JPH09264853A - 透明物体の欠陥検出方法並びに装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特にレンズ効果を有する被検査対象の場合
に、受像全体に対し均一で十分な明るさを保持させるこ
とによって微小な欠陥でも明確に検出することを可能な
らしめ、以て、検出精度を高め得る透明物体の欠陥検出
方法並びにその装置の提供。 【解決手段】 点状光源１１からの光を単一のレンズ又
はコリメータ１２と補償用レンズ１３とから成る集光レ
ンズ系によって集光した後、透明物体の被検査対象１４
に透過させ、この透過した光を結像レンズ１５によって
受光面１６上に結像させることにより、被検査対象内に
存在する欠陥を像の明暗差で検出する。この場合、集光
レンズ系を被検査対象１４がレンズ効果を奏するか否か
にかかわりなくこの被検査対象１４からの透過光が平行
光に保持されるように設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透明物体に存在す
る脈理（光学ガラス内部に存在する筋状又は層状に見え
る、光学的に不均質な部分）、気泡などの欠陥を光学的
に検出するための透明物体の欠陥検出方法並びに該方法
の実施に好適に使用される欠陥検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】透明なガラスやプラスチック等の透過性
を有する物体における脈理・気泡・混入物・疵等の諸欠
陥を検査する方法についての典型的な先行技術として、
例えば周知であるシュリーレン法や、また特開平 3−29
6649号公報に開示される検出装置が挙げられる。これら
の検査手段に用いられている光学系の原理図が図４に示
される。これは、点光源３１からの光をコリメータ（レ
ンズ）３２により平行光とし、透明物体の被検査対象３
４に透過させた後に、結像レンズ３５によって受光面３
６上に結像させる方法である。この方法では、欠陥３７
を通過した光は光量ならびに光路が変化するため、受光
面３６上での欠陥に該当する部分３８が他の正常な部分
に比べて暗くなることを利用している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来方法はレンズなどの所謂レンズ効果を奏する透明物
体が被検査対象となった場合には適用できない問題があ
る。即ち、例として被検査対象が凹レンズである場合に
ついて図５に基づいて以下に説明する。透過光は凹レン
ズによって光路が変化するため、被検査対象４４への入
射光が平行光のときには、被検査対象から離れるに従い
透過光の光束は広がって行く。このときの光路は図中の
破線で示される。

【０００４】この透過光が結像レンズ４５を通過すると
その収束位置４７は結像レンズ３５から見て該レンズの
焦点位置４８よりも遠い位置となる。そのため透過光が
受光面４６上に分布する範囲は、被検査対象４４の像が
受光面に生じる大きさよりも小さくなる。従って受光面
上の被検査対象４４の像は中央部分しか十分な光量が得
られず、周辺部分は暗くなってしまうために検査ができ
ないという問題があるのである。

【０００５】本発明は、このような問題点の解消を図る
ために成されたものであり、本発明の目的は、特にレン
ズ効果を有する被検査対象の場合に、受像全体に対し均
一で十分な明るさを保持させることによって微小な欠陥
でも明確に検出することを可能ならしめ、以て、検出精
度を高め得る透明物体の欠陥検出方法並びにその装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、本発明は、点状光源からの光を集光レンズ系によっ
て集光した後、透明物体の被検査対象に透過させ、この
透過した光を結像レンズによって受光面上に結像させる
ことにより、被検査対象内に存在する欠陥を像の明暗差
で検出するようにした透明物体の欠陥検出方法であっ
て、前記被検査対象がレンズ効果を奏するか否かにかか
わりなくこの被検査対象からの透過光を平行光に保持す
るように集光レンズ系をなしたことを特徴とする透明物
体の欠陥検出方法である。

【０００７】本発明はまた、点状光源と、該光源の光路
中に配置される透明物体の被検査対象と、点状光源と被
検査対象との間の光路中に配置される集光レンズ系と、
被検査対象の像を結像させる結像レンズと、該結像レン
ズが結像する位置もしくはその前後の僅かにずらせた位
置に設けられる受光面とを備え、集光レンズ系は単一の
レンズから成り、この集光レンズを、前記被検査対象が
レンズ効果を奏するか否かにかかわりなくこの被検査対
象からの透過光が平行光に保持されるように設けてなる
ことを特徴とする透明物体の欠陥検出装置である。

【０００８】本発明はまた、点状光源と、該光源の光路
中に配置される透明物体の被検査対象と、点状光源と被
検査対象との間の光路中に配置される集光レンズ系と、
被検査対象の像を結像させる結像レンズと、該結像レン
ズが結像する位置もしくはその前後の僅かにずらせた位
置に設けられる受光面とを備え、集光レンズ系は、点状
光源からの光を平行光線束とするコリメータと、この平
行光線束を集光又は発散した後前記被検査対象に透過さ
せる補償用レンズとから成り、これらのコリメータ及び
補償用レンズを、前記被検査対象がレンズ効果を奏する
か否かにかかわりなくこの被検査対象からの透過光が平
行光に保持されるように設けてなることを特徴とする透
明物体の欠陥検出装置である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について添付図面を参照しながら具体的に説明する。本
発明の第１実施例に係る欠陥検出装置が示される図１を
参照して、本発明に係る欠陥検出装置は、点状光源１１
と、該光源１１の光路中に配置される透明物体の被検査
対象１４、例えば凹レンズと、点状光源１１と凹レンズ
で実現される被検査対象１４との間の光路中に、点状光
源１１側から順に配置されたコリメータ１２及び補償用
レンズ１３から成る集光レンズ系と、被検査対象１４の
像を結像させる結像レンズ１５と、該結像レンズ１５が
結像する位置もしくはその前後の僅かにずらせた位置に
設けられる受光面１６とを含んで構成される。

【００１０】上記の欠陥検出装置において、点状光源１
１から出た光はコリメータ１２によって平行光となる。
この平行光は補償用レンズ１３（被検査対象１４が凹レ
ンズの場合はこの補償用レンズは凸レンズが使用され
る）に入射するが、ここで補償用レンズ１３の焦点距離
及び配置位置を、被検査対象１４の透過光が平行光にな
るように予め設定しておくものである。補償用レンズ１
３を透過した光は集光しつつ被検査対象１４に入射し、
被検査対象１４を通過後は再び平行光になる。この平行
光は、結像レンズ１５によって受光面１６に結像され
る。

【００１１】具体例を挙げれば、図２に示されるよう
に、被検査対象１４がｆ＝−１５０mm（ｆ：焦点距離）
の凹レンズである場合、補償用レンズ１３としてｆ＝２
５０mmの凸レンズを用いて、これを被検査対象１４から
入射側に約６０mmの位置に配置すれば、被検査対象１４
からの透過光は図示する如く平行光となる。このように
補償用レンズ１３と被検査対象１４との各レンズ特性が
判れば両者の位置関係は容易に求めることが可能であ
る。なお、被検査対象１４がレンズ効果を奏しない透明
物体である場合には、補償用レンズ１３を挿入すること
なく集光レンズ系をコリメータ１２のみによって構成す
ることで同様に検査ができることは言うまでもない。

【００１２】以上述べたように、被検査対象１４がレン
ズ効果を奏する場合において、該被検査対象１４からの
透過光を平行光に保持することによって、透過光が受光
面１６上に分布する範囲は、被検査対象１４の像が受光
面に生じる大きさに合致することになる。従って受光面
上の被検査対象１４の像は中央部分から周辺部分の全範
囲に亘って十分且つ均一な光量が得られて、周辺部分を
含み全範囲で鮮明な状態の下での検査が可能である。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の各実施例について添付図面を
参照しながら説明する。本発明に係る第１実施例につい
ては［発明の実施の形態］の項で詳述したのでここでは
説明を省略して、本発明に係る第２実施例について図３
に基づき述べる。この第２実施例において特徴づけられ
る点は、第１実施例におけるコリメータ１２と補償用レ
ンズ１３の両機能を単一のレンズに持たせていることで
あって、その他の部分の構成に関しては第１実施例と同
じである。

【００１４】上記第２実施例の装置において、点状光源
２１から出た光は補償用レンズ２３に入射するが、ここ
で、補償用レンズ２３の焦点距離及び配置位置を、被検
査対象２４の透過光が平行光になるように予め設定して
おく。補償用レンズ２３を透過した光は集光しつつ被検
査対象２４に入射し、被検査対象２４を通過後は再び平
行光になる。この平行光は、結像レンズ２５によって受
光面２６上に結像される。透過光が受光面２６上に分布
する範囲は、被検査対象２４の像が受光面に生じる大き
さに合致することになる。従って受光面上の被検査対象
２４の像は中央部分から周辺部分の全範囲に亘って十分
且つ均一な光量が得られて、第１実施例の場合と同様に
周辺部分を含む全範囲において鮮明な状態の下での検査
が可能となる。

【００１５】第１・第２両実施例共に、欠陥の種別によ
っては受光面を結像位置から僅かにずらした方が欠陥の
コントラストが良くなる場合がある。そのような場合に
はコントラストが最大となる位置に受光面の位置を調整
することが好ましい。また、点状光源としては、点発光
タイプの高輝度 LEDや、ハロゲンランプのピンホール通
過光などを用いることができるが、本発明は必ずしもこ
れに限定されるものではない。なお、被検査対象につい
ても凹レンズに限定されるものでないことは言うまでも
ない。また、一枚のレンズを用いる代わりに同じ機能を
有する複数のレンズから成るレンズ系を用いてもよい。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、点状
光源からの光を集光する集光レンズ系に対して、被検査
対象がレンズ効果を奏するか否かにかかわりなくこの被
検査対象からの透過光を平行光に保持する機能を持たせ
たことにより、受光面に生じる被検査対象の像全体に一
様に透過光が照射されることになり、その結果、受光面
上に受像される被検査対象全体を一様かつ十分な明るさ
の状態下で高精度に検査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実施例に係る欠陥検出装置の概略
示説明図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る被検査対象１４と補
償用レンズ１３との関係を例示する説明図である。

【図３】本発明の第２実施例に係る欠陥検出装置の概略
示説明図である。

【図４】従来の欠陥検出装置の概略示説明図である。

【図５】従来の欠陥検出装置における被検査対象４４が
レンズ効果を奏する場合の説明図である。

【符号の説明】

１１，２１，３１，４１…光源 １２，３２，４２…コリメータ（レンズ） １３…補償用レンズ ２３…補償機能を有する集光レンズ １４，２４，３４，４４…被検査対象 １５，２５，３５，４５…結像レンズ １６，２６，３６，４６…受光面 ３７…被検査対象に存在する欠陥 ３８…受光面上の像で検出される欠陥部分 ４７…透過光の収束位置 ４８…結像レンズ４５の焦点位置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 点状光源からの光を集光レンズ系によっ
   て集光した後、透明物体の被検査対象に透過させ、この
   透過した光を結像レンズによって受光面上に結像させる
   ことにより、被検査対象内に存在する欠陥を像の明暗差
   で検出するようにした透明物体の欠陥検出方法であっ
   て、前記被検査対象がレンズ効果を奏するか否かにかか
   わりなくこの被検査対象からの透過光を平行光に保持す
   るように集光レンズ系をなしたことを特徴とする透明物
   体の欠陥検出方法。
2. 【請求項２】 点状光源と、該光源の光路中に配置され
   る透明物体の被検査対象と、点状光源と被検査対象との
   間の光路中に配置される集光レンズ系と、被検査対象の
   像を結像させる結像レンズと、該結像レンズが結像する
   位置もしくはその前後の僅かにずらせた位置に設けられ
   る受光面とを備え、集光レンズ系は単一のレンズから成
   り、この集光レンズを、前記被検査対象がレンズ効果を
   奏するか否かにかかわりなくこの被検査対象からの透過
   光が平行光に保持されるように設けてなることを特徴と
   する透明物体の欠陥検出装置。
3. 【請求項３】 点状光源と、該光源の光路中に配置され
   る透明物体の被検査対象と、点状光源と被検査対象との
   間の光路中に配置される集光レンズ系と、被検査対象の
   像を結像させる結像レンズと、該結像レンズが結像する
   位置もしくはその前後の僅かにずらせた位置に設けられ
   る受光面とを備え、集光レンズ系は、点状光源からの光
   を平行光線束とするコリメータと、この平行光線束を集
   光又は発散した後前記被検査対象に透過させる補償用レ
   ンズとから成り、これらのコリメータ及び補償用レンズ
   を、前記被検査対象がレンズ効果を奏するか否かにかか
   わりなくこの被検査対象からの透過光が平行光に保持さ
   れるように設けてなることを特徴とする透明物体の欠陥
   検出装置。