KR100224289B1 - 안과용 렌즈 자동 검사 방법 및 그 시스템 - Google Patents

안과용 렌즈 자동 검사 방법 및 그 시스템 Download PDF

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워필드 마크
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Abstract

본 발명은 안과용 렌즈를 자동 검사하는 방법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 방법은 광빔을 렌즈를 통해 픽셀 어레이에 보내는 단계와 픽셀상의 광빔 조도를 나타내는 데이타 값을 각 픽셀에 할당하는 단계를 포함한다. 다음, 그 데이타 값은 렌즈가 소정의 상태 그룹중에서 하나라도 포함하는가를 결정하기 위해 소정의 프로그램에 따라 처리된다.

Description

안과용 렌즈 자동 검사 방법 및 그 시스템
제1도는 안과용 렌즈를 자동으로 검사하는 시스템의 개략도.
제2도는 제1도의 시스템으로 검사할 수 있는 안과용 렌즈의 한 유형에 대한 평면도.
제3도는 제2도에 도시한 렌즈의 측면도.
제3a도는 제2도 및 제3도에 도시한 렌즈의 주변부분의 확대도.
제4도는 제1도의 렌즈 검사 시스템에 사용되는 이송 서브 시스템의 상세도.
제5도는 제1도 시스템에 사용되는 렌즈 캐리어의 평면도.
제6도는 제5도에 도시한 렌즈 캐리어의 측면도.
제7도는 암시야 조명이라 불리우는 조명 기법의 원리를 예시하는 개략도.
제8도는 제1도에 도시한 렌즈 검사 시스템중에서 조명 서브 시스템과 영상 서브 시스템의 상세도.
제9도는 영상 서브 시스템의 픽셀 어레이의 일부분에 대한 도시도.
제10도는 제2도 및 제3도에 도시한 유형의 안과용 렌즈를 제1도의 렌즈 검사 시스템으로 검사했을때 픽셀 어레이에 나타나는 영상을 도시한 도시도.
제11a도, 제11b도, 및 제11c도는 조명 및 영상 서브 시스템 내에 사용될 수 있는 세가지 광학적 배치를 도시하는 도시도.
제12a도는 렌즈 검사 시스템의 제어 서브 시스템의 작용을 예시하는 도면.
제12b도는 이송, 조명 및 영상 서브 시스템에서 일어나는 여러가지 동작들의 순서를 예시하는 도면.
제13도는 렌즈 검사 시스템의 데이타 처리 서브 시스템에 대한 개략도.
제14도는 렌즈 검사 시스템의 채용된 바람직한 데이타 처리 절차중 주요 구성 부분에 대한 예시도.
제15도는 렌즈 검사 시스템의 픽셀 어레이에 형성된 안과용 렌즈의 영상을 도시하는 도시도.
제16a도 및 제16b도는 편심화 시험이라 불리는 렌즈 검사 절차를 예시하는 흐름도.
제17a도는 제15도와 유사하며, 픽셀 어레이에 형성된 안과용 렌즈의 영상을 도시하는 도시도.
제17b도는 제17a도에 도시된 환형부의 일부분에 대한 확대도.
제17c도는 제17b도를 횡단하는 선분상의 일정 픽셀이 조명될때 그 조도를 도시한 그래프.
제17d도 내지 제17i도는 제17a도에 도시된 환형부의 가장자리를 식별하는데 도움을 주는 픽셀 처리값을 유도하기 위한 측정 픽셀의 조도값에 실행된 여러가지 처리들의 결과를 예시하는 그래프.
제17j도는 픽셀 어레이중에서 처리된 조도값으로 조명된 픽셀에 대한 도시도.
제18도는 픽셀 어레이의 픽셀에 대해 결정된 초기 조도값을 처리하기 위한 바람직한 절차를 도시한 흐름도.
제19a도 내지 제19c도는 픽셀 어레이의 픽셀에 대한 데이타 값의 마스킹 절차의 효과를 도시하는 도시도.
제20도는 바람직한 마스킹 절차를 설명하는 흐름도.
제21a도 및 제21b도는 루버밴드 알고리즘이라 불리는 또 다른 데이타처리 절차의 흐름도.
제22도는 선영상의 가장자리상에 있는 제1픽셀을 식별하는데 사용되는 서브루틴의 도시도.
제23도는 루버밴드 알고리즘의 제1주요부를 보다 상세히 도시한 흐름도.
제24도는 렌즈 영상의 바깥쪽 가장자리에 틈이 발견될때 호출되는 서브루틴을 나타내는 흐름도.
제25a도 내지 제25e도는 렌즈 영상의 바깥쪽 가장자리의 일부분을 도시하며 그 가장자리에 관련된 여러가지의 픽셀을 식별하는 도면.
제26도는 렌즈 영상의 바깥쪽 가장자리상에 이상 돌출부가 발견될때 호출되는 서브루틴의 흐름도.
제27도는 제23도에서 약술된 절차가 완료된 후 호출되는 서브루틴의 흐름도.
제28도는 루버밴드 알고리즘의 제2주요부를 보다 상세히 나타낸 흐름도.
제29도는 렌즈 영상의 일부분의 바깥쪽 가장자리와 루버밴드 알고리즘의 제2 부분에 사용되는 다수의 벡터를 도시한 도시도.
제30도는 루버밴드 알고리즘의 제3주요부를 보다 상세히 나타내는 흐름도.
제31도 및 제32도는 제30도에 도시한 절차중 두단계의 효과를 그림으로 나타낸 도시도.
제33도는 환형부의 바깥쪽 가장자리의 일부를 어떤 선들이 그 가장자리에 걸쳐진 상태로 도시한 도시도.
제34a도 내지 제34e도는 MAX, DMAX, MIN, 및 PMIN이라 불리는 여러가지 연산의 결과를 나타내는 도시도.
제35도는 렌즈 가장자리에 생길 수 있는 결함들을 강조 또는 부각시키기 위해 픽셀 데이타 값에 적용시킨 바람직한 절차를 설명하는 도시도.
제36도는 제35도에 도시된 절차 수행 결과의 예시도.
제37 도는 픽셀 데이타 처리에 채용된 제2마스킹 절차를 나타내는 흐름도.
제38a도 내지 제38c도는 상기 제2마스킹 절차 및 그 결과를 그림으로 보여주는 도시도.
제39도는 검사되고 있는 렌즈에 어떤 다른 결함을 강조하기 위해 픽셀 데이타에 적용되는 또 다른 절차의 흐름도.
제40a도 내지 제40d도는 제39도에서 약술된 절차의 작용 결과를 그림으로 예시한 도시도.
제41a도 및 제41b 도는 검사되고 있는 렌즈에서 어떤 흠이나 결함을 식별하기 위해 사용하는 절차의 흐름도.
제42도는 렌즈에 생길 수 있는 여러 유형의 결함을 도시한 도시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 렌즈 검사 시스템 12 : 이송 서브 시스템
14 : 조명 서브 시스템 16 : 영상 서브 시스템
20 : 영상 처리 서브 시스템 22 : 렌즈 캐리어
24 : 지지 조립체 30 : 광원
32, 34 : 밀러 36 : 카메라
40 : 스톱 42 : 렌즈 조립체
46 : 픽셀 어레이 50 : 셔터
54, 56 : 렌즈 60 : 배플
62 : 프리프로세서 64 : 메인프로세서
66 : 키보드 70 : 메모리 유니트(메모리 디스크)
72 : 모니터 74 : 키보드 단말기
76 : 프린터 80, 84 : 안과용 렌즈(콘택트 렌즈)
84c, 150, 162 : 환형부 92 : 병진 테이블
94, 96 : 스텝모터 106 : 베이스부재
110 : 렌즈 검사컵 110a : 측벽
110b : 바닥부 136, 140 : 조절식 지지 수단
140a : 경사대 140b : 평행이동대
[발명의 배경]
본 발명은 콘택트 렌즈와 같은 안과용 렌즈 검사 시스템 및 그 방법, 특히, 조명 빔이 렌즈를 통과해서 상을 맺게 하는 렌즈 검사 시스템 및 방법에 관련이 있다.
콘택트 렌즈는 통상 높은 정밀도와 정확도로 만들어지지만, 드물게 어떤 렌즈는 비정형성을 가질 수도 있기 때문에 소비자에게 판매되기전에 콘택트 렌즈를 검사해서 소비자가 사용하기에 적합한지를 판정해야 한다.
종래 렌즈 검사 시스템의 한 형태를 보면, 여러개의 렌즈들이 렌즈 캐리어(lens carrier)에 안에 들어있는데, 이 렌즈 캐리어는 렌즈 각각을 조명 빔이 각 렌즈를 통해 투과되는 위치인 렌즈 검사위치를 하나씩 따로따로 통과하도록 한다.
투과된 조명빔은 스크린상에 초점이 맞춰지고 렌즈 영상을 그 위에 만든다. 조작자는 그 영상을 보고 렌즈가 비정형성을 갖고 있는지 판단한다. 만약 어떤 비정형성이나 흠이 발견되어 렌즈가 소비자용으로 부적합한 경우에는, 그 렌즈는 렌즈 검사 시스템에서 제거되거나 판매부적합이라는 표시를 하게 된다.
이러한 종래 검사 시스템은 매우 효과적이고 신뢰할만 하지만, 종래 시스템을 개량시킬 수 있음도 확실하다. 예를들면 종래 시스템은 비교적 느리고 비용이 많이 든다. 이것은, 사람이 스크린에 생긴 렌즈 영상에 초점을 맞추고 모든 비정형성에 대해 전체 영상을 식별해야 하기 때문이다. 그래서 렌즈 영상을 분석해서 렌즈에 비정형성이 있는지를 판단하는 영상 처리 장치를 사용하면 렌즈 검사 비용을 줄이고, 렌즈 검사 속도를 올릴 수 있으리라 생각된다.
또한, 상기 종래 시스템에서 조작자에 의한 렌즈의 적합, 부적합 판정은 주관적인 판단요소도 갖고 있어서 조작자에 따라, 심지어 같은 조작자라도 그때그때 달라질 수가 있다. 보통 조작자는 렌즈를 부적합하다고 판단할 때 실수를 하는데 좋은 렌즈가 때때로 소비자용으로 부적합한 것으로 분류된다.
그래서, 상기 검사 시스템은 렌즈가 적합한지 부적합한지 일관하게 결정할 수 있는 보다 변동없는 절차를 거친다면 개선될 수 있다.
[발명의 요약]
본 발명의 목적은 안과용 렌즈 검사 방법 및 시스템을 개선하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 렌즈 영상을 만들고, 영상 처리 장치를 사용해서 그 영상을 분석하고 렌즈에 어떤 비정형성이 있는지를 결정하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 안과용 렌즈 영상이, 영상 처리 장치를 사용해서, 또 명확하고 표준적이며 균일한 절차를 사용해서 렌즈가 소비자용으로 적합한지를 결정하는 것이다.
상기 및 기타 다른 목적들은 광빔을 렌즈를 통해 픽셀 어레이에 보내는 단계와 각 픽셀에 그 픽셀의 광빔의 조도를 나타내는 데이타 값을 할당하는 단계를 포함하는 안과용 렌즈를 자동으로 검사하는 방법으로 달성한다. 상기 방법은 렌즈가 복수개의 소정의 조건들중 하나라도 포함하고 있는지를 결정하기 위해서 소정의 프로그램에 따라 상기 데이타 값을 처리하는 단계도 포함한다.
예를들면, 상기 방법은 바깥쪽 가장자리에 틈이나 이상 돌출부가 있는지 렌즈를 검사하는데 사용할 수도 있다. 이렇게 하려면 바깥쪽 가장자리의 영상을 픽셀 어레이상에 형성시키고난 뒤 틈이나 이상돌출부가 있는지 탐색하면 된다. 만약 틈이나 이상돌출부가 발견되면, 그 픽셀에는 높은 데이타 값이 할당되고 그 틈과 이상돌출부 근처에 있는 픽셀들에도 높은 데이타 값이 할당되어 틈과 이상돌출부를 강조하게 된다. 그다음, 틈과 이상돌출부상에 있거나 그 근처의 픽셀들만 높은 데이타 값으로 남겨둔채 렌즈 가장자리의 픽셀 자체에는 낮은 데이타 값이 부여된다. 높은 데이타 값이 할당된 인접 픽셀들로 구성된 각 그룹의 면적을 계산하고 소정의 기준값과 비교해서 렌즈가 소비자용으로 부적합하다고 판정할만한 비정형성을 그 픽셀 그룹이 나타내는지를 결정한다.
본 발명의 다른 이점과 장점들은 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하는 아래 상세한 설명을 도면을 참조하여 생각하면 명백해질 것이다.
[바람직한 실시예의 상세한 설명]
제1도는 렌즈 검사 시스템(10)을 설명한 블럭도로서, 일반적으로 이 시스템(10)은 이송 서브 시스템(12), 조명 서브 시스템(14), 영상 서브 시스템(16), 및 영상 처리 서브 시스템(20)을 구비한다. 시스템(10)의 바람직한 실시예에서, 이송 서브 시스템(12)은 렌즈 캐리어(22) 및 지지 조립체(24 ; 제4도 참조)를 포함하고, 조명 서브 시스템(14)은 하우징(26), 광원(30), 및 밀러(32, 34)를 포함한다. 또, 상기 바람직한 시스템(10)의 영상 서브 시스템(16)은 카메라(36), 스톱(40), 및 렌즈 조립체(42)를 포함한다. 제8도를 참조하여 보다 상세히 설명하면, 카메라는 하우징(44), 픽셀 어레이(46), 및 셔터(50)를 포함하며, 렌즈 조립체는 하우징(52), 한쌍의 렌즈(54, 56), 및 복수의 배플(60)을 포함한다. 제1도에 도시한 바와 같이, 영상 처리 서브 시스템(20)은 프리 프로세서(62), 메인 프로세서(64), 및 입력 수단으로서 키보드(66)와 같은 것을 포함하는데, 양호하게는 메모리 유니트(70), 비디오 모니터(72), 키보드 단말기(74), 및 프린터(76)를 더 포함한다.
일반적으로 이송 서브 시스템(12)은 다수의 안과용 렌즈를 소정의 경로를 따라 이동시키고, 렌즈 검사 위치에 이들 렌즈들을 한번에 하나씩 이동시키기 위해 구비되며, 제1도는 상기 렌즈 검사 위치에 있는 한개의 안과용 렌즈(80)를 도시한다. 조명 서브 시스템(14)은 일련의 광펄스를 발생시켜 해당 광펄스 각각을 광경로(82)로 보내고, 렌즈 검사 위치로 이동한 각 안과용 렌즈를 각 광펄스가 통과하도록 한다. 영상 서브 시스템(16)은 안과용 렌즈를 투과한 광펄스중 선택된 부분을 나타내는 일련의 신호를 발생하고 이 신호들을 영상 처리 서브 시스템(20)으로 보낸다. 이 영상처리 서브 시스템은 영상 서브 시스템(16)으로부터 상기 신호들을 받아서 각각의 피검사 렌즈의 적어도 한가지 상태를 식별하기 위한 소정의 프로그램에 따라 상기 신호를 처리하며, 이하에서 상세히 설명되는 영상 처리 서브 시스템(20)의 바람직한 실시예에서 서브 시스템은 각각의 검사된 렌즈가 소비자의 사용에 적합한가를 결정한다.
렌즈 검사 시스템(10)은 다양한 유형과 크기를 갖는 안과용 렌즈를 검사하는데 사용할 수 있다. 이 시스템은 콘택트 렌즈 검사에 특히 적합하며, 그 예로 제2도 및 제3 도는 이 시스템(10)으로 검사할 수 있는 콘택트 렌즈(84)를 보여준다. 콘택트 렌즈(84)는 일반적으로 반구형이고 앞면(86)과 뒷면(90)이 있고 중앙 광학 영역(84a)과 바깥쪽 영역(84b)으로 구분된다. 이 콘택트 렌즈는 거의 균일한 두께를 갖지만, 제3a도에 상세히 도시된 바와 같이 렌즈의 두께는 환형부(84c) 부분중에서 렌즈의 바깥쪽 가장자리에 바로 인접한 곳으로 갈수록 점차 감소한다.
제4도는 이송 서브 시스템(12)을 보다 상세히 예시하며, 앞서 설명한 바와 같이, 이 서브 시스템은 바람직하게는 렌즈 캐리어(22)와 지지 조립체(24)를 포함한다. 보다 상세히 설명하면, 이 지지 조립체는 병진 테이블(92)과 제1, 제2스텝모터(94, 96)를 포함하고, 다시 병진 테이블은 베이스 부재(100)와 프레임(102, 104)를 포함한다.
일반적으로, 렌즈 캐리어(22)는 다수의 안과용 렌즈를 유지하는데 구비되며, 제5도 및 제6도는 렌즈 캐리어를 보다 상세히 도시한다. 도시된 바와 같이, 렌즈 캐리어는 직사각형 베이스 부재(106) 및 이에 연결되어 배열된 렌즈 검사 컵(110)을 포함한다. 양호하게도, 각 컵은 원뿔대형 측벽(110a)과, 컵의 측벽에 일체식으로 연결되고 하향 뻗어 있는 반구형 바닥부(110b)로 이루어진다. 또한, 각 컵의 바닥부는 컵에 배치되는 안과용 렌즈(84)의 곡률 반경보다 약 10% 더 큰 일정한 곡률 반경을 가지며, 바닥부(110b)의 지름은 안과용 렌즈의 지름보다 더 크다. 또, 각 컵의 측벽은 컵의 축선에 대해 약 20°의 구배로 뻗어 있고, 각 측벽의 두께는 0.01 인치이하가 바람직하다.
제5도 및 제6도에 도시된 렌즈 캐리어(22)에서 각 컵(110)의 윗면 지름은 약 22㎜이며, 각 컵의 깊이는 피검사 렌즈의 지름(콘택트 렌즈의 경우 보통 20㎜)보다 더 큰 것이 바람직하고, 제5도 및 제6도에 도시된 바와 같이 렌즈 캐리어는 3×4 배열로된 검사 컵을 가지지만, 당업자라면 쉽게 알 수 있듯이 검사 컵은 다른 형태로 배열될 수 있으며, 예를들면 3×3, 3×8, 4×8, 3×10, 또는 4×10 배열로 컵을 배열할 수도 있다.
컵(110)과, 바람직하게는 베이스 부재(106)도 폴리비닐 염화 플라스틱과 같은 실질적으로 투명한 재료도 제조된다. 더욱이, 컵(110)과 베이스 부재(106)는 서로 일체식으로 성형되고 비교적 얇게 만들어서 단가를 감소시킴에 따라 실용적사항으로서 캐리어를 1회 사용후 버릴 수 있게 한다. 1회 사용후 캐리어를 폐기하는 것은 렌즈 검사 컵을 재사용할때 자주 생기는 컵의 긁힘을 줄이거나 방지할 수 있다. 이하에서 논의되는 바와 같이, 컵의 긁힘은 컵안에 있는 렌즈에 대한 흠 또는 결점으로서 해석될 수도 있기 때문에 용이하게 사용하고 버릴 수 있는 렌즈 캐리어의 사용은 렌즈 검사 공정의 정확성을 향상시킨다.
사용중인 각각의 컵(110)에는 예를들면 식염수등과 같은 유체 용액(112)을 부분적으로 채우고, 각각 하나의 안과용 렌즈가 상기 용액에 완전히 잠기도록 각각의 컵 바닥에 놓는다. 렌즈가 컵에 놓일때 상기 설명된 컵의 형성이나 컵의 특성에 기인하여 컵은 렌즈가 자동적으로 컵의 바닥에서 중심을 맞추게 한다.
다시, 제4도를 참조하면 지지 조립체(24)는 렌즈 캐리어를 지지하고, 그 내부에 있는 각각의 렌즈가 한번에 하나씩 렌즈 검사 위치에 가도록 렌즈 캐리어를 이동시키기 위해 구비된다. 지지 조립체(24)가 렌즈 캐리어(22)를 소정의 경로를 따라 연속적으로 움직여서, 렌즈(84)들이 상기 렌즈 검사 위치를 원활히 지나가도록 하는 것이 바람직하다. 예를들면, 지지 조립체는 다음과 같이 렌즈 캐리어를 움직이도록 설계될 수 있다. 즉, 한번에 한줄의 컵이 렌즈 검사 위치를 통과하도록 움직이고, 그 다음 지지 조립체(24)는 캐리어(22)를 움직여서 다음 줄의 컵을 렌즈 검사 위치에 정렬시킨다.
제4도에 도시된 양호한 지지 조립체(24)에 있어서, 병진 테이블(92)의 프레임(102)은 제4도에서 우측 및 좌측으로의 측방향 이동을 위해 베이스 부재(100)에 의해 지지되고, 프레임(104)은 제4도에 있어서 상하 방향으로의 이동을 위해 프레임(102)에 의해 지지되어 있으며, 렌즈 캐리어(22)는 프레임(104)상에 그것과 함께 이동하기 위해 지지되어 있다. 스텝 모터(94)는 베이스 부재(100)에 장착되고 프레임(102)에 연결되어 이 프레임이 베이스 부재를 가로질러 이동하게 하며, 스텝 모터(96)는 프레임(102)상에 장착되고 프레임(104)에 연결되어 이 프레임을 움직인다.
어떤 적절한 프레임(102, 104)과 스텝 모터(94, 96)도 지지 조립체(24)에 사용될 수 있다. 더욱이 당업자라면 이해하듯이, 다른 적합한 지지 조립체가 생각될 수 있고 렌즈 캐리어(22)를 소망의 방식으로 이동시키는데 사용할 수 있다.
제1도를 다시 참조하면, 조명 서브 시스템(14)과 영상 서브 시스템(16)은 함께 암시야 조명(dark field illumination)이라 불리는 효과를 발생시켜 이를 이용하여 렌즈 검사 위치를 통과해 가는 안과용 렌즈를 검사한다. 이때, 렌즈를 통해 투과되는 광을 산란 또는 반사시키는 안과용 렌즈의 특질을 갖는 영상이 픽셀 어레이(46)에 형성된다. 암시야 조명은 매우 효과적인 절차인데, 이것은 기본적으로 안과용 렌즈의 흠이나 비정형성을 검출하는데 사용될 수 있고, 퍼들(puddle) 이라고 불리는 매우 포착하기 어렵고 미소한 결함이 이러한 암시야 조명을 사용하므로써 용이하게 탐지될 수 있다.
암시야 조명의 원리는 제7도를 참조하면 이해할 수 있다. 본 도면은 안과용 렌즈(114), 평행 광빔(116), 한쌍의 렌즈(120, 122), 불투명 스톱(opaque stop)(124), 및 픽셀 어레이(126)를 도시한다. 광빔(116)은 안과용 렌즈(114)를 투과하여 영상 렌즈(120)에 입사된다. 조명빔(116)이 렌즈(114)에 입사될때 완전 평행광이면, 이 빔은 영상 렌즈(120)의 후방 초점에 집중될 것이다. 조명빔(116)이 안과용 렌즈(114)에 의해 완전히 영향받지 않더라도, 조명빔은 영상 렌즈(120) 상에 입사할때 완전하게 평행하지 않으며, 조명빔(116)은 대략 영상 렌즈(120)의 후방초점에서 소위 최소 혼동의 원이라 불리우는 작은 원을 형성한다. 스톱(124)은 영상 렌즈(120)의 다른쪽에 있는 상기 후방 초점에 설치되며, 스톱의 크기는 조명빔(116)에 의해 렌즈(120)의 후방 초점에 형성된 상기 원보다 조금 더 크게 선택한다.
이와 같이하면, 안과용 렌즈(114)에 의한 조명빔(116)의 산란이나 굴절이 없을때는 어떠한 광선도 스톱(124)을 지나 투과되지 않으며, 픽셀 어레이(126)는 완전히 암흑일 것이다. 그러나, 스톱(124)을 빗나가게 할만큼 충분하게 광선을 편향시키는 렌즈(114)의 어떤 특질은 어떤 광선을 픽셀 어레이상에 입사시킬 것이다. 안과용 렌즈(114)는 픽셀 어레이(126)의 위치에 광학적으로 켤레인 위치에 위치되며, 따라서 어떤 광선이 스톱(124)을 지나 투과되면, 그 광선은 그 광선을 산란시킨 안과용 렌즈(114)의 어떤 것을 픽셀 어레이 상에 영상화한다.
제8도는 렌즈 검사 시스템(10)에서 암시야 조명 효과를 발생시켜 이를 이용하기 위한 바람직한 장치를 도시하며, 특히 본 도면은 바람직한 조명 서브 시스템 및 화상 서브 시스템을 보다 상세히 도시한다. 상기 도면에 도시한 바와 같이, 조명 서브 시스템(14)은 하우징 또는 케이싱(26), 광원(30), 밀러(32, 34), 다이어프램(130), 전원 공급기(132), 제어 회로(134), 제1 및 제2조절식 지지 수단(136, 140), 및 사출창(142)을 포함한다. 또, 영상 서브 시스템(16)은 카메라(36), 스톱(40), 및 렌즈 조립체(42)를 포함한다. 보다 상세히는, 카메라(36)는 하우징(44), 픽셀 어레이(46), 및 셔터(50)를 포함하고, 렌즈 조립체는(42)는 하우징(52), 렌즈(54, 56), 및 배플(60)을 포함한다.
조명 서브 시스템(14)의 하우징(26)은 본 서브 시스템의 다른 요소에 대한 보호 덮개를 제공하며 ; 광원(30), 밀러(32, 34), 및 다이어프램(130) 모두가 상기 하우징에 고정되어 있다. 더욱 상세히는, 하우징(26)은 주수직 레그(26a) 및 상부와 바닥 수평 레그(26b, 26c)를 포함하며, 광원(30)은 하우징의 상기 주레그 내부에 위치되어 있다. 밀러(32)는 레그(26a, 26c)의 교차점에 고정되고, 밀러(34)는 레그(26c)의 말단부 근처에 위치되며, 다이어프램(130)은 래그(26)의 내부에서 밀러(32)와 밀러(34) 사이에 위치되어 있다. 하우징(26)은 또한 밀러(34) 바로 위쪽에 개방구멍(26d)을 형성하고, 사출창(142)이 상기 개방구멍에 고정되어 있다. 사용중, 광원(30)은 다수의 광 플래시 또는 펄스를 발생하여 각각의 상기 펄스를 광경로(82)상으로 보낸다. 밀러(32)는 상기 경로상에 위치되어 광 펄스를 다이어프램(130)을 통해 밀러(34) 상에 보내고, 이 밀러는 상기 광펄스를 다시 사출창(142)과, 제8도에서 144로 참조되는 렌즈 검사 위치를 통과시켜, 영상 서브 시스템(116) 쪽으로 상향으로 보낸다.
광원(30)은 그 광원으로 방출된 광선의 특정 방향을 조절할 수 있는 조절식 지지 수단(136) 상에 바람직하게 장착되고, 밀러(34)는 그 밀러에서 반사된 광의 측정 방향 및 측정 위치 양자를 조절할 수 있는 또 다른 조절식 지지 수단(140) 상에 장착되어 있다. 제8도에 도시된 조명 서브 시스템(14)의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하면, 지지 수단(136)은 하우징(26)에 고정되고 2개의 상호 직교하는 수평 축선에 대하여 피봇가능한 경사대를 포함한다. 또, 상기 조명 서브 시스템(14)의 실시예에 있어서, 밀러 지지 수단(140)은 경사대(140a) 및 평행이동대(140b)를 포함하며, 밀러(34)는 상기 경사대상에 장착되어 있고, 다시 상기 경사대는 평행이동대에 장착되어 있다. 평행이동대(140b)는 제8도에 도시된 바와 같이 좌측 및 우측으로 측방향 이동가능하며 밀러(34)의 측방향 위치를 조절가능하게 하며, 경사대(140a)는 2개의 상호 직교하는 축선에 대하여 피봇가능하여 밀러(34)의 특정 각도를 조절가능하게 한다.
영상 서브 시스템(16)은 렌즈 검사 위치(144)에 위치된 안과용 렌즈를 통하여 투과된 광펄스를 받아들여 상기 안과용 렌즈를 통해 투과된 광선의 선택된 부분을 나타내는 일련의 신호를 발생한다. 보다 상세히 설명하면, 픽셀 어레이(46)는 카메라 하우징(44)의 내부, 셔터(50)의 바로 뒤에 배치되고 다수의 광센서로 바람직하게 구성되며, 이 각각의 광센서는 그것에 입사하는 광의 조도를 나타내거나 이에 비례하는 양의 전류를 각각 개별적으로 발생할 수 있다.
제9도는 픽셀 어레이(46)의 일부분에 대한 확대도이며, 픽셀 어레이의 개별적인 광센서 집단을 도시한다. 이 도면을 참조하면, 상기 광센서, 즉 픽셀을 소정 개수의 행과 열로된 균일 격자에 배열되며, 예를들어 상기 격자는 일천개의 행과 일천개의 열로 배열된 일백만개의 픽셀로 구성될 수 있다. 양호하게도, 상기 격자내에서 픽셀은 균일하게 이격된 다수의 행과 열을 형성하며, 상기 어레이의 최가장자리에 나란한 픽셀을 제외하면 각각의 픽셀은 여덟개의 인접 픽셀들을 가진다. 예컨대, 픽셀(146a)은 바로 위에 위치된 픽셀(146b), 바로 밑에 위치된 픽셀(146c), 바로 좌측과 우측에 각각 위치된 픽셀(146d, 146e), 상방 우측, 상방 좌측, 하방 우측, 그리고 하방 좌측에 각각 위치된 픽셀(146f, 146g, 146h, 및 146i)을 갖는다.
제8도를 다시 참조하면, 스톱(40)과 렌즈(54, 56)는 셔터(50)의 전방에 위치되어 서로에 대해서 그리고 픽셀 어레이(46) 및 카메라 셔터와 동축적으로 정렬되어 있다. 스톱(40)은 렌즈(54)와 렌즈(56) 사이에 그리고 실질적으로 렌즈(54)의 후방 초점면에 위치 설정되어 있고, 렌즈(56)는 픽셀 어레이가 자신의 후방 초점면에 있도록 위치 설정되어 있다. 렌즈(54, 56) 및 스톱(40)은 카메라(36)의 전방 단부상에 장착된 하우징(52)의 내부에 바람직하게 장착되어 있다. 또한, 일련의 링형상 부재로 구성될 수 있는 배플(60)은 그곳을 통과하여 지나가는 광선을 평행하게 하는 것을 돕기 위하여 하우징(52)의 길이를 따라 바람직하게 이격 장착되어 있다.
렌즈(54, 56)와 스톱(40)의 상기 특정한 위치에 의해 피검사 안과용 렌즈를 통해 투과된 모든 광빔 또는 그 대부분이 렌즈(54)에 의해 스톱(40)에 초점이 맞추어지고, 결국 픽셀 어레이(46)상에 입사되지 않는다. 그러나 안과용 렌즈의 비정상적 특질을 통과하는 광선의 일부분 및 몇몇 안과용 렌즈의 정상적 특질을 통과하는 광선의 일부는 렌즈(54)에 의해 스톱(40)에 초점이 맞지 않을 정도로 충분하게 편향될 수 있지만, 상기 스톱을 지나쳐 투과되는 대신에 픽셀 어레이(46)에 입사한다. 또한, 렌즈 검사 위치가 픽셀 어레이(46)의 위치에 광학적으로 켤레인 지점에 배치되어 있어 스톱(40)을 지나 투과된 일정 광선은 그 광선을 산란시킨 안과용 렌즈의 어떤 것을 픽셀 어레이상에 영상화한다.
이러한 암시야 조명 방법은 안과용 렌즈의 비정형성을 조명하는데 매우 효과적인 방법이며, 제10도는 안과용 렌즈, 특히 제2도 및 제3도에 도시된 콘택트 렌즈(84)를 통해 투과된 광빔에 의해 픽셀 어레이상에 형성된 영상을 도시한다. 그 렌즈를 투과한 대부분의 광선은 스톱(40)에 의해 픽셀 어레이에 차단된다. 그러나, 렌즈의 환형부(84c)의 비균일한 두께에 기인하여 렌즈의 상기 부분을 투과한 광선은 편향되어 스톱(40)을 지나고, 픽셀 어레이(46)에 입사되어 환형부 영상을 형상화한다. 또한 렌즈(84)의 다른 결함들도 픽셀의 피조명 영역을 발생시킨다. 예를들면, 퍼들과 같은 포착하기 어렵고 미소한 흠을 픽셀 어레이상에서 발견할 수 있다. 특히, 퍼들이 렌즈의 안쪽에 존재하면 암시야상의 밝은 휘선으로서 픽셀 어레이상에 쉽게 나타나고, 퍼들이 렌즈의 주변부에 있으면 명시야상의 암선으로서 픽셀 어레이상에 쉽게 나타난다. 또, 콘택트 렌즈의 주변부가 쐐기형 단면을 가지기 때문에 그 전체가 암시야상의 밝은 백색 환형부(150)로서 픽셀 어레이(46) 상에 나타나도록 그 주변부는 광선을 충분히 편향시켜 스톱(40)을 지나가게 한다.
당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 서브 시스템(14, 16)에는 어떤 적합한 광원, 렌즈, 그리고 카메라라도 사용될 수 있다. 예를들면, 광원(30)은 하마마쯔(Hamamatsu) 사에서 제작한 단아크의 크세논 섬광 램프일 수 있다. 상기 섬광 램프는 아크의 안정성과 지속성을 함께 갖춘 유일한 것이며, 이러한 섬광 램프의 출력은 109번 섬광의 수명동안 ±2%의 변동범위를 갖고 있다.
더욱이, 영상 서브 시스템(16)의 실시예에 있어서, 제1영상 렌즈(54)는 렌즈의 광축으로부터 2.5°내에서 대물(objects)에 대해 회절 제한되는 100㎜ 초점길이의 색지움 렌즈이며, 이 렌즈(54)는 흑색의 산화피막된 알루미늄 튜브에 장착되며, 이 튜브내에는 그 내측벽에서의 광반사에 기인한 콘트라스트의 저하를 제거하기 위한 배플(60)을 갖고 있다. 제2렌즈(56)는 표준 50㎜ 초점길이의 F-1.8 니콘 렌즈이다. 제1렌즈(54)용 몸통의 단부는 자외선 차단 필터에 접합되며, 50㎜ 렌즈의 하우징에 나사 결합되어 있다.
불투명 스톱(40)은 지름이 0.1 인치인 작은 플라스틱 원이며, 적소에 고정되기 위한 접착성 배킹(backing)을 포함한다. 적절한 스톱이 상업적으로 입수가능하며 인쇄 회로 기판용 도판의 수공 레이아웃트에서 솔더 패드 마스크로서 사용되고, 이러한 스톱들은 다양한 크기로 입수가능하다. 스톱(40)의 바람직한 크기는 시스템(10)의 다른 매개변수에 따라 변화될 수 있고, 선택되는 스톱의 크기는 콘트라스트, 배열의 용이성, 그리고 진동에 대한 감도 사이에서 최상의 절충점을 제공하도록 양호하게 선택된다.
실제 조립되어진 영상 서브 시스템(16)에 사용된 카메라는 비덱크(Videk)사가 판매하는 고해상도 카메라이고, 표준 니콘 장착 렌즈를 채택한다. F-1.8 50㎜ 니콘 렌즈(56)를 카메라(36)에 먼저 장착한 뒤, 렌즈(54)의 하우징을 렌즈(56)에 걸어놓는다. 상기 비덱크사 카메라의 유효 시야는 13.8×13.8㎜ 이며, 이는 예컨대 최대 콘택트 렌즈 크기보다 약 10-15% 더 크다. 검사될 안과용 렌즈는 검사의 정확성을 최적화하도록 가능한 카메라(36) 시야의 대부분을 차지하는 것이 바람직하다. 따라서, 렌즈 캐리어(22)의 검사 컵(110)은 검사될 렌즈를 자동으로 중심을 맞추므로써 카메라에 얻을 수 있는 해상력을 최대로 사용하게 한다.
조명 서브 시스템(14)과 영상 서브 시스템(16)의 양호한 구조는 다수의 이점을 갖는다. 첫째, 광경로(82)가 접혀 있기 때문에 섬광 램프(30)가 렌즈 검사 위치(144)에서 보다 멀리 배치될 수 있고, 이는 안과용 렌즈에 양호한 평행빔을 이끌수 있다. 둘째, 스톱(40)상에 있는 아크 영상의 크기는 (i) 램프(30)에서 렌즈(54) 까지의 거리대 (ii) 렌즈(54)에서 스톱(40) 까지의 거리의 비율로 곱해진, 아크의 실물 크기와 거의 동일하다. 제8도에 도시된 양호한 구조는 역시 아크 영상의 크기를 최소화하여 더 작은 스톱을 사용할 수 있게 하고, 결국 더 큰 감도를 제공한다. 셋째, 홍채 다이어프램(130)은 광빔(82)의 횡단면적을 제한하여 그 빔에 의해 조명되는 면적을 제한한다. 바람직하게도, 다이어프램(130)은 빔이 검사될 안과용 렌즈의 지름보다 약 10 내지 15% 더 넓은 원형면적을 조절하는데 사용된다. 조명빔(82)의 크기를 제한하는 것은 픽셀 어레이상에 형성되는 영상과 그 어레이의 잔여부 사이의 콘트라스트를 향상시키며, 특히 빔(82)의 크기를 제한하는 것은 가공물인 렌즈 검사 컵으로부터 산란되는 광선의 양을 제거하거나 거의 줄인다. 이러한 산란광은 픽셀 어레이(46) 상에 배경광으로서 나타날 수 있고, 픽셀 어레이에서 주영상과 그 어레이의 잔여부 사이의 콘트라스트를 감소시킨다.
또한, 서브 시스템(14, 16)의 양호한 구조에 있어서, 상기 서브 시스템의 배율, 즉 픽셀 어레이(46) 상에서 안과용 렌즈의 영상 크기 대 상기 안과용 렌즈의 실제 크기의 비율은 제2렌즈(56)의 초점길이 대 제1렌즈(54)의 초점길이의 비율과 대략 동일하다. 실제 배율은 또한 렌즈(54)와 렌즈(56) 사이의 거리와 제1영상 렌즈(54)에서부터 검사될 안과용 렌즈의 거리에 따라 결정된다. 또한, 경사대(140a)와 평행이동대(140b)는 밀러(34)로부터 반사된 출력빔의 중심이 영상 서브 시스템(16)의 축선과 일치하도록 조절한다.
상술한 바와 같이, 영상 서브 시스템(16)은 대략 제1 렌즈(54)의 초점길이 만큼 떨어진 2개의 렌즈(54, 56)를 포함한다. 2개의 렌즈를 사용하는 것이 필수적이지는 않지만 서브 시스템(14, 16)의 여러 매개변수에 대한 더 양호한 제어를 제공하기 때문에 2개의 렌즈를 사용하는 것이 바람직하며, 예를들면 2개의 렌즈를 사용하는 것은 그 서브 시스템의 배율로 인한 후방 초점면과 영상면 사이의 분리를 완화한다.
제11a, 11b 및 제11c도는 광빔(82)을 렌즈 검사 위치와 그곳에 수용된 안과용 렌즈를 통과시켜 픽셀 어레이(46) 상으로 보내기 위하여 렌즈 검사 시스템(10) 내에 선택적으로 채용될 수 있는 광학적 배치를 도시하며 각각 참조번호 152, 154, 및 156로 지시된다.
광학적 배치 152는 스톱(40)에는 광빔(82)을 픽셀 어레이(46) 상에는 검사될 렌즈를 동시에 영상화하는 단하나의 렌즈(160)를 포함한다. 보다 상세히 설명하면, 제11a도에 도시된 광학적 배치는 밀러(162), 영상 렌즈(160), 및 스톱(40)을 포함하고, 본 배치는 참조번호 164로 개략적으로 나타낸 렌즈 홀더, 검사될 안과용 렌즈(166) 및 픽셀 어레이(46)를 도시한다. 이러한 배치에서, 광원(30)으로 부터의 광빔(82) 또는 펄스가 밀러(162)쪽으로 보내어지고, 이 밀러는 상기 빔을 다시 렌즈(166)를 통하여 영상 렌즈(160) 상으로 보낸다. 렌즈(160)에 보내진 광선의 대부분은 스톱(40)에 초점이 맞추어지나, 렌즈(166)의 어떤 특질은 광선을 심하게 편향시켜서, 이 편향광을 스톱(40)을 지나 통과시켜 픽셀 어레이(46)에 초점을 맞추게하며, 픽셀 어레이에 상기 광선을 스톱(40)을 지나 통과하도록 야기시킨 렌즈(166)의 특질을 영상화한다. 제11a 도의 배치는 카메라(36)의 CCD 스크린이 앞에서 언급된 고해상도의 비덱크 카메라의 CCD 스크린보다 클때 바람직할 것이다.
제11b도의 배치에 있어서는 스톱(40)에 광원을 영상화하는 기능과 픽셀 어레이(46)에 검사되는 안과용 렌즈를 영상화하는 기능이 분리되어 있다. 부연하면, 이 배치는 밀러(170), 렌즈(172, 174), 및 스톱(40)을 포함하고, 제11b도는 또한 렌즈 홀더(164), 안과용 렌즈(166), 그리고 픽셀 어레이(46)를 도시한다. 이러한 배치에 있어서, 광원으로부터의 광빔(82)은 밀러(170)에 보내어지고, 이 밀러는 그 광빔을 렌즈(172)에 보낸다. 렌즈(172)는 그 광선을 안과용 렌즈(166)를 통해 보내고 렌즈(166)를 통해 투과된 광선의 대부분은 스톱(40)에 초점이 맞추어 진다. 렌즈의 어떤 특질들은 광선을 스톱(40)으로부터 멀리 편향시키지만, 이러한 편향 광선은 픽셀 어레이(46)에 광선을 집중시키는 렌즈(174)에 입사되고, 스톱(40)을 지나게 광선을 편향시킨 렌즈(174)의 특질이 상기 픽셀 어레이상에 영상화 된다. 제11b도의 렌즈 배열의 장점은 2개의 렌즈(172, 174)의 작용이 완전히 독립적이라는 것이다.
제11c도에 도시한 광학적 배치 156은 제8도에 도시한 광학적 배치와 매우 유사하지만 밀러(32) 또는 다이어프램(130)을 포함하지 않는다. 이를 보다 상세히 설명하면, 배치 156은 밀러(176), 렌즈(180, 182), 및 스톱(40)을 포함하고, 제11c도는 또한 렌즈 홀더(164), 안과용 렌즈(166), 및 픽셀 어레이(46)를 도시한다. 제11c도의 배열에 있어서 광원(30)으로부터의 광빔(82)이 밀러(176)에 보내어지고, 이 밀러는 그 광선을 렌즈(166)을 통해 제1렌즈(180)로 보낸다. 렌즈(180)에 보내진 광선의 대부분은 스톱(40)에 집중되지만, 렌즈(166)의 어떤 특질들은 상기 광선이 스톱을 지나서 제2렌즈(182)상으로 투과되기에 충분하도록 광선을 편향시키고, 상기 렌즈(182)는 상기 광선을 픽셀 어레이(46)에 집중시킨다. 이 배치에 있어서, 렌즈(180)는 렌즈(182)에 독립적인 스톱에 광원을 영상화 한다. 그러나, 양 렌즈(180, 182)는 렌즈(166)에 있는 어떤 결함을 픽셀 어레이(46)에 영상화하는 것에 관계된다.
상기 사항에 더하여 렌즈 검사 시스템(10)은 이송 서브 시스템(12)과 함께 조명 서브 시스템(14)과 영상 서브 시스템(16)의 작동을 동조시키고, 특히 렌즈가 렌즈 검사 위치(144)에 있을때 광펄스를 발생시키기 위한 광원(30)을 작동시키고 카메라 셔터(50)를 개방하는 제어 서브 시스템을 더 포함하는 것이 바람직하다. 제12a 도에는 양호한 제어 서브 시스템이 도식적으로 설명되어 있다. 이러한 제어 서브 시스템하에서, 렌즈 검사 컵중의 하나가 렌즈 검사 위치에 있을 때마다 이송 서브 시스템(12)은 전기 신호를 발생시킨다. 이 신호는 예컨대 스텝 모터(94) 또는 병진 테이블용 다른 구동수단, 또는 렌즈 검사 컵중의 하나가 렌즈 검사 위치에 도달할때마다 맞물리는 리미트 스위치에 의해 발생될 수 있다. 양호하게는, 상기 신호는 카메라 셔터(50)에 전달되어 셔터를 개방하고, 또한 짧은 시간동안 전기 신호를 지연시키는 지연 회로(184)에 전달되어서 카메라 셔터가 완전히 개방된후 짧은 시간 뒤에 상기 전기 신호가 광원(30)을 작동시키는 램프 드라이버(134)에 전달된다.
예를들어, 구성된 렌즈 검사 시스템(10)의 한 실시예에서, 제12b도를 참조하면, 안과용 렌즈가 렌즈 검사 위치에 있을때 이송 서브 시스템은 24볼트의 펄스를 발생하여 카메라(36)와 지연 회로(184) 양쪽에 전달한다. 카메라 셔터는 상기 펄스의 선단에 반응하여 개방하며 완전 개방하는데 약 9밀리세컨트(9/1000초) 걸린다. 지연 회로는 약 15밀리세컨트(15/1000초) 동안 램프 드라이버(134)로의 신호의 통과를 지연시키고, 이러한 지연후 상기 트리거 펄스가 램프 드라이버에 전달된다. 상기 트리거 펄스의 선단은 섬광 램프(30)를 점등시키는 SCR을 작동시킨다. 이러한 점등 시점에서, 램프가 전기적으로 전도되고, 미리 충전시킨 축전기가 램프를 통해 방전된다. 충전된 축전기의 정전용량 및 전압은 램프에 의해 방출된 전체 빛에너지 및 광펄스의 지속시간을 결정한다. 한편, 접속 회로는 카메라 셔터를 약 30밀리세컨드(30/1000초)동안 개방 유지한 뒤 셔터를 폐쇄한다.
상술한 방식으로 카메라 셔터를 사용하는 것은 렌즈 검사중 주변 광선이 픽셀 어레이(46)에 융합되는 것을 제거하거나 감소시킨다. 또한, 바람직하게는 고전압 전력 공급기, 램프 드라이버 일렉트로닉스, 및 저장 축전기가 조명 광학기를 포함하는 하우징(26)에 장착되어 있다.
램프(30)로부터의 광선은 검사되고 있는 안과용 렌즈를 정지시킬 필요가 없을 정도로 짧은 시간동안 픽셀 어레이(46)에 영상을 형성하기에 충분하다. 따라서, 이송 서브 시스템(12)은 영상 서브 시스템(16) 아래에서 안과용 렌즈의 어레이를 연속적으로 이동하도록 설계되어 있다. 안과용 렌즈 어레이의 상기 연속적이며 원활한 이동은 컵(110)에 있는 용액(112) 상부에서 물결 또는 다른 요동의 발달을 줄이거나 제거하기 때문에 이점이 있고, 이 물결등은 영상 처리에 간섭할 수 있다.
당업자라면 이해될 수 있는 바와 같이, 이송 서브 시스템(12)과, 조명 서브 시스템(14)과 영상 서브 시스템(16) 사이의 바람직한 동위화 또는 동조화가 다른 방식으로도 달성될 수 있다. 예를들면, 렌즈 검사 위치(144)에 렌즈가 위치 설정되는 것과 일치하도록 선택되어진 소정의 시간 간격으로 셔터(50)가 개방될 수 있고 광원(30)이 작동될 수도 있다.
조명, 영상, 및 이송 서브 시스템들은 조명 및 영상 처리시 공기중에 떠도는 먼지의 영향을 최소화하기 위해 하우징(도시않음) 내에 감싸여 있을 수 있다. 이 하우징에는 하우징 내부를 관찰할 수 있고 하우징 내부에 접근하는 수단을 제공하는 투명한 정면 도어 또는 투명창을 가지고 있는 정면 도어가 구비될 수 있으며, 그러한 정면 도어의 투명부는 조명 및 영상 처리시 실내등의 효과를 최소화하기 위해 채색될 수도 있다.
제13도는 영상 처리 서브 시스템(20)을 개략적으로 예시한 블럭도이다. 이 서브 시스템에서, 픽셀 어레이로부터의 전기적 신호가 직렬 및 병렬 포맷의 조합으로 프리프로세서(62)로 전도된다. 프리프로세서(62)에 전달된 전기 신호들은 어떤 적합한 방법으로 신호를 발생했던 특정 픽셀을 식별할 수 있다. 예를들면, 카메라(36)의 픽셀로부터의 신호들은 소정의 시간 순서로 프리프로세서(62)에 전달될 수 있고, 클록 신호도 상기 순서의 개시 또는 선택된 간격을 식별하기 위해 카메라로 부터 프리프로세서에 전달될 수 있다. 신호를 발생했던 특정 픽셀을 식별하는 헤더나 다른 데이타 태그가 프리프로세서(62)에 전달되는 각 신호에 구비될 수도 있다.
프리프로세서(62)는 어레이(46)의 각 픽셀로부터의 각 전류 신호를 개별적인 한개의 디지털 데이타 값 I0으로 변환하고 이 데이타 값을 전기 신호를 발생했던 픽셀의 주소와 관련된 주소를 가지고 있는 기억 장소에 저장한다. 이들 데이타 값은 프로세서(64)에 사용될 수 있고 버스 라인(186)을 통하여 그곳에 전송된다. 바람직하게는 이하 상세히 논의되는 바와 같이, 추가적인 복수의 데이타 값의 세트(I1,…, In)가 발생되며, 각 데이타 세트는 어레이(46)의 각 픽셀과 관련된 개별적인 한개의 데이타 값을 가지며, 프리프로세서(62)는 다수의 기억 장치 부분품, 또는 기억 장치 기판을 포함하는데 그 각각은 개별적인 한조의 상기 데이타 값을 저장하는데 사용된다.
메인프로세서(64)는 버스 라인(186)을 경유하여 프리 프로세서(62)에 접속되어서 그 프리프로세서로부터 데이터 값을 구하고 그곳에 데이터 값을 전송한다. 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 메인프로세서(64)는 렌즈 검사 시스템(10)에 의해 검사되는 각 렌즈의 적어도 한가지 상태 또는 매개 변수를 식별하기 위하여, 예컨대 각 렌즈가 소비자의 사용에 적합한지를 지시하기 위하여 프리프로세서에 저장된 데이타 값을 처리하여 분석하도록 프로그램되어 있다.
메모리 디스크(70)는 프로세서(64)에 접속되어 데이타 값을 받아들여 영구적 또는 반영구적 자료로서 보유한다. 예를 들면, 메모리 디스크(70)에는 메인프로세서(64)가 사용하는 여러 가지의 참조용 테이블이 구비될 수 있고, 이 메모리 디스크는 렌즈 검사 과정에서 얻어진 데이타나 그 과정에 관련되는 데이터를 저장하는데 사용될 수도 있다. 예컨대, 메모리 디스크(70)는 주어진 날짜 또는 시간 주기중에 검사되는 렌즈의 총계에 대한 트랙을 보유하고, 어떤 주어진 샘플 또는 그룹의 렌즈에서 발견되는 어떤 결함의 총계, 유형, 그리고 크기에 대한 트랙을 보유하는데 사용될 수 있다.
키보드(66)는 메인프로세서(64)에 접속되어 조작자가 프로세서에 입력할 수 있고, 키보드 단말기(74)는 프로세서에 입력되는 데이타 또는 메세지를 시각적으로 표시하는데 사용된다. 모니터(72)는 프리프로세서(62)에 접속되어 있고 프리프로세서에 저장된 데이타 값으로부터 비디오 영상을 발생시키기 위해 구비된다. 예컨대, I0데이타 값이 모니터(72)에 전송되어 픽셀 어레이(46)상에 발생된 실영상의 영상을 그곳에 나타낸다. 다른 데이타 값(I1,…, In)들도 모니터(72)에 전송되어서 상기 실영상을 정제하거나 처리한 영상이 얻어질 수 있다. 프린터(76)는 직병렬 변환기(190)를 경유하여 프로세서(64)에 접속되어서 프로세서(64)로부터 프린터에 전달되는 선택된 데이타 값의 시각적, 영구적 기록을 제공한다. 본 기술의 당업자라면 이해되는 바와 같이, 영상 처리 서브 시스템(20)은 다른 입출력 장치나 추가적인 입출력 장치가 구비되어 조작자나 분석가가 프로세서(64), 프리프로세서 그리고 메모리 디스크(70)를 상호 작동시키게 할 수 있다.
영상 처리 서브 시스템(20)의 개개의 성분들은 본 기술의 당업자라면 주지되어 있으며 통상적인 것이다. 메인프로세서(64)는 고속 디지털 컴퓨터가 바람직하고, 모니터(72)는 고해상도 칼라 모니터가 바람직하다. 또, 예컨대 프리프로세서(62)는 [데이타큐브(DATACUBE)]사의 신호 처리 기판의 조립체일 수 있고, 메인프로세서(64)는 [선(SUN)]사의 3/140 워크스테이션일 수도 있다.
상술한 바와 같이, 안과용 렌즈가 카메라(36) 바로 밑을 통과할때마다 광선이 안과용 렌즈를 투과하여 픽셀 어레이(46) 상에 초점이 맞추게되고, 어레이(46)의 각 픽셀은 그 픽셀에 입사한 광선의 조도를 나타내는 크기를 가진 하나의 전기적 출력 전류를 각각 발생한다. 각 픽셀에 대한 상기 출력 전류는 그 픽셀과 관련된 프리프로세서 메모리의 주소에 저장되는 디지털 데이타 값으로 변환된다. Io값으로 불리우는 이들 디지털 데이타 값은, 이하 설명되는 바와 같이, 카메라(36) 밑을 지나가는 렌즈가 하나 또는 그 이상의 선택된 그룹의 특질을 포함하는지를, 이를 다시 설명하면 그 렌즈가 소비자의 사용에 부적합하게 하는 흠 또는 결함으로서 간주될수 있는 어떤 특질을 함유하는가를 결정하도록 처리된다.
제14도는 제2도 및 제3도에 도시된 유형의 렌즈(84)에 어떤 결함을 식별하기 위한 바람직한 영상 처리 절차의 주요 구성부분을 도시한다. 렌즈 영상이 픽셀 어레이상에 포착된 후, 렌즈의 환형부(84c)의 안쪽 및 바깥쪽 가장자리들이 서로에 대해 올바르게 중심이 맞추어졌는지를 결정하기 위해 편심화(decentration)라고 불리는 절차로 상기 영상이 시험되며, 상기 편심화 시험은 제1원 및 제2원을 픽셀 어레이상에 나타난 환형부의 안쪽 및 바깥쪽 가장자리에 맞추는 것을 포함한다. 이후 환형부의 실제 가장자리가 식별되거나 추론된다. 그때, 제1마스킹 절차가 렌즈 검사 컵의 바깥쪽 가장자리에 의해 굴절 또는 편향된 광선과 관련된 데이타를 감소시키거나 제거하는데 사용되고, 어떤 가장자리 결함이 루버 밴드 알고리즘(rubber band algonithm)이라 불리는 절차에 의해 부각된다. 다음, 필인(fill-in) 및 크린업(clean-up)이라 불리는 절차들과 환형부 영상의 중심 근처의 어떤 픽셀과 관련된 데이타를 소거하는 제2마스킹 절차에 의해 어떤 결함이 더 강조된다.
어떤 있음직한 결함이 강조 또는 부가된 후, 어떤 결함이 실제 존재하는가를 결정하기 위한 탐색이 행해진다. 특히, 어레이(46)의 픽셀을 탐색하거나 상기 픽셀과 관련된 데이타 값을 탐색해 결함의 일부분일 수 있는 픽셀의 선분 또는 런길(runlength)를 식별하며, 결함대상을 식별하기 위해 상기 런길이를 클러스터화한다. 그때, 상기 결함대상의 크기와 부위가 분석되어 그것이 소비자의 사용에 부적합한 렌즈를 이끄는 실제 결함인가를 결정한다.
상기 언급된 바와 같이 편심화 시험은 카메라 아래를 통과하는 렌즈의 환형부(84c)에 있어서 그 안쪽 가장자리와 바깥쪽 가장자리가 동심적인지를 결정하는데 사용된다. 제15도에 관련하여, 상기 시험은 대체로 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리(150a) 및 안쪽 가장자리(150b)가 동심적인가를 결정하기 위해 다수의 스캔(202)을 픽셀 어레이(46)에 교차 시키므로써, 즉 보다 정확히는 어레이(46)상에 선택된 선분에 대한 픽셀의 주소에 대응하는 프리프로세서 메모리내의 주소에 있는 데이타 값을 조사하므로써 행해진다.
제16a도 및 제16b도는 편심화 시험인 루틴 R1을 예시한다. 이 루틴에서 제1단계 204는 스레숄딩 서브루틴(thresholding subroutine)이라 불리는 단계이고, 이 서브루틴의 목적은 각각의 픽셀에 새로운 조도값 I1을 연관시키는 것인데, 픽셀의 최초 조도값 I0이 주어진 임계값 Tt보다 크거나 작음에 따라 최대 조도값 Tmax이나 최소 조도값 Tmin을 부여한다. 따라서, 예를들면 본래의 조도값이 127보다 큰 픽셀에는 각각 조도값이 255인 새로운 조도값 I1이 부여되고 본래의 조도값이 127 또는 그 이하인 픽셀에는 각각 조도값이 0인 새로운 조도값 I1이 부여된다.
편심화 시험에서의 다음 단계 206은 상기 시험에 사용되는 스캔(202)의 개수, 위치, 크기를 설정하는 단계이며, 이 단계는 프로세서(64)에 개시 픽셀의 주소와 각 스캔의 길이 및 방향을 제공하므로써 행해진다. 이들 매개 변수들은 렌즈가 심하게 편심되어 있지 않는한 다수 스캔의 각각이 환형부(150)의 양쪽 가장자리를 교차하도록 선택된다. 프로세서(64) 또는 메모리 디스크(70)는 상기 개시 주소, 방향, 및 스캔 길이의 반영구적 기록이 마련되는 것이 바람직하다. 이 기록은 주어진 공칭 타입이나 크기를 갖는 각각의 렌즈를 검사하는 동안 사용되며, 이 반영구적 기록은 상이한 공칭 타입이나 상이한 크기를 갖는 렌즈가 검사될때 변경될 수 있다.
다음 단계 210에서, 선택된 스캔을 픽셀 어레이 또는 디스플레이(46)에 교차시킨다. 렌즈가 심하게 편심되어 있지 않는한 상기 스캔의 대부분은 디스플레이의 피조명부를 교차할 것이다. 스캔이 디스플레이의 피조명부를 교차할때 상기 피조명부와 교차하는 선분에 대한 첫번째 픽셀과 마지막 픽셀의 주소와 런길이라고 언급되는 상기 선분의 길이를 파일f1에 기록한다. 런길이의 첫번째와 마지막 픽셀을 탐지하기 위한 서브루틴과, 그 픽셀의 주소를 구하기 위한 서브루틴과, 각 런 길이의 길이를 결정하기 위한 서브루틴은 본 기술의 당업자에게는 주지되어 있으며, 편심화 시험에는 그러한 어떤 적합한 루틴도 채용될 수 있다.
다음, 단계 212에서, 상기 런길이의 각 길이를 소정값과 비교하고, 각각 소정값 이하의 런길이에 관련된 데이타, 즉 그 런길이의 첫번째 픽셀 및 마지막 픽셀의 주소와, 런길이를 폐기한다. 상기 데이타를 폐기하는 것은 픽셀 어레이(46)에의 노이즈(noise), 즉 픽셀 어레이상에 입사되는 비바람직한 광선에 의해 야기되는 데이타를 제거하거나 적어도 그 양을 제거하거나 적어도 그 양을 줄이기 위해 실행된다. 부연하면, 배경 광선이나 먼지 또는 다른 입자등에 의해 소망의 광경로로부터 굴절된 광선에 기인하여 있을 수 있는 노이즈는 픽셀 어레이상에 피조명 영역을 형성시킬 수 있다. 대부분의 경우에 있어서 상기 피조명 영역의 각각은 이웃한 픽셀로된 단일의 집단 또는 소집단을 구성한다. 단계 210중에 이루어진 상기 스캔중의 하나가 그러한 피조명 영역을 교차하면, 프로세서는 상기 피조명 영역을 교차한 런길이의 길이와 그 런길이의 첫번째 픽셀과 마지막 픽셀의 주소를 기록한다. 그러나 상기 피조명 영역 및 그 관련 데이타는 환형부(150) 또는 그것의 가장자리에 관련하지 않으며, 결국 단계 212는 상기 데이타를 소거하기 위한 것이다.
편심화 시험의 다음 단계 214는 잔류 픽셀 주소가 환형부의 바깥쪽 가장자리에 있는지 또한 안쪽 가장자리에 있는지를 식별하는 단계이며, 어떤 적합한 서브루틴도 본 단계를 수행하는데 채용될 수 있다. 예를들면, 각각의 런 길이의 첫번째 및 마지막 픽셀의 주소를 서로 비교할 수 있어, 전체 픽셀 어레이(46)의 중앙에 더 가까운 픽셀은 환형부(150)의 안쪽 가장자리에 있는 것으로 간주될 수 있는 반면에, 픽셀 어레이의 중앙으로부터 더 이격된 픽셀은 환형부의 바깥쪽 가장자리에 있는 것으로서 간주될 수 있다. 또는, 스캔들은 2개의 집단으로 분리될 수 있는데, 제1집단에 있는 각 스캔에 있어서는 조명된 런길이가 그 스캔중에 발견되면 그 런길이의 첫번째 및 마지막 픽셀은 각각 환형부 바깥쪽 가장자리와 안쪽 가장자리상에 있고, 제2집단에 있는 각 스캔에 있어서는 조명된 런길이가 그 스캔중에 발견되면 그 런길이의 첫번째 및 마지막 픽셀은 각각 환형부의 안쪽 가장자리와 바깥쪽 가장자리 상에 있는 것으로 한다.
각 픽셀들이 환형부(150)의 안쪽 가장자리 또는 바깥쪽 상에 있는지가 결정된 후, 단계 216에서 각 가장자리상에서 발견 되어진 픽셀의 개수가 카운트된다. 그 개수중의 어느 하나가 3개보다 적으면, 단계 220에서 렌즈는 심하게 편심되어 있다는 근거로 불합격 처리된다. 만약 적어도 3개의 픽셀이 각 가장자리 상에서 발견되면 단계 222에서 먼저, 제1원을 환형부의 바깥쪽 가장자리에서 발견되어진 픽셀에 맞추어보고, 두번째 제2원을 환형부의 안쪽 가장자리상에서 발견되어진 픽셀에 맞추어보고, 세번째 상기 2개의 원에 대한 중심과 반지름을 결정하는 서브루틴을 호출한다. 한개의 원을 3개 또는 그 이상의 점에 맞추기 위한, 그리고 그 원의 중심과 반경을 계산하는 다수의 서브루틴이 공지되어 있고, 그러한 어떤 서브루틴도 편심화 시험의 단계 222에서 사용될 수 있다.
상기 2개의 정합원의 중심이 계산된 후, 2개의 중심 사이의 거리 d가 단계 224에서 결정된다. 이 거리를 단계 226에서 제1값 d1과 비교하고, 만약 그 거리가 d1보다 크면 렌즈는 심하게 편심된 것으로서 단계 230에서 불합격 처리된다. 만약 거리 d가 d1보다 작으면, 단계 232에서 환형부(150)의 안쪽과 바깥쪽 가장자리의 중심사이의 최대 수용 거리인 d2와 상기 거리 d를 비교한다. 만약 정합된 원의 중심 사이의 거리 d가 d2보다 크면, 렌즈는 단계 234에서 편심되어 있는 것으로서 불합격 처리되지만, 거리 d가 d2와 같거나 작으면 렌즈는 단계 236에 의해 지시되는 바와 같이 편심화 시험을 통과한다.
렌즈가 편심화 시험을 통과하면, 프로세서(64)는 가장자리 검출(edge detector)이라 불리는 처리, 즉 루틴 R2을 개시하여 환형부(150)의 가장자리상에 있는 픽셀을 식별하기 위해 사용될 수 있는 한조의 조도값을 산출한다. 통상 이들 가장자리는 완벽한 원은 아니며 따라서 편심화 시험중에 발견된 정합원과는 상이하다. 이들 한조의 새로운 조도값은 어레이(46)의 각 픽셀에 할당되거나 관련된 원래의 조도값에서 일련의 형태학적 작용이나 변경을 가해 얻어진다. 이 형태학적 변경이 제17a도 내지 17i도에 그림으로 예시되고, 제18도에서 흐름도의 형태로 도시되어 있다. 보다 상세히 설명하면, 제17a도는 픽셀 어레이(46)상의 환형부(150)의 영상을 도시하고, 제17b도는 그 환형부의 일부분에 대한 확대도를 도시하며 또한 환형부의 일부분 및 픽셀 어레이의 인접 영역을 교차한 짧은 선분, 즉 스캔(240)을 도시한다. 제17c도는 상기 스캔(240) 내의 픽셀에 대한 조도값 I1을 나타내며, 제17b도의 암 영역에 있는 픽셀은 더 낮거나 제로인 I1값을 갖고, 제17b도의 명역역에 있는 픽셀은 Tmax와 같이 더 높은 I1값을 갖는다.
제18도, 제17c도, 및 제17d도에 관련하여 가장자리 검출처리의 제1단계 242에서, 새로운 조도값 I2이 각 픽셀에 대해 계산되고, 특히 각 픽셀에 대한 I2값을 그 픽셀 및 그것의 바로 인접한 8개의 이웃 픽셀의 I1값의 평균값과 같게 설정한다. 어레이(46)내의 픽셀에 대한 I1값과 I2값 사이의 차이는 나중값이 가장 낮은 I2값을 가지는 픽셀(대체로 픽셀 어레이의 암영역내에 있는 픽셀)과 가장 높은 I2값을 갖는 픽셀(대체로 어레이(46)의 명역역내에 있는 픽셀) 사이에서 보다 점진적으로 변화하는 것이다. 이러한 차이는 제17c 도 및 제17d 도를 비교하므로써 가장 잘 이해할 수 있다.
다음, 단계 244에서 또다른 값 I3이 각 픽셀에 대해 결정되는데, 상세히 설명하면, 각 픽셀에 대한 I3값은 당해 픽셀과 그것에 이웃한 8개의 이웃 픽셀의 최소 I2값과 같게 설정된다. 제17d 도 및 제17e 도를 참조할 때, I3값은 스캔(240)에 걸쳐 변화할 수 있고 이는 I2값이 상기 픽셀 스캔에 걸쳐 변화하는 것과 매우 유사한 방식이다. 픽셀의 I2값과 I3값이 픽셀 어레이에 교차하여 변하는 방식의 주된 차이는 가장 높은 I3값을 가지고 있는 픽셀의 대역이 가장 높은 I2값을 가지고 있는 픽셀의 대역보다 약간 좁다는 것이다.
가장자리 검출 처리의 다음 단계 246은 등식 I4=I2-I3에 따라 각 픽셀에 대한 또다른 값 I4을 결정하는 단계이다. 특히 제17f 도에 관련하여 스캔(240)에 있는 픽셀의 대부분은 I4값이 0이나, 환형부(162)의 두 가장자리상의 픽셀과 그 가장자리의 반경방향 바로 내측에 있는 픽셀은 양의 I4값을 갖는다. 다음 단계 250에서, I5값이 각 픽셀에 대해 결정되는데, 보다 상세히 설명하면, 각 픽셀의 I5값은 그 픽셀과 바로 인접한 8개의 이웃픽셀의 최대 I2값과 같게 설정된다. 픽셀 어레이(46)상의 픽셀의 대부분에 있어서, 픽셀의 I5값은 픽셀의 I2값과 같다. 그러나, 환형부(150)의 가장자리로부터 주어진 거리내에 있는 픽셀에 있어서는 픽셀의 I5값이 픽셀의 I2값보다 크며, 가장 I5값을 가진 픽셀의 대역을 가장 높은 I2값을 가진 픽셀의 대역보다 약간 더 넓다.
가장자리 검출 처리의 처음 단계 252는 등식 I6=I5-I2에 따라 각 픽셀에 대한 또다른 값 I6을 결정하는 단계이다. 특히, 제17h도를 참조하면, 픽셀 어레이의 대부분의 픽셀은 I6값이 0이지만, 환형부(150)의 두 가장자리상의 픽셀과 가장자리의 반경방향 바로 바깥쪽에 있는 픽셀은 양의 I6값을 갖는다. 다음에, 단계 254에서 I7값이 각 픽셀에 지정되는데, 보다 상세히 설명하면 각 픽셀에 대한 I7값은 픽셀의 I4값과 I6값중에서 더 작은 것과 같게 설정된다. 제17i도에 관련하여, 픽셀 어레이상의 대부분의 픽셀은 I7값이 0이지만, 환형부(150)의 두 가장자리의 픽셀과 그 가장자리에 바로 인접한 픽셀의 양은 I7값을 가진다. 이로써 픽셀의 I7값이 환형부의 가장자리들에 있는 픽셀을 식별한다.
다음에, 단계 256에서 스레숄딩 서브루틴이 호출될 수 있고 환형부(150)의 가장자리상에 있는 픽셀과 디스플레이(46)에 있는 다른 픽셀 사이의 상이점을 뚜렷하게 한다. 특히, 각 픽셀은 또다른 값 I8이 지정될 수 있는데 이 값은 픽셀의 I7값이 각각 주어진 임계값 Tt보다 크거나 작음에 따라 최대 조도값 Tmax 또는 최소 조도값 Tmin중의 하나와 동일하다. 따라서, 예를들면, 32보다 더 큰 I7값을 가지는 각각의 픽셀은 I8값이 255로 되고, 32 또는 그 이하의 I7값을 가지는 픽셀은 I8값이 0으로 될 수 있다.
제17j도는 I8값과 동일한 조도로 조명된 어레이의 각 픽셀을 도시한다.
I1값 내지 I8값의 계산 및 처리중 각 조의 픽셀값은 프리프로세서(62)내의 개별적인 하나의 메모리 레지스터에 저장되는데, 예를들면 I0값은 제1레지스터내에 모두 저장되고, I1값은 모두 제2레지스터에 저장되며, I2값은 모두 제3레지스터에 저장된다. 각 렌즈에 대한 전체 처리주기중에 I1값 내지 I8값 모두를 저장할 필요는 없지만, 예를들면 각 처리 주기중에 I3값은 I4값이 계산된 후 폐기될 수 있고, I5값은 I6값이 결정된 후 폐기될 수 있다.
또한, 어레이(46)내에 있는 모든 픽셀에 대한 I2값 내지 I8값을 반드시 계산할 필요는 없다. 주어진 유형의 어떤 안과용 렌즈에 있어서, 렌즈의 환형부는 픽셀 어레이(46)에서 비교적 윤곽이 뚜렷한 지역 또는 영역에 나타나고, 그 영역 또는 지역의 픽셀에 대한 I2값 내지 I8값만을 결정할 필요는 없다. 그러나, 실제에는 주어진 관심 영역내에 있는 픽셀을 식별하기 위한 또다른 처리 단계를 추가하는 것보다는 어레이(46)에 있는 모든 픽셀에 대하여 I2값 내지 I8값을 계산하는 것이 보다 간단한 경우가 종종 있을 수 있다.
가장자리 검출 루틴을 완결한 후, 렌즈검사 시스템은 마스킹 루틴을 실행하여 렌즈를 수용하는데 사용되는 렌즈 검사컵의 가장자리에 의해 발생된 효과가 배제된 한조의 조도값을 산출한다. 부연하면, 안과용 렌즈가 섬광 램프(30)로 부터의 섬광에 의해 조명될때, 광선은 렌즈를 수용하고 있는 컵을 역시 투과한다. 컵의 가장자리는 상기 광선이 스톱(40)을 지나 픽셀 어레이(46)에 투과할 정도로 충분히 상기 광선의 일부를 회절시키고 제19a도에서 참조번호 260으로 도시한 바와 같이 컵 가장자리의 영상 또는 부분적 영상을 발생시킬 수 있다. 이러한 가장자리 영상은 렌즈 자체에 관련된 것은 아니고, 따라서 상기 컵 가장자리 영상에 관련된 어떤 데이타 일지라도 렌즈 영상 자체에 관련된 데이타의 처리에 불필요하고 비바람직하며, 픽셀 어레이(46)로부터 컵 가장자리 영상을 소거하기 위해서, 다시 말하면, 상기 언급된 컵 가장자리 영상(260)에 관련된 픽셀 데이타가 배제된 한조의 픽셀 조도값을 산출하기 위해 마스킹 루틴이 호출된다.
제20도는 바람직한 마스킹 루틴 R3을 예시한 흐름도이다. 이 루틴의 제1단계 262는 편심화 시험의 단계 216 또는 226에서 적어도 3개의 픽셀이 환형부(162)의 바깥쪽 가장자리상에서 발견되었는지를 또는 안과용 렌즈가 심하게 편심되었는지를 판단하기 위한 단계이다. 렌즈가 편심화 시험의 상기 두 단계중의 어느 하나에서 심하게 편심된 것으로 판단되면, 마스킹 루틴 R3은 단계 262에서 종료된다.
루틴 R3이 단계 262에서 종료하지 않으면, 그 루틴은 단계 264로 진행하고, 이 단계는 편심화 시험중 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리(150a)에 맞추어진 원의 중심에 대한 좌표를 구하는 단계이다. 편심화 시험중 상기 좌표가 결정되어 프로세서(64)의 메모리나 메모리 디스크(70)중의 어느 한 메모리에 저장되고, 이들 좌표는 상기 메모리로부터 그것을 간단하게 검색하므로써 구할 수 있다. 일단 이들 중심 좌표가 구해지면, 마스크 서브루틴이 단계 266에서 호출된다. 이제 19b 도를 참조하면, 상기 서브루틴은, 사실상, 앞서 언급된 중심 좌표에 중심이 맞추어져 있고 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리에 맞추어진 원의 지름보다 약간 더 큰 지름을 가진 원형 마스크(270)를 픽셀 어레이(46) 위에 인화한다. 이때, 마스킹 서브루틴은 픽셀이 상기 마스크의 안쪽 또는 바깥쪽에 있는가에 따라 각 픽셀에 I9값을 할당한다. 이를 상세히 설명하면, 마스크 바깥쪽의 각 픽셀에는, 마스킹 서브루틴은 I9값을 0으로 지정하고, 마스크 안쪽에 있는 각각의 픽셀에는 I9값을 그 픽셀의 I8값과 동일하게 지정한다.
이를 보다 상세히 설명하면, 단계 266에서, 앞서 언급된 중심점의 좌표(Xo, Yo)및 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리에 정합된 원의 반지름보다 약간 크게 선택된 반지름 값 r1이 마스크 서브루틴에 전달된다. 그때, 이 서브루틴은 상기 중심점(Xo, Yo) 거리 r1내에 있는 어레이(46)의 모든 픽셀의 주소에 대한 파일 f2를 형성한다. 그때, 단계 272에서, 어레이(46)에 있는 각 픽셀의 주소가 상기 파일에 있는지를 결정하기 위해 조사된다. 픽셀 주소가 그 파일에 있으면, 단계 274에서 픽셀의 I9값을 픽셀의 I8값과 동일하게 설정하지만, 픽셀 주소가 그 파일에 있지 않으면 단계 276에서 픽셀의 I9값을 0으로 설정한다.
여러가지 특수한 마스크 서브루틴이 본 기술에 주지되어 있고 루틴 R3의 단계 266에 채용될 수 있다.
제19c도는 그 개개의 I9값과 동일한 조도로 조명된 어레이(46)의 픽셀을 도시한다.
제20도에 도시한 마스킹 절차가 완결된 후, 프로세서(64)는 루버밴드 알고리즘이라 언급되는 또다른 절차를 개시한다. 이 알고리즘은 일반적으로 환형부 가장자리(150a)의 픽셀과 이에 바로 이웃한 픽셀에 대한 데이타 값이나 이에 관련되는 데이타 값을 분석하고 처리하는 것을 포함하며, 제21a도 및 제21b도는 루버밴드 알고리즘을 예시한 흐름도이다. 이들 도면을 참조하면, 상기 알고리즘의 제1단계 280은 편심화 시험에서 렌즈의 바깥쪽 가장자리(150a)에 정합된 원의 중심 좌표와 반지름을 구하는 단계이다. 앞서 논의된 바와 같이, 편심화 시험중에 이들값이 결정되어 메모리에 저장되고, 이들 값을 그 메모리로부터 검색하므로써 구할 수 있다.
루버밴드 알고리즘의 다음 단계 282는 피조명 픽셀이 발견될때까지 픽셀 어레이(46)의 좌측 가장자리에서 안쪽으로 탐색하므로써 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리(150a)상의 한 픽셀에 대한 소재를 파악하는 단계이다. 주어진 탐색중에 발견된 첫번째 피조명 픽셀은 렌즈의 영상 가장자리상에 위치되어 있지 않을 수도 있지만, 배경 노이즈 때문에 조명받은 것일 수 있고 기타 다른 곳에 있을 수도 있다. 이 때문에 다수의 피조명 픽셀을 찾기 위해 다중 스캔 또는 탐색을 단계 282에서 수행하는 것이 바람직하고, 픽셀이 렌즈 영상의 가장자리상에서 발견된 것이라는 확신이 들도록 이들 픽셀의 위치를 분석하거나 서로 비교한다.
일단 첫번째 픽셀이 렌즈 영상의 가장자리상에서 발견되면, 루버밴드 알고리즘이 단계 284로 진행하고, 이 단계에서 상기 알고리즘이 상기 첫번째 픽셀에서 사실상 개시하여 렌즈 영상의 가장자리 둘레 전부를 추적하므로써 그 첫번째 픽셀에 복귀한다. 이러한 제1의 추적중에 알고리즘은 렌즈 영상의 바깥쪽 가장자리 상에 있는 픽셀의 대부분 또는 전부에 대한 주소를 파일 f3에 기록한다. 알고리즘은 렌즈 가장자리내의 커다란 틈과, 그 틈의 길이와, 렌즈 가장자리상의 커다란 이상돌출부도 식별한다. 단계 286에서, 알고리즘은 하기에서 보다 상세히 설명되는 선택선, 즉 렌즈 가장자리의 어떤 커다란 틈을 가로질러 그려지고 그 가장자리의 어떤 커다란 이상돌출부의 한쪽을 가로질러 그려진, 선택선의 끝점에 대한 픽셀의 주조들을 파일 f4에 기록한다.
렌즈 영상 둘레에 대한 상기 제1패스, 즉 제1추적을 완결한 후, 루버밴드 알고리즘은 단계 290에서 발견될지도 모르는 어떤 틈이 렌즈가 불합격 처리될 정도로 큰가를 결정한다. 만약 그러한 틈이 발견되면, 렌즈는 불합격 처리되고, 단계 292에서 프린터(76)는 렌즈가 불량한 가장자리를 갖고 있다는 메세지를 인쇄한다.
렌즈가 단계 290에서의 상기 틈 시험을 통과하면, 루버밴드 알고리즘은 렌즈 영상 가장자리에 대한 제2패스, 즉 제2추적 수행을 계속한다. 상기 제2패스에서, 제21b 도의 참조번호 294로 지시된 바와 같이, 알고리즘은 렌즈의 바깥쪽 가장자리를 따라 반경방향으로 안쪽 또는 바깥쪽으로 뻗어있는, 작은 틈 및 작은 이상돌출부등과 같은 미소한 특질을 식별하고, 알고리즘은 상기 검출된 특질 각각을 시험하여 렌즈가 그 특질에 기인하여 불합격 처리되어야 하는지를 결정한다. 일반적으로 이 단계는 렌즈의 바깥쪽 가장자리상의 적어도 선택된 픽셀의 각각에 대하여, 당해 픽셀을 지나는 2개의 벡터, 즉 반경방향 벡터 및 가장자리 벡터라 불리는 두 벡터의 내적을 계산하므로써 수행된다. 어떤 픽셀을 지나는 반경방향 벡터는 역시 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리(150a)에 정합되는 원의 중심점을 통해 지나가는 벡터이다. 한 픽셀을 지나는 가장자리 벡터는 당해 픽셀과 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리에 있는 제2픽셀, 즉 당해 픽셀로부터 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리(150a)를 따라 주어진 개수의 픽셀 배후 또는 반시계 방향에 있는 픽셀을 지나는 벡터이다.
틈이나 이상돌출부등의 어떤 결함도 갖고 있지 않은 렌즈 가장자리의 정상적인 원형부분에 있는 일정 픽셀에 있어서 상기 언급된 2개의 벡터 내적은 그 픽셀을 지나는 반경방향 벡터와 가장자리 벡터가 직각을 이루기 때문에 0일 것이다. 그러나, 렌즈 가장자리에 틈 또는 이상돌출부를 갖는 가장자리상의 모든 픽셀 또는 대부분의 픽셀에 있어서, 그 픽셀을 지나는 반경방향 벡터와 가장자리 벡터의 내적은 이들 두 벡터가 직각을 이루지 않기 때문에 0이 아닐 것이다. 만약 계산된 어떤 내적이 주어진 값보다 더 크면, 렌즈는 소비자 사용에 적합하지 않은 것으로 간주되고 불합격 처리될 것이다.
렌즈가 렌즈 가장자리 둘레에 대한 제2패스중에 행해지는 시험을 통과하면, 루버밴드 알고리즘은 제21b도에서 단계 296으로 나타낸 바와 같이 렌즈 영상의 가장자리 둘레에 대한 제3패스를 수행한다. 이 제3패스는 렌즈의 불합격 처리 여부를 결정하는 어떠한 시험도 포함되지 않는 대신, 다음번 시험을 위한 데이타를 처리하거나 준비하는 것에 관련한다. 특히, 상기 제3패스는 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리(150a) 바로 안쪽에 있는 어떤 렌즈 결함에 관련된 데이타가 배제된 한조의 데이타 값을 산출하기 위해 이루어진다. 상기 한조의 데이타 값을 상기 결함과 관련된 데이타를 포함하고 있는 한조의 데이타 값에서 배제시켜 상기 흠과 관련된 데이타만을 가지고 있는 한조의 데이타 값을 산출한다.
대체로, 렌즈 가장자리 둘레에 대한 상기 제3패스에 있어서, 루버밴드 알고리즘은 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리(150a)의 평균 방사상 두께를 결정한 다음에 환형부 바깥쪽 가장자리 바로 안쪽에 있는 모든 픽셀의 I9값을 0으로 설정한다. 예컨대, 환형부의 바깥쪽 가장자리가 6개의 픽셀에 대한 평균 두께를 갖는다면, 루버밴드 알고리즘은 환형부의 바깥족 가장자리에서 반경방향 안쪽 7번째 픽셀과 27번째 픽셀 사이에 있는 픽셀 모두의 I9값을 0으로 설정할 수 있다.
제22도 내지 제32도는 루어밴드 알고리즘을 보다 상세히 예시한다. 특히, 제22 도는 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리(150a)상의 첫번째 픽셀, P(X, Y)을 위치 결정하기에 적합한 한 서브루틴 S1을 예시한다. 단계 300에서, (Xo, Yo)를 편심화 시험동안에 환형부의 바깥쪽 가장자리에 맞추어진 원의 중심 좌표와 동일하게 설정하고, 단계 302에서 ro를 상기 바깥쪽에 맞추어진 원의 반지름과 동일하게 설정한다. 다음, 단계 304로 나타낸 바와 같이 어레이의 좌측 가장자리의 중앙이나 그 부분에서 시작하는 다중의 수평 스캔을 픽셀 어레이(46)를 가로질러 수행한다. 보다 상세히 설명하면, 프로세서(64)는 픽셀 어레이상에서 선택된 수평선분내의 픽셀 주소와 대응하는 프리프로세서내의 주소에서 데이타 값 I9을 조사한다. 각각의 상기 스캔중에 프로세서(64)는 주어진 수평열의 픽셀에서 각 픽셀의 I9값을 체크하고, 주어진 값 이상의 I9값을 가진 상기 열내의 첫번째 픽셀을 식별하며, 바람직하게는 상기 스캔을 여러번 수행하여 다수의 픽셀을 식별한다.
상기 식별된 픽셀 모두는 대개 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리(150a)상에 있을 것이다. 어레이의 다른 곳에 있는 픽셀과 상기 가장자리의 좌측에 있는 픽셀은 렌즈 검사 절차중 픽셀에 입사한 빗나간 광, 즉 미광 또는 배경 노이즈에 기인하여 높은 I9값을 갖을 수 있고, 그러한 픽셀은 상기 언급된 스캔시 피조명 픽셀로 식별될 수도 있다. 그러한 픽셀이 가장자리 픽셀로서 식별되는 것을 방지하기 위하여, 서브루틴 S1은 단계 306에서 그러한 픽셀의 주소를 식별하여 폐기한다. 보다 상세히 설명하면, 이 서브루틴은 먼저 스캔시 식별된 각각의 픽셀과 편심화 시험중 렌즈 영상의 바깥쪽 가장자리에 정합된 바깥쪽 원의 중심(Xo, Yo) 사이의 거리를 결정하고, 두번째 상기 정합된 바깥쪽원의 반지름과 동일하게 설정되어진 ro와 상기 결정된 각각의 거리를 비교한다. 특정 픽셀과 정합된 원의 중심 사이의 거리가 주어진 거리 d3와 ro를 합한 값보다 더 크면, 당해 픽셀은 환형부(150)의 가장자리상이나 그 가장자리에 바로 인접해 있지 않은 것으로 고려하고, 당해 픽셀의 주소를 제외한다. 스캔중에 발견된 모든 픽셀의 주소를 체크하여 픽셀이 렌즈 가장자리나 이에 바로 인접해 있는가를 결정하고 그렇지 않은 주소를 제외한 다음, 단계 310에서 나타낸 바와 같이, 남아있는 어떤 픽셀 주소를 픽셀 P(X, Y)로서 선택할 수 있고, 다음에 렌즈 영상 가장자리 둘레에 대한 제1패스를 시작한다.
제23도는 제1패스를 수행하는 방법을 보다 상세히 설명하며, 특히 상기 패스를 수행하기 위한 루틴 R4을 도시한다. 단계 312에서 알고리즘은 픽셀 P(X, Y)에서 시작하여 단계 314와 단계 320으로 나타낸 바와 같이 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리를 따라 당해 가장자리에 있는 커다른 틈이나 당해 가장자리상의 커다란 이상돌출부에 대한 탐색을 전방 또는 시계 방향으로 한다. 가장자리를 따라 탐색하기 위해 어떤 적합한 서브루틴 또는 절차도 사용될 수 있다. 예를들면, 당해 가장자리상에 각각 주어진 픽셀로 부터, 픽셀 P(X, y)로 시작하여 프로세서는 렌즈 가장자리상의 다음 픽셀을 식별하기 위해 주어진 픽셀이 위치된 어레이(46)의 4분원 또는 부채꼴에 따라 주어진 픽셀의 위쪽열 또는 아래열에서 또는 주어진 픽셀의 우측 또는 좌측에서 3개 또는 5개의 가장 가까운 픽셀을 체크한다. 상기 다음 픽셀로부터, 프로세서는 렌즈 가장자리상의 또다른 다음번 픽셀을 선택하기 위해 절차를 사용할 수 있다.
또, 렌즈 가장자리상에 발견된 각각의 픽셀에 대하여 프로세서는 당해 픽셀과 렌즈의 바깥쪽 가장자리에 정합된 원의 중심점(Xo, Yo) 사이의 거리 r를 결정할 수 있다. 프로세서는 렌즈상에 있는 주어진 개수의 연속 픽셀 각각에 있어서 r이 ro보다 주어진 양 dg이상의 차이로 더 작을때(즉, ro-rdg), 커다란 틈이 발견된 것으로 결론낼 수 있다. 반대로, 프로세서는 렌즈 가장자리상에 있는 주어진 개수의 연속 픽셀 각각에 있어서 r이 ro보다 주어진 양 dep이상의 차이로 더 클때(즉, r-rodep), 커다란 이상돌출부가 발견된 것으로 결론낼 수 있다.
틈 또는 이상돌출부를 발견하면, 이하에서 보다 상세히 논의되는 서브루틴 S2또는 S3가 각각 단계 316 및 단계 322에서 호출된다. 틈이나 이상돌출부 어느 하나도 발견되지 않으면, 루틴 R4가 단계 324로 이동한다.
단계 324에서, 루틴 R4는 환형부(150)의 가장자리에 대한 제1패스가 완결되었는지를 결정하는 시험을 하고, 이를 행하기 위해 어떤 적합한 절차 또는 서브루틴도 사용될 수 있다. 예를들면, 상기 언급된 바와 같이 렌즈 가장자리의 영상 둘레를 추적할때 당해 가장자리상에서 발견되어진 픽셀의 주소로 파일 f3가 구성된다. 단계 324에서, 검토되고 있는 현재의 가장자리 픽셀 주소가 이미 파일에 있는지를 판단하기 위해 상기 파일을 체크할 수 있다. 그 픽셀 주소가 이미 파일에 있다면, 렌즈 가장자리의 영상 둘레에 대한 제1패스는 완결된 것으로 간주되는 반면, 상기 현재의 픽셀 주소가 파일 f3에 있지 않다면 상기 패스는 완결되지 않은 것으로 간주한다. 만약 제1 패스가 완결되었다면, 루버밴드 알고리즘은 루틴 R5로 옮겨가지만, 제1패스가 완결되지 않았다면 알고리즘은 단계 326으로 이동하고 검토되고 있는 상기 현재의 가장자리 픽셀의 주소가 파일 f3에 추가된다. 다음 단계 320에서 렌즈 가장자리상의 다음번 픽셀이 발견되고 P(x, y)가 상기 다음번 픽셀의 주소와 동일하게 설정되며, 그때 루틴 R4은 단계 312로 복귀한다.
제24도는 서브루틴 S2를 예시한 흐름도이고, 이것은 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리상에 틈이 발견될때마다 호출된다. 상기 서브루틴의 첫번째 단계 332는 상기 틈의 시점과 끝점에 대한 픽셀의 주소와 상기 제2 개의 끝점 픽셀 사이의 거리를 식별하고 파일 f4에 기록하는 단계이다. 상기 2개의 픽셀은 제25a도에서 각각 P1과 P2로 도시되어 있다. 일단 틈이 발견되면, 즉 렌즈 가장자리상에 있는 주어진 개수의 연속픽셀 각각에 있어서 r이 ro보다 dg 이상의 차이로 더 작으면, 당해 주어진 개수의 연속 픽셀에 앞선 렌즈 가장자리상의 마지막 픽셀이 틈의 시점에 있는 픽셀로서 간주될 수 있다.
또, 일단 틈이 발견되었다면, 편심화 시험중에 렌즈의 바깥쪽 가장자리에 정합된 원의 픽셀을 따라 틈을 교차하여 탐색하므로써, 그리고 렌즈 가장자리가 발견될때까지, 즉 피조명 픽셀, 보다 정확히는 높은 I9값을 가진 픽셀이 발견될때까지 정합된 원의 그 부분으로부터 주어진 개수의 픽셀을 반경 방향 안쪽 및 바깥쪽으로 탐색하므로써 틈의 끝점이 발견될 수 있다. 렌즈 가장자리가 발견된 후, 일단 일련의 연속 픽셀들이 상기 정합된 원의 특정 거리내에 모두 있다면, 특히 상기 일련의 각 픽셀에 있어서 ro-r이 dg 이하일때 틈은 끝점에 이른 것으로서 고려될 수 있다. 상기 일련의 연속픽셀 앞에 있는 렌즈 가장자리상의 마지막 픽셀은 틈의 끝점 픽셀로서 고려될 수 있다.
서브루틴 S2의 단계 340에서, 픽셀 P1과 P2사이의 직선(제25b도에서 선분 L1)상에 있는 픽셀의 I9값을 최대 조도값과 같게 설정하고, 서브루틴은 루틴 R4로 복귀한다.
제26도는 서브루틴 S3를 예시한 흐름도이고, 이 서브루틴은 이상 돌출부(350)가 환형부(150)의 가장자리상에서 발견될때 루틴 R4의 단계 322에서 호출된다. 루틴 S3에서 첫번째 몇개의 단계는 사실상 이상돌출부에 관련하는 여러가지 브리지선을 긋기위해 수행된다. 특히, 단계 352에서, 본 서브 루틴은 제25b도에 도시된 바와같이 환형부(150)의 가장자리상에서 이상돌출부(350)의 시점 및 끝점에 대한 픽셀 P3및 P4를 식별하고, 다음에 354에서 제25c도에 도시된 픽셀 P3와 P4사이의 선분 L2상에 있는 각 픽셀의 I9값을 Tmax로 설정한다. 다음, 단계 356에서 본 서브루틴은 환형부(150)의 가장자리상에서 이상돌출부(350)의 시점으로부터 주어진 개수의 픽셀 후방에 또는 반시계에 있는 픽셀 P5의 주소를 식별하고, 단계 360에서 픽셀 P5로 주어진 거리 d4에 있는 이상돌출부의 픽셀 P6이 식별된다.
다음, 단계 362에서 제25d도에 도시된 픽셀 P5와 P6사이의 선분 L3상에 있는 각 픽셀의 I9값을 Tmax로 설정한다.
다음, 단계 364에서, 본 서브루틴은 환형부(150)의 가장자리상에서 이상돌출부의 끝점으로부터 주어진 개수의 픽셀 전방에, 즉 시계방향에 있는 또다른 픽셀 P7을 식별한뒤, 단계 366에서 픽셀 P7로부터 주어진 거리 d5에 있는 이상돌출부의 가장자리상의 픽셀 P8을 선택한다. 단계 370에서, 제25e도에 도시된 픽셀 P7과 P8사이의 선분 L4상에 있는 각 픽셀의 I9값을 역시 Tmax로 설정한다. 이와같이 적절한 브리지선을 그린후, 본 서브루틴은 루틴 R4로 복귀한다.
렌즈 가장자리의 영상 둘레에 대한 제1패스가 완결된 후, 서브루틴 R5가 호출된다. 제27도에서 예시된 이 루틴은 렌즈 가장자리의 영상에 대한 제1패스중에 발견될 수 있는 틈중의 어떤 것이 소비자의 사용에 부적합한 렌즈가 되기에 충분히 넓은가를 판단하는데 사용된다. 루틴 R5에서 제1단계 376은 렌즈 가장자리에 대한 제1 패스중에 어떤 틈이 사실상 발견되었는가를 판단하는 단계이다. 어떤 틈도 발견되지 않으면, 루틴 R5그 자체가 종료되고 루버밴드 알고리즘은 루틴 R6으로 진행한다. 그러나, 어떤 틈이 렌즈 가장자리에 대한 제1패스중에 발견되었다면 루틴 R5는 단계 380으로 진행한다. 이 단계에서, 각 틈의 폭을 한번에 하나씩 주어진 값 d5와 비교하여 어떤 틈의 폭이 d5보다 크면 렌즈는 소비자 사용에 비적합한 것으로 간주하고, 단계 382에서 불합격 처리한다. 그러나, 모든 틈의 폭이 d5이하이면 루틴 R5는 종료하고 루버밴스 알고리즘은 렌즈 가장자리의 영상에 대한 제2패스 또는 추적을 수행하는 루틴 R6으로 진행한다.
루틴 R6은 제28도에 예시된다. 이미 언급된 바와 같이 이 루틴은 먼저 렌즈 가장자리에 대한 제1패스였던 루틴 R4에서 틈 또는 이상돌출부로 식별되지 않았던 렌즈 가장자리 상의 미소한 틈과 작은 이상돌출부를 탐색한다. 이를 상세히 설명하면, 단계 384에서 픽셀 P(X, y)의 주소는 파일 f3내의 첫번째 픽셀의 주소와 동일하게 설정된다. 다음, 단계 386, 390 및 392에서 각각 가장자리 벡터와 반경방향 벡터로 언급되는 두 벡터 V1및 V2가 식별되고 이들 두 벡터의 내적을 계산한다. 이를 보다 상세히 설명하면, 제1벡터 V1은 픽셀 P(X, Y)와 당해 렌즈 가장자리를 따라 픽셀 P(X, y)로부터 주어진 개수의 픽셀 후방 또는 반시계 방향에 있는 렌즈 가장자리상의 두번째 픽셀을 지나는 벡터이고, 제2벡터 V2는 픽셀 P(X, Y)를 지나 뻗어있는 환형부(150)의 반경방향 벡터이다. 이들 두 벡터의 구배와 그 내적은 벡터가 뻗어있는 픽셀의 주로소부터 용이하게 결정될 수 있다.
제29도에 있어서, 픽셀 P(x, y)가 렌즈 가장자리의 정상적인 원형부를 따라 있다면, 그 픽셀을 지나는 가장자리 벡터는 제29 도에서 394로 도시된 바와 같이 실질적으로 렌즈 가장자리에 접선한다. 또, 이 벡터 V1은 당해 픽셀을 지나는 반경방향 벡터 V2에 실질적으로 수직이다. 그러나, 만약 픽셀 P(x, y)이 제29 도에서 396 및 400으로 도시된 렌즈의 틈 가장자리나 이상돌출부의 가장자리와 같은 렌즈 가장자리의 비정상적인 부분에 있다면, 픽셀 P(X, Y)를 지나는 가장자리 벡터 V1와 반경방향 벡터 V2는 통상 수직하지 않으며, 이들 두 벡터의 내적은 0이 아닐 것이다.
단계 402에서 이들 두 벡터 V1및 V2의 내적을 주어진 값 d7과 비교한다. 그 내적이 상기 주어진 값 d7과 같거나 더 크면 그것은 쉽게 알아볼 수 있는 틈이나 이상 돌출부가 픽셀 P(X, Y)의 영역에 있다는 것을 나타내고, 결국 렌즈는 소비자 사용에 비적합한 것으로 고려하여 단계 404에서 불합격 처리되며, 전체 루틴 R6이 종결한다. 만약 단계 402에서 계산된 내적이 d7보다 작으면 그것은 픽셀 P(x, y)의 영역에서 완벽한 원으로부터 렌즈 가장자리의 어떤 벗어남이 허용 한계내에 있다는 것을 나타내며 루틴 R6은 단계 406으로 옮겨간다. 이 단계에서, 루틴은 렌즈 가장자리의 영상에 대한 제2 패스, 즉, 제2 추적이 완결되었는가를 판단하는 시험을 한다. 이것은 픽셀 P(x, y)가 파일 f3의 마지막 픽셀인가를 판단하는 시험을 하므로써 행해진다. 만약, 그렇다면 제2 패스는 완결되고 루버 밴드 알고리즘이 루틴 R7로 진행한다. 만약 단계 406에서 상기 제2 패스가 완결되지 않은 것으로 판단되면, 단계 408에서 픽셀 P(x, y)의 주소를 파일 f3의 다음번 픽셀의 주소와 같게 설정하고, 루틴은 단계 386으로 복귀한다. 렌즈가 불합격 처리되거나 파일 f3의 각 픽셀에 대하여 당해 픽셀을 지나는 두 벡터 V1및 V2의 관련 내적이 d7보다 작은 것으로 계산되고 식별될때까지 단계 386 내지 단계 408이 반복되며, 이때 루버밴드 알고리즘이 루틴 R7로 진행하여 렌즈 가장자리에 대한 제3패스, 즉 제3추적을 수행한다.
양호하게도 상기 언급된 내적은 렌즈 가장자리상의 모든 픽셀에 대해 계산되지 않으며, 특히 렌즈 가장자리에 대한 제1추적중에 발견되어진 틈 또는 이상돌출부의 가장자리상에 있는 픽셀에 대해서는 상기 내적이 계산되지 않는다. 상기 틈과 이상돌출부 픽셀에 대한 상기 내적을 반드시 계산할 필요는 없는데 이는 그 픽셀이 틈이나 이상돌출부중의 어느 하나에 있다는 것을 이미 알고 있기 때문이며, 그러한 픽셀을 지나는 V1및 V2벡터와 이들 두 벡터의 내적을 결정하지 않으므로써 상당한 처리시간을 절약할 수 있다.
루틴 R6을 완결한 후, 루버밴드 알고리즘은 루틴 R7에 진행하여 렌즈 가장자리에 대한 제3패스 또는 추적을 실시한다. 앞에서 설명한 바와 같이 제3패스의 목적을 사실상 렌즈의 바깥쪽 가장자리 바로 안쪽에 있는 렌즈의 어떤 흠과 관련된 일정 데이타가 배제된 한조의 새로운 데이타 값 I10을 산출하기 위한 것이다. 제30도는 루틴 R7을 보다 상세히 도시하며, 이 루틴은 대개 3 개의 부분으로 구성된다. 제1 부분에서, 각 픽셀에 대한 I10값을 당해 픽셀에 대한 I9값과 동일하게 설정하고, 제2부분에서 환형부(162)의 바깥쪽 가장자리(164)에 대한 평균 가장자리 두께 N을 계산하며, 제3부분에서 당해 평균 가장자리 두께로부터 더 안쪽으로 주어진 범위내에 있는 픽셀의 I10값을 0으로 설정한다.
이를 보다 상세히 설명하면, 루틴 R7의 단계 410에서 각 픽셀에 대한 I10값을 그 픽셀에 대한 I9값과 동일하게 설정한다. 다음, 제30도 및 제31도를 참조할 때 단계 412에서, 환형부(150)의 가장 바깥쪽 가장자리(150a)상에서 제31도의 414a 내지 414e로 도시된 주어진 개수의 픽셀을 선택한다. 그때, 단계 416에서, 루틴 R7은 제31도에서 참조 번호 420a 내지 420e로 도시된 바와같이 픽셀 414a 내지 141e를 지나는 각각의 반지름상에 피조명 픽셀의 개수를 카운트한다. 예를들면, 루틴은 환형부의 가장 바깥쪽 가장자리상의 픽셀을 첫번째 픽셀로 카운트할 수 있고, 그 다음 상기 픽셀로부터 내반경 방향쪽으로 탐색하여 당해 반지름상의 각 피조명 픽셀에 대하여 하나씩 당해 카운트 값을 증가시킨다. 단계 422에서, 반지름당 피조명 픽셀의 평균 개수가 계산되는데, 이는 예컨대 카운트된 피조명 픽셀의 전체 개수를 수행된 반경 방향의 스캔 회수로 나눔으로써 간단히 행해질 수 있다. 통상, 상기 평균값은 정수는 아니며, 따라서 평균값을 다음번 가장 큰 정수로 하는 것이 바람직하다.
루틴 R7의 다음 부분에서 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리에 대한 제3패스가 행해진다. 제30도에서 단계 424로 지시되는 바와 같이 상기 패스를 시작하기 위해 상기 가장자리상의 어떤 픽셀을 개시 픽셀 P(X, Y)로서 선택한다. 다음, 단계 426 및 단계 430으로 나타낸 바와 같이, 평균 가장자리 두께에서 내반경 방향쪽으로 선택된 픽셀에 대한 I10값을 0으로 설정한다. 이를 더욱 상세히 설명하면, 환형부(162)의 바깥쪽 가장자리상의 각 픽셀에서 루틴은 렌즈의 반지름을 따라 내반경 방향쪽으로 픽셀의 개수 N을 카운트 한다. 다음, 상기 반지름을 따라 내반경 방향 더 안쪽의 주어진 개수의 픽셀 각각에 대하여 그 I10값을 0으로 설정한다. 제32도를 참조할때, 본 루틴의 상기 단계들은 사선 영역(432)내에 있는 픽셀들의 I10값을 사실상 0으로 설정한다.
루틴 R7의 단계 434에서, 렌즈 가장자리의 영상 둘레에 대한 상기 제3패스가 완결되었는지를 판단하는 조사가 이루어지며, 이를 수행하기 위해 어떤 적합한 서브루틴도 호출될 수 있다. 예를들면, 상기 패스를 위해 개시 픽셀로서 선택된 픽셀이 파일 f3에서 상단 픽셀이라면, 루틴은 상기 파일상의 하단 픽셀에 대해 단계 426 및 단계 430을 수행한 후 상기 패스가 완결된 것으로 고려될 수 있다. 다르게는, 루틴 R7의 단계 426 및 단계 430에서 사용된 픽셀 주소의 분리 목록을 작성할 수 있고 매번 한개의 픽셀 주소를 상기 목록에 추가하고, 추가되는 새 주소가 그 목록에 이미 있는가를 식별하기 위해 목록을 체크할 수 있다. 만약 목록에 추가되는 주소값이 이미 그 목록에 있다면 렌즈 가장자리의 영상에 대한 제3패스는 완결된 것으로 고려한다.
만약 단계 434에서 렌즈 가장자리에 대한 제3패스가 완결되지 않았으면, 단계 436에서 픽셀 P(x, y)의 주소를 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리(150a)를 따라 시계방향으로 현재의 픽셀 P(x, y) 다음에 있는 픽셀의 주소와 동일하게 설정한다. 예컨대, 상기 주소는 파일 f3에서 얻을 수 있고, 단계 436에서 픽셀 P(x, y)의 주소는 현재의 픽셀 주소 다음에 있는 상기 파일상의 주소와 동일하게 간단히 설정될 수 있다. 그때, 루틴 R7은 단계 426으로 복귀하고, 단계 426, 430 및 434가 새로운 픽셀 주소 P(x, y)에 대해 반복된다.
렌즈 가장자리의 영상 둘레에 대한 상기 제3패스를 완결한 후, 프로세서(34)는 루틴 R7을 끝내고 루버밴드 알고리즘이 종료한다.
루버밴드 알고리즘이 완료된 후, 다수의 또다른 연산이 수행되고, 그 주목적은 렌즈 검사하에서 렌즈의 어떤 비정형부를 강조하여 보다 용이하게 그 결함을 식별하기 위한 것이다.
이러한 절차들중에서 그 첫번째 절차는 필인(fill-in) 절차라고 언급되며, 이 절차는 어레이(46)내의 픽셀에 대한 한조의 또다른 데이타 값 I11을 도입하는 절차이며, 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리나 가장자리상에, 또는 그 인접한 곳에 어떤 비정형부가 있는 픽셀을 식별하는데 사용될 수 있다. 제33도를 참조하여 보다 상세히 설명하면, 상기 데이타 값은 (i) 436으로 도시된 바와 같은 렌즈 가장자리에 있는 어떤 틈내의 픽셀과 (ii) 440으로 도시된 바와 같은 렌즈 가장자리 안쪽에 있는 어떤 비정형부내의 픽셀과, (iii) 442로 도시된 바와 같은 렌즈 가장자리상의 어떤 이상돌출부내의 픽셀과 (iv) 어떤 이상돌출부와 서브루틴 S3의 단계 362 및 단계 370에서 형성된 인접 선분 L3및 L4사이의 픽셀을 식별하는데 사용된다.
상기 필인 절차는 MAX, PMAX, MIN 및 PMIN이라 언급되는 다수의 보다 특별한 연산들을 포함하는데, 픽셀과 관련된 한조의 베이스 데이타 값을 처리하는 것에 관련한다. MAX 연산에서, 새로운 데이타 값이 주어진 픽셀에 도입되는데, 그것은 당해 픽셀에 바로 인접한 8개의 이웃 픽셀중의 최대 베이스 데이타 값과 같고, PMAX 연산에서는 주어진 픽셀의 바로 좌우 상하에 있는 4개의 픽셀중의 최대 베이스 데이타 값과 같은 새로운 데이타 값이 주어진 픽셀에 도입된다. MIN 연산에서는 주어진 픽셀에 바로 인접한 8개의 이웃 픽셀중의 최소 베이스 데이타 값과 같은 새로운 데이타 값이 주어진 픽셀에 도입되고, PMIN 연산에서는 주어진 픽셀의 바로 좌우 상하에 있는 4개의 픽셀중의 최소 베이스 데이타 값과 같은 새로운 데이타 값이 주어진 픽셀에 도입된다.
제34a도 내지 제34e도는 MAX, PMAX, MIN 및 PMIN 연산을 예시한다. 보다 상세히 설명하면, 제34a도는 7×7 배열의 숫자를 도시하며, 각각의 숫자는 관련 픽셀에 대한 데이타 값을 나타내고, 배열에서 숫자의 위치는 당해 관련 픽셀의 주소에 대응한다. 따라서, 예를들어 주소(1,1)의 픽셀에 대한 데이타 값은 7이고, 주소(4,1)의 픽셀에 대한 데이타 값은 0이며, 주소(4,2), (4,7), 그리고 (5,2)의 픽셀에 대한 데이타 값들은 각각 7,0 그리고 0이다.
제34b 도는 제34a 도에 도시된 숫자의 전체 배열상에 MAX 연산이 수행된 후 산출된 값을 도시한다. 결국, 예컨대 제34b 도에서, 주소(2,6)에서의 데이타 값은 7인데, 이는 당해 픽셀 주소에 인접한 8개의 픽셀중의 하나가 7인 값을 갖기 때문이다. 유사하게, 제34b도에서 주소(6, 2)에서의 데이타 값은 7인데, 제34a도의 데이타 세트에서, 당해 픽셀에 인접한 8개의 픽셀중의 하나가 7인 값을 갖고 있기 때문이다. 제34c도는 제34a도의 전체 데이타 세트에 PMAX 연산의 결과로 산출된 값을 나타내며 예컨대, 제34c도에서 주소(6, 3) 및 (6, 4)에서의 값은 7인데, 이는 제34a 도의 전체 데이타 세트에 PMAX 연산의 결과로 산출된 값을 나타내며 예컨대, 제34c도에서 주소(6, 3) 및 (6, 4)에서의 값은 7인데, 이는 제34a도에서 상기 두 픽셀 주소의 각각이 7의 값을 가지고 있는 픽셀의 바로 우측에 있기 때문이다.
제34d도 및 제34e도는 MIN 연산의 PMIN 연산이 제34a도에 도시된 값의 배열에 각각 수행되어진 후 산출된 값을 나타낸다. 예컨대, 제34d도에서 주소(4, 3)의 값은 0인데, 이는 제34a도에서 주소(4, 3)에 이웃한 8개의 픽셀중의 하나가 0인 값을 가지기 때문이고, 제34e도에서 주소(4, 2)의 값은 0인데, 이는 제34a도에서 당해 픽셀의 바로 우측에 있는 픽셀이 0인 값을 갖기 때문이다.
제35도는 바람직한 필인절차 R8을 예시한다. 본 도면을 참고할때, 이 절차는 픽셀 어레이(46)에 대한 데이타 값에 수행된 14번의 독립된 연산을 포함하고, 이들 연산의 각각은 전체 픽셀 어레이에 걸쳐 한번에 하나씩 수행된다. 이들 연산은 MAX, PMAX, PMAX, MAX, MAX, PMAX, PMAX, MIN, PMIN, PMIN MIN, MIN, PMIN 그리고 PMIN의 순번으로 진행한다. 이들 연산들은 픽셀에 대한 I9값으로 시작하고, 14번의 연산이 모두 완결된 후의 데이타값이 I11값으로 참조된다.
이들 연산의 결과는 사실상 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리상이나 이에 인접한 곳에 있는 틈(436), 이상돌출부(442), 및 비정형부(440)내에 채우기 위한 것이다. 더욱 상세히 설명하면, 제33도 및 제36도는 환형부(150)의 동일 부분을 도시하며 앞 도면은 I9값으로 조명된 픽셀을 도시한다. 이들 두 도면사이의 차이는 제35도의 필인 절차의 효과를 나타낸다. 이러한 차이는 틈(436), 이상돌출부(442), 비정형부(440), 그리고 이상돌출부 선분 L3및 L4사이의 영역내의 픽셀에 대한 I11값이 Tmax인 반면에 I9값은 0인 점에 있다.
본 기술의 당업자라면 이해되는 바와 같이, 다른 특정한 절차가 공지되어 있어 상기 픽셀에 대한 소망의 I11값을 산출하는데 사용될 수도 있다.
필인 연산 R8을 완결한 후, 프로세서(64)는 편심화 시험중에 환형부(150)의 안쪽 가장자리(150b)에 정합된 원의 중심점으로부터 주어진 반경내에 있는 픽셀 어레이(46)상에 입사된 광선의 영향으로부터 배제된 한조의 픽셀 조도값 I12을 산출하기 위한 제2마스킹 절차 R9를 호출한다. 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와같이, 상기 한조의 픽셀 조도값 I12은 렌즈의 안쪽, 즉 환형부(150)의 안쪽 가장자리에서 반경방향 안쪽의 영역내의 결함을 용이하게 식별하는데 사용된다.
렌즈 검사 공정의 상기 단계에서 채용된 마스킹 절차 R9는 제19a도 내지 제19c 도와 제20도에서 도시한 마스킹 루틴 R3과 매우 유사하다. 이러한 두가지 마스킹 절차사이의 주된 차이점은 절차 R9에 사용된 마스크의 반경이 환형부(150)의 안쪽 가장자리에 맞추어지는 원의 반경보다 약간 작은 반면에, 절차 R3에 사용된 마스크의 반경이 환형부(150)의 바깥쪽 가장자리에 맞추어지는 원의 반경보다 약간 더 크다는 점이다.
제37도는 바람직한 마스킹 루틴 R9을 예시하는 흐름도이다. 본 루틴의 제1단계 446은 편심화 시험의 단계 216 또는 226에서, 적어도 3개의 픽셀이 환형부(150)의 안쪽 가장자리상에서 발견되는지를, 즉 안과용 렌즈가 심하게 편심되어 있는지를 결정하는 단계이다. 만약 편심화 시험의 상기 두 단계중의 어느 한 단계에서 렌즈가 심하게 편심되어 있는 것이 식별되면, 마스킹 루틴 R9그 자체는 단계 450에서 종료한다.
만약 루틴 R9가 단계 450에서 종료하지 않으면, 루틴은 편심화 시험중 환형부(150)의 안쪽 가장자리(150b)에 맞추어진 원의 중심 좌표를 얻기 위한 단계 452로 진행한다. 이들 좌표는 편심화 시험중에 결정되어 프로세서 메모리에 저장되었고, 프로세서 메모리로부터 간단히 검색하므로써 상기 좌표들을 얻을 수 있다. 일단 이들 중심좌표를 얻으면, 마스크 서브루틴이 단계 454에서 호출된다. 이제 제38a도 내지 제38c도를 참조하면, 상기 서브루틴은 사실상 상기 언급된 중심 좌표에 중심이 맞추어지고 환형부(150)의 안쪽 가장자리(150b)에 정합된 원의 직경보다 약간 작은 직경을 가지고 있는 원형 마스크(456)를 픽셀 어레이(46) 위에 이중 인화하고, 그때 마스킹 서브루틴은 각 픽셀에 I12값을 할당한다. 상세히는, 마스킹 서브루틴은 당해 마스크 바깥쪽 픽셀에는 그 픽셀의 I8값과 동일한 I12값을 할당하고 안쪽 픽셀에는 I12값을 0으로 할당한다.
이를 보다 상세히 설명하면, 단계 452에서 상기 언급된 중심점의 좌표(Xi, Yi)및 환형부(150)의 안쪽 가장자리에 정합된 원의 반경보다 약간 작게 선택된 반지름 값 r2가 마스크 서브루틴에 전달된다. 그때, 단계 454에서 상기 서브루틴은 상기 중심점(Xi, Yi)으로부터 거리 r2내에 있는 어레이(46)의 모든 픽셀의 주소 파일 f5를 형성한다. 다음 단계 460에서 어레이(46)의 각 픽셀 주소를 체크하여 그 주소가 당해 파일내에 있는가를 결정한다. 픽셀 주소가 당해 파일내에 있으면, 단계 462에서 그 픽셀의 I12값을 0으로 설정하지만, 픽셀 주소가 그 목록에 있지 않으면 단계 464에서 그 픽셀의 I12값을 그 픽셀의 I8값과 같게 설정한다.
상기 목적을 달성하기 위한 많은 특정한 마스크 서브루틴이 본 기술에 주지되어 있고 그러한 어떤 적합한 서브루틴도 루틴 R9의 단계 454에 채용될 수 있다.
제38c도는 개개의 I12값과 동일한 조도로 조명된 픽셀 어레이(46)를 도시한다.
상기 제2마스킹 절차가 완결된 후, 일련의 연산으로 구성되어 있는 또다른 루틴 R10이 피검사 렌즈내에 어떤 비정형부 또는 결함이 있는 픽셀을 명확하게 식별하는 한조의 픽셀 조도값을 제공하기 위해 수행된다. 보다 상세히 설명하면, 상기 또다른 연산의 목적은 배경 노이즈 또는 배경 광선에 의해 그리고 환형부(150)의 정상적인 가장자리(150a, 150b)에 의해 어레이(46)상에 발생된 어떤 효과가 배제된 한조의 픽셀 조도값을 마련하기 위한 것이다. 상기 또다른 연산은 제39도의 흐름도에 도시되어 있다.
단계 466에서 또다른 I 값인 I13이 각 픽셀에 대해 구해지는데, 이를 상세히 설명하면, 각 픽셀에 대한 I13값은 그 픽셀에 대한 I10값에서 그 픽셀에 대한 I12값을 감하므로써 얻어진다. 제40a, 40b, 및 40c도는 각각 I10, I12및 I13값과 동일한 조도로 조명된 환형부의 일부분(162)내의 픽셀을 도시하며, 도시된 바와같이 단계 466의 실제 효과는 제40a도의 영상에서 제40b도의 영상을 감하여 제40c도의 영상을 발생하는 것이다.
다음, 단계 470에서 크린 업(clean-up) 연산이라 불리는 연산이 수행되어 불필요하게 조명된 픽셀을 소거하는 것을 돕는다. 이를 보다 상세히 설명하면, 그 픽셀에 대한 I13값에서 시작하여 전체 픽셀 어레이(46)상에 MAX, MIN, PMIN 및 PMAX 연산이 순차 실행되어 I14값이라 불리는 또다른 한조의 픽셀값을 산출한다. 제40d도는 개별적인 I14값과 같은 조도로 조명된 환형부의 픽셀을 나타내고, 제40c도 및 제40d도를 비교하므로써 알 수 있는 바와 같이 크린업 연산의 효과는 어떤 이유로 제40c도에서와 같이 조명된 다양한 격리 픽셀을 간단하게 제거하는 것이다.
렌즈 검사 시스템(10)이 상기 설명된 루틴 R1내지 R10에 따라 데이타를 처리한 후, 흠 또는 결함 분석이 이루어지고, 제41a도 및 제41b도는 바람직한 결함 탐지 또는 분석 루틴 R11을 예시하는 흐름도이다. 상기 분석은 개개의 I14값과 동일한 조도로 조명된 환형부의 일부분(150)의 픽셀을 도시한 제42도를 참고하여 가장 잘 이해될 수 있을 것이다.
상기 결함 분석의 제1부분에 있어서 제41a, 41b 및 42도를 참조할때, 제41a도의 단계 472 및 474에서, 런길이(run length)라 불리우는 연속 조명된 픽셀의 각 수평열의 시점과 끝점의 픽셀 주소를 목록화 한다. 이를 보다 상세히 설명하면, 프로세서(64)는 어레이(46)에서 각 수평열의 픽셀을 스캔하고, 각각의 스캔중에 일련의 피조명 픽셀과 마주칠때마다 그것의 첫번째 및 마지막 픽셀의 주소를 파일 f6에 기록한다. 혼자 고립되어 조명된 픽셀의 경우에, 즉 상기 피조명 픽셀의 좌측 및 우측 픽셀이 조명되지 않은 경우에, 상기 피조명 픽셀의 주소가 피조명 픽셀에 의해 형성되는 런길이의 첫번째 픽셀의 주소와 마지막 픽셀의 주소로서 기록된다.
보다 정확하게는, 프로세서는 사실상 픽셀 어레이의 영상을 가로질러 스캔하지 않는 대신, 어레이(46)내의 픽셀용 프로세서 메모리내에 저장된 I14값을 체크하므로써 상기 언급된 주소 목록을 콤파일한다.
파일 f6을 완결한 후, 루틴 R11은 단계 476에서 클러스터화 서브루틴을 호출하여 연속 조명된 픽셀의 각 그룹 또는 영역, 보다 자세히는 높은 I14값을 가진 연속 픽셀의 각 그룹 각 영역에 대한 개별적인 파일 f6a…f6n을 만든다. 상기 클러스터화를 행하기 위하여 어떤 적합한 클러스터화 서브루틴도 채용될 수 있다. 상가 개별적인 파일 f6a…f6n을 작성한 후, 단계 480에서 제42도의 참조번호 482와 484로 도시된 바와 같은 서로 근접해 있는 피조명 영역에 대한 파일을 병합한다. 이는 예를들어 한개의 피조명 영역내에 있는 어떤 픽셀이 또다른 피조명 영역내의 어떤 픽셀로서 2 또는 3개등의 소정 개수내에 있는가를 체크하므로써 행해진다. 상기 근접한 피조명 영역들은 사실상 한개의 피조명 영역을 형성하고 있는 것으로 고려한다.
단계 480을 완결한 후, 단계 486에서 피조명 픽셀의 각 영역의 면적과 중심, 그리고 각 영역에 대한 경계 박스를 계산하는 서브루틴이 호출된다. 상기 계산을 수행하는 서브루틴들은 본 기술에서 다수 주지되어 있다. 그러한 어떤 적합한 서브루틴도 루틴 R11에 채용될 수 있고, 본 명세서에서 이 서브루틴을 상세히 설명하는 것은 불필요하다.
다음, 루틴 R11은 각 피조명 영역의 통상 위치를 결정한다. 보다 상세히는, 단계 490에서 환형부(150)의 바깥쪽 및 안쪽 가장자리(150a, 150b)에 정합되는 두원의 중심 주소와 반지름을 얻는다. 이들 데이타는 편심화 시험중에 결정되거나 구해진 뒤에 프로세서 메모리에 저장되며, 상기 프로세서 메모리로부터 그 데이타를 간단히 검색하므로써 얻어질 수 있다. 다음, 단계 492에서 프로세서(64)는 피조명 픽셀의 각 영역의 중심이 (i) 렌즈의 내측 중앙 구역(환형부의 안쪽 가장자리에 정합되는 원의 반경방향 내측 영역), 또는 (ii) 렌즈의 주변 구역(환형부의 안쪽 및 바깥쪽 가장자리에 정합되는 두원 사이의 렌즈 영역)에 위치되어 있는가를 판단한다.
영역의 중심이 첫번째 원안에 있는지 또는 두개의 동심원사이에 있는지를 결정하기 위한 서브루틴이 다수 알려져 있고, 따라서 본 명세서에서 상기 서브루틴을 상세히 설명하는 것은 불필요하다.
단계 490 및 492는 넓은 의미에 있어서 렌즈 검사 시스템(10)의 동작에 반드시 필요하지는 않다. 이들 단계가 수행되어 관련 데이타가 분석 목적을 위해, 특히 렌즈에 발생하는 있음직한 비정형성 또는 결함의 위치를 식별하는 것을 돕기위해 수집되더라도, 오히려 상기 데이타는 렌즈를 제조하는데 사용되는 절차 또는 재료를 조정 또는 정제하는데 도움이 될 수 있다.
단계 490 및 492를 완결한 후, 프로세서는 픽셀중 피조명 영역의 각 크기가 렌즈를 불합격 처리할 수 있는 흠 또는 결함으로 여기기에 충분히 큰가를 결정한다. 보다 상세히 설명하면, 단계 494에서 피조명 픽셀의 각 영역의 크기를 미리 선택된 크기와 비교한다. 만약 상기 피조명 영역이 상기 미리 선택된 크기보다 작으면, 피조명 영역은 렌즈를 불합격 처리하는데 불충분하다. 그러나, 피조명 픽셀의 상기 영역이 미리 선택된 크기보다 더 크면 상기 피조명 영역은 소비자 사용에 비적합한 렌즈를 이끄는 흠 또는 결함으로 평가한다. 상기 미리 선택된 크기는 예컨대 메모리 유니트(70)에 저장될 수 있다.
또, 단계 496에서 각 렌즈에서 식별된 결함의 개수가 카운트 된다. 상기 카운트는 렌즈를 제조하는데 사용되는 공정 및 재료를 분석하는데도 도움이 될 수 있다.
단계 500에서는 경계 박스내에 도시되어 있는 앞서 언급된 임계값 크기보다 더 큰 피조명 픽셀의 영역을 보여주는 디스플레이를 모니터(72)상에 발생시킨다. 다음, 단계 502에서 프로세서(64)는 어떤 결함들이 렌즈에서 실제 발견되었는가를 체크한다. 결함이 발견되면, 단계 504에서 불합격 렌즈 신호를 발생하여 모니터(72) 및 프린터(76)에 전달하고, 렌즈는 렌즈 검사 시스템(10)에서 제거될 것이다. 그러나, 렌즈에서 어떠한 결함도 발견되지 않았다면 루틴 R11은 간단히 종료한다. 동시에 렌즈 검사 시스템(10)은 또다른 렌즈가 조명 서브 시스템(14)을 지나 이동되게 하고 또다른 광펄스가 상기 또다른 렌즈를 통해 투과된다. 상기 투과된 광선은 픽셀 어레이(46)에 집중되고 이상 설명된 처리 절차가 반복되어 상기 또 다른 렌즈가 소비자 사용에 적합한가를 결정한다.
본 명세서에 개시된 본 발명이 앞서 기술한 목적을 달성하는 것으로 평가되는 것이 자명하더라도, 본 기술의 당업자는 많은 변형 실시예 및 구체예를 고안할 수 있다는 것을 알아야하며, 첨부된 특허청구의 범위는 그러한 변형 실시예등을 본 발명의 진정한 정신 및 범위내에 있는 것으로서 포함하고자 한다.

Claims (28)

  1. 안과용 렌즈 자동 검사 방법에 있어서, 광빔을 렌즈를 통해 픽셀 어레이에 보내는 단계와, 각 픽셀에 그 픽셀에 대한 광빔의 조도를 나타내는 데이타 값을 할당하는 단계와, 렌즈가 복수개의 소정 조건들중 하나라도 포함하고 있는지를 결정하기 위해 소정의 프로그램에 따라 상기 데이타 값을 처리하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  2. (정정) 제1항에 있어서, 상기 안과용 렌즈는 원주의 바깥쪽 가장자리를 각각 가지고 있는 제1디스크와 제2디스크를 포함하며, 광빔을 보내는 단계는 제1, 제2디스크의 바깥쪽 가장자리의 영상을 픽셀 어레이에 형성시키는 단계를 포함하고, 데이타 값 처리 단계는, i) 제1디스크의 바깥쪽 가장자리 영상과 동등한 원주를 가진 제1 원의 반지름과 픽셀 어레이상에서의 중심점을 식별하는 단계와, ii) 제2 디스크의 바깥쪽 가장자리 영상과 동등한 원주를 가진 제2원에 대한 반지름과 픽셀 어레이상에서의 중심점을 식별하는 단계와, iii) 제1 원과 제2원의 중심점 사이의 거리를 결정하는 단계와, iv) 상기 거리를 소정의 값과 비교하는 단계와, v) 상기 거리가 상기 소정의 값보다 크면 렌즈의 디스크가 편심되어 있는 것으로 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1원의 중심점과 반지름을 식별하는 단계는, i) 상기 제1 디스크의 바깥쪽 가장자리 영상에서 적어도 세개의 제1픽셀들을 식별하는 단계와, ii) 상기 세개의 제1픽셀들을 통과하는 원주를 가진 원의 중심점과 반지름을 식별하는 단계를 포함하고, 상기 제2 원의 중심점과 반지름을 식별하는 단계는 i) 상기 제2디스크의 바깥쪽 가장자리 영상에서 적어도 세개의 제2픽셀들을 식별하는 단계와, ii) 상기 세개의 제2픽셀들을 통과하는 원주를 가진 원의 중심점과 반지름과 반지름을 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 세개의 제1픽셀과 세개의 제2픽셀을 식별하는 단계는 각 픽셀이 선분을 형성하는 다수의 연속 픽셀들을 식별하는 단계와, 각각의 상기 연속 픽셀을 주어진 조도 이상으로 조명된 픽셀과 이하로 조명된 픽셀 사이의 전이부(transition)에 대해 대조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  5. 제4항에 있어서, 다수의 연속 픽셀들을 식별하는 단계는, 각 연속 픽셀에 대하여 연속 픽셀에 대한 시점을 식별하는 단계와, 연속 픽셀에 대한 방향을 식별하는 단계와, 연속 픽셀에 대한 길이를 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 렌즈는 바깥쪽 가장자리를 갖고 있으며, 상기 광빔을 보내는 단계는 픽셀 어레이에 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상을 형성시키는 단계를 포함하며, 상기 데이타 값 처리 단계는, i) 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상에 위치된 픽셀들중에서 적어도 선택된 픽셀들을 식별하는 단계와, ii) 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상에서 틈과 이상돌출부를 식별하는 단계와, iii) 각각의 식별된 틈에 대하여 그 틈의 폭을 결정하여 상기 폭을 소정의 값과 비교하고 상기 폭이 상기 소정의 값보다 더 크면 렌즈에 흠이 있는 것으로 식별하는 단계와, iv) 상기 렌즈의 가장자리 영상에 있는 각각의 식별된 이상돌출부에 대하여 그 이상돌출부의 면적을 결정하여 상기 면적을 소정의 값과 비교하고 상기 면적이 상기 소정의 값보다 더 크면 렌즈에 흠이 있는 것으로 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상에서 틈과 이상돌출부를 식별하는 단계는, 렌즈 바깥쪽 가장자리의 영상과 동등한 원주를 가진 제1원에 대한 반지름과 픽셀 어레이상에서의 중심점을 식별하는 단계와, 픽셀들중에서 상기 선택된 픽셀 각각에 대하여, 상기 픽셀과 상기 원주 사이의 거리를 결정하는 단계와, 렌즈 영상의 바깥쪽 가장자리상의 주어진 개수의 연속 픽셀 각각에 대하여 픽셀이 상기 원주 반경방향 내측에 있고 그 픽셀과 상기 원주 사이의 거리가 주어진 거리보다 더 길면 틈을 가진 렌즈로 식별하는 단계와, 렌즈 영상의 바깥쪽 가장자리상의 주어진 개수의 연속 픽셀 각각에 대하여 픽셀이 상기 원주 반경방향 외측에 있고 그 픽셀과 상기 원주 사이의 거리가 선택된 거리보다 더 길면 이상돌출부를 가진 렌즈로 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  8. 제7항에 있어서, 틈의 폭을 결정하는 단계는 일단 틈이 식별되었으면 제1원의 상기 원주를 따라 그 틈을 가로질러 탐색함으로써 틈의 끝을 탐색하고, 상기 원주로부터 반경방향 안쪽 및 바깥쪽으로 렌즈 영상의 바깥쪽 가장자리상의 픽셀중 하나를 탐색하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  9. 제1항에 있어서, 렌즈는 바깥쪽 가장자리를 가지며, 상기 광빔을 보내는 단계는 픽셀 어레이에 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상을 형성시키는 단계를 포함하며, 상기 데이타 값 처리 단계는, i) 상기 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상에 위치된 픽셀들중 에서 적어도 선택된 픽셀들을 식별하는 단계와, ii) 상기 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상에서 틈을 식별하는 단계와, iii) 그 틈내에 있거나 인접한 선택된 픽셀에 높은 데이타 값을 할당함으로써 각 식별된 틈을 강조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  10. 제9항에 있어서, 식별된 틈을 강조하는 단계는, 각각의 식별된 틈에 대하여, 제1 픽셀을 틈의 시점으로서 식별하는 단계와, 제2픽셀을 틈의 끝점으로서 식별하는 단계와, 상기 제1픽셀과 제2픽셀 사이의 선분상의 픽셀들에 높은 데이타 값을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  11. 제10항에 있어서, 식별된 틈을 강조하는 단계는 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상에서 틈안에 있는 픽셀에 높은 데이타 값을 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  12. 제1항에 있어서, 렌즈는 원주의 바깥쪽 가장자리를 가지며, 상기 광빔을 보내는 단계는 픽셀 어레이에 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상을 형성시키는 단계를 포함하며, 상기 데이타 값 처리 단계는, i) 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상과 동등한 원주를 가진 원의 중심점을 픽셀 어레이상에서 식별하는 단계와, ii) 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상에 위치된 픽셀중 적어도 선택된 픽셀들을 식별하는 단계와, iii) 픽셀중 상기 선택된 픽셀 각각에 대하여, 픽셀중의 상기 선택된 픽셀로부터 주어진 거리에서 렌즈 영상의 바깥쪽 가장자리상의 또다른 픽셀을 식별하고, 픽셀들중 상기 선택된 픽셀과 상기 중심점을 통해 연장한 제1벡터를 식별하고, 픽셀들중 상기 선택된 픽셀과 상기 중심점을 통해 연장한 제2벡터를 식별하고, 상기 제1벡터와 제2벡터의 내적을 계산하여 그 내적을 소정의 값과 비교하여 내적이 상기 소정의 값보다 더 크면 흠이 있는 렌즈로 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 검사 방법.
  13. 제1항에 있어서, 렌즈는 바깥쪽 가장자리를 가지며, 상기 광빔을 보내는 단계는 픽셀 어레이에 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상을 형성시키는 단계를 포함하며, 상기 데이타 값 처리 단계는, i) 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상에 위치된 픽셀들중 적어도 선택된 픽셀들을 식별하는 단계와, ii) 렌즈 영상의 바깥쪽 가장자리상에서 이상돌출부를 식별하는 단계와, iii) 이상돌출부에 인접한 선택된 픽셀들에 높은 데이타 값을 할당함으로써 각각의 식별된 이상돌출부를 강조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 이상돌출부 강조 단계는 각각의 식별된 이상돌출부에 대하여, 제1픽셀을 이상돌출부의 시점으로 식별하는 단계와, 제2픽셀을 이상돌출부의 끝점으로 식별하는 단계와, 상기 제1픽셀과 제2픽셀사이의 선분상의 픽셀들에 높은 데이타 값을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 이상돌출부 강조 단계는 이상돌출부상의 픽셀들에 높은 데이타 값을 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 이상돌출부 강조 단계는 각각의 식별된 이상돌출부에 대하여, 이상돌출부의 정면상에 있는 제1픽셀을 식별하는 단계와, 이상돌출부의 전방쪽 그리고 상기 제1픽셀로부터 주어진 거리에서 렌즈 영상 가장자리상의 제2픽셀을 식별하는 단계와, 이상돌출부의 후면상에 있는 제3픽셀을 식별하는 단계와, 이상돌출부의 후방쪽 그리고 상기 제3픽셀로부터 주어진 거리에서 렌즈 영상 가장자리상의 제4픽셀을 식별하는 단계와, 상기 제1픽셀과 제2픽셀 사이의 제1선분상의 픽셀들에 높은 데이타 값을 할당하는 단계와, 상기 제3픽셀과 제4픽셀 사이의 제2선분상의 픽셀들에 높은 데이타 값을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  17. 제16항에 있어서, 이상돌출부, 렌즈 영상의 바깥쪽 가장자리, 및 제1선분에 의해 형성되는 제1영역은 제1픽셀 그룹을 포함하고, 이상돌출부, 렌즈 영상의 바깥쪽 가장자리, 및 제2선분에 의해 형성되는 제2영역은 제2픽셀 그룹을 포함하며, 상기 이상돌출부 강조 단계는 제1픽셀 그룹과 제2픽셀 그룹에 높은 데이타 값을 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 데이타 값 처리 단계는, 높은 데이타 값을 갖는 픽셀을 가진 픽셀 어레이의 선택된 영역들을 식별하는 단계와, 상기 선택된 영역들에 인접한 픽셀들에 높은 데이타 값을 할당함으로써 상기 선택된 영역들을 강조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  19. 제18항에 있어서, 렌즈는 바깥쪽 가장자리를 가지며, 광빔을 보내는 단계는 픽셀 어레이에 렌즈의 가장자리를 나타내는 렌즈 영상을 형성시키는 단계를 포함하고, 데이타 값 처리 단계는, i) 렌즈 영상의 바깥쪽 가장자리상의 픽셀들을 식별하는 단계와, ii) 렌즈 영상의 바깥쪽 가장자리상의 픽셀들에 낮은 데이타 값을 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  20. 제19항에 있어서, 데이타 값 처리 단계는 높은 데이타 값을 가진 연속 픽셀 그룹을 탐색하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 방법.
  21. 안과용 렌즈 자동 검사 시스템에 있어서, 픽셀 어레이와, 렌즈를 통해 픽셀 어레이에 광빔을 보내는 수단과, 각 픽셀에 그 픽셀에 대한 광빔의 조도를 나타내는 데이타 값을 할당하는 수단과, 렌즈가 복수개의 소정 상태들중 하나라도 포함하고 있는지를 결정하기 위해서 소정의 프로그램에 따라 상기 데이타 값을 처리하는 처리 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 안과용 렌즈는 원주의 바깥쪽 가장자리를 각각 가지고 있는 제1디스크와 제2디스크를 포함하며, 광빔을 보내는 단계는 제1, 제2디스크의 바깥쪽 가장자리의 영상을 픽셀 어레이에 형성시키는 수단을 포함하고, 데이타 값 처리 수단은, i) 제1디스크의 바깥쪽 가장자리 영상과 동등한 원주를 가진 제1원에 대한 반지름과 픽셀 어레이상에서의 중심점을 식별하는 수단과, ii) 제2디스크의 바깥쪽 가장자리 영상과 동등한 원주를 가진 제2 원의 반지름과 픽셀 어레이상에서의 중심점을 식별하는 수단과, iii) 제1원과 제2원의 중심점 사이의 거리를 결정하는 수단과, iv) 상기 거리가 소정의 값보다 더 크면 렌즈의 디스크들이 편심된 것으로 식별하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 시스템.
  23. 제21항에 있어서, 상기 렌즈는 바깥쪽 가장자리를 가지며, 상기 광빔을 보내는 단계는 픽셀 어레이에 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상을 형성시키는 수단을 포함하며, 상기 데이타 값 처리 수단은, i) 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상에서 틈과 이상돌출부를 식별하는 수단과, ii) 각각의 식별된 틈의 폭을 결정하여 상기 폭이 소정의 값보다 더 크면 렌즈에 흠이 있는 것으로 식별하는 수단과, iii) 각각의 식별된 이상돌출부의 크기를 결정하여 상기 크기가 예비설정된 값보다 크면 렌즈에 흠이 있는 것으로 식별하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 데이타 값 처리수단은 틈과 이상돌출부에 인접한 픽셀에 높은 데이타 값을 할당함으로써 각 틈과 각 이상돌출부를 강조하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 시스템.
  25. 제21항에 있어서, 렌즈는 원주의 바깥쪽 가장자리를 가지며, 광빔을 보내는 수단은 픽셀 어레이에 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상을 형성시키는 수단을 포함하며, 데이타 값 처리 수단은, i) 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상과 동등한 원주를 가진 원의 중심점을 픽셀 어레이에서 식별하는 수단과, ii) 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상에 위치된 픽셀중 적어도 선택된 픽셀들을 식별하는 수단과, iii) 선택된 픽셀 각각에 대하여 픽셀중 상기 선택된 픽셀로부터 주어진 거리에서 렌즈 영상의 바깥쪽 가장자리상의 또다른 픽셀을 식별하고, 픽셀중 상기 선택된 픽셀과 상기 또다른 픽셀을 지나 연장하는 제1벡터를 식별하고, 픽셀중 상기 선택된 픽셀과 상기 중심점을 지나 연장하는 제2벡터를 식별하는 수단과, iv) 상기 제1벡터와 제2벡터의 내적이 소정의 값보다 크면 렌즈에 흠이 있는 것으로 식별하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 시스템.
  26. 제21항에 있어서, 데이타 값 처리 수단은 높은 데이타 값을 나타내는 픽셀들을 가진 픽셀 어레이의 선택된 영역들을 식별하는 수단과, 상기 선택된 영역에 인접한 픽셀들에 높은 데이타 값을 할당하여 상기 선택된 영역을 강조하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 렌즈는 바깥쪽 가장자리를 가지며, 광빔을 보내는 수단은 픽셀 어레이에 렌즈의 바깥쪽 가장자리 영상을 형성시키는 수단을 포함하며, 데이타 값 처리 수단은, i) 렌즈 영상의 바깥쪽 가장자리상의 픽셀들을 식별하는 수단과, ii) 렌즈 영상의 바깥쪽 가장자리상의 픽셀들에 낮은 데이타 값을 할당하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 시스템.
  28. 제27항에 있어서, 데이타 값 처리 수단은 높은 데이타 값을 가진 연속 픽셀의 그룹을 탐색하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈 자동 검사 시스템.
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