JP2006153536A - マーク検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被検レンズの撮像画像にノイズ成分が多い場合でも、当該撮像画像から被検レンズに施されたマークを確実に検出できること。
【解決手段】 被検レンズＬ（眼鏡レンズ１）の撮像画像から当該被検レンズに施された複数の仮基準レイアウトマーク４Ａ、４Ｂ、４Ｃを検出するマーク検出装置であって、被検レンズを撮像して撮像画像を得る撮像装置と、この撮像画像からパターンマッチングによりマッチング精度が最も高い仮基準レイアウトマークを一つ探索して検出し、この仮基準レイアウトマーク４Ａに対して特定の位置関係にある仮基準レイアウトマーク４Ｂが存在する領域を検出領域２６とし、この検出領域にのみパターンマッチングを実施して仮基準レイアウトマーク４Ｂを探索し、この仮基準レイアウトマークが適正に検出されない場合に、この検出領域２６に画像強調処理を実施して、パターンマッチングにより仮基準レイアウトマーク４Ｂを探索して検出する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、被検体（特に眼鏡レンズなどの光学レンズ）の撮像画像から、当該被検体に設けられた複数のマークを検出するマーク検出方法及び装置に関する。

未加工の眼鏡レンズを眼鏡装用者の所望する眼鏡フレームに装着する場合、その眼鏡フレームの形状に合わせて眼鏡レンズの縁摺り加工を行う。その際、図５に示すように、眼鏡装用者の瞳孔中心と眼鏡レンズ１のフィッティングポイント２とが一致するように、眼鏡レンズ１のフィッティングポイント２を加工の基準点として縁摺り加工する。眼鏡レンズ１のフィッティングポイント２をレンズ表面に直接表示することができないため、眼鏡レンズ１、特に累進屈折力眼鏡レンズの設計においては、設計の基準となる位置（例えばプリズム測定基準点Ｏ）から所定の距離だけ離れた位置に隠しマーク３と呼ばれるマークを予め形成しておき、この隠しマーク３の位置から眼鏡レンズ１の遠用部及び近用部の度数測定位置、フィッティングポイント２等の位置を導き出せるようにしている。

また、仮基準レイアウトマーク４は、前記隠しマーク３を付与する際の基準を示すものであり、更に、眼鏡レンズ１の製造工程において位置決めするための基準点として用いられる。これらの隠しマーク３及び仮基準レイアウトマーク４は、一般的には刻印マークと称され、例えば、レーザー刻印装置によってレンズ表面にマーキングされる。刻印マークは、眼鏡レンズ１の商品としての性質上、レンズ表面の凹凸を最小限に抑えるように付与され、かつ、マーク自身ができるだけ目立たないことが要求される。そのため、これらの隠しマーク３及び仮基準レイアウトマーク４は、眼鏡レンズ１の表面などにおいて、通常、肉眼で認識することができず、必要に応じて（例えば、特定の角度から観察することによって）認識できるように施される。尚、図５中の符号８は、眼鏡フレームの玉型形状を示す。

従来、眼鏡レンズの表面に施された隠しマーク３や仮基準レイアウトマーク４等の刻印マークを観察し検出するためのマーク検出方法及び装置が、例えば本出願人により特許文献１に記載されている。
このマーク検出装置では、表面に隠しマーク３等が施された被検体(被検レンズ)としての眼鏡レンズ１を撮像装置が撮像し、この撮像画像を画像処理装置が取り込んで図６に示す画像処理を実施し、上記隠しマーク３等を検出している。

つまり、上記画像処理装置は、ＣＣＤカメラなどの撮像装置から撮像画像を取り込み（Ｓ１０１）、この撮像画像を２値化して（Ｓ１０２）、所定のフィルタリングを施し（Ｓ１０３）、このフィルタリングした画像から複数の隠しマーク３を同時に検出する。つまり、画像処理装置は、まず〇印の隠しマーク３を検出してその数をカウントし（Ｓ１０４）、次にＨ印の隠しマーク３を検出してその数をカウントする（Ｓ１０５）。

画像処理装置は、ステップＳ１０４でカウントした○印の隠しマーク３が２個であるか否かを判断し（Ｓ１０６）、○印の隠しマーク３が２個でない場合に、この〇印の隠しマーク３が1個であるか否かを判断し（Ｓ１０７）、○印の隠しマーク３が１個であれば、ステップＳ１０５でカウントしたＨ印の隠しマーク３が１個であるか否かを判断する（Ｓ１０８）。

〇印の隠しマーク３が２個でも１個でもない場合、または〇印の隠しマーク３が１個であるがＨ印の隠しマーク３が１個でない場合、画像処理装置は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８の処理を繰り返す。
〇印の隠しマーク３が２個の場合、または○印とＨ印の隠しマークが共に１個の場合には、画像処理装置は、被検体としての眼鏡レンズ１に施された隠しマーク３が適正に検出されたものと判断して、隠しマーク３の検出を完了する（Ｓ１０９）。

特開２００２‐１６３８号公報

ところが、上述のマーク検出装置では、眼鏡レンズ１における隠しマーク３等のマーク検出環境が良好な場合には支障なく隠しマーク３等のマークを検出できるが、被検体としての眼鏡レンズ１に塵埃が付着しやすい環境では、この塵埃がノイズ成分の発生原因となり、撮像装置により撮像された眼鏡レンズ１の撮像画像にノイズ成分が多くなり、隠しマーク３等のマークを複数同時に検出すると、このノイズ成分をマークとして誤検出してしまう恐れがある。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、被検体の撮像画像にノイズ成分が多い場合であっても、当該撮像画像から被検体に施されたマークを確実に検出できるマーク検出方法及び装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明に係るマーク検出方法は、被検体の撮像画像から当該被検体に設けられた複数のマークを検出するマーク検出方法であって、上記被検体の撮像画像から、パターンマッチングによりマッチング精度が最も高いマークを一つ探索して検出し、次に、このマークに対して特定の位置関係にある他のマークが存在する領域を検出領域とし、この検出領域にのみ上記パターンマッチングを実施して上記他のマークを探索して検出することを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明に係るマーク検出方法は、請求項１に記載の発明において、上記他のマークが存在する検出領域において、パターンマッチングを実施して上記他のマークを探索し、この他のマークが適正に検出されない場合には、撮像画像の輪郭、明るさ、色の濃さなどをはっきりさせる画像強調処理を実施した後に、パターンマッチングにより上記他のマークを再度探索して検出することを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明に係るマーク検出方法は、請求項１または２に記載の発明において、上記マークの検出順序は、曲線成分を多く含むマークを先に探索して検出し、その後に、直線成分を多く含むマークを探索して検出することを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明に係るマーク検出方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、上記被検体が眼鏡レンズであり、上記マークが仮基準レイアウトマークであることを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明に係るマーク検出装置は、被検体の撮像画像から当該被検体に設けられた複数のマークを検出するマーク検出装置であって、上記被検体を撮像して撮像画像を得る撮像手段と、上記撮像画像からパターンマッチングによりマッチング精度が最も高いマークを一つ探索して検出し、このマークに対して特定の位置関係にある他のマークが存在する領域を検出領域とし、この検出領域にのみ上記パターンマッチングを実施して上記他のマークを探索して検出する画像処理手段と、を有することを特徴とするものである。

請求項６に記載の発明に係るマーク検出装置は、請求項５に記載の発明において、上記画像処理手段は、他のマークが存在する検出領域において、パターンマッチングを実施して上記他のマークを探索し、この他のマークが適正に検出されない場合には、撮像画像の輪郭、明るさ、色の濃さなどをはっきりさせる画像強調処理を実施した後に、パターンマッチングにより上記他のマークを再度探索して検出することを特徴とするものである。

請求項７に記載の発明に係るマーク検出装置は、請求項５または６に記載の発明において、上記画像処理手段は、曲線成分を多く含むマークを先に探索して検出し、その後に、直線成分を多く含むマークを探索して検出することを特徴とするものである。

請求項８に記載の発明に係るマーク検出装置は、請求項５乃至７のいずれかに記載の発明において、上記被検体が眼鏡レンズであり、上記マークが仮基準レイアウトマークであることを特徴とするものである。

請求項１、４に記載の発明によれば、被検体の撮像画像から、パターンマッチングによりマッチング精度が最も高いマークを一つ探索して検出し、次に、このマークに対して特定の位置関係にある他のマークが存在する領域を検出領域として、この検出領域にのみパターンマッチングを実施し上記他のマークを探索して検出することから、複数のマークを同時に探索して検出する場合に比べ、特に特定領域に絞り込んでパターンマッチングを実施し他のマークを探索して検出するので、被検体の撮像画像にノイズ成分が多い場合であっても、複数のマークの検出を確実に実施できる。

請求項２に記載の発明によれば、他のマークが存在する検出領域において、画像強調処理は、上記検出領域内にあるノイズ成分をも強調してしまうので、当該画像強調処理を実施しない状態でパターンマッチングにより他のマークを探索して検出することによって、この他のマークを、ノイズ成分の影響を極力排除した状態で高精度に検出することができる。

また、この他のマークが適正に検出されない場合に、撮像画像の輪郭、明るさ、色の濃さなどをはっきりさせる画像強調処理を実施した後に、パターンマッチングにより上記他のマークを再度探索して検出することから、検出領域の画像中における他のマークが背景に対し鮮鋭化されるので、この他のマークを確実に探索して検出できる。

請求項３に記載の発明によれば、曲線成分を多く含むマークを先に探索して検出し、その後に、直線成分を多く含むマークを探索して検出することから、撮像画像の領域内に含まれるノイズ成分は直線成分が多いので、このノイズ成分と明らかに異なる曲線成分を多く含むマークを先に検出することで、検出不良を低く抑えることができる。

請求項５、８に記載の発明によれば、画像処理手段は、撮像手段が撮像した被検体の撮像画像から、パターンマッチングによりマッチング精度が最も高いマークを一つ探索して検出し、このマークに対して特定の位置関係にある他のマークが存在する領域を検出領域として、この検出領域にのみパターンマッチングを実施し上記他のマークを探索して検出することから、複数のマークを同時に探索して検出する場合に比べ、特に特定領域に絞り込んでパターンマッチングを実施し他のマークを探索して検出するので、被検体の撮像画像にノイズ成分が多い場合であっても、複数のマークの検出を確実に実施できる。

請求項６に記載の発明によれば、他のマークが存在する検出領域において、画像強調処理は、上記検出領域内にあるノイズ成分をも強調してしまうので、画像処理手段が、当該画像強調処理を実施しない状態でパターンマッチングにより他のマークを探索して検出することによって、この他のマークを、ノイズ成分の影響を極力排除した状態で高精度に検出することができる。

また、この他のマークが適正に検出されない場合に、画像処理手段が、撮像画像の輪郭、明るさ、色の濃さなどをはっきりさせる画像強調処理を実施した後に、パターンマッチングにより上記他のマークを再度探索して検出することから、検出領域の画像中における他のマークが背景に対し鮮鋭化されるので、この他のマークを確実に探索して検出できる。

請求項７に記載の発明によれば、画像処理手段が、曲線成分を多く含むマークを先に探索して検出し、その後に、直線成分を多く含むマークを探索して検出することから、撮像画像の領域内に含まれるノイズ成分は直線成分が多いので、このノイズ成分と明らかに異なる曲線成分を多く含むマークを先に検出することで、検出不良を低く抑えることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係るマーク検出装置の一実施形態を示す光学系のレイアウト図である。

この図１に示すマーク検出装置１０は、被検体としての被検レンズＬ（本実施の形態では図５に示す眼鏡レンズ１）の表面などに施された複数のマーク、特に被検レンズＬの周辺部に施された仮基準レイアウトマーク４を、その被検レンズＬの画像を観察することで検出するものであり、図１に示すように、照明光学系１１、撮像光学系１２及び画像処理装置２５を有して構成される。これらの照明光学系１１と撮像光学系１２は、ビームスプリッタ（ハーフミラー）１３を用いて、照明光学系１１の光軸Ｐ１と撮像光学系１２の光軸Ｐ２とが同一となるように配置されている。

上記照明光学系１１は、その光軸Ｐ１上に光源１４、コンデンサレンズ１５、ピンホール（絞り）１６、ビームスプリッタ１３、対物レンズ１７、結像レンズ１８及び反射型スクリーン１９が順次配置されて構成され、被検レンズＬを載置する位置が対物レンズ１７と結像レンズ１８との間に設定される。上記光源１４、コンデンサレンズ１５及びピンホール１６を光源ユニット１４Ａと称する。

光源１４から発せられた光束はコンデンサレンズ１５にて集光され、ピンホール１６を通過して均一で効率の良い照明光となる。この照明光が、ビームスプリッタ１３に反射されて対物レンズ１７に入射する。この対物レンズ１７は、その焦点位置が光源ユニット１４Ａにおけるピンホール１６の位置となるように配置されているため、対物レンズ１７から被検レンズＬを載置する位置を含むまでの範囲、つまり本実施形態では、対物レンズ１７から結像レンズ１８に至るまでの範囲で、光束は、主光線が照明光学系１１の光軸Ｐ１（つまり対物レンズ１７及び結像レンズ１８の光軸と一致）に平行な平行光となる。この平行光の照明光が被検レンズＬに照射され、この被検レンズＬを射出した光束が結像レンズ１８を経て反射型スクリーン１９に到達し、被検レンズＬの仮基準レイアウトマーク４等を含む画像が反射型スクリーン１９に投影される。

前記撮像光学系１２は、その光軸Ｐ２上に反射型スクリーン１９、結像レンズ１８、対物レンズ１７、ビームスプリッタ１３、及びＣＣＤカメラなどの撮像装置２０が順次配置されて構成され、結像レンズ１８と対物レンズ１７との間に被検レンズＬを載置する位置が設定される。

撮像装置２０は、当該撮像装置２０に内蔵の撮像レンズの光学絞り面（不図示）が、対物レンズ１７の焦点位置に配置される。これにより、対物レンズ１７から被検レンズＬを載置する位置を含むまでの範囲、つまり本実施形態では、対物レンズ１７から結像レンズ１８までの範囲で、光束は、主光線が撮像光学系１２の光軸Ｐ２（つまり、対物レンズ１７及び結像レンズ１８の光軸と一致）に平行な平行光となる。この配置により、撮像装置２０の受光面と反射型スクリーン１９とが共役となり、反射型スクリーン１９に投影された被検レンズＬの画像が反射され、結像レンズ１８、上記被検レンズＬ、対物レンズ１７及びビームスプリッタ１３を透過して、撮像装置２０の受光面（ＣＣＤ素子面）に結像される。

上記撮像装置２０が撮像する被検レンズＬの撮像倍率は、被検レンズＬの全表面に対応する視野範囲（例えば、被検レンズＬの直径が８０ｍｍの場合には直径８２ｍｍの視野範囲）を、撮像レンズ２０の受光面（例えば１／２インチサイズのＣＣＤ素子面）に確保できる倍率であり、この倍率は、撮像装置２０及び対物レンズ１７の配置位置などを調整することにより実現される。

また、上記光源１４は、被検レンズＬの仮基準レイアウトマーク４等のマークを良好に投影してシャープな画像を得るために、例えば赤色光または近赤外線を発光するＬＥＤが用いられる。また、ビームスプリッタ１３は、透過率と反射率の比が７：３のものが用いられる。更に、反射型スクリーン１９は、反射率を高めるために、ガラスやアルミニウムなどの微細粒子を塗布した反射シートが貼着されて構成される。この反射型スクリーン１９は、表面の明るさ及び背景を均一化させるために、モータ２１によって高速回転（例えば３４００ｒｐｍ）され、この状態で被検レンズＬの画像を反射する。

結像レンズ１８は正の焦点距離を有するレンズ（凸レンズ）であり、前述のごとく被検レンズＬの載置位置と反射型スクリーン１９との間に配置される。この結像レンズ１８は、図２に示すように、被検レンズＬを通過した光束を集光する作用を有する。特に、被検レンズＬがマイナス度数レンズである場合には、この被検レンズＬを通過した光線Ａ、Ｂ(光線Ａは平行光、光線Ｂは後述。以下同様)はマイナス度数の影響で広げられ発散するが、この発散する光線Ａ及びＢを結像レンズ１８が集光して反射型スクリーン１９に投影する。この結像レンズ１８は、被検レンズＬを載置する位置に接近して配置されることが、被検レンズＬを通過した後の上記発散光の大部分を捕捉して集光させる点、および結像レンズ１８と反射型スクリーン１９を最適なサイズに設定できる点などで好ましく、当該結像レンズ１８と被検レンズＬを載置する位置との距離Ｍは、例えば１３ｍｍに設定される。

ところで、一般に、撮像装置を用いて被検レンズＬ（眼鏡レンズ１）の上方から当該被検レンズＬを撮影し、この被検レンズＬの画像を観察すると、被検レンズＬの画像の周辺部に影Ｓ（図５）が発生してしまう。この影Ｓが発生すると、被検レンズＬの周辺部に施された仮基準レイアウトマーク４は、上記影Ｓによって認識できなくなってしまい、その位置を検出することができない場合がある。

このように、被検レンズＬ（眼鏡レンズ１）の周辺部に影Ｓが発生する原因は、次のように考えられる。
まず、光源から被検レンズＬに入射される光束が発散光であると、被検レンズＬがコバ（縁）の厚いマイナス度数レンズ（負の焦点距離を有するレンズ）の場合、図２に示すように、被検レンズＬの縁部分に入射した光線Ｃは、被検レンズＬの第１面５で屈折して被検レンズＬ内を進行した後、被検レンズＬの第２面６で全反射して被検レンズＬのコバ面７に至り、被検レンズＬの外部へ射出できなくなるために、結果として、上記影Ｓが発生すると考えられる。

また、被検レンズＬがマイナス度数レンズであって、この被検レンズＬの縁部分に入射した光束が被検レンズＬから射出した場合、この射出した光束は、マイナス度数レンズのマイナス度数の影響で広げられて発散してしまうので、反射型スクリーンに至らず、その結果として、上記影Ｓが発生してしまうとも考えられる。

これに対し、本実施形態のマーク検出装置１０では、図１に示す対物レンズ１７と結像レンズ１８との間を進む光束は、主光線が照明光学系１１の光軸Ｐ１及び撮像光学系１２の光軸Ｐ２に平行な平行光となり、この平行光が対物レンズ１７から被検レンズＬへ入射されることから、被検レンズＬがコバ（縁）の厚いマイナス度数レンズであっても、この被検レンズＬの縁部分に入射した光線Ａは、図２に示すように、被検レンズＬの第１面５で屈折して被検レンズＬ内を進行した後、当該被検レンズＬの第２面６での全反射が減少し、被検レンズＬ外へ射出しやすくなるので、マイナス度数レンズの縁部分においても光束を通過させることができる。従って、被検レンズＬがマイナス度数レンズである場合にも、この被検レンズＬの画像の周辺部に生ずる影Ｓ（図５）が減少する。

しかも、被検レンズＬの載置位置と反射型スクリーン１９との間に結像レンズ１８が配置されているので、この結像レンズ１８によって、被検レンズＬから反射型スクリーン１９へ向かう光線Ａ及びＢを集光することができる。このため、被検レンズＬがマイナス度数レンズである場合に、このマイナス度数レンズを通過した光束が広がり発散することを結像レンズ１８の集光作用により抑制できるので、この点からも、被検レンズＬがマイナス度数レンズの場合に、この被検レンズＬの画像の周辺部に生ずる影Ｓが減少する。

更に、結像レンズ１８が被検レンズＬの載置位置に接近して配置されたことから、被検レンズＬがマイナス度数レンズであって、このマイナス度数レンズを通過した光線Ａ及びＢが広がり発散しても、その大部分の光束を結像レンズ１８が捕捉して集光し、その発散を抑制して反射型スクリーン１９へ導くことができる。この点からも、被検レンズＬがマイナス度数レンズの場合に、この被検レンズＬの画像の周辺部に生ずる影Ｓが減少する。

被検レンズＬがプラス度数レンズの場合には、このレンズの縁が薄いので、この被検レンズＬの縁部分を光束が良好に通過し、この被検レンズＬの画像の周辺部に影Ｓが発生せず、この周辺部に施された仮基準レイアウトマーク４等を、被検レンズＬの画像を観察することで良好に検出できる。同様に、被検レンズＬがマイナス度数レンズの場合にも、上述のようにして被検レンズＬの画像の周辺部に生ずる影Ｓが低減されたので、この被検レンズＬの周辺部に施された仮基準レイアウトマーク４等を良好に検出できる。

図１に示すように、被検レンズＬの載置位置と反射型スクリーン１９との間に結像レンズ１８が配置されたことから、被検レンズＬがマイナス度数レンズの場合に、このマイナス度数レンズを通過した光束が図２の光線Ａ及びＢに示すように広がり発散しても、この光束の発散を上記結像レンズ１８の集光作用によって抑制でき、反射型スクリーン１９へ至る光束の光量の低下を抑えることができる。このため、被検レンズＬ（マイナス度数レンズ）の画像が明るくなる。

結像レンズ１８が被検レンズＬを載置する位置に接近して配置されている場合には、被検レンズＬ（マイナス度数レンズ）を通過して広がり発散した光束の大部分を結像レンズ１８が捕捉して集光し、その発散を抑制することができるので、反射型スクリーン１９へ至る光束の光量の低下をより一層抑えることができ、被検レンズＬ（マイナス度数レンズ）の画像がより一層明るくなる。

被検レンズＬがプラス度数レンズの場合には、このレンズ自身の集光作用によって被検レンズＬの画像は明るいが、上述のように被検レンズＬがマイナス度数レンズの場合にも、その被検レンズＬの画像を明るくできる。このため、被検レンズＬがマイナス度数レンズの場合とプラス度数レンズの場合とで生ずる被検レンズＬの画像の明暗差が小さくなる。

結像レンズ１８が被検レンズＬを載置する位置に接近して配置された場合には、特に被検レンズＬがマイナス度数レンズの場合に、この被検レンズＬを通過した光束の発散がより一層抑制されるので、結像レンズ１８及び反射型スクリーン１９が小型化される。

図１に示す対物レンズ１７と結像レンズ１８との間を進む光束は、主光線が照明光学系１１の光軸Ｐ１及び撮像光学系１２の光軸Ｐ２に平行な平行光となることから、照明光学系１１及び撮像光学系１２をアフォーカル光学系とすることができる。このため、平行光が通る対物レンズ１７と結像レンズ１８との間で被検レンズＬが光軸方向に位置変化しても、撮像装置２０が撮像する被検レンズＬの画像の撮像倍率は一定となる。撮像装置２０の被写界深度が深いことから被検レンズＬの画像のピントも適切となる。従って、被検レンズＬがプラス度数レンズとマイナス度数レンズとで厚さが異なっても、また、被検レンズＬのセット位置に多少の位置ずれが生じていても、撮像装置２０により、被検レンズＬの画像が同一の撮像倍率で明瞭に撮像される。

図１に示すように、被検レンズＬの表面の画像は当該被検レンズＬを通って反射型スクリーン１９に投影され、この反射型スクリーン１９にて反射されて上記被検レンズＬを通り撮像装置２０に取り込まれる。従って、被検レンズＬが乱視軸の入ったレンズであって、反射型スクリーン１９に投影された画像に乱視軸による歪みが生じていても、被検レンズＬの表面の画像が当該被検レンズＬを２度通過して撮像装置２０へ至るので、乱視軸による画像の歪みが相殺されて、撮像装置２０により歪みのない画像が撮影される。

また、図1に示すように、対物レンズ１７と被検レンズＬを載置する位置との間に、正の焦点距離を有する補助レンズ２２を脱着可能に配置した場合には、被検レンズＬに入射する光束を収束光にすることが可能となる。この収束光の光線Ｂは、図２に示すように、被検レンズＬ内に入射されて当該被検レンズＬ内を進行した後、この被検レンズＬの第２面６での全反射が光線Ａに比べてより減少し、被検レンズＬ外へより一層射出しやすくなり、被検レンズＬであるマイナス度数レンズの縁部分においても光束を通過させる機能が増大する。このため、特に、強度数の被検レンズＬ（マイナス度数レンズ）であっても画像の周辺部に生ずる影Ｓ(図５)がより一層減少し、更に、例えばφ８０ｍｍほどの大きな口径の被検レンズＬ（マイナス度数レンズ）であっても画像の周辺部に生ずる影Ｓがより一層減少する。この補助レンズ２２の脱着は、上述のように被検レンズＬのレンズ度数や口径等を考慮して適宜選択される。

上述のように撮像装置２０により撮影された被検レンズＬ（眼鏡レンズ１）の画像は、この撮像装置２０により光電変換されて画像信号となり、図１に示す画像処理装置２５に取り込まれる。この画像処理装置２５は、後述のごとく画像処理して、被検レンズＬ（眼鏡レンズ１）の撮像画像から複数の仮基準レイアウトマーク４を検出する。この検出された複数の仮基準レイアウトマーク４の位置から隠しマーク３の位置が算出される。

つまり、図５に示すように、隠しマーク３は、仮基準レイアウトマーク４のうち、互いに対向して施される○印の仮基準レイアウトマーク４Ａ及び４Ｂを結んだ直線Ｅ上にあり、更に×印の仮基準レイアウトマーク４Ｃから上記直線Ｅに垂直に下ろした直線Ｆと上記直線Ｅとの交点をＯとすると、この交点Ｏから両側に等距離の位置に設けられる。上記交点Ｏが、前述のプリズム測定基準点である。

上記画像処理装置２５が実施する、仮基準レイアウトマーク４を検出するための画像処理手順を、図３及び図４を用いて以下に説明する。

画像処理装置２５は、撮像装置２０から被検レンズＬ（眼鏡レンズ１）の撮像画像を取り込み（Ｓ１）、この撮像画像からパターンマッチングにより○印の仮基準レイアウトマーク４を探索し、マッチング精度が最も高い仮基準レイアウトマーク４Ａを検出する（Ｓ２）。このパターンマッチングは、事前に登録されたパターンの特徴（本実施の形態ではパターンの形状の特徴）に類似しているものを被検レンズＬの撮像画像から探索して検出し、その検出結果が、上記パターンに対し類似する類似性（信頼性）を数値として表示する画像処理手法である。信頼性は、事前に登録されたパターンの特徴に対して検索するパターンがおおよそどの程度見えているかを百分率の数値で示したもので、例えば、検索するパターンの半分が不明確であれば、信頼性は５０％以下になる。

画像処理装置２５は、このパターンマッチングにより検出した仮基準レイアウトマーク４Ａが１個であり、且つこの検出した仮基準レイアウトマーク４Ａの信頼性が９０％以上であるか否かを判断する（Ｓ３）。画像処理装置２５は、仮基準レイアウトマーク４Ａを複数検出するか、または検出した１個の仮基準レイアウトマーク４Ａの信頼性が９０％未満であれば、検出不良であると判断して、この時点で仮基準レイアウトマーク４の検出を終了する。

画像処理装置２５は、検出した仮基準レイアウトマーク４Ａが１個であり、且つこの検出した仮基準レイアウトマーク４Ａの信頼性が９０％以上であれば、この仮基準レイアウトマーク４Ａに対し特定の位置関係にある他の仮基準レイアウトマーク４Ｂ、つまり、図３（Ａ）に示すように、上記仮基準レイアウトマーク４Ａに対し被検レンズＬの画像中心に対して対向する位置にある他の仮基準レイアウトマーク４Ｂが存在する領域を検出領域２６とし、パターンマッチングによる検出領域を検出領域２６に絞り込む（Ｓ４）。画像処理装置２５は、この検出領域２６においてのみ上述のパターンマッチング（後述の画像強調処理を実施しない状態で実施するパターンマッチング）を実施して、仮基準レイアウトマーク４Ｂを探索し検出する（Ｓ５）。

画像処理装置２５は、このパターンマッチングにより検出した仮基準レイアウトマーク４Ｂが１個であり、且つ検出した仮基準レイアウトマーク４Ｂの信頼性が９０％以上であるか否かを判断する（Ｓ６）。画像処理装置２５は、仮基準レイアウトマーク４Ｂが適正に検出されない場合、つまり、検出した仮基準レイアウトマーク４Ｂが複数検出されるか、または検出した１個の仮基準レイアウトマーク４Ｂの信頼性が９０％未満である場合に、この検出領域２６に対してのみ画像強調処理を実施する（Ｓ７）。

この画像強調処理は、検出領域２６における撮像画像の輪郭、明るさ、色の濃さなどをはっきりさせて画像を見やすくする画像処理手法である。本実施形態では、この画像強調処理は、検出領域２６における撮像画像において、仮基準レイアウトマーク４Ｂと背景との間の濃度勾配を強調することで、仮基準レイアウトマーク４Ｂを鮮鋭化する処理である。

画像処理装置２５は、検出領域２６に上記画像強調処理を実施した後に、当該検出領域２６に対してのみパターンマッチングを実施して仮基準レイアウトマーク４Ｂを探索し検出する（Ｓ８）。

画像処理装置２５は、パターンマッチングにより検出した仮基準レイアウトマーク４Ｂが１個であり、且つこの検出した仮基準レイアウトマーク４Ｂの信頼性が９０％以上であるか否かを判断する（Ｓ９）。画像処理装置２５は、仮基準レイアウトマーク４Ｂが複数検出されるか、または検出した１個の仮基準レイアウトマーク４Ｂの信頼性が９０％未満であれば、検出不良であると判断して、この時点で仮基準レイアウトマーク４の検出を終了する。

画像処理装置２５は、ステップＳ６及びＳ９において、仮基準レイアウトマーク４Ｂを１個検出し、且つこの検出した仮基準レイアウトマーク４Ｂの信頼性が９０％以上である場合に、検出した仮基準レイアウトマーク４Ａ及び４Ｂと特定の関係にある他の仮基準レイアウトマーク４Ｃ、つまり、図３（Ｃ）に示すように、仮基準レイアウトマーク４Ａと仮基準レイアウトマーク４Ｂとを結んだ直線Ｅに直交し、且つ画像の中心を通る位置にある他の仮基準レイアウトマーク４Ｃが存在する領域を検出領域２７とし、図３（Ｂ）に示すように、パターンマッチングによる検出領域を当該検出領域２７に絞り込む（Ｓ１０）。

画像処理装置２５は、この検出領域２７においてのみパターンマッチング（画像強調処理を実施しない状態で実施するパターンマッチング）を実施して、仮基準レイアウトマーク４Ｃを探索し検出する（Ｓ１１）。

画像処理装置２５は、このパターンマッチングにより検出した仮基準レイアウトマーク４Ｃが１個であり、且つこの検出した仮基準レイアウトマーク４Ｃの信頼性が９０％以上であるか否かを判断する（Ｓ１２）。画像処理装置２５は、仮基準レイアウトマーク４Ｃが適正に検出されない場合、つまり仮基準レイアウトマーク４Ｃを複数検出するか、または検出した１個の仮基準レイアウトマーク４Ｃの信頼性が９０％未満である場合に、この検出領域２７に対してのみ上述の画像強調処理を実施する（Ｓ１３）。

この画像強調処理では、検出領域２７における撮像画像において、仮基準レイアウトマーク４Ｃと背景との間で濃度勾配が強調されて仮基準レイアウトマーク４Ｃが鮮鋭化される。この画像強調処理がなされた状態で、画像処理装置２５は、当該検出領域２７に対してのみパターンマッチングを実施して仮基準レイアウトマーク４Ｃを探索し検出する（Ｓ１４）。

画像処理装置２５は、このパターンマッチングにより検出した仮基準レイアウトマーク４Ｃが１個であり、且つこの検出した仮基準レイアウトマーク４Ｃの信頼性が９０％以上であるか否かを判断する（Ｓ１５）。画像処理装置２５は、仮基準レイアウトマーク４Ｃを複数検出するか、または検出した１個の仮基準レイアウトマーク４Ｃの信頼性が９０％未満であれば、検出不良であると判断して、この時点で仮基準レイアウトマーク４の検出を終了する。

画像処理装置２５は、ステップＳ１２及びＳ１５において、仮基準レイアウトマーク４Ｃを１個検出し、且つこの検出した仮基準レイアウトマーク４Ｃの信頼性が９０％以上である場合に、図３（Ｃ）に示すように、検出した仮基準レイアウトマーク４Ａと仮基準レイアウトマーク４Ｂとを結んだ直線Ｅに、検出した仮基準レイアウトマーク４Ｃから垂直に直線Ｆを下ろし、これらの直線Ｅと直線Ｆとの交点Ｏの位置を検出して、仮基準レイアウトマークの検出を完了する（Ｓ１６）。

この仮基準レイアウトマークを検出するための画像処理手順では、パターンマッチングの手法により、○印の仮基準レイアウトマークを探索して検出した後に×印の仮基準レイアウトマークを探索して検出している。この理由は、○印が曲線成分を多く含む形状なのに対して×印は直線成分を多く含む形状であり、被検レンズＬの撮像画像の領域内に含まれるノイズ成分は直線成分が多いので、このノイズ成分と明らかに異なる成分の多い○印を先に検出する方が容易であり、検出不良を低く抑えられるためである。

以上のように構成されたことから、上記実施の形態によれば、次の効果（１）〜（３）を奏する。
（１）画像処理装置２５は、撮像装置２０が撮像した被検レンズＬ（眼鏡レンズ１）の撮像画像から、パターンマッチングによりマッチング精度が最も高いマーク(仮基準レイアウトマーク４Ａ)を一つ探索して検出し、この仮基準レイアウトマーク４Ａに対して特定の位置関係にある仮基準レイアウトマーク４Ｂが存在する領域を検出領域２６として、この検出領域２６にのみパターンマッチングを実施し上記仮基準レイアウトマーク４Ｂを探索して検出し、更に、仮基準レイアウトマーク４Ａ及び４Ｂに対して特定の位置関係にある他の仮基準レイアウトマーク４Ｃが存在する領域を検出領域２７として、この検出領域２７にのみパターンマッチングを実施して仮基準レイアウトマーク４Ｃを探索して検出する。従って、複数の仮基準レイアウトマーク４Ａ、４Ｂ、４Ｃを同時に探索して検出する場合に比べ、特に検出領域２６、２７に絞り込んでパターンマッチングを実施し、仮基準レイアウトマーク４Ｂ、４Ｃをそれぞれ探索して検出するので、被検レンズＬ（眼鏡レンズ１）の撮像画像にノイズ成分が多い場合であっても、複数の仮基準レイアウトマーク４Ａ、４Ｂ、４Ｃの検出を確実に実施できる。

（２）画像処理装置２５が、仮基準レイアウトマーク４Ｂ、４Ｃが存在するそれぞれの検出領域２６、２７において、撮像画像の輪郭、明るさ、色の濃さなどをはっきりさせる画像強調処理を実施した後に、パターンマッチングにより上記仮基準レイアウトマーク４Ｂ、４Ｃを探索して検出することから、画像強調処理を実施することで、検出領域２６、２７のそれぞれの画像中における仮基準レイアウトマーク４Ｂ、４Ｃが背景に対し鮮鋭化されるので、これらの仮基準レイアウトマーク４Ｂ、４Ｃを確実に探索して検出できる。

（３）画像強調処理は、検出領域２６、２７内にあるノイズ成分をも強調してしまうので、画像処理装置２５が上記強調処理前に、当該画像強調処理を実施しない状態でパターンマッチングにより仮基準レイアウトマーク４Ｂ、４Ｃを探索して検出し、このパターンマッチングにより仮基準レイアウトマーク４Ｂ、４Ｃが適正に検出されない場合に限り画像強調処理を実施することによって、これらの仮基準レイアウトマーク４Ｂ、４Ｃを、ノイズ成分の影響を極力排除した状態で高精度に検出することができる。

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態の仮基準レイアウトマーク４等のマークは、成形型による転写によって形成されたもの、またはレーザー等により凸形状または凹形状に形成されたものなど、いかなるマークであってもよい。

また、上記実施の形態では、被検レンズＬが眼鏡レンズ１の場合を述べたが、望遠鏡や顕微鏡などに用いられる光学レンズであってもよい。

本発明に係るマーク検出装置の一実施形態を示す光学系のレイアウト図である。 図１の被検レンズ及び結像レンズを拡大して示す断面図である。 図１の画像処理装置が実行する仮基準レイアウトマークの検出手順を示す動作図である。 図１の画像処理装置が実行する仮基準レイアウトマークの検出手順を示すフローチャートである。 図１の被検レンズとしての眼鏡レンズを、その表面に施されたマークとともに示す平面図である。 従来のマーク検出方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 眼鏡レンズ（被検体）
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 仮基準レイアウトマーク
１０ マーク検出装置
２０ 撮像装置
２５ 画像処理装置
２６、２７ 検出領域
Ｌ 被検レンズ

Claims (8)

1. 被検体の撮像画像から当該被検体に設けられた複数のマークを検出するマーク検出方法であって、
   上記被検体の撮像画像から、パターンマッチングによりマッチング精度が最も高いマークを一つ探索して検出し、次に、このマークに対して特定の位置関係にある他のマークが存在する領域を検出領域とし、この検出領域にのみ上記パターンマッチングを実施して上記他のマークを探索して検出することを特徴とするマーク検出方法。
2. 上記他のマークが存在する検出領域において、パターンマッチングを実施して上記他のマークを探索し、この他のマークが適正に検出されない場合には、撮像画像の輪郭、明るさ、色の濃さなどをはっきりさせる画像強調処理を実施した後に、パターンマッチングにより上記他のマークを再度探索して検出することを特徴とする請求項１に記載のマーク検出方法。
3. 上記マークの検出順序は、曲線成分を多く含むマークを先に探索して検出し、その後に、直線成分を多く含むマークを探索して検出することを特徴とする請求項１または２に記載のマーク検出方法。
4. 上記被検体が眼鏡レンズであり、上記マークが仮基準レイアウトマークであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマーク検出方法。
5. 被検体の撮像画像から当該被検体に設けられた複数のマークを検出するマーク検出装置であって、
   上記被検体を撮像して撮像画像を得る撮像手段と、
   上記撮像画像からパターンマッチングによりマッチング精度が最も高いマークを一つ探索して検出し、このマークに対して特定の位置関係にある他のマークが存在する領域を検出領域とし、この検出領域にのみ上記パターンマッチングを実施して上記他のマークを探索して検出する画像処理手段と、
   を有することを特徴とするマーク検出装置。
6. 上記画像処理手段は、他のマークが存在する検出領域において、パターンマッチングを実施して上記他のマークを探索し、この他のマークが適正に検出されない場合に、撮像画像の輪郭、明るさ、色の濃さなどをはっきりさせる画像強調処理を実施した後に、パターンマッチングにより上記他のマークを再度探索して検出することを特徴とする請求項５に記載のマーク検出装置。
7. 上記画像処理手段は、曲線成分を多く含むマークを先に探索して検出し、その後に、直線成分を多く含むマークを探索して検出することを特徴とする請求項５または６に記載のマーク検出装置。
8. 上記被検体が眼鏡レンズであり、上記マークが仮基準レイアウトマークであることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のマーク検出装置。

Images