專利名稱：用于眼睛鏡片檢查的照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一檢查眼用鏡片的照明系統(tǒng)。
眼睛鏡片，特別是模制親水性隱形鏡片的先前所設(shè)計(jì)的檢查系統(tǒng)，采用人工檢查，其利用具有凹穴的矩形陣列的托盤，鏡片浸于托盤內(nèi)的鹽溶液中。
一項(xiàng)與檢查眼睛鏡片關(guān)連的問題是鏡片本身是光學(xué)透明的，因此不能顯示出在檢查常規(guī)物體所見的一般明暗特征。
到目前為止，檢查員在放大情形下檢視每一鏡片，以便檢驗(yàn)鏡片是否符合所要求的特性。在這些系統(tǒng)中，其內(nèi)盛有鏡片及含鹽溶液的托盤被傳送到一由檢查員照料的檢查站。當(dāng)托盤置于檢查站時(shí)，一檢視組合件位于第一凹穴上面。凹穴內(nèi)的鏡片自下面被照明，并且影像被檢視裝置傳送，并投影于與檢查員眼睛同高度的屏幕。檢查員以手動(dòng)方式改變焦場，以檢查鏡片的不同深度。
目前人工檢查方法，采用了所熟知的暗場照明的紋影法，特別是用于研究透明流體流動(dòng)及光學(xué)元件檢查。在此方法中，來自一點(diǎn)光源的光被一透鏡準(zhǔn)直，然后通過所研究的介質(zhì)(亦即鏡片)。然后一第二透鏡將光直接聚焦至一刃口上。因鏡片折射的不均勻(雖然透明)所偏轉(zhuǎn)的任何光不會(huì)聚焦在刃口上。由于刃口遮斷如此偏轉(zhuǎn)的光然后被被物鏡投影至一屏幕，因此在否則為黑暗的投影屏幕上出現(xiàn)一與不均勻?qū)?yīng)的光點(diǎn)。
在查看適當(dāng)?shù)溺R片特征及與合格標(biāo)準(zhǔn)的偏差后，檢查員就鏡片是否合格作成決定。使鏡片相對(duì)于其所被容納的托盤凹穴略微移動(dòng)或移位，或擾動(dòng)含鹽溶液，以便使含鹽溶液中的雜粒和托盤凹穴中的不完善與鏡片的特征或缺陷有所區(qū)別，檢查員常發(fā)現(xiàn)這樣做是有助益的。
檢查員通過推壓適當(dāng)?shù)碾婇_關(guān)而指示鏡片為合格或予剔除，從而輸入其決定。檢視機(jī)構(gòu)然后轉(zhuǎn)換位置至托盤上的下一凹穴，重復(fù)檢查程序?？梢岳斫?，對(duì)檢查員必定有某些時(shí)間限制，因而如果在預(yù)定時(shí)間以內(nèi)未作出決定，鏡片便自動(dòng)被視為具有缺陷，并且檢視裝置轉(zhuǎn)換位置至下凹穴。同樣，可能在其他方面為合格、但伴有外來雜質(zhì)的鏡片，或者如果二個(gè)鏡片置于同一局穴中，便視該情況為不合格，并將凹穴之內(nèi)容物剔除。
在完成檢查一整托盤的鏡片時(shí)，檢查員啟動(dòng)另一電開關(guān)，開始處置該托盤上剛檢查過的鏡片。一處置單元巡訪該托盤中的指示有不合格鏡片的每一凹穴，以吸出及處置這些鏡片。托盤然后向前移動(dòng)，以供包裝合格鏡片。
雖然檢查員受過高度訓(xùn)練，并有據(jù)以判斷鏡片品質(zhì)及極限合格性的客觀標(biāo)準(zhǔn)，但本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，人工檢查仍有很多需加改進(jìn)之處。檢查員之間缺少一致性，并且一個(gè)檢查員可能因其精神狀況及累積的疲勞而缺少可重復(fù)性。因此眼睛鏡片制造廠家因?yàn)闄z查處理上的種種限制，而保守地剔除很多客觀上是合格的鏡片。
隨著眼睛鏡片工業(yè)的進(jìn)步，人工檢查已使該業(yè)界受到沉重人力及財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)，在檢查員方面則要求冗長乏味之工作。尤其是對(duì)于定期經(jīng)常更換的隱形鏡片而言，需要生產(chǎn)及因此需檢查的鏡片數(shù)量顯著增多。
為增加一致性及減少錯(cuò)誤剔除的鏡片數(shù)量，可完成一種自動(dòng)化檢查系統(tǒng)，用一燈及一照相機(jī)獲取將予檢查的鏡片的影像，然后由電腦將影像數(shù)字化及處理，以確定鏡片是否合格。
因?yàn)檎障鄼C(jī)系統(tǒng)的視場有限，以及希望利用視場至最大程度，重要的是鏡片要定中于視場，同時(shí)其支承能使由一鏡片至次一鏡片，諸鏡片可置于重復(fù)位置。
眼眼鏡片包裝有一杯，其曲率半徑大于置于杯內(nèi)的鏡片曲徑半徑，此包裝允許鏡片定中并安放在杯的中間。在以一種非成核聚合物構(gòu)成時(shí)，表面為可充份潤濕，因而將水置于杯內(nèi)時(shí)，水彎面在中央實(shí)際變平，并因此消除相關(guān)光學(xué)像差，允許無畸變的包裝內(nèi)檢查。
與本案同時(shí)提出的待決美國專利申請(qǐng)案號(hào)(律師案號(hào)VTN-43)中，有鏡片包裝較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明。
這種自動(dòng)化鏡片檢查系統(tǒng)的照相機(jī)，利用鏡片及包裝移動(dòng)至適當(dāng)位置所產(chǎn)生的信號(hào)，觸發(fā)頻閃放電管的頻閃及隨后的影像轉(zhuǎn)移，以非同步方式操作。
由于照相機(jī)獲取影像的方式，第二項(xiàng)要求是影像要盡量清晰，并且不因鏡片的振動(dòng)，其內(nèi)放置鏡片的溶液，或因鏡片包裝的運(yùn)動(dòng)而模糊不清。
一種有凹穴以供接受容器的托板包含穿過托板的孔。這些孔連同一引導(dǎo)及輸送系統(tǒng)有可能做成一種最大利用照相和照相機(jī)的視場、并使模糊減至最少、用以獲取鏡片影像的燈機(jī)配置。
采用高解像度固態(tài)照相機(jī)，諸如Kodak of Rochester，New York所制造的Mega PlusR照相機(jī)。此照相機(jī)包含一固定在14.5毫米視場的透鏡。該照相機(jī)裝有一Nikkor 55毫米標(biāo)準(zhǔn)透鏡，設(shè)定在f/2.8，并附有一中心在波長550毫微米的Andover帶通濾光片，照相機(jī)透鏡為10毫微米全波半高(full wave halfheight，簡稱FWHH)。這種濾光片除去色像差，從而改善了總空間解像度，并對(duì)鏡片檢查保持與檢查員眼睛反應(yīng)相似的光圖像反應(yīng)。濾光片也除去將會(huì)在CCD(電荷耦合器件)檢測器減少總系統(tǒng)調(diào)制傳送函數(shù)(modulation transfer function，簡稱MTF)的紅外線。
利用照相機(jī)獲取鏡片影像、并且一旦影像被照相機(jī)獲取并簡化為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、便確定鏡片是否合格的之方法，描述于與本案同時(shí)提出的待批美國專利申請(qǐng)案號(hào)(律師案號(hào)VTN-37)。
用以檢查透明物諸如眼睛鏡片的照明系統(tǒng)的一項(xiàng)要求是提供一光源，此光源為充份漫射，以不顯現(xiàn)燈具本身或內(nèi)含鏡片的包裝的人工現(xiàn)象(細(xì)節(jié)或不均勻性)。
先前的作法是使用一種如上述的紋影照明系統(tǒng)，或一種投影式系統(tǒng)。雖然投影式照明系統(tǒng)將會(huì)充份隱藏光源結(jié)構(gòu)，但其配合供包裝內(nèi)檢查系統(tǒng)使用時(shí)，缺點(diǎn)為包裝細(xì)節(jié)的對(duì)比增大了。已知，將包裝細(xì)節(jié)加到照相機(jī)所獲得的鏡片影像上，至少將會(huì)減慢檢查算法處理數(shù)字化影像，并可能導(dǎo)致錯(cuò)誤剔除若干鏡片，或甚至導(dǎo)致算法全然失效。
因此，本發(fā)明的目的為提供一種照明系統(tǒng)，其允許所產(chǎn)生的光通過檢查裝置結(jié)構(gòu)，在托板、容器及鏡片在運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過一將以電子方式成像的鏡片容器托板，并與上列檢查系統(tǒng)的操作要求，特別是抑制光源及包裝的細(xì)節(jié)的要求相容。
更詳細(xì)而言，本發(fā)明的目的為提供一種頻閃照明系統(tǒng)，可在適當(dāng)時(shí)間被檢輸送系統(tǒng)觸發(fā)，并可產(chǎn)生短持續(xù)時(shí)間的高強(qiáng)度均勻閃光，以在照相機(jī)產(chǎn)生適于數(shù)字化及數(shù)學(xué)方式處理的不模糊影像。
符合此二目的同時(shí)，燈及照相機(jī)的定位允許照相機(jī)獲取鏡片的高品質(zhì)影像。最好在達(dá)到以上目的，同時(shí)燈及照相機(jī)在鏡片的相對(duì)兩邊，允許光通過鏡片，然后照相機(jī)將所獲取的影像數(shù)字化。
本發(fā)明最后的目的是提供一種照明系統(tǒng)，對(duì)每次頻閃提供一致的照明，特別是在頻閃放電管的延長使用期限內(nèi)提供一致的照明。
以上目的以一種系統(tǒng)達(dá)到，此系統(tǒng)在檢查性質(zhì)為透明的眼睛鏡片時(shí)提供漫射照明，配合一種以電腦為基礎(chǔ)的分析眼睛鏡片數(shù)字化影像的檢查裝置使用。
一包裝內(nèi)含一浸在去離子水中的眼睛鏡片，在此包裝下面為一以閃光蛋白石制成的光學(xué)漫射器，而在其下面為一光源諸如頻閃燈。頻閃燈由影像處理系統(tǒng)所啟動(dòng)，能發(fā)射5焦耳，10微秒光脈沖，此處理機(jī)再由一內(nèi)含要檢查的鏡片的包裝到達(dá)而產(chǎn)生的信號(hào)所觸發(fā)。頻閃放電管在兩次發(fā)射之間充電，一般需要450毫秒恢復(fù)時(shí)間。在較佳實(shí)施例，采用一電弧管，其中光輸出由于僅在該管的一端變暗而減少，該端置于反射鏡外面。
附圖
部分以剖面圖，部份以平面正視圖示出本發(fā)明。
請(qǐng)參照附圖。圖示照相機(jī)10有X軸(鏡片容器運(yùn)動(dòng)軸)調(diào)整旋鈕12，-Y軸調(diào)整旋鈕14，及-Z軸調(diào)整旋鈕16。調(diào)整旋鈕18提供X、Y平面的旋轉(zhuǎn)調(diào)整，而旋鈕20提供在Y、Z平面的旋轉(zhuǎn)調(diào)整。
這些調(diào)整旋鈕分別附著著X，Y及Z軸級(jí)20，24及26。最后，這些旋鈕通過X軸級(jí)，通過托座30附著至安裝結(jié)構(gòu)28。
照相機(jī)10包含一透鏡32及帶通濾光片34。帶通濾光片諸如可由AndoverCorporationofSaiem，NewHampshire購得的型號(hào)550FS10-50。該濾光片中心波長為550毫微米，在此波長透射70%的入射光，而偏離550毫微米中心10毫微米的波長基本上透射能量為零。在上面引用的檢查算法的專利申請(qǐng)案中有照相機(jī)作用的更詳細(xì)說明。
在照相機(jī)下面有一支持鏡片容器38的搬運(yùn)托座36，鏡片48擱于該容器內(nèi)。鏡片在容器38內(nèi)實(shí)際被液體，較佳為去離子水(未示)所包圍。
托板沿一輸送軌條43被搬運(yùn)，它在說明鏡片搬運(yùn)系統(tǒng)的上面所引用的專利申請(qǐng)案中已詳細(xì)說明。
在與本案同時(shí)提出的待批美國專利申請(qǐng)案號(hào)及(律師案號(hào)VTN-49及VTN-50)中，有鏡片搬運(yùn)系統(tǒng)及附有照明觸發(fā)系統(tǒng)的托板系統(tǒng)的更詳細(xì)說明。
如在附圖中所見，托板36及輸送軌條42分別包含孔徑44及46。
當(dāng)托板36沿X軸對(duì)準(zhǔn)時(shí)，托板孔徑44的中心及輸送軌條孔徑46的中心位于一與照相機(jī)透鏡32的中心沿光軸48的共同線上。
在輸送軌條下面為光源。頻閃燈由影像處理系統(tǒng)所啟動(dòng)，能發(fā)射5焦耳、10微秒光脈沖，此處理系統(tǒng)再由一含將予檢查的鏡片的包裝到達(dá)到而產(chǎn)生的信號(hào)所觸發(fā)。頻閃放電管在兩次發(fā)射之間充電，一般需要450毫秒之恢復(fù)時(shí)間。該光源由一電弧管50被閃光燈線圈52包圍所構(gòu)成。
輸送軌條孔徑46可調(diào)至不同直徑，自實(shí)際為關(guān)閉至開啟與托板孔徑44同寬。因此，位于漫射器與鏡片容器之間的輸送軌條孔徑46限制了于鏡片容器上的入射光的錐角，并可手動(dòng)調(diào)整以供給適量的光量。
反射鏡架56將拋物面反射鏡54固持定位在光源周圍。反射鏡架再附著至燈外殼58。高壓電纜60電連接至閃光燈線圈52及連接至高壓電源62。高壓電源由圖中未示出的觸發(fā)裝置所接通，高壓電源在說明搬運(yùn)鏡片容器用托板的前面引用的專利申請(qǐng)案中已說明。
閃光燈50的中心，以及拋物面反光鏡54的光軸，沿光軸48設(shè)置。
拋物面反射鏡沿光軸48有一開口64。一玻璃板66在開口64上面位于閃光燈50與鏡片容器38之間。此玻璃板將燈室與外部環(huán)境，包括塵埃及水份封隔。作用如光學(xué)漫射器的漫射玻璃68，也位于沿光軸48上檢查的閃光燈與容器之間。漫射玻璃被固定座70固持在燈上面，并被漫射支座72固持定位。
傳統(tǒng)的垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)(未示)中，燈150、漫射器68及鏡片容器38間的距離是可改變的。這些調(diào)整(連同輸送軌條孔徑46的調(diào)整)，是為增強(qiáng)鏡片對(duì)比，同時(shí)消除由于鏡片容器/去離子水組合的正光學(xué)放大率所致的鏡片容器及燈結(jié)構(gòu)以及能量損耗。
頻閃燈可自PercepticsCorporationofKnoxville，Tennessee購得。和所有燈一樣，在使用時(shí)，燈絲或電極的材料將會(huì)汽化，并積聚在燈泡或電弧管內(nèi)其他地方。所采用的較佳實(shí)施例的燈，其設(shè)計(jì)為，來自電極汽化的積聚物導(dǎo)致使電極材料優(yōu)先積聚在電弧管的一端。根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，如附圖中所示，電弧管的放置使接受積聚物的該端在反射鏡末端外面。線圈長60毫米，直徑25毫米，電弧管的35毫米在反射鏡外面。
可用光的一部分雖然在反射鏡外面損失了，但這種配置的優(yōu)點(diǎn)是在燈使用期限內(nèi)大部分時(shí)間產(chǎn)生一致的光輸出。因?yàn)闊羰紫仍诜瓷溏R外面的燈底部變暗，故在反射鏡內(nèi)提供光供此照明系統(tǒng)的部分保持始終如一，直至變暗現(xiàn)象達(dá)到燈在反射鏡內(nèi)的那部分。如以上所詳述，根據(jù)本發(fā)明配置的燈1，在30赫茲，5焦耳輸出，將至少工作一年(約閃光10次)才會(huì)因光輸出減低而需要更換。
權(quán)利要求
1.一種配合眼睛鏡片檢查系統(tǒng)使用的照明裝置，該檢查系統(tǒng)有凹穴以供容納一個(gè)或多個(gè)鏡片容器，一響應(yīng)眼睛鏡片容器的存在的觸發(fā)裝置，一具有可變焦透鏡用以獲取鏡片影像的照相機(jī)，用以由電信號(hào)所指示的照相機(jī)影像確定鏡片合格性的裝置，以及一鏡片處置機(jī)構(gòu)，其連接成接收與鏡片合格性有關(guān)的信號(hào)，并使合格鏡片與不合格鏡片分開，其特征在于，所述照明裝置包含一頻閃燈；一電源，連接至上述燈及觸發(fā)裝置，以便當(dāng)觸發(fā)裝置響應(yīng)容器的存在時(shí)，電源電連接至燈，一反射鏡，包圍燈周圍表面的至少一部分，并沿?zé)舻秸障鄼C(jī)的光軸有一開口；一漫射器，位于燈與鏡片容器之間；一孔徑，限制于鏡片容器上入射的光的錐角，該孔徑位于漫射器與鏡片容器之間；大量液體，實(shí)際包圍鏡片容器內(nèi)的鏡片，并形成一有正光學(xué)放大率的鏡片；其中，所述照相機(jī)透鏡可改變，以補(bǔ)償鏡片容器內(nèi)的液體之正光學(xué)放大率，并使鏡片影像聚焦于照相機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述反射鏡為一旋轉(zhuǎn)拋物面反射器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述頻閃燈部份在反射鏡外面，沿所述光軸，與所述孔徑相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述漫射器，燈及鏡片容器間的距離為可變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，輸送軌條孔徑是可變化的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述頻閃燈有一部分在反射鏡外面，該部分有電極材料積聚于電弧管在反射鏡外的部分，并使其變暗。
全文摘要
一種配合以電腦為基礎(chǔ)的鏡片檢查裝置使用的，在檢查眼睛鏡片時(shí)提供漫射照明的系統(tǒng)。一包裝含一在去離子水中的眼睛鏡片，在此包裝下面，為一以閃光蛋白石制成的光學(xué)漫射器，而在其下面為一光源諸如頻閃燈。頻閃燈的發(fā)射由影像處理系統(tǒng)所啟動(dòng)，此處理系統(tǒng)再由一含將預(yù)檢查的鏡片包裝的到達(dá)而產(chǎn)生的信號(hào)所觸發(fā)。在較佳實(shí)施例，采用一電弧管，其中光輸出減少是因僅在置于反射鏡外面的該管的一端變暗而發(fā)生。
文檔編號(hào)G01M11/00GK1090042SQ9312128
公開日1994年7月27日 申請(qǐng)日期1993年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月21日
發(fā)明者J·A·伊貝爾, R·J·愛德華斯 申請(qǐng)人:莊臣及莊臣視力產(chǎn)品有限公司