JPS6071933A - レンズ欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は光学レンズのキズ、ブツなどの欠陥を検出する
レンズ欠陥検査装置に関する。

（ロ）従来技術 一般に光学レンズのキズ、ブツなどの欠陥検査は熟練し
た検査員の目視により実施されているのが実情である。

したがって、検査いの違い、疲労度の違い等による検査
結果のバラツキは避けられない。

このため、上記検査員の目視による検査を機械化したも
のとして英国のシラ、インステイテユート（ＳＴＲＡ　
ｌＮ５ＴＩＴＵＴＥ）が開発し、英国のＷ、Ｆ、５ＴＡ
ＮＬＥＹ社が商品化したレンズ表面検査装置（ＯＰＴｒ
ＣＡＩ　５ＵＲＦ−ＡＣＥ　ｌＮ５ＰＥＣＴＩＯＮ　Ｇ
ΔＵ　Ｇ　Ｆ　）があるが、例えば、外径５Ｑｍｍのレ
ンズを検査するのに約４０秒を要し、人間の目視検査時
間約２５秒よりも検査に要する時間が長い欠点がある。

一般に透明体中に存在する欠陥の検査方式としてレーザ
フライングスポラトン人というものがある。

この検査方式の構成を第１図によって説明する。

レーザ光源１からでたレーザ光をレンズ系２．２により
所要のレーザ光３とし、これを振動ミラー、あるいは、
回転多面鏡よりなるスキャニング装置系４により一定方
向に連続的にスキャニングさせる。

このスキャニングされたスキャニング光３をこのスキャ
ニング光３と交叉する方向に一定速度で移動する被検査
材５−ヒに照射すると、被検査材５に含まれる欠陥１０
により吸収されて減光した透過光６と、散乱光７とにな
る。この透過光６を受光器９で、また、散乱光７を受光
器８で受光し、その受光量変化を検出する事により被検
査材５中の欠陥の有無を検査する事ができる。

しかるにこの方式では被検査材５はスキャニング光３と
受光器８．９とを一定の関係位置を保ちながら移動させ
ないと欠陥１０による透過光６および散乱光７と受光器
８．９との関係位置が変わり、同一欠陥であっても検出
できない場合が出てくる。したがって、透明体の中でも
光学レンズのように表面が曲面であって、かつ、透過光
の屈折方向が光の入射する位置により変わるものには適
用できない。

〔ハ〕本発明の目的 本発明は上記レーザフライングスポット法に改良を加え
ることによって、従来検査員の目視によって行なってい
た、あるいは、機械化されてはいるものの検査に要する
時間が長いという欠点を有していた従来のレンズ表面検
査装置の欠点を解消したレンズ欠陥検査装置を提供する
ものである。

〔二〕本発明の構成 上記目的を達成するための本発明は、レーザ光源、該レ
ーザ光源からのレーザ光をスポット光に調整する光学系
、該スポット光をスキャニング光として一方向に連続走
査せしめるスキャニング要素、該スキャニング光が照射
される被検レンズ、該被検レンズの透過光および／′ま
たは散乱光を受光してそれぞれの時間的光量変化に関す
る信号を出力する受光器が具備されてなるレンズ欠陥検
査装置において、前記被検レンズと前記受光器との間に
設けられたハーフミラ−と、該ハーフミラ−によって反
射される前記被検レンズを透過したスキャニング光を検
知して前記被検レンズに照射されるスキャニング光の照
射方向中心軸に被検レンズの光学中心を合致せしめる被
検レンズの光学中心位置合せ要素と、回転エンコーダを
有し前記位置合せされた被検レンズを前記スキャニング
光の照射方向中心軸を軸として回転せしめるとともに被
検レンズの回転角に関覆る信号を出力する被検レンズ回
転要素と、前記受光器からの信号および、前記被検レン
ズ回転要素からの信号が入力され、これらの信号からレ
ンズ欠陥の種類、位置、太き５− さに関する情報を出力する信号処理装置とが具備された
ことを特徴とするレンズ欠陥検査装置を要旨とする。

（ホ〕本発明の実施例 以下、本発明を実施例を用いて図面を参照しながら説明
する。

第２図は本発明に係るレンズ欠陥検査装置の一実施例を
示す構成図である。

第２図において、レーザ光源１からでたＨｅ−Ｎ３レー
ザ光をレンズ系２．２により被検レンズ５−［に微小ス
ポットを結ぶように調整されたレーザ光３とし、これを
この光軸中に設けた振動ミラー、あるいは、回転多面鏡
よりなるスキャニング装置系４により被検レンズ５′の
一定方向に連続的にスキャニングさせる。

このスキャニングされたスキャニング光３′が被検レン
ズ５を透過した光量を測定するためハーフミラ−１１，
１２を介して散乱光受光器８を、また、ハーフミラ−１
２により反射された被検レンズ５の透過光６が受光され
る透過光受光器９をそ６一 れぞれ設けて、第３図（ａ）、および、第３図（ｂ）に
示すごとき散乱光の時間的光重変化、および、透過光の
時間的光量変化を得、これを信号処理装置４０に入力す
る。

ここで、第３図（ａ　＞はレンズに気泡があった場合の
散乱光の出現による光量変化を示す図、および、第３図
（ｂ　）はレンズに貸物があった場合の透過光の減衰に
よる光量変化を示す図である。

次に、本発明に係る１ノンズ欠陥検査装置を用いて検査
するに際し、予め行なう被検レンズの光学中心位置合わ
せ、すなわち、第１のハーフミラ−１１によって反射さ
れる前記被検レンズを透過したスキャニング光３を検知
して前記被検１ノンズに照射されるスキャニング光３の
照射方向中心軸に被検レンズ５の光学中心を合致せしめ
る要素について説明する。

被検レンズの光学中心位置合せ要素は、ハーフミラ−１
１を透過したスキャニング光３が散乱光受光器８の光学
的中心を照射する時、ハーフミラ−１１を反射した光が
１度光学的中心を照射されるように配置された光位置セ
ンサ２１と、この光位置センサ２１により検出される被
検レンズ５を透過したスキャニング光６の前記散乱光受
光器８の光学的中心からの偏位量に応じて、所定の光位
置補正量信号を出す光位置］ントＯ−ラ２２と、該光位
置補正量信号に基づき回転検査台３２上のＸ−Ｙテーブ
ル３０．３１のＸ軸、および、Ｙ軸方向への移動をＸ軸
ドライバ２４、Ｙ軸ドライバ２５、および、これらのド
ライバに対応して設けられたモータ２６．２７を介して
指令制御する検査台］ントＯ−ラ２３とからなる。

次に、第４図を用いて被検レンズ５の光学中心と、スキ
ャニング光光軸中心を合致させる手段、および、その必
要性についてさらに詳しく説明する。

第４図（ａ　）において、スキャニング光のスキャニン
グ方向がＸ−ＹテーブルのＸ軸と垂直にある時における
散乱光受光器８の光学的中心を通るスキャニング光の方
向（以下スキャニング中心２８と呼称する）と被検レン
ズ５の光学中心ＯＣとの間にＸ軸方向に差ΔＸがあれば
被検レンズ５を通過したスキャニング光６は被検レンズ
５０度数に応じ屈折しレーザ光２９どなる。このため、
等価的にスキャニング中心２８に配置された光位置セン
サ２１により、レーザ光２９の偏位量が検出され、光位
置コントローラ２２により所定の信号処理をされてＸ軸
ドライバによって駆動されるＸ軸モータ２６によりＸ軸
テーブル３０がレンズの光学中心ＯＣとスキャニング中
心２８とのＸ軸方向の差Δ×が零になるように移動され
る。

次に、第４図（ｂ　）に示すように、後述するレンズ回
転要素によりＸ−Ｙテーブルを９０度回転させればスキ
ャニング光のスキャニング方向はＹ軸と垂直となるので
前記Ｘ軸テーブルの動きと同様の作用によりＹ軸テーブ
ルが動かされレンズの光学中心とレーザ中心とのＹ軸方
向の差Δｙが零となる。以上の結果、被検レンズの光学
中心とレーザ中心とが合致する。

上記被検レンズの光学中心位回合せが終了すると、いよ
いよセットされた被検レンズを、位置合一〇− せされたスキャニング光の照射方向中心軸を軸として回
転させて被検レンズの全面検査を開始するが、ここで、
この被検レンズ回転要素について第２図に戻って説明す
る。

第２図において、被検レンズ回転要素は、上記回転検査
台３２と、この回転検査台に設けられ被検レンズ５の回
転角に関する信号を出力する回転エンコーダ３３と、前
記検査台コントローラ２３が光位置コントローラ２２か
らのスキャニング光６の偏位量に関する信号と回転エン
コーダ３３からの回転角に関する信号とにより被検レン
ズの光学中心位置合せが終了したことを感知したとき、
該検査台コントローラ２３の指令により、被検レンズを
スキャニング光の照射方向中心軸を軸として回転せしめ
るモータ３５からなる。このモータ３５は回転ドライバ
３４により駆動される。

また、上述した被検レンズ回転要素は、検査台コントロ
ーラ２３が、被検レンズの光学中心とレーザ中心とが前
述の被検レンズの光学中心位置合せ要素により合致され
た状態を確認した後で、被１０− 検レンズを１８０度以上回転させる。したがって被検レ
ンズ表面全面にねたりレーザ光が照射され、全面検査を
可能となすものである。また、被検レンズを透過したス
キャニング光６のスキャニング平面は被検レンズに欠陥
がなければ、被検レンズへの入射スキャニング光３′の
スキャニング平面と同一である。これにより、被検レン
ズ上の欠陥による散乱光、および、透過光の受光が容易
となる。

以上説明したとおり本発明に係る装置は、被検レンズの
光学中心位置合せ要素によって、予め被検レンズに照射
されるスキャニング光照射方向中心軸を被検レンズの光
学中心に合致せしめた後、被検レンズ回転要素により被
検レンズを回転させつつ全面検査するものであるが、次
に検査時の被検レンズの一連の動きの一例を第５図を用
いて説明する。

第５図において、（１）にて被検レンズ５が回転検査台
３２にセットされ、（２）にて把持装置３６．３７によ
り把持される。（３）にてＸ軸の位置合せがなされ、（
４）にて９０度回転し、（５）にてＹ軸の位置合せがさ
れる。これにより被検レンズ中心とレーザ中心が合致す
る。次にいよいよ被検レンズ５の欠陥検査のため（６）
にて（４）と同方向に９０度以上回転させ、（７）にて
反転させながら被検レンズ５の欠陥の有無を検査する。

被検レンズ５の回転角が（２）の状態に戻った時被検レ
ンズは１８０度以上回転した事になり、レンズの全表面
の検査が達成される。最後に（８）にてレンズ５′の把
持が解放され、被検レンズが交換可能となる。

なお、信号処理装Ｍ４０には、被験レンズが全面検査の
ために回転され、検査が開始されるのにともない出力さ
れる回転エンコーダからのレンズの回転角に関する情報
、および、その回転角に対応して出力される散乱光、透
過光台受光器からの第３図を用いて説明した欠陥による
信号が入力され、これらの情報に基づいたレンズの欠陥
情報、すなわち、欠陥の種類（異物か気泡かなど）、欠
陥の大きさ、および、欠陥の発生位置等をＩ１０コンソ
ール４１のような記録媒体に出力する。

以上説明した本発明に係るレンズ欠陥検査装置を用いて
外径５０ｍｍのレンズの欠陥を全面検査したところ、僅
か１０秒でレンズの中心から３ＩＩ１ｍのところに最大
径が１７０ｒ１ｍの異物を検出することができた。

なお、このときの検査条件は、レーザ光スポット径が２
５μｍル−ザ光スキャン数２８００回／秒、被検レンズ
回転速度７．５ｐｐｍであり、被検レンズのハンドリン
グ時間は除く。

〔へ〕本発明の詳細 な説明した如く本発明によれば、度数を持つ光学レンズ
の欠陥検査を機械化することができ、また、その検査に
要する時間は従来の機械化された検査装置、および、検
査員の目視による検査よりも大幅に短縮可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のレーザフライングスポット法を説明す
る構成図、第２図は、本発明に係るレンズ欠陥検査装置
の一実施例を示す構成図、第３図は散乱光、透過光の光
量変化に関する信号を模式的に示す図、第４図は、被検
レンズの光学中心位置合せ要素を説明する図、および、
第５図は本発明に係るレンズ欠陥検査装置を用いて検査
する場合の被検レンズの一連の動きの一例を示す図であ
る。 ４、図面の簡単な説明 ３・・・スキャニング光　４・・・スキャニング要素５
′・・・被検レンズ　８・・・散乱光受光器９・・・透
過光受光器　２１・・・光位置センサー２２・・・光位
置コントローラ ２３・・・検査台コントローラ ３０・・・Ｘ軸テーブル　３１・・・Ｙ軸テーブル３２
・・・回転検査台　３３・・・回転エンコーダ４０・・
・信号処理装置 特許出願人　東　し　株　式　会　社 １４− １１ｔｒ１ｆｌ （α） 時期 （ｂ） 第！３１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ光源、該レーザ光源からのレーザ光をスポット光
   に調整する光学系、該スポット光をスキャニング光とし
   て〜方向に連続走査せ１ノぬるスキャニング要素、該ス
   キャニング光が照射される被検レンズ、該被検レンズの
   透過光および／または散乱光を受光してそれぞれの時間
   的先部変化に関する信号を出力する受光器が具備されて
   なるレンズ欠陥検査装置において、前記被検レンズと前
   記受光器との間に設けられたハーフミラ−と、該ハーフ
   ミラ−によって反射される前記被検レンズを透過したス
   キャニング光を検知して前記被検レンズに照射されるス
   キャニング光の照射方向中心軸に被検レンズの光学中心
   を合致せしめる被検レンズの光学中心位置合せ要素と、
   回転エンコーダを有し前記位置合せされた被検レンズを
   前記スキャニング光の照射方向中心軸を軸として回転せ
   しめるとともに被検レンズの回転角に関する信号を出力
   する被検レンズ回転要素と、前記受光器からの信号およ
   び、前記被検レンズ回転要素からの信号が入力され、こ
   れらの信号からレンズ欠陥の種類、位置、大きさに関す
   る情報を出力する信号処理装置とが具備されたことを特
   徴とするレンズ欠陥検査装置。