JP6633599B2 - レンズチェッカー - Google Patents

Description

本発明は、眼鏡用レンズやコンタクトレンズ、及びその他の光学レンズ等の被検レンズの
内部欠陥や、表面のキズ、隠し文字、汚れ、埃やゴミ等の異物の外観検査または観察を行
うための装置として使用されている、所謂撮像型のレンズチェッカーに関する。

使用済のメガネレンズやコンタクトレンズ等について、その撮像画面の画像から、レンズ
表面や裏面のキズや汚れ、埃やゴミ等の異物を判別するよう構成されたレンズチェッカー
を用いて人的に観察または検査する場合に、隠し文字やマークのときは画像として見ても
容易に判別することができるが、キズと埃やゴミ等の異物については、これ等が形状的に
類似している場合には、画像から人的観察により判別することが難しいという不都合を生
じていた。

また、従来の撮像型レンズチェッカーの場合には、暗視野または明視野状態で観察された
キズや汚れ、隠しマークや異物等が、レンズの表面に存在するのか裏面に存在するのかの
判別を行うためには、レンズの表面画像と裏面画像の焦点調節操作（ピント合わせ）をそ
の都度行って撮像し直さねばならないという煩わしさを伴っていた。
更に、撮像画像の人的な観察によらずに、撮像画像データを用いて被検レンズの正常部分
とキズや異物との判別を、光強度分布や輝度分布として捉えて機械的に行うためには、機
械的にデータ処理するための演算処理手段が必要となるので、光学機器としても複雑化す
るうえにその演算処理手段の費用が嵩み高価になってしまう不都合を伴うものであった。

上記した如く、撮像型レンズチェッカーであって被検レンズを観察するための照明光源と
共軸関係に対向配置されたＣＣＤカメラ等の計測手段により、透過光の光強度分布を計測
して機械的にキズや異物の判定を行う先行例としては、例えば下記特許文献１が、また同
様に、被検レンズの表面検査装置として、ＣＣＤカメラの撮像画像データを処理してその
画像信号の輝度により機械的に被検レンズの表面欠陥を判定する事例として、例えば下記
特許文献２があり、更に、被検レンズの表面欠陥を検査するために、レンズ光軸に対する
入射角度を斜め方向から変更可能にした補助光手段を設け、その補助光を照射してレンズ
表面におけるキズや欠陥による散乱光を結像光学系により画像として捉え、これを人的に
観察検査する先行事例として、例えば下記特許文献３が夫々知られている。
特開平９−２１８１３２号公報 特開平９−２６９２７６号公報 特開平２００３−５０１８０号公報

本発明は、透過光による被検レンズの影像を得る通常の光学系を用い、その撮像画面の人
的観察という簡単な構成でありながら、眼鏡レンズからコンタクトレンズまでの種々の被
検レンズに対する透過光による暗視野観察と明視野観察を可能にするとともに、レンズ表
面観察のための引用文献３の如き斜め照射用の補助光源を用いることなく、キズと埃やゴ
ミとの判別を精度よく観察することが可能なレンズチェッカーを提供することにある。
更にまた、引用文献１、２の如き機械的判定に必要な画像データの数値化のための高価な
演算処理手段を用いることなく、撮像光学系に簡単な光量調節及び遮光切換機構を付け加
えるだけで安価にかつ精度よく、人的観察による判別が可能なレンズチェッカーを提供す
ることにある。

透過光光源と明視野及び暗視野照明の光切換拡散手段とを内蔵した基台の上
面中央部には、被検レンズの載置用透明ガラスを中空円筒体の頂部に配置して
なる被検レンズ載置台を上下動自在に設けると共に、この基台上の一側に植立
させた支柱の上端部には、前記光源と共軸関係となるように被検レンズの表面
または裏面の画像を撮像するために、載置台側から順に対物レンズと結像レン
ズユニット、及び撮像手段を対向配置し、かつ当該撮像手段の手前の光路中に
は、光量調節自在な可変絞り手段と、光学的受光範囲の光軸中心にナイフエッ
ジ形状の二つの遮光部品のエッジ先端部が各別に位置して受光範囲を二つの半
円部分毎に交互に遮ることができる遮光切換手段を、光軸に対する直交軸線に
沿って進退操作自在に設け、上記撮像手段により受光範囲の半円部分毎の視差
画像を撮像可能にレンズチェッカーを構成したことを特徴とする。

また、上記光量調節自在な可変絞り手段と左右二つのナイフエッジ形状の遮
光部品からなる遮光切換手段が、光軸に対する直交軸線に沿って一列に配置さ
れると共に一体化され、かつ撮像手段の手前の共軸光路においてスライド式に
進退操作自在にレンズチェッカーを構成したことを特徴とする。

本発明のレンズチェッカーは、透過光光源と明視野及び暗視野照明の切換拡
散手段とを内蔵した基台の上面中央部には、被検レンズの載置用透明ガラスを
中空円筒体の頂部に配置してなる被検レンズ載置台を上下動自在に設けると共
に、この基台上の一側に植立させた支柱の上端部には、前記光源と共軸関係と
なるように被検レンズの表面または裏面の画像を撮像するために、載置台側か
ら順に対物レンズと結像レンズユニット、及び撮像手段を対向配置し、かつ当
該撮像手段の手前の光路中には、光量調節自在な可変絞り手段と、光学的受光
範囲の光軸中心にナイフエッジ形状の二つの遮光部品のエッジ先端部が各別に
位置して受光範囲を二つの半円部分毎に交互に遮ることができる遮光切換手段
を、光軸に対する直交軸線に沿って進退操作自在に設け、上記撮像手段により
受光範囲の半円部分毎の視差画像を撮像可能にした構成を有するので、被検レ
ンズ表面または裏面に焦点合わせした画像に対し、レンズ表面または裏面から
浮き上がった埃やゴミ等の異物の影像位置が、埃やゴミの異物の本来の大きさ
に応じて光軸位置から僅かに偏芯した位置において結像することとなり、これ
を視差画像として表示できるので、被検レンズ表面（裏面）のキズの画像と比
べて埃やゴミの異物の画像は、二重にズレを生じた視差画像として表示され、
両者の観察画像の違いに基づいて容易にキズか異物かの判別を人的に行えると
いう優れた実用的効果を発揮できるのである。

更に本発明の撮像型レンズチェッカーは、遮光切換手段として二つのナイフ
エッジ形状の遮光部品が具備されているので、光学的な受光範囲において例え
ば、左右二つの部分に遮光される半円部分に関し、一方（右半分）の画像に対
する他方（左半分）の透過光が干渉することがないよう、即ち受光範囲の半円
部分毎に交互に手順良く遮光できるので、夫々の半円毎の画像を鮮明な画像と
して簡単に撮像することができ、人的な観察画像の精度を大幅に向上し得るという優れた効果を発揮する。

本発明のレンズチェッカーの全体構成の一実施例を示す斜視図 本発明のレンズチェッカーの本体部分の説明用縦断面図 本発明のレンズチェッカーにおける遮光切換手段の拡大平面図 本発明のレンズチェッカーにおける視差原理説明図 本発明のレンズチェッカーにおける撮像写真の一例

本発明のレンズチェッカーの一実施例を図面に基づいて説明する。
先ず、本発明のレンズチェッカーの全体を表す図１において、基台１の上面中央部には、
内蔵された照明用光源２からの光束を集光させる集光部材２ａと拡散板２ｂとが設けられ
て後述の被検レンズ載置台３の背後から照明光を照射すると共に、更に明視野及び暗視野
状態を切換える拡散手段が内蔵（何れも図示せず）されており、これ等の明視野状態と暗
視野状態との切換え用の各操作ボタン１ａと１ｂ、及び光源の光量を調節するための操作
ダイヤル１ｃが設けられていると共に、更に上記照明用光源２と共軸関係の下に、被検レ
ンズの載置用の透明ガラス板３ａを黒色円筒状のプラスチック製筒体３ｂの頂部に組付け
てなる被検レンズ載置台３が配置され、然も、当該載置台３は光軸に沿って上下方向に移
動操作自在に取付けられおり、後述する撮像手段９の合焦点位置を適宜変更調整自在に構
成されている。
一方、基台１の一側に植設した支柱４の上端部には、上記照明用光源２と共軸関係の下に
載置台３の透明ガラス板３ａと対向するよう被検レンズ（図示せず）の照明映像を撮像す
るための、例えばＣＭＯＳ等の撮像手段９をオーバーハング状態に、対物レンズ５及び結
像レンズユニット６と共に支持してなり、当該撮像手段9により得た画像データをケーブ
ル接続されたパソコンまたはタブレットなど（何れも図示せず）におけるディスプレイ画
面に拡大して表示し、この画面を人的に観察または検査するようになっており、これ等の
構成は、従来の撮像型のレンズメーターの構成とは載置台３の上下に移動操作自在に構成
されている点を除き、大きな差異はない。なお、図中９ａは、撮像手段９のピントを微調
整するための操作摘みを示す。

殊に、本発明の特徴の一つは、照明用光源２からの散乱光を載置台３の背面
から照射し、載置台３に対峙させた対物レンズ５により被検レンズ（図示せず）
を透過した散乱光を用いたレンズ表面画像または裏面画像を結像レンズユニッ
ト６へと導き、その画像を撮像手段９に結像させる光学系において、撮像手段
９の手前の光路中に、光量調節自在な例えば光路面積を連続的に絞って変更す
る如き方式の可変絞り手段７と、光学的受光範囲の光軸中心にナイフエッジ形
状の遮光部品８ａ、８ｂのエッジ先端部が位置して受光範囲の左右二つの半円
部分を交互に遮ることができるように構成（図３参照）された遮光切換手段８
を、光軸に対する直交軸線に沿って進退操作自在に設けることにより、上記撮
像手段９において左右二つの視差画像を撮影可能に構成したことである。
即ち、本発明の遮光切換手段８は図３に示すように、円形光路の受光範囲にお
ける右側の半円部分と左側の半円部分とを、各々ナイフエッジ形状の遮光部品
８ａ、８ｂにより遮るよう配置されていると共に、結像レンズユニット６の光
軸に対して直交する軸線に沿って、当該遮光切換手段８における何れかのナイ
フエッジ形状の遮光部品８ａまたは８ｂのエッジ先端部を光路内へ選択的に進
入退出操作自在に設けられ、ナイフエッジ形状の遮光部品８ａ、８ｂの何れか
で遮られた半円部分の光束が、遮られていない半円形光路側の光束に干渉して
回析画像に影響を及ぼすことのないようにされ、夫々鮮明な視差画像が得られ
るよう構成してなり、目的とするキズと埃またはゴミとの判別を高価な演算処
理手段によることなく、人的に容易にしかも安価に行えるようにしたものであ
る。
なお、図示の図３に開示された実施例においては、左右に間隔を置いて配置さ
れた二つのナイフエッジ形状の遮光部品８ａ、８ｂが、光学光路における水平
断面状の受光範囲の下半円部分と上半円部分を夫々遮光する如き形状が示され
ているが、これに限らす受光範囲を二つの半円部分毎に交互に遮ることさえ可
能であれば、受光範囲を左右二つに遮光するものてあってもよく、その遮光の
態様は何れでもナイフエッジ効果と視差像が得られることに関し、両者に差異
はなく実質的に同一であり、何れの態様であっても構わないこと勿論である。

更に本発明のもう一つの特徴は、前記ナイフエッジ形状の遮光部品８ａ、８
ｂを備えた遮光切換手段８には、例えば絞り摘み７ａまたはダイヤル（図示せ
ず）を操作して光路面積を連続的に変更調節自在な可変絞り手段７が一体的に
同一平面内で一列に設けられており、従って、当該可変絞り手段７は遮光切換
手段８と同様に、結像レンズユニット６の光軸に対して直交する軸線に沿い光
路内へスライド式に移動して選択的に進入退出操作自在に設けられ、これによ
り撮像手段９に対する絞り効果により画像の明るさを自由に調節し、その後の
被検レンズのキズと隠し文字やマークとの判別観察を人的に容易に然も手順良
く行うことができるように構成したことである。

以下、本発明のレンズチェッカーの操作手順並びに観察要領等について、添付図面を参照
しつつ説明する。
本発明のレンズチェッカーでは、被検レンズの検査または観察を開始するにあたり、先ず
基台１のレンズ載置台３の上面に被検レンズ（図示せず）を載せて、照明用光源２の光量
を操作ダイヤル１ｃにより調節しながら被検レンズを操作ボタン１ａによる明視野状態、
または操作ボタン１ｂによる暗視野状態の照明状態に置いたまま、その透過光の画像を撮
像手段９により撮影し、この撮像データをパソコン１０などに送信してディスプレイ画面
に表示し、被検レンズの内部欠陥や表面のキズと隠し文字やマーク、或いはキズや埃また
は汚れなどを人的に観察検査するが、前者のような表面のキズと隠し文字やマークなどの
場合には、その操作手順や観察要領等は概ね従来のものと変わりはなく、可変絞り手段7
の操作摘みまたはダイヤル操作（手動と自動を問わない）により、画像の明るさと鮮明度
を調整して観察する。

本発明のレンズチェッカーの特徴は、上記明視野と暗視野の観察状態だけで
は容易に判別確認することが難しい場合として、類似した形状のキズと埃や汚
れなどの場合のように明白に判別できない場合であっても、容易に判別できる
ようにナイフエッジ式の遮光切換手段８を採用したので、遮光切換手段８を光
路内にセットすることにより、そのナイフエッジ効果による回析像を結ぶこと
ができ、これを二つの半円毎の画像合成による視差画像として得ることにより
判別可能にしたことを特徴とするものである。

即ち、本発明のレンズチェッカーでは、最初に被検レンズの載置台３に対する撮像手段９
の焦点合わせの微調整を操作摘み９ａにより行った後、観察対象とする被検レンズを載置
台３の透明ガラス板３ａの上面に置いてから、レンズ表面または裏面の合焦点の初期設定
について載置台３の上下動操作により最初に行っておく。

次いで、本発明のレンズチェッカーにおける特徴的な構成と観察要領につい
て、図２及び図３を用いて説明する。図２は、本発明のレンズチェッカーの光
学系を説明する縦断面図（ただし、切断線のハッチングは省略した）であり、
載置台３上の図示してない被検レンズを透過した照明光束が、接眼レンズ５と
結像レンズユニット６を経て撮像手段９に導かれる直前において、光路内に位
置していた前記可変絞り７を光路外へ退出させると同時に、これと一体的に配
置されている遮光切換手段８の図示右側のナイフエッジ形状の遮光部品８ａま
たは左側のナイフエッジ形状の遮光部品８ｂを交互に光路内に順次進出位置さ
せることにより、夫々の半円形光束画面を手順良く撮像して図５に示す如き左
右の視差像が得られるように操作する。

そして以上の如き遮光切換手段８によって得られる視差像について、被検レンズ表面に存
在するキズか、埃やゴミかの判別要領について、以下図４の光学原理図を参照しつつ説明
する。
初期設定により被検レンズ表面に撮像手段９がピント合わせされているために、キズ３ｃ
の場合は、図４（Ａ）に示す光学原理図に基づいて、図５中に符号Ａで示す如く、概ね一
点のキズ画像として捉えられるのに対し、類似形状の埃やゴミ３ｅの場合は、レンズ表面
から埃やゴミ３ｅが浮き上がっている分だけ光学原理図の図４（Ｂ）に示す如く僅かに光
軸焦点間の距離が変動すると共に、左右のナイフエッジ効果とも相俟って、図５中に符号
Ｂで示す如く二重に位置がずれた、即ち、視差の有る埃やゴミの影像として結像表示され
るので、両者の画像の差異は明白なため、後者の画像をキズではない異物の画像として確
認することができるから、高価な機械的演算処理手段を用いることなく、また、付帯的な
ピント合わせなどの操作を必要とすることなく、キズ３ｃと埃やゴミ３ｅとの判別判断を
人的に精度よく、安価かつ簡単に行うことができる優れた効果を有するのである。

なお、被検レンズ裏面にあるキズ３ｄと埃やゴミ３ｅなどとの光学原理と視差像について
も、上記図４の場合と同様に判別できること明らかである他、被検レンズの表面か裏面か
の判別に関しても、表裏の何れかにピント合わせしておいた状態に対する埃やゴミ等の異
物に基づいた光軸焦点間の距離の変動を伴う視差現象により、上記と同様に判別を容易に
できるので詳細な説明は省略する。

本発明は、被検レンズの表面の観察検査装置として眼鏡レンズやその他の光学レンズ、及
びコンタクトレンズの欠陥やキズ、埃やゴミ等の異物や汚れ、隠し字やマークなどの広範
囲な被検レンズの観察検査に利用可能なレンズチェッカーとして有用であり、光学技術の産業分野において利用可能である。

１ レンズチェッカーの基台
２ バックライト光源
３ 被検レンズの載置台
６ 結像レンズユニット
７ 可変絞り手段
８ 遮光切換手段
８ａ 右側のナイフエッジ形状の遮光部品
８ｂ 左側のナイフエッジ形状の遮光部品
９ 撮像手段（ＣＭＯＳ）

Claims (2)

1. 透過光光源と明視野及び暗視野照明の光切換拡散手段とを内蔵した基台の上
   面中央部には、被検レンズの載置用透明ガラスを中空円筒体の頂部に配置して
   なる被検レンズ載置台を上下動自在に設けると共に、この基台上の一側に植立
   させた支柱の上端部には、前記光源と共軸関係となるように被検レンズの表面
   または裏面の画像を撮像するために、載置台側から順に対物レンズと結像レン
   ズユニット、及び撮像手段を対向配置し、かつ当該撮像手段の手前の光路中に
   は、光量調節自在な可変絞り手段と、光学的受光範囲の光軸中心にナイフエッ
   ジ形状の二つの遮光部品のエッジ先端部が各別に位置して受光範囲を二つの半
   円部分毎に交互に遮ることができる遮光切換手段を、光軸に対する直交軸線に
   沿って進退操作自在に設け、上記撮像手段により受光範囲の半円部分毎の視差
   画像を撮像可能に構成したことを特徴とするレンズチェッカー。
2. 上記光量調節自在な可変絞り手段と左右二つのナイフエッジ形状の遮光部品
   からなる遮光切換手段が、光軸に対する直交軸線に沿って一列に配置されると
   共に一体化され、かつ撮像手段の手前の共軸光路においてスライド式に進退操
   作自在に構成したことを特徴とする請求項１項記載のレンズチェッカー。