CN1090042A - 用于眼睛镜片检查的照明系统 - Google Patents

Abstract

一种配合以电脑为基础的镜片检查装置使用的， 在检查眼睛镜片时提供漫射照明的系统。一包装含 一在去离子水中的眼睛镜片，在此包装下面，为一以 闪光蛋白石制成的光学漫射器，而在其下面为一光源 诸如频闪灯。频闪灯的发射由影像处理系统所启动， 此处理系统再由一含将预检查的镜片包装的到达而 产生的信号所触发。在较佳实施例，采用一电弧管， 其中光输出减少是因仅在置于反射镜外面的该管的 一端变暗而发生。

Description

本发明涉及一检查眼用镜片的照明系统。

眼睛镜片，特别是模制亲水性隐形镜片的先前所设计的检查系统，采用人工检查，其利用具有凹穴的矩形阵列的托盘，镜片浸于托盘内的盐溶液中。

一项与检查眼睛镜片关连的问题是镜片本身是光学透明的，因此不能显示出在检查常规物体所见的一般明暗特征。

到目前为止，检查员在放大情形下检视每一镜片，以便检验镜片是否符合所要求的特性。在这些系统中，其内盛有镜片及含盐溶液的托盘被传送到一由检查员照料的检查站。当托盘置于检查站时，一检视组合件位于第一凹穴上面。凹穴内的镜片自下面被照明，并且影像被检视装置传送，并投影于与检查员眼睛同高度的屏幕。检查员以手动方式改变焦场，以检查镜片的不同深度。

目前人工检查方法，采用了所熟知的暗场照明的纹影法，特别是用于研究透明流体流动及光学元件检查。在此方法中，来自一点光源的光被一透镜准直，然后通过所研究的介质（亦即镜片）。然后一第二透镜将光直接聚焦至一刃口上。因镜片折射的不均匀（虽然透明）所偏转的任何光不会聚焦在刃口上。由于刃口遮断如此偏转的光然后被被物镜投影至一屏幕，因此在否则为黑暗的投影屏幕上出现一与不均匀对应的光点。

在查看适当的镜片特征及与合格标准的偏差后，检查员就镜片是否合格作成决定。使镜片相对于其所被容纳的托盘凹穴略微移动或移位，或扰动含盐溶液，以便使含盐溶液中的杂粒和托盘凹穴中的不完善与镜片的特征或缺陷有所区别，检查员常发现这样做是有助益的。

检查员通过推压适当的电开关而指示镜片为合格或予剔除，从而输入其决定。检视机构然后转换位置至托盘上的下一凹穴，重复检查程序。可以理解，对检查员必定有某些时间限制，因而如果在预定时间以内未作出决定，镜片便自动被视为具有缺陷，并且检视装置转换位置至下凹穴。同样，可能在其他方面为合格、但伴有外来杂质的镜片，或者如果二个镜片置于同一局穴中，便视该情况为不合格，并将凹穴之内容物剔除。

在完成检查一整托盘的镜片时，检查员启动另一电开关，开始处置该托盘上刚检查过的镜片。一处置单元巡访该托盘中的指示有不合格镜片的每一凹穴，以吸出及处置这些镜片。托盘然后向前移动，以供包装合格镜片。

虽然检查员受过高度训练，并有据以判断镜片品质及极限合格性的客观标准，但本领域技术人员知道，人工检查仍有很多需加改进之处。检查员之间缺少一致性，并且一个检查员可能因其精神状况及累积的疲劳而缺少可重复性。因此眼睛镜片制造厂家因为检查处理上的种种限制，而保守地剔除很多客观上是合格的镜片。

随着眼睛镜片工业的进步，人工检查已使该业界受到沉重人力及财务负担，在检查员方面则要求冗长乏味之工作。尤其是对于定期经常更换的隐形镜片而言，需要生产及因此需检查的镜片数量显著增多。

为增加一致性及减少错误剔除的镜片数量，可完成一种自动化检查系统，用一灯及一照相机获取将予检查的镜片的影像，然后由电脑将影像数字化及处理，以确定镜片是否合格。

因为照相机系统的视场有限，以及希望利用视场至最大程度，重要的是镜片要定中于视场，同时其支承能使由一镜片至次一镜片，诸镜片可置于重复位置。

眼眼镜片包装有一杯，其曲率半径大于置于杯内的镜片曲径半径，此包装允许镜片定中并安放在杯的中间。在以一种非成核聚合物构成时，表面为可充份润湿，因而将水置于杯内时，水弯面在中央实际变平，并因此消除相关光学像差，允许无畸变的包装内检查。

与本案同时提出的待决美国专利申请案    号（律师案号VTN-43）中，有镜片包装较佳实施例的详细说明。

这种自动化镜片检查系统的照相机，利用镜片及包装移动至适当位置所产生的信号，触发频闪放电管的频闪及随后的影像转移，以非同步方式操作。

由于照相机获取影像的方式，第二项要求是影像要尽量清晰，并且不因镜片的振动，其内放置镜片的溶液，或因镜片包装的运动而模糊不清。

一种有凹穴以供接受容器的托板包含穿过托板的孔。这些孔连同一引导及输送系统有可能做成一种最大利用照相和照相机的视场、并使模糊减至最少、用以获取镜片影像的灯机配置。

采用高解像度固态照相机，诸如Kodak of Rochester，New York所制造的Mega Plus^R照相机。此照相机包含一固定在14.5毫米视场的透镜。该照相机装有一Nikkor 55毫米标准透镜，设定在f/2.8，并附有一中心在波长550毫微米的Andover带通滤光片，照相机透镜为10毫微米全波半高（full wave halfheight，简称FWHH）。这种滤光片除去色像差，从而改善了总空间解像度，并对镜片检查保持与检查员眼睛反应相似的光图像反应。滤光片也除去将会在CCD（电荷耦合器件）检测器减少总系统调制传送函数（modulation transfer function，简称MTF）的红外线。

利用照相机获取镜片影像、并且一旦影像被照相机获取并简化为数字数据、便确定镜片是否合格的之方法，描述于与本案同时提出的待批美国专利申请案    号（律师案号VTN-37）。

用以检查透明物诸如眼睛镜片的照明系统的一项要求是提供一光源，此光源为充份漫射，以不显现灯具本身或内含镜片的包装的人工现象（细节或不均匀性）。

先前的作法是使用一种如上述的纹影照明系统，或一种投影式系统。虽然投影式照明系统将会充份隐藏光源结构，但其配合供包装内检查系统使用时，缺点为包装细节的对比增大了。已知，将包装细节加到照相机所获得的镜片影像上，至少将会减慢检查算法处理数字化影像，并可能导致错误剔除若干镜片，或甚至导致算法全然失效。

因此，本发明的目的为提供一种照明系统，其允许所产生的光通过检查装置结构，在托板、容器及镜片在运动时，通过一将以电子方式成像的镜片容器托板，并与上列检查系统的操作要求，特别是抑制光源及包装的细节的要求相容。

更详细而言，本发明的目的为提供一种频闪照明系统，可在适当时间被检输送系统触发，并可产生短持续时间的高强度均匀闪光，以在照相机产生适于数字化及数学方式处理的不模糊影像。

符合此二目的同时，灯及照相机的定位允许照相机获取镜片的高品质影像。最好在达到以上目的，同时灯及照相机在镜片的相对两边，允许光通过镜片，然后照相机将所获取的影像数字化。

本发明最后的目的是提供一种照明系统，对每次频闪提供一致的照明，特别是在频闪放电管的延长使用期限内提供一致的照明。

以上目的以一种系统达到，此系统在检查性质为透明的眼睛镜片时提供漫射照明，配合一种以电脑为基础的分析眼睛镜片数字化影像的检查装置使用。

一包装内含一浸在去离子水中的眼睛镜片，在此包装下面为一以闪光蛋白石制成的光学漫射器，而在其下面为一光源诸如频闪灯。频闪灯由影像处理系统所启动，能发射5焦耳，10微秒光脉冲，此处理机再由一内含要检查的镜片的包装到达而产生的信号所触发。频闪放电管在两次发射之间充电，一般需要450毫秒恢复时间。在较佳实施例，采用一电弧管，其中光输出由于仅在该管的一端变暗而减少，该端置于反射镜外面。

附图部分以剖面图，部份以平面正视图示出本发明。

请参照附图。图示照相机10有X轴（镜片容器运动轴）调整旋钮12，-Y轴调整旋钮14，及-Z轴调整旋钮16。调整旋钮18提供X、Y平面的旋转调整，而旋钮20提供在Y、Z平面的旋转调整。

这些调整旋钮分别附著着X，Y及Z轴级20，24及26。最后，这些旋钮通过X轴级，通过托座30附著至安装结构28。

照相机10包含一透镜32及带通滤光片34。带通滤光片诸如可由Andover    Corporation    of    Saiem，New    Hampshire购得的型号550FS10-50。该滤光片中心波长为550毫微米，在此波长透射70%的入射光，而偏离550毫微米中心10毫微米的波长基本上透射能量为零。在上面引用的检查算法的专利申请案中有照相机作用的更详细说明。

在照相机下面有一支持镜片容器38的搬运托座36，镜片48搁于该容器内。镜片在容器38内实际被液体，较佳为去离子水（未示）所包围。

托板沿一输送轨条43被搬运，它在说明镜片搬运系统的上面所引用的专利申请案中已详细说明。

在与本案同时提出的待批美国专利申请案    号及（律师案号VTN-49及VTN-50）中，有镜片搬运系统及附有照明触发系统的托板系统的更详细说明。

如在附图中所见，托板36及输送轨条42分别包含孔径44及46。

当托板36沿X轴对准时，托板孔径44的中心及输送轨条孔径46的中心位于一与照相机透镜32的中心沿光轴48的共同线上。

在输送轨条下面为光源。频闪灯由影像处理系统所启动，能发射5焦耳、10微秒光脉冲，此处理系统再由一含将予检查的镜片的包装到达到而产生的信号所触发。频闪放电管在两次发射之间充电，一般需要450毫秒之恢复时间。该光源由一电弧管50被闪光灯线圈52包围所构成。

输送轨条孔径46可调至不同直径，自实际为关闭至开启与托板孔径44同宽。因此，位于漫射器与镜片容器之间的输送轨条孔径46限制了于镜片容器上的入射光的锥角，并可手动调整以供给适量的光量。

反射镜架56将抛物面反射镜54固持定位在光源周围。反射镜架再附著至灯外壳58。高压电缆60电连接至闪光灯线圈52及连接至高压电源62。高压电源由图中未示出的触发装置所接通，高压电源在说明搬运镜片容器用托板的前面引用的专利申请案中已说明。

闪光灯50的中心，以及抛物面反光镜54的光轴，沿光轴48设置。

抛物面反射镜沿光轴48有一开口64。一玻璃板66在开口64上面位于闪光灯50与镜片容器38之间。此玻璃板将灯室与外部环境，包括尘埃及水份封隔。作用如光学漫射器的漫射玻璃68，也位于沿光轴48上检查的闪光灯与容器之间。漫射玻璃被固定座70固持在灯上面，并被漫射支座72固持定位。

传统的垂直调整机构（未示）中，灯150、漫射器68及镜片容器38间的距离是可改变的。这些调整（连同输送轨条孔径46的调整），是为增强镜片对比，同时消除由于镜片容器/去离子水组合的正光学放大率所致的镜片容器及灯结构以及能量损耗。

频闪灯可自Perceptics    Corporation    of    Knoxville，Tennessee购得。和所有灯一样，在使用时，灯丝或电极的材料将会汽化，并积聚在灯泡或电弧管内其他地方。所采用的较佳实施例的灯，其设计为，来自电极汽化的积聚物导致使电极材料优先积聚在电弧管的一端。根据本发明的较佳实施例，如附图中所示，电弧管的放置使接受积聚物的该端在反射镜末端外面。线圈长60毫米，直径25毫米，电弧管的35毫米在反射镜外面。

可用光的一部分虽然在反射镜外面损失了，但这种配置的优点是在灯使用期限内大部分时间产生一致的光输出。因为灯首先在反射镜外面的灯底部变暗，故在反射镜内提供光供此照明系统的部分保持始终如一，直至变暗现象达到灯在反射镜内的那部分。如以上所详述，根据本发明配置的灯1，在30赫兹，5焦耳输出，将至少工作一年（约闪光10次）才会因光输出减低而需要更换。

Claims (6)

1、一种配合眼睛镜片检查系统使用的照明装置，该检查系统有凹穴以供容纳一个或多个镜片容器，一响应眼睛镜片容器的存在的触发装置，一具有可变焦透镜用以获取镜片影像的照相机，用以由电信号所指示的照相机影像确定镜片合格性的装置，以及一镜片处置机构，其连接成接收与镜片合格性有关的信号，并使合格镜片与不合格镜片分开，其特征在于，所述照明装置包含：

一频闪灯；

一电源，连接至上述灯及触发装置，以便当触发装置响应容器的存在时，电源电连接至灯，

一反射镜，包围灯周围表面的至少一部分，并沿灯到照相机的光轴有一开口；

一漫射器，位于灯与镜片容器之间；

一孔径，限制于镜片容器上入射的光的锥角，该孔径位于漫射器与镜片容器之间；

大量液体，实际包围镜片容器内的镜片，并形成一有正光学放大率的镜片；

其中，所述照相机透镜可改变，以补偿镜片容器内的液体之正光学放大率，并使镜片影像聚焦于照相机。

2、根据权利要求1的装置，其特征在于，所述反射镜为一旋转抛物面反射器。

3、根据权利要求1的装置，其特征在于，所述频闪灯部份在反射镜外面，沿所述光轴，与所述孔径相反。

4、根据权利要求1的装置，其特征在于，所述漫射器，灯及镜片容器间的距离为可变化。

5、根据权利要求1的装置，其特征在于，输送轨条孔径是可变化的。

6、根据权利要求1的装置，其特征在于，所述频闪灯有一部分在反射镜外面，该部分有电极材料积聚于电弧管在反射镜外的部分，并使其变暗。

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