JPH0886716A - レンズ検査のシステムと方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 眼科用レンズを検査するためのシステムと方
法を得ること。 【構成】 このシステムには，レンズを検査位置に移動
させるための輸送サブシステム，光センサー，および光
ビームを発生させてこれを検査位置内のレンズ経由で光
センサーに導き，この上に当該レンズの映像を結像させ
る照明サブシステムが含まれる。またこのシステムには
更に，光センサー上に結像される各レンズ映像それぞれ
に対して１セットのデータ値を生成するデータ値生成装
置と，これらのデータ値を分析するためのプロセッサー
とが含まれる。好ましくは，このプロセッサーが光セン
サー上のレンズ映像を特定してこれをテストし，当該レ
ンズが傷ついているか否かを判定するとともに，当該レ
ンズ映像の外縁に対するモデルを決定する。このプロセ
ッサーに当該レンズの心ずれ値を計算させ，当該レンズ
の周辺ならびに中心の各ゾーン内のなんらかの狂いをテ
ストさせてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，一般的には眼科用レン
ズの検査システム，特定的にはコンタクトレンズを高速
かつ自動的に検査するためのシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近，眼科用レンズ，特にコンタクトレ
ンズを製作するための幾つかの自動化システムが開発さ
れているが，このようなシステムの一例が米国特許第
５，０８０，８３９号で公開されている。このシステム
では極めて高度な自動化が実現されており，例えばレン
ズをモールドし，これをモールド型から取り外して更に
処理したあと，直接人手を煩わさずに包装することがで
きる。

【０００３】しかもこの自動化システムでは，コンタク
トレンズ等が極めて精密かつ正確に製作される。しかし
個々のレンズについては稀に狂いが生じることもあり得
るので，コンタクトレンズは，これを顧客に販売する前
にこれが顧客の使用に耐えうるか否かが検査される。

【０００４】眼科用レンズを自動的に検査することも可
能であり，信頼性が極めて高くかつ正確な自動化レンズ
検査システムが公知である。このような自動化システム
のあるものは，専らレンズの周辺，すなわち外郭部分を
検査するシステムであるが，このようなシステムは，レ
ンズの中心部分をより良く検査する手順を設けることに
よって更に改良することが可能ではないかと信じられて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は，眼科
用レンズ検査のためのシステムを改良することである。

【０００６】本発明の他の目的は，レンズ中心部の自動
化レンズ検査処理を提供することである。

【０００７】本発明のもう一つの目的は，欠けているレ
ンズと傷がついているレンズとを識別可能にする自動化
レンズ検査処理を提供することである。

【０００８】

【課題が解決するための手段】上記の各目的は，眼科用
レンズ検査のためのシステムと方法とによって達成され
るが，このシステムは，レンズを検査位置に移動させる
ための輸送サブシステム，レンズを透過するように光ビ
ームを指向させる照明サブシステム，光センサ、および
光ビームを発生させ、該ビームを検査位置のレンズを介
して光センサに透過して、光センサ上にレンズ映像を形
成する照明サブシステムを有しいる。更にこのシステム
は、光センサ上に形成された各レンズ映像のデータ値を
発生させるデータ値発生器と、かかるデータを分析する
プロセッサとを有している。好ましくは、プロセッサは
光センサ上のレンズ映像を探し、レンズをテストしてレ
ンズが傷ついているかどうかを決定し、レンズ映像の外
縁部のモデルを決定する。プロセッサはレンズの偏心を
計算し、レンズの周囲および中心部の不均一度をテスト
する。

【０００９】

【実施例】図１にレンズ検査システム１０が描かれてい
るが，一般的にこのシステム１０は，輸送サブシステム
１２，照明サブシステム１４，イメージングサブシステ
ム１６およびプロセッシングサブシステム２０で構成さ
れる。またこの図１には，排除（リジェクト）機構２
２，排除コントローラー２４，およびそれぞれが１群の
レンズパッケージを保持する複数個のパレット３０も示
されている。

【００１０】図１および２において，輸送サブシステム
１２はコンベヤーベルト３２付とするのが好ましく，ま
た照明サブシステム１４にはケース３４，光源３６，リ
フレクター４０，レンズ４２と４４が含まれる。すなわ
ちこの好ましいシステム１０によれば，イメージングサ
ブシステム１６にはカメラ４６が含まれるが，このカメ
ラは，ケース５０，ピクセルアレー５２，シャッター５
４および複合レンズ５６で構成される。プロセッシング
サブシステム２０には，イメージ処理手段６０オペレー
ターとのインターフェース手段６２および監視用コンピ
ューター６４が，含まれるが，より詳細に述べれば，プ
ロセッサー手段には複数のプロセッサーとメモリーボー
ド６０ａ，６０ｂおよび６０ｃが，またインターフェー
ス手段にはモニター６６とホストコンピューター７０と
がそれぞれ含まれる。

【００１１】一般に輸送サブシステム１２によって，多
数の眼科用レンズが予め定められた通路沿いにレンズ検
査システム（図１の７２）の中に運ばれる。また照明サ
ブシステム１４によって光ビームが生成され，このビー
ムが，レンズ検査位置を通過して移動するレンズに指向
されてこれを透過する。そしてサブシステム１６が，検
査対象の各レンズを透過する光ビームもしくはその一部
に対応して１群の信号を生成し，これらの信号をプロセ
ッシングサブシステム２０に伝送する。サブシステム２
０はサブシステム１６からこれらの信号を受け取り，所
定のプログラムに従ってこれらの信号を処理する。検査
されるそれぞれのレンズに対してサブシステム２０は，
当該レンズの少なくとも一つの状態を示す信号を生成す
るが，以下に詳細を説明するサブシステム２０の実施例
によれば，このサブシステム２０は，検査対象のそれぞ
れのレンズが顧客の使用に適しているか否かを示す信号
を生成する。

【００１２】このシステム１０は，タイプやサイズが各
種各様な眼科用レンズの検査に使用することができる
が，特にコンタクトレンズの検査に適しており，このシ
ステム１０で検査可能なコンタクトレンズ７４の例を図
３と図４に示す。レンズ７４は，一般に前面７６と背面
８０とを備えた中空な半球状で，光学的中心ゾーン７４
ａと周辺ゾーン７４ｂとを形成する。このレンズの厚み
は実質的に均一であるが，レンズ外縁に接した環状部７
４ｃでは厚さが次第に薄くなる。

【００１３】このシステム１０の好ましい運転状態にお
いては，各レンズが個別のパッケージすなわちキャリア
の中に配置され，これらのキャリアがパレット３０の中
に保持されるが，このパレット３０がコンベア３２によ
って運搬されて検査位置７２を通過する。そしてシステ
ム２０によれば，さまざまなタイプのレンズキャリアと
レンズパレットとを使用することができるが，レンズ７
４を保持するのに使用可能なキャリア８２を図５と図６
に，また１群のパッケージ８２を保持するのに使用可能
なパレット３０を図７に示す。

【００１４】キャリア８２は，実質的に平坦な第一面８
４を有し，この第一面８４面内に窪み８６が形成されて
いる。そして各キャリア８２それぞれの窪み８６の中に
レンズ７４が配置されるが，これらのレンズ７４はキャ
リアの窪み８６の中の脱イオン水等の液体の中に完全に
浸すのが好ましい。また窪み８６の曲率半径ｒを，この
中に置かれる眼科用レンズ７４のそれよりも大とするこ
とにより，レンズ７４を窪み８６の中に置いたとき，窪
みを形成するキャリア８２表面の形状に従ってレンズの
中心が窪み８６の頂部にフィットするようにするのが好
ましい。

【００１５】窪み８６の中には，その中心付近に間隔を
隔てて配置された複数の筋状マーク（リブマーク）９０
が設けられているが，これらのマーク９０は，窪み８６
から脱イオン水を取り去ったとき，レンズ７４を窪み８
６の中に保持するのに役立つ。しかしレンズと窪み８６
それぞれの中心を合わせたとき，レンズ７４が筋状マー
クに接触せずに窪み８６頂部の中心にのみ点状にタッチ
するのが好ましい。図に示されているキャリア８２の実
施例によれば，筋状の各マーク９０は，長さ０．５ｍ
ｍ，幅が０００２５ｍｍで，各マーク９０は窪み８６の
中心から，３．０ｍｍ，また同一直線上の仲間の終端か
ら６．０ｍｍ，それぞれ離れて配置されている。

【００１６】このシステム１０は，レンズをレンズキャ
リア８２の中に置くための特定の方法や装置とは無関係
に使用可能なので，レンズ７４を自動方式で製作，検
査，再処理したあと，ロボットないし自動式レンズハン
ドリング装置（図には描かれていない）でこれをキャリ
ア８２の中に装填する大規模なシステムでの使用に好適
である。

【００１７】図７に示されているパレット３０の実施例
によれば，このパレット３０が多数のパッケージすなわ
ちキャリア８２を２列に保持するように設計されている
が，これにはキャリア８２を受け入れるための窪み，す
なわち受容部３０ａを設けとよい。このようによれば，
システム１０に２台のカメラ４６を設け，パレット３０
内の各列のパッケージ８２それぞれを検査することがで
きるようになる。またこのシステムには検査用カメラを
追加装備可能で，例えばレンズ７４の周辺エリア検査専
用のカメラを追加するとよい。

【００１８】図１では，輸送サブシステム１２のコンベ
アベルト３２が１対もしくはそれ以上の滑車（図には描
かれていない）の上に装着されており，ベルト３２がこ
の滑車に支持されながらエンドレスに回動する。これの
駆動手段は，レンズ７４が連続的もしくは実質的に連続
してスムーズにシステム１０を通過するように運転させ
るのが好ましい。またこれの代案として，レンズ７４を
断続的すなわちステップ・バイ・ステップ方式でシステ
ム１０を通過させてもよく，特にイメージングサブシス
テム１６の下では各レンズを短時間停止させてもよい。

【００１９】また，より特定的には，このシステム１０
は，パレット３０の輸送に呼応してレンズグループを順
繰りに検査するように設計するのが好ましい。このコン
ベアシステムは，リニアスライドに取り付けたアームに
よってパレット３０を推進させる，いわゆるウォーキン
グビーム機構を利用したものである。このスライドを伸
長させることによってパレット３０を前進させるが，こ
のスライドの伸長ストロークが完了するとそのアームが
再び引き込まれ，スライドが初期位置に戻って次のパレ
ットの移動が開始されるが，このパレット３０移動の全
行程は，始動／加速段階と定速段階および減速／停止段
階の３段階で構成される。そして定速移動期間中にレン
ズがカメラ４６の下に位置して映写が実行される。この
全サイクルは約１２秒程度で，約１２秒ごとに１６個の
レンズを処理するのが好ましい。すなわち好ましくは，
パレット移動に伴って一つのパレットサイクルが開始さ
れ，パレット３０はカメラ４６に到達する前に定速に達
し，全レンズの映写が完了するまで定速に持続される。

【００２０】このシステム１０には，これに適した排除
機構２２を設けるとよいが，この機構２２はコントロー
ラー２４でコントロールするのが好ましく，特にコント
ローラー２４が，当該レンズが不合格である旨の信号を
サブシステム２０から受け取った場合，機構２２がコン
トローラー２４によって活かされ，当該レンズを保持し
ているパッケージが，排除機構を通過中のパッケージの
流れから取り除かれる。システム１０の好ましい運転状
態においては，レンズ７４がパレット３０によって検査
システムを通過して運搬されるが，コントローラーが機
構２２を動作させ，不合格と判定されたレンズを保持す
るパッケージのみを除去させる。また代案として，パレ
ット内のいずれかのレンズが不合格であることが判明し
た場合，システム１０から全パレットを除去するように
排除機構を利用してもよい。

【００２１】図１および２によれば，光ビーム９２を生
成し，これを検査位置７２に所在するレンズ７４を透過
するように指向させるのにサブシステム１４が用いられ
ている。より特定的に言えば，光源３６がケース３４の
内側，パラボラリフレクター４０の光軸に隣接配置され
ている。このケース３４の頂部を光が透過するが，ここ
はガラス基板９４でカバーするのが好ましく，また光源
３６とレンズ検査位置７２との間にはダブレット集光レ
ンズ７２と視野レンズ４４が直列配置される。照明光学
系は，テスト対象レンズ内部のコントラストが高くなる
ように設計するのが好ましく，このことを実現させるた
め，二つのレンズ４２と４６がパッケージの直下に配置
されるが，これらのレンズは，光を集めるとともに，窪
み８６内の液体によって発生される光力を補償してでき
るだけ良好な光コントラストを得る役割を果たす。

【００２２】レンズ７４の中心部を望みどおりに検査で
きるようにするため，レンズ照射により，０から２５５
のスケールでの１６０以上のグレーレベルにおいてレン
ズ中心部全体を均一に照射できるようにするのが好まし
い。以下に述べるように，カメラセンサー５２は，０な
いし２５０のグレーレベルレンジに反応する。しかしよ
り詳細に後述するように，レンズ中心部を望みどおりに
検査できるようにするため，レンズ周辺ゾーンのグレー
レベルと光学的背面カーブのそれとに差をつけることに
より，周辺カーブと背面カーブとの間の連結境界が視認
可能となるようにする。この境界は周辺ゾーンの内円を
描き，かつレンズ７４のモールドに使用される背面と前
面それぞれの曲面モールド型の配置ミスに起因する心ず
れの検査に利用される。

【００２３】光源は，５ジュール，１０マイクロ秒の光
パルスを発光可能なストロボランプであることが好まし
く，この光パルスの都度，イメージプロセッサー６０
が，イメージ把握命令と解釈されるコマンド信号を生成
する。またこのストロボランプには，次の光パルス発生
のための回復期間として４５０ミリ秒のリカバリータイ
ムを設けるのが好ましい。比較的僅かな光量がシステム
の光路外に散乱されるが，大部分の光はカメラセンサー
５２に到達する。

【００２４】レンズパッケージ８２は，レンズを重力ポ
テンシャルによって窪み８６内に心合わせさせるような
曲面を備えているため，このパッケージはイメージング
サブシステム内でレンズとして作用する。例えばこの発
明の実施例によればこのことが実現に具現され，パッケ
ージ８２が，２５ｍｍのフォーカルレンズ付のレンズと
して作用する。従ってこれを矯正しない限り，パッケー
ジ８２から射出される光が，カメラのレンズ５６に入射
される前に広く散乱されてしまい，カメラのアパーチャ
ーが損なわれてしまうであろう。この結果，テスト対象
レンズの照射量が不足し，ピクセルアレー５２上に生成
されるレンズの映像内で得られるコントラストが低下す
る。このような光の散乱を矯正するため，視野レンズ４
４をパッケージ８２の下に配置することにより，パッケ
ージの窪み８６内の液体の光力を打ち消すようにする。
この発明の実施例によれば，このことが実際に具現さ
れ，レンズ４４が，Ｎｅｗ−ｐｏｒｔもしくはＭｅｌｌ
ｅｓＧｒｉｏｔ社の焦点距離−２５ｍｍの両側凹面のガ
ラスレンズとされている。このレンズは中心部の厚さが
＋２．５ｍｍ，エッジ部分の公称厚さが０７．３ｍｍ，
直径が２５．４ｍｍである。また反射を抑制してレンズ
の光透過率を改善することによりコントラストを強める
ため，このレンズには広帯域の反射防止コーティングが
施されるが，このコーティングには，波長レンジ４３０
ないし７００ｍｍに対して効果的なＡＲ１４が選ばれ
る。

【００２５】ダブレットレンズ４２は，照明サブシステ
ム１４に対する集光レンズで，ガラス基板９４上に第１
焦点を結ばせることにより，ダブレットレンズを透過し
た光がほぼ平行に揃えられる。このダブレットレンズは
通常のＢＫ７ガラス製であればよいが，これは機械的手
直し不要のまま，溶融シリカレンズに置き換えることが
できる。

【００２６】検査位置７２に所在するレンズ７４を透過
した光ビームはイメージングサブシステム１６によって
受け止められ，これに対応した一連の信号が生成され
る。図１と２によれば，カメラケース５０の内部，シャ
ッター５４の直後にピクセルアレー５２が配置される
が，このピクセルアレー５２は，多数の光センサー，す
なわちそれぞれが入射光量に比例した電流を発生可能な
光センサーで構成するのが好ましい。従来通り，ピクセ
ルアレー５２の光センサー，すなわち所定個数のピクセ
ルが格子状の行と列とに均一配列されるが，この格子
は，例えば約１０００行と１０００列の，すなわち約１
００万個のピクセルで構成すればよい。図８にこのピク
セルアレーの一部の概要が描かれているが，各文字それ
ぞれがアレーの各ピクセルを示す。

【００２７】イメージングサブシステム１６の能力は，
検査対象レンズ７４すべての特定状態を識別するのに必
要な分解能を超えていることが好ましく，例えば０．０
１２ｍｍの対象物を識別可能なカメラを使用するとよ
い。映像エリア内の１，０４８，５７６個のピクセルに
よって１４．４９５ｍｍの視野がカバーされ，各ピクセ
ルそれぞれが，０．０１４１６ｍｍの線状対象スペース
をカバーする。従って３個のピクセルによって正確にカ
バーされるレンズの異常部位や穴等の最大直径が０．０
４２５ｍｍを超えなくなるため，この監視システムは，
当該レンズを，一般に不合格と判定すべき最小欠陥より
も小さなものまで検出する能力を備えている。

【００２８】システム１０の運転に際しては，カメラ４
６の焦点をレンズ７４の周辺ゾーンに合わせるとよい
が，この場合，映写レンズのフィールド深度の関係上，
レンズ７４の光学的中心ゾーンにもピントが合わされ
る。例えば視野レンジを，ピクセル分解能でのピクセル
当たりの変量が０．００００５５ｍｍ，すなわち映像を
横切る視野でのトータル変量が０．０５７ｍｍになるよ
うに選定すればよい。またカメラ４６は，９８９ピクセ
ルが対象スペース１４．０００ｍｍに等しくなるように
調整するのが好ましい。このようにすれば，上記シング
ルピクセルにおいてピクセル当たりの分解能が０．０１
４１５６ｍｍに，すなわち映像を横断する全ピクセル１
０２４個の視野が１４．１９６ｍｍになる。

【００２９】この分野の通常の専門家にはよく理解され
るように，このサブシステム１６には適当した任意のカ
メラを使用することができる。既に実用化されているこ
のシステム１０の実施例によれば，カメラ４６がニッコ
ール（Ｎｉｋｋｏｒ）５５ｍｍ標準レンズ装備のクラス
Ｉ・コダック・メガプラス高解像度カメラであった。こ
のカメラは１３２０×１０３５ピクセルのセンサーを持
っているが，その中の１０２４×１０２４ピクセルだけ
が使用された。その理由は，コンピューターのメモリー
は２進法で，１０２４が２¹⁰に相当するため，２¹⁰×２
¹⁰ピクセルエリア，すなわち１，０４８，５７６ピクセ
ルによってデータを生成すれば，イメージメモリー内で
の取扱いが容易になるからである。

【００３０】このカメラのレンズアパーチャーはｆ／
４，視野は１４．４９５ｍｍにセットされた（脱イオン
水中のレンズ７４の直径は約１２．２ｍｍ）。カメラレ
ンズの終端には１０ｎｍフルウエーブ・ハーフハイトウ
インドウ（ｆｕｌｌｗａｖｅｈａｌｆｈｅｉｇｈｔｗｉ
ｎｄｏｗ）付のＡｎｄｏｖｅｒ帯域フィルターが装着さ
れたが，これは波長５５０ｎｍに中心が合わされてい
る。そして発生し得るすべての色収差がこのフィルター
によって除去されて立体的分解能が全般的に改善される
とともに，レンズ検査に対する光学的応答が，検査員の
視覚応答に近似したものになる。またＣＣＤ検出器での
赤外線も除去されるが，このことは，赤外線によってシ
ステム全体の変調伝達機能が低下される恐れがあるの
で，有利なことである。

【００３１】プロセッシングサブシステム２０は，イメ
ージングサブシステム１６，特にピクセルアレー５２か
らの信号を受け取り，詳細を後述するプログラムに従っ
てこれらの信号を処理することにより，検査対象レンズ
の少なくとも一つの状況を見極める。より特定的に言え
ば，カメラ４２のピクセルアレー５２からの電気信号が
イメージプロセッサー手段に伝達されるのである。そし
てこのプロセッサー手段が，アレー５２の各ピクセルそ
れぞれからの電流信号を，これに対応した一つのデジタ
ルデータ値に変換し，この値を，当該電気信号を発信し
たピクセルのアドレスに関係したアドレスを有するアド
レスロケーションに記憶させる。

【００３２】またサブシステム１４と１６の働きを協調
ないしコントロールするのにサブシステム２０も使用す
ることにより，光源３６を活かし，システム１０を通過
するレンズ７４の動きに合わせてカメラ４６を動作させ
るのが好ましい。すなわち，パレットが検査エリアに進
入したとき，その存在をパレットセンサーによって検出
させるのである。そしてこの信号が受信されると，イメ
ージプロセッサー６０が，その前のパレットから継続中
のいずれのプロセスも完了させ，その結果を，ＰＬＣコ
ントローラーと監視用コンピューターの両者に報告させ
るとよい。パレットがコンベア沿いに連続移動すると
き，パッケージセンサーが当該パッケージを検知して信
号を発信する。そしてこの信号によって，当該レンズが
撮像専用位置に所在することが知らされる。

【００３３】パッケージ検出信号の受信に伴い，イメー
ジ処理用ハードウエアがイメージ把握開始し，合格／不
合格を判定するために当該イメージを処理する。イメー
ジ把握の一部としてストロボが発光され，レンズが照射
される。レンズ合格／不合格の情報は，次のパレットが
スタートされるまで記憶されるが，この時点で結果が報
告される。ただしあり得ることではあるが，このような
報告が受信されなかった場合，例えばセンサーがパレッ
トを正しく検知しない場合，それ以降のパレットの送り
出しは許容されない。パッケージ検出センサー信号は，
パレット各側に８個のパッケージが見い出されるたびに
発信される。

【００３４】またイメージプロセッシング基板が，レン
ズを何時映写すべきかを決定する。パレットがカメラの
下を通過するとき，各パッケージのエッジが光ファイバ
ーセンサーによって検出されるが，これに伴ってストロ
ボが発光され，コンタクトレンズがカメラで撮影され
る。この撮影は，撮影信号をカメラに伝達することによ
り，イメージプロセッシング基板によって始動される。
そしてストロボ発光後，カメラの記憶装置に記憶された
イメージが，プロセッサー基板の一つ，すなわちマスタ
ープロセッサーとしての役目を担うプロセッサー基板の
メモリーに伝達される。そしてこのマスタープロセッサ
ーが，従属プロセッサーとしての役目を担う他の二つの
プロセッサー基板のいずれが，現在受信中のイメージを
点検し得る立場にあるかを判定する。そしてマスタープ
ロセッサーは，当該イメージを処理すべき方の従属プロ
セッサー基板に指令を発し，ビデオバスからイメージデ
ータを受け取るべきことを知らせる。すなわちこのマス
タープロセッサーが各イメージの検査とその結果報告と
をモニターする。

【００３５】レンズイメージを処理してその中心部の欠
陥検査が終了すると，二つの従属プロセッサーがそのこ
とをマスタープロセッサーに報告する。そしてマスター
プロセッサーがこの情報を集め，二つのレポートを伝送
するが，その一つが，受入れ／拒絶ロボットの動きをコ
ントロールするＰＬＣに送られる。このＰＬＣは，先入
れ先出し方式で各パレットを追跡するが，検査終了パレ
ット上の各パッケージに対して直ちに判決を下す。また
二つ目のレポートは監視用コンピューターに送られてデ
ータが集積され，製造管理プログラムならびに生産計画
立案者によって分析される。

【００３６】このシステム１０には，適切な任意のプロ
セッシングユニットを使用することがてきるが，６０
ａ，６０ｂおよび６０ｃの各プロセッシングユニット
は，例えばパーセプティックス社で販売されているＩＰ
−９４０イメージプロセッサーマシンのビジョンボード
であればよい。

【００３７】好ましくはキーボード７０ａとビデオター
ミナル７０ｂとを備えたホストコンピューター７０がプ
ロセッサー装置６０に接続され，プロセッサーにインプ
ットされる画像データやメッセージをディスプレーす
る。またこのプロセッサー装置６０にはモニター６６も
接続されており，プロセッサー装置に記憶されたデータ
諸値に基づきビデオイメージがここで生成されるが，こ
のモニター６６は検査結果や集計値の表示にも利用可能
である。モニター６６は解像度の高いカラーモニターで
あることが好ましいが，これはやはりイメージボード６
０ａ，６０ｂおよび６０ｃに接続されているパーセプテ
ィックス社の高分解能ディスプレーカードＨＲＤ９００
でコントロールされる。またモニター６６は，プロセッ
サー基板上のＲＳ２３２コネクターによってプロセッサ
ー基板に連結される。

【００３８】このシステムのオペレーターインターフェ
ースは，ホストコンピューター７０と高解像度モニター
６６とで構成されるが，このホストコンピューター７０
によってプロセッサー基板への接続とコミュニケーショ
ンとが実現される。またこのコンピューターのキーボー
ドは，プロセッサー基板への情報インプットに用いら
れ，またホストコンピューター７０のモニターのウイン
ドータイプ・ビデオディスプレーが結果とステータスメ
ッセージとを表示し，運転中に得られたこれらのイメー
ジがこの高解像度モニター上にディスプレーされる。ま
たステータスならびに結果に関する情報もこのモニター
に表示される。

【００３９】図１０では，レンズが毎回映写されるが，
これは当該パレットの検査報告を伴って短時間だけ高解
像度モニター上に現れるが，必要に応じ，任意のエラー
メッセージを表示させてもよい。このモニター上の映像
は，ビデオバスをコントロールする高解像度ディスプレ
ーボード，ＨＲＤによって各所に広く伝達される。これ
はイメージプロセッサー基板，ＩＰ−９４０からイメー
ジを受け取り，オペレーターの選択に従ってエッジもし
くはセンターのカメラからのそれぞれのイメージをディ
スプレーする。すなわちＨＲＤボードは，処理中のイメ
ージをモニターしながらこれをリアルタイムでモニター
にディスプレーさせるが，イメージの処理そのものには
干渉しない。

【００４０】オペレーターからの命令やデータをプロセ
ッサー装置６０に伝達するのに，グラフィカルなユーザ
ーインターフェースを用いてもよい。図１１に，このグ
ラフィカルユーザーインターフェースのメインウインド
ー，システム内のプロセッサー基板に対するシングルス
クリーンコントロール機構が示されているが，このスク
リーンは，ホストコンピューター，好ましくはサン（Ｓ
ｕｎ）ホストコンピューターへの一つの命令，すなわち
ｍａｃｈｉｎｅｎａｍｅ％ｉｐｍｇｒ＆の入力によって
即時出現させるのが好ましい。このスクリーンのターミ
ナルによれば，ホストコンピューターのウインドー環境
にウインドーを増減させることが可能になる。ｉｐｍｇ
ｒウインドー頂部の”ｔｅｒｍｉｎａｌｓ”ボタンを選
択すると，図１２に示されているように新しいウインド
ーが現れる。そしてこのウインドーによれば，オペレー
ターが各イメージプロセッサー基板それぞれに対してホ
ストウインドーをオープンさせることができるようにな
る。それぞれのターミナルウインドーを開くと言うこと
は，選定された各プロセッサー基板それぞれに対してダ
ムターミナルを接続するようなものであり，パレットの
合格／不合格報告やデバッギングあるいは試験的状況に
対して利用するとよい。

【００４１】当然のことながら，サブシステム２０には
上記以外の入出力装置を追加してオペレーターや分析者
がプロセッサー基板やコントローラー２４と連携できる
ようにすることができる。例えばプロセッサー基板にプ
リンターを接続することにより，プロセッサー基板から
これに送られてくる特定データやレポートをプリントさ
せることができる。

【００４２】ただしホストオペレーティングシステムを
介した幾つかの方法によってプリントアウトさせるのが
好ましい。マスタープロセッサーからのスクリーンレポ
ートは，ファイルすべきスクリーン情報を先ず保存した
あと，後刻これをプリントアウトすることにより，プリ
ントするとよい。すなわちプリンターは，情報がスクリ
ーンからスクロールオフされるときにこれをプリントす
るのに使用することができる。レンズの性情に関するす
べての情報が一斉に監視用コンピューターに送られる
が，このコンピューターは，データを消化して生産レポ
ートをアウトプット可能なものであることが好ましい。

【００４３】図９では，好ましい様式としてイメージ処
理用の全ハードウエア，ホストコンピューター，モニタ
ーおよび無停電電源装置がシングルキャビネットの中に
収容されている。外部からキャビネット内に引き込まれ
るシステム内のすべての配線は，先ず仕切り板を通り抜
ける。

【００４４】前述したように，レンズ７４が検査位置７
２を通過するたびに光線がレンズを透過してピクセルア
レー５２に入射され，このアレーの各ピクセルがピクセ
ル上の光の強さに対応した電流を発生する。そしてこれ
らの電流がデジタルデータ値に変換されるが，これらの
データを先ずプロセッサー装置６０内に記憶させたあと
処理し，当該レンズが使用に適するか否かを判定するの
が好ましい。この検査プロセスの好ましい実施例では，
レンズの不在，エッジの欠損，エッジの傷，表面の傷，
はみ出し，穴，凹み，偏心やざらつきが検出され，かつ
これらの態様を分析して当該レンズをはねるべきか否か
が判定される。

【００４５】図１３には，好ましいレンズ検査プロセス
の主要ステップが示されている。これの第１ステップで
は，レンズがピクセルアレー上部の映写位置に配置さ
れ，不良レンズがテストされ，かつレンズの外縁が型と
りされる。レンズがこれら最初の３ステップのいずれか
一つでも落第すると，当該レンズは自動的に拒絶される
が，これら３ステップで合格すると，アルゴリズムがレ
ンズの偏心を判定し，パッケージの合いマークを処理し
たあと，レンズの周辺ゾーンに引き続き中心ゾーンそれ
ぞれの欠陥が探索される。そしてこのステップにおいて
なんらかの欠陥が検知されると，当該レンズを受け入れ
るべきか，それとも拒絶すべきかが，アルゴリズムによ
って判定される。

【００４６】イメージ内へのレンズの配置 このあと，引き続きレンズの生イメージがインプットさ
れるレンズ検査プロセスの初期ステップでは，視野の中
へのレンズの位置決めが行われなければならない。しか
し従来のやり方での問題点の一つとして，傷ついたり，
破損したレンズがレンズ不在として誤分類されることが
挙げられる。そしてレンズの破片がレンズ不在として分
類されると，レンズの検査が終わったあと，キャリアの
窪み８６から脱イオン水を排出させるときに問題が惹起
される恐れがある。例えば窪み８６内にレンズの大きな
破片が存在することが認識されなかったら，この破片が
排水ノズルの排出弁を閉塞し，工程の進捗を妨げる恐れ
がある。

【００４７】しかしこのシステム１０によれば，レンズ
本体だけではなく，レンズの破片も発見されて破片とし
て分類され，これが存在するパッケージを手で取り除く
ことができるようになるので，上記のような問題が解決
される。もしパッケージの中にレンズの大きな破片が存
在していれば，この検査システムは制御ＰＣＬ２４に信
号を送って搬送サブシステム１２を停止させるととも
に，オペレーターに対して当該パッケージからレンズの
破片を取り除くように警告する。

【００４８】一般にピクセルアレー５２上に結ばれる映
像は，レンズそのものであったり，あるいはその破片で
あり得るが，これが水平ならびに垂直の各探索ベクトル
を用いて探索される。これらの探索ベクトルにより，イ
メージ勾配が下式（１）に従って分析される。

【数１】

【００４９】この勾配Ｇは，探索ベクトル沿いの各ピク
セルについて計算されるが，この勾配計算値の大きさ
が，パラメーター”ＥｆｉｎｄＴｈｒ”で定まる特定し
きい値を超えたら，レンズが発見されたらしいことを意
味する。この式（１）は，ＸおよびＹの各Ｓｏｂｅｌオ
ペレーターの絶対値を取り入れることによって形成され
るが，総合イメージコンボリューションを包含した通常
のオペレーションとは異なり，この変形Ｓｏｂｅｌは，
探索ベクトル方向にのみ進行する。すなわち傾斜の大き
さＧは，式（１）によって定まる総量となり，また勾配
の方向，すなわち符号によって影響されない。この結
果，正負いずれのエッジ勾配も検出可能となるので，よ
り敏感にエッジが検出されることになる。しかも式
（１）は，水平および垂直両方向のエッジ検出探索ベク
トルに対して使用可能であるが，これらのベクトルが，
イメージエリアの少なくとも５０％をカバーすることが
好ましい。

【００５０】図１４と図１５では，水平および垂直それ
ぞれ１０本の一連の探索ベクトルがエリアを潜在的に横
断しているが，これら各ベクトルは，互いに等距離を隔
てており，かつイメージの４隅にそれぞれ存在するダー
クエリアに引っ掛からないように配列されている。これ
らの図には，探索ベクトルの方向が矢印で，また掃引順
番が数字で，それぞれ示されている。

【００５１】これらのベクトルはこの所定の秩序に従
い，レンズが特定されるまで，すなわち全ベクトルの掃
引が完了するまで探索される。そして当該レンズが特定
されたら，探索ベクトル沿いの探索を打ち切るのが好ま
しい。例えば，正常なレンズは最初の探索ベクトル沿い
の探索期間中に発見されるのに対し，不良レンズを発見
するためには，殆どすべての探索ベクトル沿いに探索す
る必要があり得る。

【００５２】先ず対象物を特定したあと，次にレンズ検
出を確認するためのテストが実行される。この確認テス
トでは，発見済対象物の輪郭がなぞられるが，これに
は，これに関連した適当な任意のやり方を用いればよ
い。例えば８個の結びつき分析とでも言うべき技法を用
いてエッジを追跡すればよい。この技法では，特定対象
物のエッジ上に存在する最初のピクセルが発見された
ら，このピクセルに隣接する８個のピクセルを，２番目
のエッジピクセルに向かって均一方向に探索する。そし
てこの２番目のエッジピクセルが発見されたら，これが
当該対象物のエッジ上に存在するものと見なされる。そ
してこのプロセスが繰り返され，この２番目のエッジピ
クセルに隣接する８個のピクセルが，第３エッジピクセ
ルに向かって均一方向に探索される。エッジ追跡もしく
はオブジェクト追跡とも言うべきこのプロセスは，エッ
ジの終端が発見され，このエッジがそのオリジナルピク
セルに戻る前に所定個数のエッジピクセルが発見される
まで，すなわち識別されたこれらのエッジピクセルによ
って形成されたエッジが閉じたループを描くようになる
まで，より特定的には，このエッジが当該対象物の最初
のエッジピクセルに戻るまで，繰り返される。

【００５３】図１６Ａと図１６Ｂに，この８個の結びつ
き分析の詳細が描かれているが，ここでは周囲の各ピク
セルの探索をより良く図示するため，各ピクセルが点で
表現されている。図１６Ａには，対象物のエッジ上に存
在することが識別された最初のピクセルが，Ｐ_i ，_j で
示されている。そして所定のしきい値を上回るグレーレ
ベルを有するピクセルに対し，このＰ_i ，_j 直上のピク
セルを始点として反時計回り方向に８個の隣接ピクセル
が探索される。このテストにミートして発見された最初
のピクセルが次のエッジピクセルであると考えられる
が，図１６Ａの例では，ピクセルＰ_i ，_j+1 がこれに相
当する。

【００５４】次のステップが図１６Ｂに描かれている
が，ここでは，所定のしきい値を上回るグレーレベルを
有し，かつこの直前に実行された探索では中心になって
いなかったピクセルに対し，Ｐ_i ，_j+1 の直上のピクセ
ルを始点にしてＰ_i ，_j+1 に隣接する８個のピクセルが
反時計回りに探索される。そしてこのテストにミートし
て発見された最初のピクセルが次のエッジピクセルと見
なされるが，これが図１６Ｂの例では，Ｐ_i ，_j+2 で示
されている。そしてこの追跡プロセスが，この探索がピ
クセルＰ_i ，_{j ニ}戻り，かつ輪郭がその原点位置にまで
戻る前に所定個数の輪郭ピクセルが出現するまで，もし
くは所定ピクセル周りの探索が，なんらかの次のエッジ
ピクセルの識別に失敗するまで，継続される。

【００５５】この追跡手順の期間中，これらのピクセル
が対象物の輪郭の上またはその外側かを判定するのに勾
配の大きさを利用するのが好ましい。勾配の大きさの計
算法は，探索ベクトルルーチンに際して用いられるそれ
と同一で，やはり式（１）によって求められる。またこ
の追跡期間中に用いられるしきい値も，探索ベクトルに
よって用いられるそれと同一であり，パラメーター”Ｅ
ｆｉｎｄＴｈｒ”によって特定される。

【００５６】対象物追跡期間中，特定個数の輪郭ピクセ
ルが追跡され終わるまで，その輪郭の始点位置に遭遇し
なければ，当該対象物はレンズに間違いないと見なされ
る。しかし輪郭ピクセルが所定個数に達するまでに始点
に出会うと，当該対象物はレンズと見なされず，ノイズ
と解釈される。この実証テスト期間中に適用されるレン
ズ輪郭の最小長さは，パラメーター”Ｂｃｏｎｔｃｎ
ｔ”で与えられる。もし１本のベクトル沿いの探索期間
中にノイズオブジェクトに出会ったら，このベクトル沿
いの探索は打ち切られ，次のベクトル沿いの探索に引き
継がれる。そしてレンズが発見されるまで，もしくはす
べてのベクトルがトライされ終わるまで，この手順が繰
り返される。図１７Ａに，仮想レンズ検出の探索例が示
されているが，ここではレンズが特定される前にノイズ
オブジェクトが発見されている。また図１７Ｂに示され
ている仮想レンズ検出の探索例では，損傷レンズ特定前
に，二つのノイズオブジェクトが発見されている。

【００５７】全探索ベクトルがトライされ終わってもレ
ンズが発見されなければ，レンズは喪失されたものと判
定される。そしてこの結果が報告され，プロセスが中断
される。しかしレンズが発見された場合には，最初にレ
ンズが検出されたイメージ座標が保持され，プロセスが
更に続行される。

【００５８】対象物の形態的性状を分析してこれが不良
レンズであるか否かを判定するのに先立ち，更に次の二
つテストを実行するとよい。先ず，対象物周囲を追跡
中，このトラッキングがイメージメモリーの外側境界か
らはみ出すようなら，この被験レンズはその一部が視野
から外れ，不合格になる。このような場合には，当該イ
メージに関するプロセスは打ち切られる。次に，対象物
周囲を追跡中，輪郭ピクセルの個数が最大値を超えた
ら，当該被験レンズは１個のレンズとしては大きすぎる
ことになり，このレンズも不合格となる。

【００５９】破損したり傷ついたレンズに対するテスト このテストにおいてプロセスが継続されたら，当該被験
レンズは傷ついているか，もしくは健全かのいずれかに
仕分けられる。トラッキング途中でレンズのスターティ
ング箇所に出会ったら，当該対象物はその外形全体にわ
たって横切られたものと見なされる。傷ついたレンズに
対する形態テストは，スターティングピクセルに出会う
か，もしくは輪郭ピクセルの個数が許容最大値を超える
か，のいずれかの条件によって始動される。

【００６０】このアルゴリズムの好適実施例では，当該
対象物が傷つけられているか否かを判定するのに，いわ
ゆるエロンゲーションおよびボックスサイズの限定と言
う二つの主要なテストが実行される。エロンゲーション
テストは，大きな破片が脱落ないし喪失されてもはやユ
ニタリ離心率を有する円形の対象物とはほど遠くなって
しまったレンズを識別ことに主体を置いて設計される。
またボックス限定テストでは，エロンゲーションに関す
るチェックが行われるが，特に，ともかく円形ではある
が傷つけられたレンズを識別するのに適用される。

【００６１】上記二つのテストでは，いずれもレンズの
輪郭全体のトラッキングによって得られた座標情報が利
用されるが，このトラッキング技法は，レンズ検出を実
証するのに用いられる技法と同一である。このトラッキ
ングプロセスでは，式（１）で求められる勾配値を用い
ることにより，当該ピクセルがレンズ輪郭の上またはそ
の外側のいずれに存在するかが判定される。またレンズ
の輪郭沿いの追跡には８個の結びつき分析法が用いら
れ，またパラメーター”ＣｆｉｎｄＴｈｒ”によって勾
配値が特定される。

【００６２】トラッキングの実行に際しては，輪郭内の
各ピクセルの行および列の各位置の一連の記録が保存さ
れるが，この輪郭トラッキングは，１）トラッキングが
イメージメモリーからはみ出す，２）輪郭ピクセルの個
数が許容最大値を超過する，あるいは３）レンズ輪郭の
始点に出会う，と言う三つの事象の一つが発生するまで
継続される。

【００６３】トラッキングがイメージメモリーからはみ
出したら，当該レンズは，その一部がイメージ視野の外
側にあるものと見なされ，失格する。そしてこの結果が
報告されてプロセスが打ち切られる。レンズの始点と出
会ったり，あるいは輪郭ピクセルの個数が許容最大値を
超えた場合には，エゲーションや境界エリアすなわちボ
ックス限定に関連した形態的性状が抽出され，傷ついた
レンズの存在の有無が判定される。

【００６４】エロンゲーション値は，下式（２）によっ
て与えられる： エロンケ゛ーション＝主軸まわりの慣性モーメント／下位軸まわりの慣性モーメント ・・・・・（２）

【００６５】このエロンゲーションテストでは，対象物
の最小慣性モーメントに対する最大慣性モーメントの比
の測定値が求められる。当該対象物の最小寸法に対する
最大寸法の比が大になるにつれ，このエロンゲーション
の値が大になり，またコンパクトになればなるほど，こ
の値が小になる。例えば対象物が円形であれば，理論的
にエロンゲーションの値が最小になるのに対し，棒状な
いし線状であれば，エロンゲーション値がこれよりも大
になる。

【００６６】このエロンゲーションを計算するため，輪
郭の全ピクセルに対する座標データについてパスが作成
され，このパスによって水平および垂直の各慣性モーメ
ントが計算される。下式（３）と（４）にこの計算式を
示す。

【数２】 これら二つの情報から，対象物の主軸の成す角度が，下
式（５）によって求められる。

【数３】

【００６７】決定されたこの主軸の角度を用い，全ピク
セルの座標データにまたがる最終パスを作成することに
より，主軸ならびに下位軸まわりの慣性が下式（６）お
よび（７）を用いて計算される。

【数４】

【００６８】そして前掲の式（２）によってエロンゲー
ションが計算されるが，この計算値をパラメーター”Ｃ
ｅｌｏｎｇ”によって特定される値と比較することによ
り，当該レンズの傷の有無が判定される。例えばエロン
ゲーション計算値が”Ｃｅｌｏｎｇ”よりも大であれ
ば，当該レンズには傷があると見なされ，プロセスの進
行は打ち切られる。

【００６９】図１８に，エロンゲーションの特色に関す
る幾つかの専門用語を示す。レンズ対象物に対してボッ
クス限定の特色が計算されるが，ボックス限定とは，ボ
ックスを，対象物の最大と最小の垂直ならびに水平の各
軸をベースにして被験レンズを保持するのに丁度よい大
きさに合わせることである。このようなボックスは，被
験レンズの実対象エリアに対して極めて近似的に作用す
ることが発見されている。このテストは，エロンゲーシ
ョンテストでは識別されない恐れのあるような，傷つい
たレンズを識別するために実施される。詳述すれば，傷
ついたレンズは，一見，円形であるかのように見受けら
れかねないように変形されていてるため，エロンゲーシ
ョンテストでは識別不能なこともあり得るであろう。こ
のボックス限定テストは，傷ついてはいるがともかく円
形なレンズは，正常サイズのレンズよりも一般に小であ
ると言う特徴を利用したものである。このボックスは，
対象物のセントロイドを通過する水平および垂直の各軸
沿いにオリエンテーションされる。図１９にこのテスト
のコンセプトを示すが，このテストは下式（８）で定義
される。

【数５】

【００７０】そしてこのボックス制限計算値が，パラメ
ーター”Ｃｂｄｂｏｘ”によって特定された値と比較さ
れるが，例えば計算値が”Ｃｂｄｂｏｘ”よりも小な
ら，当該レンズには傷があると見なされて失格し，プロ
セスの進行は打ち切られる。

【００７１】モデルレンズの外縁 被験レンズがエロンゲーションとボックス制限の両テス
トに合格したら，傷ついたレンズ検出用の２番目の技法
が実行される。図２０においては，対象物のエッジ上の
約６０°の間隔を隔てた６個のデータポイントを用い，
対象物トラッキングデータから６個の円形モデルが定義
される。すなわち，連続した３個のデータの各セットを
用いてそれぞれ独自の円が定義されるが，データポイン
ト〔１，２，３〕，〔２，３，４〕，〔３，４，５〕，
〔４，５，６〕，〔５，６，７〕，〔５，６，１〕およ
び〔６，１，２〕がそれぞれセットになる。この円形モ
デルは，パラメーター”Ｂｌｅｎｓｄｉａ”によって特
定される半径に最も密接にマッチした半径を持ち，レン
ズ外縁モデルとして使用される。

【００７２】これら各円形モデルについて，円を定義す
るのに用いたデータポイントを最初にチェックし，これ
らが互いに接近し過ぎていないことを確かめることが好
ましい。と言うのも，レンズにその輪郭の全周３６０°
の連続性を損なうような傷が含まれていると，このよう
なことが起こりうるからである。互いが余りに接近し過
ぎたデータポイントを含んだデータセットによれば，誤
ったモデルがもたらされる恐れがあるので，このような
データは無視するのが好ましい。

【００７３】被験レンズの輪郭沿いの各ピクセルを，レ
ンズエッジとして用いられる理論モデルと対照する。そ
して極座標探索表を用い，各輪郭ピクセルの位置を当該
エッジを中心とした半径と角変位量で書き換える。もし
任意のピクセルの距離が，レンズエッジとして用いた円
形モデルの半径の９０％よりも小であれば，当該ピクセ
ルは大きな傷の一部あると見なされる。そして同じ傷の
一部であると見なされた各ピクセルグループの測定値が
角度で表現されるが，この傷の始点と終点とによって，
これがパラメーター”Ｃｂａｄｔｅａｒ”よりも大であ
ることが判明したら，当該レンズは傷があると見なさ
れ，失格する。図２１には，レンズの傷の広がりを判定
する技法として，距離変位量を利用するコンセプトが描
かれている。

【００７４】レンズを巡る輪郭が途中で途切れている場
合，この輪郭トラッキングが反対方向，すなわち−ａ方
向へ，いわゆる折り返し状態になったとき，当該傷の始
点と終点とがアルゴリズムによってマークされる。すな
わち初回の折り返しに際して検知された箇所が，傷の始
点としてマークされる。このポイントでトラッキングは
逆行状態になり，レンズ輪郭の内側をフォローするよう
になる。しかしレンズの他の側からは，途切れのオリジ
ナルポイントに再度遭遇することはあり得ないので，次
の折り返し状態では，途切れの原因となった傷の反対側
が検出されるものと推論して差し支えない。

【００７５】この技法は，レンズの中で途切れの原因と
なった傷のひどさの程度を判定すると言う課題を解決す
るのに利用される。図２２にはアルゴリズムのこの部分
のコンセプトが図示されている。途切れが傷の中に発生
している場合には，この傷の区間が，レンズの傷の始点
と途切れ箇所との間の部分を含むように調整されるの
で，傷の程度がより正確に表現されるようになる。

【００７６】当該レンズがトラッキングの途中でイメー
ジメモリースペースからはみ出したり，輪郭ピクセル個
数，エロンゲーションやボックスサイズ制限を超えて失
格しなければ，当該レンズは健全であると見なされる。
しかし図１３に示すように，このレンズはまだ合格に分
類されず，この時点でレンズであることが判明し，イメ
ージ検査のこれ以降のプロセスに受入れ可能であると，
識別される。次のステップが心ずれ（ディセントレーシ
ョン）のテストである。

【００７７】ディセントレーション 周辺ゾーンに対しては，例えば０．２７０ｍｍもしくは
それ以下の幅が許容される心ずれを伴ったレンズは，不
合格と見なされることがある。レンズはパッキング用塩
類溶液の代わりに脱イオン水の中で検査されるので，レ
ンズはまだその最終的フルサイズにまで膨張していな
い。従って先ず近似的には，これの周辺ゾーンを等方性
の媒体の一部と見なして差し支えないが，このことは，
脱イオン水がパッキング用塩類溶液に置き換えられてレ
ンズが膨張するとき，レンズは径方向に膨張して環状帯
域の幅が増加するが，これはレンズ全体の直径が増加し
たのと同様であるとの事実に立脚する。

【００７８】パッキング溶液中でのレンズ周辺ゾーンの
最終的幅と，脱イオン水中での定常状態におけるこのゾ
ーンの幅との相互関係は，下式（９）で表される。

【数６】 ζは，パッキング溶液中で膨張したレンズの最終直径Ｄ
ｆおよび脱イオン水中での検査期間の定常状態でのレン
ズの直径Ｄ_w による下式で表すことができる。 ζ＝（Ｄ_f −Ｄ_w ）／Ｄ_w ・・・・・（１０）

【００７９】レンズの最終直径Ｄ_f を，例えば１４．２
００ｍｍに，また脱イオン水中での定常状態の直径Ｄ_w
を８９５ピクセル，すなわち１２．６７０ｍｍに設計し
たとすれば，このレンズの線膨張係数ζは，上式（１
０）により０．１２０７６になる。この値を式（９）に
代入すると，下式が得られる。 ＰＺ_f ＝ＰＺ_w （１．１２０７６） ・・・・・（１１）

【００８０】システム１０に使用したあるタイプのレン
ズの外径が１４．２００ｍｍ，またレンズ背面の光学ゾ
ーンの直径が１，０００であると，周辺カーブ沿いの全
体の線間距離はこの二つの値の差，すなわち１．２００
ｍｍに，またレンズの周辺ゾーンの幅ＰＺ_f はその半
分，すなわち６００ミクロンになる。このＰＺ_f の値を
式（１１）に代入すると，ＰＺｗの値が下式（１２）で
次のように求められる。 ＰＺ_w ＝ＰＺ_f ／１．１２０７６＝６００μｍ／１．１２０７６＝５３５μｍ ・・・・・（１２）

【００８１】このように先ず近似的には，周辺ゾーンの
幅ＰＺ_w は５３５μｍと見積もられるが，実際の値は５
８０μｍである。つまりモデルでは周辺ゾーンの幅が８
％程度過小評価されるが，このことは，例えばパッキン
グ溶液中ではレンズが非線形に膨張するか，あるいは眼
科用レンズ作成用モデルは，光学ゾーンの直径に対して
異なったターゲット寸法を持つと言う事実に起因するも
のと思われる。

【００８２】このシステム１０に用いられるアルゴリズ
ムの優先的実施例では，周辺ゾーンの幅が３３２μｍ未
満のいずれのレンズも拒絶される。周辺ゾーンの最小幅
に関するパラメーター”ＣｍｉｎＰＺｄｉｓｔ”の値は
３３２である。

【００８３】レンズの心ずれを判定するため，レンズの
外縁と周辺ゾーン／中心ゾーンのエッジとの間で比較が
行われ，両エッジが円形であり，かつ各エッジに局限さ
れた偏差は，心ずれの最終判断にとって重要なものでは
ないことが確かめられる。そしてレンズ発見動作期間中
に決定される円形モデルを利用してレンズ外縁の特徴が
把握される。そしてこのレンズ外縁モデル上でほぼ０
°，１８０°および２７０°の３か所のデータポイント
を選出し，これを三つのウインドーの基準位置として利
用する。これらのウインドーはレンズ外縁モデルの内部
に配置され，周辺ゾーン／中心ゾーンの境界を発見する
のに利用される。図２３にこれらのウインドーの配置を
示す。

【００８４】各ウインドーそれぞれの内側では大型の一
次元エッジオペレーターが操作されるが，図２４と２５
に，垂直ならびに水平の各エッジをそれぞれ拡大するの
に用いる勾配（グラジエント）マスクを示す。０°と１
８０°の各ウインドーには図２４の垂直エッジマスク
が，また２７０°のウインドーには図２４の水平エッジ
マスクが，それぞれ使用される。

【００８５】次に各ウインドーの長手方向沿いにエッジ
の濃淡が測定されるが，０°と１８０°の各ウインドー
に対しては，各列がそれに関係したエッジの濃さを持
つ。そして処理中の列とこの列の両側の列との各勾配値
の和が，当該ウインドー内の各列用にコンパイルされ
る。そしてどの列に最も濃いエッジが含まれているかを
判定するため，これらすべてのエッジの値にまたがるパ
スが作成される。図２６に処理済ウインドーの代表と，
得られたエッジ濃淡のヒストグラムとを示す。０°およ
び１８０°の各ウインドーについては，このヒストグラ
ムから得られた上記ピーク列によって周辺ゾーンと中心
ゾーンとの境界が定義されるものと見なされる。各ウイ
ンドーの行の中心が，この周辺ゾーンと中心ゾーンとの
境界上の二つのデータポイントを定義する行座標に対応
する。式（１１）と（１２）にこのヒストグラムのコン
パイレーションと分析とを式の形態で示す。

【００８６】

【数７】

【００８７】このコンセプトによれば，２７０°のウイ
ンドー内の処理は，他の二つのウインドーのそれと同様
であるが，このウインドーに対しては，処理対象エッジ
が垂直ではなくて水平なので，すべての操作が９０°捩
回される。ウインドーの次元を旋回させ，水平エッジマ
スクを使用して行から行へとエッジ濃淡のヒストグラム
をコンパイルし，最終的に周辺ゾーンと中心ゾーンの境
界の行の値が求められる。このウインドーの列の中心
が，周辺ゾーンと中心ゾーンの境界上のデータポイント
を定義する列座標に対応する。式（１３）と（１４）に
この分析を式の形態で示す。

【数８】

【００８８】この周辺ゾーンと中心ゾーンの境界の三つ
のデータポイントによって円形モデルが計算される。

【００８９】最小ならびに最大の心ずれを発生させる軸
の角度が，レンズの外縁エッジモデルの中心と周辺ゾー
ン／中心ゾーンモデルの中心との変位量から計算される
が，この相互関係を式（１５）に示す。

【数９】

【００９０】この角度が決まりさえすれば，この角度に
おける周辺ゾーン／中心ゾーンのモデルとレンズ外縁モ
デルの各ポイントの行と列とが計算される。そしてこの
二つの距離の差が最小心ずれ値になる。もしこの値が，
パラメーター”ＣｍｉｎＰＺｄｉｓｔ”よりも小になら
なければ，当該レンズは心ずれのために失格する。図２
７にこの心ずれ計算の幾何学的相互関係を示す。

【００９１】チック・マ−ク レンズが分散試験を通過すると、水分除去中に摩擦接着
に使用されているチック・マ−ク帯域、すなわちＴＭＺ
として知られるパッケ−ジ領域が処理される。ＴＭＺ処
理の目的はＴＭＺの総体的に低い強度を中心帯域、すな
わちＣＺを取り囲む平均的強度輪郭に配合させることに
ある。ＴＭＺがＣＺに一度配合されるとＣＺ全体が不均
一性の処理を受けることができる。ＴＭをＣＺに配合す
る手法は対象情報をＴＭＺ内に保持するようにして行な
われることが好ましい。あるいは、ＴＭＺはＴＭＺに欠
陥が存在することを示す不均一性のためにＣＺの残りの
部分とは区別して評価できるだろう。それでも、ＴＭＺ
をＣＺに配合することは好ましいし、そのときＣＺ全体
を一つの共通した欠陥の強度のしきい値で検査すること
が好ましい。

【００９２】パッケ−ジ中心とレンズの中心とは映像視
野内で同一でなければならないことはない。しかしなが
ら、これらの中心が一致しなくても、パッケ−ジ・チッ
ク・マ−クは映像内の正規のパタ−ンに現われる。一般
的には、これらのチック・マ−クの位置の違いは映像か
ら映像への数画素だけの変化でしかなく、たとえば２８
図は一つの映像内のチック・マ−ク・パタ−ンの概略の
位置を示している。これらのチック・マ−クの位置が非
常に近いため、ＴＭＺを見付けるための好ましいサ−チ
・ル−チンはサ−チの範囲を映像内に比較的小さい領域
に限定してしまう。特に、映像の総計は１，０４８，５
７６個の画素を含むことができ、他方最初のチック・マ
−ク用の典型的サ−チ領域は約３，０００個の画素を持
つことができる。

【００９３】一つの好ましい実施態様を用いると、最初
のＴＭＺは当該ＴＭＺが位置すると期待される比較的大
きい領域をサ−チすることにより見付けられる。たとえ
ば、２９図は最初のチック・マ−クをサ−チするサ−チ
領域を図示している。一度ＴＭＺが一つ見つかると、そ
のＴＭＤの位置は他のＴＭＺを見付けるために役立つ。
特に、より小さいがもっと正確にサ−チ領域の他のＴＭ
Ｚを探すための最初のＴＭＺの位置に対する相対位置が
確認される。たとえば、第二、第三、および第四番目の
チック・マ−クに対するサ−チ領域面積的には４００画
素にすぎない。図３０はＴＭＺの面積を定めるために使
ってよいサ−チ領域の一例を示している。

【００９４】さらに詳しく述べると、好ましいチック・
マ−クの取り扱いは左側の水平チック・マ−クを位置さ
せるためのかなり大きい矩形領域をサ−チすることによ
り始まる。そのサ−チ領域の場所を決める行および列の
基準点はバラメ−タ”Ｃ＿ｒ＿ｔｉｃｋｏｆｓｔ”およ
び”Ｃ＿ｃ＿ｔｉｃｋｏｆｓｔ”によりそれぞれ指定さ
れる。おびただしい数の等間隔に置かれたの列サ−チ・
ベクトルがそのサ−チ領域を横切る。サ−チ・ベクトル
は一次元勾配の大きさがチック・マ−ク境界の存在を示
すまで頂上から麓まで横切る。勾配の計算は（１６）式
で定義される。 チック・マ−ク・サ−チ勾配＝ａｂｓ（Ｐ_i-1 ，_j −Ｐ_i ，_j ） ・・・・・（１６）

【００９５】勾配の大きさはパラメ−タ”Ｃ＿ｔｉｃｋ
ｈｔｈｒ”見つかったしきい値と比較される。もし、あ
る特定のサ−チ・ベクトルに沿ってサ−チされながら、
計算された勾配がそのしきい値より大きいか等しい場
合、チック・マ−クの頂上境界がそのサ−チ・ベクトル
に沿って見つかる。もし頂上境界が見つかると、サ−チ
は同じ列に沿って麓から頂上に向かってそのチック・マ
−クの麓の境界を位置させるために行なわれる。このサ
−チ・ベクトル・サイクルはそのサ−チ領域内のすべて
のサ−チ・ベクトルに対して行なわれ、たとえば図３１
は左水平チック・マ−クを位置させるために使ってもよ
いサ−チ領域サ−チ・ベクトルを示す。

【００９６】一つのチック・マ−クの領域にあるすへて
のサ−チ・ベクトルから得られたチック・マ−クについ
ての境界情報は解析されそのチック・マ−クの行方向重
心が得られる。チック・マ−クとしては幅が大き過ぎ厚
みが薄過ぎる対象境界を検出したサ−チ・ベクトルは捨
てることが望ましい。好ましくは、何の対象も見付けな
かったこれらのサ−チ・ベクトルも捨てることである。
次に、残りのベクトルがチェックされ潜在的チック・マ
−ク対象を確認した連続サ−チ・ベクトルの最長セグメ
ントを決定し、確認された最長対象がそのチック・マ−
クとみなされる。この手順はチック・マ−クをより小さ
い対象あるいは項目をノイズとみなして後者と区別した
り、サ−チ領域内で出くわすかもしれないレンズの欠陥
と区別するように設計される。行重心は最長確認セグメ
ントのサ−チ・ベクトル境界から計算され、そして図３
１はまたこのサ−チ・ベクトル・プロセスおよびサ−チ
・ベクトルと行重心決定との関係も示している。

【００９７】次の段階はそのチック・マ−クの列境界を
確認することである。これを行なうために、二つのサ−
チ・ベクトルがそのチック・マ−クのすでに決定された
行重心に沿ってサ−チ、あるいは横断される。これらの
二つのベクトル最長確認セグメントの列平均から外側に
向かってサ−チされる。これらのベクトルの一つはその
チック・マ−クの左側の境界を見付けるため左方向へサ
−チされ、片方のベクトルはそのチック・マ−クの右側
の境界を見付けるため右方向へサ−チされる。グレイレ
ベルのしきいはチック・マ−クに見つかった欠陥が原因
で勾配情報を誤らせるかもしれないためそれらのチック
・マ−クの列境界を確認する目的のために使うことが望
ましい。さらに、一つのチック・マ−クにある複数個の
欠陥はそのチック・マ−クの残りの部分より暗く見え
る。そのために、グレイレベルのしきい手順を使ってサ
−チを行なうとそのチック・マ−ク内部の欠陥をそのチ
ック・マ−クの境界と誤解し、グレイレベルのしきいは
一つのチック・マ−クをより明るい取り囲んだ領域と区
別することができる。

【００９８】好ましくは、一つのチック・マ−クの行境
界を確認するために使うグレイレベルのしきい値をその
チック・マ−クを取り囲む二つの領域の平均グレイレベ
ルの固定割合として計算することである。一例として、
図３２はグレイレベルのしきい値の計算に使えるチック
・マ−クの二つの近傍の領域を示している。一つの画素
がこのしきい値より大きいかまたは等しい列サ−チ・ベ
クトルに沿って出くわすと、境界が確認される。そのと
き、そのチック・マ−クの列重心はこれらの二つの境界
から計算される。

【００９９】あるいは、勾配計算はチック・マ−クの左
右の境界確認に使うことが可能であろう。これを行なう
には、たとえば、そのチック・マ−クの右端を見付ける
ために境界領域の右側からサ−チ・ベクトルを左方向に
横切ってもよい。勾配の大きさは（１）式にしたがって
計算してもよく、また勾配がパラメ−タの”Ｃ＿ｔｉｃ
ｋｗｔｈｒ”で指定したしきい値より大か等しい場合、
そのチック・マ−クの右側の境界が見つかる。そのと
き、同様に境界領域の左側から右方向にサ−チ・ベクト
ルを横切ってチック・マ−クの左側の境界を見付けても
よい。図３３は一つのチック・マ−クが行ベ−スでどの
ように処理されるかを概念的に示している。

【０１００】一度ＴＭＺが決められると、それはオフセ
ット変換と呼ぶ手順を使って周囲の映像情報と配合され
る。この変換は本質的にはそのチック・マ−クのグレイ
レベルを行ベ−スで近傍の領域と配合して取り込まれる
レベルへ昇格させる。この手順を使うと、欠陥情報は維
持され、欠陥のための変換された領域の解析は後でレン
ズの中心地帯のすべての他の部分に対して使われた同じ
手法で行なわれる。

【０１０１】さらに詳細に述べると、この手順では、Ｔ
ＭＺに近い二つの地域に対するグレイレベルは平均され
る。これらの二つの領域はたとえば図３２に示されるチ
ック・マ−クの重心決定中に使われた領域と同じてもよ
い。差の△ｒｏｗはＴＭＺの外側の平均グレイレベルと
チック・マ−ク行の各々との間で計算され、そのＴＭＺ
の内部の各々の行に対しては△ｒｏｗの値が当該列に沿
って各々の画素の値に加えられる。ある欠陥を含んだ一
つのＴＭＺ行に対するこのオフセット変換の結果は図３
４に示されている。この図が示すように、レンズのピン
ホ−ルの欠陥の映像は残されるが、ＴＭＺそれ自身はそ
のＴＭＺを囲んだ映像の近傍領域に取り込まれている。
変換プロセスのこの属性のため、そのＴＭＺをＣＺ検査
手法によりＣＺの一部分として画一的に調べてもよい。

【０１０２】あるいは、一つのＴＭＺを、線形オフセッ
ト変換を使うだけでなく、このような変換の前にそのＴ
ＭＺ内の画素の利得を増加させるように処理してもよ
い。この方法はＴＭＺ内の欠陥を検出する検査手法の能
力を改善につながるかもしれない。ＴＭＺにある利得要
因をオフセット値△ｒｏｗを決定する前に掛けるとＴＭ
Ｚ内の欠陥対象の勾配を増加させるだろう。しかしなが
ら、これはＴＭＺをより問題化する逆効果を招くかもし
れない。

【０１０３】一度行と列重心が見つかると、変換は当
該”チック・マ−ク”に関して行なわれる。その変換は
その当該”チック・マ−ク”を取り囲んだ小さい矩形領
域に限定されその当該”チック・マ−ク”の重心に集中
される。境界領域の高さ（短寸）と幅（長寸）とはそれ
ぞれ”Ｃ＿ｔｉｃｋｈｇｔ”および”Ｃ＿ｔｉｃｋｗｉ
ｄ”で指定される。

【０１０４】他の三つのチック・マ−クは同様の方法で
見つかり処理されるかもしれない。好ましくは、こられ
の三つのチック・マ−クはこれらの始まり位置が左水平
チック・マ−ク重心から参照されるからこれらのサ−チ
領域はそれぞれ最初のチック・マ−クに対するサ−チ領
域よりいくぶん小さいことである。また、上下方向のチ
ック・マ−クに対して、操作はチック・マ−クの長寸は
列方向の代わりに行方向に向いているから９０度回転さ
れる。たとえば、図３０は他の三つのチック・マ−クを
見付けるために使ってもよいサ−チ領域を示している。

【０１０５】左水平チック・マークを使った場合、その
チック・マークのグレイ値は欠陥を検出しない。チック
・マ−クはこれらをレンズ中心領域解析で使った手法で
正しく取り扱うことができる一点に対して前処理され
る。この方法では、チック・マ−ク彼ら自身欠陥とはみ
なされず、一つのチック・マ−ク内に重なるか横たわっ
ている本当の欠陥とみなされる。

【０１０６】中心領域におけるホ−ルおよびマ−ク コンタクト・レンズのホ−ルおよびマ−クの典型はコン
タクト・レンズの映像の中心領域内に暗い斑点として現
われる。そのような特徴は勾配サ−チ手法を使って白色
背景とは見分けがつくかもしれない。しかしながら、Ｃ
Ｚにおける対象を定義するための勾配サ−チは実行に比
較的多くの時間を取るだろう。映像全体が１，０４８，
５７６画素からなっているために、約２千万回の操作が
映像全体をテストために必要だろう。

【０１０７】レンズの中心領域は周辺領域に対して内部
にあるレンズのすべての部分とみなされており、図３５
はこの領域の位置を示している。この領域に対する実際
の境界はこのましくは分散計算中に導かれた周辺領域／
中心領域エッジのモデルから定義されることである。

【０１０８】しみの分析の変更版が欠陥検出の手段とし
て使われている。以下に論じる周辺領域の分析のよう
に、中心領域のしみ分析はセグメント対象に対して八連
結分析を使っている。しかしながら、周辺および中心領
域におけるしみ分析を実施する場合には二つの重要な違
いが存在する。中心領域では、前景対象を背景から区別
するために使う画素特性は厳密に勾配の大きさである。
この大きさは（１７）式で定義される。 勾配＝ａｂｓ（Ｐ_i ，_j-1 −Ｐ_i ，_j+1 ）＋ａｂｓ（Ｐ_i-1 ，_j −Ｐ_i+1 ，_j ） ・・・・・（１７）

【０１０９】もし画素の勾配の大きさがパラメ−タ”Ｃ
＿ｃｚｂｉｎｔｈｒ”で指定されたしきい値より大きい
か等しい場合、その対象は前景とみなされる。

【０１１０】第二の違いは中心領域ではしみ分析は処理
された領域が疑似サンプリング方法を使う。一つ置きの
行と一つ置きの列の画素はしみ連結分析で使われる。勾
配計算は、しかしながら、上記の（１７）式で述べたよ
うに、処理されつつある画素の実際の隣にある物を使
う。図３６はサンプリングと勾配計算に使われる近傍を
示している。

【０１１１】一度映像にフルパスを行うと、見つかった
それらの対象の寸法が計算される。パラメ−タ”Ｃ＿ｃ
ｚｍｉｎｂｌｏｂ”で指定された対象寸法を超えたそれ
らの対象は非常に厳しいためレンズとしては使えないと
みなされる。もしこれらの対象の一個あるいはそれ以上
見つかった場合、そのレンズは使えなくなり、それ以上
の処理は中止される。

【０１１２】サンプリング方法を使うことにより、同じ
領域をより少ない操作で処理できる。図３６は必要な計
算回数を１，３１０，７２０以下に減らすように選んだ
画素二段抽出パタ−ンの基本形状を示す。視覚的には、
このサ−チ形状は一つの修正された碁盤縞デザインのよ
うに見える。対象の分析中に行と列が一つ置きにスキッ
プしている。

【０１１３】サンプリングされた画素毎に、取り巻き画
素が（１８）式の双方向勾配操作で解析され対象の画素
の近くに大きい勾配があるかどうかを決定する。 G=(abs(P_i ,_j-1 -P_i ,_j+1 )+abs(P_i-1 ,_j -P_i+1 ,_j )) ・・・・・（１８）

【０１１４】もしパラメ−タＣ＿ｃｚｂｉｎｔｈｒより
大きい勾配があれば、当該画素は前景と呼ばれる処理メ
モリの指定部分に配置かれる。これが起きると直ぐ、画
素はしみ分析を使ってテストされその画素が属する前景
空処に対象を決定する、すなわちこの分析は対象の画素
が属する近くになにか対象があるかどうかを決定する。
もし対象の画素がどの既存の対象にも属さない場合は、
新しい対象が確認される。しかしながら、対象の画素が
一つの既存の対象に属する場合は、その対象は寸法しき
いに対してテストされる。対象の画素を当該対象に加え
ることによってその当該対象が全前景画素寸法しきいの
Ｃ＿ｃｚｍｉｎｂｌｏｂに重なった場合、その当該対象
は大きすぎるとみなされ、レンズは使えない。

【０１１５】このように、映像全体をＣＺの境界内に評
価することが必要である。もし最大寸法に対してしきい
Ｃ＿ｃｚｍｉｎｂｌｏｂを超える一つの対象が見つかっ
た場合それ以上の処理は中止される。

【０１１６】ＣＺのサンプリングサ−チに出くわしたい
かなる対象ももしその対象が十分に大きい場合は欠陥と
して検出される。たとえば、しきいＣ＿ｃｚｍｉｎｂｌ
ｏｂが面積で２５画素あってもよい。それはサンプリン
グされた画素の単位であるから、対象スペースを用いる
と面積的に実際は９ｘ９すなわち８１画素を表してい
る。システム１０の一つの実施態様では、９画素は長さ
では１２７ミクロンであり、したがって５画素は７１ミ
クロンを包含する。それゆえに、この手順を使うと、最
長可能な許容ＣＺ欠陥は９ｘ２＝１８画素の面積を包含
し最大寸法１２７ミクロンを有する。しかしながら、画
素の重なりと勾配計算が有効に対象の幅に加わるので、
より小さい欠陥は好ましい検査手法により簡単に検出さ
れる。

【０１１７】たとえば、完全に丸い対象は実際の対象よ
り大きい前景対象として現われる。具体的には、較正標
準欠陥上の直径０．０８０ｍｍは現代の実質的に１００
％の手法で検出される。８０ミクロンの点は実際には６
画素まで広がるので、それはサンプリングされた画素の
勾配計算で見つかり事実上９画素、前景空間で５画素に
およぶ前景対象としてそれ自身作り上げる。このために
手法は欠陥がＣ＿ｃｚｍｉｎｂｌｏｂパラメ−タを超え
るという根拠でレンズを不合格にする。これは最低の不
合格中心欠陥を前景空間で２５画素に等しいＣ＿ｃｚｍ
ｉｎｂｌｏｂパラメ−タに対し８０ミクロンに設定して
いることを意味している。もしＣ＿ｃｚｍｉｎｂｌｏｂ
パラメ−タを１６に設定していたならば、この寸法は４
５ミクロンの最低の不合格中心欠陥へ縮まってしまうだ
ろう。しかしながら、Ｃ＿ｃｚｍｉｎｂｌｏｂを２５に
設定するとすばらしい結果が得られるかもしれないとい
うことがわかっている。

【０１１８】パドル 化粧欠陥であるパドルはレンズの表面上にわずかなくぼ
みを作る、図３７は典型的なパドルの断面を示す。くぼ
みだけでレンズ表面の一つを形成しているが、ホ−ルと
して知られる他の欠陥と違って、このくぼみはレンズ全
体に影響する。くぼみは非常にゆっくりと進行するの
で、一般に白色燈システムでは見つかりにくい。修正さ
れたシュリ−レン・システムのような位相差顕微鏡シス
テムはパドルのエッジをよりよく際立たせる。システム
１０で使われるような白色燈システムでは、最も深い極
端なパドルしか普通は見えない。位相差顕微鏡システム
では、指の熱が原因の屈折歪み率でさえ見分けられる。
位相差超感度の結果は重大性の寄り低い化粧欠陥も際立
たせ不必要にレンズを不合格にするようにくぼみを示
す。位相差システム燈では、非常に浅いパドルでも深い
欠陥であるように現われる。

【０１１９】パドルは主としてレンズの外側領域に発生
する傾向がありＳＳＭプロセスにおける微妙な変化の結
果である。レンズ・パドルは養生プロセス中に形成す
る。パドルの中にはレンズが水和したときに消えたり仮
想的に見えなくなるものがあり、その場合パドルは水和
していると言われる。実際に何が起きたのかと言うと、
水和プロセスによりほとんど見えなくなったパドルのエ
ッジがなめらかになって不可視表面の不規則が起きたこ
とによる。

【０１２０】アルゴリズムの好ましい実施態様はパドル
を中心領域ＣＺと周辺領域ＰＺの二つの領域で検査す
る。これらの異なった二つの領域でパドルを見付ける方
法はこれらの領域におけるパドルの実際の姿から始ま
る。ＣＺでは、パドルは白色背景上に暗い線として現わ
れ、ＰＺではパドルは映像ノイズにより部分的に蔽い隠
され白色ハロゲン・アクセントを持つて現われる。 中心領域におけるパドル ＣＺに深刻に暗い線を投じるパドルはどんな他のマ−ク
と同じ方法で不合格となる。好ましくは、手法は個々の
欠陥の間の区別をしないことである。どのＣＺの欠陥が
原因で映像処理がレンズを駄目にするかは重要ではな
い。元のレンズが通過し、パドルを持ったレンズ、ある
いはＣＺでのどんな種類の欠陥も失敗となり当然の結果
として検査システムにより不合格となる。

【０１２１】ＣＺに入ったパドルは普通は非常に大き
い。さらに、そのようなパドルは普通はＰＺとＣＺの境
界を横切る。この境界を横切ったパドルはＣＺよりＰＺ
領域で検出することははるかに難しい。深さもより浅く
より弱い線のそれほど深刻ではないパドルはＰＺよりＣ
Ｚでもっとよく見える。

【０１２２】周辺領域のパドル 周辺領域はレンズの外側エッジで囲まれたレンズの周辺
領域と中心領域の間にあると環状領域で、図３８はレン
ズのこの領域を示している。ＰＺでのパドルはレンズの
中心の正常な鮮明度内には落ち込まない。にもかかわら
ず、このましくは、検査手法はＰＺにおけるパドルを見
付けられることである。

【０１２３】周辺領域は中心領域とは切り離して処理さ
れる保証に関連するある特別な特徴を持っている。周辺
領域のグレイレベルは一つの領域から他の領域へ通過す
るとき際立った勾配を起こす中心領域より実質的に低
い。もししきいテストが補償の手段として使われるなら
ば、これらの結果生じた勾配の大きさが欠陥を作りやす
いであろうし、検出感度を低下させるだろう。周辺領域
におけるより低いグレイレベルはまた組織に関係し、こ
れらはともに欠陥をより小さくするであろう。また、Ｐ
Ｚ境界は不規則に形成され、あるいは荒く、そしてその
環状領域内に勾配を持っているから、これらの問題とな
る映像特徴の多くは欠陥に似ている。最終的に、周辺領
域はパドルが典型的に位置している領域である。上に述
べたように、パドルはレンズの外側エッジの曲りに平行
または直交する傾向のある微妙なエッジにより特徴づけ
られる。

【０１２４】しみ分析の修正バ−ジョンは前景対象を背
景対象から分離する手段として使われる。もし前景対象
が確定寸法と強度判定基準に合っている場合、それらは
欠陥とみなされる。個々の画素を前景として背景と区別
するために使われる強度判定基準はパラメ−タ”Ｃ＿ｐ
ｚｔａｎｔｈｒ”により指定される。寸法判定基準はパ
ラメ−タ”Ｃ＿ｐｚｍｉｎｂｌｏｂ”により指定され
る。

【０１２５】しみ分析は映像にラスタ−・スキャン・パ
スを行ない、各新しい画素の連結性を既存の対象を使っ
て決定し、すべての出くわした対象に一義的ラベルを配
分する。連結リストは映像に見付けられたすべての対象
の軌道を維持し、初めに分けるように決められた対象が
後でその映像に接続されるとき更新される。連結性は好
ましくはもし対象の画素が前景画素でありその８個の近
傍のいずれかが特定の対象に属している場合、その見所
のある画素が特定の対象に割り当てられることである。
言い換えると、しみの分割分析は８個連結性分析に基づ
いている。

【０１２６】ＰＺ環状領域での各画素は大きく修正され
たしみ分析において映像前景にふくまれるためにあると
みなされる。すべての前景画素は対象の一部がもしそれ
らが寸法限界を超えた場合、レンズの不合格の原因とな
るという対象の一部として分類される。

【０１２７】従来のしみ分析は各画素がゼロか１かのい
ずれかの値、つまり前景か背景かという二値映像を必要
とする。システム１０に使われた好ましいアルゴリズム
では、前景から背景への画素を区別する特性は画素勾配
値ベクトルと正接方向のベクトルのスカラ−・ドット積
である。もしドット積の結果がＣ＿ｐｚｔａｎｔｈｒよ
り大きい場合、その画素は前景の一部分とみなされる。

【０１２８】しみ分析は典型的にはセグメンテ−ション
（分節）が０ｓと１ｓの画素値に基づいている二値映像
上に実行することである。周辺領域におけるしみ分析の
実行は前景対象を背景と区別するために使われる画素特
性が画素勾配値ベクトルと正接方向のベクトルとのベク
トル・ドット積であるという特徴に関して一義的であ
る。画素の勾配値ベクトルはその水平および垂直方向の
勾配の構成成分からなっている。画素の正接方向のベク
トルはレンズの外側エッジに接するベクトルの水平およ
び垂直方向の構成成分に基づいた重さからなっている。
正接がとられた外側エッジ上の点はレンズの見所のある
画素とレンズの中心が交差する線により定義される。図
３９は両ベクトルの関係を示している。

【０１２９】一般に、もし勾配ベクトルＧ（ｆ（ｘ，
ｙ））の方向がレンズエッジ上の正接ベクトルに平行な
場合、結果のドット積は大きくなる。この事情はＰＺ内
部のパドルエッジがレンズエッジに平行になるように延
長したときに発生する。

【０１３０】レンズエッジ上の勾配ベクトルと正接ベク
トル間のドット積が（１９）式で定義される。

【数１０】

【０１３１】正接方向のベクトルと勾配値ベクトルの構
成成分が周辺領域に見つかったすべての画素に対するフ
ライに関すると呼ばれる方法で計算される。正接方向の
ベクトルとその構成成分は（２０）式と（２１）式に述
べられている。

【数１１】

【０１３２】（２０）式と（２１）式が示すように、強
化は正接ベクトルに平行であるこれらの勾配に対して与
えられる。強化は正接ベクトルに正確に平行である場合
に最大となり勾配が正接ベクトルに直交になるにつれて
最小に減少する。

【０１３３】正接ベクトルに平行であることは言うまで
もなく直交に近いこれらの勾配を強化することは実際に
は望ましいことであるから、いずれの場合に勾配が最も
接近するかを決定するためにチェックが行なわれ調整が
潜在的に行なわれて（２０）式と（２１）式の結果にな
る。勾配が平行に近付くか直交に近付くかを決めるため
に、正接方向ベクトルの支配的構成成分と勾配値ベクト
ルの支配的構成成分との比較が行なわれる。支配的勾配
値方向ベクトル構成成分が支配的正接方向ベクトル構成
成分と異なる場合、勾配は平行より直交に近くなる。た
とえば、勾配値ベクトルの垂直成分がその水平成分より
大きく正接方向ベクトルの水平成分がその垂直成分より
大きい場合、勾配は平行より直交に近くなる。（２２）
式はこれが事実かどうかを行なった調整を示している。

【０１３４】勾配が正接ベクトルに平行であるより垂直
であることにより近い場合、正接ベクトル構成成分を交
換する。

【数１２】

【０１３５】（２３）式と（２４）式は正接ベクトルに
正確に平行または垂直であるこれらの勾配に最大重量を
与える。重量は平行または垂直から±４５度傾いたとき
に最小になる。その結果生じる正接方向ベクトルは（２
３）式に示されている。

【数１３】

【０１３６】画素の勾配値ベクトルと構成成分は（２
４）式、（２５）式、および（２６）式に詳述されてい
る。

【数１４】

【数１５】

【０１３７】ここに開示した発明が十分に計算され、前
述の対象を満足させることは明らかであり、他方多くの
変更と実施態様が当業者により実行され、添付された請
求の範囲は本発明の真の精神と範囲内に入るすべての変
更と実施態様を包含するものであることを意図するもの
である。

【０１３８】本発明の具体的な実施態様は以下の通りで
ある。 １）各レンズ映像が，主軸まわりの慣性モーメントと下
位軸まわりの慣性モーメントとを持ち，かつプロセッサ
ーには更に，それぞれのレンズ映像について（ｉ）当該
レンズ映像の主軸まわりの慣性モーメント，（ｉｉ）当
該レンズ映像の下位軸まわりの慣性モーメント，（ｉｉ
ｉ）前記下位軸まわりの慣性モーメントに対する主軸ま
わり慣性モーメントの比，を判定する手段が含まれる請
求項１記載のシステム。 ２）各レンズそれぞれの映像が幅と高さとを持ち，かつ
プロセッサーには更に，それぞれのレンズ映像につき，
その高さと幅およびこれら両者の積を判定する手段が含
まれる請求項１記載のシステム。 ３）光センサーにはピクセルのアレーが含まれ，照明サ
ブシステムは，ピクセルのアレー上にレンズの映像を形
成させるのに適したものとされており，かつプロセッサ
ーには更に， ｉ）レンズ輪郭上の多数のピクセルを識別する手段，ｉ
ｉ）レンズ輪郭上の少なくとも３個のピクセルを含んだ
複数の異なるピクセルの組み合わせを識別する手段， ｉｉｉ）ピクセルアレー上で１セットのピクセルによっ
て定義されるピクセルサークルを識別する手段，および ｉｖ）各サークルの中で，直径が所定の値に最も近いサ
ークルを判別する手段，が含まれる請求項１記載のシス
テム。 ４）各レンズの周辺部に結びついたデータ値を分析する
ステップには，前記周辺部の最小幅を判定するステップ
が含まれる請求項２記載の方法。 ５）映像面にはピクセルのアレーが含まれ，光を導くス
テップにはピクセルアレー上に各レンズの映像を形成さ
せるステップが含まれ，またレンズ映像それぞれの中心
部と周辺部との間の境界をそれぞれのレンズ映像上で識
別するステップには，前記境界上で少なくとも３個のピ
クセルを識別するステップが含まれる請求項２記載の方
法。 ６）パッケージ上の所定位置にマークを有するパッケー
ジの中に各レンズが所在し，かつ光を導くステップには
映像面上にパッケージマークの映像を形成させるステッ
プが含まれ，また，前記データ値を分析するステップに
は映像面上のパッケージマークの所在箇所を識別するス
テップが含まれる請求項２記載の方法。 ７）映像面にピクセルのアレーが含まれ，光を導くステ
ップにはレンズならびにピクセルアレー上のパッケージ
マークそれぞれの映像を形成させるステップが含まれ，
データ値作成ステップには各ピクセルのデータ値を作成
するステップが含まれ，識別ステップにはパッケージマ
ーク映像内の各ピクセルを識別するステップが含まれ，
また，前記各データ値を分析するステップにはパッケー
ジマークの映像内の各ピクセルに対するデータ値を調整
するステップが含まれる実施態様６記載の方法。 ８）プロセッサーには更に，各レンズ映像の周辺部を識
別する手段と，各レンズ映像の周辺部の最小幅を判定す
る手段とが含まれる請求項３記載のシステム。 ９）各レンズ映像の周辺部の最小幅を判定する手段に，
各レンズ映像について心ずれ軸を識別する手段と，心ず
れ軸上の各レンズ映像の周辺部の最小幅を判定する手段
とが含まれる実施態様８記載のシステム。 １０）各レンズ映像が輪郭を持ち，かつ処理手段には更
に，レンズ映像の中心を識別する手段が，またレンズ映
像の輪郭上の少なくとも１群のピクセルそれぞれに対し
ては，ｉ）ピクセルとレンズ映像の中心との間の距離を
判定する手段と， ｉｉ）前記距離を事前設定値と比較する手段とが，それ
ぞれ含まれる請求項３記載のシステム。 １１）プロセッサーには更に，各レンズ映像それぞれの
幅と高さとを判定する手段が含まれる請求項３記載のシ
ステム。 １２）分析ステップには更に，各レンズそれぞれの周辺
部を識別することと，各レンズそれぞれの周辺部の最小
幅を判定することも含め，各レンズそれぞれの心ずれを
検査するステップが含まれる請求項４記載の方法。 １３）チックマークを有するパッケージ内に各レンズが
所在し，かつ光を導くステップには，ピクセルアレー上
に形成されるレンズ映像上にチックマークの映像も形成
させるステップが含まれ，かつ分析ステップには更に，
ピクセルアレー上のチックマークの所在箇所を識別する
ステップが含まれる請求項４記載の方法。 １４）チックマーク配置箇所を識別するステップに，ピ
クセルアレー上の予め選定された領域を探索するステッ
プが含まれる実施態様１３記載の方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化するレンズ検査システムを示す
ブロック図である。

【図２】図１に示した検査システムの照明および映像サ
ブシステムを示す図である。

【図３】図１のシステムで検査される眼科用レンズの平
面図である。

【図４】図３の眼科用レンズの側面図であり、（Ａ）は
眼科用レンズの外側環状部の拡大図である。

【図５】眼科用レンズを保持するのに使用するパッケー
ジの上部斜視図である。

【図６】図５に示したパッケージの側面図である。

【図７】図１を介して１グループのパッケージを搬送す
るのに使用するパレットを示す図である。

【図８】映像サブシステムの画素アレイの一部および該
アレイを言及するのに使用する表記を概略的に示す図で
ある。

【図９】図１の検査システムの処理サブシステムの種々
の部材を収納するキャビネットを示す図である。

【図１０】検査システムのモニタ上のレンズの映像を示
す図である。

【図１１】検査システムのプロセッサ手段にデータを送
るのに使用するグラフィック・ユーザー・インターフェ
イスの主ウィンドウを示す図である。

【図１２】プロセッサ手段にデータを送るのに使用する
グラフィック表示ウィンドウを示す図である。

【図１３】図１の検査システムとともに使用する好適な
レンズ検査処理の主要部材の概略を示す図である。

【図１４】レンズを映像から見つけるため検索されるベ
クトルを示す図である。

【図１５】レンズを映像から見つけるため検索されるベ
クトルを示す図である。

【図１６】（Ａ）は好適な処理手順に使用する画素検索
方法を示す図、（Ｂ）は好適な処理手順に使用する画素
検索方法を示す図である。

【図１７】（Ａ）はレンズを探す前にノイズとなる対象
物を探すレンズ検索の例を示す図、（Ｂ）はレンズを探
す前にノイズとなる対象物を探すレンズ検索の例を示す
図である。

【図１８】レンズが傷ついているかどうかを決定するの
に使用する特徴を示す図である。

【図１９】レンズが傷ついているかどうかを決定するの
に使用する特徴を示す図である。

【図２０】レンズの縁部のモデルを決定するのに使用す
るレンズの縁上の点を示す図である。

【図２１】レンズの角度的な傷の大きさを決定する方法
として半径方向のずれを使用する概念図である。

【図２２】非連続の輪郭を有するレンズの傷の限度を決
定する方法を示す図である。

【図２３】レンズの周囲および光学部分の間の接合を識
別するのに使用する三個のウィンドウを示す図である。

【図２４】レンズの周囲および光学部分の間の接合を識
別を補助するのに使用する二個のオペレータを示す図で
ある。

【図２５】レンズの周囲および光学部分の間の接合を識
別を補助するのに使用する二個のオペレータを示す図で
ある。

【図２６】レンズの周囲および光学部分の間の接合を識
別するのに使用する勾配ヒストグラムを示す図である。

【図２７】偏心計算に使用する幾何学的関係を示す図で
ある。

【図２８】映像内のレンズパッケージのチック・マーク
の近似位置を示す図である。

【図２９】映像内のチック・マークの第一番目を探すの
に使用する検索領域を示す図である。

【図３０】追加のチック・マークを見つけるのに使用す
る検索領域を示す図である。

【図３１】チック・マーク・ゾーン内のチック・マーク
を識別するのに使用可能な検索ベクトルを示す図であ
る。

【図３２】チック・マークのグレイレベルを調整するの
に使用する映像内の二個の領域を示す図である。

【図３３】チック・マークの変換方法を示す図である。

【図３４】チック・マークの単一列の変換結果を示す図
である。

【図３５】レンズの中心ゾーン領域を示す図である。

【図３６】サブサンプリングおよび勾配計算に使用する
画素近傍を示す図である。

【図３７】典型的なレンズパドルを示す図である。

【図３８】レンズの周辺ゾーンを示す図である。

【図３９】勾配強度ベクトルとタンジェント方向ベクト
ルとの関係を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 メアリー・ルイーズ・ドーラン アメリカ合衆国、32250 フロリダ州、ジ ャクソンビル、シルバー・パーム・ドライ ブ 3429 (72)発明者 ジェイムズ・エベル アメリカ合衆国、32256 フロリダ州、ジ ャクソンビル、ラス・パルマス・ウェイ 7610 (72)発明者 ピーター・ダブリュ・サイツ アメリカ合衆国、37923 テネシー州、ノ ックスビル、ウインターウッド・レーン 2308

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 眼科用レンズを検査するためのシステム
   であって、 ａ）各レンズを検査位置に移動させる輸送サブシステ
   ム， ｂ）光センサー， ｃ）光ビームを発生し，かつこの光ビームをレンズ経由
   で検査位置と光センサー上に導くことにより，このセン
   サー上に当該レンズの映像を形成させる照明サブシステ
   ム， ｄ）光センサー上に形成される各レンズ映像それぞれに
   対して１組のデータ値を生成するデータ値生成装置， ｅ）各レンズそれぞれに対する１組のデータ値を分析
   し，かつ各レンズそれぞれの少なくとも一つの状態を示
   す信号を生成するプロセッサー，を包含し，かつ前記プ
   ロセッサーが， ｉ）各レンズ映像の中心部と周辺部との間の境界を，各
   レンズそれぞれの映像上で識別する手段， ｉｉ）各レンズそれぞれの中心部に結びついたデータ値
   を，該中心部内の所定状態を探索する第１手順に従って
   分析する手段，および ｉｉｉ）各レンズそれぞれの周辺部に結びついたデータ
   値を，該周辺部内の所定状態を探索する第２手順に従っ
   て分析する手段，を含むシステム。
2. 【請求項２】 眼科用レンズを検査するための方法であ
   って、 ａ）各レンズを検査位置に移動させること， ｂ）映像面上にレンズの映像を形成させるため，光をレ
   ンズ経由で映像面上に導くこと， ｃ）映像面上の各レンズそれぞれの映像に呼応して１セ
   ットのデータ値を作成すること， ｄ）下記を含めて前記各データ値を分析すること， ｉ）各レンズ映像それぞれの中心部と周辺部との間の境
   界を，それぞれのレンズ映像上で識別すること， ｉｉ）各レンズ映像それぞれの中心部に結びついたデー
   タ値を，該中心部内での所定状態を探索する第１手順に
   従って分析すること， ｉｉｉ）各レンズ映像それぞれの周辺部に結びついたデ
   ータ値を，該周辺部内での所定状態を探索する第２手順
   に従って分析すること，を包含した方法。
3. 【請求項３】 眼科用レンズを検査するためのシステム
   であって、 ａ）ピクセルのアレー， ｂ）光ビームを発生させかつこれをレンズ経由でピクセ
   ルアレーに導くことにより，ピクセルアレー上にレンズ
   の映像を形成させる照明サブシステム， ｃ）少なくとも１群のピクセルそれぞれに対するデータ
   値を作成するデータ値作成装置， ｄ）各データ値を分析しかつそれぞれのレンズの少なく
   とも一つの状態を示す信号を発生するプロセッサー，を
   包含し，前記プロセッサーには，各レンズ映像それぞれ
   について，レンズの下位軸まわりの慣性モーメントに対
   する主軸まわりの慣性モーメントの比を判定する手段が
   含まれるシステム。
4. 【請求項４】 眼科用レンズを検査するための方法であ
   って、 ａ）ピクセルアレー上にレンズの映像を形成させるよう
   に光ビームをレンズ経由で該アレー上に導くこと， ｂ）ピクセルアレー上に形成される各レンズ映像を代表
   するデータ値を生成すること， ｃ）各レンズそれぞれの映像につき，ｉ）当該レンズ映
   像に対するエロンゲーション値を判定すること，ｉｉ）
   当該レンズ映像に対する限定ボックスサイズを判定する
   こと，も含めて前記データ値を分析し，レンズの傷の有
   無を判定することを包含した方法。