JP2017106909A - Ｕｖ照明を用いるコンタクトレンズの欠陥の検査 - Google Patents

Abstract

【課題】コンタクトレンズ材料における欠陥を検出するためのシステムを提供する。【解決手段】食塩水140に浮かべたレンズ150を検査するためのレンズ120およびカメラ220であって、デジタル画像出力は、光のスペクトルのうちのレンズ材料の蛍光発光の放射スペクトルの光によって生み出される画像のみを含むカメラと、レンズを照明して、レンズにおける蛍光発光の放射を励起するための第１の紫外光源と、紫外光によって照明した前記レンズからの放射光をフィルタ処理するための第１のフィルタ110と、関連メモリと、カメラから出力されるデジタル画像を受け付けるための入力と、分析したデジタル画像を表す出力とを有するコンピュータであって、分析されたデジタル画像は、レンズ材料において検出された不良の可視表示を含んでいるコンピュータを備えるシステム。【選択図】図１

Description

本発明は、食塩水で満たされた容器に浮かべた眼科用レンズの欠陥を検査するための装置に関する。より具体的には、本発明は、紫外照明を使用して眼科用レンズの品質を検査するための装置および方法に関する。

本発明は、自動生産ラインにおける検査システムに関する。より詳しくは、本発明は、紫外光で照らす眼科用レンズの検査のシステムおよび方法に関する。レンズは、密封過程に先立って容器内で検査される。

眼科用レンズは、ブリスターパックと一般的に称される小型の容器に梱包される。容器は、典型的には、単独の眼科用レンズを食塩水に浸して収容する。先行技術のシステムでは、バックライトおよびフロントライトの形態でＬＥＤ照明を使用する検査システムを開示している。これらの種類の検査システムは、検査の質に悪影響を及ぼし、ソフトウェアが真の欠陥と偽の欠陥とを区別するために画像についてより多量の分析を実行しなければならないがゆえに検査時間を大幅に増加させる食塩水の汚れおよび溶液中の気泡に起因して、レンズのきわめて微細な割れ、気泡、および角欠けの検出において、特定の限界を抱えている。さらに、典型的なＬＥＤ照明システムは、とりわけレンズ材料における変形が照明の軸に沿って向けられている場合に、そのような変形を目立たせることが難しい。複数の画像の取得と相まって照明の角度の変更や照明の波長の変更などの手の込んだ方法を、きわめて微細な欠陥を検出するための異なる画像の詳細な分析を可能にするために、採用しなければならない。微細な欠陥を検出するためのこれらの追加の骨の折れる過程にもかかわらず、これらの検査は、多数の良好なレンズを不良品と検出し、製造者にとって損失を増加させている場合がある。また、検査システムが欠陥のあるレンズを良品として受け入れてしまう場合も存在し、その場合には、顧客が不完全なレンズに遭遇することになる。

特定の蛍光物質が、近紫外スペクトルの放射電磁エネルギを吸収し、それを光の可視スペクトルのより長い波長で放出できることは、公知の現象である。この現象は、紫外放射源によって照明して可視スペクトルの発光を再放射する蛍光染料または顔料を含む物体の種々の検査を可能にする。

蛍光顔料または化合物が、コンタクトレンズの製造において使用されることは、周知の事実である。典型的な蛍光化合物は、試験所において物質を特定または検出し、複製を防止し、コンタクトレンズの製造に用いられる素材の偽造を見分けることができるように利用されている。レンズ材料の偽造および置き換えならびに誤解を招かせる広告が、蔓延するようになっている。蛍光発光は、電磁スペクトルの紫外または可視のいずれかの領域の短い波長の光が吸収され、より長い波長において再放射されるフォトルミネッセンス過程である。再放出は、光スペクトルの可視領域において生じる。コンタクトレンズ材料中の蛍光化合物が、紫外光のもとで蛍光発光の現象を呈する。コンタクトレンズ材料中の顔料から生じる蛍光の光が、レンズの研磨光学面において反射し、レンズの縁あるいは欠陥または他の変形の結果として形成された縁に集中する。蛍光発光の現象は、材料の縁ならびに材料が破損し、あるいは材料の物理的な特性が乱れている場所において、とくに著しい。材料を標準的なＬＥＤ照明または赤外照明によって照明するとき、蛍光は視認されない。しかしながら、同じ材料を、紫外照明を使用して照明するとき、蛍光が明らかである。したがって、材料における空隙、気泡、または切れ目などの欠陥は、カメラが取得するデジタル画像において明るく（明るい画素として）現れる。これは、欠陥を代表する材料の部分から放出する蛍光波長の光はわずか、または皆無であるためである。したがって、本発明は、たとえそれらの空隙が裸眼では検出不可能であったとしても、着色レンズ材料における欠陥を検出するのにとくに適する。

レンズにおける角欠け、破れ、および気泡の確実かつ堅実な検出を可能にするために、食塩水に浮かべたコンタクトレンズの優れた画像を一貫して生み出すことができる装置および方法が、必要とされている。これが、本発明の目的である。

本発明の装置および方法は、先行技術において見られる困難のうちの少なくともいくつかに対処する。

本発明の目的は、コンタクトレンズにおける縁および変形を検査するために食塩水に浮かべたコンタクトレンズを検査するための装置を提供することにある。提示される発明は、ＵＶ光で照明したコンタクトレンズの高品質の画像を取得するために高分解能のカメラおよびレンズを構成する。ＵＶ光は、基本的に、コンタクトレンズ材料またはコンタクトレンズ材料内に存在する蛍光顔料を励起する。可視スペクトルのより長い波長の再放出光が、迷光または光の他のスペクトルがカメラに取得されることがないよう、適切なフィルタに通される。

本発明のさらなる目的は、切れ目、破れ、および変形などのコンタクトレンズの欠陥の検査のために紫外（３６５ｎｍ）波長の照明のもとでの照射の現象を利用するための装置および方法を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、光を任意の所与の事例において短いパルスで放出するように照明を電子的に制御することができるＵＶ ＬＥＤに基づく照明モジュールと一体化された装置を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、種々の検査基準に適するように光の強度を電子的に制御することができるＵＶ ＬＥＤに基づく照明モジュールと一体化された装置を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、或るパルスと別のパルスとできわめて一貫的かつ安定した光の強度を維持するためにＵＶ ＬＥＤに基づく照明モジュールのストロボ発光を可能にするための装置を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、レンズを紫外光で照明し、カメラレンズの前方に配置した特定波長の（例えば、５４２ｎｍの）カラーフィルタを使用して画像を取得する、コンタクトレンズの改善された検査方法を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、コンタクトレンズの縁およびコンタクトレンズの領域内の欠陥を検出するための拡張分析を可能にするために、コンタクトレンズの高分解能の画像を取得するための装置を提供することにある。

本発明のまた別の態様は、自動検査システムへと容易に統合されるインライン検査モジュールとして使用するための装置を提供することにある。

本発明の他の特徴および目的が、好ましい実施形態の詳細な説明および下記に含まれる図面の図から、明らかになるであろう。

本発明を、本発明について考えられる構成を示している添付の図面に関してさらに説明することが、好都合であると考えられる。本発明について、他の構成も可能であり、したがって添付の図面の詳細を、本発明の上述の説明の一般性を奪うものとして理解すべきではないことを、当業者であれば理解できるであろう。

本発明による光学および照明システムの図を示している。 先行技術の光学および照明システムの図を示している。 縁に欠陥のあるレンズについて、標準的なＬＥＤ照明モジュールを備える図２の検査システムを使用して取得した眼科用レンズの画像を示している。 図３の領域Ｂ１の拡大画像を示している。 縁に欠陥のあるレンズについて、紫外ＬＥＤ照明モジュールを備える図１の検査システムを使用して取得した眼科用レンズの画像を示している。 図５の領域Ｂ１の拡大画像を示している。 縁に欠陥のあるレンズについて、標準的なＬＥＤ照明モジュールを備える図２の検査システムを使用して取得した眼科用レンズの画像を示している。 図７の領域Ｂ２の拡大画像を示している。 縁に欠陥のあるレンズについて、紫外ＬＥＤ照明モジュールを備える図１の検査システムを使用して取得した眼科用レンズの画像を示している。 図９の領域Ｂ２の拡大画像を示している。 縁に欠陥のあるレンズについて、標準的なＬＥＤ照明モジュールを備える図２の検査システムを使用して取得した眼科用レンズの画像を示している。 図１１の領域Ｂ３の拡大画像を示している。 縁に欠陥のあるレンズについて、紫外ＬＥＤ照明モジュールを備える図１の検査システムを使用して取得した眼科用レンズの画像を示している。 図１３の領域Ｂ３の拡大画像を示している。 縁に欠陥のあるレンズについて、標準的なＬＥＤ照明モジュールを備える図２の検査システムを使用して取得した眼科用レンズの画像を示している。 図１５の領域Ｂ４の拡大画像を示している。 縁に欠陥のあるレンズについて、紫外ＬＥＤ照明モジュールを備える図１の検査システムを使用して取得した眼科用レンズの画像を示している。 図１７の領域Ｂ４の拡大画像を示している。

図１を参照すると、本発明の実施形態によれば、レンズ材料における縁の欠陥、気泡、および破れ、ならびに他の変形を検出するためのシステム１００および方法は、レンズ２１０を有するカメラ２２０を含んでおり、カメラ２２０は、カメラ２２０が取得するレンズ２１０を通して見られるとおりの画像を分析するためのコンピュータに適切に統合されている。カメラ２２０は、技術的に周知のようにシャッタまたはストロボ制御電子機器モジュール（図示されていない）の動作に同期して紫外光を放出する一体型または着脱式の照明モジュール１３０を備えることができる。

さらに、本発明によれば、第１の光学フィルタ１１０が、レンズ２１０に進入するあらゆる光が最初に第１の光学フィルタ１１０を必ず通過するように、カメラ２２０のレンズ２１０を覆って配置される。第１の光学フィルタ１１０は、検査対象のコンタクトレンズ１５０の蛍光発光を励起する波長を含む光の波長を遮るように選択される。したがって、カメラ２２０は、蛍光発光の作用を通じて放出される光を含むが、第１の光学フィルタ１１０が拒絶した光のスペクトルからのディテールは含まない画像を得る。第１の光学フィルタ１１０の配置は、カメラ２２０のレンズ２１０の前または背後のいずれであっても、本発明の動作に影響しないことを、当業者であれば理解できるであろう。

さらに、本発明は、複数の入射角での検査対象の包括的なＵＶ光照明をもたらすために、紫外（ＵＶ）光源１３０または複数の紫外光源を、カメラ２２０のレンズ２１０の周囲のアレイに配置して組み込むことができる。ＵＶ光源１３０は、いずれも検査対象の容器１２０内に保持された食塩水１４０に浮かべたコンタクトレンズ１５０において蛍光放射を励起するために充分な波長の光を放射する複数のＵＶ発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えることができる。容器の材料１２０として、これに限られるわけではないが、半透明またはつや消しのプラスチック材料を挙げることができる。

本発明の一実施形態によれば、コンタクトレンズを照明するために使用するＬＥＤを、所与のレンズ材料の種類において蛍光放射を励起するために必要なスペクトルの放射を放出するように選択することができる。したがって、ＵＶ ＬＥＤアレイ２１０に基づいて励起光のスペクトルを調整するように異なる光学フィルタを選択することができ、あるいは必要とされる励起光のスペクトルに対応するようにＬＥＤアレイを選択することができる。

本発明のまたさらなる実施形態においては、ＵＶ ＬＥＤに基づく照明モジュールを、ＵＶ ＬＥＤの動作に必要とされる必要電力を減らし、ＬＥＤの寿命を延ばし、画像の取得におけるスミアを排除するために、カメラ２２０の動作に同期して光を放出するように作動させることができる。これは市販の電子ストロボコントローラ（図示せず）を利用して、カメラ２２０の画像取得の過程に同期してＬＥＤアレイにプログラムされた時間パルスを発することによって達成することができる。

カメラ２２０は、ＵＶ光源１３０の結果として生じた蛍光発光の作用を通じてレンズ１５０が放出した光を含むが、第１の光学フィルタ１１０によって拒絶された光のスペクトルからのディテールを含まない画像を得る。

図２の装置は、コンタクトレンズの欠陥を検査するための一般的に設計された先行技術に関する。図２の装置２００は、図２のバックライトまたは一般的なＬＥＤ照明１６０が、検査される物体１５０の上方に配置された図１のフロントライトＵＶ ＬＥＤ照明１３０と比べて、検査の対象物１５０の下方に配置されている点で、図１に示した本発明の装置１００から異なる。

本発明の実施形態の上述の詳細な説明は、主として明快な理解の目的で提示されており、不必要な限定を意味するものでも、示唆するものでもない。本発明の種々の実施形態における本発明の変更が、この開示を検討することによって当業者にとって明らかになると考えられ、添付の特許請求の範囲によって包含される本発明の要旨を逸脱しない範囲で可能である。以上に照らし、本発明のいくつかの目的が達成され、他の利点が得られることを、理解できるであろう。上述の構成および方法において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で多数の変更を行うことができるため、上記の説明に含まれるすべての内容は、例示として解釈されるべきものであり、限定の意味には解釈されない。

本発明の好ましい実施形態において、いくつかの例が、以下で説明される。

図３は、図２に示した装置２００を使用して取得した眼科用レンズの画像を示している。図３において明らかであるとおり、推定欠陥を、囲みＢ１に示す領域において縁が破損した形態で見て取ることができる。囲みＢ１（図３）の拡大画像が、図４に示されている。眼科用レンズの縁を、黒色の縁として見て取ることができ、縁に小さくてわずかな破損が存在する。検査パラメータに応じて、図４における縁は、欠陥として検出される可能性も、検出されない可能性もある。この曖昧さの結果として、眼科用レンズが良品レンズとして検査される可能性も、不良品レンズとして検査される可能性もある。画像についてさらなる分析の実行が必要とされ、結果として検査結果が遅れる可能性がある。

図５は、図３と同じ眼科用レンズの画像であるが、図１に示したとおりの装置１００を使用して取得した画像を示している。図５において囲みＢ１によって示された領域が、図６に拡大されて示されている。眼科用レンズの縁を、装置１００において利用するＵＶ ＬＥＤ照明に曝されたときの蛍光発光の現象ゆえに、白色の縁として見て取ることができる。眼科用レンズの縁を表している白色の円の線が、不連続な白色の線を呈し、レンズの縁に欠陥があること示していることが明らかである。ソフトウェアによるさらなる分析により、レンズの図６における縁を示している白色の線の破損が、不連続な縁として正確かつ一貫して検出される。

図７が、図２に示した装置２００を使用して取得した眼科用レンズの画像を示している。図７において明らかであるとおり、推定欠陥を、囲みＢ２に示した領域におけるレンズ材料内の気泡の形態で見て取ることができる。囲みＢ２（図７）の拡大画像が、図８に示されている。気泡を、レンズの縁における丸い欠陥として見て取ることができる。検査パラメータに応じて、図８における気泡は、欠陥として検出される可能性も、検出されない可能性もある。この曖昧さの結果として、眼科用レンズが良品レンズとして検査される可能性も、不良品レンズとして検査される可能性もある。画像についてさらなる分析の実行が必要とされ、結果として検査結果が遅れる可能性がある。

図９は、図７と同じ眼科用レンズの画像であるが、図１に示したとおりの装置１００を使用して取得した画像を示している。図９において囲みＢ２によって示された領域が、図１０に拡大されて示されている。眼科用レンズの縁を、装置１００において利用するＵＶ ＬＥＤ照明に曝されたときの蛍光発光の現象ゆえに、白色の縁として見て取ることができる。さらに、眼科用レンズ内の気泡の縁を表す半円の白色の円の線がきわめて顕著であり、確実かつ繰り返し検出できることも、明らかである。ソフトウェアアルゴリズムによるさらなる分析において、気泡や存在し得る他の異物などの直径などの測定が、画像の大幅な改善ゆえに容易に達成されることに、注目することが重要である。

図１１は、図２に示した装置２００を使用して取得した眼科用レンズの画像を示している。コンタクトレンズが、容器１２０において、食塩水の縁に一致する場所に位置している。図１１において明らかであるとおり、気泡の欠陥が、領域Ｂ３において観察される。囲みＢ３（図１１）の拡大画像が、図１２に示されている。ぼんやりとした気泡を、レンズおよび食塩水の黒色の縁のきわめて近くに見て取ることができる。気泡を、レンズの縁に位置する丸い欠陥として見て取ることができる。検査パラメータに応じて、図１２における気泡は、欠陥として検出される可能性も、検出されない可能性もある。この曖昧さの結果として、眼科用レンズが良品レンズとして検査される可能性も、不良品レンズとして検査される可能性もある。画像についてさらなる分析の実行が必要とされ、結果として検査結果が遅れる可能性がある。

図１３は、図１１と同じ眼科用レンズの画像であるが、図１に示したとおりの装置１００を使用して取得した画像を示している。図１３において囲みＢ３によって示された領域が、図１４に拡大されて示されている。眼科用レンズの縁を、装置１００において利用するＵＶ ＬＥＤ照明に曝されたときの蛍光発光の現象ゆえに、白色の縁として見て取ることができる。さらに、眼科用レンズ内の気泡の縁を表す半円の白色の円の線が、図１２において見られるように食塩水の背景に同化することなく、大いに強調されていることも明らかである。図１４における気泡は、分析ソフトウェアによって途切れなく検出され、さらにはその位置が、検査対象の製品の品質の保証を確保するために正確に、反復的かつ一貫的に特定される。

図１５が、図２に示した装置２００を使用して取得した眼科用レンズの画像を示している。図１５に見られるとおり、推定割れの欠陥を、囲みの領域Ｂ４において見て取ることができる。囲みＢ４（図１５）の拡大画像が、図１６に示されている。Ｂ４内の領域のいくつかの部分が、或る部分において不連続であり、他の部分において不鮮明である暗い線を示している。この欠陥の検査は、信頼できない結果をもたらす可能性がある。

図１７は、図１５と同じ眼科用レンズの画像であるが、図１に示したとおりの装置１００を使用して取得した画像を示している。図１７において囲みＢ４によって示された領域が、図１８に拡大されて示されている。図１８の囲みＢ４において見て取ることができる欠陥は、装置１００において利用するＵＶ ＬＥＤ照明に曝されたときに顕著な暗い線のように見える推定割れのように見える。さらに、線が連続的かつ高コントラストであり、検査システムによって分析したときに欠陥が確実かつ繰り返し検出されることも、明らかである。

種々の変更を、本発明の精神または添付の特許請求の範囲の要旨を逸脱することなく、行うことができる。以上に照らし、本発明のいくつかの目的が達成され、他の利点が得られることを、理解できるであろう。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱することなく、上述の装置および方法において多数の変更を行うことができるであろう。上記の説明に含まれるすべての内容は、例示として解釈されるべきものであり、限定の意味には解釈されない。

Claims (9)

1. コンタクトレンズ材料における欠陥を検出するためのシステムであって、
   食塩水に浮かべた前記レンズを検査するためのレンズおよびデジタル画像出力を有するカメラであって、該カメラの前記デジタル画像出力は、光のスペクトルのうちの前記レンズ材料の蛍光発光の放出によって生み出される部分に対応する色スペクトルの光によって生み出される画像のみを含むカメラと、
   前記レンズを照明して、該レンズにおける蛍光発光の放出を励起するための第１の紫外光源と、
   紫外光によって照明した前記レンズからの前記放射光をフィルタ処理するための第１のフィルタと、
   関連メモリと、前記カメラから出力されるデジタル画像を受け付けるための入力と、分析したデジタル画像を表す出力とを有するコンピュータであって、前記分析されたデジタル画像は、前記レンズ材料において検出された不良の可視表示を含んでいるコンピュータと
   を備えるシステム。
2. 前記光源は、ＵＶ発光ダイオードのアレイを備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ＵＶ発光ダイオードのアレイは、前記カメラの前記レンズの周囲に配置される、請求項２に記載のシステム。
4. 前記光源を前記カメラの画像の取得に同期した動作にて作動させることができるストロボコントローラをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
5. 前記光源を前記カメラの画像の取得に同期した動作にて異なるタイミングパルスで作動させることができる前記ストロボコントローラ内の特徴をさらに備える、請求項４に記載のシステム。
6. 蛍光材料を有しているレンズ材料における欠陥を検出するための方法であって、
   前記レンズ材料による第２のスペクトルの光の放出を励起するように設計された第１のスペクトルの光で前記レンズを照明するステップと、
   前記レンズ材料の蛍光発光の放出によって引き起こされた光の前記第２のスペクトルを表す前記レンズの画像を取得するステップと、
   前記画像を分析し、前記レンズにおける不良を表している画素を決定するステップと、
   前記レンズ材料において検出された不良の可視表示を含む前記分析されたデジタル画像を提供するステップと
   を含む方法。
7. 前記デジタル画像における不良をコントラスト色で輪郭付けすることをさらに含む、請求項７に記載のレンズ材料における欠陥を検出するための方法。
8. 所定の領域よりも大きい前記デジタル画像における不良を輪郭付けすることをさらに含む、請求項７に記載のレンズ材料における欠陥を検出するための方法。
9. 所定の長さよりも長い前記デジタル画像における欠陥を輪郭付けすることをさらに含む、請求項７に記載のレンズ材料における欠陥を検出するための方法。