KR102166189B1 - 습식 안과 렌즈 검사 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 검사 시스템에 관한 것이고, 특히 바람직하게는 자동화된 렌즈 생산 라인에서 습식 안과 렌즈를 검사하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 검사 시스템은, 각각 파장 필터를 사용할 수도 있는 맞춤화된 광학 유닛이 있는 다수의 카메라를 사용하여 안과 렌즈의 다수의 이미지를 캡쳐하는데, 안과 렌즈는 각각 상이한 파장, 또는 상이한 편광에 대하여 구성되고 시간 도메인에서 동일한 순간에 또는 상이한 순간에 조명을 스트로브(strobe)하도록 트리거링되는 다수의 조명 모듈에 의하여 조명된다. 각각의 카메라에 대한 광학 모듈에서 사용되는 적합한 필터는, 특히 모든 조명이 동시에 스트로브되는 경우에 상이한 조명광 파장에서 적합한 이미지가 획득되게 보장한다. 이러한 구성에 의하여 캡쳐되고 검사된 이미지는, 검사 방법의 신뢰성 및 품질 수준이 향상되도록 개선하게 돕는다.

Description

습식 안과 렌즈 검사 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR INSPECTION OF WET OPHTHALMIC LENS}
본 발명은, 바람직하게는 자동화된 렌즈 생산 라인에서 습식 안과 렌즈를 검사하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 검사 유닛은 다수의 검사 채널을 사용하여 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 고해상도 이미징 센서를 가지는 다수의 카메라의 시스템을 제공하는데, 검사할 각각의 채널은 맞춤화된 광학 모듈과 안과 렌즈 검사할 안과 렌즈를 강조하기 위한 조명 모듈로 이루어진다. 각각의 채널에 대한 광학 모듈은 빔 스플리터와 검사할 결함에 따라 암시야 및 명시야 이미지를 획득하도록 광을 조절하는 연관된 렌즈 컴포넌트를 더 포함할 수도 있다. 또한 본 발명은 특정 결함 타입에 적합하도록 구성되어 검사 품질을 크게 향상시키는, 상기 채널에 의하여 캡쳐된 상기 이미지를 검사하는 방법을 제공한다.
안과 렌즈는 널리 사용되며 수요가 많기 때문에, 표준 렌즈 및 미용 렌즈 모두의 매우 높은 품질의 렌즈를 대량으로 생산할 필요가 있다. 일반적으로, 자동화된 생산 라인에서 생산된 렌즈가 예측불가능한 문제점들이 발생하는 수동 생산 시스템에 의해 생산된 렌즈보다 더 신뢰성이 높다는 것은 공지된 사실이다. 또한, 프리미엄 품질의 제품을 고객에게 전달하기 위하여, 렌즈를 검사하고 일관적인 고품질 검사 프로세스를 유지하는 검사 시스템이 자동화된 생산 라인의 핵심적인 부분이라는 것은 널리 받아들여지는 사실이다. 파라미터를 규칙적으로 변경(tweaking)하고 다양한 안과 렌즈 모델의 검사 특징을 포함하는 구성 파일을 생성하면, 상이한 타입의 렌즈에 대하여 유연하게 검사 시스템을 적응시킬 수 있다. 안과 렌즈는 시력을 교정하기 위해서 뿐만 아니라 안과 렌즈에 문양을 인쇄함으로써 눈의 미용적인 모습을 향상시키기 위해서도 사용된다. 그러므로 이들에 결함이 없다는 것을 보장하기 위해서 많은 주의가 필요하다. 이러한 안과 렌즈는 자동화된 생산 라인에서 매우 대량으로 생산된다. 렌즈들 각각이 엄격한 품질 제어 표준에 따라서 생산되도록 보장하기 위해서, 자동화된 검사 방법을 사용하여 렌즈를 패키징 직전에 검사하는 것이 중요하다.
패키징 이전에, 안과 렌즈는 투명한 렌즈 홀더에 놓여진다. 각각의 홀더는 하나의 렌즈를 홀딩하는데, 이것은 액체 용액 내에 담가진다. 홀더 내의 습식 렌즈는 렌즈 캐리어가 자동화된 생산 라인에서 콘베이어를 따라 이동할 때에 검사된다. 생산 라인의 수율을 증가시키기 위해서, 렌즈들이 가능한 한 빨리 검사돼야 한다.
사용되는 홀더는 하단면에 아무 코팅이 되어 있지 않는 투명 유리로 제조되는 것이 바람직할 것이다. 홀더의 하단면이 코팅되면, 균일하지 않은 백그라운드를 가지는 이미지가 생길 수 있다.
습식 안과 렌즈의 검사를 위해서 일반적으로 사용되는 기법은 명시야 이미징, 암시야 이미징, 및 적외선 영역에 있는 조명을 사용하여 캡쳐된 이미지를 사용하는 것이다. 할로겐 램프, 제논 램프, LED를 사용한 조명 등의 상이한 타입의 조명들이 존재한다. 상이한 조명을 사용함으로써, 많은 상이한 타입의 결함이 확대되고, 따라서 캡쳐된 이미지가 매우 미세한 타입의 결함이 용이하게 검출되게 하고, 그 결과 잘못된 불량처리를 최소화한다.
선행 기술인 미국 특허 6765661 호는 양호한 품질의 결함 검사가 이루어지게 하기 위해서 명시야 이미징과 암시야 이미징을 결합하여 사용하는 기술을 개시한다. 그러나, 동일한 발명자의 후속되는 발명들(선행 기술 미국 특허 7663742 호 및 7855782 호)로부터 분명하게 알 수 있는 바와 같이, 단지 명시야 이미징을 암시야 이미징과 결합하여 사용하는 것만으로는 안과 렌즈의 모든 타입의 결함을 광범위하게 검사하기에 불충분하다.
선행 기술인 미국 특허 7855782 호 및 7663742 호는, 사이즈의 정확도, 표면 결함, 찢김, 주변부 파손, 방울 및 이물질을 포함하는 것, 및 안과 렌즈의 에지에 있는 작은 결함과 같은 모든 타입의 결함을 검사하기 위해서 명시야 이미징 또는 암시야 이미징과 함께 위상 콘트라스트 이미징을 결합하여 사용하는 것을 개시한다.
위의 발명에서 논의된 종래 기술에서는 광을 이차 빔으로 분할하기 위한 빔 스플리터 및 다른 광학기와 함께 단색 조명 광원이 사용되는데, 이차 빔 중 하나는 위상 콘트라스트 이미징을 위하여 사용되는 반면에 다른 빔은 명시야 이미징 또는 암시야 이미징을 위하여 사용된다. 위상 콘트라스트 이미징과 함께 명시야 이미징 또는 암시야 이미징을 위하여 광원을 순차적으로 스위칭하면, 안과 렌즈의 전체 검사가 이루어진다. 이것은 시간이 소비되는 작업이고 조명과 외부 광 사이의 기생 효과에 노출될 수 있다. 더욱이, 평평한 하단면을 가지는 홀더를 사용하면 검사할 대상의 에지의 위치를 일관적으로 결정하는 것이 어려워지는데, 이것은 대상이 홀더 주위에서 이동할 수 있기 때문이다. 초점 심도가 낮으면, 안과 렌즈의 일부 지점에서의 이미지의 선예도에도 영향을 주며, 이것이 에지 검출 능력 및 후속 결함 검사에 영향을 미친다.
그러므로 상이한 조명 파장, 상이한 편광 아래에서 다수의 검사 카메라를 사용하여 안과 렌즈의 다수의 고해상도 이미지를 캡쳐하고, 이미지 품질을 희생시키지 않으면서 사용자가 선택한 것과 동일한 순간 또는 상이한 순간에 조명 및 카메라 셔터를 트리거링할 수 있는 기술이 필요하다. 이것이 본 발명의 목적이다.
본 발명은 너무 많은 공간이 필요하지 않고 대상을 하나의 검사 스테이션에서 다른 스테이션으로 이동시킬 필요가 없어서 검사 시간을 크게 감소시키고 생산 라인의 수율을 증가시키는, 검사 스테이션을 추가하거나 제거하도록 구성되는 시스템 아키텍처의 형태로 디바이스를 제공함으로써 이러한 문제점을 해결한다.
본 발명의 일 양태에서, 상이한 파장에 대한 필터를 사용할 수도, 사용하지 않을 수도 있으며 맞춤화된 광학 모듈을 각각 가지는 다수의 흑백 카메라를 사용하여 안과 렌즈의 다수의 이미지를 캡쳐하기 위한 디바이스가 제공된다. 검사할 대상(안과 렌즈)은 다수의 조명 모듈에 의하여 조명되는데, 각각의 조명 모듈은 상이한 파장 또는 상이한 편광에 대해 구성되고, 시간 도메인에서 상이한 시각에 또는 동일한 순간에 조명을 스트로브하도록 트리거링된다.
본 발명의 일 양태에서, 본 발명은 상이한 파장 필터를 사용할 수도, 사용하지 않을 수도 있는 맞춤화된 광학 모듈을 각각 가지는 다수의 흑백 카메라를 사용하여 안과 렌즈의 다수의 이미지를 캡쳐하기 위한 방법을 제공한다. 검사할 대상(안과 렌즈)은 다수의 조명 모듈에 의하여 조명되는데, 각각의 조명 모듈은 상이한 파장 또는 상이한 편광에 대해 구성되고, 시간 도메인에서 상이한 시각에 또는 동일한 순간에 조명을 스트로브하도록 트리거링된다.
본 발명의 다른 양태에서, 시스템은 다수의 검사 스테이션의 카메라들로부터, 대상의 다수의 암시야, 명시야 이미지 및 고콘트라스트 이미지 또는 대상의 상이하게 조명된 이미지를 동시에 캡쳐하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 양태에서, 시스템은 상이한 시점에 관련된 조명 모듈을 선택적으로 스트로브함으로써, 다수의 검사 스테이션의 카메라들로부터, 대상의 다수의 암시야, 명시야 이미지 및 고콘트라스트 이미지 또는 대상의 상이하게 조명된 이미지를 개별적으로 캡쳐하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 본 발명은 상이한 형태의 홀더에 홀딩된 대상의 다수의 이미지를 캡쳐하고 검사하기 위한 디바이스 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 본 발명은 인쇄되거나, 유색이거나, 또는 단지 투명한 안과 렌즈인 대상의 다수의 이미지를 캡쳐하고 검사하기 위한 디바이스 및 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 세부 사항과 장점은 후속하는 상세한 설명 및 도면으로부터 알 수 있게 될 것이다.
본 발명을 본 발명의 가능한 배치구성을 예시하는 첨부 도면에 대하여 더 설명하는 것이 편리할 것이다. 본 발명의 다른 배치구성이 가능하며, 결과적으로 첨부 도면의 세부사항은 본 발명의 앞선 설명의 일반성을 대체하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
도 1 은 본 발명에 따르는 다수의 조명 모듈 및 다수의 카메라 검사 시스템의 예시도를 도시한다.
도 2 는 통상적으로 몰딩 프로세스 이후에 수행되는 건식 렌즈 검사를 위한 여러 렌즈 홀더를 도시한다.
도 3 은 보통 액체(미도시)를 포함하는, 평평한 하단면을 가지는 다른 홀더를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 파장 1, 2, 및 3(WL1, WL2 및 WL3)의 통상적 조명 디바이스의 스펙트럼 민감도의 그래프를 도시한다.
도 5 는 3 개의 상이한 조명 파장(예를 들어: 650nm, 550nm, 및 450nm에서 광을 방출하는 조명 모듈)에 의하여 조명되는 3 개의 상이한 채널에서 공통적으로 검사되는 통상적 결함들의 표를 보여준다.
도 6 은 본 발명의 시스템의 검사 흐름도를 도시한다.
도 7 은 검사 흐름도의 단계 102 에서 위치가 결정된 정상 렌즈의 에지를 도시한다.
도 8 은 단계 102 의 렌즈 이미지의 부분 A의 펼쳐진 이미지(unwrapped image)를 도시한다.
도 9 는 도 8 의 펼쳐진 이미지로부터 추출된 소부분의 이미지를 도시한다.
도 10 은 이치화 이후의 도 9 의 이미지를 도시한다.
도 11 은 검사 흐름도의 단계 102 에서 위치가 결정된 뒤집힌 렌즈의 에지를 도시한다.
도 12 는 단계 102 의 렌즈 이미지의 부분 B의 펼쳐진 이미지를 도시한다.
도 13 은 도 12 의 펼쳐진 이미지로부터 추출된 소부분의 이미지를 도시한다.
도 14 는 이치화 이후의 도 13 의 이미지를 도시한다.
도 15 는 정상 렌즈의 암시야 이미지를 도시한다.
도 16 은 도 15 의 암시야 이미지의 부분 C의 확대 이미지를 도시한다.
도 17 은 정상 렌즈의 명시야 이미지를 도시한다.
도 18 은 도 17 의 명시야 이미지의 부분 E의 확대 이미지를 도시한다.
도 19 는 도 16 및 도 18 의 이미지들을 오버레이한 이후에 결과적으로 얻어지는 이미지이다.
도 20 은 뒤집힌 렌즈의 암시야 이미지를 도시한다.
도 21 은 도 20 의 암시야 이미지의 부분 D의 확대 이미지를 도시한다.
도 22 는 뒤집힌 렌즈의 명시야 이미지를 도시한다.
도 23 은 도 22 의 명시야 이미지의 부분 F의 확대 이미지를 도시한다.
도 24 는 도 21 및 도 23 의 이미지들을 오버레이한 이후에 결과적으로 얻어지는 이미지이다.
도 25 는 찢김 결함이 있는 렌즈의 명시야 이미지를 도시한다.
도 26 은 도 25 의 렌즈의 에지 영역의 펼쳐진 이미지를 도시한다.
도 27 은 틈새 결함이 있는 렌즈의 이미지를 도시한다.
도 28 은 도 27 의 렌즈의 에지 영역의 펼쳐진 이미지를 도시한다.
도 29 는 틈새 결함이 존재하는 지역의 확대 이미지를 도시한다.
도 30 은 이중 에지 결함이 있는 렌즈의 이미지를 도시한다.
도 31 은 도 30 의 렌즈의 에지 영역의 펼쳐진 이미지를 도시한다.
도 32 는 이중 에지 결함이 존재하는 지역의 확대 이미지를 도시한다.
도 33 은 비-원형 결함이 있는 렌즈의 이미지를 도시한다.
도 34 는 도 33 의 렌즈의 에지 영역의 펼쳐진 이미지를 도시한다.
도 35 및 도 36 은 공기 방울 결함이 있는 렌즈의 암시야 및 명시야 이미지를 각각 도시한다.
도 37 은 도 35 및 도 36 에 표시된 영역 X1 및 영역 X2 에 대한 상이한 임계에서 이미지들을 표시하는 표를 보여준다.
도 38 은 X 축에 백색 대 흑색 픽셀 비율이 표시되고 Y 축에 샘플의 개수가 표시된 분포 곡선을 보여준다.
위에서 언급된 도면들을 참조하여 본 발명에 따르는 바람직한 실시예가 설명될 것이다.
본 발명의 시스템은 다수의 조명 모듈을 사용하여 조명되는 대상의 고해상도 이미지를 캡쳐하기 위하여 다수의 카메라 및 광학 모듈을 사용한다. 조명 모듈은 변동하는 파장을 가지고, 또한 상이한 편광을 가질 수도 있다. 상이한 조명 파장을 사용함으로써, 이미지를 캡쳐할 때에 시스템은 특히 이들이 이미지가 캡쳐되는 동안 동시에 스트로브되거나 트리거링될 경우에 조명들 사이에 발생하는 임의의 기생 효과에 대해 강건해진다. 또한 시스템은 필터 파장을 제외한 광의 모든 다른 파장을 제거하기 위하여 컬러 필터를 사용할 수도 있다. 이와 같이 캡쳐된 이미지들 사이에 간섭을 억제하는 시스템은 확장되는 결함을 가지는 이미지를 생성한다. 따라서 정확도 및 검사 속도의 관점 모두에서 검사 품질을 크게 개선하는 양질의 이미지가 획득된다.
더 나아가, 초점 심도가 흔히 양보되는 피쳐라는 것이 선행 기술의 시스템에서 발견되었다. 종래 기술에서 발견되는 바와 같이 얕은 초점 심도를 사용하는 시스템을 이용하여 이미지들을 캡쳐한 최종적인 결과는, 초점 심도의 범위를 벗어나게 되는 캡쳐된 이미지의 영역에서 발견되는 미세한 결함의 선명도가 부족해진다는 것이다. 특정한 제품 타입에 대하여 이루어지는 광학적인 조절에 따라서, 안과 렌즈의 캡쳐된 이미지는 특정한 부분에서는 선명하고 다른 부분에서는 흐리게 된다. 결함이 부정확하게 측정되면 결함이 있는 렌즈가 시장에 배포되게 된다. 더욱이, 다수의 카메라 시스템에서 더 큰 초점 심도를 구현하는 것이 매우 어려운 일이라는 것이 발견되었다.
본 발명의 광학계는 렌즈의 곡률에 거의 근사하게 매칭되는 초점 심도를 가지도록 설계된다. 이와 같이 초점 심도의 범위가 휘어지게 되면 렌즈의 전체 프로파일에 걸쳐 첨예한 이미지를 캡쳐하는 것이 용이해 진다. 홀더가 렌즈를 홀딩하기 위하여 휘어진 리세스 또는 평평한 리세스를 가지는지와 무관하게, 전체 렌즈에 대해 양호하게 초점이 맞춰지기 때문에 대상을 더 빨리 홀더와 맞게 위치시킬 수 있다. 사용자에 의하여 시각화되거나 컴퓨터 프로그램에 의하여 분석되는 경우에 결과적으로 얻어지는 이미지는 찢김, 방울, 잘림 및 매우 낮은 콘트라스트 결함이 쉽게 보여지고 검출될 수 있게 한다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시스템은 "N"개의 조명 모듈 및 "N" 개의 카메라, 특수하게 설계된 홀더, 조명 모듈로부터 안과 렌즈로 조명을 디렉팅하고, 검사할 피쳐의 타입에 따라 각각의 카메라에 대하여 특수하게 설계된 광학 모듈을 통해 개별 카메라로 디렉팅하는 빔 스플리터를 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 조명 모듈은 다수의 이미지를 동시에 획득하기 위하여 동시에 스트로브된다. 적합한 파장 필터가 임의의 기생 효과를 제거하기 위하여 사용된다. 시스템은 더 높은 해상도의 이미지를 얻기 위해 흑백 카메라를 사용한다. 더욱이, 상이한 조명 모듈은 상이한 시간 간격으로 스트로브될 수도 있고, 다수의 카메라는 이미지를 캡쳐하기 위하여 조명 스트로브 펄스와 동기화된다. 몇 가지 경우에, 이미지의 강도 요구 사항에 맞추기 위하여 이미지를 캡쳐하기 이전에 시간 지연이 발생하도록 할 필요가 있다. 조명이 최대 강도에 도달하기까지 걸리는 시간이 더 느린 경우에, 지연이 카메라 셔터 트리거에 흔히 포함된다. 예를 들어; 카메라가 조명과 동일한 에지에서 트리거링되는 경우, 이미지는 시간 셔터가 트리거링된 시간에 따라 흐려지거나 희미해지는 경향이 있다. 균일한 강도의 이미지를 얻기 위해서, 카메라 셔터 트리거를 적어도 50 마이크로초만큼 지연시켜서 광도가 자신의 포화점에 도달하게 하고, 그 이후에 카메라 셔터가 트리거링되게 하는 것이 바람직하다. 이러한 방법의 결과로서 조명 스트로브 펄스가 카메라 셔터 펄스보다 보통 더 길게 되지만, 이러한 기법은 결과적으로 일관적인 이미지를 얻게 한다. 조명 제어 메커니즘은 본 발명의 범위를 벗어나기 때문에 도시되지 않는다.
"N2" 개의 채널들 각각의 광학기는 대상의 상이한 조명 특징을 제공하도록 다르게 설계된다. 조명 시스템은 암시야 또는 명시야 이미지를 생성하도록 상이한 파장 광 모듈을 사용하여 구성된다. 상이한 타입의 결함에 대하여 조명은 다르게 선택되어야 할 수도 있다. 이러한 경우에, 카메라 및 연관된 맞춤화된 광학기 및 조명의 개수는 광의 특정한 파장 및 배율에서 더 잘 확장되는 특정 결함 타입을 제공하도록 증가되어야 할 수도 있다. 더욱이, 독립적이거나 동시에 이루어지는 이미지 캡쳐의 방법과 관련하여, 이러한 방법은 특정 결함에 대한 최적 이미지를 획득하기 위하여 평가되어야 할 수도 있다.
다른 실시예에서, 흑백 카메라는 컬러 카메라로 대체되어 감소된 해상도로 컬러 이미지를 획득할 수도 있다. 캡쳐된 컬러 이미지는 3 개의 상이한 컬러가 추출되게 할 수 있으며, 이것은 추출된 이미지 내의 결함을 검출하기 위하여 적합한 알고리즘을 사용하여 추가적으로 분석될 수 있다.
본 발명이, 다수의 이미징 디바이스 및 조명을 사용하여 대상(안과 렌즈)의 이미지가 매우 정확하고 첨예하게 초점이 맞춰지게 하는 이미징 시스템에 직결된다는 것에 주의한다. 이와 같은 경우에만, 상기 이미지가 찢김, 잘림, 공기 방울, 비지틴트(visitint) 포함, 파손, 변형, 치수 결함 및 이물질 오염을 포함하지만 이들로 한정되는 것은 아닌 안과 렌즈 내의 미세한 피쳐 또는 결함을 효율적으로 검출하기에 적합해진다.
본 발명의 시스템에 따라서 다수의 명시야, 암시야 및 고콘트라스트 이미지를 캡쳐할 수 있다. 검사할 안과 렌즈는 유리 홀더에 홀딩되고 액체 내에서 서스펜드된다(suspended). 바람직하게는 홀더는 캡쳐되는 이미지에 임의의 비일관성이 발생하는 것을 막기 위하여 하단면에 아무런 코팅도 없는 깨끗한 유리로 제조된다. 하단 코팅이 있는 유리 홀더가 사용되는 경우 불균일한 이미지가 얻어진다. 이러한 이유로, 하단면에 어떠한 코팅도 없는 깨끗한 유리 홀더가 사용되는 것이 추천된다. 안과 렌즈가 액체 내에 서스펜드되는 홀더의 디자인과 무관하게, 광학계는 렌즈의 곡률과 근사하게 맞춤되는 초점 심도를 가지도록 설계된다. 예를 들어, 렌즈의 홀더가 14mm의 내경을 가지고 렌즈가 8 mm의 반경을 가지면, 광학계는 반경이 11mm인 휘어진 초점 심도를 가지는데, 이를 통하여 전체 렌즈에 초점이 맞도록 보장된다. 휘어진 초점 심도는 렌즈가 광축의 중심으로부터 다소 천이된다고 하더라도 렌즈를 위치결정하게 한다.
안과 렌즈가 위치되는 홀더는, 예를 들어 물 또는 식염수 또는 유사한 투명 용액과 같은 액체를 포지셔닝된다. 보통, 홀더는 그 안의 안과 렌즈가 자신의 하단에 자동적으로 중심이 맞춰지도록 설계된다. 여러 타입의 홀더가 렌즈를 홀딩하기 위하여 이용되지만, 광학 모듈에 맞게 설계된 초점 심도의 휘어진 프로파일 때문에 전체 렌즈에 초점이 맞게 된다. 홀더는 독립형 디바이스로서 사용될 수도 있고 또는 다수의 홀더를 보유하는 더 큰 메커니즘의 일부일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 홀더는 도 2 에 도시된 바와 같이 렌즈를 거꾸로 홀딩한다. 이러한 홀더에 위치된 렌즈는 렌즈를 생산하기 위하여 사용되는 몰드에서와 같다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 검사 시스템에 렌즈를 위치시키기 위하여 표준 홀더가 사용된다. 이러한 홀더는 도 3 에 도시된 바와 같이 평평한 하단면을 가지고, 렌즈는 홀더 안의 액체(미도시)에 서스펜드된다.
도면의 상세한 설명:
도 1 을 참조하면, 검사 시스템은 다수의 카메라(1, 2, 3 내지 N)로 이루어지는데, 이들에는 광학 모듈(5, 6, 7 내지 N2)이 각각 탑재된다. 카메라는 고해상도 이미지를 캡쳐하기 위한 흑백 카메라인 것이 바람직하다. 센서(5, 6, 7 및 N) 대신에 컬러 카메라가 사용될 수도 있지만 이미지 해상도는 동일한 해상도의 흑백 카메라와 비교할 때 더 낮다.
당업자는 검사 목적에 맞도록 동일한 시스템 내에 흑백 및 컬러 카메라가 모두 이용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 광학 모듈(5, 6, 7 내지 N2)의 구성은 캡쳐될 결함의 타입 및 이용될 조명의 타입에 따라 달라진다.
조명 모듈(14, 15, 16 내지 N5)은 광의 상이한 파장(WL1, WL2, WL3, 등)에 맞도록 구성되어 도 5 의 표에 표시되는 바와 같은 상이한 결함을 강조한다. 더 많은 수의 이러한 조명 모듈이 추가적으로 적합한 광학 모듈과 통합되어 새로운 타입의 결함을 검출할 수 있게 할 수 있다. 기본적으로는, 검사 시스템은 요구 사항에 기초하여 새로운 검사 채널을 추가함으로써 요구되는 바와 같이 구성될 수 있다. 빔 스플리터(11, 12, 13 내지 N4)는 조명 모듈(14, 15, 16 내지 N5)로부터 발생하는 특정 파장의 광을 홀더(17)에 서스펜드된 안과 렌즈(18)로 편향시킨다. 빔 스플리터(8, 9, 10 내지 N3)는 검사 중인 렌즈(18)를 통해 투과된 광을 맞춤화된 광학 모듈(5, 6, 7 내지 N2) 각각으로 편향시킨다. 마지막으로, 광학 모듈(5, 6, 7 내지 N2)에 의하여 조절된 이후에 카메라(1, 2, 3 내지 N) 각각에 의하여 이미지가 캡쳐된다. 실제로 안과 렌즈 내의 상이한 피쳐의 검사에 적합한 상이한 특징을 가지는 N 개의 이미지가 캡쳐된다.
전술된 바와 같은 홀더(17)는 단색 유리로 제조되고 자신의 표면에 아무런 코팅이 없어서 이미지 왜곡을 최소화한다.
바람직한 실시예에서, 액체(미도시) 내에 잠겨진 안과 렌즈(18)를 포함하는 홀더(17)는 검사 중인 안과 렌즈의 프로파일과 맞춤되는 휘어진 하단면을 가진다.
다른 실시예에서, 도 2 에 도시되는 바와 같이, 홀더는 렌즈 몰딩 프로세스 직후에 건식 상태에서 렌즈를 검사하기에 적합한 거꾸로 뒤집힌 타입(19)일 수 있다.
또 다른 대안적인 실시예에서, 도 3 에 도시되는 바와 같이, 홀더(20)는 평평한 타입인 하단면을 가질 수 있는데, 이것은 또한 습식 렌즈 검사에 적합하다.
도 4 는 3 개의 상이한 파장에서 광을 제공하는 3 개의 조명 모듈의 스펙트럼 민감도를 도시한다. WL1은 400nm 내지 500nm의 범위를 가진다. 통상적으로 WL1은 430nm에 대해서 구성된다. WL2 은 500nm 내지 600nm의 범위를 가진다. 통상적으로 WL2는 550nm에 대해서 구성된다. WL3는 600nm 내지 700nm의 범위를 가진다. 통상적으로 WL3는 650nm에 대해서 구성된다.
조명 모듈(14)로부터 발생하는 광은 파장이 WL1인데, 이것은 400nm 내지 500nm의 범위를 가진다. 통상적으로 WL1은 450nm에 대해서 구성된다. 이러한 광은 산란광 및 반사광으로 이루어지며, 암시야 이미지를 생성한다. 암시야 이미지는 매우 낮은 콘트라스트 결함을 강조하고, 특정한 경우에는 콘트라스트가 없는 결함도 확장된다. 조명 모듈(14)로부터의 광은 빔 스플리터(11)에 의하여 안과 렌즈(18)로 편향되는데, 이것은 홀더(17) 내의 액체에 잠긴다. 빔 스플리터(8)는 안과 렌즈로부터 발생되는 광을 이미징 시스템의 광학 필터(5)로 편향하는데, 이것은 카메라(1)를 포함한다. 도 5 의 표의 열 4 는 파장 WL1의 광을 사용하는 제 1 검사 채널에 의하여 커버되는 결함들을 요약한다.
조명 모듈(15)로부터 발생하는 광은 파장이 WL2인데, 이것은 500nm 내지 600nm의 범위를 가진다. 통상적으로 WL2는 550nm에 대하여 구성되고, 이것은 결함을 강조하여 고콘트라스트 이미지를 생성한다. 카메라(2)는 좁은 조리개로 설정되어, 파장 WL2의 광 헤드(15)에 의하여 제공되는 조명의 결과로서 이미지를 캡쳐한다. 더 작은 조리개에서, 안과 렌즈의 조명은 매우 각도가 좁고, 이것이 거의 모든 결함에 대하여 양호한 콘트라스트로 이미지를 캡쳐하게 한다. 조명 모듈(15)로부터의 광은 빔 스플리터(12)에 의하여 안과 렌즈(18)로 편향되는데, 이것은 홀더(17) 내의 액체에 잠긴다. 빔 스플리터(9)는 안과 렌즈로부터 발생되는 광을 이미징 시스템의 광학 필터(6)로 편향하는데, 이것은 카메라(2)를 포함한다. 도 5 의 표의 열 3 은 파장 WL2의 광을 사용하는 제 2 검사 채널에 의하여 커버되는 결함들을 요약한다.
조명 모듈(16)은 WL3에 대하여 구성될 수 있고, 이것은 600nm 내지 700nm의 범위를 가진다. 통상적으로 WL3는 650nm에 대해서 구성된다. 이러한 파장의 광은 결함을 강조하여, 광학계가 안과 렌즈를 통과해서 광을 디렉팅할 때에 명시야 이미지를 생성하고, 이것이 평행 광선, 수렴 광선 또는 발산 광선(diverging rays)을 생성한다. 조명 모듈(16)로부터의 광은 빔 스플리터(13)에 의하여 안과 렌즈(18)로 편향되는데, 이것은 홀더(17) 내의 액체에 잠길 수도 있다. 빔 스플리터(10)는 안과 렌즈로부터 발생되는 광을 이미징 시스템의 광학 필터(7)로 그리고 카메라(3)로 편향한다. 파장 WL3의 광은 광의 넓은 빔을 가지고, 전체 가시 범위에 걸쳐 균일한 휘도를 가지는 이미지를 제공한다. 이러한 광을 사용하여 명시야 이미징을 하면 더 큰 가시 범위에 걸쳐 균일한 이미지가 생성된다. 조명 강도가 균일하기 때문에 전체 렌즈에 걸친 결함은 쉽게 측정된다. 파장 WL3의 광에 의하여 생성된 이미지가 액체 내의 안과 렌즈의 위치에 민감하지 않으며, 안과 렌즈의 양호한 이미지가 이것의 위치 천이와 무관하게 캡쳐된다는 것에 주의해야 한다. 도 5 의 표의 열 2 은 파장 WL3의 광을 사용하는 제 3 검사 채널에 의하여 검출될 수 있는 결함들을 요약한다.
당업자는, 광의 상이한 파장을 사용한 평가가 수행될 수도 있으며 도 5 에 도시된 것과 유사한 표가 얻어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 연구에 기초하여, 관련된 조명 모듈, 적합한 광학 모듈, 파장 필터 및 관련된 카메라가 검사 채널을 설계하기 위하여 선택될 수 있다. 이러한 시스템의 아키텍처는 검사 채널을 용이하게 추가 또는 제거하게 한다.
바람직한 조명 모듈의 예는 발광 다이오드 또는 단락 아크 제논 플래시 램프이다. 할로겐 램프와 같은 다른 조명 모듈이 사용될 수도 있는데, 이러한 경우 최적 이미지 품질을 얻기 위하여 적합한 필터가 요구될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 검사 채널은 적외선 스펙트럼에서 동작하는 조명 모듈을 가지고 이미지를 캡쳐하기 위하여 전용으로 사용될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 또 다른 검사 채널이 인쇄 품질과 같은 피쳐를 검사하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 조명 모듈은 동일한 순간에 모두 스트로브되고, 모든 카메라가 대응하는 광 설정에 따라 상이한 이미지를 동시에 캡쳐한다.
본 발명의 대안적인 실시예에서, 조명 모듈은 시간 도메인에서 상이한 순간에 스트로브되고, 대응하는 카메라가 광 설정에 따라서 이미지를 캡쳐한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 사용되는 조명 모듈은 검사할 결함의 타입에 따라서 선택적으로 턴오프될 수도 있다.
조명 제어기(미도시)는 스트로브의 강도 및 펄스 지속기간을 변경하도록 제어되는 CPU이다. 또한 CPU는 카메라 셔터에 대한 트리거 펄스 동기화의 타이밍을 제어하여 일관적인 이미지 품질을 얻는다. 명확한 설명을 위하여, 스트로빙(strobing) 메커니즘과 이미지 캡쳐의 기술은 이미지를 컴퓨터 메모리로 이동시키는 주지의 기술이기 때문에 언급되지 않는다. 그러면 이미지는 추가적 이미지 처리를 위하여 다른 메모리 위치로 이동되거나 복제된다.
이제 도 6 을 참조한다. 도 6 은 검사의 프로세스에 대한 흐름도를 도시한다. 소프트웨어 알고리즘은 시퀀스 단계 100 로부터 시작하여 메모리 내의 이미지의 처리를 시작한다(단계 1). 이러한 단계에서, 렌즈 홀더가 우선 검출되고, 이어서 단계 101 에서 렌즈 에지가 검출된다. 소프트웨어가 홀더 안에서 렌즈를 검출할 수 있으면, 검사 시퀀스는 단계 102 로 진행한다. 렌즈의 에지가 발견될 수 없으면, 시퀀스는 단계 103 으로 진행하여 에러 메시지를 표시하고 단계 120 에서 끝난다. 단계 102 에서, 렌즈의 위치는 에지 검색 알고리즘에 의하여 결정되고, 그 후에 렌즈의 존재 또는 부재가 결정된다. 단계 102 에서 렌즈 에지의 위치가 결정되고, 그 위치가 기록된다(logged). 도 7 에서 렌즈 에지는 외부 파선 원으로 표시된다.
제 1 방법은 렌즈 구조 및 이것의 특징에 의존한다. 이러한 방법에 의하면, 단계 104 에서 렌즈 에지로부터 도 7 에 도시되는 바와 같은 렌즈의 동심 영역이 선택되고 추가 처리를 위하여 펼쳐진다(unwrapped). 렌즈의 중심에 대하여 외부 원으로부터 프로그래밍가능한 거리에, 제 2 동심원이 외부 원에 대해 그려진다. 그러면 두 개의 동심원들 내의 영역이 도 8 에 도시되는 바와 같이 펼쳐진다. 펼쳐진 이미지가 척도에 맞게 그려지지 않았다는 것에 주의한다. 에지에 있는 많은 결함이 이미지의 펼쳐진 부분을 사용하여 검출된다.
다음 단계 105 에서, 뒤집힌 렌즈에 대한 검사가 이루어진다. 소영역 A가 사용자에 의하여 프로그래밍된 바와 같이 선택된다. 예를 들어: 영역 A가 추출되고(도 9) 이치화 기법을 사용하여 처리될 수도 있다. 도 10 에 표시된 결과적인 이미지는 백색 수직 라인이 있는 이미지가 된다.
도 11 에 도시되는 바와 같은 다른 이미지도 역시 영역 B와 같은 다른 영역을 선택하여 도 7 과 동일한 방법으로 처리되고, 이치화된다. 도 14 의 결과적으로 얻어지는 이치화된 이미지는 수평 라인을 보여준다.
렌즈 구조는 이것의 열악한 신호-잡음비 특징 때문에, 정상 렌즈는 자신의 이치화된 이미지에서 수직을 가지고 뒤집힌 렌즈는 이치화된 이미지에서 수평 라인을 나타내는 형태이다. 이치화된 이미지 내의 라인들의 방위에 기초하여, 단계 105 에서 결정이 이루어진다. 렌즈가 뒤집힌 것으로 결정되면, 시퀀스는 단계 109 로 진행한다. 렌즈가 정상이거나 뒤집히지 않은 것으로 판단되면, 시퀀스는 다음 세트의 결함이 검출되는 단계 106 으로 진행한다.
뒤집힌 렌즈를 검출하기 위한 제 2 방법이 본 명세서에서 설명된다. 도 15 는 정상 렌즈의 암시야 이미지를 도시한다. 도 16 은 도 15 의 렌즈의 부분 C의 확대 이미지를 도시한다. 렌즈의 에지는 백색으로 휘어진 두꺼운 라인을 보여준다. 도 17 은 동일한 렌즈의 명시야 이미지를 도시한다. 도 18 은 도 17 의 명시야 이미지의 부분 E의 확대 이미지를 도시한다. 분명하게 알 수 있는 바와 같이, 명시야 이미지의 암에지(dark edge)는 도 16 의 암시야 이미지의 백색 에지(white edge)보다 더 두껍다. 도 18 의 이미지가 도 16 의 이미지에 오버레이되면, 도 19 의 결과적인 이미지는 얇은 백색 에지와 후속하는 암에지를 보여준다.
도 20 은 뒤집힌 렌즈의 암시야 이미지이고, 도 21 은 도 20 의 렌즈의 부분 D의 확대 이미지이다. 에지는 정상 렌즈의 도 16 의 경우의 이미지와 매우 유사한 백색 에지를 보여준다. 도 22 는 뒤집힌 렌즈의 명시야 이미지이고, 도 23 은 도 22 의 렌즈의 부분 F의 확대 이미지이다. 도 23 의 명시야 이미지의 암에지는 도 18 과 같은 정상 렌즈의 명시야 이미지에서의 암에지와 비교할 때 더 얇다. 도 23 의 이미지 및 도 21 의 이미지가 오버레이되면, 도 24 의 결과적인 이미지는 백색 에지 및 이에 후속하는 흐린 어두운 라인을 보여준다. 뒤집힌 렌즈의 경우에 암에지가 백색 에지를 넘어서 확대되지 않는 현상이 정상 렌즈와 뒤집힌 렌즈 사이의 차이를 결정하기 위하여 검사될 주된 피쳐이다. 렌즈의 많은 상이한 샘플들을 평가한 이후에, 백색 에지 폭 및 암에지 폭을 사용함으로써 임계 퍼센티지에 도달할 수 있다는 것이 발견되었다. 이러한 파라미터는 정상 렌즈와 뒤집힌 렌즈를 정확하게 검출하기 위하여 사용될 수도 있다.
검사 결과 렌즈가 정상인 것으로 밝혀지면, 검사는 렌즈 에지에 관련된 모든 결함이 검사되는 단계 106 으로 진행한다.
도 25 는 찢김 결함을 가지는 안과 렌즈의 이미지를 도시한다. 이러한 이미지에서, 렌즈와 렌즈 에지의 위치를 결정하고 펼치는 프로세스는 도 6 의 흐름도의 단계 102 및 104 에서 설명된 단계들과 유사하다. 이미지를 펼칠 때에, 소프트웨어는 렌즈의 에지에 대한 찢김 L1 및 L2(도 26)의 높이를 점검한다. 사용자에 의하여 정의된 결함 기준들에 기초하여 프로그램은 렌즈 찢김이 결함인지 아닌지를 결정한다.
도 27 은 틈새 결함이 있는 안과 렌즈의 다른 이미지를 도시한다. 이러한 이미지에서 에지를 추출하고 동심 영역을 펼쳐내는 동일한 프로세스가 실행된다. 펼쳐진 이미지가 도 28 에 표시된다. 틈새 결함의 확대된 영역이 도 29 에 표시되고, 펼쳐진 이미지에서의 이러한 결함의 위치가 도 28 에 표시된다. 여기에서 다시 말하건대, 사용자에 의하여 정의된 결함 기준들에 기초하여 프로그램은 렌즈가 결함인지 아닌지를 결정한다.
도 30 은 이중 에지 안과 렌즈의 이미지를 도시한다. 도 32 의 확대 이미지 및 도 31 의 펼쳐진 이미지는 이중 에지 렌즈임을 표시하는 두 개의 흑색 라인 사이에 백색 라인을 표시한다. 흑색 라인들 사이에 백색 라인이 위치되는 이러한 현상이 이중 에지 결함이라고 결정된다. 이러한 결함의 치수를 사용자 설정된 결함 기준들과 비교하는 추가 처리가 수행되어 해당 렌즈가 결함이 있는지 여부를 결정한다.
도 33 및 도 34 는 비-원형 렌즈의 이미지를 보여준다. 에지의 위치를 결정하고 렌즈 영역을 펼쳐내는 프로세스가 단계 102 및 104 에 따라서 수행된다. 라인 에지로부터 비-원형 영역까지의 거리가 측정되고, 그 후 사용자에 의하여 정의된 불량처리 기준들과 비교되어 렌즈를 불량처리할 것인지 여부를 결정한다.
적은 수의 처리 방법만이 설명되었지만, 당업자는 소프트웨어가 에지에 존재하는 다른 타입의 첨가물(inclusion)을 측정하도록 구성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 에지 결함 검사가 완료되면, 시퀀스는 프로그램이 단계 106 에서 결함이 발견되었는지를 점검하는 단계 107 로 진행한다. 발견되었다면, 시퀀스는 단계 109 및 더 나아가 단계 120 으로 점프한다.
단계 107 에서 결함이 발견되지 않았다면, 시퀀스는 단계 108 로 진행한다. 여기에서 렌즈 내의 결함을 검출하는 프로세스가 시작된다. 이하 설명되는 검사 방법은 렌즈 내에서 발견되는 방울 및 렌즈의 표면에서 통상적으로 발견되는 공기 방울에 관한 것이다. 공기 방울에 기인하여 과도하게 불량처리하는 것을 감소시키기 위하여, 신규한 방법이 아래 설명된다. 당업자는 처리 단계에 사소한 변경만을 가한 동일한 세트의 알고리즘이 기본 알고리즘을 거의 바꾸지 않고 거의 모든 렌즈내 결함을 검출하기 위하여 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 35 및 도 36 은 렌즈의 암시야 이미지를 도시하고, 도 36 은 도 35 의 동일한 렌즈의 명시야 이미지를 도시한다. 분석을 통하여, 두 개의 스폿(X1 및 X2)이 선택되었다. 두 영역(X1 및 X2)은 상이한 임계치에서 이치화되었고, 모두 네 개의 이미지가 도 37 에 표시된 표에 기록되었다(logged). X1 의 이미지 2 는 이미지 2 의 X2 의 백색 영역보다 더 큰 백색 영역을 보여준다. 그러나 X1 의 이미지 1 은 X2 의 이미지 1 에 비하여 더 작은 어두운 영역을 보여준다. 이것과 동일한 내용이 이미지 3 및 4 에도 적용된다. 여러 실험을 통하여, 백색 영역 대 흑색 영역의 퍼센티지 비율이 35%보다 크다면, 렌즈 내에 방울이 존재한다는 것이 발견되었다. 그러나 백색 영역 대 흑색 영역의 비율 퍼센티지가 25% 보다 적으면, 공기 방울은 해당 위치에 존재한다. 25%와 35% 사이의 임의의 퍼센티지 값에 대해서는, 오버레이 방법을 포함할 수도 있지만 이것으로 한정되지는 않는 추가적인 처리가 필요할 수도 있다. 오버레이 방법은 이러한 경우에서는 열 1 및 2 의 이미지인 두 개의 이미지를 오버레이하는 방법을 수반한다. 방울이 렌즈 내에 존재하는 결함 X1의 경우에, 결과적인 이미지는 백색 영역이 흑색 영역과 거의 병합되는 것을 나타낸다. 그러나 방울이 실제로 공기 방울인 X2의 경우에는, X2에 대하여 열 5에 표시된 결과적인 오버레이 이미지에서 백색 영역은 흑색 링에 의하여 둘러싸인다. 오버레이 방법은 렌즈 내에 존재할 수도 있는 매우 미세한 렌즈내 방울을 검출하기 위한 향상된 방법이다.
단계 108 에서 다른 결함을 결정하기 위하여 추가 처리가 수행되는데, 이것에 대해서는 상세히 논의되지 않는다. 단계 110 에서, 프로그램은 단계 108 에서 임의의 결함이 발견되었는지를 점검한다. 발견되었다면, 시퀀스는 단계 109 로 그리고 단계 120 으로 진행하여 프로그램을 마친다. 단계 110 에서 아무런 결함이 발견되지 않았다면, 프로그램 시퀀스는 검사된 안과 렌즈를 프로그램을 종료하기 이전에 통과시킴으로써 단계 111 으로 진행한다.
본 발명은 시료(안과 렌즈)가 선결정된 경로를 따라 이송되고 검사를 위하여 검사 스테이션 아래 위치되게 하는 자동화된 생산 라인에서 사용되는 것이 바람직하다. 안과 렌즈는 검사 시스템을 통과하여 이동되는 것이 바람직하다. 그러나 검사 프로세스가 요구한다면 안과 렌즈는 정지된 위치에서 검사될 수도 있다.
앞선 설명에서 본 발명은 특정한 실시예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 본 발명의 더 넓은 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 당업자에 의하여 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있다는 것이 명백하다. 예를 들면, 하나의 이러한 예는 동일한 대상의 다수의 이미지를 상이한 시간 도메인에서 캡쳐하도록 구성되는 다수의 조명 모듈과 함께 하나의 컬러 또는 흑백 카메라를 사용하는 형태일 수도 있다. 따라서, 이러한 상세한 설명과 도면은 명세서 및 도면은 한정적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.
위에서 설명된 방법은, 바람직하게는 폴리-HEMA 호모 또는 공중합체, PVA 호모 또는 공중합체, 또는 가교폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리실록산 히드로겔(polysiloxane hydrogel)을 포함하는 종래의 히드로겔 소프트 콘택 렌즈인 모든 종류의 안과 렌즈를 검사하기에 적합하다.

Claims (45)

  1. 자동 생산 라인에서 이송되는 안과 렌즈 검사용 비전 시스템으로서,
    안과 렌즈를 조명하도록 되어 있고 상이한 광 스펙트럼을 포함하는 광을 방출하도록 구성되는 복수 개의 조명 모듈;
    상기 안과 렌즈를 강조하도록 상기 복수 개의 조명 모듈을 안내하도록 되어 있는 복수 개의 빔 스플리터로서, 상기 안과 렌즈로부터 조명된 광을 복수 개의 광학 모듈로 편향시키도록 되어 있는, 복수 개의 빔 스플리터;
    적합한 방식에 따라 이미지를 필터링하도록 되어 있는 복수 개의 필터로서, 필터링된 이미지를 상기 복수 개의 광학 모듈이 획득하도록 되어 있고, 각각의 상기 복수 개의 광학 모듈은 상기 안과 렌즈의 상이한 결함의 콘트라스트를 향상시키도록 상기 이미지를 조절하도록 되어 있는, 복수 개의 필터;
    필터링되고 조절된 이미지를 수신하도록 되어 있는 복수 개의 광 검출기;
    상기 안과 렌즈를 이송하도록 되어 있는 렌즈 홀더; 및
    상기 안과 렌즈 내의 결함에 대하여 상기 필터링되고 조절된 이미지를 처리 및 분석하도록 구성되는 이미지 분석 장비를 포함하고,
    상기 이미지 분석 장비는 추가로, 상기 필터링되고 조절된 이미지로부터 에지를 추출하고, 상기 에지로부터 사전-프로그래밍된 오프셋만큼 떨어져 제 1 동심원을 그리며, 상기 제 1 동심원에 대해 제 2 동심원을 그리고, 상기 제 1 동심원과 제 2 동심원 사이의 영역을 펼쳐서 2 차원의 이미지를 형성하고, 뒤집힌 렌즈를 분석하며, 상기 필터링되고 조절된 이미지 내의 박스형 영역을 작은 박스로 규정하고, 암픽셀 및 백색 픽셀을 분리하도록 광도 임계값을 정의함으로써 상기 박스형 영역을 이치화(binarizing)하고, 이치화된 영역 내에서 백색 픽셀 그룹을 식별하며, 적어도 하나의 백색 픽셀 그룹을 특징에 따라 평가하도록 되어 있는, 안과 렌즈 검사용 비전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 조명 모듈에 의하여 방출된 광은 i) 가시광 스펙트럼, ii) 적외선 스펙트럼 또는 자외선 스펙트럼에 있을 수 있는, 안과 렌즈 검사용 비전 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 광학 모듈의 각각의 광학 모듈은 렌즈들의 조합으로 이루어지는, 안과 렌즈 검사용 비전 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광학 모듈 내의 각각의 렌즈는 서로 상이한 선결정된 배율을 가지는, 안과 렌즈 검사용 비전 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    각각의 광학 모듈에는, 상기 이미지로부터 파장을 필터링하고 조명의 적합한 파장을 통과시키도록 구성되는 파장 필터가 제공되는, 안과 렌즈 검사용 비전 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 광 검출기는 흑백 카메라인, 안과 렌즈 검사용 비전 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 카메라에는 조리개가 제공되는, 안과 렌즈 검사용 비전 시스템.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 조리개는 초점 깊이를 증가시키기 위하여 제공되는 더 작은 개구를 갖는, 안과 렌즈 검사용 비전 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 안과 렌즈는 홀더 내에 위치되는, 안과 렌즈 검사용 비전 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 홀더는 식염수 또는 이와 유사한 액체를 함유하도록 되어 있고, 상기 안과 렌즈는 상기 식염수 또는 이와 유사한 액체 내에 서스펜드되는(suspended), 안과 렌즈 검사용 비전 시스템.
  13. 제 2 항에 있어서,
    각각의 조명 모듈은 i) 평행 광선 또는 ii) 수렴 또는 발산 빔(diverging beam)을 제공하도록 구성되는, 안과 렌즈 검사용 비전 시스템.
  14. 안과 렌즈를 검사하는 프로세스로서,
    다수의 이미지가 복수 개의 광 검출기 또는 이미징 디바이스에 의하여 획득되고, 안과 렌즈 내의 결함을 검출하도록 상기 이미지가 이미지 처리 알고리즘에 의하여 이미지 분석 장비 내에서 처리 및 분석되고, 상기 프로세스는:
    획득된 이미지로부터 에지를 추출하는 단계;
    상기 에지로부터 사전-프로그래밍된 오프셋만큼 떨어져 제 1 동심원을 그리는 단계;
    상기 제 1 동심원에 대해 제 2 동심원을 그리는 단계;
    상기 제 1 동심원과 제 2 동심원 사이의 영역을 펼쳐서 2 차원의 이미지를 형성하는 단계; 및
    뒤집힌 렌즈를 분석하는 단계를 포함하되, 분석 단계는:
    a) 상기 2 차원의 이미지 내의 박스형 영역을 작은 박스로 규정하는 단계,
    b) 암픽셀 및 백색 픽셀을 분리하도록 광도 임계값을 정의함으로써 상기 박스형 영역을 이치화하는 단계,
    c) 이치화된 영역 내에서 백색 픽셀 그룹을 식별하는 단계, 및
    d) 적어도 하나의 백색 픽셀 그룹을 특징에 따라 평가하는 단계를 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 안과 렌즈는 복수 개의 조명 모듈에 의하여 조명되도록 되어 있는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수 개의 조명 모듈에 의하여 방출된 광은 i) 가시광 스펙트럼, ii) 적외선 스펙트럼 또는 자외선 스펙트럼에 있을 수 있는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수 개의 조명 모듈에 의하여 방출된 광은 각각의 조명 모듈에 대응하는 단일 트리거 펄스에 의하여 제어되는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 단일 트리거 펄스의 기간은 50 마이크로초인, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 제 14 항에 있어서,
    상기 평가하는 단계에 있어서의 상기 특징은 적어도 하나의 백색 픽셀 그룹의 방위 방향의 결정을 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 방위 방향이 수평이면, 상기 렌즈는 뒤집힌 렌즈로 결정되는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  27. 제 14 항에 있어서,
    상기 뒤집힌 렌즈를 분석하는 단계로서:
    a) 뒤집힌 렌즈 이미지 및 정상 렌즈 이미지 각각의 명시야 이미지에서 제 1의 작은 박스(도 17 의 박스 E 및 도 22 의 박스 F)에 의하여 이미지 내의 제 1 에지 주위의 제 1 영역을 규정하는 단계,
    b) 뒤집힌 렌즈 이미지 및 정상 렌즈 이미지 각각의 암시야 이미지에서 제 2의 작은 박스(도 15 의 박스 C 및 도 20 의 박스 D)에 의하여 이미지 내의 제 2 에지 주위의 제 2 영역을 규정하는 단계,
    c) 박스 C 내에 포함된 이미지를 제 1의 작은 박스 E 내에 포함된 이미지 상에 오버레이하여 오버레이 이미지(도 19)를 얻는 단계,
    d) 박스 D 내에 포함된 이미지를 제 1의 작은 박스 F 내에 포함된 이미지 상에 오버레이하여 오버레이 이미지(도 24)를 얻는 단계,
    e) 오버레이 이미지(도 19 및 도 24)의 백색 에지로부터 암에지(dark edge)의 퍼센티지 확대(percentage expansion)를 식별하는 단계, 및
    f) 오버레이 이미지(도 19 및 도 24) 내의 암에지 대 백색 에지의 상기 퍼센티지 확대의 비율(ratio)을 평가하는 단계를 더 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 평가하는 단계는,
    암에지 대 백색 에지의 상기 퍼센티지 확대의 비율을 프로그래밍가능한 사용자 설정값과 비교하는 단계, 및
    상기 뒤집힌 렌즈의 오버레이 이미지(도 19)와 같이 상기 퍼센티지 확대의 비율이 선결정된 비율을 초과하면 상기 렌즈를 불량처리하는 후속 단계를 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 평가하는 단계는,
    암에지 대 백색 에지의 상기 퍼센티지 확대의 비율을 프로그래밍가능한 사용자 설정값과 비교하는 단계, 및
    정상 렌즈의 오버레이 이미지(도 24)와 같이 상기 퍼센티지 확대의 비율이 선결정된 값에 속하면 상기 렌즈를 합격처리하는 후속 단계를 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  30. 제 14 항에 있어서,
    상기 안과 렌즈 검사 프로세스는,
    안과 렌즈 내의 찢김 결함을 분석하는 단계로서,
    a) 제 2 에지(도 25) 주위의 영역의 펼쳐진 이미지 내에서 렌즈의 제 1 에지를 식별하여 이미지(도 26)를 얻는 단계,
    b) 이미지(도 26) 내에서 찢김 L1 및 L2의 길이를 측정하는 단계, 및
    c) 찢김 L1 및 L2 를 평가하는 단계를 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 평가하는 단계는,
    찢김 L1 및 L2의 높이를 측정하는 단계, 및
    높이 값이 사용자 설정 한계를 초과하면 상기 렌즈를 불량처리하는 후속 단계를 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  32. 삭제
  33. 제 14 항에 있어서,
    상기 안과 렌즈 검사 프로세스는,
    안과 렌즈 내의 틈새 결함을 분석하기 위한 단계로서,
    a) 펼쳐진 이미지(도 27) 내에서 렌즈의 에지를 식별하여 이미지(도 28)를 획득하는 단계, 및
    b) 렌즈의 획득된 이미지(도 28) 내의 에지 프로파일에서 틈새를 위치결정하는 단계를 더 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  34. 제 33 항에 있어서,
    사용자 설정 결함 기준을 규정하는 것을 포함하는 불량처리 단계를 더 포함하되, 상기 사용자 설정 결함 기준에 기초하여 렌즈가 불량인지 여부를 프로그램이 결정하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  35. 제 14 항에 있어서,
    상기 안과 렌즈 검사 프로세스는,
    안과 렌즈 내의 이중 에지 결함을 분석하기 위한 단계로서,
    a) 이미지(도 30)의 펼쳐진 이미지 내에서 렌즈의 에지를 식별하여 이미지(도 31)를 획득하는 단계,
    b) 렌즈 에지(도 30)의 펼쳐진 이미지의 에지 프로파일에서 두 개의 흑색 라인들 사이의 백색 라인을 위치결정하는 단계, 및
    c) 단계 b)의 백색 라인을 특징에 따라 측정하는 단계를 더 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 측정하는 단계에서의 상기 특징은 상기 백색 라인의 치수를 사용자 설정 결함 기준과 비교하여 렌즈 내의 결함을 결정하는 것을 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  37. 제 14 항에 있어서,
    상기 안과 렌즈 검사 프로세스는,
    안과 렌즈 내의 비-원형 결함을 분석하는 단계로서,
    a) 이미지(도 33)의 펼쳐진 이미지 내에서 렌즈의 라인 에지를 식별하여 이미지(도 34)를 획득하는 단계, 및
    b) 획득된 이미지의 특징을 측정하는 단계를 더 포함하되, 상기 특징은 단계 a)에서 식별된 라인 에지의 가상선과 정상 에지 렌즈의 가상선으로부터의 상이한 포인트들에서의 수직 높이를 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는,
    단계 a)에서 식별된 에지를 사용자 설정 기준과 비교하는 단계, 및 비교된 값이 비-원형 결함 렌즈에 대한 사용자 설정 한계를 초과하면 상기 렌즈를 불량처리하는 후속 단계를 더 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  39. 제 14 항에 있어서,
    상기 안과 렌즈 검사 프로세스는,
    안과 렌즈 내의 방울들 또는 용액 내의 공기 방울들을 구별하기 위해 안과 렌즈를 분석하는 단계로서,
    a) 암시야 이미지(도 35) 내에서 백색 스폿(X1 및 X2)을 식별하는 단계,
    b) 명시야 이미지(도 36) 내에서 동일한 세트의 스폿(X1 및 X2)을 식별하는 단계,
    c) 표(도 37)에서 결함 X1 및 X2에 대하여 백색 스폿(열 2)의 면적을 측정하는 단계, 및
    d) 테이블(도 37)에서 백색 스폿(열 2) 주위의 주어진 영역에 대한 백색 픽셀 대 암픽셀 비율을 계산하는 단계를 더 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는,
    백색 대 흑색 픽셀의 비율을 사용자 사전설정 값과 비교하는 단계, 및
    백색 대 흑색 픽셀 값의 비율이 사용자 설정값(도 38 의 V2)을 초과하여 렌즈 내에 방울 결함이 존재함을 나타내면 상기 렌즈를 불량처리하는 후속 단계를 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  41. 제 39 항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는,
    백색 대 흑색 픽셀의 비율을 사용자 사전설정 값과 비교하는 단계, 및
    백색 대 흑색 픽셀 값의 비율이 사용자 설정값(도 38 의 V1)보다 낮아 용액 내에서 공기 방울이 검출됨을 나타내면, 상기 렌즈를 합격처리하는 후속 단계를 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  42. 제 39 항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는,
    백색 대 흑색 픽셀의 비율을 도 38 의 V1과 V2 사이의 값들과 비교하는 단계, 및
    백색 대 흑색 픽셀 값의 비율 값이 V1과 V2 사이의 범위에 있으면 상기 렌즈를 추후 분석용 카테고리로 분류하는 후속 단계를 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 안과 렌즈 검사 프로세스는,
    안과 렌즈 내의 방울 및 용액 내의 공기 방울을 추가로 구별하기 위해 광학 렌즈를 추가로 분석하는 단계로서,
    a) 암시야 이미지(도 35) 내에서 백색 스폿(X1 및 X2)을 식별하는 단계,
    b) 명시야 이미지(도 36) 내에서 동일한 세트의 스폿(X1 및 X2)을 식별하는 단계,
    c) 결함 X1 및 X2에 대하여 백색 스폿(열 2)의 제 1 면적을 측정하고 추출하는 단계,
    d) 결함 X1 및 X2에 대하여 흑색 스폿(열 4)의 제 2 면적을 측정하고 추출하는 단계,
    e) X1 및 X2에 대하여 백색 스폿(열 2)을 흑색 스폿(열 4) 위에 오버레이(열 5)하여 이미지(열 5)를 획득하는 단계, 및
    f) 백색 스폿(열 2) 주위의 주어진 영역에 대하여 백색 픽셀 대 흑색 픽셀 비율을 계산하는 단계를 더 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는,
    백색 대 흑색 픽셀의 비율을 프로그램가능한 사용자 설정값과 비교하는 단계, 및
    백색 대 흑색 픽셀 값의 비율이 사용자 설정값 보다 작아 렌즈 내에 방울 결함이 있음을 나타내면, 상기 렌즈를 불량처리하는 후속 단계를 더 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
  45. 제 43 항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는,
    백색 대 흑색 픽셀의 비율을 프로그램가능한 사용자 설정값과 비교하는 단계, 및
    백색 대 흑색 픽셀 값의 비율이 사용자 설정값을 초과하면, 결함이 용액 내의 공기 방울이지 렌즈 내의 방울 결함이 아니라고 결정하면서, 상기 렌즈를 합격처리하는 후속 단계를 포함하는, 안과 렌즈 검사 프로세스.
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