JPH10311776A - 光学部材検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 検査対象光学部材が不良品であるか良品であ
るかの判定を少ない処理ステップ数と処理時間で行う。 【解決手段】撮像素子５はラインセンサである。撮像レ
ンズ４は、撮像素子５の画素列の中央を通る光軸を有し
た正レンズ系である。この撮像レンズ４に関して撮像素
子５と共役な位置には、この撮像レンズ４の光軸ｌを中
心として回転自在に、検査対象光学部材１４が配置され
ている。撮像素子５は、検査対象光学部材１４が所定角
度回転する毎に撮像を行う。この撮像素子５の各撮像に
よって得られた画像データは、制御装置６内において、
極座標データとして蓄積されていく。制御装置６は、こ
の極座標データから光学的欠陥を示す高輝度領域を抽出
し、抽出した領域を構成する画素についてのみ対応する
直交座標を算出し、算出した直交座標にその画素の輝度
値を書き移す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、レンズ等の光学部
材の形状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たり、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、光学部材の形成時において糸くず等
が光学部材内に混入してしまっていたり（いわゆる「ケ
バ」）、成形後の人的取り扱いによって光学部材の表面
上にキズ等が生じていたりゴミが付着していると、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。

【０００３】そのため、本出願人は、先に特願平９−５
０７６０号において、検査対象光学部材をその光軸を中
心に回転させる回転機構及びラインセンサを用いて検査
対象光学部材全体を撮像する光学部材検査装置を、提案
した。図１９は、この光学部材検査装置の主要部を示す
概略図である。図１９（ａ）に示す光学部材検査装置の
ラインセンサ１００は、検査対象光学部材１０２が所定
角度回転する毎に、撮像レンズ１０１によって形成され
た検査対象光学部材１０２の像を、その直径方向に沿っ
てライン状に撮像する。このようにラインセンサ１００
を採用したのは、検査対象光学部材１０２を照明する照
明光がラインセンサ１００に直接入射しないようにする
ためである。

【０００４】そして、撮像の都度ラインセンサ１００か
ら出力される画像データは、画像メモリ１０３の先頭行
から順に、行単位に書き込まれる。従って、この画像メ
モリ１０３内における画像データの座標系は、横軸
（行）を直径方向とし且つ縦軸を初期位置からの回転角
度とした極座標系となる。そのため、図１９（ｂ）に示
すように、画像メモリ１０３内の画像データ上において
は、検査対象光学部材１０２の回転中心近傍に形成され
た光学的欠陥は見かけ上面積が大きく写り込み、回転中
心から離れる程面積が小さく写り込む。

【０００５】このように、画像メモリ１０３内の画像デ
ータ上の光学的欠陥を示す領域の面積は、光学的欠陥の
実際の面積とは正比例関係にないので、画像データ上の
光学的欠陥を示す領域の面積が一定の閾値を超えたか否
かに基づいては、この検査対象光学部材１０２が不良品
であるか良品であるかの判定はできない。

【０００６】そのため、本出願人は、特願平９−５０７
６０号においては、極座標系による画像データを構成す
る全ての画素に対して座標変換処理を実行し、これら画
素を直交座標に置き換え、直交座標系による画像データ
に変換し、この直交座標系による画像データ上の光学的
欠陥を示す領域の面積が一定の閾値を超えたか否かに基
づいて、この検査対象光学部材１０２が不良品であるか
良品であるかの判定をする事を、提案した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、極座標
系から直交座標系への画像データの座標変換処理は、多
大な処理ステップと処理時間とを要する。

【０００８】本発明の課題は、このような問題に鑑み、
検査対象光学部材が不良品であるか良品であるかの判定
を少ない処理ステップ数と処理時間で行うことができる
光学部材検査装置を、提供することである。

【０００９】

【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、検査対象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、撮像レンズと、この撮
像レンズによって形成された検査対象光学部材の像を繰
り返し撮像するために複数の画素を一方向に並べてなる
ラインセンサと、前記検査対象光学部材の像と前記ライ
ンセンサとを相対回転させる回転手段と、この回転手段
が前記検査対象光学部材の像と前記ラインセンサとを相
対回転させている間に前記ラインセンサが前記検査対象
光学部材の像を繰り返し撮像することによってこのライ
ンセンサから出力された画像データを各撮像毎に行単位
で順番に格納するメモリと、このメモリ内に格納された
前記検査対象光学部材の全体に対応する画像データから
前記検査対象光学部材の光学的欠陥を示す領域を抽出す
る抽出手段と、この抽出手段によって抽出された各領域
についてのみその座標系を直交座標系へ変換する座標変
換手段と、この座標変換手段によって直交座標系に変換
された画像データの図形的特徴量を測定する図形的特徴
量測定手段と、前記領域の前記図形的特徴量が所定の判
定基準値を超えたか否かを判定する判定手段とを備えた
ことを特徴とする。

【００１０】このように構成されると、回転手段によっ
て検査対象光学部材の像とラインセンサとが相対回転し
ている間に、ラインセンサは、繰り返しこの検査対象光
学部材の像を撮像する。このラインセンサが検査対象光
学部材を撮像することによってこのラインセンサから出
力された画像データは、メモリ内に、撮像毎に行単位で
格納される。従って、回転手段による回転が進むと、検
査対象光学部材全体に対応した極座標系による撮像デー
タが、このメモリ内に格納されることとなる。抽出手段
は、このメモリ内の画像データ，即ち、検査対象光学部
材の全体に対応する画像データから、光学的欠陥を示す
領域を抽出する。座標変換手段は、この抽出手段によっ
て画像データから抽出された領域についてのみ、その座
標系を極座標系から直交座標系へ変換する。そして、図
形的特徴量測定手段は、変換手段によって直交座標系へ
変換された画像データの図形的特徴量を、測定する。そ
して、判定手段は、測定された図形的特徴量が所定の判
定基準値を超えているか否かの判定を行うのである。こ
のように、本発明によると、光学的欠陥を示す領域に対
してのみ座標変換処理が施されるので、画像データ全体
に対して座標変換処理を施す場合に比べて、処理ステッ
プ及び処理時間が大幅に少なくなる。

【００１１】本発明における検査対象光学部材は、レン
ズ，プリズム，平行平面板等の透明な光学部材を含む。
さらに、検査対象光学部材には、反射鏡等も含まれる。
光学部材の光学的欠陥とは、光学部材の表面の欠陥や光
学部材内部の欠陥を言う。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。また、
光学部材の内部の欠陥としては、光学部材内部のケバや
クラック等が列挙される。

【００１２】回転手段は、ラインセンサを回転させても
良いし、検査対象光学部材を回転させても良い。また、
ラインセンサを回転させる場合、撮像レンズの光軸を中
心にラインセンサを回転させても良いし、撮像レンズの
光軸からオフセットした回転軸を中心としてラインセン
サを回転させても良い。また、検査対象光学部材を回転
させる場合、この検査対象光学部材が光軸を有する場合
には、この光軸を中心に回転させても良いし、この光軸
からオフセットした軸を中心に回転させてもよい。そし
て、その回転軸は、撮像レンズの光軸と一致していても
良いし、ずれていても良い。要するに、回転手段による
相対回転によって、検査対象光学部材の撮像レンズによ
る像が、その全域にわたってラインセンサによって撮像
（スキャン）されれば良い。

【００１３】メモリ内の行は論理的に定義される行を意
味するものであり、物理的な記憶位置を意味するもので
はない。従って、行が向く方向は、ここでは問題とはな
らない。抽出手段は、抽出対象領域を構成する各画素の
輝度値に基づいて、その領域を抽出しても良い。

【００１４】座標変換手段は、極座標系における座標と
直交座標系における座標とを予め対応付けたテーブルを
参照することによって座標系の変換を行っても良いし、
極座標系における座標と直交座標系における座標との関
係を示す関数に基づいて座標系の変換を行っても良い。

【００１５】図形的特徴量測定手段が測定する図形的特
徴量は、座標変換後における各領域の面積であっても良
いし、フィレ径であっても良いし、平均輝度又は最大／
最小輝度であっても良いし、これらの積であっても良
い。

【００１６】請求項２記載の発明は、請求項１のライン
センサが、その画素の列を前記撮像レンズの光軸と直交
させた状態で固定されており、前記回転手段が、前記検
査対象光学部材を前記撮像レンズの光軸を中心に回転さ
せることで、特定したものである。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項１の抽出手
段が、メモリ内に格納された前記検査対象光学部材の全
体に対応する画像データから、その輝度値が一定閾値を
超えた画素からなる領域のみを抽出することで、特定し
たものである。この場合、抽出手段は、検査対象光学部
材の光学的欠陥が画像データ中において明領域として表
れる場合には、所定の閾値よりも明るい領域を抽出し、
検査対象光学部材の光学的欠陥が画像データ中において
暗領域として表れる場合には、所定の閾値よりも暗い領
域を抽出する。

【００１８】請求項４記載の発明は、請求項１の座標変
換手段が、極座標系における各座標と直交座標系におけ
る各座標とを予め対応付けたテーブルを有するととも
に、前記抽出手段によって抽出された領域を構成する各
画素の座標に対応する直交座標系における座標を前記テ
ーブルから読み出し、読み出した座標にその画素の輝度
値を配置することによって直交座標系による画像データ
を得ることで、特定したものである。

【００１９】請求項５記載の発明は、請求項１の図形的
特徴量が、前記座標変換手段によって直交座標系に変換
された領域の変換後における面積であることで、特定し
たものである。

【００２０】請求項６記載の発明は、請求項１の図形的
特徴量が、前記座標変換手段によって直交座標系に変換
された領域の変換後におけるフィレ径であることで、特
定したものである。

【００２１】

【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。

【００２２】

【実施形態１】 ＜光学部材検査装置の構成＞本第１実施形態による光学
部材検査装置の概略構成を、図１の側面断面図に示す。
この図１に示すように、光学部材検査装置を構成する照
明ランプ１，拡散板２，及び撮像装置３は、同一の光軸
ｌ上に配置されている。

【００２３】この撮像装置３は、正レンズ系である撮像
レンズ４と、この撮像レンズ４によって収束された光に
よる像を撮像する撮像素子（複数の画素を一方向に並べ
てなるＣＣＤラインセンサ）５とから、構成されてい
る。図１において、撮像素子５は、左右にその画素列を
向かせるように設置されている。また、撮像素子５の画
素列は、その中央において、撮像レンズ４の光軸ｌと垂
直に交わっている。なお、撮像レンズ４は、撮像装置３
内において撮像素子５に対して進退自在（ピント調節可
能）であり、撮像装置３自体も、光軸ｌ方向に進退調整
し得る様に光学部材検査装置の図示せぬフレームに取り
付けられている。

【００２４】撮像素子５は、所定時間（各画素に電荷が
適度に蓄積する程度の時間）毎にライン状に画像を繰り
返し撮像し、画素の並び順に各画素を自己走査して、各
画素に蓄積した電荷を出力する。このようにして撮像素
子５から出力された電荷は、所定の増幅処理やＡ／Ｄ変
換処理を受けた後に、１ライン分の輝度信号からなる画
像データとして、制御装置６に入力される。

【００２５】検査対象光学部材１４は、撮像装置３側か
ら見た平面図である図２に示す様に円形のレンズであ
り、光学部材検査装置の図示せぬフレームに取り付けら
れたホルダ１５によって、撮像レンズ４に関してその表
面（撮像レンズ４に対向する面）が撮像素子５の撮像面
と共役となるように、保持されている。このホルダ１５
は、撮像レンズ４の光軸ｌを中心とした環状の形状を有
しており、検査対象光学部材１４の周縁をその全周に亘
って保持する。従って、検査対象光学部材１４の周縁の
中心と光軸とが一致している限り、検査対象光学部材１
４の光軸は、撮像レンズ４の光軸ｌに対して同軸とな
る。

【００２６】また、ホルダ１５は、撮像レンズ４の光軸
ｌを中心として、光軸ｌに直交する面内で回転可能とな
っている。そして、このホルダ１５の周縁には、環状ギ
ア１６が形成されている。この環状ギア１６は、駆動モ
ータ８の駆動軸に取り付けられたピニオンギア７に噛合
している。従って、駆動モータ８がその駆動軸を回転さ
せると、両ギア７，１６を介してホルダ１５が回転駆動
を受け、ホルダ１５に保持されている検査対象光学部材
１４が、光軸ｌに直交する面内において回転駆動され
る。従って、これらホルダ１５，両ギア１６，７，及び
駆動モータ８は、検査対象光学部材１４の像と撮像素子
５とを相対回転させる回転手段を、構成する。

【００２７】なお、撮像レンズ４の倍率（即ち、撮像装
置３自体の位置，及び撮像レンズ４の撮像素子５に対す
る位置）は、検査対象光学部材１４の直径方向における
全幅を撮像素子５の撮像面に結像し得るように、調整さ
れている。従って、撮像素子５は、検査対象光学部材１
４の表面の画像（直径方向の全域にわたる１ライン分の
画像）を撮像することができるのである。図２において
は、撮像素子５によって撮像され得る一ライン分の撮像
対象領域が、二点鎖線によって示されている。

【００２８】照明ランプ１は、照明光（白色光）を発光
する白熱ランプであり、光学部材検査装置の図示せぬフ
レームに固定されている。この照明ランプ１と検査対象
光学部材１４との間に配置されている拡散板２は、図２
に示すように、検査対象光学部材１４よりも大径な円盤
形状を有しており、その表面は粗面として加工されてい
る。従って、この拡散板２は、照明ランプ１から出射さ
れた照明光をその裏面全面で受けて、検査対象光学部材
１４に向けて拡散することができる。なお、この拡散板
２は、その中心において撮像レンズ４の光軸ｌと直交す
る様に、光学部材検査装置の図示せぬフレームに固定さ
れている。

【００２９】この拡散板２の表面上には、帯状の形状を
有する遮光板９が、その長手方向を撮像素子５の画素列
の方向と平行な方向に向けて、貼り付けられている。こ
の遮光板９の中心は撮像レンズ４の光軸ｌと一致してい
る。また、遮光板９の長手方向における全長は検査対象
光学部材１４の直径よりも長い。そして、図２に示すよ
うに、撮像装置３の位置から見ると、遮光板９の両端
は、検査対象光学部材１４の外縁よりも外側にはみ出し
ている。また、遮光板９の幅は、撮像素子５の画素列の
方向に直交する方向における光学部材検査装置の断面図
である図４に示すように、撮像素子５の各画素に入射す
る光の周縁光線ｍ，ｍの間隔よりも広い。

【００３０】制御装置６は、撮像装置３から入力された
画像データに基づいて検査対象光学部材１４が良品であ
るか不良品であるかの判定を行うとともに、この判定に
伴って駆動モータ８に駆動電流を供給する処理装置であ
る。

【００３１】図３は、この制御装置６の内部回路構成を
示すブロック図である。図３に示す様に、制御装置６
は、バスＢを介して相互に接続されたＣＰＵ６０，フレ
ームメモリ６１，ホストメモリ６２，及びモータ駆動回
路６３から、構成されている。

【００３２】フレームメモリ６１は、撮像装置３から入
力された画像データが書き込まれるバッファである。ホ
ストメモリ６２は、極座標データ格納領域６２ａ，直交
座標データ格納領域６２ｂ及び変換テーブル格納領域６
２ｃを含んでいる。この極座標データ格納領域６２ａ
は、フレームメモリ６１に書き込まれた画像データが所
定時間毎に先頭行から行単位で書き込まれる画像メモリ
としての領域である。この極座標データ格納領域６２ａ
に書き込まれた画像データを、以下、「極座標データ」
という。直交座標データ格納領域６２ｂは、極座標デー
タを座標変換（極座標−直交座標変換）して得られた直
交座標系による画像データ（以下、「直交座標データ」
という）が書き込まれる画像メモリとしての領域であ
る。変換テーブル格納領域６２ｃは、極座標データ格納
領域６２ａ内の各画素の座標位置（ｍ，ｋ）を直交座標
データ格納領域６２ｂ内の画素の座標位置（ｘ，ｙ）に
対応付けた変換テーブルを格納する領域であり、上述の
座標変換の際にＣＰＵ６０によって参照される。これら
極座標データ，直交座標データ，及び変換テーブル面積
判定基準値テーブルについては、後で詳しく説明する。

【００３３】モータ駆動回路６３は、回転手段の一部と
して、撮像装置３側から見てホルダ１５及び検査対象光
学部材１４が反時計方向に等速回転する様に駆動モータ
８を駆動させる駆動電流を、この駆動モータ８に供給す
る。

【００３４】ＣＰＵ６０は、制御装置６全体の制御を行
うプロセッサであり、抽出手段，座標変換手段，図形的
特徴量測定手段，及び判定手段に相当する。即ち、ＣＰ
Ｕ６０は、フレームメモリ６１に書き込まれた画像デー
タを定期的にホストメモリ６２の極座標データ格納領域
６２ａに書き写すとともに、変換テーブル格納領域６２
ｃ内の変換テーブルを参照して、極座標データ格納領域
６２ａに格納された極座標データの各画素の値を直交座
標データ格納領域６２ｂ内の対応する座標位置に書き込
む。そして、この書き込み完了後において直交座標デー
タ格納領域６２ｂに格納されている直交座標データ中の
光学的欠陥に相当する領域の図形的特徴量を測定すると
ともに、この図形的特徴量を一定の判定基準値（許容
値）と比較し、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。ＣＰＵ６０は、また、フ
レームメモリ６１からの画像データ取り込みを行うのと
同期して、モータ駆動回路６３に対して、駆動電流を駆
動モータ８に供給させる指示を行う。

【００３５】＜光学的欠陥検出の原理＞以上のように構
成される光学部材検査装置において、図４の面内では、
撮像レンズ４に入射して撮像素子５の各画素に入射し得
る光は、撮像レンズ４の光軸ｌに沿った光線を主光線と
する光束であり且つ図４に示される周縁光線ｍ，ｍ間を
通る光のみである。この周縁光線ｍ，ｍを逆方向に辿る
と、検査対象光学部材１４の表面において交差した後
に、拡散板２に向かって拡がっている。そして、拡散板
２上において、この周縁光線ｍ，ｍの間が遮光板９によ
って遮られている。従って、図４に示すように、検査対
象光学部材１４における撮像素子５による撮像対象領域
（撮像レンズ４に関して撮像素子５の画素列の受光面と
共役な部位及び光軸方向におけるその近傍）に光学的欠
陥がないとすると、撮像素子５の各画素に入射する光は
ない。即ち、拡散板２の表面における遮光板９の側方箇
所から拡散した光ｎは、検査対象光学部材１４における
撮像対象領域を透過するが、周縁光線ｍ，ｍの外側を通
るので、撮像レンズ４には入射しない。また、拡散板２
の表面における遮光板９の側方箇所から拡散して検査対
象光学部材１４における撮像対象領域以外の箇所を透過
した光は、撮像レンズ４に入射し得るが、撮像素子５の
各画素上には収束されない。そのため、撮像装置３から
出力される画像データは、検査対象光学部材１４の外縁
に対応する明部（側面での拡散光に因る）を除き、全域
において暗くなっている。

【００３６】これに対して、図２に示すように、検査対
象光学部材１４表面における撮像対象領域内にキズＣ及
びゴミＤがある場合、図５に示すように、拡散板２の表
面における遮光板９の側方箇所から拡散した光ｎがこれ
らキズＣ及びゴミＤに当たると、この光がこれらキズＣ
及びゴミＤによって拡散される。この拡散光ｎ’は、周
縁光線ｍ，ｍの交点を中心として発散するので、その一
部は、撮像レンズ４を介して撮像素子５の画素上に入射
する。従って、キズＣ及びゴミＤの像（周囲よりも明る
い像）が撮像素子５の撮像面に形成される。なお、検査
対象光学部材１４の外周Ａ，Ｂにおいても、同様な拡散
が生じるので、これら外周Ａ，Ｂの像が（周囲よりも明
るい像）が撮像素子５の撮像面に形成される。図６は、
図２に示す位置にて撮像が行われた時に撮像装置３から
出力される画像データの輝度分布を示すグラフである。
なお、図６においては、一回の撮像によって各画素に蓄
積された電荷を、一走査分の周期内で順次自己走査によ
って読み出している様子が示されている。

【００３７】＜光学的欠陥判定の方式＞撮像素子５によ
る撮像（電荷蓄積及び走査）は、駆動モータ８による検
査対象光学部材１４の回転と同期して、この検査対象光
学部材１４が所定角度だけ回転する毎に行われる。そし
て、撮像素子５による撮像（電荷蓄積及び走査）がなさ
れる毎に、図６に示すような画像データが、制御装置６
のフレームメモリ６１に書き込まれて、ホストメモリ６
２の極座標データ格納領域６２ａに取り込まれる。図７
乃至図１１は、遮光板９，撮像素子５による撮像対象領
域（二点鎖線にて表示），及び検査対象光学部材１４の
相対位置と極座標データ格納領域６２ａに取り込まれた
画像データとの関係を示す。具体的には、図７は、初期
状態を示し（この時点で撮像される検査対象光学部材１
４の外縁上の点を、夫々“Ａ”，“Ｂ”とする）、図８
は、初期状態から検査対象光学部材１４が反時計方向に
４５度回転した状態を示し、図９は、検査対象光学部材
１４が初期状態から反時計方向に９０度回転した状態を
示し、図１０は、検査対象光学部材１４が初期状態から
反時計方向に１３５度回転した状態を示し、図１１は、
検査対象光学部材１４が初期状態から反時計方向に１８
０度回転した終了状態を示す。これら各図に示すよう
に、検査対象光学部材１４が回転するにつれて、極座標
データ格納領域６２ａの各行には、撮像装置３によって
撮像された各走査毎の画像データが、先頭行から順に書
き込まれる。

【００３８】図１１（ｂ）に示す時点でホストメモリ６
２の極座標データ格納領域６２ａに格納されている画像
データ（極座標データ）の横軸は、検査対象光学部材１
４の中心（光軸）Ｏから直径方向への距離を示し、縦軸
は、点Ａ，Ｂ間を結ぶ直径を基準とした検査対象光学部
材１４の回転角を示す。制御装置６のＣＰＵ６０は、上
述したように、この極座標データを、直交座標系による
画像データ（直交座標データ）へ変換する。

【００３９】図１２は、このような極座標データから直
交座標データへの座標変換方法を示す図であり、検査対
象光学部材１４の表面上に定義されたローカル座標系と
撮像素子５の座標列の方向を基準（縦軸）とした絶対座
標系との関係を示すものである。図１２において、検査
対象光学部材１４の表面上に定義されたローカル座標系
は、検査対象光学部材１４の光軸Ｏを原点０とし、検査
対象光学部材１４外縁上における点Ａと点Ｂとを結ぶ線
をＹ軸とする。また、原点０を通ってＹ軸に直交する線
をＸ軸とする。また、絶対座標系の縦軸上の各点の値
は、撮像素子５の各画素の走査の順番に対応するので、
撮像素子５の解像度（座標数）をｎとすると０〜ｎ−１
の値をとる。そして、ｎ／２の点において、絶対座標系
の縦軸はローカル座標系の原点０と交差することとな
る。

【００４０】検査対象光学部材１４が回転すると、ロー
カル座標系は、原点０を中心として絶対座標系の縦軸に
対して反時計方向に回転する。このとき、撮像開始時か
らの撮像の回数（走査回数）をｋとし、撮像の一周期
（一走査）の間に検査対象光学部材１４が回転する角度
をθとすると、撮像素子５中ｍ（但し、０≦ｍ≦n/2）
番目の座標Ｐのローカル座標系における極座標はＰ（n/
2−ｍ，ｋθ）となり、ｍ’（但し、n/2＜ｍ’≦ｎ−
１）番目の座標Ｐ’のローカル座標系における極座標は
Ｐ’（ｍ’−n/2，１８０＋ｋθ）となる。これら極座
標Ｐ，Ｐ’を直交座標によって表すと、Ｐ（Ｐｘ，ｐ
ｙ），Ｐ’（Ｐ’ｘ，Ｐ’ｙ）となる。ここで、 Ｐｘ＝（n/2−ｍ）sin kθ …（１） Ｐｙ＝（n/2−ｍ）cos kθ …（２） Ｐｘ’＝（ｍ’−n/2）sin（180＋kθ） …（３） Ｐｙ’＝（ｍ’−n/2）cos（180＋kθ） …（４） と表される。従って、これら式（１）〜（４）を用いる
ことにより、極座標系を直交座標系に変換することがで
きるのである。

【００４１】いま、図１３（ａ）に示すように、撮像素
子５の座標数（解像度）ｎが２０４８個であり、検査対
象光学部材１４が半回転（１８０度）する間に２０４８
回の撮像がなされるとする（即ち、θ＝180/2048）。こ
の場合、極座標データ中の０〜１０２４列目の座標に対
しては上記式（１），（２）が適用され、１０２５〜２
０４７列目の座標に対しては上記式（３），（４）が適
用される。但し、図１３（ｂ）に示すように、直交座標
データの原点（０，０）は、中心ではなくて左下に位置
するので、原点位置をずらすための補正がなされねばな
らない。具体的には、この直交座標データの座標数が２
０４８×２０４８個であることから、上記各式（１）〜
（４）によって求められた値に、一律に１０２４が加算
されなければならない。即ち、極座標データ中の０〜１
０２４列目の座標に対しては下記記式（１’），
（２’）が適用され、１０２５〜２０４７列目の座標に
対しては下記記式（３’），（４’）が適用される。 Ｐｘ＝（1024−ｍ）sin kθ＋1024 …（１’） Ｐｙ＝（1024−ｍ）cos kθ＋1024 …（２’） Ｐｘ’＝（ｍ’−1024）sin（180＋kθ）＋1024 …（３’） Ｐｙ’＝（ｍ’−1024）cos（180＋kθ）＋1024 …（４’）

【００４２】但し、これら各式（１’）〜（４’）によ
って規定される極座標データ中の全画素の座標に対する
直交座標系における座標の関係は、予め計算され、変換
テーブルとしてまとめられ、変換テーブル格納領域６２
ｃに格納されている。図１４は、θ＝０．０５°とした
場合におけるｍ(ｍ’)，ｋに対するＸ，Ｙの計算結果を
まとめた表である。この図１４に示したように、上記各
式（１’）〜（４’）に夫々任意のｍ，ｋ（整数）を代
入した計算結果は、必ずしも整数とはならない。即ち、
直交座標データの各画素の中心点とは一致しない。従っ
て、ｘ，ｙの計算結果を四捨五入して、実際の計算結果
に最も近い直交座標データ中の座標（ｘ，ｙ）を、極座
標データ中の座標（ｍ，ｋ）に対応する座標として特定
する。図１５は、このようにして得られた極座標データ
中の座標（ｍ，ｋ）及び直交座標データ中の座標（ｘ，
ｙ）の関係をまとめた変換テーブルの内容を示す。

【００４３】ＣＰＵ６０は、極座標データ中から、所定
閾値以上の輝度値を有する光学的欠陥に相当する領域の
みを抽出する。これは、光学的欠陥に相当する画素以外
の画素に対して座標変換を実行する無駄を省くためであ
る。そして、抽出した領域に含まれる全画素について、
その座標（ｋ行目，ｍ(ｍ’)列目）に対応する直交座標
データ中の座標（ｘ行目，ｙ列目）を、変換テーブルか
ら読み出す。そして、極座標データ格納領域６２ａ中の
ｋ行目，ｍ列目の座標に書き込まれていた輝度値を、直
交座標データ格納領域６２ｂのｙ行目，ｘ列目の座標に
書き移す。

【００４４】極座標データから抽出された全ての画素に
関してこのような書き移しが完了すると、直交座標デー
タ格納領域６２ｂに格納されている画像データ（直交座
標データ）は、検査対象光学部材１４をエリアセンサに
よって撮像してからフィルタリングした画像データと略
等価となる。従って、光学的欠陥の位置如何に拘わら
ず、直交座標データ中の光学的欠陥の面積は、実際の光
学的欠陥の面積に正比例する。そこで、この直交座標デ
ータ格納領域６２ｂに格納されている画像データに基づ
いて、ＣＰＵ６０が良否判定を行えるようになるのであ
る。例えば、ＣＰＵ６０は、直交座標データ格納領域６
２ｂに格納されている直交座標データ中の各画素の輝度
値を所定の閾値と比較し、所定の閾値よりも明るい座標
の値を“１”とするとともにそれ以外の座標の値を
“０”とする二値化処理を行う。そして、二値化処理後
において“１”の値を有する画素の総数が所定の判定基
準値を超えている場合に、検査対象光学部材１４が不良
品であると判断するのである。

【００４５】＜制御処理＞次に、上述した光学的欠陥検
出の原理に従った良否判定を行うために制御装置６（Ｃ
ＰＵ６０）が実行する制御処理の内容を、図１６及び図
１７のフローチャートを用いて説明する。

【００４６】図１６の制御処理は、制御装置６に接続さ
れた図示せぬ検査開始ボタンが押下されることによりス
タートする。スタート後最初のＳ０１では、ＣＰＵ６０
は、撮像工程を実行する。図１７は、このＳ０１にて実
行される撮像工程サブルーチンの内容を示すフローチャ
ートである。

【００４７】この撮像工程に入って最初のＳ１１では、
ＣＰＵ６０は、モータ駆動回路６３に対して駆動モータ
８への駆動電流の供給を指示し、検査対象光学部材１４
を等速回転させる。

【００４８】次のＳ１２では、ＣＰＵ６０は、撮像装置
３からフレームメモリ６１に書き込まれた画像データ
を、ホストメモリ６２の極座標データ格納領域６２ａへ
格納する。

【００４９】次のＳ１３では、ＣＰＵ６０は、Ｓ１２で
の画像データの格納によって極座標データ格納領域６２
ａ内に検査対象光学部材１４全体に対応する極座標デー
タが合成されたかどうかをチェックする。そして、未だ
検査対象光学部材１４全体に対応する極座標データが合
成されていない場合には、処理をＳ１２に戻し、撮像装
置３が次の撮像による画像データをフレームメモリ６１
に書き込むのを待つ。

【００５０】これに対して、検査対象光学部材１４全体
に対応する極座標データが合成された場合には、ＣＰＵ
６０は、処理を図１６のメインルーチンに戻す。処理が
戻されたメインルーチンでは、ＣＰＵ６０は、Ｓ０１の
後に実行されるＳ０２において、ラベリング工程を実行
する。即ち、ＣＰＵ６０は、極座標データ格納領域６２
ａ内に格納されている極座標データから所定閾値以上の
輝度値を有する画素の集合からなる領域を抽出し、抽出
した各領域に対して夫々一意の番号（ラベル）ｎ（ｎ＝
１，２，３，……）を付与する（抽出手段に相当）。

【００５１】次のＳ０３では、ＣＰＵ６０は、直交座標
データ格納領域６２ｂを初期化した後に、Ｓ０２にてラ
ベルｎを付与した各領域のうち、ラベルｎが最も小さい
未処理領域に対して、座標変換処理を実行する。即ち、
処理対象の領域を構成する全ての画素の座標（ｍ
(ｍ’)，ｋ）に関して、対応する直交座標データ格納領
域６２ｂ中の座標（ｘ，ｙ）を、変換テーブルから読み
出す。そして、読み出した座標（ｘ，ｙ）に元の画素の
輝度値を書き移す（座標変換手段に相当）。

【００５２】次のＳ０４では、ＣＰＵ６０は、ラベルｎ
を付した全ての領域に対してＳ０３の座標変換処理を行
ったかどうかを判定する。そして、未だ全ての領域に対
してＳ０３の座標変換処理を行っていない場合には、処
理をＳ０３に戻し、次のラベルが付与されている領域に
対する処理を行う。

【００５３】これに対して、全ての領域に対してＳ０３
の座標変換処理を完了した場合には、ＣＰＵ６０は、Ｓ
０５において、直交座標データ格納領域６２ｂ内に格納
されている直交座標データに対するラベリング工程を実
行する。即ち、ＣＰＵ６０は、まず直交座標データ格納
領域６２ｂ内に格納されている直交座標データ中の各座
標の輝度値を所定の閾値と比較し、所定の閾値よりも明
るい座標の値を“１”とするとともにそれ以外の座標の
値を“０”とする２値化処理を行う。そして、ＣＰＵ６
０は、２値化処理後において“１”の値が付された座標
の集合からなる領域を抽出して、抽出した各領域に対し
て夫々一意の番号（ラベル）ｎ（ｎ＝１，２，３，…
…）を付与する。

【００５４】次のＳ０６では、ＣＰＵ６０は、Ｓ０５に
てラベリングを施した各領域に関して、図形的特徴量を
抽出する。具体的には、各領域毎に、その領域の面積，
フィレ径，最大輝度又は平均輝度等を算出する（図形的
特徴量測定手段に相当）。

【００５５】次のＳ０７では、ＣＰＵ６０は、Ｓ０６に
て測定した図形的特徴量に基づいた良否判定を実行す
る。具体的には、判断基準値を超える面積又はフィレ径
を有する領域が一つでも有るか否か，最大輝度が判断基
準値を超えるか否か，等に基づいて、検査対象光学部材
１４が良品であるか不良品であるかの判定を実行する
（判定手段に相当）。

【００５６】次のＳ０８では、Ｓ０７の判定結果が良品
を示すか不良品を示すかをチェックする。そして、判定
結果が良品を示している場合には、ＣＰＵ６０は、Ｓ０
９において、当該検査対象光学部材１４が良品である旨
を外部出力（画像表示，音声出力）する。これに対し
て、判定結果が不良品を示している場合には、ＣＰＵ６
０は、Ｓ１０において、当該検査対象光学部材１４が不
良品である旨を外部出力（画像表示，音声出力）する。
以上の後に、ＣＰＵ６０は、この制御処理を終了する。

【００５７】＜実施形態の作用＞以上のように構成され
た本実施形態によると、検査対象光学部材１４を透過し
て撮像レンズ４に入射するとともに撮像素子５の各画素
に入射し得る様な光は、遮光板９によって、予め拡散板
２上にて遮られている。従って、撮像素子５による撮像
対象領域内において検査対象光学部材１４に光学欠陥が
生じていなければ、撮像素子５によって撮像される画像
データ中の各画素の輝度値は、全て黒の値（８ビットグ
レースケールにおける“０”）となっている。

【００５８】これに対して、撮像素子５によって撮像さ
れ得る範囲において検査対象光学部材１４に光学欠陥が
生じている場合には、遮光板９の側方からこの領域内に
入射した光が光学的欠陥によって拡散され、その拡散光
の一部が撮像レンズ４に入射する。この結果、遮光板９
の暗い陰を背景とした光学的欠陥の明るい像が、撮像素
子５の撮像面に形成される。このとき、画像データ中の
光学的欠陥の明るい像を撮像して得られた画素の輝度値
は、その像の明るさ（及び、像と撮像素子５の画素との
重なり具合）に応じた値（８ビットグレースケールにお
ける“１〜２５５”）となっている。

【００５９】そして、検査対象光学部材１４が半回転す
る間に、撮像素子５による撮像が一定周期でなされ、各
撮像によって得られたライン状の画像データが極座標デ
ータ格納領域６２ａに蓄積される（Ｓ０１）。このと
き、図１８（ａ）に示す通り、検査対象光学部材１４の
中心近傍に位置する光学的欠陥（ｆ３）については実際
よりも伸張された状態で極座標データ中に写り込み、検
査対象光学部材１４の中心Ｏから離れて位置する光学的
欠陥（ｆ１，ｆ２）についてはあまり伸張されずに極座
標データ中に写り込む。

【００６０】制御装置６のＣＰＵ６０は、極座標データ
から光学的欠陥を示す領域（所定の閾値以上の輝度値を
有する画素の集合）を抽出する（Ｓ０２）。そして、抽
出した領域毎に、その領域を構成する各画素の極座標系
における座標（ｍ(ｍ’)，ｋ）に対応する直交座標系に
おける座標（ｘ，ｙ）を座標変換テーブル６２ｃから読
み出し、読み出した座標（ｘ，ｙ）に従って、各画素の
輝度値を直交座標データ格納領域６２ｂに格納する（Ｓ
０３）。その結果、この直交座標データ格納領域６２ｂ
内に直交座標データが再現される。このとき、図１８
（ｂ）に示す通り、各光学的欠陥（Ｆ１〜Ｆ３）は、実
際の欠陥と相似な形状且つ実際の欠陥に対して一定比率
の面積で、直交座標データ内に写り込む。ＣＰＵ６０
は、図１８（ｃ）に示すように、この直交座標系による
画像データに基づいて図形的特徴量を算出し（Ｓ０
６）、算出した図形的特徴量を一定の判断基準値と比較
することによって、検査対象光学部材１４の良否判定を
行う（Ｓ０７〜Ｓ１０）。

【００６１】このように、本実施形態においては、極座
標データ中光学的欠陥を示す輝度値を有する領域に対し
てのみ、座標変換処理が施される。従って、極座標デー
タ中の全画素に対して座標変換処理を行う場合に比し
て、処理ステップ数及び処理時間を大幅に減少させるこ
とができる。

【００６２】なお、本実施形態において、変換テーブル
（図１５）を予め用意することなく、Ｓ０３にて処理対
象の領域の全画素に対して夫々上記式（１）〜（４）を
実行することによって座標変換処理を行っても良い。

【００６３】

【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、検査対象光学部材が不良品である
か良品であるかの判定を、少ない処理ステップ数と処理
時間で行うことができる。

【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
の概略構成を示す側面断面図

【図２】 図１の検査対象光学部材等を撮像装置の位置
から見た平面図

【図３】 図１の制御装置の内部回路構成を示すブロッ
ク図

【図４】 検査対象光学部材に光学的欠陥がない場合に
おける光の進行状態を示す図

【図５】 検査対象光学部材に光学的欠陥がある場合に
おける光の進行状態を示す図

【図６】 検査対象光学部材に光学的欠陥がある場合に
撮像装置から出力される画像データの輝度分布を示すグ
ラフ

【図７】 遮光板，撮像対象領域及び検査対象光学部材
の相対位置と極座標データ格納領域に格納された極座標
データとの関係を示す図

【図８】 遮光板，撮像対象領域及び検査対象光学部材
の相対位置と極座標データ格納領域に格納された極座標
データとの関係を示す図

【図９】 遮光板，撮像対象領域及び検査対象光学部材
の相対位置と極座標データ格納領域に格納された極座標
データとの関係を示す図

【図１０】 遮光板，撮像対象領域及び検査対象光学部
材の相対位置と極座標データ格納領域に格納された極座
標データとの関係を示す図

【図１１】 遮光板，撮像対象領域及び検査対象光学部
材の相対位置と極座標データ格納領域に格納された極座
標データとの関係を示す図

【図１２】 極座標系から直交座標系への座標変換方法
を示す図

【図１３】 図３の極座標データ格納領域及び直交座標
データ格納領域に格納されている画像データを示すメモ
リマップ

【図１４】 座標変換演算の計算結果をまとめた表

【図１５】 変換テーブルの内容を示す表

【図１６】 図３のＣＰＵにて実行される制御処理を示
すフローチャート

【図１７】 図１６のＳ０１にて実行される撮像行程処
理サブルーチンを示すフローチャート

【図１８】 本発明の実施の形態による作用の説明図

【図１９】 先願の光学部材検査装置の概略図

【符号の説明】

３ 撮像装置 ４ 撮像レンズ ５ 撮像素子 ６ 制御装置 ８ 駆動モータ １４ 検査対象光学部材 １５ ホルダ ６０ ＣＰＵ ６２ ホストメモリ ６２ａ 極座標データ格納領域 ６２ｂ 直交座標データ格納領域 ６２ｃ 変換テーブル格納領域

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検査対象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、 撮像レンズと、 この撮像レンズによって形成された検査対象光学部材の
   像を繰り返し撮像するために複数の画素を一方向に並べ
   てなるラインセンサと、 前記検査対象光学部材の像と前記ラインセンサとを相対
   回転させる回転手段と、 この回転手段が前記検査対象光学部材の像と前記ライン
   センサとを相対回転させている間に前記ラインセンサが
   前記検査対象光学部材の像を繰り返し撮像することによ
   ってこのラインセンサから出力された画像データを、各
   撮像毎に行単位で順番に格納するメモリと、 このメモリ内に格納された前記検査対象光学部材の全体
   に対応する画像データから、前記検査対象光学部材の光
   学的欠陥を示す領域を抽出する抽出手段と、 この抽出手段によって抽出された各領域についてのみそ
   の座標系を直交座標系へ変換する座標変換手段と、 この座標変換手段によって直交座標系に変換された画像
   データの図形的特徴量を測定する図形的特徴量測定手段
   と、 前記領域の前記図形的特徴量が所定の判定基準値を超え
   たか否か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. 【請求項２】前記ラインセンサは、その画素の列を前記
   撮像レンズの光軸と直交させた状態で固定されており、 前記回転手段は、前記検査対象光学部材を前記撮像レン
   ズの光軸を中心に回転させ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. 【請求項３】前記抽出手段は、メモリ内に格納された前
   記検査対象光学部材の全体に対応する画像データから、
   その輝度値が一定閾値を超えた画素からなる領域のみを
   抽出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。
4. 【請求項４】前記座標変換手段は、極座標系における各
   座標と直交座標系における各座標とを予め対応付けたテ
   ーブルを有するとともに、前記抽出手段によって抽出さ
   れた領域を構成する各画素の座標に対応する直交座標系
   における座標を前記テーブルから読み出し、読み出した
   座標にその画素の輝度値を配置することによって直交座
   標系による画像データを得ることを特徴とする請求項１
   記載の光学部材検査装置。
5. 【請求項５】前記図形的特徴量は、前記座標変換手段に
   よって直交座標系に変換された領域の変換後における面
   積であ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. 【請求項６】前記図形的特徴量は、前記座標変換手段に
   よって直交座標系に変換された領域の変換後におけるフ
   ィレ径であることを特徴とする請求項１記載の光学部材
   検査装置。