CN108720967B - 眼内透镜检查器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及眼内透镜检查器，涉及一种检查系统和方法，其检查眼内透镜中模制、污染、划擦、损伤以及任何形式的变形，其包括三个主要构建组块；顶照明光头，其包括顶透镜光头和顶片光头；暗视场照明光头，明视场照明光头；单光点照明光头；图像获取与处理系统，其拍摄托盘中承载的透镜的图像；分析图像以检测各种缺陷；基于所分析的图像，得出排除或接受透镜的结论。

Description

眼内透镜检查器

技术领域

本发明涉及使用多个照明模块检测托盘中承载的眼内透镜中的缺陷的装置和方法。更具体地，本发明涉及在眼内透镜中检测损伤、异变、污染、变形以及几何性质的装置和方法。

背景技术

本发明涉及质量保证过程中的检查系统，其或者为样品检查的形式，或者作为自动化生产线的一部分。更具体地，本发明涉及在托盘中运输的眼内透镜的检查系统和方法。紧随白内障手术之后，眼内透镜植入眼中以校正并稳定患者的视力。由于该过程是永久性的，埋入眼中的透镜的质量需要十分可靠，其质量(包括尺寸、表面缺陷以及其它与边缘有关的缺陷)需要被精确地检查。

制造商通常采用使用放大倍率很大的光学显微镜进行人工检查。这些方法很繁琐，并且人眼可能无法识别一些缺陷，导致使用者获得有缺陷的透镜。此外，对输送的每个透镜进行人工检查是不可靠而繁琐的。

通常领会到，需要设计良好的自动化检查系统，因为它们精确、保持一致，容易为不同的产品类型配置，而不需要很多人为干涉。

本发明的目的为利用LED照明模块的单一装置和方法，其能够产生托盘中承载的透镜的精确可靠的图像，从而能够检查例如边缘缺陷、几何量度、污染的多种特征。

发明内容

眼内透镜(今后也称为IOL)是用于代替眼中的水晶体的手术植入物，所述水晶体例如由于白内障手术、疾病或物理损伤的原因而被去除为眼内透镜。

在制造过程中，眼内透镜可能具有各种缺陷。以下列表定义了各种典型缺陷，但一个制造商与另一个的术语可能不同。

划痕：划痕表现为长而狭窄的表面磨损。

刨痕：刨痕是类似坑的表面缺陷，其长宽比通常大约为1。这类缺陷可以在IOL的表面上任何位置出现。

凹洞：凹洞是长宽比通常大约为1的表面缺陷。该缺陷的特征在于缺少IOL材料，其朝向IOL表面内部出现。与该缺陷相关的表面轮廓变化通常是平滑渐变的。

空缺：空缺通常定义在接近IOL的边缘的区域，其中缺失了一部分IOL。在IOL模制过程期间，当材料未完全充满模具时，形成空缺。

撕裂：撕裂表现为沿着IOL的边缘的微小裂口。撕裂可以沿着透镜的边缘在光学边缘与环圈之间的任何位置出现。

气泡：气泡是内部空缺；其可以出现在单件式IOL中的任何位置，而仅出现在三件式IOL中的光学区域中。气泡是制造期间IOL材料在注入模具时存在的气穴的结果。

环圈损伤：环圈损伤定义为环圈的任何类型的损伤或畸形，其仅适用于带有环圈的透镜。环圈损伤最广泛的类型包括锚固物破碎、环圈破碎、环圈缺失以及镊状物损伤。

边缘闪层(flash)：边缘闪层表现为附着在IOL的边缘的一层IOL材料，或者覆盖环圈表面的薄层。边缘闪层是制造期间过量的IOL材料流出模具的结果。

异物：其定义为无法通过清洁去除的粘附至IOL的表面的小颗粒。物质多次表现为使IOL具有异常着色的薄雾。

未固化：未固化的材料主要靠近单件式IOL的光学区域的边缘出现。未固化的材料表现为IOL的外周边缘的胶状物质。在透镜固化过程中由于不正确的加热时间或不均一的加热而产生该缺陷。

模具流痕：其表现为光学区域或环圈区域不均匀的接缝或不正常的表面轮廓。流痕通常形成为沿着平滑弯曲方向或路径的细长缺陷。在模制过程期间当IOL材料在完全流动之前固化时会出现流痕。

根据本发明，提供一种眼内透镜检查系统，以检查前述的大部分缺陷，所述系统包括包括高分辨率摄像机的透镜图像获取模块组块，设置为通过分光镜观察透镜图像的远心透镜，设计为使用可见光谱LED灯的用于照亮受到检查的透镜的至少三套照亮模块，第一模块为顶光头模块并在本文中称为顶侧光头，第二照明模块在本文中称为背侧光头；所述第一模块包括至少两个光头，其中一个与透镜的光轴成直角而照亮透镜，另一个与透镜的顶表面成一角度而照亮透镜；所述第二照明模块包括至少三个整合的照亮模块(本文中称为暗视场光头、明视场光头和单光点光头)，所述三个照亮模块恰当地设置有一套分光镜以照亮受到检查的透镜。暗视场光头照亮透镜的底部以产生透镜的暗视场图像，第二照亮模块(即明视场光头)照亮透镜以产生透镜的明视场图像，而单光点光头以与透镜表面成直角的狭窄光束照亮透镜。单光点光头整合有马达，其主要基于眼内透镜的光学倍率而将单光点光头设置在不同的位置。此外，电子闪光系统整合入检查系统中以与摄像机快门同步控制单个照明模块的亮度、持续时间和时机，从而在不同的照明条件下拍摄图像。

眼内透镜检查系统在不同的照明构造下获取物体的多个图像，以强化受到检查的透镜的特征。

本发明的一个目的是提供一种装置和方法，其根据产品类型使用多种照明设置通过获取多个图像从而检查设置在托盘中的眼内透镜。

本发明的又一个目的为提供一种装置和方法，从而提供储存在方案文件中的产品配置；根据产品类型，所述产品配置之中可以包括照明亮度、照相机快门时机和持续时间以及单光点光头的马达位置，所述产品类型可以在设置检查系统期间下载。

本发明的又一个目的为提供整合有闪光控制器的装置，其能够根据软件程序同步地或不同步地在任何给定瞬间以短暂的触发脉冲而触发多个照明模块。

通过优选实施方案的详细描述以及后文包括的附图，本发明的其它特征和目的会变得显而易见。

附图说明

参照说明本发明的可能布置的附图，以便于进一步描述本发明。本领域技术人员会理解，本发明的其它布置是可能的，因此，附图的特殊性不应理解为代替之前对本发明的描述的一般性。

图1为根据本发明的光学、照明和成像系统的图示。

图2为一种类型的眼内透镜的图示，该眼内透镜具有光学区域44并包括用于手术连接至眼睛的环圈(loops)42和40。环圈40和42固定至光学区域44。

图3a示出由顶透镜光头(Top Lens Light head)照明、通过图1中的本发明的系统拍摄的放置于托盘中的眼内透镜的图像。

图3b示出图3a中的区域50的放大图像。

图3c示出图3a中的区域51的放大图像。

图4a示出由顶片光头(Top Flat Light head)照明、通过图1中的本发明的系统拍摄的放置于托盘中的眼内透镜的图像。

图4b示出图4a中的区域60的放大图像。

图4c示出图4a中的区域61的放大图像。

图4d示出图4a中的区域62的放大图像。

图5a示出由暗视场光头(Dark Field Light head)照明、通过图1中的本发明的系统拍摄的放置于托盘中的眼内透镜的图像。

图5b示出图5a的完整环暗视场图像。

图5c示出图5a的组(bit)1暗视场图像。

图5d示出图5a的组2暗视场图像。

图6示出由明视场光头(Bright Field Light head)照明、通过图1中的本发明的系统拍摄的放置于托盘中的眼内透镜的图像。

图7a示出由单光点光头(Single Spot Light head)照明、通过图1中的本发明的系统拍摄的放置于托盘中的眼内透镜的图像。

图7b示出图7a中的区域80的放大图像。

图7c示出图7a中的区域80的处理图像。

图7d示出图7a中的区域81的放大图像。

图7e示出图7a中的区域81的处理图像。

图7f示出图7a中的区域82的放大图像。

图7g示出图7a中的区域82的处理图像。

图7h示出图7a中的区域89的放大图像。

图7i示出图7a中的区域89的处理图像。

具体实施方式

尽管本发明可应用于各种类型的光学传送部件，但是通过参考具有透镜部分以及更特别地IOL的示例进行描述。

参考图1并根据本发明构造的实施方案，示出了分析并检测损伤、异变、污染、变形和几何性能的系统100，其包括三个主要模块101、102和103。顶侧照明模块101、背光照明模块103和图像获取模块102。

顶侧照明模块101包括两种类型的LED光头，顶透镜光头14和顶片光头10。顶透镜光头14包括照明光头16和透镜18以将光指向托盘22中包括的样品。顶片光头10布置成以一个角度照亮托盘22中的样品。

背光照明模块103包括三个照明模块。暗视场照明模块34、明视场照明模块36和单光点照明模块30。透镜24将所有类型的照明指向部件承载器22中保持的样品的下表面。单光点照明模块30依赖于托盘中正在检查的透镜的光学倍率通过马达38而放置。照明模块的位置基于所检查透镜的型号而在配置设置的过程中预先确定并存储在方案中。透镜32用于使来自单光点照明模块30的光聚焦。分光镜26和28共同形成分光镜组块(beam splitterblock)，用于将来自三个照明模块30、34和36的照明重新指向透镜24。

图像获取模块102包括高分辨率摄像机11、远心透镜12以及分光镜20以指引来自不同照明装置的照明。图像获取模块被图像处理计算机(未示出)控制，而照明模块10、14、34、36和30通过电子闪光灯(未示出)而不同步地触发。闪光灯还被编制程序以与摄像机快门同步触发照明模块以在不同照明装置下拍摄图像。软件程序确定摄像机快门和照明模块的触发器的时机以拍摄样品的图像。

根据本发明的另一个实施方案，照明模块10、14、34、36和30可以依赖于所检查的样品和部件的类型而在不同的亮度下触发。

根据本发明的另一个实施方案，照明模块10、14、34、36和30可以以部段的形式而动态地构造，从而只有在光头中的所选择的部段将基于在设置过程中存储在方案文件中的配置进行照明。

根据本发明的另一个实施方案，照明模块30和透镜43可以基于所检查透镜的不同产品类型而动态地定位，其中在设置过程中位置可以存储在方案文件中。

顶侧照明组块以两种方法工作-光反射和光散射。这使得基于反射光(顶透镜光头)和散射光(顶片光头)而获得图像。顶透镜光头包括LED灯保持器和顶透镜。顶片光头包括LED灯保持器和漫射体。

图2示出眼内透镜的视图。环圈40和42位于透镜的光学区域44的相反侧。

图3a示出利用了顶侧照明的眼内透镜的拍摄图像。顶侧照明14的结构配置成从用于眼内透镜的平坦表面反射光从而有效地提高。图3b为图3a中的区域50的放大图像，图3c为图3a中的区域51的放大图像。在图3b中以55显示的损伤是明显的，而在图3c中在56处观察到污染。从图1中的环圈40和42的上表面反射的入射光产生有效地凸现缺陷(例如污染和透镜损伤)的最佳图像。

由于光学区域44弯曲，因此当使用顶侧照明14的时候在此区域没有观察到良好的反射。此外，图3a中示出的透镜的边缘不清楚，环圈尺寸和透镜大小的测量可能不准确。为了强化透镜的边缘，利用顶侧片光头10。图4a示出利用了顶侧片光头10的眼内透镜的拍摄图像。顶侧片照明10的构造配置成以一个角度照亮透镜以有效地强化边缘。图4b为图4a中的区域60的放大图像，图4c为图4a中的区域61的放大图像。在图4b和图4d中，透镜的边缘通过对比明显是清楚的，如在63和64处分别观察到的。环圈的例如宽度、长度以及距离光学区域的中心的距离的尺寸为能够从图4a的图像进行分析的主要测量值。本领域技术人员将认识到基于客户需求其它尺寸也能够在图4a的图像中测量。图4d示出图4a中的区域62的放大图像。可以观察到围绕透镜的区域65具有明亮带，其宽度与透镜的曲率直接相关。图4c中的围绕透镜区域65的宽度可以依赖于眼内透镜的光学曲率而发生改变。光学区域曲率因此可以容易地测量且与眼内透镜的倍率相关，使得检查系统能够以不同的曲率或光学倍率剔除或排除透镜。

图5a为通过图1中显示的暗视场照明光头34的眼内的视图。暗视场光头的特征在于吸收来自样品的所有反射光的特别处理的表面，导致如图5a中所示的高对比度图像。暗视场照明配置为产生狭窄的光束，其以与光轴为45度的角度入射在透镜的表面上。暗视场照明构造下拍摄的图像强化了与污染、光学区域变形以及过度模制闪层相关的缺陷。在图5a中，70和71显示污染缺陷，73表示在光学表面区域中的可能的变形。模制闪层或损伤还可以在图5a中的74处观察。在此注意的重要点为通过如图1中显示的暗视场照明模块34的使用的缺陷，从透镜的下表面至上表面凸现特征使得检查更有效和健全。

通过如图5a中显示的完整环暗视场照明可以看到具有良好对比度以及可见照亮配置的所有缺陷。其因为光学区域的两个表面上的两侧反射而发生。暗视场光头分为两组，以能够在光头明亮点的区域中进行检查。图5b、5c和5d为具有暗视场照明的三个图像，如果必要的话其可以完成以具有全光学区域检查。但是事实上完整环图像足够良好，因为我们具有其它图像，在其它图像中通过明亮点覆盖的区域能够得到测试。

图6为具有如图1中显示明视场照明光头36的眼内的图像。明视场照明模块36配置为产生与光轴成非常宽的角度入射在透镜的表面上的光。明视场光电传感器形成具有宽角度的照明的孔径(aperture)。在明视场照明构造下拍摄的图像能够几何测量，例如透镜大小以及透镜位置。此外，在图6中通过80、81、82表示的总的污染缺陷被最佳地强化以有助于缺陷的简单检测。

图7a为具有如图1中显示单光点照明光头30的眼内的图像。来自30的照明进一步地利用透镜32聚焦以产生狭窄的光束，透镜32不同地放置以调整照明从而适应待检查的透镜的类型。单光点光头旨在形成以垂直的角度(大约与光轴成0度)到达在样品表面处狭窄的光束。光学元件还包括在用于SS(single spot)图像的光学折射中。对于不同光学倍率元件，SS光源的位置的结果必须是不同的。因此SS光头包括SS透镜、SS LED灯、步进马达。通过该步进马达，我们可以选择用于不同的光学倍率的样品的SS光头的正确位置。其为用于光学区域检查的最佳图像。但是物体的其它部分在这样的照明方法中是不可见的。

光学区域的大部分缺陷在SS照明方法下具有良好的对比度。对于具有低SS对比度的缺陷，需要暗视场照明。对于位置和尺寸，需要明视场照明。对于边缘缺陷，需要顶片照明。顶透镜能够检测所有平坦区域。通过全部五种方法的组合，能够检测几乎100％的缺陷。

通过将照明光头30和透镜32恰当地整合至马达38，获得调整结构。通过计算机控制马达的运动，在照明设置和配置期间确定位置，并将位置储存在方案文件中，所述方案文件可以在检查过程中下载。在单光点照明配置下拍摄的图像能够检查例如表面变形、划伤、污染以及通常公知为桔皮(orange peel)的缺陷。

图7b为图7a中的区域80的放大图像。图7c为图7a中的区域80的处理图像。光学区域中的表面变形分别在图7b和图7c的83和86中清楚可见。图7d为7a中的区域81的放大图像。图7e为图7a中的区域81的处理图像。污染分别在图7d和图7e的84和87处的光学区域中清楚可见。图7f为图7a中的区域82的放大图像。图7g为图7a中的区域82的处理图像。划伤分别在图7f和图7g的85和88处凸现。图7h为图7a中的区域89的放大图像。图7i为图7a中的区域89的处理图像。可以分别在图7h和图7i的90和91处分别观察到通常称为桔皮缺陷的光学区域的表面上的同心圆。整合有单光点透镜以及马达驱动位置结构的单光点照明光头提供了用于检查透镜的各种表面缺陷的强化系统和方法。

通过阅读本申请，本发明的各个实施方案的修改会对本领域技术人员变得显而易见，并且能够进行修改而不脱离有随附的权利要求所涵盖的本发明的范围。通过上文，可以看出达到了本发明的数个目的并获得了其它优点。由于可以对上述构造和方法进行许多修改而不脱离本发明的范围，因此上述说明中包括的任何事宜旨在解释为说明性的而非限定性的。

Claims (8)

1.一种用于检查眼内透镜的检查装置，所述装置包括：

图像获取模块，其包括高分辨率摄像机、定制远心透镜以及聚焦结构，所述聚焦结构设置为拍摄所述眼内透镜的图像；

第一明视场照明模块，所述第一明视场照明模块包括的顶光源指向透镜的上表面，从而能够拍摄来自具有平坦表面的透镜环圈的表面的反射光的图像；

第二明视场照明模块，所述第二明视场照明模块包括的光源指向透镜的上表面，从而能够拍摄来自透镜的光学表面和环圈的散射光的图像；

第三明视场照明模块，所述第三明视场照明模块包括的光源与透镜光轴形成非常宽的角度而指向透镜的下表面；

暗视场照明模块，所述暗视场照明模块包括的光源设置为指向所述透镜的下表面，所述暗视场照明模块的光源设置为产生与光轴形成45度而射入眼内透镜的表面的狭窄光束；

单光点照明模块，所述单光点照明模块包括以直角射入透镜表面的狭窄光束光源以及适于整合电动控制动态定位器的单光点透镜；

背光前透镜，其配置从背光照明模块发出的所有照明光线的方向；

其中，所述第一明视场照明模块的顶光源、第二明视场照明模块的光源、第三明视场照明模块的光源、暗视场照明模块的光源以及单光点照明模块的狭窄光束光源设置为强化所述眼内透镜的光线曲面和环圈表面上的特定缺陷，从而通过所述图像获取模块拍摄图像。

2.根据权利要求1所述的用于检查眼内透镜的检查装置，进一步包括顶侧照明模块，所述顶侧照明模块包括指向所述透镜的表面的顶光源；

其中所述顶侧照明模块的顶光源设置为凸显所述透镜表面上的损伤，从而通过所述图像获取模块拍摄图像。

3.根据权利要求1或2所述的用于检查眼内透镜的检查装置，进一步包括第四明视场照明模块，所述第四明视场照明模块包括指向所述眼内透镜的弯曲表面的明视场光源，从而使得入射光随后与所述透镜成较宽的角度而反射；

其中反射光的拍摄图像能够测量所述透镜的几何性质。

4.根据权利要求1所述的用于检查眼内透镜的检查装置，其中顶侧照明模块包括设置为强化所述透镜的边缘的片光头，从而使得由所述片光头拍摄的来自反射光的图像提供与所述眼内透镜有关的环圈的几何性质。

5.根据权利要求1所述的用于检查眼内透镜的检查装置，其中整合有聚焦透镜的单光点照明模块安装在马达上，所述单光点照明模块根据透镜的光学倍率而定位在不同的点。

6.根据权利要求5所述的用于检查眼内透镜的检查装置，其中通过基于透镜的光学倍率的预先配置的查阅表，确定所述单光点照明模块的位置。

7.根据权利要求1所述的用于检查眼内透镜的检查装置，其中恰当地设置所有照明模块，以消除图像拍摄期间的任何干扰。

8.根据权利要求1所述的用于检查眼内透镜的检查装置，其中恰当地设置顶侧照明模块以照亮位于透明托盘和半透明托盘中的透镜。

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