(57)【要約】オフサルミックレンズのエッジ及び表面を画像化する自動レンズ検査システム（１００）は、オフサルミックレンズを通って光（１１４）をカメラ（１１８）に伝送し、レンズエッジ又はレンズ表面の完全なディジタル画像を作る。ディジタル化された画像を分析してオフサルミックレンズの欠陥又は異常を検出する。オフサルミックレンズの検査方法も又開示される。
2005526235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動オフサルミックレンズ検査システムであって、
（ａ）第１のディジタルカメラ、第２のディジタルカメラ及びオフサルミックレンズ支持体を備えた画像収集システムを有し、画像収集システムは、第１のカメラ及び第２のカメラのピントが互いに異なる時点でオフサルミックレンズに合うことができるようにオフサルミックレンズ支持体上に非水和状態で配置されたオフサルミックレンズを位置決めするよう構成されており、第１のカメラは、第１のカメラのレンズをオフサルミックレンズのエッジに合焦させてオフサルミックレンズのエッジ全体の単一の画像が得られるようオフサルミックレンズから距離を置いたところに位置決めされ、第２のカメラは、第２のカメラのレンズをオフサルミックレンズエッジから間隔を置いて位置するオフサルミックレンズの表面に合焦させてオフサルミックレンズエッジから間隔を置いて位置するオフサルミックレンズの表面の単一の画像が得られるようオフサルミックレンズから距離を置いたところに位置決めされ、
（ｂ）第１のカメラ及び第２のカメラによってそれぞれ得られたオフサルミックレンズのエッジの画像及びオフサルミックレンズのエッジから間隔を置いて位置するオフサルミックレンズの表面の画像を検査する１以上のプログラムをもつ少なくとも１つのコンピュータを備えた画像分析システムを有している、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
第１及び第２のカメラは各々、単一の焦点面のところに位置決めされた単一カメラだけで得られる画像の清澄性に対しオフサルミックレンズのエッジ又はオフサルミックレンズのエッジから間隔を置いて位置するレンズ表面の明瞭な画像が得られるようレンズの一部に合焦するよう位置決めされていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
第１及び第２のカメラは、オフサルミックレンズを通過した近赤外光を受け取るよう構成されていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項４】
少なくとも１つのコンピュータは、カメラにより得られた画像を受け取るよう第１及び第２のカメラと通信状態にあることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項５】
少なくとも１つのコンピュータは、オフサルミックレンズのエッジとオフサルミックレンズのエッジに隣接して位置する背景のコントラストの変化を吟味することによりオフサルミックレンズのエッジの外縁部及び内縁部を追跡するよう構成されたエッジ追跡プログラムを有していることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項６】
少なくとも１つのコンピュータは、オフサルミックレンズのエッジの画像及びオフサルミックレンズのエッジから間隔を置いて位置するオフサルミックレンズの表面の画像中に検出された欠陥を分類するよう構成された少なくとも１つのプログラムを有していることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項７】
少なくとも１つのコンピュータによって検査される画像は、コンタクトレンズのエッジの画像及びコンタクトレンズのエッジから間隔を置いて位置するコンタクトレンズの表面の画像であることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項８】
自動オフサルミックレンズ検査システムであって、
（ａ）画像収集システムを有し、画像収集システムは、
（ｉ）光源を有し、
（ｉｉ）オフサルミックレンズを光源から所定の距離を置いたところに保持し、光源からの光を通過させるよう構成されたオフサルミックレンズ支持体を有し、
（ｉｉｉ）光源によって出され、オフサルミックレンズ支持体を通過した光を受け取るよう位置決めされた対物レンズを備えたカメラを有し、カメラの対物レンズは、カメラがオフサルミックレンズのエッジとオフサルミックレンズのエッジから離れて位置したオフサルミックレンズの表面の両方に同時には合焦しないことを条件として、カメラのピントがオフサルミックレンズのエッジ又はオフサルミックレンズのエッジから離れて位置するオフサルミックレンズの表面に合うようオフサルミックレンズ支持体上に設けられたオフサルミックレンズから所定の距離を置いたところに位置決めされていて、オフサルミックレンズのエッジ全体又はオフサルミックレンズのエッジから離れて位置するオフサルミックレンズの表面全体の単一のディジタル画像を得るようになっており、
（ｂ）オフサルミックレンズのディジタル画像を受け取るよう画像収集システムのカメラと通信状態にある少なくとも１つのコンピュータを含む画像分析システムを有し、コンピュータは、オフサルミックレンズのディジタル画像を分析する命令を有することを特徴とするシステム。
【請求項９】
光源は、約８８０ｎｍの光を出すよう構成されていることを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
光源は、ハウジング内に設けられていて、オフサルミックレンズの空間的に一様な照明をもたらすよう構成された発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１１】
オフサルミックレンズ支持体は、オフサルミックレンズを非水和状態で支持するよう構成された平らな表面を有していることを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１２】
オフサルミックレンズは、凸状前面及び凹状後面を有するコンタクトレンズであり、オフサルミックレンズ支持体は、凸状前面が凹状後面よりもカメラの対物レンズに近く位置するようコンタクトレンズを保持するよう構成されていることを特徴とする請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
オフサルミックレンズ支持体は、オフサルミックレンズを動かしてこれを光源及びカメラと整列状態にしたり非整列状態にする回転支持体であることを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１４】
カメラは、近赤外光以外の光の透過を減少させるフィルタを有していることを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１５】
複数のオフサルミックレンズの完全なレンズエッジ及び複数のオフサルミックレンズのうちの１つのオフサルミックレンズのエッジから離れて位置するレンズ表面の画像を収集するよう位置決めされた複数の光源及びカメラを有していることを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１６】
第１の組をなすカメラ及び第２の組をなすカメラを有し、第１の組をなすカメラは、カメラの対物レンズが検査中のオフサルミックレンズのエッジに合焦されるよう位置決めされ、第２の組をなすカメラは、カメラの対物レンズが検査中のオフサルミックレンズのエッジから離れて位置する表面に合焦されるよう位置決めされていることを特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
オフサルミックレンズを自動的に検査する方法であって、
（ａ）オフサルミックレンズが光源と、オフサルミックレンズのエッジ全体又はレンズのエッジから間隔を置いて位置するオフサルミックレンズの表面全体であるオフサルミックレンズの一部に合焦させられるが、オフサルミックレンズのエッジと表面の両方には合焦させられない対物レンズを有するカメラとの間の光路中に配置されるようオフサルミックレンズ支持体上に設けられたオフサルミックレンズを準備する段階と、
（ｂ）合焦状態にあるオフサルミックレンズの前記一部のディジタル画像を得る段階と、
（ｃ）段階（ａ）において合焦状態から外れたオフサルミックレンズの前記一部が合焦状態になるようにオフサルミックレンズをカメラの下に位置決めする段階と、
（ｄ）段階（ｃ）において合焦状態にあるオフサルミックレンズの前記一部のディジタル画像を得る段階と、
（ｅ）オフサルミックレンズのディジタル画像を欠陥があるかどうかについて検査する段階とを有していることを特徴とする方法。
【請求項１８】
オフサルミックレンズは、凸状前面及び凹状後面を有するコンタクトレンズであり、コンタクトレンズは、凸状前面が凹状後面よりもカメラの対物レンズの近くに位置するようオフサルミックレンズ支持体上に配置されることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記位置決め段階は、オフサルミックレンズ支持体を動かしてオフサルミックレンズが段階（ａ）において合焦状態から外れたレンズの一部に合焦された対物レンズを有する第２のカメラの下に位置決めされるようにする段階から成ることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
段階（ｃ）は、段階（ｂ）で用いられたカメラを動かしてカメラの対物レンズが段階（ａ）において合焦状態から外れたオフサルミックレンズの前記一部に合焦されるようにする段階から成ることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２１】
ディジタル画像は、画素から成り、段階（ｅ）は、ディジタル画像のエッジ周りの画素の強度を測定することによりレンズのディジタル画像のエッジを追跡する段階から成ることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２２】
段階（ｅ）は、オフサルミックレンズのエッジの外縁部及び内縁部を追跡する段階から成ることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
段階（ｅ）は、レンズのエッジを表す画素と隣接の画素のコントラストの差を検出する段階を含み、所定閾値を超えるコントラストの変化は、欠陥として分類されることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
段階（ｅ）で検出された欠陥を分類する段階（ｆ）を更に有していることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
段階（ｂ）は、光源から放出され、オフサルミックレンズを透過した近赤外光を受け取る段階から成ることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２６】
オフサルミックレンズを自動的に検査する方法であって、
（ａ）オフサルミックレンズのエッジにピントが合わされたカメラによりオフサルミックレンズのエッジの完全な画像を得る段階と、
（ｂ）オフサルミックレンズのエッジから見て遠くにピントが合わせされたカメラによりオフサルミックレンズの表面の画像を得る段階と、
（ｃ）段階（ａ）及び段階（ｂ）の画像を画像の分析のために少なくとも１つのコンピュータに伝送する段階とを有していることを特徴とする方法。
【請求項２７】
オフサルミックレンズは、コンタクトレンズであり、コンタクトレンズの画像は、非水和状態のコンタクトレンズの画像であることを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
オフサルミックレンズのエッジの画像は、内縁部及び外縁部を有し、内縁部及び外縁部を少なくとも１つのコンピュータと共に提供されるソフトウェアにより追跡する段階を更に有していることを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
少なくとも１つのコンピュータにより検出された欠陥を分類する段階を更に有していることを特徴とする請求項２６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００２年２月１５日に出願された米国仮特許出願第６０／３５７，６１０号明細書の権益主張出願であり、その開示内容全体を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。
本発明は、レンズ検査システムに関し、特に検査されているレンズの複数の画像を収集して分析することによりオフサルミックレンズを検査する自動システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オフサルミックレンズ、例えばコンタクトレンズを製造する際の精度及び正確さは、患者がかかるレンズを用いる上で非常に重要である。コンタクトレンズの需要の増大により、コンタクトレンズの製造工程は、製造時間を減少させ、製品の在庫回転率を増大させるために自動化された。しかしながら、コンタクトレンズは、レンズを患者に用いるのに不適当にする損傷、異常又は汚染を受けやすい。したがって、欠陥レンズの製造を減少させ、好ましくは無くすために製造されたレンズの検査方法を提供することが望ましい。
コンタクトレンズ検査システムの例が米国特許第５，５００，７３２号明細書、第５，５７４，５５４号明細書、第５，７４８，３００号明細書、第５，８１８，５７３号明細書及び第５，８２８，４４６号明細書に開示されている。
【０００３】
米国特許第５，５７４，５５４号明細書は、コンタクトレンズを依然として透明なレンズモールド上の定位置に位置した状態でコンタクトレンズを検査する自動コンタクトレンズ検査システムを開示している。このシステムは、コリメートされた白色光を放出し、これが透明なレンズモールド及び検査中のレンズを通ってカメラに至るようにする白色光源を用いている。カメラは、２／３インチＣＣＤアレイカメラについては０．５°以内、１／２インチ３カメラについては０．４°以内で一定の観察角を備えたレンズを利用しており、かかる観察角は、コンタクトレンズのエッジの光学検出にとってかかるシステムでは重要である。カメラは、コンタクトレンズの単一の画像を収集し、この画像をレンズのディジタル表示に変換し、レンズの異常を検出するためにコンピュータによって更に処理が行われる。
【０００４】
米国特許第５，８１８，５７３号明細書は、検査レンズを照明するために拡散白色光を用いるオフサルミックレンズ検査システムを開示している。このレンズ検査システムは、検査レンズの画像を収集する複数のカメラを利用しており、各カメラは、光源を備えている。レンズエッジを画像化するカメラは、レンズエッジの一部を画像化するに過ぎない。したがって、オフサルミックレンズへのエッジの完全な画像を得るためには、オフサルミックレンズの周りにぐるりと周囲方向に配置された８つのカメラが用いられる。各カメラは、レンズ支持体の平面に対し鋭角をなして位置決めされる。８つのカメラの各々によって収集された各画像は、計算上の処理パワーを最小限に抑えるよう別々に処理される。米国特許第５，８１８，５７３号のシステムは、レンズを欠陥があるかどうかについて検査せず、その代わり、米国特許第５，８１８，５７３号のシステムは、レンズが正しく検査システム上に心出しされているかどうかを判定するようレンズを検査する。
【０００５】
米国特許第５，５００，７３２号明細書は、水和レンズを画像化するために非赤外光を利用するオフサルミックレンズ検査システムを開示している。光は、すりガラスディフューザ、空気分離型二枚コレクタレンズ及びフィールド（視野）レンズを通過しなければならない。検査システムに必要な多くのコンポーネントは、意図した結果を達成するために、必然的に種々の光学コンポーネントの正確な整列状態及び間隔を必要とする。画像プロセッサは、カメラから単一の画像を収集し、オフサルミックレンズのセンタ又はオフサルミックレンズのエッジを分析する。
米国特許第５，７４８，３００号明細書及び第５，８２８，４４６号明細書は、暗視野照明を用いて水和レンズを検査する自動レンズ検査システムを開示している。レンズは、単一段階で画像化され、それにより本明細書において開示する連続レンズ検査サイクルに寄与する。レンズの各暗視野画像は、レンズエッジだけでなく光がカメラによって画像化されるよう光の散乱を引き起こすのに十分なレンズの欠陥又は異常を露呈させることができる。
【０００６】
オフサルミックレンズの単一の画像だけを収集する上述のレンズ検査システムは、高い偽りの不合格率を生じやすく、かかる高い偽りの不合格率は、システム内又はレンズ上のデブリによって引き起こされる場合があり、又はシステム内の「ノイズ」、例えば光学ノイズによって引き起こされる場合がある。例えば、これらシステムは、レンズエッジの近くの潜在的な欠陥が実際にレンズの欠陥であるかどうか又はこれがレンズが装着された窓上のデブリであるかどうかを判定することは容易にはできない。したがって、これらシステムは、高い偽りの不合格率（例えば、汚染された窓上に配置されたレンズが不合格であること）として呈する場合があり、又はレンズエッジの近くに位置する小さいけれども有意な欠陥を持つレンズを合格とする場合がある。
【０００７】
本発明の自動オフサルミックレンズ検査システムは、検査中の各レンズの複数の画像を収集するレンズ画像化サブシステムと、レンズの各画像を分析して検査中のレンズが１以上の欠陥又は異常を有しているかどうかを判定するレンズ画像分析サブシステムとから成っている。自動レンズ検査システムは、レンズエッジの１以上の画像及びレンズ表面の１以上の画像を収集する。本発明の或る特定の実施形態では、レンズ検査システムは、レンズをその前面、後面又は前面と後面の両方の組合せに欠陥があるかどうかについて検査する。加うるに、レンズ検査システムは、レンズのセンタ（例えば、レンズの光学域）又は光学域とレンズのエッジとの間に位置するレンズの部分に欠陥があるかどうかについてレンズを検査するよう構成されている。
【０００８】
好ましい実施形態では、検査システムによって収集される画像は、レンズの非水和又は「乾燥」状態のレンズ画像である。レンズは代表的には、透明又は近赤外（ＮＩＲ）電磁エネルギに対して透明な支持面上に配置された状態で画像化される。本明細書で用いるＮＩＲ電磁エネルギという用語は、波長範囲が約７８０ｎｍ〜２５００ｎｍの光として定義される。図示の実施形態では、レンズ検査システムは、検査中の各レンズについて２つのカメラを利用している。追加の実施形態では、１つのカメラは、本明細書において説明するようにレンズの２以上の画像を収集するために用いられるのがよい。さらに別の実施形態では、３以上のカメラを用いてレンズを検査することができる。検査システムは、複数のレンズのほぼ同時の検査を可能にするよう構成されている。図示の検査システムのカメラは、検査システムの光源からＮＩＲ光を受け取る固定焦点対物レンズを有している。
【０００９】
オフサルミックレンズのエッジ及び表面の画像を別々に検査すると共に（或いは）組み合わせて検査することができる。本明細書において開示する図示の実施形態では、レンズのディジタル化画像の画素強度又はコントラストの変化を分析する１以上のコンピュータプログラムを実行することにより検査される。レンズ画像の分析からの総合結果は、レンズ欠陥のより正確な検出を可能にするようになっていると共に、検査したレンズの偽りの不合格率を減少させようとするものである。例えば、レンズの各画像からの結果を組み合わせることにより、もしそうでなければ合格レンズにおいてレンズ欠陥であるように見える場合のある「ノイズ」を減少させ又は無くしてレンズが不合格にならないようにする。加うるに、比較的浅い被写体深度を持つカメラでレンズの複数の画像を収集することにより、画像の各々は、レンズエッジ又はレンズ表面の高解像力画像であり、かくしてレンズエッジ及び（又は）レンズのセンタを含むレンズの微細な欠陥をレンズエッジの近くの検査窓上の汚染と共に検出することができる。検査システムと共に提供されるソフトウェアは又、かかる欠陥の所定の判断基準に基づいてレンズ内又はレンズ上で検出される欠陥を分類することができる。例えば、欠陥を欠陥に相当する画像のサイズ、形状又は強度に基づいて分類することができる。検査システムと共に提供されるソフトウェアは又、レンズエッジの近くに位置する検査窓上に付着しているが実際にはレンズエッジには接触していないデブリとレンズエッジ上又はレンズエッジ内の実際の欠陥とを識別できる高い解像力でレンズエッジを正確に追跡することができる。換言すると、このシステムのソフトウェアにより、検査システムの光路中に位置すると共にレンズエッジの近くに位置するが、レンズエッジには当たっていないデブリを検出することができる。追加の実施形態では、システムは又、レンズエッジの欠陥とレンズのエッジに接触しているデブリの差異を検出することができる。
【００１０】
本発明の一実施形態では、オフサルミックレンズ検査システムは、光源及びディジタルカメラを含むオフサルミックレンズ画像化サブシステムと、光源からの光を通過させることができるオフサルミックレンズ支持体と、レンズのディジタル化画像を分析する１以上のコンピュータを有する画像分析サブシステムとから成る。レンズ画像は、１以上の別々のエッジ画像及び１以上の別々の表面画像、例えばレンズのセンタの表面画像を含む。オフサルミックレンズのエッジ画像を１つのカメラで得ることができ、オフサルミックレンズの表面画像を別のカメラで得ることができる。検査システムのカメラをオフサルミックレンズ支持構造体に平行な平面に垂直に差し向けるのがよい。
【００１１】
一実施形態では、オフサルミックレンズを検査する方法は、オフサルミックレンズのエッジの完全な画像を得る段階と、レンズのエッジから間隔を置いて位置するオフサルミックレンズの表面の画像を得る段階と、分析のためにかかる画像をコンピュータに伝送する段階とを有する。或る特定の実施形態では、オフサルミックレンズは、非水和状態のコンタクトレンズである。画像を１以上のコンピュータで分析してレンズの欠陥又は他の望ましくない特徴を検出する。例えば、エッジ画像に対して１以上のエッジ追跡アルゴリズムを実行することにより画像を分析するのがよい。一レンズ追跡アルゴリズムは、画像化されたオフサルミックレンズエッジの内縁部と外縁部の両方を追跡する。ソフトウェアにより検出される異常も又、異常の特徴、例えばとりわけ長さ、直径又は異常の強度に応じて欠陥の１以上のカテゴリに分類することができる。
【００１２】
オフサルミックレンズの検査方法は、（ａ）オフサルミックレンズを支持窓上に位置決めする段階と、（ｂ）光源から放出された光を支持窓及びオフサルミックレンズに通し、カメラでレンズ画像を捉えることによりレンズエッジとレンズ表面を別々に画像化する段階と、段階（ｂ）で捉えられたレンズ画像をディジタル化し、ディジタル化されたレンズ画像を１以上のコンピュータに送る段階と、（ｄ）ディジタル化レンズ画像を１以上のアルゴリズムで分析してオフサルミックレンズに欠陥があるかどうかを判定する段階とを更に有するのがよい。この方法は、レンズ画像を組み合わせて光学ノイズを減少させる段階を更に有するのがよい。レンズをレンズが光源とカメラとの間に位置するよう回転する回転テーブルの一部である支持窓上に位置決めするのがよい。上述の方法に従って用いられるカメラは、ディジタルカメラであるのがよい。
【００１３】
本明細書において説明する任意の特徴又は特徴の組合せは、かかる任意の組合せに含まれる特徴が文脈、本明細書及び当業者の通常の知識から明らかに相互に矛盾しないことを条件として本発明の範囲に含まれる。
本発明の追加の利点及び特徴は、以下の詳細な説明から明らかである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
図１は、レンズ、例えばコンタクトレンズ又は他のオフサルミックレンズを自動的に検査するために用いられるレンズ検査システム１０を示している。レンズ検査システム１０は、レンズをこれらの乾燥又は非水和状態で検査するよう構成されている。本発明の図示の実施形態では、レンズ検査システム１０は、各レンズをレンズモールドから取り出した後にこれを検査する。検査システム１０は、レンズのエッジを画像化し、レンズの表面を画像化し、そして１以上のコンピュータアルゴリズムを用いてエッジ及び表面画像を処理してレンズ欠陥又は異常を検出することによりレンズを検査する。
【００１５】
レンズ検査システム１０は主要構成要素として、画像収集サブシステム１００及び画像分析サブシステム２００を有している。本明細書における開示に関し、画像収集サブシステム１００は、オフサルミックレンズ取出し（脱型）機であるのがよく、画像分析サブシステム２００を検査プラットホームと称する場合がある。
【００１６】
１．画像収集サブシステム１００
画像収集サブシステム１００は、１以上の検査ヘッド１１０を有している。本発明の図示の実施形態では、画像収集サブシステム１００は、２つの検査ヘッド１１０を有している。検査ヘッド１１０は各々、１以上の照明／画像収集システム１１２を有し、かかるシステムは、主要構成要素として、光源１１４、コンタクトレンズ（図２参照）の支持体１１６及びカメラ１１８を有している。図１及び図２に示すように、各検査ヘッド１１０は、６つの照明／画像収集システム１１２を有している。各照明／画像収集システム１１２は、各カメラ１１８がこれとそれぞれ対応関係にある光源１１４と光学的整列関係をなすように構成されている。換言すると、光源１１４から放出された光は、カメラ１１８のレンズに入射する。コンタクトレンズ支持体１１６は、検査ヘッド１１０により検査されるべき１以上のレンズを保持するよう構成されている。図示の実施形態では、取出しテーブル１１６は、検査されるべきレンズの各々がカメラ１１８と光源１１４との間を通ってカメラが検査されるべきレンズの画像を得ることができるよう回転する湾曲したテーブルである。取出し機１００の図示の実施形態は、２つの組をなす６つの照明／画像収集システム１１２を有しているので、自動検査システム１０は、一度に１２個の互いに異なるレンズを画像化することができる。自動レンズ検査システム１０は、毎分１８０個のレンズ（例えば、２秒毎に６個のレンズ）を検査することができる。
【００１７】
１Ａ．照明源１１４
図３及び図４に示すように、照明源１１４は、均一又はほぼ均一のＮＩＲ照明源を提供するよう１以上のＮＩＲ発光ダイオード（ＬＥＤ）１２８（図４参照）が設けられた球形キャビティ１２２を備えるフレーム形ハウジング１１５を有している。照明源１１４は、レンズ画像中の照明アーチファクトを減少させるよう照明に空間的一様性を与え、ＮＩＲパス（及び可視ブロック）フィルタを用いて周囲不合格があるかどうかについてＮＩＲスペクトル照明をもたらし、短時間で検査中のレンズの十分な露光を行うために高ピークラジアンス（放射輝度）をもたらし、そして画像化カメラ１１８のレンズ開口とは無関係の露光制御を可能にする外部強度制御装置を有する。
【００１８】
ＬＥＤ１２８をＬＥＤ基板１３０（図４）上に設けるのがよく、このＬＥＤ基板は、４つのＩＲ  ＬＥＤ（例えば、シーメンス社のＳＦＨ４２１）を備えた小形印刷回路基板（ＰＣＢ）であるのがよい。ＬＥＤは、検査中のレンズを照明するために用いられる。ＬＥＤは、動作的に光制御装置２４０（図５参照）に接続され、ＬＥＤが光制御装置から信号、例えば電流パルスを受け取ってＬＥＤが光を放出することができるようにする。例えば、ＬＥＤは、ＮＩＲ光を約８８０ｎｍのピーク波長で放出することができる。本発明の例示の実施形態では、照明源１１４１つ当たり１つの照明ＰＣＢが設けられる。しかしながら、検査システムに応じて各照明源に２以上の照明ＰＣＢを設けてもよい。ＬＥＤ  ＰＣＢは、ケンブリッジ・コンサルタンツ・リミテッド（英国ケンブリッジ所在）から市販されている。
【００１９】
照明源１１４は、ＬＥＤ１２８から放出された光が照明源１１４の開口部、例えば、ポート１２６を通って効果的に放出されるよう反射膜を更に備えるのがよい。反射膜を球形の形で施すのがよい。球は、高反射率の中空薄肉金属球であるのがよい。これは、他のシステムで用いられている従来型の中空厚肉ポリマー球とは対照的である。
【００２０】
本発明の図示の実施形態では、照明源１１４は、球形キャビティ１２２を備えた立方体の形状の構造体である。球形キャビティ１２２には反射膜が施されている。図示の実施形態では、反射膜は、Sprectaflect（登録商標）膜である。照明源１１４を積分球と呼ぶ場合がある。積分球１１４は、市販のLabsphere IS-020-SF （米国ニューハンプシャー州ノースサットン所在のラブスフィア・インコポーレイテッド）と少なくとも一部が類似している。本明細書に記載する積分球１１４をLabsphere IS-020-SF から改造して球形キャビティ１２２の幅を５４．５ｍｍに減少させて取出し機上でレンズを５５ｍｍピッチで用いることができるようにし、積分球が４つの０．５インチ（１２．７ｍｍ）のポートではなく、１つの１５ｍｍポート及び２つの０．５インチポートを有するようにし、内部バッフルが省かれるようにする。１つの０．５インチポート１２４がＮＩＲ  ＬＥＤ光源１３０に用いられる。１５ｍｍポート１２６は、均一のＮＩＲ照明源となる出力ポートであるのがよい。この開口のサイズは、照明の角度特性の一因となる。図示の実施形態では、比較的一様なコントラストを持つレンズ（欠陥無し）の画像を生じさせるために比較的全方向性の照明を提供する。特定の寸法形状は本発明の図示の実施形態と関連して開示されているが、検査システムの特定の要望に応じてかかる寸法形状を調整することができる。例えば、小さな開口（例えば、１５ｍｍ未満）を用いると、より方向性の強い照明が得られ、しかも例えばレンズ周囲のコントラストが増大する。
【００２１】
反射膜の損傷又は汚染の恐れを一段と減少させるために積分球１１４を覆って保護窓１４２を設けるのがよい。保護窓１４２は、光、例えばＮＩＲ光を透過させることができる任意適当な材料で作られたものであってよい。例えば、保護窓１４２は、ＢＫ７ガラス窓であるのがよい。本発明の図示の実施形態に示された保護窓は、直径が１６ｍｍ、厚さが３ｍｍであるのがよい。１つの適当な例がコマ（米国ニュージャージー州ブエナ所在；部品番号１６ＧＱ００）によって市販されている。保護窓１４２の頂面を実質的にレンズデブリが無いように保って適当な照明が損なわれるようにすることが必要である。保護レンズ上へのデブリの堆積の恐れを一段と減少させるために、マニホルド（図示せず）を検査システムに設けるのがよい。マニホルドにより、空気の小さなジェットを差し向けて各窓に当てて潜在的に堆積状態のデブリを除去することができる。空気のブラストを観察されたデブリ堆積速度に応じて適当な時間間隔で取出し機用プログラム可能論理制御装置２５０の制御下でマニホルドに当てるのがよい。
【００２２】
１Ｂ．照明伝送システム１１６
照明伝送システム１１６は、検査されるべき１以上のオフサルミックレンズを支持するテーブル１３２を有している。照明伝送システム１１６は、光を積分球１１４から出力ポート１２６を通り、検査されるべきレンズ１３６を通ってカメラ１１８の対物レンズ１３８に効率的に伝送させることができる。照明伝送システム１１６は、照明レンズ１３４及び窓１４０を更に有するのがよい。照明レンズ１３４及び窓１４０は、レンズ１３４及び窓１４０を保持し、テーブル１３２に嵌まり込むよう構成された照明インサート（図示せず）に設けるのがよい。テーブル１３２は、レンズ１３６を支持する平らな表面を有している。図示のように、レンズ１３６は、凸状前面１３６ａ及び凹状後面１３６ｂを有している。レンジエッジ１３６ｃが、前面１３６ａと後面１３６ｂの接合部のところに位置している。図７により明確に示すように、レンズエッジ１３６ｃは、外縁部１３６ｄ及び内縁部１３６ｅを有し、外縁部と内縁部との間の距離は、レンズの厚さを定めている。テーブル１３２は、レンズ１３６をその乾燥状態で支持するよう構成されている（例えば、レンズ１３６は、液体、例えば塩水又は水中に入れられていない）。図示のように、レンズ１３６は、レンズエッジ１３６ｃがテーブル１３２の平らな平面に当たって位置し、かくして凸状前面１３６ａが凹状後面１３６ｂよりもカメラ１１８の対物レンズ１３８により近い距離のところに位置するようテーブル１３２上に置かれている。
【００２３】
テーブル１３２は、カメラ１１８と積分球１１４との間に設けられ、検査中のレンズを積分球とカメラとの間に位置合わせすることができるよう回転する。レンズ１３６は、図３及び図４に示すと共に上述したように、エッジを下にして（即ち、レンズの凸面がカメラの対物レンズ１３８に向いた状態で）窓１４０上に配置されている。したがって、窓１４０は、光、例えばＮＩＲ光が窓を透過してレンズ１３６に達することができるようにする材料から作られたものであることが必要である。照明伝送窓１４０は、オフサルミックレンズ１３６の妨げられない画像化及び照明を可能にする比較的平らな又は平坦な表面を作るよう設けられている。適当な窓の一例は、少なくとも１９ｍｍの透明な開口及びＮＩＲでは８０％以上の外部透過率（７８０ｎｍ以上）を有し、破損しないで取出し機に用いるのに十分な強度を有し、レンズの偽りの不合格の一因となる欠陥が無く、結果的にレンズの偽りの不合格をもたらす欠陥が時間の経過につれて生じないほど十分な耐引っ掻き性を有する窓である。適当な窓は、上記属性のうち１以上を有するのがよい。適当な窓は、厚さ３ｍｍのサファイア窓であるが、ガラス窓も許容できる。加うるに、ガラス窓は、硬い膜、例えばダイヤモンド状膜（ＤＬＣ）を備えるのがよい。
【００２４】
本発明の図示の実施形態に用いられる照明レンズ１３４の一例は、焦点距離が４０ｍｍ、直径が２５ｍｍの平凸レンズである。レンズは、コマ（米国ニュージャージー州ブエナ所在）から部品番号４０ＰＱ２５として市販されている。レンズは代表的には、レンズの凸側が検査中のレンズに向くように差し向けられる。
【００２５】
１Ｃ．カメラ１１８
画像化及び収集サブシステム１００のカメラは、画像をコンピュータで分析できるようレンズ１３６の画像をディジタル化できることが必要である。本発明の図示の実施形態では、各カメラ１１８は、対物レンズ１３８、例えばマクロ対物レンズ及びＮＩＲ光を透過できるフィルタを備えたディジタルカメラである。許容できるカメラの一例は、ソニーから市販されているＸＣＤ−ＳＸ９００ディジタル白黒カメラである。このカメラの解像力は、１２８０×９６０個の４．６５μｍ平方の画素であるのがよい。画像化及び収集サブシステムに用いられる対物レンズを用いると、Ｃマウント基準から焦点面まで測定した１６１．５ｍｍの公称固定作業距離で１３ｍｍの視野を得ることができる。レンズの公差を計算に入れて各レンズをスペーサ（例えば、１２ｍｍ〜１４ｍｍ）を用いてセットアップするのがよい。スペーサは、カメラの正確な焦点（例えば、±２ｍｍの焦点調節範囲）を最適化するよう選択されている。検査システムで用いられるレンズの一例は、ＳＩＬＬオプティックス（ドイツ国ベンデルシュタイン所在）により製造されているS5 LPJ 3038 である。フィルタは、可視光、例えばＮＩＲ照明により得られるレンズの画像化を邪魔する可視光の透過を減少させ、好ましくは阻止すべきである。本発明の図示の実施形態で用いられるフィルタの一例は、厚さ３ｍｍのSchott RG780ガラス（英国ウェールズ所在のフェニックス・オプティカル・グラス・リミテッドから市販されている）である。
【００２６】
検査ヘッド１１０のコンポーネントは、電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサアレイの平面内にレンズ１３６の高品質の画像を形成し、この画像を本明細書で説明するように１以上のアルゴリズムによる評価のために検査プラットホームに位相する。ディジタル画像データ及び対照（コントロール）データを任意適当な通信プロトコル及びコンピュータ接続（ファイヤライン接続を含む）によりコンピュータに伝えることができる。バヨネット嵌合コネクタ（ＢＮＣ）が、トリガ入力のための通信信号を出すことができる。
【００２７】
検査ヘッド１１０の種々のコンポーネントは、取出し機と協働するよう構成されたフレーム１２０に取り付けられている。これらコンポーネントを任意の従来手段、例えばねじ、ピン又はリベットを含む締結手段又は圧力嵌め係合方式でフレームに取り付けることができる。カメラを含むこれらコンポーネントは、初期調節及び焦点が得られるよう位置の補正及び位置合わせを可能にする可調式マウント、例えば垂直方向に調整可能なマウント上に設けられる。
【００２８】
本明細書において説明するように、カメラがレンズエッジを検査しているかレンズ表面を検査しているかの判定は、カメラの焦点で決まる（即ち、エッジ画像化は、検査窓の高さ位置のところ又はその近くに合焦されたレンズの画像を得ることにより行われる（例えば、図７参照）、表面画像は、検査窓より僅かに上方のところ又はレンズエッジから間隔を置いたところに位置するレンズの画像を得ることにより行われる（例えば、図８参照））。換言すると、カメラは、レンズエッジの１つの完全な合焦画像及びレンズ表面の１つの完全な合焦画像を得るようレンズ表面又はレンズエッジから所定の距離を置いたところに位置決めされている。本明細書で論ずる場合「完全な」という用語は、部分には分割されないレンズの画像を意味している。例えば、レンズの完全な合焦画像は、実質的に円形であろう（図７及び図８）。完全なエッジ画像の場合、形状は環状であり、即ち換言すると、画像は、焦点が合った状態ではリングの形をしており（図７）、焦点が合っていない状態では中央部分を有することになる。表面画像の場合、画像は、中央部分を有することになろう（図８）。カメラは定位置に固定されているので、特定のカメラにより得られる画像の特定のタイプは、カメラの対物レンズに対する取付けプレート又は回転テーブルの垂直方向位置決めにより決定できる。
【００２９】
本発明の図示の実施形態では、図５に示すように、カメラ１１８は、ジグザグに配置されて個々のカメラがレンズエッジに合焦されるかレンズ表面に合焦されるようになっている。例えば、検査ヘッド１１０は、２つのステーション１３，１４を有している。各ステーションは、６つのカメラ（１３−１，１３−２…，１３−６；１４−１…，１４−６）を有している。カメラ１３−１は、レンズ１のエッジ（１Ｅ；Ｅはエッジを意味している）に合焦するよう位置決めされ、カメラ１４−１は、レンズ１の表面（１Ｓ；Ｓは表面を意味している）に合焦するよう位置決めされている。これと同様に、カメラ１３−２は、レンズ２の表面（２Ｓ）に合焦するよう位置決めされ、カメラ１４−２は、レンズ２のエッジ（２Ｅ）に合焦するよう位置決めされている。したがって、６個で１組のオフサルミックレンズをテーブルに載せた状態でステーション１３に通すのがよく、このステーションにおいて、レンズのうち３つがエッジ図の状態で画像化され、レンズのうち３つが表面図の状態で画像化される。次に、６つのオフサルミックレンズをステーション１４に移すのがよく、このステーションにおいて、エッジが画像化されたレンズは、表面が画像化され、表面が画像化されたレンズはエッジが画像化される。かくして、完全な１サイクルでは、各オフサルミックレンズは、２つの完全な画像が取られ、次に欠陥があるかどうかについて検査される。本明細書における開示は、レンズの完全なエッジ画像及び完全な表面画像を得るよう２つの個々のカメラを利用する検査システムに関するが、本発明の他の実施形態は、２つの互いに異なる焦点面で２つの画像を取る単一のカメラを採用してもよく、或いはレンズを支持するテーブルの回転又は歩進を調整することが望ましいと仮定すれば、一検査ヘッドで２つのカメラを用いて画像を得てもよい。２つの別々の図が得られるよう２つの別個のカメラを利用すると、とりわけ頑丈さ及び安定性について有利である。本発明の更に別の実施形態では、レンズの追加の図を得るために追加のカメラを設けることができる。
【００３０】
かくして、本発明の図示の実施形態では、画像収集サブシステム１００の検査ヘッド１１０は、取出し機を通過したレンズの電子画像の収集を受け持っている。各検査ヘッド１１０は、一機械割出し期間（例えば、約２秒内）で６つ全てのレンズをそのステーションで検査できる。２つの検査ヘッドは、取出し機の６トラック容量を通過したレンズ毎に２つの画像を収集する能力を備えている。
【００３１】
２つの検査ヘッドは、各レンズの互いに異なる部分の２つの別々の図、例えばエッジ図及び表面図を作成するよう構成されている。２つの図は、単一レンズの画像に相当する。エッジ図では、焦点面は、エッジ欠陥又は異常が検出できるようレンズのエッジと一致し又はほぼ一致している。レンズのエッジについて得られた画像は、レンズエッジ全体の画像である。換言すると、この画像は、レンズエッジの単一の完全な画像であり、これは、レンズのエッジの複数の別々の画像を得る幾つかの既存のシステムとは対照的である。加うるに、検査窓上に存在し、レンズ上には存在していないデブリを検出することができる。単一のカメラでレンズのエッジを別々に画像化することは、従来型検査システムの技術的改良となっている。というのは、レンズ表面とレンズエッジの両方の単一の画像を収集するに過ぎない従来システムよりも高い解像力でエッジを画像化できるからである。解像力を高めることにより、レンズエッジの欠陥又は異常の検出感度が高くなる。被写体深度の大きいシステムは、検査窓上のデブリとレンズエッジの欠陥を識別することができず、これが原因となって合格レベルのレンズであるにもかかわらずその不合格率が増大する場合がある。
【００３２】
図示の実施形態では、レンズは、そのエッジを下にして窓、例えばサファイア窓に当てた状態で検査される。表面図では、カメラの焦点面を持ち上げてレンズをそのエッジの上方に交差させて表面欠陥が検出できるようにする。レンズの表面図は、レンズ表面の単一の完全な図となる。一実施形態では、カメラのレンズとオフサルミックレンズとの間の距離は、レンズの表面全体（例えば、レンズエッジから間隔を置いて位置するレンズの部分）が単一の画像を形成するよう設定される。他の実施形態では、焦点面は、レンズ表面の種々の部分、例えば光学ゾーン又は周辺ゾーン（即ち、光学ゾーンとレンズエッジとの間のゾーン）を検査するよう一層制限される。焦点深度も又、検査窓上に積もったデブリが表面図では焦点がシャープに合った状態では見えないように制限されたものであるのがよい。この方法（即ち、レンズの表面図及びエッジ図を得る方法）は、レンズ画像を収集する際に焦点深度が深い単一の図を利用する検査システムで起こる高い偽りの不合格率を解決する。本明細書において説明する検査システムの取出し機は、制御できない量のデブリが堆積した場合に備えてクリーニングステーションを更に有するのがよい。加うるに、検査システムは、レンズに対する汚染の恐れを減少させるのに役立つようイオン化空気をレンズに送る装置を有するのがよい。
【００３３】
２．画像分析サブシステム２００
画像分析サブシステム２００又は検査プラットホームは、１以上のコンピュータ２１０を有し、これらコンピュータは、カメラ１１８（図５〜図７参照）により捕捉されたレンズ画像データを受け取って分析することができるよう画像収集サブシステム１００と連絡状態にある。
詳細に説明すると、検査プラットホーム２００は、１以上のカメラユニット２２０及び１以上の自動検査システムサーバ２３０を有している。データ入力を可能にする追加のコンピュータコンポーネント、例えばキーボート又はマウス、データディスプレイ、例えばモニタ、ネットワークスイッチ、モデム及び電源を設けるのがよい。検査プラットホーム２００の構成要素は、１以上のキャビネットに納めた状態で設けられるのがよい。検査プラットホーム２００の構成要素を図５に示すように互いに配線するのがよい。
【００３４】
本発明の図示の実施形態では、検査プラットホーム２００は、３つのカメラユニット２２０を有している。各カメラユニット２２０は、カメラユニットソフトウェアを実行するコンピュータである。各カメラユニットは、レンズ（例えば、図５に示すようにトラック１，２内のレンズ）の６つのトラックのうち２つの分析を受け持っている。各カメラユニット２２０は、画像データをカメラ１１８から受け取ったりカメラの設定値を制御するよう構成された１以上の通信カード、例えばファイヤラインカードを有するのがよい。適当なファイヤラインカードの一例は、市販のUnibrain FireBoard 400（米国カリフォルニア州サンラモン所在のザ・１３９４・ストア）である。コンピュータ２２０は、ディジタル通信のための光アイソレータ２２２により取出し機のプログラム可能論理制御装置２５０に接続されたディジタル入力／出力（Ｉ／Ｏ）カードを更に有するのがよい。適当なＩ／Ｏカードの一例は、ナショナルインストラメンツ社（英国バークシャー州ニューベリー所在）製のPCI-6503である。
【００３５】
検査システム１０の自動検査システム（ＡＩＳ）サーバ２３０は、ＡＩＳサーバソフトウェアの実行を受け持っている。ＡＩＳサーバは、プロセス監視のために監視制御及びデータアプリケーション（ＳＣＡＤＡ）にネットワーク接続されている。
検査プラットホーム２００の照明制御装置２４０は、カメラトリガ及びＬＥＤストローブのプログラム可能な制御を行う。ＲＳ２３２インタフェースにより制御を行うのがよい。本発明の図示の実施形態では、各カメラユニット２２０は、照明制御装置２４０を制御し、照明制御装置のＬＥＤ出力のうち４つを用いて規定された電流及び持続時間で積分球１１４の照明ＬＥＤ１２８を点滅させ、スイッチ出力を用いて４つの取付け状態のカメラをトリガする（カメラトリガ基板（ＣＴＢ）により）。適当な照明制御装置の一例は、ガーダソフト・ビジョン社（英国ベンドレイトン所在）から市販されているPP101 Lighting Controller である。カメラトリガ基板は、照明制御装置が電圧信号（例えば、５ボルトトリガ信号）をカメラに送ることができるようにする任意適当な基板であってよい。自動検査システムは、カメラトリガ基板をトリガすると、カメラユニットの光アイソレータのうちの１つも又トリガされて照明制御装置トリガが生じたかどうかをカメラユニットが判定し又は検出することができるよう配線されている。
【００３６】
光アイソレータは、コンピュータのトリガ信号をプログラム可能論理制御装置の電圧信号から分離するために用いられる。光アイソレータの適当な例は、Crydom入力／出力モジュール（６３２１及び６１０１ａであり、これらはそれぞれＤＣ出力モジュール及びＤＣ入力モジュールである）を搭載したGrayhill 70 RCK24 （米国カリフォルニア州アービン所在のノーベル・エレクトロニクス・インコーポレイテッド）である。
位置センサを検査プラットホーム２００中に配線するのがよい。位置センサは、Wenglor LD86PCV3であるのがよい。図示の実施形態では、このセンサは、センサの赤色レンズの最も近くに位置するポテンショメータを回転させてこれが完全に時計回りであるようにすることにより常開であるように設定される。下側ポテンショメータは、感度を調整し、典型的には据え付け中にセットアップされる。位置センサは、オフサルミックレンズ支持テーブルの半径方向位置を指示するのに役立つ。
【００３７】
３．レンズ検査
自動検査システムは、オフサルミックレンズ製造プロセス中に単一の検査箇所をもたらす。乾燥し、又は非水和レンズを取り出し後に単一の状態で検査する。レンズを単一の状態で、例えば乾燥状態で検査することは、レンズの検査工程の数が減少するので自動システムでは有利である。自動検査システムは、レンズエッジの完全な画像を収集すると共にレンズエッジから間隔を置いて位置するレンズ表面の完全な画像を収集する。これら画像の各々を単独で及び（又は）まとめて検査する。両方の検査が検出可能な欠陥をもたらさない場合、レンズは合格レベルであり、次の処理ステージに移される。プロセスを所望ならば各レンズについて繰り返し行って検査の信頼性を高めることができる。本明細書における開示から理解されるように、レンズの追加の加工をレンズが検査システムによる合格後に損傷したり汚染されることの無いように行うことが必要である。
一例として、レンズ検査システム１０を用いて行われる検査サイクルは、取出し機のテーブル１３２を回転させて取出し可能なオフサルミックレンズを画像収集サブシステム１００で用いられるカメラの各々の下に配置する段階を含むのがよい。オフサルミックレンズを取出し機テーブル上に心出ししてテーブルが回転するとレンズが光源から出てカメラに至る光路中に位置するようにするのがよい。取出し機は、信号を出して画像収集サブシステム１００をトリガし、それによりレンズの画像を収集する。画像収集サブシステムは、レンズエッジの画像及びレンズ表面の画像を収集することになる。１以上のコンピュータアルゴリズムを用いてレンズの画像を分析し、検査したレンズがシステムにより必要とされる基準に対して合格であるか不合格であるかを判定することができる。次に、分析結果を取出し機に送ってレンズ全体が検査に合格であったか不合格であったかを判定する。取出し機は、包装又は次の加工のために合格レベルのレンズを次のステーションに移送する前に欠陥のあるレンズをはねることができる。画像分析サブシステムは又、検査手順及び欠陥に関する詳細な報告を作成することができる。
【００３８】
レンズエッジの画像を収集する場合、カメラのピントを実質的にレンズが配置される窓に合わせる。レンズ表面の画像を収集する場合、カメラのピントを検査窓の表面（例えば、レンズエッジから間隔を置いて位置している）の上方に合わせる。一例として、検査中のレンズの高さは約４ｍｍ（例えば、窓からレンズの中心までの垂直距離は約４ｍｍ）である場合、カメラのピントを検査窓から約２ｍｍのところに合わせるのがよい。
【００３９】
上述したように、各カメラユニット２２０は、コンピュータである。コンピュータ２２０は、ソフトウェアにより、１以上のレンズ検査アルゴリズムを用いて画像捕捉、レンズ画像の分析及び分類を行う。ソフトウェアは又、自動検査システムの他のコンピュータ又はコンポーネントとの連絡を可能にすると共に検査中のレンズの照明の自動制御を可能にする。
【００４０】
エッジ画像と表面画像の両方の分析及び分類は、取出し機の２回の割出しで行われる。したがって、“ＡＮＤ”機能は、レンズが最終的に検査に合格であるか不合格であるか（例えば、エッジ検査が合格であり且つ表面検査が合格であるかどうか）を判定するために実行され、この機能は、カメラユニットによっては実行されず、プログラム可能論理制御装置２５０によって判定できる。この制御装置の一例は、ロックウェル・オートメーション社（ウィスコン州ミルウォーキー所在）により製造されたＳＬＣ  ５／０５である。
次に、カメラユニット２２０によって得られた画像に関するデータを画像サーバ２３０に送るのがよく、この画像サーバは、画像に関するデータ結果を記憶し、検査データを照合し、ＳＣＡＤＡシステムと通信し、画像データを分析してプロセス最適化及び理解を助け、１以上の遠隔コンピュータと通信する。
【００４１】
自動検査システムの概要が図６に示されている。この図は、例示の目的でカメラユニット２２０のうちの１つの構成例を示しているに過ぎない。上述したように、各カメラユニット２２０は、検査中のレンズの少なくとも１つの表面画像及び少なくとも１つのエッジ画像の収集を受け持っている。これら画像を分析し、合格／不合格の決定を各ビューについて行う。したがって、各カメラユニットは、複数の合格／不合格決定をプログラム可能論理制御装置２５０に報告し、詳細な結果を自動検査サーバ２３０経由でＳＣＡＤＡに報告する。
【００４２】
カメラユニット２２０のプラットホームソフトウェアは、検査システムについての中心的又は中枢的モジュールである。プラットホームソフトウェアは、検査中のレンズの画像の捕捉と画像の処理と検査システムの種々の他のコンポーネントへの結果の通信を協調させる。プラットホームソフトウェアは、その状態についての動作情報をもたらし、エラーメッセージを表示し又は報告することができる。プラットホームソフトウェアにより得られる情報をシステムのモニタ上に表示することができると共に（或いは）サーバ２３０に中継することができる。
【００４３】
カメラユニットの検査ライブラリには画像処理アルゴリズムが入っている。レンズの画像を検査ライブラリに渡すことができる。検査ライブラリは、画像化されたレンズに欠陥があるか又は画像化されたレンズが特性、例えば望ましくない物理的又は光学的特性を有しているかどうかを点検し、レンズに関する合格／不合格の決定を合格／不合格の理由に関する詳細な情報と共に戻す。アルゴリズムの種々の形態をレンズ画像がエッジ画像であるか表面画像であるかに応じて用いるのがよい。
【００４４】
カメラユニット２２０は、検査ライブラリに関する重要な構成パラメータを規定する検査ライブラリ構成ファイルを更に含む。パラメータの例としては、アルゴリズム内の種々の検査試験についての閾値が挙げられるが、これらには限定されず、したがってかかるパラメータの例は、レンズを合格にし又は不合格にする検査ライブラリの判断基準全体を定める。これらファイルを拡張可能なマーク付け言語フォーマット（ＸＭＬフォーマット）の状態で記憶させるのがよい。
【００４５】
他のライブラリ、例えばＮＩＤＡＱライブラリ及びファイヤラインライブラリをカメラユニット２２０と共に提供するのがよい。これらライブラリを用いると、検査システムの種々の他のコンポーネントを駆動することができ、しかもこれらコンポーネントと通信することができる。
カメラユニットは、ディジタル化画像を含む画像データを記憶し、そして望ましくない又は使用されなかったデータファイルを自動的且つ定期的に削除する１以上のプログラムを更に有するのがよい。
【００４６】
自動検査システムサーバ２３０の自動検査システムサーバアプリケーションは、ＳＣＡＤＡとカメラユニットとの間のインタフェースとなる。例えば、ＳＣＡＤＡで出された指令を実行のためにカメラユニットに送るのがよく、カメラユニットによって作成された報告をＳＣＡＤＡに送ることができる。
自動検査システムサーバのウェブサーバコンポーネントは、オペレータが検査結果がカメラユニットによって報告されているときに検査結果を見ることができるようにするインタフェースとなる。ユーザは、診断結果、ロット結果及び最近の画像を検査すると共にＡＩＳシステムのイベントログを表示する能力を有するのがよい。
【００４７】
自動検査サーバ結果データベースは、カメラユニットから受け取った状態メッセージのイベントログを保持する表、ロットにより及び取出し機トラックインデックスにより割出し可能な１組の詳細な結果、診断モードを実行した結果及び最近のロット結果の要約を含む。また、データベースは、現在のロットに関するレンズカテゴリの要約を作成することができ、しかも特定のロットと関連した結果をデータベースから削除できる１組の記憶された手順を維持することができる。
【００４８】
カメラユニット２２０の検査ライブラリのエッジ検査アルゴリズムは、検査中のレンズのエッジ画像を処理する。エッジアルゴリズムは、レンズエッジの欠陥、歪んだ（不格好な）レンズ及びレンズ欠落の検出を受け持っている。アルゴリズムは、検査窓上にレンズが無いかどうかを検出し、レンズ画像が照明不足状態、照明過剰状態、焦点外れ状態、非心出し状態にあるかどうかを検出し、直径が小さ過ぎ又は大き過ぎるレンズを検出し、非円形度が大きすぎるレンズを検出し、完全な楕円形からのレンズエッジ輪郭の有意な偏差又はレンズエッジに沿う画像強度の有意な変化により指示されるエッジ欠陥を検出することができよう。エッジ検査アルゴリズムは又、レンズエッジ厚さを測定し、レンズがとりわけ所望のエッジ厚さ、例えば一定のエッジ厚さを有しているかどうかを判定すると共に（或いは）レンズエッジが例えば下エッジ頂点上に所望の構造的形状、例えば斜切形状を有しているかどうかを判定するために用いることができる。
【００４９】
カメラユニット２２０の検査ライブラリの表面検査アルゴリズムは、レンズ表面上の欠陥又はレンズ表面上の異物の検出を受け持っている。粗雑な又はひどいエッジ欠陥も又、エッジ欠陥検出アルゴリズムと同様な方法で検出できる。しかしながら、エッジ欠陥に対する感度は、上述したように専用エッジ欠陥検出アルゴリズムよりも低い。表面検査アルゴリズムは、レンズが無いかどうかを検出し、照明不足状態、照明過剰状態、焦点外れ状態にあると共に（或いは）非心出し状態にあるレンズ画像を検出し、直径が小さ過ぎ又は大き過ぎるレンズを検出し、非円形度が大きすぎるレンズを検出し、完全な楕円形からのレンズエッジ輪郭の有意な偏差又はレンズエッジに沿う画像強度の有意な変化により指示されるエッジ欠陥を検出できることが必要である。表面検査アルゴリズムで提供されるエッジ欠陥検出方法は、エッジ欠陥検出アルゴリズムで用いられる方法よりも感度が低いことははっきりとしている。表面欠陥検出アルゴリズムは又、局所バックグラウンドレベルと比較してレンズ画像のコントラストの変化により指示されるようにレンズの表面上の欠陥を検出することができる。本明細書において説明するように、表面欠陥検出アルゴリズムを用いると、レンズ表面全体を検査し、又はレンズ表面を部分的に検査することができる。例えば、表面欠陥検出アルゴリズムを用いると、レンズの光学ゾーン、レンズの周辺ゾーン又は光学ゾーンと周辺ゾーンの組合せを検査することができる。代表的には、表面欠陥検出アルゴリズムは、レンズエッジとは異なりレンズの中心を少なくとも高解像力で検査する。アルゴリズムは又、欠陥を例えば、粒子、引っ掻き傷、斑点、気泡、繊維及び不明のカテゴリに分類することができる。アルゴリズムは、検出した欠陥のタイプに特有なレンズ不合格基準を適用できる。例えば、かかる基準は、検出した欠陥の面積、長さ、コントラスト及び位置（半径）に基づいている。加うるに、アルゴリズムは、レンズを不合格にするその情報を出力することができる。
【００５０】
検査ライブラリ構成ファイルは、検査アルゴリズムに適用される規則を含むのがよい。かくして、規則をパラメータとしてプログラムの実行のためにソフトウェアに渡すのがよい。したがって、検査システムのオペレータは、これらパラメータを呼び出すソフトウェアを修正し又は再コンパイルしないで規則を変えることができる。
本発明にしたがって用いられる特定のアルゴリズム及びソフトウェアプログラムは、当該技術分野において理解されるように、任意の従来プログラミング言語及び規則を用いて実行できる。実際に実施された本発明の実施形態では、検査アルゴリズムは、Ｃ又はＣ＋＋でプログラムされている。用いられる特定のパラメータ及びアルゴリズムは本発明の精神から逸脱することなく様々であってよいが、パラメータとしては、レンズを取り囲む画像の面積、レンズエッジを追跡する基準、欠けたレンズを不合格にする基準、不良レンズ画像を不合格にする基準、歪んだ又は位置合わせ不良の画像を不合格にする基準及びレンズエッジ欠陥を不合格にする基準が挙げられるが、これらには限定されない。
【００５１】
レンズを取り囲む画像の面積は、カメラＣＣＤアレイの僅かな割合の処理を可能にするよう選択されたものであるのがよく、これは、計算を減少させ、処理速度を向上させるのに役立つ。エッジ追跡基準が、潜在的なレンズエッジを識別して追跡するために用いられる。基準としては、レンズエッジ上の候補ペルを検出する最小コントラストレベル及び候補レンズエッジを追跡する最小コントラストが挙げられる。基準としては、レンズの周囲と別の物品、例えばレンズ上の特徴部を識別するパラメータが更に挙げられる。基準としては、レンズエッジの内側トラックと外側トラック（例えば、内縁部と外縁部）との間の距離、即ち隙間を定めるパラメータが更に挙げられる。検査基準としては、レンズが欠けているかどうかを判定するパラメータ、例えば最小周長又は半径が更に挙げられる。照明に関する限度及びレンズ画像上の焦点を決定するパラメータとしては、最小及び最大強度値（例えば、画像の所与の面積内の平均画素強度）及び不適当な焦点の検出を容易にする最小エッジコントラスト値が挙げられる。また、円の形からのレンズ楕円の最大許容偏差を扱う基準が提供される。基準としては、欠陥の最小振幅及び最小長さが更に挙げられる。欠陥は代表的には、ＣＣＤ画素アレイの照明の変化として現われ、かくして特定の閾値を設定することにより、アルゴリズムは、特定のレンズのレンズ画像がこれら閾値を超えたかどうかを判定することができる。
【００５２】
検出及び追跡アルゴリズムは、欠陥と隣の背景領域との間の画素強度及びコントラストレベルを利用している。互いに異なる検出及び追跡閾値を、レンズ検査に必要な感度に応じて定めることができる。例えば、高い閾値が、大きな曲率を持つレンズの領域に適用され、ここでコントラストレベルは、迅速に変化する場合がある。高い閾値は一般に、追跡のためよりも欠陥検出のために用いられる。検査アルゴリズムについて用いられる特定の閾値を実験的に求めて所望のレンズ合格及び不合格率を達成するよう最適化できる。
【００５３】
エッジ検査アルゴリズムを用いて、レンズエッジと背景とのコントラストの差に基づいてレンズエッジを追跡することが可能である。アルゴリズムにユーザ規定パラメータ、例えばコントラスト閾値を与えることにより、検査システムは、コントラストの差を減少させた状態でレンズの正確な検査を可能にする。換言すると、検査システムは、高コントラスト画像を必要とする従来型システムよりも感度が高い。エッジ追跡アルゴリズムは又、レンズエッジの正確な追跡を可能にする。他のシステムは、エッジを追跡しているときジャンピングを生じがちであり、例えば、他のシステムは、望ましくないことに、しかも定期的にレンズエッジの外縁部を追跡し、次にレンズエッジの内縁部にジャンプする場合がある。追跡の変化は、レンズの欠陥として知覚される。これとは対照的に、本発明のソフトウェアは、レンズエッジの追跡がかかるジャンピングによって損なわれる恐れを減少させるパラメータを含む。
【００５４】
検査システムと共に提供されるソフトウェアは、診断機能用の１以上のプログラムを更に含むのがよい。例えば、検査システムは、これにレンズを装填する前に損傷があるかどうかについてレンズ検査窓を検査することができ、定期的な誤差があるかどうかにつきログ記録された欠陥をモニタすることができる。定期的な誤差は、取出しプロセス中又は検査又は製造プロセス中における或る他の箇所における誤差を表す場合がある。
かくして、本明細書において開示した検査システムは、オフサルミックレンズエッジを走査し、それにより偽りの不合格率を減少させると共に欠陥のあるレンズを合格させる率を減少させるという利点、２以上の画像において欠陥があるかどうかについてレンズを検査することにより欠陥検出が向上するという利点及び検査結果に基づいてレンズ欠陥に関する診断を向上させることができるという利点がある。
【００５５】
本発明を種々の特定の実験例及び実施形態に関して説明したが、本発明は、これらには限定されず、本発明の範囲内で他の実施形態を想到できることは理解されるべきである。  本明細書において多くの特許文献及び他の刊行物が記載されている。本明細書において記載した特許文献及び刊行物の各々の開示内容全体を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】照明サブシステム及び画像分析サブシステムを有するオフサルミックレンズ検査システムを示す図である。
【図２】図１の照明サブシステムの検査ヘッドの斜視図である。
【図３】図２の検査ヘッドの光源、照明伝送システム及びカメラの側面図である。
【図４】図３に示す光源及び照明伝送システムの拡大側面図である。
【図５】図１のレンズ検査システムの検査ヘッド及びカメラユニットの配線状態を示す図である。
【図６】レンズ検査システムのハードウェア及びソフトウェアコンポーネントを示す図である。
【図７】オフサルミックレンズの完全なエッジの画像の平面図である。
【図８】引き裂き部が含まれているオフサルミックレンズの表面の画像の平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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