JP3476627B2 - レンズ形状測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレンズの周縁の形状
を測定するレンズ形状測定装置に関し、特にスタイラス
をレンズに接触させて測定を行うレンズ形状測定装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】眼鏡用のレンズを研削加工した後では、
そのレンズが目的の加工形状データ通りに加工されてい
るかどうかを判断する必要がある。このため、従来、特
開平６−１７５０８７号公報のように、レンズ形状測定
装置を使用して、加工後のレンズ周縁の形状、特に周長
を測定するようにした技術がある。

【０００３】図１６は従来のレンズ形状測定装置による
測定方法を説明する概略図である。加工後のレンズ７１
は、図示されていない保持軸によってレンズ面がほぼ水
平に保持される。この保持されたレンズ７１の周縁に
は、軸芯が鉛直方向に延びるように設けられたスタイラ
ス７２の溝７２ａが嵌合される。この状態でレンズ７１
は所定の速度で回転すると、レンズ７１の周縁の形状に
従って、スタイラス７２はレンズ７１の径方向および上
下方向に移動する。

【０００４】図示されていない位置検出機構部では、こ
のスタイラス７２の位置を所定間隔で検出し、レンズ７
１の全周にわたって位置データを収集する。これにより
レンズ７１の周縁の形状が測定され、さらにこのデータ
に基づいた演算によって、レンズ７１の周長が求められ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のレンズ
形状測定装置では、スタイラス７２の軸芯が鉛直に向い
ているので、例えば、スタイラス７２のヘッドが重い場
合には測定の途中でスタイラス７２が外れて落下するお
それがあった。また、この落下を防止するために、従来
は、軽量の材料を使用することによってスタイラス７２
の重量を軽くし、自重の影響を小さくするようにしてい
た。しかし、軽量な材料では、耐久性が低く、溝７２ａ
が早くすり減ってしまう等の問題があった。

【０００６】また、近年、眼鏡用のレンズとしては、プ
ラスチックレンズが主流となっているが、その熱膨張率
は、ガラスレンズと比べてはるかに大きい。このため、
プラスチックレンズの周長の測定値は、温度変化に左右
されやすく、一定の温度にコントロールされた測定室で
ないと、測定誤差が大きくなってしまう。ところが、通
常の製造現場等では、一定の温度を保持する測定環境が
備わっていないため、このような不利な環境でも実用的
に使用できる測定装置が望まれていた。

【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、スタイラスの耐久性を低下させることなく安
定した状態でレンズ形状の測定を行うことのできるレン
ズ形状測定装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、レンズの周縁の形状を測定し、前記測定
のためのスタイラスが滑り軸受けによって軸芯方向に移
動自在かつ回転自在に軸承されており、前記スタイラス
は加工完了レンズのヤゲン形状に対応するＶ字状溝を円
周に沿って設けた接触部を有しているレンズ形状測定装
置であって、軸芯がほぼ水平方向を向く回転自在な保持
軸によって、前記レンズをレンズ面側から保持するレン
ズ保持機構部と、前記保持されたレンズを回転させるレ
ンズ回転機構部と、軸芯が前記保持軸とほぼ平行に向く
ように取り付けられた前記スタイラスを、前記レンズの
周縁に沿って移動可能に支持するトレーサ機構部と、前
記レンズ回転機構部を駆動して、前記レンズの周縁形状
のトレースを実行するトレース制御手段と、前記トレー
ス中、前記スタイラスの軸芯方向の位置およびレンズ径
方向の位置を検出する位置検出手段と、前記検出された
スタイラスの軸芯方向の位置およびレンズ径方向の位置
を読み取って、前記レンズの形状データを生成する形状
データ生成手段とを有し、前記スタイラスの先端部と当
接可能な位置に、前記スタイラスを基準位置側に押し込
むための押し込み部材が設けられていることを特徴とす
るレンズ形状測定装置が提供される。

【００１０】このようなレンズ形状測定装置では、レン
ズは軸芯がほぼ水平方向を向く回転自在な保持軸によっ
てレンズ面側から保持されており、一方、スタイラス
は、レンズの保持軸にほぼ平行に取り付けられている。
トレース制御手段は、レンズ回転機構部およびトレーサ
機構部を駆動して、スタイラスによりレンズの周縁のト
レースを実行する。

【００１１】トレース制御手段からの指令により、トレ
ーサ機構部は、スタイラスをレンズの周縁に沿って移動
させる。このとき、位置検出機構部が、スタイラスの軸
芯方向の位置およびレンズ径方向の位置を検出する。形
状データ生成手段は、この検出されたスタイラスの軸芯
方向の位置およびレンズ径方向の位置を読み取って、周
長等のレンズの形状データを生成する。

【００１２】 スタイラスは、軸芯がほぼ水平方向を向
くように設けられているので、自重の影響を受けず、ト
レース中にレンズ周縁から外れて落下することがない。
押し込み部材は、スタイラスを基準位置側に押し当て、
スタイラスの軸芯方向の位置がずれても、基準位置への
位置決めを容易にする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一形態を図面に基
づいて説明する。図１は本形態のレンズ形状測定装置の
外観を示す斜視図である。レンズ形状測定装置１０は、
各機構部が基台１１に取り付けられることにより構成さ
れている。基台１１の基板１１ａは、水平面（Ｙ−Ｚ平
面）に平行に設けられており、この基板１１ａ上には、
レンズ保持ユニット１２およびトレーサ機構部１３が設
けられている。レンズ保持ユニット１２全体は、基板１
１ａ上に固定されている。このレンズ保持ユニット１２
には、加工済みのレンズ１４が保持されている。

【００１４】また、基板１１ａ上で、レンズ保持ユニッ
ト１２の下方には、ヒータ１５が設けられている。レン
ズ保持ユニット１２の裏側には、温度センサ１５ａが取
り付けられており、レンズ１４付近の温度を検出する。
基板１１ａ上には、保温のための保温カバー１６が装着
されている。この保温カバー１６には、開口部１６ａが
形成されており、この開口部１６ａを介してレンズ１４
の着脱が行われる。

【００１５】トレーサ機構部１３は、主に、スタイラス
台２０と、スタイラスユニット３０とから構成されてい
る。スタイラス台２０は、Ｚ軸方向を向く２本のレール
（水平移動レール）１３１，１３２上に、スライド可能
に設けられている。スタイラスユニット３０には、スタ
イラス３１が取り付けられている。スタイラス３１は、
水平方向、すなわちＺ軸方向を向いている。

【００１６】ここで、Ｙ軸方向とは、図２に示すよう
に、レンズ１４の径方向位置（ｒ方向）の測定軸であ
り、一方、Ｚ軸方向とは、レンズ１４の厚み方向の測定
軸である。レンズ形状測定装置１０では、レンズ１４周
縁（ヤゲン頂点）上に所定角度間隔のサンプリング点Ｐ
_n を予め多数設定しており、この各サンプリング点Ｐ_n
において、それぞれＹ軸方向およびＺ軸方向の位置デー
タを測定する。そして、この基準点Ｐ₀ に対するサンプ
リング点Ｐ_n の角度θと、そのサンプリング点Ｐ_nで測
定されたＹ軸方向およびＺ軸方向の位置データとに基づ
いて、レンズ１４の周長等のレンズ形状データを生成す
る。

【００１７】図１に戻り、基板１１ａの下方には、ここ
では図示されていない後述のスタイラス台移動機構部５
０が設けられている。スタイラス台移動機構部５０は、
基板１１ａの穴１１ｂを介してスタイラス台２０と連結
されており、後述の制御装置１００からの指令に応じて
スタイラス台２０を移動させる。スタイラス台移動機構
部５０の具体的な構成については後述する。

【００１８】図３は本形態のレンズ形状測定装置の概略
構成を示す平面図である。レンズ１４の凸面側には、ホ
ルダ１４１が固定されている。このホルダ１４１は、レ
ンズ保持ユニット１２の保持軸１２１のホルダ受け１２
１ａに装着されている。保持軸１２１は、Ｚ軸方向を向
いている。また、レンズ１４の凹面側は、レンズ押さえ
軸１２２のレンズ押さえ１２２ａにより押圧されてい
る。レンズ保持ユニット１２の具体的な構成について
は、後述する。

【００１９】トレーサ機構部１３のレール１３１，１３
２には、スタイラス台２０がスライド可能に取り付けら
れている。スタイラス台２０には、基板１１ａおよびレ
ール１３１，１３２に垂直方向（Ｙ軸方向）を向くガイ
ドシャフト（垂直移動レール）２１，２２が設けられて
いる。このガイドシャフト２１，２２には、テーブル２
３がスライド可能に取り付けられている。さらに、この
テーブル２３上には、スタイラスユニット３０が固定さ
れている。

【００２０】スタイラスユニット３０には、図１で示し
たように、スタイラス３１がＺ軸方向にスライド可能に
取り付けられている。スタイラス３１は、スタイラス移
動機構部３２によって、その突出量が制御される。ま
た、スタイラス移動機構部３２には、ブレーキ機構部３
３が取り付けられている。ブレーキ機構部３３は、トレ
ース実行以外のときに、スタイラス３１の軸芯方向のス
ライド動作にブレーキをかける機構部である。スタイラ
スユニット３０の具体的な構成については、後述する。

【００２１】レンズ保持ユニット１２には、取り付け片
４１を介して押し当て板４２が取り付けられている。押
し当て板４２は、トレース開始等の時にスタイラス３１
を押し当てて、基準位置側に一旦押し込むために用いら
れる。

【００２２】図４はレンズ保持ユニット１２内部の構成
を示す平面図である。レンズ保持ユニット１２のケース
１２ａ内には、エアシリンダ１２３が設けられている。
エアシリンダ１２３は、外部に設けられた図示されてい
ないエアポンプから送られるエアの圧力に応じて、その
軸１２３ａがＺ軸方向に移動する。軸１２３ａの先端に
は、アーム１２３ｂが固定され、軸１２３ａと一体に移
動するように設けられている。このアーム１２３ｂに
は、ガイドテーブル１２３ｃおよびレンズ押さえ軸１２
２が固定されている。レンズ押さえ軸１２２は、ケース
１２ａに形成されたＺ軸方向に延びる長穴１２ｂに沿っ
て移動できるように設けられている。レンズ押さえ軸１
２２の先端には、レンズ押さえ１２２ａがＺ軸周りに正
逆回転自在に設けられている。

【００２３】ガイドテーブル１２３ｃは、レール台１２
４の側面にＺ軸方向に平行となるように設けられたレー
ル１２４ａに、摺動可能に嵌合している。これにより、
軸１２３ａが移動すると、これと一体に、アーム１２３
ｂ、ガイドテーブル１２３ｃ、およびレンズ押さえ軸１
２２がＺ軸方向に移動する。

【００２４】また、ケース１２ａ内には、レンズ回転用
モータ１２５が設けられている。このレンズ回転用モー
タ１２５の軸１２５ａには、カップリング１２５ｂを介
して小径のギア１２５ｃが連結されている。このギア１
２５ｃは、大径のギア１２５ｄに連結されている。さら
にギア１２５ｄの同軸にはプーリ１２５ｅが設けられて
おり、このプーリ１２５ｅは、ベルト１２５ｆを介して
プーリ１２１ｂに連結されている。プーリ１２１ｂは、
軸１２１に固定されている。

【００２５】これにより、レンズ回転用モータ１２５が
駆動すると、軸１２５ａの回転がカップリング１２５
ｂ、ギア１２５ｃに伝達され、さらにギア１２５ｄで減
速され、この減速された回転がプーリ１２５ｅ、ベルト
１２５ｆ、プーリ１２１ｂを介して軸１２１に伝達され
る。

【００２６】軸１２１には、スリット板１２１ｃが固定
されており、このスリット板１２１ｃの回転位置を、ケ
ース１２ａ内に固定された光センサ１２６が検出するこ
とにより、軸１２１に固定されたレンズの原点位置が検
出される。

【００２７】このような構成のレンズ保持ユニット１２
では、図３で示したようにサクションカップ受け１２１
ａにレンズ１４が固定されると、エアシリンダ１２３が
駆動して、レンズ押さえ軸１２２が図面左側に移動す
る。そして、レンズ１４をレンズ押さえ１２２ａによっ
て押圧することにより、レンズ１４が固定される。レン
ズ１４の形状測定時は、レンズ回転用モータ１２５が駆
動して、軸１２１が回転し、これと同時にレンズ１４が
回転する。また、レンズ１４が回転することにより、レ
ンズ押さえ１２２ａも一体に回転する。

【００２８】次に、図５〜図７を参照して、スタイラス
台移動機構部５０の具体的な構成について説明する。図
５はスタイラス台移動機構部５０の具体的な構成を示す
正面図である。また、図６は図４のＡ−Ａ線に沿う断面
図である。さらに、図７はスタイラス台移動機構部５０
の具体的な構成を示す底面図である。基台１１の基板１
１ａ上には、前述したようにレール１３１，１３２が設
けられている。このレール１３１，１３２には、ガイド
部材１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂを介し
て、スタイラス台２０がスライド可能に取り付けられて
いる。

【００２９】基板１１ａの下側面には、取り付け板５１
が固定されている。取り付け板５１には、支持部材５１
１，５１２が所定間隔を空けて固定されている。これら
支持部材５１１，５１２間には、２本のガイドシャフト
５２，５３が平行に取り付けられている。また、支持部
材５１１，５１２間には、ガイドシャフト５２，５３の
中間にボールネジ５４が回転可能に軸支されている。ボ
ールネジ５４の一端は、カップリング５４１を介してス
タイラス台移動用モータ５４２の軸と連結されている。
スタイラス台移動用モータ５４２は、後述の制御装置１
００からの指令に応じて、ボールネジ５４を正逆回転さ
せる。

【００３０】ガイドシャフト５２，５３、およびボール
ネジ５４には、連結部材５５が取り付けられている。こ
の連結部材５５の上端部５５ａは、取り付け板５１に形
成された穴５１ａおよび基板１１ａの穴１１ｂを介し
て、基板１１ａの上側に突き出ている。この突き出た上
端部５５ａには、スタイラス台２０が固定されている。
連結部材５５は、ガイドシャフト５２，５３に対しては
スライド可能に取り付けられ、一方、ボールネジ５４に
対しては螺合している。

【００３１】また、連結部材５５には、スイッチ片５５
１が固定されている。このスイッチ片５５１は、連結部
材５５が原点位置にあるときに、取り付け板５１に固定
された光センサ５１３をオンにする。また、スイッチ片
５５１は、連結部材５５がオーバーランしたときに、同
じく取り付け板５１に固定された光センサ５１４をオン
にする。

【００３２】このような構成のスタイラス台移動機構部
５０は、スタイラス台移動用モータ５４２が回転するこ
とにより、ボールネジ５４が回転し、その回転方向に応
じて連結部材５５およびスタイラス台２０が図５の左右
方向（Ｚ軸方向）に移動する。連結部材５５およびスタ
イラス台２０の原点位置は、光センサ５１３がオンにな
ることによって検出される。この原点位置からのスタイ
ラス台移動用モータ５４２の回転パルス数を読み取るこ
とによって、スタイラス台２０のＺ軸方向の位置が検出
される。

【００３３】次に、スタイラス台２０の具体的な構成に
ついて説明する。図８はスタイラス台２０の具体的な構
成を示す左側面図である。また、図９は図８のＢ−Ｂ線
に沿う断面図である。スタイラス台２０は、その基台２
０ａが連結部材５５を介して、前述のスタイラス台移動
機構部５０に連結されている。基台２０ａは、端部２０
ｂ，２０ｃが直角に立ち上げられ、全体が凹状に形成さ
れている。この端部２０ｂ，２０ｃ間には、Ｙ軸方向を
向く２本の平行なガイドシャフト２１，２２が設けられ
ている。また、ガイドシャフト２１，２２上には、ガイ
ドローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ等を介してテ
ーブル２３がスライド可能に取り付けられている。

【００３４】基台２０ａの端部２０ｃには、ブッシング
２４が固定されている。このブッシング２４は、一端が
テーブル２３の取り付け片２３１に取り付けられた定荷
重バネ２４ａの他端側を巻き取るように設けられてい
る。これにより、テーブル２３は、レンズ１４側（図８
の左向き）に常に一定の荷重を受けている。

【００３５】また、基台２０ａの端部２０ｃには、テー
ブル移動用モータ２５が固定されている。テーブル移動
用モータ２５の軸には、プーリ２５１が取り付けられて
いる。一方、基台２０ａの端部２０ｂには、プーリ２５
１と対向する位置にプーリ２５２が回転自在に取り付け
られている。これら２つのプーリ２５１、２５２間に
は、ワイヤ２５３が架けられている。

【００３６】ワイヤ２５３の内側のラインには、ストッ
パ２５４が固定されている。このストッパ２５４は、テ
ーブル２３に形成された当接片２３２に当接可能に取り
付けられている。テーブル移動用モータ２５が駆動する
ことにより、プーリ２５１に応じてワイヤ２５３が回転
すると、その回転の向きに応じて、ストッパ２５４が図
８の左右方向に移動する。

【００３７】ストッパ２５４が図９の右方向（反レンズ
側）に移動すると、テーブル当接片２３２に当接し、定
荷重バネ２４ａの力に抗してテーブル２３を右方向に移
動させる。テーブル２３の原点位置は、図８の右側に設
定されている。このテーブル２３の原点位置への復帰
は、テーブル２３のスイッチ片２３３が光センサ２６を
オンにすることにより検出される。

【００３８】一方、ストッパ２５４の原点位置は、図８
の左側に設定されている。このストッパ２５４の原点位
置への復帰は、ストッパ２５４自体が光センサ２７をオ
ンにすることにより検出される。

【００３９】テーブル２３のＹ軸方向への移動量は、図
９に示すリニアエンコーダ２８によって検出される。リ
ニアエンコーダ２８は、主に、ガイドシャフト２１，２
２と平行となるように基台２０ａ側に固定されたスケー
ル２８１と、テーブル２３側に固定された検出器２８２
とから構成される。テーブル２３の移動によって、検出
器２８２は、スケール２８１の面と一定の距離を維持し
ながら移動する。この移動に対応して、検出器２８２
は、パルス信号を図示されていないアンプに出力し、こ
のアンプがパルス信号を増幅して後述の制御装置１００
側に送る。

【００４０】このような構成のスタイラス台２０では、
トレースの開始時には、テーブル移動用モータ２５が駆
動して、ストッパ２５４を図７の右方向に移動させる。
これにより、ストッパ２５４は、テーブル２３の当接片
２３２に当接してテーブル２３全体を原点位置に向かっ
て移動させる。テーブル２３が原点位置まで到達する
と、スイッチ片２３３が光センサ２６をオンにし、これ
により、テーブル移動用モータ２５が停止して、テーブ
ル２３が原点位置で停止する。

【００４１】次いで、テーブル移動用モータ２５を逆方
向に駆動することにより、ストッパ２５４がレンズ側に
移動する。これにより、テーブル２３は、ストッパ２５
４からの付勢力から解かれて、定荷重バネ２４ａの引っ
張り力によってレンズ側に移動する。ストッパ２５４を
さらにレンズ側に移動させると、テーブル２３は、スタ
イラス３１がレンズ１４の周縁に当接した時点で停止す
る。一方、その後もストッパ２５４がレンズ側に移動を
続け、原点位置に到達すると、光センサ２７がこれを検
知して、テーブル移動用モータ２５の駆動が停止し、同
時にストッパ２５４も原点位置に停止する。

【００４２】次に、スタイラスユニット３０の具体的な
構成について説明する。図１０はスタイラスユニット３
０の具体的な構成を示す平面図である。スタイラスユニ
ット３０は、主に、スタイラス移動機構部３２およびブ
レーキ機構部３３から構成されている。スタイラス移動
機構部３２は、取り付け部材３２ａを介してテーブル２
３上に固定されている。スタイラス３１は、スタイラス
移動機構部３２のスリーブ３２１内を摺動可能に設けら
れている。スタイラス３１には、ヤゲン溝３１ａが形成
されており、このヤゲン溝３１ａが測定対象であるレン
ズ１４のヤゲンに嵌合する。

【００４３】スリーブ３２１の図面右側端部には、スタ
イラス移動モータ３２２が取り付けられている。スタイ
ラス移動モータ３２２は、パルスモータであり、その軸
３２３をＺ軸方向に移動制御する。軸３２３の先端３２
３ａは、スリーブ３２１内に進入可能に設けられてい
る。スタイラス移動モータ３２２の図面右側には、光セ
ンサ３２４が固定されている。光センサ３２４は、スタ
イラス移動モータ３２２の軸３２３が原点位置にあると
きに、軸３２３の後端３２３ｂを検知してオンとなる。

【００４４】スリーブ３２１のスタイラス移動モータ３
２２側部分には、スタイラス位置検出器３２５が設けら
れている。スタイラス位置検出器３２５は、図示されて
いないＣＣＤラインイメージセンサおよびＬＥＤから構
成されており、スタイラス３１の後端３１ｃの位置を公
知の技術により検知する。この検知によって、スタイラ
ス３１の現在の位置を認識することができる。

【００４５】スタイラス３１は、トレース動作時および
後述の押し込み動作時以外では、ブレーキ機構部３３の
ブレーキ部材３３１によって、Ｚ軸方向の位置が固定さ
れている。ブレーキ機構部３３は、取り付け部材３３ａ
を介してスタイラス移動機構部３２に固定されている。
ブレーキ機構部３３は、主に、ブレーキ部材３３１を支
持する支持部材３３２と、ブレーキ駆動モータ３３３
と、ブレーキ駆動モータ３３３の軸３３４と、光センサ
３３５とから構成される。

【００４６】次に、ブレーキ機構部３３の具体的な構成
について説明する。図１１はブレーキ機構部３３の具体
的な構成を示す側面図である。ブレーキ部材３３１は、
軸３３１ｂを中心に回動可能に支持部材３３２に取り付
けられている。ただし、図では、ブレーキ部材３３１の
取り付け状態が分かるように、支持部材３３２は断面表
示されている。ブレーキ部材３３１の下端は、バネ３３
６によって図面右方向に引っ張られている。パルスモー
タであるブレーキ駆動モータ３３３の軸３３４が原点位
置にある状態では、光センサ３３５は、軸３３４の後端
部３３４ｂを検出している。このとき、ブレーキ部材３
３１は、バネ３３６の付勢力によって、その当接部３３
１ａがスタイラス３１を押さえ付けている。このときの
摩擦力によって、スタイラス３１の位置が固定される。

【００４７】一方、ブレーキ駆動モータ３３３が駆動し
て、軸３３４が図面左側に移動すると、軸３３４の先端
部３３４ａがブレーキ部材３３１の下端付近を押す。こ
れにより、ブレーキ部材３３１は、バネ３３６の力に抗
して図面右回りに回動し、当接部３３１ａがスタイラス
３１から離れる。よって、スタイラス３１のブレーキが
解除され、トレースの実行が可能となる。

【００４８】次に、図１０に戻って、スタイラスユニッ
ト３０の動作について説明する。スタイラスユニット３
０では、トレース開始時には、ブレーキ機構部３３によ
るブレーキが解除になり、スタイラス移動モータ３２２
が駆動して、軸３２３が図面左方向に移動する。そし
て、軸３２３の先端部３２３ａがスタイラス３１の後端
３１ｃを押す。スタイラス移動モータ３２２は、スタイ
ラス３１が測定基準位置に達するまで軸３２３を図面左
方向に移動する。ここで、測定基準位置とは、スタイラ
ス３１がスリーブ３２１内の最も奥に収納された位置を
スタイラス３１の原点位置とした場合に、この原点位置
から図面左方向に所定量突出した位置である。この測定
基準位置からのスタイラス３１のＺ軸方向の増減値に基
づいて、レンズ１４の厚み方向の位置データが求められ
る。

【００４９】スタイラス３１が測定基準位置に移動する
と、ブレーキ機構部３３が再び働いて、ブレーキ部材３
３１がスタイラス３１にブレーキをかける。これによ
り、スタイラス３１が測定基準位置で固定される。この
測定基準位置にスタイラス３１が固定された状態で、後
述するように、スタイラス台２０やテーブル２３がそれ
ぞれＺ軸、Ｙ軸方向に移動して、スタイラス３１をレン
ズ１４に接触させる。

【００５０】以後は、後述するような手順により、スタ
イラス台２０、テーブル２３等が移動して、レンズ１４
のトレースが実行される。レンズ１４のトレースは、レ
ンズ周縁を１周させたときに完了するので、最終的に
は、スタイラス３１のＺ軸方向の位置は、測定基準位置
に戻る。したがって、トレース動作の終了と同時にブレ
ーキ機構部３３によりブレーキをかければ、外部から強
い力が加わらない限りは、スタイラス３１の位置は測定
基準位置に固定されたままになる。

【００５１】ところが、外部から強い力が加わる等の理
由により、スタイラス３１の位置がずれると、次回の測
定開始位置が分からなくなってしまう。ただし、スタイ
ラス３１がスタイラス移動モータ３２２側にずれている
場合には、前述のようにスタイラス移動モータ３２２を
駆動して軸３２３でスタイラス３１を押せば、スタイラ
ス３１を測定基準位置に戻すことができる。しかし、ス
タイラス３１がスタイラス移動モータ３２２と反対側に
ずれた場合には、何らかの手段によって、スタイラス３
１をスタイラス移動モータ３２２側に押し込む動作が必
要となる。

【００５２】そこで、本形態のレンズ形状測定装置１０
では、押し当て板４２を設けることによって、スタイラ
ス３１を自動的にスタイラス移動モータ３２２側に押し
込めるようにしてある。

【００５３】次に、このスタイラス３１の押し込み動作
について説明する。図１２は押し当て板４２を使用した
スタイラス３１の押し込み動作を説明する図である。ス
タイラス３１の押し込み動作を行う場合、制御側では、
まず、トレース開始時と同じように、スタイラス３１を
測定基準位置に押すときと同じ位置までスタイラス移動
モータ３２２の軸３２３を移動させる。次いで、スタイ
ラス台２０のＺ軸方向、およびテーブル２３のＹ軸方向
の位置を制御して、スタイラスユニット３０を押し当て
板４２側に移動させる。この移動により、スタイラス３
１の先端部３１ｂが押し当て板４２に当接する。スタイ
ラスユニット３０の移動を続けると、スタイラス３１
は、押し当て板４２に押されてスタイラス移動モータ３
２２側に移動する。

【００５４】ここで、押し当て板４２は、軸４２ａを中
心にＹ−Ｚ平面に沿って回動自在に取り付けられてい
る。ただし、押し当て板４２は、スタイラス３１と比べ
て十分に重くなるように形成されているので、スタイラ
ス３１を押すとき押し当て板４２は、ほとんど制止して
いる。

【００５５】こうして、押し当て板４２に押されたスタ
イラス３１が、図１３に示すようにスタイラス移動モー
タ３２２の軸３２３と接触すると、それよりもやや多め
に移動した位置でスタイラスユニット３０のＺ軸方向へ
の移動が停止する。この停止位置は、各機構の設計値や
スタイラス３１の長さのデータに基づいて予め設定され
ており、実際には、図５で示した光センサ５１４によっ
て検出される。

【００５６】スタイラスユニット３０が停止した位置
は、スタイラス３１が軸３２３と接触してからやや多め
に移動しているので、この間、スタイラス３１は、押し
当て板４２と軸３２３との間に挟まれている。しかし、
押し当て板４２は、回動自在に取り付けられているの
で、図面右回りに回転してスタイラス３１から逃げる。
これにより、スタイラス３１への負荷を低減することが
でき、スタイラス３１の変形等を防止することができ
る。

【００５７】図１４は本形態のレンズ形状測定装置の制
御装置１００を中心とした各機構部の電気的な接続関係
を示すブロック図である。ただし、ここでは、主要な構
成のみを示す。制御装置１００は、レンズ保持ユニット
１２のエアシリンダ１２３内の電磁弁に駆動信号を送
り、眼鏡レンズ１４の保持を行う。エアシリンダ１２３
が駆動しているか否かの判断は、磁力センサ１２３ｄか
らの検知信号によって判断する。

【００５８】制御装置１００は、ドライバ６１を介して
レンズ回転用モータ１２５を駆動する。眼鏡レンズ１４
の原点位置は、光センサ１２６からのスリット検出信号
によって判断する。スタイラスユニット３０のスタイラ
ス３１のトレース開始時の突き出し動作は、ドライバ６
２を介してスタイラス移動モータ３２２を駆動すること
により行う。また、ブレーキ機構部３３によるスタイラ
ス３１のブレーキ解除は、ドライバ６３を介してブレー
キ駆動モータ３３３を駆動することにより行う。

【００５９】スタイラス台２０のＺ軸方向への移動は、
ドライバ６４を介してスタイラス台移動用モータ５４２
を駆動することにより行う。テーブル２３のＹ軸方向へ
の移動は、ドライバ６５を介してテーブル移動用モータ
２５を駆動することにより行う。

【００６０】制御装置１００には、レンズ形状測定装置
１０内の各種センサ、例えば図５で示した光センサ５１
３，５１４、図７で示した光センサ２６，２７等からの
検出信号が送られる。

【００６１】制御装置１００は、電源回路６６を駆動す
ることにより、ヒータ１５を制御する。ヒータ１５によ
って、レンズ１４およびスタイラス３１周辺の温度は、
常に室温より所定温度（数°Ｃ程度）だけ高くなるよう
に制御される。この温度の検出は、所定の位置に設けら
れた温度センサ１５ａによって行われる。

【００６２】制御装置１００は、加工システム全体を管
理するホストコンピュータ１０１と接続されている。こ
のホストコンピュータ１０１からは、測定対象のレンズ
１４の加工形状データが送られる。制御装置１００は、
この送られた加工形状データに基づいてスタイラス台２
０およびテーブル２３の移動を行い、スタイラス３１に
よるアプローチおよびトレースを実行する。制御装置１
００は、トレースの結果を、ホストコンピュータ１０１
に送る。ホストコンピュータ１０１側では、このデータ
に基づいて、レンズ１４の周長等のレンズ形状データを
演算する。

【００６３】また、制御装置１００には、操作盤１０２
が接続されている。作業者による操作盤１０２の操作に
より、トレース開始、停止等の指令が成される。また、
操作盤１０２によって、図１２、図１３で説明したスタ
イラス３１の押し込み動作の指令がなされる。

【００６４】さらに、操作盤１０２に表示装置を設ける
ことにより、アラーム表示等を行うことができる。図１
５は本形態のレンズ形状測定動作の制御装置１００によ
る制御手順を示すフローチャートである。ただし、ここ
では、スタイラス３１は、予め測定基準位置に置かれて
いるものとする。 〔Ｓ１〕スタイラス台移動モータ５４２を駆動して、ス
タイラス台２０をＺ軸方向に移動させて位置決めを行
う。ここでは、レンズ１４の最大径周縁部分のヤゲンの
Ｚ軸方向の位置に、スタイラス３１のヤゲン溝３１ａの
Ｚ軸方向の位置が一致するように、位置決め制御を行
う。 〔Ｓ２〕レンズ１４の軸１２１を回転させて、最大径周
縁部分がスタイラス３１側に位置するように位置決めす
る。 〔Ｓ３〕テーブル移動モータ２５を駆動して、テーブル
２３をレンズ１４側に移動させ、スタイラス３１のヤゲ
ン溝３１ａをレンズ１４の最大径周縁部分のヤゲンに接
触させる。 〔Ｓ４〕ブレーキ機構部３３のブレーキ駆動モータ３３
３を駆動して、スタイラス３１に対するブレーキを解除
する。 〔Ｓ５〕レンズ１４の軸１２１を回転させて、スタイラ
ス３１によるレンズ１４周縁を１周分トレースする。 〔Ｓ６〕ブレーキ機構部３３によって、再びスタイラス
３１にブレーキをかける。 〔Ｓ７〕テーブル２３をＹ軸方向に移動して、スタイラ
ス３１をレンズ１４から引き離す。 〔Ｓ８〕スタイラス台２０、テーブル２３等の各軸を原
点に復帰させる。

【００６５】このように、本形態では、レンズ１４をほ
ぼ水平な軸１２１によりレンズ面側から保持し、スタイ
ラス３１の軸芯を水平にした状態でレンズ形状のトレー
スを実行するようにしたので、トレース実行中に、スタ
イラスがレンズ１４から外れて落下することがない。ま
た、このため、スタイラス３１を軽量化する必要もない
ので、スタイラスの耐久性も維持できる。

【００６６】さらに、本形態では、ヒータ１５を設け
て、トレース中、常に一定温度を維持するようにしたの
で、レンズ１４やスタイラス３１等の測定試料や、レン
ズ形状測定装置１０の各材料等の、温度変化による変形
を防止することができる。これにより、測定精度を向上
させることができる。より具体的には、周長の測定誤差
を０．１ｍｍ以下にすることができる。

【００６７】また、本形態では、押し当て板４２を設
け、この押し当て板４２にスタイラス３１を自動的に押
し当て動作可能にしたので、外部からの力によりスタイ
ラス３１の軸芯方向の位置がずれたとしても、スタイラ
ス３１の基準位置への位置決めを簡単に行うことができ
る。

【００６８】なお、本形態では、ヒータ１５によって温
度維持を行ったが、この代わりに冷房装置を設けるよう
にしてもよい。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、レンズ
をほぼ水平な保持軸によりレンズ面側から保持し、スタ
イラスの軸芯を水平にした状態でレンズ形状のトレース
を実行するようにしたので、トレース中に、スタイラス
がレンズから外れて落下することがない。

【００７０】このため、スタイラスを軽量化する必要も
ないので、スタイラスの耐久性も維持できる。また、ス
タイラスを基準位置に押し込む押し込み部材を設けたの
で、スタイラスの軸芯方向の位置がずれても、基準位置
への位置決めを簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本形態のレンズ形状測定装置の外観を示す斜視
図である。

【図２】レンズ形状測定装置の座標系を説明する図であ
る。

【図３】本形態のレンズ形状測定装置の概略構成を示す
平面図である。

【図４】レンズ保持ユニット内部の構成を示す平面図で
ある。

【図５】スタイラス台移動機構部の具体的な構成を示す
正面図である。

【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図７】スタイラス台移動機構部の具体的な構成を示す
底面図である。

【図８】スタイラス台の具体的な構成を示す左側面図で
ある。

【図９】図８のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図１０】スタイラスユニットの具体的な構成を示す平
面図である。

【図１１】ブレーキ機構部の具体的な構成を示す側面図
である。

【図１２】押し当て板を使用したスタイラスの押し込み
動作を説明する図である。

【図１３】押し込み動作の結果スタイラスがスタイラス
移動モータの軸に当接した状態を示す図である。

【図１４】本形態のレンズ形状測定装置の制御装置を中
心とした各機構部の電気的な接続関係を示すブロック図
である。

【図１５】本形態のレンズ形状測定動作の制御装置によ
る制御手順を示すフローチャートである。

【図１６】従来のレンズ形状測定装置による測定方法を
説明する概略図である。

【符号の説明】

１０ レンズ形状測定装置 １１ 基台 １１ａ 基板 １２ レンズ保持ユニット １３ トレーサ機構部 １４ レンズ １５ ヒータ ２０ スタイラス台 ２１，２２ ガイドシャフト ２３ テーブル ３０ スタイラスユニット ３１ スタイラス ３２ スタイラス移動機構部 ５０ スタイラス台移動機構部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−269658（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−259710（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−50710（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−175087（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−280543（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−141956（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−118460（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−123410（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−10608（ＪＰ，Ｕ) 実開 平７−38901（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−64716（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 21/20 B24B 9/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンズの周縁の形状を測定し、前記測定
   のためのスタイラスが滑り軸受けによって軸芯方向に移
   動自在かつ回転自在に軸承されており、前記スタイラス
   は加工完了レンズのヤゲン形状に対応するＶ字状溝を円
   周に沿って設けた接触部を有しているレンズ形状測定装
   置であって、 軸芯がほぼ水平方向を向く回転自在な保持軸によって、
   前記レンズをレンズ面側から保持するレンズ保持機構部
   と、 前記保持されたレンズを回転させるレンズ回転機構部
   と、 軸芯が前記保持軸とほぼ平行に向くように取り付けられ
   た前記スタイラスを、前記レンズの周縁に沿って移動可
   能に支持するトレーサ機構部と、 前記レンズ回転機構部を駆動して、前記レンズの周縁形
   状のトレースを実行するトレース制御手段と、 前記トレース中、前記スタイラスの軸芯方向の位置およ
   びレンズ径方向の位置を検出する位置検出手段と、 前記検出されたスタイラスの軸芯方向の位置およびレン
   ズ径方向の位置を読み取って、前記レンズの形状データ
   を生成する形状データ生成手段とを有し、 前記スタイラスの先端部に当接可能な位置に、前記スタ
   イラスを基準位置側に押し込むための押し込み部材が設
   けられていることを特徴とするレンズ形状測定装置。
2. 【請求項２】 前記トレーサ機構部は、基台面上に前記
   保持軸とほぼ平行に設けられる平行移動レールと、前記
   平行移動レール上にスライド可能に取り付けられるスタ
   イラス台と、前記スタイラス台を前記平行移動レール上
   で移動させるスタイラス台移動機構部と、前記スタイラ
   ス台上に、前記基台面とほぼ平行でかつ前記保持軸とほ
   ぼ垂直な向きに取り付けられる垂直移動レールと、前記
   垂直移動レール上にスライド可能に、かつ前記レンズ側
   に付勢された状態で取り付けられる垂直移動テーブル
   と、前記垂直移動テーブル上に、軸芯が前記保持軸にほ
   ぼ平行でかつ前記軸芯方向にスライド可能に取り付けら
   れる前記スタイラスと、前記スタイラスの軸芯方向の位
   置を検出する軸芯方向位置検出部と、前記スタイラスの
   前記レンズ径方向の位置を検出するレンズ径方向位置検
   出部と、を有することを特徴とする請求項１記載のレン
   ズ形状測定装置。