CZ281193A3 - Lighting apparatus for checking system of eye lenses - Google Patents

Description

Osvětlovací systém pro kontrolu očních čoček·

Oblast techniky í

t Vynález se týká osvětlovacího zařízení použitelného v kontrolním systému očních čoček, například kontaktních čoček, který umožňuje potlačit zobrazení samotného osvětlovacího zařízení a zásobníku čoček v němž se nachází kontro. lov.aná .oční...čočka .-------------- - ............

Známý stav techniky

Již vynalezené systémy pro kontrolu očních čoček,, zejména tvářených hydrofilních kontaktních čoček, u nichž kontrolu vykonává osoba-kontrolora a které používají plata mající v sobě pravidelně uspořádané jamky, v nichž se nacházejí čočky ponořené do solného roztoku.

Problém související s kontrolou očních čoček spočívá v tom, že samotná kontrolovaná čočka je opticky transparent. . ní a díky tomu nejsou snímány obvykle zobrazené světlé a _t tmavé znaky, jako při kontrole jiných předmětů.

Aby mohla osoba-kontrolora ověřit, zda vykazuje uvedená čočka všechny požadované vlastnosti, prohlíží každou kontrolovanou čočku při velkém zvětšení. V těchto systémech, je plato obsahující čočky a solný roztok osoboukontrolora přesunuto do kontrolní polohy, přičemž zobrazovali cí sestava je umístěna nad první jamkou. Čočka spočívající . v jamce je osvětlena zespoda a její obraz je pomocí zobrazovacího zařízení přenesen a promítnut na obrazovku umístěnou v úrovni očí osoby-kontrolora. Kontrolor ručně nastaví pole ohniska za.účelem prostudování hloubek uvedené čočky.

’ Běžně kontrolní způsoby, u nichž přijatelnost čoček hodnotí osoba-kontrolora, využívají, v oboru známý šlírový způsob osvětlení pole, jenž se používá zejména při studiu proudění transparentních tekutin a při kontrole optických komponent. U tohoto způsobu je světlo vycházející ze světelného zdroje kolimováno pomocí čočky a takto kolimované světlo potom při studiu prochází skrze uvedené médium (t.j. uvedenou oční čočku). Načež je světlo zaostřeno pomocí druhé čočky přímo tak, že uvedená kamera snímá ostrou hranu. Tedy jakékoliv světlo odchýlené díky' nepravidelnosti čočky (přesto žě ’ jé' transparentní) ’ není ' zachyceno jako” ostrá hrana. Takto odchýlené světlo je následně promítnuto na obrazovce jakosvětlá skvrna na jinak tmavé projekční obrazovce, jež odpovídají uvedené nepravidelnosti.

Po vyhledání příslušných vlastností čočky a odchylek od přijatelného standardu učiní osoba-kontrolora rozhodnutí, je-li čočka přijatelná. Kontrolor často shledá potřebným lehce posunout nebo přemístit uvedenou čočku vzhledem k jamce, v níž se tato čočka nachází a nebo na druhé straně narušit solný roztok za účelem odlišení cizích částic přítomných v roztoku nebo nepravidelností jamky na platu od znaků nebo defektů uvedené čočky.

Kontrolor potvrdí svoje rozhodnutí stlačením příslušného elektrického spínače, čímž je vyjádřena skutečnost, je-li uvedená čočka přijatelná nebo má-li. být vyřazena. Zobrazovací mechanizmus se následně přenese na další jamku plata, kde se kontrolní postup zopakuje. Jak lze předpokládat, je u těchto kontrolních systému zapotřebí stanovit určitá časová omezení pro rozhodování kontrolora, přičemž v případě, že v předem stanovené časové lhůtě kontrolor nedospěje k žádnému rozhodnutí, je kontrolovaná čočka automaticky označená jako defektní a zobrazovací zařízení se přesune k další jamce kontrolovaného plata. Čočka může být označena za nepřijatelnou a obsah jamky může být vyřazen i v případě, kdy samotná čočka je sice přijatelná, ale je doprovázena kousky cizího materiálu, které mohou zmást kontrolora, popřípadě jsou v_řjamce obsaženy namísto jedné čočky čočky dve.

Potom, co je kontrola všech čoček obsažených na uvedeném platu ukončena, kontrolor spustí další elektrický spínač, Čímž iniciuje vyjmutí právě zkontrolovaných čoček. Vyjímací jednotka navštíví jednotlivé jamky, v nichž se nacházejí čočky,, které byly označeny jako nepřijatelné, vysaje jejich obsah a vyjme uvedené čočky. Kontrolní plato je potom přemístěno dál a je provedeno zabalení přijatelných čoček.

Přesto, že jsou kontroloři dobře vyškoleni a pro své rozhodování mají k dispozici objektivní kritéria podle nichž se hodnotí kvalita a mez přijatelnosti uvedených čoček, dá se předpokládat, že osobě-kontrolora zůstává ještě značná možnost volby, v důsledku čehož se rozhodnutí o přijatelnosti čočky mění nejen kontrolor od kontrolora, ale i u jednoho kontrolora v závislosti na jeho duševním stavu a stupni únavy. Výrobce očních čoček tak vyřadí i mnohé čočky, které by z objektivního hlediska byly přijatelné, ale díky omezením kontrolního systému jsou ózňácený jako nevyhovující.

S rozšířením průmyslové výroby očních čoček se zvyšuje i potřeba pracovních sil a finanční náklady vynakládané na tento průmysl. Jednou z příčin zvyšovaní počtu vyráběných— kontaktních-'čoček— je —i— -nutnost—výměny - těchto čoček v určitých časových intervalech. Navíc práce kontrolora v tomto výrobním procesu lze označit za únavnou a nezajímavou. Výše popsané skutečnosti jsou tedy příčinou prudce se zvyšující potřeby vyrábět a tudíž i kontrolovat oční čočky.

2a účelem zpřesnění a zobjektivnění kontroly a snížení počtu nesprávně vyřazených čoček, lze automatizovaný kontrolní systém doplnit o zařízení snímající obraz čočky, která má být podrobena kontrole, za použití osvětlovacího tělesa a kamery, přičemž snímaný obraz je následně zdigitalizován a zpracován pomocí počítače, jenž určí, zda je kontrolovaná čočka přijatelná.

Vzhledem k omezenému zornému poli kamery a vzhledem k požadavku na maximální využití rozsahu tohoto pole je 'ďůrěžitěúvěděnou^-čočku/ která je dopravována kontolním systémem, v daném poli vycentovat tak, aby byly po sobě jdoucí čočky snímány vždy ve shodné poloze.

Pouzdro pro oční čočky mající misku s poloměrem zakřivení větší než poloměr čočky, jež je umístěná uvnitř*“ této misky, umožňuje uvedené čočce automatické vycentrování’ a usazení do středu misky. V případě, že je toto pouzdro vyrobeno z bez jaderného polymeru, je jeho povrch dostatečně smáčitelný a pokud bude do misky tohoto pouzdra umístěna voda, bude meniskus vody ve střední části v podstatě rovný, čímž se eliminují optické odchylky s tím související a * kontrola prováděná v tomto pouzdře je tedy nezkreslená.

Detailnější popis výhodného provedení pouzdra pro oční čočky jé uveden v související patentové přihlášce US podané současně s touto přihláškou.

Kamera takového kontrolního systému pracuje asynchroním způsobem v odezvě na signál generovaný posunem pouzdra a samotné čočky d.o vlastní oblasti kontroly, který spouští jak zažehnutí stroboskopické lampy, tak následně přenos obrazu.

* Vzhledem ke způsobu, jakým je obraz kamerou snímán, je dále kladen důraz na čistotu' obrazu a na to, aby nebyl rozostřen buď vibracemi samotné kontrolované čočky, nebo roztoku v němž je tato čočka uložena a nebo pohybem celého pouzdra.

V paletě mající jamky pro příjem zásobníků jsou provedeny otvory vedoucí skrze paletu. Tyto otvory umožňují společně s vodícím a dopravním systémem takové uspořádání osvětlovacího tělesa a kamery snímající obraz čočky, které maximálně využívá zorné pole kamery a minimalizuje rozostření kamerou snímaného obrazu.

Ve výše popsaném systému může být použita kamera s vysokou rozlišovací schopností, například kamera Videk MegaPlus firmy Kodak (Rochester, New York). Tato kamera zahrnuje objektiv pevně zaostřený na pole pohledu 14,5 mm. Kamera je vybavena standardním objektivem Nikkon s ohniskovou vzdáleností 55 mm a f/2.8, který je připevněn k pásmové propusti Andover vycentrované na vlnové délce 550 nm s poloviční výškou celé vlny (FWHH) 10 nm do ..konce objektivu kamery. T.ato propusť odstraňuje chromatické odchylky, čímž zlepšuje celkovou prostorovou rozlišovací schopnost při současném zachování fotopickou citlivost, jež je obdobou citlivosti oka osoby-kontrolora. Tato propusť dále odstraňuje infračervené záření v CCD detektoru, jež by mohlo snižovat modulační přenosovou funkci (MŤF) celého systému.

Způsob snímání obrazu čočky pomocí kamery a určení, zda je tato kontrolovaná čočka přijatelná, přesněji snímání obrazu kamerou a jeho zredukování na digitální data, jež jsou^-dále'“ vyhodnocena7“~ je“'popsán‘—vsouvise jící—patentové přihlášce US podané současně s touto přihláškou.

Osvětlovací systém použitý při kontrole transparentních předmětů, například očních čoček, vyžaduje zavedení světelného zdroje, jehož světlo je rozptýlené tak, že nepromítá na uvedenou zobrazovací plochu jakékoliv znaky {detaily nebo nepravidelnosti) lampy samotné nebo pouzdra,

A v -němž je uvedená čočka uložená.

V současnosti se používají prakticky dva typy osvětlovacích systémů, šlírový výše popsaný typ osvětlovacího systému a projekční typ. Nedostatkem projekčního typu osvětlovacího systému je, že i když zůstane struktura samotného světelného zdroje v podstatě skryta, jsou detaily pouzdra, v němž jsou uloženy transparentní kontrolované předměty, nejvíce osvětleny. Jak lze předpokládat, zobrazení

------ detailů’ pouzdra^- -na—obraz u čočky 'bude přin'ejmenš'ím'zpo'malova't ý proces zpracování zdigitalizovaného obrazu pomocí kontrolního algoritmu a v krajním případě může způsobit nezprávné vyřazení některých čoček nebo i celkové selhání kontrolního, algoritmu.

Ά' J> a. '*

Předmětem vynálezu' by proto měl být osvětlovací h systém, jenž umožní generovanému světlu procházet skrze strukturu kontrolního zařízení a skrze paletu a v ní uložený zásobníks čočkou, za-účelem elektronického zobrazení uvedené' čočky, zatímco zásobník s čočkou je v pohybu, a jenž je Ί slučitelný s provozními požadavky výše zmíněných systémů,-’· . zejména s potlačením zobrazování detailů světelného zdroje a pouzdra čočky.

Přesněji, předmětem vynálezu by měl být stroboskopický osvětlovací systém, který může být v příslušném okamžiku spuštěn pomocí kontrolního transportního systému a který produkuje světelné záblesky s krátkou dobou životnosti, ale vysokou- intenzitou a rovnoměrností, jež umožňuje v kameře vytvořit jasný nerozostřený obraz, který je dále digitalizován a matematicky zpracován.

Oba tyto předměty vynálezu by dále měly osvětlovacímu tělesu a kameře umožnit takové uspořádání, jež by kameře zajistilo snímání vysoce kvalitního obrazu čočky. To je zajištěno v případě, kdy se osvětlovací těleso a kamera nachází na protilehlých stranách kontrolované čočky, přičemž toto uspořádání umožňuje světlu procházet skrze čočku a kameře snímat obraz- kontrolované čočky, jenž je dále digitalizován.

Konečně by měl být předmětem .vynálezu osvětlovací systém, jenž poskytuje ve všech stroboskopických záblescích stejnou intenzitu osvětlení a zejména poskytuje stejnou intenzitu'osvětlení po celou dobu poměrně dlouhé životnosti bleskové výbojky.

Podstata vynálezu

Výše zmíněných předmětů vynálezu je dosaženo pomocí systému,- jenž poskytuje při kontrole v podstatě transparentních očních čoček rozptýlené osvětlení a který lze použít ve spojení s kontrolním zařízením pracujícím na bázi počítače, jež analyzuje zdigitalizovaný obraz oční čočky.

J t

Pod pouzdrem, v němž je uložena oční čočka a to tak, že je ponořena v deionizované vodě, je umístěn optický ďifusér vyrobený z vrstveného opaiů' a^-poď'''timfo^_-'drfušé^-řěm je umístěn světelný zdroj, například stroboskopický světelný zdroj. Uvedená stroboskopická lampa je schopna vydávat 10 mikrosekundové 5 Joulové světelné impulsy iniciované obraz zpracujícím systémem, který je zase spuštěn signálem generovaným přivedením pouzdra' obsahujícího čočku, u níž má''být*provedena“kontrolaC”~ Obvykle™ je— k-- opětnému—dobití mezi dvěma zážehy zapotřebí 450 milisekundová regenerační doba. U výhodného provedení byla použita oblouková trubice, u níž dochází k zmenšování světelné intenzity a tedy k tmavnutí pouze na jejím jednom konci, jenž leží vně reflektoru obklopujícího uvedenou trubici.

Stručný popis obrázků

Obrázek znázorňuje předmět vynálezu z částečně zvětšeného roviného pohledu s částečným průřezem.

Kamera /0/ která je znázorněná na obrázku má otočný knoflík 12 pro nastavení x-ové osy (osa pohybu přepravníku čoček),’bťóčný'kňbflík 1 4. pro nastavení y-ové osy a otočný knoflík 16 pro nastavení osy z. Stavěči knoflík 18 umožňuje rotační nastavení v rovině xy a knoflík 20 umožňuje rotační nastavení v rovině yz.

Tyto stavěči otočné knoflíky jsou upevněny k x, y a z osovým stupňům 20, 24 a 26. V mezním případě mohou být uchyceny skrze x-ový osový stupeň přes podpěry 30 k montážní struktuře 28.

Kamera 10 zahrnuje objektiv 32 a pásmovou propusť 34, například model 550FS10-50 vhodně od Andover Corporation of Salem, New Hampshire. Tato propusť je vystředěna na vlnovou délku 550 nanometrů, kde propouští 70 % dopadajícího světla, zatímco na vlnových délkách, jež jsou od 550 rianometrového středu odchýleny o 10 nanometrů, neprochází v podstatě žádná energie. Funkce kamery je detailněji popsána ve výše zmíněné patentové přihlášce, jejímž předmětem je kontrolní algoritmus.

Pod uvedenou kamerou 10 . se nachází transportní paleta 36, která přidržuje , zásobníky 38 čoček, v nichž spočívají čočky 40. čočky jsou v podstatě obklopeny kapalinou výhodně deionizovanou vodou (není znázorněná) v zásobnících 38.

Paleta je dopravena po dopravní koleji 42 detailněji popsané ve výše zmíněné patentové přihlášce, která popisuje dopravní systém čoček.

Přesnější popis- výhodného provedení dopravního , systému čoček a systému palet se spouštěním osvětlení . | jsou uvedeny v doprovodných patentových přihláškách US podaných současně s touto přihláškou.

Z obrázku je patrné, že v paletě 36 a dopravní .koleji 42 jsou provedeny otvory 44 resp. 46.

V případě, že je paleta 36 vhodně zarovnána podél osy x, přičemž střed otvoru 44 palety 36 a střed otvoru 46 dopravní koleje 42 leží na společné optické ose £8 spolu se .středem objektivu 32 kamery 10.

Pod dopravní kolejí je umístěn světelný zdroj. Stroboskopická lampa je schopná vydávat 10 mikrosekundové 5 Joulové světelné impulsy iniciované obraz zpracujícím systémem, který je zase spuštěn signálem generovaným dopravením pouzdra obsahujícího čočku, která má být kontrolována.

Obvykle je k opětnému dobití mezi dvěma zážehy zapotřebí 450 milisekundovou regenerační dobou. Uvedený světelný zdroj je 'tvořen obloukovou trubicí 50 obklopenou cívkou 52 zábleskové lampy.

Otvor 46 provedený v dopravní koleji je nastavitelný na různé průměry, od v podstatě uzavřeného otvoru do otevření ”ná'šířku '“shodnou~^l*sotvorem' 44“paletyo^Otvor -4 6 -této---———· dopravní koleje umístěný mezi difuzérem a zásobníkem čočky omezuje úhel kuželu světla dopadajícího na zásobník čočky a může být ručně nastaven tak, aby poskytoval příslušné množství světla.

Světelný zdroj je obklopen parabolickým reflektorem 54, jenž je přidržován na místě pomocí opěry £6. Opera 56 reflektoru je zase připevněna ke krytu 58 lampy. Vysoko10 napěťové kabely 60 jsou elektricky spojeny s cívkou 52 , a zdrojem 62 vysokého napětí. Zdroj vysokého napětí je spouštěn spouštěcím prostředkem, jenž není zobrazen, ^-ale je popsán ve výše zmíněné, patentové přihlášce popisující paletu pro dopravu zásobníků čoček..

Střed zábleskové lampy 20.' stejně jako optická osa parabolického reflektoru 48 jsou umístěny na optickou osu 48.

Parabolický reflektor má v místě, jímž prochází optická osa 4 8 otvor 64. Nad otvorem 64 mezi zábleskovou lampou 50 a zásobníkem 38 čočky je uméstěna skleněná deska 66. Tato skleněná deska 66 utěsňuje komoru lampy před okolním prostředím obsahujícím prach a vlhkost. Dále je mezi zábleskovou lampou a zásobníkem čočky podléhající kontrole na optické ose 48 umístěno rozptylové sklo 68, které působí jako optický difusér. Rozptylové sklo je přidržování na uvedenou lampou pomocí nástavce 70 a na místě pomocí difuzního držáku 72.

t

Vzdálenost mezi lampou 22' difuzerem 68 a zásobníkem 38 čočky lze variabilně nastavit pomocí konvenčního vertikálního stavěcího mechanizmu (není zobrazen). Tato nastavení společně s nastavením otvoru 46 dopravní koleje umožní silně osvětlit kontrolovanou čočku a současně eliminovat zásobník čočky a strukturu lampy a energetické ztráty vzniklé v důsledku positivní mohutnosti kombinace zásobník čočky/ deionizovaná voda.

Stroboskopické zábleskové lampy dodává například Perceptics Corporation of Knoxville, Tenessee. Jako u všech lamp, se v případě, že jsou použity, odpařuje materiál z vlákna nebo elektrod a usazuje se na jiném místě baňky nebo obloukové trubice. Lampa, která byla použita u výhodného provedení má takový design, u něhož dochází k uklídání materiálu, který vzniká'odpařováním elektrod, přednostně na jeden konec obloukové trubice. Podle výhodného provedení vynálezu je oblouková trubice umístěna tak, že její konec na němž se ukládá materiál elektrod leží vně reflektoru jak ukazuje obrázek. Uvedená cívka 52 má délku 60 mm a průměr 25 mm, přičemž 35 mm obloukové trubice se nachází vně uvedeného reflektoru.

Přestože část dostupného světla se ztrácí vně reflektoru, výhodou tohoto provedení je vydávání konsistentní světla po značnou část životnosti lampy. Vzhledem k tomu, že. část dna lampy, v níž začína uvedená lampa tmavnou, je umístěna vně' uvedeného reflektoru, zůstává část světla tohoto osvětlovacího systému uvnitř reflektoru konstantní až do okamžiku, kdy tmavnutí dospěje k části lampy, která leží již v reflektoru. Předpokládá se, že váše popsaná lampa bude při 30 Hz a 5 Joulových výstupních světelných impulsech pracovat alespoň jeden rok (přibližně 10 záblesků). Po uplynutí této doby můsí být. vzhledem k snížení světelné intenzity výstupních světelných impulsů vyměněna.

1%

Claims (6)

1.. Osvětlovací zařízení pro kontrolní systém očních čoček ____________ma jící jamky pro. .pojmutí alespoň .jednoho-zásobníku. (.38 )—čočky-,------------_ <f ._Λ Λ. . ' ” spouštěcí prostředek reagující na přítomnost zásobníku (38) čočky, kameru (10) s vyměnitelným objektivem (32) pro snímání obrazu čočky, prostředek pro stanovení přijatelnosti čočky z obrazu kamery (10) indikovaného elektrickým signálem a čočku-odstraňující mechanismus spojený s příjmem signálu tý- .·kajícího se přijatelnosti čočky, vyznačené tím, že zahrnuje stroboskopickou lampu (50), zdroj (62) elektrické energie spojený s uvedenou stroboskopickou lampou (50) a uvedeným spouštěcím prostředkem tak, že zdroj (62) elektrické energie je spojen se stroboskopickou lampou (50) v případe, že je v důsledku přítomnosti zásobníku (38) čočky aktivován spouštěcím prostředkem, reflektor (54) obklopující alespoň část stroboskopické lampy (50) a mající otvor (64) provedený na optické ose (48), jež tvoří spojnici mezi stroboskopickou lampou (50) a kamerou (10), difuzér (68) umístěný mezi strobóskopickou lampou (50) a zásobníkem (38) čočky, otvor (46) omezující úhel světelného kužele dopadajícího na zásobník (38) čočky, přičemž otvor (46) se nachází mezi difuzérem (68) a zásobníkem (38) čočky, objem kapaliny obklopující čočku v zásobníku

Ui- (38) čočky a způsobující kladnou optickou mohutnost čočky, f| přičemž uvedený objektiv (32) kamery (10) lze měnit za účelem

V· kompenzování kladné optické mohutnosti kapaliny v zásobníku f * (38) čočky a zaostření obrazu čočky v kameře (10).

2. Zařízení podle nároku 1,vyznačené tím, že reflektor (54) má tvar rotační paraboly.

3. Zařízení podle nároku 1,vyznačené tím, že stroboskopická lampa (50) je částečně umístěna vně reflektoru (54) uspořádaného na optické ose (48) proti otvoru (46).

4. Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že vzdálenost mezi difuzérem (68), stroboskopickou lampou (50) a zásobníkem (38) čočky je měnitelná.

5. Zařízení podle nároku 1,vyznačené tím, že otvor (46) dopravní koleje (42) je měnitelný.

6. Zařízení podle nároku 1,vyznačené tím, že stroboskopická lampa (50) má část umístěnou .vně reflektoru. (54), přičemž tato část, na které se usazuje materiál elektrody a tudíž tmavnoucí část obloukové trubice, se nachází na vnější straně reflektoru (54).

Zastupuje :