JP5391413B2 - レンズ作製用曲線データの獲得方法及びレンズの作製方法 - Google Patents
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Description
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、レンズの形状データがファクシミリ装置で送信される場合であっても、正確な外形形状のレンズを作製することが可能なレンズ作製用曲線データの獲得方法及びレンズの作製方法を提供することである。
また請求項2の発明では、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記玉型形状は実物大サイズで用紙上に図示されることをその要旨とする。
また請求項3の発明では請求項1又は2に記載の発明の構成に加え、前記形状等データはアイポイント位置がX軸方向とY軸方向の直交する直線の交点で示されていることをその要旨とする。
また請求項5の発明では請求項4に記載の発明の構成に加え、前記曲線データから抽出された散点的な選択データに基づいて加工手段によってレンズを作製することをその要旨とする。
そのため、所定領域内の玉型を構成する可能性のあるすべての画像データを評価して玉型ラインの核となる玉型データを抽出するものとする。そして、この抽出した玉型データについて点間を補完してレンズ作製用の曲線データを得るようにする(曲線データ作成工程)。レンズ作製用の曲線データはすなわちカッティングラインデータであり、これをそのまま、あるいはオフセットさせて加工手段によって所定の眼鏡用レンズを作製する。あるいは、この曲線データから所定の条件で選択した散点的な選択データのみを利用して加工手段によって加工することも可能である。これら玉型データ抽出工程及び曲線データ作成工程は上記補正工程の実行前に行うことも可能である。
(1)眼鏡店側について
眼鏡店に装備されている例えば図2のような用紙1に眼鏡店側ではレンズのデータを記入してファクシミリ装置でメーカーに送信する。用紙1にはスケール図形としての縦75mm、横8mmの長方形の太線で包囲されたボックス2が印刷されている。眼鏡店側ではレンズ加工に必要なデータの1つとしてこのボックス2を玉型描画領域として装用者の注文したフレームの外形形状に対応した実寸のレンズ外形形状を描画する。ボックス2内には垂直及び水平なスケール直線4,5が印刷されており、その交差位置がアイポイント位置となるようにレンズ外形形状が描画されることとなる。図1に示すように、眼鏡店はこの用紙1をファクシミリ装置10によってレンズメーカーに送信する。
図1に示すように、ファクシミリ装置10によって送信された画像データはレンズメーカー側の玉型データ処理装置11に出力される。玉型データ処理装置11はコンピュータからなる一種の情報処理装置であって、図3に示すようにシステムバス12に対してCPU13、モニター14、キーボードやマウス等の入力部15、HDDや外付け記憶媒体等から構成される記憶部16、主メモリ17及び加工手段としての玉型加工装置18等がそれぞれ接続されている。主メモリ17には画像データの補正処理を行うための補正用プログラム、画像データの加工全般を制御するための加工プログラム、画像データを読み取るためのキャリパツール用のプログラム、OS(Operation System)等の各種プログラムが記憶されている。
制御手段としてのCPU13は、入力部15からの指示によって上記プログラムに基づいて画像データを加工し、ボックス2に描画された形状から玉型データを抽出するとともに玉型データをスプライン補完してレンズ作製用の曲線データを作成させる。また、曲線データからCL(カッターロケーション)データを抽出して玉型加工装置18に出力する。
A)用紙の向きの検出
送信された画像データは0、90、270、360度の90度ずつ異なる4つの方向に回転している可能性を含んでいる。そのため、どのような向きで送信されているかを検出する必要がある。
図4に示すようにボックス2の大きさと位置及びアイポイントを通るスケール直線4,5の位置が原点位置Oを基準としたパラメータとして記憶されている。尚、本来画像データとして送信されたボックス2とスケール直線4,5は用紙1に印刷されたボックス2とスケール直線4,5とは既に情報としては異なる次元のものであるが、以下においては同じ符号を使用して説明する。
ボックス2はスケール直線4,5と交差する明瞭なエッジを有するためそれを利用しこのエッジ位置を検出し、それを評価することでボックス2の位置に基づいて用紙1の向きを判定することができる。エッジは数多く検出されるため求めるエッジの距離にスコア(点数)を割り付け、所定の評価関数を作成して、求めるエッジを最高点に設定するようにする。例えば、図5は距離Dのエッジを検出する場合の一次関数を用いた評価関数であり、Diに比べて距離Dのスコアが高いことを示す。
エッジの検出はキャリパーツールによって実行される。キャリパーツールは画像内の対象物の位置と大きさを測定するビジョンツールである。尚、キャリパーツールによる走査の前に玉型データ処理装置11の取り込まれた画像データは2値化されている。図6に示すように用紙1が基準となる方向に配置されているとしてスケール直線4,5に沿った十字方向にキャリパーツールを走査させた場合に、エッジ位置の評価は高スコアとなるはずである。一方、図7のように用紙1が異なった向きにあればボックス2の位置はずれるためエッジ位置の評価は低スコアとなる。ここでは4つの方向においてスケール直線4,5に沿った十字方向にキャリパーツールを走査させエッジ位置の評価が高い方向が正しい向きであると判断する。
上記a)によって正しい用紙1の向きが決定されたため、次に必要となる玉型形状データが記載された領域となるボックスの詳細な位置を算出する。
図8に示すように、ボックス2が存在する領域にキャリパーツールによって縦方向に平行に2本、水平方向に2本の走査を行う。これによってボックス2の各辺の2か所のエッジ位置が検出できるため辺が算出され、辺の交点としてボックス2の4つの頂点(V1,V2,V3,V4)も算出される(図9)。これによってボックス2の位置が定まる。尚、図8及び図9は用紙が傾いて(歪んで)送信されたイメージを示すために若干回転させて図示している。
ここで、ボックス位置はあくまで送信された画像データに基づくものであり、送信の際に歪みが生じている可能性がある(図9ではそのように歪んでいるイメージとしてボックス2を回転させている)。そのため、本実施例ではこの歪みを補正するために図10のように頂点(V1,V2,V3,V4)のうち3つ(V1,V2,V3)を使用して本来のボックス2の大きさに基づく正しい頂点(V1',V2',V3')となるようなアフィン変換行列を作成する。アフィン変換とは要素に平行移動、拡縮、及び回転の線形歪みを含んでいる場合に有効な補正手法である。頂点(V1,V2,V3,V4)のうち3つを使用するのは、アフィン変換式は変換係数を6つ持つため補正前のx、y座標に対して補正後のX,Y座標は3点の対応関係があれば係数を一義的に決定できるからである。作成したアフィン変換行列は後述する玉型データを座標変換するために使用される。
上記b)において位置の決定されたボックス2内を図11(a)及び(b)に示すように改めてキャリパーツールによって縦方向と水平方向に走査して、所定領域としてのボックス2内のすべての画素の座標データを算出する。このとき、ボックス2のエッジを検出しない範囲で走査される。図12は算出された座標データのイメージである。このようにして得られた座標データは様々なノイズを含んでおり、この中から玉型データを検出する必要がある。更に玉型データといっても手書きの玉型形状のデータではそもそもレンズのカッティングラインが決まらないため、そのままで意味がない。つまり、玉型データを評価してきれいな自由曲線からなる玉型データを抽出する必要がある。そのために次のような処理を実行する。
a)スケール直線4,5上のデータの削除
スケール直線4,5上のデータは誤認識されたデータが多い傾向にあるため使用しない。従ってスケール直線4,5と交差する位置にある玉型データは一部欠落することとなる。
b)データを幾何中心からの極座標(距離rと角度θ)に変換し、反時計回り方向に最も遠い点から角度を主パラメータとしてその方向にあるデータをソートしていく。イメージとしては図13のようになる。周回してすでに通ったデータに遭遇したら1回のルーチンは終了とする。玉型は幅を持った線として目視されるため、繰り返しすべてのデータに対してルーチンを繰り返し、ソート終了時点で全体として幅を持った線のように目視される玉型データが得られることになる。
c)隣接点を決定する際には距離と進行方向のベクトルとのなす角度からそれぞれ評価関数を作成し評価して両評価関数においてスコアのよい隣接点を選択する。本実施例では例えば、図14において、Piまで順にソートしてきて、次の隣接点を決定する際に候補がPi+1とPi+2とがあった場合、図15(a)及び(b)の距離と角度の評価関数総合的なスコアからPi+2を選択するというような手法を採用する。複数の候補が同じスコアである場合には他の判断、例えばより外側にある点を選択するような手法を取る。評価関数は過去の経路を考慮して各点ごとに更新される。
d)このようにして玉型データを獲得すると、各ルートに極端に凹んだ部分がある場合にこれを修正する。これは凹んでいる前後の点との差分ベクトルの外積を計算し、この値を凹んだ点に加えるようにする。
以上の処理によって眼鏡店において用紙1に描画した玉型形状に近似した曲線データLを得ることができる。このような曲線データLによって画像化された玉型形状は太さの同じ線で不連続な部分や不明瞭な線のまったくない自由曲線で表現されることとなる。図16はモニター14の画面のボックス2に表示される曲線データLに基づいて補正された玉型形状をボックス2内に表示させたモニター14におけるイメージ図である。この図では加工条件としてオフセットが必要であるためオフセットラインOLが併せて表示されている。
D)CLデータの抽出
曲線データLから1000ポイントのCLデータを抽出して玉型加工装置18に出力する。手法としてはある方向(例えば水平方向)を基準に曲線データLに対して360/1000度(0.36度)刻みで交点の座標を算出していくようにする。これによって加工に要するデータ量を少なくすることができる。玉型加工装置18はCLデータに基づいて周知の作製手順によって玉型形状にレンズを加工する。
(1)眼鏡店側からファクシミリ装置を経由して手書きの玉型形状を送信した場合に、それを紙で受信した場合にはメーカー側ではその形状を正確な眼鏡店側が想定している玉型と同じ玉型データとしてデータ化することは実際には困難であった。
しかし、上記のような構成であれば、眼鏡店側が想定している玉型に近似した玉型データを得ることができ、極めて正確なレンズを作成することが可能となる。
(2)ファクシミリ装置で送信されると図は歪みが生じることが多いが、大きさと位置の分かっているスケールボックス2とスケール直線4,5を基準に歪みを補正するため、歪みによる玉型形状の変形を極力抑制することができる。
(3)玉型データに基づいて玉型加工装置18に必要な選択されたCLデータを抽出するようにしているため、少ないデータ量で無駄なく正確な形状のレンズを速い速度で加工することができる。
・玉型加工装置18は玉型データ処理装置11と接続されておらず、CLデータを他の記憶媒体を介したりインターネットやイントラネットのような通信回線を介して玉型加工装置18に出力するようにしてもよい。
・玉型加工装置18用に専用データとしてのCLデータを抽出したが、玉型データをそのまま加工手段用のデータとして使用することも可能である。
・スケール図形としてはボックス2とスケール直線4,5を使用したが、他の形状のスケール図形であってもよい。また、ボックス2の形状は一例である。
・ボックス2の3つの角を使用したアフィン変換を使用したが、もっと細かい領域で区切ってアフィン変換を適用するようにしてもよい。
その他本発明の趣旨を逸脱しない態様で実施することは自由である。
Claims (5)
- ファクシミリ装置によって送信された用紙の送信された向きを検出する用紙方向検出工程と、
前記用紙上に図示された形状及び位置のデータ(以下、形状等データ)が既に分かっているスケール図形と、同スケール図形とともに図示された玉型形状の画像データを前記形状等データに基づいて補正する補正工程と、
所定領域内の前記画像データを所定の評価条件によって評価することで玉型データを抽出する玉型データ抽出工程と、
前記玉型データ抽出工程において得られた前記玉型データの点間を補完することでレンズ作製用の曲線データを得る曲線データ作成工程を有することを特徴とするレンズ作製用曲線データの獲得方法。 - 前記玉型形状は実物大サイズで用紙上に図示されることを特徴とする請求項1のレンズ作製用曲線データの獲得方法。
- 前記形状等データはアイポイント位置がX軸方向とY軸方向の直交する直線の交点で示されていることを特徴とする請求項1又は2のレンズ作製用曲線データの獲得方法。
- ファクシミリ装置によって送信された用紙の送信された向きを検出する用紙方向検出工程と、
前記用紙上に図示された前記形状等データが既に分かっているスケール図形と、同スケール図形とともに図示された玉型形状の画像データを前記形状等データに基づいて補正する補正工程と、
所定領域内の前記画像データを所定の評価条件によって評価することで玉型データを抽出する玉型データ抽出工程と、
前記玉型データ抽出工程において得られた前記玉型データの点間を補完することでレンズ作製用の曲線データを得る曲線データ作成工程とを有し、
前記曲線データ作成工程で得られた曲線データに基づいて加工手段によってレンズを作製することを特徴とするレンズの作製方法。 - 前記曲線データから抽出された散点的な選択データに基づいて加工手段によってレンズを作製することを特徴とする請求項4に記載のレンズの作製方法。
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