JP2011122898A - 眼鏡枠形状測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高カーブフレームのレンズ枠の形状を精度良く測定し、高カーブフレームの測定時に測定子がレンズ枠の溝から外れ難くする。
【解決手段】針状の先端形状を持つ測定子２８１の移動位置を検知してレンズ枠の動径方向（ＸＹ方向）及び動径方向に垂直な方向（Ｚ方向）の三次元形状を測定する眼鏡枠形状測定装置は、測定子２８１が取り付けられた測定子軸２８２を持ち、測定子軸２８２を測定子２８１の先端方向に傾斜可能に保持すると共に、測定子軸２８２をＺ方向に移動可能に保持する測定子保持ユニットと、Ｚ移動手段と、測定子のＺ位置を検知するＺ位置検知手段と、Ｚ移動ユニットの駆動を制御する制御手段と、測定子保持ユニットのＺ方向の位置情報及びＺ位置検知手段の検知情報に基づいてレンズ枠の動径形状に対応するＺ方向の形状を求める演算手段とを備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、眼鏡フレームのレンズ枠（玉型）の三次元形状を測定する眼鏡枠形状測定装置に関する。

眼鏡フレーム保持機構に保持された眼鏡フレームのレンズ枠の溝に測定子を押し当てて挿入し、レンズ枠の変化に追従して移動する測定子の移動位置を検知してレンズ枠の三次元形状を得る眼鏡枠形状測定装置が種々提案されている（例えば、特許文献１、２、３、４等を参照）。

この種の装置の測定機構は、図１４に示されるように、レンズ枠ＦＷに対して回転される回転ベースＲＢと、測定子ＳＴが上端に取り付けられた測定子軸ＳＡを上下方向（Ｚ方向）に移動可能に保持し、回転ベースＲＢの回転中心ＣＯを通る径方向に移動可能に回転ベースＲＢに設けられた移動ベースＶＢと、測定子ＳＴをレンズ枠ＦＷの溝に押し当てる測定圧を発生するために、移動ベースＶＢをレンズ枠ＦＷ側に付勢する付勢機構と、により構成されている。回転ベースＲＢの回転により測定子ＳＴがレンズ枠の変化に追従して移動され、このときの測定子ＳＴの移動を検知することにより、レンズ枠の三次元形状が測定される。

また、近年ではレンズ枠の反りの大きな眼鏡フレームが多くなってきているため、測定子は針状の先端を有するものが採用されている。

特開２０００−３１４６１７号公報 特開２００１−１７４２５２号公報 特開２００６−３５０２６４号公報 特開２００７−１４５１７号公報

レンズ枠の形状を精度良く測定するためには、測定子によりレンズ枠に掛かる力が過剰にならず、レンズ枠の変化に対して測定子ができるだけ滑らかに追従されることが好ましい。特許文献１及び３のように、測定子の先端方向が上下方向（Ｚ方向）に対して傾斜されず、測定子軸が上下方向に移動される構成では、測定子がレンズ枠の溝から外れやすくなる。特許文献２の装置においては、測定子が取り付けられたアームがレンズ枠の溝の高さに応じて傾斜されるが、レンズ枠の上下方向の変動範囲に対して測定子が取り付けられたアームが追従して傾斜される構成とされている。この構成においては、アームが長く必要であり、レンズ枠の変動に追従する機構が大きくなる。追従機構が大きいと、その重量も増すため、測定子の滑らかな動きに支障をきたす場合があり、測定精度が劣るようになる。

また、反りの大きな高カーブフレームなど、様々な形状の眼鏡フレームに柔軟に対応して、精度良く測定できることが望まれる。

本発明は、上記従来装置の問題点に鑑み、高カーブフレームのレンズ枠の形状を精度良く測定でき、さらに、高カーブフレームの測定時に測定子がレンズ枠の溝から外れ難く測定できる眼鏡枠形状測定装置を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
（１） 眼鏡フレームを所期する状態に保持する眼鏡フレーム保持ユニットと、眼鏡フレームのレンズ枠の溝に押し当てられる針状の先端形状を持つ測定子と、を備え、前記測定子の移動位置を検知してレンズ枠の動径方向（ＸＹ方向）及び動径方向に垂直な方向（Ｚ方向）の三次元形状を測定する眼鏡枠形状測定装置において、前記測定子が上部に取り付けられた測定子軸を持ち、該測定子軸を前記測定子の先端方向に傾斜可能に保持すると共に、レンズ枠のＺ方向の変化に追従して前記測定子が移動するように前記測定子軸をＺ方向に移動可能に保持する測定子保持ユニットと、前記測定子保持ユニットをＺ方向に移動させるＺ移動手段と、前記測定子保持ユニットに設定された所定の基準点に対し、レンズ枠のＺ方向の変化に追従して移動される前記測定子のＺ位置を検知するＺ位置検知手段と、
前記Ｚ移動ユニットの駆動を制御する制御手段と、前記Ｚ移動手段により移動される前記測定子保持ユニットのＺ方向の位置情報及び前記Ｚ位置検知手段の検知情報に基づいてレンズ枠の動径形状に対応するＺ方向の形状を求める演算手段と、を備え、前記制御手段は、レンズ枠の測定途中では、レンズ枠の測定済みのＺ方向の位置に基づいて前記測定子保持ユニットを移動させるＺ方向の位置を決定し、決定したＺ方向の位置に従って前記Ｚ移動手段の駆動を制御することを特徴とする。
（２） （１）の眼鏡枠形状測定装置において、前記制御手段は、レンズ枠の測定済みのＺ方向の位置に基づいて未測定部分のＺ方向の位置変化を予測し、該予測結果に基づいて前記測定子保持ユニットを移動させるＺ方向の位置を決定することを特徴とする。
（３） （１）の眼鏡枠形状測定装置は、前記測定子保持ユニットを前記測定子の先端方向に移動させるＸＹ移動手段を備え、前記制御手段は、レンズ枠の測定済みのＺ方向の位置に基づいて未測定部分のＺ方向の位置変化を予測し、該予測結果に基づいて前記測定子保持ユニットを移動させるＺ方向の位置を決定すると共に、前記予測結果に基づいて前記測定子軸の傾斜角を決定し、前記測定子がレンズ枠の溝に押し当てられることによって前記測定子軸が前記傾斜角まで傾斜するように前記ＸＹ移動手段の駆動を制御することを特徴とする。
（４） （３）の眼鏡枠形状測定装置において、前記制御手段は、予測したレンズ枠の未測定部分のＺ方向の位置が高くなるに従って前記測定子軸が大きく傾斜するように前記傾斜角を決定すること特徴とする眼鏡枠形状測定装置。

本発明によれば、高カーブフレームのレンズ枠の形状を精度良く測定できる。また、高カーブフレームの測定時に測定子がレンズ枠の溝から外れ難く測定できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、眼鏡枠形状測定装置の外観略図である。眼鏡枠形状測定装置１は、眼鏡フレームＦを所期する状態に保持するフレーム保持ユニット１００と、フレーム保持ユニット１００に保持された眼鏡フレームのレンズ枠の溝に測定子を挿入し、測定子の移動を検出することによりレンズ枠（玉型）の三次元形状を測定する測定ユニット２００と、を備える。測定ユニット２００はフレーム保持ユニット１００の下に配置されている。また、型板ＴＰ（又は眼鏡フレームに取り付けられていたデモレンズの場合も含む）を測定する際に使用される型板ホルダ３１０を着脱自在に取り付けるための取り付け部３００が、装置１の左右中央の後方に配置されている。なお、型板ホルダ３１０は、特開２０００−３１７７９５号公報等に記載された周知のものを使用することができる。

測定装置１の筐体の前側には測定開始用のスイッチ等を持つスイッチ部４が配置されている。測定装置１の筐体の後側には、タッチパネル式のディスプレイを持つパネル部３が配置されている。レンズの周縁加工に際し、パネル部３により玉型データに対するレンズのレイアウトデータ、レンズの加工条件等が入力される。測定装置１で得られたレンズ枠の三次元形状データ及びパネル部３で入力されたデータは、眼鏡レンズ周縁加工装置に送信される。なお、測定装置１は、特開２０００−３１４６１７号公報等と同じく、眼鏡レンズ周縁加工装置に組み込まれる構成としてもよい。

図２は、眼鏡フレームＦが保持された状態のフレーム保持ユニット１００の上面図である。フレーム保持ユニット１００の下側には、測定ユニット２００が備えられている。保持部ベース１０１上には眼鏡フレームＦを略水平に保持するための前スライダー１０２と後スライダー１０３が載置されている。前スライダー１０２と後スライダー１０３は、その中心線ＦＬを中心に２つのレール１１１上を対向して摺動可能に配置されていると共に、バネ１１３により常に両者の中心線ＦＬに向かう方向に引っ張られている。

前スライダー１０２には、眼鏡フレームＦのレンズ枠をその厚み方向からクランプするためのクランプピン１３０ａ，１３０ｂがそれぞれ２箇所に配置されている。同様に後スライダー１０３には眼鏡フレームＦのレンズ枠をその厚み方向からクランプするためのクランプピン１３１ａ，１３１ｂがそれぞれ２箇所に配置されている。また、型板ＴＰを測定するときは、前スライダー１０２及び後スライダー１０３が開放され、周知の型板保持治具が所定の取付け位置１４０に配置されて使用される。このフレーム保持ユニット１００の構成は、例えば、特開２０００−３１４６１７号公報等に記載された周知のものが使用できる。

眼鏡フレームＦは、図示されるように、眼鏡装用時のレンズ枠の下方向が前スライダー１０２側に位置され、レンズ枠の上方向が後スライダー１０３側に位置される。左右のレンズ枠のそれぞれの下方向及び上方向に位置するクランプピンにより、フレームＦは所定の測定状態に保持される。

測定ユニット２００の構成例を、図３〜図８に基づいて説明する。測定ユニット２００は、レンズ枠の溝に挿入される測定子２８１を保持するセンサユニット（測定子保持ユニット）２５０と、センサユニット２５０をＸＹＺ方向に移動させる移動ユニット２１０と、を備える。ＸＹ方向はフレーム保持ユニット１００により保持されるフレームＦの測定平面（レンズ枠の動径方向）と平行であり、Ｚ方向は測定平面（レンズ枠の動径方向）に垂直な方向である。センサユニット２５０は、測定子２８１が上部に取り付けられた測定子軸２８２を備え、レンズ枠のＺ方向の変化に追従して測定子２８１が移動するように測定子軸２８２をＺ方向に移動可能に保持すると共に、測定子２８１の先端方向に測定子軸２８２を移動可能に保持し、且つ測定子２８１の先端をレンズ枠の溝に押し当てる測定圧を付与する測定圧付与機構が設けられている。

図３〜５は、移動ユニット２１０の構成を説明する図である。図３は、移動ユニット２１０の上方からの斜視図であり、図４は、移動ユニット２１０の下方からの斜視図である。図５は、Ｚ移動ユニット２２０とＹ移動ユニット２３０の上面斜視図（Ｘ移動ユニット２４０とベース部２１１を取り外した状態の斜視図）である。

移動ユニット２１０は、大別して、センサユニット２５０をＺ方向に移動させるＺ移動ユニット２２０と、センサユニット２５０及びＺ移動ユニット２２０を保持しＹ方向へ移動させるＹ移動ユニット２３０と、センサユニット２５０をＺ移動ユニット２２０及びＹ移動ユニット２３０と共にＸ方向に移動させるＸ移動ユニット２４０と、を備える。

Ｘ移動ユニット２４０は、概略的に次のように構成されている。水平方向（ＸＹ方向）に伸展した方形状の枠を持つベース部２１１の下方に、Ｘ方向に延びるガイドレール２４１が取り付けられている。ガイドレール２４１に沿って、Ｙ移動ユニット２３０のＹベース２３０ａがＸ方向に移動可能に取り付けられている。また、ベース部２１１には、パルスモータ２４５が取り付けられている。モータ２４５の回転軸には、Ｘ方向に延びる送りネジ２４２が取り付けられている。そして、Ｙベース２３０ａに固定されたナット部２４６が送りネジ２４２に螺合されている。これにより、モータ２４５が回転されると、Ｙベース２３０ａがＸ方向に移動される。

なお、Ｘ移動ユニット２４０のＸ方向の移動範囲は、眼鏡フレームの左右のレンズ枠を測定可能にするために、センサユニット２５０が搭載されるＹベース２３０ａを眼鏡フレームの左右幅以上に移動可能な長さを持つ。

また、Ｙ移動ユニット２３０は、概略的に次のように構成されている。Ｙベース２３０ａにＹ方向に延びるガイドレール２３１が取り付けられ、このガイドレール２３１に沿ってＺベース２２０ａがＹ方向に移動可能に取り付けられている。Ｙベース２３０ａにはＹ移動用のパルスモータ２３５とＹ方向に延びる送りネジ２３２が回転可能に取り付けられている。モータ２３５の回転は、ギヤ等の回転伝達機構を介して送りネジ２３２に伝達される。送りネジ２３２には、Ｚベース２２０ａに取り付けられたナット２２７が螺合されている。これらの構成により、モータ２３５が回転されると、Ｚベース２２０ａがＹ方向に移動される。

Ｘ移動ユニット２４０及びＹ移動ユニット２３０によりＸＹ移動ユニットが構成される。センサユニット２５０をＸＹ方向に移動させる範囲は、測定可能なレンズ枠の動径よりも大きくされている。これにより、センサユニット２５０により動径方向に移動可能に保持された測定子軸２８２の移動範囲を小さくできる。また、センサユニット２５０のＸＹ方向の移動位置は、後述する制御部５０によりモータ２４５及び２３５が駆動されるパルス数によって検知され、センサユニット２５０のＸＹ方向の位置を検知する第１のＸＹ位置検知ユニットがモータ２４５，２３５及び制御部５０により構成される。センサユニット２５０のＸＹ位置検知ユニットとしては、モータ２４５及び２３５のパルス制御で検知する他、モータ２４５及び２３５のそれぞれの回転軸に取り付けられたエンコーダ等のセンサを使用する構成でも良い。

Ｚ移動ユニット２２０は、概略的に次のように構成されている。Ｚベース２２０ａにはＺ方向に延びるガイドレール２２１が形成され、このガイドレール２２１に沿ってセンサユニット２５０が取り付けられた移動ベース２５０ａがＺ方向に移動可能に保持されている。また、Ｚベース２２０ａにＺ移動用のパルスモータ２２５が取り付けられていると共に、Ｚ方向に延びる送りネジ（図示を略す）が回転可能に取り付けられている。そして、センサユニット２５０のベース２５０ａに取り付けられたナットに螺合されている。モータ２２５の回転はギヤ等の回転伝達機構を介して送りネジ２２２に伝達され、送りネジ２２２の回転によりセンサユニット２５０がＺ方向に移動される。センサユニット２５０のＺ方向の移動位置は、後述する制御部５０によってモータ２２５が駆動されるパルス数により検知され、センサユニット２５０のＺ方向の位置を検知する第１のＺ位置検知ユニットがモータ２２５及び制御部５０により構成される。センサユニット２５０のＺ位置検知ユニットとしては、モータ２２５のパルス制御で検知する他、モータ２２５の回転軸に取り付けられたエンコーダ等のセンサを使用する構成でも良い。

以上のようなＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の各移動機構は、実施形態に限られず、周知の機構が採用できる。例えば、ＸＹ移動ユニットは、図１０に示すように、モータ４０３により回転中心ＣＯ（Ｚ方向の軸）を中心に回転される回転ベース４０１と、回転ベース４０１に設けられたガイドレール４１１であって、中心ＣＯを中心にして径線方向に平行に設けられたガイドレール４１１と、モータ等の駆動機構４２１によってガイドレール４１１に沿って移動される水平移動ユニット４２０と、により構成することができる。センサユニット２５０及びＺ移動ユニット２２０は水平移動ユニット４２０に搭載される。また、特開２００６−３５０２６４号公報に記載されているように、測定子２８１を持つセンサユニット２５０を直線移動させる代わりに、回転ベースの中心に対して円弧起動で移動させる構成としても良い。この他、ロボットアームによるＸＹ移動ユニットを構成することもできる。また、Ｚ移動ユニットについても、回転可能なアームを持つ回転機構を組み合わせた構成とすることもできる。

次に、センサユニット２５０の構成を、図６〜９により説明する。センサユニット２５０は、測定子２８１が上端に取り付けられた測定子軸２８２を備え、測定子軸２８２をＺ方向に移動可能に保持すると共に、測定子２８１の先端が向く方向に測定子軸２８２を移動可能に保持する保持ユニット（以下、ＶＨユニットと呼ぶ）２８０を備える。ＶＨユニット２８０は、好ましくは、測定子軸２８２を水平方向に移動可能にするために、測定子軸２８２を測定子２８１の先端が向く方向に傾倒可能に保持する。また、センサユニット２５０は、好ましくは、測定子２８１の先端が向くＸＹ方向を変えるために、ＶＨユニット２８０をＺ方向に延びる中心軸ＬＯを中心に回転させる回転ユニット２６０を備える。

図６（ａ）は、センサユニット２５０の上方斜視図であり、図６（ｂ）は回転ユニット２６０の説明図である。図７はＶＨユニット２８０の斜視図である。図８はＶＨユニット２８０の構成図である。図９はＶＨユニット２８０の側面図である。

回転ユニット２６０の構成を説明する。図８に示されるＶＨユニット２８０は、図６（ｂ）に示される回転ベース２６１に取り付けられている。回転ベース２６１は、図６（ａ）に示される筒形状を持つ保持カバー２５１の内部で、Ｚ方向に延びる中心軸ＬＯを中心にして回転可能に保持されている。保持カバー２５１は、Ｚ移動ユニット２２０によりＺ方向に移動される移動ベース２５０ａに取り付けられている。図６（ｂ）に示されるように、回転ベース２６１の下部の外周には、大径ギア２６２が形成されている。一方、図６（ａ）に示されるように、保持カバー２５１に取り付けられた取り付け板２５２にＤＣモータ２６５が取り付けられている。モータ２６５の回転軸にピニオンギア２６６が固定され、ピニオンギア２６６の回転は、取り付け板２５２に回転可能に設けられたギア２６３を介して、大径ギア２６２に伝達される。したがって、モータ２６５の回転により、回転ベース２６１が中心軸ＬＯの軸回りに回転される。モータ２６５の回転は、モータ２６５に一体的に取り付けられたエンコーダ（センサ）２６５ａにより検出され、エンコーダ２６５ａの出力から回転ベース２６１（すなわち、ＶＨユニット２８０）の回転角が検知される。回転ベース２６１の回転の原点位置は、図示を略す原点位置センサにより検知される。

次に、ＶＨユニット２８０の構成を説明する。ＶＨユニット２８０は、測定子２８１が上部に取り付けられ測定子軸２８２を備える。測定子軸２８２は、測定子２８１の先端が向く方向（測定子２８１の先端と測定子軸２８２の軸中心を結ぶ方向のＨ方向）に傾倒可能に保持される。

測定子２８１は、レンズ枠の反りが大きく、Ｚ方向に大きく（４５度以上に）傾斜したレンズ枠の溝にも挿入可能な厚みと幅を持つ針状に形成されている。この例では、測定子２８１の強度を持たすために、測定子２８１は先端に向かって徐々に径が細くなる形状に形成されている。また、測定子２８１の先端部２８１ａは丸くされ、好ましくは球状に形成されている。先端部２８１ａの球状形状の半径は、通常のレンズ枠の溝に挿入可能なサイズであり、好ましくは、０．３〜０．５ｍｍである。球状形状の半径が０．３ｍｍよりも小さいと、レンズ枠の繋ぎ目で生じる段差を乗り越え難くなる。球状形状の半径が０．５ｍｍよりも大きすぎると、レンズ枠の溝の幅が狭いときに、先端部２８１ａが入り難くなり、Ｚ方向の変化の大きなレンズ枠の測定時に測定子２８１が外れやすくなる。

図７及び図８において、揺動ベース２８５は、回転ベース２６１に支持された軸（支点）Ｓ１を中心にして軸受け２８３ａを介して、測定子２８１の先端方向（Ｈ方向）に傾倒可能に保持されている。揺動ベース２８５は、図８上で測定子２８１の先端方向に延びたアーム部２８５ａを持つ。また、図８上でＺ方向に延びる測定子軸２８２は、軸（支点）Ｓ２を中心にして軸受け２８３ｂを介して測定子２８１の先端方向に傾倒可能にアーム部２８５ａに保持されている。この構成により、測定子軸２８２はその傾倒角度を維持したまま、軸Ｓ１の位置（すなわち、回転ベース２６１）に対してＺ方向に移動可能とされる。

なお、測定子軸２８２の動きをより軽くするために、センサユニット２５０上での測定子２８１の動径方向の移動範囲は、ＸＹ移動ユニットの移動可能範囲よりも小さくされ、また、測定子２８１のＺ方向の移動範囲は、Ｚ移動ユニットの移動可能範囲よりも小さくされていることが好ましい。これにより、レンズ枠の変化に対する測定子２８１の追従機構が小型化及び軽量化され、測定子２８１の滑らかな動きが実現される。

軸Ｓ２の下方に延びた測定子軸２８２の下部には、軸Ｓ２を支点とした測定子軸２８２の回転角の検知に使用されるギヤ板２８４が取り付けられている。また、揺動ベース２８５の下方には第１エンコーダ（センサ）２８６が取り付けられている。そして、エンコーダ２８６の回転軸に取り付けられたピニオン２８６ａが、ギヤ板２８４に形成されたギヤ２８４ａに噛み合わされている。このため、エンコーダ２８６により、軸Ｓ２を中心とした測定子軸２８２の傾倒方向（Ｈ方向）の回転角が検知される。

また、揺動ベース２８５には、軸Ｓ２より下方の位置で、軸Ｓ２を支点とした回転角の検知に使用されるギヤ板２８７が固定されている。一方、回転ベース２６１の下方に固定ブロック２９０が取り付けられている。固定ブロック２９０には第２エンコーダ（センサ）２８８が取り付けられている。そして、エンコーダ２８８の回転軸に取り付けられたピニオン２８８ａが、ギヤ板２８７に形成されたギヤ２８７ａに噛み合わされている。この構成により、軸Ｓ１を中心とした揺動ベース２８５の回転角がエンコーダ２８８によって検知される。図８上において、回転ベース２６１の回転の中心軸ＬＯは、本実施形態では、軸Ｓ１と軸Ｓ２が同じ高さ位置する状態で、軸Ｓ１と軸Ｓ２の中央を通るように設定されているが、これは軸Ｓ１と軸Ｓ２の中央でなくても良い。

なお、ＶＨユニット２８０の構成においては、２つのエンコーダ２８６，２８８により、センサユニット２５０に設定されている所定の基準点（中心軸ＬＯ）に対する測定子２８１（先端部２８１ａ）のＸＹ位置を検知する第２のＸＹ位置検知ユニットが構成される。また、２つのエンコーダ２８６，２８８により、Ｚ方向の基準点（支点Ｓ１の高さ）に対する測定子２８１のＺ方向の位置を検知する第３のＺ位置検知ユニットが構成される。エンコーダ２８６，２８８の代わりに、２次元ＣＣＤ又は２つのラインセンサの組合わせ等による周知の光学的なセンサを使用することもできる。

また、ＶＨユニット２８０には、測定子２８１の先端をレンズ枠の溝に押し当てる測定圧を与える測定圧付与機構が設けられている。図８の例では、固定ブロック２９０と測定子軸２８２との間に、測定圧発生の付勢部材としての引っ張りバネ２９１が架け渡されている。バネ２９１の付勢により、軸Ｓ２を中心にして測定子２８１の先端方向に測定子軸２８２が傾くように測定圧が常時掛けられる。測定圧付与機構は、バネ２９１の付勢部材を使用する他、モータ等の駆動源を使用することもできる。

図８において、測定子軸２８２の下方に位置するギヤ板２８４には、図８の紙面に垂直な方向に突出したピン２８４ｂが固定されている。ピン２８４ｂは、測定子２８１の先端方向に測定子軸２８２が一定角度以上に傾倒されることを制限するために使用される。図９には、図８のＶＨユニット２８０の側面図が示される。回転ベース２６１の下方に制限板２９２が取り付けられている。制限板２９２には、ピン２８４ｂが接触する接触部２９２ａが形成されている。測定子軸２８２はバネ２９１により、軸Ｓ２を支点として図８及び図９上の右側方向に傾倒するように付勢されているが、ピン２８４ｂが制限板２９２の接触部２９２ａに接触することにより、測定子軸２８２の傾倒が制限される。その制限位置は、測定子軸２８２がＺ方向に略平行になる位置までに設定されている。

また、ＶＨユニット２８０は、軸Ｓ１を支点とした揺動ベース２８５の重力による回転の平衡を取る付勢部材であるバネ２９３が設けられている。バネ２９３の一端は回転ベース２６１に固定され、もう一端は揺動ベース２８５の下方位置に固定されている。これにより、レンズ枠の溝に沿って追従される測定子２８１（測定子軸２８２）の上下方向（Ｚ方向）の移動が重力の影響を受けずに滑らかにされる。

なお、ＶＨユニット２８０における測定子軸２８２及び測定子２８１をＺ方向に移動可能に保持する機構は、レール等からなる直動機構とすることもできる。しかし、直動機構は長期間に渡っての使用においては、埃が進入し易い問題がある。このため、上記のように、軸Ｓ２を支点とした測定子軸２８２の傾倒（回転）及び軸Ｓ１を支点とした揺動ベース２８５の回転機構により、レンズ枠に対する測定子２８１の先端方向及びＺ方向の移動を構成することが好ましい。これにより、従来の直動機構に比べて埃の問題が少なく、長期間に渡って測定子２８１の滑らかな移動が維持される。

また、図１に示される型板ホルダ３１０を使用した型板ＴＰ（又はデモレンズ）の測定に際して、測定子軸２８２は、型板ＴＰの周縁に接触される測定軸として兼用される。測定子軸２８２は、回転ベース２６１より上に伸びた部分の側面が、その軸中心（Ｓｏ）を中心にした円柱形状の側面が型板ＴＰの周縁に接触される。測定子軸２８２の側面の内、測定子２８１の先端方向に対して直交する方向の側面が主に型板ＴＰに接触される。型板測定時に測定圧を発生する測定圧付与機構は、ＶＨユニット２８０を回転させる回転ユニット２６０が兼用される。測定子軸２８２が垂直方向（Ｚ方向）に立てられた状態で、ＤＣモータ２６５により回転ベース２６１が回転されると、その側面が型板ＴＰの周縁に接触される。このとき、モータ２６５に一定の電圧が与えられることにより、測定子軸２８２に測定圧が付与される。すなわち、型板ＴＰに測定子軸２８２が接触され、センサユニット２５０がＸＹ方向に移動されると、回転ベース２６１にモータ２６５による回転力が加えられていることにより、型板ＴＰの周縁の変化に追従して測定子軸２８２が移動される。回転ベース２６１の回転角はエンコーダ２６５ａにより検出され、回転ベース２６１の回転中心に対する測定子軸２８２の中心（Ｓｏ）位置が検知される。なお、型板測定時の測定圧付与機構としては、バネ等の付勢部材を使用することもできる。

図１１は、本装置１の制御系ブロック図である。制御部５０に、パネル部３、スイッチ部４、Ｘ移動ユニット２４０のモータ２４５、Ｙ移動ユニット２３０のモータ２３５、Ｚ移動ユニット２２０のモータ２２５、モータ２６５、エンコーダ２６５ａ，２８６、２８８等が接続されている。また、制御部５０にはフレーム保持ユニット１００のクランプ機構の駆動源が接続されている。

次に、レンズ枠の変化に追従して移動される測定子２８１の先端の位置検出について説明する。図１２は、測定子２８１の先端位置検出を説明する図である。

図１２において、点Ａを揺動ベース２８５の回転中心の支点（Ｓ１）とし、点Ｂを測定子軸２８２の傾倒の支点（Ｓ２）とし、点Ｄを測定子２８１の先端とし、点Ｃを測定子軸２８２の軸上で点Ｄからの垂線が交わる点とする。点Ｏは、センサユニット２５０に設定された基準点であり、点Ａから測定子２８１の先端方向上で、回転ベース２６１の中心軸ＬＯが通る点とする。また、点Ａと点Ｂの距離をａ、点Ｂと点Ｃの距離をｂ、点Ｃと点Ｄの距離をｃ、点Ｂと点Ｄの距離をｄとする。また、この例では、点Ｏに対する点Ａの距離をａ／２とする。また、Ｚ方向に対する線分ＢＣ（測定子軸２８２）の角度をα、点Ａと点Ｏを結ぶ方向（Ｈ方向）に対する線分ＡＢの角度をβ、線分ＡＢと線分ＢＣの成す角度をγ、Ｚ方向に対する線分ＢＤの角度をφ、線分ＢＤと線分ＢＣのなす角度をτとする。なお、角度βはエンコーダ２８８により検知される。角度γはエンコーダ２８６により検知される。

ここで、点Ｏに対する点ＤのＨ方向（測定子２８１の先端が向く方向）の位置ＤｈとＺ方向の位置Ｄｚは、以下の式で求められる。図１２において、点Ｏに対して右側をＨ方向のプラス、左側をＨ方向のマイナス側とし、点Ｏに対して上側をＺ方向のプラス、下側をＺ方向のマイナス側とする。

また、角度α、φは、以下により求められる。

図１３は、測定子２８１の先端方向（Ｈ方向）をＸＹ座標系で考えた場合の説明図である。測定ユニット２００のＸＹ座標系で点Ｏを中心にした回転ベース２６１の回転を考え、Ｙ方向に対する測定子２８１の先端方向（Ｈ方向）の角度をθ（図１３上で反時計回りの方向の角度）とすると、点Ｏを基準とした点Ｄの位置（ｘ，ｙ，ｚ）は、以下の式で表される。

すなわち、センサユニット２５０に設定された基準位置（点Ｏ）に対する測定子２８１の先端位置は、上記の式４で求められる。センサユニット２５０に回転ユニット２６０が設けられた構成においては、角度θはエンコーダ２６５ａにより検知される。図１０で示されたように、ＸＹ移動ユニットが回転ベース４０１と水平移動ユニット４２０により構成され、センサユニット２５０が回転ユニット２６０を持たない場合、測定子２８１の先端方向は、回転ベース４０１の回転方向とされる。この場合、測定子２８１の先端方向を変える回転機構として、ＸＹ移動ユニットの一部を構成する回転ベース４０１及びモータ４０３が使用される。したがって、上記式４の角度θは回転ベース４０１の回転角により決定される。回転ベース４０１の回転角は、モータ４０３の回転駆動の制御データから得られる。

そして、ＸＹ移動ユニット及びＺ移動ユニット２２０により移動されるセンサユニット２５０の基準位置（点Ｏ）は、測定ユニット２００に設定されている原点に対する位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）として制御される。したがって、測定子２８１の先端位置は、測定ユニット２００の原点に対して、センサユニット２５０の基準点Ｏ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、基準点Ｏに対する点Ｄの位置（ｘ，ｙ，ｚ）と、の合成により求められる。

次に、測定ユニット２００によるレンズ枠の測定動作を説明する。以下では、測定ユニット２００の制御方法を理解しやすくするために、レンズ枠の動径方向（ＸＹ方向）の測定動作とＺ方向の測定動作とに分けて説明する。

レンズ枠の動径方向の測定時、制御部５０は、測定済みのレンズ枠の動径情報に基づいてセンサユニット２５０を移動させるＸＹ位置を決定し、決定したＸＹ位置に従ってＸＹ移動ユニットの駆動を制御する。好ましくは、制御部５０は、測定済みのレンズ枠の動径情報に基づいてレンズ枠の未測定部分の動径変化を予測し、未測定部分の動径変化に沿って測定子２８１の先端が移動するようにセンサユニット２５０を移動させるＸＹ位置を決定する。例えば、レンズ枠の接線方向に測定子２８１の先端が移動するように制御する。また、制御部５０は、測定済みの動径情報から求められる未測定部分の動径情報に応じて回転ユニット２６０の回転角を決定し、決定した回転角に従って回転ユニット２６０の回転を制御する。例えば、制御部５０は、測定子２８１の先端方向がレンズ枠の略法線方向になるように回転ユニット２６０の回転角を決定する。

図１５は、測定子２８１の移動状態を示す模式図である。図１６は、センサユニット２５０の基準点Ｏの移動制御及び測定子２８１の回転方向の制御を説明する図である。なお、動径方向の特徴的な測定動作を説明するために、レンズ枠はＺ方向への変化が無いものとする。

図１５において、点ＣＯは、レンズ枠内に設定された所定点であり、レンズ枠測定時のＸＹの原点位置とする。点ＣＯは、フレーム保持ユニット１００により保持されるレンズ枠のＹ方向の略中心であり、測定開始側のクランプピン１３０ａ、１３０ｂが位置するＹ方向上の位置に設定されている。これは、ＸＹ移動ユニットが図１０に示す回転ベース４０１の回転中心に相等する位置である。

図１６において、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、・・・は、点ＣＯを基準に動径角を微小角度Δθ毎に変化させたときのレンズ枠ＦＷの測定点を示す。測定点を点ＣＯに対して角度Δθ毎に変化する点とすることにより、従来と同じく、測定点の総数を一定として得ることができる。例えば、角度Δθを０．３６度とすれば、レンズ枠の動径サイズに拘わりなく、１０００点の測定点が得られる。点Ｐ１は測定開始点である。

測定開始時、制御部５０は、退避位置（点ＣＯ）に置かれていた測定子２８１の先端方向（測定子２８１の先端が向く方向）がＹ方向（θ１ａ）となるように回転ユニット２６０のベース２６１を回転させ、また、測定子２８１の先端が測定開始点Ｐ１の所定高さ（クランプピン１３１ａ，１３１ｂのクランプ位置の高さ）に位置させるように、センサユニット２５０をＺ方向に移動させる。次に、制御部５０は、ＸＹ移動ユニットを駆動し、測定子２８１の先端をレンズ枠の溝に挿入させる。測定子２８１の先端がレンズ枠の溝に接触し、その状態からさらにセンサユニット２５０がレンズ枠側に移動されることにより、垂直状態にあった測定子軸２８２が支点Ｓ２を中心にして傾けられる。測定子軸２８２が傾けられたことがエンコーダ２８６の出力変化から検出されるため、測定子２８１の先端がレンズ枠の溝に接触したことが制御部５０により検知される。測定開始点Ｐ１では、測定子軸２８２が図８上の左側に所定角度α１（例えば、５度）だけ傾けられる位置まで、センサユニット２５０（ＶＨユニット２８０の基準点Ｏ）をレンズ枠側に移動させる。このときの測定子２８１の先端位置は、ＸＹ移動ユニットにより移動されるセンサユニット２５０のＸＹ位置情報と、エンコーダ２８６、２８８の検知情報と、に基づいて得られる。

なお、測定子２８１の先端がレンズ枠の溝に接触した後、さらに測定子軸２８２が角度α１まで傾けられる状態までセンサユニット２５０を移動させるのは、その後の測定点の測定に際して、基準点Ｏからの距離が長くなる方向に対しても測定を可能にするためである。本実施形態においては、測定子２８１は、レンズ枠の溝に挿入された後に支点Ｓ２を中心に図８上の左側に傾けられ、バネ２９１により測定圧が掛けられた状態とされる。この測定圧の発生により、測定子軸２８２が垂直になるまで、測定子２８２の先端はレンズ枠の溝位置の変化に追従することができる。

次の測定点Ｐ２の測定時、測定済みの動径情報は測定点Ｐ１の情報のみであるため、制御部５０は、Ｘ方向と同じ方向Ｑ１（測定点Ｐ１の接線方向）と、に方向θ１ａに対して微小角度Δθを変化させた方向θ２ａと、の交点Ｐ２ａに次の測定点Ｐ２があるものと予測する。そして、制御部５０は、方向Ｑ１に対して点Ｐ２ａでの略法線方向となる角度θ２ｂを求め、測定子２８１の先端方向を方向θ２ｂになるように回転ユニット２５０を回転する（図１６の例では、方向θ２ａは測定開始点Ｐ１の方向θ１ａと同じ角度のままである）と共に、測定子２８１の先端が点Ｐ２ａまで移動するように、ＸＹ移動ユニットの駆動を制御し、センサユニット２５０の基準点Ｏを位置ＰＯ１から位置ＰＯ２に移動させる。位置ＰＯ２の位置は、点Ｐ２ａの位置、方向θ２ｂ及び距離ΔＳ（基準点Ｏから測定子２８２の先端までを一定距離とするための距離）によって求められる。

センサユニット２５０の基準点Ｏが位置ＰＯ２に移動されると、測定子２８１にはバネ２９１により所定の測定圧が掛けられているので、測定子２８１の先端はレンズ枠の実際の位置変化に追従して移動される。測定点Ｐ２の位置は、センサユニット２５０の基準点Ｏを移動させた位置ＰＯ２のＸＹ位置情報と、エンコーダ２８６，２８８により得られる測定子２８１の先端位置Ｄ（ｘ、ｙ）の情報（前述の式４）と、に基づいて求められる。

次に、制御部５０は、さらに角度Δθだけ変化した方向θ３ａに対する測定点Ｐ３の位置を、測定済みの点Ｐ１，Ｐ２の位置情報に基づいて予測する。例えば、測定点Ｐ３が近似的に測定済みの点Ｐ１，Ｐ２を通る直線の延長方向Ｑ２と方向θ３ａの方向との交点Ｐ３ａに位置するものと予測する。また、制御部５０は、方向Ｑ２に対して点Ｐ３ａでの略法線方向となる角度θ３ｂを求める。そして、制御部５０は、測定子２８１の先端方向を方向θ３ｂになるように回転ユニット２５０を回転すると共に、測定子２８１の先端が点Ｐ３ａまで移動するように、センサユニット２５０の基準点Ｏを位置ＰＯ３に移動させる。位置ＰＯ３の位置は、点Ｐ３ａの位置、方向θ３ｂ及び距離ΔＳによって求められる。実際の測定点Ｐ３の位置は、位置ＰＯ３の位置情報と、エンコーダ２８６，２８８による検知結果と、に基づいて求められる。

同様に、制御部５０は、測定済みの測定点Ｐ２、Ｐ３を通る直線の延長方向Ｑ３と、点Ｐ３ａに対してさらに角度Δθ分だけ変化した方向θ４ａと、に基づいて測定点Ｐ４の予測点Ｐ４ａを求める。次に、方向θ４ａに対して測定子２８１の先端方向が直交する方向θ４ｂになるように回転ユニット２５０の回転ベース２６１の回転角を制御すると共に、点Ｐ４ａの位置、方向θ４ｂ及び距離ΔＳに基づいてセンサユニット２５０の基準点Ｏを移動させる位置ＰＯ４を決定し、位置ＰＯ４に基準点Ｏが移動するようにＸＹ移動ユニットの駆動を制御することにより、実際の測定点Ｐ４の位置を測定する。以後、同様な制御が行われることにより、レンズ枠の全周の動径情報が得られる。

図１５において、レンズ枠ＦＷの内部に示される点線Ｆｄは、センサユニット２５０の基準点Ｏの移動軌跡であり、レンズ枠ＦＷの動径形状に略沿った形となっている。このようなセンサユニット２５０の移動制御により、測定子２８１の先端を移動させる力ＰＣが働く方向は、レンズ枠ＦＷの動径形状に略沿った方向であるため、レンズ枠ＦＷに対して過大な力が掛らず、レンズ枠ＦＷを変形させずに、測定子２８１が滑らかに移動されるようになる。

また、測定子２８１の先端方向が未測定分のレンズ枠に対して略法線方向となるように接触するため、測定子２８１の先端がレンズ枠ＦＷに対して鋭角な角度で接触する場合に比べて、レンズ枠の動径形状を精度良く測定できる。また、レンズ枠の繋ぎ目に段差が生じている場合でも、測定子２８１の先端が段差を乗り越えやすくなり、レンズ枠の測定不能の不具合を軽減できる。さらに、レンズ枠の反りが大きい場合でも、クランプピンに対して鋭角な角度で測定子２８１が交わらないため、クランプピンとの干渉を避けた測定が可能になる。

またさらに、図１８のように、レンズ枠ＦＷの形状が内側に窪んでいる場合でも、測定子２８１の先端方向がレンズ枠ＦＷの略法線方向になるように移動されるため、窪み部分ＦＷｄの測定が可能にされる。レンズ枠ＦＷ内に設定された中心ＣＯを基準に測定子２８１の先端方向が向けられる測定方法では、中心ＣＯと測定子２８１の先端方向とを結ぶ直線の延長線に沿うような窪み部分ＦＷｄでは、測定子２８１又は測定子軸２８２とレンズ枠ＦＷが干渉し、測定が困難になる。上記の制御方法であれば、窪み部分ＦＷｄの測定が可能にされる。

なお、予測点Ｐ２ａ，Ｐ３ａ，Ｐ４ａ・・・は、点ＣＯに対して角度Δθ毎に変化する方向にあるものとして求める代わりに、レンズ枠の動径の変動方向へ微小距離毎に前の測定点から変化した点として求めることでも良い。

次に、測定子２８１の先端方向の決定に関する変容例を図１７により説明する。この変容例は、測定済みの動径情報から求められる未測定部分の動径情報に応じて回転ユニット２６０の回転角を決定する方法であり、測定子２８１の先端方向を、中心ＣＯを基準とした動径方向と、レンズ枠の法線方向と、の間の方向に決定する方法である。

図１７において、図１６と同様な要素には同一符号が付されている。制御部５０は、先の例と同じく測定点Ｐ２の予測点Ｐ２ａを求めた後、方向Ｑ１に対する法線方向（直交方向）θ２ｂと点ＣＯを基準とした設定された方向θ２ａとの中間方向θ２ｃを求め、測定子２８１の先端方向を方向θ２ｃになるように回転ユニット２５０を回転する。また、方向θ２ｃ上で、点Ｐ２ａから距離ΔＳだけ離れた位置ＰＯ２にセンサユニット２５０の基準点Ｏが移動するように、ＸＹ移動ユニットの駆動を制御する。

同様に、制御部５０は、次の測定点Ｐ３の測定時には、測定済みの測定点Ｐ１とＰ２に通る直線の延長方向Ｑ２と方向θ３ａの方向との交点に位置するものとして測定点Ｐ３の予測点Ｐ３ａを求める。次に、点Ｐ３ａでの方向Ｑ２に対する法線方向θ３ｂと方向θ３ａとの角度の中間方向θ３ｃを求め、測定子２８１の先端方向を方向θ３ｃになるように回転ユニット２５０を回転する。また、方向θ３ｃ上で、点Ｐ３ａから距離ΔＳだけ離れた位置ＰＯ３にセンサユニット２５０の基準点Ｏが移動するように、ＸＹ移動ユニットの駆動を制御する。以後、同様に、測定済みの動径情報に基づいて次の測定点が位置する点を予測し、その点での法線方向θｂと中心点ＣＯを基準に角度Δθ毎に変化する動径方向θａとの中間方向θｃを求め、この方向θｃに測定子２８１の先端方向が向くように回転ユニット２５０の回転角を制御すると共に、方向θｃと距離ΔＳとに基づいてセンサユニット２５０の基準点Ｏを移動させる位置を決定し、決定した位置に基づいてＸＹ移動ユニットを制御する。なお、上記の中間方向θｃは、比率５：５で分割する中間角度の他、比率６：４で分割する等、法線方向θｂ側に近い角度であっても良い。

この変容例の方法によれば、例えば、図１９のように、レンズ枠ＦＷの形状が直角に近く変化している部分ＦＷｅを持つ場合でも、測定が可能になる。先の例のように、常に、レンズ枠ＦＷの形状に対して法線方向に測定子２８１の先端方向が向けられると、直角な変化部分ＦＷｅの測定時に測定子軸２８２がレンズ枠ＦＷに干渉してしまう場合がある。これに対して、測定子２８１の先端方向を中間方向θｃに制御する方法であれば、前述の問題を軽減できる。また、図１８のような窪んだ部分を持つレンズ枠の測定にも対応可能であり、レンズ枠を精度良く測定できる。

測定子２８１の先端方向の決定に関しては、上記の以外にも種々変容が可能である。例えば、点ＣＯを基準とした動径方向θａに測定子２８１の先端方向としても良い。この場合でも、レンズ枠のレンズ枠の動径形状に基づいてレンズ枠の未測定部分の形状を予測し、未測定部分の形状に沿って測定子２８１の先端が移動するように（レンズ枠の接線方向に測定子２８１の先端が移動する場合を含む）、センサユニット２５０をＸＹ移動させることにより、レンズ枠に対して過大な力を掛けることなく、レンズ枠の変形を軽減して精度良く測定できる。この方法では、回転ユニット２６０の回転角の決定に複雑な演算が不要であるので、測定の迅速化が可能になる。また、ＸＹ移動ユニットが、図１０のように、回転ベース４０１と水平移動ユニット４２０により構成されている場合には、センサユニット２５０に回転ユニット２６０を設けることなく、レンズ枠の変形を軽減した測定が可能であり、装置構成が簡略化される。

上記の説明では、レンズ枠の未測定部分の動径変化の予測について、近似的に直前の２点を通る直線としたが、３点以上の測定済みの点によって求めた曲線を使用することでも良い。また、レンズ枠の未測定部分の動径変化の予測には、次の場合も含まれる。例えば、点Ｐ２で実際のレンズ枠の動径情報が得られたら、次の点Ｐ３の測定に際しては、点Ｐ１に対する点Ｐ２の動径変化分だけ測定子の先端が移動するように制御する。

またさらに、測定点Ｐ１と点Ｐ２が得られる途中のレンズ枠の測定済みの動径情報に基づいて、測定点Ｐ３よりさらに次の測定点Ｐ４が位置する予測点を求めてＸＹ移動ユニットを制御し、測定点Ｐ２が得られた後に、測定点Ｐ４の予測点の位置を補正してＸＹ移動ユニットを駆動制御すると良い。２つ以上前の測定点の動径情報を利用することにより、直前の測定点の測定結果を待って次のＸＹ位置を決定する場合に対して、センサユニット２５０の移動をスムーズにすることができる。

なお、上記のようなレンズ枠の動径形状の測定においては、センサユニット２５０をＺ方向に移動させるＺ移動ユニット２２０の構成を必ずしも必要とせず、特開２０００−３１４６１７号等のように、測定子軸２８２は直動機構によりＺ方向の全測定範囲でレンズ枠の溝位置変化に追従して移動可能に保持されている構成でも良い。しかし、レンズ枠に追従する測定子２８１の滑らかな動きを実現し、より精度良く測定するために、Ｚ方向についてもセンサユニット２５０が移動される構成が好ましい。さらに、反りの大きな高カーブのレンズ枠の溝から測定子２８１が外れにくくするために、レンズ枠の反りに合わせて測定子軸２８２（測定子２８１）が傾倒される構成が好ましい。

次に、レンズ枠のＺ方向の測定動作を説明する。以下では、高カープフレームを測定する場合にも、測定子２８１がレンズ枠から外れることを低減し、その測定を精度良く行うための動作を中心に説明する。

レンズ枠の測定時、制御部５０は、測定済みのレンズ枠のＺ方向の位置に基づいてＺ方向移動ユニット２２０を制御してセンサユニット２５０をＺ方向に移動させる。また、制御部５０は、レンズ枠の溝に押し当てられる測定子２８１の傾斜角がレンズ枠の傾きに沿うように、レンズ枠の測定済みのＺ位置に応じてＸＹ移動ユニット（２４０、２３０）の移動を制御する。その際、測定済みのレンズ枠の高さ情報に基づいて未測定部分（次の測定点）の高さ変化を予測し、その予測した高さに応じてＺ方向の測定子２８１の傾きがレンズ枠の傾きに沿うように、センサユニット２５０のＸＹ位置及びＺ位置を制御することが好ましい。

図２０は、レンズ枠をＹ方向（ＸＺ方向に垂直な方向）から見たときのレンズ枠ＦＷの反り状態とＺ方向の各測定点を示す拡大図である。図２１は、Ｚ方向の各測定点の予測点におけるレンズ枠ＦＷの断面と、測定子２８１及び測定子軸２８２の傾斜状態を示す図である。なお、センサユニット２５０（基準点Ｏ）のＸＹ方向の移動制御は、説明を簡単にするために、第２の方法（レンズ枠の略法線方向に測定子の先端方向を向ける制御方法）とする。また、図２０におけるレンズ枠ＦＷの測定点Ｐ１−Ｐ４の動径は、Ｘ方向の変化のみであり、Ｙ方向に変化が無いものとする。

測定開始点Ｐ１の測定時、制御部５０は、測定子２８１の先端方向の角度θをＹ方向に一致させ、測定子２８１の先端を測定開始点Ｐ１の所定高さに位置させた後、測定子２８１の先端をレンズ枠の溝に挿入させる。その際、測定子２８１の先端方向への変動見込み、測定子軸２８２が移動限界まで達しないように、図２１のように、点Ｐ１においては、測定子軸２８２が初期角度α１（例えば、５度）傾けられる位置までセンサユニット２５０（基準点Ｏ）をＹ方向に移動させる。

続いて、次の測定点Ｐ２を測定するために、センサユニット２５０をＸＹ移動させる。次の測定点Ｐ２については、点Ｐ１と同じ高さに予測点Ｐ２ｚａがあるものとし、センサユニット２５０のＺ位置は変えず、センサユニット２５０をＸＹ方向に移動させる。実際の測定点Ｐ２の位置は、センサユニット２５０の基準点Ｏの位置情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、エンコーダ２８６，２８８の検知結果による検知情報（ｘ，ｙ，ｚ）と、により得られる。点Ｐ１から点Ｐ２までの距離ΔＬ２は、点Ｐ１と点Ｐ２のＸＹ位置に基づいて求められる。このときの予測点Ｐ２ｚａと実際の測定点Ｐ２との差をΔｚ２とする。

測定点Ｐ２のＺ位置が得られたら、測定済みの点Ｐ１，Ｐ２の位置情報に基づいて次の測定点のＺ位置を予測する。例えば、次の測定点Ｐ３の予測点Ｐ３ｚａは、距離ΔＬ３（ＸＹ方向の予測点Ｐ２ａ、Ｐ３ａから求められる）だけ離れた位置で、測定済みの点Ｐ１のＺ位置と点Ｐ２のＺ位置と結ぶ延長線方向Ｑｚ２上にあるものと予測する。一つ前の予測点Ｐ２ｚａに対する予測点Ｐ３ｚａのＺ位置の変位量をΔｚ３ａとする。ΔＬ２とΔＬ３を近似的に同距離とすれば、Δｚ３ａは２×Δｚ２で求められる。また、このときのＸ軸に対する方向Ｑｚ２の角度をρ３とする。角度ρ３は、距離ΔＬ２と点ＰのＺ位置（Δｚ２）により得られる（tanρ３＝Δz２／ΔＬ２）。

制御部５０は、予測点Ｐ３ａのＺ位置に基づいて、Ｚ移動ユニット２２０のモータ２３５を駆動し、センサユニット２５０をＺ方向にΔｚ３ａ分移動させる。また、レンズ枠の溝はＺ位置の変化に応じた反りがあるので、この反りに合わせてレンズ枠の溝に挿入される測定子２８１の傾斜角度を変化させる。測定子２８１及び測定子軸２８２の傾斜角度は、予測点Ｐ３ｚａの角度ρ３に基づいて決定する。点Ｐ３ｚａの測定に際して、Ｚ軸に対して測定子軸２８２を傾斜させる角度をα３ａとする。角度α３ａは角度ρ３をそのまま使用しても良いが、実際の測定点Ｐ３の上下変動を見込んで、測定点Ｐ１を測定するときと同じように、測定子軸２８２が移動限界まで達しない値を考慮する。例えば、角度α３ａは角度ρ３に先の角度α１を加えた値とする。あるいは、角度α３ａは角度ρ３にある補正係数ｋを乗じた値とする。

制御部５０は、予測点Ｐ３ｚａの位置に測定子２８１の先端を位置させたときに、測定子軸２８２が角度α３ａだけ傾くように、センサユニット２５０の点Ａ（基準点Ｏ）を測定点Ｐ２の位置に対して測定子２８１の先端方向に移動量Δｈ３だけ移動させる（図２１参照）。移動量Δｈ３は、角度α３ａと、図１２に示した点Ａと点Ｂの距離、点Ｂと点Ｃの距離、点Ｃと点Ｄの距離、点Ｂと点Ｄの距離を使用して演算により求められる。

図２２は、測定子軸２８２をＺ方向に対してある角度Δαだけ傾けるときの、測定子軸２８２の移動量の求め方を説明する図である。図２２では、測定子軸２８２が垂直状態（Ｚ方向にあるときと、測定子２８１の先端点Ｄの位置を変化させず、測定子軸２８２が垂直状態（Ｚ方向）にあるときの点Ａを測定子２８１の先端方向（Ｈ方向）に移動させ、測定子軸２８２が角度Δαだけ傾斜した状態にあるとき示している。点Ａと点Ｂの距離、点Ｂと点Ｃの距離、点Ｃと点Ｄの距離、点Ｂと点Ｄの距離は、図１２と同じく、それぞれ、ａ、ｂ、ｃ、ｄとする。測定子軸２８２が角度Δαだけ傾斜したときの点Ａの移動点をＡ１、点Ｂの移動点をＢ１、点Ｃの移動点をＣ１とする。また、このときの線分ＣＤと線分ＢＤとの角度をλとし、線分ＣＤと線分Ｂ１Ｄとの角度をωとする。点Ｄを基準として点Ｂから点Ｂ１への回転角度はΔαとなるので、角度λ、角度ωはそれぞれ以下により求められる。

また、点Ｄに対する点Ｂ１のＨ方向の距離をＤＢ１ｈ、Ｚ方向の距離をＤＢ１ｚとすると、ＤＢ１ｈ、ＤＢ１ｚはそれぞれ以下の式で求められる。

また、点Ｂに対する点Ｂ１のＺ方向の距離をＢＢ１ｚとすると、ＢＢ１ｚは以下の式で求められる。

また、Ｈ方向に対する線分ＢＢ１の傾斜角をβとすると、βは以下の式で求められる。

したがって、点Ａから点Ａ１の移動量Δｈは、図より以下の式で求められる。

この式１１において、ω、βについて式１０、式６、式５を用いて展開すれば、Δｈが既知の距離ａ、ｂ、ｃ、ｄ、角度Δαにより表わされる。

そして、上記のΔαに対する移動量Δｈの演算方法の考え方を基にして角度α３ａが決まれば、移動量Δｈ３も演算により求められる。

図２０、図２１の説明に戻り、測定子軸２８２が角度α３ａで傾斜されると、測定子２８１の先端方向も傾斜され、レンズ枠の反りに合うように測定子２８１の先端がレンズ枠に挿入される。これにより、高カーブフレームの測定時にも測定子２８１がレンズ枠の溝から外れにくくなる。また、測定を高精度で行える。

センサユニット２５０が測定点Ｐ２の位置から距離ΔＬ３だけＸＹ方向に移動されると、実際の測定点Ｐ３のＸＹＺ位置が測定される。測定点Ｐ２に対する測定点Ｐ３のＺ位置に変位量をΔｚ３とする。測定点Ｐ３のＺ位置が得られたら、測定済みの点Ｐ２，Ｐ３の位置情報に基づいて次の測定点Ｐ４のＺ位置を予測する。次の測定点Ｐ４の予測点Ｐ４ｚａは、点Ｐ３から距離ΔＬ４だけ離れた位置で、点Ｐ２と点Ｐ３のＺ位置を結ぶ延長線方向Ｑｚ３上にあるものと予測する。距離ΔＬ４は、ＸＹ方向の測定点Ｐ３と予測点Ｐ４ａとから求められる。一つ前の予測点Ｐ３ａに対する予測点Ｐ４ｚａのＺ位置の変位量をΔｚ４ａとする。ΔＬ３とΔＬ４とが近似的に同一とすれば、Δｚ４ａは、（２×Δｚ３−Δｚ２）により求められる。

また、このときのＸ軸に対する方向Ｑｚ３がなす角度をρ４とする。角度ρ４は、距離ΔＬ３及びΔｚ３により得られる（tanρ４＝Δｚ３／ΔＬ３）。

制御部５０は、予測点Ｐ４ｚａの位置に基づいて、一つ前の測定点Ｐ３のときにＺ方向に移動したときのセンサユニット２５０の位置に対してＺ方向にΔｚ４ａ分移動させる（図２１参照）。測定点Ｐ１を基準にした位置からは、一つ前の測定点Ｐ３と測定点Ｐ１の差にΔｚ３を加えた分だけ移動させる。

また、予測点Ｐ４ｚａの測定に際して、測定子軸２８２を傾斜させる角度をα４ａとする。角度α４ａは、前述と同様に、角度ρ３に先の角度α１を加えた値又は角度ρ３にある補正係数ｋを乗じた値として決定できる。そして、測定子軸２８２を角度α４ａだけ傾けるように、センサユニット２５０を測定子２８１の先端方向（Ｈ方向）に移動させるときの移動量Δｈ４を、前述と同様に求める。そして、求めた移動量Δｈ４に基づいてセンサユニット２５０を移動させる。なお、測定子軸２８２を角度α３ａ、α４ａ等に傾斜させるためのセンサユニット２５０の移動量は、演算で求める他、測定子軸２８２の傾斜角度を検知するエンコーダ２８６の出力が角度α３ａ、α４ａ等になるまで、センサユニット２５０をＨ方向に移動させる制御も可能である。

以後、同様に、制御部５０は、測定済みの測定点のＺ位置に基づいて次の測定点のＺ位置を予測し、予測点に基づいてセンサユニット２５０をＺ方向に移動させる移動量を決定して、Ｚ方向移動ユニット２２０のモータ２２５を制御する。また、測定済みの測定点のＺ位置に基づいて、レンズ枠の反りに略合致するように測定子２８１の挿入角度を決定し、その角度に基づいて測定子軸２８２を傾斜させるべく、ＸＹ移動ユニット（２４０、２３０）の各モータを制御してセンサユニット２５０を測定子２８１の先端方向（Ｈ方向）に移動させる。

なお、レンズ枠の測定済みのＺ位置変化に基づく未測定部分のＺ位置変化の予測は、簡易的には１つ前の測定点との差として決定しても良い。すなわち、測定点Ｐ２で実際のレンズ枠のＺ位置が得られたら、次の測定点Ｐ３の測定に際しては、前の測定点との差（測定点Ｐ１とＰ２との差）のΔｚ２だけセンサユニット２５０をＺ方向に移動させる。また、測定子軸２８２のＺ方向の変動範囲に余裕を持たせている場合、未測定部分のＺ位置変化の予測は、単純に測定済みの最終又は最終付近の測定点でのＺ位置と同じとして決定しても良い。測定子軸２８２の傾斜角度は、測定開始点Ｐ１の位置から最後の測定点のＺ位置変化（高さ変化）に応じて予め決められた角度に決定しても良い。

以上のような制御により、高カーブフレームの場合にも、測定子２８１がレンズ枠の溝から外れることなく測定が行える。また、レンズ枠の溝のＺ位置に応じてセンサユニット２５０をＺ方向に移動させ、さらに、測定子２８１をレンズ枠の溝に挿入するときの傾斜角度もフレームの反りに合うようにセンサユニット２５０をＸＹ方向に移動させるため、レンズ枠の溝位置に追従する測定子２８１のＺ方向の変動可能範囲を小さくても良い。このため、測定子軸（測定子を持つアーム）の傾倒でＺ方向の変動範囲を全てカバーする機構に対して、測定子軸２８１の長さを短くでき、レンズ枠の溝位置の追従機構であるＶＨユニット２８０を軽量化できる。測定子２８１による追従機構を軽量化できれば、測定子２８１のより滑らかな動きが可能になるため、測定を高精度で行える。

なお、測定子２８１のＺ方向の追従範囲は余裕を持たせてあり、また、測定子２８１をレンズ枠の溝に挿入するときの傾斜角度もフレームの反りにほぼ沿えばよい。このため、センサユニット２５０のＺ方向の位置制御及び測定子軸２８２の傾斜角度の制御は、上記のようにセンサユニット２５０をＸＹ方向の次の測定点に移動する毎に行わなくても、例えば、３点又は５点の測定点の間隔をおいて行うようにしても良い。

図２０、図２１等においては、Ｚ方向の測定動作を理解しやすく簡単にするために、レンズ枠の各測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４はＹ方向の変動が無いものとしたが、実際の測定においては、レンズ枠の動径形状を測定するときのＸＹ制御と組み合わされて制御される。すなわち、レンズ枠の測定済みの動径形状に基づいて決定されるセンサユニット２５０のＸＹ位置に対して、さらに上記のように測定子軸２８２を傾斜させるために必要なＸＹ位置の変化分が加えられる。

測定されたレンズ枠の三次元形状のデータは、制御部５０が持つメモリに記憶される。片方のレンズ枠の測定が終了すると、センサユニット２５０は、初期位置に後退された後、退避位置まで下降され、もう片方のレンズ枠の初期位置までＸ方向に移動される。その後は、同様な制御によりもう片方のレンズ枠の三次元形状が測定される。

なお、上記で説明したレンズ枠のＺ方向の形状を精度良く測定するための構成及び制御に関しては、前述したレンズ枠の動径形状の測定機構及び制御は必ずしも必要なく、レンズ枠の動径形状の測定機構及び制御は従前と同様であっても良い。

次に、型板ＴＰの測定動作を説明する。図２３は、型板ＴＰの測定時において、測定子軸２８２の中心Ｓｏと、センサユニット２５０の基準点Ｏの移動状態を模式的に示した図である。型板ホルダ３１０に取り付けられた型板ＴＰは、取り付け部３００によってＸＹ平面に平行な状態で、ベースユニット２１０の中央位置に置かれる。

制御部５０は、型板ＴＰのＸＹ方向（動径情報）の測定に際して、測定された型板ＴＰの動径情報に基づいてＸＹ移動ユニットを制御してセンサユニット２５０をＸＹ方向に移動させる。その際、好ましくは、制御部５０は、測定済みの型板ＴＰの動径情報に基づいて未測定部分の動径変化を予測し、その予測した動径変化に応じてセンサユニット２５０をＸＹ方向に移動させる。型板ＴＰの動径情報は、センサユニット２５０のＸＹ方向の移動情報と、型板ＴＰの動径変化に追従して変化する回転ベース２６１の回転角の検出情報と、に基づいて得られる。

図２３において、制御部５０は、型板測定開始信号が入力されると、測定開始時に型板ＴＰの取り付け中心ＴＯのＹ方向で型板ＴＰから離れた所定位置にセンサユニット２５０の基準点Ｏを位置させ、測定子軸２８２のＺ方向の中心部が型板ＴＰの高さに位置するように、Ｚ移動ユニット２２０を制御して退避高さに置かれた測定子軸２８２を上昇させる。このとき、測定子２８１の先端方向がＸ軸を平行になるように、回転ベース２６１を回転させるモータ２６５を制御する。

その後、センサユニット２５０の中心Ｏが型板ＴＰの中心ＴＯに向かうように、センサユニット２５０をＹ方向に移動させる。測定子軸２８２が型板ＴＰの周縁に接触された後、さらにセンサユニット２５０がＹ方向に移動されると、測定子軸２８２は型板ＴＰとの接触位置よりＹ方向へ移動できないため、回転ベース２６１がその中心軸ＬＯ（基準点Ｏ）を中心にして回転される。回転ベース２６１の回転角の変化がエンコーダ２６５ａにより検出されることにより、測定子軸２８２の型板ＴＰへの接触が検知される。制御部５０は、測定子軸２８２の先端方向の回転角θ（ここでは、回転角θはＸ方向に対する角度として説明する）が、ある角度θａ（例えば、５度）となるまで、センサユニット２５０のＹ方向に移動させる。そして、制御部５０は、このときに測定子軸２８２の中心点Ｓｏが位置する点Ｐ１を、測定開始時の測定点として得る。このときの点Ｐ１のＸＹ座標位置は、図２４に示されるように、回転ベース２６１の回転中心である基準点ＯのＸＹ移動の座標位置（Ｘ、Ｙ）と、基準点Ｏに対する測定子軸２８２の中心点Ｓｏのｘｙ座標（ｘ１，ｙ１）から得られる。基準点Ｏに対する点Ｓｏのｘｙ座標（ｘ１，ｙ１）は、点Ｏと中心点Ｏｓとの距離Ｒｓ（これは設計的に既知である）と、Ｘ軸に対する回転角θ１（測定点Ｐ１ではθa）とにより三角関数の計算により求められる。

次に、制御部５０は、次の測定点を測定するために、レンズ枠の動径情報の測定時と同様に、測定済みの測定点に基づいて微小角度Δθ（中心ＴＯを基準にした回転角）の回転に対応する距離だけ、センサユニット２５０（基準点Ｏ）をＸＹ方向に移動させる。なお、型板測定では、測定子２８１の先端方向とは逆方向である矢印Ａ方向（図２３上）に移動させる。測定開始点Ｐ１に続く測定点Ｐ２（図２１では、図示を省く）の測定では、Ｘ方向と平行な方向に測定点Ｐ２があるものとして、Ｘ方向に移動させる。この移動に伴って、型板ＴＰの動径がＹ方向に変動していれば、モータ２６５により与えられる測定圧により測定子軸２８２がその変動に追従し、基準点Ｏを中心に測定子軸２８２の中心点Ｓｏが回転される。なお、測定開始点Ｐ１以降の測定においては、回転ベース２６１は図２２上の矢印Ｂ方向（点Ｏを中心に反時計回りの方向）に常時測定圧が掛けられるように、モータ２６５が制御されている。

図２４において、次の測定点Ｐ２が測定されたときの中心点Ｓｏの回転角をθ２とすると、基準点Ｏに対する中心点Ｓｏの座標（ｘ２，ｙ２）は、距離Ｒｓと回転角θ２とにより求められる。そして、制御部５０は、この測定済みの点Ｐ１，Ｐ２に基づいて次の測定点Ｐ３を測定するためのセンサユニット２５０のＸＹ移動位置を決定する。例えば、点Ｐ１に対する点Ｐ２のＸＹ方向の変動量（Δｘ２，Δｙ２）を求め、次の測定点を測定するためにセンサユニット２５０を移動する際に、変動量（Δｘ２，Δｙ２）を補正した位置に移動させる。以後、これを繰り返すことにより、全周の測定点の位置情報が得られるが、好ましくは、レンズ枠の場合と同様に、測定済みの点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ直線の延長線方向に次の測定点Ｐ３があるものと予測し、センサユニット２５０の基準点Ｏを移動させる。基準点Ｏを移動させたときのセンサユニット２５０のＸＹ移動情報と、中心点Ｓｏが型板ＴＰの動径変動に追従して回転された角度（θ３）とに基づいて、実際の測定点Ｐ３の位置が求められる。次の測定点Ｐ４の測定に際しては、測定済みの点Ｐ２、Ｐ３を基に測定点４の位置する方向を予測し（又は３個以上の測定済み点から曲線を形状として予測することができる）、予測した点に測定子軸２８２が移動するようにセンサユニット２５０の基準点Ｏを移動させる。以後、同様な方法により、未測定部分の測定点を予測してセンサユニット２５０をＸＹ方向に移動させ、全周の測定点の情報を得る。

なお、測定子軸２８２の中心点Ｓｏで得られ測定点を結んだ動径形状ＴＰｓは、型板ＴＰの動径形状よりも測定子軸２８２の半径ｒｓ分だけ一回り大きな形状として得られる。実際の型板ＴＰの動径形状は、動径形状ＴＰｓに対して半径ｒｓの距離分だけ内側に小さい相似形として演算される。

以上のような方法により、センサユニット２５０をＸＹ移動させる構成を持つ測定ユニット２００において、型板ＴＰの形状測定が測定子軸２８２を用いて可能になる。

測定子軸２８２を使用した型板測定方法としては、上記に限らず、種々の方法がある。例えば、測定子軸２８２の前側（図８上の右側であり、測定子２８１の先端側）又は後側（図８上の左側）に型板ＴＰとの接触部を持つように構成する。型板ＴＰの測定時には、制御部５０は、測定子軸２８２が図８上の左側に所定角度（例えば、５度）傾けられた状態で、接触部が垂直（Ｚ方向に平行な面）を維持して型板ＴＰに接触するように、測定済みの型板ＴＰの動径位置に基づき、レンズ枠の動径測定と同様な制御方法により、センサユニット２５０のＸＹ位置及び回転ユニット２６０の回転を制御する。測定子軸２８２を型板ＴＰに押し当てる測定圧は、バネ２９１の付勢力によって与えられる。なお、測定子軸２８２が傾斜されずに、測定子軸２８２が垂直（Ｚ軸に平行）な状態で水平方向に移動される構成においては、型板ＴＰとの接触部は測定子軸２８２の側面（測定子２８１の先端側又は後側）とされる。

眼鏡枠形状測定装置の外観略図である。 フレーム保持ユニットの上面図である。 移動ユニットの上からの斜視図である。 移動ユニットの下からの斜視図である。 Ｚ移動ユニットとＹ移動ユニットの上面斜視図である。 センサユニット２５０の上方斜視図及び回転ユニットの説明図である。 ＶＨユニットの斜視図である。 ＶＨユニットの構成図である。 ＶＨユニットの側面図である。 ＸＹ移動ユニットの変容例である。 装置の制御系ブロック図である。 測定子の先端位置検出の説明図である。 測定子の先端方向をＸＹ座標系で考えた場合の説明する図である。 従来装置の測定機構の説明図である。 測定子の移動状態を示す模式図である。 センサユニットの基準点の移動制御及び測定子の回転方向の制御を説明する図である。 測定子の先端方向の決定に関する変容例の説明図である。 レンズ枠の形状が内側に窪んでいる場合の測定の説明図である。 レンズ枠の形状が直角に近く変化している部分を持つ場合の測定の説明図である。 レンズ枠の反り状態とＺ方向の各測定点を示す拡大図である。 Ｚ方向の各測定点の予測点におけるレンズ枠の断面と、測定子及び測定子軸の傾斜状態を示す図である。 測定子軸を傾けたときの測定子軸の移動量の求め方を説明する図である。 型板の測定時における測定子軸とセンサユニットの基準点の移動状態を示す図である。 型板の測定時における測定点の求め方を説明する図である。

１ 玉型形状測定装置
５０ 制御部
１００ フレーム保持ユニット
２００ 測定ユニット
２１０ 移動ユニット
２２０ Ｚ移動ユニット
２３０ Ｙ移動ユニット
２４０ Ｘ移動ユニット
２５０ センサユニット
２６０ 回転ユニット
２８０ 保持ユニット
２８１ 測定子
２８２ 測定子軸
２８５ 揺動ベース
２８６、２８８ エンコーダ
２９１ バネ
Ｓ１ 軸
Ｓ２ 軸

Claims (4)

1. 眼鏡フレームを所期する状態に保持する眼鏡フレーム保持ユニットと、眼鏡フレームのレンズ枠の溝に押し当てられる針状の先端形状を持つ測定子と、を備え、前記測定子の移動位置を検知してレンズ枠の動径方向（ＸＹ方向）及び動径方向に垂直な方向（Ｚ方向）の三次元形状を測定する眼鏡枠形状測定装置において、
   前記測定子が上部に取り付けられた測定子軸を持ち、該測定子軸を前記測定子の先端方向に傾斜可能に保持すると共に、レンズ枠のＺ方向の変化に追従して前記測定子が移動するように前記測定子軸をＺ方向に移動可能に保持する測定子保持ユニットと、
   前記測定子保持ユニットをＺ方向に移動させるＺ移動手段と、
   前記測定子保持ユニットに設定された所定の基準点に対し、レンズ枠のＺ方向の変化に追従して移動される前記測定子のＺ位置を検知するＺ位置検知手段と、
   前記Ｚ移動ユニットの駆動を制御する制御手段と、
   前記Ｚ移動手段により移動される前記測定子保持ユニットのＺ方向の位置情報及び前記Ｚ位置検知手段の検知情報に基づいてレンズ枠の動径形状に対応するＺ方向の形状を求める演算手段と、を備え、
   前記制御手段は、レンズ枠の測定途中では、レンズ枠の測定済みのＺ方向の位置に基づいて前記測定子保持ユニットを移動させるＺ方向の位置を決定し、決定したＺ方向の位置に従って前記Ｚ移動手段の駆動を制御することを特徴とする眼鏡枠形状測定装置。
2. 請求項１の眼鏡枠形状測定装置において、前記制御手段は、レンズ枠の測定済みのＺ方向の位置に基づいて未測定部分のＺ方向の位置変化を予測し、該予測結果に基づいて前記測定子保持ユニットを移動させるＺ方向の位置を決定することを特徴とする眼鏡枠形状測定装置。
3. 請求項１の眼鏡枠形状測定装置は、前記測定子保持ユニットを前記測定子の先端方向に移動させるＸＹ移動手段を備え、前記制御手段は、レンズ枠の測定済みのＺ方向の位置に基づいて未測定部分のＺ方向の位置変化を予測し、該予測結果に基づいて前記測定子保持ユニットを移動させるＺ方向の位置を決定すると共に、前記予測結果に基づいて前記測定子軸の傾斜角を決定し、前記測定子がレンズ枠の溝に押し当てられることによって前記測定子軸が前記傾斜角まで傾斜するように前記ＸＹ移動手段の駆動を制御することを特徴とする眼鏡枠形状測定装置。
4. 請求項３の眼鏡枠形状測定装置において、前記制御手段は、予測したレンズ枠の未測定部分のＺ方向の位置が高くなるに従って前記測定子軸が大きく傾斜するように前記傾斜角を決定すること特徴とする眼鏡枠形状測定装置。

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