KR100972945B1 - 광학 디바이스 검사 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 광학 디바이스 검사 방법은 (a) 제 1 파장 대역 및 제 2 파장 대역을 포함하는 광으로 광학 디바이스 및 주변 배경을 조명하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 파장 대역 및 상기 제 2 파장 대역은 상이한 파장들로 이루어지며, 상기 제 1 파장 대역은 제 1 강도를 가지고 상기 제 2 파장 대역은 제 2 강도를 가지며; (b) 상기 광을 상기 광학 디바이스를 통해 투과시키고, 렌즈를 투과한 광을 감광성 픽셀 어레이(photo-sensitive pixel array)상에 포착하는 단계를 또한 포함하고, 상기 제 1 파장 대역의 대부분은 상기 광학 디바이스에 의해 흡수되고 상기 제 2 파장 대역의 대부분은 상기 광학 디바이스를 통해 투과되며; (c) 상기 광을 상기 주변 배경을 통해 투과시키고, 상기 배경을 투과한 광을 감광성 픽셀 어레이상에 포착하는 단계를 또한 포함하고, 상기 제 1 파장 대역 및 상기 제 2 파장 대역의 대부분이 투과되며; (d) 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계로부터 발생된 픽셀들을 판독하고 상기 판독의 그레이 스케일(gray scale) 값들을 비교하는 단계를 또한 포함하고, 상기 배경을 투과한 광 및 상기 렌즈를 투과한 광으로부터 발생된 상기 픽셀들의 상기 그레이 스케일 값들 사이의 차이는 상기 광학 디바이스 내의 기공들과 상기 주변 배경 내의 기포들을 구별하기에 충분한 값으로 이루어진다.

광학 디바이스, 파장 대역, 렌즈, 감광성 픽셀 어레이, 그레이 스케일

Description

광학 디바이스 검사 방법 및 장치 {Method and system for inspecting optical devices}

본원은 2003년 2월 21일자로 출원된 발명의 명칭이 "광학 디바이스 검사 방법 및 장치"인 미국특허 가출원 제 60/359,074호의 우선권을 주장한다.

본 발명은 일반적으로, 안과용 렌즈들(ophthalmic lenses)과 같은 광학 디바이스들 또는 광학 매체들의 검사에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 광학 디바이스들을 자동으로 검사하기 위한 시스템들과, 상기 시스템들에서 사용하기에 적합한 기술 및 방법에 관한 것이다.

지난 몇년간에 걸쳐, 안과용 렌즈들, 특히 콘택트 렌즈들을 검사하기 위한 자동화 기술이 성공적으로 개발되고 있다. 상기 기술은 예를 들어, 미국특허 제 5,500,732호 및 2001년 12월 29일자로 출원된 미국특허출원 제 09/751,875호에 개시되어 있다.

일반적으로, 이러한 기술에 있어서, 자외광, 가시광 또는 레이저일 수 있는 방사선은 픽셀 어레이(pixel array)상에 렌즈의 이미지를 형성하기 위해 렌즈를 통해 안내된다. 상기 어레이의 픽셀들에 상기 방사선의 강도를 나타내는 디지털 데이터값들이 생성되며, 상기 렌즈가 용인 불가능한 임의의 결함 또는 결점을 가지는지를 결정하기 위해 컴퓨터가 상기 데이터값들을 처리하는데 사용된다. 그러면, 상기 결함 또는 결점을 가지는 임의의 렌즈를 식별하여 거부한다.

이러한 다양한 기술은 용인 불가능한 결함 또는 결점을 가지는 임의의 렌즈를 확실하게 거부하는데 매우 효과적이다. 동시에, 이러한 기술은 때때로 용인 가능한 렌즈들을 잘못된 거부(false reject)로서 오인하여 거부한다. 이는 임의의 형태의 렌즈 결함들과 상기 픽셀 어레이상에 나타날 수 있지만 렌즈 결함이 아닌 다른 특징부들(features) 사이의 차이가 다수의 절차를 통해 구별될 수 없기 때문이다.

검사 시스템이 상기 픽셀 어레이상의 특징부를 검출하지만 그 특징부가 렌즈 결함인지 또는 그 특징부가 구별할 수 없지만 용인 가능한 다른 특징부인지를 결정할 수 없을 때, 상기 렌즈는 거부된다. 예를 들어, 몇가지 검사 기술에 따르면, 상기 렌즈들은 수용액에 침수된 상태에서 검사되고, 렌즈 내의 (용인 불가능한) 기공들(holes)과 상기 수용액 내의 (렌즈 결함이 아닌) 기포들을 구별하기는 매우 어렵다. 결과적으로, 상기 수용액 내의 기포들 때문에 용인 가능한 렌즈들이 거부될 수도 있다.

다른 예로서, 종래의 자동화된 렌즈 검사 시스템에 따르면, 흠 또는 기공을 갖는 성형된 콘택트 렌즈들과, 단지 주형부(mold section)로부터 약간 들떠 있는 성형된 콘택트 렌즈들을 구별하는 것은 매우 어렵다. 정교화를 위해, 예를 들어 미국특허 제 5,540,410호에 개시된 바와 같이, 두개의 플라스틱 주형부들 사이에서 적절한 폴리머를 성형함으로써 콘택트 렌즈들이 제작될 수 있다. 상기 폴리머가 부분적으로 경화된 후에, 상기 주형부들 중 하나를 다른 주형부에서 떼어낸 후 렌즈를 취한다.

이러한 공정에서, 렌즈가 제작될 때, 상기 렌즈에는 기공 또는 흠이 형성될 수 있다. 또한, 상기 주형부들이 분리될 때, 렌즈는 약간만 박리(delaminate)될 수 있다. 즉, 상기 렌즈가 상기 주형부 내에 유지된 상태에서, 상기 렌즈의 에지가 상기 주형부로부터 약간 떼어질 수 있다. 상기 주형부로부터 단지 약간 떼어진 렌즈(렌즈 결함이 아님)와, 기공 또는 흠이 있는 렌즈(렌즈 결함)를 상기 자동화된 검사 시스템으로 구별하기는 매우 어렵다. 이 때문에, 용인 가능한 렌즈들이 거부될 수 있다.

본 발명의 목적은 광학 디바이스 검사 시스템을 개선하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 자동화된 렌즈 검사 시스템에서 잘못된 거부의 확률을 감소시키는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 임의의 특징부를 보다 정확하게 식별할 수 있는 자동화된 광학 디바이스 검사 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 렌즈들이 침수되는 수용액 내의 기포들과 상기 렌즈 내의 기공들을 구별할 수 있는 개선된 성능을 갖는 자동화된 렌즈 검사 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 액체에 침수된 렌즈를, 렌즈 내의 기공들과 액체 내의 기포들을 용이하게 구별할 수 있는 방식으로 조명하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 렌즈가 침수되는 액체 내의 기포들의 이미지들과 안과용 렌즈 내의 기공들의 이미지들을 구별할 수 있는 이미지 분석 기술을 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 렌즈 내의 기공 및 흠이 보이는 상태에서 상기 렌즈의 박리는 보이지 않는 방식으로 렌즈를 조명하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상이한 개별 파장 대역들의 광으로 피사체를 조명하는, 스펙트럼 마스킹(spectral masking)으로서 인용되는, 조명 기술을 제공하는 것이다. 선택적으로, 상기 피사체는 상기 개별 파장 대역들 및 추가의 대역들을 포함하는 광에 의해 조명될 수 있지만, 이미징 시스템은 상기 개별 파장 대역들에만 민감하게 반응하며, 그외에 바람직하지 않은 광의 파장들은 상기 이미징 시스템 이전에 필터링된다. 본 발명의 또다른 목적은 렌즈 검사 시스템이 임의의 특징부들을 보다 정확하게 식별할 수 있도록 하는데 사용될 수 있는 스펙트럼 마스킹 기술을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 광학 디바이스의 상이한 부분들을 상이한 파장 대역들로 조명하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 성형된 콘택트 렌즈의 중심 구역을 기공 또는 흠이 상기 렌즈의 중심 구역 내에 존재하는지를 보여주는 방식으로 조명하지만, 동일한 방식으로 상기 렌즈의 외부 구역을 조명하지는 않는 것이다.

이들 및 다른 목적들은 본원에 개시된 검사 및 분석 방법에 의해 얻어질 수 있다. 일반적으로, 상기 방법은 스펙트럼 마스킹으로서 인용되는 특정한 조명 기술을 이용하거나, 그 기술과 함께 사용되고, 상기 스펙트럼 마스킹에서는 광학 디바이스는 복수의 파장 대역들에 의해 조명된다. 한가지 스펙트럼 마스킹 기술에 의하면, 전체 광학 디바이스는 광의 연속 스펙트럼의 일부분일 수 있는 두개의 개별적인 대역에 의해 조명되고, 다른 스펙트럼 마스킹 기술에서는, 상기 광학 디바이스의 상이한 구역들이 상이한 대역들에 의해 조명된다. 첫번째 기술은 패키지 내의 수용액 내의 렌즈를 분석하는데 특히 적합한 상기 광학 디바이스 내의 기공들과 수용액 내의 기포들을 구별짓는데 사용될 수 있지만, 주형 부품 내의 렌즈내의 기공들을 발견하는데 사용될 수도 있다. 본 발명은 매우 두꺼운 렌즈, 예를 들어 너무 두꺼워서 UV 검사 방법만을 사용하여 분석될 수 없는, -6 또는 그 이상의 렌즈를 검사하는데 유용하다. 상기 광학 디바이스의 상이한 부위들에서 상이한 대역들에 의해 상기 디바이스를 조명하는 스펙트럼 마스킹 기술은 주형 부품 내의 콘택트 렌즈들을 분석하는데 특히 적합하며, 렌즈들이 박리되기 때문에 용인 가능한 렌즈들을 거부하는 것을 간단하게 방지하는데 사용될 수 있다.

특히, 본 발명의 제 1 양태에 따르면, 안과용 렌즈와 같은 광학 디바이스를 이미징하는 방법 및 시스템이 제공된다. 이러한 방법에 의해 형성된 이미지에 있어서, 기포들 및 기공들의 이미지들은 식별 가능한 차이점을 갖는다. 이러한 방법은 대상체(object)가 가변 스펙트럼 흡수 레벨들을 갖는, 대상체에 대한 다중 스펙트럼 이미징/검사 방법으로서, 상기 방법은 부분적으로 반투명 이미지를 생성하기 위해, 상기 대상체에 의해 적어도 부분적으로 투과되며, 바람직하게는 대부분 투과되는 파장들 및 적어도 부분적으로 흡수되며, 바람직하게는 대부분 흡수되는 파장들을 구비하는 적어도 하나의 조명원을 포함한다.

바람직한 실시예에 의하면, 상기 기술은 상기 렌즈 내의 자외선 억제제의 자외선 흡수 품질에 의존하여 소망의 반투명/음영 효과를 생성한다. 상기 효과는 특정 대역들의 필터링된 자외광 및 가시광을 상기 렌즈를 통해 적당한 비율 및 강도로 통과시킴으로써 달성된다. 상기 스펙트럼 대역들은 상기 자외광의 일부분이 상 기 렌즈에 의해 흡수되며 상기 가시광의 일부분이 상기 광학 디바이스를 통해 통과하도록 허용되는 방식으로 선택된다.

본 발명의 제 2 양태에 따르면, 광학 디바이스들 내의 기공들과 수용액 내의 기포들을 구별하기 위한 방법이 제공된다. 이러한 방법에 있어서, 상기 디바이스의 이미지가 형성되며, 상기 형성된 이미지는 기공 또는 기포 중의 하나인 특징부를 포함할 수 있다. 기공의 이미지를 기포의 이미지로부터 구별하는 특징(characteristic)이 인식된다. 상기 형성된 이미지를 나타내는 데이터 값들의 세트는 상기 구별적인 특징을 찾기 위해 소정의 프로그램에 따라 처리되며, 상기 특징이 발견되면, 그 특징은 상기 특징부를 상기 광학 디바이스 내의 기공 또는 상기 수용액 내의 기포로서 분류하는데 사용된다. 상세하게 후술되는 상기 방법의 바람직한 실시예는 기공들로부터 기포들을 식별해내기 위해 세가지 핵심 요소 즉, 대칭성, 벽 두께, 및 강도 및 강도 비율을 이용한다.

본 발명의 또다른 양태에 따르면, 용인 가능한 성형된 콘택트 렌즈들이 박리되기 때문에 그러한 렌즈들의 거부를 간단하게 회피하는데 사용될 수 있는 스펙트럼 마스킹 기술이 제공된다. 특히, 이러한 기술은 기공 또는 흠을 가지는 렌즈들과 박리된 렌즈들 사이의 차이를 구별할 수 없는 무능력에 의해 야기되는 위음성(false negative)을 효과적으로 제거하거나, 실질적으로 감소시킨다. 상세하게 후술되는 바람직한 적용예에 있어서는, 상기 렌즈의 중심 구역의 기공들 또는 흠들을 보여주는 파장으로 상기 렌즈의 중심 구역이 조명되는 상태에서, 상기 렌즈의 어떠한 박리도 보여주지 않는 방식으로 상기 렌즈의 외부 구역들이 조명된다.

본 발명의 추가의 이점 및 장점은 본 발명의 바람직한 실시예들을 특정 및 도시하는 첨부 도면들을 참조하여 주어지는 하기의 상세한 설명에 의해 명백해질 것이다.

본 발명은 광학 디바이스 검사 방법에 관한 것으로서,

(a) 제 1 파장 대역 및 제 2 파장 대역을 포함하는 광으로 광학 디바이스 및 주변 배경을 조명하는 단계로서,

상기 제 1 파장 대역 및 상기 제 2 파장 대역은 상이한 파장들로 이루어지며, 상기 제 1 파장 대역은 제 1 강도를 가지고 상기 제 2 파장 대역은 제 2 강도를 가지는 상기 조명 단계와;

(b) 상기 광을 상기 광학 디바이스를 통해 투과시키는 동안에 상기 제 1 파장 대역의 대부분은 상기 광학 디바이스에 의해 흡수되고 상기 제 2 파장 대역의 대부분은 상기 광학 디바이스를 통해 투과되며, 렌즈를 투과한 광을 감광성 픽셀 어레이(photo-sensitive pixel array)상에 포착하는 단계와;

삭제

(c) 상기 광을 상기 주변 배경을 통해 투과시키는 동안에 상기 제 1 파장 대역 및 상기 제 2 파장 대역의 대부분은 투과되며, 상기 배경을 투과한 광을 감광성 픽셀 어레이상에 포착하는 단계와;

삭제

(d) 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계로부터 발생된 픽셀들을 판독하고 상기 판독의 그레이 스케일(gray scale) 값들을 비교하는 단계를 포함하고,

상기 배경을 투과한 광 및 상기 렌즈를 투과한 광으로부터 발생된 상기 픽셀들의 상기 그레이 스케일 값들 사이의 차이는 상기 광학 디바이스 내의 기공들과 상기 주변 배경 내의 기포들을 구별하기에 충분한 값으로 이루어지는, 광학 디바이스 검사 방법을 제공한다.

본원에서 사용된 용어인 "광학 디바이스(optical device)"는 하드 콘택트 렌즈, 소프트 콘택트 렌즈, 경질의 가스 투과성 콘택트 렌즈, 인공 수정체, 현미경 렌즈, 카메라 렌즈 및 안경 렌즈를 포함하지만, 그것들에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 검사되는 광학 디바이스는 시력 교정을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 바람직한 광학 디바이스는 시력 교정에 사용되는 또는 사용되지 않는 소프트 콘택트 렌즈이다. 소프트 렌즈는 통상적인 하이드로겔로 제조될 수 있으며, 일반적으로 하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA), 비닐 피롤리돈, 글리세롤 메타크릴레이트, 메타크릴산 및 산 에스테르를 포함하지만 그것들에 제한되지는 않는 모노머, 또는 실리콘 하이드로겔로부터 제조될 수 있다. 소프트 콘택트 렌즈의 예로서는, 미국특허 제 5,998,498호, 미국특허 출원 제 09/532,943호, 2000년 8월 30일자로 출원된 미국특허 출원 제 09/532,943호의 일부 계속 출원, 2001년 9월 20일자로 출원된 미국특허 출원 제 09/957,299호, 미국특허 제 6,087,415호, 미국특허 제 5,760,100호, 미국특허 제 5,776,999호, 미국특허 제 5,789,461호, 미국특허 제 5,849,811호, 미국특허 제 5,965,631호, 2001년 9월 10일자로 출원된 발명의 명칭이 "Biomedical Devices Containing Internal wetting Agents"인 미국특허 출원 제 60/318,536호 및 동일한 발명의 명칭을 갖는 2002년 9월 6일자로 출원된 정규특허출원에 개시된 바와 같이, etafilcon A, genfilcon A, lenefilcon A, polymacon, acquafilcon A, balafilcon A, lotrafilcon A 및 실리콘 하이드로겔을 포함하지만 그것들에 제한되지는 않는다. 상술한 특허들 및 본원에 개시된 모든 다른 특허는 전체적으로 본원에 참조로서 합체된다.

소프트 콘택트 렌즈들을 위한 모노머 혼합물들에 부가하여, 상기 렌즈는 다른 물질을 포함할 수 있다. 제한 없이, 이와 관련되는 다른 물질들은 바람직하게는, 한가지 이상의 자외선(UV) 흡수 첨가제를 포함한다. 이러한 첨가제는 상기 모노머 혼합물에 포함되어 최종적인 광학 디바이스가 특정한 흡수 성질을 가지도록 할 수 있다. 예로서, 이러한 종류의 UV 흡수제는 NORBLOCK(JANSSEN에 의해 시판중)을 포함한다. 상기 흡수제의 양은 검색한 최종적인 흡수 거동 형태에 의존하여 변경될 수 있지만, 상기 흡수제는 대략 100부(part)의 모노머 당 1부의 흡수제의 양으로 존재하는 것이 일반적이다. 다른 흡수성 물질은 색조를 포함하고, 그 색상은 예를 들어, 옐로우(yellow) 광이 블루(blue) 색조를 갖는 렌즈에 의해 흡수되는 다른 특정 파장들을 흡수하기 위해 본 기술분야의 색조들에 상관될 수 있다.

본원에 사용되는 용어인 "주변 배경(surrounding background)"은 검사 도중에 상기 광학 디바이스를 물리적으로 지지하며 광을 투과시키는 임의의 물체를 의미한다. 상기 광학 디바이스가 소프트 콘택트 렌즈이면, 예를 들어 상기 주변 배경은 렌즈용 패키지 또는 상기 렌즈를 제조하는데 사용되는 주형을 포함하지만 그것들에 제한되는 것은 아니다. 광학 디바이스, 특히 소프트 콘택트 렌즈를 제조하기 위해 사용된 대부분의 공정은 습식 공정이며, 이러한 공정에서는 포장 용액, 탈이온수 및 다른 용액들이 전체 처리 단계에서 사용된다. 통상적으로, 소프트 콘택트 렌즈가 검사될 경우에, 상기 렌즈는 액체에 침수 또는 부유된다. 그러므로, 본 발명의 목적을 위해서, 광학 디바이스가 액체에 침수 또는 부유된 상태에서 검사되는 경우에는, 상기 주변 배경이라는 용어는 상기 액체를 포함한다. 상기 렌즈들의 주형들에 대해서, 상기 주형들은 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 전술한 폴리프로필렌과 폴리에틸렌들의 코폴리머와 같은 폴리올레핀; 폴리스티렌; 폴리-4-메틸펜텐; 폴리아세탈 수지; 폴리아크릴에테르; 술폰; 나일론 6; 나일론 66; 나일론 11; 열가소성 폴리에스테르; 및 플루오르화 에틸렌 프로필렌 코폴리머 및 에틸렌 플루오로에틸렌 코폴리머와 같은 다양한 불화 물질을 제한없이 포함하는 물질로서 이용할 수 있는 플라스틱으로 구성된다. 상기 렌즈들을 위한 주형들은 주로 대응하는 암형 및 수형 부분(각각 전방 만곡부 및 후방 만곡부)을 포함하는 두개의 부분으로 이루어진 구조이다. 상기 렌즈들이 주형 내에서 검사되면, 상기 주형은 해당 부분들로 분리되는 것이 바람직하고 상기 렌즈는 전방 만곡부에서 검사되는 것이 바람직하다.

본원에서 사용된 용어인 "제 1 파장 대역(first wavelength band)"은 상기 광학 디바이스에 의해 흡수되는 스펙트럼의 자외선 구역 내의 파장으로 이루어진 광을 의미한다. 상기 광은 광학 디바이스에 의해 완전히 흡수될 필요는 없으며, 단지 상기 제 1 파장 대역의 대부분이 흡수되어야만 한다. 상기 제 1 파장 대역의 대략 51% 내지 대략 100%가 흡수되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 대략 80% 내지 대략 100%, 더더욱 바람직하게는 대략 90% 내지 대략 99%, 가장 바람직하게는 대략 99%가 흡수되어야 한다.

상기 제 1 파장 대역의 파장에 대해서, 상기 파장은 상기 광학 디바이스의 조성(composition) 및 그 광 흡수 성질에 의해 결정된다. 예를 들어, 상기 광학 디바이스가 대략 340㎚ 내지 360㎚의 파장을 갖는 광의 대략 98% 내지 대략 99%를 흡수하는 경우에는, 상기 제 1 파장 대역은 340㎚ 내지 대략 360㎚로 된다.

본원에서 사용된 용어인 "제 2 파장 대역(second wavelength band)"은 상기 광학 디바이스에 의해 투과되는 스펙트럼의 가시 구역 내의 파장으로 이루어진 광을 의미한다. 상기 광은 광학 디바이스에 의해 완전히 투과될 필요는 없으며, 단지 상기 제 2 파장 대역의 대부분이 투과되어야만 한다. 상기 제 2 파장 대역의 대략 51% 내지 대략 100%가 투과되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 대략 80% 내지 대략 100%, 더더욱 바람직하게는 대략 90% 내지 대략 99%, 가장 바람직하게는 대략 98% 내지 대략 98%가 투과되어야 한다.

상기 제 2 파장 대역의 파장은 상기 광학 디바이스의 투과 성질에 의해 결정되며, 여기서 적당한 비율의 광투과율에 대응하는 파장들이 사용된다. 예를 들어, 상기 광학 디바이스가 대략 385㎚ 내지 405㎚ 파장에서의 입사광의 98% 이상을 투과하는 경우에는, 상기 제 2 파장 대역의 바람직한 파장은 대략 385㎚ 내지 대략 405㎚로 된다.

상기 광학 디바이스는 두개의 개별 광원에 의해 상기 제 1 파장 대역 및 상기 제 2 파장 대역을 사용하여 조명될 수 있고, 하나의 광은 상기 제 1 파장을 가지며 다른 광은 상기 제 2 파장을 갖는다. 그러나, 필요한 제 1 및 제 2 파장들의 광을 방출하기 위해 일정 범위의 파장들을 포함하는 하나의 광원과 하나 이상의 적당한 필터들을 사용하여 동일한 결과를 달성할 수 있다.

본원에서 사용된 용어인 "제 1 강도(first intensity)"는 상기 제 1 파장 대역으로 이루어지며, "제 2 강도(second intensity)"는 상기 제 2 파장 대역으로 이루어진다. 제 1 평균 강도 대역 대 제 2 평균 강도 대역의 비율은, 제 1 평균 강도 대 제 2 평균 강도의 비율이 대략 1:1 내지 대략 2:1이 되도록, 더욱 바람직하게는 대략 1.5:1이 되도록 조절된다.

본원에서 사용된 용어인 "감광성 픽셀 어레이(photo-sensitive pixel array)"는 통상적인 산업상의 정의를 갖는다. 본원에서 사용된 용어인 "그레이 스케일 값(gray scale value)"은 이미지들 또는 그들의 대응 픽셀 판독치의 휘도 스케일을 의미하고, 수치가 높을수록 이미지는 더욱 밝으며(또는 더욱 백색으로 되며), 수치가 낮을수록 이미지는 더욱 어두워진다(또는 더욱 검은색으로 된다). 본 발명에서 사용된 바와 같이, 백색 주변 배경의 그레이 스케일 값은 대략 255이며, 검은색 이미지의 그레이 스케일 값은 대략 0이다. 광학 디바이스의 결함(기공, 흠, 또는 부스러기)이 없는 구역의 그레이 스케일 값과 상기 주변 배경의 그레이 스케일 값 사이의 차이는 대략 120 내지 대략 180이고, 바람직하게는 대략 130 내지 160이며, 가장 바람직하게는 대략 140이다. 상기 광학 디바이스의 결함이 없는 구역과 상기 주변 배경의 그레이 스케일 값들 사이의 전술한 차이를 갖는 이미지(또는 대응 픽셀 판독치)는 상기 광학 디바이스 내의 기공들의 외관과 상기 주변 용액 내의 기포들을 구별하는 반투명/음영 외관을 구비한다.

본원에서 사용된 용어인 "기공(holes)"은 상기 광학 디바이스의 구역을 의미하며, 광학 디바이스를 포함하는 재료에는 없다. 본원에서 사용된 용어인 "기포(bubbles)"는 상기 광학 디바이스를 둘러싸거나 습윤시키는 액상 매체에서의 작은 용적의 가스를 의미한다.

또한, 본 발명은 광학 디바이스 검사 방법에 관한 것으로서,

(a) 제 1 파장 대역 및 제 2 파장 대역을 포함하는 광으로 광학 디바이스 및 주변 배경을 조명하는 단계로서,

상기 제 1 파장 대역 및 상기 제 2 파장 대역은 상이한 파장들로 이루어지며, 상기 제 1 파장 대역은 제 1 강도를 가지고 상기 제 2 파장 대역은 제 2 강도를 가지는 상기 조명단계와;

(b) 상기 광을 상기 광학 디바이스를 통해 투과시키는 동안에 상기 제 1 파장 대역의 대부분은 상기 광학 디바이스에 의해 흡수되고 상기 제 2 파장 대역의 대부분은 상기 광학 디바이스를 통해 투과되며, 상기 렌즈를 투과한 광을 감광성 픽셀 어레이상에 포착하는 단계와;

삭제

(c) 상기 광을 상기 주변 배경을 통해 투과시키는 동안에 상기 제 1 파장 대역 및 상기 제 2 파장 대역의 대부분은 투과되며, 상기 배경을 투과한 광을 감광성 픽셀 어레이상에 포착하는 단계와;

삭제

(d) 상기 광학 디바이스 및 상기 주변 배경의 이미지를 생성하는 단계를 포함하고,

상기 (c) 단계 및 상기 (b) 단계에 의해 생성된 이미지의 그레이 스케일 값들 사이의 차이는 상기 광학 디바이스 내의 기공들과 상기 주변 배경 내의 기포들을 구별하기에 충분한 값으로 이루어는, 광학 디바이스 검사방법을 제공한다.

본원에서 사용된 용어들인, 광학 디바이스, 주변 배경, 제 1 파장 대역, 제 2 파장 대역, 제 1 강도, 제 2 강도, 감광성 픽셀 어레이, 그레이 스케일 값, 기공 및 기포는 모두 전술한 의미 및 바람직한 범위를 갖는다.

본원에서 사용된 용어인 "이미지(image)"는 상기 광학 디바이스 및 상기 주변 배경의 인간에 의해 또는 기계에 의해 판독될 수 있는 광학 대응체(counterpart)를 의미한다. 상기 이미지는 이미지 평면, 컴퓨터 스크린 또는 다른 관찰 디바이스상에 투영될 수 있다. 또한, 상기 이미지는 상기 이미지를 관찰하기 위해 판독기의 성능을 개선하도록 확대되거나 집속될 수 있다. 본 발명은 하기의 첨부도면에 의해 보다 상세하게 도시된다.

도 1은 본 발명의 실시예에서 일반적으로 사용될 수 있는 렌즈 검사 시스템을 도시하는 블럭도.

도 2는 도 1에 도시된 검사 시스템의 조명 및 이미징 하위시스템들의 부분을 도시하는 도면.

도 3은 도 1 및 도 2의 시스템에서 렌즈를 조명하는데 사용될 수 있는 스펙트럼 대역들을 도시하는 도면.

도 4는 도 1 및 도 2의 시스템에서 제 1 스펙트럼 마스킹 기술을 사용하여 이루어진 렌즈 이미지를 도시하는 도면.

도 5는 상기 제 1 스펙트럼 마스킹 기술을 사용하여 이루어진 렌즈 이미지를 분석하기 위한 바람직한 절차를 도시하는 플로우차트.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에서 사용될 수 있는 제 2 렌즈 검사 시스템을 도시하는 각각 도 1 및 도 2와 유사한 도면.

도 8은 도 6 및 도 7의 검사 시스템에서 렌즈를 조명하는데 사용될 수 있는 제 2 스펙트럼 마스킹 기술을 제공하기 위해 사용될 수 있는 필터 소자를 도시하는 도면.

도 9는 상기 제 2 스펙트럼 마스킹 기술을 사용하여 이루어진 렌즈 이미지를 도시하는 도면.

도 1은 콘택트 렌즈를 검사하기 위한 검사 시스템(10)을 도시한다. 시스템(10)은 대체로, 운반 하위시스템(subsystem)(12), 조명 하위시스템(14), 이미징 하위시스템(16) 및 처리 하위시스템(20)을 포함한다. 도 1은 또한 거부 기구(22), 거부 제어기(24) 및 다수의 렌즈 캐리어 또는 운반대(30)를 도시하며, 각각의 운반대는 하나 이상의 렌지 패키지를 보유한다. 양호하게, 이미징 하위시스템(16)은 카메라(32)를 포함하고; 처리 하위시스템(20)은 이미지 프로세서 수단(34), 조작자 인터페이스 수단(36), 및 관리 컴퓨터(40)를 포함하고; 특히 프로세서 수단(34)은 다수의 프로세서 및 메모리 보드(42)를 포함하고, 인터페이스 수단(36)은 모니터(44) 및 호스트 컴퓨터(46)를 포함한다.

대체로, 운반 하위시스템(12)은 다량의 안과용 렌즈를 소정 경로를 따라 도 1의 렌즈 검사 위치(50)로 이동시키기 위해 제공된다. 조명 하위시스템(14)은 적어도 부분적으로 흡수되는 하나 이상의 대역과, 적어도 부분적으로 투과되는 하나 이상의 다른 대역을 구비하는 광을 포함하는 광 빔을 발생시키기 위해 그리고 그 빔을 렌즈 검사 위치를 지나는 렌즈를 향해 지향시키기 위해 제공된다. 이미징 하위시스템(16)은 각각의 검사한 렌즈를 통해 투과된 광빔 또는 광빔의 일부를 나타내는 한 세트의 신호들을 발생하며, 다음에 이들 신호를 처리 하위시스템(20)으로 전달한다.

처리 하위시스템(20)은 이미징 하위시스템(16)으로부터의 신호들을 수신하며, 그 신호들을 소정 프로그램에 따라 처리한다. 이 프로그램을 사용하여, 처리 하위시스템(20)은 각각의 검사된 렌즈가 소비자 용도에 적합한지 여부를 나타내는 신호를 발생한다. 렌즈가 허용될 수 없으면, 신호가 제어기(24)로 전달되며, 다음에 제어기가 허용되지 않는 렌즈를 허용된 렌즈들의 흐름에서 제거하도록 기구(22)를 작동한다. 시스템(10)에 사용될 수 있는 특별한 장치 또는 소자들은 본원에서 참고로 하고 있는 미국특허 제5,500,732호 및 미국특허 출원 제09/751,875호에 상세히 공개되고 설명되어 있다.

도 2는 양호한 조명 하위시스템 및 이미징 하위시스템의 상세한 부분을 도시한다. 사용시에, 트리거 센서(도시 안됨)는 팩 컨베이어(52)를 따라 이동하는 캐리어 팩(30)을 검출하고, 전기 신호를 조명 하위시스템으로 보내며, 다음에 조명 하위시스템이 크세논 스트로브(54; xenon strobe)(광원)를 발화시킨다. 스트로브에 의해 발생된 광은 확산 글래스(56)를 통과하며 광 접사링(60)을 통해 이동하며, 상기 접사링에서 광이 필터 홀더(66)에서의 필터들(62, 64)의 조합체와 만난다. 새롭게 필터링된 광은 그 코스를 따라 계속해서 1차 패키지(70)를 통과하며, 1차 패키지에서 광은 탈이온수(72)내의 콘택트 렌즈와 만난다. 콘택트 렌즈로부터 나온 광은 멀티소자 석영 렌즈(74)에서 수용하여 광학적으로 처리된 후 카메라 CCD 어레이(76)에 충돌하게 된다. 그 결과로 만들어진 이미지 데이터는 처리 하위시스템에서 처리된다. 또한 도 2는 카메라 렌즈 f-스톱 조정링(80), 렌즈 접사링(82), 및 렌즈 초점링(84)을 도시하고 있다.

필터들(62, 64)은 제 1 파장 대역 또는 제 2 파장 대역내에 속하지 않는 광의 파장들을 제거한다. 필터들 중 하나는 540 ㎚ 300 FWHM(최대치 절반에서의 전체 폭, 즉 피크 투과율 50%에서 측정된 광학 필터의 투과 대역의 폭)에서 피크 투과율을 갖는 IR 필터가 양호하다. 제 2 필터는 uv 필터이거나, 또는 350 ㎚ 53 FWHM(UG1 필터)에서 광을 필터링하는 UV 투과 블랙글래스 필터, 또는 324 ㎚ 112 FWHM(UG11)에서 광을 필터링하는 블랙글래스 필터가 양호하다. 상기 필터들은 양호한 실시예에서 광원과 검사해야 할 디바이스 사이에 배치되어 있는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 필터들은 다른 방법으로서 검사해야 할 디바이스와 카메라 사이에 배치될 수 있다.

도 1에서, 시스템(10)의 작동에서, 양호하게 키보드 및 비디오 터미널을 포함하는 호스트 컴퓨터(46)가 프로세서 수단(34)에 연결되어 프로세서에 입력되는 메시지 또는 데이터를 시각적으로 나타낸다. 또한, 모니터(44)가 프로세서 수단(34)에 연결되며, 프로세서 수단에 저장된 데이터 값들로부터 비디오 이미지들을 발생하도록 제공되며, 또한 모니터(44)가 검사 결과 및 총합을 나타내는데 사용될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 처리 하위시스템(20)은 픽셀 어레이(76)로부터 수신한 데이터를 처리하여 각각의 렌즈(70)가 허용될 수 있는지를 판정한다. 대체로, 이것은 어떤 결함의 유무를 위해, 더 상세히는 어떤 결함의 이미지를 위해 각각의 렌즈의 이미지를 검색함으로써 실행된다. 결함이 발견되면, 렌즈는 거부된다.

하나의 결함 유형은 렌즈에 있는 기공이며, 종래 검사 절차는 통상적으로 그러한 기공들을 찾는다. 그러나, 종래 기술의 주요 단점은 용액(72)에서의 기포들과 콘택트 렌즈(70)에서의 기공들을 정확하게 구별할 수 없다는 것이다. 이러한 불가능은 기포들(42) 및 기공들(43)이 이미지화 될 때 유사한 특징들을 가진다는 사실 때문이다. 이러한 단점은 잘못 거부된 제품을 초래하는 원인이 된다.

조명 하위시스템(14)은 픽셀 어레이(76)에 이미지를 형성하도록 설계되고 조작되며, 픽셀 어레이에서 기포 및 기공들이 구별 가능한 차이를 나타내며, 처리 하위시스템(20)은 상기 차이를 식별함으로써 렌즈의 기공들과 용액의 기포들을 구별할 수 있는 루틴을 구비한다. 특히, 조명 하위시스템은 가변하는 흡수 레벨을 갖는 렌즈를 위한 복수 파장 이미지화 방법을 제공하는데, 부분 반투명 이미지를 발생시키기 위해 적어도 부분적으로 흡수되는 파장들과, 적어도 부분적으로 렌즈를 투과하는 파장들을 구비한 적어도 하나의 조명원을 포함한다.

콘택트 렌즈의 스펙트럼 품질에 추가하여, 이 기술은 파장 대역의 흡광도(degree of absorbance)를 조정하여 필요한 반투명 효과를 달성하기 위해 나머지 콘택트 렌즈 성분들에 일정 양의 자외선 억제제를 추가할 수 있다. 도 3을 참고하면, 이 효과는 필터링된 자외선 및 가시광선의 대역들을 적절한 비율 및 강도로서 렌즈를 통과시킴으로써 달성되고, 그 전체 결과는 대역 86 및 88이다. 스펙트럼 대역들은, 자외광의 일부분이 렌즈에 의해 흡수되고, 가시광의 일부분이 렌즈를 통과하게 되도록 선택된다. 카메라에 도달하여 CCD 어레이에 이미지를 형성하는 광의 일부인 광의 uv 부분은 양호하게 340 내지 365㎚를 구비한다. (상기 광의 uv 부분은 필터들 및 콘택트 렌즈를 통과한 후 측정된다.) 카메라에 도달하여 CCD 어레이에 이미지를 형성하는 광의 일부인 광의 가시 부분은 양호하게 385 내지 405㎚를 구비한다. (상기 광의 가시 부분은 필터들 및 렌즈를 통과한 후 측정된다.) 흡수성(자외광 성분) 대 비흡수성(가시광 부분)의 비율은 바람직하게는 대략 1:1 내지 1.5:1, 보다 바람직하게는 1.5:1이다.

또한, 시스템은 감광성 픽셀 어레이에 입사되는 상기 제 1 파장 대역 및 제 2 파장 대역을 포함하는 광의 평균 강도가 어레이의 감광도의 중간 범위내에 있도록 조절된다. 예를 들어, 감광성 픽셀 어레이의 대응하는 그레이 스케일 판독 범위가 예로서 0 내지 255이면, 감광성 픽셀 어레이에 입사되는 광의 평균 강도는 상기 범위의 중간, 양호하게 대략 140으로 조절된다. 도 3에서, 라인 92("━")는 카메라/필터 투과율을 표시하고, 라인 90("-·-·-")은 필터가 없이 렌즈 흡수 데이터를 표시하며, 대역 86 및 88을 포함하는 라인 94("- - -")는 렌즈 및 필터들을 통과한 후 카메라에서 총 투과율 스펙트럼을 표시한다. 도 4는 상기 다중-스펙트럼 이미징 기술을 사용하여 픽셀 어레이에 형성된 콘택트 렌즈 이미지(96)를 도시한다. 콘택트 렌즈 이미지는 부분 투명 이미지 즉, 그레이 이미지(97)이다. 상기 이미지는 기포(42)와 기공(43)을 명백하게 구별한다. 콘트라스트에 의해, 브라이트(밝은) 필드 검사 시스템은 콘택트 렌즈의 밝은 이미지를 만들어 내고, 여기서 에지 및 결함은 다크(어두운) 픽셀이고, 다크 필드 검사 시스템은 콘택트 렌즈의 어두운 이미지를 만들어 내며, 여기서 에지 및 결함은 브라이트 픽셀들이다.

도 5는 픽셀 정보를 분석하기 위해 컴퓨터 프로그램을 사용하는 처리 시스템에 의해 수행되는 루틴 또는 과정(100)의 플로우차트를 도시한다. 이 과정은, 상술한 방법으로 형성된 렌즈 이미지와 함께 사용될 때, 렌즈들이 침수되는 액체에서 렌즈들의 기공들과 기포들을 효과적으로 구별할 수 있다. 대체로, 이 과정은 기포들과 기공들을 구별하기 위해 3개의 주요 요소 즉, 대칭성, 벽 두께 및 강도와 강도 비율를 사용한다. 구별 특징부들은 모두 어떤 검사 시스템 즉, 브라이트 필드 검사 시스템과 다크 필드 검사 시스템에서 사용될 수 있으며, 이들 시스템은 미국특허 제 6,154,274호; 제 5,995,213호; 제 5,943,436호; 제 5,828,446호; 제 5,814,134호; 제 5,812,254호; 제 5,805,276호; 제 5,748,300호, 제 5,745,230호; 제 5,717,781호; 제 5,675,962호; 제 5,649,410호; 제 5,640464호; 제 5,568,715호 및 제 5,500,732호에 공개되어 있으며, 이들 특허들은 본원에서 참고로 하고 있다. 그러나, 강도 및 강도 비율을 이용하는 제 3 구별 특징부는 본원에 기술된 시스템에 특히 적합하다.

기포들은 대칭성의 척도로서 1.0에 근접한 종횡비를 가지며, 상기 종횡비는 폭을 기포의 높이로 나눈 것으로 정의된다. 기포들은 대체로 대칭 구조를 가진다. 기포의 관성 중심(질량 중심과 유사한 강도 중심)은 거의 항상 하나 또는 두 픽셀의 기하학적 중심내에 있다. 관성 중심은 하기 방정식으로 정의된다.

종열: Xi = (픽셀 강도)*(종열 위치)/(전체 강도 계수)

횡열: Yi = (픽셀 강도)*(횡열 위치)/(전체 강도 계수)

기하학적 중심은 그 중심이고 하기 방정식으로 규정된다.

종열: Xg = (종열 개시) + (기포의 폭)/2.0

횡열: Yg = (횡열 개시) + (기포의 높이)/2.0

또한, 기포들은 그 크기에 대해서 최소 벽 두께를 가진다. 이 벽 두께는 기포 에지를 포함하는 다크 링(dark ring)이다. 기공들은 종종 매우 얇은 에지들을 갖지만, 기공 에지의 두께는 렌즈 규정, 렌즈내 기공 위치, 기공의 깊이에 따라 변화될 수 있다. 하기에 상세하게 설명되는 바람직한 루틴(100)에서, 기포 또는 기공 벽 두께는 외측에서 중심으로 처리되며 상기 픽셀들을 국지 배경으로부터 전개되는 임계값들과 비교하는, 45도로 분할된 8개의 조사 벡터들에 대해서 결정된다. 각 벡터에 대해서, 다크 픽셀들 및 브라이트 픽셀들은 임계값들과의 비교에 기초해서 계수된다. 다크 픽셀들은 기포 또는 기공의 벽 두께를 나타내고, 브라이트 픽셀 계수는 어쨌든 재질의 손실량을 결정하는데 사용된다.

상술한 다중 스펙트럼 이미징 기술은 추가 구별 특징부; 즉, 각각의 국지 배경에 대한 기포 및 기공의 강도들을 제공한다. 상기 이미징 기술의 양호한 실시예에서 중요 형태는 렌즈가 99%의 UV 광을 흡수하지만 거의 모든 가시광을 통과시킨다는 것이다. 이러한 이유로, 콘택트 렌즈는 회색 대상물[낮은 그레이 스케일 값]로 보여지며 렌즈의 어떤 중요한 재료 손실은 백색[높은 그레이 스케일 값]으로서 포착 이미지로 나타난다. 이것을 이용하여, 기공들은,이 기공들의 그레이 스케일 값들을 인접 픽셀들의 그레이 스케일 값들과 비교함으로써, 이미지들에서 용이하게 검출될 수 있다. 상기 구별의 한 제한 사항은 작은 렌즈들로서 작용하여 가시광을 굴절시켜서 기포들을 기공들로 보이도록 유발하는 기포들의 발견이다. 상기 기포들은 인접 픽셀들보다 밝은 중심들을 가지므로, 렌즈의 기공들인 것으로 보여진다. 이 관점에서, 바람직하게는, 브라이트 픽셀 임계값은 선형으로 조정되므로, 다크 대 브라이트 비율의 임계값이 완화되어서 브라이트 기포들이 렌즈의 에지에 더욱 인접하게 접근하지만 렌즈의 중심에는 인접하게 접근하는 것을 막을 수 있다.

도 5에 있어서, 바람직하게는, 절차 100이 개시되기전에, 이미지 데이터를 처리하여 일반적으로 블롭(blob)으로 기술되는 잠재적 기공들 및 기포들을 식별한다. 임의의 적절한 절차가 이것을 실행하기 위하여 사용되며, 예를 들어, 미국특허 제 6,154,274호; 제 5,995,213호; 제 5,943,436호; 제 5,828,446호; 제 5,814,134호; 제 5,812,254호; 제 5,805,276호; 제 5,748,300호; 제 5,745,230호; 제 5,717,781호; 제 5,675,962호; 제 5,649,410호; 제 5,640,464호; 제 5,568,715호 및 제 5,500,732호를 참조하기 바란다. 상기 특허들은 본원에서 전체적으로 참조로 합체되었다. 통상적으로, 처음에 렌즈의 에지를 위치시키고 그 다음 렌즈가 이 렌즈 내에 어떤 결함을 가지는지를 결정하기 위하여 인접 픽셀들의 강도를 비교하는 픽셀-대-픽셀 분석이 실행된다. 렌즈 내의 픽셀들은 임계값과 비교하고 만약, 픽셀 강도가 임계값보다 작다면, 픽셀은 기공 또는 결함일 수 있다. 임계값보다 낮은 강도를 갖는 인접 픽셀들은 함께 그룹으로 묶여지고 블롭으로 기술된다. 직사각형 영역은 임계값보다 작은 강도의 값을 가지는 블롭의 모든 픽셀을 통합하는 것으로 정의된다. 절차 100의 스텝 102에서, 블롭들의 전체 수는 임계값과 비교되고, 만약 상기 수가 상기 임계값을 초과한다면, 렌즈는 거부되고 루틴은 종료한다. 이것은 많은 블롭들이 존재한다면, 적어도 하나의 블롭은 기공이거나, 또는 비록 모든 블롭이 기포들일지라도, 상기 기포들은 렌즈 내의 기공을 차단 또는 차폐할 수 있다는 전제에서 실행된다. 이 환경에서, 모든 블롭들을 분석하는 것보다 렌즈를 불량처리하는 것이 더욱 경제적일 수 있다. 예를 들어, 임계값은 도 5에 도시된 바와 같이, 50일 수 있다.

만약, 블롭들의 전체 수가 임계값보다 작다면, 한 시간에 한번 블롭들을 분석하도록 루틴이 실행된다. 상세하게는, 스텝 104에서, 블롭들중 하나의 크기는 가장 작은 크기의 기공을 나타내는 최소값에 비교된다. 만약, 블롭이 상기 최소값의 기공 크기보다 크지 않다면, 블롭은 기공으로 고려되지 않고 루틴은 다음 블롭을 분석하도록 실행된다. 양호한 시스템에 대해서, 3 픽셀, 47 미크론보다 작은 블롭은 기공으로 고려하지 않는다.

반대로, 만약 블롭의 크기가 상기 블롭이 기공일 수 있도록 된다면, 루틴은 스텝 106으로 진행하고, 블롭의 종횡비가 계산된다. 상술한 바와 같이, 상기 종횡비는 단순하게는 블롭의 폭을 그 높이로 나눈 것이다. 스텝 110에서, 상기 종횡비는 범위와 비교되고, 만일 종횡비가 특정 범위 밖에 있다면, 블롭이 기공으로 식별되고, 루틴은 다음 블롭을 분석하도록 실행한다. 만약, 그러나 종횡비가 범위 안에 있다면, 루틴은 스텝 112로 이동한다. 종횡비는 일반적으로 0.8 내지 1.2의 범위 내로 세팅된다.

스텝 110에서 종횡비가 비교되는 범위는 영구적 고정 범위일 필요는 없고, 블롭의 크기에 따라 블롭간에 변화될 수 있다. 예를 들어, 블롭이 주어진 크기보다 크다면, 제 1 값이 상기 비교를 위해서 사용될 수 있고, 한편 블롭이 주어진 크기보다 작다면, 제 2 값이 사용될 수 있다. 또한, 만약 블롭이 주어진 크기보다 작다면, 비교값은 블롭 크기의 함수로서 결정될 수 있다. 큰 기포들은 일반적으로 두꺼운 에지들을 가지므로, 프로그램은 그 에지 두께들의 분석에 더욱 의존함으로써 큰 기포들의 차이를 최적화하도록, 1에 근접한 더욱 좁은 종횡비의 범위를 제공할 수 있다.

스텝 112 및 114에서, 몇가지 값들이 계산된다. 특히, 스텝 112에서, 두 임계값이 계산된다. 이 값들중에 기공의 임계값으로서 인용되는 제 1 값은 블롭 내부의 픽셀들을 비교하기 위한 배경 상대 강도를 나타내고; 링 임계값으로서 인용되는 제 2 값은 블롭의 에지 또는 블롭의 링 상의 픽셀들을 비교하기 위한 배경 상대 강도를 나타낸다.

각각의 처리된 블롭에 대해서, 국지 배경의 평가는 블롭의 크기, 형태 및 특징들을 평가하기 위하여 사용된 임계값들의 양호한 결정을 지지하도록 실행된다. 국지 배경으로부터 결정된 임계값들은 기공 임계값, 링 임계값 및 부스러기 임계값을 포함한다. 기공 임계값은, 블롭 내부가 포화 수준은 아니지만 국지 배경 그레이 레벨들보다는 밝은 부분적인 기공들을 식별하는데 사용된다. 블롭 벽의 임계값은, 기포 이미지가 도너츠와 같은 다크 원형링의 형태로 나타나므로, 잠재적인 기포 벽의 두께를 평가하는데 사용된다. 기포 내부는 국지 배경 레벨들과 강도가 유사하지만, 기포 블롭들은 일반적으로 국지 배경 레벨들보다 현저하게 어두운 다크 링을 나타낸다. 임계값은 통상적으로 기포 벽의 강도보다 어두운 부스러기에 대해서 개별적으로 결정된다. 상기 임계값들을 설정하기 위하여 국지 배경을 사용하다는 것은 처리공정(processing)이 더욱 적합하게 조정되고(adaptive) 처리된 각 블롭이 더욱 양호한 특징을 나타낸다(characterized)는 것을 의미한다.

임의의 적당한 절차는 각 블롭에 대한 적당한 국지 배경값을 결정하는데 사용된다. 바람직하게는, 상기 값은 블롭에 대한 분석 영역을 형성하는 직사각형 내부에서 그리고 블롭에 이웃하는 규정된 영역에서 픽셀들의 강도값들에 기초할 수 있다. 이렇게 방금 결정된 배경값, BgMean을 사용함으로써, 기공, 링 및 부스러기 임계값은 하기 방정식으로 계산될 수 있다.

holeThrs = BgMean + (C_smHTFactor*BgSigma)

ringThrs = BgMean + (C_smDTFactor*BgSigma)

여기서 BgMean은 주어진 영역의 픽셀들의 평균 강도값이고, BgSigma는 평균에서 상기 픽셀 강도값들의 표준 편차이고, C-smHTFactor와 C-smDTFactor는 파라미터들이다. 상기 파라미터들은 이미지들에서 기공들 및 기포들을 갖는 것으로 알려진 콘택트 렌즈들의 이미지들을 사용하는 시스템에 대해서 반복 공정에 의해서 경험적으로 얻어진다.

스텝 114에서, 블롭의 각 픽셀에 대한 블롭의 구배값(하기에서는 2차원에서의 1차 도함수로서 기술됨)이 결정된다. 도 5의 플로우차트에 도시된 선행 스텝 102 즉, 기포 처리 소프트웨어에서 초기 블롭 분석의 중요 부분은 2차원 또는 구배에서 1차 도함수를 계산하여 블롭 에지들을 결정하는 것이다. 상기 구배들은 차후 처리를 위한 블롭을 형성하도록 외부 에지 및 내부 에지를 추적하는데 사용된다. 그러나, 상기 구배값들은 초기 블롭 분석에서 인접 픽셀들을 함께 하나의 연속 블롭으로 묶는데 사용되는 픽셀 컬러 코딩으로 대체된다. 기포 식별 공정의 일부분으로서, 블롭 에지의 구배들은 스텝 114에서 재평가된다. 블롭 구배의 재평가는, 블롭들이 위치할 때, 스텝 102 이전에 행해진 초기 블롭 분석에 의해서 누락될 수 있는 약한 에지들을 강화하려는 시도에서 각 블롭(초기 블롭의 직사각형 영역의 각 측면상의 2개의 추가 픽셀)에 대해 증가한 영역 크기에 대한 2차원에서의 1차 도함수를 계산하는 것으로 이루어진다. 블롭의 구배를 재계산하는 동안, 구배 평균 및 표준 편차가 계산된다. 구배 임계값은 구배 평균에서 하나의 구배 표준 편차를 뺀 것으로 결정된다. 구배 임계값은 블롭을 기포 또는 결함으로 분류하는데 사용되는 블롭 벽(링) 두께, 대칭, 종횡비 및 블롭 크기를 결정하기 위하여 차후 처리과정에서 사용된다. 초기 블롭 분석에서, 블롭 식별 소프트웨어에서 스텝 102 이전에 실행된 고정(static) 구배 임계값이 블롭 분석에 사용된다. 기포 처리 소프트웨어에서 각 블롭에 대한 국지 구배 임계값을 계산함으로써, 블롭 특징들에 대한 향상된 블롭의 평가작업이 실행될 수 있다.

스텝 112 및 114 이후에, 스텝 116에서, 루틴은 블롭이 큰지 작은지를 판정한다. 이는 블롭의 크기를 소정 파라미터와 비교함으로써 이루어진다. 크기가 이 상수(constant)보다 작은 경우에, 블롭은 소형으로 간주되고, 루틴은 스텝 120으로 진행하며, 블롭 크기가 이 상수보다 큰 경우에, 블롭은 대형으로 간주되며, 루틴은 스텝 122로 이동한다.

파라미터 C_bubNinBlob, 예로서 15 이상의 픽셀 면적을 가지는 블롭에 의해 지정된 값 보다 작으며, 파라미터 C_smBubRat의 지정 범위 이내의 종횡비를 가지는, 소형 블롭들은 그들이 작은 기공들의 브라이트 픽셀 특징을 가지는지 여부를 판정하기 위해 평가된다. 또한, 다크 픽셀들 대 전체 픽셀들의 비율[국지 배경(각 블롭에 대하여)으로부터 계산된 기공 및 링 임계값들과 픽셀 강도들의 비교에 의해 결정]이 파라미터 C_minDPPer과 비교된다. 블롭내에서 다크 픽셀들 대 전체 픽셀들의 비율이 파라미터 C_minDPPer 보다 크면, 블롭은 기포 또는 작은 부분적 기공이다. C_minDPPer는 주어진 시스템 및 렌즈에 대하여 실험으로 결정된다. 본 시스템에 대해서는 이는 52의 값을 가진다.

스텝 120에서, 다크 픽셀들 대 전체 픽셀들의 비율이 계산되고, 그후, 스텝 124에서, 이 비율이 사용되어 블롭이 기공인지 기포인지를 판정한다. 특히, 스텝 124에서, 블롭이 기포로서 식별되기 위해서는 두 개의 기준이 충족되어야만 한다. 첫 번째 기준은 다크 픽셀들 대 전체 픽셀들의 비율이 주어진 조건을 충족하여야만 하는 것이다. 예로서, 이 조건은 다크 픽셀들 대 전체 픽셀들의 비율이 규정값 보다 커야한다는 것일 수 있다. 이 규정값은 블롭의 크기 같은 다른 인자들의 함수일 수 있다. 스텝 124에 적용되는 두 번째 기준은 브라이트 픽셀의 총수가 2 같은 주어진 수보다 작은지 여부이다. 스텝 124에서 적용된 기준들 모두가 충족되는 경우에, 블롭은 기포로서 식별되고, 그 이외의 경우에는 블롭이 기공으로 판정된다.

스텝 120에서, 소정의 적절한 시험 또는 시험들이 픽셀들을 브라이트 또는 다크로서 식별하기 위해 사용될 수 있다. 예로서, 그 강도값들이 주어진 제 1 값보다 작은 픽셀들이 다크로서 간주되고, 한편 그 강도값들이 제 2 값보다 큰 픽셀들이 브라이트로서 간주된다. 본 시스템에 대하여, 다크 픽셀은 링 임계값, 즉, ringThr 보다 작은 강도값을 가지는 픽셀이고, 브라이트 픽셀은 기공 임계값, 즉, holeThr 보다 큰 강도값을 가지는 픽셀이다.

스텝 116에서, 블롭이 대형 블롭인 것으로 판정되는 경우에, 루틴은 스텝 116으로부터 스텝 112로 진행하고, 여기서, 블롭의 크기가 블롭의 최대 크기를 나타내는 주어진 값(11000픽셀 자승의 디폴트값을 가지는 파라미터임)과 비교된다. 블롭이 이 값보다 작지 않은 경우에, 블롭은 기공으로 식별된다. 그러나, 블롭이 이 크기보다 작은 경우에, 루틴은 스텝 126으로 이동하고, 여기서, 블롭의 링 또는 외측 에지의 두께가 결정된다.

보다 큰 블롭들은 도너츠를 닮은 기포들의 특징적 성질(characteristic trait)을 나타내는지 여부를 판정하기 위해 평가된 그 블롭들의 벽 두께를 갖는다. 블롭 벽 두께는, 스텝 126에서, 45°만큼 이격된 8 조사 벡터들 각각을 따라, 블롭 외측으로부터 중심으로 처리하고, 벡터상의 픽셀들을 위한 강도값들을 각 기공의 국지 배경으로부터 계산된 기공 및 링 임계값들과 비교하여 결정된다. 각 벡터를 따라, 링 또는 기공 임계값들과의 그 비교에 기초하여 다크 픽셀들 및 브라이트 픽셀들이 계수된다. 다크 픽셀들은 블롭의 벽(에지 또는 링)의 두께를 나타내고, 브라이트 픽셀 계수값은 재료 손실량이 존재하는 경우에, 이를 결정하기 위해 사용될 수 있다.

스텝 130에서, 최소 두께보다 큰 주어진 수의 픽셀보다 큰, 예로서, 2 픽셀들보다 큰 벽 두께를 통해 연장하는 벡터 수가 주어진 값 즉, C_bubNEdge과 비교된다. 블롭이 이 시험을 통과하지 못하는 경우에, 이때, 블롭은 기공(결함)으로서 분류된다. 블롭이 허용가능한 수의 시험 벡터를 가지는 경우에, 이는 그것이 기포인지 여부를 판정하기 이해 추가로 처리된다.

블롭이 스텝 130에서, 링 벡터 시험을 통과하는 경우에, 그때, 이 블롭의 픽셀들은 국지 배경으로부터 결정되어 계수된 부가적인 임계값들과 비교된다. 또한, 기하 평균 및 픽셀 가중 평균이 결정된다. 부가적인 임계값들은 하기와 같다.

darkThr = BgMean-(darkfac*Bgsigma)

brightThr = BgMean+(holefac*Bgsigma)

verybrightThr = holeThr

상술한 바와 같이, 파라미터 darkfac 및 holefac는 이미 설명된 바와 같이 실험으로 결정된다.

스텝 132에서, 블롭 내측에 있는 다크(어두운), 브라이트(밝은) 및 베리브라이트(매우 밝은:very bright) 픽셀들의 수를 계수한다. 특히, 이를 위해서, 픽셀들을 위한 그레이 레벨 값들이 다크, 브라이트 및 베리브라이트 값들을 나타내는, 방금 정의한 3 임계값들과 비교된다. 픽셀의 그레이 레벨 값이 다크 임계값 darkThr 보다 작은 경우에, 픽셀은 다크인 것으로 간주된다. 픽셀의 그레이 레벨 값이 브라이트 임계값 brightThr 보다 큰 경우에, 픽셀은 브라이트인 것으로 간주되며, 픽셀의 그레이 레벨이 베리브라이트 임계값 verybrightThr 보다 큰 경우에, 픽셀은 베리브라이트로 간주된다. 이 절차에서, 베리브라이트인 픽셀도 브라이트 픽셀로도 계수된다는 것을 주의하여야 한다.

스텝 134에서, 루틴은 블롭이 소정의 브라이트 픽셀들을 가지는지 여부를 결정하기 위해 검토한다. 그렇지 않은 경우에, 블롭은 기포가 되는 것으로 간주되며, 블롭이 소정의 브라이트 픽셀들을 가지는 경우에, 루틴은 스텝 136으로 진행하여 블롭이 렌즈로서 작용하기 때문에 브라이트 중심을 가지는 기포인지 여부가 시험된다. 이 스텝에서, 블롭이 기포, 기공, 부스러기 또는 소정의 다른 유형의 결함인지 여부를 판정하기 위해, 픽셀 가중 평균으로서 지칭될 수 있는, 이미 설명된 기하 중심과 관성 중심의 비교 및 다크 및 브라이트 픽셀들의 수에 기초하여 평가가 이루어진다. 기포들이 그 중앙 영역에서 브라이트 픽셀들을 나타낼 때, 그 관성 중심은 일반적으로 그 기하 중심에 매우 근접하는 반면에, 기공들은 그 기하 중심과 비교될 때 기울어진(skewed) 관성 중심을 갖는 것으로 나타나는 경우가 많다. 또한, 부스러기는 일반적으로 대칭성이 없으며, 이 시험도 통과하지 못한다.

스텝 140에서, 관성 중심과 기하 중심 사이의 거리가 규정값과 비교되는데, 이 규정값은 상수일 수 있거나, 규정된 함수에 따라 결정될 수 있다. 이 거리가 규정값보다 작지 않은 경우에, 블롭은 비대칭인 것으로 고려되고, 따라서, 기공으로 간주된다. 그러나, 관성 중심과 기하 중심 사이의 거리가 규정값보다 작을 때, 블롭은 대칭인 것으로 간주된다. 블롭은 기포일 수 있으며, 루틴은 스텝 142로 이동한다.

스텝 142에서, 상기 루틴은 다크 픽셀들 대 브라이트 픽셀들의 비율이 상기 블롭이 기포인지를 나타내는지 알 수 있도록 검사한다. 이를 위해, 상기 루틴은 상기 비율을 규정값과 비교하며, 이 규정값은 파라미터가 될 수 있고 혹은 규정된 함수에 따라 산출될 수 있다. 만약 다크 필셀들 대 브라이트 픽셀들의 비율이 규정값보다 작을 경우, 상기 블롭은 기포인 것으로 고려되나, 만약 상기 비율이 규정값보다 작지 않을 경우, 상기 블롭은 기공인 것으로 고려된다. 적합한 규정값은 대략 5이다.

도 5에 도시된 루틴 100의 적합한 실시예에 있어서는, 비록 하나의 기공의 존재가 렌즈를 거부하기에 충분하지만, 모든 블롭들이 분석될 수 있다. 렌즈를 제조하기 위해 사용되는 방법에 대한 유용한 정보를 제공할 수도 있으므로, 모든 블롭들이 분석되는 것이 좋다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 다른 시스템 및 방법을 구체화하는 검사 시스템(200)을 도시한다. 보는 바와 같이, 도 6 및 도 7은 각각 도 1 및 도 2와 유사하며, 도면에 있어서 동일한 도면부호는 동일한 또는 대응하는 하위시스템 또는 요소들을 나타낸다. 따라서, 도 6 및 도 7의 시스템(200)은 운반 하위시스템(12), 조명 하위시스템(14), 이미징 하위시스템(16), 및 처리 하위시스템(20)을 포함한다. 특히 도 7에 있어서, 시스템(200)의 경우, 상기 조명 하위시스템은 크세논 스트로브(54)를 포함하며, 이미징 하위시스템은 CCD 어레이(76)를 포함하는 카메라(32)를 포함한다. 도 1과 도 6에 도시된 시스템들 사이의 차이점은 콘택트 렌즈가, 도 1 및 도 2에 도시된 시스템에 대해 설명된 최종 패키지 대신에, 주형 절반 또는 전방 만곡 주형(206)에서 검사되는 것으로서 도시된다는 점에 있다. 부분적으로 투과되고 부분적으로 흡수된 광을 사용하는 그와 같은 시스템은, 특히 얇은 렌즈들을 검사하기 위해 사용될 수는 있으나 두꺼운 렌즈를 통해 이미지를 생성할 수 없는 uv 광만을 사용하는 검사 시스템과 같은 다른 시스템들과 비교하여, 두꺼운 콘택트 렌즈들과 얇은 콘택트 렌즈들을 검사하기 위해 사용될 수 있기 때문에 특히 유용하다.

당업자라면 알 수 있듯이, 상기 시스템(200)은, 주형부들 중 하나가 제거된 직후, 2개의 주형부들 사이에서 성형되었던, 성형 콘택트 렌즈를 검사하도록 설계되었다. 상기 렌즈는 잔여 주형부(206)에 잔류되며, 다음에 이 잔여 주형부가 검사 시스템을 통해 렌즈를 운반한다. 대부분의 많은 시간 동안, 상기 2개의 주형부들은 렌즈에 영향을 미치는 일 없이 분리된다. 그러나, 주형부들이 분리되는 어떤 상황에서, 렌즈가 잔여 주형부로부터 약간 떼어질 수 있다. 이것으로 렌즈의 결함을 나타내는 것은 아니다. 그러나, 대표적인 종래 기술의 자동 렌즈 검사 시스템은 주형부로부터 분리되는 렌즈와, 결함인 기공 또는 흠을 갖는 렌즈를 효과적으로 구분할 수 없다.

따라서, 본 발명은 다음과 같은 단계들을 포함하는 광학 디바이스 검사 방법을 포함한다:

(a) 제 1 대역폭을 갖는 광으로 상기 광학 디바이스의 중심 구역을 조명하는 단계;

(b) 제 2 대역폭을 갖는 광으로 상기 광학 디바이스의 에지를 조명하는 단계;

(c) 상기 광학 디바이스를 통해 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계의 광을 투과시키고, 상기 광을 감광성 픽셀 어레이상에 포착하는 단계;

(d) 상기 광학 디바이스를 검사하기 위해 상기 (c) 단계로부터 생성된 픽셀들을 판독하는 단계.

여기서 사용된 바와 같이, 광학 디바이스 및 감광성 픽셀 어레이라는 용어들은 상술된 의미 및 적합한 범위를 갖는다. 상기 "중심 구역(center zone)"이라는 용어는 상기 광학 디바이스의 기하 중심으로부터 상기 광학 디바이스의 에지에서 대략 1㎜ 이하의 반경까지 동심적으로 연장하는 상기 광학 디바이스의 영역을 의미한다. 여기서 사용된 "에지(edge)"라는 용어 상기 광학 디바이스의 주변으로부터 동심적으로 연장하여 상기 중심 구역에서 종결되는 광학 디바이스의 영역을 의미한다. 예를 들면, 만약 상기 광학 디바이스가 12.6㎜의 직경을 갖는 콘택트 렌즈인 경우, 중심 구역은 반경을 따라 측정될 때 기하 중심으로부터 5.3㎜ 연장하는 영역을 나타낸다. 이러한 콘택트 렌즈의 에지는 상기 반경을 따라 측정될 때 6.3㎜이다.

상술된 바와 같이, "제 1 대역폭을 갖는 광(light having a first bandwidth)"이란 용어는 광학 디바이스에 있어서 기공, 기포, 흠, 및 부스러기와 같은 결함을 조명하는 파장을 갖는 광을 의미한다. 적합하게는, 상기 제 1 대역폭을 갖는 광은 가시 범위(대략 370㎚ 내지 대략 410㎚) 내에 있지만, 상기 제 1 대역폭을 갖는 광은 가시 범위와 자외선 범위에 있는 광을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 대역폭을 갖는 광은 상기 용어들이 정의하고 있는 바와 같이, 제 1 파장 대역 및 제 2 파장 대역을 가질 수 있다. "제 2 대역폭을 갖는 광(light having a second bandwidth)"이란 용어는 주형 캐리어로부터 렌즈 에지를 약간 분리시켜서 초래되는 어떠한 이미지 특징부를 생성하지 않는 파장을 갖는 광을 의미한다. 상기 제 2 대역폭을 갖는 광은 스펙트럼의 자외선 영역(대략 330㎚ 내지 대략 367㎚)에 있게 되는 것이 적합하다.

본 발명은 또한 다음과 같은 단계들을 포함하는 광학 디바이스 검사 방법을 포함한다:

(a) 제 1 대역폭을 갖는 광으로 상기 광학 디바이스의 중심 구역을 조명하는 단계;

(b) 제 2 대역폭을 갖는 광으로 상기 광학 디바이스의 에지를 조명하는 단계;

(c) 상기 광학 디바이스를 통해 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계의 광을 투과시키고, 상기 광을 감광성 픽셀 어레이 상에 포착하는 단계;

(d) 상기 광학 디바이스의 이미지를 생성하는 단계.

여기서 사용된 바와 같이, 광학 디바이스, 감광성 픽셀 어레이, 이미지, 중심 구역, 에지, 제 1 대역폭을 갖는 광 및 제 2 대역폭을 갖는 광이라는 용어들은 상술된 바와 같은 의미와 적합한 범위를 갖는다.

본 발명은 또한 다음과 같은 수단들을 포함하는 광학 디바이스 검사 장치를 포함한다:

(a) 제 1 대역폭을 갖는 광으로 상기 광학 디바이스의 중심 구역을 조명하는 수단;

(b) 제 2 대역폭을 갖는 광으로 상기 광학 디바이스의 에지를 조명하는 수단;

(c) 상기 광학 디바이스를 통해 상기 (a) 수단 및 상기 (b) 수단의 광을 투과시키고, 상기 광을 감광성 픽셀 어레이상에 포착하는 수단;

(d) 상기 광학 디바이스를 검사하기 위해 상기 (c) 수단으로부터 생성된 픽셀들을 판독하는 수단.

본원에서 사용되는 바와 같이, 광학 디바이스, 광감성 픽셀 어레이, 이미지, 중심 구역, 에지, 제 1 대역폭을 갖는 광 및, 제 2 대역폭을 갖는 광은 상술된 의미와 양호한 범위를 가진다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 상기 중심 구역을 조명하기 위한 상기 수단은 제 1 필터 소자를 통해 광원으로부터 광을 투과시키는 것을 포함하지만 이것에 제한되는 것은 아니며, 상기 필터는 상기 광학 디바이스에서 기공 및 흠을 나타내는 광을 투과시킨다. 바람직하게는, 상기 제 1 필터 소자는 스펙트럼의 가시 범위에서 바람직하게는 대략 370㎚ 내지 대략 410㎚에 있는 광을 투과시킨다. 본원에 사용되는 바와 같이, 상기 에지를 조명하기 위한 수단은 상기 광원으로부터의 광을 제 2 필터 소자를 통해 투과시키는 것을 포함하지만 그것에 제한되는 것은 아니며, 여기에서 상기 필터는 주형 캐리어로부터 렌즈 에지의 작은 분리를 발생시키는 이미지 특징부를 발생하지 않는다. 바람직하게는, 상기 제 2 필터 소자는 대략 330㎚ 내지 대략 367㎚의 파장을 가지는 자외선 영역에 있는 광을 투과시킨다. 본 발명은 다음의 도면과 그 설명을 참고로 하여서 보다 상세하게 설명된다.

도 6 및 7에 도시된 시스템의 다른 양호한 실시예에서, 시스템(200)은 광원(54)과 렌즈(204)사이에 위치된 필터 장치(202)를 도 8에서 도면 부호 220으로 도시된 다른 필터 장치로 교환하기 위하여 수정될 수 있다. 또한, 상기 필터 장치(220)는 렌즈(204)와 카메라 사이에 위치될 수 있다.

상기 필터 장치(220)에서, 시스템(200)은 박리된 렌즈들을 간단하게 거부하는 것을 피하도록 설계된다. 일반적으로 이러한 일은, 렌즈들내의 대부분의 기공 및 흠들이 렌즈들의 중심 구역들에서 발생되며, 반면에 상기 주형 캐리어(206)로부터 떼어지는 렌즈의 효과는 렌즈의 주변 영역에서 주로 분명하게 나타난다는 사실을 사용함으로써 이루어진다. 특히, 시스템(200)의 조명 하위시스템은, 주형 캐리어로부터 렌즈의 약간의 분리로부터 발생되는 어떠한 영향도 나타내지 않고 렌즈내의 기공 또는 흠을 효과적으로 나타내는 이미지를 픽셀 어레이(76)상에 형성하도록 설계되고 작동된다.

바람직하게는, 이러한 일은 렌즈에서의 기공 또는 흠을 나타내는 적어도 하나의 대역폭에서의 광으로 콘택트 렌즈(206)의 중심 구역을 조명하고, 그리고 상기 주형 캐리어로부터 렌즈 에지의 약간의 분리로부터 발생되는 어떠한 이미지 특징부도 발생하지 않는 제 2 대역폭에서의 광으로 렌즈의 외부 영역을 조명함으로써 이루어진다. 다시 말하면, 이러한 점은 광원(54)과 렌즈(204)사이에서 조명 광 빔의 경로에 필터 장치(220)를 위치시킴으로써 성취된다.

필터 장치(220)는 상기 시스템(200)에 위치되고, 따라서 상기 렌즈(204)의 중심 부분을 통과하는 광은 상기 제 1 필터 소자(212)를 통과하고, 상기 렌즈의 외주 부분을 통과하는 광은 상기 제 2 필터 소자(214)를 통과한다. 또한, 바람직하게는 상기 제 1 필터 소자(212)를 통과하는 어떠한 광도 렌즈의 외부 영역을 통과하지 않으며, 이와 유사하게, 상기 제 2 필터 소자(214)를 통과하는 어떠한 광도 상기 렌즈의 중심 영역을 통과하지 않는다.

상기 필터 소자들(212 및 214)은 적절한 어떠한 대역폭들도 투과시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 필터소자(214)는 렌즈 주변에 자외선 스타일 조명을 제공하기 위하여 스펙트럼의 자외선 영역에서, 바람직하게는 대략 340㎚ 또는 357㎚(+/-10 FWHM)의 광을 투과시킨다. 상기 제 1 필터 소자(212)는 가시 영역에서의 광을 대부분 투과시키지만, 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 파장 대역(86)과, 제 2 파장 대역(88)에서의 광을 투과시킬 수도 있다. 상기 렌즈의 외부로 그리고, 궁극적으로는 상기 CCD 어레이로 투과될 수 있는 광의 대역폭을 좁힘으로써, 상기 렌즈의 외부들의 이미지는 박리의 인공물(artifacts)을 차단하는 어두운 이미지이다.

도 9는 상기 시스템(200)의 픽셀 어레이(76)상에 형성된 렌즈 이미지를 도시한다. 적절한 어떠한 이미지 분석 알고리즘도 상기 렌즈가 수용가능한지를 결정하기 위하여 픽셀 데이터를 분석하는데에 사용될 수 있다. 본 발명의 상기 특징중의 중요한 장점은, 현재의 이미지 분석 알고리즘이 상기 렌즈가 기공 또는 흠을 갖고 있는지를 결정하기 위하여 사용될 수 있다는 것이다. 이는 상기 렌즈의 에지상에 uv 광만을 사용하게 되면, 박리로서 나타나는 탈형(demold) 공정의 인공물이 차단된다는 사실에 기인한다. 상기 시스템(200)에서 사용되는 스펙트럼 마스킹 기술은 주형 캐리어로부터의 렌즈 분리로 인하여 픽셀 어레이(76)에 특징부가 나타나게 될 가능성을 제거하거나, 또는 적어도 감소시킨다. 그래서, 상기 렌즈들과, 주형 캐리어로부터 에지가 분리된 렌즈를 알고리즘이 효과적으로 구별할 수 없는 경우에도, 알고리즘은 기공 또는 흠을 가지는 렌즈들을 정확하게 식별할 수 있다.

당업자는 시스템(10)과, 루틴 100 및 시스템(200)은 광학 렌즈들의 매우 다양한 형태 및 크기와, 다른 광학 디바이스들을 검사하는데에 사용될 수 있고, 시스템들(10 및 200)은 콘택즈 렌즈들을 검사하는데에 특히 적합하는 것을 이해할 것이다. 또한, 본원에서 설명된 다수의 스펙트럼 이미징 방법들은 상기 시스템에서 검사 및/또는 팩키지된 대상체의 흡수/투과 특징들에 따라서 스텍트럼의 다양한 조합을 사용하여 다른 대상체에 적용될 수 있다. 본 발명을 사용하여 검사될 수 있는 다른 대상체들은, 안경용 렌즈, 카메라 렌즈, 광학 필터, 박막 및, 글래스를 포함한다.

본원에 설명되는 부가의 특징은 후술하는 바를 포함하지만 그것에 제한되는 것은 아니다. 상기 광학 디바이스의 대칭성, 벽 두께 및 그레이 스케일 값을 사용하여서, 광학 디바이스가 기공을 포함하는지를 평가하기 위하여 광감성 어레이로부터 발생되는 픽셀들을 판독하는 방법이 제공된다. 광학 디바이스의 규정된 특징들을 구별하는 광학 디바이스를 나타내는 이미지 데이터를 처리하기 위한 방법을 수행하기 위하여, 기계에 의하여 실행가능한 지시의 프로그램을 분명하게 구체화하는, 기계에 의하여 판독가능한 프로그램 저장 장치가 제공된다.

본원에 기재된 본원 발명은 상술된 목적을 충족시키기 위하여 잘 설명되어 있지만, 당업자에 의해서 다수의 수정과 실시가 이루어질 수 있고, 첨부된 청구범위는 본원 발명의 진정한 정신과 범위내에서 있는 모든 수정예와 실시예를 포함한다.

Claims (28)

1. (a) 제 1 파장 대역 및 제 2 파장 대역을 포함하는 광으로 광학 디바이스 및 주변 배경을 조명하는 단계로서,

   상기 제 1 파장 대역 및 상기 제 2 파장 대역은 상이한 파장들로 이루어지며, 상기 제 1 파장 대역은 제 1 강도(intensity)를 가지고 상기 제 2 파장 대역은 제 2 강도를 가지는 상기 조명단계와;

   (b) 상기 광을 상기 광학 디바이스를 통해 투과시키는 동안에 상기 제 1 파장 대역의 51% 내지 100%가 상기 광학 디바이스에 의해 흡수되고 상기 제 2 파장 대역의 51% 내지 100%가 상기 광학 디바이스를 통해 투과되며, 렌즈를 투과한 광을 감광성 픽셀 어레이(photo-sensitive pixel array)상에 포착하는 단계와;

   (c) 상기 광을 상기 주변 배경을 통해 투과시키는 동안에 상기 제 1 파장 대역 및 상기 제 2 파장 대역의 51% 내지 100%가 투과되며, 상기 배경을 투과한 광을 감광성 픽셀 어레이상에 포착하는 단계와;

   (d) 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계로부터 발생된 픽셀들을 판독하고 상기 판독의 그레이 스케일(gray scale) 값들을 비교하는 단계를 포함하고,

   상기 배경을 투과한 광 및 상기 렌즈를 투과한 광으로부터 발생된 상기 픽셀들의 상기 그레이 스케일 값들 사이의 차이는 상기 광학 디바이스 내의 기공들과 상기 주변 배경 내의 기포들을 구별하기에 충분한 값으로 이루어지는 광학 디바이스 검사 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 파장 대역은 80% 내지 100%가 상기 광학 디바이스에 의해 흡수되는 광학 디바이스 검사 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 파장 대역은 98% 내지 100%가 흡수되는 광학 디바이스 검사 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 파장 대역은 340㎚ 내지 360㎚인 광학 디바이스 검사 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 파장 대역은 80% 내지 100%가 투과되는 광학 디바이스 검사 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 파장 대역은 98% 내지 100%가 투과되는 광학 디바이스 검사 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 파장 대역은 385㎚ 내지 405㎚인 광학 디바이스 검사 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 강도 대 상기 제 2 강도의 비율은 2:1인 광학 디바이스 검사 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 강도 대 상기 제 2 강도의 비율은 1.5:1인 광학 디바이스 검사 방법.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 주변 배경의 상기 그레이 스케일들과 상기 광학 디바이스의 결함이 없는 구역 사이의 차이는 120 내지 180인 광학 디바이스 검사 방법.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 주변 배경의 상기 그레이 스케일들과 상기 광학 디바이스의 결함이 없는 구역 사이의 차이는 140인 광학 디바이스 검사 방법.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계에서 투과되며 상기 감광성 픽셀 어레이상에 입사되는 상기 광의 강도는 상기 광학 디바이스의 결함이 없는 구역의 상기 포착된 이미지가 상기 감광성 픽셀 어레이의 감광도의 중간 범위에 이르도록 추가로 조절되는 광학 디바이스 검사 방법.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 파장 대역 및 상기 제 2 파장 대역은 하나의 광원 및, 상기 제1파장 대역 또는 상기 제2파장 대역내에 들어가지 않는 광의 파장들을 제거하기 위한 하나 이상의 필터에 의해 생성되는 광학 디바이스 검사 방법.
14. (a) 제 1 파장 대역 및 제 2 파장 대역을 포함하는 광으로 광학 디바이스 및 주변 배경을 조명하는 단계로서,

    상기 제 1 파장 대역 및 상기 제 2 파장 대역은 상이한 파장들로 이루어지며, 상기 제 1 파장 대역은 제 1 강도를 가지고 상기 제 2 파장 대역은 제 2 강도를 가지는 상기 조명단계와;

    (b) 상기 광을 상기 광학 디바이스를 통해 투과시키는 동안에 상기 제 1 파장 대역의 51% 내지 100%가 상기 광학 디바이스에 의해 흡수되고 상기 제 2 파장 대역의 51% 내지 100%가 상기 광학 디바이스를 통해 투과되며, 렌즈를 투과한 광을 감광성 픽셀 어레이상에 포착하는 단계와;

    (c) 상기 광을 상기 주변 배경을 통해 투과시키는 동안에 상기 제 1 파장 대역 및 상기 제 2 파장 대역의 51% 내지 100%가 투과되며, 상기 배경을 투과한 광을 감광성 픽셀 어레이상에 포착하는 단계와;

    (d) 상기 광학 디바이스 및 상기 주변 배경의 이미지를 생성하는 단계를 포함하고,

    상기 (c) 단계 및 상기 (b) 단계에 의해 생성된 이미지의 그레이 스케일 값들 사이의 차이는 상기 광학 디바이스 내의 기공들과 상기 주변 배경 내의 기포들을 구별하기에 충분한 값으로 이루어지는 광학 디바이스 검사 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 파장 대역은 98% 내지 100%가 흡수되는 광학 디바이스 검사 방법.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 제 2 파장 대역은 80% 내지 100%가 투과되는 광학 디바이스 검사 방법.
17. 제 14 항에 있어서, 상기 제 2 파장 대역은 385㎚ 내지 405㎚인 광학 디바이스 검사 방법.
18. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 강도 대 상기 제 2 강도의 비율은 1.5:1인 광학 디바이스 검사 방법.
19. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 파장 대역 및 상기 제 2 파장 대역은 하나의 광원 및, 상기 제1파장 대역 또는 상기 제2파장 대역내에 들어가지 않는 광의 파장들을 제거하기 위한 하나 이상의 필터에 의해 생성되는 광학 디바이스 검사 방법.
20. 제 1 항에 있어서, 상기 제1파장 대역은 상기 광학 디바이스의 중심 구역을 조명하고,

    상기 제2파장 대역은 상기 광학 디바이스의 에지를 조명하는 광학 디바이스 검사 방법.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 중심 구역은 상기 광학 디바이스의 상기 에지로부터 2㎜까지 연장되는 광학 디바이스 검사 방법.
22. 제 20 항에 있어서, 상기 중심 구역은 상기 광학 디바이스의 상기 에지로부터 4㎜까지 연장되는 광학 디바이스 검사 방법.
23. 제 20 항에 있어서, 상기 제 1 대역폭을 갖는 광은 370㎚ 내지 405㎚의 파장을 갖는 가시광을 포함하는 광학 디바이스 검사 방법.
24. 제 20 항에 있어서, 상기 제 2 대역폭을 갖는 광은 330㎚ 내지 367㎚의 파장을 갖는 자외광을 포함하는 광학 디바이스 검사 방법.
25. (a) 제 1 파장 대역 및 제 2 파장 대역을 포함하는 광으로서, 상기 제 1 파장 대역 및 상기 제 2 파장 대역은 상이한 파장들로 이루어지며, 상기 제 1 파장 대역은 제 1 강도를 가지고 상기 제 2 파장 대역은 제 2 강도를 가지는 광을 사용하여 광학 디바이스 및 주변 배경을 조명하는 수단과;

    (b) 상기 광을 상기 광학 디바이스를 통해 투과시키는 동안에 상기 제 1 파장 대역의 51% 내지 100%가 상기 광학 디바이스에 의해 흡수되고 상기 제 2 파장 대역의 51% 내지 100%가 상기 광학 디바이스를 통해 투과되며, 렌즈를 투과한 광을 감광성 픽셀 어레이상에 포착하는 수단과;

    (c) 상기 광을 상기 주변 배경을 통해 투과시키는 동안에 상기 제 1 파장 대역 및 상기 제 2 파장 대역의 51% 내지 100%가 투과되며, 상기 배경을 투과한 광을 감광성 픽셀 어레이상에 포착하는 수단과;

    (d) 상기 (b) 수단 및 상기 (c) 수단으로부터 발생된 픽셀들을 판독하고 상기 판독의 그레이 스케일 값들을 비교하는 수단을 포함하고,

    상기 배경을 투과한 광 및 상기 렌즈를 투과한 광으로부터 발생된 상기 픽셀들의 상기 그레이 스케일 값들 사이의 차이는 상기 광학 디바이스 내의 기공들과 상기 주변 배경 내의 기포들을 구별하기에 충분한 값으로 이루어지는 광학 디바이스 검사 장치.
26. 제25항에 있어서, 사용시에 상기 제 1 파장 대역은 상기 광학 디바이스의 중심 구역을 조명하고,

    사용시에 상기 제 2 파장 대역은 상기 광학 디바이스의 에지를 조명하는 광학 디바이스 검사 장치.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 조명 수단은 상기 중심 구역을 조명하기 위한 광원 및 제 1 필터 소자를 포함하고, 상기 제 1 필터 소자는 가시 영역 내의 광을 투과시키는 광학 디바이스 검사 장치.
28. 제 26 항에 있어서, 상기 조명 수단은 상기 에지를 조명하기 위한 광원 및 제 2 필터 소자를 포함하고, 상기 제 2 필터 소자는 자외선 영역 내의 광을 투과시키는 광학 디바이스 검사 장치.

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