KR20030001811A - 자동 렌즈미터 및 그 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2차원 CMOS 센서와 5개의 핀홀을 사용하여 획득한 디지털 영상을 연산 처리함으로써 굴절력, 난시력, 난시축 등의 피측정 렌즈의 특성을 얻는 자동 렌즈미터 및 그 측정 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 자동 렌즈미터는 a) 피측정 렌즈의 굴절력, 난시력 및 난시축 등의 특성을 측정하는 광학 측정부－여기서, 광학 측정부는 발광부, 빛 확산부, 빛크기 조절부, 빛 반사부, 대물렌즈부, 평행광을 전달하는 크롬코팅된 핀홀부, 및 평행광으로 전송된 영상을 캡쳐하여 전기신호로 저장하고, 이를 연속적으로 디지털 처리하여 전송하는 CMOS 센서를 포함함－; b) 측정된 렌즈의 특성으로부터 상기 피측정 렌즈의 정보를 추출하는 전자 제어부; 및 c) 피측정 렌즈를 고정시키며, 이를 관찰 및 조작할 수 있도록 형성되는 기구부를 포함하며, 크롬코팅 핀홀부는 피측정 렌즈의 반사를 막기 위해 양면이 이중 산화크롬 코팅되며, CMOS 센서는 결상되는 점들의 형태로부터 각 중심점 사이의 거리와 나머지 점들의 가로 및 세로 길이를 파라미터로 하여 피측정 렌즈의 굴절력, 난시력 및 난시축을 측정한다.

Description

자동 렌즈미터 및 그 측정 방법 {AN AUTOMATIC LENSMETER AND A THEORY OF MEASUREMENT}
본 발명은 자동 렌즈미터 및 그 측정 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 2차원 CMOS 센서와 5개의 핀홀을 사용하여 획득한 디지털 영상을 연산 처리함으로써 굴절력, 난시력, 난시축 등의 피측정 렌즈의 특성을 얻는 자동 렌즈미터 및 그측정 방법에 관한 것이다.
종래의 수동식 렌즈미터는 개략적으로 렌즈 관찰부, 렌즈 조작부, 렌즈 고정부 등으로 이루어져 있다. 여기서 렌즈 관찰부는 사용자가 렌즈의 굴절력을 읽기 위해 들여다보는 장치이며, 렌즈 조작부는 피측정 렌즈의 초점 상태를 맞추는 장치이며, 또한 렌즈 고정부는 피측정 렌즈를 고정시키기 위한 장치이다.
상기 수동식 렌즈미터는 피측정 렌즈를 렌즈 고정부에 넣고, 눈을 렌즈 관찰부에 대고, 상기 렌즈 관찰부를 통해 눈에 보이는 눈금을 렌즈 조작부를 돌려서 가장 잘 보이는 상태에 맞춘 다음, 그때 눈금에 보이는 값에 의해 피측정 렌즈의 굴절력(Spherical Power: S), 난시력(Cylindrical Power: C) 및 난시축(Cylindrical Axis: A)의 정보를 읽어낸다.
일반적으로, 렌즈미터의 시장은 크게 안경점 및 안과병원으로 양분되어 있다. 현재 대부분의 안경점 및 안과병원에서는 수동식 렌즈미터를 사용하고 있고, 이와 같은 수동식 렌즈미터는 사용상의 어려움 때문에, 능숙하게 사용하기 위해서는 일정 기간의 교육과정을 거쳐야 하며, 또한 굴절력, 난시력, 난시축만 측정할 수 있으며, 개인의 주관적 판단에 의존해야 하므로 객관적인 결과를 얻어내기 힘들다.
또한, 수동식 렌즈미터는 사용자의 주관에 의해 피측정 렌즈의 정보를 읽어내기 때문에, 정확한 렌즈의 정보(굴절력, 난시력, 난시축)를 읽을 수 없으며, 주관적인 측정이 불가피해진다. 또한 피측정 렌즈를 보다 정확히 읽을 수 있는 단위가 최소 0.25 스텝이기 때문에, 0.01 스텝 또는 0.125 스텝과 같이 좀더 세분화된 정밀한 렌즈 정보를 얻기 힘들다. 또한 다초점 렌즈를 측정하는 것이 불가능하고, 동공거리 측정 및 자외선 투과율 측정 등 렌즈가 가지고 있는 다른 정보를 얻을 수 없었다.
따라서, 근래에 전술한 수동 렌즈미터의 문제점을 해결하기 위한 자동 렌즈미터의 개발이 이루어지고 있다. 자동 렌즈미터란 안경렌즈의 특징, 즉, 굴절력, 난시력, 난시축, 프리즘, 누진력 등을 측정함에 있어서 사용자의 주관 또는 판단에 의존하지 않고, 광학 시스템과 컴퓨팅 장치를 통해 보다 쉽고 빠르며, 정확하게 안경 렌즈를 측정하는 자동화 장치를 말한다.
그러나, 종래의 자동 렌즈미터는 종래의 전하결합소자(Charge Coupled Device; CCD)를 사용하기 때문에 집적도가 낮고, 이 CCD는 대개 아날로그 방식이기 때문에 디지털 방식에 비해 그 정확도가 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 자동 렌즈미터는 광학적 구성이 모두 고정적 위치에 있도록 구성되어 약간만 정해진 거리에서 벗어나면 측정결과에 큰 오류가 발생할 수 있는 여지가 많고, 또한 항상 일정량 이상의 빛의 세기가 CCD 센서에 맺혀야만 하기 때문에 빛의 세기를 모으기 위하여 고가의 특수용 렌즈(예를 들어, 오목렌즈 아래 부분에 아주 작은 여러 개의 오목렌즈가 붙어있는 형태로 매우 고가인 키노폼 렌즈)를 사용하고 있다는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 사용자가 현미경처럼 눈을 렌즈 관찰부에 갖다 대고 안경렌즈의 굴절력 등을 주관적 판단에 의해 측정하는 수동식 렌즈미터를 대신해서, 컴퓨터화된 자동식 렌즈미터를 제공하기 위한 것이다. 즉, 안경 렌즈로부터 얻어지는 굴절력, 난시력, 난시축, 프리즘, 누진력 측정뿐만 아니라, 하드/소프트 콘택트 렌즈 측정, 안경 중심간의 거리 및 렌즈의 자외선 투과율까지 측정할 수 있고, 또한 수동식 렌즈미터에 비해 사용자 편이성을 추구하며, 객관적이고 정확한 결과를 얻어낼 수 있고, 또한 렌즈의 누진력 단위를 0.25 스텝뿐만 아니라, 0.125, 0.01 스텝까지 측정할 수 있는 보다 정밀한 피측정 렌즈의 정보를 얻을 수 있는 자동 렌즈미터 및 그 측정 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 광학적 구성이 고정적 위치에 있지 않아도, 또는 빛을 일정량 이상으로 높이기 위하여 고가형 렌즈를 쓰지 않고도 정확한 측정이 가능하도록 광학적 구성을 가변 구조로 형성한 자동 렌즈미터를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 종래 자동 렌즈미터의 하드웨어 구성을 저가격 및 고신뢰도의 부품으로 대체할 수 있도록 전처리 알고리즘 및 측정 알고리즘을 이용하는 자동 렌즈미터를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 외형도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 광학 측정부 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 전자 제어부 구성도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 자동 렌즈미터에서 피측정 렌즈를 측정하는 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 도 5a는 피측정 렌즈가 없는 상태를 나타내며, 도 5b는 피측정 렌즈로서 볼록렌즈를 삽입한 상태를 나타내고, 도 5c는 피측정 렌즈로서 오목렌즈를 삽입한 상태를 나타내고 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 피측정 렌즈의 2차원 CMOS 카메라의 결상을 나타내는 도면으로서, 도 6a는 초기 상태, 도 6b는 볼록렌즈를 삽입한 상태, 도 6c는 오목렌즈를 삽입한 상태를 각각 나타내고 있다.
도 7은 본 발명에 따른 자동 렌즈미터에서 디스플레이 되는 주화면을 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 프린트 출력 형식을 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 자동 렌즈미터에서 동공 처리부의 측정 장치 및 그 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 자동 렌즈미터에서 가중 평균을 이용하여 중심점을 설정하는 것을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 자동 렌즈미터에서 셋업렌즈에 대한 변환예를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 전처리 방법을 나타내는 동작 흐름도이다.
도 13a 내지 도 13e는 각각 본 발명에 따른 자동 렌즈미터에서 피측정 렌즈의 4점이 변하는 형상을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 측정 방법을 나타내는 동작 흐름도이다.
상기 목적을 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 자동 렌즈미터는, 피측정 렌즈의 굴절력, 난시력 및 난시축 등의 특성을 측정하는 광학 측정부－여기서, 광학 측정부는, ⅰ) 빛을 주사하는 발광부, ⅱ) 상기 주사된 빛의 산란을 막는 빛 확산부, ⅲ) 상기 빛이 통과하는 통로의 폭을 결정하는 빛크기 조절부, ⅳ) 상기 통과된 빛을 반사시키는 빛 반사부, ⅴ) 상기 반사된 빛을 평행광으로 변환하는 대물렌즈부, ⅵ) 상기 평행광을 전달하는 크롬코팅된 핀홀부, 및 ⅶ) 상기 평행광으로 전송된 영상을 캡쳐하여 전기신호로 저장하고, 이를 연속적으로 디지털 처리하여 전송하는 CMOS 센서를 포함함－; 상기 측정된 렌즈의 특성으로부터 상기 피측정 렌즈의 정보를 추출하는 전자 제어부; 및 상기 피측정 렌즈를 고정시키며, 이를 관찰 및 조작할 수 있도록 형성되는 기구부를 포함하며, 상기 광학 측정부의 크롬코팅 핀홀부는 피측정 렌즈의 반사를 막기 위해 양면이 이중 산화크롬 코팅되며, 상기 광학 측정부의 CMOS 센서는 결상되는 점들의 형태로부터 각 중심점 사이의 거리와 나머지 점들의 가로 및 세로 길이를 파라미터로 하여 상기 피측정 렌즈의 굴절력, 난시력 및 난시축을 측정하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 광학 측정부의 핀홀부는 이중 크롬코팅된 5핀으로 이루어지며, 상기 광학 측정부의 CMOS 센서는 2차원 CMOS 센서인 것이 바람직하다.
상기 전자 제어부는, ⅰ) 상기 광학 측정부의 CMOS 센서로부터 디지털 영상을 수신하여, 상기 피측정 렌즈의 정보를 구하도록 각 영상의 특징점을 추출하는 영상 처리부; ⅱ) 상기 렌즈 정보의 추출에 필요한 연산 및 알고리듬을 수행하는 연산 처리부; ⅲ) 상기 영상 처리부의 데이터 및 상기 연산 처리부의 데이터를 저장하는 메모리; 및 ⅳ) 상기 연산 처리부에서 생성한 결과를 사용자에게 디스플레이 해주는 LCD 표시부를 포함한다.
또한, 2개의 렌즈로 이루어지는 안경에서 렌즈들 사이의 중심점간 거리를 계산하는 동공거리 측정 처리부를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 피측정 렌즈의 자외선 투과정보를 구하는 자외선 입력량 처리부를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연산 처리부에서 생성한 결과를 사용자에게 출력해주는 프린터 출력부를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 영상처리부의 영상처리 관련 부품이 게이트어레이로 이루어지며, 또한 상기 연산처리부는 32비트 RISC 프로세서인 것이 바람직하다.
한편, 상기 기구부는, ⅰ) 상기 피측정 렌즈를 올려놓고 이를 고정시키는 렌즈 고정부; ⅱ) 상기 피측정 렌즈의 비틀어짐을 방지하기 위한 렌즈 고정테이블 조작부; ⅲ) 2개의 피측정 렌즈들의 중심점 사이의 거리를 측정하는 동공거리 측정부; ⅳ) 상기 피측정 렌즈를 통과하는 자외선의 양을 측정하는 자외선 측정부; ⅴ) 상기 측정된 피측정 렌즈의 특성들을 출력하는 프린터 출력부; 및 ⅵ) 상기 측정된 피측정 렌즈의 특성들을 화면으로 표시하는 표시부를 포함한다. 여기서, 상기 프린터 출력부는 열전식 프린터로서, 출력되는 형식 내에 안경의 형상, 동경거리, 좌우 굴절력, 좌우 난시력, 좌우 난시축 및 자외선 투과정보가 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 동공처리부는 동공거리를 측정하기 위해 2상 4체배 인코더가 게이트어레이 내에 내장되고, 상기 동공처리부는 2개의 포토 인터럽트, 및 인코더와 포토 인터럽트 겸용 소자로 이루어지며, 상기 연산처리부는 이동 거리에 따른 인코더 값을 받아서 렌즈 중심점 사이의 거리를 결정할 수 있다.
상기 동공거리는 중앙과 오른쪽 렌즈간의 거리는 고정값에서 실제 이동된 거리를 뺀 값으로 표시할 경우, 중앙과 왼쪽 렌즈간의 거리가 좌측에 놓인 포토인터럽트가 검출되는 시점부터의 이동거리로부터 구해질 수 있다.
상기 자외선 측정부는 자외선 발생 광원이 상기 피측정 렌즈를 통과하게 하여, 반대쪽에 자외선 수광소자를 이용하여 수광소자에서 받은 자외선의 양을 아날로그/디지털 변환기를 거쳐 그 값을 표시할 수 있다.
상기 자외선 측정부는 자외선 대역 이외의 파장대역을 제거하도록 상기 광원 상부에 필터가 부착되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 전처리 방법에 있어서, 임계치 이상의 점을 가지는 윈도우 영역을 설정하는 단계; 가중 평균을 이용하여, 4개원의 중심점을 잡는 단계; 상기 중심점 사이의 거리인 평균길이를 구하는 단계; 상기 평균길이를 이용하여, 4점이 정사각형이 되도록 길이보상비 및 각도보상비를 구하는 단계; 선택된 셋업용 렌즈 디옵터값이 소정값인지 판단하여 소정값이 아닌 경우, 상기 이전 단계들을 반복하는 단계; 및 상기 각 디옵터별로 평균길이, 길이보상비 및 각도보상비를 저장하는 단계를 포함한다.
상기 저장 단계는 각각의 디옵터별 평균길이, 길이보상비 및 각도보상비를 불활성 메모리에 저장하는 것이 바람직하고, 또한, 상기 셋업용 렌즈 디옵터는 0, ±2.5D, ±5D, ±10D, ±15D, ±20D 및 ±25D인 것이 바람직하다.
또한, 상기 가중 평균을 이용한 중심점(Cxk,Cyk)은
Cxk= Sum(G(i,j)-Gthresh)x i / Sum(G(i,j)-Gthresh)
Cyk= Sum(G(i,j)-Gthresh)x j / Sum(G(i,j)-Gthresh)
로 나타내며, 여기서 k=1,2,3,4이고, G(i,j)는 (i,j)점에서의 그레이 레벨, 그리고 Gthresh는 임계치(Threshold) 그레이 레벨인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중심점과의 평균길이(Lavg)는 ∑Li/4 이고, 여기서 i=1,2,3,4인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 굴절력, 난시력 및 난시축 등의 피측정 렌즈의 특성을 자동 렌즈미터로 측정하는 방법에 있어서, 중심원을 제외한 4개원의 중심점을 잡아 정사각형으로 변환하는 단계; 상기 변환 결과에 따른 좌표계를 설정하는 단계; 굴절력에 대한 2차 벡터 방정식으로부터 굴절력을 구하는 단계; 상기 벡터 방정식으로부터 구한 굴절력으로부터 난시각을 구하는 단계; 및 상기 벡터 방정식으로 구한 굴절력 및 난시각에 의해 난시력을 결정하는 단계를 포함하며, 여기서,는 측정하기 전 좌표,는 측정 후 좌표,는 굴절력 벡터,는 난시력 벡터, S는 굴절력 (스칼라), C는 난시력 (스칼라),는 난시력의 각도,는 x 축 방향 단위 벡터, 그리고는 y 축 방향 단위 벡터라고 하면,일 경우, 상기 굴절력에 대한 2차 벡터 방정식은
,
이고, 상기 난시각은
에 의해 구해진다. 여기서, 상기 난시각은 난시축이 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 자동 렌즈미터 및 그 측정 방법을 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 자동 렌즈미터는 편의상 광학 측정부, 전자 제어부, 기구부로 구성될 수 있다. 상기 광학 측정부는 광원 및 광원의 이산, 집합 등의 기능을 수행하는 특수 렌즈들로 구성되며, 전자 제어부는 영상소자 제어부, 마이크로 프로세서 제어부, 출력 제어부 등으로 구성될 수 있다. 또한, 기구부는 외관 금형부, 정밀 가공부, 이동 처리부 등으로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 외형도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 그 기능에 따라 자동 렌즈미터 본체부, 동공거리(PD : Pupil Distance) 측정부, 자외선 측정부 등으로 구성될 수 있다. 상기 본체부는 LCD 화면 표시부(1), 키 처리부(2), LCD 밝기 조정부(14), 렌즈 홀더부(3),인점 레버부(13), 테이블 레버부(12), 렌즈 테이블부(12), 렌즈 받침대(5), 저장단추(6), 열전식 프린터 덮개부(9), UV 덮개부(7) 등으로 구성될 수 있다.
본 발명을 기술별 구성으로 나누어보면, 도 2에 도시된 바와 같이, 광학 측정부(30), 전자 제어부(40), 기구부(20)로 구성되며, 이하 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 광학 측정부 구성도로서, 상기 광학 측정부(30)는 발광부(LED 639nm)(31), 빛 확산부(볼록렌즈 및 스캐터)(32), 빛의 크기 조절부(33), 반사부(알루미늄 미러)(34), 대물렌즈부(35), 피측정 렌즈(36), 크롬코팅된 핀홀부(37), 및 2차원 CMOS 센서부(38)로 구성된다.
굴절력, 난시력, 난시축, 프리즘, 누진력 등 피측정 렌즈의 특성을 결정하는 광학 측정부(30), 즉, 광학계는 빛을 주사하는 발광부(31), 빛의 산란을 막는 확산부(32), 그리고 빛이 통과되는 통로의 폭을 결정하는 핀홀로 이루어지는 빛크기 조절부(33), 알루미늄 미러로 이루어진 반사부(34), 평행광으로 만드는 대물 렌즈부(35), 크롬코팅된 5핀 구성으로 이루어져 평행광을 전달하는 5핀 핀홀부(37), 및 2차원 CMOS 센서(38)로 구성되는데, 상기 크롬코팅된 5핀 핀홀부(37)는 피측정 렌즈의 반사를 최대한 막기 위하여 무반사 코팅 및 양면 산화크롬 코팅된 구조로 이루어져 있다.
도 4는 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 전자 제어부 구성도로서, 상기 전자 제어부(40)는 영상입력 및 처리부(41), 연산처리부(42), 열전식프린터 출력 처리부(45), LCD 표시부(46), 동공 거리 측정 처리부(47), 자외선 입력량 처리부(48), 시스템 메모리부(44), 영상 메모리부(42) 및 전원부(49)로 구성된다.
상기 영상입력 및 처리부(41)는 상기 광학 측정부(30)로부터 결정된 2차원 CMOS 센서(38)로부터 디지털 영상을 받아 영상처리용 메모리(42)에 저장하고, 각 영상의 특징점 추출에 사용될 정보를 뽑아내 연산처리부(43)로 전달해주는 기능을 수행하며, 상기 연산처리부(43)에서는 모든 렌즈 정보 추출에 필요한 모든 연산 및 알고리즘을 수행할 뿐만 아니라, 모든 주변장치를 조정하는 역할을 수행한다. 또한, LCD 표시부(46) 및 열전식 프린터(45)는 상기 연산처리부(43)에서 생성된 결과를 사용자에게 표시 및 출력해주는 기능을 수행한다. 또한, 상기 동공거리 측정 처리부(47)는 두개의 렌즈로 구성된 안경에서 인코더와 포토 인터럽트 등을 이용하여 상기 피측정 렌즈들의 중심점 사이의 거리를 계산하는 역할을 수행한다. 또한 상기 자외선 입력량 처리부(48)는 아날로그/디지털 변환기 등에 의해 안경 렌즈의 자외선 투과정보를 얻는다.
마지막으로, 상기 기구부(20)는 렌즈고정부, 렌즈고정테이블 조작부, 인점측정부, 동공거리 측정부, 자외선 측정부, 열전식 프린터 출력부, 및 외부 기기 연결부 등으로 구성된다.
도 1을 참조하여, 상기 렌즈고정부는 피측정 렌즈를 올려놓고, 고정시키는 구조로서, 렌즈홀더(3) 및 렌즈 받침대(5)로 구성된다. 그리고 렌즈 고정테이블 조작부는 안경 및 렌즈의 비틀어짐을 방지하기 위한 장치로서 렌즈 테이블(4) 및 테이블 조정 레버(12)로 구성된다. 그리고, 인점 측정부는 인점 레버(13), 3핀 인점용 펜 및 잉크 고정대(도시되지 않음) 등으로 구성된다. 상기 동공거리 측정부는 센서바, 인코더 고정대, 거리 측정용 슬릿 등으로 구성되며, 자외선 측정부는발광 고정부 및 수광 고정부, UV 덮개(7) 등으로 구성되고, 프린터 출력부는 프린터 덮개(9), 열전식 종이 고정대, 열전식 헤더 개폐 레버(도시되지 않음) 등으로 구성된다. 또한, 외부 기기 연결부는 시리얼 통신(RS-232C) 및 풋-스위치(Foot Switch) 연결부로 이루어진다.
전술한 도 1 내지 도 4의 구성을 참조하여, 자동 렌즈미터의 광학적 측정 원리를 설명한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 자동 렌즈미터에서 피측정 렌즈를 측정하는 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 도 5a는 피측정 렌즈가 없는 상태를 나타내며, 도 5b는 피측정 렌즈로서 볼록렌즈를 삽입한 상태를 나타내고, 도 5c는 피측정 렌즈로서 오목렌즈를 삽입한 상태를 나타내고 있다.
도 5a는 피측정 렌즈를 넣지 않은 초기 상태를 나타내며, 이때 2차원 CMOS 센서(38)에 결상되는 5점 형태는 도 5a와 같이 5핀홀의 크기가 그대로 나타나게 되고, 이때의 굴절력(S) 및 난시력(C) 및 난시축(A)을 모두 0으로 인식하게 된다. 도 5b는 피측정 렌즈로서 볼록렌즈를 삽입한 경우로, 이때 2차원 CMOS 센서(38)에는 4점원들이 중심원 쪽으로 몰리게 되며, 도 5c는 피측정 렌즈로서 오목렌즈를 삽입한 경우로서, 이때 2차원 CMOS 센서(38)에는 4점원들이 중심원에서 멀어지게 상이 맺혀진다. 이와 같은 원리를 바탕으로 각 중심점 사이의 거리와 중심원을 제외한 4점의 원들 사이의 가로 및 세로 길이 등을 파라미터들로 렌즈의 굴절력(S), 난시력(C), 난시축(A) 등을 측정하게 된다.
여기서, 상기 CMOS 센서(38)는 최근 들어 업계의 관심을 끌면서 CCD 센서를 대체하고 있다. 상기 두 센서는 구조에서부터 큰 차이를 보인다. 먼저, CCD 센서에서는 영상의 구성 입자인 「화소(畵素)」가 빛을 받아 특수 반도체에 의해 전자의 흐름(전하)으로 바뀐다. 이어 CCD 반도체가 이 전하를 「변조기(變調器)」로 보내 일반 전기신호로 바뀌고, 이 신호가 전기회로에서 해독돼 영상이 합성된다.
이와 달리 CMOS 센서에서는 전하를 전기신호로 바꾸는 변조기가 모든 화소 각각에 부착된다. 이 때문에 필요 부분의 데이터만을 읽어낼 수 있고 상기 CCD 센서에 비해 해독 속도가 빨라지게 된다. 또한, CCD 센서에서는 전하를 보낼 때 일반 반도체에서는 사용하지 않는 여러 가지 특수 전압의 전력을 필요로 하지만, CMOS 센서는 이것이 필요 없고, 사용하는 전압이 1종류만 있으면 된다.
따라서, 단일 전압으로 작동하는 CMOS 센서는 CCD 센서에 비해 소비전력을 낮출 수 있고, 또한, 다양한 전압을 제어하는 IC도 필요 없기 때문에 시스템 전체를 소형화할 수 있는 이점도 있다.
또한, 상기 CMOS 센서의 장점으로 특히 주목되는 점은 소형화와 관련해 「주변회로와의 원칩화」 가능성이다. 전술한 CCD 센서는 특수 고전압을 필요로 하기 때문에 촬영한 영상의 처리 기능을 맡고 있는 주변 칩과 같은 실리콘웨이퍼 상에 부착할 수 없지만, 반면 일반 반도체와 같은 수준의 전압만 사용하는 CMOS 센서는 주변의 신호처리회로와 함께 하나의 실리콘웨이퍼 상에 놓을 수 있다. 예를 들면, CMOS 센서로 촬영한 영상데이터를 디지털신호로 변환하는 회로, 데이터를 넣어두는 메모리, 데이터의 출력이나 기기 전체를 제어하는 초소형 연산처리장치 등을 모두한 개의 칩으로 집약할 수 있다. 　이를 통해 칩의 소형화와 코스트 다운을 동시에 달성할 수 있게 된다. 그러나, 실질적으로 CMOS 센서는 종래 제조단계의 저조한 수율 문제로 대부분의 제조업체가 다른 기능의 회로를 한 개의 칩에 집약하지 못하고 있는 실정이었지만, 최근 제조기술이 뒷받침되어 원칩화가 가능해졌다.
결국, 본 발명의 영상처리는 광학 측정부(30)의 2차원 CMOS 센서(38)를 사용하기 때문에, 일반적인 CCD 센서와 같은 아날로그 신호가 아닌 디지털 신호를 입력 소스로 사용하기 때문에, 안정적이고 깨끗한 영상 신호를 얻을 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 피측정 렌즈의 2차원 CMOS 카메라의 결상을 나타내는 도면으로서, 도 6a는 초기 상태, 도 6b는 볼록렌즈(51)를 삽입한 상태, 도 6c는 오목렌즈(52)를 삽입한 상태를 각각 나타내고 있다.
본 발명은 영상처리부(41)의 제어 부분을 게이트어레이(Gate-array)화함으로써, 즉, 영상처리 관련 전자부품을 모두 하나의 게이트어레이화함으로써 전체적인 시스템의 성능, 크기 및 원가 등을 대폭 줄일 수 있다.
상기 광학 측정부(30)로부터 입력된 피측정 렌즈의 영상처리는 영상처리용 게이트 어레이(41)를 거쳐 주기적 시간마다 측정된 영상을 캡쳐(Capture)하여, 영상처리용 메모리(42)에 저장하게 된다. 저장된 영상정보는 연산처리부(43)인 32비트 RISC 프로세서를 통하여 연산을 수행하게 되고, 연산 결과에 따른 렌즈의 각종 정보를 LCD 화면 표시부(1)에 표시하여, 사용자로 하여금 가장 최적의 렌즈 중심점에 맞추게 한다. 이때, 렌즈 중심점에 맞추게 되면 자동적으로 굴절력(S),난시력(C), 난시축(A), 프리즘, 동공거리(PD) 등의 모든 렌즈의 정보가 화면 표시부 좌, 우에 표시되고, 그 정보의 출력을 원할 경우에는 간단한 키버튼을 누르면, 열전식 프린터부로 정보가 보내져 열전식 종이로 출력결과가 나오게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 자동 렌즈미터에서 디스플레이되는 주화면을 예시하는 도면으로서, 도면부호 71은 측정 데이터, 도면부호 72는 모델명, 도면부호 73은 프리즘 동심원, 도면부호 74는 측정 렌즈, 도면부호 75는 누름단추, 도면부호 76은 실린더 부호, 도면부호 77은 렌즈 사양, 도면부호 78은 측정 상태, 도면부호 79는 ABBE 지수, 도면부호 81은 누진 안내선, 도면부호 82는 S/R/L 전환, 도면부호 83은 배치 수준, 도면부호 84는 프리즘 위치, 도면부호 85는 메시지, 도면부호 86은 동경거리, 그리고 도면부호 87은 표시 단위를 각각 나타내고 있다.
도 8은 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 프린트 출력 형식을 예시하는 도면으로서, 열전식 프린터로부터 출력되는 출력 형식에 안경의 형상을 포함하는 여러 데이터가 출력될 수 있는데, 구체적으로, 우측 동경거리(RPD)가 32.5, 좌측 동경거리(LPD)가 32, 동경거리는 64.5이며, 우측 렌즈에서 굴절력은 -3, 난시력은 -1.00, 난시각은 180, 그리고 좌측 렌즈에서 굴절력은 -3, 난시력은 -1.00, 난시각은 135를 나타내고 있음을 알 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명에 따른 자동 렌즈미터에서 동공 처리부의 측정 장치 및 그 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 10은 본 발명에 따른 자동 렌즈미터에서 가중 평균을 이용하여 중심점을 설정하는 것을 나타내는 도면이다.
상기 동공처리부 역시 게이트 어레이 내부에 2상 4체배 인코더를 내장시켜서정확한 동공거리 측정이 가능하다. 동공거리 측정은 안경의 경우 2개의 렌즈로 구성되는데, 우선 한쪽 렌즈의 정보를 얻어낸 다음, 다시 다른쪽 렌즈의 정보를 얻기 위해서 이동할 때 본 발명에서 사용되는 기구장치를 이용하게 되면 자동적으로 두개의 렌즈 중심점 사이의 거리가 얻어지게 된다. 상기 동공거리의 측정 원리는 좌, 우측에 좌우를 결정할 수 있는 포토 인터럽트 2개(R_PI, L_PI)(91, 92)와 포토인터럽트와 인코더 기능을 수행하는 소자 1개(93)를 조합하여 구성하게 되는데, 이때 이동거리에 따른 인코더 값을 받아 연산처리부(43)에서 상기 동공거리를 결정하게 된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 중앙과 오른쪽 렌즈간의 거리(RPD)는 R_Distance라는 고정값에서 실제 이동된 거리를 뺀 값으로 표시하면, 중앙과 왼쪽 렌즈간의 거리(LPD)는 좌측에 놓인 포토인터럽트(L_PI)가 검출되는 시점부터의 이동거리로 구한다. 여기서, 좌측에 놓인 포토인터럽트(L_PI)가 검출되는 시점은 정중앙 위치에 놓인 시점과 동일하도록 기구적으로 설계된다. 이때 인코더 연산은 본 발명에서 구현한 게이트어레이에서 이루어지며, 그 결과 역시 LCD 표시부 및 열전식 프린터를 통해서 나타내게 된다.
상기 자외선 측정부는 피측정 렌즈의 자외선 투과율 정도를 검출하는 것으로서, 자외선 발생 광원을 피측정 렌즈를 통과하게 하여, 반대쪽에 자외선 수광소자를 이용하여 수광소자에서 받은 자외선의 양을 아날로그/디지털 변환기를 거쳐 그 값을 표시하는 구조로 이루어져 있다. 이때, 측정 광원은 370nm 파장대역을 갖는 자외선 발생 LED를 사용하였다. 또한 정확한 자외선 투과율 측정을 위하여 자외선대역 이외의 파장대역을 제거하는 필터를 포토 다이오드 위에 부착시켜 외부 광선의 영향을 받지 않도록 설계하였다.
이하, 도 11 및 도 12를 참조하여, 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 전처리 알고리즘을 설명한다.
도 11은 본 발명에 따른 자동 렌즈미터에서 셋업렌즈에 대한 변환예를 나타내는 도면이며, 도 12는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 전처리 방법을 나타내는 동작 흐름도이다.
상기 전처리 알고리즘으로 중심 원을 제외한 4개의 원의 중심점(Center of Circle)을 잡는다. 이때 가장 중요한 기술이 얼마나 실시간으로 정확한 각 원들의 중심점을 잡는가가 자동 렌즈미터의 성능을 좌우하게 된다.
본 발명에서는 먼저, 일정 임계치 이상인 점을 가지는 영역을 윈도우 형태로 잡는다. 이때 중심점을 포함한 4점이 이 사각형 내에 존재하게 되면 이 사각형을 4사분면으로 나누고, 각 사분면에서 임계치 이상인 정들에 대해 가중 평균을 취한다. 이때 가중 평균을 이용한 중심점(Cxk,Cyk) 계산은 아래와 같은 식으로 표현할 수 있다.
Cxk= Sum(G(i,j)-Gthresh)x i / Sum(G(i,j)-Gthresh)
Cyk= Sum(G(i,j)-Gthresh)x j / Sum(G(i,j)-Gthresh)
이 되며, 여기서 k=1,2,3,4이고, G(i,j) = i,j점에서의 그레이 레벨, 그리고 Gthresh= 임계치(Threshold) 그레이 레벨(고정값)이다.
그리고 위 과정에서 구한 중심원을 제외한 4개원의 중심점을 이어, 이것이 정사각형이 되도록 변환(Transformation)작업을 수행하게된다. 변환작업은 우선 셋업용 렌즈(0, ±2.5D, ±5D, ±10D, ±15D, ±20D, ±25D)를 이용하여 각각의 디옵터별로, 중심점과의 평균길이를 구하고(LAVG= ∑Li/4), 실제 측정된 길이(L1, L2, L3)에 대해 길이 보상비(Lk1, Lk2, Lk3, Lk4) 및 각도 보상비(Ak1, Ak2, Ak3, Ak4)를 구하게 된다. 길이보상비 및 각도보상비는 비휘발성 메모리에 저장된다.
도 12를 참조하면, 일정 임계치 이상인 점을 가지는 윈도우 영역을 잡는다(S10). 다음에, 가중평균을 이용하여, 4개원의 중심점을 잡는다(C1, C2, C3, C4)(S20).
그리고, 중심점사이의 거리인 평균길이 LAVG= Li/4를 구하고(S30), 이후 평균길이(LAVG)를 이용하여, 네점이 정사각형이 되도록(L1=L2=L3=L4) 길이보상비(Lki) 및 각도보상비 (Aki)를 구한다(단,I= 1,2,3,4)(S40).
다음에, 셋업용 렌즈 디옵터 별(0, ±2.5D, ±5D, ±10D, ±15D, ±20D, ±25D)로 위의 S10 ~ S40 과정을 반복한다(S50).
상기 S50 단계를 거쳐 나온 각 디옵터별 평균길이(LAVG), 길이보상비(Lki) 및각도보상비(Aki)를 비휘발성 메모리에 저장한다(단,I= 1,2,3,4 : 4점, k=0..12:12개의 표준렌즈와 0D )(S60).
다음에, 도 13a 내지 도 13e, 및 도 14를 참조하여, 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 측정 방법을 설명한다.
도 13a 내지 도 13e는 각각 본 발명에 따른 자동 렌즈미터에서 피측정 렌즈의 4점이 변하는 형상을 나타내는 도면이다.
피측정 렌즈의 경우 굴절력(S)만 있는 렌즈, 굴절력(S)과 난시력(C)이 혼합된 렌즈 및 난시력만 있는 렌즈가 존재하고, 실제 4점이 형성되는 형태 또한 다른 양상을 띄며 나타난다. 이해를 돕기 위하여 도 13은 위의 세 가지 경우에 대한 4점이 변하는 형상에 대해서 설명하고자 한다.
도 13a는 피측정 렌즈가 굴절력(S)만 있을 때 나오는 형상인데, 각각 수평축과 수직축을 따라 같은 양만큼 움직임을 알 수 있다. 도 13a는 피측정 렌즈가 난시력(C) 및 난시축(A)만 있는 경우이다. 여기서, 도 13b는 난시축(A)이 0도인 경우를 나타내는 도면이며, 도시된 바와 같이, P1과 P3만 수평축을 따라 움직이고, P2 및 P4는 움직이지 않는다. 도 13c는 난시축(A)이 90도인 경우를 나타내는 도면으로서, P2와 P4만 수직축을 따라 움직이고, P1 및 P3은 움직이지 않는다. 도 13d는 난시축(A)이 30도인 경우를 나타내는 도면으로서, P1과 P3은 30도 축을 따라 많이 움직이고, P2 및 P4는 적게 움직인다. 도 13e는 피측정 렌즈가 굴절력(S)과 난시력(C) 및 난시각( theta )을 모두 갖는 경우를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 측정 방법을 나타내는 동작 흐름도로서, 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 측정 방법은 중심원을 제외한 4개원의 중심점을 잡아 정사각형으로 변환하는 단계(S110); 상기 변환 결과에 따른 좌표계를 설정하는 단계(S120); 굴절력에 대한 2차 벡터 방정식으로부터 굴절력을 구하는 단계(S130); 상기 벡터 방정식으로부터 구한 굴절력으로부터 난시각을 구하는 단계(S140); 및 상기 벡터 방정식으로 구한 굴절력 및 난시각에 의해 난시력을 결정하는 단계(S150)로 이루어지며, 구체적인 동작은 다음과 같다.
도 14를 참조하여, 본 발명에 따른 자동 렌즈미터의 측정 방법은 상기 피측정 렌즈의 특성을 고려하여 4개의 점에 대해 정사각형으로 변환과정을 맞추고 나면(S110), 도 13e와 같이 4개의 원 P1-P3과 P2-P4를 연결하는 좌표계를 설정할 수 있다(S120). 또한 도 13a 내지 도 13d를 통해 굴절력의 효과는 원점을 중심으로 방사형으로 받고, 난시력(C)의 효과는 실린더 축방향(타원의 장축방향)으로 받는 것을 알 수 있다. 따라서 아래와 같은 스텝을 거치면, 피측정 렌즈에 대하여 3개의 미지수 즉, 굴절력(Spherical Power: S), 난시력(Cylindrical Power : C) 난시축(Cylindrical Axis : A)을 구할 수 있는 벡터 방정식을 통해 원하는 굴절력(S), 난시력(C) 및 난시축(A)을 구할 수 있다.
여기서, 다음과 같이 그 용어들을 정의한다.
는 측정하기 전 좌표,는 측정 후 좌표,는 굴절력 벡터,는 난시력 벡터, S 는 굴절력 (스칼라), C 는 난시력 (스칼라),는 난시력의 각도,는 x 축 방향 단위 벡터, 그리고는 y 축 방향 단위 벡터이다.
Step 1) 피측정 렌즈가 난시 효과(난시력(C) 및 난시축(A) 포함)만 있을 때 점가 받은 난시 효과의 스칼라 양을 각라 하면 다음 식을 만족한다.
난시력에 의한 방향은 난시축의 방향 즉와 일치한다. 따라서, 난시력의 방향은 다음과 같은 단위 벡터로 표시할 수 있다.
Step 2) 각 점이 이동한 후의 좌표는 난시 효과와 굴절력 효과의 합으로 나타난다.
점는 원점에서 같은 거리만큼 떨어져 있으므로 받는 굴절력 효과의 스칼라 양은 같다. 이를라 하자. 점은 X축 위에 있으므로는컴포넌트만 있고, 반대로는 Y축 위에 있으므로는컴포넌트만 있다. 따라서 다음 식이 성립한다.
수학식 3, 4, 8, 9에서컴포넌트 별로 정리하면에 대한 4개의 방정식이 만들어진다. 그러나, 미지수와 계산 속도 상의 이유 때문에 일반적인 소거 방식인 GAUSSIAN-JORDAN 방식을 사용할 수 없기 때문에, Step 3)과 같은 방법을 사용한다.
Step 3) 난시축(A)이 형성되는 방향과 관계없이 난시력(C)에 의한 굴절각은 항상 동일하므로,이 X축과 이루는 각을,이 X축과 이루는 각을로 놓으면,
이 된다. 그리고, 수학식 3, 4에서
로 놓고, x, y 컴포넌트로 전환하여 다시 정리하면,
이 된다. 다음에 수학식 11에서
수학식 15는에 대한 2차 방정식이다. 이 방정식의 해가,가 된다(S130).
Step 4) 다음 수학식 16 및 17에서 각각,가 구해지므로, 두 쌍의,값을 얻을 수 있다(S140). 이때 각,가 난시축(A)이 된다.
Step 5) 다음에, 전술한 바와 같이와를 알면, 수학식 8 및 13에서, 수학식 9와 14에서를 계산할 수 있다. 따라서,에 대한,가 있고에 대한,가 있으므로,는 해를 각각 4개씩 얻는데 그 중에서 적당한 해를 고르면 된다(S150).
결국, 상기 피측정 렌즈의 특성인 굴절력, 난시력 및 난시축을 구할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 자동 렌즈미터 및 그 측정 방법을 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 이러한 실시예는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 변형 및 변경될 수 있으며, 그러한 변형 및 변경도 본 발명의 범위에 포함되는 점은 자명하다.
본 발명에 따르면, 누구나 쉽게 안경렌즈의 기본적인 측정 데이터 즉, 굴절력, 난시력, 난시축뿐만 아니라 프리즘 및 누진력을 누구나 쉽게 객관적으로 데이터를 측정할 수 있으며, 부가 기능으로 안경의 동공간 거리 및 자외선 투과율까지 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 자동 렌즈미터의 광학적 구성을 가변 구조로 형성함으로써, 광학적 구성이 고정적 위치에 있지 않아도, 또는 빛을 일정량 이상으로 높이기 위하여 고가형 렌즈를 쓰지 않고도 정확한 측정이 가능하다. 또한, 본 발명에 따르면 자동 렌즈미터가 전처리 알고리즘 및 측정 알고리즘을 이용함으로써, 종래 자동 렌즈미터의 하드웨어 구성을 저가격 및 고신뢰도의 부품으로 대체할 수 있다.

Claims (26)

  1. a) 피측정 렌즈의 굴절력, 난시력 및 난시축 등의 특성을 측정하는 광학 측정부－여기서, 광학 측정부는,
    ⅰ) 빛을 주사하는 발광부,
    ⅱ) 상기 주사된 빛의 산란을 막는 빛 확산부,
    ⅲ) 상기 빛이 통과하는 통로의 폭을 결정하는 빛크기 조절부,
    ⅳ) 상기 통과된 빛을 반사시키는 빛 반사부,
    ⅴ) 상기 반사된 빛을 평행광으로 변환하는 대물렌즈부,
    ⅵ) 상기 평행광을 전달하는 크롬코팅된 핀홀부, 및
    ⅶ) 상기 평행광으로 전송된 영상을 캡쳐하여 전기신호로 저장하고, 이를 연속적으로 디지털 처리하여 전송하는 CMOS 센서
    를 포함함－;
    b) 상기 측정된 렌즈의 특성으로부터 상기 피측정 렌즈의 정보를 추출하는 전자 제어부; 및
    c) 상기 피측정 렌즈를 고정시키며, 이를 관찰 및 조작할 수 있도록 형성되는 기구부
    를 포함하며,
    상기 광학 측정부의 크롬코팅 핀홀부는 피측정 렌즈의 반사를 막기 위해 양면이 이중 산화크롬 코팅되며,
    상기 광학 측정부의 CMOS 센서는 결상되는 점들의 형태로부터 각 중심점 사이의 거리와 나머지 점들의 가로 및 세로 길이를 파라미터로 하여 상기 피측정 렌즈의 굴절력, 난시력 및 난시축을 측정하는
    것을 특징으로 하는 자동 렌즈미터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 크롬코팅 핀홀부는 이중 크롬코팅된 5핀으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 렌즈미터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광학 측정부의 CMOS 센서는 2차원 CMOS 센서인 것을 특징으로 하는 자동 렌즈미터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전자 제어부는,
    ⅰ) 상기 광학 측정부의 CMOS 센서로부터 디지털 영상을 수신하여, 상기 피측정 렌즈의 정보를 구하도록 각 영상의 특징점을 추출하는 영상 처리부;
    ⅱ) 상기 렌즈 정보의 추출에 필요한 연산 및 알고리듬을 수행하는 연산 처리부;
    ⅲ) 상기 영상 처리부의 데이터 및 상기 연산 처리부의 데이터를 저장하는메모리; 및
    ⅳ) 상기 연산 처리부에서 생성한 결과를 사용자에게 디스플레이 해주는 LCD 표시부
    를 포함하는 자동 렌즈미터.
  5. 제4항에 있어서,
    2개의 렌즈로 이루어지는 안경에서 렌즈들 사이의 중심점간 거리를 계산하는 동공거리 측정 처리부를 추가로 포함하는 자동 렌즈미터.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 피측정 렌즈의 자외선 투과정보를 구하는 자외선 입력량 처리부를 추가로 포함하는 자동 렌즈미터.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 연산 처리부에서 생성한 결과를 사용자에게 출력해주는 프린터 출력부를 추가로 포함하는 자동 렌즈미터.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 영상처리부의 영상처리 관련 부품이 게이트어레이로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 렌즈미터.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 연산처리부는 32비트 RISC 프로세서인 것을 특징으로 하는 자동 렌즈미터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기구부는,
    ⅰ) 상기 피측정 렌즈를 올려놓고 이를 고정시키는 렌즈 고정부;
    ⅱ) 상기 피측정 렌즈의 비틀어짐을 방지하기 위한 렌즈 고정테이블 조작부;
    ⅲ) 2개의 피측정 렌즈들의 중심점 사이의 거리를 측정하는 동공거리 측정부;
    ⅳ) 상기 피측정 렌즈를 통과하는 자외선의 양을 측정하는 자외선 측정부;
    ⅴ) 상기 측정된 피측정 렌즈의 특성들을 출력하는 프린터 출력부; 및
    ⅵ) 상기 측정된 피측정 렌즈의 특성들을 화면으로 표시하는 표시부
    를 포함하는 자동 렌즈미터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프린터 출력부는 열전식 프린터로서, 출력되는 형식 내에 안경의 형상, 동경거리, 좌우 굴절력, 좌우 난시력, 좌우 난시축 및 자외선 투과정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 자동 렌즈미터.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 동공처리부는 동공거리를 측정하기 위해 2상 4체배 인코더가 게이트어레이 내에 내장되는 것을 특징으로 하는 자동 렌즈미터.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 동공처리부는 2개의 포토 인터럽트, 및 인코더와 포토 인터럽트 겸용 소자로 이루어지며,
    상기 연산처리부는 이동 거리에 따른 인코더 값을 받아서 렌즈 중심점 사이의 거리를 결정하는
    것을 특징으로 하는 자동 렌즈미터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 동공거리는 중앙과 오른쪽 렌즈간의 거리는 고정값에서 실제 이동된 거리를 뺀 값으로 표시할 경우, 중앙과 왼쪽 렌즈간의 거리가 좌측에 놓인 상기 포토인터럽트가 검출되는 시점부터의 이동거리로부터 구해지는 것을 특징으로 하는 자동 렌즈미터.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 자외선 측정부는 자외선 발생 광원이 상기 피측정 렌즈를 통과하게 하여, 반대쪽에 자외선 수광소자를 이용하여 수광소자에서 받은 자외선의 양을 아날로그/디지털 변환기를 거쳐 그 값을 표시하는 것을 특징으로 하는 자동 렌즈미터.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 자외선 측정부는 자외선 대역 이외의 파장대역을 제거하도록 상기 광원 상부에 필터가 부착되는 것을 특징으로 하는 자동 렌즈미터.
  17. 피측정 렌즈의 굴절력, 난시력 및 난시축 등의 특성을 측정하는 자동 렌즈미터의 광학 측정부에 있어서,
    a) 빛을 주사하는 발광부;
    b) 상기 주사된 빛의 산란을 막는 빛 확산부;
    c) 상기 빛이 통과하는 통로의 폭을 결정하는 빛크기 조절부;
    d) 상기 통과된 빛을 반사시키는 빛 반사부;
    e) 상기 반사된 빛을 평행광으로 변환하는 대물렌즈부;
    f) 상기 평행광을 전달하는 크롬코팅된 핀홀부; 및
    g) 상기 평행광으로 전송된 영상을 캡쳐하여 전기신호로 저장하고, 이를 연속적으로 디지털 처리하여 전송하는 CMOS 센서
    를 포함하며,
    상기 크롬코팅 핀홀부는 피측정 렌즈의 반사를 막기 위해 양면이 이중 산화크롬 코팅되고,
    상기 CMOS 센서는 결상되는 점들의 형태로부터 각 중심점 사이의 거리와 나머지 점들의 가로 및 세로 길이를 파라미터로 하여 상기 피측정 렌즈의 굴절력, 난시력 및 난시축을 측정하는
    자동 렌즈미터의 광학 측정부.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 크롬코팅 핀홀부는 이중 크롬코팅된 5핀으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 렌즈미터의 광학 측정부.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 광학 측정부의 CMOS 센서는 2차원 CMOS 센서인 것을 특징으로 하는 자동 렌즈미터의 광학 측정부.
  20. 자동 렌즈미터의 전처리 방법에 있어서,
    a) 임계치 이상의 점을 가지는 윈도우 영역을 설정하는 단계;
    b) 가중 평균을 이용하여, 4개원의 중심점을 잡는 단계;
    c) 상기 중심점 사이의 거리인 평균길이를 구하는 단계;
    d) 상기 평균길이를 이용하여, 4점이 정사각형이 되도록 길이보상비 및 각도보상비를 구하는 단계;
    e) 선택된 셋업용 렌즈 디옵터값이 소정값인지 판단하여 소정값이 아닌 경우, 상기 단계 a) 내지 단계 d)를 반복하는 단계; 및
    f) 상기 각 디옵터별로 평균길이, 길이보상비 및 각도보상비를 저장하는 단계
    를 포함하는 자동 렌즈미터의 전처리 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 단계 b)의 가중 평균을 이용한 중심점(Cxk,Cyk)은
    Cxk= Sum(G(i,j)-Gthresh)x i / Sum(G(i,j)-Gthresh)
    Cyk= Sum(G(i,j)-Gthresh)x j / Sum(G(i,j)-Gthresh)
    로 나타내며, 여기서 k=1,2,3,4이고, G(i,j)는 (i,j)점에서의 그레이 레벨, 그리고 Gthresh는 임계치(Threshold) 그레이 레벨인 것을 특징으로 하는 자동 렌즈미터의 전처리 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 단계 c)의 중심점과의 평균길이(Lavg)는 ∑Li/4 이고, 여기서 i=1,2,3,4인 것을 특징으로 하는 자동 렌즈미터의 전처리 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 단계 e)의 셋업용 렌즈 디옵터는 0, ±2.5D, ±5D, ±10D, ±15D, ±20D 및 ±25D인 것을 특징으로 하는 자동 렌즈미터의 자동 렌즈미터.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 단계 g)는 각각의 디옵터별 평균길이, 길이보상비 및 각도보상비를 불활성 메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는 자동 렌즈미터의 전처리 방법.
  25. 굴절력, 난시력 및 난시축 등의 피측정 렌즈의 특성을 자동 렌즈미터로 측정하는 방법에 있어서,
    a) 중심원을 제외한 4개원의 중심점을 잡아 정사각형으로 변환하는 단계;
    b) 상기 변환 결과에 따른 좌표계를 설정하는 단계;
    c) 굴절력에 대한 2차 벡터 방정식으로부터 굴절력을 구하는 단계;
    d) 상기 벡터 방정식으로부터 구한 굴절력으로부터 난시각을 구하는 단계; 및
    e) 상기 벡터 방정식으로 구한 굴절력 및 난시각에 의해 난시력을 결정하는 단계
    를 포함하며,
    여기서는 측정하기 전 좌표,는 측정 후 좌표,는 굴절력 벡터,는 난시력 벡터, S 는 굴절력 (스칼라), C 는 난시력 (스칼라),는 난시력의 각도,는 x 축 방향 단위 벡터, 그리고는 y 축 방향 단위 벡터라고 하면,일 경우, 상기 굴절력에 대한 2차 벡터 방정식은
    ,
    이고, 상기 난시각은
    에 의해 구해지는 자동 렌즈미터의 측정 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 난시각은 난시축인 자동 렌즈미터의 측정 방법.
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