JPH11352014A

JPH11352014A - 光学検査方式

Info

Publication number: JPH11352014A
Application number: JP10181470A
Authority: JP
Inventors: Masami Nishiko; 雅美西子; Yoshiharu Ohashi; 義春大橋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1998-06-11
Publication date: 1999-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】非直線状の外縁形状を有する被検査体の表面
や内部の検査を容易に行うことができる光学検査方式を
提供すること。【解決手段】光学検査装置１００は、眼鏡用レンズ１
の表面や内部の状態を検査するものであり、光源２から
発せられて反射板３によって集光された光は、光進行部
５と眼鏡用レンズ１の外縁形状に沿った光入射面を有す
る光射出部６を通して眼鏡用レンズ１の内部に入射され
る。この入射された光は、眼鏡用レンズ１の表面で反射
を繰り返しながら進行するが、眼鏡用レンズ１の表面の
刻印コードや傷あるいは内部の気泡や異物によって散乱
されるため、この散乱状態が観察される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ等の良否を
検査する光学検査方式に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】同一
の目的で使用されるレンズ（例えば眼鏡用レンズ）は、
汎用性の点から規格化され、ほぼ同一の形状を有してい
ることが多いため、見た目でレンズの度数等を判断する
ことができない場合がある。このため、眼鏡用レンズの
表面には、レーザ処理等により、そのレンズの度数等を
示すコードが刻印されている場合があり、この刻印され
たコード（以下、「刻印コード」と称する）を確認する
ことにより、眼鏡用レンズの度数等を把握することがで
きる。

【０００３】しかし、眼鏡用レンズの表面の刻印コード
は、そのレンズを使用する際に視界を遮らないようにす
るために、非常に浅く刻印されている。このため、刻印
コードを目視により確認することは容易ではなかった。

【０００４】また、眼鏡用レンズの表面に傷があった
り、内部に気泡や異物がある場合には視界が遮られるた
め、レンズとして使用することができない。したがっ
て、レンズの表面や内部にこれらの欠陥が生じているか
否かを検査することは重要である。しかし、眼鏡用レン
ズの表面や内部に生じた微小な欠陥を発見することは容
易なことではなかった。

【０００５】また、上述した眼鏡用レンズ等に限らず、
被検査体の表面の微小な凹凸や内部の欠陥等を検査する
ことは容易ではない。特に、被検査体に形成されたこれ
らの凹凸や欠陥等を明瞭に観察するためにこれらの凹凸
等に光を照射することが考えられるが、被検査体である
眼鏡用レンズ等は周囲が非直線状であるため、被検査体
の特定の部分にのみ光を入射することが容易ではなく、
これらの凹凸や欠陥等を効率よく検査することができな
かった。例えば、半導体ウエハの表面の傷等を検査する
場合も同様である。

【０００６】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は、非直線状の外縁形状を有す
る被検査体の表面や内部の検査を容易に行うことができ
る光学検査方式を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の光学検査方式は、非直線状の外縁形状
を有する被検査体の表面および内部の状態を検査する光
学検査方式であり、光源から発せられた光を、光ガイド
部の光入射面から被検査体の側面部に向けて入射した状
態で、被検査体の表面を観察する。被検査体の表面に形
成物（例えば眼鏡用レンズの表面の刻印コード）や傷が
あったり、内部に気泡や異物がある場合には、被検査体
の側面部から内部に入射した光が散乱されるため、被検
査体の表面を観察してこの散乱状態を確認することによ
り、被検査体の表面や内部の状態を検査することができ
る。

【０００８】また、光ガイド部の光入射面を被検査体の
非直線状の外縁に沿った形状とすることにより、光入射
面から被検査体の側面部に向けて効率よく光を入射させ
ることができる。特に、光入射面の幅を被検査体の厚さ
である側面部の幅以下にすることが好ましい。この場合
には、被検査体の表面に沿って漏れる光をなくすことが
できるため、被検査体の表面に付着したほこり等によっ
て光が散乱されて被検査体の表面や内部の状態が検査し
にくくなることを防止することができる。

【０００９】また、２つの光源を備えるとともに、これ
らの光源のそれぞれに対応する２つのガイド部を被検査
体の周囲であって互いに光の入射方向が向かい合う位置
に配置することにより、被検査体内部の光強度を高める
ことができる。また、被検査体内部を進行する光は、減
衰しながら進行するため、向かい合う位置から光を入射
することにより、被検査体内部の光強度を均一にするこ
とができ、被検査体の表面や内部の状態が検査しやすく
なる。

【００１０】また、複数の光源を備えるとともに、これ
らの光源のそれぞれに対応する複数の光ガイド部を被検
査体の周囲であって互いに光の入射方向が交差する位置
に配置するようにしてもよい。光の入射方向と被検査体
の表面の形成物等の方向性によっては、光の散乱が少な
い場合があるが、複数の方向から光を入射することによ
り散乱が生じやすくなるため、検査の信頼度を高めるこ
とができる。

【００１１】また、複数の光源を備えるとともに、これ
らの光源に対応し、被検査体の側面部を包囲する形状に
形成された単一の部材からなる光ガイド部を配置するよ
うにしてもよい。この場合も、複数の方向から光を入射
することにより、散乱が生じやすくなるため、検査の信
頼度を高めることができる。

【００１２】また、被検査体の外縁に沿った形状の反射
面を有する光反射部を、被検査体の周囲であって光ガイ
ド部から入射された光が到達する位置に配置するように
してもよい。反射により被検査体内部の光の強度が高ま
るため、被検査体の表面や内部の状態が検査しやすくな
る。また、被検査体内部を進行する光は、減衰しながら
進行するため、光反射部に達した光が進行方向を反転し
て変えて再び減衰しながら進行することにより、被検査
体内部の光強度を均一にすることが可能となる。また、
光反射部の反射面を被検査体の非直線状の外縁に沿った
形状とすることにより、被検査体の側面部に光を効率よ
く反射することができる。

【００１３】また、本発明の光学検査方式は、非直線状
の外縁形状を有する被検査体の表面の状態を検査する光
学検査方式であり、被検査体の表面から所定距離隔てて
平板状の透明部材を配置し、光源から発せられた光を、
光ガイド部の光入射面から被検査体と透明部材との間に
形成された空間の側面部に向けて入射した状態で、透明
部材を通して被検査体の表面を観察する。被検査体の表
面に形成物や傷等がある場合には、空間内に入射した光
が散乱されるため、被検査体の表面を観察してこの散乱
状態を確認することにより、被検査体の表面の状態を検
査することができる。

【００１４】また、光ガイド部の光入射面を被検査体と
透明部材との間に形成された空間の非直線状の外縁に沿
った形状とすることにより、光入射面からこの空間の側
面部に向けて効率よく光を入射させることができる。特
に、光入射面の幅を被検査体と透明部材との間に形成さ
れた空間の間隔以下にすることが好ましい。この場合に
は、被検査体や透明部材の側面部から内部に光が入射さ
れてこの光が外部に漏れることにより、被検査体の表面
の状態が検査しにくくなることを防止することができ
る。

【００１５】また、２つの光源を備えるとともに、これ
らの光源のそれぞれに対応する２つの光ガイド部を被検
査体と透明部材との間に形成された空間の周囲であって
互いに光の入射方向が向かい合う位置に配置することに
より、この空間内の光強度を高めることができる。ま
た、被検査体と透明部材との間に形成された空間を進行
する光は、減衰しながら進行するため、向かい合う位置
から光を入射することにより、空間内の光強度を均一に
することができ、被検査体の表面の状態が検査しやすく
なる。

【００１６】また、複数の光源を備えるとともに、これ
らの光源のそれぞれに対応する複数の光ガイド部を被検
査体と透明部材との間に形成された空間の周囲であって
互いに光の入射方向が交差する位置に配置するようにし
てもよい。光の入射方向と被検査体の表面の形成物等の
方向性によっては、光の散乱が少ない場合があるが、複
数の方向から光を入射することにより散乱が生じやすく
なるため、検査の信頼度を高めることができる。

【００１７】また、複数の光源を備えるとともに、これ
らの光源に対応し、被検査体と透明部材との間に形成さ
れた空間の側面部を包囲する形状に形成された単一の部
材からなる光ガイド部を配置するようにしてもよい。こ
の場合も、複数の方向から光を入射することにより、散
乱が生じやすくなるため、検査の信頼度を高めることが
できる。

【００１８】また、被検査体と透明部材との間に形成さ
れた空間の外縁に沿った形状の反射面を有する光反射部
を、この空間の周囲であって光ガイド部から入射された
光が到達する位置に配置するようにしてもよい。反射に
より被検査体と透明部材との間に形成された空間内の光
の強度が高まるため、被検査体の表面が検査しやすくな
る。また、被検査体と透明部材との間に形成された空間
を進行する光は、減衰しながら進行するため、光反射部
に達した光が進行方向を反転して変えて再び減衰しなが
ら進行することにより、空間内の光強度を均一にするこ
とが可能となる。また、光反射部の反射面を被検査体の
非直線状の外縁に沿った形状とすることにより、被検査
体の側面部に光を効率よく反射することができる。

【００１９】また、複数の光源を備えた場合には、光を
発する光源を順次切り替えることにより、被検査体の表
面の傷や内部の気泡等の方向性を確認することが可能と
なる。

【００２０】また、光源によって発せられる光は、可視
領域の波長、その中でも特に視感度のピーク近傍の波長
を含むことが好ましい。視感度のピーク近傍の波長を含
むことにより、作業者の目視によって被検査体の表面を
容易に観察することが可能となる。

【００２１】また、被検査体の表面を観察する位置に、
被検査体の表面を撮影範囲とする撮影手段を備えるよう
にしてもよい。被検査体の表面を撮影することにより、
例えば検査の自動化が可能となる。また、撮影した映像
を保存することも可能となるため、撮影と同時に検査を
行う必要がなく、撮影後に保存した映像を用いて検査を
行うこともできる。

【００２２】また、上述した撮影手段をアバランシェ増
倍動作型撮像管とすることが好ましい。アバランシェ増
倍動作型撮像管は、アバランシェ効果によってゲインが
高くダイナミックレンジが広いため、微細で輝度変化の
少ない被写体の撮影に適しており、高感度で散乱光の可
視化を行うことが可能となる。

【００２３】また、撮影手段から出力される信号を微分
する微分処理手段をさらに備えることにより、周波数成
分の高い映像信号が微分強調されるため、散乱光の可視
化の感度を上げることができる。特に、上述したアバラ
ンシェ増倍型撮像管と組み合わせることにより、出力振
幅の飽和がなくなって撮像管のダイナミックレンジを１
００％利用することが可能となり、散乱光の可視化に有
利なＳ／Ｎ特性が得られる。

【００２４】また、光源には、半導体発光素子を用いる
ことが好ましい。半導体発光素子は、スイッチング制御
がしやすく、スイッチング直後に発する光の強度が安定
する。このため、スイッチング直後から被検査体の表面
や内部の状態を検査することが可能となるため、検査効
率を高めることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の光学検査方式を適用した
一実施形態の光学検査装置は、非直線状の外縁形状を有
する眼鏡用レンズを被検査体として、その表面や内部の
状態を検査するものであり、眼鏡用レンズの側面部から
内部に光を入射することにより、あるいは眼鏡用レンズ
から所定距離隔てて透明板を配置し、眼鏡用レンズと透
明板との間に形成された空間の側面部から空間内に光を
入射することにより、眼鏡用レンズの表面を観察するこ
とを特徴とする。以下、一実施形態の光学検査装置につ
いて図面を参照しながら説明する。

【００２６】（第１の実施形態）図１は、第１の実施形
態の光学検査装置の構成を示す斜視図である。また、図
２は、図１に示した光学検査装置を側面方向から見た図
である。これらの図に示す光学検査装置１００は、眼鏡
用レンズ１の表面や内部の状態を検査するものであり、
所定波長を含む光を発する光源２と、この光源２から発
せられた光を集光するための反射板３と、反射板３によ
って集光された光を眼鏡用レンズ１の側面部に入射する
光ガイド部４とを含んで構成されている。

【００２７】眼鏡用レンズ１は、ガラスやプラスチック
を材料とするレンズであり、その表面には、レーザ処理
等により度数を示す刻印コードが形成されている。光源
２は、例えばタングステンランプ等が用いられており、
光源２から発せられる光は、反射板３により反射されて
集光される。

【００２８】光ガイド部４は、反射板３によって集光さ
れた光を眼鏡用レンズ１の側面部に入射するためのもの
であり、光進行部５と光射出部６から構成されている。
図３は、光ガイド部４（光進行部５、光射出部６）を抜
き出してその形状を示した図である。また、図４は、光
進行部５の構成を示す斜視図である。

【００２９】これらの図に示すように、光進行部５は、
集光された光が入射される端部（以下、「光源側端部」
と称する）１１を有している。また、光進行部５は、複
数本の光ファイバ１３で構成されており、光源側端部１
１においてほぼ円形形状に束ねられ、光射出部５との接
触面において直線状に一列に並べられている。光源側端
部１１に入射された光は、各光ファイバ内部で反射を繰
り返しながら進行し、光射出部６との接触面に達する。

【００３０】また、図３に示すように、光射出部６は、
内部を進行する光をほぼ均一な強度で眼鏡用レンズ１の
側面部に向けて入射する端部（以下、「レンズ側端部」
と称する）１２を有している。光射出部６は、透明部材
（例えばアクリル板）で構成されており、レンズ側端部
１２において眼鏡用レンズ１の外縁に沿った形状を有し
ている。光進行部５との接触面から入射された光は、光
射出部６の内部で反射を繰り返しながら進行し、レンズ
側端部１２から眼鏡用レンズ１の側面部に入射される。
光射出部６のレンズ側端部１２における形状を眼鏡用レ
ンズ１の外縁に沿った非直線状とすることにより、レン
ズ側端部１２から眼鏡用レンズ１の側面部に向けて効率
よく光を入射させることができる。

【００３１】また、光射出部６のレンズ側端部１２の幅
は、眼鏡用レンズ１の厚さである側面部より狭く設定さ
れているため、眼鏡用レンズ１の表面に沿って漏れる光
をなくすことができ、眼鏡用レンズ１の表面に付着した
ほこり等によって光が散乱されて眼鏡用レンズ１の表面
や内部の状態が検査しにくくなることを防止することが
できる。

【００３２】なお、光射出部６の表面（光進行部５との
接触面とレンズ側端部１２以外の面）をアルミニウム膜
等を用いてコーティングし、光射出部６の内部を進行す
る光が外部に漏れるのを防止するようにしてもよい。

【００３３】図５は、眼鏡用レンズ１内部の光の進行状
態を示す図である。同図に示すように、眼鏡用レンズ１
の内部には、入射側側面１４から眼鏡用レンズ１の表面
に対して平行に近い角度で光が入射される。この光は、
眼鏡用レンズ１の表面で反射を繰り返しながら内部を進
行し、入射側側面１４とは反対側の側面部（出射側側面
１５）まで達する。

【００３４】本実施形態の光学検査装置はこのような構
造を有しており、次に、この光学検査装置１００を用い
て眼鏡用レンズ１の表面や内部の状態を検査する場合の
概略を説明する。図６は、眼鏡用レンズ１の内部におけ
る光の反射の状態を示す図である。

【００３５】上述したように、眼鏡用レンズ１の内部に
入射された光は、眼鏡用レンズ１の表面で反射を繰り返
しながら内部を進行していく。しかし、図６（ａ）に示
すように眼鏡用レンズ１の表面に刻印コード１６や傷１
７があったり、図６（ｂ）に示すように内部に気泡１８
や異物１９がある場合には、これらの部分に達した光が
散乱される。このため、刻印コード１６の内容や傷１７
等の形状を目視によって明確に確認することができる。

【００３６】ところで、上述したように眼鏡用レンズ１
の表面を目視によって観察するためには、光進行部４か
ら眼鏡用レンズ１の内部に４００〜７５０ｎｍ程度の可
視領域の波長を含む光を入射する必要があり、好ましく
はこの中でも視感度が最大となる５５０ｎｍ近傍の波長
が含まれる光を入射する。

【００３７】また、上述した第１の実施形態では、光ガ
イド部４は１つのみであったが、複数の光ガイド部４を
備えるようにしてもよい。図７は、２つの光ガイド部４
ａ、４ｂを互いに光の入射方向が向かい合うように配置
した光学検査装置の平面図である。同図に示す光学検査
装置１１０は、眼鏡用レンズ１の周囲であって光の進行
方向が向かい合う位置に配置された２つの光ガイド部４
ａ、４ｂと、２つの光ガイド部４ａ、４ｂのそれぞれに
対応する２つの光源２ａ、２ｂと、光源２ａ、２ｂによ
って発せられた光を集光するための２枚の反射板３ａ、
３ｂとを含んで構成されている。また、光ガイド部４
ａ、４ｂは、それぞれ光進行部５ａと光射出部６ａ、光
進行部５ｂと光射出部６ｂから構成されている。

【００３８】この光学検査装置１１０を用いて眼鏡用レ
ンズ１の表面を観察する場合には、例えば、光源２ａ、
２ｂの双方を発光させる。光源２ａによって発せられた
光は、反射板３ａによって集光され、光進行部５ａと光
射出部６ａを通して眼鏡用レンズ１の内部に入射され
る。また、光源２ｂによって発せられた光は、反射板３
ｂによって集光され、光進行部５ｂ光射出部６ｂを通し
て眼鏡用レンズ１の内部に入射される。

【００３９】図８は、図７に示した光学検査装置１１０
において、眼鏡用レンズ１の内部を進行する光の強度分
布を示す図である。図８に示すＡは、光ガイド部４ａを
構成する光射出部６ａのレンズ側端部１２ａの位置に対
応しており、Ｂは、光ガイド部４ｂを構成する光射出部
６ｂのレンズ側端部１２ｂの位置に対応している。光射
出部６ａから入射された光は、眼鏡用レンズ１の表面で
反射するが、一部の光は表面を透過するため、図８の特
性Ｓ１に示すように、眼鏡用レンズ１の内部を進行する
にしたがって光の強度が低下する。一方、光射出部６ｂ
から入射された光についても同様に、図８の特性Ｓ２に
示すように、眼鏡用レンズ１の内部を進行するにしたが
って光の強度が低下する。

【００４０】したがって、眼鏡用レンズ１の周囲に対向
配置された光ガイド部４ａ、４ｂの双方から光を入射す
ることにより、眼鏡用レンズ１の内部の光強度を高める
ことができるとともに、眼鏡用レンズ１全体をほぼ均一
な光強度とすることができるため、眼鏡用レンズ１の表
面の観察がしやすくなる。

【００４１】また、図９は、２つの光ガイド部を互いに
光の入射方向が直交するように配置した光学検査装置の
平面図である。同図に示す光学検査装置１２０は、眼鏡
用レンズ１の周囲であって光の入射方向が直交する位置
に配置された光ガイド部４ａ、４ｃと、光ガイド部４
ａ、４ｃのそれぞれに対応する２つの光源２ａ、２ｃ
と、光源２ａ、２ｃによって発せられた光を集光するた
めの２枚の反射板３ａ、３ｃとを含んで構成されてい
る。また、光ガイド部４ａ、４ｃは、それぞれ光進行部
５ａと光射出部６ａ、光進行部５ｃと光射出部６ｃから
構成されている。

【００４２】光学検査装置１２０を用いて眼鏡用レンズ
１の表面を観察する場合には、例えば、光源２ａを発光
させて、反射板３ａによって集光された光を光進行部５
ａと光射出部６ａを通して眼鏡用レンズ１の内部に入射
する。次に、光源２ｃを発光させて、反射板３ｃによっ
て集光された光を光進行部５ｃと光射出部６ｃを通して
眼鏡用レンズ１の内部に入射する。光の入射方向が１方
向のみの場合は、傷１７等の形成方向等によっては光の
散乱が少ない場合がある。しかし、光学検査装置１２０
においては、複数の方向から光を入射しているため、方
向性のある傷１７等が存在する場合にも確実に光の散乱
が生じるため、検査の信頼度を高めることができる。な
お、光源２ａと２ｃを同時に発光させるようにしてもよ
い。

【００４３】また、図１０は、４つの光ガイド部を配置
した光学検査装置の平面図である。同図に示す光学検査
装置１３０は、４つの光ガイド部４ａ〜４ｄと、光ガイ
ド部４ａ〜４ｄのそれぞれに対応する４つの光源２ａ〜
２ｄと、光源２ａ〜２ｄによって発せられた光を集光す
るための４枚の反射板３ａ〜３ｄとを含んで構成されて
いる。眼鏡用レンズ１の周囲には、光ガイド部４ａと４
ｂが対向配置され、光ガイド部４ｃと４ｄが対向配置さ
れている。また光ガイド部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、
それぞれ光進行部５ａと光射出部６ａ、光進行部５ｂと
光射出部６ｂ、光進行部５ｃと光射出部６ｃ、光進行部
５ｄと光射出部６ｄから構成されている。

【００４４】光学検査装置１３０を用いて眼鏡用レンズ
１の表面を観察する場合には、例えば、光源２ａ、２ｂ
を発光させる。光源２ａによって発せられた光は、反射
板３ａによって集光され、光進行部５ａと光射出部６ａ
を通して眼鏡用レンズ１の内部に入射される。また、光
源２ｂによって発せられた光は、反射板３ｂによって集
光され、光進行部５ｂと光射出部６ｂを通して眼鏡用レ
ンズ１の内部に入射される。次に、光源２ｃ、２ｄを発
光させる。光源２ｃによって発せられた光は、反射板３
ｃによって集光され、光進行部５ｃと光射出部６ｃを通
して眼鏡用レンズ１の内部に入射される。また、光源２
ｄによって発せられた光は、反射板３ｄによって集光さ
れ、光進行部５ｄと光射出部６ｄを通して眼鏡用レンズ
１の内部に入射される。したがって、図７に示した光学
検査装置１１０と同様に、眼鏡用レンズ１の内部の光強
度を高めることができるとともに、眼鏡用レンズ１全体
をほぼ均一な光強度とすることができるため、眼鏡用レ
ンズ１の表面の観察がしやすくなる。また、図９に示し
た光学検査装置１２０と同様に、複数の方向から光を入
射することにより方向性のある傷１７等に対しても光の
散乱が生じやすくなるため、検査の信頼度を高めること
ができる。なお、光源２ａ〜２ｄを同時に発光させるよ
うにしてもよい。

【００４５】また、眼鏡レンズ１の側面部を包囲する形
状に形成された単一の部材からなる光ガイド部を用いる
ようにしてもよい。図１１は、眼鏡用レンズの側面部を
包囲する形状に形成された単一の光ガイド部を用いた光
学検査装置の平面図である。同図に示す光学検査装置１
４０は、１つの光ガイド部２１と、この光ガイド部２１
の四方に配置された４つの光源２ａ〜２ｄと、光源２ａ
〜２ｄによって発せられた光を集光するための４枚の反
射板３ａ〜３ｄとを含んで構成されている。また、光ガ
イド部２１は、４つの光源２ａ〜２ｄのそれぞれに対応
する４つの光進行部２２ａ〜２２ｄと、１つの光射出部
２３から構成されている。光射出部２３のレンズ側端部
２４は、眼鏡レンズ１の側面部を包囲するように形成さ
れている。

【００４６】光学検査装置１４０を用いて眼鏡用レンズ
１の表面を観察する場合には、例えば、光源２ａ、２ｂ
を発光させる。光源２ａによって発せられた光は、反射
板３ａによって集光され、光進行部２２ａと光射出部２
３を通して眼鏡用レンズ１の内部に入射される。また、
光源２ｂによって発せられた光は、反射板３ｂによって
集光され、光進行部２２ｂと光射出部２３を通して眼鏡
用レンズ１の内部に入射される。次に、光源２ｃ、２ｄ
を発光させる。光源２ｃによって発せられた光は、反射
板３ｃによって集光され、光進行部２２ｃと光射出部２
３を通して眼鏡用レンズ１の内部に入射される。光源２
ｄによって発せられた光は、反射板３ｄによって集光さ
れ、光進行部２２ｄと光射出部２３を通して眼鏡用レン
ズ１の内部に入射される。したがって、図１０に示した
光学検査装置１３０と同様に、眼鏡用レンズ１の内部の
光強度を高めることができるとともに、眼鏡用レンズ１
全体をほぼ均一な光強度とすることができるため、眼鏡
用レンズ１の表面の観察がしやすくなる。また、複数の
方向から光を入射することにより方向性のある傷１７等
に対しても光の散乱が生じやすくなるため、検査の信頼
度を高めることができる。なお、光源２ａ〜２ｄを同時
に発光させるようにしてもよい。

【００４７】また、上述した第１の実施形態では、眼鏡
用レンズ１の内部に入射された光は、眼鏡用レンズ１の
表面で反射を繰り返しながら内部を進行し、出射側側面
１５に達すると外部に漏れるが、出射側側面１５に反射
板を配置してこの反射板に達した光を反射するようにし
てもよい。

【００４８】図１２は、反射板を配置した光学検査装置
の平面図である。同図に示す光学検査装置１５０では、
眼鏡用レンズ１を挟んで、光ガイド部４と反射板８が対
向配置されている。反射板８の反射面は、眼鏡用レンズ
１の外縁に沿った形状を有している。また、反射板８の
反射面の幅は、眼鏡用レンズ１の出射側側面１５におけ
る厚さ以上となっている。したがって、反射板８を備え
ることにより、眼鏡用レンズ１の内部を進行して出射側
側面１５に達した光は効率よく反射され、内部に再度入
射される。反射板８が光反射部に対応する。

【００４９】図１３は、図１２に示した光学検査装置１
５０において、眼鏡用レンズ１の内部を進行する光の強
度分布を示す図である。同図に示す入射位置は、光ガイ
ド部４を構成する光射出部６のレンズ側端部１２の位置
に対応しており、反射位置は反射板８の反射面の位置に
対応している。光射出部６から入射された光は、眼鏡用
レンズ１の表面で反射するが、一部の光は表面を透過す
るため、図１３の特性Ｓ１に示すように、空間内を進行
するにしたがって光の強度が低下する。この傾向は、反
射板８によって反射された光についても同様であり、図
１３の特性Ｓ３に示すように、反射板８によって反射さ
れ、眼鏡用レンズの内部を逆行するにしたがって光の強
度が低下していく。

【００５０】このように、入射位置から反射位置に向か
って進行する光と、反射位置から入射位置に向かって逆
行する光はともに次第に強度が低下するため、眼鏡用レ
ンズ１全体をほぼ均一な光強度とすることができる。

【００５１】また、上述した第１の実施形態では、目視
によって散乱光を観察したが、例えばアナログ微分カメ
ラ等を用いて、眼鏡用レンズ１の表面を撮影するように
してもよい。図１４は、アナログ微分カメラを用いた光
学検査装置の構成を示す斜視図である。同図に示す光学
検査装置１６０は、眼鏡用レンズ１の表面を観察する位
置にアナログ微分カメラ３０を備えている。このアナロ
グ微分カメラ３０は、眼鏡用レンズ１の表面全体あるい
は一部を撮影範囲としている。アナログ微分カメラ３０
が撮影手段に対応する。

【００５２】図１５は、アナログ微分カメラの全体構成
を示す図である。同図に示すように、アナログ微分カメ
ラ３０は、アバランシェ増倍動作型撮像管３１、増幅器
３２、微分回路３３、輝度情報圧縮回路３４、加算回路
３５、増幅器３６を備えており、このアナログ微分カメ
ラ３０は、眼鏡用レンズ１の表面を観察する位置に配置
される。

【００５３】アバランシェ増倍動作型撮像管３１は、非
晶質半導体における電荷のアバランシェ増倍を行う光導
電性ターゲットの動作原理を利用したものであり、感度
および解像度が高く、特に紫外光の波長に対して良好な
受光感度を有する。例えば、６４〜１００倍程度のゲイ
ンを容易に得ることができ、試験的には１０００倍のゲ
インを得ることも可能である。

【００５４】このアバランシェ増倍動作型撮像管３１か
ら取り出された信号は、低雑音の増幅器３２で増幅され
た後、情報損失のないアナログの微分回路３３と輝度情
報圧縮回路３４に分かれる。微分回路３３は、微粒子等
の周波数成分の高い情報を増幅して取り出すためのもの
であり、輝度情報圧縮回路３４は、映像信号の振幅が所
定の電圧（例えば１Ｖ_P-P）に収まるように調整を行
う。このような２系統の回路で処理された信号は、加算
回路３５で合成され、増幅器３６によってゲイン調整や
フォーマット処理を行った後に、アナログ微分カメラ３
０から映像信号としてモニタ装置（図示せず）等に出力
される。微分回路３３が微分処理手段に対応する。

【００５５】なお、アナログ微分カメラ３０は、１台だ
けでなく２台備えるようにしてもよい。上述したよう
に、アナログ微分カメラ３０から出力される映像信号
は、微分回路３３によって微分処理が行われた後の信号
であるが、この微分処理により走査線方向の線状の情報
が映像信号に反映されなくなってしまうことがある。し
かし、２台のアナログ微分カメラ３０をその走査線が互
いに直交するように配置することにより、線状の情報が
一方のアナログ微分カメラ３０の映像信号には反映され
なくても、他方のアナログ微分カメラ３０の映像信号に
反映されるようになるため、検査の信頼度を高めること
ができる。

【００５６】また、上述した第１の実施形態では、眼鏡
用レンズ１を被検査体としたが、眼鏡用レンズ１以外の
非直線状の外縁形状を有する他の透明の被検査体につい
て、それらの表面や内部の状態を検査するようにしても
よい。

【００５７】また、上述した第１の実施形態では、光源
２としてタングステンランプを用いたが、発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）等の半導体発光素子を用いるようにしても
よい。例えば、光源にＬＥＤを用いた場合には、スイッ
チング制御が容易になる。すなわち、ＬＥＤは、スイッ
チング直後に発する光の強度が安定する。このため、ス
イッチング直後から検査を行うことができる。

【００５８】特に、図１０に示した光学検査装置１３０
や図１１に示した光学検査装置１４０のように、複数の
光源を備えてこれらを頻繁に切り替えるような場合に
は、光源にＬＥＤを用いることにより、切り替えた後に
光の強度が安定するのを待つ必要がなく、検査効率を高
めることができる。

【００５９】また、最近は、波長の短い青色の光を発す
るＬＥＤが製品化されているが、このような波長の短い
光を発するＬＥＤを用いて眼鏡用レンズ１の内部に光を
入射することにより、この入射された波長の短い光が小
さな傷等によって散乱されやすくなるため、眼鏡用レン
ズ１の微細構造の検査が容易となり、小さな傷等を検査
する場合には検査の信頼度を増すことができる。

【００６０】また、光源にＬＥＤを用いた場合には、上
述した光ガイド部４とは別の構造を有する光ガイド部を
用いるようにしてもよい。図１６は、光源にＬＥＤを用
いた光学検査装置の平面図である。同図に示す光学検査
装置１７０は、眼鏡用レンズ１の側面部に沿って光の入
射方向が互いに向かい合うように配置された複数のＬＥ
Ｄ８１と、これらのＬＥＤ８１を内包し、眼鏡用レンズ
１の側面部を包囲する形状に形成された円環形状の光ガ
イド部８２とを含んで構成されている。

【００６１】また、図１７は、図１６に示した光学検査
装置１７０に用いられる光ガイド部８２の拡大断面図で
ある。同図に示す光ガイド部８２は、互いに向かい合っ
た反射面を有する２つの反射部８３を有しており、眼鏡
用レンズ１に近づくにしたがって、この向かい合った２
つの反射面を接近させることにより、ＬＥＤ８１から照
射された光を集光して、レンズ側端部８４から眼鏡用レ
ンズ１の内部に向けて入射する。

【００６２】光学検査装置１７０を用いて眼鏡用レンズ
１の表面や内部を検査する場合には、例えば、複数のＬ
ＥＤ８１のうち、対向配置された２つのＬＥＤ８１を発
光させ、光ガイド部８２を通して眼鏡用レンズ１の内部
に入射する。次に、他の対向配置された２つのＬＥＤ８
１を発光させ、光ガイド部８２を通して眼鏡用レンズ１
の内部に入射する。このように、対向配置された２つの
ＬＥＤ８１の組み合わせて発光させることにより、眼鏡
用レンズ１の内部の光強度を高めることができるととも
に、眼鏡用レンズ１全体をほぼ均一な光強度とすること
ができるため、眼鏡用レンズ１の表面の観察がしやすく
なる。また、複数の方向から光を入射することにより方
向性のある傷１７等に対しても光の散乱が生じやすくな
るため、検査の信頼度を高めることができる。なお、複
数組あるいは全部の光源ＬＥＤ８１を同時に発光させる
ようにしてもよい。

【００６３】（第２の実施形態）次に、本発明を適用し
た第２の実施形態の光学検査装置について説明する。図
１８は、第２の実施形態の光学検査装置の構成を示す斜
視図である。また、図１９は、図１８に示した光学検査
装置を側面方向から見た図である。これらの図に示す光
学検査装置２００は、眼鏡用レンズ２０１の表面の状態
を検査するものであり、この眼鏡用レンズ２０１の表面
から所定距離隔てて対向配置される透明板２０２と、所
定波長を含む光を発する光源２０３と、この光源２０３
から発せられた光を集光するための反射板２０４と、反
射板２０４によって集光された光を眼鏡用レンズ２０１
と透明板２の間に形成された空間に入射する光ガイド部
２０５とを含んで構成されている。

【００６４】眼鏡用レンズ２０１は、上述した第１の実
施形態において被検査体として用いられた眼鏡用レンズ
１と同様に、ガラスやプラスチックを材料とするレンズ
であり、その表面には度数を示す刻印コードが形成され
ている。

【００６５】透明板２０２は、内部に気泡などの欠陥の
ない所定の厚さのものが用いられており、両面が研磨さ
れて平坦な状態となっている。また、透明板２０２は、
眼鏡用レンズ２０１の外周形状とほぼ等しい外縁形状を
有している。この透明板２０２は、眼鏡用レンズ２０１
の表面と所定距離隔てて対向配置される。光源２０３
は、例えばタングステンランプ等が用いられており、光
源２０３から発せられる光は、反射板２０４により反射
されて集光される。

【００６６】光ガイド部２０５は、反射板２０４によっ
て集光された光を眼鏡用レンズ２０１と透明板２０２と
の間に形成された空間の側面部に入射するためのもので
あり、光進行部２０６と光射出部２０７から構成されて
いる。図２０は、光ガイド部２０５（光進行部２０６、
光射出部２０７）を抜き出してその形状を示した図であ
る。

【００６７】同図に示すように、光進行部２０６は、集
光された光が入射される端部（以下、「光源側端部」と
称する）２１１を有している。この光進行部２０６は、
複数本の光ファイバで構成されており、光源側端部２１
１においてほぼ円形形状に束ねられ、光射出部２０７と
の接触面において直線状に一列に並べられている。光源
側端部２１１に入射された光は、各光ファイバ内部で反
射を繰り返しながら進行し、光射出部２０７との接触面
に達する。

【００６８】光射出部２０７は、内部を進行する光をほ
ぼ均一な強度で眼鏡用レンズ２０１と透明板２０２との
間に形成された空間の側面部に向けて入射する端部（以
下、「空間側端部」と称する）２１２を有している。光
射出部２０７は、アクリル板で構成されており、空間側
端部２１２において眼鏡用レンズ１の外縁に沿った形状
を有している。光進行部５との接触面から入射された光
は、アクリル板の内部で反射を繰り返しながら進行し、
空間側端部２１２から眼鏡用レンズ２０１と透明板２０
２との間に形成された空間の側面部に向けて入射され
る。光射出部２０７の空間側端部２１２における形状を
眼鏡用レンズ２０１の外縁に沿った形状とすることによ
り、空間側端部２１２から眼鏡用レンズ２０１と透明板
２０２との間に形成された空間の側面部に向けて効率よ
く光を入射させることができる。

【００６９】また、光射出部２０７の空間側端部２１２
の幅は、眼鏡用レンズ２０１と透明板２０２との間に形
成された空間の間隔より狭くなっており、眼鏡用レンズ
２０１の側面部から内部に光を入射することがないた
め、眼鏡用レンズ２０１の表面を確実に検査することが
できる。

【００７０】なお、光射出部２０７の表面（光進行部２
０６との接触面と空間側端部２１２以外の面）をアルミ
ニウム膜等を用いてコーティングし、光射出部２０７の
内部を進行する光が外部に漏れるのを防止するようにし
てもよい。

【００７１】図２１は、眼鏡用レンズ２０１と透明板２
０２との間に形成された空間に入射された光の進行状態
を示す図である。同図に示すように、眼鏡用レンズ２０
１と透明板２０２との間に形成された空間には、この空
間の入射側側面２１４から眼鏡用レンズ２０１の表面に
対して平行に近い角度で光が入射される。この光は、眼
鏡用レンズ２０１の表面と透明板２０２の表面で反射を
繰り返しながら空間内を進行し、入射側側面２１４とは
反対側の側面（出射側側面２１５）まで達する。上述し
た透明板２０２が透明部材に対応する。

【００７２】本実施形態の光学検査装置はこのような構
造を有しており、次に、この光学検査装置２００を用い
て眼鏡用レンズ２０１の表面の検査を行う場合の概略を
説明する。図２２は、眼鏡用レンズ２０１および透明板
２０２の表面における光の反射の状態を示す図である。

【００７３】上述したように、眼鏡用レンズ２０１と透
明板２０２との間に形成された空間に入射された光は、
眼鏡用レンズ２０１の表面と透明板２０２の表面で反射
を繰り返しながら空間内を進行していく。しかし、図２
２（ａ）や図２２（ｂ）に示すように、眼鏡用レンズ２
０１の表面に刻印コード２１６や傷２１７がある場合に
は、これらの部分に達した光が散乱される。このため、
透明板２０２を通して眼鏡用レンズ２０１の表面に形成
された刻印コード２１６の内容や傷２１７等の形状をに
目視によって明確に確認することができる。

【００７４】ところで、上述したように眼鏡用レンズ２
０１の表面を目視によって観察するためには、光進行部
６から眼鏡用レンズ２０１と透明板２０２との間に形成
された空間に４００〜７５０ｎｍ程度の可視領域の波長
を含む光を入射する必要があり、好ましくはこの中でも
視感度が最大となる５５０ｎｍ近傍の波長が含まれる光
を入射する。

【００７５】また、上述した第２の実施形態では、光ガ
イド部２０５は１つのみであったが、第１の実施形態に
おいて図７に示した光学検査装置１１０、図９に示した
光学検査装置１２０、図１０に示した光学検査装置１３
０と同様に複数の光ガイド部２０５を備えるようにして
もよい。また、第１の実施形態において図１１に示した
光学検査装置１４０と同様に眼鏡用レンズ２０１と透明
板２０２との間に形成された空間の側面部を包囲する形
状に光ガイド部２０５を形成してもよい。

【００７６】また、上述した第２の実施形態では、眼鏡
用レンズ２０１と透明板２０２との間に形成された空間
に入射された光は、眼鏡用レンズ２０１の表面と透明板
２０２の表面で反射を繰り返しながら空間内を進行し、
出射側側面２１５に達すると外部に漏れるが、第１の実
施形態において図１２に示した光学検査装置１５０と同
様に出射側側面２１５に反射板を配置してこの反射板に
達した光を反射するようにしてもよい。

【００７７】また、上述した第２の実施形態では、目視
によって散乱光を観察したが、第１の実施形態において
図１４に示した光学検査装置１６０と同様に例えばアナ
ログ微分カメラ等を用いて、透明板２０２を通して眼鏡
用レンズ２０１の表面を撮影するようにしてもよい。

【００７８】また、上述した第２の実施形態では、眼鏡
用レンズ２０１を被検査体としたが、眼鏡用レンズ１以
外の透明部材や非直線状の外縁形状を有する非透明部材
（例えば半導体ウエハ）について、それらの表面の状態
を検査するようにしてもよい。

【００７９】また、上述した第２の実施形態では、光源
２０３としてタングステンランプを用いたが、第１の実
施形態において図１６に示した光学検査装置１７０と同
様にＬＥＤ等の半導体発光素子を用いるようにしてもよ
い。

【００８０】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、光ガ
イド部の光入射面から非直線状の外縁形状を有する被検
査体の側面部に向けて入射した状態で、被検査体の表面
を観察することにより、被検査体の表面や内部の状態、
例えば、被検査体の表面の形成物や傷あるいは内部の気
泡や異物等を容易に検査することができる。特に、光ガ
イド部の光入射面を被検査体の非直線状の外縁に沿った
形状とすることにより、光入射面から被検査体の側面部
に向けて効率よく光を入射させることができる。

【００８１】また、本発明によれば、光ガイド部から非
直線状の外縁形状を有する被検査体と透明部材との間に
形成された空間の側面部に向けて入射した状態で、被検
査体の表面を観察することにより、被検査体の表面の状
態を容易に検査することができる。特に、光ガイド部の
光入射面を被検査体と透明部材との間に形成された空間
の非直線状の外縁に沿った形状とすることにより、光入
射面からこの空間の側面部に向けて効率よく光を入射さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の光学検査装置の構成を示す斜
視図である。

【図２】図１に示した光学検査装置を側面方向から見た
図である。

【図３】図１に示した光学検査装置から光ガイド部を抜
き出してその形状を示した図である。

【図４】光進行部の構成を示す斜視図である。

【図５】眼鏡用レンズの内部の光の進行状態を示す図で
ある。

【図６】眼鏡用レンズの内部における光の反射の状態を
示す図である。

【図７】２つの光ガイド部を備えた光学検査装置の平面
図である。

【図８】図７に示した光学検査装置において、眼鏡用レ
ンズの内部を進行する光の強度分布を示す図である。

【図９】２つのガイド部を備えた光学検査装置の他の例
の平面図である。

【図１０】４つの光ガイド部を備えた光学検査装置の平
面図である。

【図１１】眼鏡レンズの側面部を包囲する形状に形成さ
れた単一の光ガイド部を用いた光学検査装置の平面図で
ある。

【図１２】反射板を配置した光学検査装置の平面図であ
る。

【図１３】図１２に示した光学検査装置において、眼鏡
用レンズの内部を進行する光の強度分布を示す図であ
る。

【図１４】アナログ微分カメラを配置した光学検査装置
の構成を示す斜視図である。

【図１５】アナログ微分カメラの全体構成を示す図であ
る。

【図１６】光源にＬＥＤを用いた光学検査装置の平面図
である。

【図１７】図１６に示した光学検査装置に用いられる光
ガイド部の拡大断面図である。

【図１８】第２の実施形態の光学検査装置の構成を示す
斜視図である。

【図１９】図１８に示した光学検査装置を側面方向から
見た図である。

【図２０】図１８に示した光学検査装置から光ガイド部
を抜き出してその形状を示した図である。

【図２１】眼鏡用レンズと透明板との間に形成された空
間に入射された光の進行状態を示す図である。

【図２２】眼鏡用レンズおよび透明板の表面における光
の反射の状態を示す図である。

【符号の説明】

１眼鏡用レンズ２光源３、８反射板４光ガイド部５光進行部６光射出部１１光源側端部１２レンズ側端部１３光ファイバ１４入射側側面１５出射側側面１６刻印コード１７傷１８気泡１９異物１００光学検査装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非直線状の外縁形状を有する被検査体の
表面および内部の状態を検査する光学検査方式であっ
て、光を発する光源と、前記被検査体の外縁に沿った形状の光入射面を有し、前
記光源から発せられた光を前記光入射面から前記被検査
体の側面部に向けて入射する光ガイド部と、を備え、前記光ガイド部から前記被検査体の側面部に向
けて光を入射した状態で、前記被検査体の表面を観察す
ることにより、前記被検査体の表面および内部の状態を
検査することを特徴とする光学検査方式。
【請求項２】請求項１において、前記光ガイド部の光入射面の幅は、前記被検査体の厚さ
である前記側面部の幅以下であることを特徴とする光学
検査方式。
【請求項３】請求項１または２において、２つの前記光源と、２つの前記光源のそれぞれに対応して、前記被検査体の
周囲であって互いに光の入射方向が向かい合う位置に配
置される２つの前記光ガイド部と、を備えることを特徴とする光学検査方式。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、複数の前記光源と、複数の前記光源のそれぞれに対応して、前記被検査体の
周囲であって互いに光の入射方向が交差する位置に配置
される複数の前記光ガイド部と、を備えることを特徴とする光学検査方式。
【請求項５】請求項１または２において、複数の前記光源と、複数の前記光源に対応し、前記被検査体の側面部を包囲
する形状に形成された単一の部材からなる前記光ガイド
部と、を備えることを特徴とする光学検査方式。
【請求項６】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記被検査体の周囲であって、前記光ガイド部から入射
された光が到達する位置に、前記被検査体の外縁に沿っ
た形状の反射面を有し、到達した光を前記被検査体の側
面部に向けて反射する光反射部を備えることを特徴とす
る光学検査方式。
【請求項７】非直線状の外縁形状を有する被検査体の
表面の状態を検査する光学検査方式であって、前記被検査体の表面から所定距離隔てて対向配置された
平板状の透明部材と、光を発する光源と、前記被検査体と前記透明部材との間に形成された空間の
外縁に沿った形状の光入射面を有し、前記光源から発せ
られた光を前記光入射面から前記空間の側面部に向けて
入射する光ガイド部と、を備え、前記光ガイド部から前記空間の側面部に向けて
光を入射した状態で、前記透明部材を通して前記被検査
体の表面を観察することにより、前記被検査体の表面の
状態を検査することを特徴とする光学検査方式。
【請求項８】請求項７において、前記光ガイド部の光入射面の幅は、前記被検査体と前記
透明部材との間隔である前記所定距離以下であることを
特徴とする光学検査方式。
【請求項９】請求項７または８において、２つの前記光源と、２つの前記光源のそれぞれに対応して、前記被検査体と
前記透明部材との間に形成された空間の周囲であって互
いに光の入射方向が向かい合う位置に配置される２つの
前記光ガイド部と、を備えることを特徴とする光学検査方式。
【請求項１０】請求項７〜９のいずれかにおいて、複数の前記光源と、複数の前記光源のそれぞれに対応して、前記被検査体と
前記透明部材との間に形成された空間の周囲であって互
いに光の入射方向が交差する位置に配置される複数の前
記光ガイド部と、を備えることを特徴とする光学検査方式。
【請求項１１】請求項７または８において、複数の前記光源と、複数の前記光源に対応し、前記被検査体と前記透明部材
との間に形成された空間の側面部を包囲する形状に形成
された単一の部材からなる前記光ガイド部と、を備える
ことを特徴とする光学検査方式。
【請求項１２】請求項７または８において、前記被検査体と前記透明部材との間に形成された空間の
周囲であって、前記光ガイド部から入射された光が到達
する位置に、前記被検査体と前記透明部材との間に形成
された空間の外縁に沿った形状の反射面を有し、到達し
た光を前記空間の側面部に向けて反射する光反射部を備
えることを特徴とする光学検査方式。
【請求項１３】請求項４、５、１０、１１のいずれか
において、光を発する前記光源を順次切り替えることを特徴とする
光学検査方式。
【請求項１４】請求項１〜１３のいずれかにおいて、前記光源によって発せられる光は可視領域の波長を含む
ことを特徴とする光学検査方式。
【請求項１５】請求項１４において、前記可視領域の波長には視感度のピーク近傍の波長が含
まれることを特徴とする光学検査方式。
【請求項１６】請求項１〜１５のいずれかにおいて、前記被検査体の表面を観察する位置に、前記被検査体の
表面を撮影範囲とする撮影手段を備えることを特徴とす
る光学検査方式。
【請求項１７】請求項１６において、前記撮影手段は、アバランシェ増倍動作型撮像管である
ことを特徴とする光学検査方式。
【請求項１８】請求項１６または１７において、前記撮影手段から出力される信号をアナログ微分する微
分処理手段を備えることを特徴とする光学検査方式。
【請求項１９】請求項１〜１８のいずれかにおいて、前記光源は、半導体発光素子であることを特徴とする光
学検査方式。