JP2005227159A

JP2005227159A - 型厚測定方法及び型厚測定装置

Info

Publication number: JP2005227159A
Application number: JP2004036751A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shimizu; 浩清水
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】プラスチックレンズの注型成形に用いる成形型の側面の厚さを正確に測定できると共に、安価でかつ小スペースな型厚測定方法及び型厚測定装置を提供する。
【解決手段】成形型３０１，３０２の側面にレーザースポット光を成形型３０１，３０２の厚さ方向に照射位置を移動させながら成形型成形型３０１，３０２の側面を通過させて照射し、成形型３０１，３０２側面からの反射光を受光し、受光した光量の変化と照射位置の移動量から成形型３０１，３０２の側面の厚さ及び／又は成形型３０１，３０２の側面間の間隙距離を測定する。成形型３０１，３０２の側面に近接して遮光板１４０を配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラスチック製眼鏡レンズの注型成形に用いられる成形型の側面の厚さを求める技術に関する。

プラスチック製眼鏡レンズの製造方法として、物体側の凸面を成形する凹型の第１成形型と眼球側の凹面を成形する凸型の第２成形型とを所定の位置関係で組み合わせ、これらの間の空隙を粘着テープなどの封止部材で封止してレンズ成形用キャビティを形成し、キャビティに硬化性樹脂原料を注入し、硬化性樹脂原料を硬化させてプラスチック製眼鏡レンズを成形する方法がある。

レンズ成形用キャビティに硬化性樹脂原料を注入する注入工程は、自動化されている。注入工程は、組み合わせた第１成形型と第２成形型の側面間の隙間に細いノズルの先端を粘着テープを突き通してわずかに差し込み、ノズルから硬化性組成物をキャビティ中に注入し、注入した硬化性樹脂原料が溢れ出たことを検知して注入を停止し、ノズルを抜き出し、ノズルで開いた穴を塞ぐ操作が自動装置で行われる。

図３に、レンズ成形用キャビティを構成するために第１成形型と第２成形型を所定間隔で組み合わせたときの外周部の断面形状を示す。図３に示すように、ノズル３５０先端が第１成形型３０１の側面と第２成形型３０２の側面に当たらないように、ノズル３５０の先端をこれらの側面間の間隙の中央部に差し込む必要がある。ノズル３５０を差し込む位置は、第２成形型３０２の成形面３１３と反対側の非成形面３１４の周縁が基準となり、第２成形型３０２の非成形面３１４の周縁から第１成形型３０１の側面と第２成形型３０２の側面間の間隙の中央部までの距離Ａに設定する。

そのため、通常は、第２成形型３０２の側面の厚さＢと第１成形型３０１の側面と第２成形型３０２の側面間の間隙距離Ｃのデータが必要である。また、眼鏡レンズの製造方法によっては、第２成形型３０２の成形面３１３の周縁を基準としたノズルを差し込む位置Ｄが既にデータベースとして利用できるものがある。その場合は、第２成形型３０２の側面の厚さＢだけのデータが必要である。

ところが、使用する第１成形型３０１と第２成形型３０２の組み合わせの種類は膨大な数であり、作製したレンズ成形用キャビティの一個毎に異なるといっても過言ではない。また、第２成形型３０２は乱視矯正面を成形する場合があり、側面の厚さが周方向の角度で異なっている。そのため、第１成形型３０１と第２成形型３０２を所定の間隔で対向配置した後、封止部材としての粘着テープを巻き付ける直前に、ノズルを差し込む位置での第２成形型３０２の側面の厚さＢを、必要により第１成形型３０１の側面と第２成形型３０２の側面間の間隙Ｃをレンズ成形用キャビティ毎に予め測定することが行われている。

従来、第２成形型３０２の側面の厚さＢと成形型相互の側面間の間隙距離Ｃの測定は、下記の特許文献１に示すように、レーザー式変位センサが用いられている。図４にレーザー式変位センサを用いた測定方法を示す。図４（ａ）に示すように、レーザー式変位センサ４００は、レーザー光出射部４０１から例えば鉛直方向に平行な帯状の平行レーザー光線４０２を組み合わせた成形型３０１，３０２の端部に向けて出射し、受光部４０３で受光し、成形型３０１，３０２で遮られた平行レーザー光線４０２の幅から成形型３０２の側面の厚さ及び成形型３０１の側面と成形型３０２の側面間の隙間を測定するようになっている。
特開２００３−５３７４６

しかしながら、レーザー式変位センサ４００を用いる場合は、成形型の最外周部は成形型の真円度や外径精度及び成形型の求心精度によって端面の位置がばらつくので、成形型の端面から０．２ｍｍ以上内側が測定される。その結果、図４（ｂ）の平面図に示すように、本来なら測定するべき端面３０２ａから内側に平行レーザー光線４０２を当てて測定することになる。しかも、帯状の平行レーザー光線４０２の厚さは約１ｍｍである。

そのため、乱視矯正面を有する場合のように第２成形型３０２の成形面３１３の曲率が大きい場合などは、側面の厚さに加えて成形面の厚さが平行レーザー光線４０２を遮るため、第２成形型３０２の実際の側面の厚さＤ_１よりかなり厚いＤ_２の値が測定されてしまい、正確な側面の厚さが測定できない。その結果、ノズル３５０の差し込み位置が側面間の中心からずれ、場合によっては側面に当たってしまうという問題があった。また、レーザー式変位センサ４００は高額である上、大きな設置スペースが必要となる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、成形型の側面の厚さを正確に測定できると共に、安価でかつ小スペースな型厚測定方法及び型厚測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１に、プラスチックレンズの注型成形に用いる成形型の側面にレーザースポット光を前記成形型の厚さ方向に前記レーザースポット光の照射位置を移動させながら前記成形型の側面を通過させて照射し、前記成形型側面からの反射光を受光し、受光した光量の変化と照射位置の移動量から前記成形型の側面の厚さ及び／又は成形型の側面間の間隙距離を測定することを特徴とする型厚測定方法を提供する。

レーザースポット光を成形型の側面に照射すると、成形型はガラス製であるため、側面に照射されたレーザースポット光の一部は反射し、大部分は成形型側面から内部に透過し、一部が複雑な経路を経て再び照射面近傍から出射する。そのため、照射面からの反射光量は、成形型の側面をレーザースポット光が照射しているときには多く、レーザースポット光が成形型の側面から外れたときには反射光量はごく少ない。従って、成形型へのレーザースポット光の照射位置を成形型の厚さ方向へ移動させながら成形型の側面を通過させて照射し、受光した光量の変化と照射位置の移動量を測定することにより、反射光量の多い成形型の側面の部分と反射光量がほとんどない成形型の側面から外れた部分の光量差から、成形型の側面の厚さと成形型の側面間の間隙距離を測定することができる。また、レーザースポット光の照射と受光は、拡散反射型レーザー式光電センサを用いて行うことができるため、レーザー式変位センサと比較して安価且つ小スペースである。

本発明は、第２に、上記第１の型厚測定方法において、前記レーザースポット光の中心を中心として半径０．５ｍｍ〜７ｍｍの範囲から少なくとも前記成形型からの反射光の受光を防ぐ範囲までの光を遮断する遮蔽手段を介して前記レーザースポット光の照射及び受光を行うことを特徴とする型厚測定方法を提供する。

遮蔽手段を設けることにより、成形型の側面を透過して内部に照射されたレーザー光が、照射された側面と対向する成形型側面部での乱反射光や拡散光を発生させるため、これらの乱反射光や拡散光を受光することを防止することができる。よって、レーザー照射されている成形型側面部での反射光のみを受光し、誤検出を防止して正確に側面の厚さを測定することができる。

本発明は、第３に、プラスチックレンズの注型成形に用いる成形型の一方の面を保持する成形型保持部と、前記成形型保持部に保持されている前記成形型の側面にレーザースポット光を照射するレーザー光出射部と、前記レーザースポット光の前記成形型の側面での反射を受光する受光部と、前記成形型保持部又は前記レーザー光出射部と受光部とを前記成形型の厚さ方向へ移動させる駆動部と、前記受光部で受光した光量の変化と前記駆動部による移動量から前記成形型の側面の厚さ及び／又は成形型の側面間の間隙距離を求める制御部とを有することを特徴とする型厚測定装置を提供する。

成形型の側面にレーザースポット光が照射されているときには反射光量が多く、側面から外れたときには反射光量がほとんどないことを利用して、レーザースポット光を成形型の厚さ方向に移動させながら照射し、反射光を受光することにより、レーザースポット光の移動量と反射光量の変化から、成形型の側面の厚さと成形型の側面間の間隙距離を求めることができる。

本発明は、第４に、上記第３の型厚測定装置において、前記レーザー光出射部の前記成形型の側面に対する投光角度と前記受光部の前記成形型の側面に対する受光角度とが一致するように前記レーザー光出射部と前記受光部とが配置されていることを特徴とする型厚測定装置を提供する。
このようにレーザー光出射部と受光部とを配置することにより、成形型の側面からの反射光を受光部で効率良く受光することができる。

以下、本発明の型厚測定方法及び型厚測定装置の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
図１に、本発明の型厚測定装置の概略構成を示す。この型厚測定装置１００は、プラスチック製眼鏡レンズを注型重合する際に一方の物体側の面（凸面）を成形する凹型の第１成形型３０１の上側の非成形面３１１を吸着保持する第１成形型保持部１０１と、第１成形型保持部１０１を、保持した第１成形型３０１の厚さ方向へ駆動可能にする第１駆動部１０２と、他方の眼球側の面（凹面）を成形する凸型の第２成形型３０２の下側の非成形面３１４を吸着保持する第２成形型保持部１０３と、第２成形型保持部１０３を、保持した第２成形型３０２の厚さ方向へ駆動可能にする第２駆動部１０４と、レーザー式光電センサ１３０と、レーザー式光電センサ１３０と成形型３０１，３０２間に介在し、成形型３０１，３０２の側面に近接して配置されている遮蔽手段としての遮光板１４０と、型厚測定の演算を行うと共に型厚測定装置１００全体の制御を行う制御部１５０とを備える。

第１成形型保持部１０１の中心軸と第２成形型保持部１０３の中心軸とが同軸上に位置している。また、これらの第１成形型保持部１０１と第２成形型保持部１０３のそれぞれの厚さ方向の位置はエンコーダ等のセンサにより検出される。

レーザー式光電センサ１３０は、成形型３０１，３０２の側面に向かってレーザースポット光を出射するレーザー光出射部１３１と、成形型３０１，３０２に対面している受光部１３２とが一体になっている。図２（ａ）に示すように、成形型３０２を厚さ方向から見て、レーザー光出射部１３１から出射されるレーザースポット光Ｌ₁の投光角度θ_１と成形型３０１，３０２の側面からの反射光Ｌ_２を受光する受光部１３２の受光角度θ_２は成形型３０１，３０２の側面の法線Ｎに対してほぼ同じ角度となるようにレーザー式光電センサ１３０が設置される。このようにレーザー光出射部１３１と受光部１３２とを配置することにより、受光部１３２で成形型３０１，３０２の側面からの反射光を効率良く受光することができる。

遮光板１４０は、レーザー式光電センサ１３０から見て成形型３０１，３０２全体を覆っているような形状の矩形状で、その中央には円形のスリット孔１４１が穿設されている。

図２（ｂ）〜（ｄ）に遮光板の機能を説明する模式図を示す。レーザー式光電センサ１３０からレーザースポット光Ｌを第２成形型３０２の側面に照射すると、第２成形型３０２はガラス製で、側面は鏡面であるため、図２（ｄ）に示すように、側面に照射されたレーザースポット光の一部は側面で反射し、大部分は第２成形型３０２側面から内部に透過し、第２成形型３０２が湾曲しているため内部で複雑な経路で反射を繰り返し、乱反射光や拡散光となる。第２成形型３０２内部に透過したレーザースポット光は一部が複雑な経路を経て再び照射面近傍から出射する場合がある。

遮光板１４０を設けることにより、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、成形型３０１，３０２からの反射光のうちレーザースポット光を中心とした小さいスリット孔１４１を通った反射光だけを受光部１３２が受光することができる。そのため、成形型３０１，３０２の側面を透過して内部に照射されたレーザー光が照射された側面と対向する成形型３０１，３０２側面部での乱反射光や拡散光を受光することを防ぐことができる。よって、レーザー照射されている成形型側面部での反射光のみを受光し、誤検出を防止して正確に側面の厚さを測定することができる。

スリット孔１４１の大きさは、レーザースポット光の中心を中心として半径０．５ｍｍ〜７ｍｍの範囲、好ましくは半径１．５〜３ｍｍ程度とすることが好ましい。スリット孔の径が小さすぎると成形型３０１，３０２の側面からの反射光を十分に受光できず、側面の検出が困難になる場合があり、一方、スリット孔１４１の径が大きすぎると受光部１３２が乱反射光を受光し、側面の検出が困難になる場合がある。スリット孔１４１の形状は円形でも四辺形でも星形でも良い。遮光板１４０の大きさや形状は、少なくとも成形型３０１，３０２からの反射光がレーザー式光電センサ１３０の受光部１３２に入射せずに遮断できる程度とする。

遮蔽手段としては、照射した側面以外の成形型からの反射を防止できれば、遮光板１４０に限らず、例えばレーザー式光電センサを覆うボックス型のような構造でも良い。但し、スリット孔の位置は成形型３０１．３０２側面に近接させることが望ましい。また、遮光板１４０の表面を黒色にすることにより、更に乱反射光や拡散光の反射を抑えることができ、より安定した検出が可能となる。

レーザー式光電センサ１３０として、例えばレーザー最大出力３ｍＷ、レーザー波長６５０ｎｍ、レーザースポット径５０μｍの拡散反射型を使用することができる。また、レーザー式光電センサ１３０と成形型３０１，３０２との距離は例えば７０ｍｍ、成形型３０１，３０２と遮光板１４０との距離を例えば５ｍｍ程度、投光角度θ_１と受光角度θ_２はそれぞれ１５°程度とすることができる。

第１成形型保持部１０１に保持されている第１成形型３０１と第２成形型保持部１０３に保持されている第２成形型３０２は、それぞれ周方向の位置決めがされている。例えば累進面を成形する第１成形型３０１の成形面３１２と乱視矯正面を成形する第２成形型３０２の成形面３１３の乱視軸とが乱視処方に従うように位置決めされている。また、第１成形型３０１と第２成形型３０２の間隔は、予め第１成形型３０１においては成形面３１２の中心部の深さを、第２成形型３０２においては中心の総厚が測定され、これらの測定値に基づいて中心厚が所定値となるように配置されている。そのため、図１に示す第１成形型３０１と第２成形型３０２の相互の配置は、そのままレンズ成形用キャビティを構成し、型厚測定後にそのままの位置関係を保ったまま粘着テープで相互の側面が固定され、レンズ成形用キャビティに形成される。

次に、型厚測定装置１００を用いた型厚測定方法について説明する。制御部１５０は、第１駆動部１０２と第２駆動部１０４とを制御して、同時に同じ速度で同一方向へ駆動し、第１成形型３０１と第２成形型３０２の位置関係を保ったまま上昇又は下降させて、第２成形型３０２の側面の非成形面３１４の端縁がレーザースポット光の照射位置よりやや上になるように配置する。

次に、制御部１５０は、レーザー式光電センサ１３０を駆動させてレーザー出射部１３１からレーザースポット光を照射させると共に、受光部１３２での受光を開始する。そして、第１駆動部１０２と第２駆動部１０４とを制御して、同時に同じ低速度で下降させるように駆動し、第１成形型３０１と第２成形型３０２の位置関係を保ったまま下降させ、レーザースポット光の照射位置が、第２成形型３０２の側面の下方から側面に達し、側面を上昇し、更に第２成形型３０２の側面と第１成形型３０１の側面間の空隙を上昇し、更に第１成形型３０１の側面に達するまで上昇するように移動させる。

このときの受光部１３２での受光量は、第２成形型３０２の側面の下方を照射しているときはごくわずかであり、第２成形型３０２の側面に達すると急激に多くなり、第２成形型３０２の側面と第１成形型３０１の側面との間を照射しているときはごく少なくなり、第１成形型の側面に達すると急激に反射光量が増加する変化を示す。制御部１５０は、第１駆動部１０２と第２駆動部１０４の移動量（照射位置の移動量）と受光部１３２での受光量の変化から、第２成形型３０２の側面の厚さＢと第２成形型３０２の側面と第１成形型３０１の側面間の間隙距離Ｃの値を演算し、これらの測定値は記憶される。記憶された測定値は、ノズルで硬化性樹脂原料を注入する際にノズルの位置の制御に用いられる。

上記スポット径５０μｍレーザー式光電センサ１３０を用いて第２成形型３０２の側面の厚さを実測したところ、完全に照射光が反射された場合の受光量を１００％とした場合、レーザースポット光が第２成形型３０２の側面を照射しているときの受光量は約１８％、レーザースポット光が第２成形型３０２の側面から外れたときの受光量は約２％であり、±０．３ｍｍの測定精度で側面の厚さを測定することができた。成形型３０２の厚さの測定値として十分な精度を有することが確認された。

上記説明では、第１成形型３０１と第２成形型３０２を相互の位置関係を保ったまま下降方向に移動させたが、上昇方向に移動させてもよい。
また、上記説明では、第１成形型３０１と第２成形型３０２を相互の位置関係を保ったまま移動させたが、照射位置を移動させることができれば測定できるため、レーザー式光電センサ１３０と遮光板１４０を移動させるようにしても良い。

また、上記説明では、レーザースポット光のレーザー出射部と受光部とをレーザー式光電センサで兼用していたが、出射部と受光部はそれぞれ別の部品を用い、離れた位置に配置するようにしても良い。

本発明の型厚測定方法は、プラスチック製眼鏡レンズの注型成形に用いるレンズ成形用キャビティに樹脂原料を注入するノズルの位置を設定するために用いられ、プラスチック製眼鏡レンズの製造に利用することができる。
また、本発明の型厚測定装置は、プラスチック製眼鏡レンズの注型成形に用いるレンズ成形用キャビティに樹脂原料を注入するノズルの位置を設定するために用いられ、プラスチック製眼鏡レンズの製造に利用することができる。

本発明の型厚測定装置を示す概略構成図である。（ａ）は投光角度と受光角度を説明する模式図であり、（ｂ）〜（ｄ）は遮光板の機能を説明する模式図である。型厚測定方法で測定する部分を説明するための第１成形型と第２成形型の端部の断面図である。レーザー式変位センサによる成形型の側面の厚さを測定する方法を説明するもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は部分側面図である。

符号の説明

１００：型厚測定装置、１０１：第１成形型保持部、１０２：第１駆動部、１０３：第２成形型保持部、１０４：第２駆動部、１３０：レーザー式光電センサ、１３１：レーザー光出射部、１３２：受光部、１４０：遮光板、１４１：スリット孔、１５０：制御部、３０１：第１成形型、３１１：非成形面、３１２：成形面、３０２：第２成形型、３１３：成形面、３１４：非成形面

Claims

プラスチックレンズの注型成形に用いる成形型の側面にレーザースポット光を前記成形型の厚さ方向に前記レーザースポット光の照射位置を移動させながら前記成形型の側面を通過させて照射し、前記成形型側面からの反射光を受光し、受光した光量の変化と照射位置の移動量から前記成形型の側面の厚さ及び／又は成形型の側面間の間隙距離を測定することを特徴とする型厚測定方法。
請求項１記載の型厚測定方法において、
前記レーザースポット光の中心を中心として半径０．５ｍｍ〜７ｍｍの範囲から少なくとも前記成形型からの反射光の受光を防ぐ範囲までの光を遮断する遮蔽手段を介して前記レーザースポット光の照射及び受光を行うことを特徴とする型厚測定方法。
プラスチックレンズの注型成形に用いる成形型の一方の面を保持する成形型保持部と、前記成形型保持部に保持されている前記成形型の側面にレーザースポット光を照射するレーザー光出射部と、前記レーザースポット光の前記成形型の側面での反射を受光する受光部と、前記成形型保持部又は前記レーザー光出射部と受光部とを前記成形型の厚さ方向へ移動させる駆動部と、前記受光部で受光した光量の変化と前記駆動部による移動量から前記成形型の側面の厚さ及び／又は成形型の側面間の間隙距離を求める制御部とを有することを特徴とする型厚測定装置。
請求項３記載の型厚測定装置において、
前記レーザー光出射部の前記成形型の側面に対する投光角度と前記受光部の前記成形型の側面に対する受光角度とが一致するように前記レーザー光出射部と前記受光部とが配置されていることを特徴とする型厚測定装置。