JPH0783638A - レンズのゲート位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 レンズのゲート面からの反射が、レンズの他
の部位に比べて強くなる状態に照明を調整する。 【効果】 レンズかどのような回転方向にあってもレン
ズや画像検出装置を移動させることなくゲートの位置検
出ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＭＤ，ＣＤのピックアッ
プ等の光学部品を扱う検査及び組み付け工程に必要な、
レンズのゲート位置といった異形部分の検出装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ＭＤ，ＣＤのピックアップ等に用いられ
る樹脂系のレンズは、樹脂を金型に流し込んで作られる
が、このため、レンズにはジッターが生じる。

【０００３】このジッターにはレンズの種類や製造ロッ
ト毎に一定の傾向であり、レンズを光軸を中心に回転さ
せることでジッターの少ない状態にできることがわかっ
ている。しかし、工場等でレンズを組み付ける際に直接
ジッターを計測し、ジッターが少なくなるよう調整する
ことは難しく、かつ、時間がかかるため、効率で悪くな
り、実用的でない。そこで、まずロット毎にレンズのジ
ッターの少なくなる位置（回転角度）を計測しておき、
このデータをもとに実際の組み付けを行っている。

【０００４】この回転角度の調節は、レンズの樹脂の流
れ込み位置であるゲートを目印にして行われる。

【０００５】図８はＭＤ，ＣＤ等に用いられるレンズの
うち、対物レンズの１例である。レンズ１の周縁部には
樹脂を流し込んだ跡を削ったゲート２がある。レンズを
自動組み付けするには、まず、ゲートの位置を知る必要
がある。図８にゲートの位置を検出するための装置の１
例である。レンズ１は回転駆動機３を備えた回転テーブ
ル３に装着される。レンズ１側面には発光素子５からの
光が入射し、レンズ１を通過した光が受光素子６に取り
込まれ光の量を検出する。受光素子６及び回転駆動機３
に接続されたコンピュータ７で、受光素子６で検出され
た光の量の変化からゲートの位置を検出し、その時の回
転角度を特定する。例えば、ゲート２により発光素子５
からの入射光が全反射されて受光素子６に光が到達され
ない状態における回転角度を求める。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような状
態では、レンズが小さい場合や、ゲートが小さい場合、
判断が困難であるため、結局は人手により組み付けられ
ることになる。また、ゲートを１８０°違なる位置に判
定する可能性があること、レンズを回転テーブルで１回
転させる必要があること、回転の中心とレンズの中心と
を正確に合わせる必要であること等の問題がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述する課題を
解決するためになされたもので、レンズ光を照射してレ
ンズのゲート位置を検出するレンズのゲート位置検出装
置において、レンズの軸に垂直な方向から、ほぼ均等に
レンズに光と照射する光照射手段と、レンズの軸方向に
設置され、レンズからの反射光を画像として取り込む画
像検出手段と、前記画像を２値化し、この２値化した画
像からゲート位置を判定する画像処理手段と、からなる
レンズのゲート位置検出装置を提供するものである。

【０００８】この時、光照射手段はスリット、レンズ等
で平行又は広がりのない光を供給することが好ましい。

【０００９】また、前記光照射手段には、前記画像処理
手段に接続された照明駆動手段が備えられ、処理された
画像から判断して光照射手段を前記レンズの軸方向に動
かすレンズのゲート位置検出装置を提供するものであ
る。

【００１０】更に、前記画像を２値化する際、設定され
る閾値は少なくとも２種類あるレンズのゲート位置検出
装置を提供するものである。

【００１１】

【作用】上述の如く、レンズの軸に垂直の方向から、ス
リット、レンズ等で平行又は広がりのない光をレンズの
外周から均等に照射し、レンズからの反射光を画像処理
することにより、レンズの大小に関わりなくまた、レン
ズを回転させることなく、ゲート位置を検出することが
可能となり、１８０°ずれた判定がなされることもな
く、ゲートの形や大きさが多少違っても判定することが
可能となる。

【００１２】また、処理された画像から判断して光照射
手段をレンズの軸方向に動かす照明駆動手段を備えるこ
とにより、レンズの種類等が変更されても人手によらず
光照明手段の調整を行うことが可能となり、同時に、レ
ンズのゲート位置を判定できなかった場合、繰り返しこ
のような動作を行うことで光照射手段を最も判定に適し
た状態にすることが可能となる。

【００１３】更に、得られた画像を明度の低い閾値で２
値化することになり、レンズの外形を認識し、それを元
にレンズの中心を求めることが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
詳述するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００１５】図１は本発明の第１の実施例を説明するた
めの構成図である。レンズ１の周囲にはリング照明８が
配置され、リング照明８のレンズ１の軸との垂直方向に
スリット９が設けられ、光照射手段をなす。この光照射
手段によりレンズ１には図２のように均等に光１６が照
射される。また、リング照射８は図示しない光源から光
が供給され、光の強さ調整される。レンズ１上方には接
写レンズ１０を備えたＣＣＤカメラ１１が配置されて画
像検出手段をなす。図３は、この画像検出手段により取
り込まれた代表的な画像である。ゲート２以外に、レン
ズの外周１７や段差１８に沿ってキズ１９，１９を示す
画像が取り込まれる。ＣＣＤカメラ１１は画像処理装置
１２に画像を送り、画像処理装置１２で２値化される。
画像処理装置には取り込んだ画像等を表示するディスプ
レイ１３、操作指示等を行うホストコンピュータ１４、
及びホストコンピュータ１４の指示や結果を表示するホ
ストコンピュータ用ディスプレイ１５と接続され、画像
処理手段をなす。

【００１６】図４（ａ）〜（ｆ）は画像処理のプロセス
を説明するための図である。図４（ａ）の如く画像検出
手段で取り込まれた画像は、画像処理装置１２で、図４
（ｂ）の如く２値化された後、予め算出されたマスクパ
ターン２２（図４（ｆ））と比較されてゲート２の検出
に不要なレンズ段差１８に沿ったキズ１９やレンズ以外
の物体の像２０が取り除かれる（図４（ｃ））。続い
て、この画像に収縮、膨張処理等を行って線状の画像を
消去（図４（ｄ））した後、残った画像から一定の範囲
の面積のものをゲート２と判定し、これからゲートの位
置（角度２１）を求める。このとき、角度を計算する場
合に用いる中心２３は、レンズ１やＣＣＤカメラ１１の
位置から、レンズ１の中心が画像のどの座標にくるか予
め計算してある。

【００１７】以上のような第１の実施例により、レンズ
の大きさが小さくても撮影できる範囲であれば、どのよ
うな大きさでも判定でき、また、レンズを回転させずに
判定することができる。更には１８０°ずれた判定がな
されることもなく、ゲートの形や大きさが多少違っても
判定できる。しかしながら、レンズのゲートの形状表面
の状態等のばらつきは、前述の手法で十分検出できる程
度には一定であるが、ロッド間のばらつきの大きいレン
ズや、レンズの種類が異なる場合等では、ゲートの形状
や位置（高さ）が、異なるため、同じ照明の状態ではゲ
ートの検出ができなくなる。このような場合は、ゲート
が十分に出現できるように光源の状態（特に高さ）を調
節する必要がある。しかし、この作業はレンズを撮影し
た画像を人間が目で確認しながら調整するため、手間が
かかるといった問題がある。

【００１８】図５は本発明の第２の実施例を説明するた
めの構成図である。前述の図１の構成とほぼ同様である
が、リング照明８に照明駆動装置２４が備えられ、ホス
トコンピュータ１４に制御されてリング照明８を上下に
移動させる。

【００１９】図６（ａ）はマスクパターン画像、図６
（ｂ）〜（ｆ）は本発明の第２の実施例により照明８の
位置を上下に移動させた場合のＣＣＤカメラ１１により
取り込まれた画像、図６（ｇ）〜（ｋ）は図４（ａ）〜
（ｅ）と同様の処理を前記図６（ｂ）〜（ｆ）に示す画
像に行った画像を示す。図６（ｂ）、（ｇ）は照明が最
も上部にある場合の画像で、レンズの段差のある部分や
外周が強く撮影されるが、ゲート部分は写らない。図６
（ｃ），（ｂ）は照明が最適位置より少し上にある場合
の画像で、ゲート部分も写るが、やはりレンズの段差の
ある部分や外周が強く撮影される。図６（ｄ）、（ｉ）
は照明が最適位置にある場合の画像で、ゲート部分はは
っきり写り、レンズの段差のある部分や外周はあまり写
されていない。図６（ｅ）、（ｊ）は照明が最適位置よ
り少し下にある場合の画像で、レンズの段差のある部分
の外周はあまり写されていないが、ゲート部分もはっき
り写されていない。図６（ｆ）、（ｈ）は照明が最も下
にある場合の画像で、何も写らない。

【００２０】本実施例で、照明を上にするほどレンズ全
体が明るくなるのは、レンズ表面からの反射が多くなる
ためであり、照明を下になるほど暗くなるのは、レンズ
表面からの反射が少なくなることと、図示してないが、
レンズは台の上に置かれているため、照明を下にするに
従い、光がレンズにあたらなくなるのが原因である。こ
のように、照明位置が高いと、ゲート以外を示す画像が
大きく映し出されてゲートは写らなくなり、また、照明
位置が低いと、ゲートもゲート以外の画像も写し出され
なくなる性質がある。よって図６（ａ）〜（ｋ）に示す
ように、第１の実施例と同様の処理を行ってゲートが写
し出される可能性のある範囲の画像を選択し、その画像
に対して次の処理を行うことにより、適当な照明状態で
あるかどうかを判定、制御できる。

【００２１】先ず、ある照明の高さ、画像を取り込み、
第１の実施例と同様の画像処理を行う。次いで、画像の
外周の大きさを求めた後、図６（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）
に示すように画像の縦方向、横方向の大きさを求める。
求めた大きさが一定の範囲より大きい場合は、照明を下
げて、画像を取り込み、再び同じ処理を繰り返す。求め
た大きさが一定の範囲より小さい場合は、照明を上げて
画像を取り込み、再び同じ処理を繰り返す。求めた大き
さが一定の範囲内であれば照明の位置はそのままとし、
調整は終了する。

【００２２】第２の実施例に示すように、照明の位置を
変化させ、それぞれの照明の位置で画像を取り込み、ゲ
ートとして判定できる状態であるかを判定し、その結果
からゲートの判定しやすい照明の位置を求めることによ
り、レンズの種類等が変更されても、人手によらず、照
明の調整が行え、また、レンズのゲート位置が判定でき
なかった場合に毎回このような動作を行って自動的に照
明と判定に適した状態にすることができる。しかしなが
ら、これまでの実施例では、取り込んだ画像のどこがレ
ンズの中心であるか、予め判っていることを前提として
いるが、レンズの位置が正確にはわかっていない場合
や、カメラの倍率や位置等を変更した場合などはレンズ
の中心がわからなくなり、比較するマスクパターンの中
心とずれが生じ、ゲート部分の画像を消してしまった
り、正確なゲート位置がわからくなくなるといった問題
がある。

【００２３】図７は本発明の第３の実施例を説明するた
めの画像処理プロセスを示す図である。実際の装置とし
ては本発明の第１の実施例のものを用いても第２の実施
例のものを用いてもよい。ＣＣＤカメラで取り込んだ画
像（図７（ａ））は、上記第１、第２の実施例と同様に
２値化され（図７（ｂ））、一方これより低い閾値でも
２値化する（図７（ｆ））。この、より低い閾値で２値
化した画像の外形２５の座標より中心２６を求めること
ができる。求めた外形２５の寸法及び中心から倍率を認
識した上でマスクパターン（図７（ｇ））を作成する。
続いて上記第１、第２実施例と同様に２値化した画像
（図７（ｈ））の処理を行ってゲート２を検出し、ゲー
ト２の画像上の位置と図７（ｆ）より得た中心２６座標
からゲート位置（角度２７）を求める。

【００２４】低い閾値で２値化することによりレンズ全
体の形がわかるのは、レンズ内の乱反射の成分、レンズ
の外周部や段差のある部分での反射、乱反射の成分が小
さいが存在するためである。特に外周部や段差部の反射
が多いため、図７（ｆ）の如く、外周部が強調された画
像となり、この外周部の座標を計算することにより、レ
ンズの中心２６が求めるものである。

【００２５】レンズの中心を求めることは、得られた画
像を明度の低い閾値で２値化することに限定されるもの
ではなく、照明の強さや位置を変えることにより同じ明
度の閾値で２値化してもレンズ外周の画像が得られ、こ
れを元に中心を求めることができる。光源の位置を変化
させる方法の例として光がレンズの表面で反射されて、
カメラに取り込まれる位置に光源を設置する、具体的に
は、リング照明を使用する場合であれば、スリットの位
置をレンズの上面よりわずかに上にするとよい。この
時、レンズの外形画像と、レンズのゲート画像の２つの
画像を撮影する必要がある。

【００２６】上述の如く、画像の外形の座標からレンズ
の中心座標を、また、外形の大きさから画像の倍率を認
識することにより、マスクパターンを作成し中心や大き
さの調整）し、ゲートの位置（角度）を計算することが
可能となり、レンズの位置がずれても正確に位置（角
度）を計測でき、カメラの倍率等を変更しても校正する
必要がなくなる。

【００２７】本発明の説明で用いた、明度による２値
化、収縮膨張、マスク、面積の計算、外形座標の計算、
外形寸法の計算等の画像関係の処理は、ＥＺＥＬ社のＴ
ＡＩＣＨＩやＩＶ−８０等の処理装置で実施したが、本
発明はこれに限定されるものである。

【００２８】

【発明の効果】本発明により、ゲートの位置を短時間で
正確に判定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を説明するための構成図
である。

【図２】本発明による光源からの光の照射状態及び反射
光の検出位置を示す斜視図である。

【図３】本発明による代表的な取り込み画像を示す図で
ある。

【図４】本発明の第１の実施例による画像処理のプロセ
ス説明図である。

【図５】本発明の第２の実施例を説明するための構成図
である。

【図６】本発明の第２実施例による画像処理のプロセス
説明図である。

【図７】本発明の第３の実施例による画像処理のプロセ
ス説明図である。

【図８】対物レンズの斜視図である。

【図９】従来のゲート位置検出装置を示す図である。

【符号の説明】

１ レンズ ２ ゲート ８ リング照明 ９ スリット １０ 接写レンズ １１ ＣＣＤカメラ １２ 画像処理装置 １４ ホストコンピュータ ２４ 照明駆動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 掛部 健 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンズに光を照射してレンズのゲート位
   置を検出するレンズのゲート位置検出装置において、 レンズの軸に垂直な方向から、ほぼ均等にレンズに光を
   照射する光照射手段と、 レンズの軸方向に設置され、レンズからの反射光を画像
   として取り込む画像検出手段と、 前記画像を２値化し、この２値化した画像からゲート位
   置を判定する画像処理手段と、からなることを特徴とす
   るレンズのゲート位置検出装置。
2. 【請求項２】 前記光照射手段には、前記画像処理手段
   に接続された照明駆動手段が備えられ、処理された画像
   から判断して光照射手段を前記レンズの軸方向に動かす
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンズのゲート位置
   検出装置。
3. 【請求項３】 前記画像を２値化する際、設定される閾
   値は少なくとも２種類あることを特徴とする請求項１又
   は請求項２に記載のレンズのゲート位置検出装置。