KR102340173B1 - 플라스틱 쉘 내에서의 컨택트 렌즈 검사 - Google Patents
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Abstract
시일이 적용되기 직전에 플라스틱 쉘 내에서 안과용 렌즈의 존재 또는 부존재를 검출하는 검사 시스템 및 방법이 제시되는데, 시스템은 광학 모듈과 적절히 통합된 고해상도 이미징 디바이스, 안과용 렌즈 홀더 아래에 적절히 장착된 UV 조명 모듈, 및 안과용 렌즈 홀더 위에 적절히 장착된 가시 LED 기반 상부 라이팅 모듈을 포함하고, 검사 시스템은 플라스틱 쉘 내에서 염류 용액에 침지된 렌즈의 이미지를 캡쳐하며, 방법은 이러한 이미지를 분석하고 렌즈 둘레부 및 광학적 중심의 특성을 결정하는 단계, 분석된 이미지가 플립된 다수의 접이식 렌즈의 존재를 나타내거나 또는 이러한 렌즈의 부존재를 나타내는 경우 검사된 물품을 거부하는 결정을 내리는 단계, 및 분석된 이미지가 올바른 배향으로 위치한 단일 렌즈의 존재를 나타내는 경우 검사된 물품을 수용하는 결정을 내리는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 다수의 조명 모듈을 이용하여 플라스틱 쉘 내에 포함되는 염류 용액에 부유된 안과용 렌즈를 검출 및 검사하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 시일링 프로세스 직전에 투명 또는 반투명 플라스틱 쉘 내에서 다수의 안과용 렌즈의 부존재, 존재, 플립, 폴딩 및 렌즈의 수를 검출하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 자동화된 생산 라인에서의 검사 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 플라스틱 쉘 내에서 염류 용액에 침지된 안과용 렌즈의 검사 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이러한 플라스틱 쉘은 다수의 조명 모듈로 구성되는 검사 스테이션에 제시된다. 특정 타입의 플라스틱 쉘은 반투명하며 다른 것들은 투명하다. 반투명한 재료로 이루어진 확산 특성 플라스틱 쉘은 투명한 재료로 이루어진 플라스틱 쉘과는 다르다. 이러한 차이점으로 인하여, 안과용 렌즈의 캡쳐된 이미지가 상당히 변화할 수 있고, 플라스틱 쉘 내에서 다수의 안과용 렌즈의 부존재, 존재, 플립, 폴딩 등을 신뢰성 있게 검출하는 데에 문제를 유발할 수 있다.
이러한 시스템은 특히 렌즈의 에지를 개선하려 시도할 때 특정의 고유한 한계를 겪게 된다. LED 조명을 이용하는 검사 시스템은 일반적으로 플라스틱 쉘이 투명한 경우 염류 용액에 부유된 렌즈의 에지를 개선함으로써 양호하게 동작한다. 몇몇 실험에 따르면, 이러한 조명 기법을 이용하여 염류 용액에 부유된 렌즈를 검사함에도 불구하고, 특히 플라스틱 쉘이 불투명한 경우, 검사 프로세스 이후에 비어 있는 플라스틱 쉘, 다수의 렌즈, 및 플립 또는 폴딩된 렌즈가 검출된 바 있다.
제조자에게 있어서 비용 절감을 위해서 뿐만 아니라 무결함 안과용 렌즈의 품질 제어 및 추후의 구별을 간소화하기 위해 렌즈의 존재 또는 부존재의 검출, 플립 또는 폴딩된 렌즈, 다수의 렌즈의 검출을 조합하는 단순하지만 효율적인 검사 시스템이 요구된다. 이러한 프로세스에 의해 제조자들은 양호한 품질의 제품을 그들의 고객에게 전할 수 있을 것이다.
현재의 방법은 일반적으로, 플립된 다수의 부유 렌즈를 검출하기 위해 조명용 가시 LED 광과 현미경을 활용하여 수동으로 검사되는 통계적으로 샘플링된 안과용 렌즈를 이용한다.
이러한 방법은 상당한 양의 시간을 소비한다. 또한 샘플링된 검사는 100% 품질을 보장할 수 없어 결함 있는 제품이 통과할 수 있으며 인간의 실수에 고도로 취약하고 특히 대량 생산을 위해 효율적이지 않다는 점이 밝혀졌다. 양호하게 설계된 자동화된 검사 시스템은 인간의 검사 시스템에 비해 보다 일관적이라고 일반적으로 여겨지는데, 이는 자동화된 시스템이 피로, 정신 분산, 주관적인 검사 기준의 변화 등을 겪지 않기 때문이다.
본 발명의 목적은, 렌즈의 존재 및 부존재, 플립된 렌즈, 다수의 렌즈 및 렌즈의 수의 카운트 등의 다수의 특징을 검사할 수 있도록, 반투명의 쉘에 포함되는 염류 용액에 부유된 컨택트 렌즈의 정확하고도 신뢰할만한 이미지를 생성할 수 있는, 다수의 파장 조명 모듈을 활용하는 단일 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 장치 및 방법은 종래 기술에서 볼 수 있는 상기 어려움 중 적어도 일부를 해소한다.
본 발명에 따른 자동 안과용 렌즈 검사 시스템은, 검사되는 각각의 렌즈의 복수의 이미지를 획득하는 안과용 렌즈 이미징 시스템과, 검사되는 렌즈가 하나 이상의 이상을 가지는지 여부를 결정하기 위해 렌즈의 각 이미지를 분석하는 렌즈 이미지 분석 서브시스템을 포함한다. 자동 렌즈 검사 시스템은 가능한 하나 이상의 조명 구성으로 대상물의 하나 이상의 이미지를 획득한다. 본 발명의 일 실시예로서, 렌즈 검사 시스템은 플라스틱 쉘 내의 렌즈의 존재, 플립 또는 부정확하게 배향된 렌즈의 존재, 다수의 렌즈의 존재 및 렌즈의 수의 카운트, 폴딩된 렌즈, 또는 이러한 이슈들 중 임의의 것의 조합을 검사한다.
본 발명의 목적은 컨택트 렌즈의 존재, 렌즈의 수의 카운트, 부정확하게 배향된 렌즈, 플립 또는 폴딩된 렌즈의 존재 등을 검사하기 위해 염류 용액에 부유된 컨택트 렌즈를 검사하기 위한 장치 및 방법을 제공하려는 것이다. 제시되는 발명은 고해상도 카메라와 렌즈를 구성하는데, 이는 렌즈 홀더의 하부에 적절히 장착된 UV광 LED 기반 조명 모듈로 조명되는 컨택트 렌즈의 고해상도 이미지를 캡쳐하기 위한 것이며, 렌즈 홀더의 상부에 적절히 장착되고 가시광 LED로 설계된 제2 조명 모듈, 및 소프트웨어 애플리케이션에서 프로그램된 바와 같이 양자의 조명 모듈에서 LED의 선택된 세그먼트의 조명을 가능하게 하는 조명 제어기를 포함한다.
추가적으로 본 발명의 목적은 자외광(UV) 파장(200-400nm) LED 기반 백라이트 조명, 가시광 파장 LED 기반 톱라이트 조명(400-700nm) 또는 컨택트 렌즈의 존재의 양자의 검출의 조합을 활용하는 장치 및 방법을 제공하려는 것이다.
추가적으로 본 발명의 목적은, 동기적으로 또는 비동기적으로, 임의의 주어진 순간에 짧은 펄스로 광을 방출하도록 다수의 조명 모듈을 전자적으로 트리거링할 수 있는 스트로브 제어기가 통합된 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는 자동화된 검사 시스템에 손쉽게 통합되는 인라인 검사 모듈로 이용되는 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 기타 다른 특징 및 목적은 첨부된 도면 및 이하 본 명세서에 포함되어 있는 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 가능한 구성을 예시하는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 추가로 설명하는 것이 편리할 것이다. 통상의 기술자라면 본 발명의 다른 구성도 가능하다는 점을 이해할 것이고 따라서 첨부된 도면의 특정 예가 본 발명의 앞선 설명의 일반론을 대신하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명에 따른 광학 및 조명 시스템의 일례이다.
도 2는 종래 기술의 광학 및 조명 시스템의 일례이다.
도 3은 도 1의 본 발명의 시스템으로 캡쳐된, 어떠한 렌즈도 갖지 않은 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이며, 여기서 검사 영역은 B1이다.
도 3a는 도 2의 종래 기술의 시스템으로 캡쳐된, 어떠한 렌즈도 갖지 않은 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이며, 여기서 검사 영역은 B1a이다.
도 4는 도 1의 본 발명의 시스템으로 캡쳐된, 렌즈를 갖는 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이며, 여기서 검사 영역은 B2이다.
도 4a는 도 2의 종래 기술의 시스템으로 캡쳐된, 어떠한 렌즈도 갖지 않은 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이며, 여기서 검사 영역은 B2a이다.
도 5는 도 1의 본 발명의 시스템으로 캡쳐된, 올바르게 배향된 렌즈를 갖는 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이다.
도 6은 도 5의 영역 B3의 확대된 이미지이다.
도 6a는 도 5의 영역 B3a의 확대된 이미지이다.
도 7은 도 1의 본 발명의 시스템으로 캡쳐된, 플립된 렌즈를 갖는 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이다.
도 8은 도 7의 영역 B4의 확대된 이미지이다.
도 8a는 도 7의 영역 B4a의 확대된 이미지이다.
도 9는 도 1의 본 발명의 시스템으로 캡쳐된, 부유 렌즈를 갖는 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이다.
도 10은 부유 렌즈를 갖는 안과용 렌즈 홀더의 부분적인 단면도이다.
도 11은 2개의 렌즈를 갖는 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 나타낸다.
도 12는 도 11의 영역 B5의 확대된 이미지이다.
도 12a는 도 11의 영역 B6의 확대된 이미지이다.
도 13은 단지 UV광 백라이트를 이용하여 캡쳐된, 어떠한 렌즈도 갖지 않는 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이며, 여기서 검사 영역은 B7이다.
도 14은 단지 UV광 백라이트를 이용하여 캡쳐된, 하나의 렌즈를 갖는 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이며, 여기서 검사 영역은 B8이다.
도 15는 단지 UV광 백라이트를 이용하여 캡쳐된, 2개의 렌즈를 갖는 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이며, 여기서 검사 영역은 B9이다.
도 16은 단지 UV광 백라이트를 이용하여 캡쳐된, 3개의 렌즈를 갖는 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이며, 여기서 검사 영역은 B10이다.
도 1은 본 발명에 따른 광학 및 조명 시스템의 일례이다.
도 2는 종래 기술의 광학 및 조명 시스템의 일례이다.
도 3은 도 1의 본 발명의 시스템으로 캡쳐된, 어떠한 렌즈도 갖지 않은 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이며, 여기서 검사 영역은 B1이다.
도 3a는 도 2의 종래 기술의 시스템으로 캡쳐된, 어떠한 렌즈도 갖지 않은 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이며, 여기서 검사 영역은 B1a이다.
도 4는 도 1의 본 발명의 시스템으로 캡쳐된, 렌즈를 갖는 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이며, 여기서 검사 영역은 B2이다.
도 4a는 도 2의 종래 기술의 시스템으로 캡쳐된, 어떠한 렌즈도 갖지 않은 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이며, 여기서 검사 영역은 B2a이다.
도 5는 도 1의 본 발명의 시스템으로 캡쳐된, 올바르게 배향된 렌즈를 갖는 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이다.
도 6은 도 5의 영역 B3의 확대된 이미지이다.
도 6a는 도 5의 영역 B3a의 확대된 이미지이다.
도 7은 도 1의 본 발명의 시스템으로 캡쳐된, 플립된 렌즈를 갖는 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이다.
도 8은 도 7의 영역 B4의 확대된 이미지이다.
도 8a는 도 7의 영역 B4a의 확대된 이미지이다.
도 9는 도 1의 본 발명의 시스템으로 캡쳐된, 부유 렌즈를 갖는 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이다.
도 10은 부유 렌즈를 갖는 안과용 렌즈 홀더의 부분적인 단면도이다.
도 11은 2개의 렌즈를 갖는 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 나타낸다.
도 12는 도 11의 영역 B5의 확대된 이미지이다.
도 12a는 도 11의 영역 B6의 확대된 이미지이다.
도 13은 단지 UV광 백라이트를 이용하여 캡쳐된, 어떠한 렌즈도 갖지 않는 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이며, 여기서 검사 영역은 B7이다.
도 14은 단지 UV광 백라이트를 이용하여 캡쳐된, 하나의 렌즈를 갖는 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이며, 여기서 검사 영역은 B8이다.
도 15는 단지 UV광 백라이트를 이용하여 캡쳐된, 2개의 렌즈를 갖는 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이며, 여기서 검사 영역은 B9이다.
도 16은 단지 UV광 백라이트를 이용하여 캡쳐된, 3개의 렌즈를 갖는 안과용 렌즈 홀더의 이미지를 예시한 것이며, 여기서 검사 영역은 B10이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 구성된 일 실시예에 따라, 안과용 렌즈의 존재 또는 부존재, 다수의 렌즈, 폴딩된 렌즈 및 플립된 렌즈의 존재를 검출하기 위한 방법 및 시스템(100)은 카메라(110)를 포함하는데, 카메라(110)는 렌즈(120)를 통해 볼 때 카메라(110)에 의해 캡쳐된 이미지의 분석을 위해 컴퓨터에 적절히 통합된 렌즈(120)에 결합된다.
시스템에는 2개의 조명 모듈(190, 170)이 통합된다. 조명 모듈(190)은 파장이 400nm 내지 700nm 범위일 수 있는 가시광 LED로 설계되는 한편, 조명 모듈(170)은 파장이 200nm 내지 400nm 범위일 수 있는 자외광 기반 LED로 설계된다. 조명 모듈(190)은 검사될 대상물(150) 위에 위치하며 조명 모듈(170)은 대상물(150) 아래에 위치한다. 조명 모듈(170)은 카메라(170) 전자 셔터 및 스트로브 제어 전자 모듈(180)의 동작과 동기적으로 자외광을 방출하며, 조명 모듈(190)은 카메라(170) 전자 셔터 및 스트로브 제어 전자 모듈(180)의 동작과 동기적으로 가시광을 방출한다. 컴퓨터는 소프트웨어 프로그램에 기초하여 이미지 캡쳐를 위한 카메라 셔터와 조명 모듈을 위해 스트로브 펄스를 생성한다. 소프트웨어 프로그램은 양자의 조명 모듈에 대한 스트로브가 검사 요건에 따라 동시적인지 또는 상이한 시간에 있는지를 결정한다.
나아가, 본 발명에 따르면, 제1 광학 필터(130)는 렌즈(120)에 진입하는 임의의 광이 이러한 제1 광학 필터(130)를 먼저 통과해야만 하도록 카메라(110)의 렌즈(120) 전방에 배치될 수 있다. 따라서 카메라(110)는 제1 광학 필터(130)에 의해 차단된 광의 스펙트럼으로부터 세부사항이 없는 컨택트 렌즈에 의해 반사되거나 컨택트 렌즈를 통과하는 감쇠된 광을 포함하는 이미지를 획득한다. 통상의 기술자라면 제1 광학 필터(130)의 배치가 카메라(110)의 렌즈(120)의 전방이든 후방이든 본 발명의 동작에 영향을 미치지 않는다는 점을 인식할 것이다.
백라이트 UV 광원(170)은 염류 용액(160)에 부유된 검사 중인 컨택트 렌즈(150)를 조명하기에 충분한 파장으로 광을 방출하는 복수의 UV 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있는데, 염류 용액(160) 전부가 용기(140)에 보유된다.
톱라이트 가시 LED 광원(190)은 염류 용액(160)에 부유된 검사 중인 컨택트 렌즈(150)를 조명하기 위해 광을 방출하는 복수의 가시 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있는데 염류 용액(160) 전부가 용기(140)에 보유된다. 조명 모듈(190)은, 선택된 세그먼트가 검사 중인 대상물을 조명하는데 이용될 수 있게 하기 위해 세그먼트를 형성하도록 조합된 LED로 설계되고 구성된다. LED의 세그먼트화는 모듈(180)에 의해 제어될 수 있고 상이한 타입의 제품에 대하여 다를 수 있으며, 검사 시스템의 셋업 동안 구성되는 제품 타입에 기초하여 사전결정되고 레시피로 저장될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 가시광 LED 기반 조명 모듈(190)은, 검사 중인 대상물(150)의 특정한 특징을 개선하기 위해 특정 타입의 렌즈 재료를 조명하도록 세기 레벨을 또한 제어할 수 있는 모듈(180)과 연관하여 상이한 세기로 트리거링될 수 있다. 따라서, 가시 LED 광원(190)에 기초하는 광 스펙트럼에 매칭되도록 상이한 광학 필터(130)를 이용하는 것이 가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, UV광 LED 기반 조명 모듈(170)은 검사될 대상물에 있어서 개선될 특징에 기초하여 모듈(190)과 동일한 세기로 또는 상이한 세기로 트리거링될 수 있다. 따라서, UV LED 광원(170)에 기초하는 광 스펙트럼에 매칭되도록 상이한 광학 필터(130)를 선택하는 것도 가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, UV광 LED 기반 조명 모듈(170) 또는 가시광 LED 기반 모듈(190)은 검사될 대상물에 있어서 특정한 특징이 개선될 수 있도록 턴오프될 수 있다. 이러한 상황에서는 단지 하나의 조명 모듈만이 검사 중인 제품의 조명을 위해 이용될 수 있다. 따라서, 이미지 캡쳐 및 검사 중에 이용되는 모듈에 기초하는 광 스펙트럼에 매칭되도록 상이한 광학 필터(130)를 선택하는 것도 가능하다.
도 2의 장치는 컨택트 렌즈 내의 결함을 검사하도록 통상적으로 설계된 종래 기술의 기존 시스템에 관한 것이다. 도 2의 장치(200)는 도 1에 도시된 본 발명의 장치(100)와는 다르며, 도 2의 가시광 LED 기반 조명 모듈(270)은 검사의 대상물(250) 아래에 위치한다. 도 2를 참조하면, 종래 기술의 시스템(200)은 렌즈(220)를 통해 볼 때 카메라(210)에 의해 캡쳐되는 이미지의 분석을 위해 컴퓨터에 적절히 통합된 렌즈(220)에 결합되는 카메라(210)를 포함한다.
시스템에는 파장이 400nm 내지 700nm 범위일 수 있는 가시광 LED로 설계되는 단일 조명 모듈(270)이 통합된다. 모듈(270)은 대상물(250) 아래에 위치한다. 조명 모듈(270)은 카메라 및 스트로브 제어 전자 모듈(280)의 동작과 동기적으로 가시광을 방출한다.
도 1에 도시된 본 발명의 실시예(들)에 대한 앞선 상세한 설명은 주로 이해의 편의를 위해 제공된 것이며, 어떠한 불필요한 한정도 함축하지 않는다. 도 1에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 몇몇 예에 관해 이하 설명한다.
도 3은 도 1에 도시된 장치(100)를 이용하여 캡쳐된 비어 있는 렌즈 홀더의 이미지를 나타낸다. 도 3에서 박스 B1로 둘러싸인 영역은 소정 세기 값에 도달하도록 알고리즘을 이용하여 분석될 수 있다. 특정한 제품 타입을 위해 구성되는 레시피 파일의 일부를 형성하는 사전프로그래밍된 검사 파라미터에 따라, 계산된 세기 값과 사전프로그래밍된 세기 값을 비교하여 이러한 값이 렌즈의 존재 또는 렌즈의 부존재에 대응하는지 여부를 결정하게 된다. 나아가, 도 1의 시스템(100)은 상부 조명 모듈(190)에서 조명 LED의 몇몇 선택된 세그먼트가 턴오프된 상태로 렌즈 홀더의 이미지를 캡쳐한다. 턴오프된 세그먼트는 각각의 제품 타입을 위한 검사 셋업 도중에 생성되는 레시피 파일에서 사전프로그래밍된다. 선택된 세그먼트가 턴오프된 수정된 조명 구성을 이용한 이미지 캡쳐의 프로세스에 의해, 도 3의 위치(30)에 반사된 패턴의 단절부가 있는 이미지가 유발된다. 서로 대략 동심에 있는 점선으로 이루어진 반사된 패턴에 있어서 단절부의 위치는 턴오프되는 LED 세그먼트에 따라 달라질 수 있다. 이러한 현상의 중요성에 대해서는 결함 검사 기법을 설명할 때 명세서에서 설명할 것이다.
이미지에 대한 추가적인 분석은 염류 용액에 부유된 렌즈의 에지의 검출을 포함할 수 있다. 그러나, 앞선 설명에 따르면 렌즈의 에지는 렌즈의 위치에 따라 매우 희미하게 될 수 있으므로 에지 검출이 매우 어려울 수 있다. 그러므로 에지 검출 방법은 모호하며 그 결과 신뢰하기 어려운 정확성과 반복가능성을 유발하게 된다.
도 3a는 도 2에 도시된 장치(200)를 이용하여 캡쳐된 비어 있는 렌즈 홀더의 이미지를 나타낸다. 광 세기의 감쇠가 거의 없거나 전혀 없으며, 박스 B1a로 둘러싸인 영역에 어떠한 뚜렷한 패턴도 없다. 도 2에 도시된 바와 같은 종래 기술의 시스템(200)에서 검사 중인 렌즈를 조명하기 위해 가시광 LED 기반 조명 모듈(270)이 활용된다는 점에 주목해야 한다.
도 4는 염류 용액에 부유된 하나의 안과용 렌즈를 갖는 렌즈 홀더의, 장치(100)를 이용하여 캡쳐된 이미지를 나타낸다. 도 4에서는, 박스 B2로 둘러싸인 영역이 2개의 뚜렷한 원형 패턴을 보여준다. 외측의 점선(40)은 도 1의 염류 용액(160)의 표면으로부터 반사된 것이며 내측의 2개의 점선(42)은 홀더 내에서 도 1의 컨택트 렌즈(150)의 상부 표면과 하부 표면으로부터의 반사로 인한 것이다. 각각 41 및 43에 단절부가 있는 2개의 불연속적인 원(40 및 42)의 형태로 2개의 뚜렷한 패턴이 있으며 이는 이미지의 양측에 존재한다는 점에 주목할 수 있다. 이러한 현상은, 도 1의 카메라(110)에 대하여 상대적으로 볼록 형상인 염류 용액(160)으로부터의 반사와, 도 1의 카메라(110)에 대하여 상대적으로 오목 형상인 렌즈(150)로부터의 반사로 인해 발생하는 것이다.
이러한 특정 현상은 부유 렌즈 이슈를 검출할 때 특히 유용하며, 이에 대해서는 명세서에서 논의할 것이다.
기존 방법에서 안과용 렌즈의 에지를 검출함에 있어서의 불일치는, 도 4에 예시된 바와 같이 이미지를 획득하기 위해 2개의 조명 모듈(170 및 190)을 활용하는 시스템(100)을 이용함으로써 제거된다.
도 4a는 도 2의 장치(200)를 이용하여 캡쳐된 단일 렌즈를 포함하는 홀더의 이미지를 나타낸다. 단일 렌즈를 갖는 홀더의 이미지를 나타내는 도 4a에서, 박스 B2a로 둘러싸인 영역은, 박스 B1a로 둘러싸인 영역에 어떠한 렌즈도 갖지 않는 홀더의 이미지를 나타내는 도 3a에 비해 어떠한 뚜렷한 변화도 보여주지 않는다. 도 3a 및 도 4a에서 도시된 바와 같이 시스템(200)에 의해 캡쳐된 이미지에 어떠한 뚜렷한 패턴도 없기 때문에, 시스템 설계에 있어서 고유한 제약으로 인하여 렌즈 에지가 음영 영역에 속하게 되어 시스템(200)은 신뢰할 수 없게 된다.
도 5는, 소프트웨어 애플리케이션에 의해 세기, 활성 LED 세그먼트, 및 트리거의 정확한 타이밍을 위해 사전구성된 스트로브 제어기(180)를 통해 조명 모듈(170 및 190)을 동기적으로 트리거링함으로써, 도 1에 예시된 바와 같은 장치(100)를 이용하여 캡쳐된 안과용 렌즈의 이미지를 나타낸다. 조명 모듈에 대한 트리거의 타이밍, 조명을 위한 세그먼트의 선택 및 조명의 세기 등의 스트로브 제어기(180)와 관련된 파라미터는 제품 타입과 홀더의 타입에 따라 레시피로 구성 및 저장될 수 있다. 이러한 레시피는 특정 제품 타입을 위해 검사 시스템의 신속한 구성을 가능하게 하도록 셋업 시에 이후 다운로드될 수 있다. 도 5에서 박스 B3로 표시된 영역이 도 6에 확대되어 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 톱라이트(190)에 의한 렌즈의 조명으로 인한 반사 현상 때문에, 도 6에 보이는 뚜렷한 패턴은 홀더에 렌즈가 존재함을 나타낸다. 렌즈가 플립되거나 뒤집혔는지 검출하기 위해서, 영역 B3a으로 둘러싸인 렌즈의 에지에서 추가적인 분석이 행해진다. 도 5의 영역 B3a의 확대된 이미지가 도 6a에 나타나 있다. 도 6a에서는 2개의 명확한 에지(60 및 61)가 눈에 띈다. 선(60)은 렌즈 에지를 나타내며 선(61)은 염류 용액의 에지를 나타낸다. 선(61)과 함께 뚜렷한 선(60)의 존재가 분석되어 올바르게 배향된 렌즈가 존재한다고 결정된다.
도 7은 플립되거나 부정확하게 배향된 렌즈를 갖는 렌즈 홀더의 이미지를 나타낸다. 도 7에서 박스 B4로 표시된 영역이 도 8에 확대되어 있다. 앞서 설명한 바와 같이 도 8에서 볼 수 있는 뚜렷한 패턴은 홀더 내에 렌즈가 존재함을 나타낸다. 렌즈가 플립되거나 뒤집혔는지를 검출하기 위해서 영역 B4a으로 둘러싸인 렌즈의 에지에서 추가적인 분석이 행해진다. 도 7의 영역 B4a의 확대된 이미지가 도 8a에 나타나 있다. 도 8a에서는 단지 하나의 명확한 에지(63)가 눈에 띈다. 선(63)은 염류 용액의 에지를 나타낸다. 또 다른 뚜렷한 선이 부존재하므로 부정확하게 배향된 렌즈 또는 플립된 렌즈로 결정되는데, 도 8에서 뚜렷한 패턴은 이미 렌즈의 존재를 의미하기 때문이다.
전형적인 부유 렌즈 이슈가 도 10에 예시되어 있는데, 이러한 도면은 위치(404)로 나타낸 염류 용액의 에지를 갖는 염류 용액(160)에 부유된 렌즈(150)를 포함하는 렌즈 홀더의 단면도를 나타낸다. 부유 렌즈 이슈로 인하여, 염류 용액은 각각 도 1 및 도 2의 160 및 260에서 볼 수 있는 볼록한 형상의 표면 윤곽을 잃게 된다. 이는, 도 10에서 렌즈(150)가 렌즈 홀더의 바닥에 머물러 있지 않기 때문이다. 도 10에서 렌즈(150) 및 염류 용액(160)의 표면 윤곽은 서로 유사하며, 그 결과 양 표면으로부터의 반사 패턴은 각각의 선(402 및 403)에서 단절부(402x 및 403x)의 위치로부터 명백한 것처럼 서로 유사하게 된다. 패턴의 이러한 변화는 부유 렌즈 이슈로 분류된다.
도 11은 도 1의 시스템(100)의 톱라이트(190) 및 백라이트 조명(170)으로 조명되는 2개의 컨택트 렌즈를 포함하는 렌즈 홀더의 이미지를 나타낸다. 도 12는 도 11의 박스 B5의 확대 이미지이다. 도 12에서는 405 및 406에 2개의 흑색선을 볼 수 있고 이는 2개의 렌즈의 에지를 나타내는 것이며 404는 염류 용액의 에지를 나타낸다. 흑색선의 수는 홀더 내의 렌즈의 수에 정비례한다. 나아가, 도 11에서 박스 B6로 둘러싸인 영역의 확대된 이미지인 도 12a에 도시된 2개의 렌즈의 상부 및 하부 표면으로부터의 반사는 셋 이상의 불연속적인 원형 백색선(407)을 보여준다. 이러한 패턴은 둘 이상의 렌즈의 존재를 나타낸다. 나아가, 렌즈의 중심 주변에서의 영역의 세기는 단일 렌즈 이미지에 비하여 더 낮다. 조명의 세기는 렌즈의 수가 증가할 때마다 비례하여 낮아진다. 도 11의 이미지는 다수의 렌즈가 있는 명확한 경우를 나타내며 따라서 소프트웨어 프로그램에 의해 설정되는 파라미터에 따라 결함으로서 거부된다.
렌즈의 중심 주변에서의 이미지 내에서 불연속적인 원 이외의 임의의 패턴이 분석되어 틸팅, 변이, 폴딩 및 다수의 렌즈 등의 수많은 카테고리로 분류된다. 도 1의 시스템(100)에 의해 캡쳐된 이미지는 가시광 LED 기반 톱라이트 조명(190) 및 UV광 LED 기반 백라이트 조명(170) 양자 모두를 활용할 수 있다. 그러므로, 안과용 렌즈의 검사 프로세스 동안의 이슈를 식별하고 구분하기 위해 도 1의 시스템(100)을 통해 상당한 개선이 이루어진다.
도 1의 시스템(100)에서 렌즈(150)를 조명하기 위해 단지 UV광 기반 백라이트 조명만이 이용되는 본 발명의 다른 실시예를 이용하여, 4개의 이미지가 예시되어 있다. 도 13, 14, 15 및 16에 도시된 이미지는, 감쇠 및 흡수의 효과를 보여주기 위해 각각 어떠한 렌즈도 없는 컨택트 렌즈 이미지, 하나의 렌즈, 2개의 렌즈 및 3개의 렌즈가 있는 컨택트 렌즈 이미지를 나타낸다. 렌즈의 부존재 및 존재를 결정하는데 이용되는 그레이 스케일 값이 상이한 제품 타입과 홀더 타입에 대하여 사전결정되어 레시피 파일 내에 파라미터로 저장된다. 검사 셋업 동안에 단일 렌즈 및 다수의 렌즈와 관련된 그레이 스케일 값 또한 결정되어 각각의 레시피 파일 하에 저장된다. 명백한 바와 같이, 도 13에서 이미지의 영역 B7은 밝다. 분석될 때 도 13의 영역 B7의 세기 레벨 또는 그레이 스케일 레벨이 높은데, 이는 홀더 내에 렌즈가 부존재함을 나타낸다. 도 14, 15 및 16의 영역 B8, B9 및 B10에서 평균적인 그레이 스케일 값은 각각 하나, 2개 및 3개의 렌즈의 존재를 나타낸다. 통상의 기술자라면, 렌즈의 수가 늘어날 때마다 렌즈의 중심 주변의 광학 영역의 세기가 줄어들어 증가된 광 감쇠 및 흡수의 현상을 나타낸다는 점을 알 수 있을 것이다. 홀더 내에 존재하는 렌즈의 수에 비례하는 사전구성된 세기 값이, 어떠한 렌즈도 포함하고 있지 않거나 둘 이상의 렌즈를 포함하고 있는 임의의 렌즈 홀더를 일관되고도 정확히 거부하도록, 이미지를 검사할 때 소프트웨어에 의해 이용된다.
본 개시내용을 접한 통상의 기술자라면 다양한 실시예(들)에 있어서 본 발명에 대한 수정예를 쉽게 예상할 수 있을 것이고, 첨부된 청구범위에 의해 규정되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도 이러한 수정이 이루어질 수 있을 것이다. 상기 내용의 측면에서, 본 발명의 몇몇 목적이 달성되며 기타 다른 장점이 획득된다는 점을 이해할 것이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도 상기 구성과 방법에 수많은 변경이 이루어질 수 있으므로, 상기 설명에 포함된 모든 사항은 예시적인 것일 뿐 제한하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다.
Claims (14)
- 렌즈를 자동으로 검사하기 위한 장치로서,
염류 용액에 침지된 컨택트 렌즈를 홀딩하기 위한 투명 또는 반투명의 플라스틱 홀더;
상기 홀더의 상부에 장착된 가시광 LED 기반 조명 모듈과 상기 홀더의 하부에 장착된 UV LED 기반 조명 모듈을 이용하여 상기 렌즈와 홀더를 조명하기 위한 수단;
상기 가시광 LED 기반 조명 모듈의 선택된 LED 세그먼트를 동적으로 턴오프 및 턴온하도록 구성된 스트로브 제어기;
상기 가시광 LED 기반 조명 모듈과 상기 UV LED 기반 조명 모듈에 의해 조명된 상기 렌즈 및 홀더의 이미지를 캡쳐하기 위한 카메라; 및
컴퓨터로서,
결함을 식별하기 위해 상기 이미지를 분석하고,
상기 홀더 내의 렌즈의 수를 카운트하고,
플립된 렌즈(flipped lens)를 식별하며,
부정확하게 위치된 렌즈를 식별하며, 그리고
폴딩된 렌즈를 검출하도록 구성된, 컴퓨터
를 포함하고,
상기 가시광 LED 기반 조명 모듈은 상기 렌즈의 제1 표면을 조명하도록 배치되고, 상기 UV LED 기반 조명 모듈은 상기 렌즈의 제2 표면을 조명하도록 배치되어서, 상기 조명하기 위한 수단은 검사 요건에 따라 선택적으로 가시광 LED 기반 조명 모듈만 작동하거나, 또는 UV LED 기반 조명 모듈만 작동하거나, 또는 가시광 LED 기반 조명 모듈과 UV LED 기반 조명 모듈 둘 다 동시에 작동하도록 배치되는,
렌즈를 자동으로 검사하기 위한 장치. - 제1항에 있어서,
상기 렌즈 위에 장착되는 가시광 LED 기반 조명 모듈은 가시광 스펙트럼에 있는 LED의 어레이를 포함하는, 렌즈를 자동으로 검사하기 위한 장치. - 제1항에 있어서,
상기 렌즈 아래에 장착되는 UV LED 기반 조명 모듈은 자외광 스펙트럼에 있는 LED의 어레이를 포함하는, 렌즈를 자동으로 검사하기 위한 장치. - 제1항에 있어서,
상기 스트로브 제어기는 상기 가시광 LED 기반 조명 모듈과 상기 UV LED 기반 조명 모듈을 순간적으로 스트로브하도록 구성되는, 렌즈를 자동으로 검사하기 위한 장치. - 제4항에 있어서,
상기 스트로브 제어기는 카메라의 셔터 트리거에 대하여 동기적으로 또는 비동기적으로 스트로브할 수 있는, 렌즈를 자동으로 검사하기 위한 장치. - 제2항에 있어서,
상기 스트로브 제어기는 상기 가시광 LED 기반 조명 모듈에서 선택된 LED 세그먼트를 비활성화하도록 더 구성되는, 렌즈를 자동으로 검사하기 위한 장치. - 제1항에 있어서,
상기 카메라는 고해상도 카메라를 포함하는, 렌즈를 자동으로 검사하기 위한 장치. - 제1항에 있어서,
상기 가시광 LED 기반 조명 모듈과 상기 UV LED 기반 조명 모듈을 스트로브하며, 결함을 식별하기 위해 상기 이미지를 분석하기 위한 카메라는 상기 컴퓨터에 상주하는 소프트웨어 프로그램에 의해 관리되는, 렌즈를 자동으로 검사하기 위한 장치. - 가시광 LED 기반 조명 모듈 및 UV LED 기반 조명 모듈을 사용하여 복수의 렌즈를 자동으로 검사하기 위한 방법으로서,
상기 가시광 LED 기반 조명 모듈의 특정 세그먼트를 비활성화하는 단계;
상기 가시광 LED 기반 조명 모듈 및 상기 UV LED 기반 조명 모듈에 의해 조명된 염류 용액에 침치된 렌즈를 갖는 렌즈 홀더의 이미지를 동기적으로 캡쳐하기 위해 카메라 셔터와 가시광 LED 기반 조명 모듈 및 UV LED 기반 조명 모듈을 스트로브하는 단계;
렌즈 결함을 인식하기 위해 캡쳐된 이미지를 분석하는 단계;
처리된 이미지 결함 파라미터를 소프트웨어에 사전설정된 파라미터와 비교함으로써, 분석된 이미지의 결함 특징부를 렌즈 결함으로 인식하는 단계; 및
결함으로 식별되는 임의의 렌즈를 결함있는 것으로서 거부하는 단계
를 포함하고,
상기 가시광 LED 기반 조명 모듈은 상기 렌즈의 제1 표면을 조명하도록 배치되고, 상기 UV LED 기반 조명 모듈은 상기 렌즈의 제2 표면을 조명하도록 배치되어서, 상기 스트로브하는 단계는, 검사 요건에 따라 선택적으로 가시광 LED 기반 조명 모듈만 작동하거나, 또는 UV LED 기반 조명 모듈만 작동하거나, 또는 가시광 LED 기반 조명 모듈과 UV LED 기반 조명 모듈 둘 다 동시에 작동하는 단계를 포함하는, 복수의 렌즈를 자동으로 검사하기 위한 방법. - 복수의 렌즈를 자동으로 검사하기 위한 방법으로서,
가시광 LED 기반 조명 모듈의 특정 세그먼트를 비활성화하는 단계;
상기 가시광 LED 기반 조명 모듈 및 UV LED 기반 조명 모듈에 의해 조명된 염류 용액에 침치된 렌즈를 갖는 렌즈 홀더의 적어도 2개의 이미지를 캡쳐하기 위해 카메라 셔터와 가시광 LED 기반 조명 모듈 및 UV LED 기반 조명 모듈을 상이한 시간에 스트로브하는 단계;
렌즈 결함을 인식하기 위해 캡쳐된 이미지를 분석하는 단계;
처리된 이미지 결함 파라미터를 소프트웨어에 사전설정된 파라미터와 비교함으로써, 분석된 이미지의 결함 특징부를 렌즈 결함으로 인식하는 단계; 및
결함으로 식별되는 임의의 렌즈를 결함있는 것으로서 거부하는 단계를 포함하고,
상기 가시광 LED 기반 조명 모듈은 상기 렌즈의 제1 표면을 조명하도록 배치되고, 상기 UV LED 기반 조명 모듈은 상기 렌즈의 제2 표면을 조명하도록 배치되어서, 상기 스트로브하는 단계는, 검사 요건에 따라 선택적으로 가시광 LED 기반 조명 모듈만 작동하거나, 또는 UV LED 기반 조명 모듈만 작동하거나, 또는 가시광 LED 기반 조명 모듈과 UV LED 기반 조명 모듈 둘 다 동시에 작동하는 단계를 포함하는, 복수의 렌즈를 자동으로 검사하기 위한 방법. - 제9항에 있어서,
가시광 LED 기반 조명 모듈에서 LED의 사전-프로그래밍된 세그먼트를 선택적으로 비활성화하는 단계를 더 포함하는, 복수의 렌즈를 자동으로 검사하기 위한 방법. - 제10항에 있어서,
가시광 LED 기반 조명 모듈에서 LED의 사전-프로그래밍된 세그먼트를 선택적으로 비활성화하는 단계를 더 포함하는, 복수의 렌즈를 자동으로 검사하기 위한 방법. - 제9항에 있어서,
상기 카메라 셔터와 동기적으로 트리거링되는 양자의 조명 모듈을 이용하여 이미지를 획득하는 단계를 더 포함하는, 복수의 렌즈를 자동으로 검사하기 위한 방법. - 제10항에 있어서,
상기 카메라 셔터와 동기적으로 2개의 상이한 간격으로 트리거링되는 각각의 조명 모듈을 이용하여 2개의 이미지를 획득하는 단계를 더 포함하는, 복수의 렌즈를 자동으로 검사하기 위한 방법.
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