JP7339643B2 - 溶液に浸された眼用レンズの屈折力および厚さを検査するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、眼用レンズの屈折力を測定するための装置および方法に関する。より詳細には、本発明は、自動製造システムに適切に一体化することができる、コンタクト・レンズの屈折力を測定するための装置および方法に関する。

眼用レンズの屈折力および他の特徴が眼用レンズの局所的ポイントにおいて測定される多くの先行技術の測定システムが存在している。動的な位置決めと組み合わせて探査ビームを使用してレンズの屈折力を測定する、屈折力測定を実行するための市販の機器が入手可能である。しかし、これらの機器は、それぞれのレンズを検査するために時間を要することから、高速自動製造システムに一体化することができず、このような目的には適さないものになっている。眼用レンズは、様々なタイプの目の特徴に合うように製造される。レンズは、流通前にその屈折力に応じて適切に分類および区分けされることが必要である。

上記に鑑み、自動製造システムに装置を一体化することができるように、一瞬でレンズの屈折力を正確かつ確実に測定するための自動システムまたは装置および方法が、必要とされている。

この目的を達成するために、本発明の実施形態は、コンタクト・レンズの画像を捕捉するための高解像度撮像デバイスと、モータ付き機構を使用してカメラを第１の位置に動かすための位置決め機構とを備え、ガラス・ターゲットを効果的に照らし、生理食塩水で満たされた空のキュベットを通して見たガラス・ターゲットの画像を捕捉するための、ＬＥＤベースの試験オブジェクト光ヘッドを有効にする。

本発明の目的は、コンタクト・レンズの屈折力を検査するための装置および方法を提供することである。このプロセスは、上部カメラを第１の位置に動かし、ゼロの屈折力を有するコンタクト・レンズと、生理食塩水で満たされたキュベットとを通して試験オブジェクトの画像を捕捉することから開始される。この画像は、その後、基準画像として使用される。その後、ソフトウェア・アルゴリズムのセットを使用して、好ましくはＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向の隣接するドット間の距離を測定し、これらをテーブルにまとめ、屈折力を有するコンタクト・レンズをキュベットに入れ、検査中のレンズを照らすとともに生理食塩水中に浮遊しているコンタクト・レンズを通して見たガラス・ターゲットの画像を捕捉するように、試験オブジェクト光ヘッドを有効にし、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向における光学ゾーン内のすべての隣接するドット間の距離を測定し、距離値を使用してレンズの屈折力を判定することによって、およびソフトウェア・プログラムによって判断された結果を表示および通知するための表示手段によって、基準画像を使用して上部カメラ１４の較正が実施される。この結果は、第三者機器を一体化することが可能になるように、電子手段によって通信されてもよい。

本発明のさらなる目的は、コンタクト・レンズ内の裂け、切欠き、空隙、気泡、金型ばり、および異物などの欠陥を検査するための装置および方法を提供することであり、この装置および方法は、コンタクト・レンズの画像を捕捉するための高解像度撮像デバイスと、モータ付き機構を使用してカメラを第２の位置に動かすための位置決め機構とを備え、コンタクト・レンズの様々な欠陥を効果的に強調するために、異なるタイミングで複数の照明モジュールを有効にし、異なる照明条件下の複数の画像を捕捉し、欠陥のコンタクト・レンズを検出および特定するために、ソフトウェア・アルゴリズムの複数のセットを使用して画像を分析すし、欠陥のレンズを取り除くように、検査結果をホスト・マシンに通信する。

本発明のさらなる目的は、コンタクト・レンズの厚さを検査するための装置および方法を提供することであり、この装置および方法は、検査中のコンタクト・レンズに対して傾斜して取り付けられた第２の高解像度撮像デバイスを備え、レーザ・ダイオード・ベースの照明モジュールを有効にし、第２のカメラでコンタクト・レンズの画像を捕捉し、アルゴリズムの別個のセットを使用して画像を分析して、レンズの厚さを測定し、異なる厚さのレンズを区分するなど、さらなるステップに進むように、ホスト・マシンに検査結果を通信する。

添付図面とともに以下の詳細な説明を考察することによって、本発明の完全な理解を得ることができる。

眼用レンズの屈折力を測定し、眼用レンズの切欠き、裂け、空隙、気泡、金型ばり、および異物などの欠陥、ならびに厚さを特定するための装置である本発明の第１の態様の好ましい実施形態を示す図である。装置は、３つの異なる部分１００、２００、および３００から成る。モジュール１００はカメラおよび対物レンズを備え、モジュール２００は、複合照明モジュールおよび必要なレンズと、照明をコンタクト・レンズに向けて案内し集束させるためのプリズムとを備え、モジュール３００は、特別に設計されたキュベットであり、この中に検査中のコンタクト・レンズが入れられ、垂直カメラと傾斜カメラによってコンタクト・レンズの画像を視認し捕捉することを可能にする２つの光学窓を含む。特別に設計されたキュベットは、生理食塩水で満たされる。 任意の光学付属機器サプライヤーから入手可能な精密なガラスベースの較正ターゲットのサンプルを示す図である。 精密なガラス・ターゲットの四角５６で囲まれた領域の拡大図である。１対のドット間の距離、および隣接するドットごとの径が測定され、較正データとして記憶される。 キュベットが生理食塩水で満たされた状態で、屈折力ゼロのコンタクト・レンズがキュベット内に位置決めされた状態のコンタクト・レンズを通して捕捉された精密なターゲット・オブジェクトの画像を示す図である。 図４ａは、図４の四角によって囲まれた領域の拡大図である。 生理食塩水で満たされたキュベットに位置づけられた正の屈折力のコンタクト・レンズを通して見た精密なターゲット・オブジェクトの画像を示す図である。 図５ａは、図５の四角によって囲まれた領域の拡大図である。 生理食塩水で満たされたキュベットに位置づけられた負の屈折力のコンタクト・レンズを通して見た精密なターゲット・オブジェクトの画像を示す図である。 図６ａは、図６の四角によって囲まれた領域の拡大図である。 ガラス・ターゲットの隣接する３つのドットに重ねられた、正の屈折力のレンズと負の屈折力のレンズの隣接する３つのドットを示す図である。 コンタクト・レンズの屈折力と、屈折力を有するコンタクト・レンズの光学ゾーン内の選択された２つのドット間の距離との関係を示すチャートである。 コンタクト・レンズの厚さを測定するために使用される、図１から抜き出したサブシステムを示す図である。 図１のレーザ・ダイオード光ヘッド４７によって放射されたレーザ・ビームを、キュベット内にコンタクト・レンズがない状態で図９のカメラ２０によって見たときの画像を示す図である。 図１のレーザ・ダイオード光ヘッド４７によって放射されたレーザ・ビームを、キュベット内に薄いコンタクト・レンズがある状態で図９のカメラ２０によって見たときの画像を示す図である。 図１のレーザ・ダイオード光ヘッド４７によって放射されたレーザ・ビームを、キュベット内に厚いコンタクト・レンズがある状態で図９のカメラ２０によって見たときの画像を示す図である。 図１１の散乱レーザ・ビームＹ１、および図１２の散乱レーザ・ビームＹ２の長さを測定したあとに、コンタクト・レンズの厚さを算出するための基準として使用されるチャートを示す図である。

図１は、コンタクト・レンズの屈折力、厚さ、ならびに気泡、擦り傷、汚染物、および縁欠陥などの様々な他の欠陥を測定するための装置である本発明の第１の態様の実施形態を図の形で示す。この実施形態は、２つの主要な部分から成る。

第１の部分は以下の通りである。カメラおよびレンズ・モジュール１００は、垂直方向に取り付けられた、垂直軸の異なる位置１１および１２にカメラ１４を位置決めするためのモータ付き機構１０によって駆動される上部カメラ１４から構成される。カメラ１４は、レンズ・モジュール１６に適切に一体化される。傾斜して取り付けられた第２のカメラ２０は、レンズ・モジュール２２に適切に一体化される。平坦な窓１８および側方に傾斜した窓２４によって、それぞれカメラ１４および２０がコンタクト・レンズ３０の画像を捕捉することが可能になる。カメラ１４の第１の位置１２は、好ましくは、コンタクト・レンズの屈折力を検査するために使用され、カメラ１４の第２の位置１１は、好ましくは、気泡、擦り傷、汚染物質、および縁欠陥などの欠陥を検査するために使用される。

第２の部分２００は複合照明モジュールであり、コンタクト・レンズのある特定の欠陥を照らすために、様々な組合せで利用されるいくつかの照明モジュールを備える。

照明モジュール４４が有効にされるのは、屈折力測定時と、試験オブジェクト４３を使用して検査システムを較正することを目的とするときだけである。ビーム・スプリッタ４１および４２は、４９からの明視野照明を、キュベット３２の生理食塩水内で浮遊し、底部ガラス３５に適切に位置決めされたコンタクト・レンズ３０に向けて方向付ける。また、ビーム・スプリッタ４１および４２は、試験オブジェクト照明モジュール４４からの照明を、キュベット３２の生理食塩水内で浮遊し、底部ガラス３５に適切に位置決めされたコンタクト・レンズ３０に向けて方向付ける。試験オブジェクト４３は、ターゲット・オブジェクト照明モジュール４４とビーム・スプリッタ４２の間に位置決めされて、試験オブジェクトの画像を上部カメラ１４が捕捉できるようになる。試験オブジェクトは、好ましくは、図２に示すように、精密にサイズ設定されたドットのパターンが刻印された精密なガラス・オブジェクトである。図２に示す試験オブジェクトは、多くの光学付属機器サプライヤーから入手可能な典型的なガラス・ターゲットであり、図３は、図２のガラス・オブジェクトに刻印された隣接する２つのドットの拡大図を示す。ガラス・ターゲット４３にはいくつかのタイプがあってもよく、そのうちの１つを図２に示す。レンズ４０は、すべての光をキュベットに向かって集束させるための集光レンズとして作用する。

照明モジュール４６、４８、および４９は、コンタクト・レンズ内の裂け、切欠き、空隙、気泡、金型ばり、および異物などの欠陥を強調するために、個々に、または所定の組合せで使用される。ビーム・スプリッタ４５および４１は、照明モジュール４６、４８、および４９によって放射された光を、またビーム・スプリッタ４２および４１は、４７および４４によって放射された光を、底部ガラス３５に適切に位置決めされたコンタクト・レンズ３０に向けて方向付ける。

第３の部分３００はコンタクト・レンズのキュベット３２であり、ここに検査すべきコンタクト・レンズ３０が位置決めされる。キュベット３２は、生理食塩水で満たされ、コンタクト・レンズ３０は、底部ガラス３５に適切に位置決めされ、生理食塩水３７に入れられる。容器は、カメラ１４のための平坦な窓１８、およびカメラ２０のための側方に傾斜した窓２４も備える。

第１の部分１００、第２の部分２００、および第３の部分３００のそれぞれの機能性は、それぞれを異なる装置で別々に使用することができるものである。さらに、本明細書では、厚さ測定と屈折力測定がともに動作して第１の部分１００を形成するものとして説明されるが、これら２つは他の装置と一緒に使用されてもよい。本発明の様々な態様は
・屈折力測定および欠陥検出システム（１４、１６、１８）、
・厚さ測定システム（２０、２２、２４）、
・ガラス・ターゲット４３、および
・照明モジュール２００
を含むことになるが、これらは、本明細書で説明するように、他の用途のために別々の構成要素として使用されても、様々な組合せで使用されても、機能的構成要素の組立体として一緒に使用されてもよい。

屈折力の検査方法は、異なる屈折力を有する異なるコンタクト・レンズの捕捉画像の、予め選択されたドットのセット間の平均距離に依存する。負の屈折力のレンズの測定を可能にするために、キュベットは、ゼロ屈折力よりも１０を越えて大きい屈折力を有するように設計され、それにより、負の１０から正の１０までの屈折力を有する任意のコンタクト・レンズを測定することができる。試験オブジェクトとして丸いドットが選択されるが、これは、著しい焦点ぼけがある場合でも、こうしたオブジェクトの画像中心の位置は測定が可能だからである。

裂け、切欠き、空隙、気泡、金型ばり、および異物などのコンタクト・レンズの欠陥を検査するために使用される照明モジュールは、明視野照明器４９、暗視野照明器４６、および単一のスポット照明器４８である。レーザ・ダイオード照明器４７は、コンタクト・レンズの厚さを測定するためだけに有効にされる。

４８からの単一のスポット照明は、ビーム・スプリッタ４５および４１によって、キュベット３２の生理食塩水内で浮遊するコンタクト・レンズ３０に向けて方向付けられる。レンズ４０は、すべての異なる照明をキュベットに向けて集束させるために使用される。レーザ・ダイオード照明４７は、コンタクト・レンズの厚さを測定するために利用される。

図２は、精密なガラス・ターゲットに精密に刻印されたいくつかのドットを有するガラス・ターゲット４３のサンプルを示す。ガラス・ターゲットおよび印刷されたパターンは、検査特性の要件に応じて異なってもよい。

図３は、図１のターゲット４３上の２つのプリントされたドット５６の拡大図を示す。較正プロセスにおいて、既知の屈折力があるレンズの画像が使用されて画像が捕捉され、予め選択されたドットのセットにわたる平均距離がプロットされて、図８のチャートになる。

図４は、第１の位置に位置づけられた上部カメラ１４によって捕捉されたガラス・ターゲット、およびキュベットに取り付けられたゼロ屈折力のコンタクト・レンズの画像を示す。図４ａは、図４の四角の拡大画像である。ドットｄ１とドットｄ２の中心間の距離６０が測定され、テーブルに記憶される。このプロセスが、光学領域６５から選択された１８～２０個のドットのセットについて繰り返される。予め選択されたドットのセット（較正時に決定される）は、互いに隣接しており、光学領域６５内に含まれるかぎり、水平方向にあっても、垂直方向にあっても、斜め方向にあってもよい。図５は正の屈折力を有するコンタクト・レンズがキュベットに入れられた状態で、上部カメラ１４が第１の位置にある状態で捕捉された、図１の同じターゲット・ガラス４３の画像である。図５ａは、図５の四角の拡大画像である。隣接する２つのドットｄ３とｄ４の間の距離７０を測定するプロセス、およびコンタクト・レンズの光学領域内に位置する予め選択されたドットのセット（較正時に決定される）について、このプロセスを繰り返すことが実行され、結果がテーブルにまとめられる。

図６は、負の屈折力を有するコンタクト・レンズがキュベットに入れられた状態で、上部カメラ１４が第１の位置にある状態で捕捉された、図１の同じターゲット・ガラス４３の画像である。図６ａは、図６の四角の拡大画像である。隣接する２つのドットｄ５とｄ６の間の距離８０を測定するプロセス、およびコンタクト・レンズの光学領域内に位置する予め選択されたドットのセット（較正時に決定される）について、このプロセスを繰り返すことが実行され、結果がテーブルにまとめられる。

図７は、図４、図５、および図６に示す異なるコンタクト・レンズの屈折力を測定するプロセスを表す図である。容易に理解できるように、図７に示す図では３つのドットが参照されているが、より多数のドットを使用して距離を測定することができる。ｘ１およびｘ２は、キュベットにコンタクト・レンズが入っていない状態のガラス・ターゲットの画像を表す図４から選択された３つのドット間の距離を参照している。ｙ１およびｙ２は、キュベットに正の屈折力のコンタクト・レンズが入っている状態のガラス・ターゲットの画像を表す図５から選択された３つのドット間の距離を参照している。ｚ１およびｚ２は、キュベットに負の屈折力のコンタクト・レンズが入っている状態のガラス・ターゲットの画像を表す図６から選択された３つのドット間の距離を参照している。ｘ１とｘ２、ｙ１とｙ２、およびｚ１とｚ２の平均をとると、ｘ、ｙ、およびｚが得られる。

距離ｘ、ｙ、およびｚはプロットされ、図８の較正チャートを用いて、検査中のコンタクト・レンズの屈折力が判定される。その後、さらなる作業が行えるように、この結果が一体化システムに引き継がれる。

検査装置の基礎的な構成に何らかの変更が加えられると、較正プロセスを再度行い、図８のチャートなどの新しい較正チャートをもたらすことが必要になる。変更は、焦点位置、生理食塩水の種類、カメラ解像度、カメラ位置、カメラ・レンズ、キュベット材料もしくはその構成、ガラス・ターゲットの構成、照明強度、照明パターン、ガラス・ターゲット位置、プリズムの構成もしくは位置、およびこれらのうちの任意の組合せなど、検査システムの任意の光学要素の位置の変更または修正を含むが、これらに限定されない。

図９では、図１に示す装置のサブシステムが、コンタクト・レンズの厚さを測定するのに使用されるモジュールを強調表示している。サブシステムは、光学レンズ２２に適切に一体化されたカメラ２０と、側方に傾斜した窓２４とから成る。カメラ２０は、キュベット３２の生理食塩水内で浮遊し、底部ガラス３５に適切に位置決めされたコンタクト・レンズ３０の画像を捕捉する。図１のレーザ・ダイオード照明モジュール４７によって放射され、その後図１に示すように、ビーム・スプリッタ４２および４１によって案内されるレーザ・ビーム３９によって、コンタクト・レンズ３０が照らされる。厚さ測定の背後にある原理は、コンタクト・レンズの材料、および図９に示すその表面３３および３４によって、レーザ光３９が散乱されることに依存している。理解できるように、図９では、コンタクト・レンズの２つの表面から散乱される単一の光線を示す。レーザ・ビーム３９が図９のコンタクト・レンズ３０に入射すると、レーザ光線は異なる方向に散乱する。レーザ光の散乱は、コンタクト・レンズの厚さに正比例する。散乱光線３６と３７の間の測定された距離３８が、コンタクト・レンズ３０の厚さの比例値を表す。明らかなように、距離３８が小さいほど、コンタクト・レンズの厚さは小さい。距離３８は、図１１および図１２において、それぞれＹ１およびＹ２として示され、画素で測定される。比較的高い距離３８は、分厚いコンタクト・レンズを表す。図９の距離３８に正比例する比例厚さ値を示す、予め構成されたチャート図１３が生成され、その後、これを使用して、検査中のコンタクト・レンズの厚さ値が判定される。較正を目的として、（コンタクト・レンズのない）空のキュベットの画像を図１０に示す。チャートは、既知の厚さ値を有するｎ個のコンタクト・レンズの画像を捕捉し、その後この捕捉画像において距離Ｙ１、Ｙ２…Ｙｎを測定することによって、生成される。次いで値Ｙ１、Ｙ２…Ｙｎを使用して、図１３に示すものなどのチャートが生成される。コンタクト・レンズの厚さを判定するためのテーブルを生成中に、生理食塩水の屈折率、およびキュベットの影響が考慮される。液体、またはキュベット・ホルダの屈折力に何らかの変更が加えられると、図１３に示すものなどの新しい較正チャートを生成することが必要になる。レーザ・ビームの発散特性が低いことから、図９の距離３８は、コンタクト・レンズの厚さのかなり正確な値に変換される。

本発明の多くの修正形態および変形形態は、当業者にとって明らかなように、その趣旨および範囲から逸脱することなく実現することが可能である。本発明に記載の実施形態は、例としてのみ提供されており、本発明はその範囲に限定されるものとみなされるべきではない。

Claims (5)

1. 検査中の眼用レンズの高コントラスト画像を生成するためのシステムであって、
   ａ）レンズ・モジュールを通して眼用レンズを見るための上部カメラと、
   ｂ）該上部カメラを、予めプログラムされた２つの位置に位置決めするためのモータ付き機構と、
   ｃ）３つの照明モジュールとを備え、
   ｄ）該照明モジュールが、検査中の該眼用レンズを通るように光を集束させ、それにより該眼用レンズの特徴の高コントラスト画像を生成し、
   ｅ）該眼用レンズがキュベット内に収容され、該キュベットが正の１０の屈折力を有し、
   ｆ）該キュベットに、２つの光学窓が取り付けられており、該２つの光学窓のうちの一方が垂直であり、他方が傾斜しており、
   ｇ）該キュベットが、検査中の該眼用レンズを位置決めするように適切に設計された透明な底部ガラスを有し、
   ｈ）該キュベットが、生理食塩水で満たされるように設計されており、
   ｉ）該システムがさらに、精密に較正された試験オブジェクトであって、該試験オブジェクト上にあるパターンの画像に重なった該眼用レンズの画像を実現するように位置決めされた試験オブジェクトと、
   ｊ）レーザ・ダイオードを備える追加の照明源と、
   ｈ）傾斜した光学レンズ・モジュールを通して該眼用レンズを見るための第２のカメラと
   を備える、システム。
2. 集光レンズをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
3. ビーム・スプリッタのセットをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
4. 眼用レンズの屈折力を判定するための方法であって、
   上部カメラを第１の位置に動かすステップと、
   正の１０の屈折力を有する検査キュベットであって、液体に浸された該眼用レンズを収容する凹んだ内面を有する光学的に透明な底部ガラスを備える検査キュベットを提供し、該検査キュベットを該上部カメラの光学軸に位置決めするステップと、
   照明源のセットと、較正ターゲットを通過し、その後該検査キュベットに収容された眼用レンズを通過した照明を受け取る上部カメラとを提供して、重なった画像を生成するステップと、
   正の１０の屈折力を有する該検査キュベットであって、光学的に透明な底部を備え、ゼロの屈折力の眼用レンズが該底部ガラスの中心に位置決めされた状態で該液体を収容する該検査キュベットを提供するステップと、
   既知の屈折力を有するいくつかの予め選択された眼用レンズを使用して、ターゲット点の所定のセット間の画素の測定値の較正チャートを生成するステップと、
   基準眼用レンズの屈折力を表す、ターゲット点のいくつかの所定のセット間の距離を測定し、測定値をテーブルにまとめ、前記較正チャートから前記屈折力を決定するステップとを含む、方法。
5. 前記上部カメラを第１の位置に動かすステップと、
   正の１０の屈折力を有する検査キュベットであって、液体に浸された前記眼用レンズを収容する凹んだ内面を有する光学的に透明な底部ガラスを備える検査キュベットを提供し、該検査キュベットを該上部カメラの光学軸に位置決めするステップと、
   照明源のセットと、前記較正ターゲットを通過し、その後該検査キュベットに収容された眼用レンズを通過した照明を受け取る上部カメラとを提供して、重なった画像を生成するステップと、
   ターゲット点のいくつかの所定のセット間の距離を測定し、前記較正チャートから前記屈折力を判定するステップと、
   前記眼用レンズの屈折力に基づき、検査中の前記眼用レンズを取り外し、区分するステップと
   をさらに備える、請求項４に記載の方法。