JP2005518537A - 光学素子検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

光学素子を検査する方法は、（ａ）光学素子と周辺バックグラウンドを光で照明すること、（ｂ）前記光を前記光学素子に透過させること、（ｃ）前記光を前記周辺バックグラウンドに透過させること、（ｄ）ステップ（ｂ）とステップ（ｃ）で生成した画素を読み取って前記読み取りのグレースケール値を比較することを含んでいる。ステップ（ａ）において、前記光は第１の波長帯域と第２の波長帯域を有する。前記第１の波長帯域と前記第２の波長帯域は異なった波長帯域である。前記第１の波長帯域は第１の輝度を有し、前記第２の波長帯域は第２の輝度を有する。ステップ（ｂ）において、前記第１の波長帯域の大部分は前記光学素子によって吸収し、前記第２の波長帯域の大部分は前記光学素子を透過させ、前記レンズ透過光は感光性画素アレイで捕える。ステップ（ｃ）において、前記第１の波長帯域と前記第２の波長帯域の大部分は透過させ、前記バックグラウンド透過光は感光性画素アレイで捕える。ステップ（ｄ）において、前記バックグラウンド透過光と前記レンズ透過光で生成した画素のグレースケール値の差は、前記光学素子内の孔と前記周辺バックグラウンド内の泡とを区別するのに十分な値である。

Description

関連出願

本出願は、２００３年２月２１に「光学素子検査方法及び装置」という名称で出願した仮出願の米国出願第６０／３５９，０７４号から優先権を主張している。

発明の分野

本発明は、全体的に眼科レンズなどの光学素子又は媒体を検査することに関する。より詳細に述べると、本発明は光学素子を自動的に検査するような装置、及びこの種の装置に利用するために好適な技術と方法に関する。

過去数年にわたって、眼科レンズ、特にコンタクトレンズを自動的に検査する技術が順調に発展してきている。この種の技術は、例えば、米国特許第５，５００，７３２号及び２００１年１２月２９日に出願された米国特許出願第０９／７５１，８７５号に開示されている。

通常、これらの技術では、紫外光、可視光、又はレーザであるかもしれない放射線をレンズに導き、画素アレイ上にレンズの画像を形成する。画素アレイ上に放射線の輝度を示すデジタルデータ値を生成し、コンピュータを用いてこれらのデータ値を処理し、レンズが容認できない何らかの傷又は欠陥を持っているかどうかを決定する。その後、この種の傷又は欠陥も持っている全てのレンズを識別して不合格とする。

これらの技術の多くは、容認できない傷又は欠陥を持っている全てのレンズを確実に不合格とする点で極めて有効となっている。同時に、これらの技術は容認できるレンズを往々にして不合格とし、その結果は偽不合格品と呼ばれている。これに関する一つの理由は、多くの方法が或る種のレンズの欠陥と、画素アレイ上に現れることがあるがレンズの欠陥でない他の特徴とを区別することができないということである。

検査装置が画素アレイ上に特徴を検出しても、その特徴がレンズの欠陥であるのか別の区別できないが容認できるレンズであるのかを決定することができないとき、レンズは不合格となる。例えば、幾つかの検査方法ではレンズを液体に沈めている間に検査するのであるが、（容認できない）レンズ内の孔と（レンズの欠陥ではない）液体中の泡とを区別することが極めて困難になっている。その結果、液体中の泡が原因で、容認できるレンズが不合格になる可能性がある。

もう一つの例として、従来の技術の自動レンズ検査装置では、孔又は割れ目を持っている成形コンタクトレンズと、型部から僅かに引き離されているだけの成形コンタクトレンズを区別することが極めて困難になっている。詳しく述べると、コンタクトレンズは、例えば米国特許第５，５４０，４１０号に開示されているように、２つのプラスチック型部の間に適当な重合体を入れることによって作成することができる。重合体が部分的に硬化した後に、型部のうちの一方の型部を他方の型部から引き離すことにより、レンズに近づくことができる。

この工程において、レンズを生成する際に、孔又は割れ目がレンズ内に生じる可能性がある。また、型部を引き離す際に、レンズが剥離する、すなわち、レンズが残っている型部からレンズの縁が僅かに離れる可能性がある。自動検査装置は、型部から僅かに離れただけの（欠陥ではない）レンズと、（レンズの欠陥である）孔又は割れ目を持ったレンズを区別することが極めて困難となっている。このために、容認できるレンズが不合格となる可能性がある。

発明の目的

本発明の一つの目的は、光学素子検査装置を改良することである。本発明のもう一つの目的は、自動レンズ検査装置における偽不合格品の割合を減少させることである。

本発明の更なる目的は、確かな特徴をより正確に識別することができる自動光学素子検査装置を提供することである。本発明の更なる目的は、レンズ内の孔と、レンズが沈んでいる液体中の泡とを区別する能力を向上させた自動光学素子検査装置を提供することである。

本発明の別の目的は、液体中に沈んでいるレンズを、レンズ内の孔と液体中の泡とを容易に区別するように照明することである。本発明の更なる目的は、眼科レンズ内の孔の画像と、レンズが沈んでいる液体中の泡の画像を区別することができる画像分析法を提供することである。本発明の別の目的は、レンズの剥離を示さないがレンズ内の孔や割れ目を示すようにレンズを照明することである。

本発明の更なる目的は、スペクトルマスキングと呼ばれ、物体を異なった別々の波長帯域の光で照明する照明法を提供することである。その代りに、物体は別々の波長帯域と特別な波長帯域から成る光で照明することができる。しかし、画像化装置は別々の波長帯域のみに感光性がある。或いは、望ましくない光の波長帯域は画像化装置に先行して濾過する。本発明の他の目的は、レンズ検査装置によって確かな特徴をより正確に識別するために用いることができるスペクトルマスキング法を提供することである。

本発明の更なる目的は、光学素子の異なった部分を異なった波長帯域で照明することである。本発明の更に違った目的は、成形コンタクトレンズの中央部に孔又は割れ目が存在しているかどうかを示すような方法でその中央部を照明し、その同じ方法においてレンズの外側部を照明しないことである。

これらの目的とその他の目的は、ここに開示した検査分析方法によって達成することができる。全般的に、これらの方法は、スペクトルマスキングと呼ばれて光学素子を複数の波長帯域で照明する独特な照明方法を用いるか、それを一緒に用いる。一つのスペクトルマスキング法では、光学素子全体を２つの異なった帯域で照明する。これらの帯域は、光の連続スペクトルの一部とすることができる。もう一つのスペクトルマスキング法では、光学素子の異なった領域を異なった帯域で照明する。

前者の方法は、溶液中の泡と光学素子内の孔とを区別するために用いることができ、パッケージ内の溶液中のレンズを分析するために特に好適である。しかし、この方法は、型片に入っているレンズの内部の孔を見つけるためにも用いることができる。本発明は、極めて厚いレンズ、例えば厚過ぎて紫外線検査方法だけでは分析することができない−６又はそれ以上のレンズを検査するのに有用である。光学素子の異なった領域を異なった帯域で照明するスペクトルマスキング法は、型片に入っているコンタクトレンズを分析するために特に好適であり、容認できるレンズをレンズが剥離しているという理由だけで不合格としないようにするために用いることができる。

より詳細に述べると、本発明の第１の態様に従って、コンタクトレンズのような光学素子を画像化するための方法と装置を提供する。この方法で形成した画像では、泡と孔の画像が識別可能な差異を持っている。この方法は多スペクトル物体画像化／検査方法である。しかるに、物体は少なくとも一つの照明源を構成する様々なスペクトル吸収レベルを持っている。この照明源は、少なくとも部分的に吸収される、なるべくなら大部分が吸収される波長と、少なくとも部分的に透過し、なるべくなら物体をほとんど透過して部分的に半透明の画像を生成する波長を含んでいる。

好適な実施の形態でのこの方法は、レンズ内の紫外線抑制物質の紫外線吸収特性に依存して所望の半透明／陰影付の結果を生み出す。この結果は、レンズに特定帯域の濾過紫外可視光を適切な比と輝度で通過させることによって達成する。スペクトル帯域は、紫外光の一部がレンズによって吸収され、可視光の一部が光学素子を通過できるような方法で選択する。

本発明の第２の態様に従って、光学素子内の孔と液体中の泡とを区別する方法を提供する。この方法では光学素子の画像を形成するが、形成した画像は孔又は泡のいずれかの特徴を含むことがある。孔の画像と泡の画像を区別する特徴を識別する。形成した画像を示す一連のデータ値を所定のプログラムに従って処理し、際立った特徴を探索する。そして、その特徴を見つけた場合には、その特徴を用いて光学素子内の孔又は液体中の泡のいずれかとしてその特徴を分類する。以下に詳細に説明するこの方法の好適な実施の形態は、３つの重要な要素、すなわち対称性、肉厚、及び輝度と輝度の比を用いて泡と孔を区別する。

本発明の更なる態様に従って、容認できる成形コンタクトレンズをそれらが剥離しているという理由だけで不合格としないようにするために用いることができるスペクトルマスキング法を提供する。特に、この方法は、剥離したレンズと孔又は割れ目を持ったレンズとを区別することができないことによって生じた偽欠陥を効果的に無くすか、実質的に減少させる。以下に詳細に述べる好適な応用において、レンズの外側領域はレンズの剥離を全く示さないように照明する。それと同時に、レンズの中央領域はレンズのその領域に孔又は割れ目を示すような波長で照明する。

本発明の更なる利点と特長は、本発明の好適な実施の形態を特定かつ図示する添付の図面に関する以下の詳細な説明を考慮することから明らかになるであろう。

発明の詳細な説明

本発明は光学素子を検査する方法を含んでいる。この方法は、
（ａ）光学素子と周辺バックグラウンドを光で照明することであって、前記光は第１の波長帯域と第２の波長帯域から成り、前記第１の波長帯域と前記第２の波長帯域は異なった波長帯域であり、前記第１の波長帯域は第１の輝度を有し、前記第２の波長帯域は第２の輝度を有すること、
（ｂ）前記光を前記光学素子に透過させることであって、前記第１の波長帯域の大部分は前記光学素子によって吸収し、前記第２の波長帯域の大部分は前記光学素子に透過させ、前記レンズ透過光は感光性画素アレイで捕えること、
（ｃ）前記光を前記周辺バックグラウンドに透過させることであって、前記第１の波長帯域と前記第２の波長帯域の大部分は透過させ、前記バックグラウンド透過光は感光性画素アレイで捕えること、
（ｄ）ステップ（ｂ）とステップ（ｃ）で生成した画素を読み取って前記読み取りのグレースケール値を比較することであって、前記バックグラウンド透過光で生成した画素のグレースケール値と前記レンズ透過光で生成した画素のグレースケール値との差は前記光学素子内の孔と前記周辺バックグラウンド内の泡とを区別するのに十分な値であること、
を包含している。

ここで用いた「光学素子」という用語は、ハードコンタクトレンズ、ソフトコンタクトレンズ、酸素透過性リジッドコンタクトレンズ、眼内レンズ、顕微鏡用レンズ、カメラ用レンズ、及び眼鏡用レンズを含むが、それらに限定はしない。本発明で検査する光学素子は、視力矯正を含んでも含まなくてもよい。好適な光学素子は、視力矯正付き又は無しのソフトコンタクトレンズである。ソフトコンタクトレンズは、従来のヒドロゲルから作成することができ、一般にヒドロキシルエチル・メタクリレート（HEMA）、ビニル・ピロリドン、グリセロール・メタクリレート、メタクリル酸、及び酸性エステルすなわちシリコン・ヒドロゲルを含むがそれらに限定しない重合体から作成する。

ソフトコンタクトレンズの例には、エタフィルコン（etafilcon）Ａ、ゲンフィルコン（genfilcon）Ａ、レネフィルコン（lenefilcon）Ａ、ポリマコン（polymacon）、アクアフィルコン（aquafilcon）Ａ、バラフィルコン（balafilcon）Ａ、ロトラフィルコン（lotrafilcon）Ａ、及びシリコン・ヒドロゲルを含むがそれらに限定しない。これらの例は、米国特許第５，９９８，４９８号、同第０９／５３２，９４３号、２０００年８月３０日に出願された一部継続米国特許出願第０９／５３２，９４３号、２００１年９月２０日に出願された米国特許出願第０９／９５７，２９９号、同第６，０８７，４１５号、同第５，７６０，１００号、同第５，７７６，９９９号、同第５，７８９，４６１号、同第５，８４９，８１１号、同第５，９６５，６３１号、「内部湿潤剤を含む生物医学的素子」との名称で２００１年９月１０日に出願された米国特許出願第６０／３１８，５３６号、及び２００２年９月６日に出願された同一名称の対応完全出願に用意されている。これらの特許は、本出願に開示した他の全ての特許と同様に、ここに参考までにそっくり取り入れる。

ソフトコンタクトレンズに適した重合体混合物のほかに、レンズは他の材料を含むことができる。限定するわけではないが、この点に関する他の材料は、１つ以上の紫外線（ＵＶ）吸収添加剤を含むのが好ましい。これらを重合体混合物に含めることにより、その結果生じる光学素子に独特の吸収特性を持たせることができる。一つの例としてだけであるが、この種の紫外線吸収剤は（ジャンセン（JANSSEN）から市販されている）ノーブロック（NORBLOCK）を含む。この種の吸収剤の量は、得ようとする最終吸収作用の種類に基づいても変化するが、一般にこの種の吸収剤は重合体１００につき吸収剤約１の量で存在する。他の吸収材料は色合いを含み、当業者はその色を他の特別な波長を吸収するために相関させることができる。例えば黄色光は青みを持ったレンズで吸収する。

ここで用いた「周辺バックグラウンド」という用語は、検査中に光を透過させると共に光学素子を物理的に支持する全ての物体を指している。光学素子がソフトコンタクトレンズである場合には、周辺バックグラウンドの一例はレンズのパッケージ又はレンズを作成するために用いる型を含むが限定はしない。光学素子、特にソフトコンタクトレンズを作成するために用いる大抵の方法は湿式である。そこでは、充填溶液、脱イオン水、及びその他の溶液を処理ステップの全体にわたって用いる。通常、ソフトコンタクトレンズを検査する際に、レンズは液体に沈んでいるか浮いている。したがって、本発明の目的としては、光学素子を液体に沈んでいるか浮いている間に検査する場合に、周辺バックグラウンドという用語はこの液体を含んでいる。

レンズの型に関して、型は次のような材料として役に立つプラスチックから作成する。これらの材料は低濃度ポリエチレン、中濃度ポリエチレン、高濃度ポリエチレン、ポリプロピレン、前述のポリプロピレンとポリエチレンの共重合体などのポリオレフィンと、ポリスチレンと、ポリ−４−メチルペンテンと、ポリアセタール樹脂と、ポリアクリルエーテルと、ポリアリールエーテルと、スルホンと、ナイロン６と、ナイロン６６と、ナイロン１１と、熱可塑性ポリエステルと、フッ素処理したエチレン・プロピレン共重合体、エチレン・フルオロエチレン共重合体などのフッ素処理した多様な材料を限定することなく含んでいる。レンズの目的に合った型は、対応する雌部と雄部（それぞれ前方湾曲部と後方湾曲部）を含む２部品構造から成ることが多い。レンズを型内で検査する場合には、型を分離し、レンズを前方湾曲部内に置いて検査するのが好ましい。

ここで用いた「第１の波長帯域」という用語は、光学素子が吸収するスペクトルの紫外域の波長の光を指している。光学素子はその光を完全に吸収する必要はないが、ただ前記第１の波長帯域の大部分を吸収する必要がある。前記第１の波長帯域の約５１％ないし約１００％を吸収するのが好ましいが、約８０％ないし約１００％がより好ましく、約９０％ないし約９９％でもより好ましく、約９９％が最も好ましい。

前記第１の波長帯域の波長に関して、この波長は光学素子とその光吸収特性の構成によって決定する。例えば、光学素子が約３４０ｎｍないし３６０ｎｍの波長を有する光の約９８％ないし約９９％を吸収する場合には、前記第１の波長帯域は３４０ｎｍないし約３６０ｎｍとなろう。

ここで用いた「第２の波長帯域」という用語は、光学素子が透過させるスペクトルの可視域の波長の光を指している。光学素子はその光を完全に透過させる必要はないが、ただ前記第２の波長帯域の大部分を透過させる必要がある。前記第２の波長帯域の約５１％ないし約１００％を透過させるのが好ましいが、約８０％ないし約１００％がより好ましく、約９０％ないし約９９％でもより好ましく、約９８％ないし約９９％が最も好ましい。

この第２の波長帯域の波長は光学素子の透過特性によって決定する。ただし、適切な光透過率に対応する波長を用いる。例えば、光学素子が約３８５−４０５ｎｍの波長の入射光の９８％以上を透過させる場合には、第２の波長帯域の好適な波長は約３８５ｎｍないし約４０５ｎｍである。

光学素子は、２つの別々の光源によって前記第１の波長帯域と前記第２の波長帯域で照明することができる。ただし、一方の光は前記第１の波長を有し、他方の光は第２の波長を有している。しかし、同様な結果は、一連の波長を含む１つの光源を用いること、及び１つ以上の適切なフィルタを用いて所望の第１の波長と第２の波長の光を放射することによって達成することができる。

ここで用いた「第１の輝度」は前記第１の波長帯域のものであり、「第２の輝度」は前記第２の波長帯域のものである。平均の第１の輝度帯域と平均の第２の輝度帯域の比は、平均の第１の輝度と平均の第２の輝度の比が約１対１ないし約２対１であるように調整するが、約１．５対１がより好ましい。

ここで用いた「感光性画素アレイ」という用語はその業界共通の定義を有している。ここで用いた「グレースケール値」という用語は、画像に関する明るさの程度、すなわちそれらの対応する画素の示度を指している。ただし、数値が高いほど画像が明るく（白く）、数値が低いほど画像が暗い（黒い）。本発明で用いたように、白い周辺バックグラウンドのグレースケール値は約２５５であり、黒い画像に関するグレースケール値は約０である。光学素子の（孔、割れ目、又は破片がない）無欠陥領域のグレースケール値と周辺バックグラウンドに関するグレースケール値との差は約１２０ないし約１８０であり、約１３０−１６０がより好ましく、約１４０が最も好ましい。周辺バックグラウンドのグレースケール値と光学素子の無欠陥領域のグレースケール値との上記差を有する画像（すなわち対応する画素の示度）は、光学素子内の孔と周辺溶液中の泡の様子を区別する半透明／陰影付の外観を有している。

ここで用いた「孔」は、光学素子構成材料が欠けている光学素子の領域を指している。ここで用いた「泡」は液状媒体を含んだ気体の小さな塊であり、その液状媒体は光学素子を囲んでいるか濡らしているものである。

さらに、本発明は光学素子を検査する方法を含んでいる。この方法は、
（ａ）光学素子と周辺バックグラウンドを光で照明することであって、前記光は第１の波長帯域と第２の波長帯域から成り、前記第１の波長帯域と前記第２の波長帯域は異なった波長帯域であり、前記第１の波長帯域は第１の輝度を有し、前記第２の波長帯域は第２の輝度を有すること、
（ｂ）前記光を前記光学素子に透過させることであって、前記第１の波長帯域の大部分は前記光学素子によって吸収し、前記第２の波長帯域の大部分は前記光学素子に透過させ、前記レンズ透過光は感光性画素アレイで捕えること、
（ｃ）前記光を前記周辺バックグラウンドに透過させることであって、前記第１の波長帯域と前記第２の波長帯域の大部分は透過させ、前記バックグラウンド透過光は感光性画素アレイで捕えること、
（ｄ）前記光学素子と前記周辺バックグラウンドの画像を生成することであって、ステップ（ｃ）とステップ（ｂ）で生成した画素のグレースケール値の差は前記光学素子内の孔と前記周辺バックグラウンド内の泡とを区別するのに十分な値であること、
を包含している。

ここで用いた光学素子、周辺バックグラウンド、第１の波長帯域、第２の波長帯域、第１の輝度、第２の輝度、感光性画素アレイ、グレースケール値、孔、及び泡という用語は、全て上記の意味と好適な範囲を有している。

ここで用いた「画像」という用語は、前記光学素子と前記周辺バックグラウンドの人間可読又は機械可読の光学同等物を指している。前記画像は画面、コンピュータ・スクリーン、又はその他の観察装置に映写することができる。さらに、読取者が前記画像を観察する能力を向上させるために、前記画像を拡大するか、そうでなければ明瞭に結像させることができる。本発明を後続の図面によって更に詳細に説明する。

図１はコンタクトレンズを検査するための検査装置１０を示している。検査装置１０は、全体的に、搬送補助装置１２、照明補助装置１４、画像化補助装置１６、及び処理補助装置２０から成っている。図１はリジェクト機構２２、リジェクト制御器２４、及び複数のレンズ保持体すなわちパレット３０も示し、各パレット３０は１つ以上のレンズ・パッケージを保持している。なるべくなら、画像化補助装置１６はカメラ３２を備え、処理補助装置２０は画像プロセッサ手段３４、操作員インタフェース手段３６、及び監視コンピュータ４０を備えている。より詳細には、プロセッサ手段３４は複数のプロセッサ及びメモリボード４２を備え、インタフェース手段３６はモニタ４４及びホストコンピュータ４６を備えている。

全体的に、搬送補助装置１２は多数の眼科レンズを図１で５０と参照符号を付けたレンズ検査位置に所定の経路に沿って移動させるために備えてある。照明補助装置１４は、少なくとも部分的に吸収される１つ以上の帯域と、少なくとも部分的に透過される別の１つ以上の帯域とから成る光を含む光ビームを生成し、レンズ検査位置５０を通過するレンズにその光を導くために備えてある。画像化補助装置１６は、各検査レンズを透過した光ビーム又はその一部を示す一組の信号を生成し、その後それらの信号を処理補助装置２０に伝送する。

処理補助装置２０はそれらの信号を画像化補助装置１６から受け入れ、それらの信号を所定のプログラムに従って処理する。このプログラムを用いることによって、処理補助装置２０は、検査した各レンズが消費者の用途に適合しているかどうかを示す信号を生成する。レンズが容認できないものであると検出した場合には、信号を制御器２４に伝送する。これにより、リジェクト機構２２は、容認できないレンズを容認できるレンズの流れから取り除くように動作する。装置１０に使用できる個々の装置又は要素は、上記米国特許第５，５００，７３２号及び米国特許出願第０９／７５１，８７５号に開示され、かつ詳細に説明されている。これらの双方は、ここに参考までにそっくり取り入れる。

図２は好適な照明画像化補助装置部をより詳細に示している。使用に際して、トリガ・センサ（図示せず）は梱包コンベア５２に沿って移動するキャリア・パック３０を検出し、電気信号を照明補助装置に送る。これにより、キセノン・ストロボ５４（光源）が順次に作動する。ストロボ５４が生成した光は、拡散ガラス５６を通過して延長チューブ６０を移動し、フィルタ保持体６６内の１組のフィルタ６２、６４に当たる。新たな濾過光は、光路上を進んで主パッケージ７０に入り、脱イオン水７２内のコンタクトレンズに当たる。コンタクトレンズから出た光は、多要素石英レンズ７４によって受け、カメラのＣＣＤアレイ７６に当たる前に光学的に処理する。その結果生じた画像データは、その後に処理補助装置２０によって処理する。図２はカメラレンズ絞り値調整リング８０、レンズ延長チューブ８２、及びレンズ合焦リング８４も示している。

フィルタ６２、６４は、第１の波長帯域又は第２の波長帯域内に存在しない波長の光を除去する。一方のフィルタは、５４０ｎｍに最大透過率を有して３００ＦＷＨＭ（半値全幅、すなわち、その最大透過率の５０％において測定した光フィルタ透過帯域幅）の赤外フィルタであるのが好ましい。第２のフィルタは、３５０ｎｍで５３ＦＷＨＭの光を濾過する紫外透過ブラックガラスフィルタ（ＵＧ１フィルタ）、又は３２４ｎｍで１１２ＦＷＨＭの光を濾過するブラックガラスフィルタ（ＵＧ１１）の何れかの紫外フィルタであるのが好ましい。好適な実施の形態ではフィルタを光源と検査予定の光学素子との間に位置させるように説明かつ図示してあるが、その代りにフィルタは検査予定の光学素子とカメラとの間に位置させることができる。

図１に示すように、装置１０の操作に際して、ホストコンピュータ４６は、キーボードとビデオ端末装置を備えているが好ましいが、プロセッサ手段３４に接続し、プロセッサ手段３４に入力するデータ又はメッセージを目に見えるように表示する。モニタ４４もプロセッサ手段３４に接続し、プロセッサ手段３４に格納したデータ値からビデオ画像を生成する備えをする。モニタ４４は検査結果及び検査総数を表示するためにも用いることができる。

上述したように、処理補助装置２０は画素アレイ７６から受け取ったデータを処理し、各レンズ７０が許容できるかどうかを決定する。全般的に、このことは、何らかの欠陥の存在、より正確には何らかの欠陥を持った画像がないかどうかを、各レンズの画像を探索することによって行う。欠陥を見つけた場合には、そのレンズをその後に不合格とする。

欠陥の１つの種類はレンズ内の孔であり、従来の技術の検査方法は通常この種の孔を探索する。しかし、従来の技術の主な短所は、溶液７２内の泡とコンタクトレンズ７０内の孔とを正確に区別することができないことである。識別することができないことは、これらの泡４２と孔４３が画像化の際に同様な特徴を持っているという事実に起因している。この欠陥は製品を誤って不合格とする主な原因となっている。

照明補助装置１４は、泡と孔が識別可能な差異を有する画像を画素アレイ７６上に形成するような設計と動作になっている。処理補助装置２０は、それらの差異を識別することによってレンズ内の孔と溶液中の泡とを区別することができるルーチンを備えている。より詳細に述べると、照明補助装置１４はいろいろの吸収レベルを持ったレンズの多波長画像化方法を提供する。この照明補助装置１４は、少なくとも部分的に吸収される波長とレンズを少なくとも部分的に透過して部分的に透明な画像を生成する波長とから成る少なくとも１つの照明源を備えている。

コンタクトレンズのスペクトル特性のほかに、この技術はコンタクトレンズの残りの成分に多量の紫外線抑止剤を加え、波長帯域の吸収度を調整して所望の透光効果を達成することができる。図３に関して、その透光効果は適切な比と輝度に濾過した紫外及び可視光帯域をレンズに通すことによって達成し、その正味結果は帯域８６、８８となる。スペクトル帯域は、紫外光の一部がレンズに吸収され、可視光の一部がレンズを通過し得るように選択する。カメラに到達してＣＣＤアレイ上に画像を形成する光の一部となる光の紫外部は、３４０〜３６５ｎｍであるのが好ましい。（この光の紫外部は、フィルタとコンタクトレンズに通した後に測定する。）カメラに到達してＣＣＤアレイ上に画像を形成する光の一部となる光の可視部は、３８５〜４０５ｎｍであるのが好ましい。（この光の可視部は、フィルタとコンタクトレンズに通した後に測定する。）吸収性（紫外光成分）と非吸収性（可視光成分）の比は、約１対１ないし１．５対１であるのが好ましく、１．５対１であるのが最も好ましい。

また、装置は、感光性画素アレイに入射する前記第１の波長帯域と前記第２の波長帯域から成る光の平均輝度がアレイの感度の範囲の中央にあるように調整する。例えば、感光性画素アレイの対応するグレースケール読取範囲が例えば０ないし２５５である場合に、感光性画素アレイに入射する光の平均輝度はこの範囲の中央、なるべくは約１４０に調整する。図３において、線９２（「実線」）はカメラ／フィルタの透過率を示し、線９０（「一点鎖線」）はフィルタが存在しないレンズ吸収データを示し、帯域８６、８８を含む線９４（「破線」）はレンズとフィルタを通過した後のカメラにおける正味透過率スペクトルを示す。

図４は、この多スペクトル画像化法を用いて画素アレイ上に形成したコンタクトレンズの画像９６を示す。このコンタクトレンズの画像９６は部分的に透光性を有する画像、すなわちグレーの画像９７である。この画像９７は泡４２と孔４３を明確に区別する。それとは対照的に、明視野検査装置はコンタクトレンズの明るい画像を生成し、そこでは縁と欠陥が暗い画素となる。そして、暗視野検査装置はコンタクトレンズの暗い画像を生成し、そこでは縁と欠陥が明るい画素となる。

図５は、処理装置によって行うルーチン又は手順１００のフローチャートを示し、その処理装置はコンピュータプログラムを用いて画素情報を分析する。その手順は、上記方法によって形成したレンズの画像と共に用いるとき、レンズ内の孔とそのレンズを沈めてある液体中の泡とを効率的に区別することができる。全体的に、この手順は３つの重要な要素、すなわち対称度、肉厚、及び輝度と輝度の比を用いて泡を孔と区別する。区別用特徴の全部は、任意の検査装置、例えば次に挙げる米国特許に開示されているような明視野検査装置及び暗視野検査装置に用いることができる。これらの米国特許は、米国特許第６，１５４，２７４号、同第５，９９５，２１３号、同第５，９４３，４３６号、同第５，８２８，４４６号、同第５，８１４，１３４号、同第５，８１２，２５４号、同第５，８０５，２７６号、同第５，７４８，３００号、同第５，７４５，２３０号、同第５，７１７，７８１号、同第５，６７５，９６２号、同第５，６４９，４１０号、同第５，６４０，４６４号、同第５，５６８，７１５号、及び同第５，５００，７３２号であり、ここに参考までにそっくり取り入れる。しかし、輝度と輝度の比を用いる第３の区別用特徴は、ここに説明する装置に特に適合する。

アスペクト比は対称度の単位であるが、泡は約１．０に近いアスペクト比を有する。ただし、アスペクト比は泡の横幅を縦幅で割ったものと定義する。泡の内部も対称的な構造となっている。泡の慣性質量中心（質量の中心に類似した輝度の中心）は、殆どいつでも幾何学的質量中心の１又は２つの画素内に存在する。慣性質量中心は次式で定義する。

縦列：Ｘｉ＝（画素輝度）^＊（縦列位置）／（全輝度数）
横列：Ｙｉ＝（画素輝度）^＊（横列位置）／（全輝度数）

幾何学的質量中心はその中心であり、次式で定義する。

縦列：Ｘｇ＝（縦列先頭）+（泡の横幅）／２．０
横列：Ｙｇ＝（横列先頭）+（泡の縦幅）／２．０

また、泡は寸法に合った最小肉厚を有する。この肉厚は泡の縁を構成する暗い輪である。孔は往々にして極めて薄い縁を有するが、孔の縁の厚みはレンズの処方、レンズ内の孔の位置、及び孔の深さによって変化することがある。好適なルーチン１００において以下に詳細に説明するように、泡又は孔の肉厚は４５度で分割した８つの探索ベクタに関して求め、外側から中心へ処理し、局所バックグラウンドから展開した閾値と画素を比較する。各ベクタに関する暗い画素と明るい画素は、閾値との比較に基づいて計数する。暗い画素は泡又は孔の肉厚を示し、明るい画素数は材料損があればその量を求めるために用いる。

上述の多スペクトル画像化法は、更なる区別用特徴、すなわち泡と孔の輝度を、それぞれの局所バックグラウンドに関して提供する。この画像化法の好適な実施の形態における重要な特徴は、レンズが紫外光の９９％以上を吸収するが、可視光の殆ど全部を通過させることである。この理由から、コンタクトレンズはグレーの物体（低グレースケール値）となって現れ、レンズの材料の顕著な欠損の全ては捕捉画像に白（高グレースケール値）となって現れる。このことを利用すれば、孔はそのグレースケール値を周囲の画素のグレースケールと比較することによって画像内で容易に検出することができる。この区別における一つの弱みは、微小なレンズのように作用する泡が見つかることである。この泡は可視光を反射するので、泡が孔のように現れる。泡は周囲の画素よりも明るい中心を有するので、泡はレンズ内の孔のように現れる。この観点から、明るい画素の閾値は直線的に調整するのが好ましい。この結果、暗い画素と明るい画素の閾値の比が緩み、レンズの縁に近い明るい泡を認めるがレンズの中心に近い明るい泡を捨てる。

特に図５に関しては、なるべく手順１００を開始する前に、画像を処理して潜在的な孔と泡を識別する。これらの潜在的な孔や泡は、一般的にブロブと呼ばれている。それを実行するためには、任意の適当な手順を利用することができる。例えば、米国特許第６，１５４，２７４号、同第５，９９５，２１３号、同第５，９４３，４３６号、同第５，８２８，４４６号、同第５，８１４，１３４号、同第５，８１２，２５４号、同第５，８０５，２７６号、同第５，７４８，３００号、同第５，７４５，２３０号、同第５，７１７，７８１号、同第５，６７５，９６２号、同第５，６４９，４１０号、同第５，６４０，４６４号、同第５，５６８，７１５号、及び同第５，５００，７３２号を参照のこと。これらの全ての特許はここに参考までにそっくり取り入れる。

通常、周囲の画素の輝度を比較する画素単位の分析は、最初にレンズの縁を位置決めし、その後にレンズがその内部に何らかの欠陥を有しているかどうかを決定するように行う。レンズ内の画素を閾値と比較し、画素の輝度が閾値よりも小さい場合には、その画素は孔又は欠陥である可能性がある。閾値よりも低い輝度を有する周囲の画素は、きちんと分類してブロブと呼ぶ。閾値よりも小さな輝度値を有するブロブの画素の全部を包含する各ブロブの周りに矩形の領域を画定する。手順１００のステップ１０２では、ブロブの総数を閾値と比較する。そして、その総数がその閾値を超える場合には、レンズを不合格としてそのルーチンを終了する。これは次のような前提で行う。すなわち、極めて多数のブロブが存在する場合には、それらのブロブのうちの少なくとも１つのブロブが孔であることが極めて考えられる。また、ブロブ全体が泡である場合でも、これらの泡はレンズ内の孔を曖昧にしたか隠した可能性がある。このような状況では、ブロブ全体を分析するよりもレンズを不合格とする方が疑いなく経済的であるかもしれない。例えば、閾値は図５に示すように５０とすることができる。

ブロブの総数が閾値よりも小さい場合に、ルーチンはブロブを１つずつ順次に分析するように移行する。詳細に述べると、ステップ１０４において、孔が多分に呈するであろう最小の大きさを示す最小値と１つのブロブの大きさとを比較する。ブロブが孔の最小の大きさよりも大きくない場合には、ブロブを孔でないと見なし、ルーチンは次のブロブを分析するように移行する。好適な装置では、３つの画素、すなわち４７μｍよりも小さなブロブは孔でないと見なす。

それとは対照的に、ブロブの大きさが孔でありそうな場合には、ルーチンはステップ１０６へ進み、ブロブのアスペクト比を算出する。上述したように、このアスペクト比はブロブの横幅を縦幅で割っただけのものである。ステップ１１０において、このアスペクト比を値域と比較し、そのアスペクト比が特定の値域外にある場合には、ブロブを孔と識別し、ルーチンは次のブロブを分析するように移行する。しかしながら、アスペクト比が値域内にある場合には、ルーチンはステップ１１２に進む。アスペクト比は通常０．８ないし１．２の範囲にあるように設定する。

ステップ１１０においてアスペクト比を比較する値域は、不変の固定値域である必要はなく、ブロブの大きさに従ってブロブ毎に変化させることができるという点に注目すべきである。例えば、ブロブが所定の大きさよりも大きい場合には、１つの値を比較のために用いることができる。一方、ブロブが所定の大きさよりも小さい場合には、第２の値を用いることができる。また、ブロブが所定の大きさよりも小さい場合には、比較値をブロブの大きさの関数として求めることができる。通常、大きな泡は厚い縁を有するので、プログラムは１近くに合わせた狭いアスペクト比の値域を用意し、縁の厚さの分析に大いに依存して大きな泡を最適に識別する。

ステップ１１２とステップ１１４では、幾つかの閾値を算出する。特にステップ１１２では、２つの閾値を算出する。これらの閾値のうちの第１の閾値は孔の閾値と呼び、ブロブ内の画素を比較するためのバックグラウンドの相対輝度を示す。そして、第２の閾値は輪の閾値と呼び、ブロブの縁すなわち輪の画素を比較するためのバックグラウンドの相対輝度を示す。

処理した各ブロブに関して局所バックグラウンドを推定し、ブロブの大きさ、形状、及び特性を求めるために用いる閾値を良好に決定する助けとする。局所バックグラウンドから求めた閾値は、孔の閾値、輪の閾値、及び破片の閾値を含んでいる。孔の閾値は不完全な孔を識別するために用いる。ここで、ブロブの内部は飽和レベルになっていないが、局所バックグラウンドのグレーレベルよりも明るくなっている。ブロブの壁の閾値は泡の潜在的な肉厚を求めるために用いる。その理由は、泡の画像がドーナツに極めて類似した暗い円形の輪となって現れるからである。通常、泡の内部の輝度は局所バックグラウンドレベルに類似しているが、泡のブロブは暗い輪を呈示し、この輪は局所バックグラウンドレベルよりも著しく暗くなっている。一般に泡の壁の輝度よりも暗い破片用の閾値は別途に求める。局所バックグラウンドを利用して閾値を設定することは、その処理がより適応性に富み、処理した各ブロブが良好な特徴を持つことを意味している。

各ブロブの適切な局所バックグラウンド値を求めるためには、適当な手順を何でも用いることができる。この値は、ブロブに接する規定領域内、及びブロブ分析領域を画定する矩形内の画素の輝度値に基づくのが好ましい。求めた直後のこのバックグラウンド値を用いることにより、ＢｇＭｅａｎ、孔の輪、及び破片の閾値は次式で算出することができる。

孔の閾値＝ＢｇＭｅａｎ＋（Ｃ_ｓｍＨＴＦａｃｔｏｒ^＊ＢｇＳｉｇｍａ）
輪の閾値＝ＢｇＭｅａｎ＋（Ｃ_ｓｍＤＴＦａｃｔｏｒ^＊ＢｇＳｉｇｍａ）

ただし、ＢｇＭｅａｎは所定領域内の画素の平均輝度値、ＢｇＳｉｇｍａは画素の輝度値のＢｇＭｅａｎからの標準偏差、Ｃ_ｓｍＨＴＦａｃｔｏｒとＣ_ｓｍＤＴＦａｃｔｏｒはパラメータである。これらのパラメータは、画像内に孔と泡を持っていることが分かっているコンタクトレンズの画像を用いる装置の反復工程によって経験的に導き出す。

ステップ１１４では、ブロブの各画素のブロブ階調値（以下に二次元空間における一次導関数として説明する）を求める。ステップ１０２に先行する、すなわち図５のフローチャートに示す泡処理用ソフトウェアに先行する初期のブロブ分析の重要な部分は、二次元空間における一次導関数、すなわち階調を算出することによってブロブの縁を求めることである。これらの階調値は、外部と内部の縁を追跡して後処理用のブロブを形成するために用いる。しかし、これらの階調値は、初期のブロブ分析において、隣接の画素を切れ目のない一つの画素にまとめるために用いる画素の色分けで置き換えられる。泡識別工程の一部において、ブロブの縁の階調値はステップ１１４において算出し直す。ブロブの階調値の算出し直しは、ステップ１０２の前にブロブを位置決めした時に行う初期のブロブ分析によって見逃したかもしれない弱い縁を強調しようとして、各ブロブ（初期のブロブの矩形領域の両側の２つの追加の画素）の増加面積の大きさを得るための二次元空間における一次導関数を算出することを含んでいる。

ブロブの階調を算出し直している間に、階調平均と標準偏差を算出する。階調の閾値は、階調平均から一つの階調の標準偏差を引くことによって求める。階調の閾値は後工程においてブロブの大きさ、アスペクト比、対称度、及びブロブの肉（輪）厚を求めるために用い、これらのものはブロブを泡又は欠陥として分類するために用いる。ステップ１０２の前に泡識別ソフトウェアで行う初期のブロブ分析では、固定の階調の閾値をそのブロブ分析に用いる。泡処理ソフトウェアにおいて各ブロブの局所の階調の閾値を算出することによって、ブロブの特性を良好に評価することができる。

ステップ１１２とステップ１１４の後のステップ１１６において、ルーチンはブロブが大きいか又は小さいかを決定する。これは、ブロブの大きさを所定のパラメータと比較することによって行う。その大きさがその定数よりも小さい場合には、ブロブは小さいと見做し、ルーチンはステップ１２０へ移行する。そして、ブロブの大きさがその定数よりも大きい場合には、ブロブは大きいと見做し、ルーチンはステップ１２２へ移行する。

小さなブロブ、それはパラメータＣ_ｂｕｂＭｉｎＢｌｏｂによって特定した値よりも小さく、例えば１５よりも大きい画素領域を持ち、かつパラメータＣ_ｓｍＢｕｂＲａｔの特定範囲内のアスペクト比を持つブロブは、それらが小さな孔の明るい画素特性を持っているかどうかを決定するように評価する。また、（画素の輝度を（各ブロブの）局所バックグラウンドから算出した孔と輪の閾値と比較することによって決定した）暗い画素と全ての画素の比は、パラメータＣ_ｍｉｎＤＰＰｅｒと比較する。ブロブ内の暗い画素と全ての画素の比がＣ_ｍｉｎＤＰＰｅｒよりも大きい場合には、ブロブは泡又は小さな不完全な孔である。Ｃ_ｍｉｎＤＰＰｅｒは所定の装置とレンズに対して経験的に決定する。本装置では、それが５２という値になる。

ステップ１２０では、暗い画素と全ての画素の比を算出する。その後のステップ１２４では、その比を用いてブロブが孔であるか泡であるかを決定する。より詳細に述べると、ステップ１２４ではブロブを泡と識別するために２つの基準を満たす必要がある。第１の基準は、暗い画素と全ての画素の比が所定の条件を満たさなければならないということである。例えば、その条件は暗い画素と全ての画素の比が規定値よりも大きいということであってもよい。その規定値はブロブの大きさなどの別の因数の関数であってもよいことに留意すべきである。ステップ１２４で適用する第２の基準は、明るい画素の総数が所定数、例えば２よりも少ないかどうかということである。ステップ１２４で適用する基準の双方を満たした場合にはブロブを泡と識別し、そうでない場合にはブロブを孔であると決定する。

ステップ１２０において、画素を暗い又は明るいと識別するためには任意の適当な検査を利用することができる。例えば、輝度値が第１の所定値よりも小さい画素は暗いと見做し、一方では輝度値が第２の所定値よりも大きい画素は明るいと見做す。本装置ではなるべく、暗い画素は輪の閾値、すなわちｒｉｎｇＴｈｒよりも小さい輝度値の画素とし、明るい画素は孔の閾値、すなわちｈｏｌｅＴｈｒよりも大きい輝度値の画素とする。

ステップ１１６においてブロブを大きなブロブと決めた場合には、ルーチンはステップ１１６からステップ１２２へ移行する。ここでは、泡の最大の大きさを示す所定値（１１０００画素平方のデフォルト値を持ったパラメータ）とブロブの大きさとを比較する。ブロブがその所定値よりも小さくない場合には、ブロブを孔と識別する。しかし、ブロブがその所定値よりも小さい場合には、ルーチンはステップ１２６へ移行し、ブロブの輪すなわち外縁を求める。

大きなブロブは、それらが泡の特徴点をドーナツに似ているという点で示すかどうかを決定するために評価する肉厚を有する。ブロブの肉厚は、ステップ１２６において、４５度に分割した８つの探索ベクタそれぞれに従って決定する。この際に、ブロブの外側から中心へと処理し、ベクタ上の画素の輝度値を、各孔の局所バックグラウンドから算出した孔及び輪の閾値と比較する。各ベクタに従って、暗い画素と明るい画素を輪及び孔の閾値との比較に基づいて計数する。暗い画素はブロブの肉厚（縁又は輪）を示す。明るい画素の総数は、材料損がある場合には、その総量を求めるために利用することができる。

ステップ１３０では、最小の肉厚を上回る所定数の画素よりも大きい、例えば２つの画素よりも大きい肉厚を貫通するベクタの数を、所定値Ｃ_ｂｕｂＮＥｄｇｅと比較する。ブロブがこの検査に合格しない場合には、ブロブを孔（欠陥）として分類する。ブロブが容認可能な数の検査ベクタを有する場合には、ブロブを更に処理してブロブが泡であるかどうかを決定する。

ブロブがステップ１３０における輪のベクタ検査に合格した場合には、その画素を、局所バックグラウンドから決定した特別の閾値と比較し計数する。また、幾何平均と画素加重平均を求める。
特別の閾値は
暗い閾値＝ＢｇＭｅａｎ−（ｄａｒｋｆａｃ^＊ＢｇＳｉｇｍａ）
明るい閾値＝ＢｇＭｅａｎ＋（ｈｏｌｅｆａｃ^＊ＢｇＳｉｇｍａ）
極めて明るい閾値＝ｈｏｌｅＴｈｒ
上述したように、パラメータｄａｒｋｆａｃとｈｏｌｅｆａｃは、最初の方で述べたように経験的に求める。

ステップ１３２では暗い、明るい、及び極めて明るいブロブ内の画素数を計測する。詳細に述べると、これを行うため、画素のグレーレベル値を、今定義した暗い値、明るい値、及び極めて明るい値を示す３つの閾値と比較する。画素のグレーレベル値が暗い閾値（ｄａｒｋＴｈｒ）よりも小さい場合には、画素を暗いと見做す。画素のグレーレベル値が明るい閾値（ｂｒｉｇｈｔＴｈｒ）よりも大きい場合には、画素を明るいと見做す。そして、画素のグレーレベル値が極めて明るい閾値（ｖｅｒｙｂｒｉｇｈｔＴｈｒ）よりも大きい場合には、画素を極めて明るいと見做す。この方法では、極めて明るい画素も明るい画素として計数することに留意しなければならない。

ステップ１３４において、ルーチンはブロブが明るい画素を少しでも持っているかどうかを決める検査をする。ブロブが明るい画素を持っていない場合には、ブロブを泡と見做す。一方、ブロブが明るい画素を少しでも持っている場合には、ルーチンはステップ１３６へ移行し、ブロブが泡であるかどうかを検査する。この泡はレンズとして作用しているので、明るい中心を持っている。このステップでは、暗い画素と明るい画素の数、及び幾何中心と慣性質量中心の比較に基づく評価を行い、ブロブが泡、孔、破片、またはその他の類の欠陥であるかどうかを決める。その慣性質量中心は最初の方で説明してあり、画素荷重平均と呼ぶことができる。泡が中心に明るい画素を示すときは、慣性質量中心は幾何中心に極めて近いのが普通である。ところが、孔は幾何中心と比較したとき、歪んだ慣性質量中心を持っているように見えることが多い。破片は一般に非対称でもあり、この検査に合格しない。

ステップ１４０では、慣性質量中心と幾何中心の間の距離を規定値と比較する。その規定値は一定としても、規定の関数に従って決めてもよい。その距離が規定値よりも小さくない場合には、ブロブを非対称と見做し、それゆえに孔と見做す。しかし、慣性質量中心と幾何中心の間の距離が規定値よりも小さい場合には、ブロブを対称と見做す。ブロブは泡であるかもしれず、ルーチンはステップ１４２へ移行する。

このステップ１４２において、ルーチンはブロブが泡であるかどうかを暗い画素と明るい画素の比が示すかどうかを確認する。これを行うため、ルーチンはその比と規定値を比較する。その規定値はパラメータであっても、規定の関数に従って算出してもよい。暗い画素と明るい画素の比が規定値よりも小さい場合には、ブロブを泡と見做す。しかし、その比が規定値よりも小さくない場合には、ブロブを孔と見做す。規定値は約５であるのが好ましい。

図５に示すルーチン１００の好適な実施の形態では、たとえ１つの孔の存在がレンズを不合格にするのに十分であっても、ブロブ全部を分析することができる。ブロブ全部を分析することがレンズを作成するために用いる手順についての有用な情報を提供するかもしれないので、ブロブ全部を分析するのが好ましい。

図６と図７は、本発明の代りの装置及び方法を具体化した検査装置２００を示している。言うまでもなく、図６と図７は図１と図２にそれぞれ類似し、それらの図の同じ符号は同一又は同等の補助装置又は要素と考える。したがって、図６と図７の装置２００は、搬送補助装置１２、照明補助装置１４、画像化補助装置１６、及び処理補助装置２０を備えている。図７を特に参照すると、装置２００では照明補助装置１４がキセノンストロボ５４を備え、画像化補助装置１６がＣＣＤアレイ７６を含むカメラ３２を備えている。図１と図６に示す装置間の相違は、コンタクトレンズを、図1と図２に示す装置に関して説明した最終パッケージではなく、型半体又は前方湾曲型２０６内で検査するように示してあることである。この装置２００は部分的に透過すると共に部分的に吸収される光を用い、特に有用となっている。その理由は、装置２００が他の装置、特に紫外光のみを用いる検査装置と比べて厚いコンタクトレンズと薄いコンタクトレンズを検査することができ、紫外光のみを用いる検査装置は薄いレンズを検査することができるが厚いレンズを通して画像を生成することができないからである。

当業者であれば分かるように、装置２００は２つの型部の間で成形して一方の型部を分離した直後の成形コンタクトレンズを検査する設計となっている。レンズは残りの型部２０６に残り、その後に型部２０６はレンズを検査装置２００の全体にわたって運ぶ。通例、２つの型部はレンズに影響を及ぼすことなく引き離す。しかし、型部を引き離す際に場合によっては、レンズが残りの型部から僅かに離れることがある。これはレンズ内の欠陥ではない。しかし、従来の技術の典型的な自動レンズ検査装置は、型部から離れたレンズと、欠陥である孔又は割れ目を持ったレンズを効率的に区別することができない。

したがって、本発明は光学素子を検査する方法を含み、この方法は、
（ａ）前記光学素子の中央領域を第１の帯域幅を有する光で照明すること、
（ｂ）前記光学素子の縁を第２の帯域幅を有する光で照明すること、
（ｃ）ステップ（ａ）とステップ（ｂ）の光を前記光学素子に透過させ、前記光を感光性画素アレイで捕えること、
（ｄ）ステップ（ｃ）で生成した画素を読み取って前記光学素子を検査すること、
を包含している。

ここで用いた光学素子及び感光性画素アレイという用語は、上記の意味と好適な範囲を持っている。「中央領域」という用語は、前記光学素子の領域を指している。この領域は、前記光学素子の幾何中心から、前記光学素子の縁から約１ｍｍ以下の半径まで同心円状に広がっている。ここで用いた「縁」という用語は、前記光学素子の領域を指している。この領域は、前記光学素子の周辺から同心円状に広がって前記中央領域のところで終っている。例えば、前記光学素子が直径１２．６ｍｍのコンタクトレンズである場合には、中央領域は、半径で測定すると、前記幾何中心から５．３ｍｍまで広がる領域である。そのコンタクトレンズの縁は、半径で測定すると、６．３ｍｍである。

ここで用いた「第１の帯域幅を有する光」という用語は、光学素子内の孔、泡、割れ目、破片などの欠陥を照明する波長を持った光を指している。第１の帯域幅を有する前記光は可視域（約３７０ｎｍないし約４１０ｎｍ）にあるのが好ましい。しかし、第１の帯域幅を有する前記光は、可視域の光と紫外域の光から構成することができる。例えば、第１の帯域幅を有する光は、前記用語を定義したように第１の波長帯と第２の波長帯を持つことができる。「第２の帯域幅を有する光」という語句は、レンズの縁が型部から僅かに離れていることに起因する画像のどんな特徴も生成しない波長を持った光を指している。第２の帯域幅を有する前記光はスペクトルの紫外域（約３３０ｎｍないし約３６７ｎｍ）にあるのが好ましい。

さらに、本発明は光学素子を検査する方法を含み、この方法は、
（ａ）第１の帯域幅を有する光で前記光学素子の中央領域を照明すること、
（ｂ）第２の帯域幅を有する光で前記光学素子の縁を照明すること、
（ｃ）ステップ（ａ）と（ｂ）の光を前記光学素子に透過させて前記光を感光性画素アレイで捕えること、
（ｄ）前記光学素子の画像を生成すること、
を包含している。
ここで用いた光学素子、感光性画素アレイ、画像、中央領域、縁、第１の帯域幅を有する光、及び第２の帯域幅を有する光という用語は、上述の意味と好適な範囲を有している。

さらに、本発明は光学素子を検査する装置を含み、この装置は、
（ａ）第１の帯域幅を有する光で前記光学素子の中央領域を照明する手段、
（ｂ）第２の帯域幅を有する光で前記光学素子の縁を照明する手段、
（ｃ）ステップ（ａ）と（ｂ）の光を前記光学素子に透過させて前記光を感光性画素アレイで捕える手段、
（ｄ）ステップ（ｃ）で生成した画素を読み取って前記光学素子を検査する手段、
を包含している。
ここで用いた光学素子、感光性画素アレイ、画像、中央領域、縁、第１の帯域幅を有する光、及び第２の帯域幅を有する光という用語は、上述の意味と好適な範囲を有している。

ここで用いた前記中央領域を照明する前記手段は、光源から第１のフィルタ素子を通過する通過光を含むが限定するものではない。前記フィルタは、前記光学素子内に孔と割れ目を示す光を通過させる。前記第１のフィルタ素子は、スペクトルの可視域、なるべくなら約３７０ｎｍないし約４１０ｎｍの光を通過させるのが好ましい。ここで用いた前記縁を照明する手段は、光源から第２のフィルタ素子を通過する通過光を含むが限定するものではない。前記フィルタはレンズが型保持体から僅かに離れていることに起因する画像の特徴を生成しない。前記第２のフィルタ素子は、約３３０ｎｍないし約３６７ｎｍの波長を持った紫外域の光を通過させるのが好ましい。本発明を下記の図を参照して詳細に説明する。

図６と図７に示す装置の他の好適な実施の形態において光源５４とレンズ２０４の間に配置したフィルタ素子２０２を、図８に示すような別のフィルタ素子２２０と交換するように、装置２００を変更することができる。その代りに、フィルタ素子２２０はレンズ２０４とカメラ３２の間に配置することもできる。

フィルタ素子２２０によって、装置２００はレンズが剥離しているという理由だけでレンズを不合格にしない設計となっている。全体的に、これはレンズ内の大抵の孔や割れ目がレンズの中央領域内に発生するが、一方では型保持体２０６から離れているレンズの影響は主としてレンズの周辺領域にはっきり現れるという事実を利用することによって行う。より詳細に述べると、装置２００の照明補助装置は、レンズ内の孔と割れ目を効果的に示す画像を、レンズが型保持体から僅かに離れていることに起因する影響を少しも示すことなく画素アレイ７６上に形成するような設計と動作になっている。

このことは、コンタクトレンズ２０６内の孔や割れ目を示す少なくとも１つの帯域幅の光でコンタクトレンズ２０６の中央領域を照明すること、及びレンズの縁が型保持体から僅かに離れていることに起因する画像の特徴を少しも作らない第２の帯域幅の光でレンズの外側領域を照明することによって行うのが好ましい。これは、光源５４とレンズ２０４の間の照明用光ビームの路にフィルタ素子２２０を位置させることによって順次に達成する。

フィルタ素子２２０は、ホルダすなわち本体部材と、この本体部材にしっかり保持した第１及び第２のフィルタ素子とから成っている。図８に特に示すように、第１のフィルタ素子２１２は円の形を成している。第２のフィルタ素子２１４は大きな円の形を成し、前記第１のフィルタ素子２１２と同心になるように位置している。この結果、前記第２のフィルタ素子２１４は前記第１のフィルタ素子２１２と重なり、第１のフィルタ素子２１２の周辺の外に広がる環状の形をも有している。その代りに、円形の第１のフィルタ素子と環状の第２のフィルタ素子は同じ効果を達成するために用いることができる。

フィルタ素子２２０は、レンズ２０４の中央部を通過する光が前記第１のフィルタ素子２１２を通過し、かつレンズ２０４の外側周辺部を通過する光が前記第２のフィルタ素子２１４を通過するように装置２００内に配置する。さらに、前記第１のフィルタ素子２１２を通過する光がレンズの外側領域を全く通過せず、同様に、前記第２のフィルタ素子２１４を通過する光がレンズの中央領域を全く通過しないのが好ましい。

フィルタ素子２１２、２１４は適切な任意の帯域幅を通過させることができる。例えば、前記第２のフィルタ素子２１４はスペクトルの紫外域、なるべくなら約３４０ｎｍ又は３５７ｎｍ（＋／−１０半値全幅）の光を通過させ、レンズの周辺を紫外タイプで照明する。前記第１のフィルタ素子２１２は主に可視域の光を通過させるが、図３に示すような第１の波長帯域８６と第２の波長帯域８８の光を通過させることができる。レンズの外側部、最終的にはＣＣＤアレイへと通過することができる光の帯域幅を狭くすることにより、レンズの外側部の画像は剥離という人為的間違い結果を隠す暗い画像となる。

図９は装置２００の画素アレイ７６上に形成したレンズの画像を示している。画素のデータを分析してレンズが容認できるかどうかを決定するためには、適当な任意の画像分析アルゴリズムを利用することができる。本発明の態様の際立った特長は、レンズが孔又は割れ目を持っているかどうかを現存の画像分析アルゴリズムを用いて決定することができることである。これは、紫外光をレンズの縁だけに用いると、剥離として現れている成形工程の人為的間違い結果が隠れるという事実に起因している。すなわち、装置２００に用いたスペクトル隠蔽法は、レンズが型保持体から僅かに離れていることに起因する特徴が画素アレイ７６上に現れる可能性を無くすか、少なくとも実質的に減少させる。このように、たとえアルゴリズムがこの種のレンズと、縁が型保持体から離れているレンズとを効果的に区別することができなくても、アルゴリズムは孔又は割れ目を持ったレンズを正確に識別することができる。

当業者であれば分かるように、装置１０、ルーチン１００、及び装置２００は、広くさまざまな種類と大きさの光学レンズやその他の光学素子を検査するために使用することができ、特に装置１０、２００はコンタクトレンズを検査するのに適合している。さらに、ここに開示した多スペクトル画像化法は、その装置内で検査及び／又は梱包する予定の物体の吸収／透過特性によって決まるスペクトルのいろいろな組合せを用いる他の物体にも適用することができる。本発明を用いて検査することができるその他の物体には、眼鏡レンズ、カメラレンズ、光学フィルタ、薄膜、ガラスなどがある。

ここに開示した発明のその他の態様は下記の事項を含むが、それに限定はしない。それらは、感光性アレイで生成した画素を読み取り、光学素子が孔を持っているかどうかを対称度、肉厚、及び光学素子のグレースケール値を用いて評価する方法や、機械によって実行し得る命令プログラムを確実に具体化し、前記光学素子の被定義特性を区別する光学素子表示画像データ処理方法のステップを実行する機械可読のプログラム記憶装置である。

ここに開示した発明は上述の目的を達成するためにうまく適合することが明らかである。その反面で、当業者であれば数多くの修正例や具体例を案出することができることは言うまでもない。そして、添付の特許請求の範囲が本発明の真の精神と範囲に入る全ての変更例や具体例を包含することは予定内である。

本発明の実施に用いることができるレンズ検査装置を全体的に示すブロック図である。 図１に示した検査装置内の照明補助装置と画像化補助装置の一部を示している。 図１及び図２の装置においてレンズを照明するために用いることができるスペクトル帯域を示している。 図１及び図２の装置において第１のスペクトルマスキング法を用いて生成したレンズの画像を示している。 第１のスペクトルマスキング法を用いて生成したレンズの画像を分析するための好適な手順に関するフローチャートである。 図１に類似し、本発明の実施に用いることもできる第２のレンズ検査装置を示している。 図２に類似し、本発明の実施に用いることもできる第２のレンズ検査装置を示している。 第２のスペクトルマスキング法を実現するために用いることができるフィルタ素子を示し、図６及び図７の検査装置内のレンズを照明するために用いることができる。 第２のスペクトルマスキング法を用いて生成したレンズの画像を示している。

Claims (28)

1. 光学素子を検査する方法において、
   （ａ）光学素子と周辺バックグラウンドを光で照明することであって、前記光は第１の波長帯域と第２の波長帯域から成り、前記第１の波長帯域と前記第２の波長帯域は異なった波長帯域であり、前記第１の波長帯域は第１の輝度を有し、前記第２の波長帯域は第２の輝度を有すること、
   （ｂ）前記光を前記光学素子に透過させることであって、前記第１の波長帯域の大部分は前記光学素子によって吸収し、前記第２の波長帯域の大部分は前記光学素子に透過させ、前記レンズ透過光は感光性画素アレイで捕えること、
   （ｃ）前記光を前記周辺バックグラウンドに透過させることであって、前記第１の波長帯域と前記第２の波長帯域の大部分は透過させ、前記バックグラウンド透過光は感光性画素アレイで捕えること、
   （ｄ）ステップ（ｂ）とステップ（ｃ）で生成した画素を読み取って前記読み取りのグレースケール値を比較することであって、前記バックグラウンド透過光で生成した画素のグレースケール値と前記レンズ透過光で生成した画素のグレースケール値との差は前記光学素子内の孔と前記周辺バックグラウンド内の泡とを区別するのに十分な値であること、
   を包含している方法。
2. 前記第１の波長帯域は光学素子によって約８０％ないし約１００％の割合で吸収する請求項１の方法。
3. 前記第１の波長帯域は約９８％ないし約１００％の割合で吸収する請求項１の方法。
4. 前記第１の波長帯域は約３４０ｎｍないし約３６０ｎｍである請求項１の方法。
5. 前記第２の波長帯域は約８０％ないし約１００％の割合で透過させる請求項１の方法。
6. 前記第２の波長帯域は約９８％ないし約１００％の割合で透過させる請求項１の方法。
7. 前記第２の波長帯域は約３８５ｎｍないし４０５ｎｍである請求項１の方法。
8. 前記第１の輝度と前記第２の輝度の輝度比は約２対１である請求項１の方法。
9. 前記第１の輝度と前記第２の輝度の比は約１．５対１である請求項１の方法。
10. 周辺バックグラウンドと前記光学素子の無欠陥領域とのグレースケールの差は約１２０ないし約１８０である請求項１の方法。
11. 周辺バックグラウンドと前記光学素子の無欠陥領域とのグレースケールの差は約１４０である請求項１の方法。
12. ステップ（ｂ）とステップ（ａ）において透過して前記感光性画素アレイに入射する光の輝度は、光学素子の無欠陥領域を捕えた画像が感光性画素アレイの感度の中間範囲にあるように更に調整する請求項１の方法。
13. 前記第１の波長帯域と前記第２の波長帯域は１つの光源と１つ以上の適切なフィルタとによって生成する請求項１の方法。
14. 光学素子を検査する方法において、
    （ａ）光学素子と周辺バックグラウンドを光で照明することであって、前記光は第１の波長帯域と第２の波長帯域から成り、前記第１の波長帯域と前記第２の波長帯域は異なった波長帯域であり、前記第１の波長帯域は第１の輝度を有し、前記第２の波長帯域は第２の輝度を有すること、
    （ｂ）前記光を前記光学素子に透過させることであって、前記第１の波長帯域の大部分は前記光学素子によって吸収し、前記第２の波長帯域の大部分は前記光学素子に透過させ、前記レンズ透過光は感光性画素アレイで捕えること、
    （ｃ）前記光を前記周辺バックグラウンドに透過させることであって、前記第１の波長帯域と前記第２の波長帯域の大部分は透過させ、前記バックグラウンド透過光は感光性画素アレイで捕えること、
    （ｄ）前記光学素子と前記周辺バックグラウンドの画像を生成することであって、ステップ（ｃ）とステップ（ｂ）で生成した画素のグレースケール値の差は前記光学素子内の孔と前記周辺バックグラウンド内の泡とを区別するのに十分な値であること、
    を包含している方法。
15. 前記第１の波長帯域は約９８％ないし約１００％の割合で吸収する請求項１４の方法。
16. 前記第２の波長帯域は約８０％ないし約１００％の割合で透過させる請求項１４の方法。
17. 前記第２の波長帯域は約３８５ｎｍないし４０５ｎｍである請求項１４の方法。
18. 前記第１の輝度と前記第２の輝度の比は約１．５対１である請求項１４の方法。
19. 前記第１の波長帯域と前記第２の波長帯域は１つの光源と１つ以上の適切なフィルタとによって生成する請求項１４の方法。
20. 光学素子を検査する方法において、
    （ａ）第１の帯域幅を有する光で前記光学素子の中央領域を照明すること、
    （ｂ）第２の帯域幅を有する光で前記光学素子の縁を照明すること、
    （ｃ）ステップ（ａ）とステップ（ｂ）の光を前記光学素子に透過させ、前記光は感光性画素アレイで捕えること、
    （ｄ）ステップ（ｃ）で生成した画素を読み取って前記光学素子を検査すること、
    を包含している方法。
21. 前記中央領域は前記光学素子の縁から２ｍｍまで広がっている請求項２０の方法。
22. 前記中央領域は前記光学素子の縁から４ｍｍまで広がっている請求項２０の方法。
23. 第１の帯域幅を有する前記光は、約３７０ｎｍないし約４０５ｎｍの波長を有する可視光から成っている請求項２０の方法。
24. 第２の帯域幅を有する前記光は、約３３０ｎｍないし約３６７ｎｍの波長を有する紫外光から成っている請求項２０の方法。
25. 光学素子を検査する装置において、
    （ａ）光学素子と周辺バックグラウンドを光で照明する手段であって、前記光は第１の波長帯域と第２の波長帯域から成り、前記第１の波長帯域と前記第２の波長帯域は異なった波長帯域であり、前記第１の波長帯域は第１の輝度を有し、前記第２の波長帯域は第２の輝度を有する手段、
    （ｂ）前記光を前記光学素子に透過させる手段であって、前記第１の波長帯域の大部分は前記光学素子によって吸収し、前記第２の波長帯域の大部分は前記光学素子に透過させ、前記レンズ透過光は感光性画素アレイで捕える手段、
    （ｃ）前記光を前記周辺バックグラウンドに透過させる手段であって、前記第１の波長帯域と前記第２の波長帯域の大部分は透過させ、前記バックグラウンド透過光は感光性画素アレイで捕える手段、
    （ｄ）ステップ（ｂ）とステップ（ｃ）で生成した画素を読み取って前記読み取りのグレースケール値を比較する手段であって、前記バックグラウンド透過光で生成した画素のグレースケール値と前記レンズ透過光で生成した画素のグレースケール値との差は前記光学素子内の孔と前記周辺バックグラウンド内の泡とを区別するのに十分な値である手段、
    を包含している装置。
26. 光学素子を検査する装置において、
    （ａ）第１の帯域幅を有する光で前記光学素子の中央領域を照明する手段、
    （ｂ）第２の帯域幅を有する光で前記光学素子の縁を照明する手段、
    （ｃ）ステップ（ａ）とステップ（ｂ）の光を前記光学素子に透過させて前記光を感光性画素アレイで捕える手段、
    （ｄ）ステップ（ｃ）で生成した画素を読み取って前記光学素子を検査する手段、
    を包含している装置。
27. 前記中央領域を照明する前記手段は光源と第１のフィルタ素子とから成り、前記フィルタ素子は可視域の光を透過させる請求項２６の装置。
28. 前記縁を照明する前記手段は光源と第２のフィルタ素子とから成り、前記フィルタ素子は紫外域の光を透過させる請求項２６の装置。

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