專利名稱：檢驗(yàn)眼用透鏡的方法
本申請(qǐng)與下列同時(shí)提出的審查未決的序列申請(qǐng)有關(guān)申請(qǐng)?zhí)枮榈摹白詣?dòng)檢驗(yàn)眼鏡片的方法和系統(tǒng)”;申請(qǐng)?zhí)枮榈摹扮R片檢驗(yàn)系統(tǒng)用的照明及成象子系統(tǒng)”;申請(qǐng)?zhí)枮榈摹耙环N鏡片檢驗(yàn)系統(tǒng)”，以及申請(qǐng)?zhí)枮榈摹坝糜诔休d眼鏡片的裝置”。
本申請(qǐng)的發(fā)明總的說(shuō)來(lái)涉及檢驗(yàn)眼用透鏡，諸如接觸透鏡等的檢驗(yàn)系統(tǒng)，更確切地說(shuō)是涉及使照明光束直接通過(guò)透鏡從而產(chǎn)生圖像的透鏡檢驗(yàn)系統(tǒng)。
典型的接觸透鏡總是以高的準(zhǔn)確度和精確度制造出來(lái)的。但是，偶爾個(gè)別的透鏡可能包含某種不規(guī)則性;出于這個(gè)原因，接觸透鏡在銷(xiāo)售給用戶之前要進(jìn)行檢驗(yàn)，以使用戶確信該透鏡對(duì)于用戶的使用說(shuō)來(lái)是可接受的。
在已有技術(shù)的一種透鏡檢驗(yàn)系統(tǒng)中，眾多的透鏡被放在一個(gè)透鏡運(yùn)載器中，運(yùn)載器攜帶每個(gè)透鏡移動(dòng)，依次通過(guò)透鏡檢驗(yàn)位置，在那里使照明光束透過(guò)每一透鏡。然后，將該照明光束聚焦在一屏幕上以在屏幕上產(chǎn)生透鏡的像，而操作者觀察該圖像以確定該透鏡是否含有任何不規(guī)則的部分。如果發(fā)現(xiàn)有任何不規(guī)則或缺陷使該透鏡不適合用戶的使用，就將該透鏡從檢驗(yàn)系統(tǒng)拿走或打上標(biāo)記，使之不在其后銷(xiāo)售給用戶。
在這個(gè)已有技術(shù)的系統(tǒng)中，照明光束實(shí)際上固定不變地透過(guò)透鏡檢驗(yàn)位置，而透鏡運(yùn)載器則通過(guò)一系列不連續(xù)的步驟移動(dòng)使每一透鏡定位在透鏡檢驗(yàn)位置上。具體地說(shuō)，當(dāng)照明光束透過(guò)第一透鏡的同時(shí)，透鏡運(yùn)載器就保持在一個(gè)實(shí)際上固定的第一位置處，而后透鏡運(yùn)載器移動(dòng)并保持在一個(gè)固定的第二位置時(shí)，使照明光束透過(guò)第二個(gè)透鏡。多次重復(fù)這種步驟，直到運(yùn)載器中所有透鏡都被檢驗(yàn)完為止。
這種已有技術(shù)的檢驗(yàn)系統(tǒng)是十分有效且可靠的;但是，系統(tǒng)檢驗(yàn)速度較慢而且也較為昂貴。這是因?yàn)槿斯さ牟僮髡弑仨毤芯ψ⒁暺聊簧系乃a(chǎn)生的透鏡圖像，并要檢查整個(gè)圖像以發(fā)現(xiàn)任何不規(guī)則。因此，該已有技術(shù)是能夠得到改進(jìn)的;尤其是通過(guò)采用圖像處理設(shè)備對(duì)所產(chǎn)生的圖像進(jìn)行分析，以確定透鏡是否包含有任何不規(guī)則，這可降低透鏡檢驗(yàn)費(fèi)用而又能提高檢驗(yàn)速度。
本發(fā)明的目的在于改進(jìn)檢驗(yàn)眼用透鏡的方法。
本發(fā)明的另一目的是產(chǎn)生透鏡的圖像，并使用圖像處理設(shè)備對(duì)該圖像進(jìn)行分析以確定透鏡是否包含有任何不規(guī)則。
本發(fā)明的又一個(gè)目的在于使大量的透鏡沿一預(yù)定路徑連續(xù)地移動(dòng)，將每個(gè)透鏡一次一個(gè)地移入透鏡檢驗(yàn)位置;而每當(dāng)透鏡之一移入透鏡檢驗(yàn)位置時(shí)就相應(yīng)地產(chǎn)生一個(gè)光脈沖，并使該光脈沖透過(guò)處在透鏡檢驗(yàn)位置中的透鏡以產(chǎn)生該透鏡的像。
本發(fā)明的上述以及其它的目的用一種檢驗(yàn)眼用透鏡的方法來(lái)得到實(shí)現(xiàn)，這種方法包括使大量透鏡沿一預(yù)定路徑連續(xù)移動(dòng)，將每個(gè)透鏡一次一個(gè)地移入透鏡檢驗(yàn)位置的步驟。每次透鏡之一移入透鏡檢驗(yàn)位置時(shí)，光源受到激發(fā)而產(chǎn)生單個(gè)的光脈沖，該單個(gè)光脈沖直接通過(guò)一個(gè)透鏡而照在一象素陣列上，這些象素就產(chǎn)生各自的一組代表入射在該陣列上的光強(qiáng)度的信號(hào)，而按照預(yù)定的程序?qū)υ摻M信號(hào)進(jìn)行處理以至少確定透鏡的一種狀態(tài)。
最好是將這些透鏡的每一個(gè)定位在透鏡運(yùn)載器的一個(gè)位置上，然后沿著預(yù)定路徑連續(xù)移動(dòng)透鏡運(yùn)載器使大批透鏡的每一個(gè)移動(dòng)通過(guò)透鏡檢驗(yàn)位置。
以下參照限定并表示本發(fā)明最佳實(shí)施例的附圖所給出的詳細(xì)說(shuō)明，將使得本發(fā)明的好處和優(yōu)點(diǎn)更為明了。
圖1簡(jiǎn)要說(shuō)明了用于自動(dòng)檢驗(yàn)眼用透鏡的系統(tǒng)。
圖2是一種可由圖1系統(tǒng)檢驗(yàn)的眼用透鏡的平面圖。
圖3是圖2所示透鏡的側(cè)視圖。
圖3A是示于圖2和3中透鏡的邊緣部分的放大圖。
圖4是用于圖1的透鏡檢驗(yàn)系統(tǒng)中的輸送子系統(tǒng)的更詳細(xì)的平視圖。
圖5是用于圖1系統(tǒng)中的透鏡運(yùn)載器的平視圖。
圖6是示于圖1中的透鏡運(yùn)載器側(cè)視圖。
圖7是概要說(shuō)明稱為暗視場(chǎng)照明的照明技術(shù)原理的簡(jiǎn)圖。
圖8是圖1所示的透鏡檢驗(yàn)系統(tǒng)的照明和成像子系統(tǒng)的詳圖。
圖9表示成像子系統(tǒng)的像素陣列的一部分。
圖10表示當(dāng)圖2和圖3所示的眼用透鏡正在圖1所示的透鏡檢驗(yàn)系統(tǒng)中受檢驗(yàn)時(shí)，在象素陣列上所形成的圖象。
圖11A，11B，11C表示可用于照明和成象子系統(tǒng)的三種不同的光路結(jié)構(gòu)。
圖12A說(shuō)明透鏡檢驗(yàn)系統(tǒng)的控制子系統(tǒng)的工作。
圖12B是說(shuō)明在輸送，照明、和成象子系統(tǒng)工作時(shí)各種事件發(fā)生次序的時(shí)序圖。
圖13圖解說(shuō)明透鏡檢驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)。
圖14是和透鏡檢驗(yàn)系統(tǒng)一起采用的特定的數(shù)據(jù)處理程序主要部分的一般說(shuō)明，圖15表示在透鏡檢驗(yàn)系統(tǒng)的象素陣列上所形成的一個(gè)眼用透鏡的圖像。
圖16A和16B是根據(jù)不共心試驗(yàn)的透鏡檢驗(yàn)程序的流程圖。
圖17A是與圖15相同的表示在象素陣列上所形成的眼用透鏡的圖象。
圖17B是圖12A中的環(huán)形部分放大圖。
圖17C是在穿過(guò)圖17B的線段上的某些象素受照明強(qiáng)度的曲線圖。
圖17D-17I圖解說(shuō)明為了得到有助于識(shí)別圖17A所示的環(huán)狀物邊緣的處理值而對(duì)那些一定的圖素的照明強(qiáng)度值進(jìn)行各種處理的結(jié)果。
圖17J表示在這些處理的照度值中受照明象素陣列的象素。
圖18是說(shuō)明為處理象素陣列的象素所確定的初始照明強(qiáng)度值的最佳程序的流程圖。
圖19A-19C說(shuō)明對(duì)象素陣列的象素?cái)?shù)值進(jìn)行掩模處理的結(jié)果。
圖20說(shuō)明一優(yōu)選校正程序的流程圖。
圖21A和21B說(shuō)明稱為膠帶運(yùn)算的另一個(gè)處理程序。
圖22表示用來(lái)識(shí)別行式映象邊緣上第一象素的子程序。
圖23是對(duì)膠帶運(yùn)算的第一主要部分進(jìn)行更詳細(xì)說(shuō)明的流程圖。
圖24是當(dāng)透鏡象的外緣發(fā)現(xiàn)間隙時(shí)所產(chǎn)生的子程序流程圖。
圖25A-25E表示透鏡圖象外邊緣的部分并指出每該邊緣有關(guān)的各個(gè)象素。
圖26是當(dāng)在透鏡象外邊緣發(fā)現(xiàn)附加碎片時(shí)引用的子程序流程圖。
圖27表示圖23提出的程序完成之后引用的程序。
圖27表示圖23提出的程序完成之后引用的程序。
圖28是更詳細(xì)的表示膠帶運(yùn)算的第二主要部分的流程圖。
圖29表示透鏡圖象一部分的外緣，并示出用于膠帶運(yùn)算第二部分中的數(shù)個(gè)矢量。
圖30是更詳細(xì)表示膠帶運(yùn)算的第三主要部分的流程圖。
圖31和32圖示說(shuō)明圖30所示程序的兩個(gè)步驟的結(jié)果。
圖33表示環(huán)形物外緣的一部分，有一些線段附加在該邊緣上。
圖34A-34E總地說(shuō)明根據(jù)MAX，PMAX，MIN，和PMIN的各種計(jì)算的結(jié)果。
圖35是為了強(qiáng)調(diào)或突出透鏡邊緣中可能有的缺陷而應(yīng)用于象素?cái)?shù)據(jù)值的優(yōu)選程序。
圖36說(shuō)明圖35所示程序所得結(jié)果。
圖37是在象素?cái)?shù)據(jù)處理中所采用第二校準(zhǔn)程序的流程圖。
圖38A-38C圖解說(shuō)明該第二校正程序及其結(jié)果。
圖39是為了強(qiáng)調(diào)檢驗(yàn)中的透鏡的其它任何缺陷而適用于象素?cái)?shù)據(jù)的另一程序的流程圖。
圖40A-40D圖解說(shuō)明示于圖39中程序的計(jì)算和結(jié)果。
圖41A和41B表示用來(lái)識(shí)別中透鏡的任何毛病或缺陷的程序流程圖。
圖42表示透鏡中可能存在缺陷的各種類型。
圖1是說(shuō)明透鏡檢驗(yàn)系統(tǒng)10的框圖;整個(gè)系統(tǒng)10包括輸送子系統(tǒng)12，照明系統(tǒng)14，成象子系統(tǒng)16，和圖象處理子系統(tǒng)20。按照系統(tǒng)10的最佳實(shí)施例，輸送子系統(tǒng)12包括透鏡運(yùn)載器22和支撐裝置24(示于圖4中);而照明子系統(tǒng)14包括外罩26，光源30，反射鏡32和34。還有，根據(jù)本優(yōu)選系統(tǒng)10，成象子系統(tǒng)16包括攝象機(jī)36，光闌40和透鏡組件42。更具體地說(shuō)，參見(jiàn)圖8，攝象機(jī)包括外罩44，象素陣列46和快門(mén)50;而透鏡組件包括罩52，一對(duì)透鏡54和56，以及許多擋光板60。如圖1所示，圖象處理子系統(tǒng)20包括前置處理機(jī)62，主處理機(jī)64，以及輸入裝置，例如鍵盤(pán)66;而最好，子系統(tǒng)20進(jìn)一步包括存儲(chǔ)單元70，影象監(jiān)控器72，鍵盤(pán)終端74，以及打印機(jī)76。
通常，輸送子系統(tǒng)12使大量眼用透鏡沿預(yù)定路徑移動(dòng)，將這些透鏡的每一個(gè)依次移入透鏡檢驗(yàn)位置，而圖1中表示了一個(gè)這樣的透鏡80處在這個(gè)透鏡檢驗(yàn)位置中。照明子系統(tǒng)14用來(lái)產(chǎn)生一系列光脈沖并使單個(gè)光脈沖引入光路82并通過(guò)那些移動(dòng)通過(guò)透鏡檢驗(yàn)位置的各個(gè)眼用透鏡。子系統(tǒng)16產(chǎn)生一組代表透過(guò)眼用透鏡的光脈沖的選定部分的信號(hào)，而后將這些信號(hào)傳輸給處理子系統(tǒng)20。圖象處理子系統(tǒng)16來(lái)的那些信號(hào)并根據(jù)預(yù)定程序處理那些信號(hào)以使至少識(shí)別每個(gè)被檢驗(yàn)透鏡的一種狀態(tài);而在下面要詳細(xì)說(shuō)明的子系統(tǒng)20的最佳實(shí)施例中，該子系統(tǒng)確定每個(gè)受檢驗(yàn)透鏡是否可為顧客所接受。
可用系統(tǒng)10來(lái)檢驗(yàn)各種類型和尺寸的眼用透鏡。該系統(tǒng)特別適宜用來(lái)檢驗(yàn)接觸透鏡，例如1圖2和圖3說(shuō)明的可以由系統(tǒng)10檢驗(yàn)的接觸透鏡84。透鏡84通常有半球形狀，包括前后表在86和90;而該透鏡形成一中心光學(xué)區(qū)842和外區(qū)84b。該透鏡具有均勻的厚度;但是，如在圖3A詳細(xì)表示的，靠透鏡外邊緣處透鏡的厚度經(jīng)環(huán)形84c逐漸減少。
圖4更詳細(xì)地說(shuō)明輸送子系統(tǒng)12;而如上所述，該子系統(tǒng)最好包括透鏡運(yùn)載器22和支撐裝置24。更具體地說(shuō)，這個(gè)支撐裝置包括輸送臺(tái)92和第一與第二步進(jìn)馬達(dá)94與96，而輸送臺(tái)依次包括基座組件100和框架102與104。
通常，透鏡運(yùn)載器22用來(lái)裝載多個(gè)眼用透鏡，而圖5和圖6更詳細(xì)地表示透鏡運(yùn)載器。如圖中所示，透鏡運(yùn)載器包括一長(zhǎng)方形基座組件106和一系列與基座組件連接的透鏡檢驗(yàn)槽110。最好，各個(gè)槽由一截頭錐狀側(cè)壁110a和與槽的側(cè)壁邊成一體并從側(cè)壁朝下延伸的半球形底部110b構(gòu)成。另外，每個(gè)槽底部最好具有恒定曲率半徑，比放在槽中眼用透鏡84的曲率半徑約大10%，而底部110b的直徑比眼用透鏡大。而各個(gè)槽的側(cè)壁以相對(duì)于槽的軸傾斜約20°延伸，各側(cè)壁的厚度最好小于約0.010英寸。
對(duì)于圖5和6所示的特定透鏡運(yùn)載器22，每個(gè)槽110的頂部直徑約22毫米;而每個(gè)槽的深度最好比要檢驗(yàn)的透鏡直徑大，對(duì)于接觸透鏡說(shuō)來(lái)，其直徑通常為20毫米。如圖5和6所示，透鏡運(yùn)載器包括3×4個(gè)檢驗(yàn)槽。正如可由普通技術(shù)人員所理解的，檢驗(yàn)槽可以排成其它圖案;如，可以排成3×3陣列，3×8陣列，4×8陣列，3×10陣列，或4×10陣列。
槽110及基座組件106最好是由透明的材料，例如聚氯乙烯塑料制成的。而且，槽110和基座組件最好是組合澆注成一體并且作得相當(dāng)薄，這樣可降低造價(jià)，而運(yùn)載器經(jīng)一次使用之后就可進(jìn)行處理。一次使用之后運(yùn)載器的處理實(shí)際上減少或消除了槽中形成的擦傷，當(dāng)透鏡檢驗(yàn)槽重新使用時(shí)經(jīng)常會(huì)有這樣的情況。因?yàn)?，如下面描述的，槽上的擦痕可能被看成槽中透鏡的缺陷或毛病，可迅速處理的透鏡運(yùn)載器的應(yīng)用改善了透鏡檢驗(yàn)過(guò)程的精確度。
使用時(shí)，每個(gè)槽110部分充填一種液態(tài)溶液，例如鹽水溶液，而各個(gè)眼用透鏡放在每個(gè)槽的底部，完全浸沒(méi)在該溶液之中。因?yàn)椴塾猩鲜龅男螤詈统叽纾?dāng)透鏡放在槽中時(shí)，槽就使透鏡自動(dòng)地朝槽底部的中心移動(dòng)。
再參見(jiàn)圖4，支撐裝置24用來(lái)支撐透鏡運(yùn)載器并移動(dòng)透鏡運(yùn)載器以便使其中的每個(gè)透鏡依次地移動(dòng)進(jìn)入透鏡檢驗(yàn)位置。最好，支撐裝置24沿著預(yù)定的路徑連續(xù)地移動(dòng)透鏡運(yùn)載器22，以使透鏡84平滑地移動(dòng)進(jìn)入并通過(guò)該透鏡檢驗(yàn)位置。例如，可將支撐裝置設(shè)計(jì)成這樣，使透鏡運(yùn)載器移動(dòng)，以便使該運(yùn)載器的槽110移動(dòng)，以每次一排通過(guò)透鏡檢驗(yàn)位置，而在該排槽經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)位置后，支撐裝置24使運(yùn)載器22的另一排槽與透鏡檢驗(yàn)位置對(duì)準(zhǔn)。
按照優(yōu)選的示于圖4的支撐裝置24，輸送臺(tái)92的框架102由基座100支撐著，以便如圖4向右或向左在其上作橫向移動(dòng);框架104由框架102支撐著以便在其上作如圖4的朝上和朝下的移動(dòng);而透鏡運(yùn)載器22被支撐在框架104上以便隨其移動(dòng)。步進(jìn)馬達(dá)94安裝在基座100上并與框架102連接以使該框架移動(dòng)橫過(guò)基座組件，而步進(jìn)馬達(dá)96裝在框架102上并與框架104連接以驅(qū)動(dòng)該后一框架。
支撐裝置24中可以采用任何合適的框架102和104以及步進(jìn)馬達(dá)94和96。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該清楚，其它合適的支撐裝置也是已知的，而且可以按所要求方式來(lái)移動(dòng)透鏡運(yùn)載器24。
再參見(jiàn)圖1，子系統(tǒng)14和16一起產(chǎn)生并而后利用所謂暗視場(chǎng)照明的效果來(lái)檢驗(yàn)移動(dòng)通過(guò)透鏡檢驗(yàn)位置的眼用透鏡。在這個(gè)過(guò)程中，象素陣列26上形成了以透過(guò)眼用透鏡的散射或反射光表征的透鏡圖象。為了檢測(cè)出眼用透鏡中的缺陷或不規(guī)則性可以采用暗視場(chǎng)照明，而且它確實(shí)是一種高效的方法，因?yàn)閷?shí)際上眼用透鏡的所有缺陷，尤其是某些正常的特征都散射光;而通過(guò)使用暗視場(chǎng)照明方法，對(duì)于表面缺陷，諸如稱為凹坑的，都能迅速，極敏感的檢測(cè)出來(lái)。
暗場(chǎng)照明的原理可以參照照7來(lái)理解，圖7示出了一個(gè)眼用透鏡114，準(zhǔn)直光束116，一對(duì)透鏡120和122，一個(gè)不透光的光闌124，和象素陣列126。光束116透過(guò)眼用透鏡114而后入射于成象透鏡120。如果照明光束116在入射于透鏡114時(shí)被理想的準(zhǔn)直，則光束將在透鏡120的后焦點(diǎn)聚焦?？v使照明光束116完全不受眼用透鏡114的影響，該光束在入射于透鏡120時(shí)也不是完全準(zhǔn)直的，而是在透鏡120后焦點(diǎn)附近形成一小圓圈，稱為最小彌散圓。光闌124位于成象透鏡120的另一邊，在其后焦點(diǎn)2處，而選定光闌尺寸比由照明光束116在透鏡120后焦點(diǎn)上所形成的圓點(diǎn)圖象稍大。
因此，在照明光束116沒(méi)有受到透鏡114的任何散射或折射時(shí)，就不會(huì)有光通過(guò)光闌124，而象素陣列126就完全黑暗。但是，透鏡114的任何使光偏折而足以繞過(guò)光闌124的特征將使一些光入射到象素陣列上。眼用透鏡114是位于與象素陣列126的位置在光學(xué)上共軛的位置上;因此，如果有任何光越過(guò)光闌124，則該光將在象素陣列上形成散射光的眼用透鏡的實(shí)體圖象。
圖8表示出在圖10中所用的，為了產(chǎn)生而后利用這種暗視場(chǎng)照明效應(yīng)的優(yōu)選裝置;具體地說(shuō)，該圖較詳細(xì)的表示優(yōu)選的照明子系統(tǒng)和成象子系統(tǒng)。如圖中所示的，子系統(tǒng)14包括外罩或箱體26，光源30，反射鏡32和34，光圈130，電源132，控制回路134，第一與第二可調(diào)的支撐裝置136和140，以及出射窗142。而子系統(tǒng)16包括攝象機(jī)36，光闌40和透鏡組件42。更具體地說(shuō)，攝象機(jī)36包括罩44，象素陣列46，和快門(mén)50;而透鏡組件42包括外罩52，透鏡54和56，以及擋光屏60。
子系統(tǒng)14的外罩26為這個(gè)子系統(tǒng)的其它元件提供防護(hù)包封;而光源30，反射鏡32和34，以及光圈130都緊固裝在該外罩中。更詳細(xì)地說(shuō)，外罩26包括一主要的垂直部分26a和頂部與底部水平部分26b和26c，而光源30定位在該罩的主要部分內(nèi)部。反射鏡32緊固在部分26a和26c的交界處，反射鏡34則安置在部分26c中靠近端頭處，光圈130安置在部分26c內(nèi)部，處在反射鏡32和34之間。外置26在反射鏡34的正上方還形成一開(kāi)口26d，窗1428就緊固在該開(kāi)口中。使用時(shí)，光源30產(chǎn)生大量的光閃爍或脈沖，并將那些脈沖的每一個(gè)投入光路82。反射鏡32處在該光路中而使光脈沖通過(guò)光圈130投入反射鏡34，反射鏡34接著使光脈沖朝上，通過(guò)窗142，通過(guò)透鏡檢驗(yàn)位置，在圖8中標(biāo)注為144處，而朝向或進(jìn)入成象子系統(tǒng)16。
最好是將光源30安裝在可調(diào)節(jié)的支撐裝置136上以便使由該光源所發(fā)射的光的特定方向可以調(diào)節(jié)，而將反射鏡34安裝在另一可調(diào)節(jié)的支撐裝置140上以使得從該反射鏡反射的光的具體方向和位置都可以調(diào)節(jié)。具體地說(shuō)，按照?qǐng)D8所示的子系統(tǒng)14的優(yōu)選實(shí)施例，支撐裝置136包括一傾斜的鏡臺(tái)，該鏡臺(tái)緊固在外罩26上并可繞兩個(gè)相互正交的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，按照這個(gè)子系統(tǒng)14的實(shí)施例，反射鏡支撐裝置140包括傾斜鏡臺(tái)140a和平動(dòng)臺(tái)140b;反射鏡34安裝在前面的臺(tái)上、該臺(tái)依次安裝在后面提到的臺(tái)上。臺(tái)140b可橫向移動(dòng)，按圖8看可朝右或朝左移動(dòng)，以便使反射鏡34的橫向位置得到調(diào)節(jié);而臺(tái)140a可繞兩個(gè)互相垂直的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而使反射鏡34的朝向角度得到調(diào)整。
成象子系統(tǒng)16接收透過(guò)位于透鏡檢驗(yàn)位置144處的眼用透鏡的光脈沖，并產(chǎn)生一系列的代表透過(guò)那些眼用透鏡的光和選定部分的信號(hào)。更具體地說(shuō)，象素陣列46安放在攝象機(jī)罩44之內(nèi)，快門(mén)50的正后方;而象素陣列最好包含許多光傳感器，每個(gè)傳感器能產(chǎn)生獨(dú)立地一個(gè)光電流，各個(gè)電流的大小正比于或代表著入射在該傳感器上的光的強(qiáng)度。
圖9是象素陣列46的一小部分的放大圖，具體地顯示出象素陣列的許多單個(gè)的光傳感器。參照該圖，這些光傳感器或象素，排成具有給定的行和列數(shù)目的均勻格柵，例如，該格柵可以由排成一千行和一千列的一百萬(wàn)個(gè)象素組成。格柵中，最好是將象素形成大量均勻間隔的行和大量的均勻間格的列;而且，除了沿陣列的每個(gè)邊緣的那些象素外，每一象素有8個(gè)緊靠著的近鄰。例如，象素46a就有8個(gè)近鄰其中，象素146b位于正上方，象素146c位于正下方，象素146d和146e分別位于正在和正右，而象素146f，146g，146H和146i分別位于上偏右，上偏左，下偏右和下偏左。
再參見(jiàn)圖8，光闌40和透鏡54與56位于快門(mén)50前方，而且它們相互之間以及與象素陣列和攝象機(jī)快門(mén)共軸對(duì)準(zhǔn)。光闌40位于透鏡54和透鏡56之間，且實(shí)際是在透鏡54的后焦面上，而透鏡56被定位以使用象素陣列是處在該透鏡56的后焦面上。最好將透鏡54和56以及光闌40裝在罩52之內(nèi)，然后再將該罩裝到攝象機(jī)36的前端。另外，最好沿罩體52的長(zhǎng)度分隔開(kāi)地裝上一系列擋光屏，這些擋光屏可以是一系列的環(huán)狀部件，以有助于通過(guò)罩體傳播的光的準(zhǔn)直。
由于透鏡54和56以及光闌40的特定位置，使大多數(shù)或全部透過(guò)要檢驗(yàn)的眼用透鏡的光束由透鏡54聚焦在光闌40上，而因此沒(méi)有入射到象素陣列46上。但是，透過(guò)不規(guī)則的眼用透鏡部件的一些光，以及透過(guò)某些規(guī)則的眼用透鏡部件的一些光可能產(chǎn)生足夠的偏折，從而這部分光由透鏡54聚焦而不會(huì)落在光闌40上，而繞過(guò)光闌而入射到象素陣列46上。另外，透鏡檢驗(yàn)位置是如在與象素陣列46的位置在光學(xué)上共軛的位置上，因此，繞過(guò)光闌40傳播的任何光就會(huì)將對(duì)該光散射的眼用透鏡的實(shí)體成象成在象素陣列上。
這樣的暗視場(chǎng)照明技術(shù)是對(duì)眼用透鏡的不規(guī)則性進(jìn)行照明的十分有效的方法;圖10顯示出透過(guò)眼用透鏡，具體地說(shuō)圖2和圖3所示的接觸透鏡的光束在象素陣列26上所形成的圖象。通過(guò)透鏡傳送的大部分光由于光闌40的阻斷而不射到象素陣列上。但是，由于透鏡的環(huán)狀部分84c的不均勻厚度，透過(guò)透鏡這一部分的光就產(chǎn)生偏折而繞過(guò)光闌40并投射到象素陣列26上，在該陣列上就形成了該圓環(huán)的圖象。透鏡84中的其它不規(guī)則也在象素陣列上產(chǎn)生被照明的區(qū)域。例如，均勻度的細(xì)微變化，表在缺陷，諸如凹陷等都可以在象素陣列中看出來(lái)。特別是，如果在透鏡內(nèi)部出現(xiàn)小坑，則這些小坑將在暗視場(chǎng)中成亮的輪廓迅速地呈現(xiàn)在象素陣列上;而如果小坑出現(xiàn)在透鏡的邊緣區(qū)域，則該小坑就迅速地以在亮場(chǎng)上的暗線呈現(xiàn)在象素陣列上。而且，由于接觸透鏡的邊緣區(qū)帶有劈形斷面，該邊緣區(qū)帶就使足量的光偏折繞過(guò)光闌40，使整個(gè)帶有暗視場(chǎng)上成一亮的白色園環(huán)150呈現(xiàn)在象素陣列46上。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解的，任何合適的光源，透鏡和攝象機(jī)都可用于子系統(tǒng)14和16之中。例如，光源30可以是Hamamatsu公司出品的短弧氙閃光燈。這種特殊的閃光燈具有獨(dú)特的弧光穩(wěn)定性與壽命和配合，而這種閃光燈的輸出在額定值加減2%，壽命達(dá)109次的閃爍。
而且，按照實(shí)際上已附諸實(shí)踐的子系統(tǒng)16的實(shí)施例，第一成象透鏡54是焦距100毫米的消色差透鏡，相對(duì)于目標(biāo)，其衍射被限制在透鏡的光軸的2.5度角之內(nèi)，而該透鏡54被安裝在一經(jīng)陽(yáng)極發(fā)黑處理的鋁管中，管中帶有擋光屏60，以消除由管的內(nèi)壁反射光引起的對(duì)比度的降低。第二透鏡56是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的50毫米焦距的F-1.8尼康(Nikon)透鏡。用于第一透鏡54的筒體端頭粘貼有一紫外霧
濾光片，該濾光片插入50毫米透鏡的外罩中。
不透光的光闌40是一直徑0.100英寸的小的塑料園片，并且包括有一粘貼背板以將該光闌固定到適當(dāng)位置上。合適的光闌可在市面買(mǎi)到，它是用作印刷電路的人造設(shè)計(jì)圖案的粘貼墊片的框板，而這些光闌可以有很多的尺寸。光闌40的優(yōu)選尺寸隨系統(tǒng)10的其它參量而變，而所選定的光闌的大小最好應(yīng)選得兼顧到對(duì)比度，易于對(duì)準(zhǔn)，和對(duì)振動(dòng)的靈敏的各方面的特點(diǎn)。
用于實(shí)際上已構(gòu)成的子系統(tǒng)16中的攝象機(jī)，是一種Videk銷(xiāo)售的高分辨率攝象機(jī)，而且安裝有一標(biāo)準(zhǔn)的尼康鏡頭。首先將F-1.850毫米尼康鏡頭56安裝到攝象機(jī)36上，然后將透鏡54的罩插到透鏡56上。這種videk攝象機(jī)的有效視場(chǎng)是13.8X13.8毫米，因此，比最大的接觸透鏡的尺寸約大10～15%。為了獲得最佳的檢驗(yàn)精度，使受檢驗(yàn)的眼用透鏡盡可能大的占有攝象機(jī)36的視場(chǎng)是較好的。因此，通過(guò)對(duì)要檢驗(yàn)的透鏡、透鏡運(yùn)載器22的檢驗(yàn)槽110進(jìn)行自動(dòng)調(diào)準(zhǔn)中心，可使攝象機(jī)的有效析象能力得到最大的利用。
子系統(tǒng)14和16的優(yōu)選構(gòu)成有一系列的優(yōu)點(diǎn)，首先，因?yàn)樵诠饴?2是彎折的，可使閃光燈30放在距處于透鏡檢驗(yàn)位置144的眼用透鏡有較大距離處，而這樣就可在該眼用透鏡上產(chǎn)生高度準(zhǔn)直的光束。其次，在光闌40上的燈弧的圖象大小實(shí)際上等于該弧的物理尺寸，乘以(ⅰ)燈30到透鏡54的距離與(ⅱ)透鏡54到光闌40的距離的比率。示于圖8的這種優(yōu)選的構(gòu)成也使弧光圖象尺寸減小，而容許使用較小的光闌從而也能產(chǎn)生更大的靈敏度。第三，可變光闌130限定了光束82的斷面面積，而因此該面積也就是由該光束照明的面積。最好，采用光闌130來(lái)調(diào)節(jié)光束82的斷面面積或尺寸，以使得僅僅照射一個(gè)約比要檢驗(yàn)的眼用透鏡的直徑在10至15%的園的面積。對(duì)照明光束82的大小進(jìn)行限制，改善了在象素陣列上產(chǎn)生的圖象與陣列的其它部分之間對(duì)比;而特別是，對(duì)光束82的尺寸進(jìn)行限制的散射光量。這種散射光可能呈現(xiàn)成在象素陣列46上的背景光，從而降低了象素陣列上有用的圖象與象素陣列的其它部分之間的對(duì)比。
另外，按照子系統(tǒng)14和16的這種優(yōu)選構(gòu)成，系統(tǒng)的放大系數(shù)(即眼用透鏡在象素陣列46上成象的大小與眼用透鏡實(shí)際大小之間的比率)近似等于第二透鏡56的焦距與第一透鏡54的焦距之比。實(shí)際放大率也與透鏡54和56之間的距離，以及要檢驗(yàn)的眼用透鏡與第一成象透鏡54的距離有關(guān)。另外，傾斜臺(tái)140a和平動(dòng)臺(tái)140b可以調(diào)節(jié)以使得反射離開(kāi)反射鏡34的輸出光束的中心與成象光學(xué)子系統(tǒng)16的光軸重合。
如上所述，成象子系統(tǒng)包含兩個(gè)透鏡54和56，分開(kāi)的距離近似為第一透鏡54的距離。采用兩個(gè)透鏡并不是必須的;但這是有好處的，因?yàn)槭褂脙蓚€(gè)透鏡對(duì)子系統(tǒng)14和16的各種參量提供了較大的控制，例如，它消除了該子系統(tǒng)的放大率與后焦面和象平面之間距離的相互影響。
圖11A、11B和11C說(shuō)明另外的光路構(gòu)成，分別標(biāo)以總的標(biāo)號(hào)為152、154和156，它們可分別在系統(tǒng)10中采用，以便使光束通過(guò)透鏡檢驗(yàn)位置和處在該位置上的眼用透鏡，而落在光闌40和象素陣列46上。
光路152只包含一個(gè)透鏡160，它同時(shí)使成象光束82落在光闌40上并將被檢驗(yàn)透鏡成象在象素陣列46上。更詳細(xì)地說(shuō)，示于圖11A的光路包括反射鏡162，成象透鏡160和光闌40;圖中還示出一個(gè)透鏡支座，表示成164，一個(gè)要檢驗(yàn)的透鏡166和象素陣列46。按照這個(gè)光路，光束82或脈沖從光源30射向反射鏡162，反射鏡162接著使光線通過(guò)透鏡166并射向成象透鏡160。射向透鏡160的大部分光由透鏡160聚焦落在光闌40上;但是，透鏡166的某些特征將使光充分偏折，從而這些受偏折的光繞過(guò)光闌40而聚焦在象素陣列46上，在象素陣列上就產(chǎn)生了那些使光繞過(guò)光闌40的透鏡166的特征的圖象。如果攝象機(jī)36的CCD屏幕比上面提到的高分辨率Videk攝象機(jī)的CCD屏幕更大，則圖11A的光路構(gòu)成可以是較好的光路構(gòu)成。
按圖11B的光路構(gòu)成154，使光源在光闌40上成象與使要檢驗(yàn)的眼用透鏡在象素陣列46上成象的功能是彼此獨(dú)立的。該光路包括反射鏡170、透鏡172和174以及光闌40;而且圖11B也示出透鏡支座164、眼用透鏡166和象素陣列46。在該光路中，光源30產(chǎn)生的光束82射向反射鏡170，而該反射鏡使光束82射向透鏡172。透鏡172使光通過(guò)眼用透鏡166，而透過(guò)透鏡166的光的大部分被聚焦在光闌40上。但是，透鏡166的某些特征使光偏離光闌40;而這些偏折的光入射到透鏡174，透鏡174將這些光聚焦在象素陣列46上，在其上產(chǎn)生透鏡166特征的圖象，這些特征使光線偏斜繞過(guò)光闌40。圖11B的透鏡安排的優(yōu)點(diǎn)在于，兩個(gè)透鏡172和174的作用是完全獨(dú)立的。
示于圖11C的光路結(jié)構(gòu)156與示于圖8的光路的構(gòu)成十分相象;但是光路156沒(méi)有包含反射鏡32或光闌130。具體說(shuō)來(lái)，光路156包含反射鏡176、透鏡180和182以及光闌40;而且圖11C也顯示出透鏡支座164，眼用透鏡166和象素陣列46。按照?qǐng)D11C的光路布置，光源30產(chǎn)生的光束82射到反射鏡176，反射鏡使光通過(guò)透鏡166并射向第一透鏡180。射向透鏡180的絕大部分光聚焦在光闌40上;但是透鏡166的某些特征使光充分偏斜從而這些光繞過(guò)光闌40而射在第二透鏡182上，而這個(gè)透鏡182就將這些光聚焦在象素陣列46上。在這個(gè)光路中，透鏡182將光源成象在光闌上，所成的象與透鏡182無(wú)關(guān)。但是，透鏡180和182都與光線在透鏡166的任何偏斜而在象素陣列46上的成象有關(guān)。
除前述以外，系統(tǒng)10最好包括一個(gè)控制子系統(tǒng)，以使照明子系統(tǒng)14和成象子系統(tǒng)16的運(yùn)轉(zhuǎn)，以及輸送子系統(tǒng)12的運(yùn)轉(zhuǎn)同步;具體說(shuō)來(lái)，使當(dāng)透鏡如在透鏡檢驗(yàn)位置144中時(shí)，激發(fā)光源30產(chǎn)生光脈沖，同時(shí)打開(kāi)攝象機(jī)快門(mén)50。最佳的控制子系統(tǒng)示于圖12A中。按照這個(gè)優(yōu)選的控制子系統(tǒng)，每次，透鏡檢驗(yàn)槽之一處在透鏡檢驗(yàn)位置時(shí)，輸送子系統(tǒng)12就產(chǎn)生一電信號(hào)。這個(gè)信號(hào)可以諸如由步進(jìn)馬達(dá)94，或由平動(dòng)臺(tái)92的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，或者由一個(gè)每次與到達(dá)透鏡檢驗(yàn)位置的透鏡檢驗(yàn)槽之一嚙合的限位開(kāi)關(guān)產(chǎn)生。最好，將這個(gè)信號(hào)傳送到攝象機(jī)快門(mén)50以打開(kāi)該快門(mén)，而且也傳送到一延時(shí)電路184以使該電信號(hào)延遲一個(gè)短的時(shí)間，使攝象機(jī)快門(mén)完全打開(kāi)，經(jīng)短時(shí)延遲之后，使該電信號(hào)然后傳送到燈驅(qū)動(dòng)器134，而后驅(qū)動(dòng)器激發(fā)點(diǎn)亮光源30。
例如，按照已經(jīng)形成的系統(tǒng)10的實(shí)施例，參照附圖12B，當(dāng)一個(gè)眼用透鏡處在透鏡檢驗(yàn)位置時(shí)，輸送子系統(tǒng)就產(chǎn)生并分別對(duì)攝象機(jī)36和延時(shí)回路184傳送一個(gè)24伏的脈沖。攝象機(jī)快門(mén)就相應(yīng)于該脈沖的前緣而打開(kāi)，而經(jīng)過(guò)9毫秒時(shí)間完全打開(kāi)。延遲電路使傳送給燈驅(qū)動(dòng)器134的信號(hào)延遲約15毫秒。經(jīng)這段延遲之后，該觸發(fā)脈沖才被傳送給燈驅(qū)動(dòng)器。該觸發(fā)脈沖的前緣激勵(lì)-SCR，它點(diǎn)燃了閃光燈30。在這上點(diǎn)燃時(shí)刻，燈變成導(dǎo)電性的，而一個(gè)超前充電電容就通過(guò)燈被充電。電容和對(duì)電容器充電的電壓確定了燈所發(fā)射的總光能和光脈沖的持續(xù)時(shí)間。同時(shí)，一個(gè)接口電路使攝象機(jī)快門(mén)保持打開(kāi)約30毫秒然后關(guān)閉快門(mén)。
攝象機(jī)快門(mén)以上述方法使用避免或?qū)嶋H上減少了透鏡檢驗(yàn)之間環(huán)境光在象素陣列46中的集積。另外，最好將高壓電源，燈驅(qū)動(dòng)器電子設(shè)備和儲(chǔ)能電容安裝在包含照明光路的外罩結(jié)構(gòu)之中。
燈30發(fā)出的光足以容許在這樣一個(gè)短的時(shí)間周期中在象素陣列上進(jìn)行圖象拍攝，因此不必使受檢驗(yàn)的眼用透鏡停下來(lái)。因而，最好將輸送子系統(tǒng)12設(shè)計(jì)成使一系列眼用透鏡連續(xù)地在成象子系統(tǒng)16之內(nèi)移動(dòng)。眼用透鏡陣列的這種連續(xù)而平滑的移動(dòng)是有利的，因?yàn)樗鼫p少或消除了槽110中溶液112頂部的波紋或其它擾動(dòng)的出現(xiàn)，而波紋或其它擾動(dòng)是可能妨礙成象過(guò)程的。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該清楚，輸送子系統(tǒng)12、照明子系統(tǒng)114和成象子系統(tǒng)16之間的理想的同步或協(xié)調(diào)關(guān)系可以用其它方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，可以在預(yù)定的時(shí)間間隔使光源30受激了并使快門(mén)50打開(kāi)，而這個(gè)時(shí)間間隔又選得與透鏡在透鏡檢驗(yàn)位置144中的定位相一致。
可將照明，成象，和輸送子系統(tǒng)封裝在一個(gè)外罩(未示出)之內(nèi)，以消除環(huán)境空氣塵埃等對(duì)照明和成象過(guò)程的影響。這個(gè)外罩可以裝透明的前開(kāi)門(mén)或帶有透明窗口的前開(kāi)門(mén)，以提供以外罩內(nèi)部的通道并可以對(duì)內(nèi)部進(jìn)行觀察，而前開(kāi)門(mén)的那些透明部分可以涂上顏色以消除室內(nèi)環(huán)境光對(duì)照明和成象過(guò)程的影響。
圖13是說(shuō)明圖象處理子系統(tǒng)20的框圖。在這個(gè)子系統(tǒng)中，從象素陣列來(lái)的電信號(hào)，以串聯(lián)和并聯(lián)結(jié)合方式送至一前置處理器62。這些要傳送到前置處理器62的電信號(hào)可以用任何合適方法，隨產(chǎn)生該信號(hào)的特殊象素一起被識(shí)別。例如，可以將攝象機(jī)36的象素產(chǎn)生的信號(hào)以一給定時(shí)間順序傳送給前置處理器62，而同時(shí)也可以由攝象機(jī)向前置處理器傳送時(shí)鐘信號(hào)以識(shí)別該順序的起動(dòng)或選擇時(shí)間間隔。另外，每個(gè)傳送到處理器62的信號(hào)可以通過(guò)對(duì)產(chǎn)生該信號(hào)的特殊象元進(jìn)行識(shí)別的磁頭或另一數(shù)據(jù)卡來(lái)提供。
單元62將陣列46的每個(gè)象素產(chǎn)生的每一電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的一個(gè)數(shù)據(jù)值I0，并且將該數(shù)據(jù)數(shù)值貯存在一個(gè)具有與產(chǎn)生該電子信號(hào)的象素的地址相對(duì)應(yīng)地址的儲(chǔ)存區(qū)域中。這些數(shù)據(jù)值對(duì)于處理器64是通用的而可以通過(guò)總線186傳送給處理器。如在下面要詳細(xì)說(shuō)明的，最好是形成許多附加的數(shù)據(jù)數(shù)值給I1……In，每個(gè)數(shù)據(jù)組具有與陣列46的各個(gè)象素相應(yīng)的各自的一個(gè)數(shù)據(jù)值，而前置處理器62可以包括多個(gè)儲(chǔ)存區(qū)，或儲(chǔ)存盤(pán)。每一個(gè)被用來(lái)分別儲(chǔ)存這些數(shù)值的各自的一組。
處理器64通過(guò)總線186與前置處理器62相連接，以從該前置處理器獲得數(shù)據(jù)數(shù)值和向其傳送數(shù)據(jù)值。如以下要作詳細(xì)說(shuō)明的，處理器64被編程以處理和分析存儲(chǔ)在前置處理器中的數(shù)值，從而至少識(shí)別出每個(gè)由系統(tǒng)10檢驗(yàn)的透鏡的一種狀態(tài)或參量，并指出每一透鏡是否可為顧客使用所接受。
儲(chǔ)存盤(pán)70連接到處理器64以接收或?qū)?shù)據(jù)保持在永久性或半永久性的數(shù)據(jù)庫(kù)中。例如，儲(chǔ)存盤(pán)70可帶有處理器64所用的各種查詢表，而儲(chǔ)存盤(pán)可以用來(lái)貯存在透鏡檢驗(yàn)過(guò)程中有關(guān)的或獲得的數(shù)據(jù)。例如，可用儲(chǔ)存磁盤(pán)70來(lái)記錄在給定日期或時(shí)間周期之間檢驗(yàn)的透鏡的總數(shù)目，并記錄在任何給定樣品或透鏡組中發(fā)現(xiàn)的任何缺陷的總數(shù)目、類型和尺寸等。
鍵盤(pán)66連接到處理器64以讓操作者用來(lái)向處理器進(jìn)行輸入，而鍵盤(pán)終端74用來(lái)直觀地顯示輸入到處理機(jī)的數(shù)據(jù)或信息。監(jiān)控器72與前置處理機(jī)62連接而用來(lái)提供由儲(chǔ)存在前置處理機(jī)的數(shù)值形成的視頻圖象。例如，可將I0數(shù)據(jù)值傳送給監(jiān)控器72以在其上產(chǎn)生在象素陣列46上產(chǎn)生的真實(shí)圖象的圖象。這組數(shù)據(jù)的其它數(shù)值I1……In可以傳輸?shù)奖O(jiān)控器72上以產(chǎn)生該真實(shí)圖象的經(jīng)修改或處理過(guò)的圖象，打印機(jī)76連接到處理機(jī)構(gòu)64，通過(guò)串-并行轉(zhuǎn)換器190，提供由處理機(jī)64傳輸給打印機(jī)的選擇數(shù)據(jù)值可見(jiàn)的永久性記錄。正如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所能理解的，可以對(duì)子系統(tǒng)20裝置其它的或附加的輸入和輸出裝置，以便操作者或分析者可與處理機(jī)64，前置處理機(jī)62，和儲(chǔ)存盤(pán)70相互聯(lián)系。
子系統(tǒng)20的各個(gè)部件是普通的而且為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所了解的。最好，處理機(jī)64為一高速數(shù)字計(jì)算機(jī)，監(jiān)控器72為一高分辨率的彩色監(jiān)控器。而且，前置處理機(jī)62可以是一套Datacube信號(hào)處理盤(pán)的組合，而處理機(jī)64可以是一臺(tái)Sun3/140工作站。
如上所述，每次一只眼用透鏡通過(guò)攝象機(jī)36正下方，光就被傳送通過(guò)眼用透鏡并聚焦在象素陣列46上，而陣列46的每個(gè)象素就產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立的電輸出電流，該電流的大小代表入射在該象素上的光強(qiáng)度。每個(gè)象素的這個(gè)輸出電流被轉(zhuǎn)換成貯存在前置處理機(jī)儲(chǔ)存器中與該象素相應(yīng)的一個(gè)地址中的數(shù)字?jǐn)?shù)值。對(duì)這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，即I0數(shù)值進(jìn)行處理，如下所述，確定通過(guò)攝象機(jī)36正下方的透鏡是否包含一或多個(gè)選定的特征組;具體地說(shuō)，就是確定該透鏡是否包含有任何可以看作毛病或缺陷，而使該透鏡不適合為顧客應(yīng)用的特征。
圖14表示用于識(shí)別圖2和圖3所示的那種類型的透鏡84的任何缺陷的一個(gè)最佳的圖象處理程序的主要部分。在取得象素陣列上的透鏡圖象之后，對(duì)該圖象進(jìn)行檢驗(yàn)，在考慮不共心性的步驟中，確定該透鏡的圓環(huán)84c的內(nèi)外周緣是否彼此適當(dāng)?shù)毓残?，而這種不共心性檢驗(yàn)包括第一和第二圓與象素陣列上產(chǎn)生的圓環(huán)的內(nèi)外邊緣的擬合。之后，找出或推斷出該圓環(huán)的實(shí)際邊緣。然后，采用第一掩蔽步驟以降低或消除與由透鏡檢驗(yàn)槽周邊的折射或偏斜的光有關(guān)的數(shù)據(jù)，而通過(guò)一種稱為膠帶算法步驟使任何邊緣的缺陷都變得明顯。其次，通過(guò)稱為充填和凈化的步驟并通過(guò)消除與某些靠近圓形圖象中心的象素有關(guān)的數(shù)據(jù)使任何缺陷得以進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)。
在任何可能的缺陷得到強(qiáng)調(diào)或突出之后，進(jìn)行一次搜索以確定事實(shí)上是否存在任何缺陷。尤其是，對(duì)陣列46的象素進(jìn)行搜索，或者更確切地說(shuō)對(duì)與那些象素有關(guān)的數(shù)值進(jìn)行檢索以辨別可能是缺陷部分的象素的線段或掃描長(zhǎng)度，然后對(duì)那些掃描長(zhǎng)度進(jìn)行分類以辯認(rèn)出可能的缺陷。然后，對(duì)這些可能的缺陷進(jìn)行分析，以確定它們是否是實(shí)際上使透鏡不適合顧客應(yīng)用的缺陷。
如上所述，不共心性檢驗(yàn)是用來(lái)確定通過(guò)攝象機(jī)下方的透鏡的圓環(huán)84c的內(nèi)外圓邊是否同心。通常，參見(jiàn)圖15，這種檢驗(yàn)是通過(guò)越過(guò)象素陣列46的大量掃描202來(lái)進(jìn)行的，或許，更確切地說(shuō)，是通過(guò)對(duì)那些與陣列46上的選定線段中象素的地址相應(yīng)的，前置處理機(jī)儲(chǔ)存器中的地址中的數(shù)值進(jìn)行分析，以便確定圓環(huán)150的外緣和內(nèi)緣150a與150b是否共心。
圖16a和16b說(shuō)明不共心性檢驗(yàn)或程序R1。該程序中的第一步204稱為尋閾子程序;而這一步程序的目的是將每個(gè)象素與一新的強(qiáng)度值I1聯(lián)系起來(lái)，I1是等于最大的還是等于最小的照度值，即Tmax還是Tmin隨該象素的初始照度值I0是分別大于或小于一個(gè)給定的閾值Tt而定。因而，對(duì)于初始照度值I0照度值I0比127大的各個(gè)象素可以賦給一個(gè)255的新照度值，而對(duì)于初始照度值等于或小于127的各個(gè)象素可以賦給一個(gè)數(shù)值為零的新的照度值。
在不同心性檢驗(yàn)中的下一步驟206是設(shè)定用于這個(gè)檢驗(yàn)的掃描202的數(shù)目，位置，如大小，而這是通過(guò)對(duì)處理機(jī)64指定每個(gè)掃描的起始象素地址和掃描長(zhǎng)度及方向來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果透鏡不是嚴(yán)重的不共心，則選定這些參量以便越過(guò)圓環(huán)150的兩個(gè)邊緣之間進(jìn)行多次掃描。處理機(jī)64或儲(chǔ)存盤(pán)70最好存儲(chǔ)有這些起始地址，方向和掃描長(zhǎng)度的半永久性記錄。當(dāng)對(duì)一種給定標(biāo)準(zhǔn)類型或大小的透鏡進(jìn)行檢驗(yàn)的就可用這個(gè)記錄，而當(dāng)對(duì)不同于標(biāo)準(zhǔn)類型或尺寸的透鏡進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)則可以改變這種半永久性的記錄。
接著，順步驟210，橫過(guò)象素陣列或顯示器46進(jìn)行選定掃描。如果該冰是嚴(yán)重地不共心，則這些掃描的絕大多數(shù)將跨越該顯示器的受照亮部分。當(dāng)一個(gè)掃描跨越顯示器的受照亮部分時(shí)，跨越該受照明部分的線段的第一和最后一個(gè)象素的地址和該線段的長(zhǎng)度，稱為掃描長(zhǎng)度，就被記錄在一個(gè)文件f1中。檢出在掃描長(zhǎng)度中的第一和最后象素，獲取這些象素的地址，并確定每掃描的長(zhǎng)度的子程序，對(duì)于本領(lǐng)域扣技術(shù)人員是熟知的，因此，任何這樣的合適程序都可在不共心試驗(yàn)中被采用。
然后，在步驟212，將這些掃描距離的每一長(zhǎng)度與一預(yù)定值作比較，而若相應(yīng)于各個(gè)掃描長(zhǎng)度的數(shù)值(即，在掃描距離中的第一和最末象素的地址和該掃描距離的長(zhǎng)度)小于該預(yù)定值，則將該數(shù)值舍棄。作出這種丟棄是為了消除、或至少減少由象素陣列46上噪聲所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的數(shù)量(即，入射在象素陣列止的不合適的光所產(chǎn)生的數(shù)據(jù))。詳細(xì)地說(shuō)，噪聲可以是由于背景光或由塵?；蚱渌w粒使之偏離所要求光路的光在象素陣列上可能產(chǎn)生的被照亮區(qū)域。在絕大多數(shù)情況下，每個(gè)這樣的受照亮區(qū)域僅僅是由一個(gè)或少量的相都象素組成的。如果在步驟210中所做的一個(gè)上述的掃描跨越了這樣一個(gè)被照亮的區(qū)域，則處理機(jī)就記錄下跨過(guò)該照亮區(qū)域的第一和最后的象素以及掃描間隔的長(zhǎng)度。但是，該受照亮區(qū)域及其相應(yīng)數(shù)據(jù)與圓環(huán)162或其邊緣無(wú)關(guān)，因此，利用步驟212來(lái)消除這個(gè)數(shù)據(jù)。
不共心檢驗(yàn)的下一步驟214是辯認(rèn)出每個(gè)當(dāng)作是處在該圓環(huán)外邊緣或內(nèi)邊緣上的剩下的象素的地址，而任何合適的子程序都可以被用來(lái)做這一步工作。例如，可以對(duì)各個(gè)掃描距離的第一和最末的象素地址進(jìn)行相互比較;而靠近整個(gè)象素陣列46中心的象素可以看作是處在圓環(huán)162的內(nèi)緣，而遠(yuǎn)離該象素陣列中心的象素可以看作是處在圓環(huán)的外緣。另外，可將掃描分成兩組，這樣，對(duì)于第一組中的每個(gè)掃描，若在掃描期間找到了一個(gè)被照亮的掃描距離，則在掃描間距中的第一和最末的象素就分別處在圓環(huán)的外和內(nèi)邊緣;而對(duì)于第二組中的掃描，若在掃描時(shí)找到了一個(gè)被照亮的距離，則在該掃描距離中的第一和最末的象素就分別是處在圓環(huán)的內(nèi)和外邊緣上。
在處于圓環(huán)162的內(nèi)或外邊緣上的每個(gè)象素確定之后，則在步驟216計(jì)算在各個(gè)邊緣上已被發(fā)現(xiàn)的象素的數(shù)目。如果這些數(shù)目都少于3，則在步驟220，該透鏡因嚴(yán)重不同心而被拋棄。但是，如果在每一邊緣上至少已發(fā)現(xiàn)在三個(gè)象素，則在步驟222引入一子程序，首先，將第一個(gè)圓擬合在圓環(huán)外緣發(fā)現(xiàn)的象素上，第二，將第二個(gè)圓擬合到在圓環(huán)內(nèi)緣發(fā)現(xiàn)的象素上，而后第三，確定這兩個(gè)圓的圓心和半徑。將一圓擬合在三個(gè)或更多的點(diǎn)上并計(jì)算出該圓的圓心和半徑的許多子程序是已知的，而任何這樣的子程序都可以應(yīng)用于步驟222的不共心試驗(yàn)中。
在計(jì)算出這兩個(gè)經(jīng)擬合的圓的圓心之后，在步驟224確定這兩個(gè)圓心的距離。然后在步驟226，將這個(gè)距離與第一個(gè)數(shù)d1進(jìn)行比較;若距離大于d1，則在步驟230，該透鏡因嚴(yán)重不同心而被拋棄。若該距離小于d1，那末，在步驟232，該距離d與d2進(jìn)行比較，d2雖圓環(huán)150內(nèi)外邊緣的中心之間的最小可接受的距離。若經(jīng)過(guò)擬合的圓的中心之間距離大于d2，那末透鏡因不同心，在步驟234被拋棄;但是，若距離d等于或小于d2，則如步驟236指出的，該透鏡通過(guò)了不同心檢驗(yàn)。
如果一個(gè)透鏡通過(guò)了不同心檢驗(yàn)，則處理機(jī)64起動(dòng)一個(gè)程序R2，稱為邊緣檢測(cè)器，以產(chǎn)生一組照度值，該照亮值依次可以用來(lái)識(shí)別圓環(huán)150邊緣上的象素。通過(guò)，這些邊緣不是理想的圓而因此是不同于同心檢驗(yàn)中計(jì)算出來(lái)的擬合圓的。這種新的照度值組是通過(guò)對(duì)賦與或相應(yīng)于陣列46的每個(gè)象素的初始強(qiáng)度值作出一系列的形態(tài)操作或變更而獲得的。這些形態(tài)上的改變?cè)趫D17a至17i中作出形象的說(shuō)明，并流程圖形式表示在圖18中。詳細(xì)地說(shuō)，圖17a表示象素陣列46上圓環(huán)150的圖象;而圖17b表示該圓環(huán)的部分放大圖，而且也表示出一短的線段240，或掃描，跨越該象素陣列的圓環(huán)部分和靠近區(qū)域。圖17c說(shuō)明該掃描240中象素的強(qiáng)度值I1;而如其中表示的圖17b暗區(qū)中的象素具有較低的或零I1值，而圖17b亮區(qū)中的象素具有較高的I1值，諸如Tmax。
參見(jiàn)圖18和圖17c以及17d，在邊緣檢測(cè)器程序的第一步242中，對(duì)每個(gè)象素計(jì)算出一個(gè)新數(shù)值I2;特別是，設(shè)每個(gè)象素的I2值等于該象素及其8個(gè)直接鄰接的近鄰象素的I1值的平均值。陣列46中象素的I1和I2值之間的不同在于后者在具有最低I2值的象素(它通常是那些處在象素陣列暗區(qū)中的象素)和具有最高I2值的象素(通常是那些處于陣列46亮區(qū)中的象素)之間變化更為緩慢。這種不同可以通過(guò)圖17c和17d的比較而很好的理解。
然后，步驟244，對(duì)每個(gè)象素確定另一數(shù)值I3;具體說(shuō)來(lái)，設(shè)定每個(gè)象素的I3值為等于該象素及其8個(gè)直接緊埃著的相鄰象素的最小的I2值。參見(jiàn)圖17d和17e，I3值可能臺(tái)某種方法改變跨越該掃描240，所說(shuō)的方法與I2值改變跨越該象素掃描的方法極相似。其中，跨越象素陣列的象素的I2和I3值的變化方式之間的本質(zhì)差異在于具有最高I3值的象素的區(qū)帶稍為比具有最高I2值的象素區(qū)帶狹窄。
邊緣檢測(cè)器程序的下一步驟246是按照等式I4＝I2-I3來(lái)確定各個(gè)象素的另一個(gè)值I4。具體參見(jiàn)圖17f，在掃描240中大多數(shù)象素的I4值為0;但是，在圓環(huán)162的兩個(gè)邊緣上和沿半徑緊靠邊緣內(nèi)側(cè)的象素具有正的I4值。接著，在步驟250，對(duì)每個(gè)象素確定I5值;具體說(shuō)來(lái)，設(shè)定每個(gè)象素的I5值等于該象素及其周?chē)苯余徑拥?個(gè)象素的最大I2值。對(duì)象素陣列46上的大多數(shù)象素說(shuō)來(lái)，象素的I5值與象素的I2值相同。但是，對(duì)于在圓環(huán)150邊緣的給定距離之內(nèi)的象素，象素的I5值比象素的I2值大，而具有最高I5值的象素區(qū)帶比具有最高I2值的象素區(qū)帶稍寬。
在邊緣檢測(cè)器程序中的下一個(gè)步驟252是根據(jù)等式I5＝I5-I2確定每個(gè)象素的又一個(gè)值I6。具體參見(jiàn)圖17h，在象素陣列上的大多數(shù)象素有等于零的I6值;但是，在圓環(huán)150的兩邊緣上及沿半徑緊挨兩邊緣的外側(cè)的象素有正的I6值。接著，在步驟254，將I7值賦與每個(gè)象素;具體地說(shuō)設(shè)定每個(gè)象素的I7值等于每個(gè)象素的I4和I5值的較小者。參見(jiàn)圖17i，象素陣列上的大多數(shù)象素的I7值是零;但是，直接在圓環(huán)150上和緊挨圓環(huán)150的兩個(gè)邊緣處的象素有正的I7值。以這樣的方法，用象素的I7值來(lái)辯認(rèn)出處在圓環(huán)邊緣上的象素。
然后，在步驟256可以張一個(gè)定閾值的子程序以加重在圓環(huán)150邊緣上的象素與顯示器46中其它象素之間的區(qū)別。尤其是，每個(gè)象素可以被賦與另一個(gè)值I8，該值I8等于最大照明強(qiáng)度值Tmax或是等于最小的照明強(qiáng)度值Tmin，這要分別取決于象素的I7值是高或低于給定的閾值，例如Tt。因而，若每個(gè)象素具有比32大的I7值則可提供一個(gè)等于255的I8，而若每個(gè)象素有一32或小于32的I7值則可提供一等于零的I8值。
圖17j表示受照明的陣列46在強(qiáng)度等于其I8值時(shí)的各個(gè)象素。
在I1-I8數(shù)值計(jì)算如處理期間，最好將象素的每組數(shù)值貯存在前置處理機(jī)62中的各自的貯存器中，即，將I0值全部貯存在第一個(gè)貯存器中，I1值全部?jī)?chǔ)存在第二個(gè)貯存器中，而將I2值全部?jī)?chǔ)存在第三個(gè)貯存器中。但是，在對(duì)每一個(gè)透鏡進(jìn)行全部處理期間并不需要貯存I1-I8的所有數(shù)值;例如，在每個(gè)處理過(guò)程中，I3值在I4值計(jì)算出來(lái)之后可以被丟棄，而在I6值被決定，之后I5值可以被丟棄。
另外，并不需要計(jì)算出陣列46中所有象素的I2-I8數(shù)值。對(duì)任一給定類型的眼用透鏡說(shuō)來(lái)，透鏡的圓環(huán)會(huì)在象素陣列46上呈現(xiàn)出相當(dāng)良好的確定范圍或區(qū)域，因此，僅僅需要確定處在該區(qū)域或范圍中的象素的I2-I8值。但是事實(shí)上，比起要添加另外一些處理步驟以辯認(rèn)出那些處在有關(guān)給定區(qū)域的象素說(shuō)來(lái)，計(jì)算出陣列46中所有象素的I2-I8數(shù)值來(lái)，通常反而顯得更為容易而簡(jiǎn)單。
完成邊緣檢測(cè)器程序之后，透鏡檢驗(yàn)系統(tǒng)就引入了一個(gè)掩模程序以產(chǎn)生一套不受到用來(lái)裝盛該透鏡的透鏡檢測(cè)槽的邊緣影響的象素的照度值。詳細(xì)地說(shuō)，當(dāng)眼用透鏡受到閃光燈30的一次閃光照明時(shí)，光也透過(guò)裝盛著透鏡的槽，該槽的邊緣可能使這樣的一部分光繞射而足以使期傳播而繞過(guò)光闌40并落在象素陣列46上，在這里產(chǎn)生槽邊緣的圖象或部分圖象，如圖19A中260所示的。這個(gè)邊緣圖象與透鏡本身無(wú)關(guān)，而因此，任何與該槽邊緣圖象有關(guān)扣數(shù)據(jù)對(duì)于透鏡圖象本身有關(guān)的數(shù)據(jù)的處理說(shuō)來(lái)是不需要而且不希望有的;而掩模程序的引入就消除了象素陣列46產(chǎn)生的槽邊緣圖象，或者更確切地說(shuō)，產(chǎn)生了一套與涉及到上述槽邊緣圖象260的象素?cái)?shù)據(jù)無(wú)關(guān)的象素照度值。
圖20說(shuō)明一個(gè)優(yōu)選的掩模程序R3的流程圖。該程序中第一步262用來(lái)確定在不同心性試驗(yàn)的步驟216或226中，是否已經(jīng)在圓環(huán)162的外邊緣上發(fā)現(xiàn)有至少三個(gè)象素，或是否已發(fā)現(xiàn)該眼用透鏡是嚴(yán)重不同心的。如果在非同心性試驗(yàn)的該兩步驟都發(fā)現(xiàn)該透鏡是嚴(yán)重非同心的，則掩模程序R3本身在步驟262結(jié)束。
若程序R3并不在步驟262結(jié)束，則程序繼續(xù)進(jìn)行而進(jìn)入步驟264，這一程序用來(lái)獲得在不同心性試驗(yàn)期間已經(jīng)擬合成圓環(huán)150的外緣150a的圓的圓心的座標(biāo)。這些座標(biāo)已經(jīng)在非同心性試驗(yàn)期間被確定并然后儲(chǔ)存在儲(chǔ)存器中，既儲(chǔ)存在處理機(jī)64的儲(chǔ)存器中也儲(chǔ)存在儲(chǔ)存盤(pán)70中，因此，這些座標(biāo)可以簡(jiǎn)單地將它們從儲(chǔ)存器和重新調(diào)出而獲得。一旦獲得了這些圓心的座標(biāo)，就在步驟266引入一掩模子程序?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖19b，實(shí)際上，這個(gè)子程序，是在象素46上疊蓋一個(gè)圓形的、按上述圓心座標(biāo)定心的、直徑稍為比擬合成圓環(huán)150外緣的圓的直徑稍大的掩模270。掩模子程序然后根據(jù)該象素是在這個(gè)掩模的內(nèi)部還是外部而對(duì)每個(gè)象素賦上I9值。具體說(shuō)，對(duì)掩模外的各個(gè)象素，掩模子程序?qū)ο笏刭x以零的I9值;而對(duì)掩模內(nèi)的各個(gè)象素，掩模子程序?qū)ο笏刭x以零的I9值;而對(duì)掩模內(nèi)的各個(gè)象素，掩模子程序?qū)ο笏刭x以等于I8值的I9值。
更確切地說(shuō)，在步驟266，上述中心點(diǎn)的座標(biāo)(X0，Y0)和半徑r1被傳送給掩模子程序，該r1值被選得比擬合成圓環(huán)150外邊緣的圓半徑稍大。然后，該子程序形成了一個(gè)在陣列中與中心點(diǎn)(X0，Y0)在距離r1之內(nèi)的所有象素的地址文件f2。接著，在步驟272，對(duì)陣列47中各象素地址進(jìn)行校對(duì)以確定它是否處在該文件中。如果該象素地址是在該文件中，則在步驟274設(shè)定該象素的I9值等于該象素的I8值;但是，若該象素地址不在該文件中，則在步驟276設(shè)定該象素的I9值為零。
許多具體的掩模子程序是熟知的，可以在程序R3的步驟266中采用。
圖19c表示受到強(qiáng)度分別等于它們各區(qū)的I9值的照明的陣列46的象素。
在示于圖20的掩模程序完成之后，處理機(jī)2中就起動(dòng)另一程序，稱為膠帶運(yùn)算。這個(gè)運(yùn)算，通常涉及對(duì)在圓環(huán)外緣150a或直接緊靠該圓環(huán)邊緣150a的有關(guān)象素的數(shù)據(jù)值進(jìn)行分析和處理，圖21a和21b表示對(duì)膠帶運(yùn)算作一般說(shuō)明的流程。參見(jiàn)這些圖，該運(yùn)算的第一步280定為了獲得在不共心性試驗(yàn)中擬合成外緣150a的圓的圓心座標(biāo)和半徑。如上所述，這些數(shù)值在不共心性檢驗(yàn)中已經(jīng)確定并儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，而這些值可從儲(chǔ)存器中將他們調(diào)出而獲得。
膠帶運(yùn)算的下步282是通過(guò)從象素陣列左邊緣朝中心進(jìn)行檢索以確定象素在圓環(huán)150外緣150a上的位置，直至找到一個(gè)受照明的象素為止。在給定檢索期間發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)受照明的象素可能不是處在該透鏡象的邊緣，而可能是在另外的某些地方并因?yàn)槭鼙尘霸肼曀彰鞯?。因此，最好在步驟282進(jìn)行大量掃描或檢索以找出許多被照明的象素，而后對(duì)這些象素的位置進(jìn)行分析或互相進(jìn)行比較，以有助于保證找到處在透鏡圖象邊緣的象素。
一旦在該透鏡象的邊緣找到第一個(gè)象素，膠帶運(yùn)算程序就進(jìn)行步驟284;而在該運(yùn)算的這一步中，事實(shí)上，從該第一象素開(kāi)始并圍繞透鏡象邊緣沿所有路徑掃描，最終回到該第一象素處。在該第一次掃描期間，該運(yùn)算過(guò)程將透鏡圖象的外邊緣上的大部分或全部象素的地址記錄器文件f3中;而該運(yùn)算也辯別出透鏡邊緣的較大的裂隙，那些裂隙的長(zhǎng)度，以及透鏡邊緣上的較大的額外碎片。在步驟286中，運(yùn)算過(guò)程將選定線段的端頭上的象素地址記錄在文件f4中，在面將作更詳細(xì)討論，事實(shí)上，選定的線段是跨過(guò)透鏡邊緣較大裂隙和跨過(guò)該邊緣上任一較大的額外碎片的兩邊劃出的。
在這第一次繞透鏡的掃描完成之后，然后在步驟290，膠帶運(yùn)算過(guò)程確定，可能被發(fā)現(xiàn)的任何裂隙是否大到足以使透鏡必須被拋棄掉。如果發(fā)現(xiàn)了這樣的裂隙，就將透鏡丟棄，而在步驟292，打印機(jī)76就打印出透鏡有壞的邊緣的信息。
如果該透鏡通過(guò)了步驟290的這種裂隙檢驗(yàn)，則膠帶運(yùn)算過(guò)程就進(jìn)行環(huán)繞透鏡圖象邊緣的第二次掃描。在第二次掃描中，如圖21b的294指出的，運(yùn)算過(guò)程就識(shí)別出沿透鏡外緣延伸的沿徑向朝內(nèi)或朝外的表面特征，例如小的裂隙和小的額外碎片，同時(shí)這一運(yùn)算檢驗(yàn)每個(gè)這樣檢測(cè)的特征以確定該透鏡是否應(yīng)該因此而被丟棄。通常，這是通過(guò)至少對(duì)每個(gè)在透鏡外緣選定的象素計(jì)算稱為徑向矢量和邊緣矢量的通過(guò)該象素的兩個(gè)矢量的點(diǎn)乘積而完成的。通過(guò)象素的徑向矢量也是通過(guò)擬合成圓環(huán)150外緣150a的圓的圓心延伸的矢量。通過(guò)一個(gè)象素的邊緣矢量是通過(guò)該象素如圓環(huán)150外緣上的第二個(gè)象素延伸的矢量，該第二個(gè)象素是沿圓環(huán)150的外緣150a從前面的象素朝后或逆時(shí)針的一些象素。
對(duì)于不含有任何缺陷(裂隙或額外裂片)的正常的透鏡邊緣的圓環(huán)部分的任一象素說(shuō)來(lái)兩個(gè)上述矢量的點(diǎn)積實(shí)際上為零，因?yàn)橥ㄟ^(guò)該象素的徑向和邊緣矢量實(shí)際上是正交的。但是，對(duì)于透鏡邊緣上的裂隙或額外裂片處的邊緣上的大部或所有象素說(shuō)來(lái)，通過(guò)該象素的邊緣和徑向矢量的點(diǎn)積并不為零，因?yàn)檫@兩個(gè)矢量不是正交的。如果所計(jì)算出來(lái)的任何點(diǎn)積比一給定值大，則認(rèn)為該透鏡不適合顧客使用而可以丟棄。
如果該透鏡通過(guò)了繞透鏡邊緣作第二次掃描時(shí)所進(jìn)行的檢驗(yàn)，則膠帶運(yùn)算就沿透鏡象外緣進(jìn)行第三次掃描，如圖21B步驟296所指出的。該第三次掃描并不包括任何為了確定透鏡是否應(yīng)該丟棄的檢驗(yàn)，不是繼續(xù)執(zhí)行處理程序而是為下一個(gè)檢驗(yàn)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。具體說(shuō)，進(jìn)行第三次掃描以產(chǎn)生一組數(shù)據(jù)，這組數(shù)據(jù)與圓環(huán)150的外緣150a內(nèi)部扣透鏡中的任何缺陷定無(wú)關(guān)的。這組數(shù)據(jù)是相繼扣除了包含著與那些缺陷有關(guān)的數(shù)據(jù)的一組數(shù)值，而由此產(chǎn)生一組只是與那些疵點(diǎn)等小主病有關(guān)的數(shù)值。
通常，在圍繞透鏡邊緣的第三次掃描中，膠帶運(yùn)算確定圓環(huán)150的外緣150a的平均徑向厚度;而后該運(yùn)算設(shè)圓環(huán)外緣的正內(nèi)側(cè)上所有象素的I9值為零。例如，如果圓環(huán)外側(cè)邊緣有六個(gè)象素的平均厚度，那末，膠帶運(yùn)算可以設(shè)定圓環(huán)外緣沿徑向朝里的7和27象素之間的所有象素的I9值為零。
圖22～32中更詳細(xì)的說(shuō)明膠帶算法，具體地說(shuō)，圖22說(shuō)明一個(gè)適合用于找出第一象素，p(x，y)，在圓環(huán)150的外緣150a上位置的子程序。在步驟300，設(shè)定(X0，Y0)等于在不共心性檢驗(yàn)中擬合成圓環(huán)外緣的圓的圓心的座標(biāo);而在步驟302設(shè)r0等于該外擬合園的半徑。然后，如步驟304描述的，從陣列左邊緣中心或其附近開(kāi)始，跨過(guò)象素陣列46作多次水平掃描。更確切地說(shuō)，處理機(jī)64對(duì)與象素陣列上選定的水平線段中的象素的地址相應(yīng)的前置處理機(jī)儲(chǔ)存器中地址上的數(shù)據(jù)數(shù)值I9進(jìn)行分析。當(dāng)進(jìn)行這些描述的每一個(gè)時(shí)，處理機(jī)64檢查在一給定的水平象素排中每個(gè)象素的I9值，并辨認(rèn)出在該具有一高于給定值的I9值的排中的第一個(gè)象素;最好，進(jìn)行多次這樣的掃描，產(chǎn)生多個(gè)經(jīng)辨認(rèn)過(guò)的象素。
通常，所有這些經(jīng)辯認(rèn)的象素應(yīng)該是處在圓環(huán)150的外緣150a上。但是，由于在透鏡檢驗(yàn)過(guò)程中背景噪聲或雜散光入射在象素上使得陣列上某處以至于該邊緣左邊的某個(gè)象素具有高的I9值是可能的，而這樣一個(gè)象素在上述掃描中可能作為一個(gè)被照明的象素被辨認(rèn)出來(lái)，為了防止將這樣一種象素作為邊緣象素被辨認(rèn)出來(lái)，子程序S，在步驟306將任何這樣的象素的地址辨認(rèn)并加以拋棄。具體說(shuō)，該子程序首先確認(rèn)掃描中被識(shí)別的每個(gè)象素和在不共心檢驗(yàn)時(shí)擬合成透鏡圖象外緣的外園的園心(X0、Y0)之間的距離;然后，將每個(gè)經(jīng)確定的距離與已被設(shè)定等于該擬合的外圓的半徑r0進(jìn)行比較。如果某一特別的象素與該擬合圓的園心的距離比r0超出部分大于給定距離D3，則認(rèn)為該象素不處在或者緊鄰圓環(huán)150的邊緣，從而將該象素的地址拋棄掉。在對(duì)搜索時(shí)所發(fā)現(xiàn)的所有象素的地址進(jìn)行檢查以確定它們是否處在或直接靠近透鏡邊緣(和它們中某一個(gè)是否應(yīng)丟棄)之后，如步驟310所示，可以選定任一余下的象素的地址為象素P(x，y)，而后開(kāi)始圍繞透鏡圖象的邊緣的第一次掃描。
圖23更詳細(xì)說(shuō)明如何進(jìn)行這第一次掃描，并具體表示進(jìn)行這一掃描的程序R4。在步驟312，從象素P(x，y)開(kāi)始，沿圓環(huán)150外邊緣向前或順時(shí)針進(jìn)行檢索以找出邊緣中的大裂隙或邊緣上大的額外碎片，如步驟314和320指出的。任何合適的子程序或程序都可用來(lái)沿邊緣進(jìn)行檢索。例如，從該邊緣上各個(gè)給定象素，由象素P(x，y)開(kāi)始，處理機(jī)可以按照該給定象素所在的顯示器46的象限或區(qū)域，對(duì)給定象素上方或下方的橫排中或給定象素左右方的豎列中最靠近的3或5個(gè)象素進(jìn)行檢查，以辨認(rèn)出透鏡邊緣上的下一個(gè)象素。從該下一個(gè)象素，處理機(jī)可以用這種同樣的程序接著再辨認(rèn)出透鏡邊緣上的再下一個(gè)象素。
而且，對(duì)每個(gè)在透鏡邊緣找到的象素說(shuō)來(lái)，處理機(jī)可能確定該象元和擬合成透鏡外緣的圓的園心(X0，Y0)之間的距離r。而且，處理機(jī)可能推斷出已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的大裂隙，此時(shí)在透鏡邊緣上每一給定數(shù)目的相鄰象素說(shuō)來(lái)，r比r0小出比給定量dg大的距離(即，r0-r＞dg)。相反，處理機(jī)可能推斷出發(fā)現(xiàn)大額外碎片，此時(shí)，對(duì)于在透鏡邊緣上每一給定的相鄰象素說(shuō)來(lái)，r比r0大出比給定量dep大的量(即，r-r0＞dep)。
如果發(fā)現(xiàn)裂隙或額外的碎片，則在下面將要進(jìn)一步詳細(xì)討論的子程序S2和S3就分別進(jìn)入步驟316和322。如果既沒(méi)發(fā)現(xiàn)裂隙又沒(méi)發(fā)現(xiàn)額外碎片，則程序R4進(jìn)入步驟324。
在步驟324，程序R4進(jìn)行判斷以確定繞圓環(huán)150邊緣的第一次掃描是否完成，而任何合適的專門(mén)程序或子程序都可用來(lái)進(jìn)行這一工作。例如，如上面提到的，當(dāng)繞透鏡邊緣的圖象進(jìn)行掃描時(shí)，作出已經(jīng)該邊緣發(fā)現(xiàn)的象素地址的文件f3。在步驟324，可以對(duì)該文件進(jìn)行檢查以確定現(xiàn)在所考慮的邊緣象素的地址是否已經(jīng)在文件中。如果象素地址已經(jīng)在該文件中，則認(rèn)為繞透鏡邊緣圖象的第一次掃描完成，而如果現(xiàn)行的象素地下還沒(méi)出現(xiàn)在文件f3上則認(rèn)為該掃描未完成。若第一次掃描完成，則膠帶運(yùn)算轉(zhuǎn)入程序R5；但如果繞透鏡的第一次掃描沒(méi)有完成，則該運(yùn)算轉(zhuǎn)至步驟326，而將現(xiàn)行考慮的邊緣象素的地址添加到文件f3。然后在步驟330，找出透鏡邊緣上的下一外象素并設(shè)定P(x,y)等于該下一個(gè)象素的地址，而后程序R4轉(zhuǎn)回到步聚312。
圖24簡(jiǎn)略說(shuō)明子程序S2的流程，該子程序是每次在圓環(huán)150外緣發(fā)現(xiàn)一個(gè)裂隙時(shí)引入的。該子程序的第一步332是為了對(duì)裂隙的開(kāi)始和結(jié)束處的象素地址和這兩個(gè)端頭象素之間的距離進(jìn)行辨認(rèn)并記錄在一文件f4中。這兩個(gè)象素分別在圖25A中表示成P1和P2。一旦發(fā)現(xiàn)裂隙(即，對(duì)于每個(gè)在透鏡邊緣上的一定數(shù)目的連續(xù)相鄰的象素，r比ro小現(xiàn)比dg大的量)，則在該給定數(shù)目的連續(xù)相鄰象素前的透鏡邊緣上的象素可以看作在該裂隙開(kāi)頭處的象素。
還有，一旦已經(jīng)發(fā)現(xiàn)裂隙，則裂隙的末端可以通過(guò)越過(guò)裂隙，沿著在不同心性檢驗(yàn)中擬合成透鏡外緣的圓上的象素進(jìn)行檢索找到，而檢索對(duì)于給定數(shù)目的象素從擬合的園的該部分沿徑向朝里和朝外進(jìn)行，直至發(fā)現(xiàn)透鏡邊緣，即，直接被照亮的象素，或更確切地說(shuō)，具有高的I9值的象素被找到。在找到透鏡邊緣之后，一旦發(fā)現(xiàn)了一系列的相連的完全處在該擬合圓的一定距離之內(nèi)的象素，則可認(rèn)為裂隙已有出現(xiàn);尤其是，當(dāng)對(duì)于在該系列中的每一個(gè)象素，r0-r比dg小時(shí)。在透鏡邊緣上，該系列連續(xù)象素之前的最后的象素，可以被看作裂隙端頭上的象素。
在子程序S2的步驟340，象素P1和P2之間連線(圖25b中的線段L1)上的象素的I9值被設(shè)定等于最大照明強(qiáng)度值，而后子程序轉(zhuǎn)回到程序R4。
圖26說(shuō)明子程序S3的流程，它是當(dāng)圓環(huán)150邊緣上發(fā)現(xiàn)額外碎片350時(shí)在程序R4的步驟322中引入的。實(shí)際上，進(jìn)行程序S3的開(kāi)頭幾步是為了劃出各種跨過(guò)有關(guān)額外碎片的連線。尤其在步驟352，子程序辨認(rèn)出P3和P4，示于圖25b中，是在圓環(huán)150的邊緣上的額外碎片350的起點(diǎn)與末端;而后，在步驟354，設(shè)定象素P3和P4之間的，示于圖25c的線段L2上的每個(gè)象素上的I9值為T(mén)max。接著，在步驟356，子程序辨認(rèn)出處在圓環(huán)150上的，在額外碎片350的起點(diǎn)朝后或逆時(shí)針的一定數(shù)目的象素處的一個(gè)象素P5的地址;而在步驟360，找出與象素P5有一給定距離d4的額外碎片邊緣上的象素P6。然后，在步驟362，再參照?qǐng)D25d，設(shè)定P5和P6之間的連線L3上的每個(gè)象素的I9值為T(mén)max。
接著，在步驟364，子程序辨認(rèn)出另一象素P7的地址，該象素P7是處在圓環(huán)150的邊緣上，在額外碎片的末端朝前或順時(shí)針一定數(shù)目的象素;而后，在步驟366，子程序辨認(rèn)出與象素P7有一定距離d5的額外碎片的邊緣上的象素P8。在步驟370，也設(shè)定P2和P8之間(示于圖25e中)的連線L4上的I9值為T(mén)max。劃出適當(dāng)?shù)目缃泳€之后，子程序轉(zhuǎn)回程序R4。
在圍繞透鏡邊緣象的第一次掃描完成之后，引入子程序R5。這個(gè)程序，在圖27中說(shuō)明，是用來(lái)確定在圍繞透鏡邊緣象的第一次掃描中可能已發(fā)現(xiàn)的任何裂隙是否足夠?qū)挾沟迷撏哥R不宜為用戶戴用。程序R5的第一步376是為了確定在圍繞透鏡邊緣的第一次掃描是否在事實(shí)上已發(fā)現(xiàn)任何裂隙。如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂隙，則程序R5本身結(jié)束而膠帶運(yùn)算進(jìn)入程序R6。但是，如果在回繞透鏡邊緣的第一次掃描中發(fā)現(xiàn)有任何裂隙，則程序R5繼續(xù)進(jìn)入步驟380。在這一步，將各個(gè)裂隙的寬度依次與一給定值d5進(jìn)行比較，而若任何裂隙寬度比該值d5大，則認(rèn)為該透鏡不適宜用戶使用，而在步驟382拋棄該透鏡。而若所有的裂隙寬度均比d5小，則程序R5結(jié)束，膠帶運(yùn)算轉(zhuǎn)入程序R6，該程序執(zhí)行環(huán)繞透鏡邊緣象的第二次檢驗(yàn)或掃描。
程序R6在圖28中說(shuō)明。如前所述，這個(gè)程序主要對(duì)在程序R4中圍繞透鏡邊緣的第一次掃描中沒(méi)被作為裂隙或額外碎片識(shí)別出來(lái)的透鏡邊緣的淺部表面間隙和透鏡邊緣上的小的額外碎片進(jìn)行搜索。尤其，在步驟384，設(shè)定象素P(x，y)的地址等于文件f3中的第一象素的地址。然后，在步驟386、390和392，兩個(gè)分別稱為邊緣矢量和徑向矢量的矢量V1和V2，被識(shí)別出來(lái)并計(jì)算出該兩個(gè)矢量的點(diǎn)積。具體地說(shuō)，第一矢量是通過(guò)透鏡邊緣上的象素P(x，y)和第二個(gè)象素的矢量，第二象素是象素P(x，y)沿該透鏡邊緣向后或逆時(shí)針一定數(shù)目的象素，而第二矢量V2是通過(guò)P(x，y)延伸的圓環(huán)150的徑向矢量。這兩個(gè)矢量的斜率和它們的點(diǎn)積可以由該矢量延伸的象素的地址容易地確定。
參見(jiàn)圖29，如果象素P(x，y)是沿著透鏡邊緣的一個(gè)規(guī)則的園的部分，那未通過(guò)該象素的邊緣矢量V1實(shí)際上與透鏡邊緣相切，如圖29中394所示。而且，這個(gè)矢量V1實(shí)際上垂直于通過(guò)該象素的徑向矢量V2，因而這兩個(gè)矢量V1和V2的點(diǎn)積為零。但是，若象素P(x，y)是在透鏡邊緣的不規(guī)則部分上，諸如在透鏡上的裂隙或額外碎片的邊緣上，如圖29中396和400所示的，則通過(guò)象素P(x，y)的邊緣矢量V1和徑向矢量V2通常不正交，而這兩個(gè)矢量的點(diǎn)積通常不為零。
在步驟402，將這兩個(gè)矢量V1和V2的點(diǎn)積與一給定值d7進(jìn)行比較。如果該點(diǎn)積等于或大于給定值(它指出有一個(gè)可意識(shí)到的裂隙或額外碎片出現(xiàn)在象素P(x，y)的區(qū)域中)，則認(rèn)為該透鏡不能為用戶所接受而在步驟404被拋棄掉，然后整個(gè)程序R6結(jié)束。如果在步驟402，計(jì)算出的點(diǎn)積比d6小(這指出在象素P(x，y)區(qū)域中透鏡邊緣對(duì)理想園的偏離是在可接受的限度之內(nèi))，則程序R6進(jìn)入步驟406。在這一步驟中，程序進(jìn)行分析以確定這圍繞透鏡邊緣象的第二次檢查或掃描是否完成。具體地說(shuō)，這是通過(guò)分析試驗(yàn)以確定象素P(x，y)是否是文件f3上的最后的象素。如果是，則第二次掃描完成，而膠帶運(yùn)算進(jìn)入程序R7。但是，如果在步驟406，確認(rèn)圍繞透鏡邊緣象的這個(gè)第二次掃描未完成，則在步驟408，設(shè)定象素P(x，y)的地址等于文件f3上下一個(gè)象素的地址，而后程序轉(zhuǎn)回步驟386。重復(fù)步驟386至408，直至透鏡被丟棄，或者對(duì)于每個(gè)在文件f3上的象素，通過(guò)該象素的兩個(gè)矢量V1和V2的點(diǎn)積被計(jì)算出來(lái)并發(fā)現(xiàn)是比d7小，此時(shí)膠帶運(yùn)算就進(jìn)入程序R7，該程序圍繞透鏡邊緣執(zhí)行第三次檢查或掃描。
最好，不用對(duì)處在透鏡邊緣上的所有象素的上述點(diǎn)積進(jìn)行計(jì)算，尤其是，不用計(jì)算出在繞透鏡邊緣的第一次掃描時(shí)已發(fā)現(xiàn)的處在裂隙或額外碎片的邊緣上的象素的那些點(diǎn)積。由于已經(jīng)知道那些象素是處在裂隙或額外的碎片上，而對(duì)于那些裂隙或額外碎片的象素說(shuō)來(lái)，其點(diǎn)積是不必計(jì)算出來(lái)的，而由于不需要確定通過(guò)這些象素的V1和V2矢量和這兩個(gè)矢量的點(diǎn)積而可能節(jié)省可觀的處理時(shí)間。
程序R6完成之后，膠帶運(yùn)算進(jìn)入程序R7，它執(zhí)行繞透鏡邊緣的第二次檢查或掃描。如前所述，事實(shí)上，這第三次掃描的目的是為了產(chǎn)生新的一組數(shù)據(jù)I10這組數(shù)據(jù)與透鏡外側(cè)邊緣以內(nèi)的透鏡中的任何毛病相關(guān)的任何數(shù)值無(wú)關(guān)。圖30詳細(xì)地表示出程序R7;而這個(gè)程序通常包括三部分。在第一部分，設(shè)定每個(gè)象素的I10值等于該象素的I9值;在第二部分，計(jì)算出圓環(huán)162的外側(cè)邊緣164的平均邊緣厚度值N;而在第三部分，設(shè)定在該平均邊緣厚度更內(nèi)側(cè)的給定范圍中的象素的I10值為零。
更具體地說(shuō)，在程序R7的步驟410，設(shè)定每個(gè)象素的I10值等于該象素的I9值。接著，參見(jiàn)圖30和31，在步驟412，選定圓環(huán)150的最外側(cè)邊緣150a上給定數(shù)目的象素，示于圖31中的414a-e。然后，在步驟416，程序R7計(jì)算出通過(guò)象素414a-e的透鏡象的各條半徑上的受照亮象素的數(shù)目，示于圖31中的420a-e。例如，該程序可以將在圓環(huán)最外側(cè)邊緣上的象素算作第一個(gè)象素，然后由該象素沿徑向朝里搜索，而對(duì)于在該半徑上的每個(gè)受照亮的象素逐一增加計(jì)數(shù)值。在步驟422，計(jì)算出每個(gè)半徑的受照亮的象素的平均數(shù)目;而這可以簡(jiǎn)單地進(jìn)行，例如，用受照亮的象素的總計(jì)數(shù)目除以作過(guò)掃描的半徑數(shù)目。通常，這個(gè)平均值不是一個(gè)整數(shù)，而因此最好將該平均值提高成下一個(gè)最大的整數(shù)。
在程序R7的下一部分，環(huán)繞圓環(huán)150的外側(cè)邊緣150a進(jìn)行第三次掃描。為了開(kāi)始這個(gè)掃描，如圖30步驟424指出的，將任一處在該邊緣上的象素選作起始象素P(x，y)。然后，如步驟426和430指出的，設(shè)定平均邊緣厚度的徑向朝里的選定象素I10值為零。具體地說(shuō)，在圓環(huán)162的外側(cè)邊緣上的每一象素，程序沿透鏡半徑徑向朝里計(jì)算出N個(gè)數(shù)目的象素。然后，再對(duì)沿該半徑徑向朝里的給定數(shù)目象素的每一個(gè)，對(duì)象素的I10賦值為零。參照?qǐng)D32，事實(shí)上，該程序的這些步驟，是設(shè)定劃陰影線區(qū)域432中的象素的I10值為零。
在的步驟434，進(jìn)行檢查以確定這個(gè)繞透鏡邊緣象的第三次掃描是否完成，而任一種合適的程序都可以被引入來(lái)完成這種工作。例如，如果被選作這個(gè)掃描起始象素的象素是文件f3的頂端象素，則在程序已經(jīng)對(duì)該文件的底端象素執(zhí)行步驟426和430之后，就可認(rèn)為該掃描完成。另外，可以造出用于程序R7的步驟426和430中的一個(gè)獨(dú)立的象素地址的表格;而每次將一個(gè)象素地址添加到該表中，就可對(duì)該表進(jìn)行檢查以看出將要添加的新地址是否已經(jīng)是在表中。如果該要被添加到表中的地址數(shù)值已經(jīng)出現(xiàn)在該表中，則認(rèn)為，圍繞透鏡邊緣象的第三次掃描已完成。
如果，在步驟434，圍繞透鏡象的這個(gè)第三次掃描未完成，則在步驟436，設(shè)定象素P(x，y)的地址等于沿圓環(huán)150的外側(cè)邊緣150a的順時(shí)針緊挨著現(xiàn)在象素P(x，y)的象素的地址。例如，這個(gè)地址可以從文件f3取到;而在步驟436，可以簡(jiǎn)單地設(shè)定象素P(x，y)的地址等于在該文件上緊跟著現(xiàn)在象素地址的地址。然后程序R7回到步驟426，而對(duì)新的象素地址P(x，y)重復(fù)步驟426、430和434。
這種繞透鏡邊緣象的第三次掃描完成后，處理機(jī)64退出程序R7而膠帶運(yùn)算結(jié)束。
在膠帶運(yùn)算完成之后，執(zhí)行一系列的進(jìn)一步運(yùn)算，總的目的是為了加重強(qiáng)調(diào)在分析或檢驗(yàn)情況下的透鏡中的任何不規(guī)則性，由此使之對(duì)那些隨后的不規(guī)則性的識(shí)別更加容易。
這些程序的第一個(gè)，稱為填充程序，是為了對(duì)陣列46中的象素建立另一組數(shù)據(jù)值I11，而這組數(shù)據(jù)可用來(lái)識(shí)別圓環(huán)150的外側(cè)邊緣中或其表面或鄰近處的使用不規(guī)則中的象素。更具體說(shuō)來(lái)，參見(jiàn)圖33，這些數(shù)據(jù)值用來(lái)識(shí)別(ⅰ)如436所示的透鏡邊緣中任何裂隙，(ⅱ)如440所示的透鏡邊緣內(nèi)側(cè)的任何不規(guī)則，(ⅲ)如442所示的透鏡邊緣上的任何額外碎片中的象素，以及(ⅳ)任何額外碎片和在子程序S3的步驟362和370所形成的鄰接線段L3和L4之間的象素。
這個(gè)填充程序包括一系列的稱為MAX、PMAX、MIN，和PMIN的具體計(jì)算，它們涉及一組與象素有關(guān)的基本數(shù)據(jù)值的處理，在MAX計(jì)算中，對(duì)一指定的象素確立一個(gè)新的數(shù)據(jù)值，這個(gè)數(shù)據(jù)值等于該象素的8個(gè)直接鄰接象素的最大基本數(shù)據(jù)值;而在PMAX運(yùn)算中，對(duì)指定象素確定一個(gè)新的數(shù)據(jù)值，它等于直接處在指定象素的上、下、左、右的四個(gè)象素的最大基本數(shù)據(jù)值。在MIN運(yùn)算中，對(duì)指定象素確定一個(gè)新數(shù)據(jù)值，它等于該象素的8個(gè)直接鄰接的最小基本數(shù)據(jù)值;而在PMIN運(yùn)算中，為指定象素確定一個(gè)新數(shù)據(jù)值，它等于該給定象素的直接正上、下、左、右的四個(gè)象素的最小基本數(shù)據(jù)值。
圖34a至34e說(shuō)明MAX、PMAX、MIN和PMIN的運(yùn)算。具體地說(shuō)，圖34a表示一個(gè)7×7數(shù)字陣列;而按照陣列中的數(shù)字位置對(duì)應(yīng)于有關(guān)的象素地址，每個(gè)數(shù)字代表一個(gè)相應(yīng)的象素的數(shù)據(jù)值。因此，例如，地址(1，1)上象素的數(shù)據(jù)值是7;地址(4，1)上象素的數(shù)據(jù)值為0;而地址(4，2)、(4，7)和(5，2)上象素?cái)?shù)據(jù)值分別為7、0和0。
圖34b表示在示于圖34a的整個(gè)數(shù)字陣列中完成MAX運(yùn)算之后產(chǎn)生的數(shù)值。因而在圖34b中，地址(2，6)上的數(shù)據(jù)值為7，因?yàn)樵趫D34a中，與該象素地址毗鄰的8個(gè)象素之一有7的數(shù)值。同樣，圖34b中地址(6，2)上的值也是7，因?yàn)閳D34a的數(shù)據(jù)組中，與該象素鄰接的8個(gè)象素之一也有7的值。圖34c說(shuō)明對(duì)圖34a的整個(gè)數(shù)據(jù)組進(jìn)行PMAX運(yùn)算的結(jié)果;例如，圖34c中地址(6，3)和(6，4)上的數(shù)據(jù)為7，因?yàn)樵趫D34a中，這兩個(gè)象素地址的每一個(gè)的地址直接與有數(shù)值7的右邊象素連接。
圖34d和34e分別表示對(duì)示于圖34a中數(shù)值陣列完成MIN和PMIN運(yùn)算之后產(chǎn)生的數(shù)值。例如，在圖34d中，地址(4，3)的數(shù)值是零，因?yàn)樵趫D34a中，鄰近地址(4，3)的8個(gè)象素之一有零值;而在圖34e，地址(4，2)的值是零，因?yàn)樵趫D34a中，靠該象素地址右邊的象素有零的數(shù)值。
圖35說(shuō)明優(yōu)選的填充程序R8。參見(jiàn)該圖，該程序包括在象素陣列46的數(shù)據(jù)值上進(jìn)行的14個(gè)獨(dú)立運(yùn)算;而這些運(yùn)算的每一個(gè)是在整個(gè)象素陣列上依次執(zhí)行的。這些運(yùn)算依順序是MAX、PMAX、PMAX、MAX、MAX、PMAX、PMAX、MIN、PMIN、PMIN、MIN、MIN、PMIN和PMIN。這些運(yùn)算由象素的I9值開(kāi)始，而完成所有14個(gè)運(yùn)算之后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)稱為I11數(shù)值。
這些運(yùn)算的結(jié)果實(shí)際上是用來(lái)充入圓環(huán)150外側(cè)邊緣之中，上而或鄰近的裂隙436，額外碎片442和不規(guī)則440的。具體地說(shuō)，圖33和36表示出圓環(huán)150的相同部分，前面的圖表示由它們的I9值照亮的象素，而后面的圖表示由它們的I11值照亮的象素。尤其是，對(duì)于裂隙436中，額外碎片442中，不規(guī)則440中以及在額外碎片和線段L3與L4之間區(qū)域中的象素，這種差別是這些象素I11值是Tmax，而這些象素的I9值為零。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，已知的其它的具體程序可用來(lái)產(chǎn)生上述象素的需要的I11數(shù)值。
填充運(yùn)算R8完成之后，處理機(jī)64引入第二個(gè)掩模程序R9以產(chǎn)生一組象素照度值I12，該I12是與不共心性檢驗(yàn)時(shí)擬合成圓環(huán)150的內(nèi)側(cè)邊緣150b的園的中心點(diǎn)的給定半徑之內(nèi)向象素陣列46上入射的任何光的影響無(wú)關(guān)的。如下面的詳細(xì)討論的，這組象素照度值I12接著被用來(lái)幫助對(duì)透鏡內(nèi)部，即圓環(huán)150內(nèi)側(cè)邊緣的徑向內(nèi)側(cè)區(qū)域中的缺陷進(jìn)行識(shí)別。
在透鏡檢驗(yàn)過(guò)程的這一階段所采用的掩模程序R9與示于圖19a-19c和20中的掩模程序R3是十分相似的。這兩個(gè)掩模程序原則上差別是，用于程序R9中所用掩模的半徑比擬合成圓環(huán)150的內(nèi)側(cè)邊緣的園的半徑稍小，而用于程序R3的掩模半徑比擬合成圓環(huán)150外側(cè)邊緣的園的半徑稍大。
圖37說(shuō)明一優(yōu)選掩模程序R9的流程。該程序第一步446是為了確認(rèn)不共心檢驗(yàn)的步驟216或226上，在圓環(huán)150內(nèi)側(cè)邊緣上是否至少找到三個(gè)象素，或者發(fā)現(xiàn)透鏡是否嚴(yán)重不同心。如果已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在不同心試驗(yàn)的這兩步驟都是嚴(yán)重的不同心，則掩模程序R9本身在步驟450結(jié)束。
如果程序R9不在步驟450結(jié)束，程序進(jìn)入步驟452，該步驟用來(lái)獲得在不同心檢驗(yàn)中已經(jīng)被擬合成圓環(huán)150的內(nèi)側(cè)邊緣150b的園的園心座標(biāo)。這些座標(biāo)在不同心檢驗(yàn)時(shí)已經(jīng)被確定而后貯存在處理機(jī)儲(chǔ)存器中，而這些座標(biāo)可以通過(guò)從處理機(jī)儲(chǔ)存器中簡(jiǎn)單地提取來(lái)得到。一旦獲得了這些園心的座標(biāo)，就在步驟454引入一掩模子程序?，F(xiàn)在參見(jiàn)附圖38a-38c，這個(gè)子程序?qū)嶋H上是，將一個(gè)定心在上述園心座標(biāo)上的并具有直徑略小于擬合圓環(huán)150的內(nèi)側(cè)邊緣150b的園的直徑的園形掩模疊合在象素陣列46上，而后，掩模子程序?qū)γ總€(gè)象素賦值I12。特別是，對(duì)該掩模外側(cè)的每個(gè)象素，掩模子程序賦給象素一個(gè)等于該象素I8值的I12數(shù)值;而對(duì)掩模內(nèi)側(cè)的各個(gè)象素，掩模子程序賦給象素一個(gè)等于零的I12數(shù)值。
更確切地說(shuō)，在步驟452，將上述中心點(diǎn)的座標(biāo)(Xi，Yi)和選得比擬合成圓環(huán)150內(nèi)側(cè)邊緣的半徑略小的半徑數(shù)值r2傳送給掩模子程序。然后，在步驟454，該子程序形成了在陣列46中的與中心點(diǎn)(Xi，Yi)距離在r2之內(nèi)的所有象素的地址文件f5。然后，在步驟460，檢查陣列46的各象素的地址以確認(rèn)它是否處在該文件中。如果象素地址是在該文件中，則在步驟462，設(shè)該象素的I12值為零;但是，若該象素地址不在文件中，則在步驟464，設(shè)定該象素的I12值等于該象素的I8值。
為達(dá)到上述目的的許多具體的掩模子程序是本領(lǐng)域中熟知的，而任何合適的子程序可以在程序R9的步驟454上被采用。
圖38c表示受到強(qiáng)度等于它們各自的I12值照亮的象素陣列46。
在這第二掩模程序完成之后，執(zhí)行另一個(gè)程序R10，以提供一組明顯地識(shí)別處在被檢驗(yàn)透鏡中的任何不規(guī)則或缺陷中象素的照度值，程序R10包括一系列的計(jì)算。具體地說(shuō)，這些進(jìn)一步計(jì)算的目的是為了提供一組象素照度值，它是與由背景的噪聲或光產(chǎn)生的任何影響，以及由正?；蛞?guī)則的環(huán)狀150的邊緣150a和150b產(chǎn)生的任何影響無(wú)關(guān)的。這些進(jìn)一步的計(jì)算示于圖39的流程中。
在步驟466，獲得每個(gè)象素的另一個(gè)I13值;而具體說(shuō)來(lái)，每個(gè)象素的I13值是通過(guò)由該象素的I10值減去該象素I12值獲得的。圖40a、40b和40c表示分別受到強(qiáng)度等于它們的I10、I12和I13值照亮的一部分圓環(huán)162中的象素;而正如可看到的，步驟466的實(shí)際結(jié)果是圖40a的象減去圖40b的象以產(chǎn)生圖40c的象。
然后，在步驟470，執(zhí)行一個(gè)稱為凈化的運(yùn)算，結(jié)果，有助于消除虛假的照亮象素。具體是，由象素I13值開(kāi)始，在整個(gè)象素陣列46上依次進(jìn)行MAX、MIN、PMIN和PMAX運(yùn)算，產(chǎn)生另一組稱為I14值的象素?cái)?shù)值。圖40d表示在強(qiáng)度等于它們各自的I14值照亮的圓環(huán)46的象素;而與圖40c和40d比較可看到，凈化運(yùn)算的結(jié)果是簡(jiǎn)單地消除掉由于某一原因在圖40c中受照亮的孤立象素。
系統(tǒng)10根據(jù)上述程序R1和R10處理完數(shù)據(jù)之后，對(duì)毛病或缺陷進(jìn)行分析，而圖41a和41b示出了說(shuō)明一優(yōu)化的缺陷檢測(cè)或分析程序R11的流程圖。這種分析可參照附圖42得到最好的理解，該圖表示出受到強(qiáng)度等于它們各自的I14值照明的圓環(huán)150一部分的象素。
參照?qǐng)D41a、41b和42，在這種缺陷分析的第一部分中，圖41a的步驟472和474，制出一個(gè)各種連貫的受照亮象素的水平系列，稱為掃描長(zhǎng)度的起點(diǎn)和終點(diǎn)上的象素地址的表。具體說(shuō)，處理機(jī)64，實(shí)際上跨過(guò)陣列46中的各水平排的象素掃描;而在每次掃描中，每次遭遇一系列的受照亮的象素，將該系列中第一和最后一個(gè)象素的地址記錄在文件f6中。在只有單個(gè)孤立的受照亮象素的情況下，即該受照亮的象素的左和右邊的象素本身是不被照亮的，該受照亮象素的地址，既作為受照亮象素形成的掃描長(zhǎng)度中的第一個(gè)象素的地址，又作為最后一個(gè)象素地址記錄下來(lái)。
確切地說(shuō)，處理機(jī)事實(shí)上并不跨過(guò)象素陣列的任一圖象掃描，而代之以檢查陣列46中的象素儲(chǔ)存在處理機(jī)儲(chǔ)存器中I14值來(lái)完成上述的地址列表。
文件f6完成之后，程序R11在步驟476引入一群集子程序以對(duì)每一相鄰的受照亮象素的群或區(qū)域，或者更確切地說(shuō)，對(duì)每個(gè)具有高I14值的相鄰象素的區(qū)域或群產(chǎn)生獨(dú)立的文件f6a……f6n。任何合適的群集子程序都可用來(lái)完成這種群集。在這些獨(dú)立文件f6a……f6n產(chǎn)生出來(lái)之后，在步驟480將那些互相接近的受照亮面積的文件，如示于圖42的482和484上的那些文件合并起來(lái)。這可以通過(guò)檢查，例如辨別出一個(gè)照亮區(qū)中的任何象素是否有一定數(shù)目的象素，例如二或三個(gè)象素，處在另一個(gè)照亮區(qū)之中來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些靠近的照亮區(qū)被認(rèn)為事實(shí)上是形成一個(gè)受照亮的區(qū)域。
步驟480完成之后，在步驟486引入子程序以計(jì)算出每個(gè)受照亮區(qū)域的面積和質(zhì)心及邊界中包含的象素的數(shù)量。進(jìn)行這種計(jì)算的許多子程序是本領(lǐng)域熟知的。任何合適的子程序可以在程序R11中采用，從而不需要對(duì)這些子程序作詳細(xì)說(shuō)明。
接著，程序R11確定各個(gè)受照亮區(qū)域的總位置。具體說(shuō)，在步驟490，獲得擬合成圓環(huán)150的外和內(nèi)邊緣150a和150b的兩個(gè)圓的園心和半徑的地址。這些數(shù)據(jù)是在不同心檢驗(yàn)時(shí)被確定或計(jì)算出來(lái)而后儲(chǔ)存在處理機(jī)儲(chǔ)存器中的，而這些數(shù)據(jù)可以簡(jiǎn)單地通過(guò)從該處理機(jī)儲(chǔ)存器重新調(diào)用來(lái)獲得。接著，在步驟492，處理機(jī)64確定各個(gè)受照亮區(qū)域的質(zhì)心是否處在(ⅰ)透鏡中心區(qū)之內(nèi)(擬合成圓環(huán)1內(nèi)邊緣的園沿徑向內(nèi)側(cè)區(qū)域)，還是在(ⅱ)透鏡的周邊區(qū)(擬合成圓環(huán)1內(nèi)外邊緣的兩個(gè)園之間的透鏡區(qū))。
確定一面積的質(zhì)心是在第一個(gè)園的內(nèi)部區(qū)域中還是在兩個(gè)同心園之間的許多子程序是熟知的，在這里不必對(duì)這些子程序作詳細(xì)說(shuō)明。
在其最廣泛的概念上，步驟490和492對(duì)系統(tǒng)10的計(jì)算是不必要的。不過(guò)，為了分析目的，最好是完成這些步驟并收集有關(guān)的數(shù)據(jù)，而特別是，這樣做有助于對(duì)透鏡中可能發(fā)生的不規(guī)則或缺陷進(jìn)行識(shí)別。這些數(shù)據(jù)在對(duì)于制作透鏡的方法或材料的調(diào)整或改進(jìn)可能是有幫助的。
在步驟490和492完成之后，處理機(jī)接著確定每一個(gè)受照亮的象素面積的尺寸是否足夠大，以致于有理由認(rèn)為這樣的毛病和缺點(diǎn)足以使透鏡可以被拋棄。具體地說(shuō)，在步驟494，將每個(gè)受照亮的象素面積與一個(gè)預(yù)先選定面積進(jìn)行比較。如果該受照亮面積比預(yù)定尺寸面積小，則受照亮面積不足以使透鏡被丟棄。但是，如果受照亮的象素面積比預(yù)定尺寸大，則受照亮面積就作為使透鏡不能適合顧客應(yīng)用的毛病或缺陷的證明條件。這個(gè)預(yù)先選定的尺寸可以被貯存起來(lái)，例如貯存在儲(chǔ)存單元70中。
另外，最好在步驟496將在每個(gè)透鏡發(fā)現(xiàn)的缺陷的數(shù)目的計(jì)數(shù)保存起來(lái)。這個(gè)計(jì)數(shù)對(duì)用來(lái)制造透鏡的方法和材料的分析可能也是有用的。
在步驟500，監(jiān)控器72產(chǎn)生一個(gè)顯示以顯示出受照亮象素的區(qū)域，將那些比上述閾值尺寸大的面積加以邊框顯示出來(lái)。然后在步驟502，處理機(jī)64進(jìn)行檢查以確定在透鏡中是否在事實(shí)上發(fā)現(xiàn)任何缺陷。如果已發(fā)現(xiàn)缺陷，則在步驟504產(chǎn)生一丟棄透鏡信號(hào)并將該信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控器72和打印機(jī)76，從而可將透鏡從系統(tǒng)10中移出。但是如果沒(méi)有在透鏡中發(fā)現(xiàn)缺陷，則程序R11完全結(jié)束。接著，系統(tǒng)10運(yùn)轉(zhuǎn)以將另一個(gè)透鏡移動(dòng)通過(guò)照明子系統(tǒng)14而另一個(gè)光脈沖傳輸通過(guò)該另一透鏡。這個(gè)被傳送的光聚焦在象素陣列46上而重復(fù)上述的處理程序以確定這另一個(gè)透鏡是否可為顧客所接受。
很明顯，這里所公開(kāi)的發(fā)明對(duì)于實(shí)現(xiàn)前述目的是很合適的，它也適合由本領(lǐng)域技術(shù)人員可能作出的許多改進(jìn)與實(shí)施例，而可以預(yù)見(jiàn)，復(fù)蓋所有這些改進(jìn)和實(shí)施例的從屬權(quán)利要求是落在本發(fā)明的真正精神和范圍中的。
權(quán)利要求
1.一種檢驗(yàn)眼用透鏡的方法，包括連續(xù)地沿一預(yù)定路徑移動(dòng)許多透鏡，以便一次一個(gè)地移動(dòng)每個(gè)透鏡，使之進(jìn)入透鏡檢驗(yàn)位置；每次當(dāng)這些透鏡之一移入透鏡檢驗(yàn)位置時(shí)，就i)激發(fā)一個(gè)光源以產(chǎn)生一個(gè)光脈沖，ii)使該光脈沖對(duì)準(zhǔn)通過(guò)所說(shuō)的一個(gè)透鏡并落在一個(gè)象素陣列上，iii)產(chǎn)生一組代表入射在所說(shuō)陣列上的光的強(qiáng)度的信號(hào)，iv)根據(jù)預(yù)先確定的程序?qū)λf(shuō)信號(hào)組進(jìn)行處理以確定所說(shuō)一個(gè)透鏡的至少一種狀態(tài)，和v)產(chǎn)生代表所說(shuō)的至少一種狀態(tài)的輸出信號(hào)。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中，移動(dòng)步驟還包括將多個(gè)透鏡的每一個(gè)定位在一個(gè)透鏡運(yùn)載器中的一個(gè)位置上的步驟，和沿一預(yù)定路徑連續(xù)地移動(dòng)透鏡運(yùn)載器的步驟。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其中透鏡運(yùn)載器包含一種液態(tài)溶液;定位步驟包括將透鏡定位在所說(shuō)溶液中的步驟;而連續(xù)地移動(dòng)透鏡運(yùn)載器的步驟包括在連續(xù)移動(dòng)步驟中實(shí)際上保持溶液水平的步驟。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其中，移動(dòng)步驟包括使透鏡以均勻的速率移動(dòng)進(jìn)入檢驗(yàn)位置的步驟。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其中對(duì)準(zhǔn)步驟包括使象素陣列暴露一個(gè)預(yù)定的時(shí)間周期以使光源激發(fā)，而當(dāng)光源受激發(fā)之后再暴露第二個(gè)預(yù)定的時(shí)間以確保陣列上的所有象素都可接收到所說(shuō)光脈沖的步驟。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其中光源包括一個(gè)控制器，而激發(fā)步驟包括每次透鏡之一移動(dòng)進(jìn)入透鏡檢驗(yàn)位置時(shí)產(chǎn)生一起動(dòng)信號(hào)的步驟;和將所說(shuō)起動(dòng)信號(hào)輸送到所說(shuō)控制器以激發(fā)光源的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中象素陣列被安裝在包含有一個(gè)具有常關(guān)狀態(tài)的快門(mén)的外罩內(nèi)部，而其中產(chǎn)生步驟包括將所說(shuō)起動(dòng)信號(hào)傳送給快門(mén)以打開(kāi)快門(mén)使象素陣列暴露于光脈沖的步驟。
8.一種用于檢驗(yàn)眼用透鏡的系統(tǒng)，包括沿一預(yù)定路徑連續(xù)地移動(dòng)許多透鏡，以便一次一個(gè)地移動(dòng)每個(gè)透鏡使之進(jìn)入透鏡檢驗(yàn)位置的裝置;每次當(dāng)透鏡之一移動(dòng)進(jìn)入透鏡檢驗(yàn)位置時(shí)產(chǎn)生一個(gè)光脈沖的照明裝置;一個(gè)象素陣列用來(lái)產(chǎn)生代表入射在所說(shuō)陣列上的各個(gè)光脈沖強(qiáng)度的一組信號(hào);使光脈沖對(duì)準(zhǔn)通過(guò)透鏡并射在象素陣列上的裝置;和處理裝置，連接到象素陣列以從陣列接收所說(shuō)的信號(hào)組，根據(jù)預(yù)定程序處理所說(shuō)信號(hào)，并產(chǎn)生至少代表每個(gè)透鏡的一種狀態(tài)的一個(gè)輸出信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的檢測(cè)眼用透鏡的系統(tǒng)，其中，用于連續(xù)地移動(dòng)許多透鏡的裝置包括將透鏡以均勻的速度移動(dòng)進(jìn)入檢驗(yàn)位置的裝置。
10.按照權(quán)利要求8的系統(tǒng)，還包括一個(gè)有快門(mén)的外罩，而其中象素陣列安裝在外罩的內(nèi)部;快門(mén)有一個(gè)常關(guān)位置，以防止光傳至象素陣列;而照明裝置包括一個(gè)閃光燈以產(chǎn)生光脈沖。
11.按照權(quán)利要求10的系統(tǒng)，還包括控制裝置以便有選擇地激發(fā)閃光燈產(chǎn)生光脈沖，而有選擇地將快門(mén)移動(dòng)至打開(kāi)位置以使象素陣列對(duì)光脈沖曝光。
12.按照權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中控制裝置包括在激發(fā)閃光燈之前將快門(mén)移動(dòng)至開(kāi)啟位置，而在閃光燈激發(fā)之后的一個(gè)預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)使快門(mén)保持開(kāi)啟位置的裝置。
13.按照權(quán)利要求9的檢驗(yàn)眼用透鏡的系統(tǒng)，其中用來(lái)連續(xù)地移動(dòng)大量透鏡的裝置還包括將大量透鏡之一定位在一個(gè)透鏡運(yùn)載器中的一個(gè)位置中的裝置，沿預(yù)定路徑連續(xù)地移動(dòng)透鏡運(yùn)載器的裝置。
14.按照權(quán)利要求13的檢驗(yàn)眼用透鏡的系統(tǒng)，其中透鏡運(yùn)載器包括一種液態(tài)溶液而連續(xù)地移動(dòng)透鏡運(yùn)載器的裝置包括當(dāng)透鏡運(yùn)載器沿預(yù)定路徑移動(dòng)時(shí)使溶液實(shí)際保持水平的機(jī)構(gòu)。
15.按照權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中連續(xù)地移動(dòng)透鏡的裝置包括在透鏡之一每次移入透鏡檢驗(yàn)位置時(shí)產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)的機(jī)構(gòu);和將啟動(dòng)信號(hào)傳輸給照明裝置以產(chǎn)生一個(gè)光脈沖的機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種連續(xù)并自動(dòng)地檢驗(yàn)透鏡的方法。透鏡沿一預(yù)定路徑被連續(xù)地移動(dòng)，以便一次一個(gè)地移動(dòng)每個(gè)透鏡，使之進(jìn)入透鏡檢驗(yàn)位置。每當(dāng)透鏡之一進(jìn)入透鏡檢驗(yàn)位置時(shí)，光源便受激發(fā)以產(chǎn)生一個(gè)光脈沖，該光脈沖通過(guò)一個(gè)透鏡并射在一個(gè)象元陣列上而產(chǎn)生代表入射在象元陣列上的光強(qiáng)度的一組信號(hào)。根據(jù)預(yù)定程序?qū)@組信號(hào)進(jìn)行處理以確定透鏡的至少一種狀態(tài)，并產(chǎn)生代表該狀態(tài)的一個(gè)輸出信號(hào)。
文檔編號(hào)G01M11/02GK1092168SQ9311989
公開(kāi)日1994年9月14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T·G·戴維斯 申請(qǐng)人:莊臣及莊臣視力產(chǎn)品有限公司