JPH07120239A - ディオプター測定方法および装置 - Google Patents

ディオプター測定方法および装置

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JPH07120239A
JPH07120239A JP5288609A JP28860993A JPH07120239A JP H07120239 A JPH07120239 A JP H07120239A JP 5288609 A JP5288609 A JP 5288609A JP 28860993 A JP28860993 A JP 28860993A JP H07120239 A JPH07120239 A JP H07120239A
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diopter
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radius
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Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非球面レンズや非球面ガラス型のディオプタ
ー測定精度を向上させる。 【構成】 形状測定器を用いて被測定物表面の任意の直
径方向を走査して、走査直線上の多数の点群座標値を求
める(S1)。この点群座標値より各座標値を通る回帰
曲線の近似式f(x)を求める(S4)。回帰曲線の微
分項を含む演算式から曲率半径を求める(S5)。この
演算式に任意位置の座標を代入し、曲率半径を求めてか
らディオプターに換算する(S6)。光学的読み取り法
によりディオプター測定法に比べ、個人差がなく、また
測定点周囲のディオプター値を含むことがなく、ディオ
プター値の信頼性が高い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば眼鏡用非球面レ
ンズあるいはこのレンズを成形するためのガラス型のデ
ィオプターすなわち屈折力を測定する方法およびこの測
定方法を実行するディオプター測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にプラスチック樹脂からなる眼鏡用
レンズは、2枚のガラス型の間に樹脂材料を充填し、こ
れを加熱成形(重合)した後、冷却することにより成形
されている。そして型より取り出されたレンズ素材は、
洗浄処理やコーティングなどの各処理工程を経た後、眼
鏡用レンズとして用いられる。
【0003】近年この分野において、通常の球面レンズ
に比較して、そのコバ厚が薄いことや軽量であるという
理由により、曲率半径がレンズ部分によって異なる非球
面レンズの需要が急激に伸びている。図5は2つのガラ
ス型50、51によって重合される非球面レンズ41を
示したものである。非球面レンズ41は、通常、凹面4
1a側が球面となるのに対し、凸面41b側は非球面で
構成される。このため、この非球面41bを成形するガ
ラス型51の成形面51aも非球面に形成されている。
なお、このガラス型51も、図6に示すように多孔質セ
ラミックからなる成形型60の上で熱変形せしめられて
成形される。
【0004】これら非球面レンズ41やガラス型51の
形状特性は、曲率半径に加え、その非球面部分のディオ
プター(いわゆる度の強さを表す特性であって、屈折面
パワーとも呼ばれる)で表されることが多く、その品質
などは測定されたディオプター値(DP)と設計値と比
較することにより評価されている。従来、このディオプ
ターを測定するものとしては、特開昭63−47607
号公報に記載された曲面測定装置が知られている。この
装置は、レンズなどの被測定面上の複数箇所にマジック
インキなどでマーキングし、これらのマークにレーザー
光線を照射し、被測定面からの反射光位置を検出するこ
とにより各位置の曲率半径を求めるものであり、ディオ
プターは、曲率半径を用いて後述する演算式により求め
られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この曲
面測定装置は基本的に光学測定法を採用しているために
種々の問題点がある。まず、レーザー光線の照射範囲
(ビーム径:直径約5mm)は、マーキングに対し比較
的広い範囲にわたるため、ビーム中心がマーキング位置
より多少ともずれていると、非球面の被測定物の場合、
場所による曲率半径が異なることから正確な曲率半径や
ディオプターが求められない。仮に、レーザービーム中
心とマーキング位置にずれがないとしても、得られる測
定データは、マーキングスポットの周囲の曲率半径値を
も含んだ平均値でしかなく、実際の曲率半径、ディオプ
ターとの間で誤差を生じる。
【0006】また、この測定方法は、測定に先立ち測定
位置に正確にマーキングしなければならず、その作業は
作業者にとって負担となるばかりか、非球面であるがた
めに被測定物上でのビームスポットが真円にならず、こ
のため測定者による測定値読み取りの個人差が大きく、
測定値の信頼性が低い。
【0007】本発明は上述したこれらの問題点に鑑みな
されるものであって、非球面を有するような被測定物で
も測定精度を損なうことなくディオプターを測定できる
方法および測定装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係るディオプタ
ー測定方法は、形状測定器を用いて被測定物の表面の直
径方向を走査し、走査直線上の多数の点群座標値を求
め、求められた点群座標値より、各座標値間を補完する
回帰曲線を求め、求められた回帰曲線より、その微分項
を含む曲率半径演算式を用いて、走査直線上の任意位置
におけるディオプターを演算することを特徴としてい
る。
【0009】また、本発明に係るディオプタ測定装置
は、被測定物の表面の直径方向の点群座標値を求める座
標値測定手段と、求められた点群座標値よりこれら点群
座標値を通る回帰曲線を求める回帰曲線演算手段と、求
められた回帰曲線より、その微分項を含む曲率半径演算
式を用いて、任意位置における曲率半径を求めるととも
に被測定物の屈折率より任意位置の屈折力を求めるディ
オプター演算手段とを備えたことを特徴としている。
【0010】
【実施例】以下図示実施例により本発明を説明する。図
1は本発明によるディオプター測定装置の外観を示して
いる。
【0011】ディオプター測定装置は、測定部を構成す
る高精度の形状測定器10(例えば、ランク・テーラー
ホブソン社製より市販されているフォームタリサーフ
(商品名);形状測定精度0.1μm)と、演算部を構
成するパーソナルコンピュータ(以下、パソコンと略
す)20とから構成され、これらはデータ転送用ケーブ
ル30(例えば、RS232Cケーブル)を介して接続
されている。形状測定器10は、被測定物Wの表面を走
査してその輪郭形状を電気信号に変換する測定プローブ
11と、これを図1に示すx方向に駆動する駆動部12
を備えており、駆動部12はベース13より直立するス
タンド14に支持され、z方向の位置を調整可能となっ
ている。このベース13上には、必要に応じて、被測定
物Wを載置する補助台座15を置くことができる。
【0012】図2および図3は、被測定物Wとしてのガ
ラス型51の非球面(凹面)51aを走査する測定プロ
ーブ11を示し、また図4は、測定プローブ11を走査
することにより得られた測定データからディオプターが
演算されるまでの手順を示したフローチャートである。
これらの図を参照しながら、本実施例におけるディオプ
ターの測定方法を説明する。
【0013】ステップS1では、形状測定器10を駆動
し、ガラス型51の被測定面上の任意の直径方向を走査
してxおよびz方向の座標値(x,z)を得る。通常、
形状測定器10の仕様では、一回の走査で約1500ポ
イントの座標データを取り込むことが可能であり、従っ
てガラス型51の測定距離を70mm程度とした場合、
約0.05mmおきに点群座標データを得ることができ
る。なお、これら各ポイントの座標値を検出するにあた
り、x=0,z=0となる基準原点Oの設定は、できる
だけ被測定物Wの中心に近い位置とする。
【0014】次にステップS2では、以上のようにして
得られた点群データを、ケーブル30を介してパソコン
20に転送する。なお、このデータ転送にあたっては、
後述する回帰曲率式演算の際の計算の煩雑さを無くすた
めに、多数の座標値からなる測定データを間引いてパソ
コン20に転送するようにしてもよい。本実施例では、
0.7mmのピッチで計100ポイント程度の座標デー
タに間引いている。このようにして演算部であるパソコ
ン20にデータが取り込まれると、次にステップS3に
おいて、この生データに含まれている測定誤差成分(中
心位置のずれ、傾き量の補正、測定プローブ11の先端
部が曲面であるために発生する測定面との接触位置の誤
差等)を、設計値に対して最小になるように最適化計算
処理する。なお、この計算処理は従来公知である。
【0015】ステップS4では、このようにして最適化
処理されたデータから、各座標値を通る曲線を、例えば
下式(1)で表されるようなxの次数が偶数である高次
多項式(回帰曲線)で近似し、各係数A0 ,A2 ,・・
・An を求める。 z=A0 +A2 2 +A4 4 +A6 6・・・+An n (1) なお、通常nは10である。
【0016】ここで、上式(1)をf(x)とすれば、
ガラス型51上の任意位置P(x,f(x))における
曲率半径rx とf(x)との関係は、以下のように表す
ことができる。 1/rx =f''(x)/[1+{f’(x)}2 3/2 (2) 但し、f’(x):f(x)の一次微分関数 f''(x):f(x)の二次微分関数
【0017】ステップS5では、作業者によって入力さ
れた任意位置Pの座標値x軸成分を上式(2)に代入
し、特定位置Pの曲率半径rx を求める。
【0018】ここで、ある材料の任意位置における屈折
力、すなわちディオプターは、その位置の曲率半径と、
測定材料によって決定される屈折率とにより以下の式
(3)により求めることができる。 DP=(N−1)×1000/rx (3) 但し、rx :各位置における曲率半径(mm) N :被測定物の屈折力 DP:ディオプター
【0019】ステップS6では、パソコン20におい
て、被測定物の屈折率NとステップS5で求められた曲
率半径rx とを用いて、式(3)の演算式を実行し、デ
ィオプターDPを求める。なお、上述したステップS3
〜6の処理は、本実施例装置の場合、すべてパソコン2
0の演算部によって実行されるようになっており、この
ため演算部には上述した計算を実行するためのプログラ
ムが格納されている。
【0020】このように本実施例によれば、表面の粗さ
や輪郭形状を測定するのに使用されている既存の形状測
定器10を用い、これより検出された点群座標データよ
り被測定物Wの中心を通る回帰曲線の式で表してから、
演算式(2)、(3)を用いて特定位置の曲率半径rx
およびそのディオプターDPを求めるようにしている。
従って、従来の光学的ディオプター測定法に比較して、
走査する測定プローブ11の先端部が小さい分、測定す
べき位置のディオプター検出精度を向上させることがで
きる。また、本測定法において曲率半径rx は、式
(2)に示したように曲線関数f(x)の微分項が含ま
れるため、測定スポットの周囲の曲率半径値をも含むよ
うな従来法と異なり、完全に1点の曲率半径rx 、およ
びディオプターDPを検出することができる。また、光
学的な読みとりデータより演算するものに比べ、作業者
負担や個人誤差も少なくなる。
【0021】なお、上述した演算フローにおけるステッ
プS3の最適化計算処理が中心位置のずれのみを補正す
る簡単なものである場合には、ステップS4で用いられ
る曲線関数は、例えば下式(4)のようにxの次数が奇
数である項も含む回帰式となる。 z=A0 +A1 x+A2 2 +A3 3 ・・・+An n (4) なお、通常nは10である。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、非球面を
有するような被測定物でも測定精度を損なうことなくデ
ィオプターを測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るディオプター測定装置
の外観図である。
【図2】ガラス型の表面形状の走査状態を示す側面図で
ある。
【図3】ガラス型の表面形状の走査状態を示す上面図で
ある。
【図4】実施例によるディオプター測定方法を示すフロ
ーチャートである。
【図5】樹脂レンズ重合時の構成図である。
【図6】ガラス型の成形状態を示す図である。
【符号の説明】
10 形状測定器 11 測定プローブ 20 パーソナルコンピュータ 51 ガラス型 51a 非球面 W 被測定物
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年6月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項3
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】ここで、ある材料の任意位置における屈折
力、すなわちディオプターは、その位置の曲率半径と、
測定材料によって決定される屈折率とにより以下の式
(3)により求めることができる。 DP=(N−1)×1000/rx (3) 但し、rx :各位置における曲率半径(mm) N :被測定物の屈折 DP:ディオプター
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定物上の任意位置における屈折力を
    測定するディオプター測定方法であって、形状測定器を
    用いて前記被測定物の表面の直径方向を走査し、走査直
    線上の多数の点群座標値を求め、求められた点群座標値
    より、各座標値間を補完する回帰曲線を求め、求められ
    た回帰曲線より、その微分項を含む曲率半径演算式を用
    いて、前記走査直線上の任意位置におけるディオプター
    を演算することを特徴とするディオプター測定方法。
  2. 【請求項2】 被測定物上の任意位置における屈折力を
    測定するディオプタ測定装置であって、前記被測定物の
    表面の直径方向の点群座標値を求める座標値測定手段
    と、求められた点群座標値よりこれら点群座標値を通る
    回帰曲線を求める回帰曲線演算手段と、求められた回帰
    曲線より、その微分項を含む曲率半径演算式を用いて、
    前記任意位置における曲率半径を求めるとともに前記被
    測定物の屈折率より任意位置の屈折力を求めるディオプ
    ター演算手段とを備えたことを特徴とするディオプター
    測定装置。
  3. 【請求項3】 前記座標値測定手段が形状測定器からな
    り、前記回帰曲線演算手段およびディオプター演算手段
    が、前記形状測定器に接続されたコンピュータからなる
    ことを特徴とする請求項3に記載のディオプター測定装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010001833A1 (de) 2009-02-13 2010-08-19 Mitutoyo Corp. Formmessvorrichtung, Formmessverfahren und -programm

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102010001833A1 (de) 2009-02-13 2010-08-19 Mitutoyo Corp. Formmessvorrichtung, Formmessverfahren und -programm

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