KR20180002070A - 흡수 이미징 계측을 이용하여 안과용 렌즈의 두께를 측정하는 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

안과용 렌즈의 두께를 측정하는 방법은, 광 흡수 성분을 갖는 안과용 렌즈를 제공하는 단계, 및 안과용 렌즈를 통해 소정 파장을 갖는 광을 통과시키는 단계를 포함하고, 그 결과, 광 흡수 성분은 광이 안과용 렌즈를 통과할 때 광의 일부를 흡수한다. 광이 안과용 렌즈를 통과한 후에, 광은 안과용 렌즈의 형상에 대응하는 픽셀 강도 데이터를 갖는 안과용 렌즈에 대한 디지털 이미지를 생성하는 데 사용된다. 안과용 렌즈를 통과하기 전의 광, 안과용 렌즈의 광 흡수 성분, 및 픽셀 강도 데이터에 관한 정보가, 안과용 렌즈에 대한 두께 프로파일을 계산하는 데 사용된다.

Description

흡수 이미징 계측을 이용하여 안과용 렌즈의 두께를 측정하는 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS OF USING ABSORPTIVE IMAGING METROLOGY TO MEASURE THE THICKNESS OF OPHTHALMIC LENSES}
관련 출원과의 상호 참조
본 특허 출원은, 그 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함되는, 2016년 6월 28일자로 출원된 미국 가출원 제62/355,753호의 이익을 주장한다.
기술분야
본 특허 출원은 대체로 안과용 렌즈에 관한 것이고, 보다 구체적으로는, 안과용 렌즈의 두께를 결정하기 위한 시스템, 디바이스 및 방법에 관한 것이다.
안과용 렌즈의 두께를 측정하는 것에 관한 많은 진보가 있었다. 이러한 노력은 전형적으로, 비용이 많이 들며 느리고 극도의 위치설정 요건을 수반하는 복잡한 멀티스테이션 시스템의 사용을 필요로 한다. 따라서, 이러한 시스템들은 대량 생산 및 인라인(in-line) 사용에 적합하지 않다.
예를 들어, 공초점 키엔스(keyence) 레이저 변위 센서들이 렌즈 중심 두께를 측정하는 데 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 접근법은 비용이 많이 들고 구성요소들을 센서의 광학 축에 대해 정밀하게 정렬할 것을 요구한다.
하나의 시스템은 계측 측정을 수행하기 위해 위상차 기법을 이용한다. 이 시스템은 파면 굴절력을 측정하는데, 이는 이어서 렌즈의 두께 표면 프로파일로 변환된다. 이러한 시스템은 표면 토폴로지(surface topology)의 급격한 변화(즉, 큰 굴절력 변화)를 측정할 수 없고, 이에 따라 렌즈의 광학 구역 측정으로만 제한된다. 이 시스템은 또한 비용이 많이 들고, 별개의 중심 두께 측정 스테이션을 필요로 하고, 비교적 느리고(예컨대, 측정당 45초), 정밀한 정렬 및 부품 배치를 필요로 한다.
다른 시스템은 정밀한 3-축 광학기계적 프로파일 측정기를 사용하여 렌즈들을 측정한다. 이러한 시스템은 또한 비용이 많이 들고, 느리고(예컨대, 측정당 5분), 렌즈의 가파른 토폴로지들에서 데이터 드롭아웃(dropout)이 쉽고, 유지하기 어렵고, 인라인 사용에 적합하지 않다.
간섭계-기반 시스템이 렌즈의 광학 구역 굴절력을 측정하기 위해 개발되었다. 이러한 시스템은, 그것이 "건조한" 부품 측정을 수행할 수 없고 렌즈가 측정 이전에 수화되고 측정 동안 고요한 액체 풀 내에 완전히 침지될 것을 요구한다는 한계가 있다. 비용이 많이 들고 엄격한 환경 제어들로 인해, 이 시스템은 전형적으로, 시험 및 결과 획득을 위해 샘플들을 제출하기 위한 번거로운 절차들을 필요로 하는 중앙집중식 품질 제어 위치들에서 발견된다. 결과적으로, 간섭계-기반 시스템은 인라인 사용에 적합하지 않다. 간섭계 시스템은 또한 일부 렌즈 제시 문제들을 갖는다. 더욱이, 클로버(Clover) 시스템이 둥글지 않은 렌즈들, 및 경사진 또는 부분적으로 말린(curled) 구성의 패키지로 있는 렌즈들을 측정하는 것은 어렵다.
따라서, 안과용 렌즈의 두께를 효율적으로 그리고 정확하게 측정하고, 그 데이터를 사용하여 후속으로 제조되는 안과용 렌즈에 대한 반복 보정 및 개선을 행하기 위한 개선된 시스템들 및 방법들에 대한 필요성이 존재한다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은, 주어진 매체(예컨대, 콘택트 렌즈)의 알려진 흡수 특성들 및 이미징 배열을 사용하여 이미지 픽셀 강도로부터 샘플의 표면 두께를 결정한다. 일 실시예에서, 관심 대상인 매체는, 맞춤 렌즈 제조에서 발견되는 형성 광학체 상의 렌즈 전구체 또는 최종 렌즈, 금형 피스들 내에 봉지되는 캐스트 성형된 렌즈, 단일 금형 반부로 탈형한 후의 캐스트 성형된 렌즈, 및 용액 중에서의 수화된 캐스트 성형된 렌즈를 포함하지만 이로 제한되지 않는 다양한 형태들의 안과용 렌즈들 또는 콘택트 렌즈들이다. 일 실시예에서, 다른 렌즈 매체가 이용될 수 있다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 수학적 공식들 및 시스템 교정을 이용하여 안과용 렌즈에 대한 이미지 강도 데이터를 매체 두께로 변환한다. 일 실시예에서, 시스템은, 전형적으로 X-Y 그리드로 배열된 픽셀 요소들을 갖는 디지털 이미징 디바이스들을 포함하는데, 이는 개별 픽셀 강도 값들을 사용하여 측정중인 물체(예컨대, 안과용 렌즈)에 대한 두께 표면 프로파일을 생성할 수 있게 한다. 생성된 두께 측정치들 및/또는 전체 표면 프로파일은 제조된 물품이 그의 의도된 설계와 얼마나 잘 매칭되는지를 결정하기 위해 반복 프로세스의 일부로서 사용될 수 있다. 시스템은 두께 측정 피드백 데이터에 기초하여 후속 렌즈들이 제조되는 방식을 조정할 수 있다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은, 매체가 입사 방사선을 흡수하는 스펙트럼의 영역을 포함하는 조명원(illumination source)을 포함한다. 일 실시예에서, 조명원은 365nm LED이지만, 다른 광대역 및 선택적 대역 조명원들이 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 다른 조명원들은 370 nm LED들, 375 nm LED들, 제논 램프들, 레이저들 및 다른 선 스펙트럼 조명원들을 포함할 수 있다. 조명원은 이미지들을 캡처하기 위해 펄스 동기화되거나 또는 연속적으로 방사될 수 있다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 이미징 동안 사용되는 조명 스펙트럼을 추가로 한정하는 광학 필터를 포함한다. 일 실시예에서, 광학 필터는 대역 통과 필터, 컷-온 필터, 또는 컷-오프 필터일 수 있다. 사용되는 실제 필터는 사용중인 특정 조명원, 측정중인 렌즈 매체, 및 두께 데이터가 측정되고 있는 매체의 특정 섹션에 좌우될 수 있다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은, 조명원으로부터의 광이 균일하고, 생성된 광선들이 적합한 각도들로 렌즈 매체에 충돌하여 생성된 이미지 수집 원추들을 충전하는 것을 보장하는 하나 이상의 확산 구성요소들을 포함한다. 일 실시예에서, 조명원, 광학 필터 및 하나 이상의 광 확산기들은, 함께 상승 및/또는 하강될 수 있는 유닛으로서 함께 조립되어, 형성 광학체가 시스템 내로 로딩되거나 그로부터 언로딩될 수 있게 한다. 일 실시예에서, 조명원, 광학 필터 및 하나 이상의 광 확산기들을 포함하는 유닛은 감쇠 구성요소 또는 스프링-로딩된 선형 스테이지에 부착되는데, 이는 유닛이 상승되고 운동학적 마운트로부터 멀어지게 이동될 수 있게 하여, 형성 광학체가 로딩 및 언로딩될 수 있게 하고, 그 결과, 유닛은 형성 광학체 위의 위치로 다시 하강될 수 있다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은, 두께 측정치들이 얻어지고 있는 완전히 경화된 렌즈 또는 렌즈 전구체를 유지하는 형성 광학체, 형성 광학체 및 렌즈를 시스템의 광학 축에 가깝게 배치하는 데 사용되는 운동학적 마운트, 및 이미지를 수집 및 형성하는 데 사용되는 일련의 광학 렌즈들을 포함한다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 측정중인 렌즈 샘플들의 이미지들을 캡처하는 카메라, 예컨대 디지털 카메라를 포함한다. 생성된 이미지에서, 렌즈의 더 두꺼운 영역들은 더 어둡게 보일 것이고, 렌즈의 더 얇은 영역들은 더 밝게 보일 것이다.
렌즈에 의한 광의 흡수에 기초하여 강도 이미지를 획득할 때, 렌즈 내의 잔존 광개시제에 의한 흡광도가 렌즈의 두께를 계산하는 데 있어서의 오차들을 야기할 수 있다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 렌즈 두께, 흡수 성분 농도(예컨대, Norbloc), 및 렌즈에 의한 광 흡수 사이의 관계에 기초하여 안과용 렌즈(예컨대, 콘택트 렌즈)의 두께를 측정하는 데 사용된다. 수화 이전에, 렌즈 재료는 광을 또한 흡수하는 제어되지 않은 양의 광개시제(예컨대, Irgacure 1700)를 함유한다. 2개 이상의 파장들(또는 파장 대역들)을 사용함으로써, 다양한 광개시제의 효과들이 계산을 통해 제거될 수 있다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 전술된 것과 동일한 구성요소들을 갖고, 또한, 추가로 상이한 파장들을 갖는 광을 생성하는 2개의 상이한 조명원들을 수용하는 적분구(integrating sphere)를 포함한다. 적분구는, 그의 내부가 입구 및 출구 포트들을 위한 작은 개방부들을 갖는 반사 코팅(예컨대, 확산 백색 반사 코팅)으로 커버된 중공 구형 공동을 포함하는 광학 구성요소이다. 그의 관련 특성은 균일한 산란 또는 확산 효과이다. 적분구의 내부 표면 상의 임의의 지점에 입사하는 광선들은, 다수의 산란 반사들에 의해, 모든 다른 지점들에 동일하게 분산된다. 그 결과, 광의 원래 방향의 효과들이 최소화된다. 적분구는 출력을 보존하지만 공간 정보를 파괴하는 확산기로 생각될 수 있다. 그것은 전형적으로 일부 광원 및 광학 출력 측정을 위한 검출기와 함께 사용된다. https://en.wikipedia.org/wiki/Integrating_sphere를 참조하라.
일 실시예에서, 적분구 내측에 배치되는 제1 조명원은 안과용 렌즈 재료의 흡수 대역(예컨대, 365nm의 파장을 갖는 광)을 커버하는 UV 광을 생성하는 LED 광을 포함하는데, 이는 전술된 흡수 이미징 디바이스에서 사용되는 LED와 유사할 수 있다. 일 실시예에서, 적분구 내측에 배치되는 제2 조명원은 렌즈의 스펙트럼에서 Norbloc 및 잔존 광개시제에 대해 "흡수 중립"인 대역(예컨대, 455nm의 파장을 갖는 광)을 커버하는 LED(예컨대, 청색 LED)를 포함한다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은, 측정 메커니즘에 의해 사용되는 강도 이미지들을 수집하기 위해 적절한 시간에 2개의 LED들을 턴 온 및 턴 오프하는 제어 전자기기들을 포함한다. 흡수 이미징 계측을 이용할 때, 렌즈의 표면 토폴로지는 오로지 렌즈의 굴절 특성에만 기초하여 광을 모으거나 또는 분산시키도록 작용할 수 있다. 이것을 고려하지 않으면, 알고리즘을 혼동하여 이러한 영역들을 그들이 실제로 존재하는 것보다 더 두껍거나 더 얇은 것으로 해석할 수 있다. 이러한 현상을 완화시키기 위해, 제1 LED(약 365nm)로부터의 이미지 강도 X-Y 그리드는 제2 LED(약 455nm)로부터의 이미지 강도 X-Y 그리드에 대해 크기조정되거나(scaled) 또는 그에 대한 기준선이 된다. 이러한 방식으로, 굴절 효과들로 인한 강도 데이터는 흡수 효과들로 인한 두께를 계산하는 데 사용되는 강도 데이터로부터 제거된다. 2개 이상의 파장들 또는 파장 대역들을 사용함으로써, 굴절 또는 "광학 혼동"의 효과들은 계산을 통해 제거될 수 있다.
일 실시예에서, 렌즈의 이미지들이 캡처되고 있을 때, 주어진 이미지에 대해 어느 한 시기에 2개의 LED들 중 하나만이 사용될 것이다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 스펙트럼 안정성을 보장하기 위해 LED들의 온도 제어를 유지하기 위한 TEC 제어된 플레이트 및 히트 싱크를 포함한다.
많은 경우에, 새로이 형성된 안과용 렌즈들은 광개시제 재료를 함유하는데, 광개시제 재료는 렌즈들이 조명원들로부터의 광에 노출될 때 시간 경과에 따라 표백될 것이다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 전술된 것과 유사하고, 광개시제 재료의 표백을 고려하기 위해 별개의 파장을 갖는 광을 생성하는 제3 조명원을 포함한다. 일 실시예에서, 제1 조명원은 Norbloc 및 잔존 광개시제를 포함하는 안과용 렌즈 재료의 흡수 대역(예컨대, 365nm의 파장을 갖는 광)을 커버하는 UV 광을 생성하는 제1 LED를 포함하고, 제2 조명원은 렌즈의 스펙트럼에서 Norbloc 및 잔존 광개시제에 대해 "흡수 중립"인 대역(예컨대, 455nm의 파장을 갖는 광)을 커버하는 제2 LED를 포함하고, 제3 조명원은 주로 광개시제에만 흡수성인 광을 생성하고 광개시제의 표백으로부터의 효과들을 분리시켜서 안과용 렌즈를 통과하는 조명의 강도를 계산할 때 표백 효과가 고려될 수 있도록 하는 제3 LED를 포함한다. 일 실시예에서, 제3 조명원은 약 420nm의 파장을 갖는 광을 생성한다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은, 안과용 렌즈의 두께를 계산하는 데 사용되는 이미지들을 수집하기 위해 적절한 시간에 3개의 LED들을 턴 온 및 턴 오프하는 제어 전자기기들을 포함한다. 일 실시예에서, 렌즈의 이미지들이 캡처되고 있을 때, 이미지들을 캡처하기 위해 어느 한 시기에 3개의 LED들 중 하나만이 사용될 것이다. 3개 이상의 파장 대역들을 사용함으로써, "광학 혼동" 및 다양한 광개시제의 효과들이 계산을 통해 제거될 수 있다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 형성 광학체 적분구 내로 광을 통과시키는 3개의 LED 적분구들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 LED 적분구는 안과용 렌즈의 흡수 대역을 커버하는 UV 광을 생성하는 제1 조명원을 포함하고, 제2 LED 적분구는 안과용 렌즈의 "흡수 중립" 대역을 커버하는 가시 광을 생성하는 제2 조명원을 포함하고, 제3 LED 적분구는 렌즈 내에 존재하는 광개시제 재료의 표백으로 인한 효과들을 분리시키는 제3 조명원을 포함한다. 흡수 이미징 시스템은 오로지 렌즈 재료의 흡수 특성들로 인한 강도 변동들에 기초하여 렌즈 두께를 더 정확하게 계산하기 위해 광학 출력 효과들 및 표백 효과들을 제거하기 위한 수학식들 및 수학계산을 사용한다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 ± 수 마이크로미터 이내로 렌즈 또는 렌즈 전구체의 정확한 중심 두께(CT) 표현을 추출하는 데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 전체 렌즈 표면 두께 프로파일을 추출하는 데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 1) 맞춤 렌즈 "반복" 수렴 프로세스, 및 2) "의도된 설계 타깃으로 구성된 렌즈" 이형 기준을 지원하기 위해 광학 구역 두께 프로파일의 정밀한 측정치를 획득하는 데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 시스템의 중요한 구성요소들 및 광학 축에 대한 샘플 정렬에 대해 불변인데, 이는 종래의 시스템들 및 기법들에 비해 극적인 개선이다. 예를 들어, 두께 측정들을 위해 사용되는 종래의 시스템들은 X-Y 방향들에서 대략 ± 1 μm의 부품 정렬 허용오차를 갖는다. 일 실시예에서, 본 명세서에 개시된 흡수 이미징 시스템은 이미지들에서의 주변 배경의 양 또는 이미지들의 과도충전 크기에 의해 경계지어지는 한계를 갖는데, 이는 대략 ± 1000 μm이다. 일 실시예에서, 부품 변위에 의한 시스템의 초점 롤오프(roll-off)와 같은 다른 요인들이 더 작은 허용오차 한계를 부과할 수 있는데, 이는 대략 40 내지 100 μm이다.
일 실시예에서, 이 기법의 이미징 특성 때문에, 샘플 렌즈의 중심은 중심 또는 광학 축으로부터의 부품 변위에 관계없이 추출될 수 있는데, 이는 다른 유의한 이점이다.
일 실시예에서, 안과용 렌즈의 두께를 측정하는 방법은, 광 흡수 성분을 갖는 안과용 렌즈를 제공하는 단계, 안과용 렌즈를 통해 소정 파장을 갖는 광을 통과시키는 단계로서, 그 결과, 광 흡수 성분은 광이 안과용 렌즈를 통과할 때 광의 일부를 흡수하는, 상기 광을 통과시키는 단계, 및 광이 안과용 렌즈를 통과한 후에, 안과용 렌즈에 대한 디지털 이미지를 생성하도록 광을 지향시키는 단계를 포함하고, 디지털 이미지는 안과용 렌즈의 형상에 대응하는 픽셀 강도 데이터를 갖는다. 본 방법은, 안과용 렌즈를 통과하기 전의 광, 안과용 렌즈의 광 흡수 성분, 및 픽셀 강도 데이터에 관한 정보를 사용하여 안과용 렌즈에 대한 두께 프로파일을 계산하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 안과용 렌즈를 제공하는 단계는, 볼록하게 만곡된 상부 표면을 갖는 형성 광학체를 제공하는 단계, 및 형성 광학체의 볼록하게 만곡된 상부 표면 위에 안과용 렌즈를 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 본 방법은 소정 파장을 갖는 광에 대한 광원을 제공하는 단계, 및 광을 통과시키는 단계 이전에, 광을 생성, 필터링 및 확산시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 본 방법은 형성 광학체의 볼록하게 만곡된 상부 표면 위에 놓인 안과용 렌즈에 광을 지향시키는 단계, 및 안과용 렌즈 및 형성 광학체를 통해 광을 통과시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 본 방법은 디지털 이미지를 캡처하기 위해 형성 광학체로부터의 하류측에 디지털 이미지 캡처링 디바이스를 제공하는 단계, 및 디지털 이미지 캡처링 디바이스 상으로 광의 초점을 맞추기 위해 형성 광학체와 디지털 이미지 캡처링 디바이스 사이에 하나 이상의 광학 렌즈들을 제공하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 안과용 렌즈의 두께를 측정하는 방법은, 안과용 렌즈를 통해, 안과용 렌즈의 광 흡수 성분에 의해 흡수되지 않으며 제1 광과는 상이한 제2 파장을 갖는 제2 광을 통과시키는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 본 방법은, 제2 광이 안과용 렌즈를 통과한 후에, 안과용 렌즈에 대한 제2 디지털 이미지를 생성하도록 제2 광을 지향시키는 단계로서, 제2 디지털 이미지는 제2 광이 안과용 렌즈를 통과할 때 굴절 효과들로 인한 강도 변화들에 대응하는 제2 픽셀 강도 데이터를 갖는, 상기 제2 광을 지향시키는 단계, 및 광 흡수 성분으로 인한 두께를 계산하는 데 사용되는 제1 픽셀 강도 데이터로부터 제2 픽셀 강도 데이터를 분리시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 방법은 제1 적분구 내에 제1 광을 배치하는 단계, 제1 적분구와는 별개인 제2 적분구 내에 제2 광을 배치하는 단계, 및 제1 및 제2 적분구들과는 별개인 형성 광학체 적분구 내에 형성 광학체를 배치하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 안과용 렌즈는, 안과용 렌즈를 통과하는 광에 의해 표백되는 광개시제를 포함한다. 일 실시예에서, 본 방법은 안과용 렌즈를 통해, 안과용 렌즈의 광 흡수 성분에 의해 흡수되지 않으며 광개시제에 의해 흡수되는 제3 파장을 갖는 제3 광을 통과시키는 단계, 안과용 렌즈를 통해 제3 광을 통과시킨 후에, 안과용 렌즈에 대한 제3 디지털 이미지를 생성하도록 제3 광을 지향시키는 단계로서, 제3 디지털 이미지는 광개시제의 표백 효과들에 대응하는 제3 픽셀 강도 데이터를 갖는, 상기 제3 광을 지향시키는 단계, 및 제3 픽셀 강도 데이터를 사용하여, 광 흡수 성분으로 인한 두께를 계산하는 데 사용되는 제1 픽셀 강도 데이터로부터 광개시제의 표백 효과들을 분리시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 본 방법은 제1 적분구 내에 제1 광을 배치하는 단계; 제1 적분구로부터 이격된 제2 적분구 내에 제2 광을 배치하는 단계, 제1 및 제2 적분구들로부터 이격된 제3 적분구 내에 제3 광을 배치하는 단계, 및 제1, 제2, 및 제3 적분구들로부터 이격된 형성 광학체 적분구 내에 형성 광학체를 배치하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 제1 광은 광 흡수 성분 및 광개시제에 의해 흡수되고, 제2 광은 광 흡수 성분에 의해서도 그리고 광개시제에 의해서도 흡수되지 않고, 제3 광은 광개시제에 의해 흡수되며 광 흡수 성분에 의해 흡수되지 않는다.
일 실시예에서, 제1 광은 약 365nm의 제1 파장을 갖는 광을 생성하는 제1 LED이고, 제2 광은 약 455nm의 제2 파장을 갖는 광을 생성하는 제2 LED이고, 제3 광은 약 420nm의 제3 파장을 갖는 광을 생성하는 제3 LED이다.
일 실시예에서, 본 방법은 어느 한 시기에 제1, 제2 및 제3 LED들 중 하나만을 자동으로 활성화시키도록 제어 시스템을 프로그래밍하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 안과용 렌즈의 두께를 측정하는 방법은, 광 흡수 성분, 굴절 요소들, 및 광개시제를 갖는 안과용 렌즈를 제공하는 단계, 광 흡수 성분 및 광개시제에 의해 흡수되는 제1 파장을 갖는 제1 광을 생성하는 제1 LED를 제공하는 단계, 광 흡수 성분에 의해서도 광개시제에 의해서도 흡수되지 않고 제1 파장과는 상이한 제2 파장을 갖는 제2 광을 생성하는 제2 LED를 제공하는 단계, 및 광 흡수 성분에 의해 흡수되지 않으며 광개시제에 의해 흡수되는, 제1 및 제2 파장들과는 상이한 제3 파장을 갖는 제3 광을 생성하는 제3 LED를 제공하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 본 방법은, 상이한 시간들에, 안과용 렌즈를 통해 제1, 제2 및 제3 광들을 통과시켜, 안과용 렌즈에 대한 두께 프로파일을 계산하기 위해 안과용 렌즈 내의 광 흡수 성분의 존재로 인한 광 흡수로부터, 안과용 렌즈 내의 광개시제 및 굴절 효과들의 존재로 인한 광 흡수를 분리시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 제1 광이 안과용 렌즈를 통과한 후에, 제1 광은 안과용 렌즈에 대한 제1 디지털 이미지를 생성하도록 지향되는데, 제1 디지털 이미지는 안과용 렌즈의 형상에 대응하는 제1 픽셀 강도 데이터를 갖는다.
일 실시예에서, 제2 광이 안과용 렌즈를 통과한 후에, 제2 광은 안과용 렌즈에 대한 제2 디지털 이미지를 생성하도록 지향되는데, 제2 디지털 이미지는 제2 광이 안과용 렌즈를 통과할 때 굴절 효과들에 대응하는 제2 픽셀 강도 데이터를 갖는다.
일 실시예에서, 안과용 렌즈를 통해 제3 광을 통과시킨 후에, 제3 광은 안과용 렌즈에 대한 제3 디지털 이미지를 생성하도록 지향되는데, 제3 디지털 이미지는 광개시제의 표백 효과들에 대응하는 제3 픽셀 강도 데이터를 갖는다.
일 실시예에서, 방법은 안과용 렌즈에 대한 두께 프로파일을 생성하기 위한 제1 픽셀 강도 데이터로부터 제2 픽셀 강도 데이터 및 제3 픽셀 강도 데이터를 분리시키기 위해 중앙 프로세서를 사용하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 방법은, 안과용 렌즈에 대한 두께 프로파일을 중앙 프로세서로 송신하는 단계, 안과용 렌즈에 대한 송신된 두께 프로파일을 미리결정된 두께 프로파일과 비교하는 단계, 및 송신된 두께 프로파일이 미리결정된 두께 프로파일과 동일하지 않은 경우, 후속으로 제조되는 안과용 렌즈들의 두께를 조정하기 위한 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 방법은 안과용 렌즈에 대한 생성된 두께 프로파일과 미리결정된 두께 프로파일을 반복적으로 비교함으로써 후속으로 제조되는 안과용 렌즈들에 대한 반복 변경들을 행하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 안과용 렌즈들의 두께를 측정하기 위한 흡수 이미징 시스템은, 제1 파장을 갖는 제1 광을 생성하는 조명원, 볼록하게 만곡된 상부 표면을 갖는 형성 광학체, 및 형성 광학체의 볼록하게 만곡된 상부 표면 위에 놓인 안과용 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈는 제1 광이 안과용 렌즈 및 형성 광학체를 통과할 때 제1 광의 일부를 흡수하는 광 흡수 성분을 포함한다.
일 실시예에서, 본 시스템은 제1 광이 안과용 렌즈 및 형성 광학체를 통과한 후에 제1 광의 제1 디지털 이미지를 캡처하기 위해 형성 광학체로부터의 하류측에 위치된 디지털 이미지 캡처링 디바이스를 포함한다. 일 실시예에서, 제1 디지털 이미지는 안과용 렌즈의 형상에 대응하는 제1 픽셀 강도 데이터를 갖는다.
일 실시예에서, 본 시스템은 제1 픽셀 강도 데이터를 안과용 렌즈 및 형성 광학체를 통해 제1 광을 통과시키기 전의 제1 광의 강도와 비교하여 안과용 렌즈에 대한 두께 프로파일을 생성하는 프로그램을 갖는 중앙 프로세싱 유닛을 포함한다.
일 실시예에서, 시스템은 안과용 렌즈의 광 흡수 성분에 의해 흡수되지 않고 제1 파장과는 상이한 제2 파장을 갖는 제2 광을 생성하는 제2 조명원을 포함한다.
일 실시예에서, 디지털 이미지 캡처링 디바이스는 제2 광이 안과용 렌즈 및 형성 광학체를 통과한 후에 제2 광의 제2 디지털 이미지를 캡처하는데, 이에 의해 제2 디지털 이미지는 상기 제2 광이 안과용 렌즈를 통과할 때 굴절 효과들의 존재로 인한 강도 변화들에 대응하는 제2 픽셀 강도 데이터를 갖는다.
일 실시예에서, 중앙 프로세싱 유닛의 프로그램은 안과용 렌즈에 대한 두께 프로파일을 생성하기 위한 제1 픽셀 강도 데이터로부터 제2 픽셀 강도 데이터를 분리시킨다.
일 실시예에서, 안과용 렌즈는 광개시제를 포함한다.
일 실시예에서, 본 시스템은, 광개시제에 의해 흡수되며 광 흡수 성분에 의해 흡수되지 않는, 제1 및 제2 파장들과는 상이한 제3 파장을 갖는 제3 광을 생성하는 제3 조명원을 갖는다.
일 실시예에서, 디지털 이미지 캡처링 디바이스는 제3 광이 안과용 렌즈 및 형성 광학체를 통과한 후에 제3 광의 제3 디지털 이미지를 캡처하는데, 이에 의해 제3 디지털 이미지는 광개시제의 표백 효과들에 대응하는 제3 픽셀 강도 데이터를 갖는다.
일 실시예에서, 중앙 프로세싱 유닛의 프로그램은 안과용 렌즈에 대한 두께 프로파일을 생성하기 위한 제1 픽셀 강도 데이터로부터 제3 픽셀 강도 데이터를 분리시킨다.
일 실시예에서, 본 시스템은 제1 조명원을 포함하는 제1 적분구; 제2 조명원을 포함하고, 제1 적분구로부터 이격된 제2 적분구; 제3 조명원을 포함하고, 제1 및 제2 적분구들로부터 이격된 제3 적분구; 및 형성 광학체 및 안과용 렌즈를 포함하고, 제1, 제2 및 제3 적분구들로부터 이격된 형성 광학체 적분구를 포함한다.
안과용 렌즈를 통과하는 광에 대한 강도 데이터를 수집할 때, 다수의 효과들로부터 "광학 혼동"이 야기될 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 효과들은, 1) 알고리즘을 속여서 이를 강도 감쇠된 두께로서 해석하게 할 수 있는, 광학 시스템의 개구(aperture) 내로 광을 굴절시키는 고주파수 표면 특징들, 및 2) 알고리즘을 속여서 이를 강도 감쇠된 두께로서 해석하게 할 수 있는, 비-램버트 광(non-Lambertian light)(즉, 안과용 렌즈를 통과하는 광이 모든 각도들에서 동일한 강도를 갖지 않음)이 그의 각도 강도에 기초하여 렌즈 및 시스템 개구에 선택적으로 들어가는 것이다. 일 실시예에서, 적분구 조명의 사용은 램버트 광 특성들(즉, 균일한 광)을 향상시킨다.
일 실시예에서, 안과용 렌즈의 두께 프로파일을 결정하기 위한 흡수 이미징 시스템은, 광이 안과용 렌즈를 통과할 때 굴절 효과들로 인해 발생할 수 있는 강도 판독값들에서의 오차들을 보상하도록 프로그래밍되는 제어 시스템을 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "굴절 효과"는, 시스템 개구에 들어가도록 의도되지 않은 렌즈 표면 위치들로부터 시스템 개구 내로 광선들을 굴절시키는 렌즈 표면 프로파일 특징들을 의미한다.
모든 각도들에서의 모든 광선들이 동일한 강도를 갖도록 하는 완벽한 램버트 광이 바람직하다. 제1 렌즈 표면 위치 및 각도에서 렌즈 표면 및 시스템 개구에 들어가는 제1 광선이 제2 렌즈 표면 위치 및 각도에서 렌즈 표면 및 시스템 개구에 들어가는 제2 광선과는 상이한 강도를 가질 때 불균일한 조명이 발생한다. 불균일한 광의 존재는 렌즈 두께를 측정하기 위해 수집되는 강도 데이터에 결함들을 야기할 수 있다. 불균일한 그리고/또는 비-램버트 광의 경우들을 보상하기 위해, 일 실시예에서, 안과용 렌즈의 두께 프로파일을 결정하기 위한 흡수 이미징 시스템은, 안과용 렌즈를 통과하는 불균일한 조명 또는 비-램버트 광으로 인해 발생할 수 있는 강도 판독값들에서의 오차들을 보상하도록 프로그래밍되는 제어 시스템을 포함한다. 일 실시예에서, 시스템 제어기는, 안과용 렌즈를 통과하는 불균일한 광으로 인해 발생할 수 있는 오차들을 제거하기 위해 계산들을 수행한다.
일부 경우에, 굴절 효과들과 불균일한 조명의 조합은 여전히 강도 판독값들에서의 추가 오차들을 생성할 수 있다. 이러한 추가 오차들은 굴절 효과들 및 비-램버트 광에 기인하는 전술된 오차들에 더해진다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 굴절 효과들과 불균일한 조명 둘 모두의 조합으로 인한 강도 판독값들에서의 오차들을 보상하도록 프로그래밍되는 제어 시스템을 갖는다.
일 실시예에서, 안과용 렌즈의 두께 프로파일을 결정하기 위한 흡수 이미징 시스템은, 1) 굴절 효과들, 2) 불균일한 조명 효과들, 및 3) 굴절 효과들과 불균일한 조명 효과들의 조합으로 인한 강도 판독값들에서의 오차들을 보상하도록 프로그래밍되는 제어 시스템을 포함한다.
안과용 렌즈의 두께를 결정하기 위한 흡수 이미징 시스템의 이들 및 다른 바람직한 실시예들이 아래에서 더 상세히 기술될 것이다.
도 1a 내지 도 1k는 반응성 단량체 혼합물과 형성 광학체를 사용하여 안과용 렌즈를 형성하는 방법을 나타낸다.
도 1l 및 도 1m은 본 발명의 일 실시예에 따른, 형성 광학체 상에 배치된 안과용 렌즈의 두께를 결정하기 위해 흡수 이미징 시스템을 사용하는 방법을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 단일 조명원을 갖는 흡수 이미징 시스템의 사시도를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2에 나타낸 흡수 이미징 시스템의 단면도 및 분해도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 흡수 이미징 시스템의 확산 요소, 형성 광학체 및 이미징 광학체를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 조명 및 이미징 광학체 설계에 의해 생성되는 형성 광학체의 표면을 가로지른 주된 입사각들 및 원추각들을 나타낸다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안과용 렌즈의 흡수 이미지를 나타낸다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 이미지 강도에 기초한 도 6a의 섹션 6B-6B를 가로지른 두께 프로파일을 나타내는데, 여기서 더 어두운 강도가 더 큰 두께를 나타낸다.
도 7, 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 안과용 렌즈들의 두께를 측정하기 위한 흡수 이미징 시스템을 나타낸다.
도 9, 도 10a 및 도 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 안과용 렌즈들의 두께를 측정하기 위한 흡수 이미징 시스템을 나타낸다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 형성 광학체를 수용하도록 구성되는 흡수 이미징 시스템에 대한 운동학적 마운트를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 중요한 광학 구성요소들이 광학 축과 물리적 정렬 상태로 있는 제1 경우 및 중요한 광학 구성요소들이 광학 축과 물리적 정렬 상태로 있지 않은 제2 경우를 포함하는 흡수 이미징 시스템을 나타낸다.
도 14는 단일 스펙트럼 대역을 갖는 단일 조명원을 사용하여 형성된 강도-기반 이미지로부터 안과용 렌즈에 대한 두께 정보를 추출하는 데 사용되는 프로세스 단계들을 나타내는 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, 광 입사 각 두께를 축방향 두께로 변환하는 데 사용되는 방법 및 수학계산을 나타낸다.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안과용 렌즈의 흡수 대역을 커버하는 제1 파장을 갖는 광을 생성하는 제1 광원 및 렌즈의 스펙트럼에서 흡수 중립인 제2 파장을 갖는 광을 생성하는 제2 광원을 포함하는 2개의 조명원들을 갖는 흡수 이미징 시스템을 나타낸다.
도 17은 도 16a 내지 도 16c에 나타낸 흡수 이미징 시스템의 상부 단부에 있는 적분구 및 냉각판을 나타낸다.
도 18a 및 도 18b는 도 17에 나타낸 흡수 이미징 시스템에 대한 냉각판을 나타낸다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른, 흡수 이미징 시스템의 적분구의 단면도를 나타낸다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른, 광학 효과들 및 흡수 효과들로부터 이미지 강도를 분리시키는 데 사용되는 흡수 대역 및 비-흡수 대역을 그린 그래프를 나타낸다.
도 21a는 흡수 대역을 갖는 광을 사용한 안과용 렌즈의 이미지를 나타낸다.
도 21b는 비-흡수 대역을 갖는 광을 사용한 안과용 렌즈의 이미지를 나타낸다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른, 이중 흡수-중립 흡수 스펙트럼 대역들을 사용한 강도-기반 이미지로부터 두께 정보를 추출하는 데 사용되는 프로세스 단계들을 나타내는 흐름도이다.
도 23은 비경화 반응성 단량체 혼합물의 흡광도가 Norbloc 및 Irgacure 1700의 흡광도들의 합계임을 나타내는 그래프이다.
도 24는 다양한 광개시제 농도 레벨들에서의 흡광도를 나타내는 그래프이다.
도 25는 다양한 광개시제 농도 레벨들에 대한 375nm에서의 단색성 흡광도를 나타내는 그래프이다.
도 26은 다양한 광개시제 농도 레벨들에 대한 405nm에서의 단색성 흡광도를 나타내는 그래프이다.
도 27은 광개시제 효과들이 제거된 상태에서의 보정된 흡광도를 나타내는 그래프이다.
도 28은 흡광도가 두께 및 농도에 따라 가변할 것임을 나타내는 그래프이다.
도 29는 365nm LED 범위에서의 평탄하지 않은 반응성 단량체 혼합물 흡광도를 나타내는 그래프이다.
도 30은 365nm LED 범위에서의 평탄하지 않은 스펙트럼 흡광도 대 광개시제 농도에 의해 야기되는 곡률을 나타내는 그래프이다.
도 31은 420nm LED 조명 영역에서의 흡광도 대 광개시제 농도를 나타내는 그래프이다.
도 32는 광개시제 효과들이 제거된 상태에서의 보정된 흡광도 레벨들을 나타내는 그래프이다.
도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배플(baffle)을 사용하지 않은 렌즈 이미지의 조도(irradiance)를 나타낸다.
도 34는 본 발명의 일 실시예에 따른, 배플을 사용할 때의 렌즈 이미지의 조도를 나타낸다.
도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른, 흡수 이미징 시스템의 적분구 내의 내부 반사되는 광선들을 나타낸다.
도 36a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 형성 광학체의 볼록하게 만곡된 표면을 조명하기 위한 적분구 내의 내부 반사되는 광선들을 나타낸다.
도 36b는 도 36a에 나타낸 형성 광학체의 볼록하게 만곡된 표면의 강도 이미지를 나타낸다.
도 37은 본 발명의 일 실시예에 따른, 흡수 이미징 시스템에 대한 온도 제어기를 나타낸다.
도 38a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 흡수 이미징 시스템에 대한 제어 시스템을 나타낸다.
도 39 내지 도 41은 본 발명의 일 실시예에 따른, LED 구(sphere) 및 형성 광학체 구를 포함하는 안과용 렌즈들의 두께를 측정하기 위한 흡수 이미징 시스템을 나타낸다.
도 42는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 39의 LED 구 및 형성 광학체 구를 포함하는 유닛을 승하강시키기 위한 하위조립체를 나타낸다.
도 43 내지 도 46은 본 발명의 일 실시예에 따른, 형성 광학체에 대한 운동학적 마운트를 나타낸다.
도 47, 도 48a 및 도 48b는 본 발명의 실시예에 따른, 도 39에 나타낸 흡수 이미징 시스템의 카메라와의 정렬 내로 삽입되고 그로부터 인출되는 스윙 아암 및 2 위치 액추에이터를 나타낸다.
도 49는 본 발명의 일 실시예에 따른, 2개의 LED 적분구들 및 형성 광학체 적분구를 갖는 흡수 이미징 시스템을 나타낸다.
도 50은 본 발명의 일 실시예에 따른, 3개의 LED 적분구들 및 형성 광학체 적분구를 갖는 흡수 이미징 시스템을 나타낸다.
본 명세서에서, 하기의 정의들이 적용되는 다양한 용어들이 사용될 수 있다:
본 명세서에 사용되는 바와 같이 "화학 방사선(Actinic Radiation)"은 화학 반응을 개시시킬 수 있는 방사선을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 "아치형"은 활과 같은 곡선 또는 만곡부를 지칭한다.
때로는 "베르 람베르트 법칙(Beers Lambert Law)"으로 언급되는, 본 명세서에 언급되는 바와 같은 "베르의 법칙(Beer's Law)"은 I(x)/I0=exp (―αcx)이며, 여기서 I(x)는 조사되는 표면으로부터의 거리(x)의 함수로서의 강도이고, I0는 표면에서의 입사 강도이며, α는 흡수 성분의 흡수 계수이고, c는 흡수 성분의 농도이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 "시준하다"라는 것은 입력으로서 방사선을 수용하는 장치로부터 출력으로서 진행하는 광과 같은 방사선의 원추각을 제한하는 것을 의미하는데, 일부 실시예들에서 원추각은 진행하는 광선들이 평행하도록 제한될 수 있다. 따라서, "시준기(collimator)"는 이러한 기능을 수행하는 장치를 포함하고, "시준된"은 방사선에 대한 효과를 설명한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은, 디지털 마이크로미러 디바이스(digital micromirror device)인 "DMD"는 CMOS SRAM 위에 기능적으로 실장된 이동가능한 마이크로미러들의 어레이로 이루어진 쌍안정 공간 광 변조기(bistable spatial light modulator)이다. 각각의 미러는 반사되는 광을 조종하도록 미러 아래의 메모리 셀 내로 데이터를 로딩하고, 비디오 데이터의 픽셀을 디스플레이 상의 픽셀에 공간적으로 맵핑(mapping)함으로써 독립적으로 제어된다. 데이터는 2진 방식(binary fashion)으로 미러의 경사각을 정전기적으로 제어하는데, 여기서 미러 상태는 +X도(온(on)) 또는 -X도(오프(off))이다. 본 디바이스의 경우, X는 10도 또는 12도(공칭)일 수 있다. 온 미러(on mirror)에 의해 반사된 광은 이어서 투영 렌즈를 통과하여 스크린 상에 이른다. 광은 반사되어 다크 필드(dark field)를 생성하고, 이미지를 위한 블랙-레벨 플로어(black-level floor)를 한정한다. 관찰자에 의해 통합되기에 충분히 빠른 속도로 온 레벨과 오프 레벨 사이의 그레이-스케일 변조에 의해 이미지들이 생성된다. 일 실시예에서, DMD는 구매가능한 DMD(디지털 마이크로미러 디바이스)에 대한 상표명인, Texas Instruments DLP™(디지털 광 프로세서)이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 "DMD 스크립트(DMD Script)"는 공간 광 변조기를 위한 제어 프로토콜과, 또한 예를 들어 광원 또는 필터 휠(filter wheel)과 같은 임의의 시스템 구성요소의 제어 신호들을 지칭할 것이고, 이들 중 어느 하나는 일련의 시간 커맨드 시퀀스(command sequence in time)를 포함할 수 있다. 두문자 DMD의 사용은 이러한 용어의 사용을 임의의 하나의 특정 유형 또는 크기의 공간 광 변조기로 제한하고자 하는 것이 아니다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 "Etafilcon"은, 반응성 혼합물로서 사용될 수 있으며 대략적으로 약 95% HEMA (2-하이드록시에틸 메타크릴레이트)와 1.97% MAA (메타크릴산)와 0.78% EGDMA (에틸렌글리콜 다이메타크릴레이트)와 0.10% TMPTMA (트라이메틸올프로판 트라이메타크릴레이트) - 가교결합제와 약 1% NORBLOC 7966 (벤조트라이아졸-유형 UV 차단제)과 약 1% 광개시제 CGI 1700과 52:48의 반응성 성분:희석제 비의 Diluent-BAGE (글리세롤의 붕산 에스테르) (미국 특허 제4,495,313호)를 포함할 수 있는 예시적인 재료를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 "고정 방사선"은 렌즈 전구체 또는 렌즈를 포함하는 반응성 혼합물의 본질적으로 전부를 중합하고 가교결합하는 것 중 하나 이상에 충분한 화학 방사선을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 "유동성 렌즈 반응성 매체(Fluent lens reactive media)"는 그의 본래 형태, 반응된 형태, 또는 부분적으로 반응된 형태 중 어느 하나로 유동가능하고 추가 프로세싱 시에 안과용 렌즈의 일부로 형성되는 반응성 혼합물을 의미한다.
본 명세서에서 "자유-형성된(free-formed)" 또는 "자유-형태(free-form)"로 사용되는 바와 같은 "자유-형태"는 반응성 혼합물의 가교결합에 의해 형성되고 캐스트 성형에 따라 형상화되지 않은 표면을 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "겔화점(Gel Point)"은 겔 또는 불용성 부분이 최초로 관찰되는 점을 지칭할 것이다. 겔화점은 액체 중합 혼합물이 고체로 되는 변환의 정도이다. 겔화점은 속슬렛(soxhlet) 실험을 이용하여 결정될 수 있다: 중합체 반응은 상이한 시점들에 중단되고, 생성된 중합체는 잔류 불용성 중합체의 중량 분율을 결정하기 위해 분석된다. 데이터는 겔이 존재하지 않는 점으로 외삽될 수 있다. 겔이 존재하지 않는 이러한 점이 겔화점이다. 겔화점은 또한 반응 동안 반응 혼합물의 점도를 분석함으로써 결정될 수 있다. 점도는 평행 판 유량계(parallel plate rheometer)를 사용하여 반응 혼합물이 판들 사이에 있는 상태에서 측정될 수 있다. 적어도 하나의 판은 중합을 위해 사용되는 파장에서의 방사선에 투명해야 한다. 점도가 무한대에 접근하는 점이 겔화점이다. 겔화점은 주어진 중합체 시스템 및 지정된 반응 조건에 대해 동일한 정도의 변환으로 발생한다.
본 명세서에서 "렌즈"로 사용되는 바와 같은 "렌즈"는 눈 안에 또는 눈 위에 있는 임의의 안과용 디바이스를 지칭한다. 이러한 디바이스는 광학 보정을 제공할 수 있거나, 미용을 위한 것일 수 있다. 예를 들어, 용어 "렌즈"는 콘택트 렌즈, 안내 렌즈, 오버레이 렌즈(overlay lens), 안구 삽입체(ocular insert), 광학 삽입체, 또는 그를 통해 시력이 교정되거나 변경되게 하는 또는 그를 통해 시력을 방해함이 없이 눈 생리 기능이 미용적으로 향상되게 하는(예를 들어, 홍채 색상) 다른 유사한 디바이스를 지칭할 수 있다. 일부 실시예에서, 본 발명의 바람직한 렌즈들은 실리콘 하이드로겔 및 플루오로하이드로겔을 포함하지만 이로 한정되지 않는 실리콘 탄성중합체 또는 하이드로겔로부터 제조된 소프트 콘택트 렌즈들이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 "렌즈 전구체"는 렌즈 전구체 폼(Lens Precursor Form) 및 렌즈 전구체 폼과 접촉하는 유동성 렌즈 반응성 혼합물로 이루어진 복합 물체를 의미한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 유동성 렌즈 반응성 매체는 일정 체적의 반응성 혼합물 내에서 렌즈 전구체 폼을 제조하는 중에 형성된다. 렌즈 전구체 폼을 제조하기 위해 사용된 반응성 혼합물의 체적으로부터 렌즈 전구체 폼 및 접착된 유동성 렌즈 반응성 매체를 분리시킴으로써 렌즈 전구체를 생성할 수 있다. 부가적으로, 렌즈 전구체는 유동성 렌즈 반응성 혼합물의 상당한 양의 제거 또는 유동성 렌즈 반응성 매체의 상당한 양의 비-유동성 혼입된 재료로의 변환에 의해 상이한 개체(entity)로 변환될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 "렌즈 전구체 폼"은 안과용 렌즈로의 추가 프로세싱 시에 혼입되는 것과 부합하는 적어도 하나의 광학 품질 표면을 가진 비-유동성 물체를 의미한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "렌즈 형성 혼합물", "반응성 혼합물" 또는 "RMM"(반응성 단량체 혼합물)은 경화 및/또는 가교결합되어 안과용 렌즈를 형성할 수 있는 단량체 또는 예비중합체(prepolymer) 재료를 지칭한다. 다양한 실시예는 하나 이상의 첨가제, 예를 들어 UV 차단제(blocker), 틴트(tint), 광개시제 또는 촉매, 및 콘택트 렌즈 또는 안내 렌즈와 같은 안과용 렌즈에서 요구될 수 있는 다른 첨가제를 갖는 렌즈 형성 혼합물을 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 "금형"은 비경화 제형으로부터 렌즈를 형성하기 위해 사용될 수 있는 강성 또는 반-강성 물체를 지칭한다. 일부 바람직한 금형은 전방 곡면 금형 부분품 및 후방 곡면 금형 부분품을 형성하는 2개의 금형 부분품을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "방사선 흡수 성분"은 반응성 단량체 혼합 제형에 조합될 수 있고 특정 파장 범위의 방사선을 흡수할 수 있는 방사선-흡수 성분을 지칭한다.
반응성 혼합물은 또한 때때로 본 명세서에서 렌즈 형성 혼합물 또는 반응성 단량체 혼합물로 지칭되며, "렌즈 형성 혼합물"과 동일한 의미를 가진다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 "기재"는 그 상에 다른 개체들이 배치되거나 형성되는 물리적 개체를 의미한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 "과도성 렌즈 반응성 매체(Transient Lens Reactive Media)"는 렌즈 전구체 폼 상에 유동 또는 비-유동 형태로 남아 있을 수 있는 반응성 혼합물을 의미한다. 그러나, 과도성 렌즈 반응성 매체는 안과용 렌즈 내에 혼입되기 전에 세정(cleaning), 용매화(solvating) 및 수화 단계들 중 하나 이상에 의해 상당히 제거된다. 따라서, 명료함을 위해, 렌즈 전구체 폼 및 과도성 렌즈 반응성 혼합물의 조합은 렌즈 전구체를 구성하지 않는다.
본 명세서에서 "복셀(Voxel)" 또는 "화학 방사선 복셀"로 사용되는 바와 같은 "복셀"은 3차원 공간에서의 규칙적 그리드(regular grid) 상의 값을 나타내는 체적 요소이다. 복셀은 3차원 픽셀로서 관찰될 수 있지만, 여기서 픽셀은 2D 이미지 데이터를 나타내고 복셀은 제3 차원을 포함한다. 게다가, 여기서 복셀들은 의학적 및 과학적 데이터의 시각화 및 분석에 빈번히 사용되며, 본 발명에서 복셀은 반응성 혼합물의 특정 체적에 도달하는 화학 방사선의 양의 경계들을 한정하는 데 사용되고, 이로써 반응성 혼합물의 그 특정 체적의 가교결합 또는 중합의 속도를 제어한다. 예로서, 복셀들은 본 발명에서 화학 방사선이 2D 표면에 대해 법선 방향으로 지향될 수 있는 2D 금형 표면에 대해 등각인 단일 층에 그리고 각각의 복셀의 공통 축 차원 내에 존재하는 것으로 고려된다. 일례로서, 반응성 혼합물의 특정 체적은 768x768 복셀에 따라 가교결합되거나 중합될 수 있다.
본 명세서에서 "복셀-기반 렌즈 전구체(Voxel-based Lens Precursor)"로 사용되는 바와 같은 "복셀-기반 렌즈 전구체"는 렌즈 전구체 폼이 복셀-기반 리소그래피 기술의 사용에 의해 형성된 렌즈 전구체를 의미한다.
일 실시예에서, 안과용 렌즈들은, 그 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함되는, Widman 등에게 공동으로 양도된 미국 특허 제8,318,055호에 개시된 바와 같은 복셀-기반 리소그래피 광학 장치를 사용하여 형성된다.
일 실시예에서, 복셀-기반 리소그래피 광학 장치는 화학 방사선을 사용하여 렌즈 폼들 및 렌즈 전구체들을 생성하는 시스템 내에 포함된다. 일 실시예에서, 이 장치는, 본질적으로 복셀 단위(Voxel by Voxel basis)로, 매우 균일한 강도의 방사선을 취하고 형성 광학체 표면을 가로지르는 다수의 이산된 지점들에서 형성 광학체의 표면 상으로의 조사를 제어한다. 이러한 제어는 이 장치가 특정 복셀 위치의 광 경로를 따라 반응성 단량체 혼합물 내에서 일어나는 반응의 정도를 제어하게 하는데, 이는 궁극적으로 그곳에서 반응된 재료의 체적 및 이에 따라 그 위에 형성된 렌즈 전구체의 형상을 결정한다.
도 1a 내지 도 1m은 안과용 렌즈 전구체들 및 안과용 렌즈들을 형성하는 방법들, 및 흡수 이미징 시스템을 사용하여 렌즈 전구체 또는 완전히 경화된 렌즈의 두께를 결정하는 방법을 나타낸다.
도 1a를 참조하면, 일 실시예예서, 저장소(100)가 반응성 단량체 혼합물을 수용하도록 구성된다. 저장소(100)는 정렬 및 이격 링(104)을 갖는 상부 표면(102)을 포함한다. 저장소(100)는, 그 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함되는, Widman 등에게 공동으로 양도된 미국 특허 제8,318,055호에 개시된 바와 같은 안과용 렌즈 전구체들 및 안과용 렌즈들을 형성하는 데 사용되는 반응성 단량체 혼합물의 일정 투여량을 수용하고 유지하도록 구성된 웰(well)(106)을 포함한다.
도 1b를 참조하면, 일 실시예에서, 용기(108)가 반응성 단량체 혼합물(110)의 용액을 수용한다. 분배 시스템(112)이 미리결정된 체적의 반응성 단량체 혼합물(110)을 저장소(100)의 웰(106) 내로 분배한다.
도 1c를 참조하면, 일 실시예에서, 형성 광학체(114)가 저장소(100)의 웰(106)과 병치된다. 형성 광학체(114)는 저장소(100)의 웰(106) 내에 함유된 단량체 투여량(110) 내로 침지되도록 구성되는 볼록하게 만곡된 표면(116)을 포함한다. 일 실시예에서, 형성 광학체(114)는 저장소(100)의 상부 표면(102)에 있는 정렬 및 이격 링(104)과 결합되어 형성 광학체(114)를 저장소(100)의 웰(106)과 정렬하도록 구성되는 링-형상 정렬 홈(108)을 포함한다.
도 1d를 참조하면, 일 실시예에서, 형성 광학체(114)의 볼록하게 만곡된 표면(116)은 저장소(100) 내에 배치된 반응성 단량체 혼합물(110) 내로 하강되어서, 반응성 단량체 혼합물(110)이 형성 광학체(114)의 볼록하게 만곡된 표면(116)과 접촉 상태로 있도록 한다.
일 실시예에서, 형성 광학체(114)는, 광학 축에 대해 운동학적으로 위치될 수 있는 단일 피스(piece)를 제공하고 비용을 감소시키기 위해 정밀 성형된 재사용가능한 형성 광학체이다. 렌즈 형성 및 계측 단계들 동안 형성 광학체의 반복가능한 위치설정은 효과적인 반복 수렴 및 프로세스 안정성에서 중요하다. 개별 형성 광학체들은 x 및 y 방향들에서 +/- 200nm로 운동학적으로 위치설정될 수 있다. 일 실시예에서, 형성 광학체(114)의 볼록하게 만곡된 표면(116)은 청정한 렌즈 에지들의 형성 및 선명도를 허용하기 위해 플루오로실란으로 구성된 소수성 자기조립된 단일층(selfassembled monolayer)(일반적으로 두문자 SAM으로 지칭됨)으로 코팅될 수 있다.
일 실시예에서, 저장소(100)의 웰(106)(도 1a)은 형성 광학체(114)가 저장소(100) 상으로 하강되기 전에 반응성 단량체 혼합물(110)로 충전된다. 다른 실시예들에서, 형성 광학체(114) 및 저장소(100)는 격납 용기의 내측에 배치될 수 있고 기체 유동(예컨대, 질소)에 의해 퍼징될 수 있다. 일 실시예에서, 반응성 단량체 혼합물은 저장소 내로 분배되기 전에 필터링될 수 있다.
반응성 단량체 혼합물은 수동 충전, 자동 수단에 의한 정량적 유체 전달, 또는 레벨 검출기가 저장소(100) 내의 반응성 단량체 혼합물(110)의 적절한 레벨을 측정할 때까지 충전하는 것을 포함하는 상이한 방법들에 의해 저장소(100) 내로 전달될 수 있다.
산소의 레벨이 광 프로세싱 단계들에서 중요한 실시예에서, 산소는 반응성 단량체 혼합물 내에 용해된 화학종으로서 존재할 수 있다. 그러한 실시예에서, 반응성 단량체 혼합물 내의 산소 농도를 확립할 필요가 있다. 일 실시예에서, 반응성 단량체 혼합물은 퍼지 기체가 유동하고 있는 기체 환경 내에 체류하게 된다. 다른 실시예는 단량체 혼합물의 공급물 내의 용해된 기체의 진공 퍼징, 및 기체와 분배될 액체의 멤브레인 교환을 통한 혼합물의 분배 중에 원하는 양의 산소를 재구성하는 것을 사용할 수 있다. 다른 실시예들에서, 산소 농도를 제어하는 임의의 디바이스가 이용될 수 있다. 더욱이, 보다 일반적인 의미에서, 다른 재료들이, 용해된 산소의 존재 또는 부재 시의 적절한 억제제들로서 작용할 수 있다.
일 실시예에서, 렌즈 전구체 형성 투영 시스템은 정의된 파장 대역을 갖지만 강도 및 방향의 일부 공간 변동이 있는 광을 방출하는 광원을 포함한다. 이 시스템은 공간 강도 제어기 또는 시준기를 포함할 수 있는데, 공간 강도 제어기 또는 시준기는 광을 모으고, 확산시키고, 일부 실시예에서는 시준하여 강도가 매우 균일한 광 빔을 생성한다. 일 실시예에서, 광 빔은, 각각 디지털 온 또는 오프 값으로 할당될 수 있는 소정 강도의 픽셀 요소들로 빔을 분할하는 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)에 충돌한다. 일 실시예에서, 각각의 픽셀에서 미러는 단지 두 경로 중 하나로 광을 반사시킨다. "온" 경로는 반응성 화학 매체를 향해 진행하는 광자에 이르는 경로이다. "오프" 경로는 반응성 화학 매체를 향해 지향되지 않는 경로이다. 일 실시예에서, "오프" 경로는 그것을 향해 지향되는 임의의 광자를 흡수 및 포획하도록 설계된 빔 덤프(beam dump)에 충돌하도록 광자를 지향시킨다. 일 실시예에서, "온" 경로에서의 광은, "온" 값으로 설정되었고 그 픽셀 위치에 대응하는 적절한 개별 경로를 따라 공간적으로 지향된 많은 상이한 픽셀 값들을 포함할 수 있다. 그들 각각의 경로를 따르는 픽셀 요소 각각의 시간 평균 강도는 DMD에 의해 한정된 공간 그리드를 가로질러 공간 강도 프로파일로서 나타내어질 수 있다. 대안적으로, 각각의 미러에 충돌하는 일정한 강도로, 아이템(125)(도 1e)은 공간 시간 노출 프로파일을 나타낼 수 있다.
온 상태에서의 각각의 픽셀 요소는 경로(123)를 따라 지향된 광자를 가질 것이다. 일부 실시예에서, 빔은 포커싱 요소(focusing element)에 의해 초점이 맞춰질 수 있다. 예로서, 도 1e는 광 경로(123)가 형성 광학체(114)의 광학 표면(116) 상에 본질적으로 수직 방식으로 충돌하도록 이미지화된 실시예를 도시한다. 이미지화된 광은 이제 형성 광학체(114)를 통과하고 저장소(100) 내에 반응성 단량체 혼합물을 포함하는 일정 체적의 공간 내로 진행한다. 이는 저장소(100) 내의 체적 및 형성 광학체(114) 주변에 "온" 상태 복셀 요소를 한정하는, 주어진 픽셀 위치에 대한 이러한 광의 상호작용이다. 이러한 체적 내의 이들 광자는 흡수될 수 있고 그것을 흡수한 분자 내의 화학선 반응을 촉진할 수 있어서, 이러한 대체로 주변에 있는 단량체의 중합 상태 변화로 이어진다.
도 1e를 참조하면, 일 실시예에서, 365nm의 파장을 갖는 광을 생성하는 DMD(122)를 사용하여 형성 광학체(114)의 볼록하게 만곡된 표면(116) 상에 렌즈 전구체(120)가 형성된다. 일 실시예에서, DMD(122)는 768×124개의 미러들을 포함한다. 일 실시예에서, 미러들(예컨대, 14 마이크로미터 정사각형 미러들)은 9 킬로헤르츠의 속도로 플립(flip)하여 렌즈 형성을 위한 그레이 스케일/공간 해상도를 제공한다. 일 실시예에서, DMD(122)는, 그 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함되는, Widman 등에게 공동으로 양도된 미국 특허 제8,318,055호에 기재된 바와 같이 DMD 스크립트를 이용하여 동작한다.
도 1f 및 도 1g를 참조하면, 렌즈 전구체(120)가 적어도 부분적으로 형성된 후에, 렌즈 전구체(120)를 반응성 단량체 혼합물(110)로부터 분리하기 위해 형성 광학체(114) 및 렌즈 전구체(120)는 저장소(100)로부터 들어올려져 그로부터 멀어진다.
도 1h는 저장소(100)로부터 분리된 후의 형성 광학체(114)를 나타낸다. 렌즈 전구체(120)는 형성 광학체(114)의 볼록하게 만곡된 표면(116) 위에 놓인다. 미반응 및 부분적으로 반응된 단량체 혼합물(110)이 저장소(100)의 웰(106) 내에 남아 있다.
도 1i를 참조하면, 일 실시예에서, 렌즈 전구체(120)가 볼록하게 만곡된 표면(116) 위에 놓인 상태의 형성 광학체(114)는 렌즈 전구체(120)가 직립 구성으로 있도록 플립된다.
도 1j를 참조하면, 일 실시예에서, 렌즈 전구체(120)를 포함하는 플립된 형성 광학체(114)는 지지 기재(124)의 상부 표면(125)의 맨 위에 위치설정된다.
도 1k를 참조하면, 일 실시예에서, 형성 광학체(114) 및 렌즈 전구체(120)는 화학 증착 챔버(126) 내측에 배치된다. 일 실시예에서, 렌즈 전구체(120) 상에 기능적 화학물질들의 증착물이 침착되고, 420nm 광과 같은 광을 사용하여 렌즈 전구체(120)의 최종 경화가 수행된다.
도 1l을 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(128)이 안과용 렌즈(120)의 두께를 측정하기 위해 이용된다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(128)은, 주어진 매체(예컨대, 반응성 단량체 혼합물)의 알려진 흡수 특성들 및 이미징 배열을 사용하여 이미지 픽셀 강도로부터 렌즈(120)의 표면 두께를 결정한다. 이 시스템(128)은, 렌즈 전구체들, 최종 렌즈들, 금형 피스들 내에 봉지되는 캐스트 성형된 렌즈들, 단일 금형 반부로 탈형한 후의 캐스트 성형된 렌즈들, 및 용액 중에서의 수화된 캐스트 성형된 렌즈들을 포함하지만 이로 제한되지 않는 렌즈들의 두께를 측정하는 데 이용될 수 있다.
일 실시예에서, 수학적 공식들 및 시스템 교정은 렌즈의 이미지의 강도를 사용하여 렌즈의 두께를 계산할 수 있게 한다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은, 전형적으로 x-y 그리드로 배열된 픽셀 요소들로 이루어진 디지털 이미징 디바이스들을 사용함으로써, 개별 픽셀 강도 값들을 사용하여 측정중인 물체(예컨대, 안과용 렌즈)에 대한 두께 표면 프로파일을 생성할 수 있게 한다. 생성된 두께 측정치들 및/또는 전체 표면 프로파일은, 제조된 물품이 그의 의도된 설계와 얼마나 잘 매칭되는지를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 시스템은 두께 데이터를 사용하여 후속 렌즈들을 형성하기 위한 형성 파라미터들을 조정한다.
일 실시예에서, 안과용 렌즈(120)를 형성하는 데 사용되는 반응성 단량체 혼합물은 사용을 위해 선택된 스펙트럼 대역에 걸쳐 입사 방사선을 흡수하는 성분을 갖는다. 일 실시예에서, 반응성 단량체 혼합물은 Norbloc과 같은 UV-흡수 첨가제, 및 Irgacure 1700과 같은 광개시제(PI)를 함유한다.
도 1l 및 도 1m을 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(128)은 광 확산기, 일련의 광학 렌즈들, 및 강도 이미지를 캡처하여 데이터를 두께 및 계측 측정 프로그램에 제공하는 카메라(130)(예컨대, 디지털 카메라)를 포함한다.
일 실시예에서, 렌즈의 두께를 측정하는 데 이용되는 광은 365nm의 파장을 갖는다. 도 1m을 참조하면, 일 실시예에서, 카메라(130)가 데이터(132)를 캡처한 후에, 흡수 이미지 데이터 및 광선 추적 삼각법으로부터 렌즈 두께 맵이 생성된다. 지정된 스테이지(134)에서, 측정되는 렌즈(120)와 설계 타깃 사이의 차이 맵이 생성된다. 이러한 차이 맵은 렌즈(120)를 수락할지 또는 거부할지 여부를 판정하는 데 이용된다.
지정된 스테이지(136)에서, 반복 변환이 발생하는데, 이에 의해 설계 타깃에 더 가깝게 형성되는 다음 렌즈를 가져오도록 렌즈 형성 노출 이미지를 조정하기 위한 정교한 이득 알고리즘들이 사용된다. 일 실시예에서, 고해상도 16± 비트 렌즈 형성 노출 이미지가 다음 광학 렌즈를 형성하기 위해 DMD(122)(도 1e)로 전송된다.
도 2 및 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(128)은 자외선과 같은 광을 생성하는 조명원(140)을 포함한다. 일 실시예에서, 조명원(140)은, 반응성 단량체 용액이 입사 방사선을 흡수하는 스펙트럼의 영역을 포함하는 광을 생성한다. 일 실시예에서, 조명원(140)은 365nm LED를 사용하지만, 다른 광대역 및 선택적 대역 조명원들이 이용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 대안적인 조명원들은 370nm LED들, 375nm LED들, 및 제논(Xenon) 램프들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 조명원(140)은 광을 연속적으로 방사한다. 일 실시예에서, 조명원은 이미지 캡처에 펄스 동기화될 수 있다(예컨대, 턴 온 및 턴 오프될 수 있다). 일 실시예에서, 셔터가 광을 턴 온 및 턴 오프하는 데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템이 반복가능한 방식으로 정밀한 품질 광학 측정들을 수행하기 위해, 조명원 스펙트럼이 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 일 실시예에서, 이 시스템은 LED를 구동하기 위한 고품질의 전류 조절된 전원 장치 및 LED의 접합 온도를 유지하기 위한 열전 제어기(TEC)를 사용함으로써 LED 스펙트럼을 제어한다. 일 실시예에서, 측정 프로세스 전체에 걸쳐 그리고 시스템의 동작 동안 LED 스펙트럼을 모니터링하기 위해 분광계가 사용될 수 있다. 허용오차를 초과한, 광 스펙트럼의 변화들은 시스템의 재교정을 보증할 것이다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 바람직하게는, 이미징 동안 사용되는 조명 스펙트럼을 추가로 정의하기 위해 광학 필터가 배치될 수 있는 광학 필터 구획(142)을 포함한다. 일 실시예에서, 광학 필터는 대역 통과 필터, 컷-온 필터, 또는 컷-오프 필터일 수 있다. 선택되는 실제 광학 필터는 바람직하게는 사용중인 조명원, 측정중인 매체, 및 가장 민감할 것으로 요구되는 매체의 두께 범위에 좌우될 것이다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(128)은 바람직하게는, 방사선 공급원이 균일하고 적합한 각도들로 안과용 렌즈에 충돌하는 광선들을 생성하여 생성된 이미지 수집 원추들을 충전하는 것을 보장하기 위한 확산 구성요소들을 포함하는 확산 조명 구획(144)을 포함한다. 일 실시예에서, 조명원(140), 광학 필터 구획(142), 및 확산 조명 구획(144)은 스프링-로딩된 선형 스테이지에 부착되는 유닛으로서 함께 조립되는데, 스프링-로딩된 선형 스테이지는 유닛이 상승될 수 있게 하여 렌즈를 포함한 형성 광학체가 흡수 이미징 시스템 내로 로딩되고 그로부터 언로딩될 수 있게 한다.
일 실시예에서, 형성 광학체(114) 및 안과용 렌즈(120)(도 1j)를 포함하는 형성 광학체 마운트(146)가 흡수 이미징 시스템(128) 내로 로딩되도록 구성된다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(128)은 바람직하게는 운동학적 마운트(148)를 포함하는데, 운동학적 마운트는 형성 광학체 및 렌즈를 광학 구성요소들 및/또는 시스템의 광학 축과 적절히 정렬하기 위해 형성 광학체 마운트(146)를 수용하도록 구성된다. 일 실시예에서, 운동학적 마운트(148)는 형성 광학체 및 형성 광학체 상의 렌즈를 흡수 이미징 시스템(128)의 광학 축에 가깝게 배치하기 위해 이용된다. 운동학적 마운트는 바람직하게는 x 및 y 축 조정들을 허용하여, 필요하다면, 형성 광학체를 광학 축 또는 중요한 광학 구성요소들과 정렬한다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(128)은 바람직하게는, 형성 광학체 상에 배치되는 렌즈의 이미지를 수집 및 형성하는 데 이용되는 일련의 렌즈들을 포함하는 한 세트의 이미징 렌즈들(150)을 포함한다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 측정중인 렌즈 샘플의 이미지들 및/또는 데이터를 캡처하는 데 이용되는 카메라(152), 예컨대 디지털 카메라를 포함한다. 일 실시예에서, 카메라는 바람직하게는 렌즈의 강도 이미지를 캡처한다.
카메라 노이즈가 온도에 따라 증가되고 어느 정도는 카메라 응답도 그럴 것이라는 것이 잘 문서화되어 있다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 시스템 구성요소들의 온도가 측정 전체에 걸쳐 그리고 시스템의 동작 동안 일정한 것을 보장하기 위한 환경 온도 제어 메커니즘을 포함한다.
일 실시예에서, 측정 동안 또는 그 이전에 조명원으로부터 나오고 카메라의 CCD 센서에 충돌하는 방사 에너지의 시간적 프로파일로부터 카메라 응답에 대한 작은 변화들이 발생할 수 있다는 것이 관찰되었다. 카메라 강도는 센서의 온도가 상승함에 따라 증가된다. 카메라 응답의 변화는 작고 대략 신호 최대치의 1% 미만이지만, 광학 등급 측정들의 경우에 이것은 유의미한 것으로 고려된다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 측정 직전 및 측정 동안 카메라 센서에 충돌하는 방사 에너지의 일관성을 제거, 최소화 또는 유지하는 기법들을 채용한다.
일 실시예에서, 이 시스템은 이미지들을 물리적으로 16-비트 포맷으로 캡처하지만, 카메라의 ADC 회로부는 14-비트 심도(depth)로 제한된다. 일 실시예에서, 실제로 사용가능한 비트 심도는 10 내지 11 비트인 것으로 추정된다. 일 실시예에서, 다중 이미지 캡처들 및 평균화, 픽셀 비닝(binning), 환경 제어 및 열 관리, 높은 동적 범위 이미징 기법들, 측정될 것으로 예상되는 두께 범위에 대한 스펙트럼 대역 최적화, 및 센서 "저속 판독 모드"를 포함하지만 이로 제한되지 않는 카메라 성능을 개선하기 위한 다수의 기법들이 이용될 수 있다.
하기 수학식 1을 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템의 동작 동안, 렌즈 매체를 통한 입사 방사선의 전파는 베르 람베르트의 법칙을 이용하여 계산된다.
[수학식 1]
I = Io * e -α(
Figure pat00001
)ct
여기서,
I = 일부 주어진 침투 두께에서의 생성된 강도 (μW/㎠)
Io = 두께 0에서의 초기 강도 (μW/㎠)
α(
Figure pat00002
) = 파장(
Figure pat00003
)에 의존하는 소광 계수 함수
c = 매체 내의 농도
t = 전파 경로의 두께
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 하기 수학식 2를 사용하여 렌즈 매체에서의 입사 방사선의 흡수를 계산한다.
[수학식 2]
A = -log(I/I0) = εlc = αl
여기서,
I = 일부 주어진 침투 두께에서의 생성된 강도 (μW/㎠)
Io = 두께 0에서의 초기 강도 (μW/㎠)
ε = 파장에 의존하는 몰 흡광계수
l = 경로 길이
c = 농도
α = 파장에 의존하는 흡수 계수
일 실시예에서, 렌즈 매체는 사용을 위해 선택된 스펙트럼 대역에 걸쳐 입사 방사선을 흡수하는 성분을 갖는다. 일 실시예에서, 측정중인 형성된 안과용 렌즈들은 UV-흡수 첨가제 Norbloc 및/또는 개시제들, 예컨대 Irgacure 1700을 포함한다.
일 실시예에서, 농도(c)가 고정되며 균질하다고 고려되는 렌즈 매체에서, 렌즈의 두께는 하기 수학식 3에 나타내는 바와 같이 (상기 나타낸) 수학식 1로부터 유도될 수 있다.
[수학식 3]
t = -ln(I/I0)/ -α(
Figure pat00004
)c
측정 스테이션에서의 렌즈의 상태가 사후 형성되고 경화되지만 사전 수화되기 때문에, 그것은 여전히 어느 정도의 미반응 광개시제를 함유한다. 일 실시예에서, 광개시제는 궁극적으로 하류측 렌즈 수화 프로세스에서 침출될 것이다.
반응성 단량체 혼합물에 사용되는 광개시제는 광 표백되는데, 이는 그것이 활성 방사선에 노출됨에 따라 그의 흡수 스펙트럼이 변화되는 것을 의미한다(즉, 시간 경과에 따라, 표백이 발생함에 따라 흡수가 낮아짐). 본질적으로, 렌즈의 두께를 측정하는 데 사용되는 365nm 광은 잔존 광개시제와 반응하고, UV 차단제(예컨대, Norbloc)의 안정된 흡수 특성들에 더하여 렌즈의 흡수 특성들이 시간 경과에 따라 느리게 변화되도록 한다. 일 실시예에서, 이러한 현상을 처리하기 위한 기법들이 채용되었는데, 이는 짧은 측정 기간 동안을 제외하고는, 방사선이 렌즈에 충돌하는 것을 방지하기 위해 셔터링(shuttering) 또는 LED 온/오프 제어를 사용하는 것을 포함한다.
일 실시예에서, 백라이트 조명, 이미징 광학체 및 카메라를 포함하는 이미징 배열이 고안되었다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 콘택트 렌즈의 만곡된 표면에 균일한 입사 방사선을 제공한다. 도 4를 참조하면, 일 실시예에서, 확산 조명 구획(144)은 균일한 입사 방사선이 형성된 렌즈(120)의 볼록하게 만곡된 표면 상으로 지향되는 것을 보장하는데, 이는 결국, 형성 광학체(114)의 볼록하게 만곡된 표면(116) 위에 놓인다.
일 실시예에서, 조명 및 광학체 설계는 표면적에 걸쳐 대략 동등한 원추각으로 그리고 대략 표면 입사각에 수직인 원추각으로, 전파된 방사선을 수집한다. 도 5를 참조하면, 일 실시예에서, 균일한 입사 방사선이 렌즈(120)(도 4) 및 형성 광학체(114)의 볼록하게 만곡된 표면을 통과한 후에, 이미징 렌즈 세트(150)는 표면적에 걸쳐 대략 동등한 원추각으로 그리고 대략 표면 입사각에 수직인 원추각으로 전파된 방사선을 수집하도록 구성되고 설계된다.
도 6a를 참조하면, 일 실시예에서, 형성된 렌즈(120)의 이미지는 그의 형성 광학체(114)의 맨 위에 나타나 있다. 렌즈(120)는 다양한 두께들의 영역들을 갖는다. 일 실시예에서, 렌즈(120)는 중심에 위치된 광학 구역, 광학 구역을 둘러싸는 전이 구역, 및 렌즈(120)의 외주연부에 위치된 더 두꺼운 안정화 구역들을 포함한다. 두께 측정을 위해 사용되는 동일한 이미지는 또한, 콘택트 렌즈 산업 내에서 발견되는 전통적인 에지 및 표면 유형 결함들의 검출을 포함하는, 자동화된 품질 검사를 수행하기에 적합하다.
도 6b는 도 6a의 렌즈(120)의 두께 프로파일을 나타낸다. 도 6a와 도 6b를 비교하면, 렌즈(120)의 더 어두운 강도 영역들은 더 큰 두께의 영역들을 나타낸다. 렌즈의 더 밝은 강도 영역들은 상대적으로 더 얇은 영역들을 나타낸다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 주위 환경, 온도, 및 습도 레벨을 제어하기 위한 하나 이상의 구성요소들을 포함한다.
일 실시예에서, 주위 기체 환경은 퍼징 기체(예컨대, 질소 기체)의 사용을 통해 제어될 수 있다. 퍼징은 산소 분압(partial pressure)을 미리결정된 레벨로 증가 또는 감소시키기 위해 수행될 수 있다. 습도가 또한 미리결정된 레벨, 예컨대 사무실 환경보다 더 낮은 습도 레벨로 유지될 수 있다.
일 실시예에서, 시스템 구성요소들과 상호작용하도록 허용되는 진동 에너지의 레벨이 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 지지 구조물들은 상대적으로 낮은 진동 환경을 형성한다. 다른 실시예들에서, 흡수 이미징 시스템은 하나 이상의 활성 진동 지지체들 상에 지지될 수 있다. 일 실시예에서, 에어 블래더(air bladder) 지지 피스톤들 또는 진동의 영향들을 최소화하기 위한 다른 종래의 구성요소들이 사용될 수 있다.
시스템의 환경 내의 미립자들은 부정확한 두께 데이터를 획득하는 것을 비롯한 다양한 유형의 바람직하지 않은 결함 모드들을 도입할 수 있다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 시스템 구성요소들 내에 그리고 그 주위에 미립자 레벨들을 제한하기 위한 하나 이상의 구성요소들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 환경 내의 미립자 물질을 제어 및/또는 제한하기 위한 하나 이상의 고효율 미립자 공기(high efficiency particulate air, HEPA) 필터들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 광 또는 광자 에너지의 미광 공급원(stray source)을 제한하기 위해 불투명한 재료 내에 봉입될 수 있다. 일 실시예에서, 이 시스템은 시스템의 환경 내의 필터링된 광원들을 사용하는데, 이는 환경 조명일 수 있다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(228)은 형성 광학체(214)의 용이한 교체를 허용하기 위해 운동학적 마운트 및 형성 광학체를 노출시키는 것에서 벗어나 들어올려지고 회전될 수 있는 유닛(245)을 상부 단부에 포함한다. 도 7에 나타낸 실시예에서, 조명원(240) 및 확산 조명 구획(244)은 흡수 이미징 시스템(228)의 상부 단부에 이동식 유닛(245)을 포함하는데, 이동식 유닛은 형성 광학체(214)를 포함하는 운동학적 마운트(248)로부터 들어올려지고 그로부터 멀어지게 회전 또는 선회될 수 있다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(228)은 베이스 플레이트(260), 및 베이스 플레이트(260)로부터 상방으로 연장되는 수직 지지체(262)를 포함한다. 흡수 이미징 시스템(228)은 바람직하게는 수직 지지체(262)와 이동식 유닛(245)을 상호연결하는 승강 및 선회 요소(264)를 포함한다.
도 8a는 흡수 이미징 시스템(228)의 이동식 유닛(245)이 운동학적 마운트(248)에서 벗어나 들어올려지고 회전되는 제1 구성을 나타낸다. 이러한 구성에서, 운동학적 마운트(248) 상의 형성 광학체(214)는 운동학적 마운트에 액세스될 수 있고, 그로부터 제거될 수 있고, 그리고/또는 그 위에서 교체될 수 있다.
도 8b는 운동학적 마운트(248)의 상부 위로 다시 회전된 후의 흡수 이미징 시스템(228)의 이동식 유닛(245)을 나타낸다. 그 결과, 이동식 유닛(245)의 조명원(240), 기계적 셔터(242) 및 확산 조명 구획(244)은 운동학적 마운트(248) 상에 제공된 형성 광학체(214) 및/또는 시스템의 광학 축과 축 정렬 상태로 있다. 또한, 흡수 이미징 시스템(228)의 이동식 유닛(245)은 바람직하게는 이미징 렌즈 세트(250) 및 카메라(252)와 정렬 상태로 있다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(328)은 조명원(340), 광학 필터 구획(342) 및 확산 조명 구획(344)을 포함하는데, 이들은 흡수 이미징 시스템의 이동식 유닛(345)을 형성한다. 흡수 이미징 시스템(328)은 또한, 형성 광학체를 수용하도록 구성된 운동학적 마운트(348), 이미징 렌즈 세트(350), 및 카메라(352)를 포함한다. 흡수 이미징 시스템(328)은 베이스(360) 및 수직 지지체(362)를 포함한다.
도 9, 도 10a 및 도 10b를 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(328)의 이동식 유닛(345)은 운동학적 마운트(348)에서 벗어나 들어올려지고 회전 또는 선회되도록 구성되어서, 형성 광학체가 운동학적 마운트 상으로 배치되거나 그로부터 제거될 수 있도록 한다. 도 10a 및 도 10b는 운동학적 마운트(348)로부터 멀어지게 회전되는, 조명원(340), 기계적 셔터(342), 및 확산 조명 구획(344)을 포함하는 이동식 유닛(345)을 나타낸다. 형성 광학체가 운동학적 마운트(348)의 맨 위에 배치된 후에, 이동식 유닛(345)은 도 9에 나타낸 정렬된 위치로 다시 회전될 수 있다.
도 11을 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(328)에 대한 운동학적 마운트(348)는 바람직하게는 형성 광학체(314)의 베이스(315)를 수용하도록 구성된 평탄한 표면(366)을 포함한다. 일 실시예에서, 운동학적 마운트(348)는 제1 노브(knob)(370)를 갖는 제1 고정된 정지부(368) 및 제2 노브(374)를 갖는 제2 고정된 정지부(372)를 포함한다. 노브들은 형성 광학체(314)의 베이스(315)를 향해 그리고 그로부터 멀어지게 이동하도록 조정가능할 수 있다. 운동학적 마운트(348)는 바람직하게는 평탄한 표면(366) 위에 부착된 플런저 지지체(378)와 연관되는 후퇴가능한 플런저(376)를 포함한다. 일 실시예에서, 후퇴가능한 플런저(376)는 형성 광학체(314)의 베이스(315)가 제1 고정된 정지부(368)의 제1 노브(370), 제2 고정된 정지부(372)의 제2 노브(374), 및 플런저(376)의 원위 단부 사이에 위치설정될 수 있도록 후퇴된다. 플런저(376)의 원위 단부는, 형성 광학체(314)를 운동학적 마운트(348)의 평탄한 표면(366) 위의 고정 위치에 유지하기 위해 형성 광학체 베이스(315)를 향해 전진될 수 있다. 일 실시예에서, 플런저(376)는 스프링 로딩되고, 통상 연장된 위치로 편의되어 있다. 일 실시예에서, 플런저(376)는 나사형성되어 있고 플런저 지지 베이스(378) 상의 나사산들과 결합되어, 플런저의 원위 단부를 형성 광학체(314)의 베이스(315)에 대해 내외로 이동시킨다.
도 12를 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(428)의 운동학적 마운트(448)는 형성 광학체(414)의 베이스(415)를 수용하도록 구성된 평탄한 표면(466)을 포함한다. 운동학적 마운트는 형성 광학체를 안정된 위치에 유지하고 형성 광학체의 위치의 미세한 x-y 축 조정을 허용하도록 구성된다. 일 실시예에서, 형성 광학체(414)의 베이스(415)는 정사각형 베이스이다.
일 실시예에서, 운동학적 마운트(448)는 형성 광학체(414)의 베이스(415)의 측부들 중 하나에 대해 접해 있도록 구성되는 정지 핀들(370A, 370B)을 갖는 제1 고정된 정지부(468)를 포함한다. 운동학적 마운트(448)는 또한 베이스(415)의 다른 측부에 대해 접해 있도록 구성된 제2 정지부(472)를 포함한다.
일 실시예에서, 운동학적 마운트(448)는 형성 광학체(414)의 베이스(415)를 운동학적 마운트(448)의 평탄한 표면(466) 위에 정렬하기 위해 베이스(415) 내의 개방부들을 통과하는 한 쌍의 수직으로 연장되는 정렬 핀들(475A, 475B)을 포함한다.
일 실시예에서, 운동학적 마운트(448)는 플런저 지지 베이스(478) 상에 실장된 플런저(476)를 포함한다. 플런저(476)는 형성 광학체(414)가 평탄한 표면(466)의 맨 위에 위치설정될 수 있도록 후퇴될 수 있다. 이어서, 플런저(476)의 원위 단부는 형성 광학체 베이스(415)의 위치를 운동학적 마운트(448)의 평탄한 표면(466) 위에 고정시키기 위해 연장될 수 있다. 플런저(476)는 플런저 베이스(478)에 대해 내외로 이동시키기 위해 사용 나사산들 상에 스프링 로딩될 수 있다.
도 13을 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(428)은 바람직하게는 365nm에서의 자외선을 생성하는 조명원(440)을 포함한다. 광선들은 기계적 셔터 구획(442) 및 확산기(444)를 통해 통과되며, 확산기는, 결국 운동학적 마운트(448) 상에 고정되는, 형성 광학체(414)의 맨 위에 놓여 있는 안과용 렌즈에 지향되는 매우 균일하며 고도로 조명된 광(예컨대, 램버트)을 생성한다. 흡수 이미징 시스템(428)은 카메라(452)에 대한 광학체들로서의 역할을 하는 한 세트의 이미징 렌즈들(450)을 포함하는데, 카메라는 형성 광학체(414) 상에 위치설정된 안과용 렌즈의 디지털 이미지들을 캡처하도록 설계된다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(428)의 중요한 구성요소들의 임의의 작은 시프트들이 기계적으로보다는 오히려 디지털적으로 보상될 수 있다. 경우 A에서, 확산기(444), 형성 광학체(414), 및 카메라 광학체들(450)을 포함하는 중요한 구성요소들 모두가 광학 축(A1)을 따라 정렬되어서, 생성된 이미지가 FO 중심 점과 정렬되도록 한다. 경우 B에서, 흡수 이미징 시스템(428)의 구성요소들 중 일부가 광학 축(A1)과 정렬되어 있지 않다. 이러한 후자의 경우에, 카메라 센서 상의 진정한 형성 광학체 중심의 위치가 저장되고, 그 후에 운동학적 마운트는 형성 광학체로부터 형성 광학체 내지 중심 점까지의 고도로 반복가능한 위치를 보장한다. 어떠한 기계적 조정도 필요하지 않다.
도 14는 강도-기반 이미지로부터 두께 정보를 추출하는 데 이용되는 프로세스의 흐름도를 나타낸다. 도 14의 흐름도는 단일 스펙트럼 대역에서의 자외선을 사용하는 본 명세서에 개시된 흡수 이미징 시스템에 대한 프로세스를 나타낸다. 도 14에서의 흐름도에 나타낸 변수들에 대해, 하기의 정의들이 적용된다:
Figure pat00005
― 미가공 장면, 제자리에 FO를 갖지 않는 전역 강도. 이러한 값은 수행하려고 하는 렌즈 측정과 연관된다. 이 값은 미가공 카메라 이미지를 바라보고 강도 값들의 원을 평균함으로써 획득된다. 이것은 그러한 특정 시간 인스턴스에 카메라가 광을 관찰하는 방식에 관한 양호한 피드백을 제공한다.
Figure pat00006
― 맨드렐 상의 렌즈의 카메라 이미지 내에 포함된 강도 값들. 값들의 양은 카메라의 해상도에 좌우된다. 현재, 이미지의 크기는 1024×1030이다. 이 이미지는 렌즈 노출 시간 설정값에서 촬영된다.
Figure pat00007
― 맨드렐의 카메라 이미지 내에 포함된 강도 값들. 이러한 이미지는 그것이 이전에 촬영되어 저장된 저장소로부터 획득된다.
Figure pat00008
― 미가공 장면, 제자리에 FO를 갖지 않는 전역 강도. 이러한 값은 그것이 획득되고 저장되었을 때의 맨드렐 참조 파일과 연관된다. 이 값은 미가공 카메라 이미지를 바라보고 강도 값들의 원을 평균함으로써 획득된다. 이것은 그러한 특정 시간 인스턴스에 카메라가 광을 관찰하는 방식에 관한 양호한 피드백을 제공한다.
Figure pat00009
― 맨드렐에 기인하는 강도 및 전역 강도 변동들을 고려하는 강도 비 조정의 결과. 이것은 이미지를 가로질러 정규화된 강도 값들을 나타낸다. 해상도는 여전히 1024×1030이다.
Figure pat00010
― 이미지 강도 값들로부터 두께 값들로의 초기 변환으로부터 생성되는 그리드. 이미지 두께 값들은, 광이 렌즈를 통과하여 이미징 광학체들에 의해 받아들여지는 입사각을 따라 있다. 이것은 X, Y 및 회전 오프셋의 적용 이후이지만 반경방향 배율이 적용되기 전의 상태이다. 이러한 각도는 축 방향으로 있지 않으므로, 완성된 출력을 획득하기 위해 최종 보상이 이루어져야 한다.
Figure pat00011
― 반경방향 배율 왜곡 보정의 적용으로부터 생성되는 그리드. 이러한 프로세스의 일부로서, 그리드는 측정 및 DMD 쇼 파일들에 고유한 1001 × 1001 포맷으로 변환된다 - 따라서 첨자 표기법(k, l)으로 변경된다.
Figure pat00012
― 너무 얇은 것으로 간주되는 두께 값들을 제로아웃(zero out)하는 마스킹 통과의 적용 이후의 생성된 그리드.
Figure pat00013
― 축방향 두께에서의 최종 렌즈 측정 그리드. 수학식 변수 설명에 대해 참고 문헌을 참조하라.
도 15를 참조하면, 일 실시예에서, 광학 렌즈(420)가 형성 광학체(414)의 맨 위에 위치설정된다. 본 명세서에 개시된 흡수 이미징 시스템은 렌즈(420)의 축방향 두께를 결정하는 데 이용된다. 일 실시예에서, 광이 렌즈(420)를 통과할 때의 광 입사 각은 축방향 두께로 변환된다. 도 15는 광 입사 각 두께를 축방향 두께로 변환하는 데 이용되는 수학적 공식들을 포함한다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은, 표면 토폴로지 변화들로부터 생성될 수 있으며 결국, 렌즈의 흡수 특성들에 기인하지 않는 이미지 강도 변화들을 유도할 수 있는 렌즈의 광학 출력 특성들을 고려하기 위해 이중 조명 배열을 포함한다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 평가되고 있는 렌즈의 2개의 별개의 이미지들, 즉, 흡수 영역에서의 제1 이미지 및 중립 흡수 영역에서의 제2 이미지를 캡처한다. 중립 흡수 이미지는 렌즈 재료의 흡수 특성들로 인한 임의의 강도 변동들을 갖지 않을 것이지만, 광학 출력 효과들로 인한 강도 변화들을 나타낼 것이다. 따라서, 이러한 후자의 강도 변화들은 불균일한 이미징 효과들뿐만 아니라 광학 출력으로 인한 강도 성분을 특징짓는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, LED 광원들을 사용하여 2개의 스펙트럼 대역들이 생성된다. 일 실시예에서, 흡수 대역은 약 365nm의 피크 파장을 갖고, 중립 흡수 대역은 약 455nm의 피크 파장을 갖는다.
도 16a 내지 도 16c를 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(528)은 2개의 상이한 파장들에서의 광, 즉, 흡수 대역에 있는 광 및 흡수 중립인 대역 내에 있는 광을 이용한다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(528)은, 형성 광학체(514)를 수용하고 유지하도록 구성되는 운동학적 마운트(548)를 포함하는데, 이는 결국 형성 광학체의 맨 위에 놓여 있는 안과용 렌즈를 갖는다. 이 시스템은 형성 광학체의 볼록하게 만곡된 표면의 맨 위에 배치된 안과용 렌즈의 이미지들을 캡처하는 카메라(552) 및 한 세트의 이미징 렌즈들(550)을 포함한다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(528)은 승강 및 선회 조립체(564)를 포함하는데, 승강 및 선회 조립체는 제1 조명원(540A) 및 제2 조명원(540B)을 포함하는 적분구(580)가 형성 광학체(514) 및 운동학적 마운트(548)로부터 들어올려지고 그로부터 멀어지게 선회될 수 있게 한다.
일 실시예에서, 적분구(580) 내의 제1 조명원(540A)은 렌즈 재료의 흡수 대역을 커버하는 UV 방사선을 생성한다. 제1 조명원에 의해 생성되는 파장은 바람직하게는 365nm인데, 이는 제1 실시예에서 생성되는 LED 광과 유사하다. 제2 조명원(540B)은 렌즈의 스펙트럼 내의 "흡수 중립"인 대역을 커버하는 LED 광을 생성한다. 일 실시예에서, 제2 조명원(540B)은 약 455nm의 파장을 갖는 가시 방사선을 생성한다.
흡수 이미징 시스템(528)은 적분구(580)에 고정되어 있는 핸들(582)을 포함하는데, 핸들은 적분구(580)가 형성 광학체(514) 및 운동학적 마운트(548)로부터 들어올려지고 그로부터 선회될 수 있게 한다.
도 16b 및 도 16c를 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(528)은 제1 및 제2 조명원들(540A, 540B)에 의해 생성되는 광의 안정성을 보장하기 위해 LED들의 온도 제어를 유지하기 위한 열전 제어된(TEC) 플레이트 및 히트 싱크(584)를 포함한다.
도 17은 열 소산 핀(heat dissipating fin)들을 포함하는 TEC 플레이트(584) 및 핸들(582)을 포함하는 적분구(580)의 사시도를 나타낸다.
도 18a 및 도 18b는 365nm에서의 광을 생성하는 제1 조명원(540A) 및 420nm에서의 광을 생성하는 제2 조명원(540B)을 포함하는 TEC 플레이트(584)를 나타낸다. TEC 플레이트(584)는 두 LED들(540A, 540B)에 대한 공통 냉각판을 갖는 공랭식(air-cooled) 설계를 제공한다. 공통 냉각판(585)의 온도는 통합된 TEC 플레이트(584) 및 외부 제어기를 통해 조절된다.
도 19를 참조하면, 일 실시예에서, 적분구(580)는 제1 LED(540A) 및 제2 LED(540B)에 의해 생성된 광의 분광계 판독값들을 획득하도록 액세스를 제공하기 위한 분광계 포트(586)를 포함한다.
일 실시예에서, 적분구(580)는 형성 광학체(514)의 직접 조명을 방지하는 배플(588)을 포함한다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 LED들(540A, 540B)은 2개의 조명원들에 의해 생성된 광의 일정한 내부 반사를 제공하도록 가려져 있다.
일 실시예에서, 적분구(580)의 하부 부분은 형성 광학체(514)의 볼록하게 만곡된 표면(516)의 외부 주연 에지들 아래로 연장된다.
적분구의 내부 표면은 2개의 LED들에 의해 생성된 광을 반사시키도록 설계된다. 일 실시예에서, 적분구(580)의 내부 표면은 비드-블라스팅된다(bead-blasted). 일 실시예에서, 적분구의 내부 표면은 페인팅될 수 있다.
도 19를 참조하면, 일 실시예에서, 배플(588)을 사용함으로써 강도-기반 이미지의 조도를 개선한다.
상기 언급된 바와 같이, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은, 표면 토폴로지 변화들로부터 생성될 수 있으며 결국, 오직 렌즈 두께에만 기인하여 렌즈의 흡수 특성들과 연관되지 않는 이미지 강도 변화들을 유도할 수 있는 렌즈의 광학 출력 특성들을 고려하는 이중 조명 배열을 포함한다. 도 20은 렌즈를 형성하는 데 사용되는 반응성 단량체 혼합물에 대한 스펙트럼 대역들을 나타낸다. 도 21a 및 도 21b에 나타낸 바와 같이, 측정중인 렌즈의 2개의 별개의 이미지들이 캡처되는데, 하나는 흡수 영역에서의 것이고 다른 하나는 중립 흡수 영역에서의 것이다. 중립 흡수 이미지는 렌즈 재료의 흡수 특성들로 인한 임의의 강도 변동들을 갖지 않을 것이지만, 광학 출력 효과들로 인한 강도 변화들을 나타낼 것이다. 따라서, 그러한 강도 변화들은 불균일한 이미징 효과들뿐만 아니라 광학 출력으로 인한 강도 성분을 특징짓는 데 사용될 수 있다. 선택되는 실제 대역들은 LED 광원들로부터의 것인데, 이때 흡수 대역은 약 365nm의 피크 파장을 갖고, 중립 흡수 대역은 약 455nm의 피크 파장을 갖는다.
도 21a는 약 365nm의 피크 파장을 갖는 흡수 대역을 사용하여 촬영된 렌즈의 이미지를 나타낸다. 도 21b는 약 455nm의 피크 파장을 갖는 비-흡수 대역을 사용하여 촬영된 형성된 렌즈의 이미지를 나타낸다. 일 실시예에서, 도 21b에 나타낸 광학 효과들은 렌즈 두께를 계산하기 위해 제거될 수 있다.
도 22는 상이한 파장들을 갖는 2개의 스펙트럼 대역들을 사용하여 두께 정보를 추출하는 것과 관련된 프로세스의 흐름도를 나타낸다. 도 22에 나타낸 변수들에 대해, 도 14에 나타낸 변수들에 대한 정의들뿐만 아니라, 하기의 새로운 변수 정의들이 적용된다:
Figure pat00014
― UV 미가공 장면, 제자리에 FO를 갖지 않는 전역 강도. 이러한 값은 수행하려고 하는 렌즈 측정과 연관된다. 이 값은 미가공 카메라 이미지를 바라보고 강도 값들의 원을 평균함으로써 획득된다. 이것은 그러한 특정 시간 인스턴스에 카메라가 광을 관찰하는 방식에 관한 양호한 피드백을 제공한다.
Figure pat00015
― 가시광 미가공 장면, 제자리에 FO를 갖지 않는 전역 강도. 이러한 값은 수행하려고 하는 렌즈 측정과 연관된다. 이 값은 미가공 카메라 이미지를 바라보고 강도 값들의 원을 평균함으로써 획득된다. 이것은 그러한 특정 시간 인스턴스에 카메라가 광을 관찰하는 방식에 관한 양호한 피드백을 제공한다.
Figure pat00016
― 맨드렐 상의 렌즈의 카메라 이미지 내에 포함된 UV 강도 값들. 값들의 양은 카메라의 해상도에 좌우된다. 현재, 이미지의 크기는 1024×1030이다. 이 이미지는 렌즈 노출 시간 설정값에서 촬영된다.
Figure pat00017
― 맨드렐 상의 렌즈의 카메라 이미지 내에 포함된 가시광 강도 값들. 값들의 양은 카메라의 해상도에 좌우된다. 현재, 이미지의 크기는 1024×1030이다. 이 이미지는 렌즈 노출 시간 설정값에서 촬영된다.
Figure pat00018
― 맨드렐의 카메라 이미지 내에 포함된 UV 강도 값들. 이러한 이미지는 그것이 이전에 촬영되어 저장된 저장소로부터 획득된다.
Figure pat00019
― 맨드렐의 카메라 이미지 내에 포함된 UV 강도 값들. 이러한 이미지는 그것이 이전에 촬영되어 저장된 저장소로부터 획득된다.
Figure pat00020
― UV 미가공 장면, 제자리에 FO를 갖지 않는 전역 강도. 이러한 값은 그것이 획득되고 저장되었을 때의 맨드렐 참조 파일과 연관된다. 이 값은 미가공 카메라 이미지를 바라보고 강도 값들의 원을 평균함으로써 획득된다. 이것은 그러한 특정 시간 인스턴스에 카메라가 광을 관찰하는 방식에 관한 양호한 피드백을 제공한다.
Figure pat00021
― 가시광 미가공 장면, 제자리에 FO를 갖지 않는 전역 강도. 이러한 값은 그것이 획득되고 저장되었을 때의 맨드렐 참조 파일과 연관된다. 이 값은 미가공 카메라 이미지를 바라보고 강도 값들의 원을 평균함으로써 획득된다. 이것은 그러한 특정 시간 인스턴스에 카메라가 광을 관찰하는 방식에 관한 양호한 피드백을 제공한다.
Figure pat00022
― 맨드렐에 기인하는 강도 및 전역 강도 변동들을 고려하는 UV 강도 비 조정의 결과. 이것은 이미지를 가로질러 정규화된 강도 값들을 나타낸다. 해상도는 여전히 1024×1030이다.
Figure pat00023
― 맨드렐에 기인하는 강도 및 전역 강도 변동들을 고려하는 가시광 강도 비 조정의 결과. 이것은 이미지를 가로질러 정규화된 강도 값들을 나타낸다. 해상도는 여전히 1024×1030이다.
Figure pat00024
― 가시광 그리드들에 대한 UV의 비(
Figure pat00025
/
Figure pat00026
)로부터 생성되는 그리드. 이러한 동작은 그립 셀 강도들에 영향을 미치며 그렇지 않으면 두께-전용 강도 값들을 혼동할 수 있는 "광학적으로" 생성된 세부사항을 제거한다.
Figure pat00027
― 그것을 DMD 렌즈 형성 스테이션의 좌표계에 매칭시키는 병진 및 회전 동작을 적용한 후의 "조합된" (
Figure pat00028
) 그리드.
Figure pat00029
― 이미지 강도 값들로부터 두께 값들로의 초기 변환으로부터 생성되는 그리드. 이미지 두께 값들은, 광이 렌즈를 통과하여 이미징 광학체들에 의해 받아들여지는 입사각을 따라 있다. 이것은 X, Y 및 회전 오프셋의 적용 이후이지만 반경방향 배율이 적용되기 전의 상태이다. 이러한 각도는 축 방향으로 있지 않으므로, 완성된 출력을 획득하기 위해 최종 보상이 이루어져야 한다.
Figure pat00030
― 반경방향 배율 왜곡 보정의 적용으로부터 생성되는 그리드. 이러한 프로세스의 일부로서, 그리드는 측정 및 DMD 쇼 파일들에 고유한 1001 × 1001 포맷으로 변환된다 - 따라서 첨자 표기법(k, l)으로 변경된다.
Figure pat00031
― 너무 얇은 것으로 간주되는 두께 값들을 제로아웃하는 마스킹 통과의 적용 이후의 생성된 그리드.
Figure pat00032
― "축방향" 두께에서의 최종 렌즈 측정 그리드. 수학식 변수 설명에 대해 참고 문헌을 참조하라.
― 스펙트럼의 흡수 영역(즉, 365 nm)에서 획득된 렌즈/맨드렐의 이미지 픽셀 강도 값들.
Figure pat00033
― 스펙트럼의 평탄한 흡수 영역(즉, 455 nm)에서 획득된 렌즈/맨드렐의 이미지 픽셀 강도 값들.
Figure pat00034
― 시간 경과에 따른 전체 시스템 강도 응답의 임의의 변화들 및 맨드렐 대 맨드렐 강도 차이를 고려하기 위해 강도 조정 이후에 스펙트럼의 Norbloc 흡수 영역(즉, 365 nm)에서 획득된 렌즈/맨드렐의 이미지 픽셀 강도 값들.
Figure pat00035
― 시간 경과에 따른 전체 시스템 강도 응답의 임의의 변화들 및 맨드렐 대 맨드렐 강도 차이를 고려하기 위해 강도 조정 이후에 스펙트럼의 중립 흡수 영역(즉, 455 nm)에서 획득된 렌즈/맨드렐의 이미지 픽셀 강도 값들.
Figure pat00036
― 계측 측정 시에 제자리에 맨드렐을 갖지 않은 채 이미지로부터 획득된 흡수 영역(즉, 365 nm)의 전역 강도 측정치.
Figure pat00037
― 촬영된 참조 맨드렐 측정 시에 제자리에 맨드렐을 갖지 않은 채 이미지로부터 획득된 흡수 영역(즉, 365 nm)의 전역 강도 측정치.
Figure pat00038
― 계측 측정 시에 제자리에 맨드렐을 갖지 않은 채 이미지로부터 획득된 중립 흡수 영역(즉, 455 nm)의 전역 강도 측정치.
Figure pat00039
― 촬영된 참조 맨드렐 측정 시에 제자리에 맨드렐을 갖지 않은 채 이미지로부터 획득된 중립 흡수 영역(즉, 455 nm)의 전역 강도 측정치.
Figure pat00040
― 가시 이미지 캡처 노출 기간.
Figure pat00041
― UV 이미지 캡처 노출 기간.
일 실시예에서, 잔존 광개시제에 의한 흡광도가 흡수 이미징 계측을 이용할 때 두께 측정들의 오차들을 야기할 수 있다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 2개 이상의 파장들(또는 파장 대역들)을 사용하고, 이에 의해 다양한 광개시제의 효과들이 계산을 통해 제거될 수 있다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 렌즈 두께, 염료 농도(Norbloc), 및 렌즈에 의한 광 흡수 사이의 관계에 기초하여 안과용 렌즈(예컨대, 콘택트 렌즈)의 두께를 측정한다. 수화 이전에, 렌즈 재료는 광을 또한 흡수하는 제어되지 않은 양의 광개시제(예컨대, Irgacure 1700)를 함유한다. 하나 초과의 파장을 사용하여 렌즈의 흡수를 시험함으로써 광개시제(PI)에 의한 원치 않는 흡수를 줄이거나 보정하는 능력을 제공한다.
베르-람베르트 법칙은 재료 샘플의 흡광도를 샘플의 두께 및 감쇠 화학종(예컨대, Norbloc 및 Irgacure)의 농도에 관련시킨다. 균일한 감쇠의 경우:
Figure pat00042
여기서,
Figure pat00043
는 샘플의 흡광도이고;
Figure pat00044
는 샘플에서의 감쇠 화학종(i)의 스펙트럼 감쇠 계수이고;
Figure pat00045
는 측정에 사용된 광의 파장(또는 파장들)이고,
Figure pat00046
는 샘플에서의 감쇠 화학종(i)의 농도이고;
Figure pat00047
는 샘플을 통한 광 빔의 경로 길이이다.
흡광도는 하기 식에 의해 투과율에 관련된다:
Figure pat00048
여기서,
Figure pat00049
는 샘플의 투과율이고,
Figure pat00050
는 샘플에 의해 투과되는 방사 선속이고,
Figure pat00051
는 샘플에 입사하는 방사 선속이고,
Figure pat00052
는 샘플의 흡광도이다.
도 23을 참조하면, 350nm 내지 450nm의 파장 범위에서, 비경화 반응성 단량체 혼합물(RMM)의 흡광도가 2개의 주된 흡수 화학종들, 즉, Norbloc 및 Irgacure 1700으로부터 생성된다.
도 24를 참조하면, 350nm 내지 450nm의 파장 범위에서, 경화된 중합체(즉, 콘택트 렌즈)의 흡광도가 또한 Norbloc 및 광개시제(PI)로부터 생성된다. PI의 농도는 콘택트 처방 및 설계뿐만 아니라, 측정 프로세스 동안 자외선(UV) 및 청색 광에 대한 노출에 따라 가변적이다. 광개시제 농도는 또한 소비된 광개시제 광 생성물(photo product)들의 재조합으로 인해 시간(초) 경과에 따라 증가될 수 있다.
도 25 및 도 26을 참조하면, 흡광도를 측정하는 데 사용된 광이 단색성인 경우(또는 적어도 대역폭이 매우 좁은 경우), 흡광도는 도 25 및 도 26에 나타낸 선들의 직진성(straightness)에 의해 나타내어진 바와 같이 두께 및 농도에 정비례할 것이다. 그러나, 여전히 측정 두께와 광개시제 농도 사이에 상호작용이 있다.
도 27을 참조하면, 375nm 흡광도로부터 405nm 흡광도의 부분을 감산함으로써, 광개시제 농도에 대한 의존성이 제거될 수 있다. 보정된 흡광도는 하기 식에 의해 계산된다:
Figure pat00053
여기서,
Figure pat00054
는 375 nm에서의 흡광도이고;
Figure pat00055
는 405 nm에서의 흡광도이고;
Figure pat00056
는 하기 식에 의해 주어진:
Figure pat00057
여기서
Figure pat00058
는 Z 광개시제의 상대 농도를 갖는 중합체의 Y μm 두께에 의한 X nm 광의 흡광도이다.
도 28을 참조하면, 일 실시예에서, 흡광도를 측정하는 데 사용된 광이 확장된 스펙트럼을 갖는 경우, 흡광도는 두께 및 농도에 따라 변할 것이다. 흡광도가 조명의 파장들 내에서 평탄하지 않은 경우, 이러한 관계는 비선형일 것이다. 단색성의 경우에서와 같이, 두께와 광개시제 농도 사이의 상호작용은 여전히 보상될 수 있다.
도 29는 365nm LED 범위에서의 반응성 단량체 혼합물의 평탄하지 않은 흡광도를 나타낸다.
도 30은 365nm LED를 사용한 흡광도 대 광개시제 농도를 나타낸다. 도 30에서, 365nm LED 조명 영역에서의 평탄하지 않은 스펙트럼 흡광도에 의해 곡률이 야기된다.
도 31은 420nm LED를 사용한 흡광도 대 광개시제 농도를 나타낸다.
도 32는 광개시제 효과들이 제거된 상태에서의 보정된 흡광도를 나타낸다. 도 32는 흡광도 대 광개시제 농도를 나타낸다. 보정된 흡광도 대 두께 관계가 여전히 도 32에서 곡률로서 그려지지만, 광개시제의 모든 농도들은 동일한 값들을 생성한다.
도 33은 배플이 적분구 내측에서 이용되지 않을 때의 이미지의 조도를 나타낸다. 도 34는 배플이 적분구 내측에서 사용되는 상태에서의 이미지의 조도를 나타낸다. 도 33 및 도 34에 나타낸 이미지들을 비교하면, 적분구 내측에 배플 또는 반사 차폐부를 추가함으로써 이미지의 조도의 균일성을 개선한다는 것이 명백해진다. 배플에 의한 불균일성은 적분구의 산란 부분이 30% 램버트로 떨어질 때까지 볼 수 없다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 램버트 광은 모든 각도에서 볼 때 동일한 강도를 나타내는 광이다.
도 35를 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 배플(588)을 갖는 적분구(580)를 포함한다. 광선들이 LED(540)에 의해 생성될 때, 광선들의 적어도 일부가 적분구(580) 내에서 그리고 형성 광학체(514)의 볼록하게 만곡된 표면(516)을 통해 내부적으로 반사되기 전에 배플(588)에서 반사된다. 일 실시예에서, 적분구의 하부 부분(581)은 형성 광학체(514)의 볼록하게 만곡된 표면(516) 아래로 연장된다.
일 실시예에서, 적분구(580)의 내부 표면은 LED 광의 출력의 약 10%를 흡수하고 LED 광의 출력의 약 90%를 반사시킨다. 일 실시예에서, 적분구(580)의 내부 표면은 반사된 출력을 하기 백분율로 산란시킨다: 90% 램버트 및 약 10% 정반사.
도 36a는 광이 형성 광학체(514)의 볼록하게 만곡된 표면(516)을 조사하기 위해 적분구(580) 내에서 내부적으로 반사되고 있는 것을 나타낸다. 도 36b는 형성 광학체(514)의 볼록하게 만곡된 표면(516) 상의 조도를 그린 이미지를 나타낸다.
일 실시예에서, 2개의 조명원들을 갖는 흡수 이미징 시스템을 사용할 때, 이미지를 캡처하기 위해 어느 한 시기에 단일 LED만이 사용될 것이다. 일 실시예에서, 렌즈 재료의 흡수 대역을 커버하는 LED가 온으로 될 때, 흡수 중립인 LED가 오프로 된다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 LED를 턴 온 및 턴 오프하는 프로그램을 갖는 중앙 프로세싱 유닛을 포함한다. 일 실시예에서, LED들 중 하나만이 어느 한 시기에 온으로 된다. 일 실시예에서, 단일 셔터가 제1 페이즈(phase) 동안 LED들 중 제1 LED를 커버하고, 이어서 제2 페이즈 동안 LED들 중 제2 LED를 커버하도록 스위칭하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 단일 셔터가 LED들을 턴 온 및 턴 오프하는 데 사용된다. 일 실시예에서, 각각의 LED는 각자의 LED들을 턴 온 및 턴 오프하기 위해 개폐되는 개별 셔터를 갖는다. 일 실시예에서, LED들을 턴 온 및 턴 오프하기 위한 어떠한 이동 셔터들도 없다. 이러한 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 전원을 LED들에 제공하고 이어서 LED들로의 전원을 차단하여 이동 셔터들을 사용하지 않은 채 LED들을 온 및 오프로 스위칭하는 운영 체제를 포함한다.
도 37을 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 하나 이상의 LED들을 유지하는 냉각판(584)(도 18b)의 온도를 제어하기 위한 온도 제어기(590)를 포함한다.
도 19 및 도 38을 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(528)은 2개의 LED들(540A, 540B)에 대한 LED 전류 구동기(592)를 포함한다. 일 실시예에서, LED 전류 구동기(592)는 맞춤 "전류 조종"을 전자기기들에 제공한다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 LED들(540A, 540B)을 턴 온 및 턴 오프하고 가능하게는 각자의 LED들에 공급되는 전류를 변경하기 위한 운영 체제(예컨대, 소프트웨어 프로그램)를 포함한다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 LED들(540A, 540B)을 LED 전류 구동기(592)와 전기적으로 상호접속시키는 LED 커넥터 허브(594)를 포함한다.
일 실시예에서, LED 전류 구동기(592)는 각각의 LED(540A, 540B)에 대한 독립적인 제어를 제공하는 4 채널 정전류 제어기이다. 2개의 LED들만이 도 38에 나타나 있지만, 다른 실시예들에서는, 흡수 이미징 시스템이 상이한 파장들에서의 광을 제공하기 위한 3개 이상의 개별적으로 제어가능한 LED들을 가질 수 있다. 일 실시예에서, LED 전류 구동기 및 연관된 제어 시스템은 LED들 및 흡수 이미징 시스템의 자동화된 제어를 위한 USB 인터페이스를 포함할 수 있다.
도 39를 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(628)은 2개의 적분구들(680, 696)을 포함한다. 더 큰 형성 광학체 적분구(680)는 운동학적 마운트(648) 상에 놓여 있는 형성 광학체 위에 놓인다. 더 작은 LED 적분구(696)는 렌즈의 스펙트럼에서 "흡수 중립"인 대역 및 렌즈 재료의 흡수 대역을 커버하도록 상이한 파장들에서의 광을 생성하는 LED들을 포함한다. 일정하고 균일한 광을 제공하기 위해 LED들의 온도를 조절하도록 온도 제어 요소(684)가 더 작은 LED 구(696)에 고정된다.
일 실시예에서, 도 39에 나타낸 흡수 이미징 시스템(628)은 나타내고 전술된 많은 동일한 요소들을 갖는다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(628)은 형성 광학체를 고정시키기 위한 운동학적 마운트(648), 안과용 렌즈의 강도 이미지를 캡처하도록 설계된 카메라(652)로 안과용 렌즈의 이미지를 지향시키기 위한 일련의 이미징 렌즈들(650)을 포함한다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(628)은 이미징하는 데 사용되는 2개의 스펙트럼 대역들에 대한 초점 거리를 보정하기 위해 이미징 렌즈 스테이지(650) 및 카메라(652)를 통과한 광과 인터페이싱하는 기계적 광학 평탄 플리퍼(flipper)(655)를 포함한다.
도 40을 참조하면, 일 실시예에서, LED 적분구(696)는 내부 직경(ID1)이 약 3 내지 3.5 인치 그리고 보다 바람직하게는 약 3.3 인치이다. 일 실시예에서, LED 적분구의 내부 표면은 Spectralon 재료 또는 광을 반사시키는 다른 재료로 코팅된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, Spectralon 재료는 거의 완벽한 램버트 반사율을 나타내도록 설계된 재료이다.
일 실시예에서, LED 적분구(696)는 LED 적분구의 내부로 LED 광을 지향시키기 위한 LED 입력 포트(702)를 포함한다. 일 실시예에서, LED 적분구(696)는 제1 LED로부터의 제1 광을 입력하기 위한 제1 포트 및 제2 LED로부터의 제2 광을 입력하기 위한 제2 포트를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, LED 적분구는 두 광원들로부터의 광을 적분구 내로 입력하기 위한 단일 포트를 가질 수 있다. 일 실시예에서, LED 적분구(696)는 2개의 LED들에 의해 생성된 광의 품질을 시험하기 위해 분광계 포트(704)를 갖는다.
동작 시에, 2개의 LED들로부터의 광은 광(예컨대, 램버트)의 균일성을 개선하기 위해 LED 적분구(696) 내에서 내부적으로 반사된다. 광이 형성 광학체 적분구(680)의 출력 포트(706)를 통해 그리고 입력 포트(708) 내로 통과하는데, 여기서 그것은 광의 균일성을 개선하기 위해 형성 광학체 구(680) 내에서 추가로 내부적으로 반사된다.
일 실시예에서, 형성 광학체 적분구(680)는 내부 직경(ID2)이 약 5 내지 5.5 인치 그리고 보다 바람직하게는 약 5.3 인치이다. 일 실시예에서, 형성 광학체 적분구의 내부 표면은 Spectralon 재료 또는 광을 내부적으로 반사시키기 위한 다른 재료로 코팅된다. 상기 언급된 바와 같이, 형성 광학체 적분구(680)는 LED 적분구(696)로부터 내부적으로 반사된 광을 수용하는 광 입력 포트(708)를 포함한다. 형성 광학체 적분구(680)는 또한 바람직하게는 운동학적 마운트(648)의 맨 위에 위치설정된 형성 광학체(614)를 둘러싸는 형성 광학체 포트(710)를 포함한다.
일 실시예에서, 형성 광학체 적분구(680)는 형성 광학체 적분구(680) 내에서 내부적으로 반사되는 광의 품질을 관찰하기 위해 분광계를 삽입하는 데 사용될 수 있는 분광계 포트(712)를 포함한다.
도 41을 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(628)은 흡수 이미징 시스템을 기재(예컨대, 테이블 윗면) 위에 지지하도록 설계된 지지 베이스(660)를 포함한다. 일 실시예에서, 이 시스템(628)은 형성 광학체 적분구(680) 및 LED 적분구(696)를 고정시키는 상부 단부를 갖는 수직으로 연장되는 지지체(662)를 포함한다. 일 실시예에서, 형성 광학체 적분구(680) 및 LED 적분구(696)는 V1로 지정된 수직 축을 따라 상하로 슬라이딩하도록 구성된다. 일 실시예에서, 형성 광학체 적분구(680)는 도 41에 나타낸 위치로 들어올려져서, 안과용 렌즈를 유지하는 형성 광학체(614)가 운동학적 마운트(648)의 맨 위에 배치될 수 있도록 할 수 있다. 일 실시예에서, 일단 형성 광학체(614)가 운동학적 마운트(648)의 맨 위에 위치설정되면, 형성 광학체 적분구(680)는 형성 광학체(614)를 커버하기 위해 도 39에 나타낸 위치로 다시 하강될 수 있다.
도 42를 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 수직 지지 플레이트(662)와 결합되는 슬라이딩 엘리베이터 플레이트(665)를 포함한다. 슬라이딩 엘리베이터 플레이트(665)는 2개의 적분구들을 함께 상하로 이동시키기 위해 형성 광학체 적분구(680) 및 LED 적분구(696) 둘 모두에 부착되는 상부 단부(667)를 갖는다. 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템은 고정된 적분구들을 갖고, 이미징 광학체들/카메라는 형성 광학체 로드/언로드 동작들을 위해 더 아래로 이동된다.
일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(628)은 공압 실린더(669)를 포함하는데, 공압 실린더는 공압 실린더 베이스(671)를 통해 베이스(660)에 고정되는 하부 단부 및 슬라이딩 엘리베이터 플레이트(665)에 고정되는 상부 단부(673)를 갖는다. 공압 실린더(669)는, 운동학적 마운트(648)의 맨 위에 위치설정된 형성 광학체 또는 흡수 이미징 시스템을 손상시킬 수 있는, 형성 광학체 적분구(680)가 운동학적 마운트(648) 상으로 강하게 내려놓여지지 않도록 슬라이딩 엘리베이터 플레이트(665)의 상하 수직 움직임을 감쇠시킨다. 일 실시예에서, 공압 실린더(669)는 슬라이딩 엘리베이터 플레이트(665)가 형성 광학체 적분구(680)를 자동화된 또는 반자동화된 동작으로 들어올릴 수 있게 한다. 일 실시예에서, 공압 실린더(669)는, 형성 광학체 구(680) 및 LED 구(696)를 들어올리는 데 필요한 힘을 감소시키고, 형성 광학체 적분구(680)가 운동학적 마운트(648) 상으로 강하게 내려놓여지는 것을 방지하기 위해 일정한 힘의 스프링들로 대체되거나 또는 그와 통합될 수 있다.
도 43을 참조하면, 일 실시예에서, 형성 광학체 적분구(680)는 운동학적 마운트(648)의 맨 위에 위치설정된 형성 광학체(614) 위에 놓이도록 구성된다. 본 명세서에 더 상세히 기술되는 바와 같이, 운동학적 마운트(648)는 형성 광학체(614)를 위치설정 및 정렬하기 위한 안정된 기재를 제공하도록 설계된다.
도 44를 참조하면, 일 실시예에서, 운동학적 마운트(648)는 형성 광학체(614)의 베이스(615)와 결합되도록 구성된 제1 정지부(668) 및 제2 정지부(672)를 포함한다.
도 44, 도 45a 및 도 45b를 참조하면, 제1 정지부(668)는 형성 광학체(614)의 위치의 미세한 x 및 y 축 조정을 가능하게 하는 조정가능한 지점(670)을 포함한다. 유사하게, 제2 정지부(672)는 형성 광학체(614)의 위치의 미세한 x 및 y 축 조정을 또한 가능하게 하는 제2 조정가능한 지점(674)을 포함한다.
일 실시예에서, 운동학적 마운트(648)는 제1 정지부(668) 및 제2 정지부(672)와 대향하는 플런저(676)를 포함한다. 플런저(676)는 형성 광학체(614)의 위치의 미세한 x 및 y 축 조정들을 행하기 위한 적어도 하나의 조정가능한 지점 선단(677)을 포함한다. 운동학적 마운트(648)는, 형성 광학체(614)를 운동학적 마운트(648)로부터 로딩 및 언로딩할 때 후퇴될 수 있는 이형부(release)(679)를 포함한다. 일 실시예에서, 이형부(679)는, 이형부(679)를 후퇴 및 연장하기 위한 회전가능한 조정 요소들(681A, 681B)을 포함한다.
도 45b를 참조하면, 일 실시예에서, 제1 정지부(668), 제2 정지부(672)(도 45a), 및 플런저(676)는 형성 광학체(614)의 볼록하게 만곡된 표면(616) 아래에 놓이는 상부 단부들을 갖는다. 볼록하게 만곡된 표면(616)에 대한 정지부들(668, 672) 및 플런저(676)의 최소화된 상대 높이는 흡수 이미징 시스템 내의 렌즈 및 형성 광학체(614)의 음영(shadowing)을 회피한다.
도 46을 참조하면, 일 실시예에서, 플런저(676)는 형성 광학체(614)의 미세한 x 및 y 축 위치 조정들을 행하기 위해 조정가능할 수 있는 제1 및 제2 조정가능한 지점 선단들(677A, 677B)을 포함한다. 일 실시예에서, 조정가능한 지점 선단들(677A, 677B)의 원위 단부들은 형성 광학체(614)의 베이스(615)의 외부 주연 에지에 대해 접해 있도록 구성된다.
도 45a를 참조하면, 일 실시예에서, 형성 광학체(614)의 베이스(615)는 외주연부를 갖는데, 외주연부는 제1 정지부(668)의 조정 핀(670)과 대향하는 제1 평탄한 표면, 제2 정지부(672)의 조정 핀(674)과 대향하는 제2 평탄한 표면, 및 플런저(676)의 조정 핀(677)과 대향하는 제3 평탄한 표면을 포함한다.
도 44 및 도 47을 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(628)은 이미징 렌즈 섹션(650)과 카메라(652) 사이에 위치된 초점 길이 조정 조립체(675)를 포함한다. 도 47을 참조하면, 일 실시예에서, 초점 길이 조정 조립체(675)는 2 위치 액추에이터(691)를 포함하는데, 2 위치 액추에이터는 스윙 아암(679)을 연장된 위치와 후퇴된 위치 사이에서 이동시키도록 구성된다. 일 실시예에서, 스윙 아암(679)의 원위 단부는 링-형상 개방부(681), 및 링-형상 개방부(681) 내에 삽입되는 용융 실리카 윈도우(683)를 갖는다.
일 실시예에서, 초점 길이 조정 조립체(675)는, 아암 액추에이터(691) 및 카메라(652)에 대한 실장 지점들을 제공하는 하부 플레이트(685)를 포함한다. 초점 길이 조정 조립체(675)는 또한, 스윙 아암(679)이 초점 길이 조정 조립체로부터 연장되고 인출될 때의 둘 모두의 경우에 광 입사를 방지하도록 설계되는 광 커버(687)를 포함한다.
일 실시예에서, 용융 실리카 윈도우(683)는 흡수 이미징 시스템에 대한 초점 위치를 조정하기 위해 초점 길이 조정 조립체(675) 내로 삽입되거나 그로부터 인출된다.
도 48a는 액추에이터(691)에 대한 제1 스윙 아암 위치를 나타내는데, 이에 의해 스윙 아암(679)이 카메라(652)와 정렬 상태로 삽입되어서, 용융 실리카 윈도우(683)가 카메라(652)와 정렬되도록 한다. 도 48b에서, 액추에이터(691)는 초점 길이 조정 조립체(675)로부터 스윙 아암(679)을 인출하여, 용융 실리카 윈도우(683)가 카메라(652)와 정렬 상태로 있지 않도록 한다.
일 실시예에서, 스윙 아암(679)은 제1 파장을 갖는 제1 조명원이 이용되고 있을 때 카메라(652)와 정렬 상태로 삽입되고(도 48a), 제2 파장을 갖는 제2 조명원이 이용될 때 도 48b에 나타낸 바와 같이 스윙 아암(679)은 후퇴된다. 초점 길이 조정 조립체는 2개의 상이한 광원들에 의해 생성될 수 있는 광의 2개의 상이한 초점 길이들에 대해 조절하는 데 사용된다.
도 49를 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(728)은 형성 광학체 적분구(780) 내로 광을 통과시키는 2개의 LED 적분구들(796A, 796B)을 포함한다. 일 실시예에서, 제1 LED 적분구(796A)는 안과용 렌즈의 흡수 대역을 커버하는 광을 생성하는 제1 조명원을 포함하고, 제2 LED 적분구(796B)는 안과용 렌즈의 광개시제 대역을 커버하는 가시 광을 생성하는 제2 조명원을 포함한다. 흡수 이미징 시스템(728)은, 형성 광학체 및 렌즈를 수용하는 운동학적 마운트(748), 강도 이미지를 생성하기 위한 렌즈 세트(750), 및 강도 이미지를 캡처하기 위한 카메라(752)를 포함한다. 2개의 별개의 파장들 또는 파장 대역들을 사용함으로써, 다양한 광개시제의 효과들 또는 광학 효과들이 계산을 통해 제거될 수 있다.
도 50을 참조하면, 일 실시예에서, 흡수 이미징 시스템(828)은 형성 광학체 적분구(880) 내로 광을 통과시키는 3개의 LED 적분구들(896A, 896B, 및 896C)을 포함한다. 일 실시예에서, 제1 LED 적분구(896A)는 안과용 렌즈의 흡수 대역을 커버하는 광을 생성하는 제1 조명원을 포함하고, 제2 LED 적분구(896B)는 안과용 렌즈의 "흡수 중립" 대역을 커버하는 가시 광을 생성하는 제2 조명원을 포함하고, 제3 LED 적분구(896C)는 렌즈 내에 존재하는 광개시제 재료의 표백으로 인한 효과들을 분리시키는 제3 조명원을 포함한다. 흡수 이미징 시스템(828)은, 측정중인 렌즈 및 형성 광학체를 수용하는 운동학적 마운트(848), 강도 이미지를 생성하기 위한 렌즈 세트(850), 및 강도 이미지를 캡처하기 위한 카메라(852)를 포함한다. 흡수 이미징 시스템은 오로지 렌즈 재료의 흡수 특성들로 인한 강도 변동들에 기초하여 렌즈 두께를 더 정확하게 결정하기 위해 광학 출력 효과들 및 표백 효과들을 제거하기 위한 수학식들 및 수학계산을 사용한다.
전술한 것은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 및 추가의 실시예들이 후속하는 청구범위의 범주에 의해서만 제한되는 본 발명의 기본적인 범주로부터 벗어남이 없이 고안될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 본 명세서에 기술된 실시예들 중 임의의 것에 도시되거나 본 명세서에 참고로 포함되는 특징부들 중 임의의 것이 본 명세서에 기술된 다른 실시예들 중 임의의 것에 도시되거나 본 명세서에 참고로 포함되는 특징부들 중 임의의 것과 통합될 수 있고, 여전히 본 발명의 범주 내에 속하는 것으로 고려한다.

Claims (23)

  1. 안과용 렌즈의 두께를 측정하는 방법으로서,
    광 흡수 성분을 갖는 안과용 렌즈를 제공하는 단계;
    상기 안과용 렌즈를 통해 소정 파장을 갖는 광을 통과시키는 단계로서, 그 결과, 상기 광 흡수 성분은 상기 광이 상기 안과용 렌즈를 통과할 때 상기 광의 일부를 흡수하는, 상기 광을 통과시키는 단계;
    상기 광이 상기 안과용 렌즈를 통과한 후에, 상기 안과용 렌즈에 대한 디지털 이미지를 생성하도록 상기 광을 지향시키는 단계로서, 상기 디지털 이미지는 상기 안과용 렌즈의 형상에 대응하는 픽셀 강도 데이터를 갖는, 상기 광을 지향시키는 단계; 및
    상기 안과용 렌즈를 통과하기 전의 상기 광, 상기 안과용 렌즈의 상기 광 흡수 성분, 및 상기 픽셀 강도 데이터에 관한 정보를 이용하여, 상기 안과용 렌즈에 대한 두께 프로파일을 계산하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안과용 렌즈를 제공하는 단계는,
    볼록하게 만곡된 상부 표면을 갖는 형성 광학체를 제공하는 단계; 및
    상기 형성 광학체의 상기 볼록하게 만곡된 상부 표면 위에 상기 안과용 렌즈를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 파장을 갖는 상기 광에 대한 광원을 제공하는 단계; 및
    상기 광을 통과시키는 단계 이전에, 상기 광을 생성, 필터링 및 확산시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 형성 광학체의 상기 볼록하게 만곡된 상부 표면 위에 놓인 상기 안과용 렌즈에 상기 광을 지향시키는 단계, 및 상기 안과용 렌즈 및 상기 형성 광학체를 통해 상기 광을 통과시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 디지털 이미지를 캡처하기 위해 상기 형성 광학체로부터의 하류측에 디지털 이미지 캡처링 디바이스를 제공하는 단계; 및
    상기 디지털 이미지 캡처링 디바이스 상으로 상기 광의 초점을 맞추기 위해 상기 형성 광학체와 상기 디지털 이미지 캡처링 디바이스 사이에 하나 이상의 광학 렌즈들을 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 안과용 렌즈를 통해 제2 광을 통과시키는 단계로서, 상기 제2 광은 상기 안과용 렌즈의 상기 광 흡수 성분에 의해 흡수되지 않으며 상기 제1 광과는 상이한 제2 파장을 갖는, 상기 제2 광을 통과시키는 단계;
    상기 제2 광이 상기 안과용 렌즈를 통과한 후에, 상기 안과용 렌즈에 대한 제2 디지털 이미지를 생성하도록 상기 제2 광을 지향시키는 단계로서, 상기 제2 디지털 이미지는 상기 제2 광이 상기 안과용 렌즈를 통과할 때 굴절 효과들로 인한 강도 변화들에 대응하는 제2 픽셀 강도 데이터를 갖는, 상기 제2 광을 지향시키는 단계; 및
    상기 광 흡수 성분으로 인한 두께를 계산하는 데 사용되는 제1 픽셀 강도 데이터로부터 상기 제2 픽셀 강도 데이터를 분리시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 픽셀 강도 데이터는 불균일한 조명의 효과들로 인한 강도 변화들을 추가로 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 픽셀 강도 데이터는 상기 굴절 효과들과 상기 불균일한 조명의 효과들의 조합의 효과로 인한 강도 변화들을 추가로 포함하는, 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    제1 적분구(integrating sphere) 내에 상기 제1 광을 배치하는 단계;
    상기 제1 적분구와는 별개인 제2 적분구 내에 상기 제2 광을 배치하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 적분구들과는 별개인 형성 광학체 적분구 내에 상기 형성 광학체를 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 안과용 렌즈는 상기 안과용 렌즈를 통과하는 광에 의해 표백되는 광개시제를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 안과용 렌즈를 통해 제3 광을 통과시키는 단계로서, 상기 제3 광은 상기 안과용 렌즈의 상기 광 흡수 성분에 의해 흡수되지 않으며 상기 광개시제에 의해 흡수되는 제3 파장을 갖는, 상기 제3 광을 통과시키는 단계;
    상기 안과용 렌즈를 통해 상기 제3 광을 통과시킨 후에, 상기 안과용 렌즈에 대한 제3 디지털 이미지를 생성하도록 상기 제3 광을 지향시키는 단계로서, 상기 제3 디지털 이미지는 상기 광개시제의 표백 효과들에 대응하는 제3 픽셀 강도 데이터를 갖는, 상기 제3 광을 지향시키는 단계; 및
    상기 광 흡수 성분으로 인한 두께를 계산하는 데 사용되는 상기 제1 픽셀 강도 데이터로부터 상기 제3 픽셀 강도 데이터를 분리시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    제1 적분구 내에 상기 제1 광을 배치하는 단계;
    상기 제1 적분구로부터 이격된 제2 적분구 내에 상기 제2 광을 배치하는 단계;
    상기 제1 및 제2 적분구들로부터 이격된 제3 적분구 내에 상기 제3 광을 배치하는 단계; 및
    상기 제1, 제2, 및 제3 적분구들로부터 이격된 형성 광학체 적분구 내에 상기 형성 광학체를 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 광은 상기 광 흡수 성분 및 상기 광개시제에 의해 흡수되고, 상기 제2 광은 상기 광 흡수 성분에 의해서도 그리고 상기 광개시제에 의해서도 흡수되지 않고, 상기 제3 광은 상기 광개시제에 의해 흡수되며 상기 광 흡수 성분에 의해 흡수되지 않는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 광은 약 365nm의 제1 파장을 갖는 광을 생성하는 제1 LED이고, 상기 제2 광은 약 455nm의 제2 파장을 갖는 광을 생성하는 제2 LED이고, 상기 제3 광은 약 420nm의 제3 파장을 갖는 광을 생성하는 제3 LED이고,
    상기 방법은 어느 한 시기에 상기 제1, 제2 및 제3 LED들 중 하나만을 자동으로 활성화시키도록 제어 시스템을 프로그래밍하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  14. 안과용 렌즈의 두께를 측정하는 방법으로서,
    광 흡수 성분 및 광개시제를 포함하는 안과용 렌즈를 제공하는 단계;
    상기 광 흡수 성분 및 상기 광개시제에 의해 흡수되는 제1 파장을 갖는 제1 광을 생성하는 제1 LED를 제공하는 단계;
    상기 광 흡수 성분에 의해서도 상기 광개시제에 의해서도 흡수되지 않고 상기 제1 파장과는 상이한 제2 파장을 갖는 제2 광을 생성하는 제2 LED를 제공하는 단계;
    상기 광 흡수 성분에 의해 흡수되지 않으며 상기 광개시제에 의해 흡수되는, 상기 제1 및 제2 파장들과는 상이한 제3 파장을 갖는 제3 광을 생성하는 제3 LED를 제공하는 단계; 및
    상이한 시간들에, 상기 안과용 렌즈를 통해 상기 제1, 제2 및 제3 광들을 통과시켜, 상기 안과용 렌즈에 대한 두께 프로파일을 계산하기 위해 상기 안과용 렌즈 내의 상기 광 흡수 성분의 존재로 인한 광 흡수로부터, 상기 안과용 렌즈 내의 상기 광개시제 및 굴절 효과들의 존재로 인한 광 흡수를 분리시키는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 광이 상기 안과용 렌즈를 통과한 후에, 상기 안과용 렌즈에 대한 제1 디지털 이미지를 생성하도록 상기 제1 광을 지향시키는 단계로서, 상기 제1 디지털 이미지는 상기 안과용 렌즈의 형상에 대응하는 제1 픽셀 강도 데이터를 갖는, 상기 제1 광을 지향시키는 단계;
    상기 제2 광이 상기 안과용 렌즈를 통과한 후에, 상기 안과용 렌즈에 대한 제2 디지털 이미지를 생성하도록 상기 제2 광을 지향시키는 단계로서, 상기 제2 디지털 이미지는 상기 제2 광이 상기 안과용 렌즈를 통과할 때 굴절 효과들, 불균일한 조명 효과들, 및 상기 굴절 효과들과 상기 불균일한 조명 효과들의 조합으로 인한 강도 변화들에 대응하는 제2 픽셀 강도 데이터를 갖는, 상기 제2 광을 지향시키는 단계; 및
    상기 안과용 렌즈를 통해 상기 제3 광을 통과시킨 후에, 상기 안과용 렌즈에 대한 제3 디지털 이미지를 생성하도록 상기 제3 광을 지향시키는 단계로서, 상기 제3 디지털 이미지는 상기 광개시제의 표백 효과들에 대응하는 제3 픽셀 강도 데이터를 갖는, 상기 제3 광을 지향시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 안과용 렌즈에 대한 두께 프로파일을 생성하기 위한 상기 제1 픽셀 강도 데이터로부터 상기 제2 픽셀 강도 데이터 및 상기 제3 픽셀 강도 데이터를 분리시키기 위해 중앙 프로세서를 사용하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 안과용 렌즈에 대한 두께 프로파일을 상기 중앙 프로세서로 송신하는 단계;
    상기 안과용 렌즈에 대한 상기 송신된 두께 프로파일을 미리결정된 두께 프로파일과 비교하는 단계; 및
    상기 송신된 두께 프로파일이 상기 미리결정된 두께 프로파일과 동일하지 않은 경우, 후속으로 제조되는 안과용 렌즈들의 두께를 조정하기 위한 신호를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 안과용 렌즈에 대한 생성된 두께 프로파일과 상기 미리결정된 두께 프로파일을 반복적으로 비교함으로써 후속으로 제조되는 안과용 렌즈들에 대한 반복 변경들을 행하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  19. 안과용 렌즈들의 두께를 측정하기 위한 흡수 이미징 시스템으로서,
    제1 파장을 갖는 제1 광을 생성하는 조명원(illumination source); 볼록하게 만곡된 상부 표면을 갖는 형성 광학체;
    상기 형성 광학체의 상기 볼록하게 만곡된 상부 표면 위에 놓인 안과용 렌즈로서, 상기 안과용 렌즈는 상기 제1 광이 상기 안과용 렌즈 및 상기 형성 광학체를 통과할 때 상기 제1 광의 일부를 흡수하는 광 흡수 성분을 포함하는, 상기 안과용 렌즈;
    상기 제1 광이 상기 안과용 렌즈 및 상기 형성 광학체를 통과한 후에 상기 제1 광의 제1 디지털 이미지를 캡처하기 위해 상기 형성 광학체로부터의 하류측에 위치된 디지털 이미지 캡처링 디바이스로서, 상기 제1 디지털 이미지는 상기 안과용 렌즈의 형상에 대응하는 제1 픽셀 강도 데이터를 갖는, 상기 디지털 이미지 캡처링 디바이스; 및
    상기 제1 픽셀 강도 데이터를 상기 안과용 렌즈 및 상기 형성 광학체를 통해 상기 제1 광을 통과시키기 전의 상기 제1 광의 강도와 비교하여 상기 안과용 렌즈에 대한 두께 프로파일을 생성하는 프로그램을 갖는 중앙 프로세싱 유닛을 포함하는, 흡수 이미징 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 안과용 렌즈의 상기 광 흡수 성분에 의해 흡수되지 않고 상기 제1 파장과는 상이한 제2 파장을 갖는 제2 광을 생성하는 제2 조명원을 추가로 포함하고,
    상기 디지털 이미지 캡처링 디바이스는 상기 제2 광이 상기 안과용 렌즈 및 상기 형성 광학체를 통과한 후에 상기 제2 광의 제2 디지털 이미지를 캡처하고,
    상기 제2 디지털 이미지는 상기 제2 광이 상기 안과용 렌즈를 통과할 때 굴절 효과들 및 불균일한 조명 효과들에 대응하는 제2 픽셀 강도 데이터를 갖고,
    상기 중앙 프로세싱 유닛의 상기 프로그램은 상기 안과용 렌즈에 대한 두께 프로파일을 생성하기 위한 상기 제1 픽셀 강도 데이터로부터 상기 제2 픽셀 강도 데이터를 분리시키도록 프로그래밍되어 있는, 흡수 이미징 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제2 픽셀 강도 데이터는 상기 굴절 효과들과 상기 불균일한 조명 효과들의 조합으로 인한 강도 데이터의 변화들을 추가로 포함하는, 흡수 이미징 시스템.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 안과용 렌즈는 광개시제를 포함하고,
    상기 광개시제에 의해 흡수되며 상기 광 흡수 성분에 의해 흡수되지 않는, 상기 제1 및 제2 파장들과는 상이한 제3 파장을 갖는 제3 광을 생성하는 제3 조명원을 추가로 포함하고,
    상기 디지털 이미지 캡처링 디바이스는 상기 제3 광이 상기 안과용 렌즈 및 상기 형성 광학체를 통과한 후에 상기 제3 광의 제3 디지털 이미지를 캡처하고,
    상기 제3 디지털 이미지는 상기 광개시제의 표백 효과들에 대응하는 제3 픽셀 강도 데이터를 갖고,
    상기 중앙 프로세싱 유닛의 상기 프로그램은 상기 안과용 렌즈에 대한 두께 프로파일을 생성하기 위한 상기 제1 픽셀 강도 데이터로부터 상기 제3 픽셀 강도 데이터를 분리시키는, 흡수 이미징 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1 조명원을 포함하는 제1 적분구;
    상기 제2 조명원을 포함하고, 상기 제1 적분구로부터 이격된 제2 적분구;
    상기 제3 조명원을 포함하고, 상기 제1 및 제2 적분구들로부터 이격된 제3 적분구; 및
    상기 형성 광학체 및 상기 안과용 렌즈를 포함하고, 상기 제1, 제2 및 제3 적분구들로부터 이격된 형성 광학체 적분구를 추가로 포함하는, 흡수 이미징 시스템.
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