JPS6345543A - 透明材料要素の表面の不整及び吸蔵の試験装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、透明材料要素を移動光線によって点走査し、
該要素の不整によって影響された光を検出し、この光を
用いて、前記不整の特徴を表わす信号を発生させるよう
にした、透明材料要素の表面不整及び吸蔵の試験装置に
関する。

（従来の技術］ 透明材料要素例えば光学レンズ又はめがねレンズは、特
に、引っかききす、スミア、クラッチ、チッピング又は
汚れのような表面きず及び気泡やしま模様のような吸蔵
について、その利用前に試験しなければならない、これ
らのきすは、ＤＩＮ３１４０に示された限界値を超過す
る場合には、レンズの使用可能性が制限される。

光学要素の試験は、目視検査の形で、人によって行なわ
れる。この試験は、多くの場合、暗くした室内で行なわ
ねばならない、この試験は、高価であり、十分に客観的
ではなく、試験の手順が単調なため、十分な信頼性をも
たない。

そのため、光学要素の自動的なまた客観的な試験を行な
うための努力がこれまでになされている。

試験すべき光学要素をＴＶカメラの光ビームの径路中に
配設し、この光学要素を経てカメラ上にテストパターン
を表示する方法は、ドイツ公開公報第３２３７５１１号
によって公知となっている。

光学要素のきすによって生じたしよう乱は、光学要素に
よって影響されなかった制御信号から偏移したビデオ信
号を発生させる。きすは、制御信号と実際の信号との間
の偏移に基づいて導出される。

この原理によって作動する装置は、相当に高価であり、
比較的小さなきす、例えば引っかき、スミア又はヘアラ
インクラックによって生じたきすは検出できない。

ドイツ公開特許公報３０１１０１４号によれば、試験す
べき光学要素を完全に照明し、テレビ画像を生成させ、
この画像を線ごとに分析することが、試験手順の感度を
高くするために推賞されている。

この方法も十分に正確ではない。

これよりも以前に提案された試験方法は、ドイツ公開特
許公報第２３３７５９７号に見られる。

このドイツ公開特許公報によれば、試験すべき光学要素
の表面に光線を集光し、焦点を合せた状態でこの表面上
を点状に移動させる。光学要素を透過した光は、後方に
反射され、再び光学要素を通過し、次に検出器上に入射
する。受信器の信号の強度の偏移によって、きすを探知
してその場所を突止めることができる。

この原理に基づいて作動する装置は、非常にコスト高と
なる。またスキャンナ光が集光される被加工物の表面し
か試験できない。

［発明が解決しようとする問題点コ 本発明の目的は、透明材料要素のし以上の予め選択可能
な表面の不整又は吸蔵を高信頼性で検出するための、透
明材料要素の表面の不整及び吸蔵の試験装置をつくりだ
すことにある。

［問題点を解決するための手段］ この目的は、本発明によれば、特許請求の範囲第１項の
特徴部分に示された特徴を備えた試験装置によって達成
される。

本発明の試験装置によれば、試験される要素を通って光
の区画が形成される。この光の区画は、信号取得装置に
よって表示されるため、要素中のきすによって、回折さ
れた光のみが像形成に用いられる。この信号取得装置と
透明材料要素の回転軸線とによって形成された角度は、
有利には、調節可能とする。この角度は、探知しようと
するきすの偏移挙動に依存して、１０°〜６０°とする
ことができ、４０°が特に好つごうである。これによっ
て、透明材料要素の表面の引っかき、ヘアラインクラッ
ク及び他の比較的シャープに限定されたきすを検出する
ことができる。

本発明の試験装置によれば、信号取得装置の像面内に配
設されたマスクは、試験される要素の後側の像と前側の
像とを分離する。マスクを適切な構造とすると、透明材
料要素の内面をきすの検出のために使用することができ
る。

発生させた像信号の評価装置は、−例として、走査され
るレンズ面のほぼ暗視野の像（この像にはきすが明るく
デイスプレィされる）が現れるモニターとして設計する
ことができる。

特定の基準に従ってきすを検出し、大きさ頻度及び位置
に従ってこれらのきずをＤＩＮ３１４０、第２．７部に
準拠して分類するための特別の装置形態を用意してもよ
い、この装置形態は、−例として、本出願人の同日付の
特許用ｍ＜ｒ透明材料要素の表面の不整及び吸蔵の試験
方法」）の対象となっている。

特許請求の範囲第２．３項は、透明材料要素の前側と後
側とを同時に別々に試験することを可能とする本発明に
よる試験装置の適切な実施態様を特徴とする 特許請求の範囲第４項に従った試験装置の構成も適切で
ある。

シャープに規定されない透明材料要素のきすは、入射光
の等方性の拡散ではなく、厳密に規定された２面角（非
常に大きな値となりうる）によって高度に異方性の拡散
を行なわせる。これらのシャープにではなく規定された
表面のきすの例はスミアである。これらのきすは、前述
の試験装置によっては一般に検出できない、そのため、
特別の信号発生系を提供するために、特許請求の範囲第
５〜７項に従った試験装置の構成とすることが特に適切
である。

次に、本発明好ましい実施例を示した添付図面を参照し
て一層詳細に説明する。

［実施例コ 第１図において、表面のきずについて検査されるべき透
明材料製のレンズは、符号りによって表わされている。

レンズ１は、ステップモーター３（ステッピング電動Ｉ
りによって回転される回転板２上に配設されている。

レンズ１は、その平行な光ビーム７が像スキャンナ−５
によって所定の２面角の範囲内において直線状に偏向さ
れるレーザー４によって照明される。集束レンズ６は、
像スキャンナー５の回転中心にその焦点の１つが合致す
るように配設されている。そのため、偏向された光ビー
ムは、レンズ６の後方に互いに平行に、即ち、両方の極
端位置７ａ、７ｂの間において、レンズ１の直径に沿っ
て移動する。この照明系は、本出願人の同日付の特許願
Ｐ・・・（「透明材料要素を不整について試験するため
の照明装置」）の対象となっている。

レンズ１と光ビーム７とから結果する光の区画は、レン
ズ１の回転軸線に対して傾斜して配置された光学装置８
によって走査される。光学装置８の傾斜角度は、レンズ
１の表面のきすからの等方性の拡散光を集光し、像形成
光学系９（例えば中間像面１０内のズームレンズとして
形成される）を介してその拡散光をデイスプレィするよ
うに選定されている。中間像面１０には、レンズ１の後
面１３の像又はその前面１２の像をマスキングするため
のマスク１１が配設されている。マスク１１は、ハウジ
ング１４中の回転板上に配設されている。各々の場合に
必要とされるマスク１１は、押ボタン１５を介してビー
ム径路中に入るように回動させることができる。

マスク１１を通過した光は、スクリーンを満たすように
、中継レンズ１６を経て検出器１７上に投光される。こ
れによって生じた像信号は、概略的に図示した評価ユニ
ット１８に移行される。

レンズ１が両凹面、両凸面、平凹面又は平凸面の場合に
、マスク１１は、羊−のストレートカッターのみから成
っている。凹凸面レンズの場合には、カッターマスクの
ほかに、湾曲したマスクも、両方のレンズ面を明瞭に隔
だてうるようにするために必要である。

マスク１１を適切に選定することによって、信号の収得
のためにレンズ１の前面１２と後面１３との間の成る平
面を連室することも可能となる。

この平面は、吸蔵についての検査を可能とする。

検出器１７は、高恐度の解像をもった線検出器としても
設計することができる。この場合には、評価ユニット１
８によるソフトウェアを介した評価のために２つのレン
ズ面を隔だてうるようにするために、マスク１１を可動
とする必要がある。

固体のマスク１１の代りに、光学的な透明度を制御可能
としたマスクを使用してもよい。

第１，２図を参照して以上に説明した信号取得用の光学
装置８の代りに、例えば第３図に示した光学装置２０を
使用してもよい、この光学装置は、試験されるレンズ１
′ｔ！−通過する光の区画を中ｒｆＩｆａ面２２に投光
するレンズ２１から成っている。レンズ２１と中間像面
２２との間には、光の成る部分を９０°清向させる立方
体の分光ユニットが配設されている。この偏向された光
は、第２中間像面２４中において再生される。互換性マ
スク２５は、この中間像面２４中に配設してあり、例え
ばレンズ１の前面１２の像３マスキングする。光学装置
２０の側面の分路の中間像面２４中にもマスク２６が配
設されており、例えばレンズ１の後面１３の像をマスキ
ングする。マスク２２．２４を通過する光は、概略的に
図示した検出器２８゜２９上に、中継レンズ２６．２７
を介して再生される。

光学装置２０は、別の立方体の分光ユニットを配設する
ことによって、レンズ１の３つの異なった表面からの３
つの評価信号の同時受信が可能となる構成としてもよい
。

第４図に示した本発明の変形実施例によれば、信号の取
得のために２つの光学装置３０．３１が配設されており
、これらの装置は、レンズ１の回転軸線と対称に配設さ
れている。光学装置３０゜３１は、どちらも、例えば第
３図に示した構成とすることができる。これらの光学装
Ｔｔ３０．３１によれば、比較的シャープに限定されて
光を等方性に拡散されるレンズ１の前面１２又は後面１
３のきずを検出することができる。これらのきすは例え
ば引っかき傷やヘアラインクラックである。

表面のわずかな凹凸と生ずるのみの表面きずについては
問題が経験されている。これらのきすはスミアとして知
られている。スミアは、高度の異方性でもって、即ち、
厳密に規定された二面角（大きな角度値となりうる）の
範囲内のみにおいて光を拡散させることが見出されてい
る。これらの表面きずを検出可能とするために、半球３
２の形状のいわゆる一体型のレンズが用いられている。

この半球３２上には、小さな像レンズと後取付される検
出器とを各々収容するための多数の開口３３が形成され
ている。調節可能な前置増幅器は、各々の検出器に割当
てられており、全部の検出器の信号は、信号形成装置３
４に供給され、この信号形成装置は、光学装置３０．３
１によって供給される信号と比較可能な強度の１つの信
号となるように、前記の各検出器からの信号を形成する
。全部の信号１！ｊも光学装置３０．３１並びに信号形
成ＸＡＨ３４からの信号は、電気信号を評価するための
信号評価装置３５に全て送出される。

１つのインコヒーレントな光ビーム３６となるように入
射光を案内する只１つの像レンズを各々の場合に半球３
２の開口３３に取付けてもよい。

これらの全部の光ビームは、第４図の信号形成装置３４
の代りとなる検出器に全て供給される。

光学装置３０．３１は、レンズ１の前面１２及び後面に
割当てられる信号を識別することができる。これは半球
３２の一体的なレンズによってはできない、そのため全
部の入力信号をリンクする手段を評価装置３５に用意す
ることが必要となる。

合致する事象について受信器の出力信号を走査すること
がドツト型の走査によって可能となるので、少くともい
くつかの像ドツトが光学装置３０゜３１によっても認識
されるならば、一体型の受信器にパックされた情報を個
別のレンズ面に割当てることができる９ 第５図に示した変形例によれば、分析するべきレンズ１
が水平投影によって示され、このレンズは、矢印の方向
に回転する。レーザー４の光ビーム７による走査は、直
径方向に行なわれる。このようにして形成された光の区
画は、第１図に示したような光学装置８によって走査す
る０図には分り易くするために、この形式の只１つの光
学装置が示されている。

レンズｌをその内部において心出しする回転板２は、標
識４０を有し、この標識は、受信器４１によって検出さ
れる。受信器４１からの信号は像の開始を表わすもので
、ステッピング電動１ｆｉ３〈トルクモーター）を付勢
するためのスイッチ（４２）の動作後に、ＡＮＤ回路を
経て、記録開始装置４４に供給される。この信号は、記
録開始装置４４から線カウンター４５に供給される。こ
れに近接した出力導線４６は線パルスである。線カウン
ター４５はモーターパルス発生器及び分割器４８を介し
て制御される。

別の受信器４９は、回転板２と共働し、各々の線の開始
時に信号を送出し、この信号は、ＡＮＤ回路５０に送出
される。別の信号は、像−ドツトパルス発生器５２によ
って制御される像−ドツトカウンター５１によって、こ
のＡＮＤ回路５０に供給される。像−ドツトパルス信号
は、その場合、ＡＮＤ回路５０の出力導線に近接してい
る。

イ象−ドットカウンター５１は、スキャナー機能のため
に、即ちスキャナーミラー５を移動させるために、ゼネ
レーター５４を制御する。スキャナー５を移動させるス
キャナー制御部５５は、作動装置５４を介して作動され
る。

ビデオ信号は、光学装置８の出力部５６に近接している
。信号線４６，５３．５６を通る信号は、受信器５７に
供給され、受信器５７は、レンズ１の選定された表面の
モニター像を表示する。レンズ１の表面きずはこのモニ
ター像中に明るく表示され、きずのない頭載は暗いまま
となっている。

本出願人の同日付の特許ＲＩＰ・・・（［透明材料要素
の表面の不整及び吸蔵の試験方法Ｊ）に示されているよ
うな電子的な映像評価装置を、受信器５７（モニター）
を介したグラフィック評価の代りに用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による試験装置の一実施例を示す概略
配列図、第２図は、９０゛回転した投影として示した第
１図の試験装置の概略配列図、第３図は、信号発生装置
の一実施例を示す概略配列図、第４図は、本発明による
試験装置の変形実施例を示す概略配列図、第５図は、評
価信号発生装置の一実施例を示す概略配列図である。 １・・・レンズ（透明材料要素） ７・・・光ビーム（照明光）　　８・・・光学装置９・
・・像形成工学系 １０・・・中間像面（焦点面） １１・・・互換性マスク　　　１７・・・受光器１８・
・・評価ユニット（評価装置） （外４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）透明材料要素を移動光線によって点走査し、該要素
   の不整によって影響された光を検出し、この光を用いて
   、前記不整の特徴を表わす信号を発生させるようにした
   ものにおいて、自己の軸線の回りに回転している試験さ
   れる透明材料要素（１）を、直径方向に直線上に移動す
   る照明光（７）によって走査し、照明光（７）の入射方
   向に傾斜した予め選定可能な角度に、像形成光学系（９
   ）から成る少くとも１つの光学装置（８）を配設し、像
   形成光学系（９）の焦点面（１０）内に、試験される透
   明材料要素（１）の或る表面の像を選択するための互換
   性のマスク（１１）を配設し、互換性のマスク（１１）
   を通る光線を受入れる受光器（１７）を光学装置（８）
   に組込み、受光器（１７）の信号を評価するための評価
   装置（１８）に受光器（１７）を接続したことを特徴と
   する透明材料要素の表面の不整の試験装置。 ２）互換性マスク（２６）及び受光器（２９）を同様に
   備えた第２装置に光の一部分を再指向させるビームスプ
   リッター（２３）を光学系（２１）のビーム径路中の装
   置（２０）に組込んだことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の透明材料要素の表面の不整の試験装置。 ３）像形成光学系（９、２１）をズームレンズとして形
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の透明材料要素の表面の不整の試験装置。 ４）試験される透明材料要素（１）の回転軸線と対称に
   ２つの信号発生装置（３０、３１）を配設したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１〜３項のいずれか１項記載
   の透明材料要素の表面の不整の試験装置。 ５）半球状の外殼体（３２）の内部に、信号発生用の余
   分の装置を配設し、試験される透明材料要素（１）に割
   当てられた領域に亘つて分布された複数の受光器を外殼
   体（３２）に配設したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１〜４項のいずれか１項記載の透明材料要素の表面の
   不整の試験装置。 ６）複数の別々の受光器を使用し、これらの受光器の信
   号を電気的にリンクさせたことを特徴とする特許請求の
   範囲第５項記載の透明材料要素の表面の不整の試験装置
   。 ７）可撓性の光ファイバー（３６）の入射光を共通の受
   光器（３４）に各々の場合に案内する複数のレンズを半
   球状の外殼体（３２）に収容したことを特徴とする特許
   請求の範囲第５項記載の透明材料要素の表面の不整の試
   験装置。