KR100202215B1 - 광학부품 특히 눈을 위한 광학부품의 검사방법 및 장치와 청정하고 투명한 검사 물체의 조명장치 - Google Patents

광학부품 특히 눈을 위한 광학부품의 검사방법 및 장치와 청정하고 투명한 검사 물체의 조명장치 Download PDF

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더블류. 하링, 지. 보이롤
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레링크; 쾨니그
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Abstract

광학부품의 검사, 특히, 품질 제어를 위한 방법 및 장치에 있어서 검사될 특정부품의 영상이 산출되고 영상화된 제품의 흠집이 광합부품의 제작시에 진행되는 검사의 통합 뿐만 아니라 영상 분석에 의해서도 탐지된다.
광학부품은 안경렌즈나 콘택트렌즈 및 눈에 내장시키는 렌즈 등과 같은 눈을 위한 광학부품일 수도 있다.

Description

광학부품 특히 눈을 위한 광학부품의 검사방법 및 장치와 청정하고 투명한 검사 물체의 조명장치
제1도는 본 발명의 한 실시예를 도시하는 영상 분석 장치의 개략도.
제2도는 제1도의 영상 분석 장치에 의해 산출되며 2 차원 형태로 개략적으로 재생된 흠집을 갖는 검사 시료의 영상을 도시하는 도면.
제3도는 콘택트렌즈의 형태인 검사 시료의 영상 분석을 위한 위치 조정 다이어그램.
제4도는 콘택트렌즈의 형태인 검사 시료의 구역 분할을 도시하는 도면.
제5도는 콘택트렌즈 형태인 검사 시료의 주위 흠집을 위한 탐지 다이어그램을 도시하는 도면.
제6도는 제5도에 따라 탐지된 주위 흠집을 도시한 그래프.
제7도는 통합된 자동 검사 단계를 갖는 콘택트렌즈의 제조에 있어서 다수의 제조 공정을 도시한 다이어그램.
제8도는 통합된 자동 검사 단계를 갖는 콘택트렌즈의 다양한 제작 방법의 다양한 제조 공정을 도시한 다이어그램.
제9도는 본 발명에 따른 방법을 사용하는 최종 검사에 적합한 콘택트렌즈를 위한 팩키지를 도시하는 평면도.
제10도는 제9도에 도시한 팩키지의 단면도.
제11도는 제1도에 도시한 영상 분석 장치의 블록선도.
제12도는 암영 구역 조명으로 청정하고 투명한 검사 물체를 조명하는 조명 장치의 종단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 조명수단 4 : 영상 감지기
6 : 부품 13, 14, 15, 16, 17 : 흠집
18 : 광원 110, 130 : 반사경 본체
112 : 상단부면 114 : 시스템축
118 : 제 1 반사경 120 : 광원
122 : 광선 124 : 엣지레이
160 : 지지로드 164 : 조임 스크류
본 발명은 검사할 특정 부품을 영상화하고 영상화된 흠집을 영상 분석에 의해 탐지하며 광학 부품을 검사하는 방법 및 장치와 청정하고 투명한 검사 물체를 조명하는 조명 장치에 관한 것이다.
광학부품, 특히, 콘택트렌즈와 같은 눈을 위한 광학 부품의 제조 및 품질제어에 있어서 검사는 여전히 시각적으로 수행되고 있다. 이와 관련해 DIN 규격 58 223. 에 대한 관심이 집중되어 왔다. 가시적 품질 제어는 관련된 사람에게만 의존하고 시간에 따라 다양하게 변화하는 주관적인 검사이다. 따라서, 품질 제어의 특성 표준치에서 불가피하게 벗어나게 되어 제품 품질의 적절한 반복을 성취하지 못했다. 또한, 자동차, 특히, 그런 제품들의 대량 생산에 애로가 있었다. 광 방사장치 및 영상 처리 장치에 의해 콘택트렌즈 제조시 렌즈의 만곡면상에 있는 긁힘등에 대한 존재 여부의 탐지는 유럽특허 제 0 359 084 A2 호에 공지되어 있다. 그러나 상기 명세서에는 방사 장치 및 영상 처리 장치를 반복가능한 특성 조절 특히, 광학부품의 자동 제조에 사용할 수 있도록 어떻게 설계할 것인가에 대해서는 기술되어 있지 않다.
검사 물체의 조명에 관해 언급하면, 암영대조명에 의해 현미경내의 물체를 조명하는 것이 공지되어 있다. 이러한 암영대 조명은 조명 광선이 현미경의 광로로 들어가지 못하게 하는 형태로 광원과 조명렌즈(집광렌즈)에 의해 물체를 조명한다. 따라서, 물체에 의해 광로 내부로 분산되는 광선만이 관측된다.
암영대 조명용 조명 렌즈는 조명 광선의 중앙 부분을 덮는 중앙 다이어프램판 내의 광로에 배열되는 것으로 알려져 있다. 집광렌즈에 닿아 물체 평면내의 집광렌즈 엣지부에 모아지고 현미경 렌즈의 광로를 통과해 측부로 향하는 것은 환형의 조명광선이다.
또한 환형의 조명 광선이 제 1 렌즈의 물체측에 있는 볼록면에서 충분히 반사되는 소위 카디오이드 집광렌즈도 공지되어 있다. 이러한 형태로 외향으로 굴절되는 광선은 이처럼 생성된 표면에 의해 다시 반사된다. 상기 제 2 렌즈는 엣지로부터 내향으로 반사되는 광선을 물체의 평면에서 다시 모은다. 거기에서부터 원추형 광선은 형미경의 광로를 또다시 통과한다(비.지.토이너에 의해 발표된 Grimsehls Lehrbuch der Physi k, 11판(1943) 2 권 707 내지 708 페이지). 상기 공지의 장치는 일정한 조명 렌즈를 갖는 현미경 내부의 물체의 조명과 관련이 있다.
이러한 기술 상태를 감안하여 본 발명의 목적은 광학 부품의 제조 및 검사단계의 자동화를 향상시킨 광학 부품 검사용 공정 및 장치를 창안하는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 검사 물체의 흠집을 조사하기 위해 맑고 투명한 검사 물체를 비추는 조명 장치를 제공하는 것이며 이런 장치는 흠집을 쉽게 탐지할 수 있게 한다. 상기와 같은 장치용 검사 물체는 렌즈 또는 안경렌즈, 콘택트렌즈등과 같은 광학부품 들이다. 본 발명이 해결해야할 다른 문제는 전자 영상 기록장치 및 영상 처리 장치를 사용하여 검사 물체를 관찰함으로써 자동으로 흠집을 평가할 수 있는 조명 장치를 설계하는 것이다.
상기 문제점은 하나이상의 초기 수치와 비교하여 특성을 조절할 목적으로 조사할 2 차원의 하이-콘트라스트 영상인 특정 부품을 생성하고 눈에 보이도록 흠집의 영상 구역을 결정하는 방법에 관한 한 본 발명으로 해결된다.
상기 장치와 관련해 이런 문제점은 하이-콘트라스트 영상 형성 장치를 갖는 광 영상 생성 장치와 하이-콘트라스트 영상으로 탐지된 흠집 구역을 결정할 수 있는 영상 센서를 지닌 영상 처리 기록 수단을 포함하는 영상 처리 장치를 제공함으로써 본 발명으로 해결할 수 있다.
본 발명에 있어서 조명 수단은 조사할 부품의 모든 구조에 대해 2 차원형태의 동시 하이-콘트라스트 묘사를 가능하게 하는데 사용된다. 광 영상 센서를 지닌 영상 기록 수단도 이 조명 수단과 조화시켜 사용된다. 상기 영상 기록 수단에는 하이-콘트라스트 영상이 기록될 수 있는 초점 렌즈를 선택적으로 제공할 수도 있다. 하이-콘트라스트 영상은 영상 처리 장치로 전송된다. 그런 목적을 위해 하이-콘트라스트 영상을 영상 요소(pixels)로 분할하는 것이 유리하다. CCD가 영상 센서로 사용될때 상기 영상 요소로의 분할은 CCD 설계 또는 구성에 의해 이미 제공된다. 상기 영상 요소는 저장 및 처리될 수 있는 디지털 영상 신호로 변환하는 변화기에 의해 변환된다. 이런 방법으로 조사할 광학 부품의 구조적 특성(구역 결정)과 하이-콘트라스트 영상에서 흠집의 분석이 가능해진다. 변환 목적으로는 이중 영상이 제일 유리하다.
하이-콘트라스트 영상을 생성하기 위해서는 조사할 부품의 암영대 조명을 수행한다. 적절한 분산 광의 도움으로 조사할 부품은 영상 센서를 포함하는 카메라를 사용하여 암영대 배경에 대항해 비추어진다. 상기 영상 센서는 CCD 형태가 적합하다. 이와같이 암영대 조명 영상 검사 시료를 비추게된다. 상기 영상은 흠집을 하이-콘트라스트 묘사 영상으로 나타내며 이들 흠집은 하이-콘트라스트 묘사 영상에 나타난다. 예를들어, 암영대 조명내의 흠집은 흠집이 없는 어두운(검정 또는 회색)배경에 비해 선명하게 한정된 구역을 지닌 밝은 반점으로 나타난다. 상기 흠집은 긁힘, 구멍, 기포, 틈, 먼지 퇴적물 및 파편 또는 수축 구역등이다. 상기 흠집은 영상 구역내부에 어떤 일부분으로 나타난다. 그러나, 2 차원 형태로 나타나는 시료 주위의 흠집을 탐지하는 것은 가능하다. 이들 흠집은 원주에 있는 간극, 플래시, 틈, 원주에 부착된 파편, 먼지의 퇴적물 및 주변에 있는 수축 구역 및 원주의 불균일성이다.
탐지된 흠집의 영상구역은 픽셀(영상 구역 요소)로 분할될 수 있다. 다수의 영상 구역 소자(픽셀)에 의해 특정 흠집이나 모든 흠집의 한계를 확실하게 하는 것이 가능하다. 이런 목적으로 주사/계산 수단은 픽셀을 계산하도록 제공될 수 있다. 탐지 흠집의 개개의 영상 구역을 보장하는 다수의 픽셀은 예정 픽셀수와 비교된다. 예정 픽셀수는 검사 시료가 갖추어야 할 표준 특성이다.
조사용 검사 시료는 다른 초기 수치가 표준 수치로 표준 수치로 미리 맞춰진 다른 구역으로 분할될 수 있다. 예를들어 콘택트 렌즈의 검사를 위해 미리 맞춰진 영상 구역 형태의 다른 표준 수치가 광학 구역 및 렌즈 구역에 요구될 수 있다. 렌즈 원주의 특성은 콘택트렌즈 원주의 2 차원 영상 형태를 기초로하여 결정될 수도 있다.
적합하게, 본 발명은 광학 부품 제조의 개별 생산 단계중에도 사용될 수 있다. 그런 목적을 위해, 본 발명에 따른 흠집 탐지 및 특성 조절은 광학 부품의 생산중 연속 자동 특성 조절이 되도록 하나이상의 생산 단계로 통합될 수 있다. 본 발명은 광학부품 예를들어 광학 렌즈 특히, 안경렌즈, 콘택트렌즈, 접안 렌즈등과 같은 안구용 광학 렌즈의 특성 조절에 유리하게 사용될 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 자동 미세 조절 및 광학부품의 제조중 특성의 연속 자동 감시는 이런 방법으로 성취될 수 있다.
예를들어, 콘택트렌즈를 제조하는 경우에는 함수 콘택트렌즈의 건식검사(공기중에서 검사) 및 습식검사(저장 용액중에서 검사)로 수행될 수 있다. 만일 부품이 투명한 용기내에 저장된다면 용기 내부 부품의 미세 조절을 수행할 수 있다.
이미 언급한 조명 장치에는 암영대 조명내의 검사 물체를 비추기 위한 광원과 조명 렌즈가 제공되어 있다. 조명 렌즈의 조명 형상은 검사 물체에 적용될 수 있도록 조절될 수 있다. 이와같이, 조명 렌즈의 적절한 조절에 의해 검사 물체의 치수와 형태에 따라 적용되는 조명도 성취될 수 있으며 기포, 틈등과 같은 흠집이 독특한 형태로 나타날 수 있게 한다. 상기와 같은 방법으로 생성된 대비는 전자 영상 기록 장치에 의해 기록되고 흠집 탐지를 위해 영상 처리 수단에 의해 평가된다. 맑고 투명한 검사 물체의 대비 형태로의 묘사는 암영대 조명으로 가능하나 조명 렌즈를 조절할 수 있게 해야 한다. 본 발명의 더 상세한 내용은 종속항의 주요부분을 구성한다.
도면을 참조한 실시예에 의해 본 발명을 더 상세히 설명한다.
제1도는 광학부품을 조사하는데 사용하는 장치를 도시한다. 조사할 부품(6)은 유지 및 이송수단(8)상에 배열된다. 조명장치(1)는 암영대 조명장치의 형태일 수 있는 하이-콘트라스트 영상 생성 장치(5)를 포함한다. 빛을 반복적으로 반사 및 분산시키는 광원(18)을 사용하여 조사할 부품(6)의 어두운 배경(19)의 정면을 비춘다.
영상 처리장치(2)는 상기와 같이 생성된 암영대 영상 또는 하이-콘트라스트 영상을 처리하도록 제공된다. 이 영상 처리 장치(2)는 영상 센서(4)를 지닌 영상 기록 장치를 포함한다. 이것은 예컨대, CCD 라 공지된 영상 센서(4)를 지닌 비디오 카메라일 것이다.
상기 비디오 카메라는 2 차원 하이-콘트라스트 영상을 보이게 하는, 설명하지 않은 모니터에 연결되어 있다. 만일 영상 센서가 CCD 형태라면 CCD 구성을 고려하여 영상을 영상 요소(픽셀), 예를들어 500x700 으로의 분할은 자동적 즉, 이는 자동 영상 분할이다. 판독 및 변환장치(7)를 사용하여, 하이-콘트라스트 영상의 개개의 영상 요소는 이중 신호로 분산 및 변환될 수 있으며 그후 저장되고 이후 설명하는 바와 같은 공정으로 처리된다.
시료의 하이-콘트라스트 영상(12)의 일실시예는 2 차원 영상의 형태로 제 2 도에 도시되어 있다. 이것은 예를들어, 조사할 콘택트렌즈의 하이-콘트라스트 영상(12)일 수 있다. 시료(6) 표면상의 흠집(6) 또는 밀폐된 흠집은 하이-콘트라스트 영상(12)인 2 차원적으로 묘사되어 있다. 이들 흠집은 2 차원적으로 묘사되어 있는 흠집(13, 14, 15, 16, 17)이며 구멍, 기포, 함유물, 부착 파편 등일 수 있다.
제2도에 도시한 바와 같이, 2 차원적으로 묘사된 흠집 또는 흠집 구역은 개별적으로 영상 요소, 소위 픽셀로 분할된다. 그러한 분할은 판독 및 변환장치(7)와 협력하는 영상 센서(4, CCD)를 사용하면 효과적이다.
상기 장치(7)에 연결된 것은 계산하므로써 픽셀의 수를 확실하게 하는 영상 분석장치(9, 영상 분할, 픽셀 계산, 픽셀 비교)이다. 그런 목적을 위해 영상 분석장치(9)는 적절히 설계된 계산수단(제11도의 픽셀 계산기; 23)을 가질 수 있다.
상기 영상 분석 장치(9)의 작동 방식도 영상 분석 장치(9)에 포함된 기능 유니트의 블록선도인 제11도를 참조하여 설명한다. 영상 포착 저장기(20)는 영상 기록 수단(3)의 비디오 카메라나 영상 센서(4)에 의해 기록된 조사할 부품(6)의 영상을 판독장치(7, 제1도)로부터 수용한다. 그 영상은 제2도에 도시한 형태를 취한다. 특성 조절을 위해 영상 생성 장치(1) 및 영상 처리 장치(2)의 중앙 및 직상에서 조사되는 부품(6)을 배열하기 위해서, 정렬 및 센터링 조절 수단(22)이 영상 포착 수단(20)에 연결되어 있다. 상기 조절 수단(22)은 시료의 중앙에 배열되지 않았을 때 유지 및 이송수단(8, 제11도)을 조절한다. 제3도에 도시한, 정방형 필드에 렌즈를 위치시키기 위해, 먼저 렌즈의 원주부가 탐지되며 탐색부분의 외곽 경계부를 나타낸다. 위치 선정시, 탐색은 외측에서 내측으로 수행된다.
콘택트렌즈는 보통 조각되므로, 조각물을 도려내야 할 필요성이 있으며 그렇지 않으면 결합의 원인이 될 수 없다. 그런 목적을 위해, 제3도에 도시한 정방형 필드는 8 개의 구역으로 분할된다. 설명한 실시예에 있어서, 위치 선정은 조각물이구역의 절반 및구역의 절반이 배역되도록 수행된다. 조각물 반쪽은 12 시 방향의 좌측에 다른 반쪽은 우측에 있게 되며 2 쪽의 조각물은 12 시 방향에 대칭이다. 그래서 시료는 똑바로 위치하게 되며 유지 및 이송 수단(8)은 X-Y 대체 수단을 가질 수 있다.
다른 특성 표준치가 충분하거나 필요로하는 다수의 구역이나 부분으로 조사할 부품(6)이 형성되어 있다면 조사할 부품(6)의 기록 영상(2)을 대응하는 구역으로 분할하는 것이 유리하다. 제4도는 다수의 구역으로 분할, 예컨대 콘택트 렌즈용을 개략적으로 도시하는 도면이다. 반경 r1 으로 정의한 구역은 콘택트렌즈의 광학구역 OZ을 형성한다. 반경 r2 및 r3 는 조각물을 지닌 구역에서 지워져 버릴 표기 구역을 규정한다.
렌즈구역 LZ 는 반경 r1 과 반경 r4 사이의 영역에 의해 형성되고 렌즈의 원주 R 은 반경 r4 에 의해 형성된다.
서로다른 흠집 임계치는 광학 구역 OZ 및 렌즈구역 LZ 으로 지정되어야 하며 광학구역 OZ 용 흠집 임계치는 렌즈구역 L2 용 임계치보다 낮게되어야 한다. 원주 에러 임계치는 원주 R 로 설정될 수 있으며 예를들어 종 및/또는 횡 치수는 50m 이하이어야 한다. 그러나, 본 발명의 경우에 흠집 임계치는 예를들어 20m 정도로 낮게 설정될 수 있다. 이것은 광학 구역 OZ 및 렌즈구역 LZ 내의 흠집 임계치에도 적용될 수 있다. 상기 흠집 임계치는 콘택트렌즈나 조사할 부품(6)의 특성을 얼마나 높게 할 것인가에 따라 설정된다.
상기 영상의 2 차원 구역용 흠집 임계치가 설정되면 콘택트렌즈 원주 R 용 흠집 탐지는 제5도 및 제6도에 도시한 원리에 따라 수행된다. 다양한 기준은 개별적 또는 포괄적으로 고려하여 수행된다. 한 기준은 특정 원주 위치에서의 반경이 예정 반경 편차를 초월해 평균 반경 Rm 으로부터 이탈할 것인가의 여부이다. 고려해야할 다른 기준은 상기 과잉 반경 편차가 일정 임계치를 초과할 것이냐의 여부이다. 또한, 조사해야 할 또다른 기준은 뚜렷한 원주의 커브 형체가 원형으로부터, 예를들어 제5도 및 제6도에 도시한 2 개의 커브 C1 과 C2 사이 및 C3 와 C4 사이에서 약 150에 근사하게 현저한 반경 편차가 존재하는가, 이탈하는가의 여부이다. 이것을 제5도에 R1-R2 로 도시했다. 커브 C3 와 C4 사이의 원형으로부터 원주의 이탈은 제6도에서도 알 수 있다. 또한, 뚜렷한 반경 이탈은 제6도의 약 260내지 300범위에서 나타나고 있다.
상기 흠집은 초기치 저장 수단과 연결되어 있는, 제4도에 도시한 구역 분할이 설정되어 있는 저장 수단(21, 제11도)의 도움으로 영상 분석 장치(9, 제1도)에서 탐지될 수 있다. 예를 들어, 제 1 초기치 저장 수단(27)은 광학 구역 OZ 에 제 2 초기치 저장 수단(28)은 렌즈 구역 LZ 에 제 3 초기치 저장 수단(29)은 원주 R 에 제공된다. 그곳에는 대응 구역용 픽셀 카운터가 있다. 각 구역에서의 흠집 크기의 수치를 나타내는 픽셀 카운터는 이들 수치를 상술한 관련 초기치 저장수단(27, 28, 29)에 연결되어 있는 비교기(24, 25, 26)로 전송한다. 비교의 결과는 모니터(10)상의 영상 포착 저장소(20)에 기록된 영삼과 함께 각 구역에 대한 중간 저장소(30)에 충전되고 광학적으로 재생된다.
또한, 상기 비교기(24, 25, 26)의 각 비교 결과치에 따라 선택기(11, 제1도)는 중간 저장소(30)를 경유하거나 또는 직접 작용한다. 상기 선택기(11)는 유지 및 이송 수단(8)에 연결되거나 작동 가능하게 연결된다. 이것은 제1도에 타단선에 의해 개략적으로 나타나 있다. 조사할 부품(6)은 비교치가 특성 요구치를 만족시킬 때 유지 및 이송 수단(8)에 놓여진다. 그후 조사할 부품(6)은 다음 처리 스테이션으로 전송된다. 만일 부품(6)이 특성요구치를 만족시키지 않을때는 선택기(11)의 작동으로 유지 및 이송 수단으로부터 제거된다.
일례로 콘택트렌즈를 조명하는 등의 검사 물체를 조명하는 등의 검사 물체를 조명하는 장치의 실시예가 제12도에 도시되어 있다. 본 도에서는 인용부호 110 은 중앙 제 1 반사경 본체를 나타낸다. 제 1 반사경 본체(110)는 평탄한 상단부면(112)을 갖는다. 상단부면(112)은 시스템축(114)에 대해 직각으로 연장한다. 상단부면(112)에 인접한 반사경 본체(110)는 시스템축(114)과 공축 관계인 실린더형 표면(116)을 갖는다. 아래쪽에는 반사경 본체(110)가 볼록 원추형 제 1 반사경(118)을 형성한다. 반사경(118)의 원추축은 시스템축(114)과 일치한다.
광원(120)은 시스템축(114)상의 반사경 본체(110) 하부에 설비된다. 광원(120)으로부터 중앙 광선(122)이 볼록 원추형 제 1 반사경(118)에 부딪친다. 광선(122)은 제 1 반사경(118)에 의해 방사 방향으로 산개된다. 도면에서는 시스템축(114)을 따라 연장하는 광선(122)의 dpt지 레이(124)와 중앙 레이(126)가 제 1 반사경(118)에서의 반사전후에 도시되어 있다.
방사 방향으로 산개되는 광선(122)은 제 2 반사경(128)에 부딪친다. 제 2 반사경(128)은 오목원통형 및 원추형이고 시스템축(114)과 공축 관계이다. 제 2 반사경(128)은 제 2 반사경 본체(130)에 배치된다. 제 2 반사경 본체는 환형의 평탄한 단부면(132)을 갖는다. 원통형 반사경(128)은 단부면(132)에 대해 내측에 인접한다. 외측에서 반사경 본체(130)는 단부면(132)에 인접하여 원통형 표면(134)을 가지며 그것은 반사경(128)과 공축 관계이다. 원통형 표면(134)에 인접하여 반사경 본체(130)는 원추형 부분(136)을 갖는다. 원추형 부분(136)에 인접한 원통형 부분(138)에는 외부 나사가 구비된다. 내측에는 원통형 반사경(128)에 인접하여 원추형 부분(140)이 있다. 바닥에서 반사경 본체(130)는 중앙 개구(144)를 갖는 하단부면(142)을 갖는다. 광원(120)이 그개구(144)를 통하여 반사경 본체(130)의 내부로 돌출한다.
반사경 본체(130)의 상단부면(132)에 있는 투명판(146)은 그 평탄한 상부측으로 검사 물체를 위한 지지부(148)를 형성한다. 지지부(148)에 의해 형성된지지 평면은 시스템축(114)에 대해 직각이고, 따라서, 제 1 반사경 본체(110)의 단부면(112)에 대해 평행하다. 평판(148)에는 상부 및 저부에 반사 감소층(150, 152)이 제공된다. 오목 원통형 제 2 반사경(128)은 방사 방향으로 산개되는 광선(122)을 반사시켜 그것이 지지부(148)의 중앙에서 단일 광점으로 거의 섬광으로 수집되게 한다.
제 2 반사경 본체(130)는 외부 나사부(138)에 의해 내부 나사(154)가 구비된 포트형 하우징 부재(156)속으로 나사 조임된다. 하우징 부재(156)는 내부에서 시스템축(114)상에 광원(120)을 위한 기부(158)를 갖는다. 또한, 지지 로드(160)가 포트형 하우징부재(156)의 기부에 설치되며, 그 로드는 제 1 반사경 본체(110)를 지지한다. 지지로드(160)는 하우징 부재(156)의 기부의 관련 개구를 통하고 조임 스크류(164)의 가로구멍(162)을 통해 안내된다. 조임 스크류(164)는 상기 관련 개구사이의 하우징 부재(156)의 기부의 방사방향 나사구멍(166)에 안착된다. 조임 스크류(164)는 해제 가능하다. 지지로드(160) 및 이어서 제 1 반사경 본체(110)는 포트형 하우징 부재(156)에 대해 수직으로 이동 가능하다. 따라서 반사경 본체(110)는 광원(120)에 대해 조절될 수 있다. 하우징 부재(156)와 광원 및 제 1 반사경 본체(110)는 부착성 조립부품(170)을 형성하며 그것은 제 2 반사경 본체(130)의 내부 나사부(154) 및 외부 나사부(138)에 의해 전체적으로 시스템축(114)의 방향으로 제 2 반사경 본체(130)와 그에 따라 제 2 반사경(128) 및 지지부(148)에 대해(또는 그 역으로)이동 가능하다.
이러한 이동에 의해 우선지지 평면내에 생긴 공점이 검사 물체의 크기에 맞춰지고, 이어서 장치가 최적의 콘트라스트가 흠집의 탐색을 위해 제공되도록 조절된다.
반사경(118, 128)은 거울이다. 그러나, 제 1 및 제 2 반사경(118, 128)의 표면은 부분적으로 확산 반사하도록 선택될 수 있다.
버레터-링 광(barretter-ring light)인 광원에 선택 사양적 해법이 있다. 그 경우에 조명 도형의 조절성은 검사 물체의 도형에 적용될 수 있는 버레테-링 광의 방사 특성과 같은 것이다.
제7도와 제8도를 보면 콘택트렌즈를 위한 두개의 상이한 제조방법에 의해 또다른 상-처리 작업과 관련된 본 발명에 따른 영상분석이 상이한 생산과정 또는 단계에서의 제조방법에 통합되어 콘택트렌즈의 전자동 제조가 성취되는 방법을 보이고 있다.
제7도에서 이른바 완전 성형법은 콘택트렌즈를 주조하는 반면에 본 발명에 따른 영상분석을 이용하는 통합된 자동 검사에 있어서의 그 개별적 단계를 도시한다. 완전 성형법은(일례로 EP 0 367 513 및 WO 87/04390 에 의해) 공지되어 있다.
제조공정(31)에서 고급 금속/합금으로 된 주물 삽입부(광학 공구)가 일례로 기계 가공에 의해 생산된다. 이러한 공정에서도 제 1 검사 단계(32)가 영상분석을 이용하여 수행될 수 있다. 검사 단계는 주형 삽입부의 표면성질 및 주형 삽입부의 도형을 검사할 수 있다. 이어서, 공정(33)에서 주형 삽입부는 삽입 성형 공구속에 삽입된다. 이러한 공정에서도 광학검사가 검사단계(35)에서 표면 품질과 조립체 크기를 검사하기 위해 영상분석을 이용하여 수행될 수 있다.
이에 따라 콘택트렌즈가 성형(제조공정 34)에 의해 생상될 두개의 절반부로 된 플라스틱 주형이 제작된다. 여기에서도 영상분석에 의한 검사단계(36)가 포함되어 제작되는 주형 절반부의 표면 품질과 도형(뒤틀림등) 및 방진도가 점검된다. 이에 따라 콘택트렌즈 재료를 위한 중합물이 투여되고 검사 제조공정(37)에서 두개의 주형 절반부가 닫힌다. 검사단계(38)가 포함되어 정확히 닫혔는지 및 기포가 존재하는지를 영상분석을 이용해 판단하게 한다.
이어서, 제조공정(39)에서는 콘택트렌즈 재료의 중합물이 두개의 주형 절반부에 의해 내장된다. 이때 검사단계(40)에서는 폐쇄될 주형의 감시, 즉, 중합화 공정과 함께 중합화된 재료의 중합화 수축 및 그 점에 있어서의 두개의 주형 절반부의 적절한 조절을 투시하는 검사 단계가 가능하다.
또다른 제조공정(41)에서는 두개의 주형 절반부가 개방된다. 통합된 검사단계(42)의 범위내에서 렌즈 본체의 균열이나 틈과 같은 가공안된 흠집에 대한 중간 검사가 수행될 수 있다.
계속되는 제조공정(43)에서 콘택트렌즈는 주형으로부터 제거되어 도시된 영상분석을 이용하는 검사단계(44)에서 콘택트렌즈상에 건조 검사가 수행된다. 이에 뒤이어 제조공정(45)에서 렌즈본체가 적셔진다. 또다른 제조공정(46)에서 렌즈(건조 또는 적셔진)가 제9도 및 제10도에 도시된 소형 유리 용기 또는 소위 박판 팩(68)속에 도입된다.
이어서, 검사단계(47)에서는 렌즈가 저장 용기(69)속에 도입되었는지의 여부를 점검한다. 이는 소위 존재 점검의 경로로 수행된다. 저장용기의 액면이 정확한지의 여부가 점검될 수 있다. 또한, 렌즈자체 및 저장 용액의 청정성이 검사될 수 있다. 또한, 렌즈품질과 굴절력이 최종 검사된다. 검사단계(47)에서 설명된 검사가 앞서 말한 영상분석을 이용해 수행된다. 용기(제9도, 제10도)는 이어서 용접에 의해 덮개 시트(71)로 밀봉된다.
제8도는 역시 콘택트렌즈를 생산하는 데 이용될 수 있는 터닝 방법을 도시한다. 이러한 터닝 방법에서는 제조공정(48)에서 버튼이 콘택트렌즈의 로드로부터 컷오프되어 선반의 조임척(chuck)속에 삽입된다. 자동선반은 공지되어 있다. 이에 관해서는 일례로, 독일연방공화국 특허 명세서 제 31 10 624. 호를 참조하라. 검사단계(49)에서 일례로 버튼이 앞서 말한 영상분석을 이용해 재료부품 및 그 크기(깍여진 크기)에 대해 검사될 수 있다. 제조공정(50)에서는 자동선반의 터닝 공정에 의해 터닝시킴으로써 버튼에 내부곡선이 제작된다. 계속되는 검사단계(51)에서는 영상분석에 의해 터닝된 형태 및 표면 품질과, 선택적으로는 공지된 Moire 방법이 이용될 수도 있는, 도형이 검사될 수 있다.
또다른 제조공정(52)에서는 내부 곡선의 윤내기가 행해진다. 필요하다면, 윤내기 형태, 표면품질 및, 역시 선택적으로, 내부 곡선의 도형이 검사단계(53)에서 점검될 수 있다.
버튼은 이어서 제조공정(54)에서 자동선반의 스핀들상에 접합된다. 여기에서도 역시 버튼을 스핀들에 접합시키는 데 이용된 왁스층의 품질과 크기가 영상분석을 이용해 검사단계(55)에서 점검되고 중심 조정될 수 있으며 곡선의 정점이 확인될 수 있다.
이어서, 또다른 제조공정(56)에서 외부 곡선이 터닝된다. 완성된 렌즈의 터닝된 형태와 도형 및 중앙 두께가 검사단계(57)에서 검사될 수 있다.
외부곡선은 이어서 제조공정(58)에서 윤내기가 행해진다. 검사단계(59)에서는 콘택트렌즈의 윤내기 형태, 도형 및 중앙 두께가 점검될 수 있다. 검사단계(57)는 그 경우에 생략될 수 있다.
제조공정(60)에서는 콘택트렌즈가 자동선반의 캠으로부터 분리된다. 제조공정(61)에서는 콘택트렌즈의 주위가 가공된다. 계속되는 제조공정(62)에서는 콘택트렌즈가 청소된다. 콘택트렌즈의 청소에 이어 검사단계(63)에서 콘택트렌즈의 건조 검사가 영상분석에 의해 수행된다(예, 제1도).
이어서 제조공정(64)에서는 콘택트렌즈가 새김 가공된다. 이 과정에서는 일례로 제3도 및 제4도에 보이는 새김 가공이 콘택트렌즈 본체에 이루어진다. 이어서 제조공정(65)에서 콘택트렌즈가 표면처리된다. 이는 특히, 렌즈 표면이 눈물에 적실 수 있게 하는 장점이 있다. 흡습성은 이어서 검사단계(66)에서 역시 영상분석에 의해 검사될 수 있다. 영상분석에 의해서 렌즈 표면에 미세방울이 형성되었는지 또는 렌즈 표면 전체가 물기로 적셔있는지의 여부를 확인할 수 있다.
또다른 제조공정(67)에서는 렌즈가 일례로 박판팩(제9도 및 제10도)속에 삽입된다. 제7도에 보이는 완전 성형 방법에서와 같은 검사단계(47)에 대응하는 검사 단계가 계속되며, 이어서 덮개 시트가 용기상에 용접된다.
앞서의 설명으로부터 특히 제7도와 제8도에 관련지어 보면 완전한 감시와 아울러 100% 자동화가 광학적 영상분석을 이용하여 광학적 부품의 생산에서 성취될 수 있음을 알 수 있다. 이러한 것은 특히 콘택트렌즈에 적용된다. 이러한 수단에 의해서 전생산 라인의 연속 감시(in-progress control)함으로써 소정의 제품품질이 보장되어 최종 제어가 불필요할 수도 있다. 그러한 감시는 콘택트렌즈(일회용 렌즈) 즉, 다량 생산 렌즈에 특히 장점이 있다. 본 발명에 의해 행해지는 품질 제어는 선설정가능한 표준대로 행해지고 반복 가능하고 구체적인 품질 제어이다.

Claims (22)

  1. 검사될 특정 부품의 영상을 산출하고 영상화된 제품에서의 흠집을 영상 분석에 의해 탐지하는 광학 부품 검사방법에 있어서, 검사될 특정 부품의 2 차원적 하이-콘트라스트 영상이 산출되고 가시화된 흠집의 영상 구역이 결정되어 하나 이상의 임계치와 비교되는 것을 특징으로 하는 광학부품 검사방법.
  2. 제1항에 있어서, 하이-콘트라스트 영상을 얻기 위해 검사될 광학부품의 암영대 조명이 수행되는 것을 특징으로 하는 광학부품 검사방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 탐지된 흠집의 영상 구역이 픽셀로 분할되고, 상기 픽셀이 계수되며, 확인된 픽셀수가 예정된 픽셀수와 비교되는 것을 특징으로 하는 광학부품 검사방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 흠집의 탐지가 부품제작의 하나 이상의 제조공정에서 수행되는 것을 특징으로 하는 광학부품 검사방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 흠집의 탐지가 눈을 위한 광학부품의 제작에서 수행되는 것을 특징으로 하는 광학부품 검사방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상이한 임계치가 검사될 부품의 상이한 구역을 위한 품질 표준으로 설정되는 것을 특징으로 하는 광학부품 검사방법.
  7. 제6항에 있어서, 콘택트렌즈의 검사에서 상이한 임계치가 렌즈의 광학 구역과 수정체구역 및 외주를 위한 품질 표준으로서 설정되는 것을 특징으로 하는 광학부품 검사방법.
  8. 광학 영상 산출 장치와 영상 처리 장치를 가져 제 1 항 내지 제7항중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하는 광학부품 검사장치에 있어서, 조명수단(1)은 하이-콘트라스트 영상 산출장치(5)를 갖고, 영상 처리수단(2)은 하이-콘트라스트 영상에서 탐지된 흠집의 구역 판정을 위한 영상 감지기(4)를 갖는 영상 기록 수단(3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학부품 검사장치.
  9. 제8항에 있어서, 하이-콘트라스트 산출장치(5)가 검사될 부품(6)을 위한 암영대 조명수단의 형태인 것을 특징으로 하는 광학부품 검사장치.
  10. 제8항에 있어서, 영상센서(4)가 CCD 의 형태인 것을 특징으로 하는 광학부품 검사장치.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 픽셀에 의해 영상화된 흠집 구역을 판독하는 판독 수단(7)이 영상감지기(4)에 접속된 것을 특징으로 하는 광학부품 검사장치.
  12. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 영상 처리 장치(2)가 비교기(24, 25, 26)를 가지며, 상기 비교기는 구역 판정 수단(20, 21, 23)과 임계치 저장 수단(27, 28, 29)에 접속된 것을 특징으로 하는 광학부품 검사장치.
  13. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 임계치(품질표준)가 선설정 구역 크기인 것을 특징으로 하는 광학부품 검사장치.
  14. 검사물체의 흠집을 검사하기 위해 투명 검사 물체를 조명하는 조명장치에 있어서, 광원(120)과 조명렌즈(118, 128)가 구비되어 암영대 조명의 검사 물체를 조명하고, 조명렌즈(118, 128)의 조명 도형이 검사 물체에 따라 조절가능한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  15. 제14항에 있어서, (a) 제 1 반사경 본체(110)가 검사물체를 위한 지지평면을 갖는 지지부(148) 아래에 설비되고, (b) 상기 제 1 반사경 본체(110)는 지지부(148)의 지지평면에 거의 평행한 단부면(112)을 가지며, 그 단부면은 검사 물체를 위한 배경의 형태이며, (c) 상기 제 1 반사경 본체(110)는 또한 단부면(112)으로부터 이격하여 볼록한 원추형 제 1 반사경(118)을 갖고, 그 원추축이 단부면(112)에 대해 직각 연장하는 시스템축(114)과 공축 관계이고, (d) 상기 광원(120)은 시스템축(114)상에 설비되며, (e) 오목한 환형 반사경(128)을 갖는 제 2 반사경 본체(130) 시스템축(114)과 공축관계로설비된 것을 특징으로 하는 조명장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 오목한 환형 반사경(128)이 원통형인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 광원(120)은 상기 제 1 반사경(118)과 조립부품(170)의 형태로 조합되며, 상기 조립부품은 시스템축(114)을 따라 제 2 반사경 본체(130) 및 지지부(148)에 대해 이동가능한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  18. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원 버레터-링 광인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 버레터-링 광의 방사 특성이 검사물체의 도형에 적합될 수 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  20. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 반사 저지층을 양측부에 구비한 평판(146)이 검사물체를 위한 지지부(148)로서 제공되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  21. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 반사경(118, 120)이 거울인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  22. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 반사경(118, 120)의 표면이 부분적으로 확산 반사하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
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