TW202235860A - 隱形眼鏡缺陷分析與追蹤系統 - Google Patents

Abstract

一種檢查隱形眼鏡缺陷的人工檢查系統與方法，包括：一圖像採集系統、一頂部照明光頭、一背光照明模組、至少另一背光照明模組，一可互換機構、一旋轉輪、一第一照相機、一第二照相機、一玻璃模板或測量規、一可撓性模板測量規、及一XYZ平台，其中該圖像採集系統具有至少兩個高解析度照相機；一頂照明光頭，用於取得明場圖像；一背光照明模組，用以取得暗場圖像；至少另一背光照明模組，用以取得不同類型的明場圖像；一可內互換機構，用以針對一特定產品更改測量規；一旋轉輪，內嵌複數個光學濾光片，以滿足不同影像需求；一第一照相機，用以在一分光鏡處擷取隱形眼鏡的全貌；一第二照相機，適當地安裝在一旋轉臂上，以擷取在一投影屏幕上觀看的一選定缺陷區域的一更高解析度圖像；一玻璃模板或測量規，安裝在一適當位置，以在一投影屏幕上達到鏡片與量規的重圖像疊，用以進行測量；一可撓性模板測量規，可做為一可選的覆蓋件來取代玻璃模板，且適當地安裝在投影屏幕上，以便於測量隱形眼鏡的缺陷與幾何形狀；一XYZ平台，用以定位隱形眼鏡；在電腦上創建一資料庫，該電腦將幾何資訊、其詳細缺陷資訊及各自位置資訊製成圖表；及後續分析資料庫圖像，以對製程採取校正措施，進而提高隱形眼鏡的品質與產量。

Description

隱形眼鏡缺陷分析與追蹤系統

本發明關於一種系統與方法，用於從放大圖像中識別隱形眼鏡中的缺陷，並隨後將特定缺陷區域儲存於分類在製造批號下的隱形眼鏡圖像中，以用於追溯與分析目的。更具體地說，本發明關於一種系統，用以對隱形眼鏡圖像中的缺陷之種類（例如：刮痕、氣泡與其它製程缺陷）以及與隱形眼鏡的幾何特性相關的變化進行分類與製表，以便能夠對製程進行監控，而提升製造品質。

本發明關於一種檢查系統與方法，用於人工檢查過程的品質保證流程中。更具體地，本發明關於一種隱形眼鏡檢查的系統與方法，其需要藉由將可疑隱形眼鏡放置在一隱形眼鏡架中，並使人工操作員能夠進一步選擇缺陷存在的感興趣（interest）區域，以詳細檢查可疑隱形眼鏡，而進一步進行分析。在一自動檢查系統中，有缺陷的鏡片通常實體上是分離並放置在托盤或其它形式的輸送器件內。不合格（rejected）的隱形眼鏡可能存在需要分析的小缺陷或大缺陷。分析結果可供製程操作員使用，而製程操作員可使用該數據來微調或調整該自動檢查系統的檢查參數，以提高檢查品質。製造商一般使用放大投影系統（通常稱為光學檢查投影機）來進行人工檢查，以使操作員能夠識別自動化系統可能無法識別的缺陷。目前的人工檢查系統使用明場照明（bright field illumination），而並沒有暗場照明（Dark field illumination）的選項。儘管這種方法繁瑣且耗時，但藉由操作員檢查的放大圖像可以比自動化系統更佳地偵測及分類某些類型的缺陷，特別是在需要翻轉鏡片來檢查非常細微缺陷的情況下。此外，自動系統會識別缺陷，並通常會儲存鏡片的整個圖像，而非僅是儲存感興趣區域。如果儲存缺陷圖像的設備存在，則感興趣區域的解析度通常會與整個隱形眼鏡圖像相同。由於某些缺陷可能需要使用不同的校正參考模板來進行進一步分析，因此對一些隱形眼鏡進行詳細的樣品檢查是任何檢查系統的一個重要方面。一些類型的缺陷可能需要不同的參考模板來輔助特定量測，例如：角度與距鏡片中心的距離之量測。在圖像具有非常小的像差之位置處引入的不同模板有助於精確且可靠的檢查。本發明的基礎是在此產業中解決該需求的裝置與方法。

一般認為人工檢查是需要的，特別是在某些缺陷沒有被正確分類或即使在自動檢查系統中使用改進的演算法也不能被檢查到的情況下。人工檢查系統將輔助程式設計者將該等缺陷分類或重新分類到其相關區域，以在其自動化系統中不斷改進並達到一最佳的檢查品質之水準。

一種能放大隱形眼鏡並將圖像投影在一大屏幕上的系統與方法，該大屏幕適當地整合有兩個高解析度照相機，其中一個照相機用於在一電腦上顯示圖像，另一個照相機則安裝在一旋轉臂上，以使照相機能夠人工定位在放大圖像的感興趣區域，以能夠使用一暗場照明與一明場照明來取得全部或部分圖像，並將它們依不同的分類做儲存，以供進一步分析。隨後，使用分析的數據可用以識別製程中的流程或任何其它問題，並對其採取校正措施來進行解決，此為本發明之目的。

隱形眼鏡以下亦稱為CL，其是一種用於置放在眼睛上的裝置，以輔助矯正與近視、遠視和其它眼睛內聚焦相關之視力問題。

在隱形眼鏡的製程中會出現數個缺陷，該等缺陷可能與所使用聚合物的類型、聚合物可能受到的熱效應、隱形眼鏡與射出模具的分離、美容鏡片上的印刷等有關。共同整合於製程上的自動檢查系統通常透過程式撰寫，以移除已辨識的缺陷，並隨之將其放置在分離的托盤中。隨後技術人員或有經驗的操作員離線分析被認為是良品的選定檢查鏡片，然後以人工方式將其發現製成表格，並將結果彙報給製程工程師。任何所識別的缺陷將幫助製程工程師隨後調整自動檢查系統中的製程參數，從而進一步優化並提高所檢查的鏡片品質。

在分析過程中，人工檢查鏡片的操作員出錯是正常的，特別是在使用光學比較儀（optical comparator）識別會產生不正確結論的缺陷之區域、位置與類型時發生。由於光學比較儀的特性，使用目前方法識別缺陷是繁瑣且不方便的。缺陷的正確呈現，無論其尺寸、顏色、位置或類型，都是極其重要的，特別是若數據用於校正製程時更顯重要。數據中任何的錯誤都可能導致校正循環過程中的多次反覆，其可能是耗時且容易出錯。

本發明提供了一種隱形眼鏡缺陷分析系統與方法，其包括一鏡片圖像採集塊，該鏡片圖像採集塊包括一高解析度照相機、一前群組透鏡、以及至少兩組照明模組，該前群組透鏡係配置以透過一分光鏡（beam splitter）擷取彎曲透鏡的圖像，該至少兩照明模組之設計係在檢查時使用可見光光譜的發光二極體來照亮鏡片，其中第一個照明模組係為一頂部光頭模組（Top light head module），在此稱為頂側光頭（Topside Light head），且至少一第二照明模組在此稱為背側光頭（Backside Light head），其包括至少三個照明模組，在此稱為暗場光頭（Dark Field Ligt head），且被適當地配置。該暗場光頭照亮鏡片的底部，以產生鏡片的一暗場圖像（Dark field image），一第二照明模組即為明場光頭（Bright field light head），其照亮透鏡以產生鏡片的一明場圖像（bright field image）。隱形眼鏡缺陷分析檢查系統使用一後群組透鏡將與校正測量規（gauge）之一圖像重疊的隱形眼鏡之放大圖像投影到一大屏幕上，以供人工操作員清楚地觀看缺陷。大屏幕係為裝置的一重要元件，其幫助減少操作員的眼睛壓力。操作員在觀看大屏幕上的圖像後，隨後決定擷取圖像，並按下電腦上的一按鍵，以使用一第一照相機擷取所選擇的圖像。一分光鏡將光路徑分成兩路，以產生兩個無像差圖像（aberration free images），其中一個無像差圖像由該第一照相機擷取，另一個無像差圖像（主路徑）通過該後群組透鏡繼續傳播，以最終在該大屏幕上產生一放大圖像，並隨後由第二照相機擷取。然後，若操作員決定在該大屏幕上觀看到的缺陷需要進一步分類，則利用所提供的第二照相機來擷取缺陷周圍的特定區域之一圖像。因此，在程序結束時，缺陷的分類更加準確、詳細，並具有批次的可追溯性（lot traceability）、批次代碼（Batch Code）與製造日期、及大量其他參數，如機器編號、操作員代碼等。

本發明的一目的提供一種裝置與方法，其使用背投影代替當前的前投影圖像，以容易地觀看一圖像，進而目視偵測缺陷，並在投影於一觀看屏幕上與一測量規圖像疊加的隱形眼鏡之一放大圖像上精確地測量缺陷的尺寸、位置與類型。不同於背投影，前投影系統中觀看的圖像會因照明障礙而妨礙了操作員近距離觀察。

本發明的另一目的提供一種裝置與方法（使用適當地整合至一第一照相機與一第二照相機的圖像採集系統），以建立缺陷圖像資料庫，其中整個隱形眼鏡的圖像藉由該第一照相機被擷取，且缺陷的特定區域藉由一第二照相機被擷取。該隱形眼鏡的一無像差圖像在一中間階段藉由一分光鏡被擷取。本發明的另一目的提供一種用於人工檢查隱形眼鏡的裝置與方法，該隱形眼鏡適當地定位在具有至少一暗場與至少一明場照明模組的光槽（cuvette）上。

本發明的一目的提供一種用於人工檢查隱形眼鏡的裝置與方法，其使用一第二照相機來擷取投影在屏幕上的圖像之一特定區域，如此可對缺陷做進一步更詳細的分類。本發明的另一目的提供一種裝置，該裝置與一透明覆蓋件整合，該透明覆蓋件可當作測量規，其可針對不同的產品類型進行替換，以測量隱形眼鏡的幾何特性。

本發明的再一目的提供一種裝置，該裝置結合了一大觀看屏幕，以供人工操作員使用一XY與Z平台來取得隱形眼鏡的一聚焦圖像。一聚焦圖像對於精確測量至關重要。本發明的又一目的提供一種大觀看屏幕，其位在一第二群組透鏡後，並適當地定位以便於觀看。

本發明的其他特徵及目的將從以下較佳實施例的詳細說明與在此包括的圖式變得明顯。

儘管本發明可應用於各種類型的光學透光部件，但將以隱形眼鏡相關示例來進行說明。

請參考圖1，其為根據本發明之一構造的實施例所示出的一系統，該系統有助於分析及識別缺陷、像差、污染、變形與幾何特性，且包括至少一圖像採集模組、一模擬觀看屏幕（analog viewing screen）、一光學模組、複數個照明模組、一對測量規（measurement gauges）、以及至少一個以上圖像採集模組，其中該等照明模組包括頂部照明、底部照明（明場）與另一底部照明（暗場），且該對測量規係由玻璃或是一透明薄膜製成，且該等圖像採集模組係設置於一可撓性（flexible）旋轉支架上。

該圖像採集模組包括兩個高解析度照相機15、20，其連接到一電腦10，用以進行圖像擷取與儲存。照相機20被定位在一固定位置，而照相機15安裝在一旋轉支架上（未顯示），該旋轉支架沿不同方向25移動，以使操作員能夠擷取屏幕60上顯示的鏡片35之圖像的一特定感興趣區域。 照相機20被定位，以透過分光鏡50來擷取鏡片35的中間圖像。一圓碟33具有複數個光學濾光片環繞設置於其周圍上，且安裝在一旋轉機構34上，以使操作員能夠使用不同的濾光片來觀察不同類型的缺陷，而不需更改任何光學設置或配置。

一對光學模組40、55用於聚焦定位在一光槽（cuvette）30上的鏡片35之圖像。

一對照明模組38、39用以能夠擷取一反向對比圖像（圖3），其有利於缺陷分析與分類目的，且頂部明場照明模組42用以能夠對美容鏡片進行精確印刷與顏色檢查。

一旋轉輪33安裝在34上，一旋轉機構可為一手動或動力系統，其用於旋轉複數個光學濾光片31、32，使該等濾光片31、32直線對齊於光軸58。重要的是須注意到，旋轉輪33中可實施更多的濾光片，或根據應用由另一個具有不同光學濾光片組的旋轉輪代替。為說明的目的，圖式中僅顯示出兩個濾光片31、32。

一可互換的測量規通常也稱為測量模板（template）或量規（gauge）45。量規45放置在中間圖像平面處，以產生在鏡片35圖像上的一重疊圖像，並投影在屏幕60上，以使用照相機20來擷取中間圖像，無需光學透鏡。量規45可被更換以符合量測要求。圖1中的位置57指示了品質控制操作員的觀看方向，且圖4顯示了操作員可在屏幕60觀測的重疊圖像。62為另一可撓性模板，其可安裝來測量影像中的其它缺陷。模板62可以是一可撓性薄膜（flexible film）或市售的一校正玻璃板（calibrated glass plate）。

一擴散板48置於可旋轉進出之位置，以能夠對隱形眼鏡35的明場與暗場照明進行漫射。

圖2表示圖1中的典型測量規45。

請參照圖3，圖像70是在明場照明模組37開啟（turned ON）時之隱形眼鏡35的一模擬圖像（analog image）。 缺陷73、74表示隱形眼鏡35的撕裂（tears）。方框75是缺陷73的放大圖。 圖像70可藉由照相機20通過分光鏡50來擷取，以儲存在一中央伺服器或電腦10中。

圖4是如顯示在圖1的屏幕60上的隱形眼鏡35與測量規45的圖案圖像的重疊圖像之一圖例。 重要的是需注意到，圖4所示的圖像並未存在測量規62。圖1的屏幕60上所顯示的圖4中的缺陷73、74可以進一步使用照相機15在不同的變焦等級下來擷取，以儲存在中央伺服器或電腦10上，以供進一步分析或分類。

圖4為一疊加圖像，其由在明場照明模組37-39開啟（turned ON）時位於光槽30上的隱形眼鏡35之圖像70與圖1中的測量規45之圖像重疊組成。

圖4中的疊加圖像70是鏡片35與測量玻璃或薄膜45的疊加圖像，該疊加圖像使操作員能夠測量位置資訊，例如尺寸、 顏色、缺陷73、74的X和Y位置，以及幾何資訊，例如隱形眼鏡35的直徑。

測量規45是市場上可購得的量規之典型形式之一。根據所需測量的類型，可以使用幾種其它類型的市售量規，諸如圖5所示的量規。

圖5示出了測量規90的另一種模型，其可以用圖1中的測量規45代替，以測量許多其它細部缺陷以進行分析，並隨後對製程進行校正。

請參照圖1，測量規45是一高精度量規，其與放置在透明投影屏60附近能夠粗略地測量隱形眼鏡35中的缺陷之測量規62相比，能夠非常精確地測量缺陷。依據檢查的要求，操作員可選擇使用測量規45或量規62。此種配置使得裝置的可擴充性能夠應用於除隱形眼鏡之外的一系列產品。操作員可以有效且精確地檢查需要受檢查的任何透明物件，例如：玻璃鏡片、塑膠鏡片、校正規等。

缺陷圖像資料庫與其相關聯的全解析度圖像使操作員能夠根據缺陷的類型來對缺陷進行研究、分析及分類。其結果可進一步用於在自動機器上設定檢查參數或對其進行微調，以最大限度地減少避開與過度刪除，以達到品質控制的最佳水準。

雖然已經參考本發明的各種實施例來對本發明進行描述，本領域技術人員將能夠在不脫離本發明的真實精神和範圍的情況下對所描述的實施例進行修改。例如，照明模組可由UV型照明、紅外光LED照明或雷射照明來代替，其可比正常可見光LED照明更佳地加強某些類型的缺陷。

10:電腦 15:照相機 20:照相機 25:方向 30:光槽 31:濾光片 32:濾光片 33:圓盤 33:旋轉輪 34:旋轉機構 35:鏡片 37:明場照明模組 38:照明模組 39:照明模組 40:光學模組 42:頂部明場照明模組 45:量規 45:薄膜 48:擴散板 50:分光鏡 55:光學模組 57:位置 58:光軸 60:屏幕 62:模板 62:量規 70:圖像 73:缺陷 74:缺陷 75:方框 90:測量規

參照示出本發明的配置之附圖係可方便於進一步描述本發明。本領域技術人員將理解到，本發明仍可能有其他的配置，因此附圖的特殊性不應被理解為取代上述發明內容的一般性。 圖1為根據本發明的光學、照明與成像系統的一圖例。 圖2示出了一測量規的典型範例。 圖3示出了由明場照明模組所照明的隱形眼鏡的一圖像。 圖4示出了與測量規的圖像重疊的隱形眼鏡之一圖像。 圖5示了不同型號測量規的一範例。

10:電腦

15:照相機

20:照相機

25:方向

30:光槽

31:濾光片

32:濾光片

33:圓盤

34:旋轉機構

35:鏡片

37:明場照明模組

38:照明模組

39:照明模組

40:光學模組

42:頂部明場照明模組

45:量規

45:薄膜

48:擴散板

50:分光鏡

55:光學模組

57:位置

58:光軸

60:屏幕

62:模板

Claims (7)

1. 一種使用背投影並用於透明與美容隱形眼鏡的缺陷分析與追蹤系統，包括： 一玻璃光槽，彎曲以容納一隱形眼鏡； 一對照明模組，朝向該光槽，用於背照明與前照明； 一擴散板，安裝在一水平旋轉臂上，以在需要時輔助擴散背光照明； 一旋轉輪，安裝有至少兩光學濾光片； 一第一光學模組，聚焦在該隱形眼鏡，用於擷取一無像差圖像； 一分光鏡，用以分開光束，用於在一階段中藉由一電腦擷取該圖像，並在一第二階段中將該圖像投影到一觀看屏幕上； 一第一照相機，連接到一電腦，用於在一第一階段進行圖像擷取，以及一第二照相機，在第二階段中用於從該觀看屏幕進行圖像擷取； 一量規支架，用於安裝由玻璃製成的一精密校正，以測量受檢查物件的各種尺寸與缺陷； 一第二光學模組，安裝在該校正量規後，以將該隱形眼鏡與該量規上的校正圖案之一重疊圖像投影到一觀看屏幕；及 一大觀看屏幕，在其上投影該圖像，用於對該隱形眼鏡的各種特徵進行精確測量。
2. 如請求項1之系統，更包括一量規支架，其具有一可互換機構，以容納各種校正規，以檢查並測量不同類型的隱形眼鏡。
3. 如請求項1之系統，更包括一第二照相機，其安裝在一旋轉臂上，以手動定位在該觀看屏幕的前方，以擷取隱形眼鏡上特定特徵的放大圖像。
4. 一種使用背投影並用於透明與美容隱形眼鏡的缺陷分析與追蹤方法，包括下列步驟： 利用背光照明與前光照明來擷取一受檢查的隱形眼鏡之一圖像； 在不同時域動態地對照明模組施以脈衝，以增強缺陷，該缺陷包括氣泡、撕裂、刮痕、及包括批次資訊的圖案； 處理從一第一相機擷取的一圖像，以識別其關鍵特徵並將該等特徵標記到該批次資訊，以用於追蹤目的； 確定該關鍵特徵，並藉由將該缺陷映射到批次資訊來建立一資料庫； 藉由手動地將一第二相機置於靠近一觀看屏幕上的識別缺陷，觸發該第二相機，以擷取關鍵缺陷的放大圖像，該關鍵缺陷在處理來自該第一相機的圖像時而被確定； 將該放大圖像合併並標記到指定批次，並利用關鍵缺陷與其放大區域的清單來增強資料庫有效性；及 將圖表結果與資料庫傳送到一外部介面或進行列印，供品質保證團隊使用，以調整製程。
5. 如請求項4之方法，其中特徵或缺陷的量測包括測量規的更改，以適合該缺陷的類型。
6. 如請求項4之方法，其中特徵或缺陷的量測包括在針對特定缺陷的類型之複數個放大設定下的缺陷圖像的擷取。
7. 如請求項4之方法，其中特徵或缺陷的量測包括利用安裝在一旋轉輪上的不同光學濾光片來增強隱形眼鏡上的特徵。

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