(57)【要約】【課題】簡易な操作で被検査物の表面全面の欠点を検査可能とする外観検査方法及び外観検査装置を提供する。【解決手段】表面に曲面形状を有する被検査物５０に対し、下方からの光の照射を妨げないように保持する被検査物保持手段２と、被検査物５０に、下方から光を照射する第１のリング照明３と、前記第１のリング照明とは光の入射角度が異なるように、被検査物５０に、下方から光を照射する第２のリング照明４と、第１のリング照明３により、光が照射された被検査物５０の第１の撮像データ及び第２のリング照明４により、光が照射された被検査物５０の第２の撮像データを取得する撮像手段５と、チャンバー６と、を有する外観検査装置１。【選択図】図１
2014025884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に曲面形状を有する被検査物に、下方から第１のリング照明により光を照射する第１の光照射工程と、
前記被検査物の上方に配置された撮像手段により、前記第１の光照射工程により光が照射された前記被検査物の撮像データを取得する第１の撮像工程と、
前記被検査物に、下方から、前記第１のリング照明とは光の入射角度が異なる第２のリング照明により光を照射する第２の光照射工程と、
前記撮像手段により、前記第２の光照射工程により光が照射された前記被検査物の撮像データを取得する第２の撮像工程と、
を有することを特徴とする外観検査方法。
【請求項２】
表面に曲面形状を有する被検査物に、下方からリング照明により光を照射する第１の光照射工程と、
前記被検査物の上方に配置された撮像手段により、前記第１の光照射工程により光が照射された前記被検査物の撮像データを取得する第１の撮像工程と、
前記リング照明を、上方又は下方に移動させて、前記第１の光照射工程とは異なる位置に移動、配置させる照明移動工程と、
前記照明移動工程後、被検査物に、下方から前記リング照明により光を照射する第２の光照射工程と、
前記撮像手段により、前記第２の光照射工程により光が照射された前記被検査物の撮像データを取得する第２の撮像工程と、
を有することを特徴とする外観検査方法。
【請求項３】
さらに、前記第１の撮像工程と第２の撮像工程で得られた撮像データから、リング照明の映り込みの大小を比較し、映り込みの小さい撮像データにおいては映り込みの外側のデータを、リング照明の映り込みの大きい撮像データにおいては映り込みの内側のデータを、それぞれ検査対象とし、被検査物全面の表面状態を表す判定用データを作成する工程を有する請求項１又は２記載の外観検査方法。
【請求項４】
前記判定用データから、前記被検査物の表面形状の欠点の有無及び形状を判定する表面形状判定工程を有する請求項３記載の外観検査方法。
【請求項５】
前記被検査物が光学素子であって、前記第１のリング照明及び第２のリング照明の位置又は前記リング照明の照明移動工程前後の位置が、前記被検査物の焦点から±４０ｍｍの範囲内である請求項１〜４のいずれか１項記載の外観検査方法。
【請求項６】
表面に曲面形状を有する被検査物に対し、下方からの光の照射を妨げないように保持する被検査物保持手段と、
前記被検査物に、下方から光を照射する第１のリング照明と、
前記第１のリング照明とは光の入射角度が異なるように、前記被検査物に、下方から光を照射する第２のリング照明と、
前記第１のリング照明により、光が照射された被検査物の第１の撮像データ及び前記第２のリング照明により、光が照射された被検査物の第２の撮像データを取得する撮像手段と、
を有することを特徴とする外観検査装置。
【請求項７】
表面に曲面形状を有する被検査物に対し、下方からの光の照射を妨げないように保持する被検査物保持手段と、
前記被検査物に、下方から光を照射するリング照明と、
前記リング照明を上下動可能に保持する照明移動手段と、
前記リング照明により光が照射された被検査物の撮像データとして、前記照明移動手段により、前記リング照明が移動する前の第１の撮像データ及び移動した後の第２の撮像データを取得する撮像手段と、
を有することを特徴とする外観検査装置。
【請求項８】
さらに、前記第１の撮像データ及び第２の撮像データから、リング照明の映り込みの大小を比較し、映り込みの小さい撮像データにおいては映り込みの外側のデータを、映り込みの大きい撮像データにおいては映り込みの内側のデータを、それぞれ検査対象とし、被検査物全面の表面状態を表す判定用データを作成する判定用データ作成手段を有する請求項６又は７記載の外観検査装置。
【請求項９】
前記判定用データから、前記被検査物の表面形状の欠点の有無及び形状を判定する表面形状判定手段を有する請求項８記載の外観検査装置。
【請求項１０】
前記第１のリング照明及び第２のリング照明の直径又は前記リング照明が、前記被検査物の有効径よりも大きい請求項６〜９のいずれか１項記載の外観検査装置。
【請求項１１】
前記第１のリング照明の直径は、前記第２のリング照明の直径よりも小さい請求項１０記載の外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に曲面形状を有する被検査物の外観形状を検査する外観検査方法及び外観検査装置に係り、特に、光学素子等の外観形状を簡便な操作で判定できる外観検査方法及び外観検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズ等の光学素子は、光学素材の研磨やプレス成形により製造されるが、その製造過程において、素子表面にスジ状の傷や泡状の欠点が生じる場合があり、このような欠点が生じると製品性能に影響を及ぼす。そのため、最終製品等においては上記のような欠点の有無が検査され、その性能を担保している。
【０００３】
従来、欠点の有無を検査するには、被検査物であるレンズ、プリズム等の光学製品に光を照射しながら熟練者が目視検査していたが、その後、これを自動化する外観検査装置が提案されてきた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、被検物が曲率の大きい曲面を有する光学部材であった場合でも、高精度に異物を検出可能とするために、被検光学系と撮像光学系を所定の関係に配置する外観検査装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、被検査物の下方から光を照射して欠陥部分を認識する装置であって、被検査物の外周外側の不要光は遮蔽し、被検査物の透過光を撮像可能とし、コントラストを改善した外観検査装置も知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−１５１５９号公報
【特許文献２】特許第４８８６３１５号公報
【特許文献３】特開平１１−２３４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１や２のように点光源を使用する検査においては、光学素子の全面の欠点が同時に見えないため、被検査物と光源とを相対的に移動させて欠点を検査しなければならなかった。このような方法では、一枚の光学素子の検査にあたって、２回以上の複数回の検査をしなければならず、操作が煩雑であった。
【０００８】
また、特許文献３では、リング状の照明を使用して、被検査物の移動をしなくても一度の検査で外観の欠点の有無を確認できるとしているが、被検査物の性状によっては、リング状の光源が被検査物に映り込み、その映り込みが生じた部分の欠陥の検査ができなくなる場合があった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、光学素子等の外観検査にあたって、被検査物の移動をさせずに、簡易な操作で被検査物の表面全面の欠点を検査可能とする外観検査方法及び外観検査装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の外観検査方法は、表面に曲面形状を有する被検査物に、下方から第１のリング照明により光を照射する第１の光照射工程と、前記被検査物の上方に配置された撮像手段により、前記第１の光照射工程により光が照射された前記被検査物の撮像データを取得する第１の撮像工程と、前記被検査物に、下方から、前記第１のリング照明とは光の入射角度が異なる第２のリング照明により光を照射する第２の光照射工程と、前記撮像手段により、前記第２の光照射工程により光が照射された前記被検査物の撮像データを取得する第２の撮像工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の他の外観検査方法は、表面に曲面形状を有する被検査物に、下方からリング照明により光を照射する第１の光照射工程と、前記被検査物の上方に配置された撮像手段により、前記第１の光照射工程により光が照射された前記被検査物の撮像データを取得する第１の撮像工程と、前記リング照明を、上方又は下方に移動させて、前記第１の光照射工程とは異なる位置に移動、配置させる照明移動工程と、前記照明移動工程後、被検査物に、下方から前記リング照明により光を照射する第２の光照射工程と、前記撮像手段により、前記第２の光照射工程により光が照射された前記被検査物の撮像データを取得する第２の撮像工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の外観検査装置は、表面に曲面形状を有する被検査物に対し、下方からの光の照射を妨げないように保持する被検査物保持手段と、前記被検査物に、下方から光を照射する第１のリング照明と、前記第１のリング照明とは光の入射角度が異なるように、前記被検査物に、下方から光を照射する第２のリング照明と、前記第１のリング照明により、光が照射された被検査物の第１の撮像データ及び前記第２のリング照明により、光が照射された被検査物の第２の撮像データを取得する撮像手段と、を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の外観検査装置は、表面に曲面形状を有する被検査物に対し、下方からの光の照射を妨げないように保持する被検査物保持手段と、前記被検査物に、下方から光を照射するリング照明と、前記リング照明を上下動可能に保持する照明移動手段と、前記リング照明により光が照射された被検査物の撮像データとして、前記照明移動手段により、前記リング照明が移動する前の第１の撮像データ及び移動した後の第２の撮像データを取得する撮像手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の外観検査方法及び外観検査装置によれば、簡便な操作で、かつ、効率的に、被検査物の外観形状を検査できる。特に、被検査物が光学素子であって、リング照明の映り込みが生じるような場合でも、映り込みの影響を受けないように処理して、光学素子全面の外観形状を把握でき、形状の良・不良を迅速に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態である外観検査装置の概略構成図である。
【図２Ａ】第１の撮像データの一例を示した図である。
【図２Ｂ】第２の撮像データの一例を示した図である。
【図２Ｃ】第１の撮像データと第２の撮像データから作成した判定用データの一例を示した図である。
【図２Ｄ】図２Ｃの判定用データを作成する際に使用したデータの由来を示した図である。
【図３】本発明の他の実施形態である外観検査装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の一実施形態である外観検査装置の概略構成を示した図である。なお、被検査物保持手段とチャンバーは断面図として示している。
【００１７】
この図１に示した外観検査装置１は、被検査物５０に対し、下方からの光の照射を妨げないように保持する被検査物保持手段２と、被検査物５０に、下方から光を照射する第１のリング照明３と、第１のリング照明３とは光の入射角度が異なるように、被検査物５０に、下方から光を照射する第２のリング照明４と、第１のリング照明３及び第２のリング照明４により、光が照射された被検査物５０の撮像データを、それぞれ個別に取得する撮像手段５と、上記各部材を内部に収容するチャンバー６と、から構成される。
【００１８】
本発明における被検査物保持手段２は、検査対象である被検査物５０を保持する部材で、被検査物５０の検査対象部分に対して検査用の光の照射が妨げられないように保持する。すなわち、この被検査物保持手段２は、後述するリング照明から照射される光が、被検査物５０に十分に照射される形状である。例えば、被検査物５０がレンズ等の光学素子である場合には、少なくともその光学素子の有効径の検査を可能とするよう、有効径内ではリング照明の光を妨げない形状とする。
【００１９】
図１には、被検査物５０の外縁部分を下方から支える構造を示しているが、光の照射が妨げられなければ、保持機構はこれに限られない。この保持容器は、被検査物への光の照射を確保するために光透過性に優れた透明な素材を用いて形成してもよいが、検査を正確に行うために、検査のノイズとなる余計な光が検査データに紛れ込まないように、被検査物の外形形状よりも外側は光不透過性の部材とするのが好ましい。
【００２０】
ここで、被検査物５０としては、表面に曲面形状を有するものが挙げられ、特に、光学素子や、該光学素子へと成形する直前のプリフォーム等が挙げられる。光学素子等である場合には、その形状は、両凸、両凹、平凸、平凹、凸メニスカス、凹メニスカスの各形状が検査可能である。
【００２１】
また、本発明において特に適した光学素子は、リング照明による検査において被検査物に照明の映り込みが生じやすい光学素子、例えば、その焦点距離が１０〜８０ｍｍの光学素子、が好ましい。このように焦点距離が近い場合には、リング照明の照射による映り込みが生じる場合が多いが、本発明においては、映り込みが生じた場合においても被検査物の表面形状を簡易な操作で、正確に把握できる。
【００２２】
本発明における第１のリング照明３は、被検査物５０に対して、下方からリング状の光を照射するものである。また、本発明における第２のリング照明４は、第１のリング照明４と同様に、被検査物５０に対して、下方からリング状の光を照射するものである。これらのリング照明３，４は、被検査物への光の入射角度が異なるように配置されるもので、それらの関係は、被検査物５０にきちんと光を照射できれば、特に限定されない。すなわち、被検査物５０に光を照射するに当たっては、リング照明３，４が互いに他のリング照明本体によって干渉されない（光の照射が妨げられない）ように配置すればよい。また、光の照射が干渉されず、検査を効率的にするため、被検査物５０の中心とリング照明３、４のリングの中心を鉛直上で一致させる配置とするとよく、さらに、後述する撮像装置の中心も鉛直上で一致させるのが良い。
【００２３】
これらリング照明は、上方にリング状の光を照射できればよく、例えば、ＵＲＧ３１−１０００Ｓ、ＵＲＧ５３−１０００Ｓ（以上、ユーテクノロジー社製、商品名）、ＴＲＬ１００×５２−１２Ｗ−４、ＴＲＬ１２５×７７−１２Ｗ−４（以上、アイテックシステム社製、商品名）等の市販のリング照明が挙げられる。これら市販のリング照明は、光源としてＬＥＤを使用し、その照射される光は、所定の照射角、かつ、所定の拡散角を有しているため、所定の箇所に多量の光を照射でき、それ以外には光を照射しないため、測定のノイズ等の発生が低減でき、好ましい。
【００２４】
また、この第１のリング照明及び第２のリング照明は、それぞれ被検査物５０の検査対象となる径よりも大きい径とするのが好ましい。このように大きい径とすると、本発明のような暗視野照明に基づく検査において、ノイズとなる光を低減でき、効率的な検査が可能となる。
【００２５】
さらに、図１に示したように、第１のリング照明３を下に、第２のリング照明４を上に配置する場合を考えると、それぞれの照射光が被検査物５０に十分に届くようにするには、第１及び第２のリング照明の径が、共に被検査物５０の有効径よりも大きいものであって、かつ、第１のリング照明よりも第２のリング照明の径を大きい関係とするのが好ましい。この関係を満たすと、第１のリング照明３からの照射光が第２のリング照明４で妨げられるおそれがない。
【００２６】
そして、ここで使用する第１のリング照明３は、例えば、その径が２０〜６０ｍｍが好ましく、３０〜５５ｍｍがより好ましい。第２のリング照明４は、例えば、その径が９０〜１５０ｍｍが好ましく、１００〜１３０ｍｍがより好ましい。
【００２７】
これら第１のリング照明３、第２のリング照明４は、それぞれ被検査物５０の検査対象面に光を照射できる配置とする。ただし、リング照明の位置と被検査物５０の位置とが、あまりに遠いと十分な光量が照射できず、あまりに近いと有効径内への光照射が困難となったり、検査に十分な光量が確保できなくなったりしてしまう。したがって、リング照明の配置位置は、第１のリング照明３は被検査物５０の上端から下方に１０〜５０ｍｍ、第２のリング照明４は被検査物５０の上端から下方に１０〜２０ｍｍが好ましい。さらに、第１のリング照明３、第２のリング照明４を、被検査物５０の焦点から±４０ｍｍの範囲とすると、レンズ内部の欠点及外観不良（キズなど）が、はっきり映し出される点でさらに好ましく、±３０ｍｍがより好ましく、±２０ｍｍが特に好ましい。
【００２８】
より具体的な条件を挙げると、例えば、被検査物５０が光学素子であって、屈折率が１．５〜１．６、焦点距離が３７〜４５ｍｍの両凸形状である場合、４０〜６０ｍｍの径を有する第１のリング照明３を、被検査物５０の上端から２０〜４０ｍｍ下方に配置し、１００〜１３０ｍｍの径を有する第２のリング照明４を、被検査物５０の上端から１０〜２０ｍｍ下方に配置する。このとき、第１のリング照明３と第２のリング照明４とは、高さ方向に１０〜４０ｍｍ離して配置する。なお、ここで前面の曲率半径は、被検査物５０のリング照明側の曲率半径を、後面の曲率半径は、反対面（撮像手段側）の曲率半径を表す。
【００２９】
また、別の具体的な条件を挙げるとすると、例えば、被検査物５０が光学素子であって、屈折率が１．８〜１．９、焦点距離が３３〜３７ｍｍの凹メニスカス形状である場合、２５〜３５ｍｍの径を有する第１のリング照明３を、被検査物５０の上端から２５〜３５ｍｍ下方に配置し、９０〜１１０ｍｍの径を有する第２のリング照明４を、被検査物５０の上端から１０〜２０ｍｍ下方に配置する。このとき、第１のリング照明３と第２のリング照明４とは、高さ方向に１０〜２０ｍｍ離して配置する。
【００３０】
本発明における撮像手段５は、被検査物５０の上方に配置され、リング照明により光が照射された被検査物５０の画像を撮影できればよく、公知の撮像手段を使用すればよい。撮像手段５としては、例えば、ＣＣＤカメラ、Ｃ−ＭＯＳカメラ等が挙げられる。また、撮像手段５は、撮影した画像のデータを保存する記憶手段と接続されており、データは蓄積され、適宜記憶したデータを呼び出し、他のデータと比較可能となっている。
【００３１】
そして、撮像手段５で得られた撮像データに基づいて、被検査物５０の表面の形状不良となる欠点の有無を判断する。この形状不良の欠点の判断は、撮像データをディスプレイ等に表示したり、紙に印刷したりして、熟練者が目視判定してもよいし、コンピュータにより演算手段や画像処理等を駆使し、撮像データを加工して被検査物の表面形状の判定用データを作成、該判定用データから欠点の有無や欠点の形状の検出まで自動化して表面形状の判定をしてもよい。
【００３２】
なお、本発明におけるチャンバー６は、本発明の暗視野照明による検査を円滑に行えるように、リング照明以外の外部の光源が検査結果に影響しないようにする筐体である。すなわち、このチャンバー６は、上記各部材を内部に収容し、外部の光が装置内部に到達しないように遮断する部材である。
【００３３】
次に、この外観検査装置１を用いた外観検査方法について説明する。
まず、検査対象となる被検査物５０を、被検査物保持手段２の所定の位置に配置する。このとき、被検査物５０の検査対象面に十分に光が照射され、被検査物保持手段２で照射が妨げられないように注意する。
【００３４】
次に、被検査物５０に対し、その下方から第１のリング照明３により光を照射する。光が照射された被検査物５０を、上方から撮像手段５によって撮影、記憶して第１の撮像データとする。第１の撮像データが得られたら、第１のリング照明３からの光の照射を止める。
【００３５】
続いて、被検査物５０に対し、その下方から第２のリング照明４により光を照射する。光が照射された被検査物５０を、上方から撮像手段５によって撮影、記憶して第２の撮像データとする。第２の撮像データが得られたら、第２のリング照明４からの光の照射を止める。
【００３６】
得られた第１の撮像データと第２の撮像データとを比較し、それぞれの撮像データにおけるリング照明の映り込みの大きさを確認し、比較する。ここで、第１のリング照明３と第２のリング照明４とは、上記したように被検査物５０への光の入射角度が異なるように配置されているため、被検査物５０に映り込みが生じる場合には、その大きさは異なるものとなる。映り込みは、被検査物５０の表面上に円環状に形成され、その映り込みが大きい方の撮像データからは、映り込みの影響を受けない内側部分を、その映り込みが小さい方の撮像データからは、映り込みの影響を受けない外側部分を、検査対象とする。
【００３７】
検査対象とする該当部分の２つの撮像データを合成し、判定用データを作成する。この判定用データは、上記のように映り込みを除いたものであり、合成により被検査物５０の全面について映り込みのないものとなる。
【００３８】
例えば、第１の撮像データとして得られた画像が図２Ａ、第２の撮像データとして得られた画像が図２Ｂであった場合には、次のように判定用データを作成する。
【００３９】
まず、図２Ａと図２Ｂとのリング照明の映り込みの大きさを比較する。ここでは、図２Ａが小さい映り込み、図２Ｂが大きい映り込みとなる（両図において、外側の白い円は、被検査物である光学素子の外縁部分の散乱光によるものである）。そして、映り込みの大きい図２Ｂの撮像データからその映り込みの内側を、映り込みの小さい図２Ａの撮像データからその映り込みの外側を、それぞれ抜き出して合成する。
【００４０】
合成して得られた判定用データを図２Ｃに示す。図２Ｃでは、それぞれ映り込みに影響を受ける画像部分を排除すると共に、図２Ａ及び図２Ｂから、表面全面のデータが漏れなく抜き出されて合成される。なお、図２Ｃにおいて、画像データの由来を示したのが図２Ｄであり、ここで、図２Ｂに由来する領域２ｂを−４５度の斜線で表し、図２Ａに由来する領域２ａを＋４５度の斜線で表した。中間部分に示した格子状の領域２ｃは、２ａと２ｂとで重複している部分を表し、このように重複領域を有するように各データを抜き出し合成して漏れの無い表面形状のデータが作成できる。
【００４１】
このようにして得られた判定用データに対して、その表面形状における擦り傷や点状の欠点の有無を判定する。この判定は、熟練者による目視等による判定でもよいし、データを画像処理により自動的に判定可能としてもよい。画像処理する場合には、欠点があった箇所に色付けする等して欠点の形状を認識しやすくし、これをディスプレイ等に表示すれば、その欠点の有無、欠点の形状が、熟練度によらず直ちに理解でき、被検査物５０の良・不良を容易に判定できる。また、得られた判定用データの画像処理による自動判定のみの、被検査物５０の良・不良の判定でもよい。
【００４２】
なお、上記説明では、判定用データを作成してから、欠点の有無、形状を判定する流れで説明したが、第１の撮像データ及び第２の撮像データの検査対象領域において、それぞれ欠点の有無、形状を判定してもよく、その判定後の画像を合成して、表面全面の判定結果がわかるようにしてもよい。
【００４３】
また、上記では撮像データに照明の映り込みが生じている場合について説明しているが、映り込みが生じておらず、かつ、その撮像データが形状の評価に使用できるものである場合には、データの合成の工程を省略してもよい。
【００４４】
（第２の実施形態）
図３は本発明の他の実施形態である外観検査装置の概略構成を示した図である。
この図３に示した外観検査装置１１は、被検査物５０に対し、その有効径への光の照射を妨げないように保持する被検査物保持手段２と、被検査物５０に、下方からリング状の光を照射するリング照明１３と、リング照明１３を上下動させる照明移動手段１４と、リング照明１３により、リング状の光が照射された被検査物５０の撮像データを取得する撮像手段１５と、チャンバー１６と、から構成される。
【００４５】
ここで示した外観検査装置１１は、リング照明を１つしか設けていない点、リング照明を上下動可能にした点、が異なるのみで、その他の構成は第１の実施形態で説明した外観検査装置１と同一である。すなわち、被検査物保持手段１２、撮像手段１５、チャンバー１６は、それぞれ被検査物保持手段２、撮像手段５、チャンバー６と同一のものである。したがって、本実施形態においては、相違点のみについて説明する。
【００４６】
リング照明１３は、基本的には第１の実施形態と同様であり、被検査物５０に対して、下方からリング状の光を照射するものである。ここでは、第１の撮像データ及び第２の撮像データを取得する際に、このリング照明１３の高さを変えて用いるため、そのような観点から、このリング照明１３の径は２０〜６０ｍｍが好ましく、３０〜５５ｍｍがより好ましい。
【００４７】
照明移動手段１４は、リング照明１３を上下動させて、高さを変え、被検査物５０とリング照明１３との相対的な位置を変更可能とするものである。
【００４８】
このとき、照明移動手段１４により、リング照明１３と被検査物５０との距離を１０〜６０ｍｍの間で移動可能とするのが好ましい。なお、ここでの距離も被検査物５０の上端部とリング照明１３の光照射部との距離を表す。
【００４９】
照明移動手段１４は、リング照明１３を所望の位置に移動できる機構を有する部材であれば特に限定されるものではなく、例えば、リング照明１３を保持可能なアームと、該アームを上下動する駆動機構を有するものが挙げられる。
【００５０】
本実施形態においては、リング照明１３を所定の位置に移動し、ここで被検査物５０に対し下方から光を照射して、撮像手段１５により第１の撮像データを取得する。次いで、リング照明１３を照明移動手段１４により移動させて高さを変え、ここで被検査物５０に対し下方から光を照射して、撮像手段１５により第２の撮像データを取得する。
【００５１】
このとき、第１の撮像データと第２の撮像データを取得するときのリング照明１３の位置は、リング照明の映り込みの大きさが有意に変わるだけの距離を移動させるもので、例えば、被検査物５０への光の照射距離も考慮し、高さ方向への移動距離は３０〜５０ｍｍが好ましく、３５〜４０ｍｍがより好ましい。
【００５２】
ちなみに、本実施形態ではリング照明と被検査物との距離で映り込みの大きさが変わるが、その関係は、両凸状レンズのように光が集光するタイプのものでは、距離が近い方が映り込みが大きくなり、距離が遠くなると映り込みは小さくなる傾向を有し、一方、両凹状レンズのように光が発散するタイプのものでは、距離が近い方が映り込みが小さくなり、距離が遠い方が映り込みが大きくなる傾向を有する。
【００５３】
得られた撮像データの処理は、第１の実施形態と同様にすればよい。すなわち、判定用データを作成し、この判定用データに基づいて、被検査物５０の表面形状において、欠点の有無や形状等を判定するか、又は、第１及び第２の撮像データから欠点の有無や形状等を判定しておき、これら結果を後から合成するか、して表面全面の判定結果を得ればよい。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明を実施例（例１〜例２）によりさらに詳細に説明する。
（例１）
図１の外観検査装置を用い、以下のとおり光学素子の表面形状について検査した。
本例に用いる被検査物保持容器は、１０ｍｍの板に、被検査物の直径より小さい貫通穴を設け、表面を黒アルマイト処理を施しているアルミ製で、被検査物である光学素子を所定の位置に配置しながら、上記貫通穴として下方からの光が、この保持容器によって妨げられず、光学素子を透過できるように、その中央には被検査物の直径よりも小さいφ２２ｍｍの穴が開いている。
【００５５】
また、この被検査物保持容器の下方には、第１のリング照明（ユーテクノロジー社製、商品名：ＵＲＧ３１−１０００Ｓ）と第２のリング照明（アイテックシステム社製、商品名：ＴＲＬ１００×５２−１２Ｗ−４）が、それぞれ被検査物保持容器の被検査物上部より、２０ｍｍ、３５ｍｍとなるように配置、固定されている。
さらに、撮像手段としては、ＣＣＤカメラ（ＪＡＩ社製、商品名：ＣＭ−２００ＭＣＬ）が被検査物保持容器の上方に、被検査物保持容器上面の位置からＣＣＤカメラのレンズ先端部まで１５０ｍｍとなるように配置されている。
【００５６】
このような構成である外観検査装置の被検査物保持容器に、被検査物として凹メニスカスレンズ（直径：２３．５ｍｍ、有効径：２２ｍｍ、前面曲率半径：１０×１０１０ｍｍ、後面曲率半径：−３０ｍｍ、屈折率：１．８５０２５、焦点距離：３５．２ｍｍ）を載置した。なお、曲率半径は、前面、後面のいずれにおいても凸面を＋、凹面を−として表した。
なお、ここで前面曲率半径はリング照明側の光学面の曲率半径を、後面曲率半径はＣＣＤ側の光学面の曲率半径を表す。また、焦点距離をＬ１は、前面曲率半径をｒ１、後面曲率半径をｒ２、屈折率をｎとしたとき、Ｌ１＝１／（（ｎ−１）／（１／ｒ１−１／ｒ２））の近似式で算出された値である。
【００５７】
まず、被検査物の下方から第１のリング照明によって光を照射し、撮像手段によって光が照射された被検査物の画像データを第１の撮像データとして取得した。次に、第１のリング照明を消灯し、被検査物の下方から第２のリング照明によって光を照射し、撮像手段によって光が照射された被検査物の画像データを第２の撮像データとして取得した。
得られた第１及び第２の撮像データについて、映り込みの大きさを判断し、映り込みの大きい第２の撮像データからは、その映り込みの内側部分を、映り込みの小さい第１の撮像データからは、その映り込みの外側部分を抜き出し、抜き出した画像データを合成して判定用データを作成した。
【００５８】
さらに、判定用データから、光が乱反射して白くなっている部分を画像処理により色付けし目立たせた。このとき得られた画像処理データにおいて、点状の着色部分、線状の着色部分等が欠点として認識され、その有無、形状等が確認できた。これにより、その欠点の存在状態で、被検査物の良・不良を判定できる。
なお、被検査物に対するリング照明の位置を変えたときに撮像データの取得状況を合わせて調べたところ、第１のリング照明位置の位置を３５、４０、４５ｍｍとした場合にも同様に適正な撮像データが得られた。
【００５９】
（例２）
図１の外観検査装置を用い、以下のとおり光学素子の表面形状について検査した。
本例に用いる被検査物保持容器は、１０ｍｍの板に、被検査物の直径より小さい貫通穴を設け、表面を黒アルマイト処理を施しているアルミ製で、被検査物である光学素子を所定の位置に配置しながら、下方からの光が、この保持容器によって妨げられず、光学素子を透過できるように、その中央には被検査物の直径よりも小さいφ２８ｍｍの穴が開いている。
【００６０】
また、この被検査物保持容器の下方には、第１のリング照明（ユーテクノロジー社製、商品名：ＵＲＧ５３−１０００Ｓ）と第２のリング照明（アイテックシステム社製、商品名：ＴＲＬ１２５×７７−１２Ｗ−４）が、それぞれ被検査物上部から２１ｍｍ、３６ｍｍとなるように配置、固定されている。
さらに、撮像手段としては、ＣＣＤカメラ（ＪＡＩ社製、商品名：ＣＭ−２００ＭＣＬ）が被検査物保持容器の上方に、被検査物保持容器上面の位置からＣＣＤカメラのレンズ先端部まで１５０ｍｍとなるように配置されている。
【００６１】
このような構成である外観検査装置の被検査物保持容器に、被検査物として両凸レンズ（直径：２９．５ｍｍ、有効径：２８ｍｍ、前面曲率半径：１４７．０６８ｍｍ、後面曲率半径：２６．２９４０２１ｍｍ、屈折率：１．５８９１３、焦点距離：３７．８ｍｍ）を載置した。
なお、ここで前面曲率半径はリング照明側の光学面の曲率半径を、後面曲率半径はＣＣＤ側の光学面の曲率半径を表す。また、焦点距離をＬ１は、前面曲率半径をｒ１、後面曲率半径をｒ２、屈折率をｎとしたとき、Ｌ１＝１／（（ｎ−１）／（１／ｒ１−１／ｒ２））の近似式で算出された値である。
【００６２】
まず、被検査物の下方から第１のリング照明によって光を照射し、撮像手段によって光が照射された被検査物の画像データを第１の撮像データとして取得した。次に、第１のリング照明を消灯し、被検査物の下方から第２のリング照明によって光を照射し、撮像手段によって光が照射された被検査物の画像データを第２の撮像データとして取得した。
得られた第１及び第２の撮像データについて、映り込みの大きさを判断し、映り込みの大きい第２の撮像データからは、その映り込みの内側部分を、映り込みの小さい第１の撮像データからは、その映り込みの外側部分を抜き出し、抜き出した画像データを合成して判定用データを作成した。
【００６３】
さらに、判定用データから、光が乱反射して白くなっている部分を画像処理により色付けし目立たせた。このとき得られた画像処理データにおいて、点状の着色部分、線状の着色部分等が欠点として認識され、その有無、形状等が確認できた。これにより、その欠点の存在状態で、被検査物の良・不良を判定できる。
なお、例１と同様に、被検査物に対するリング照明の位置を変えたときに撮像データの取得状況を合わせて調べたところ、第１のリング照明位置の位置を２０、３５、４０ｍｍとした場合にも適正な撮像データが得られた。
【００６４】
以上より、本発明の外観検査装置及び外観検査方法は、被検査物の表面状態を映り込みが生じるような場合でも、被検査物や照明の位置を何度も変更して検査する必要がなく、簡便な操作で、かつ、安定して表面状態の評価ができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の外観検査方法及び外観検査装置は、光学素子以外の光透過性製品の表面形状における、欠点の有無、形状等を評価するのに有用である。
【符号の説明】
【００６６】
１…外観検査装置、２…被検査物保持容器、３…第１のリング照明、４…第２のリング照明、５…撮像手段、６…チャンバー、５０…ガラス素材
【図１】
2014025884.tif 000003
【図２Ａ】
2014025884.tif 000004
【図２Ｂ】
2014025884.tif 000005
【図２Ｃ】
2014025884.tif 000006
【図２Ｄ】
2014025884.tif 000007
【図３】
2014025884.tif 000008