JP4774203B2 - 眼鏡レンズ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、眼鏡レンズの周縁をヤゲン加工する眼鏡レンズ加工装置に関する。

眼鏡レンズの周縁にヤゲンを形成する加工においては、まず、眼鏡枠（眼鏡フレームのレンズ枠）の形状を３次元的に測定し、測定された３次元形状から２次元玉型形状データをある方向への投影形状として得ると共に、眼鏡枠の周長値を眼鏡レンズ加工装置に入力する。加工装置では、レンズチャック軸によりチャックした眼鏡レンズのコバ位置を、２次元玉型形状データを基に測定し、そのコバ位置に基づいてヤゲン軌跡を求める。この際、下記特許文献１に記載されるように、ヤゲン軌跡の周長値を枠周長値に略一致させる補正を施して加工することにより、眼鏡枠へのフィット感が良いレンズ加工が行える。
特開平５−２１２６６１号公報

上記のようなヤゲン軌跡を得る際の２次元玉型形状データとしては、眼鏡枠を反り方向への投影図とした形状で得る方法がある。これによれば、枠心チャック加工（眼鏡レンズを２次元玉型形状の幾何学中心位置でレンズチャック軸によりチャックする加工）においては、反りの影響による変形が小さく、ヤゲン軌跡の周長値と枠周長値とを一致させる周長補正により精度の良い加工が可能となる。

しかし、この方法は枠心チャック加工にのみに有効であった。通常行われる光心チャック（レンズの光学中心位置をレンズチャック軸によりチャックする加工）においても、レンズカーブが小さいうちは、その影響はあまり大きくないが、最近増大しているレンズカーブが大きい眼鏡レンズ（反りの大きい眼鏡枠）において、光心チャックで加工する場合には、反りの影響による変形が大きくなるため、そのままヤゲン軌跡の周長補正を施すと、縦方向の縮みが大きくなり、フィット感の悪化が無視できなくなってきている。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、眼鏡枠の反りが大きく、レンズカーブが大きい眼鏡レンズの光心チャックの加工時においても、加工形状の変形を抑えて精度良く加工が行える眼鏡レンズ周縁加工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、本発明は次のような構成を備えることを特徴とする。

（１） 眼鏡レンズの光心位置をレンズチャック軸によりチャックし、眼鏡枠に枠入れするためのヤゲン軌跡を得て眼鏡レンズの周縁をヤゲン加工する眼鏡レンズ加工装置において、眼鏡枠測定装置により測定された眼鏡枠の三次元形状に対して所定の方法で定められた鼻側点と耳側点を結ぶ線分の垂直方向である第１方向への投影形状として得た２次元玉型形状及び２次元玉型形状に対するレンズの光心位置のレイアウトデータを入力するデータ入力手段と、光心位置で前記レンズチャック軸にチャックされたレンズのコバ位置を前記レイアウトデータ及び前記２次元玉型形状に基づいて得るコバ位置測定手段と、前記コバ位置測定手段により得られたコバ位置データに基づいて仮のヤゲン軌跡又はコバ位置軌跡を求めた後、求めた前記仮のヤゲン軌跡又はコバ軌跡のカーブ球面及び該カーブ球面の中心位置を所定の演算により求め、次に、前記仮のヤゲン軌跡又はコバ位置軌跡の三次元形状に対して前記第１方向と同じ方法で定めた鼻側点と耳側点の中点と、前記カーブ球の中心と、が通る第２方向を決定し、前記レンズチャック軸に対する前記第２方向の傾斜角を求め、求めた傾斜角に基づいて前記２次元玉型形状をレンズチャック軸方向から見た形状に補正する玉型形状補正手段と、を備え、補正された玉型形状データを使用してヤゲン加工のためのヤゲン軌跡を得ることを特徴とする。
（２） （１）の眼鏡レンズ加工装置において、前記玉型形状補正手段は、前記ヤゲン軌跡又はレンズコバ軌跡のカーブ球面を求め、前記光心位置のレイアウトデータ及び前記傾斜角に基づいて前記カーブ球面上に前記傾斜角方向から前記２次元玉型形状データを投影し、この投影により前記カーブ球面上に形成される３次元形状を前記レンズチャック軸に垂直な平面に投影することで補正後の玉型形状データを得ることを特徴とする。
（３） （２）の眼鏡レンズ加工装置において、前記玉型形状補正手段は、前記カーブ球面及び前記傾斜角に基づいて、前記光心位置のレイアウトデータをレンズチャック軸方向から見たときのデータに補正し、該補正されたレイアウトデータに基づいて前記カーブ球面上に前記２次元玉型形状を投影するときの基準点を定めることを特徴とする。
（４） （１）の眼鏡レンズ加工装置において、前記玉型形状補正手段は、レンズチャック軸に対して前記２次元玉型形状データを前記傾斜角分だけ傾けた位置に配置し、その配置後の２次元玉型形状をレンズチャック軸に垂直な平面に投影することで補正後の玉型形状データを得ることを特徴とする。
（５） （１）〜（４）の何れかの眼鏡レンズ加工装置は、前記玉型形状補正手段で補正された玉型形状を使用して前記コバ位置測定手段により眼鏡レンズのコバ位置を再測定し、該再測定されたコバ位置データに基づいてヤゲン加工のためのヤゲン軌跡を得る再測定制御手段を、備えることを特徴とする。
（６） 眼鏡レンズの光心位置をレンズチャック軸によりチャックし、眼鏡枠に枠入れするためのヤゲン軌跡を得て眼鏡レンズの周縁をヤゲン加工する眼鏡レンズ加工装置において、眼鏡枠測定装置により測定された眼鏡枠の三次元形状に対して所定の方法で定められた第１方向への投影形状として得た２次元玉型形状及び２次元玉型形状に対するレンズの光心位置のレイアウトデータを入力するデータ入力手段と、光心位置で前記レンズチャック軸にチャックされたレンズのコバ位置を前記レイアウトデータ及び前記２次元玉型形状に基づいて得るコバ位置測定手段と、前記コバ位置測定手段により得られたコバ位置データに基づいて仮のヤゲン軌跡又はコバ位置軌跡を求めた後、求めた前記仮のヤゲン軌跡又はコバ軌跡の三次元形状に対して前記二次元玉型形状を得たときに定めた第１方向と同じ方法によって第２方向を決定し、前記レンズチャック軸に対する前記第２方向の傾斜角を求め、求めた傾斜角に基づいて前記２次元玉型形状をレンズチャック軸方向から見た形状に補正する玉型形状補正手段であって、前記ヤゲン軌跡又はレンズコバ軌跡のカーブ球面を求め、前記光心位置のレイアウトデータ及び前記傾斜角に基づいて前記カーブ球面上に前記傾斜角方向から前記２次元玉型形状データを投影し、この投影により前記カーブ球面上に形成される３次元形状を前記レンズチャック軸に垂直な平面に投影することで補正後の玉型形状データを得るか、又は前記レンズチャック軸に対して前記２次元玉型形状を前記傾斜角分だけ傾けた形状を前記レンズチャック軸に垂直な平面に投影することで補正後の玉型形状データを得る玉型形状補正手段と、を備え、補正された玉型形状データを使用してヤゲン加工のためのヤゲン軌跡を得ることを特徴とする。

この玉型形状補正手段は、前記ヤゲン軌跡又はレンズコバ軌跡のカーブ球を求め、前記光心位置のレイアウトデータ及び前記傾斜角とに基づいて前記カーブ球面上に前記傾斜角方向から２次元玉型形状データを投影し、この投影によりカーブ球面上に形成される３次元形状をレンズチャック軸方向を基準とした座標に変換して求め、もとめた３次元形状をレンズチャック軸に垂直な平面に投影することで補正後の玉型形状データを得る。
また、この玉型形状補正手段は、前記コバ位置測定手段により得られた測定データと前記２次元玉型形状データを得たときの投影方向とに基づいて、前記光心位置のレイアウトデータをレンズチャック軸方向から見たときのデータに補正し、該補正されたレイアウトデータに基づいて前記カーブ球面上に前記２次元玉型形状を投影するときの基準点を定めることを特徴とする。
また、玉型形状補正手段は、前記レンズチャック軸に対する前記２次元玉型形状データを得たときの投影方向の傾斜角を求めた後、レンズチャック軸に対して２次元玉型形状データをこの傾斜角分だけ傾けた位置に配置し、配置後の２次元玉型形状をレンズチャック軸に垂直な平面に投影することで補正後の玉型形状データを得る。
さらに、眼鏡レンズ加工装置は、前記玉型形状補正手段で補正された玉型形状を使用して前記コバ位置測定手段により眼鏡レンズのコバ位置を再測定し、該再測定されたコバ位置データに基づいてヤゲン加工のためのヤゲン軌跡を得る。

本発明によれば、眼鏡枠の反りが大きく、レンズカーブが大きい眼鏡レンズの光心チャックの加工時においても、加工形状の変形を抑えて精度良く加工が行える。

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は本発明に係る眼鏡レンズ加工装置の外観構成を示す図である。１は眼鏡レンズ加工装置本体である。装置本体１には眼鏡枠形状測定装置２が接続されている。装置本体１上部には、加工情報等を表示するディスプレイ４１５、加工条件等の入力や加工のための指示を行う各種のスイッチを持つスイッチパネル部４２０が配置されている。４０２は加工室用の開閉窓である。眼鏡枠形状測定装置２としては、例えば、本出願人による特開２０００−３１４６１７号公報等に記載したものが使用できる。眼鏡枠は、前後に配置された２つのスライダ２０１、２０２により保持される機構となっている。

図２は、眼鏡枠形状測定装置２の内部に配置される測定機構２２０の概略構成図である。測定機構２２０は、パルスモータ２２１により水平方向に回転される回転ベース２２２と、回転ベース２２２に固定された固定ブロック１２５と、固定ブロック１２５により図２上の左右方向に移動可能に支持された水平移動支基２２７と、水平移動支基２２７に図２上の上下方向に移動可能に支持された上下移動支基２２９と、上下移動支基２２９に回転自在に設けられた測定子軸１３１と、測定子軸１３１の上端に取り付けられ，その先端が測定子軸２３１上の軸心上にある測定子２３３と、上下移動支基２２９を上下移動させるモータ２３５と、上下移動支基２２９の移動量を検出するエンコーダ２３６と、水平移動支基２２７を水平移動させるモータ２３８と、水平移動支基２２７の移動量を検出するエンコーダ２３９とを備える。各モータ及びエンコーダは、演算制御部２５０に接続されている。

眼鏡枠形状の測定に際しては、眼鏡枠をスライダ２０１、２０２により固定した後、測定をスタートさせる。演算制御部２５０は、モータ２３５，２３８を駆動させて測定子２３３の先端を眼鏡のレンズ枠の内溝に当接させる。続いて、パルスモータ２２１を予め定めた単位回転パルス数ごとに回転させる。この回転により、測定子２３３と共に水平移動支基２２７が眼鏡枠の動径に従って水平移動し、その移動がエンコーダ２３９により検出される。また、測定子２３３と共に上下移動支基２２９が眼鏡枠の反りにしたがって上下し、その移動がエンコーダ２３６により検出される。パルスモータ２２１による回転ベース２２２の回転角（動径角）θ、エンコーダ２３９により検出される動径長ｒ、及びエンコーダ１３６により検出される上下量ｚから、眼鏡枠の内溝の３次元形状が（ｒn ，θn ，ｚn ）（n ＝１，２，…，Ｎ）として計測される。また、演算制御部１５０は眼鏡枠の左右を計測することにより、左右のレンズ枠の幾何中心間距離ＦＰＤを得る。レンズ枠の３次元形状については、片方のデータをミラー反転したデータを他方のデータとしても良い。

図３は装置本体１の筐体内に配置される加工部の構成を示す斜視図である。ベース１０上にはキャリッジ部７００が搭載され、キャリッジ７０１が持つ回転軸（レンズチャック軸７０２Ｌ、７０２Ｒ）に挟持された被加工レンズＬＥは、砥石回転軸６０１ａに取り付けられた砥石群６０２により研削加工される。６０１は砥石回転用モータである。砥石群６０２はガラス用粗砥石６０２ａ、プラスチック用粗砥石６０２ｂ、ヤゲン及び平加工用の仕上げ砥石６０２ｃからなる。キャリッジ７０１の上方には、レンズ形状測定部５００、５２０が設けられている。以下、各部の構成を説明する。なお、キャリッジ部７００の後方には、穴あけ・面取り・溝掘り機構部８００が配置されているが、本発明と関係が薄いので、ここではその説明を省略する。

（イ）キャリッジ部
キャリッジ部７００の構成を、図３に基づいて説明する。キャリッジ７０１は、レンズＬＥを２つのレンズチャック軸７０２Ｌ、７０２Ｒにチャッキングして回転させることができる。また、キャリッジ７０１は、ベース１０に固定されて砥石回転軸６０１ａと平行に延びるキャリッジシャフト７０３、７０４に対して摺動自在になっている。

＜レンズチャック機構及びレンズ回転機構＞
キャリッジ７０１の左腕７０１Ｌにチャック軸７０２Ｌが、右腕７０１Ｒにチャック軸７０２Ｒが回転可能に同一軸線上で保持されている。右腕７０１Ｒの前面にはチャック用モータ７１０が固定されており、モータ７１０の回転軸に付いているプーリ７１１の回転がベルト７１２を介してプーリ７１３に伝わり、右腕７０１Ｒの内部で回転可能に保持されている図示なき送りネジ及び送りナットにより、チャック軸７０２Ｒが軸方向に移動することができ、レンズＬＥがチャック軸７０２Ｌ、７０２Ｒによって挟持される。

キャリッジ左腕７０１Ｌの左側端部にはレンズ回転用のモータ７２０が固定されている。モータ７２０の回転は、ギヤ７２１〜７２５を介してチャック軸７０２Ｌに伝達される。また、モータ７２０の回転は、キャリッジ７０１の後方で回転可能に保持されている回転軸７２８を介してキャリッジ右腕７０１Ｒ側に伝えられる。キャリッジ右腕７０１Ｒ右側端部には、キャリッジ左腕７０１Ｌの左側端部と同様なギヤが設けられており、これらのギヤの回転はチャック軸７０２Ｒに伝えられる。この構成によりチャック軸７０２Ｌとチャック軸７０２Ｒは同期して回転する。

＜キャリッジの移動機構＞
キャリッジシャフト７０３、７０４にはその軸方向に摺動可能な左右軸移動支基７４０が設けられており、移動支基７４０はキャリッジ７０１と共に左右方向（シャフト７０３の軸方向）に移動する。移動アーム７４０の後部には、シャフト７０３と平行に延びる図示なきボールネジが取り付けられており、このボールネジはベース１０に固定された左右移動用モータ７４５の回転軸に取り付けられている。これらの構成によりモータ７４５は移動支基７４０と共にキャリッジ７０１を左右方向に移動させることができる。

移動支基７４０には、上下方向（レンズチャック軸７０２Ｌ、７０３Ｒと砥石回転軸６０１ａとの軸間距離を変化させる方向）に延びるシャフト７５６、７５７が固定されている。シャフト７５６、７５７にはキャリッジ７０１上下方向に移動可能取り付けられている。また、移動支基７４０には取付板７５１によって上下移動用モータ７５０が取り付けられており、モータ７５０の回転はプーリ７５２とベルト７５３を介して、取付板７５１に回転可能に保持されたボールネジ７５５に伝達される。ボールネジ７５５の回転によりキャリッジ７０１は上下方向に移動する（すなわち、レンズチャック軸と砥石回転軸６０１ａとの軸間距離を変化させる）。

（ロ）レンズ形状測定部
図４は、レンズのコバ位置を検知するコバ位置測定手段としてのレンズ後面形状測定部５００の構成を説明する図である。ベース１０上に固設された支基ブロック１００に取付支基５０１が固定され（図２参照）、取付支基５０１に取付けられたレール５０２上をスライダー５０３が摺動可能に取付けられている。スライダー５０３にはスライドベース５１０が取付けられ、スライドベース５１０には測定子アーム５０４が固定されている。また、取付支基５０１の側面には、ボールブッシュ５０８が嵌められ、測定子アーム５０４のガタどりの役目をしている。測定子アーム５０４の先端部には、Ｌ型の測定子ハンド５０５が取付けられ、測定子ハンド５０５の先端部には円板状の測定子５０６が付けられている。レンズ形状を測定するために、測定子５０６はレンズＬＥの後面に接触される。

スライドベース５１０の下端部にはラック５１１が設けられている。ラック５１１は取付支基５０１側に固定されたエンコーダ５１３のピニオン５１２と噛み合っている。また、スライドベース５１０の移動はモータ５１６によって行なわれ、モータ５１６に取付けられたギヤ５１５、アイドルギヤ５１４、ピニオン５１２を介してモータ５１６の回転力がラック５１１に伝えられ、スライドベース５１０が左右に移動される。レンズ形状測定中、モータ５１６は常に一定の力で測定子５０６をレンズＬＥに押し当てている。エンコーダ５１３はスライドベース５１０の左右方向（チャック軸方向）の移動量（測定子５０６の移動位置）を検知する。この移動量とレンズチャック軸７０２Ｌ、７０２Ｒの回転角度の情報により、レンズＬＥの後面形状が測定される。
レンズ前面形状測定部５２０は、レンズ後面形状測定部５００に対して左右対称であるのでその構成の説明は省略する。

次に、図５の制御系ブロック図を使用して、眼鏡枠の反りが大きく、レンズカーブが大きいレンズＬＥを、その光学中心にチャッキングして加工する場合の動作を説明する。
まず、眼鏡枠形状測定装置２により眼鏡枠の３次元形状を測定する。眼鏡フレームをスライダ２０１、２０２により固定し、測定機構２２０を作動させる。演算制御部２５０は、前述のように眼鏡枠の内溝の３次元形状データ（ｒn ，θn ，ｚn ）（n ＝１，２，…，Ｎ）を得る。両眼トレースの場合、このデータの内の２次元玉型形状（ｒn ，θn ）は、眼鏡枠を正面方向（眼鏡枠の装用状態における正面方向）から見た場合の形状データである。２次元玉型形状データは、このままでも良いが、眼鏡枠の反りの影響を排除するために、次のように３次元形状データ（ｒn ，θn ，ｚn ）を眼鏡枠をその反り方向へ投影した２次元玉型形状に補正する。

図６、図７は、反り方向へ投影した２次元玉型形状の補正方法を説明する図である。図６において、Ｔ０はレンズ枠の３次元形状データ（ｒn ，θn ，ｚn ）である。演算制御部２５０は、これを直交座標データ（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）に変換する。Ｔｒ１は、ｘｙ平面（正面方向から見たときの２次元ｘｙ平面）に投影された２次元玉型形状ある。この２次元玉型形状データにおいて、ｘ軸方向の最大値を持つ点Ａ（ｘａ，ｙａ）、ｘ軸方向の最小値を持つ点Ｂ（ｘｂ，ｙｂ）、ｙ軸方向の最大値を持つ点Ｃ（ｘｃ，ｙｃ）、ｙ軸方向の最小値を持つ点Ｄ（ｘｄ，ｙｄ）を選び、その幾何学中心（ボクシング中心）をＯＦ１とする。このＯＦ１を通るｘ軸方向のラインをデータムラインＤＬとする。眼鏡枠の反りは、このデータムラインＤＬを基準とする。３次元形状データＴ０（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）について、データムラインＤＬ上に位置するｘ軸方向の鼻側点（ｘ最小値点）及び耳側点（ｘ最大値点）を、それぞれＶ１（ｘｖ１，ｙｖ１，ｚｖ１）及びＶ２（ｘｖ２，ｙｖ２，ｚｖ２）とする。このときの、データムラインＤＬを基準とする眼鏡枠の反り角度（データムライン傾斜角）α１とする。この角度α１分傾けた方向を新たなＸ軸方向とし、ｙ軸方向はそのままＹ軸方向とし（眼鏡枠の上下方向の傾きはほぼ無視できる）、点Ｖ１と点Ｖ２とを結ぶ線分の垂直２等分線の方向を新たなＺ方向とする（図７参照）。そして、３次元形状データ（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）を新たな座標系ＸＹＺの３次元形状データ（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）に変換する。この３次元形状データ（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）をＸＹ平面に投影することにより、図８に示すように、反り方向（データムライン傾斜方向）へ投影した２次元玉型形状データ（Ｘｎ、Ｙｎ）が得られる。このときの２次元玉型形状データにおけるＸＹ座標系の原点は、データムライン上の中心点ＯＤＬ２である。

また、演算制御部２５０は、３次元形状データ（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）又は（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）の各データ間の距離を算出し、これを足し合わせることにより、眼鏡枠の３次元枠周長値ＦＬを求められる。

眼鏡枠形状測定装置２により眼鏡枠の測定が完了したら、装置本体１側のスイッチパネル部４２０に配置されたスイッチ４２３を押すことにより、２次元玉型形状データ（Ｘｎ、Ｙｎ）、眼鏡枠の枠周長値ＦＬ及びデータムライン傾斜角α１が装置本体１側に入力され、メモリ１６３に記憶される。ディスプレイ４１５にはレイアウトデータ及び加工条件を設定する画面４３０が表示される（図５参照）。

図５のディスプレイ４１５の画面４３０において、入力欄「ＦＰＤ」４３１は左右のレンズ枠の幾何学中心間距離、入力欄「ＰＤ」は装用者の瞳孔間距離、入力欄４３３は眼鏡枠（レンズ枠）の幾何学中心に対するレンズの光学中心（光心）の上寄せ量である。スイッチパネル部４２０のスイッチによりこれらの眼鏡枠幾何学中心を原点とする光心位置のレイアウトデータを入力する。入力欄４３４は、光心チャックか枠心チャックかを入力する欄である。ここでは、スイッチパネル部４２０のスイッチにより光心チャックを指定する。設定画面４３０の右側には、２次元玉型図形４３５が表示され、光心チャックの指定と、入力欄４３１〜４３３のＦＰＤ値、ＰＤ値及び上寄せ量のレイアウトデータが入力されることにより、眼鏡枠の幾何学中心位置４３６と、幾何学中心位置４３６に対する光心位置のレイアウト位置４３７が決定される。なお、レンズ形状測定時には、２次元玉型形状データ（Ｘｎ、Ｙｎ）は、光心位置を基準とした極座標データ（Ｒn ，θn ）（n ＝１，２，…，Ｎ）に変換して使用する。

被加工レンズＬＥをチャック軸７０２Ｌ、７０２Ｒによってチャッキングする。レンズＬＥのレンズ表面側の光学中心位置に加工治具を取り付け、これをチャック軸７０２Ｌが持つホルダに装着することで、レンズＬＥは光心位置にチャックされる。その後、スタートスイッチ４２５を押すと、主制御部１６０はレンズ形状測定部５００，５２０を作動させてレンズ前面及びレンズ後面の形状（コバ位置）を測定する。測定動作としては、レンズ形状測定部５２０が持つ測定子５０６をレンズ前面に接触させつつ、２次元玉型形状データ（Ｒn ，θn ）を基にキャリッジ７０１の上下位置とレンズＬＥの回転とを制御することにより、レンズ前面に接触した測定子５０６のチャック軸方向への移動位置をエンコーダ５１３により検出する。これにより、レンズ前面のコバ位置情報（Ｒn ，θn ，ｆＺn ）が得られる。同様に、レンズ後面に接触させた測定子５０６の移動位置を検出することにより、レンズ後面のコバ位置情報（Ｒn ，θn ，rＺn ）が得られる。

レンズ前面及び後面の形状を得た後は、主制御部１６０は通常のヤゲン算出手順に従って仮のヤゲン軌跡を求める。例えば、ヤゲン頂点位置をレンズ前面より後面側に一定量シフトした位置、あるいはコバ厚をある比率（３：７の比率等）で分割した位置として演算する。そして、ヤゲン軌跡の３次元形状データの任意の４点を選び、この４点が球面上に位置するときの、そのヤゲンカーブ球の半径ｖｒとその中心座標Ｏｖ（ｘｖ，ｙｖ，ｚｖ）を求める。好ましくは、複数の組から半径ｖｒとその中心座標Ｏｖを求める。合わせて、半径ｖｒからヤゲンカーブ値Ｖｃｒｖ（通常、５２３を球の半径で割った値）を算出する。同様に、レンズ前面のカーブ球の半径ｆｒとその中心座標（ｘｆ，ｙｆ，ｚｆ）、及びレンズカーブ値Ｃｒｖを算出する。

この時点でのヤゲン軌跡と眼鏡枠の３次元周長値ＦＬとが略一致するようにヤゲン軌跡の周長補正を施すと、レンズカーブの大きなレンズを光心チャックで加工する場合、ここでのレンズ形状測定では、２次元玉型形状が光心方向から見た形状に対して横方向（眼福方向）に伸びた形となっているため、実際には縦方向が小さく加工されてしまう。このため、以下の加工時の玉型形状補正を実施する。なお、加工時の玉型形状補正に際しては、計算を間単にするために、ヤゲンカーブ球及びレンズ前面カーブ球の各中心座標がレンズチャック軸上にあると仮定しておいても、実用的にはほぼ正しい補正が可能である。

レンズ形状が測定されると、主制御部１６０は２次元玉型形状のデータムラインＤＬ上のヤゲンカーブ位置から、まず、加工時の反り角を算出する。図９において、点ＶａはデータムラインＤＬ上のヤゲンカーブの鼻側位置であり、点ＶｂはデータムラインＤＬ上のヤゲンカーブの耳側位置である。主制御部１６０は、レンズチャック軸方向に直交するｘ軸方向に対して、点Ｖａ（ｘＶａ，ｚＶａ）と点Ｖｂ（ｘＶｂ，ｚＶｂ）を結ぶ線分の成す角度を反り角度α２として算出する。この反り角度α２は、加工時の反り補正を行うか否かの判断に用いる。反り角度α２が所定の基準角度（例えば、５°）以下の場合は、反りの影響が無視できる程度であるので、反り補正不要とする。

加工時の反り補正について説明する。レンズ前面及び後面のコバ位置の測定から求められる仮のヤゲン軌跡又はレンズのコバ軌跡（レンズ前面又は後面のコバ位置情報）を使用して、レンズチャック軸に対するヤゲン軌跡又はコバ軌跡の傾斜角を求める。以下では、図９を基に、ヤゲン軌跡を使用する場合を説明する。図９において、データムラインＤＬ上の点Ｖａと点Ｖｂとの中点をＯＦとする。この点ＯＦとヤゲンカーブ球の中心Ｏｖとを通る直線Ｌｙとし、レンズチャック軸と直線Ｌｙとが成す角度α３を、レンズチャック軸に対するヤゲン軌跡のｘ軸方向の傾斜角とする。これはｘ軸についてのみであるが、ｙ軸方向についてもレンズチャック軸に対するヤゲン軌跡の傾斜角を求め、両者を合成してレンズチャック軸に対するヤゲン軌跡の傾斜角とすることが好ましい。ｙ軸方向（眼鏡レンズの上下方向）の傾斜角には、無視しても実用上の誤差は少ない。また、近似的には、加工時の反り補正に使用した反り角度α２をヤゲン軌跡の傾斜角α３とみなしても良い。

加工時の反り補正に際しては、レンズ枠幾何学中心間距離ＦＰＤと瞳孔間距離ＰＤのデータを補正することがこの好ましいので、この補正を図１０、図１１により説明する。まず、眼鏡枠の反り角度α１がデータムライン上で求められているので、計算の簡便さから、レンズ枠幾何学中心間距離ＦＰＤをデータムラインの中心間距離（以下、データムＦＰＤ）に変換して考える。その際、眼鏡枠形状測定装置２から入力された２次元玉型形状データ（Ｘｎ、Ｙｎ）がデータムライン傾斜角方向への２次元投影形状であり、また、ＦＰＤは立体軌跡でのレンズ枠幾何学中心間距離であるため、厳密には正確な補正はできないが、近似的には次の方法で行う。

図１０において、眼鏡枠を正面方向から見たときの２次元玉型形状の幾何学中心ＯＦ１とデータムライン上の中心ＯＤＬ１との距離をδＦＰＤ１とする。データムライン傾斜角方向α１への２次元投影玉型形状における幾何学中心ＯＦ２とデータムライン上の中心ＯＤＬ２との距離を、δＦＰＤ２とする。図１０より、δＦＰＤ２は、
δＦＰＤ２＝δ１／cosα１
として求められる。データムライン傾斜角方向への２次元投影玉型形状に変換される片眼データムＦＰＤは、ＦＰＤ×１／２＋δＦＰＤ２として求められる。

次に、レイアウトデータの光心位置を決めるための瞳孔間距離ＰＤの位置補正を説明する。ＰＤの補正方法は色々考えられるが、以下では近似的方法を説明する。ここでは、図１１に示すように、レンズ形状測定により求められた中心Ｏｖ（ｘｖ，ｚｖ）、半径ｖｒのヤゲンカーブ球を考える。図９と同じく、点ＶａはデータムラインＤＬ上のヤゲンカーブの鼻側位置であり、点ＶｂはデータムラインＤＬ上のヤゲンカーブの耳側位置である。データムラインは正面方向に対して角度α１で傾斜している。ＰＤの指定により、ヤゲンカーブ球におけるＰＤ位置をＯＰＤとし、このＯＰＤ位置のｚを、ヤゲンカーブの式から求める。

（ｘ−ｘｖ）²＋（ｚ−ｚｖ）²＝Ｖｒ²
また、点Ｖａと点Ｖｂのデータムライン上の中点をＯＦとし、この中点ＯＦとヤゲンカーブ球中心Ｏｖとを結ぶ線分のヤゲンカーブ球上の点をＯＦＰＤとする。点ＯＰＤとヤゲンカーブ球中心Ｏｖとを通る直線に対して、点ＯＦＰＤから垂線を引いたときの距離ΔＰＤが、光心チャック方向から見たときのｘ軸方向における光心位置（鼻側への寄せ量）の補正量となる。上下方向の光心位置についても同じような考えで補正することができるが、上下方向の反りは無視できるので、上下方向の光心位置は補正せずに入力された値をそのまま使用しても実質的に影響は少ない。これを新たな光心位置のレイアウトデータとする。

次に、先に求めた傾斜角α３とΔＰＤを使用して２次元玉型形状をレンズチャック軸方向から見た形に補正する。図１２のように、中心Ｏｖ、半径Ｖｒのヤゲンカーブ球を考え、このヤゲンカーブ球面上に傾斜角α３方向から、眼鏡枠形状測定装置２から入力された２次元玉型形状を投影する。この場合、ヤゲンカーブ球の中心Ｏｖはレンズチャック軸上にあると仮定しても実用上の誤差は少なく、計算が簡単になる。２次元玉型形状の投影は、光心位置のレイアウトデータを基に、レンズチャック軸からΔＰＤ分耳側にずれた位置に２次元玉型形状のデータム中心ＯＦＰＤを一致させる。すなわち、レンズチャック軸からレイアウトデータの補正ΔＰＤ分ずらしたヤゲンカーブ球の位置ＯＰを投影基準点とする。また、上下方向の光心位置のレイアウトに関しては、もちろん投影の基準点そのものを上下方向にもずらして投影することが好ましいが、横方向へΔＰＤ分ずらして２次元玉型形状を投影した後に上下方向のレイアウト分ずらしても実用上の誤差は少ない。

次に、ヤゲンカーブ球面上に２次元玉型形状を投影することで形成される３次元形状の座標を求める。そして、レンズチャック軸方向を新たなＺ軸とするＸＹ座標に変換することで、レンズチャック軸方向から見た２次元玉型形状、すなわち、レンズチャック軸に垂直な平面に投影された２次元玉型形状（Ｘcoｎ，Ｙcoｎ）（n ＝１，２，…，Ｎ）に補正する。この場合、計算を簡単にするために、２次元玉型形状の投影方向を一旦水平になるように座標変換し、投影後に再び傾け直して座標変換することでも良い。以上の演算は、主制御部１６０により行われる。

なお、図１１で説明したＰＤ位置の補正及び図１２で説明した２次元玉型形状の補正は、何れもヤゲンカーブ球を考えたが、レンズコバ位置の測定から得られるレンズ前面のコバ軌跡を求め、これからレンズ前面カーブ球を考えて補正することでも良い。この場合、レンズ後面のコバ軌跡及びレンズ後面カーブ球を考えることも可能であるが、ヤゲン軌跡に眼鏡枠を入れるので、レンズ前面カーブを使用することが好ましい。

また、レンズチャック軸方向から見た２次元玉型形状を補正する方法としは、上記のように一旦ヤゲンカーブ球又はレンズカーブ球に２次元玉型形状を投影した上で求めることが好ましいが、簡易的には次のようにしても良い。すなわち、ヤゲン軌跡又はコバ軌跡の傾斜角α３（反り角度α２の場合も含む）を使用し、レンズチャック軸に対して２次元玉型形状データ（Ｘｎ、Ｙｎ）を角度α３だけ傾けた位置に配置し、この２次元玉型形状データをレンズチャック軸に垂直な平面に投影することで、光心チャック方向から見た２次元玉型形状（Ｘcoｎ，Ｙcoｎ）（n ＝１，２，…，Ｎ）に補正する。計算上は、２次元玉型形状データのＸｎに単純にcosα２を乗じることでＸcoｎを計算し、Ｙ座標はそのままＹｎをＹcoｎとすればよい。この方法でも、横方向への変化を少なくした玉型形状データが得られる。

レンズチャック軸方向（光心チャック方向）から見た２次元玉型形状（Ｘcoｎ，Ｙcoｎ）が得られれば、これを使用してヤゲン軌跡を求め直すが、好ましくは、補正後の２次元玉型形状（Ｘcoｎ，Ｙcoｎ）に基づいて再びレンズ形状を測定する。レンズ形状の再測定は、粗加工後に行っても良い。主制御部１６０は、２次元玉型形状データ（Ｘｎ、Ｙｎ）を光心基準とした極座標データ（Ｒcon ，θn ）（n ＝１，２，…，Ｎ）に変換してから、その半径情報に従って前述と同様にレンズ形状測定部５００，５２０を作動させる。これにより、レンズ前面及び後面について、２次元玉型形状（Ｘcoｎ，Ｙcoｎ）＝（Ｒcon ，θn ）におけるＺ軸方向のコバ位置を求め直す。初めのヤゲン軌跡の計算で、レンズ前面のコバ位置に対するヤゲン頂点位置のシフト量がわかっていれば、レンズ前面のコバ位置のみの測定でも十分である。

レンズ形状の再測定を行わない場合、初めのレンズ前面のコバ位置測定をヤゲン先端軌跡付近の動径長を変えて２回行えば、ヤゲン先端付近のレンズ前面の傾斜角が求められるので、再測定をしなくても補正後の２次元玉型形状（Ｘcoｎ，Ｙcoｎ）におけるＺ方向のコバ位置を演算で求めることができる。

レンズのコバ位置が得られた後は、初めのレンズ形状測定後のヤゲン計算と同じく、再びヤゲン軌跡を（Ｒcoｎ ，θn，Ｚcoｎ）（n ＝１，２，…，Ｎ）として求める。また、ヤゲン軌跡の各データ間の距離を算出し、これを足し合わせることにより、ヤゲン周長値ＶＬを求める。そして、このヤゲン周長値ＶＬが眼鏡枠の枠周長値ＦＬに略一致するようにヤゲン軌跡を求める。本装置では、ヤゲン軌跡を動径方向のサイズ補正として考える。すなわち、ヤゲン周長値ＶＬと眼鏡枠の周長値ＦＬとから、動径方向のサイズ補正量Δｄｌを、
Δｄｌ＝（ＶＬ−ＦＬ）／２π
として求める。

ヤゲン軌跡及びその周長補正の演算が終了したら、レンズ加工が行われる。初めに、主演算部１６０は、プラスチック用粗砥石６０２ｂ上にレンズＬＥがくるようにキャリッジ７０１を移動させた後、補正後の２次元玉型形状データ（Ｒcon ，θn ）に基づいて、レンズＬＥを回転させながらモータ７５０の駆動制御により、レンズチャック軸と砥石回転軸との軸間距離を変化させる。粗加工終了後は、レンズＬＥを仕上げ砥石６０２ｃのヤゲン溝の部分に移動させ、レンズＬＥを回転させながらレンズチャック軸と砥石回転軸との軸間距離を変化させることで、ヤゲン仕上げ加工を行う。ヤゲン仕上げ加工では、レンズチャック軸と砥石回転軸との軸間距離の制御を、周長補正のサイズ補正量Δｄｌ分だけ加減して行うことにより、眼鏡枠の周長に精度良く一致した周長を持つヤゲンが加工される。このとき、光心チャックの加工であっても、レンズカーブの反りの影響で２次元玉型が傾斜することによる変形を補正してあるので、加工後の形状がレンズ枠形状と精度良く一致し、レンズの枠入れのフィット感が良好なものとなる。

以上の説明においては、レンズ枠の幾何中心間距離ＦＰＤをデータムＦＰＤとする変換及び瞳孔間距離ＰＤの補正は、眼鏡枠形状測定装置２により眼鏡枠を両眼測定して得られるものとしたが、片眼測定の場合には眼鏡枠の反り角度（データムライン傾斜角度）α１を別に計測して入力すれば良い。また、図１２で説明した２次元玉型形状の変形の演算においては、補正されたΔＰＤを使用することが好ましいが、片眼測定で瞳孔間距離ＰＤの補正が行えず、光心位置のレイアウトによる鼻側寄せ量をそのまま使用する場合でも、少なくとも従来の方法に比べれば、精度の向上を図ることができる。

また、上記の玉型形状の補正では、眼鏡枠測定装置２より入力される２次元玉型形状データは、変形誤差が少ない眼鏡枠の反り方向に投影した形状としたが、正面方向から見た形（眼鏡枠の正面方向に垂直な平面に投影した形）や他の方向に投影した形で得るようにしても良い。そして、コバ位置測定結果と２次元玉型形状が何れの方向の投影形状として得られたものであるかに応じて、その方向のレンズチャック軸に対する傾斜角を求め、２次元玉型形状をその傾斜角方向に位置させ、これをレンズチャック軸方向から見た形で補正する。

例えば、正面方向に投影された形の２次元玉型形状データを使用する場合、コバ位置測定によるコバ軌跡又は仮のヤゲン軌跡のカーブ球を求めた上で、レンズチャック軸に対する正面の投影方向の傾斜角αｎを求める。この傾斜角は、図１１を利用すると、点ＯＰＤとヤゲンカーブ球中心Ｏｖとを通る直線に対する正面方向の成す角度として求めることができる。そして、先の例と同じく、この傾斜角αｎ方向からヤゲンカーブ球に２次元玉型形状を投影することで３次元形状を求め直し、レンズチャック軸方向を基準とした座標に変換することにより、レンズチャック軸方向から見た形で補正する。あるいは、単純にレンズチャック軸に対して傾斜角αｎ分だけ傾けた位置に２次元玉型形状データを配置し、この２次元玉型形状データをレンズチャック軸に垂直な平面に投影することで補正形状を得る。このように、本発明は種々の変容が可能であり、技術思想を同一にする範囲において、本発明に含まれるものである。

眼鏡レンズ加工装置の外観構成を示す図である。 眼鏡枠形状測定装置の内部に配置される測定機構の概略構成図である。 装置本体の加工部の構成を示す斜視図である。 レンズ後面形状測定部の構成を説明する図である。 眼鏡レンズ加工装置の制御系ブロック図である。 反り方向へ投影した２次元玉型形状の補正方法を説明する図である。 反り方向へ投影した２次元玉型形状の補正方法を説明する図である。 反り方向へ投影した２次元玉型形状データを示す図である。 加工時の反り角及びヤゲン軌跡の傾斜角の算出を説明する図である。 レンズ枠幾何学中心間距離ＦＰＤをデータムＦＰＤに変換する方法を説明する図である。 瞳孔間距離ＰＤの補正方法を説明する図である。 ２次元玉型形状の補正方法を説明する図である。

符号の説明

１ 眼鏡レンズ加工装置本体
２ 眼鏡枠形状測定装置
１６０ 主制御部
２５０ 演算制御部
４１５ ディスプレイ
４２０ スイッチパネル部
５００ レンズ後面形状測定部
５２０ レンズ前面形状測定部
６０２ 砥石群
６０２ｃ 仕上げ砥石
７００ キャリッジ部
７０２Ｌ、７０２Ｒ レンズチャック軸

Claims (6)

1. 眼鏡レンズの光心位置をレンズチャック軸によりチャックし、眼鏡枠に枠入れするためのヤゲン軌跡を得て眼鏡レンズの周縁をヤゲン加工する眼鏡レンズ加工装置において、眼鏡枠測定装置により測定された眼鏡枠の三次元形状に対して所定の方法で定められた鼻側点と耳側点を結ぶ線分の垂直方向である第１方向への投影形状として得た２次元玉型形状及び２次元玉型形状に対するレンズの光心位置のレイアウトデータを入力するデータ入力手段と、光心位置で前記レンズチャック軸にチャックされたレンズのコバ位置を前記レイアウトデータ及び前記２次元玉型形状に基づいて得るコバ位置測定手段と、前記コバ位置測定手段により得られたコバ位置データに基づいて仮のヤゲン軌跡又はコバ位置軌跡を求めた後、求めた前記仮のヤゲン軌跡又はコバ軌跡のカーブ球面及び該カーブ球面の中心位置を所定の演算により求め、次に、前記仮のヤゲン軌跡又はコバ位置軌跡の三次元形状に対して前記第１方向と同じ方法で定めた鼻側点と耳側点の中点と、前記カーブ球の中心と、が通る第２方向を決定し、前記レンズチャック軸に対する前記第２方向の傾斜角を求め、求めた傾斜角に基づいて前記２次元玉型形状をレンズチャック軸方向から見た形状に補正する玉型形状補正手段と、を備え、補正された玉型形状データを使用してヤゲン加工のためのヤゲン軌跡を得ることを特徴とする眼鏡レンズ加工装置。
2. 請求項１の眼鏡レンズ加工装置において、前記玉型形状補正手段は、前記ヤゲン軌跡又はレンズコバ軌跡のカーブ球面を求め、前記光心位置のレイアウトデータ及び前記傾斜角に基づいて前記カーブ球面上に前記傾斜角方向から前記２次元玉型形状データを投影し、この投影により前記カーブ球面上に形成される３次元形状を前記レンズチャック軸に垂直な平面に投影することで補正後の玉型形状データを得ることを特徴とする眼鏡レンズ加工装置。
3. 請求項２の眼鏡レンズ加工装置において、前記玉型形状補正手段は、前記カーブ球面及び前記傾斜角に基づいて、前記光心位置のレイアウトデータをレンズチャック軸方向から見たときのデータに補正し、該補正されたレイアウトデータに基づいて前記カーブ球面上に前記２次元玉型形状を投影するときの基準点を定めることを特徴とする眼鏡レンズ加工装置。
4. 請求項１の眼鏡レンズ加工装置において、前記玉型形状補正手段は、レンズチャック軸に対して前記２次元玉型形状データを前記傾斜角分だけ傾けた位置に配置し、その配置後の２次元玉型形状をレンズチャック軸に垂直な平面に投影することで補正後の玉型形状データを得ることを特徴とする眼鏡レンズ加工装置。
5. 請求項１〜４の何れかの眼鏡レンズ加工装置は、前記玉型形状補正手段で補正された玉型形状を使用して前記コバ位置測定手段により眼鏡レンズのコバ位置を再測定し、該再測定されたコバ位置データに基づいてヤゲン加工のためのヤゲン軌跡を得る再測定制御手段を、備えることを特徴とする眼鏡レンズ加工装置。
6. 眼鏡レンズの光心位置をレンズチャック軸によりチャックし、眼鏡枠に枠入れするためのヤゲン軌跡を得て眼鏡レンズの周縁をヤゲン加工する眼鏡レンズ加工装置において、眼鏡枠測定装置により測定された眼鏡枠の三次元形状に対して所定の方法で定められた第１方向への投影形状として得た２次元玉型形状及び２次元玉型形状に対するレンズの光心位置のレイアウトデータを入力するデータ入力手段と、光心位置で前記レンズチャック軸にチャックされたレンズのコバ位置を前記レイアウトデータ及び前記２次元玉型形状に基づいて得るコバ位置測定手段と、前記コバ位置測定手段により得られたコバ位置データに基づいて仮のヤゲン軌跡又はコバ位置軌跡を求めた後、求めた前記仮のヤゲン軌跡又はコバ軌跡の三次元形状に対して前記二次元玉型形状を得たときに定めた第１方向と同じ方法によって第２方向を決定し、前記レンズチャック軸に対する前記第２方向の傾斜角を求め、求めた傾斜角に基づいて前記２次元玉型形状をレンズチャック軸方向から見た形状に補正する玉型形状補正手段であって、前記ヤゲン軌跡又はレンズコバ軌跡のカーブ球面を求め、前記光心位置のレイアウトデータ及び前記傾斜角に基づいて前記カーブ球面上に前記傾斜角方向から前記２次元玉型形状データを投影し、この投影により前記カーブ球面上に形成される３次元形状を前記レンズチャック軸に垂直な平面に投影することで補正後の玉型形状データを得るか、又は前記レンズチャック軸に対して前記２次元玉型形状を前記傾斜角分だけ傾けた形状を前記レンズチャック軸に垂直な平面に投影することで補正後の玉型形状データを得る玉型形状補正手段と、を備え、補正された玉型形状データを使用してヤゲン加工のためのヤゲン軌跡を得ることを特徴とする眼鏡レンズ加工装置。