JP3345016B2 - 表面の曲率測定装置における、または該装置に関する改良 - Google Patents
表面の曲率測定装置における、または該装置に関する改良Info
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- JP3345016B2 JP3345016B2 JP50048596A JP50048596A JP3345016B2 JP 3345016 B2 JP3345016 B2 JP 3345016B2 JP 50048596 A JP50048596 A JP 50048596A JP 50048596 A JP50048596 A JP 50048596A JP 3345016 B2 JP3345016 B2 JP 3345016B2
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- B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
- B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
- B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
- B07C5/04—Sorting according to size
- B07C5/10—Sorting according to size measured by light-responsive means
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/255—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring radius of curvature
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Optical Measuring Cells (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、表面の曲率を測定するための装置に関す
る。
る。
より詳細には（但し限定するものではないが）例えば
生産ラインにおいて、製造中の製品の表面曲率が曲率仕
様内に収まっているかどうかを示すためのシンプルかつ
正確な指標、ならびに所期の曲率仕様からの偏差の指標
を提供する装置に関する。
生産ラインにおいて、製造中の製品の表面曲率が曲率仕
様内に収まっているかどうかを示すためのシンプルかつ
正確な指標、ならびに所期の曲率仕様からの偏差の指標
を提供する装置に関する。
本願発明の１つの実施例は例えば、正確なレンズ製造
を目的とする、眼鏡レンズの曲率半径測定に関する。現
在可能な程度よりさらに正確に眼鏡レンズの曲率半径を
測定するために、レンズの様々な領域に亘る曲率半径、
レンズの度数、およびプリズム屈折力を正確に測定する
ための器具が望まれている。また、パッケージに正しい
レンズの度数を印刷するために、製造ラインにおいてレ
ンズを測定して包装前に確認する必要もある。
を目的とする、眼鏡レンズの曲率半径測定に関する。現
在可能な程度よりさらに正確に眼鏡レンズの曲率半径を
測定するために、レンズの様々な領域に亘る曲率半径、
レンズの度数、およびプリズム屈折力を正確に測定する
ための器具が望まれている。また、パッケージに正しい
レンズの度数を印刷するために、製造ラインにおいてレ
ンズを測定して包装前に確認する必要もある。
別の実施例は、正確なレンズ製造のために、コンタク
トレンズの曲率半径を測定しなければならないという問
題に関する。コンタクトレンズの曲率半径を現在可能な
程度よりも正確に測定するために、レンズの様々な領域
に亘る曲率半径を客観的、かつ正確に測定するための器
具が望まれている。
トレンズの曲率半径を測定しなければならないという問
題に関する。コンタクトレンズの曲率半径を現在可能な
程度よりも正確に測定するために、レンズの様々な領域
に亘る曲率半径を客観的、かつ正確に測定するための器
具が望まれている。
本願発明の課題は、前記の必要性を満たす装置を提供
することであり、それによってレンズのより迅速で正確
な測定が可能になる。
することであり、それによってレンズのより迅速で正確
な測定が可能になる。
本発明によれば、少なくとも１つの電磁放射光源と、
電磁放射光線検出装置と、前記検出装置と表面の間に配
置されたビームスプリッタと、前記光源からの放射光線
は前記ビームスプリッタを介して表面上に向けられてお
り、表面で反射された光源からの放射光線を前記検出装
置において焦点を結ぶよう配置、構成したレンズ装置
と、前記レンズ装置は、それぞれのビームの反射角を前
記検出装置上にて物理的変位量に変換するものであっ
て、前記検出装置により検出された信号より測定値を算
出する算出装置とを具備し、さらに、前記レンズ装置を
介して表面から前記検出装置上へ反射される複数のビー
ムを供給するために、表面にわたって光源からの放射の
ビームを走査する、前記レンズ装置の焦点位置に位置す
る走査装置とを具備し、前記検出装置は２次元検出器か
らなることを特徴とする、表面の曲率測定装置が提供さ
れる。
電磁放射光線検出装置と、前記検出装置と表面の間に配
置されたビームスプリッタと、前記光源からの放射光線
は前記ビームスプリッタを介して表面上に向けられてお
り、表面で反射された光源からの放射光線を前記検出装
置において焦点を結ぶよう配置、構成したレンズ装置
と、前記レンズ装置は、それぞれのビームの反射角を前
記検出装置上にて物理的変位量に変換するものであっ
て、前記検出装置により検出された信号より測定値を算
出する算出装置とを具備し、さらに、前記レンズ装置を
介して表面から前記検出装置上へ反射される複数のビー
ムを供給するために、表面にわたって光源からの放射の
ビームを走査する、前記レンズ装置の焦点位置に位置す
る走査装置とを具備し、前記検出装置は２次元検出器か
らなることを特徴とする、表面の曲率測定装置が提供さ
れる。
前記走査装置は走査ミラープリズムとすることもでき
る。
る。
前記走査装置は別のレンズ装置と共に用いる光シャッ
タとすることもできる。
タとすることもできる。
前記光シャッタはアドレスにより呼出可能な光スイッ
チアレイを具備する。
チアレイを具備する。
本願装置は切削工具の制御、または区別作業に用いる
こともできる。
こともできる。
本願発明の実施例を、添付の図面を参照しながら単な
る例示として以下に説明する。
る例示として以下に説明する。
図１は、ゴー・ノーゴー・レンズ測定装置のブロック
略図である。
略図である。
図２は、図１のシステムに用いられるマルチビーム検
出システムのブロック略図である。
出システムのブロック略図である。
図３は、デュアルビームシステムのパラメータを示す
略図である。
略図である。
図４は、マルチビームを使用するレンズ試験システム
のブロック略図である。
のブロック略図である。
図５は、図４に示したシステムに用いるスキャナのよ
り詳細なブロック略図である。
り詳細なブロック略図である。
図６は、AMROCレンズ区分け／検査機を用いた製造ラ
イン制御システムの若干略示したブロック図である。
イン制御システムの若干略示したブロック図である。
図７は、別のレンズ測定システムのブロック略図であ
る。
る。
図８は、コンタクトレンズの表面を測定するための装
置のブロック略図である。
置のブロック略図である。
本願明細書と関連のあるレンズ製造システムの背景情
報に関しては、英国同時係属出願9213626.6.（AMROCレ
ンズ測定システムに関わる）を参照されたい。
報に関しては、英国同時係属出願9213626.6.（AMROCレ
ンズ測定システムに関わる）を参照されたい。
図１において、本願装置はレーザ光源１を具備し、こ
のレーザ光源１は可視スペクトルまたは不可視スペクト
ル域のどちらの光を発射するように構成することもでき
る。可視波長域で光を発すれば、操作者はレンズ２上の
どこを測定しているのかを知ることができる。レーザ１
により平行ビーム1aが発射され、プリズム３によって２
つのビーム1bと1cに分割される。ビーム1bと1cはビーム
スプリッタ５によりレンズ２の表面４へ向けられる。曲
率半径を測定する１つの方法によれば、まず表面４に対
する法線2aの位置を求める必要があり、この為の測定方
法および装置は英国同時係属出願9213626.6に詳しく記
載されている。ビーム1bを用いて法線の位置を確認した
後、この法線は後に表面４の曲率半径を算出する際の基
準として用いられる。ビーム1bから既知の距離だけ離れ
た位置で反射されたビーム1cは変換レンズ７により検出
器６上で焦点を結ぶ。変換レンズ７は角偏位を検出器６
上における物理的変位量に変換する。表面４からの反射
ビームの位置は、法線2aの位置が求められるとすぐに記
憶装置８に記録され、この情報は、上記英国同時係属出
願において記載の如く、曲率半径の計算に用いられる。
記憶装置８はアナログ／ディジタル変換器９を介して検
出器６から情報を受け取る。アナログ／ディジタル変換
器９は検出器6aおよびビームスプリッタ5aから得られた
フラグ信号を受け取る。このフラグ信号は、ビームが表
面に対して直角である時、有効な測定値が検出器６から
得られることを示す。計算により求められた曲率半径値
は比較器10において、理想レンズおよび許容できるゴー
・ノーゴー限界を規定する設計パラメータに基づく、予
めプログラムされたデータと比較される。設計パラメー
タは記憶装置８、または、測定過程と比較結果を監視す
る役目を持つプロセッサ11に保存しておけば有利であ
る。設計パラメータは所望の実施態様に応じて変化させ
ればよく、プログラマ12によりプロセッサ11にプログラ
ムしてもよい。プログラマ12はコネクタ13（略示す）を
用いてプロセッサ11に結合することができる。プロセッ
サの制御はキーボード14を介して行うことができ、測定
結果はデイスプレイ画面15上に適宜な形式にて表示させ
ることもできる。
のレーザ光源１は可視スペクトルまたは不可視スペクト
ル域のどちらの光を発射するように構成することもでき
る。可視波長域で光を発すれば、操作者はレンズ２上の
どこを測定しているのかを知ることができる。レーザ１
により平行ビーム1aが発射され、プリズム３によって２
つのビーム1bと1cに分割される。ビーム1bと1cはビーム
スプリッタ５によりレンズ２の表面４へ向けられる。曲
率半径を測定する１つの方法によれば、まず表面４に対
する法線2aの位置を求める必要があり、この為の測定方
法および装置は英国同時係属出願9213626.6に詳しく記
載されている。ビーム1bを用いて法線の位置を確認した
後、この法線は後に表面４の曲率半径を算出する際の基
準として用いられる。ビーム1bから既知の距離だけ離れ
た位置で反射されたビーム1cは変換レンズ７により検出
器６上で焦点を結ぶ。変換レンズ７は角偏位を検出器６
上における物理的変位量に変換する。表面４からの反射
ビームの位置は、法線2aの位置が求められるとすぐに記
憶装置８に記録され、この情報は、上記英国同時係属出
願において記載の如く、曲率半径の計算に用いられる。
記憶装置８はアナログ／ディジタル変換器９を介して検
出器６から情報を受け取る。アナログ／ディジタル変換
器９は検出器6aおよびビームスプリッタ5aから得られた
フラグ信号を受け取る。このフラグ信号は、ビームが表
面に対して直角である時、有効な測定値が検出器６から
得られることを示す。計算により求められた曲率半径値
は比較器10において、理想レンズおよび許容できるゴー
・ノーゴー限界を規定する設計パラメータに基づく、予
めプログラムされたデータと比較される。設計パラメー
タは記憶装置８、または、測定過程と比較結果を監視す
る役目を持つプロセッサ11に保存しておけば有利であ
る。設計パラメータは所望の実施態様に応じて変化させ
ればよく、プログラマ12によりプロセッサ11にプログラ
ムしてもよい。プログラマ12はコネクタ13（略示す）を
用いてプロセッサ11に結合することができる。プロセッ
サの制御はキーボード14を介して行うことができ、測定
結果はデイスプレイ画面15上に適宜な形式にて表示させ
ることもできる。
本願の装置は、プログラマ12からのデータによりプロ
グラムされることにより、新しい曲率半径の範囲を規定
するゴー・ノーゴー設計パラメータを新たにプログラム
する必要が生じない限り、プログラム装置12とは独立し
て動作可能であることが理解されよう。
グラムされることにより、新しい曲率半径の範囲を規定
するゴー・ノーゴー設計パラメータを新たにプログラム
する必要が生じない限り、プログラム装置12とは独立し
て動作可能であることが理解されよう。
別の測定方法によれば法線を求める必要はない。この
別の測定方法は球面計と同様の原理に基づいているが、
非接触型であり、場合によってはより正確である。図２
に示すように、この別の測定方法においては、レーザ光
源19を用いて複数の平行ビーム16、17、18が作られる。
すなわち、前記光源から３つの素子21、22、23を有する
３素子ビームスプリッタ20に向けて光線が発射されるこ
とにより、それぞれの素子が各々のビーム16、17、18を
発生するのである。各ビーム16、17、18はお互いに平行
で既知の一定間隔だけ離れている。これらビームは被検
査レンズの表面24により反射され、検出器25に到達す
る。検出器25により求められた、反射ビームの位置に関
するデータは図示しないメモリに記憶され、被検査表面
24の曲率半径を計算するために用いられる。
別の測定方法は球面計と同様の原理に基づいているが、
非接触型であり、場合によってはより正確である。図２
に示すように、この別の測定方法においては、レーザ光
源19を用いて複数の平行ビーム16、17、18が作られる。
すなわち、前記光源から３つの素子21、22、23を有する
３素子ビームスプリッタ20に向けて光線が発射されるこ
とにより、それぞれの素子が各々のビーム16、17、18を
発生するのである。各ビーム16、17、18はお互いに平行
で既知の一定間隔だけ離れている。これらビームは被検
査レンズの表面24により反射され、検出器25に到達す
る。検出器25により求められた、反射ビームの位置に関
するデータは図示しないメモリに記憶され、被検査表面
24の曲率半径を計算するために用いられる。
後述する等式により示される如く、図３に示された２
つの測定角度φとθ、ビーム間の距離ｘと、所望の曲率
半径との間には単純な関係が成り立つ。
つの測定角度φとθ、ビーム間の距離ｘと、所望の曲率
半径との間には単純な関係が成り立つ。
言うまでもなく、反射されて戻ってきたビームと様々
な入力ビームとを区別しなければならない。そのための
１つの手段として、それぞれのビームを別々に励起し
て、裏側表面で反射されたビームを一義的に区別する事
ができるようにする。これは、例えば各々のビーム位置
毎に別々のレーザを設け、順次スイッチオンすることに
より実現できる。別の手段としては、偏光を用い、各偏
光毎に別個の検出器を使用する。後者によれば測定前に
法線を求める必要がない。ただし、この方法は、ビーム
間隔が大きい場合には、球面においてのみ正確である。
しかし、ビーム間が狭ければ、表面が平滑なあらゆる断
面形状に適用することができる。
な入力ビームとを区別しなければならない。そのための
１つの手段として、それぞれのビームを別々に励起し
て、裏側表面で反射されたビームを一義的に区別する事
ができるようにする。これは、例えば各々のビーム位置
毎に別々のレーザを設け、順次スイッチオンすることに
より実現できる。別の手段としては、偏光を用い、各偏
光毎に別個の検出器を使用する。後者によれば測定前に
法線を求める必要がない。ただし、この方法は、ビーム
間隔が大きい場合には、球面においてのみ正確である。
しかし、ビーム間が狭ければ、表面が平滑なあらゆる断
面形状に適用することができる。
別々の複数のレーザにせよ、１つのレーザとビームス
プリッタの組み合わせにせよ、一連のビームを使用する
ことにより局部的な曲率半径を求めることができる。ま
た間隔の異なる複数のビーム対を例えば全体の曲率半径
が求められ、図２にこの目的に用いることのできる装置
を示す。
プリッタの組み合わせにせよ、一連のビームを使用する
ことにより局部的な曲率半径を求めることができる。ま
た間隔の異なる複数のビーム対を例えば全体の曲率半径
が求められ、図２にこの目的に用いることのできる装置
を示す。
ビーム対を使うことにより、２焦点用付加度数領域
（付加領域と呼ばれる）の曲率半径を、主表面から区別
して求めることが可能である。裏側表面からの反射を利
用することにより、レンズの度数を求めることができ
る。生産ライン上でマルチビーム装置を用いて、特定の
種類のレンズを見分けることができる。測定した曲率半
径から参照用テーブルを利用してレンズの度数を求める
ことができる。この情報は、レンズが包装してある袋に
ラベルを印刷し、および／または生産ラインを常時チェ
ックしてレンズの型が仕様からはずれる時点を求めるた
めに用いることができる。
（付加領域と呼ばれる）の曲率半径を、主表面から区別
して求めることが可能である。裏側表面からの反射を利
用することにより、レンズの度数を求めることができ
る。生産ライン上でマルチビーム装置を用いて、特定の
種類のレンズを見分けることができる。測定した曲率半
径から参照用テーブルを利用してレンズの度数を求める
ことができる。この情報は、レンズが包装してある袋に
ラベルを印刷し、および／または生産ラインを常時チェ
ックしてレンズの型が仕様からはずれる時点を求めるた
めに用いることができる。
レンズ面に亘る長さを測定することにより、例えば複
数のレーザ光源からの複数のビームを用い、そしてビー
ム対の反射角度を利用して２焦点レンズの付加領域を測
定することにより、曲率半径を求めることができる。ビ
ーム対を用いれば、主表面の曲率半径と付加領域の曲率
半径とを区別することができる。上記の方法は半完成レ
ンズおよびストック・レンズに通用する。
数のレーザ光源からの複数のビームを用い、そしてビー
ム対の反射角度を利用して２焦点レンズの付加領域を測
定することにより、曲率半径を求めることができる。ビ
ーム対を用いれば、主表面の曲率半径と付加領域の曲率
半径とを区別することができる。上記の方法は半完成レ
ンズおよびストック・レンズに通用する。
複数のビームを使うものとは別の方法を図４に示す。
図中、図１に対応する部材には同じ参照番号が付けられ
ている。この別の構成において、光源１からのビーム
は、変換レンズ７の焦点に配置された走査ミラープリズ
ム装置26により表面４上に走査される。あるいは図５に
示す如く、光シャッタ27をレンズ28と組み合わせて用い
ることもできる。こうして、表面断面形状を知るため
の、連続的または可変のサンプル間隔が得られる。
図中、図１に対応する部材には同じ参照番号が付けられ
ている。この別の構成において、光源１からのビーム
は、変換レンズ７の焦点に配置された走査ミラープリズ
ム装置26により表面４上に走査される。あるいは図５に
示す如く、光シャッタ27をレンズ28と組み合わせて用い
ることもできる。こうして、表面断面形状を知るため
の、連続的または可変のサンプル間隔が得られる。
リアルタイムで測定を行って、面加工作業を行いつ
つ、測定装置の出力によって切削工具を制御することが
できる。すなわち、所期の曲率半径または形状が得られ
ると、必要に応じて加工を修正したり、機械を停止する
自動システムが提供される。装置は携帯式としたり、旋
盤または台座に一時的に取り付けるなどして、被検査面
のそばに配置しておくことができる。
つ、測定装置の出力によって切削工具を制御することが
できる。すなわち、所期の曲率半径または形状が得られ
ると、必要に応じて加工を修正したり、機械を停止する
自動システムが提供される。装置は携帯式としたり、旋
盤または台座に一時的に取り付けるなどして、被検査面
のそばに配置しておくことができる。
図３における、曲率半径ｒと、２つの平行ビームの既
知の間隔ｘとを決定する等式を以下に示す。
知の間隔ｘとを決定する等式を以下に示す。
上式において、 ｒ＝所望の曲率半径、 ｘ＝ビーム間隔、 θ＝表面法線上側の測定角度、 φ＝表面法線下側の測定角度、である。
複数のレーザのそれぞれの波長を異なったものにする
ことにより、波長フィルタを用いてレーザを分離し、個
々の波長にリニア検出器を使用できる。こうすることに
より、ビーム同士を非常に近づける、すなわちｘを小さ
くでき、なおかつ反射ビーム同士を分離することができ
る。これは機械走査式のAMROCに用いると曲率半径の分
解能が向上するため、好適である。
ことにより、波長フィルタを用いてレーザを分離し、個
々の波長にリニア検出器を使用できる。こうすることに
より、ビーム同士を非常に近づける、すなわちｘを小さ
くでき、なおかつ反射ビーム同士を分離することができ
る。これは機械走査式のAMROCに用いると曲率半径の分
解能が向上するため、好適である。
図１の変形例を図４に示す。図中、プリズム３に代わ
って複数のビームを作り出す走査システムが設けられて
いる。スキャナ26によって、被検査面上にこれらのビー
ムを走査することができる。これらビームは図１に示す
ごとく、変換レンズ７から光軸に平行に射出される。こ
れらのビームが被検査面に達すると変換レンズ７の方へ
反射され、この変換レンズにより検出器６上における物
理的偏位に変換される。上記の等式を用いれば、隣り合
わせの、あるいは異なるビームの組み合わせを用いるこ
とにより曲率半径を求められる。出力は上記英国同時係
属出願に記載の如く表示することができる。
って複数のビームを作り出す走査システムが設けられて
いる。スキャナ26によって、被検査面上にこれらのビー
ムを走査することができる。これらビームは図１に示す
ごとく、変換レンズ７から光軸に平行に射出される。こ
れらのビームが被検査面に達すると変換レンズ７の方へ
反射され、この変換レンズにより検出器６上における物
理的偏位に変換される。上記の等式を用いれば、隣り合
わせの、あるいは異なるビームの組み合わせを用いるこ
とにより曲率半径を求められる。出力は上記英国同時係
属出願に記載の如く表示することができる。
変換レンズと、被検査表面の間にビームスプリッタを
用いることによっても、ビームを変換レンズ７の光軸と
平行にすることができる。
用いることによっても、ビームを変換レンズ７の光軸と
平行にすることができる。
図４のスキャナは図５に示したように、レンズ28と、
アドレスによって呼出可能な光スイッチアレイより構成
することができる。前記アレイはシャッター27を規定す
る。アレイの（図示しない）光源は、呼出可能な前記ア
レイ全体をカバーする平行ビームより成る。アドレスに
より呼出可能なアレイは小型の光シャッターのマトリッ
クスより成り、普通の状態では不透明であるが、スイッ
チオンされると光透過させる。よって、前記シャッター
のマトリックスにより変換レンズ７の光軸に平行なあら
ゆるビームを発生させることができる。よって、機械式
のスライダーに依らずして被試験表面上に１つまたは複
数のビームを走査することが可能である。これにより、
測定過程を大幅にスピードアップできる。
アドレスによって呼出可能な光スイッチアレイより構成
することができる。前記アレイはシャッター27を規定す
る。アレイの（図示しない）光源は、呼出可能な前記ア
レイ全体をカバーする平行ビームより成る。アドレスに
より呼出可能なアレイは小型の光シャッターのマトリッ
クスより成り、普通の状態では不透明であるが、スイッ
チオンされると光透過させる。よって、前記シャッター
のマトリックスにより変換レンズ７の光軸に平行なあら
ゆるビームを発生させることができる。よって、機械式
のスライダーに依らずして被試験表面上に１つまたは複
数のビームを走査することが可能である。これにより、
測定過程を大幅にスピードアップできる。
図６は、AMROCゴー・ノーゴーユニットまたはそれに
相当するマルチビーム装置38を、レンズまたは眼鏡製造
ライン39の制御に用いた例を示す。レンズは製造工程を
出た後、１カ所に集束される複数のコンベヤーベルトに
送られる。この地点にAMROCユニット装置38を配置して
おけば、線路41を介して区分け装置42を制御して、レン
ズを様々な出口、例えば保管容器43、44、45、46に入れ
て、表側表面の「標準」範囲別に区分けすることができ
る。前記ユニットには様々な「標準」曲率半径がプログ
ラムされ、レンズの通過にともなって測定を行い、区分
け装置42に対して、レンズを正しい保管容器あるいは加
工用容器に入れるための制御信号を送る。さらに、前記
ユニットから得られた結果は線路40を介して、製造工程
を制御するために用いることができる。これは、１秒間
に約１個の割合でレンズが製造されることもあるため、
大変有意義であり、このフィードバックにより、いつ表
面が仕様から逸脱するかを知ることができる。エラーの
検知は早ければ早いほど無駄なレンズの製造を減らすこ
とができるのであり、上記の構成により、製造工程の更
新の際に必要な停止時間を最小限に抑えることができ
る。
相当するマルチビーム装置38を、レンズまたは眼鏡製造
ライン39の制御に用いた例を示す。レンズは製造工程を
出た後、１カ所に集束される複数のコンベヤーベルトに
送られる。この地点にAMROCユニット装置38を配置して
おけば、線路41を介して区分け装置42を制御して、レン
ズを様々な出口、例えば保管容器43、44、45、46に入れ
て、表側表面の「標準」範囲別に区分けすることができ
る。前記ユニットには様々な「標準」曲率半径がプログ
ラムされ、レンズの通過にともなって測定を行い、区分
け装置42に対して、レンズを正しい保管容器あるいは加
工用容器に入れるための制御信号を送る。さらに、前記
ユニットから得られた結果は線路40を介して、製造工程
を制御するために用いることができる。これは、１秒間
に約１個の割合でレンズが製造されることもあるため、
大変有意義であり、このフィードバックにより、いつ表
面が仕様から逸脱するかを知ることができる。エラーの
検知は早ければ早いほど無駄なレンズの製造を減らすこ
とができるのであり、上記の構成により、製造工程の更
新の際に必要な停止時間を最小限に抑えることができ
る。
図７は眼鏡レンズを測定するための、本願発明の変形
例の略図である。図中、AMROCヘッド29は光源32、検出
器34、ビームスプリッタ33および変換レンズ36を具備
し、検査しようとする眼鏡レンズ31の上に位置するよう
配設される。先に述べた同時係属出願に記載された基本
的な方法と同様、ヘッドにより被検査レンズは走査さ
れ、鏡面反射光の反射角が測定される。これら反射角お
よび表面からの法線を基準とした位置を知ることによ
り、表面の曲率半径を計算することができる。ヘッドは
表面に対する法線を中心として回転自在であるため、表
面全域を測定可能である。この方法はまた、あらゆる内
側表面または裏側表面を測定するためにも用いることが
できる。眼鏡レンズの表側表面および裏側表面を測定す
るとこにより、その材料の屈折率を求めることができ
る。眼鏡レンズ31の透過側にもう１つヘッド30を配設す
れば、レンズの度、ならびに両面間のプリズム屈折力を
導き出せる。このヘッドにより、透過ビームと、表面の
既知の場所に入射する入射ビームとの成す角度が測定さ
れる。この測定により、レンズの度に関する情報ならび
に両面間のプリズム屈折力を求めることができる。下側
のヘッド30は変換レンズ37と検出器35、あるいは変換レ
ンズ37と上側ヘッドに向けて発光する（図示しない）レ
ーザ高原により構成することができ、よってその位置は
組み入れられた検出器上に示される。
例の略図である。図中、AMROCヘッド29は光源32、検出
器34、ビームスプリッタ33および変換レンズ36を具備
し、検査しようとする眼鏡レンズ31の上に位置するよう
配設される。先に述べた同時係属出願に記載された基本
的な方法と同様、ヘッドにより被検査レンズは走査さ
れ、鏡面反射光の反射角が測定される。これら反射角お
よび表面からの法線を基準とした位置を知ることによ
り、表面の曲率半径を計算することができる。ヘッドは
表面に対する法線を中心として回転自在であるため、表
面全域を測定可能である。この方法はまた、あらゆる内
側表面または裏側表面を測定するためにも用いることが
できる。眼鏡レンズの表側表面および裏側表面を測定す
るとこにより、その材料の屈折率を求めることができ
る。眼鏡レンズ31の透過側にもう１つヘッド30を配設す
れば、レンズの度、ならびに両面間のプリズム屈折力を
導き出せる。このヘッドにより、透過ビームと、表面の
既知の場所に入射する入射ビームとの成す角度が測定さ
れる。この測定により、レンズの度に関する情報ならび
に両面間のプリズム屈折力を求めることができる。下側
のヘッド30は変換レンズ37と検出器35、あるいは変換レ
ンズ37と上側ヘッドに向けて発光する（図示しない）レ
ーザ高原により構成することができ、よってその位置は
組み入れられた検出器上に示される。
プログレッシブレンズ、アスチグマチックレンズ等の
トーリック眼鏡レンズを２直交平面で測定することがで
きる。
トーリック眼鏡レンズを２直交平面で測定することがで
きる。
コンタクトレンズおよび／または角膜の測定用変形例
の略図を図８に示す。
の略図を図８に示す。
コンタクトレンズの曲率半径範囲は限られているた
め、コンタクトレンズを包み込むようにして表面を素早
く捕らえることのできる光学系を用いることが可能であ
る。この方法を使えば、入射光線は表面に対してほぼ垂
直となり、よって良好な表面であれば反射光線のとる経
路は入射光線の経路に近くなる。表面が良好でない場
合、光線は予想された位置に反射されてこない。この法
線からの偏りないし摂動はしたがって検知器アレイによ
り測定でき、表面曲率半径および「完全な」表面からの
偏差を測定することができる。
め、コンタクトレンズを包み込むようにして表面を素早
く捕らえることのできる光学系を用いることが可能であ
る。この方法を使えば、入射光線は表面に対してほぼ垂
直となり、よって良好な表面であれば反射光線のとる経
路は入射光線の経路に近くなる。表面が良好でない場
合、光線は予想された位置に反射されてこない。この法
線からの偏りないし摂動はしたがって検知器アレイによ
り測定でき、表面曲率半径および「完全な」表面からの
偏差を測定することができる。
図８において、光源１からの光線（レーザでよい）は
ビームスプリッタ３と主変換レンズ４を介してコンタク
トレンズ２に向けて照射される。光線はコンタクトレン
ズ２上に入射し、変換レンズ４を介して反射されてく
る。そして、ビームスプリッタ３を通過した後検知器５
に向かう。レンズ２が完全であれば、光線は点ｘにおい
て検知器５に到達するが、わずかでも不完全さがあると
光線の到達点は例えばx1となる。コンタクトレンズ２へ
の光線およびコンタクトレンズ２からの反射光線を方向
付けるレンズ４は、入れ子状態になった一連の玉葱状の
エレメント６、７、８から成り、コンタクトレンズ２の
端部からの光線を漸進的に曲げて角度を浅くする。エレ
メント６、７、８それぞれの度数は小さくても、組み合
わせることにより非常に度数の強い１つのレンズとし
て、コンタクトレンズ２の端部にまたがる角度範囲をカ
バーすることができる。そして光線はもう１つのレンズ
９に到達し、これにより検知器５に向けられる。
ビームスプリッタ３と主変換レンズ４を介してコンタク
トレンズ２に向けて照射される。光線はコンタクトレン
ズ２上に入射し、変換レンズ４を介して反射されてく
る。そして、ビームスプリッタ３を通過した後検知器５
に向かう。レンズ２が完全であれば、光線は点ｘにおい
て検知器５に到達するが、わずかでも不完全さがあると
光線の到達点は例えばx1となる。コンタクトレンズ２へ
の光線およびコンタクトレンズ２からの反射光線を方向
付けるレンズ４は、入れ子状態になった一連の玉葱状の
エレメント６、７、８から成り、コンタクトレンズ２の
端部からの光線を漸進的に曲げて角度を浅くする。エレ
メント６、７、８それぞれの度数は小さくても、組み合
わせることにより非常に度数の強い１つのレンズとし
て、コンタクトレンズ２の端部にまたがる角度範囲をカ
バーすることができる。そして光線はもう１つのレンズ
９に到達し、これにより検知器５に向けられる。
光源１を移動させ、および／または一連の別々のビー
ムを使用することにより、光線をコンタクトレンズ２上
の様々な位置に放射できる。ビームスプリッタ３が検出
器範囲全体をカバーするように構成しておけば、ビーム
スプリッタ３内での偏差によるエラーを防止することが
できる。測定用レンズ４に対してコンタクトレンズ２
を、あるいはその逆に後者を前者に対して回転させれ
ば、コンタクトレンズ２の全表面の測定が容易になる。
さらにビームスプリッタ３と、検出器５と、光源１とを
主変換レンズ４と分離することもでき、そうすれば部材
１、３、５をレンズ２および変換レンズ４に対して回転
させて、得られた測定値から表面形状を構築することが
できる。一連の別々のビームをコンタクトレンズの表面
全体に用い、２次元検出器アレイを使用することによ
り、表面の情報を非常に早く得ることが可能となる。
ムを使用することにより、光線をコンタクトレンズ２上
の様々な位置に放射できる。ビームスプリッタ３が検出
器範囲全体をカバーするように構成しておけば、ビーム
スプリッタ３内での偏差によるエラーを防止することが
できる。測定用レンズ４に対してコンタクトレンズ２
を、あるいはその逆に後者を前者に対して回転させれ
ば、コンタクトレンズ２の全表面の測定が容易になる。
さらにビームスプリッタ３と、検出器５と、光源１とを
主変換レンズ４と分離することもでき、そうすれば部材
１、３、５をレンズ２および変換レンズ４に対して回転
させて、得られた測定値から表面形状を構築することが
できる。一連の別々のビームをコンタクトレンズの表面
全体に用い、２次元検出器アレイを使用することによ
り、表面の情報を非常に早く得ることが可能となる。
大径のビームを用いることにより、平均曲率半径を測
定することができる。コンタクトレンズ表面上に、拡大
されたビームを投射することにより、反射ビームの辺縁
部を基にして非常に正確に平均曲率半径を求めることが
できる。つまり、この大径ビームの直径だけ離れた２つ
のビームに等しく、スキャンしなくても前記情報が得ら
れるのである。
定することができる。コンタクトレンズ表面上に、拡大
されたビームを投射することにより、反射ビームの辺縁
部を基にして非常に正確に平均曲率半径を求めることが
できる。つまり、この大径ビームの直径だけ離れた２つ
のビームに等しく、スキャンしなくても前記情報が得ら
れるのである。
コンタクトレンズの検査を実行するにあたって、レン
ズの前側表面上の光学領域、外側領域および中間領域の
曲率半径を測定する必要がある。さらに、ハード、ソフ
ト両方のコンタクトレンズにおいて、裏側表面上の２つ
の領域も、液体（通常は塩水）に浸漬した状態で測定し
なければならない。また、屈折率の測定も必要であり、
これは本願の装置により為し得る。
ズの前側表面上の光学領域、外側領域および中間領域の
曲率半径を測定する必要がある。さらに、ハード、ソフ
ト両方のコンタクトレンズにおいて、裏側表面上の２つ
の領域も、液体（通常は塩水）に浸漬した状態で測定し
なければならない。また、屈折率の測定も必要であり、
これは本願の装置により為し得る。
変換レンズと検出器より成る光学測定ヘッド（以降、
AMROCヘッドと呼び、英国同時係属出願9213626.6および
9211233.3に記載されている）をレンズの透過ビーム側
に組み入れることにより、レンズの度数を求めることが
できる。これにより透過ビームと、表側表面の既知の場
所に入射する入射ビームとの成す角度が測定され、この
角度からレンズ全体の度数を求めることができる。上記
の測定によって２面間のプリズム屈折力に関する情報を
得ることにもできる。
AMROCヘッドと呼び、英国同時係属出願9213626.6および
9211233.3に記載されている）をレンズの透過ビーム側
に組み入れることにより、レンズの度数を求めることが
できる。これにより透過ビームと、表側表面の既知の場
所に入射する入射ビームとの成す角度が測定され、この
角度からレンズ全体の度数を求めることができる。上記
の測定によって２面間のプリズム屈折力に関する情報を
得ることにもできる。
上記の方法は、眼内レンズの測定にも利用できる。眼
内レンズの場合、レンズの厚さによってはそれぞれの面
からの反射光同士が近すぎて分解できないことがある。
１つの対処法として、眼内レンズを屈折率整合液体に
「浮かべ」て、裏側表面からの反射を取り除くことがで
きる。裏側表面を測定したい場合には眼内レンズを裏返
せばよい。
内レンズの場合、レンズの厚さによってはそれぞれの面
からの反射光同士が近すぎて分解できないことがある。
１つの対処法として、眼内レンズを屈折率整合液体に
「浮かべ」て、裏側表面からの反射を取り除くことがで
きる。裏側表面を測定したい場合には眼内レンズを裏返
せばよい。
コンタクトレンズを直接測定する他、有意義な応用例
としてコンタクトレンズや眼内レンズの切削に使われる
旋盤上の切削工具の制御がある。この実施例においては
コンタクトレンズおよび／または眼内レンズ用旋盤を設
定するためのユニットが具備され、それによって得られ
た検査および給送に関するデータが旋盤制御装置に送ら
れるため、自動的な製造が一層推進される。この変形例
は単一の直径弦上において動作し、動力は、回転チャッ
クと、光学ヘッドが工具ヘッドに取り付けられている場
合は旋盤の切削工具送り装置により供給される。これに
より工具から得られた曲率半径を測定して、必要とされ
る切削形状を規定する基準データと比較することによ
り、切削路を決めることができる。
としてコンタクトレンズや眼内レンズの切削に使われる
旋盤上の切削工具の制御がある。この実施例においては
コンタクトレンズおよび／または眼内レンズ用旋盤を設
定するためのユニットが具備され、それによって得られ
た検査および給送に関するデータが旋盤制御装置に送ら
れるため、自動的な製造が一層推進される。この変形例
は単一の直径弦上において動作し、動力は、回転チャッ
クと、光学ヘッドが工具ヘッドに取り付けられている場
合は旋盤の切削工具送り装置により供給される。これに
より工具から得られた曲率半径を測定して、必要とされ
る切削形状を規定する基準データと比較することによ
り、切削路を決めることができる。
面の曲率半径の測定に伴って、粗さを導き出すことが
できる。すなわち、表面でのビームの広がりを考慮しつ
つ、検知器上の反射スポットの振幅と大きさを測ればよ
い。この反射は個々の測定からのものでもよいし、大き
いビームを用いて得られた曲率半径の平均測定値からで
もよい。表面が反射体としてよりも散漫散乱体としての
性質をより強く（ランバートの散乱を限度として）持つ
にしたがって、ビームの振幅および大きさが変わる。
「完全な」反射体からの偏差を測定することにより、表
面粗さを正確に求めることができる。これにより、たと
えばしきい値を介して、いつ工具を交換および／または
リセットすべきかを評価することができる。
できる。すなわち、表面でのビームの広がりを考慮しつ
つ、検知器上の反射スポットの振幅と大きさを測ればよ
い。この反射は個々の測定からのものでもよいし、大き
いビームを用いて得られた曲率半径の平均測定値からで
もよい。表面が反射体としてよりも散漫散乱体としての
性質をより強く（ランバートの散乱を限度として）持つ
にしたがって、ビームの振幅および大きさが変わる。
「完全な」反射体からの偏差を測定することにより、表
面粗さを正確に求めることができる。これにより、たと
えばしきい値を介して、いつ工具を交換および／または
リセットすべきかを評価することができる。
また、コンタクトレンズは眼球に装着するものである
から、上記の曲率半径測定方法を用いて眼球それ自体の
曲率半径を測定することが可能である。さらには公知の
装置では不可能である、眼球の内部水晶体の測定も可能
である。
から、上記の曲率半径測定方法を用いて眼球それ自体の
曲率半径を測定することが可能である。さらには公知の
装置では不可能である、眼球の内部水晶体の測定も可能
である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−107041（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−243804（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−73336（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−116315（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−20526（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−34344（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−68805（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−28821（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−158904（ＪＰ，Ｕ) 特表 平３−501951（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/24 G01M 11/00
Claims (10)
- 【請求項１】少なくとも１つの電磁放射光源と、 電磁放射光線検出装置と、 前記検出装置と表面の間に配置されたビームスプリッタ
と、 前記光源からの放射光線は前記ビームスプリッタを介し
て表面上に向けられており、 表面で反射された光源からの放射光線を前記検出装置に
おいて焦点を結ぶよう配置、構成したレンズ装置と、 前記レンズ装置は、それぞれのビームの反射角を前記検
出装置上にて物理的変位量に変換するものであって、 前記検出装置により検出された信号より測定値を算出す
る算出装置とを具備し、 さらに、前記レンズ装置を介して表面から前記検出装置
上へ反射される複数のビームを供給するために、表面に
わたって光源からの放射のビームを走査する、前記レン
ズ装置の焦点位置に位置する走査装置とを具備し、 前記検出装置は２次元検出器からなることを特徴とす
る、表面の曲率測定装置。 - 【請求項２】前記走査装置が走査ミラープリズムであ
る、請求項１記載の装置。 - 【請求項３】前記走査装置が、光シャッター及び別のレ
ンズ装置とからなる、請求項１記載の装置。 - 【請求項４】前記光シャッターが、アドレスにより呼び
だし可能な光スイッチアレイにより構成されている、前
記請求項３記載の装置。 - 【請求項５】測定値を示す出力信号が発生され、前記出
力信号は表面の加工工程における切削工具の制御に用い
られる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項６】前記表面は１つのレンズからなり、 前記検出装置と前記ビームスプリッタと前記レンズ装置
とは、表面の曲率を決定するために前記レンズの一方の
側に位置しており、 さらに第２の検出装置と第２のレンズ装置とは前記レン
ズの反対側に位置し、レンズの度を決定するために、レ
ンズの反対側で、透過ビームと表面の既知の場所に入射
する入射ビームとの成す角度を測定するように配置され
ていることを特徴とする前記請求項１乃至４までのいず
れか１項に記載の装置。 - 【請求項７】レンズ装置が、複数の入れ子状態になった
エレメントから構成され、それらが一体となって、表面
測定されるレンズの端部におよぶビームの反射角度範囲
に対応している、前記請求項１乃至５までのいずれか１
項に記載の装置。 - 【請求項８】被測定レンズがコンタクトレンズである、
請求項７記載の装置。 - 【請求項９】被測定面の粗さをビームの散乱の量に基づ
いて評価する装置を具備した、前記請求項１乃至８まで
のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項１０】レンズ製造ラインと、区分け装置と、複
数の区分容器とを有するレンズ製造システムであって、 前記請求項１乃至４のいずれかに記載の装置を含み、 前記装置は、前記区分け装置を制御するために配置さ
れ、その結果、各々のレンズは、そのレンズの測定され
た表面曲率に従って、特定の区分容器に引き渡されるこ
とを特徴とするレンズ製造システム。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9410792A GB9410792D0 (en) | 1994-05-28 | 1994-05-28 | Improvements in or relating to lens measurement |
| GB9411121.8 | 1994-06-03 | ||
| GB9411121A GB9411121D0 (en) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | Improvements in or relating to apparatus for the measurement of curvature of a surface |
| GB9410792.7 | 1994-06-03 | ||
| PCT/GB1995/001198 WO1995033181A1 (en) | 1994-05-28 | 1995-05-25 | Improvements in or relating to apparatus for the measurement of curvature of a surface |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09501241A JPH09501241A (ja) | 1997-02-04 |
| JP3345016B2 true JP3345016B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=26304961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50048596A Expired - Fee Related JP3345016B2 (ja) | 1994-05-28 | 1995-05-25 | 表面の曲率測定装置における、または該装置に関する改良 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5760889A (ja) |
| EP (1) | EP0711402B1 (ja) |
| JP (1) | JP3345016B2 (ja) |
| AT (1) | ATE178986T1 (ja) |
| AU (1) | AU683386B2 (ja) |
| DE (1) | DE69509039T2 (ja) |
| ES (1) | ES2132666T3 (ja) |
| WO (1) | WO1995033181A1 (ja) |
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| WO2003012376A1 (fr) * | 2000-05-15 | 2003-02-13 | Hitachi, Ltd. | Procede et dispositif servant a mesurer le debit d'air thermique, son debitmetre et moteur a combustion interne |
| US20030020902A1 (en) * | 2001-07-18 | 2003-01-30 | Yonathan Japha | Method for inspection of optical elements |
| JP4000086B2 (ja) * | 2003-04-17 | 2007-10-31 | 株式会社トーメーコーポレーション | レンズの基礎データの測定方法及び測定装置 |
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| CN110375669B (zh) * | 2019-07-18 | 2020-12-29 | 武汉优光科技有限责任公司 | 一种长焦透镜曲率的测试方法及测试装置 |
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-
1995
- 1995-05-25 EP EP95919564A patent/EP0711402B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-25 AT AT95919564T patent/ATE178986T1/de active
- 1995-05-25 DE DE69509039T patent/DE69509039T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-05-25 AU AU25344/95A patent/AU683386B2/en not_active Ceased
- 1995-05-25 JP JP50048596A patent/JP3345016B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1995-05-25 ES ES95919564T patent/ES2132666T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-25 WO PCT/GB1995/001198 patent/WO1995033181A1/en active IP Right Grant
- 1995-05-25 US US08/578,515 patent/US5760889A/en not_active Expired - Fee Related
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