KR101578248B1 - 습식 안과 렌즈용 다중-촬영 자동 검사 방법 및 시스템 - Google Patents

습식 안과 렌즈용 다중-촬영 자동 검사 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

렌즈, 특히 용기 내부의 일정 체적의 액체 내에 제공되는 습식 콘택트 렌즈를 검사하기 위한 방법이 제공된다. 용기 내의 제1 위치에서 렌즈의 제1 화상이 취득되고, 렌즈는 이후 제2 화상이 취득될 때 용기 내의 제2 위치로 이동된다. 컴퓨터 알고리즘은 제1 및 제2 화상을 처리하여 렌즈와 함께 이동한 특색을 렌즈와 함께 이동하지 않은 특색과 비교하며, 이에 따르면 특색이 렌즈와 함께 이동했지만 렌즈의 정상 특색이 아닌 경우 렌즈가 불합격된다.

Description

습식 안과 렌즈용 다중-촬영 자동 검사 방법 및 시스템{MULTI-IMAGING AUTOMATED INSPECTION METHODS AND SYSTEMS FOR WET OPHTHALMIC LENSES}
본 발명은 콘택트 렌즈와 같은 안과 렌즈의 자동 검사 방법뿐 아니라 자동 검사 시스템 및 이러한 시스템용 소프트웨어에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 한정적이지 않지만, 본 발명의 방법, 시스템 및 소프트웨어는 습식(wet) 콘택트 렌즈 또는 일정 체적의 액체 내에 놓여있는 콘택트 렌즈에 대한 다중-촬영(multi-imaging) 자동 검사 방법에 관한 것이다.
콘택트 렌즈의 제조에 있어서, 콘택트 렌즈는 결함있는 렌즈가 콘택트 렌즈 착용자에게 배포될 가능성을 줄이기 위해 결함에 대해 검사된다. 제조업자는 통상적으로, 렌즈 착용자에게 배포되기 전에 콘택트 렌즈를 불합격 처리하거나 폐기시키게 될 결함의 개수 또는 결함의 형태를 결정한다. 불합격되지 않은 렌즈가 통과되어 배포를 위해 포장된다.
콘택트 렌즈 검사는 포장 전에 사람이 콘택트 렌즈의 확대된 이미지를 검사함으로써 수동으로 이루어질 수 있다. 콘택트 렌즈 검사는 하나 이상의 컴퓨터 장치와 시스템 및 소프트웨어를 사용하여 자동화된 방식으로 이루어질 수 있다. 일부 콘택트 렌즈 검사 시스템은 콘택트 렌즈를 건조 상태에서, 즉 렌즈가 일정 체적의 액체 내에 놓여있지 않을 때 검사하며, 일부 콘택트 렌즈 검사 시스템은 콘택트 렌즈를 습식 상태에서, 즉 콘택트 렌즈가 일정 체적의 액체 내에 놓여있을 때 검사한다. 자동 시스템 및 방법은 보통 하나 이상의 광원에 의해 조명을 받는 조명된 콘택트 렌즈의 화상 또는 화상들을 촬영하는 하나 이상의 카메라를 포함한다. 화상은 렌즈에 결함이 있는지를 결정하기 위해 하나 이상의 컴퓨터에 의해 처리된다.
이제 콘택트 렌즈, 특히 수형 몰드 부재와 암형 몰드 부재 사이에 형성된 렌즈-형상 공동으로부터 얻어지는 주조-성형된 콘택트 렌즈는 높은 정밀도로 생산되지만, 하나보다 많은 습식 콘택트 렌즈로 이루어진 집단(batch) 중의 각각의 습식 또는 수화(hydrated) 콘택트 렌즈는 그 둘레 주위에 고유한 에지 프로파일을 갖는 것이 발견되었다. 즉, 습식 콘택트 렌즈가 카메라로 촬영될 때, 콘택트 렌즈 화상의 각 자오선에 대한 직선 반경방향 길이가 동일한 완벽하게 원형인 둘레를 갖는 콘택트 렌즈 화상 대신에, 습식 콘택트 렌즈, 특히 주조-성형된 콘택트 렌즈의 화상은 콘택트 렌즈 화상 둘레 주위에서 랜덤하게 변화하는 직선 반경방향 길이를 갖는다. 따라서, 각각의 콘택트 렌즈는 콘택트 렌즈 화상 중의 잠재 결함이 실제 렌즈 결함인지 아니면 콘택트 렌즈가 놓여지는 액체 또는 캐리어 공동에 존재하는 아티팩트(artifact)인지를 판정하는데 사용될 수 있는 고유한 에지 형상 또는 에지 프로파일을 갖는다. 렌즈 에지의 고유 프로파일은 현미경적 레벨에서 드러난다. 예를 들어, 콘택트 렌즈는 현미경적 확대 없이 볼 때는 원형 둘레를 갖는 것으로 나타날 수 있지만, 현미경적 특색(features)이 드러나도록 확대하여 볼 때는 렌즈 둘레 주위에서 비원형 회전 렌즈 에지 프로파일을 볼 수 있다.
본 발명의 방법, 시스템 및 소프트웨어는 검사 과정 중에 용기의 공동 내에서의 렌즈 이동 정도를 결정하기 위해 습식 안과 렌즈의 화상의 에지 프로파일을 사용하므로 이 발견에 기초한다. 용기 내의 안과 렌즈 이동을 렌즈 화상에서 확인되는 다른 특색의 이동과 비교함으로써, 안과 렌즈의 실제 결함과 안과 렌즈가 놓여지는 액체 또는 용기 공동 내에 존재할 수 있는 아티팩트를 확실하게 식별할 수 있다.
제1 태양에서, 안과 렌즈를 결함에 대해 검사하는 방법은 렌즈를 용기의 공동 내의 일정 체적의 액체 내에 제공하는 단계, 용기 내의 제1 위치에서 렌즈의 제1 화상을 취득하는 단계, 렌즈를 용기 내의 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시키는 단계, 및 제2 위치에서 렌즈의 제2 화상을 취득하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 안과 렌즈는 콘택트 렌즈이다. 제1 및 제2 화상의 각각은 콘택트 렌즈의 전체 렌즈 에지를 포함한다. 즉, 제1 화상은 콘택트 렌즈의 전체 둘레를 구비하는 콘택트 렌즈의 화상을 포함하며, 제2 화상은 콘택트 렌즈의 전체 둘레를 구비하는 콘택트 렌즈의 화상을 포함한다. 제1 및 제2 화상을 취득하거나 렌즈의 사진을 찍기 위해 디지털 카메라를 사용할 때, 이들 화상은 화상 데이터인 수치 또는 디지털 값으로 표시된다. 제1 및 제2 화상 또는 화상 데이터는 화상 내의 특색을 위치확인하기 위해 컴퓨터 소프트웨어와 같은 컴퓨터 알고리즘으로 처리된다. 즉, 상기 방법은 컴퓨터 알고리즘을 사용하여 제1 및 제2 화상을 처리하여 화상 내의 특색을 위치확인하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 콘택트 렌즈 화상의 렌즈 에지 프로파일을 발생시키는 단계를 포함한다. 렌즈 에지 프로파일은 또한 렌즈 에지 맵인 것을 알 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 방법은 제1 렌즈 화상으로부터 제1 렌즈 에지 프로파일을 발생시키고 제2 렌즈 화상으로부터 제2 렌즈 에지 프로파일을 발생시키는 단계를 포함한다. 제1 렌즈 에지 프로파일과 제2 렌즈 에지 프로파일을 비교함으로써, 제1 위치로부터 제2 위치로의 렌즈 이동 양이 결정될 수 있다. 상기 방법은 또한, 제1 및 제2 렌즈 에지 프로파일을 비교함으로써 결정되는 렌즈의 이동 양에 기초하여 렌즈와 함께 이동한 특색을 렌즈와 함께 이동하지 않은 특색으로부터 구별하기 위해 제1 및 제2 화상에서 위치확인된 대응 특색의 위치를 비교하는 단계를 포함한다. 렌즈와 함께 이동하며 정상 렌즈 특색이 아닌 특색이 있다면 이는 단수 또는 복수의 렌즈 결함으로 분류된다. 렌즈 결함이 소정 개수 이상 검출되면 그 렌즈는 불합격된다. 또한, 본 발명의 방법은 안과 렌즈의 화상을 둘 초과의 취득하는 단계를 포함할 수 있는 바, 예를 들어 본 발명의 방법 및 시스템은 안과 렌즈의 화상을 셋, 넷, 다섯 또는 그 이상 취득할 수 있으며, 검사 과정 중에는 추가적인 화상도 사용될 수 있다. 추가적인 화상의 사용은 검사 정확도 개선에 도움이 될 수 있으며, 잘못된 불합격 숫자를 감소시킬 수 있다.
렌즈 에지 프로파일은 숫자 또는 그래픽 형태로 제시될 수 있다. 본 명세서에서, 렌즈 에지 프로파일이란 콘택트 렌즈의 주변 렌즈 에지를 따르는 콘택트 렌즈 둘레의 형상을 지칭한다. 렌즈 에지 프로파일은 콘택트 렌즈의 화상의 중심으로부터, 예를 들면 콘택트 렌즈 화상의 광축으로부터 콘택트 렌즈 화상의 외주 에지까지, 콘택트 렌즈 화상의 내부 에지까지, 또는 콘택트 렌즈 화상의 내부 에지와 외주 에지 양자까지 다수의 자오선을 따라서 예를 들어 0도 내지 360도의 다수의 자오선을 따라서 직선 반경방향 거리를 측정함으로써 발생된다. 내부 반경방향 길이를 측정하는데 사용되는 자오선의 개수는 변화될 수 있지만, 보다 많은 자오선 반경방향 길이의 측정이 콘택트 렌즈 둘레의 형상을 보다 정확하게 묘사하는 렌즈 에지 프로파일을 제공할 것임을 알 수 있다. 예를 들어, 360개 자오선의 직선 반경방향 길이를 1도씩 증분하여 측정하게 되면 4개의 자오선의 반경방향 길이를 90도씩 증분하여 측정하는 것보다 정확한 렌즈 에지 프로파일이 제공될 것이다.
제1 및 제2 화상에서 위치확인된 특색은 렌즈 내의 잠재적 결함을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 화상에서 위치확인된 특색은 또한 렌즈의 사진을 찍는 카메라의 시야에 들어오는 용기 또는 액체 내에 존재하는 아티팩트를 포함할 수 있다. 상기 특색은 또한 렌즈에 제공되는 하나 이상의 식별 표식(mark), 예를 들어 렌즈가 렌즈 착용자의 눈에 착용될 때 렌즈의 회전을 확인하기 위해 사용되는 단수 또는 복수의 표식, 또는 렌즈 착용자, 렌즈 제조업자 또는 렌즈를 관찰하는 검안사 또는 안과의사에게 기타 정보를 제공할 수 있는 단수 또는 복수의 표식을 포함할 수 있다.
상기 방법은 따라서 자동 기록(예를 들면, 한 장 또는 여러 장의 사진 촬영) 단계, 및 렌즈의 결함을 액체나 용기 또는 액체와 용기 양자에 존재하는 아티팩트와 구별하기 위해, 두 개의 화상을 기록하는 사이에 움직인 렌즈의 두 개의 화상(예를 들면, 하나의 렌즈의 두 개의 개별 화상)을 비교하는 단계를 포함한다.
실제 렌즈 결함과 아티팩트의 식별은, 제1 렌즈 화상 내의 잠재 결함을 확인하고, 제2 렌즈 화상 내의 잠재 결함을 확인하며, 상기 잠재 결함이 제1 및 제2 렌즈 화상 양자에 대해 동일한 상대 위치에 있으면 그 결함을 아티팩트로서 분류함으로써 달성될 수 있다. 잠재 결함은 결함 크기, 결함 배향, 결함 형상 등으로부터 선택되는 하나 이상의 기준을 포함하는 임의의 적합한 기준에 기초하여 확인될 수 있다.
제1 및 제2 화상은 양 화상에서 잠재 결함이 검출될 때만 비교될 수도 있으며; 따라서 잠재 결함이 전혀 검출되지 않으면 렌즈가 합격될 수 있으며, 제1 화상에서 잠재 결함이 전혀 검출되지 않으면 두 개의 화상이 비교되지 않을 수 있다.
경화 공정 도중의 불완전하게 경화된 중합성 재료의 포켓 형성에 의해 초래되는 결함과 같은 특정 결함은 종래의 조명 설정 하에서 쉽게 검출될 수 없다. 이러한 결함의 검출을 용이하게 하기 위해서, 종래의 조명 대신에 또는 그에 추가적으로 개선된 조명 모드 또는 설정이 사용된다. 따라서, 상이한 형태의 결함을 검출하기 위해 상이한 조명 모드가 사용될 수 있다. 일 예에서는, 제1 위치에서 렌즈의 화상을 제1 조명 모드를 사용하여 촬영하고, 이어서 제1 위치에서 렌즈의 다른 화상을 제2 조명 모드 하에 촬영한다. 렌즈의 이동 이후, 제2 위치에서 렌즈의 화상을 제1 조명 모드를 사용하여 촬영하고, 이어서 렌즈의 다른 화상을 제2 조명 모드 하에서 촬영한다. 동일한 조명 모드 하에서 촬영된 제1 및 제2 화상을 이후 쌍으로 비교한다. 예를 들어, 상이한 조명 모드 하에서 촬영된 두 쌍의 화상에서 잠재 결함이 전혀 검출되지 않을 경우에만 렌즈가 합격될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제1 쌍의 화상의 어디에서도 잠재 결함이 전혀 검출되지 않을 경우, 렌즈는 다음 단계로 넘어갈 수 있다.
제1 위치로부터 제2 위치로의 렌즈 이동은 용기에 대한 이동일 수 있다. 즉, 제1 및 제2 화상이 취득될 때 렌즈와 용기 사이에 상이한 공간 관계를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 상기 이동은 회전적이거나(예를 들어, 렌즈의 광축에 대해) 병진적이거나(예를 들어, 적어도 대략 렌즈의 광축에 대해 수직하거나 거의 수직한 평면에서) 또는 둘 다일 수 있다. 렌즈의 이동은 렌즈가 배치되는 용기를 이동시킴으로써 이루어질 수 있다. 예를 들어, 렌즈가 용기의 공동 내에서 액체 내에 놓이고 용기가 트레이 또는 기타 적합한 용기 캐리어 상에 설치되면, 렌즈의 이동은 트레이의 급속 회전, 트레이의 진동 또는 임의의 기타 적합한 방법, 및 그 조합에 의해 이루어질 수 있다. 렌즈의 이동은 트레이를 비교적 높은 가속, 비교적 높은 감속 또는 양자로 이동시킴으로써 초래될 수 있다. 가속 및 감속은 렌즈, 렌즈가 놓이는 액체, 렌즈 용기의 상대 운동을 초래할 것이다. 생산되는 렌즈의 생산성을 최대화할 필요가 있는 제조 공정에서는, 상기 이동 또는 회전을 약 1초 이하의 기간 내에 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 용기의 이동은 밀리세컨드(milliseconds) 또는 수백 밀리세컨드 정도일 수 있으며, 상기 이동은 렌즈를 1초 이상의 기간 동안 이동시킬 수 있다.
렌즈는 렌즈 용기가 배치되는 캐리어 또는 트레이를 원형 경로에서 이동시킴으로써 이동 또는 회전될 수 있다. 예를 들어, 캐리어 또는 트레이는 약 80mm, 약 60mm, 약 40mm 또는 약 20mm와 같은, 약 100mm 미만의 직경을 갖는 수평 원형 경로 내에서 이동할 수 있다. 즉, 캐리어 또는 트레이는 액체가 렌즈 용기 내에 보유될 수 있도록 수평으로 배향될 수 있으며, 캐리어 또는 트레이는 (예를 들어, 액체가 캐리어 또는 트레이로부터 쏟아지지 않도록) 수평 배향을 유지하면서 원형 경로에서 이동할 수 있다. 하나의 특정한 예에서, 용기 캐리어 또는 트레이는 약 20mm 또는 약 25mm의 직경을 갖는 거의 수평한 원형 경로에서 회전한다. 원형 경로가 필요없이, 예를 들어 캐리어 또는 트레이가 타원형 경로 또는 다른 기하학적 형상의 경로에서 이동할 수도 있다. 도시된 실시예를 포함하는 일부 예에서는, 용기 캐리어 또는 트레이가 회전하지 않는다. 대신에, 캐리어의 배향이 고정되지만, 캐리어는 전체적으로 중심축 주위로 원형 경로를 이동한다. 그렇지 않으면, 트레이 또는 캐리어가 진동될 수 있거나 트레이가 수평하거나 거의 수평한 평면 내에서 직선 방향으로 이동할 수도 있다. 캐리어의 이동은 용기 내의 렌즈를 용기 내의 액체 내에서 회전하게 만든다.
빠른 회전은, 트레이를 10도 이상 회전시키고 이후 트레이를 2초 미만의 시간에 그 원위치로 복귀시킴으로써 이루어질 수 있다.
렌즈가 이동하기 시작한 후, 카메라는 이동하는 렌즈의 두 개의 화상을 취득할 수 있다. 대안적으로, 카메라는 렌즈가 이동하기 전에 렌즈의 제1 화상을 취득하고 이후 렌즈가 이동, 예를 들어 회전 중일 때 또는 이동한 후에 렌즈의 제2 화상을 취득할 수 있다.
상기 방법은 특색을 위치확인하기 위해 제1 및 제2 화상을 역치화하는 단계를 포함할 수 있는 바; 즉 어둡기(darkness)의 역치 레벨이 설정될 수 있고, 상기 역치보다 어두운 것은 무엇이든 잠재 결함으로서 흥미있는 것으로 확인될 수 있다.
상기 방법은 제1 및 제2 화상에서 렌즈 에지를 확인하고 예상 에지 형상으로부터의 일탈을 위치확인하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 일탈은 잠재 결함으로서 확인될 수 있다.
용기는 제1 및 제2 화상이 취득될 때 동일한 장소에 있을 수 있다. 대안적으로, 용기는 제1 화상이 취득될 때는 제1 장소에 있을 수 있고 제2 화상이 취득될 때는 다른 제2 장소에 있을 수 있으며; 렌즈는 이후 용기가 제1 장소에서 제2 장소로 이동함으로써 제1 위치로부터 제2 위치로 이동될 수 있다.
콘택트 렌즈는 액체 내에 보관되거나 포장될 수 있다. 렌즈는 중합 하이드로겔 콘택트 렌즈이거나 중합 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈일 수 있다.
렌즈의 임의의 이동은 본 발명에서 도움이 된다. 렌즈의 이동은 병진 운동뿐일 수 있다. 렌즈의 이동은 렌즈의 중심 광축 주위로의 회전과 같은 회전 운동뿐일 수 있다. 렌즈의 이동은 회전 및 병진 운동 양자일 수 있다. 용기 내의 렌즈의 화상이 용기 내의 렌즈의 정확한 위치설정을 요하지 않기 때문에 용기 내에서의 렌즈의 병진 운동은 본 발명을 실시하는데 유용할 수 있다. 예를 들어, 카메라는 콘택트 렌즈, 렌즈가 놓이는 공동, 및 용기의 주변부를 포함하는 시야를 가질 수 있다.
본 발명의 방법에서, 콘택트 렌즈는 구면 콘택트 렌즈이거나 또는 비구면 부분을 포함하는 콘택트 렌즈일 수 있다. 일부 실시예에서, 콘택트 렌즈는 비점수차를 보정하는데 효과적인 원환상 광학 구역을 가지며, 이러한 콘택트 렌즈는 통상 원환상 콘택트 렌즈로 지칭된다. 구면 콘택트 렌즈는 본 명세서에 기술된 확인 수단을 구비하지 않을 수도 있지만, 원환상 콘택트 렌즈는 통상 하나 이상의 확인 수단을 구비하는 바, 예를 들면 콘택트 렌즈가 눈 위에 위치될 때 콘택트 렌즈의 회전을 시각화하기 위한 하나 이상의 식별 표식을 구비한다. 본 발명의 방법에서, 콘택트 렌즈가 식별 표식을 포함할 때, 표식은 제1 및 제2 화상에서 위치확인되는 특색 중 하나일 수 있다. 위치확인된 특색 중 다른 것의 이동은 필요할 경우 표식에 대해 결정될 수 있다. 식별 표식은 콘택트 렌즈의 제조 중에 콘택트 렌즈 상에 의도적으로 제공되기 때문에 콘택트 렌즈의 정상 특색으로 간주됨을 알 수 있다. 콘택트 렌즈의 정상 특색이 아닌 특색은 무엇보다도 콘택트 렌즈의 제조 중에 콘택트 렌즈 상에 의도적으로 제공되지 않은 특색이다. 이를 감안하여, 안과 렌즈 상에 식별 표식이 제공되면, 본 발명의 방법은 이 표식을 결함 이외의 특색으로 확인하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 방법은 렌즈 에지 프로파일을 발생하기 위해 렌즈 화상의 반경방향 치수를 측정하는 것에 추가적으로 안과 렌즈 상에 제공된 식별 표식에 대한 특색의 이동을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 화상 또는 화상 데이터의 분석은 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 이루어진다. 양 화상의 분석은 제2 화상이 취득된 후에 이루어질 수 있거나, (예를 들어, 제1 화상은 제2 화상의 취득 전에 또는 도중에 분석되고 제2 화상은 제2 화상의 취득 후에 분석되도록) 순차적으로 이루어질 수 있다.
제1 및 제2 화상 내의 특색의 배치는 임의의 적합한 좌표계, 예를 들면 직교 좌표계 또는 극좌표계의 관점에서 이루어질 수 있다.
용기는 블리스터 팩(blister pack)일 수 있다. 용기는 안과 렌즈를 수용액에 보관하기 위한 공동 또는 리셉터클을 갖는 렌즈 캐리어 또는 트레이일 수 있다. 용기는 콘택트 렌즈 보관 공동을 포함하는 블리스터 팩일 수 있다. 용기는 큐벳(cuvette)일 수 있다. 공동에는 생리 식염수 또는 완충 생리 식염수(예를 들면, 인산 완충 생리 식염수, 붕산 완충 생리 식염수, 및 중탄산 완충 생리 식염수)와 같은 포장 액체가 제공되며, 어느 것이든 계면활성제를 포함하거나 포함하지 않을 수 있으며, 포장 액체 내에 콘택트 렌즈가 배치된다.
제1 및 제2 화상은 단수 또는 복수의 카메라를 사용하여 취득할 수 있다. 통상적으로, 화상은 밀봉되지 않은 용기 내의 렌즈에 의해 취득된다. 카메라는 디지털 카메라일 수 있으며, 화상을 기록하기 위한 전하결합소자(CCD) 어레이를 구비할 수 있거나, 단수 또는 복수의 카메라는 하나 이상의 CMOS(complementary metal oxide semiconductor: 상보형 금속 산화물 반도체) 집적회로를 구비할 수 있다. 도시된 실시예에서, 카메라는 화상 기록용 CCD 어레이를 구비하는 디지털 카메라이다. 카메라는 렌즈 에지와 렌즈 표면이 동시에 초점이 맞는 화상을 취득하기에 충분히 큰 피사계 심도를 갖도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 렌즈의 단일 화상은 렌즈 에지와 렌즈 표면의 개별 화상을 취득하는 다른 이중 촬영 기술에 비해서, 전체 렌즈 표면과 전체 렌즈 에지의 양자의 상세를 포함할 것이다.
제1 및 제2 화상은 각각 카메라 아래에서의 렌즈의 정확한 위치설정이 중요하지 않도록 렌즈보다 충분히 큰 면적일 수 있다.
습식 렌즈의 명시야상(bright field image)을 발생하기 위해 예를 들어 발광 다이오드(LED)와 같은 광원이 사용될 수 있다. 광은 시준 렌즈(예를 들면 색수차 보정 렌즈)에 의해 적어도 부분적으로 시준된 후 용기를 통과한다. 예를 들어, 용기가 수용하는 광은 시준 렌즈를 통과한 부분 시준된 광임을 알 수 있다. 용기 형상(예를 들어 블리스터 팩 공동 형상) 및 용기 내의 액체는 함께, 광이 광원으로부터 카메라를 향할 때 부분 시준된 광의 시준을 완성할 수 있다. 콘택트 렌즈를 공동 내의 액체 내에 포함시키는 것은 시준된 광(용기와 액체를 통과하는 광)을 와해시켜, 렌즈 에지 및 잠재 결함과 같은 렌즈의 특색이 가시적이게 되도록 만든다. 카메라로부터의 광의 일탈을 와해하거나 초래함으로써, 렌즈의 렌즈 특색이 단수 또는 복수의 카메라에 의해 캡처되고 추가 처리될 수 있다. 단수 또는 복수의 카메라는 시준된 광(시준 렌즈, 용기 및 액체를 통과하는 광)을 수용하며, 잠재 결함, 렌즈 에지 또는 이들 양자의 존재로 인한 시준 광의 일탈은 단수 또는 복수의 카메라가 이들 특색을 화상 처리 및 분석하기 위해 캡처할 수 있게 한다.
상이한 형태의 결함을 캡처하기 위해 상이한 조명 설정 또는 모드가 사용될 수 있다. 경화 공정 도중의 불완전하게 경화된 중합성 재료의 포켓 형성에 의해 초래되는 결함과 같은 특정 결함은 종래의 조명 하에서 낮은 콘트라스트로 쉽게 검출될 수 없다. 따라서, 광원의 유효 조명 면적은 소정의 콘트라스트를 달성하도록 조절된다. 광원은 소정의 조명 강도 및 콘트라스트를 생성하도록 선택적으로 온오프될 수 있는 다중 LED의 어레이 또는 클러스터를 포함할 수 있다. LED의 클러스터는 일곱 개의 LED를 포함할 수 있다. 광원은 종래의 조명 모드 도중에 모두 켜지는 동일한 LED의 어레이를 포함할 수 있다. 소정 콘트라스트를 생성하기 위해, 예를 들어 중심 LED만 켜지고 모든 주변 LED는 꺼지는 개선된 조명 모드가 채택된다. 따라서, 상이한 형태의 결함을 검출하기 위해서는, 제1 위치에서 렌즈의 화상이 모든 LED가 켜지는 종래의 조명 모드 하에서 캡처될 수 있고, 이어서 제1 위치에서 렌즈의 다른 화상이 예를 들어 하나의 LED만 켜지는 개선된 조명 모드 하에서 캡처될 수 있다. 개선된 조명 모드 중에 있는 LED의 개수를 종래의 조명 모드에 비해 감소시킴으로써, 개선된 조명 모드에서 유효 조명 면적(광원으로부터 발출되는 광의 면적)이 감소된다. 또한, 종래의 조명 모드와 개선된 조명 모드 양자에서 유사하거나 거의 유사한 전체 광도를 유지하면서 유효 조명 면적이 조절될 수 있다. 예를 들어, 광원으로서 일곱 개의 LED가 사용될 때는, 개선된 조명 모드에서 단일 LED에 인가되는 전류량에 비해 적은 전류가 종래의 조명 모드에서 일곱 개의 LED 각각에 인가된다. 이러한 전류 수정에 의하면, 유사한 전체 광도를 제공하면서 조명을 변경할 수 있다. 렌즈 이동 이후에, 제2 위치에서 렌즈의 화상이 종래의 조명 모드 하에서 캡처되고, 이어서 제2 위치에서 렌즈의 다른 화상이 개선된 조명 모드 하에서 캡처된다. 렌즈에 결함이 있는지를 결정하기 위해, 종래의 조명 하에서 캡처된 제1 및 제2 화상이 처리 및 비교된다. 이후, 개선된 조명 하에서 캡처된 제1 및 제2 화상이 처리 및 비교된다.
본 명세서에 따르면, 본 발명의 방법은 렌즈 화상의 렌즈 주변 또는 둘레 주위의 반경방향 거리를 계산함으로써 렌즈 에지를 맵핑하는 단계를 포함하는 것을 알 수 있다. 이는 렌즈 에지 프로파일을 발생시키는 것으로 지칭될 수도 있다. 반경방향 거리는 콘택트 렌즈의 중심으로부터 렌즈의 자오선을 따라서 안과 렌즈의 에지까지의 거리를 지칭한다. 당업자라면 이해하듯이, 안과 렌즈의 자오선은, 0도와 360도가 3시 위치에 있고 90도 자오선이 12시 위치에 있는 그 각도 측정에 의해 확인될 수 있다. 반경방향 거리는 렌즈의 2차원 화상을 사용하여 반경방향 거리를 측정할 때와 같은 때에는 직선 반경방향 거리일 수 있거나, 또는 렌즈의 곡률이 측정에 포함될 경우에는 곡선 반경방향 거리일 수 있다. 이들 값은 당업자가 이해하는 소벨(Sobel) 필터 또는 미분을 사용하는 기술과 같은 종래의 에지 검출 기술에 기초하여 렌즈 에지 형상을 결정하는데 사용될 수 있다. 이들 검출 기술은 컴퓨터용 소프트웨어에 기록된다.
실제로, 렌즈 에지는 예를 들어 그 외측 에지, 그 내측 에지, 그 두께(외측 에지와 내측 에지 사이의 거리) 또는 그 어둡기를 알아냄으로써 확인될 수 있다. 그러나, 에지 두께와 에지 어둡기는 제1 및 제2 화상 사이에서 변하도록 나타날 수 있다. 이제 렌즈의 외측 에지의 일부를 형성하는 특색을 확인하여 렌즈의 배향 변경을 결정함으로써 바람직한 결과가 얻어질 수 있는 것으로 나타났다. 추가적으로 또는 대안적으로, 무엇보다도 렌즈 또는 렌즈 화상의 회전 각도를 입증하기 위해 내측 및 외측 에지 데이터를 비교함으로써 바람직한 결과가 얻어질 수 있다.
용기는 트레이 또는 캐리어 상에서 운반될 수 있다. 검사 카메라 하에서의 용기를 운반하는 트레이의 아주 작은 이동은 렌즈가 용기 공동 내에서 회전되게 할 수 있으며, 이 회전 중에 카메라는 제1 및 제2 화상을 기록한다.
상기 방법은 안과 렌즈에 대해 최소 각도 시프트 이상으로 이동하는 특색을 비렌즈 특색으로 분류하는 단계를 포함할 수 있다. 그렇지 않으면 상기 방법은 렌즈의 각도 회전에 대해 최소 각도 시프트 이상으로 이동하는 임의의 특색을 확인하고 최소 각도 시프트 이상으로 이동하는 특색을 "비렌즈 결함"(예를 들어, 이 특색은 렌즈 결함이 아니며, 대신에 포장 액체 안의 입자와 같은 다른 것임)으로 구분, 분류 또는 표시(labeling)하는 단계를 포함할 수 있다. 최소 각도 시프트는 예를 들어, (어느 방향으로도) ±0.1°, ±0.5°, ±1°또는 ±5°또는 0.1°와 약 5°사이의 임의의 값일 수 있다. 실제 값은 신호대 잡음비에 기초하여 변할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 최소 각도 시프트로서 1°를 가정할 때, 렌즈가 제1 및 제2 화상 사이에서 30°이동하고 특색이 29°내지 31°사이를 이동하며 특색의 각도 시프트가 1°미만이면, 특색은 렌즈 결함인 것으로 간주되거나 분류될 수 있다. 상대적으로, 특색이 29°미만 또는 31°초과 이동하면, 특색은 비렌즈 결함으로 분류된다. 최소 각도 시프트가 ±5°를 초과하면, 잘못된 불합격 횟수가 증가할 수 있으며, 필요할 경우 잘못된 불합격 가능성을 감소시키기 위해 화상을 취득하고 렌즈 에지를 발생하는 것과 같은 검사 방법의 단계가 반복될 수 있다.
제1 및 제2 화상은 마이크로미터 또는 미크론 정도의 해상도를 가질 수 있다. 본 방법 및 시스템에서, 렌즈 화상의 각 픽셀은 약 22미크론의 거리에 해당된다. 고해상도에서 볼 수 있는 미세한 디테일은 에지 맵핑을 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 방법 및 시스템 구성요소를 사용하여 추가 화상을 취득할 때, 추가 화상도 마이크로미터 정도의 해상도를 가질 수 있다.
도시된 실시예에서, 렌즈 에지 형상의 분석과, 검사 시스템 및 시스템 구성요소의 제어는 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 이루어진다.
본 명세서의 내용을 감안하면, 안과 렌즈를 결함에 대해 검사하는 방법은 안과 렌즈 용기의 수성 액체 중에 있는 하나의 습식 또는 수화 안과 렌즈의 적어도 두 개의 화상을 취득하는 단계, 및 제1 화상은 용기 내의 제1 위치에서의 렌즈를 나타내고 제2 화상은 용기 내의 다른 제2 위치에서의 렌즈를 나타내도록 상기 하나의 수화 안과 렌즈를 용기 내에서 용기에 대해 이동시키는 단계를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 안과 렌즈를 결함에 대해 검사하는 방법에서, 상기 단계는 습식 또는 수화 렌즈의 적어도 네 개의 화상을 취득하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 화상은 렌즈가 제1 위치에 있을 때 두 개의 상이한 조명 모드, 예를 들어 종래의 조명 모드와 개선된 조명 모드 하에서 캡처될 수 있다. 제3 및 제4 화상은 제1 및 제2 화상에 대해 각각 사용된 것과 동일한 두 개의 상이한 조명 모드 하에서 렌즈가 이동된 후 제2 위치에 있을 때 캡처될 수 있다. 이들 화상의 각각은 전체 렌즈, 예를 들면 렌즈의 표면과 렌즈의 에지를 포함할 수 있다. 상기 방법은 화상 또는 화상 데이터(디지털 화상의 경우)를 잠재 렌즈 결함에 대해 분석하는 단계를 포함할 수 있다. 잠재 렌즈 결함이 렌즈 결함으로서 분류되면, 렌즈는 불합격될 수 있다. 그렇지 않으면, 렌즈는 합격인 것으로 생각될 수 있으며 제조 라인에서 추가 처리된다. 상기 방법은 용기 내에서의 렌즈의 상대 이동, 임의의 잠재 렌즈 결함의 상대 이동 또는 양자를 결정하기 위해 하나 이상의 컴퓨터를 사용하여 렌즈 화상 데이터를 처리하는 등에 의해 렌즈 에지를 맵핑하거나 렌즈 에지 프로파일을 발생시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 다수의 안과 렌즈에 대해 반복될 수 있으며, 따라서 다수의 렌즈가 동시에 또는 거의 동시에 검사될 수 있다. 이는 다수의 안과 렌즈의 제조에 있어서 특히 유익할 수 있다.
본 발명의 방법은 렌즈 용기 내에서의 렌즈 회전 양을 결정하기 위해 습식 또는 수화 안과 렌즈의 화상의 에지를 맵핑하는 단계를 포함할 수 있다는 것도 알 수 있다. 본 명세서에 기재하듯이, 이러한 방법은 수화 안과 렌즈를 용기 내의 제1 위치로부터 용기 내의 제2 위치로 이동시키고 제1 위치에서 렌즈의 제1 화상을 그리고 제2 위치에서 렌즈의 제2 화상을 취득하는 단계를 포함할 수 있다. 맵핑 단계는 양 화상에 대해서 이루어지거나 또는 특정 상황에서는 하나의 화상에 대해서만 이루어질 수 있다. 맵핑은 카메라에 의해 양 화상이 취득된 후에 이루어질 수 있거나, 또는 맵핑은 제1 화상이 취득되고 이후 제2 화상이 취득된 후와 같이 각각의 화상이 취득된 후에 각각의 화상에 대해 이루어질 수 있다.
안과 렌즈의 제1 화상의 화상 데이터는 제2 렌즈 화상이 취득되기 전에 분석될 수 있다. 분석에 의해 어떠한 잠재 렌즈 결함도 확인되지 않으면, 렌즈는 합격되고 제조 공정이 진전될 수 있다. 분석에 의해 잠재 렌즈 결함이 확인되면, 제1 화상의 렌즈 에지는 렌즈 화상 데이터를 분석하기 위한 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 맵핑될 수 있으며, 상기 렌즈 에지는 제1 화상의 렌즈 에지를 맵핑하기 위한 것과 같은 공정을 사용하여 렌즈를 용기 내에서 이동시키고 렌즈의 제2 화상을 취득한 후에 다시 맵핑될 수 있다. 두 개의 렌즈 에지 맵은 확인된 임의의 잠재 렌즈 에지 결함뿐 아니라 서로에 대해 상관될 수 있다. 잠재 렌즈 결함이 렌즈 결함인 것으로 판정되면, 렌즈는 불합격된다. 잠재 렌즈 결함이 액체 또는 용기에 기인하는 아티팩트인 것으로 판정되면, 렌즈는 허용되고 제조 라인에서 추가 처리된다.
다른 태양에서는, 본 발명의 방법을 수행하기 위한 자동 렌즈 검사 시스템이 제공된다. 렌즈 검사 시스템은 카메라, 광원, 및 렌즈 용기 내의 렌즈를 용기 내의 제1 위치로부터 용기 내의 제2 위치로 이동시킬 수 있는 캐리어를 포함할 수 있다. 카메라는 예를 들어 렌즈 캐리어의 광원과 반대 쪽에 배치됨으로써 렌즈 캐리어를 거쳐서 광원으로부터 광을 수용하도록 배치될 수 있다.
렌즈 검사 시스템은 또한 카메라에 의해 촬영된 화상을 수용 및 처리하기 위한 처리 유닛을 구비할 수 있다. 처리 유닛은 카메라에 의해 촬영된 화상에서 특색을 검출하기 위한 제1 처리 모듈을 가질 수 있다. 처리 유닛은 제1 렌즈 화상으로부터 발생된 제1 렌즈 에지 프로파일을 제2 렌즈 화상으로부터 발생된 제2 렌즈 에지 프로파일과 비교함으로써 렌즈의 이동을 확인하기 위한 제2 처리 모듈을 가질 수 있다. 처리 유닛은 제1 처리 모듈에 의해 검출된 특색의 이동을 제2 처리 모듈에 의해 확인된 렌즈의 이동과 비교하기 위한 제3 처리 모듈을 가질 수 있다. 처리 유닛은 컴퓨터 형태이거나, 컴퓨터의 일부를 형성할 수 있다. 처리 유닛은 세 개의 처리 모듈의 기능을 제공하기 위해 소프트웨어를 실행하는 프로그래밍가능한 처리 유닛 형태일 수 있다. 일 예로서, 하나 이상의 카메라는, 수화 렌즈의 화상 취득 제어를 보조하고 렌즈 화상 데이터를 잠재 결함에 대해 분석하는 소프트웨어와 같은 지령을 구비하는 하나 이상의 컴퓨터에 연결될 수 있다.
다른 태양에서는, 소프트웨어 제품이 제공된다. 소프트웨어 제품은 컴퓨터가 컴퓨터에 저장된 렌즈 화상에서 특색을 검출하도록 하기 위한 제1 소프트웨어 모듈을 포함할 수 있다. 소프트웨어 제품은 제1 렌즈 화상으로부터 발생된 제1 렌즈 에지 프로파일을 제2 렌즈 화상으로부터 발생된 제2 렌즈 에지 프로파일과 비교함으로써 컴퓨터가 렌즈의 이동을 확인하게 하기 위한 제2 소프트웨어 모듈을 포함할 수 있다. 소프트웨어 제품은 컴퓨터가 제1 소프트웨어 모듈의 실행 결과 검출된 특색의 이동을 제2 소프트웨어 모듈의 실행에 의해 확인된 렌즈의 이동과 비교하도록 하기 위한 제3 소프트웨어 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법의 태양은 본 발명의 시스템 및 소프트웨어에 동등하게 적용될 수 있으며 그 역도 가능함을 알 것이다.
이제 본 발명의 방법, 시스템, 및 제품의 특정한 예시적 실시예를 첨부도면을 참조하여 단지 예로서만 상세히 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 방법의 일 실시예의 흐름도이다.
도 2는 렌즈 검사 시스템의 일 실시예의 도시도이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 시스템 및 방법의 일 실시예에 사용되는 예시적인 광원의 상이한 모드의 도시도이다.
도 4a 및 도 4b는 통상적인 렌즈의 외측 에지 플롯을 도시하는 그래프로서, X축은 렌즈의 광축 주위의 각도를 나타내고 Y축은 렌즈 화상의 단위 반경방향 길이(픽셀)를 나타내는 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 용기 공동의 액체 내에 놓인 콘택트 렌즈의 화상으로서, 렌즈 결함이 발견되는 도 2의 시스템에 의해 캡처된 화상의 도시도이다.
도 6a 및 도 6b는 용기 공동의 액체 내에 놓인 콘택트 렌즈의 화상으로서, 비렌즈 결함이 발견되는(예를 들어, 검출된 특색이 렌즈 결함이 아님) 도 2의 시스템에 의해 캡처된 화상의 도시도이다.
도 7은 다수의 렌즈를 동시에 검사하기 위한 자동 렌즈 검사 시스템의 도시도이다.
도 8은 0도와 360도 사이에서 확인되고 콘택트 렌즈의 중심에서 교차하는 상이한 자오선을 갖는 안과 렌즈의 평면 도시 화상의 도시도이다.
도 9는 0도 자오선 내지 90도 자오선 사이의 도 3a에 도시된 프로파일과 유사한 렌즈 에지 프로파일을 제공하고 0도 자오선에서 90도 자오선까지 연장되는 안과 렌즈 에지의 확대도이다.
도 10a, 도 10b, 도 10c 및 도 10d는 각각 콘택트 렌즈의 표면 상의 하나 이상의 식별 표식을 도시하는 콘택트 렌즈의 평면도이다.
이하의 설명은 주조 성형된 하이드로겔 콘택트 렌즈 또는 주조 성형된 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈에 관하여 제공될 것이다. 주조 성형 공정에서는, 내부에 조성물이 배치되는 콘택트 렌즈 형상 공동을 형성하도록 함께 결합되는 제1 및 제2 몰드 섹션을 갖는 콘택트 렌즈 몰드 조립체 내에서의 중합성 렌즈 전구체 조성물의 중합 이후에, 몰드 섹션은 중합 콘택트 렌즈 제품이 하나의 몰드 섹션에만 부착되도록 이형(demold)된다. 중합 콘택트 렌즈 제품은 이후 이 제품이 부착되는 하나의 몰드 섹션으로부터 제거되거나 분리된다. 분리된 중합 콘택트 렌즈 제품은 이후 필요할 경우 건식 검사 공정에서(예를 들면, 렌즈가 수화 상태가 아닐 때) 검사될 수 있다. 분리된 렌즈 제품(및 가능하다면 검사된 건식 렌즈 제품)은 이후, 콘택트 렌즈 포장 용기 내에 있을 수 있거나 콘택트 렌즈 제조 라인의 추출/수화 스테이션에 있을 수 있는 액체 내에 놓인다. 액체는 콘택트 렌즈 포장 액체와 같은 수성 액체일 수 있거나, 또는 특히 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈를 위한 알코올 등과 같은 유기 용제일 수 있다. 분리된 렌즈 제품이 추출 트레이 등의 내부와 같은 추출/수화 스테이션의 액체 내에 놓이면, 최종 수화 콘택트 렌즈는 이후 콘택트 렌즈 포장 용기 내에 배치될 수 있다. 용기 내에 배치된 후 콘택트 렌즈는 본 명세서에 기재된 방법을 사용하여 검사될 수 있다.
도 1은 수화 안과 렌즈를 그 생산 중에 렌즈 결함에 대해 검사하는 본 발명의 방법의 일 실시예의 단계들을 도시하는 흐름도이다. 도 1에 도시하듯이, 렌즈를 결함에 대해 검사하는 방법은 렌즈를 용기의 공동 내의 일정 체적의 액체 내에 제공하는 단계 102를 포함한다. 렌즈는 액체를 추가하기 전에 용기의 리셉터클 또는 공동 내에 배치될 수 있거나, 또는 용기에 담긴 일정 체적의 액체 내에 배치될 수 있다. 대안적으로, 렌즈와 액체는 동시에 용기 공동 내에 배치될 수 있다. 본 명세서에서 논의되는 액체는 임의의 수용액일 수 있다. 예를 들어, 액체는 방부제 또는 살균제가 없는 수용액일 수 있는 바, 예를 들어 액체는 렌즈 세정액이 아닐 수도 있다. 특정 실시예에서, 본 발명의 방법에 사용되는 액체는 하나 이상의 계면활성제를 포함하거나 포함하지 않을 수 있는, 생리 식염수 또는 완충 생리 식염수와 같은 콘택트 렌즈 포장 용액이다.
렌즈가 용기 내의 액체 내에 제공된 상태에서, 상기 방법은 제1 위치에서의 렌즈의 사진을 카메라로 찍는 등에 의해 제1 위치에서의 렌즈의 제1 화상을 취득하거나 기록하는 단계 104를 포함한다. 상이한 형태의 결함을 검출하기 위해, 제1 위치에서의 렌즈의 화상은 상이한 조명 모드 하에서 캡처된다. 상기 방법은 또한 렌즈를 이동시키거나 렌즈를 용기 내의 제1 위치로부터 용기 내의 제2 위치로 이동시키는 단계 106, 및 제2 위치에서의 렌즈의 사진을 카메라로 찍는 등에 의해 제2 위치에서의 렌즈의 제2 화상을 취득하거나 기록하는 단계 108을 포함한다. 제2 위치에서의 렌즈의 화상은 상이한 조명 모드 하에서 캡처된다. 본 명세서에서 논의하듯이, 추가적인 방법은 렌즈의 둘 이상의 화상을 취득하는 것을 포함할 수 있다. 렌즈는 제1 및 제2 화상을 취득하기 전에 이동하게 될 수 있다. 예를 들어, 렌즈는 이동하게 될 수 있으며, 카메라는 첫번째로 렌즈의 화상을 취득하기 위해 제1 사진을 찍고 이어서 두번째로 렌즈의 제2 화상을 취득하기 위해 제2 사진을 찍을 수 있다. 아니면 렌즈는 제1 사진을 찍기 전에 고정 위치에 제공될 수 있고, 카메라는 제1 화상을 취득하기 위해 제1 사진을 찍을 수 있으며, 렌즈는 이동하게 될 수 있고, 이후 카메라는 제2 화상을 취득하기 위해 제2 사진을 찍을 수 있다. 본 명세서에 기재하듯이, 렌즈의 사진을 찍기 위해 디지털 카메라가 사용될 때, 디지털 화상은 당업자가 이해하듯이 하나 이상의 컴퓨터 장비를 사용하여 수치로 기록될 것이다.
렌즈 검사 방법은 또한, 취득한 화상에서 잠재 렌즈 결함 등과 같은 특색을 위치확인하기 위해 동일한 조명 설정 하에서 캡처된 제1 및 제2 화상을 컴퓨터 알고리즘 또는 컴퓨터 소프트웨어로 처리하는 단계 110을 포함한다. 예를 들어, 상기 방법은 컴퓨터 알고리즘을 사용하여 제1 및 제2 화상 또는 화상 데이터를 처리하는 것을 포함할 수 있다. 본 명세서에 기재하듯이, 컴퓨터 알고리즘 또는 소프트웨어는 사진촬영된 렌즈의 디지털 이미지에 대응하는 수치를 처리하여 렌즈 화상에 존재하거나 렌즈, 용기 또는 용기 액체에 존재하는 잠재 결함과 같은 특색을 위치확인할 수 있다.
상기 방법은 또한, 제1 화상으로부터 제1 렌즈 에지 프로파일을 발생시키는 단계 112, 및 제2 화상으로부터 제2 렌즈 에지 프로파일을 발생시키는 단계 114를 포함한다. 제1 렌즈 에지 프로파일과 제2 렌즈 에지 프로파일을 비교함으로써, 상기 방법은 제1 위치에서 제2 위치로의 렌즈 이동 양을 결정하는 단계 116을 포함한다. 둘 이상의 화상이 취득될 때, 상기 방법은 추가 개수의 렌즈 에지 프로파일을 발생시키는 추가 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 또한, 제1 및 제2 화상에서 위치확인된 대응 특색의 위치를 비교하는 단계 118을 포함한다. 비교 단계 118은 제1 및 제2 렌즈 에지 프로파일을 비교함으로써 결정되는 렌즈 이동 양에 기초하여 렌즈와 함께 이동한 특색을 렌즈와 함께 이동하지 않은 특색으로부터 구별하는 것을 용이하게 한다.
특색이 렌즈와 함께 이동하고 렌즈의 정상 특색이 아닐 때, 상기 방법은 그 특색 또는 특색들을 렌즈 결함으로 분류하는 단계 120을 포함한다. 상기 방법은 렌즈가 소정 개수의 렌즈 결함을 가지면 렌즈를 불합격시키는 단계 122를 포함한다. 결함의 소정 개수는 제조 프로토콜 및 표준에 기초하여 제조업자가 결정하는 결함의 형태, 결함의 크기 등에 따라 하나 이상일 수 있다.
도 2는 자동 렌즈 검사 시스템의 일 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 시스템(10)은 용기 공동 내에 제공된 액체 내에 콘택트 렌즈가 놓여진 상태로 도시되며, 콘택트 렌즈의 화상은 디지털 카메라와 같은 카메라에 의해 취득된다. 본 시스템의 다른 실시예에서, 시스템은 콘택트 렌즈 또는 용기를 포함하지 않으며, 시스템은 본 명세서에 기재되는 다른 구성요소를 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 용기 내의 콘택트 렌즈는 콘택트 렌즈의 제조 공정의 부분으로서 이러한 렌즈 검사 시스템을 통과할 수 있다.
본 발명에 따른 자동 렌즈 검사 시스템(10)은 렌즈 화상 취득 요소(11) 및 렌즈 화상 분석 요소(12)를 구비하는 것을 알 수 있다.
화상 취득 요소(11)는 블리스터 팩을 밀봉하기 전과 같은, 용기 폐쇄 이전에 콘택트 렌즈 블리스터 팩과 같은 하나 이상의 콘택트 렌즈 용기(2)를 보유하기 위한 트레이 또는 캐리어(4)를 구비하는 것을 알 수 있다. 대안적으로, 필요할 경우, 캐리어(4)는 콘택트 렌즈를 액체 내에 보관하기 위해 공동을 갖는 콘택트 렌즈 검사 트레이를 하나 이상 보유할 수 있다. 화상 취득 요소는 또한, 콘택트 렌즈 용기(2)의 일 측에 배치되는 하나 이상의 LED와 같은 하나 이상의 광원(5), 및 콘택트 렌즈 용기(2)의 반대 측에 배치되는 하나 이상의 카메라(6)를 구비한다. 통상적으로, 광원의 개수는 카메라의 개수와 일대일 관계로 동일하다. 카메라는 콘택트 렌즈 용기가 카메라와 광원 사이에 위치할 때 광원으로부터 발출된 광이 콘택트 렌즈 용기를 통해서 카메라 쪽으로 이동하도록 광원에 대해 배치된다. 카메라는 이후 콘택트 렌즈의 화상을 취득할 수 있다. 도시된 실시예를 포함하는 특정 실시예에서는, 본 명세서에서 논의하듯이, 광원과 콘택트 렌즈 용기 사이에 광 시준 렌즈(9)가 배치된다. 카메라는 화상 분석 요소(12)의 하나 이상의 컴퓨터에 결합되는 디지털 카메라이다. 디지털 카메라는 기가비트 이더넷 접속, USB 접속 또는 다른 형태의 이더넷 접속과 같은 유선 접속에 의해서 또는 당업자가 알고 있는 무선 접속에 의해서 결합될 수 있다.
카메라는 콘택트 렌즈의 화상을 취득하거나 기록한다. 화상은 수치로 표시되며, 컴퓨터 메모리에 저장된다. 수치는 또한 컴퓨터 디스플레이 또는 모니터 상에 콘택트 렌즈의 디지털 화상을 발생시키는데 사용될 수 있다. 카메라에 의해 제공되는 수치는 픽셀 강도에 대응한다. 하나 이상의 컴퓨터 프로토콜을 사용하는 카메라는 수치 또는 데이터를 본 명세서에 기재되는 추가 처리를 위해 화상 분석 요소(12)에 전송할 수 있다. 카메라에 직접 또는 간접적으로 결합되는 화상 분석 요소(12)의 컴퓨터는 소프트웨어를 통해서, 카메라에 의한 화상 캡처를 제어할 수 있고, 카메라에서 컴퓨터로의 화상 데이터 전송을 제어할 수 있으며, 렌즈 화상 데이터의 분석을 수행할 수 있고, 하나 이상의 알고리즘을 사용하여 렌즈 화상 또는 렌즈 화상의 특색을 분류할 수 있다. 소프트웨어는 또한, 검사되는 렌즈의 조명의 자동 제어 또는 렌즈를 카메라와 광원 사이에 배치할 수 있는 인덱싱 시스템의 자동 제어를 제공하는 것과 같은, 검사 시스템의 다른 컴퓨터 또는 요소와의 통신을 제공할 수 있다.
도 2를 보다 상세히 참조하면, 자동 콘택트 렌즈 검사 시스템은 콘택트 렌즈(1)를 구비하며, 이 경우에 렌즈는 수화 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈이다. 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈의 예로는 하기 미국 일반 명칭(USAN): balafilcon A(PUREVISION, Bausch & Lomb), lotrafilcon A(NIGHT & DAY, CIBA Vision), lotrafilcon B(O2OPTIX, CIBA Vision), galyfilcon A(ACUVUE ADVANCE, Vistakon), senofilcon A(ACUVUE OASYS, Vistakon), narfilcon A(Vistakon), comfilcon A(BIOFINITY, CooperVision) 및 enfilcon A(CooperVision)를 갖는 재료로 제조된 렌즈가 포함된다. 콘택트 렌즈는 실리콘 성분이 없는 하이드로겔 콘택트 렌즈일 수 있다. 하이드로겔 콘택트 렌즈의 예로는 예를 들어 polymacon, tetrafilcon, ocufilcon, vifilcon. etafilcon, omafilcon, alphaphilcon, nelfilcon, hilafilcon, tefilcon 또는 vasurfilcon과 같은 미국 일반 명칭(USAN)을 갖는 재료로 제조된 콘택트 렌즈가 포함된다. 흔히, 종래의 하이드로겔 콘택트 렌즈는 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA), 메타크릴산(methacrylic acid: MA), N-비닐 피롤리돈(NVP), 폴리비닐 알콜(PVA), 폴리비닐 피롤리돈(PVP) 및 그 조합체와 같은, 친수성 모노머를 함유하는 렌즈 전구체 조성물의 중합 제품이다. 전구체 조성물은 또한 하나 이상의 촉매, 개시제, 및 가교결합제를 흔히 함유한다.
렌즈(1)는 용기(2) 내의 제1 위치에 있으며, 용기(2)는 폴리프로필렌 블리스터 팩과 같은 표준 투명 또는 반투명 콘택트 렌즈 블리스터 팩이다. 용기(2)는 또한 액체(3)를 보유하며, 액체(3)는 0.9% 내지 1.0% 완충 생리 식염수와 같은 콘택트 렌즈 포장 용액이다. 용기(2)는 트레이 또는 캐리어(4) 내에 보유된다. 렌즈(1)의 한 쪽(도 2에 도시하듯이 볼록 렌즈 표면에 가까운 쪽)에는 LED 광원(5)이 배치되고, 렌즈(1)의 다른 쪽에는 CCD 카메라(6)[즉, 렌즈 화상을 캡처하기 위한 전하결합소자(CCD) 어레이를 갖는 카메라]가 배치되며, CCD 카메라(6)는 메모리 유닛(8)을 구비하는 처리 유닛(7)에 연결된다. 광원(5)과 용기(2) 사이에는 시준 렌즈(9)가 배치된다. 처리 유닛(7)과 메모리 유닛(8)은 화상 분석 요소(12)의 구성요소인 것으로 이해될 수 있다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 렌즈 검사 시스템의 일 실시예에 사용되는 광원(5)을 상이한 조명 모드에서 도시한다. 결함을 검출하기 위해, 액체(3) 내의 수화 콘택트 렌즈(1)는 상이한 콘트라스트를 생성하기 위해 상이한 조명 설정을 사용하여 촬영된다. 광원(5)은 컴퓨터 제어 하에 선택적으로 온오프될 수 있는 일곱 개의 동일한 개별 LED(16)의 어레이 또는 클러스터를 포함하는 LED 모듈(15)을 포함한다. 종래의 조명은 모두 일곱 개의 LED가 켜짐으로써 달성될 수 있거나, 일곱 개 미만의 LED가 켜질 수 있다. 아홉 개의 LED의 클러스터와 같은, 일곱 개 이상의 LED가 채용될 수 있다.
보다 개선된 조명을 달성하기 위해서, 예를 들어, 일곱 개의 LED 중 하나, 예를 들어 클러스터의 중심에 있는 LED만 켜지고, 주변의 LED는 꺼진다. 도 3b에 도시하듯이, 종래의 조명 하에서, LED 모듈(15)은 개선된 모드 하에서 동일한 광원(15)의 소스 직경보다 넓은 유효 소스 직경(17)을 갖는다. 소스 직경이 개선된 모드의 소스 직경보다 크도록 LED 전부 또는 적어도 하나보다 많은 LED가 켜지는 종래 조명 모드의 소스 직경(17)은 약 10mm일 수 있다. 개선된 조명 하에서, 소스 직경(17)은 약 3mm로 감소되어 보다 구조적인 조명을 초래하며, 이는 화상 콘트라스트의 전체적인 증가를 초래한다. 단일 LED로부터 나오는 광에 의한 개선된 조명은 점 소스처럼 보인다. 도 3c는 상이한 조명 모드 하에서 촬영된 두 개의 화상을 도시한다. 종래 조명 하에서의 렌즈(1)의 화상(82) 및 그것에 형성된 결함은 콘트라스트가 매우 낮게 보이며, 인지가 어려울 수 있다. 그러나, 개선된 조명 하에서 촬영된 동일한 렌즈는 콘트라스트가 개선된 화상(84)을 생성하며, 이는 종래의 조명 하에서 검출되지 않는, 불완전하게 경화된 중합성 재료의 포켓으로 인한 렌즈 결함(86)의 몇몇 클러스터를 보여준다. 렌즈(1)는 이후 제2 위치로 이동할 수 있으며, 두 개의 추가 화상, 즉 종래 조명에 의한 화상과 개선된 조명에 의한 화상을 촬영한다. 네 개의 화상이 쌍으로 처리된다. 두 개의 종래 화상 사이의 회전이 측정되고 임의의 특색들이 상관되는 것으로 밝혀졌다. 이후 개선된 화상에 대해 공정이 반복된다. 두 쌍의 화상에 결함이 없는 경우에만 렌즈가 합격될 것이다.
검사 방법은 다음과 같이 처리될 수 있다. LED 광원(5)은 비시준(non-collimated) 가시광선을 콘택트 렌즈 용기를 향해 전송한다. 시준 렌즈(9)는 이를 통과하는 광을 부분적으로 시준되게 만든다. 부분 시준된 광은 이후 용기(2), 수화 콘택트 렌즈(1) 및 액체(3)를 통과하게 된다. 용기(2), 특히 용기(2) 저면의 형상과 액체(3)는 광이 이들을 통과할 때 완전히 시준되게 만든다. 콘택트 렌즈(1)는 완전히 시준된 광을 와해시켜, 렌즈 에지 및 임의의 잠재 결함을 포함하는 렌즈의 화상이 카메라(6)에 의해 촬영될 수 있게 한다. CCD 카메라(6)는 LED 광원(5)으로부터 콘택트 렌즈(1)와 용기(2) 및 액체(3)를 통과한 빛을 수용할 수 있도록 배치된다. CCD 카메라의 피사계 심도는 렌즈 에지와 렌즈 표면이 동시에 초점이 맞게 되어있다. 카메라와 콘택트 렌즈 용기 사이의 거리는, 카메라의 시야가 콘택트 렌즈 용기의 전체 개구 또는 전체 개구의 거의 전부를 포함하여 렌즈가 용기 공동 내의 어디에 위치하는지가 문제되지 않도록 선택된다. 카메라의 시야는 렌즈 직경보다 적어도 50% 클 수 있거나, 렌즈 직경보다 약 60% 클 수 있다. 따라서, 약 13mm 내지 약 15mm의 직경을 갖는 렌즈에 있어서, 카메라의 시야는 약 20.8mm 내지 약 24mm가 될 것이다. 약 14mm의 직경을 갖는 콘택트 렌즈에 있어서, 카메라의 시야는 적어도 21mm이며, 예를 들면 약 22.4mm이다. CCD 카메라(6)는 본 명세서에 기재하듯이 콘택트 렌즈(1)와 용기(2)의 제1 화상을 다수의 수치로서 기록한다. 이 데이터 또는 수치는 화상 분석 요소(12)의 처리 유닛(7)에 보내진다.
CCD 카메라(6)에 의해 제1 화상이 기록되거나 취득되면, 렌즈(1)는 제2 위치로 이동한다. 제1 위치로부터 제2 위치로의 렌즈 이동은 용기(2)를 보유하는 트레이(4)를 타이트한 원형 경로에서 이동시키거나, 트레이를 진동시키거나 또는 트레이의 다른 이동에 의해 이루어질 수 있다. 트레이는 카메라에 의해 제1 화상이 취득되기 전에 이동될 수 있거나, 카메라에 의해 제1 화상이 취득된 후에 이동될 수 있다. 트레이(4)의 이동은 트레이(4)가 제1 화상을 촬영할 때 있었던 동일 위치로 복귀하도록 이루어진다. 그러나, 트레이(4)가 동일 위치에 있는 동안, 원운동은 콘택트 렌즈(1)를 용기(2)에 대한 그 제1 위치로부터 용기(2)에 대한 제2 위치로 이동시켰다. 용기(2)에 대한 수화 콘택트 렌즈(1)의 이동은 회전 운동이거나, 병진 운동이거나, 회전 및 병진 운동일 수 있다. 카메라(6)는 이후 렌즈(1)와 용기(2)의 제2 화상을 기록하며, 이 화상은 처리 유닛(7)으로 보내진다. 제2 화상의 기록 및 전송 과정은 본 명세서에 기재된 제1 화상의 기록 및 전송 과정과 동일하거나 거의 동일하다. 트레이와 용기가 제1 화상을 촬영할 때와 동일한 위치에 있으므로, 제1 렌즈 화상 및 제2 렌즈 화상에 대해 동일한 LED 광원(5)과 CCD 카메라(6)가 사용되며, 이는 상이한 장비의 사용으로 인해 초래될 수 있는 화상의 일체의 변동을 감소시킨다. LED 광원(5)과 CCD 카메라(6)는 또한 본 방법의 수행 중에 위치를 바꿀 필요가 없으며 고정 유지된다.
소정 콘트라스트를 최적화하기 위해 상이한 조명 모드가 사용될 수 있다. 따라서, 렌즈의 제1 화상은 제1 조명 모드, 예를 들면 어레이의 일곱 개의 LED 전부가 켜지는(도 3a) 종래의 조명 하에서 제1 위치에서 취득된다. 개선된 조명을 형성하기 위해, 선택적인 LED가 꺼지는 바, 예를 들면 주변 LED가 모두 꺼지고 중심 LED만 켠다(도 3b). 제1 위치에서의 렌즈의 다른 화상은 개선된 조명 하에서 캡처된다. CCD 카메라(6)에 의해 제1의 두 화상이 기록되거나 취득되면, 렌즈(1)는 제2 위치로 이동한다. 제1 위치로부터 제2 위치로의 렌즈 이동은 트레이(4)를 이동시켜 용기(2)를 타이트한 원형 경로에서 이동시키거나, 트레이를 진동시킴으로써 이루어질 수 있다. 제2 위치에서의 렌즈의 화상은 모든 LED가 켜지는 종래의 조명 하에서 캡처된다. 이어서 제2 위치에서의 렌즈의 다른 제2 화상은 개선된 조명 하에서 캡처된다.
종래 조명 하에서 캡처된 제1 및 제2 위치에서의 렌즈의 화상은 이후 처리되어 비교된다. 마찬가지로, 개선된 조명 하에서 캡처된 제1 및 제2 위치에서의 렌즈의 화상은 처리되어 비교된다. 일 예에서는, 두 쌍의 화상에 결함이 없는 경우에만 렌즈가 합격될 것이다.
하기 설명은 제1 위치로부터 제2 위치로의 콘택트 렌즈(1) 이동이 회전 운동뿐인 경우를 포함한다. 그러나, 본 발명은 콘택트 렌즈(1)의 이동이 회전 및 병진 운동 둘 다인 경우에도 똑같이 적용될 수 있다.
처리 유닛(7)은 콘택트 렌즈의 에지 또는 디지털 콘택트 렌즈 화상의 에지를 찾기 위해 제1 화상 또는 제1 화상을 나타내는 수치와 같은 데이터를 분석한다. 이는 반경방향 어둠에서 밝음으로의 이행(dark-to-light transition)을 규정하는 소프트웨어를 사용하여 이루어진다. 이행의 가장 가파른 지점이 에지로서 정의된다. 이행은 콘택트 렌즈의 인접한 부위에 대응하는 데이터 세트 사이의 수치 차이를 계산함으로써 결정될 수 있으며, 상기 차이가 소정 역치를 초과할 때, 렌즈 화상의 에지가 형성될 수 있다. 데이터 세트의 수치는 화상의 밝기, 화상의 콘트라스트 또는 양자에 대응할 수 있다. 일 예로서, 디지털 렌즈 화상 또는 데이터는 렌즈의 디지털처리된 화상의 픽셀 강도 또는 콘트라스트의 변화를 분석하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행시킴으로써 분석될 수 있다. 렌즈의 위치, 크기 및 형상을 규정하기 위해 표준 타원 피팅(fitting) 알고리즘이 사용된다. 이것들로부터 렌즈 중심의 좌표가 도출될 수 있다. 타원의 파라미터는 예를 들어 X센터, Y센터, 장축, 단축 및 축 각도이다. 전술했듯이, 에지 프로파일은 렌즈 화상의 에지 구배에 기초하여 산출된다.
예를 들어, 화상 분석 요소(12)의 컴퓨터는 렌즈 검사 라이브러리를 구비할 수 있다. 라이브러리는 통과될 수 있거나, 또는 검사되는 렌즈의 디지털 화상에 대응하는 데이터를 수용할 수 있다. 라이브러리는 데이터를 검사하고, 이 데이터를 소정 값과 비교하여 촬영된 렌즈가 결함을 갖고있는지 아니면 그밖의 불량이 있는지를 결정하며, 검사된 렌즈에 대한 합격/불합격 결정을 그 합격 또는 불합격 결정의 이유에 관한 보다 상세한 정보와 함께 돌려보낼 수 있다. 라이브러리는 구성 파라미터를 형성하는 구성 파일을 포함한다. 예를 들어, 파라미터는 렌즈가 검사에 합격되는지 불합격되는지를 결정하는데 사용되는 역치를 비제한적으로 포함할 수 있다. 검사 라이브러리 구성 파일은 검사 알고리즘에 적용되는 규칙을 포함할 수 있다. 따라서 규칙은 프로그램 실행을 위한 소프트웨어에 파라미터로서 주어질 수 있다. 따라서, 검사 시스템의 조작자는 이들 파라미터를 요청하는 소프트웨어를 수정하거나 재컴파일링하지 않고서 규칙을 변경할 수 있다.
본 발명에 따라 사용되는 특정 알고리즘 및 소프트웨어 프로그램은 당업계에 알려진 임의의 종래 프로그래밍 언어 및 규칙을 사용하여 실시될 수 있다. 실제로 실행에 옮겨진 본 발명의 일 실시예에서, 검사 알고리즘은 C 또는 C++로 프로그래밍된다. 특정 파라미터와 알고리즘은 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 변경될 수 있지만, 일부 파라미터는 렌즈를 둘러싸기 위한 화상의 면적, 렌즈의 회전 운동을 계산하기 위한 기준, 결함있는 렌즈를 불합격시키기 위한 기준, 불량한 렌즈 화상을 불합격시키기 위한 기준, 비정상적이거나 오정렬된 화상을 불합격시키기 위한 기준, 및 렌즈 에지 결함을 불합격시키기 위한 기준을 포함할 수 있지만 이것에 한정되지는 않는다.
상기 알고리즘은 결함과 이웃하는 배경 영역 사이의 픽셀 강도 및 콘트라스트 레벨을 이용한다. 렌즈 검사에 필요한 감도에 따라서 상이한 검출 및 추적 역치가 정해질 수 있다. 상이한 형태의 결함을 검출하기 위해 상이한 역치가 사용된다. 그러나, 렌즈의 곡률에 관계없이, 특정 결함의 검출을 위해 동일한 역치가 전체 렌즈에 대해 적용된다. 동일한 역치를 사용하기 위해서는, 균일한 배경이 요구되며, 이는 조명 소스 및 광학계의 신중한 선택, 소프트웨어 필터링 또는 양자의 조합에 의해 달성된다. 검사 알고리즘에 사용되는 특정 역치는 경험적으로 결정될 수 있으며, 소정의 렌즈 합격 및 불합격 비율을 달성하도록 최적화될 수 있다.
에지 검사 알고리즘을 사용하면, 렌즈 에지와 배경 사이의 콘트라스트 차이에 기초하여 렌즈 에지를 맵핑할 수 있다. 콘트라스트 역치와 같은 사용자 정의된 파라미터를 알고리즘에 제공함으로써, 검사 시스템은 콘트라스트 차이가 감소된 렌즈의 정확한 검사를 제공한다. 즉, 12비트 화상을 사용하는 검사 시스템은 8비트 화상을 사용하는 높은 콘트라스트 화상을 요하는 종래 시스템보다 민감하다. 에지 맵핑 알고리즘은 또한 렌즈 에지의 정확한 맵핑을 제공한다. 또한, 렌즈 에지 부위의 내측 에지와 외측 에지를 식별할 수 있으며, 따라서 렌즈의 내측 에지와 외측 에지 양자를 맵핑할 수 있다.
처리 유닛은 추가로 에지의 둘레 주위에서 반경방향 거리를 측정 또는 결정하고 콘택트 렌즈의 외측 에지 플롯을 생성하며, 이는 렌즈 형상의 경미한 불규칙성으로 인해 도 4a에 도시된 바와 같은 외측 에지 플롯 또는 프로파일을 초래할 수 있다. 내측 에지 플롯도 유사한 방식으로 발생될 수 있다. 에지 프로파일은 트루 에지 프로파일 또는 트루 렌즈 에지 프로파일의 화상을 발생하도록 필터링된다. 필터링은 트루 에지 프로파일을 왜곡할 수 있는 요소를 제거한다. 필터링될 수 있는 요소 또는 효과의 예로는, 렌즈 에지 근처의 잔해에 기인하는 측정 노이즈와 같은 단파 효과, 및 렌즈가 위치하는 액체의 곡면(meniscus), 촬영 광학계 또는 그 양자에 기인하는 화상의 왜곡과 같은 장파 효과가 포함된다. 렌즈의 에지 프로파일은 수치상으로 또는 그래프 방식으로 표시될 수 있음을 알 수 있다. 도 4a에서, 에지 프로파일은 에지 플롯으로서 그래픽 도시된다. 프로세서(7)는 또한 콘택트 렌즈(1) 상의 발생가능한 흠결이나 기타 특색을 선택하기 위한 역치화 작업을 수행하며, 예를 들어 픽셀 강도에 대한 소정의 역치에 기초하여 소정의 어둡기보다 어두운 화상 내의 임의의 특색의 위치가 기록된다. 콘택트 렌즈의 외측 에지 플롯 및 발생가능한 흠결 또는 특색의 위치와 특징이 프로세서(7)의 메모리(8)에 저장된다.
처리 유닛(7)은 이후 제1 화상에 대해 기술한 것과 동일한 분석을 제2 화상에 대해 수행한다. 렌즈(1)의 에지 플롯은 도 4b에 도시하듯이, 역치화 작업에 의해 확인되는 임의의 발생가능한 흠결의 위치와 함께 기록된다. 제1 및 제2 화상에 발생가능한 흠결이 전혀 나타나지 않으면, 렌즈(1)는 합격된다. 제1 및 제2 화상에서 발생가능한 흠결이 확인되면, 렌즈(1)를 합격 또는 불합격시키기 전에 추가 분석이 이루어진다. 실제로, 용기(2)와 액체(3)의 속성으로 인해, 발생가능한 흠결이 전혀 발견되지 않는 것은 드문 일이며 검사받는 렌즈의 거의 전부가 추가 분석을 겪게 될 것이다. 추가 분석에 대해서는 후술한다.
가끔 콘택트 렌즈(1)는 용기(2)의 공동의 일부와 접촉될 수 있다. 예를 들어, 콘택트 렌즈 에지의 일부는 용기 공동의 측벽의 일부와 접촉할 수 있다. 이 결과, 밝음에서 어둠으로의 이행이 검출되지 않는 갭을 갖는 에지 플롯이 초래될 수 있다. 이러한 경우에, 제1 화상 또는 제2 화상의 어느 하나에서, 프로세서(7)는 제1 및 제2 에지 플롯 사이의 비교를 수행할 때 에지 플롯의 이 부분을 무시한다.
대안적으로, 콘택트 렌즈는 제1 검사 과정 중에 용기 공동 측벽과 접촉할 경우 재검사될 수 있다. 예를 들어, 제조 라인에서, 용기는 검사 스테이션을 통해서 다시 보내질 수 있으며 렌즈는 본 명세서에 기재하듯이 재검사될 수 있다. 렌즈가 용기 공동 측벽과 접촉하는 것에 대해 재검사될 때, 검사 방법은 재검사 도중에 렌즈가 측벽과 접촉하지 않도록 렌즈를 용기 내에 중심조정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 용기는 콘택트 렌즈를 측벽으로부터 분리시키기 위해 다시 교반될 수 있으며, 이후 검사 방법이 본 명세서에 기재하듯이 수행될 수 있다. 렌즈가 최종적으로 측벽에 달라붙어 있으면, 렌즈는 불합격될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 제1 및 제2 위치 각각에서의 통상적인 콘택트 렌즈의 외측 에지 플롯을 도시한다. 본 명세서에 기재하듯이, 내측 에지 플롯은 도 4a 및 도 4b에 도시된 것과 유사하게 제시될 수 있다. 전술했듯이, 콘택트 렌즈에 큰 결함이 없을 수도 있지만, 렌즈의 외측 에지로 만들어진 플롯은 렌즈가 이동된 후 얼마나 회전했는지를 알 수 있게 하도록 충분히 회전적으로 비대칭적이다. 도 4a는 제1 위치에서의 콘택트 렌즈의 에지 플롯으로 이해될 수 있으며, 도 4b는 다른 (회전된) 제2 위치에서의 도 4a의 콘택트 렌즈의 에지 플롯으로 이해될 수 있다. 도 4a 및 도 4b는 제1 및 제2 위치에서 콘택트 렌즈의 에지 또는 디지털 콘택트 렌즈 화상의 에지 데이터를 분석할 때 프로세서(7)에 의해 만들어질 플롯을 그래프로 도시한 것이다. X축은 각도 측정이며, Y축은 반경방향 측정이다. X축은, 자오선이 45도 증분으로 도시되어 있는 도 8에 도시된 예시적 렌즈에서 도시하듯이, 0도 자오선 내지 360도 자오선에 대응하는, 콘택트 렌즈 주위의 각도를 지칭한다. 0도 자오선 내지 90도 자오선 사이의 콘택트 렌즈 에지의 일 예인 도 9에 도시하듯이, 에지 프로파일은 불규칙하며 직선 반경방향 거리는 0도 자오선에서 90도 자오선까지 변화한다(즉, 이는 완전히 동일하지 않다). 예를 들어, 도 9에서의 렌즈 에지의 지점(62)에서, 직선 반경방향 거리(화살표 9a로 도시됨)는 도 4a에 도시된 90도 자오선 직전에 관측되는 피크와 유사한 최대값을 갖는다(약 323.6개 픽셀의 반경방향 거리를 가짐). 마찬가지로, 도 9에서의 렌즈 에지의 지점(64)에서, 직선 반경방향 거리(화살표 9b로 도시됨)는 도 4a에 도시된 0도 자오선 직후에 관측되는 골(valley)과 유사한 최소값을 갖는다(약 320.9개 픽셀의 반경방향 거리를 가짐).
전술했듯이, 프로세서(7)가 렌즈(1) 상에 발생가능한 흠결을 확인했을 때, 이는 렌즈(1)의 추가 분석을 시작한다. 제1 단계는 렌즈(1)의 회전을 산출하기 위해 외측 에지 플롯을 상호-상관시키는 것이다. 사실상, 도 4a 및 도 4b에 도시된 프로파일의 각도 축을 따른 병진이 측정됨으로써, 관련 렌즈의 각도 회전이 취득된다. 분석의 다음 단계는 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명된다.
도 5a 및 도 5b는 렌즈(1)가 흠결을 갖는 상황에서 카메라(6)에 의해 촬영된 화상의 일 예를 도시한다. 도 5a는 용기(2)에 대한 제1 위치에서 렌즈(1)의 CCD 카메라(6)에 의해 캡처된 제1 화상을 도시한다. 도 5b는 용기(2)에 대한 제2 위치에서 렌즈(1)의 CCD 카메라(6)에 의해 캡처된 제2 화상을 도시한다. 전술했듯이, 프로세서(7)는 렌즈(1)의 에지(32) 상의 관심있는 특색을 그 주 표면과 구별하기 위한 역치화 작업을 수행한다. 렌즈의 에지는 대략 원형인 라인(32)으로 도시되며, 이 라인 내부에 렌즈(31)의 표면이 포함된다. 전구체(7)에 의해 구별되는 특색 중에서 역치 어둠 위에 있는 것은 표식 또는 특색(33, 34)이다. 전구체(7)는 예를 들어 픽셀 강도 값의 변화 등에 의해 제1 및 제2 화상 양자에서의 표식을 확인할 수 있도록 표식(33, 34)의 특징을 저장한다. 전술했듯이, 전구체가 역치 어둠 위에 존재하는 표식이 있음을 확인하고 따라서 발생가능한 흠결이 있음을 나타내기 때문에, 화상의 추가 분석이 이루어진다.
전구체(7)는 전술했듯이 렌즈(1)의 회전을 산출한다. 전구체(7)는 또한 제1 화상 및 제2 화상 각각에서의 표식(33, 34)의 극좌표를 산출한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 표식의 위치는 직교 좌표계에서 산출될 수 있다. 전구체(7)는 또한 잠재 결함 또는 표식(33, 34)의 반경방향 위치가 회전의 전과 후에 동일한지를 판정할 수 있다. 정밀도 기준은 미리 정해질 수 있으며, 잠재 결함을 동일한 것으로 분류하기에 적합한 값은 제1 위치로부터 양 방향으로 약 5.0 픽셀 미만의, 예를 들면 ±4.0 픽셀, ±3.0 픽셀, ±2.0 픽셀, ±1.0 픽셀 등과 같은 이동을 포함한다. 역치는 ±2.0 픽셀일 수 있다. 또한 해상도는 이들 값의 일부일 수 있다는 것을 알 수 있다. 이후 렌즈(1)와 표식(33, 34)의 회전의 비교가 이루어진다. 렌즈(1)의 회전 운동이 표식(33, 34)의 그것과 동일하면, 이들 표식은 콘택트 렌즈(1) 자체에 존재할 가능성이 높다. 표식의 회전 운동이 콘택트 렌즈(1)의 그것과 다르면, 이들 표식은 렌즈 자체에 존재하지 않고 용기(2) 상에 또는 액체(3) 내에 존재한다. 본 실시예에서, 촬영될 표식이 렌즈의 일부가 아니도록 하기 위한 각도 시프트의 차이는 1°이다. 이는 가변 파라미터이며, 0.5°이하로 작거나 5°이상으로 클 수 있다.
전술했듯이 최소 각도 시프트가 1°인 경우에, 제1 위치와 제2 위치 사이에서의 콘택트 렌즈(1)의 최소 회전은 5°이다. 이는 콘택트 렌즈(1)와 함께 이동한 흠결과 그렇지 않은 흠결을 구별할 수 있도록 보장해준다. 따라서, 에지 플롯에 의해 콘택트 렌즈가 5°이상 이동하지 않은 것이 나타나면, 콘택트 렌즈(1)는 다시 트레이(4)의 이동을 겪게되며, 전술했듯이 적어도 두 개의 화상이 비교를 위해 다시 촬영된다.
이 경우에, 렌즈(1)의 외측 에지 플롯은 렌즈가 θ각도(이 경우에 56°) 회전했음을 나타낸다. 표식(33)은 14°인 α각도만큼 회전했다. 이 회전 양은 대수롭지 않다고 생각되며, θ±1°의 각도(즉, 56°±1°)에 비해 매우 적다. 이는 표식(33)이 액체(3) 또는 용기(2) 내에 있으며 콘택트 렌즈(1) 상에 존재하는 흠결이 아님을 나타낸다. 그러나, 표식(34)은 θ-1°내지 θ+1°의 범위에 있는 56°각도 회전하였으며, 따라서 렌즈(1)와 함께 이동한 것으로 간주된다. 이는 표식(34)이 콘택트 렌즈(1) 상에 존재하는 흠결이며 콘택트 렌즈(1)가 불합격되어야 함을 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 도 5a 및 도 5b에 대해 기술된 것과 유사한 화상 세트를 도시하지만, 이 상황에서 렌즈(1')는 일체의 흠결을 구비하지 않는다. 렌즈(1')는 렌즈 표면(41), 렌즈 에지(42) 및 표식(43)을 구비한다. 또한 전술했듯이, 표식(43)에 의해 표시되는 발생가능한 흠결이 있기 때문에, 프로세서는 렌즈(1')의 회전 운동을 φ(이 경우 45°)로서 산출하기 위해 렌즈 에지(42)의 외측 에지 플롯을 사용한다. 전구체는 또한 표식(43)의 회전 운동을 산출하는 바, 이 경우에 회전 운동은 β이고, 15°이며, φ보다 현저히 작으며, 확실히 φ±1°(즉 45°±1°) 내에 있지 않다. 따라서, 이는 표식이 콘택트 렌즈(1') 상에 있지 않음을 나타내며, 렌즈(1')는 합격되어야 한다.
도 5a, 도 5b 및 도 6a, 도 6b를 참조하여 앞서 설명되고 도시된 공정은 각각의 렌즈 화상으로부터 추출되는 수치 데이터(예를 들면, 렌즈의 디지털 표시에 대응하는 데이터)에 대해 수행됨을 알 수 있다. 처리는 당업자가 알고 있는 통상의 기술에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 렌지 에지 형상은 당업자가 알고 있는 소벨 필터 또는 미분을 사용하는 기술과 같은 종래의 에지 검출 기술에 기초하여 결정될 수 있다. 이들 검출 기술은 컴퓨터용 소프트웨어에 기입된다. 본 발명의 방법에 유용한 적절한 머신 비전 화상 처리 소프트웨어의 예로는 MVTec Software GmbH(독일)로부터의 Halcon 소프트웨어, DALSA(캐나다)로부터의 Sapera 소프트웨어, 또는 STEMMER IMAGING GmbH(독일)로부터의 Common Vision Blox 소프트웨어가 포함된다.
도 7은 다수의 렌즈를 동시에 검사할 수 있는 다른 실시예에 따른 렌즈 검사 시스템을 도시한다. 이 시스템은 본 발명의 제1 실시예에 대해 설명된 것과 동일한 방식으로 배치되지만, 다수의 렌즈, 카메라 및 광원은 함께 작동하도록 배치된다. 액체를 함유한 용기 내에는 다수의 콘택트 렌즈(61)가 위치하며, 이 특정 시스템에서는 32개의 렌즈가 놓인다. 콘택트 렌즈는 트레이(62) 상에 8×4의 레이아웃으로 배치된다. 콘택트 렌즈(61) 아래에는 다수의 광원(도시되지 않음)이 배치된다. 시스템은 추가로, 콘택트 렌즈(61) 위에 상기 렌즈의 화상을 촬영할 수 있도록 배치되는 다수의 CCD 카메라(63)를 구비한다. 이 특정한 경우에는, 16개의 콘택트 렌즈(61)와 연관된 16개의 카메라(네 개만 도시됨)(63)가 존재한다. 상기 시스템은 먼저 단일 렌즈에 대해 전술한 것과 같은, 16개 렌즈의 분석을 수행한다. 이후 상기 시스템은 트레이(62)의 이동 이후에 나머지 16개 렌즈의 분석이 이루어져 이들 렌즈가 다수의 카메라(63)와 연관되도록 배치된다. 상기 시스템은 처리 장치(64) 및 메모리(65)가 다수의 렌즈 중 어느 것이 불합격되고 어느 것이 합격되었는지에 관한 정보를 저장할 수 있도록 배치된다. 합격된 렌즈와 불합격된 렌즈는 검사 공정의 종료 시에 분리된다.
단일 렌즈의 검사에 관한 제1 실시예와 마찬가지로, 시스템의 정확성을 증가시키기 위해, 하나의 렌즈를 찍은 두 개의 화상 각각을 촬영하기 위해 동일한 카메라 및 조명 소스가 사용된다. 이는 세트 사이에서 변화하는 조명 소스와 카메라의 공차를 초래할 어떠한 차이도 제거한다. 소정의 콘트라스트를 얻기 위해 동일한 조명 소스가 사용될 수 있지만, LED 어레이 중의 특정 LED를 선택적으로 온오프시킴으로써 다른 조명 효과가 생성될 수 있다. 예를 들어, 종래의 조명 모드에 비해 개선된 조명 모드 중에 있는 상이한 개수의 LED를 제공함으로써 개선된 콘트라스트가 달성될 수 있다. 조명되는 LED의 개수를 변경시키는 것은 두 모드 사이에서 상이한 조명 영역을 제공할 수 있다. 또한, 유사하거나 거의 유사한 조명 강도를 유지하면서 상이한 조명 영역을 제공할 수 있다. 예를 들어, LED에 제공되는 전류의 양은 개선된 조명 모드에서 제공되는 광도가 종래 조명 모드에서의 광도와 유사하도록 조절될 수 있다. 본 명세서에 기재하듯이, 일곱 개의 LED 전부가 조명될 때 각각의 LED에는, 하나의 LED만 조명될 때 하나의 LED에 인가되는 전류 양에 비해 적은 전류가 인가될 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 화상을 촬영하기 위해 동일한 카메라 및 광원이 사용되는 것이 필수적이지는 않다. 제1 위치에 있는 렌즈와 연관된 제1 카메라를 갖고 제2 위치에 있는 렌즈와 연관된 제2 카메라를 갖는 것이 보다 효과적일 수 있으며, 제1 및 제2 위치 사이에서의 렌즈 이동은 두 개의 화상이 비교될 수 있도록 렌즈를 보유하는 용기에 대한 상대 이동을 생성하기에 충분하다.
일 예로서, 본 발명에 따른 자동 렌즈 검사 시스템이 후술하듯이 설명될 수 있다.
상기 시스템은, 주문 제작되거나 회사로부터 공개적으로 구입할 수 있는 다수의(예를 들면, 여덟 개의) LED 광원을 구비한다. 렌즈 또는 렌즈 용기 마다 하나의 LED 광원이 일대일 관계로 제공된다. LED 광원 위에는 색수차 보정 렌즈와 같은 시준 렌즈가 다수 제공되는 바, 하나의 LED 광원 위에 하나의 시준 렌즈가 배치된다. 본 시스템에 유용한 시준 렌즈의 일 예로는 Edmund Optics(United Kingdom)로부터의 45-140 렌즈가 포함된다. LED 광원으로부터 시준 렌즈를 통과한 광을 수용하기 위해 Basler(독일)로부터의 Scout scA1400-17gm 카메라와 같은 다수의 디지털 CCD 카메라가 배치된다. 각각의 카메라는 기가비트 이더넷 접속에 의해 단일 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터에 연결된다. 통상적으로, 네 대의 PC 서버에 연결되는 네트워크 스위치에는 8개의 카메라가 연결되며, 각각의 서버는 두 대의 카메라로부터 데이터를 수신한다. 컴퓨터는 컴퓨터 서버 또는 워크스테이션일 수 있다. 이들 컴퓨터 또는 이들 컴퓨터에 부착되는 추가 컴퓨터에는 키보드, 마우스와 같은 다른 종래의 데이터 입출력 장치, 모니터와 같은 데이터 디스플레이, 네트워크 스위치, 모뎀, 및 전원이 제공될 수 있다. 시스템의 요소는 종래 기술을 사용하여 함께 결합될 수 있다. 다수의 LED는 소정 콘트라스트를 위한 조명을 최적화하기 위해 선택적으로 온오프될 수 있다.
각각의 카메라는 트레이(도 7 참조) 내의 하나의 렌즈 위치를 분석하는 것을 책임진다. 각각의 카메라는, 카메라로부터 화상 데이터를 수용하고 카메라의 설정을 제어하도록 구성되는 이더넷 포트와 같은 데이터 통신 포트를 하나 이상 구비한다. 본 시스템에 유용한 이더넷 카드의 일 예로는, 델(Dell) 서버와 같은 일부 시판되는 서버에서 표준인 기가비트 이더넷 포트가 포함된다. 컴퓨터의 각각은 또한, 카메라에 대한 렌즈 이동의 제어를 보조하고 렌즈의 화상 캡처를 제어하기 위해 프로그래밍가능한 로직 콘트롤러에 연결되는 디지털 입/출력(I/O) 카드를 구비할 수 있다.
조명 콘트롤러는 LED 광원의 프로그래밍가능한 제어를 제공한다. 이 제어는 USB 인터페이스와 같은 임의의 적합한 인터페이스를 통해서 제공될 수 있다. 조명 콘트롤러는 LED 광원이(예를 들어, LED 광원의 강도를 제어하여) 콘트롤러의 LED 출력의 규정된 전류에 기초하여 조명을 비추게 한다. 카메라는 약 초당 17 프레임과 같은 소정 속도로 연속하여 화상을 취득한다. 렌즈가 검사를 위한 위치에 있을 때, 컴퓨터 내의 프로그램 로직 콘트롤러에 의해 렌즈 화상 데이터를 취하여 컴퓨터 메모리에 저장하도록 작동이 개시된다. 화상은 1024×1024 픽셀 및 4096 그레이 레벨의 해상도를 갖는다.
트레이는, 콘택트 렌즈 용기 내에서 콘택트 렌즈의 회전을 초래하도록 트레이를 이동시킬 수 있는 캐리어 상에 배치된다. 캐리어는 약 20mm 내지 약 30mm 반경(예를 들면, 약 25mm 반경)의 원호를 통해서 이동할 수 있다. 상기 이동은 수동으로 또는 자동 수단을 통해서 수행될 수 있다. 스프링 로딩된 로킹 핀과 같은 로킹 장치는 트레이 동작이 완료된 후 트레이를 카메라 아래 위치에 로크시킬 수 있다.
이 시스템을 사용하는 방법은 하기 단계를 이 순서로 포함하거나, 필수적으로 하기 단계로 구성되거나, 전적으로 하기 단계로 구성될 수 있다: (i) 콘택트 렌즈-수용 용기가 탑재된 트레이를 이동시켜 용기 내에서 콘택트 렌즈의 회전을 유도하는 단계; (ⅱ) 하나의 수화 콘택트 렌즈의 제1 및 제2 화상을 제1 및 제2 화상 사이의 약 1초 간격으로 캡처하는 단계; (ⅲ) 렌즈 검사 소프트웨어를 사용하여 양 화상을 잠재 렌즈 결함에 대해 검사하는 단계; (ⅳ) 본 명세서에 기재된 소프트웨어를 사용하여 에지 프로파일을 산출하는 단계; (v) 제1 화상의 에지 프로파일과 제2 화상의 에지 프로파일 사이의 상호-상관을 수행하여 상대 이동 각도를 찾아내는 단계; (ⅵ) 모든 특색의 위치를 극좌표로 전환하는 단계; (ⅶ) 극좌표를 단계(v)에서 찾아낸 상대 각도 만큼 오프셋시키는 단계; 및 (ⅷ) 매칭된 결함 쌍을 찾는 단계. 렌즈 결함이 검출되면, 그 렌즈는 불합격된다. 잠재 결함이 아티팩트인 것으로 판정되면, 그 렌즈는 합격되고 추가 처리된다.
불완전하게 경화된 중합성 재료의 포켓과 같은 상이한 형태의 결함을 검출하기 위해서, 상기 시퀀스는 상이한 조명 모드, 예를 들면 종래 조명 및 개선된 조명 하에서 콘택트 렌즈를 제1 위치와 제2 위치에서 촬영하는 단계를 더 포함할 수 있다.
화상이 취득된 후, 렌즈 용기를 갖는 트레이는 하류 처리 스테이션으로 이동되며, 용기가 합격가능한 렌즈를 수용하면 상기 처리 스테이션에서 용기는 예를 들어 밀폐식으로 밀봉되거나, 콘택트 렌즈 블리스터 팩용 포일 함유 밀봉 부재로 가열 밀봉될 수 있다. 밀봉 이후, 합격가능한 렌즈를 갖는 용기는 후속 렌즈 제조 스테이션에서 예를 들어 고압증기멸균에 의해서 또는 감마 방사선에 노출됨으로써 살균(예를 들면, 열 살균)될 수 있다. 일부 상황에서는, 용기 내의 렌즈를 살균하기 위해 자외선 조사가 사용될 수 있지만, 자외선 조사는 보통 용기가 밀봉되기 전에 제공된다.
본 명세서에 기재하듯이, 렌즈가 공동 측벽과 접촉하면, 렌즈는 렌즈를 측벽으로부터 분리시키기 위한 한 번 이상의 시도가 이루어진 후에 본 명세서에 기재된 방법을 사용하여 재검사될 수 있다. 재검사된 렌즈에서 결함이 전혀 검출되지 않으면, 전술한 포장 단계 및 살균 단계로 이동할 수 있다.
또한, 본 발명의 방법은 검사되는 렌즈의 화상을 적어도 하나 이상, 예를 들면 총 셋 이상 취득하여 데이터의 애매모호함 감소를 보조하고 정확한 검사를 용이하게 하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명을 특정 실시예를 참조하여 설명하고 도시했지만, 당업자는 본 발명이 본 명세서에서 특정되지 않은 여러가지 다른 변형예에 적합하다는 것을 알 것이다. 특정 변형예가 전술되었으며, 추가 변형예가 예로서 후술된다.
전술했듯이, 기술된 예는 제1 위치로부터 제2 위치로의 렌즈 이동이 회전적인 경우를 상세히 설명하고 있다. 그러나, 렌즈는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 회전 운동과 병진 운동을 둘 다 겪을 수 있다. 제1 위치와 제2 위치 사이에서의 발생가능한 흠결의 회전이 제1 위치와 제2 위치 사이에서의 렌즈의 회전과 비교되는 것처럼, 처리 유닛은 또한 발생가능한 흠결의 병진을 렌즈의 병진과 비교할 수 있다.
발생가능한 흠결이 렌즈 상에서 확인되게 하는 역치화 작업 중에, 발생가능한 흠결의 크기, 배향 및/또는 형상에 따른 선택과 같은 추가 선택 기준이 특정될 수 있다.
전술한 공정에서, 콘택트 렌즈의 회전은, 식별 표식 등과 같은 콘택트 렌즈 상의 임의의 정상 특색에 관계없이 콘택트 렌즈의 에지 플롯을 분석함으로써 결정된다. 대체 실시예에서, 렌즈의 표면에는 기준점으로 작용하는 표식이 의도적으로 제공될 수 있다. 에지 플롯을 생성하는 대신에 또는 에지 플롯의 생성에 추가적으로, 화상 처리는 식별 표식이 얼마나 회전했는지를 판정함으로써 제1 및 제2 위치 사이에서의 렌즈 회전을 판정할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 콘택트 렌즈가 원환상 콘택트 렌즈인 경우에는, 실린더 축의 배향을 나타내는 라인 또는 기타 식별 표식뿐 아니라, 눈 안에서의 렌즈의 정확한 배향을 보장하기 위한 밸러스팅이 보통 제공된다. 이들 특색은 렌즈의 회전을 판정할 수 있게 해주는 기준 표식으로서 사용될 수 있다. 콘택트 렌즈와 같은 안과 렌즈 상에 제공되는 식별 표식의 예가 도 10a, 도 10b, 도 10c 및 도 10d에 도시되어 있다. 도 10a는 270도 자오선(예를 들면, 도 8 참조) 상에 제공되는 단일 식별 표식을 도시한다. 도 10b는 세 개의 식별 표식을 도시하는 바, 270도 자오선 상에 제공되는 가운데 표식이 상기 270도 자오선으로부터 각각 약 10도 내지 30도 이격되어 있는 다른 두 개의 식별 표식 사이에 배치된다. 도 10c는 텍스트를 포함하는 식별 표식을 도시한다. 텍스트는 렌즈 표면에 있는 하나 이상의 구멍 또는 자국으로 형성될 수 있다. 도 10d는 네 개의 식별 표식을 도시하며, 세 개의 최하 표식은 도 10b와 유사하고, 하나의 추가 식별 표식은 180도 자오선을 따라서 수평으로 배향된다.
본 발명이 특정 실시예를 참조하고 있지만, 이들 실시예는 예시적으로 제공된 것이지 제한적으로 제공된 것이 아님을 알아야 한다. 본 명세서에 기재된 임의의 특색 또는 여러 특색의 조합은, 임의의 이러한 조합에 포함된 특색이 문맥, 본 명세서 및 당업자의 지식으로부터 자명하듯이 상호 모순되지 않는 한, 본 발명의 범위 내에 포함된다. 또한, 임의의 특색 또는 여러 특색의 조합은 본 명세서에 제시된 임의의 실시예로부터 확실히 배제될 수 있다. 상기 상세한 설명의 의도는, 예시적 실시예를 논의하지만, 본 명세서와 청구범위에 기재된 실시예의 수정예, 대체예 및 균등예 전부를 망라하는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (26)

  1. 안과 렌즈 결함 검사 방법이며,
    안과 렌즈(1)를 용기(2)의 공동 내의 일정 체적의 액체(3) 내에 제공하는 단계(102),
    용기 내의 제1 위치에서 안과 렌즈의 제1 화상을 취득하는 단계(104)로서, 제1 화상은 안과 렌즈의 중심의 제1 화상과 안과 렌즈의 렌즈 에지의 제1 화상을 포함하고, 렌즈 에지는 안과 렌즈의 외주 에지(32, 34), 또는 안과 렌즈의 내부 에지, 또는 안과 렌즈의 외주 에지와 내부 에지 사이의 거리, 또는 이들의 조합을 포함하는, 제1 화상 취득 단계(104),
    안과 렌즈를 용기 내의 제1 위치에서 용기 내의 제2 위치로 이동시키는 단계(106),
    제2 위치에서 안과 렌즈의 제2 화상을 취득하는 단계(108)로서, 제2 화상은 안과 렌즈의 중심의 제2 화상과 안과 렌즈의 렌즈 에지의 제2 화상을 포함하고, 렌즈 에지는 안과 렌즈의 외주 에지, 또는 안과 렌즈의 내부 에지, 또는 안과 렌즈의 외주 에지와 내부 에지 사이의 거리, 또는 이들의 조합을 포함하는, 제2 화상 취득 단계(108),
    제1 화상 및 제2 화상을 컴퓨터 알고리즘으로 처리하여 화상 내의 특색을 위치확인하는 단계(110),
    렌즈의 제1 화상의 둘레를 따라 제1 화상 직선 반경방향 거리를 측정함으로써 제1 화상으로부터 제1 렌즈 에지 프로파일을 발생시키는 단계(112)로서, 각각의 제1 화상 직선 반경방향 거리는 안과 렌즈의 중심의 제1 화상으로부터 렌즈 에지의 제1 화상까지 측정되며, 이러한 측정을 위해 사용되는 렌즈 에지는 안과 렌즈의 외주 에지, 또는 안과 렌즈의 내부 에지, 또는 안과 렌즈의 외주 에지 및 안과 렌즈의 내부 에지 모두 중 하나이고, 제1 화상 직선 반경방향 거리 모두는 동일한 렌즈 에지를 사용하여 측정되며, 이렇게 측정된 제1 화상 직선 반경방향 거리는 렌즈의 둘레를 따라 변경되는, 제1 렌즈 에지 프로파일 발생 단계(112),
    렌즈의 제2 화상의 둘레를 따라 제2 화상 직선 반경방향 거리를 측정함으로써 제2 화상으로부터 제2 렌즈 에지 프로파일을 발생시키는 단계(114)로서, 각각의 제2 화상 직선 반경방향 거리는 안과 렌즈의 중심의 제2 화상으로부터 렌즈 에지의 제2 화상까지 측정되며, 이러한 측정을 위해 사용되는 렌즈 에지는 안과 렌즈의 외주 에지, 또는 안과 렌즈의 내부 에지, 또는 안과 렌즈의 외주 에지 및 안과 렌즈의 내부 에지 모두 중 하나이고, 제2 화상 직선 반경방향 거리 모두는 동일한 렌즈 에지를 사용하여 측정되며, 제2 화상 직선 반경방향 거리는 제1 화상 직선 반경방향 거리와 동일한 렌즈 에지를 사용하여 측정되며, 이렇게 측정된 제2 화상 직선 반경방향 거리는 렌즈의 둘레를 따라 변경되는, 제2 렌즈 에지 프로파일 발생 단계(114),
    제1 렌즈 에지 프로파일과 제2 렌즈 에지 프로파일 사이의 제1 화상 렌즈 각도 시프트(angular shift)와 제2 화상 렌즈 각도 시프트를 계산함으로써 제1 위치로부터 제2 위치로의 렌즈의 회전 이동량을 결정하는 단계(116),
    제1 화상 및 제2 화상에 위치되는 대응하는 특색들 사이의 제1 화상 특색 각도 시프트 및 제2 화상 특색 각도 시프트를 계산하는 단계,
    제1 화상 렌즈 각도 시프트 및 제2 화상 렌즈 각도 시프트와, 대응하는 특색의 제1 화상 특색 각도 시프트 및 제2 화상 특색 각도 시프트를 비교함으로써 렌즈와 함께 이동한 특색을 렌즈와 함께 이동하지 않은 특색으로부터 구별하는 단계;
    렌즈 각도 시프트의 ±5도 내의 제1 화상 특색 각도 시프트 및 제2 화상 특색 각도 시프트를 갖고 정상 렌즈 특색이 아닌 대응하는 특색을 렌즈 결함으로서 분류하는 단계; 및
    렌즈가 소정 개수의 렌즈 결함을 가지면 그 렌즈를 불합격시키는 단계를 포함하는,
    안과 렌즈 결함 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 화상 및 제2 화상을 컴퓨터 알고리즘으로 처리하여 화상 내의 특색을 위치확인하는 단계는 제1 화상 및 제2 화상 모두에 있어서 잠재적인 렌즈 결함을 포함하는 특색을 위치확인하고, 제1 화상 및 제2 화상에 위치되는 대응하는 특색 사이의 제1 화상 특색 각도 시프트 및 제2 화상 특색 각도 시프트를 계산하는 단계는 상기 잠재적인 렌즈 결함이 제1 화상 및 제2 화상 모두에서 검출되는 경우에만 이루어지는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  3. 제1항에 있어서, 렌즈를 제1 위치에서 제2 위치로 이동시키는 단계는 용기에 대한 렌즈의 이동을 유도하는 단계를 포함하는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  4. 제1항에 있어서, 렌즈를 제1 위치에서 제2 위치로 이동시키는 단계는 렌즈의 회전 운동, 또는 렌즈의 병진 운동, 또는 렌즈의 회전 운동 및 렌즈의 병진 운동 모두를 포함하는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  5. 제1항에 있어서, 렌즈를 제1 위치에서 제2 위치로 이동시키는 단계는 용기의 회전, 또는 용기의 진동, 또는 용기의 회전 및 용기의 진동 모두를 포함하는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  6. 제1항에 있어서, 제1 화상 및 제2 화상을 컴퓨터 알고리즘으로 처리하여 화상 내의 특색을 위치확인하는 단계는 제1 화상 및 제2 화상을 역치화하여 화상 내의 특색을 위치확인하는 단계를 포함하는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  7. 제1항에 있어서, 제1 화상 및 제2 화상을 컴퓨터 알고리즘으로 처리하여 화상 내의 특색을 위치확인하는 단계는 제1 화상 및 제2 화상 내의 외주 에지, 또는 내부 에지, 또는 외주 에지와 내부 에지 사이의 거리, 또는 이들의 조합을 확인하고, 예상 렌즈 에지 형상으로부터의 일탈을 위치확인하는 단계를 포함하며, 상기 일탈은 잠재적인 렌즈 결함으로서 확인되는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  8. 제1항에 있어서, 용기는 제1 화상이 취득될 때는 제1 장소에 있고 제2 화상이 취득될 때는 다른 제2 장소에 있는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  9. 제1항에 있어서, 안과 렌즈는 식별 표식을 포함하며, 상기 식별 표식은 제1 화상 및 제2 화상에서 위치확인되는 특색들 중 하나인, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  10. 제9항에 있어서, 렌즈는 식별 표식 이외의 적어도 하나의 추가 특색을 포함하는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  11. 제1항에 있어서, 제1 화상 및 제2 화상은 적어도 하나의 카메라를 사용하여 취득되는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  12. 제11항에 있어서, 적어도 하나의 카메라는 화상을 기록하기 위해 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS) 집적 회로, 또는 전하결합소자(CCD) 어레이, 또는 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS) 집적 회로 및 전하결합소자(CCD) 모두를 포함하는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  13. 제11항에 있어서, 카메라는 렌즈 에지 및 렌즈 표면 모두가 동시에 초점이 맞는 화상의 취득이 가능한 피사계 심도를 갖도록 배치되는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  14. 제1항에 있어서, 제1 위치에서 안과 렌즈의 제1 화상을 취득하는 단계 및 제2 위치에서 안과 렌즈의 제2 화상을 취득하는 단계는, 광원에 의해 안과 렌즈의 명시야상을 발생시키는 단계를 포함하는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  15. 제14항에 있어서, 제1 위치에서 안과 렌즈의 제1 화상을 취득하는 단계 및 제2 위치에서 안과 렌즈의 제2 화상을 취득하는 단계는, 시준 렌즈에 의해 광원으로부터 시준 광을 생성하는 단계 및 상기 시준 광을 카메라로 향하게 하는 단계를 더 포함하는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  16. 제15항에 있어서, 광원으로부터 시준 광을 생성하는 단계는 광원으로부터의 광을 시준 렌즈로 부분적으로 시준한 후 용기와 용기 내의 액체를 사용하여 광원으로부터의 부분 시준 광의 시준을 완성하는 단계를 포함하는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  17. 제1항에 있어서, 렌즈와 함께 이동한 특색을 렌즈와 함께 이동하지 않은 특색으로부터 구별하는 단계는 안과 렌즈에 대해 최소 각도 시프트보다 많이 이동하는 특색을 비렌즈 특색으로서 분류하는 단계를 더 포함하는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  18. 제1항에 있어서, 제1 렌즈 에지 프로파일 및 제2 렌즈 에지 프로파일은 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 발생되는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  19. 제1항에 있어서, 안과 렌즈를 용기의 공동 내의 일정 체적의 액체 내에 제공하는 단계는, 각각의 용기가 단일 안과 렌즈를 포함하는 복수의 용기를 제공하는 단계와, 안과 렌즈와 함께 복수의 렌즈에 대한 결함을 동시에 검사하는 단계를 포함하는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  20. 제19항에 있어서, 복수의 용기가 직선적인 배치로 제공되는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  21. 자동 안과 렌즈 검사 시스템이며,
    카메라(6),
    광원(5),
    렌즈 용기(2) 내의 안과 렌즈(1)를 용기 내의 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시킬 수 있는 캐리어(4)로서, 카메라(6)가 광원(5)으로부터 광을 수용하도록 배치되는 캐리어(4), 및
    용기 내의 제1 위치에서 카메라에 의해 취득된 제1 렌즈 화상 및 용기 내의 제2 위치에서 카메라에 의해 취득된 제2 렌즈 화상을 수용하기 위한 처리 유닛(7)을 포함하며,
    상기 처리 유닛(7)은,
    카메라에 의해 취득된 화상의 특색들을 검출하기 위한 제1 처리 모듈;
    제1 렌즈 화상으로부터 발생된 제1 렌즈 에지 프로파일과 제2 렌즈 화상으로부터 발생된 제2 렌즈 에지 프로파일을 비교함으로써 렌즈의 이동을 확인하기 위한 제2 처리 모듈로서, 제1 렌즈 에지 프로파일은 처리 유닛에 의해 제1 렌즈 화상 내 렌즈의 둘레를 따라 제1 화상 직선 반경방향 거리를 측정함으로써 제1 렌즈 화상으로부터 발생되고, 각각의 제1 화상 직선 반경방향 거리는 제1 렌즈 화상 내 렌즈의 중심으로부터 제1 렌즈 화상 내 렌즈 에지까지의 측정값이며, 이러한 측정을 위해 사용되는 렌즈 에지는 렌즈의 외주 에지(32, 42), 또는 렌즈의 내부 에지, 또는 렌즈의 외주 에지 및 렌즈의 내부 에지 모두 중 하나이고, 제1 화상 직선 반경방향 거리 모두는 동일한 렌즈 에지를 사용하여 측정되며, 이렇게 측정된 제1 화상 직선 반경방향 거리는 렌즈의 둘레를 따라 변경되고, 제2 렌즈 에지 프로파일은 처리 유닛에 의해 제2 렌즈 화상 내 렌즈의 둘레를 따라 제2 화상 직선 반경방향 거리를 측정함으로써 제2 렌즈 화상으로부터 발생되고, 각각의 제2 화상 직선 반경방향 거리는 제2 렌즈 화상 내 렌즈의 중심으로부터 제2 렌즈 화상 내 렌즈 에지까지의 측정값이며, 이러한 측정을 위해 사용되는 렌즈 에지는 렌즈의 외주 에지(32, 42), 또는 렌즈의 내부 에지, 또는 렌즈의 외주 에지 및 렌즈의 내부 에지 모두 중 하나이고, 제2 화상 직선 반경방향 거리 모두는 동일한 렌즈 에지를 사용하여 측정되며, 제2 화상 직선 반경방향 거리는 제1 화상 직선 반경방향 거리와 동일한 렌즈 에지를 사용하여 측정되고, 이렇게 측정된 제2 화상 직선 반경방향 거리는 렌즈의 둘레를 따라 변경되는 제2 처리 모듈; 및
    적어도 부분적으로는, 제1 렌즈 에지 프로파일과 제2 렌즈 에지 프로파일 사이의 제1 화상 렌즈 각도 시프트 및 제2 화상 렌즈 각도 시프트를 계산함으로써, 제1 처리 모듈에 의해 검출된 특색의 이동을 제2 처리 모듈에 의해 확인된 렌즈의 이동과 비교하기 위한 제3 처리 모듈을 구비하는,
    자동 안과 렌즈 검사 시스템.
  22. 제1항에 있어서, 제1 화상 및 제2 화상은 하나의 카메라를 사용하여 취득되는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  23. 제1항에 있어서, 상기 구별하는 단계는,
    제1 위치로부터 제2 위치로의 렌즈의 결정된 회전 이동량에 기초하여, 안과 렌즈가 ±5도를 초과하여 이동하였는지와, 안과 렌즈가 ±5도를 초과하여 이동하지 않았는지를 결정하고, 안과 렌즈를 용기 내의 제2 위치에서 용기 내의 제3 위치로 이동시키며, 제3 위치에서 안과 렌즈의 제3 화상을 취득하는 단계로서, 제3 화상은 안과 렌즈의 중심의 제3 화상 및 안과 렌즈의 렌즈 에지의 제3 화상을 포함하고, 렌즈 에지는 안과 렌즈의 외주 에지, 또는 안과 렌즈의 내부 에지, 또는 안과 렌즈의 외주 에지와 내부 에지 사이의 거리, 또는 이들의 조합을 포함하는, 단계;
    렌즈의 제3 화상의 둘레를 따라 제3 화상 직선 반경방향 거리를 측정함으로써 제3 화상으로부터 제3 렌즈 에지 프로파일을 발생시키는 단계로서, 각각의 제3 화상 직선 반경방향 거리는 안과 렌즈의 중심의 제3 화상으로부터 렌즈 에지의 제3 화상까지 측정되며, 이러한 측정을 위해 사용되는 렌즈 에지는 안과 렌즈의 외주 에지, 또는 안과 렌즈의 내부 에지, 또는 안과 렌즈의 외주 에지 및 안과 렌즈의 내부 에지 모두 중 하나이고, 제3 화상 직선 반경방향 거리 모두는 동일한 렌즈 에지를 사용하여 측정되고, 제3 화상 직선 반경방향 거리는 제1 화상 직선 반경방향 거리와 동일한 렌즈 에지를 사용하여 측정되며, 이렇게 측정된 제3 화상 직선 반경방향 거리는 렌즈의 둘레를 따라 변경되는, 제3 렌즈 에지 프로파일 발생 단계;
    제1 렌즈 에지 프로파일과 제3 렌즈 에지 프로파일 사이의 제1 화상 렌즈 각도 시프트 및 제3 화상 렌즈 각도 시프트를 계산함으로써 제1 위치로부터 제3 위치로 렌즈의 회전 이동량을 결정하는 단계;
    제1 화상 및 제3 화상에 위치확인되는 대응하는 특색들 사이의 제1 화상 특색 각도 시프트 및 제3 화상 특색 각도 시프트를 계산하는 단계;
    제1 화상 렌즈 각도 시프트 및 제3 화상 렌즈 각도 시프트와, 대응하는 특색의 제1 특색 각도 시프트 및 제3 특색 각도 시프트를 비교함으로써 렌즈와 함께 이동한 특색을 렌즈와 함께 이동하지 않은 특색으로부터 구별하는 단계;
    렌즈 각도 시프트의 ±5도 내의 제1 화상 특색 각도 시프트 및 제3 화상 특색 각도 시프트를 가지며 정상 렌즈 특색이 아닌 대응하는 특색을 렌즈 결함으로서 분류하는 단계; 및
    렌즈가 소정 개수의 렌즈 결함을 포함하면 그 렌즈를 불합격시키는 단계를 더 포함하는,
    안과 렌즈 결함 검사 방법.
  24. 제1항에 있어서, 제1 위치에서 제1 화상을 취득하는 단계는 제1 위치에서 안과 렌즈의 제2 화상을 취득하는 단계를 포함하고, 제2 위치에서 제2 화상을 취득하는 단계는 제2 위치에서 안과 렌즈의 제1 화상을 취득하는 단계를 포함하는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  25. 제1항에 있어서, 렌즈 결함은, 렌즈 각도 시프트의 ±1도 내의 제1 화상 특색 각도 시프트 및 제2 화상 특색 각도 시프트를 가지며 정상 렌즈 특색이 아닌 특색으로서 분류되는, 안과 렌즈 결함 검사 방법.
  26. 삭제
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