JP7309225B2 - コンタクトレンズの欠陥分析及び追跡システム - Google Patents

Description

本発明は、拡大画像からコンタクトレンズの欠陥を識別し、その後、トレーサビリティ及び分析目的のために製造ロット番号の下で分類されたコンタクトレンズの画像に特定の欠陥領域を格納するためのシステム及び方法に関する。より具体的には、本発明は、キズや気泡などの製造上の欠陥や、コンタクトレンズの幾何学的特性に関連するバラつきなど、コンタクトレンズの画像中の欠陥の種類を分類して集計し、製造品質向上のためのプロセスモニタリングを可能にするシステムに関する。

本発明は、人手による検査工程での品質保証プロセスにおける検査システム及び方法に関する。より詳細には、本発明は、コンタクトレンズをコンタクトレンズホルダ内に配置し、人間のオペレータがさらなる分析のために欠陥が存在する関心がある領域をさらに選択することを可能にすることによって、疑わしいコンタクトレンズの詳細な検査を必要とするコンタクトレンズの検査のシステム及び方法に関する。自動化された検査システムでは、通常、欠陥のあるレンズが物理的に分離され、トレイ又は他の形態の輸送機器に配置される。不合格となったコンタクトレンズは、分析される必要がある小さな欠陥又は大きな欠陥を有する場合がある。分析された結果は、自動検査システムの検査パラメータをファインチューニング又は微調整して検査の品質を改善するために、データを使用することができる製造工程のオペレータと共有される。製造業者は一般的に、自動化されたシステムが識別できない可能性のある欠陥をオペレータが識別できるようにするために、光学式検査用プロジェクタとして一般的に知られている拡大投影システムを使用する手動での検査を採用する。現在の手動検査システムは、暗視野照明オプションなしで明視野照明を使用する。このような方法は、煩わしくて時間がかかるが、人間による拡大画像を検査する場合、特に、非常に微細な欠陥を検査するためにレンズの反転が必要となる場合には、特定の種類の欠陥を検出し、分類する点において自動化されたシステムよりもはるかに優れる。さらに、自動化されたシステムは、欠陥を識別し、一般的には関心がある領域だけでなく、レンズの画像全体を格納する。欠陥画像を格納する機能が存在する場合、関心がある領域の解像度は、コンタクトレンズ画像全体と同じとなるのが通常である。いくつかの欠陥は、異なる較正がなされた基準テンプレートを使用することによって、さらなる分析を必要とし得るので、いくつかのコンタクトレンズの詳細なサンプル検査を行うことは、任意の検査システムの重要な態様といえる。欠陥の種類のいくつかは、レンズの角度や中心からの距離などの特定の測定を助けるために、異なる種類の基準テンプレートを必要とする場合がある。画像の収差が非常に小さくなる位置に異なるテンプレートを導入することは、正確で信頼性のある検査を実現させる。本発明は、このような要求に応えるための装置と方法を提供することを目的とする。

特に、ある種の欠陥が正しく分類されないか、又は自動検査システムにおける改良されたアルゴリズムを用いても検出できない場合には、手動での検査が必要であると一般的に認識されている。手動での検査システムは、プログラマーが欠陥をそれぞれの分野に分類又は再分類して、自動化されたシステムにおける検査品質の最適レベルを絶えず改善し、達成するのに役立つ。

本発明は、コンタクトレンズを拡大し、２つの高解像度カメラと適切に一体化された大きなスクリーン上に画像を投影することができるシステム及び方法であって、一方は画像をコンピュータ上に表示するためのものであり、他方は旋回アーム上に取り付けられたカメラであり、拡大された画像の関心がある領域におけるカメラの手動での位置決めを可能にし、暗視野照明及び明視野照明を使用して全画像又は部分画像のキャプチャを可能にし、さらなる分析のために異なる分類の下でそれらを格納する。その後、分析されたデータを使用して、製造工程又はその他の問題を特定し、それらに対処するための是正措置を講じることが本発明の目的である。

以下「ＣＬ」とも称されるコンタクトレンズは、近視や遠視など、目の焦点が合わない場合に、視力を矯正するために目に取り付けて使用されるデバイスである。

コンタクトレンズの製造工程では、使用されるポリマーの種類、ポリマーが受ける熱的影響、射出成形型からのコンタクトレンズの剥離、装飾用レンズへの印刷などに関連し得るいくつかの欠陥が生じる。製造工程に組み込また自動検査システムは、通常、識別された欠陥を取り除くようにプログラムされており、その後、別々のトレイに配置される。良品と判断された検査済みレンズは、その後、技術者、又は経験豊富なオペレータによってオフラインで分析され、その結果を手作業で集計されて、プロセスエンジニアに報告される。欠陥が発見された場合、プロセスエンジニアが自動検査システムのプロセスパラメータを微調整し、検査されたレンズのさらなる最適化及び品質の向上を実現する。

分析工程で、レンズを手作業で検査しているオペレータがミスをするのは通常のことで、特に、光学式コンパレータを使って欠陥の領域、位置、種類を特定する際には、不適切な結論に至ることがある。現在の方法を用いて特定される欠陥は、光比較器特性の性質上、煩わしく不便である。欠陥のサイズ、色、位置、種類などを正確に表現することは、特に、データが製造工程を補正するために使用される場合に、極めて重要である。データにエラーが存在すると、修正ループプロセスが何度も繰り返されてしまう可能性があり、時間がかかり、エラーを生じさせてしまう可能性がある。

本発明のコンタクトレンズ欠陥分析システム及び方法は、高解像度カメラを含むレンズ画像取得ブロックと、ビームスプリッタを通して湾曲したレンズの画像を取り込むように配置されたフロントグループレンズと、検査中のレンズを照明するためにＬＥＤを用いて設計された少なくとも２組の照明モジュールとを備え、第１の照明モジュールは、トップサイドライトヘッドであり、少なくとも第２の照明モジュールは、バックサイドライトヘッドと、暗視野ライトヘッドと称される、少なくとも３つの照明モジュールが好適に配置されて構成されている。暗視野ライトヘッドは、レンズの暗視野画像を生成するためにレンズの底部に照らし、第２の照明モジュール、すなわち、明視野ライトヘッドは、レンズの明視野画像を生成するためにレンズを照らす。検査用コンタクトレンズ欠陥分析システムは、コンタクトレンズの拡大画像と較正された測定ゲージの画像を、オペレータが欠陥を明確に見ることができるように、リアグループレンズを使用して大きなスクリーンに投影する。この大きなスクリーンは、オペレータの目に負担をかけないための重要な要素である。オペレータは、大きなスクリーンで画像を確認した後、その画像を撮影することを決定し、コンピュータのキーを押して、第１のカメラを使用して選択した画像をキャプチャする。ビームスプリッタは光路を２つに分け、収差のない２つの画像を生成し、そのうちの１つが第１のカメラによってキャプチャされる。もう一方の収差のない画像（メインパス）は、リアグループレンズを通して伝播し続け、最終的に大きなスクリーンに拡大画像が表示されて、その後、第２のカメラでキャプチャされる。大きなスクリーンに表示された欠陥をさらに分類する必要があるとオペレータが判断した場合は、第２のカメラで欠陥周辺の特定領域をキャプチャする。この手順を終えると、欠陥の分類がより正確で詳細なものとなり、ロットのトレーサビリティ、バッチコード、製造日、機械番号やオペレータコードなどの他の多くのパラメータを含む情報が得られる。

本発明の目的は、測定ゲージの画像を重ね合わせたコンタクトレンズの拡大画像上に、欠陥を視覚的に検出し、欠陥の大きさ、位置、種類などを正確に測定するために、現在のフロントプロジェクションによる画像の代わりにリアプロジェクションによる画像を用いて画像を容易に見ることができる装置及び方法を提供することである。フロントプロジェクションシステムでは、リアプロジェクションとは異なり、照明が障害物となってオペレータが近くを見ることを妨げてしまう。

本発明の別の目的は（第１及び第２のカメラに適切に統合された画像取得システムを使用して）欠陥の画像のデータベースを作成する装置及び方法を提供することであり、ここで、コンタクトレンズ全体の画像は、第１のカメラによってキャプチャされ、欠陥の特定領域は、第２のカメラでキャプチャされる。コンタクトレンズの収差のない画像は、ビームスプリッタを用いて中間段階でキャプチャされる。本発明の別の目的は、少なくとも１つの暗視野及び少なくとも１つの明視野照明モジュールを有する、キュベット上に適切に配置されたコンタクトレンズを、手動で検査するための装置及び方法を提供することである。

本発明の目的は、欠陥のより詳細な分類を可能にするスクリーン上に投影された画像の特定の領域をキャプチャするため第２のカメラを用いて、コンタクトレンズを手動で検査する装置及び方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、コンタクトレンズの幾何学的特性の測定を可能にするために、異なる製品種類に交換可能な測定ゲージとして使用される透明な重ね合わせと一体化される装置を提供することである。

本発明の更なる目的は、ＸＹ及びＺテーブルを使用してコンタクトレンズの焦点を合わせた画像を得るために、人間であるオペレータのための大きな観察用スクリーンを組み込んだ装置を提供することである。正確な測定には、焦点が合った画像が不可欠である。さらに、本発明の目的は第２のグループレンズの背後に、見やすいように適切に配置された大きな観察用スクリーンを提供することである。

本発明の他の特徴及び目的は、好ましい実施形態の詳細な説明、さらには以下に含まれる図面から明らかになるのであろう。

本発明の構成を示す添付の図面によって本発明をさらに説明することは有用である。当業者は、本発明の他の配置が可能であり、その結果、添付の図面の特殊性は、本発明の前述の記載の一般性に取って代わるものとして解釈されるべきではない、ということを理解するであろう。

本発明による光学、照明、及び撮像システムの説明図である。 測定ゲージの典型的なサンプルを示す。 明視野照明モジュールで照明されたコンタクトレンズの図示及び画像である。 測定ゲージの画像を重ね合わせたコンタクトレンズの画像を示す図である。 測定ゲージの異なるモデルのサンプルを示す。

本発明は、様々な種類の光透過性構成要素に適用可能であるが、コンタクトレンズに関する例として説明する。

本発明の実施形態は、図１を参照すると、欠陥、収差、汚染、変形、及び幾何学的特性を分析及び識別するのを助けるシステムが示されており、このシステムは、少なくとも１つの画像取得モジュールと、アナログ観察用スクリーンと、光学モジュールと、トップ照明、ボトム照明（明視野）及び別のボトム照明（暗視野）を含む複数の照明モジュールと、ガラス又は透明フィルムで作られた一対の測定ゲージと、可撓性旋回スタンドに取り付けられた少なくとも１つ以上の画像取得モジュールとを含む。

画像取得モジュールは、画像のキャプチャ及び格納のためにコンピュータ１０に接続された２つの高解像度のカメラ１５及び２０を備える。カメラ２０は固定された場所に配置され、一方、カメラ１５は、スクリーン６０に表示されたレンズ３５の画像の特定の関心がある領域をオペレータが撮影できるように、異なる方向２５に移動する旋回スタンド（図示せず）に取り付けられている。カメラ２０は、ビームスプリッタ５０を通してレンズ３５の中間画像をキャプチャするように配置されている。円形ディスク３３は、当該円形ディスクの周りに配置されるように、回転機構３４上に取り付けられた複数の光学フィルタを有し、オペレータが光学系の設定や構成を変更することなく、異なる種類の欠陥を見るために、異なるフィルタを使用することを可能にする。

一対の光学モジュール４０及び５５は、キュベット３０上に配置されたレンズ３５の画像の焦点を合わせるために使用される。

一対の照明モジュール（３８，３９）は、欠陥分析及び分類目的に有用な逆コントラスト画像（図３）をキャプチャすることを可能にし、トップ明視野照明モジュール４２は、装飾用レンズの正確な印刷及び色彩の検査を可能にする。

３４上に取り付けられた回転ホイール３３は、回転機構が手動又は電動システムであってもよく、光軸５８に沿って複数の光学フィルタ３１及び３２を回転させる役割を果たす。用途に応じて、より多くのフィルタをホイール３３内に実装すること、又は別のホイールと置き換えて、光学フィルタの異なるセットにすることが可能であることに留意することが重要である。説明のために、２つのフィルタ３１及び３２のみが示されている。

交換可能な測定ゲージは、一般に測定テンプレート又はゲージ４５とも称される。ゲージ４５は中間画像の面に配置され、レンズ３５の像上に重ね合わせ画像を作り、スクリーン６０上に投影すると共に、光学レンズなしでカメラ２０を用いて中間画像をキャプチャする。ゲージ４５は、測定要件に適合するように交換することができる。図１の位置５７は品質管理オペレータによる観察方向を示し、図４はオペレータがスクリーン６０上で観察することができる重ね合わせ画像の一例を示し、６２は、画像内の他の欠陥を測定するために取り付けることができる別のフレキシブルテンプレートである。テンプレート６２は、商業的に入手可能な可撓性フィルム又は較正ガラスプレートであってもよい。

ディフューザー４８は、コンタクトレンズ３５のための明視野照明及び暗視野照明の拡散を可能にするために、内外において旋回できるように配置される。

図２は、図１の典型的な測定ゲージ４５を表す。

図３を参照すると、画像７０は、明視野照明モジュール３７がＯＮにしたコンタクトレンズ３５のアナログ画像である。欠陥７３及び７４は、コンタクトレンズ３５の裂け目を表す。ボックス７５は、欠陥７３の拡大図である。画像７０は、中央サーバ又はコンピュータ１０に格納するために、カメラ２０によってビームスプリッタ５０を介してキャプチャされてもよい。

図４は、図１のスクリーン６０に表示されたコンタクトレンズ３５の画像と、測定ゲージ４５のパターンの画像との重ね合わせ画像の説明図である。図４に示されている画像は、測定ゲージ６２が存在しないことに留意することが重要である。図１のスクリーン６０上に表示される図４の欠陥７３及び７４は、さらに、異なるズームレベルの下でカメラ１５を使用してキャプチャされ、更なる分析又は分類のために中央サーバ又はコンピュータ１０上に格納されてもよい。

図４は、明視野照明モジュール（３７～３９）がＯＮにした状態で、キュベット３０上に配置されたコンタクトレンズ３５の画像７０を測定ゲージ４５の画像と重ね合わせた画像である。

図４の重ね合わせられた画像７０は、レンズ３５と測定ガラス又はフィルム４５との重ね合わせ画像であり、これにより、オペレータは、欠陥７３及び７４のサイズ、色、Ｘ及びＹ位置などの位置情報、コンタクトレンズ３５の直径などの幾何学的情報を測定することができる。

測定ゲージ４５は、市販のゲージの典型的な形態の１つである。必要とされる測定の種類に応じて、図５に示されるような、別の種類の市販されているゲージが使用されてもよい。

図５は、分析のために他の多くの詳細な欠陥を測定し、後続の製造工程への補正を実施するために、図１のゲージ４５と置き換え可能な測定ゲージ９０の別のモデルを示す。

図１を参照すると、測定ゲージ４５は、透明な投影用のスクリーン６０に近接して配置され、コンタクトレンズ３５内の欠陥の総合的な測定を可能にする測定ゲージ６２と比較して、非常に精密な欠陥の測定を可能にする高精度なゲージである。検査要件に応じて、オペレータは、ゲージ４５又はゲージ６２のいずれかを使用することを選択することができる。この配置により、装置の拡張性が高まり、コンタクトレンズ以外の様々な製品に適用されることが可能となる。ガラスレンズ、プラスチックレンズ、較正ゲージなど、検査を必要とする透明な物体であれば、オペレータは効率的かつ正確に検査することができる。

欠陥の画像とそれらに関連するフル解像度の画像をデータベース化することで、オペレータは、欠陥をそれらの種類に応じて調査、分析、分類することができる。さらに、その結果は、検査パラメータの設定又は自動化された機械上でそれらを微調整するために使用することができ、脱落や過剰廃棄を最小限に抑え、最適なレベルの品質管理を実現する。

本発明の様々な実施形態を参照して説明がなされてきたが、当業者は、本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、説明された実施形態に変更を加えることができる。例えば、照明モジュールは、通常の可視ＬＥＤ光よりも良好に特定の種類の欠陥を増強し得るＵＶ種類照明、赤外線ＬＥＤ光又はレーザー照明に置き換えても構わない。

Claims (3)

1. リアプロジェクションを用いたコンタクトレンズの欠陥分析及び追跡システムであって、
   コンタクトレンズを保持するために湾曲したガラス製のキュベットと、
   背面及び前面の照明のために、前記キュベットの方に向けられた一対の照明モジュールと、
   必要に応じてバックライト照明を拡散させるために、水平旋回アームに取り付けられたディフューザーと、
   異なる種類の欠陥を観察するための少なくとも２つの異なる光学フィルタが取り付けられた回転ホイールと、
   収差のない画像をキャプチャするために、前記コンタクトレンズに合焦された第１の光学モジュールと、
   第１の段階でコンピュータによって画像をキャプチャし、第２の段階で観察用スクリーン上に画像を投影するために、光ビームを分割するビームスプリッタと、
   前記コンピュータに接続され、第１の段階で画像をキャプチャする第１のカメラと、第２の段階で前記観察用スクリーンから画像をキャプチャする第２のカメラと、
   検査中の物体の様々な寸法及び欠陥を測定するためのガラス製の精密較正器を取り付けるためのゲージホルダと、
   較正ゲージの後に取り付けられ、前記ゲージ上の前記コンタクトレンズの較正パターンとの重ね合わせ画像を前記観察用スクリーン上に投影する第２の光学モジュールと、
   前記コンタクトレンズの様々な特徴を正確に測定するために、画像が投影される大きな前記観察用スクリーンと、を備えるコンタクトレンズの欠陥分析及び追跡システム。
2. 異なる種類のコンタクトレンズを検査及び測定するための様々な較正ゲージを収容するための交換可能な機構を特徴とするゲージホルダをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記旋回アーム上に取り付けられた第２のカメラをさらに含み、それを前記観察用スクリーンの前方に手動で位置決めして、コンタクトレンズ上の特定の特徴の拡大画像をキャプチャする、請求項１に記載のシステム。