JP4970149B2

JP4970149B2 - カップ取付け装置

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Publication number: JP4970149B2
Application number: JP2007146260A
Authority: JP
Inventors: 俊昭水野; 善則松山; 利朗松本; 健仁鈴木; 智今泉
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-05-31
Also published as: CN101315468A; ES2345413T3; US20080297776A1; KR101503061B1; US7884928B2; KR20080106064A; EP1997585B1; CN101315468B; JP2008299140A; EP1997585A1; DE602008001199D1

Description

本発明は、眼鏡レンズの周縁を加工する際に用いられる加工治具のカップをレンズの表面に取り付けるカップ取付け装置に関する。

カップ取付け装置においては、レンズ表面側より照明光を照射する照明光学系と、レンズの下方に配置された所定パターンの測定指標と、測定指標像及びレンズ像が投影されるスクリーンと、スクリーンに投影された指標像及びレンズ像を撮像素子により撮像する撮像光学系とを備え、撮像素子に撮像された指標像に基づいてレンズの光学中心、乱視軸角度を検出し、その検出結果に基づいてカップの取付け位置が位置決めされる装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置においては、二重焦点レンズの場合にはその小玉像がスクリーンに投影され、累進焦点レンズの場合にはレンズ表面に印刷されているマークがスクリーンに投影され、レンズ表面に印点が付されている場合にはその印点像がスクリーンに投影される。スクリーンに投影されたこれらの像が撮像素子により撮像されることにより、カップの取付け位置が位置決めされる。

また、レンズの下方から拡散板を介して拡散照明光によりレンズを照明する照明光学系と、拡散照明光により照明されたレンズをその表面方向から観察又は撮像する光学系を持つ装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。また、レンズの表面側から照明光を照射する照明光学系と、レンズの下方に配置され、レンズを透過した光を元の入射方向に反射する再帰性反射部材と、再帰性反射部材の反射光により下方から照明されたレンズを表面方向から撮像する撮像光学系と、を備え、累進レンズの隠しマークや累進マークを撮像可能にした装置も提案されている（特許文献３参照）。
特開２０００−７９５４５号公報特開平３−１１３４１５号公報特開２００５−３１６４３６号公報

しかし、特許文献１のようにスクリーンを使用した装置においては、スクリーンの粗さによって指標像にボケが生じ、また、レンズ表面上のマーク像、二重焦点レンズの小玉像（小玉の境界像）が、レンズが持つ屈折力によりボケた状態及び歪んだ状態でスクリーンに投影されるため、それらの検出精度が劣る問題があった。
特許文献２のように、レンズ下方から拡散照明光で照明するタイプにおいては、レンズの外周エッジや二重焦点レンズの小玉境界等が判別し難い問題があった。
再帰性反射部材を用いた特許文献３においては、レンズの光学中心等を検出するための照明光学系及び受光光学系を持つ測定光学系は、レンズ像を撮像するための光学系とは独立して別光路とされているため、装置構成が複雑になり、装置が大型化する問題がある。

本発明は、レンズ表面に付された印点、累進焦点レンズに印刷されたマーク像又は二重焦点レンズの小玉境界等の位置をより精度良く検出してカップの取付けを精度良く行えるカップ取付け装置を提供することを技術課題とする。さらに、装置構成を複雑にすることなく、レンズの光学中心等を検出してカップの取付けを精度良く行えるカップ取付け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、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１）眼鏡レンズの周縁を加工する際に用いられる加工治具のカップをレンズの表面に取り付けるカップ取付け装置において、照明光源を有し，所定位置に置かれたレンズをその表面側から照明する照明光学系と、撮像素子及び再帰性反射部材を有し，前記再帰性反射部材がレンズに対して前記照明光源と反対側に配置され，レンズを通った照明光を前記再帰性反射部材でその入射方向に反射して前記撮像素子で受光する撮像光学系であって，ピント位置がレンズの表面付近に合わされている撮像光学系と、前記撮像素子からの画像信号を処理してレンズに付された印点、二重焦点レンズの小玉又は累進レンズに付された累進マークの少なくとも１つを検出してその位置を得る画像処理手段と、前記画像処理手段により得られた位置に基づいてカップの取り付け位置を求める演算制御手段と、所定パターンが形成された指標板と，該指標板及びレンズを通った測定光束を受光する二次元受光素子であって，その受光面上に前記所定パターンの像が形成される二次元受光素子と，を有する指標投影・受光光学系と、を備え、前記演算制御手段は前記二次元受光素子の出力に基づいてレンズの光学特性を測定し，前記再帰性反射部材は前記指標投影・受光光学系の光路に配置された第１再帰性反射部材と光路を囲むように配置された第２再帰性反射部材とから構成されていることを特徴とする。
（２）（１）のカップ取付け装置において、前記第１再帰性反射部材は、前記指標板のパターンの光を通過させる開口を有し、前記指標板上に貼り付けられていることを特徴とする。
（３）（１）のカップ取付け装置は、前記第２再帰性反射部材を前記指標投影・受光光学系の光軸を中心にして前記撮像素子の１フレームの信号の取得時間内に１回転以上の速度で回転させる回転手段を備えることを特徴とする。
（４）（１）のカップ取付け装置は、レンズが、印点が付されていない単焦点レンズ、印点が付された単焦点レンズ、二重焦点レンズ、累進焦点レンズの何れのタイプであるかを選択する選択手段を備え、前記演算制御手段は、印点が付されていない単焦点レンズが選択されたときには、前記二次元受光素子の出力に基づいてレンズの光学特性を測定し、印点が付された単焦点レンズ、二重焦点レンズ及び累進焦点レンズの何れかが選択されたときには、選択されたレンズのタイプに応じてレンズに付された印点、二重焦点レンズの小玉及び累進レンズに付された累進マークの何れの位置を得るかを決定し、前記画像処理手段により画像処理させてカップの取り付け位置を求めることを特徴とする。

本発明によれば、レンズ表面に付された印点、累進焦点レンズに印刷されたマーク像又は二重焦点レンズの小玉境界等の位置をより精度良く検出してカップの取付けを精度良く行える。また、装置構成を複雑にすることなく、単焦点レンズの光学中心等の検出をして、カップの取り付けを精度良く行える。

本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るカップ取付け装置の外観斜視図である。図２は装置の筐体内部の概略構成図であり、図２（ａ）は装置を正面方向から見た図、図２（ｂ）は装置を側方から見た図である。

装置本体１は、側方視が略コの字状をした筐体を持つ。装置本体１の上部奥には眼鏡枠形状測定ユニット５が配置され、その手前の筺体上部に測定ユニット５の操作スイッチ部４、操作画面が表示されるカラーディスプレイのタッチパネル３が配置されている。装置本体１から前側に張り出した台座１ａの上部には、レンズＬＥが載置される３個の支持ピン１２０を持つレンズ支持機構１００が配置されている。装置本体１の右側には、カップＣｕをレンズ表面に固定するためのカップ取付け機構３００が配置されている。カップ取付け機構３００が持つアーム３１０の先端には、カップＣｕの基部が装着される装着部３２０が配置されている。台座１ａの前側には、カップ取付け機構３００を作動させるためのスイッチ２が配置されている。

装置本体１の前側に張り出した張出上部１ｂには凹面ミラー１３が傾けて配置され、レンズ支持機構１００の中心を通る光軸Ｌ１からの光が凹面ミラー１３によって反射される光軸Ｌ２方向に、レンズＬＥ像を撮像する撮像素子を含む撮像光学系３０が配置されている。

＜カップ取付け機構＞
カップ取付け機構３００の構成を、図２により説明する。装着部３２０を保持するアーム３１０は、アーム保持ベース３１２に取り付けられている。保持ベース３１２は、Ｙ軸方向移動機構３０２により装置本体１に向かって前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能に保持されている。Ｙ軸方向移動機構３０２は、Ｚ軸方向移動機構３０４により上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に保持されている。Ｚ軸方向移動機構３０４は、Ｘ軸方向移動機構３０６により装置本体１に向かって左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に保持されている。これら移動機構３０２，３０４，３０６は、それぞれスライド機構及びモータ等を持つ周知の移動機構で構成できる。

また、装着部３２０は、カップＣｕの取付け中心軸Ｓ１（図２（ａ）参照）の軸回りに回転可能に、アーム３１０に保持されている。アーム保持ベース３１２には、装着部３２０を回転するためのモータ３３０が配置され、アーム内には図示を略す回転伝達機構が配置され、モータ３３０の回転により装着部３２０が中心軸Ｓ１を中心に回転される。これにより、装着部３２０に装着されたカップＣｕの乱視軸を規定する方向が変えられる。

＜レンズ支持機構＞
図３は、レンズ支持機構１００の説明図である。円筒ベース１０２の内部には、後述する再帰性反射部材及び受光光学系等が配置されている。円筒ベース１０２の上部には、透明な保護カバー４８がリング部材１０４により取り付けられている。保護カバー４８はレンズテーブルを兼ねている。円筒ベース１０２の外周部の３個所には、回転軸１１０がそれぞれ回転可能に保持されている。各回転軸１１０の上端には、アーム１１４が取り付けられている。そして、各アーム１１４の先に支持ピン１２０が取り付けられている。レンズＬＥが載せられる３つの支持ピン１２０は、光軸Ｌ１に対して等距離で、且つ、等角度（１２０度間隔）となる関係で配置されている。３個の支持ピン１２０の上端にレンズＬＥの後面が当接され、レンズＬＥが保持される。各回転軸１１０には、図示を略す回転伝達機構によりモータ１４０の回転が伝達される。これにより、各アーム１１４は、図３（ａ）の退避位置から、図３（ｂ）の点線で示される支持位置に移動される。なお、中心軸Ｌ１に対する各支持ピン１２０の距離が連動して変えられることにより、３個の支持ピン１２０の間隔も変えられ、３個の支持ピン１２０により支持される領域の大きさが変えられる。

上記ではモータ１４０によりアーム１１４が移動される構成としたが、レバー等の回転伝達部材を設け、手動操作でアーム１１４が連動して移動される構成とすることも可能である。

＜光学系＞
図４（ａ）は本装置の光学系の概略構成図である。照明光学系１０は、白色光を発するＬＥＤ等の光源１１と、光軸Ｌ２上に配置されたハーフミラー１２と、光源１１からの光軸Ｌ２に沿って進む照明光を光軸Ｌ１方向に向けて反射すると共に、光軸Ｌ１上に置かれたレンズＬＥより大きな径の略平行光束に整形する凹面ミラー１３と、を備える。レンズＬＥには、照明光学系１０によりレンズ表面側から照明光が照射される。レンズＬＥより大きな径の略平行光束に整形する光学部材としては、凹面ミラー１３に代えてレンズを用いることもできるが、装置を大型化させないために、凹面ミラー１３を用いると有利である。

レンズＬＥの後面側の光軸Ｌ１上には、レンズの光学中心等を検出するための指標板１６と、指標板１６を通過した光束を受光する２次元の受光素子（ＣＣＤ等の撮像素子）１８からなる受光光学系１５が配置されている。指標板１６と受光素子１８との間にレンズが配置される構成であっても良い。指標板１６には、図５に示されるように、所定パターンの多数の開口（光通過口）１７が幾何学的に配置されている。この例では、直径０．２ｍｍの円形の開口１７が格子状に配置されている。開口１７の形状は円形が好ましいが、レンズの光学中心及び乱視軸角度が検出をし易い指標パターンであれば、これに限られない。例えば、四角形状、ライン形状であっても良い。各開口１７の間隔は、例えば、０．８ｍｍである。開口１７の内、光軸Ｌ１に略一致される中心開口と、開口の５×５個の４隅に位置する４個の開口１７は、その大きさが直径０．３ｍｍとされ、他の開口１７と区別可能にされている。これにより、受光素子１８に受光される開口像がレンズＬＥの屈折力より偏位した際に、各開口１７の対応関係が判別される。なお、開口１７の周囲は、光の遮光領域がクロムコート等により形成されている。

レンズＬＥは照明光学系１０の照明光により照明される。レンズＬＥを透過した照明光は、指標板１６の開口１７を通過し、その開口像が受光素子１８により受光され、開口像の座標位置が検出される。

図４（ａ）において、レンズＬＥと指標板１６との間には、入射光を元の方向に戻す再帰性反射部材２０が配置されている。本実施例の反射部材２０は、光軸Ｌ１の中心部に配置された第１反射部材２０ａと、その回りに配置された円環状の第２反射部材２０ｂとから構成されている。再帰性反射部材２０は、例えば、図６に示されるように、微細なガラス小球２１ａと、その下に配置された反射層２１ｂと、ガラス小球２１ａの上部に配置された光透過のカバー２１ｃとからなり、１００ミクロンほどのシート状に構成されている。カバー２１ｃを透過した光は、ガラス球２１aの中に入るときに屈折し、ガラス球２１ａの球面付近の一点で焦点を結び、反射膜２１ｂにより反射される。反射膜２１ｂにより反射した光は、ガラス球２１ａを出るときに再度屈折し、入射光と略平行になって元の方向に再び戻される。この再帰性反射部材２０は、市販されているものを使用できる。

第１反射部材２０ａは、指標板１６の上面に貼り付けられ、固定されている。一方、第２反射部材２０ｂは、中心部に開口を持つ円盤部材４０に貼り付けられ、後述する回転機構により光軸Ｌ１を中心にして回転される。

図７は指標板１６の上面に貼り付けられる第１反射部材２０ａの構成図である。第１反射部材２０ａには、指標板１６に形成された開口１７に光を通過させるために、指標板１６に形成された各開口１７に対応した位置（すなわち、各開口１７の中心と略一致する位置）にそれぞれ開口２１（照明光を通過させる開口）が形成されている。開口２１のサイズは、指標板１６の開口１７に対して僅かに大きな径で形成されている。本実施形態では、直径０．２ｍｍの開口１７に対応する開口２１は直径０．３５ｍｍであり、直径０．３ｍｍに対応する開口２１は直径０．５ｍｍで形成されている。そして、各開口２１の間にも再帰性反射部材が配置されるようにすることで、照明光の反射領域の抜けができるだけ少なくされている。第１反射部材２０ａの外形サイズは、指標板１６の上面を覆う大きさとされている。

なお、第１反射部材２０ａの開口２１をそのまま指標板１６の開口１７の代わりに使用し、開口２１がレンズの光学中心等を検出するための指標として兼用されるようにしても良い。しかし、市販されている再帰性反射部材は紙又は布のようなシート状であり、開口２１の端を精度良く所定の形状（実施形態では円形）に形成することが難しい。このため、上記のように構成することが好ましい。

レンズＬＥの表面側には、再帰性反射部材２０の反射光により照明されたレンズＬＥを撮像する撮像光学系３０が配置されている。撮像光学系３０は、照明光学系１０の凹面ミラー１３を共用し、光軸Ｌ２上のハーフミラー１２の後方に配置された絞り３１、撮像レンズ３２、ＣＣＤ等の撮像素子３３を備える。絞り３１は凹面ミラー１３の略焦点位置に配置され、光源１１と略共役な位置関係にされている。撮像光学系３０は撮像倍率は、未加工のレンズの全体が撮像素子３３により撮像される倍率とされている。また、撮像素子３３のピント位置は、撮像レンズ３２及び凹面ミラー１３の結像光学系によってレンズＬＥの表面付近に合わされている。これにより、レンズ表面に付された印点、累進マーク、二重焦点レンズの小玉境界部分が撮像素子３３によりほぼ焦点が合った状態で撮像される。

ここで、本実施形態においては、第２反射部材２０ｂは、光軸Ｌ１方向の第１反射部材２０ａの位置に対してレンズＬＥ側に配置されている。そして、第１反射部材２０ａの反射面の径Ｒ１は、第２反射部材２０ｂ及び円盤部材４０の中央に形成された開口２３の径Ｒ２よりも大きくされている。径Ｒ１は、レンズＬＥが最もマイナスパワーを持つときに、レンズ表面から入射した光がレンズＬＥの屈折力を受けて広がった場合にも、第１反射部材２０ａの反射面に届くサイズに設定されている（図４（ｂ）参照）。第１反射部材２０ａ及び第２反射部材２０ｂに入射した光は、再帰性反射部材の特性により、入射方向と同じ方向に反射される。このため、上記のように径Ｒ２よりも径Ｒ１を大きくすることにより、レンズ表面方向から撮像素子３３により撮像されるレンズ像は、第１反射部材２０ａと第２反射部材２０ｂとの間に隙間（影）が無い状態の像として得られる。

第１反射部材２０ａが第２反射部材２０ｂに対してレンズ側の配置される構成においても、径Ｒ１を径Ｒ２よりも大きくする。この場合、径Ｒ１のサイズは、レンズＬＥが最もマイナスパワーを持つときを仮定して、上記と同じ考えにより設定される。

なお、第１反射部材２０ａと第２反射部材２０ｂは、その両者の反射面が同一面となるように配置されていても良いが、第２反射部材２０ｂが回転される構成においては、図７（ｂ）のように両者の反射面が互いにオーバラップするように配置されていることが好ましい。両者の反射面が同一面となるように配置され、第２反射部材２０ｂが回転される構成においては、第１反射部材２０ａと第２反射部材２０ｂの中心部に形成された開口との間に隙間が必要とされる。この隙間が反射光の欠損となることにより、撮像素子３３で撮像されるレンズ像に円形の影が生じ、レンズに付されたマーク又は二重焦点レンズの小玉境界の検出の障害になりやすいためである。

＜再帰性反射部材の回転機構＞
市販されている再帰性反射部材においては、ガラス小球２１ａや反射層２１ｂ等の分布にばらつきがあり、場所により反射ムラが生じている。反射ムラがあると、撮像素子３３により撮像され像において、二重焦点レンズにおける小玉境界部分、レンズ表面に付された印点や累進マーク等の検出精度の低下に繋がる。そこで、第２反射部材２０ｂの反射面の位置を光軸Ｌ１に対して高速で移動させる移動機構を設けることにより、撮像素子３３により撮像される反射ムラを軽減することができる。この移動機構としては、光軸Ｌ１又はその付近を中心にして第２反射部材２０ｂを回転させる構成が簡便である。

図８は、第２反射部材２０ｂを回転させる回転機構の概略構成図である。第２反射部材２０ｂが貼り付けられた円盤部材４０は、ベアリング４２を介して保持ベース４１に回転可能に保持されている。保持ベース４１は、図３に示される円筒ベース１０２の内部に固定されている。円盤部材４０の下部にはリング状のゴム部材４４がはめ込まれている。保持ベース４１に固定されたモータ４５の回転軸に、プーリ４６が固定されている。プーリ４６は、ゴム部材４４に押し当てられている。これにより、モータ４５の回転がプーリ４６、ゴム部材４４を介して円盤部材４０に伝達され、第２反射部材２０ｂが光軸Ｌ１を中心に回転される。第２反射部材２０ｂは、撮像素子３３の１フレームの取得時間に１回転以上されように、高速で回転されることが好ましい。

なお、第１反射部材２０ａが貼り付けられた指標板１６は、保持ベース４１に固定的に配置されている。第１反射部材２０及び第２反射部材２０ｂの上部には、透明部材からなる保護カバー４８がリング部材１０４により固定されている。保護カバー４８は光軸Ｌ１に対して傾斜して配置され、レンズの表面側から照射される照明光の正反射光がノイズ光となるのを防止する。

第２反射部材２０ｂの反射面の位置を高速で移動させる移動機構としては、回転機構に限らず、例えば、第２反射部材２０ｂの反射面を水平方向に高速で揺れ動かす機構を使用することも可能である。その移動量としては、５ｍｍ以上あることが好ましい。この場合、図４（ｂ）で示される第１反射部材２０ａの径Ｒ１は、第２反射部材２０ｂの開口２３の径Ｒ１が移動する範囲以上に大きくする。

＜制御系＞
図９は、装置の制御系ブロック図である。受光素子１８及び撮像素子３３の出力は、制御部５０に接続されている。制御部５０は、撮像素子３３により撮像されたレンズ像を画像処理し、レンズ表面に付された印点、累進マーク、二重焦点レンズの小玉境界、レンズの外形エッジ等の位置を検出する検出機能を持つ。また、制御部５０は、受光素子１８で受光された指標象（開口像）の座標位置を検出し、これを基にレンズＬＥの光学中心位置、乱視軸角度、レンズの概略的な屈折度数（球面度数Ｓ、乱視度数Ｃ）等を検出する機能を持つ。

制御部５０がレンズＬＥの光学中心位置、乱視軸角度を検出する処理について、簡単に説明する。レンズＬＥが光軸Ｌ１上に置かれていない場合に（又は０Ｄのレンズが置かれている場合）、受光素子１８により受光された開口像の座標位置を基準にし、屈折力を持つレンズＬＥを置いた場合には各開口像の受光位置が変化する。レンズＬＥの光学中心は、各開口像の位置変化の中心を求めることにより検出される。また、レンズＬＥが乱視度数を持つ場合には、各開口像の位置変化の方向を求めることにより、乱視軸角度が検出される。この検出方法は、特開２００２−２９２５４７号公報と同様な方法が採用できる。レンズＬＥの光学中心及び乱視軸角度の検出は、レンズメータの屈折特性の測定と同様に、原理的には少なくとも３つ開口の指標像を基に検出できる。好ましくは、本実施形態のように、多数の幾何学的パターンの指標とする。また、指標は円形の開口に限らず、一定のパターンであれば良い。

制御部５０には、カップ取付け機構３００の移動機構３０２，３０４，３０６、モータ３３０，４５，１４０が接続され、また、タッチパネル３、眼鏡枠形状測定ユニット５、スイッチ２等が接続されている。

次に、以上のような構成を備える装置の動作を説明する。パネル３の初期画面で表示されるモード選択用のボタン５００ａ（図１参照）が押されると、ブロッキングモードとされ、各種のレンズタイプに応じてレイアウトデータを入力できるレイアウト入力画面が表示される。

＜印点が付されていない単焦点レンズのブロッキング＞
印点が付されていない単焦点レンズにカップＣｕを固定する場合の動作を説明する。この場合、操作者は、タッチパネル３の画面（図９参照）に表示されるレンズタイプ選択キー５０１ａにて、単焦点レンズの自動モード（印点が付されていない単焦点レンズモード）を選択する。パネル３には玉型データ及び単焦点レンズのレイアウトデータを入力できる画面が表示される。玉型データは、眼鏡枠形状測定ユニット５により眼鏡枠の形状（玉型）が測定されることにより得られ、又は撮像光学系３０にてデモレンズの外形形状を測定することにより得られ（後述するデモレンズの外形測定モードを使用する）、メモリ５１に記憶されると共に、パネル３の画面上に測定データに基づく玉型図形ＦＴが表示される（玉型データが入力される）。また、操作者がパネル３を操作することにより、メモリ５１に予め記憶された玉型データを呼び出して入力することも可能である。操作者はパネル３に表示されるスイッチキーで、ＦＰＤ（フレーム中心間距離）、ＰＤ（瞳孔間距離）及び玉型の幾何中心ＦＣに対する光学中心ＬＯの高さ等のレイアウトデータ等のデータを入力することができる。レンズＬＥが乱視度数を持つ場合は、装用者に処方された乱視軸角度データ（AXIS）を入力しておく。また、この画面により、レンズＬＥに対するカップＣｕの取り付け位置のモードについて、光心モード（光学中心）、枠心モード（玉型の幾何学中心）、又は任意モード（任意の位置）にするかを設定できる。また、パネル３によりレンズ周縁加工装置で行う加工条件も入力しておくことができる。

レンズＬＥが支持ピン１２０に載置されると、照明光学系１０によりレンズＬＥが照明され、受光素子１８により指標板１６の開口１７の象が受光される。受光素子１８で受光された開口像の位置に基づいてレンズＬＥの光学中心が制御部５０により検出される。レンズＬＥが乱視度数を持つ場合は、光学中心に加えて乱視軸角度が制御部５０により検出される。パネル３の画面には、図１０に示されるように、撮像光学系３０の撮像素子３３により撮像されたレンズ像ＬＥｓが表示されると共に玉型図形ＦＴが合成して表示される。このとき、玉型図形ＦＴの表示サイズ及び表示位置は、光学中心ＬＯの検出結果、玉型データ、レイアウトデータ、受光光学系１５の光軸に対する撮像光学系３０の光軸の位置関係、撮像光学系３０の撮像倍率、等により決定される。パネル３のディスプレイ上で玉型図形ＦＴとレンズ像ＬＥｓを合成して表示する際は、まず、表示画面における受光光学系１５の光軸位置と撮像光学系の光軸位置とを一致させると共に、光軸Ｌ１の位置に対する光学中心ＬＯの偏位位置の表示サイズとレンズ像の表示サイズとを一致させる。光学中心ＬＯの偏位は受光素子１８の１画素当たりの距離を求めておくことにより決定され、レンズ像の表示サイズは撮像光学系３０の撮像倍率を基に決定される。玉型図形ＦＴの表示のサイズ基準は、レンズ像の表示サイズの基準と同一にされる。玉型図形ＦＴの表示位置については、光学中心ＬＯと幾何学中心ＦＣの関係がレイアウトデータにより定められる。また、レンズＬＥが乱視度数を持つときは、乱視軸角度の検出結果と入力された乱視軸角度との関係により、光学中心ＬＯに対する玉型図形ＦＴの傾き角度が決定される。操作者はレンズ像ＬＥｓの外形に対して玉型図形ＦＴがはみ出していないかを確認することにより、レンズＬＥの径が玉型に対して足りているか否かを判断できる。

このとき、撮像素子３３により撮像されたレンズ像ＬＥｓは、再帰性反射部材２０によりレンズの後面側から照明されているので、その輪郭が明確に表示される。図１１（ａ）に示されるように、レンズＬＥの表面側からの照明光は、レンズＬＥの外側及び内側を通過し、再帰性反射部材２０の反射により元の方向に戻され、レンズＬＥは下方からが照明される。このとき、レンズＬＥの外周エッジＬＥｅにおいては、レンズ前面側からの照明光が散乱される。また、再帰性反射部材２０により反射された下側からの照明光も外周エッジＬＥｅにおいては散乱される。その他のレンズＬＥの外側及び内側を通過する照明光は、散乱されることなく再帰性反射部材２０により元の方向に戻される。このため、レンズＬＥの表面付近にピントが合わされた撮像素子３３では、図１１（ｂ）に示されるように、外周エッジＬＥｅの部分の光量は他の部分に対して大きく減少する。これにより、パネル３に表示されるレンズＬＥの外周エッジ像ＬＥｓｅが明確に観察される。

なお、レンズＬＥのサイズ径が玉型に対して足りているか否かの判断は、制御部５０が撮像素子３３により撮像されたレンズ像の外周エッジＬＥｓｅを画像処理して検出し、これと玉型の配置位置（これは、玉型データ、レイアウトデータ、光学中心の検出等により決定される）とに基づいて自動的に判断するようにしても良い。レンズＬＥの径が不足しているときは、パネル３の画面に警告のメッセージが表示される。

レンズＬＥの径が足りていれば、カップのブロッキング動作に移行する。ブロックスイッチ２が押されると、枠心モードでは、制御部５０はレンズＬＥの光学中心とレイアウトデータとに基づいて決定された玉型の幾何学中心ＦＣの位置にカップＣｕの中心軸Ｓ１が位置するように、Ｙ軸方向移動機構３０２及びＸ軸方向移動機構３０６を駆動し、アーム３１０を移動させる。また、レンズＬＥが乱視度数を持つときは、検出した乱視軸角度に基づいて中心軸Ｓ１を中心に装着部３２０を回転させる。カップＣｕの中心の位置調整及び乱視軸角度の調整が完了したら、Ｚ軸方向移動機構３０４を駆動し、アーム３１０を下降する。これにより、カップＣｕがレンズ表面にブロックされる。光心モードでは、カップＣｕの中心がレンズＬＥの光学中心ＬＯに位置するように、アーム３１０の位置が調整される。カップ取り付け機構としては、カップＣｕが移動される代わりに、レンズＬＥを保持する機構が相対的に移動される機構であっても良い。

＜印点が付されたレンズのブロッキング＞
次に、単焦点レンズ等のレンズに印点が付されている場合について、上記と異なる部分の動作を中心に説明する。この場合、操作者は、レンズタイプ選択キー５０１ａにて、カップの取り付けモードを単焦点レンズの印点モードを選択する。玉型データおよびレイアウトデータは、上記と同様に入力される。レンズＬＥが支持ピン１２０に載置されると、再帰性反射部材２０にて反射された照明光によりレンズＬＥが下方から照明され、そのレンズ像が撮像素子３３により撮像される。図１２は、このときのレンズ像ＬＥｓの例であり、レンズＬＥの表面に付された３つの印点像Ｍ１００ａ，Ｍ１００ｂ，Ｍ１００ｃが撮像されている。レンズＬＥの表面に付された印点は、レンズの表面方向からレンズ表面付近にピントが合わされた撮像素子３３により撮像されているため、スクリーンに投影されたマーク像と異なり、レンズＬＥが持つ屈折力に影響されることなく、精度良く検出される。中央の印点マーク像Ｍ１００ａは、レンズメータによりレンズＬＥの光学中心に付された印点の像である。制御部５０は、レンズ像ＬＥｓを画像処理して印点マーク像Ｍ１００ａ，Ｍ１００ｂ，Ｍ１００ｃを抽出し、各マーク像の中心の座標位置を求める。

ここで、撮像素子３３により撮像されるレンズ像においては、レンズＬＥの表面に付された印点部分については、再帰性反射部材２０にて反射された照明光が通過されないので、印点マークの周りに対して光量が大きく減少した状態で撮像される。第１反射部材２０ａの対応領域ＬＥ２０ａにおいては、第１反射部材２０ａに形成された開口２１に対応する開口像が撮像されるものの、開口２１が印点よりも十分に小さな径（好ましくは、印点の径の半分以下の径）で形成されているため、開口２１の開口像と区別して印点マーク像１００ａが検出される。さらに、再帰性反射部材２０の外周側である第２反射部材２０ｂは高速回転されているので、図１２における第２反射部材２０ｂの対応領域については、照明ムラが軽減され、印点マーク像Ｍ１００ｂ，Ｍ１００ｃが精度良く検出される。なお、領域ＬＥ２０ａ内においては、固定配置された第１反射部材２０ａにより照明ムラが多少あるものの、印点マーク像Ｍ１００ａについては外形形状が検出されるのでなく、その座標中心位置が検出されるので、照明ムラの影響が少ない。印点マーク像Ｍ１００ａの座標中心は、例えば、その周りを含む領域の輝度について、ｘ座標軸及びｙ座標軸の各方向で積算処理され、光量の最も低い位置として検出される。

光学中心に付された印点のマーク像Ｍ１００ａの中心が検出されると、光心モードでは、カップＣｕの中心がマーク像Ｍ１００ａの中心に位置するように、アーム３１０の位置が調整される。また、両側の印点マーク像Ｍ１００ｂ，Ｍ１００ｃに基づいて乱視軸角度が検出され、乱視軸角度に基づいて中心軸Ｓ１を中心に装着部３２０が回転される。その後、Ｚ軸方向移動機構３０４が駆動され、アーム３１０が下降されることにより、カップＣｕがレンズＬＥの表面に固定される。

＜二重焦点レンズのブロッキング＞
二重焦点レンズの場合、操作者はレンズタイプ選択キー５０１ａにて、二重焦点レンズを選択すると、パネル３には玉型に対して二重焦点レンズのレイアウトデータを入力できる画面が表示される。図１３は、二重焦点レンズのレイアウトデータを入力する画面例である。玉型データは、測定ユニット５による測定又はメモリ５１から呼び出されて入力される。画面には玉型データに基づいて玉型図形ＦＴが表示される。操作者は、パネル３に表示されるスイッチキーによりＦＰＤ（フレーム中心間距離）を入力できる。二重焦点レンズでは、小玉上部の境界中心点ＢＣを基準にレイアウトデータを入力できる。左右方向のＰＤ値として近用瞳孔間距離を入力でき、高さレイアウトとして、中心点ＢＣからその下の玉型底辺までの距離又は玉型の一番下から中心点ＢＣまでの距離を入力できる。カップＣｕの取り付け位置のモードとして、枠心モードを入力できる。

レンズＬＥが支持ピン１２０に載置されると、撮像素子３３により撮像されたレンズ像がパネル３の画面に表示される。図１４はこのときの画面例であり、レンズの外周エッジ像ＬＥｓｅの中に小玉境界像ＢＬｓが観察される。二重焦点レンズの小玉境界においては、図１１の場合と同様に、レンズ前面側からの照明光が散乱されと共に、再帰性反射部材２０により反射された下側からの照明光も散乱される。小玉境界以外のレンズ部分を通過する照明光は、散乱されることなく再帰性反射部材２０により元の方向に戻される。このため、小玉境界部分（小玉輪郭部分）の光量は他のレンズ部分に対して大きく減少される。これにより、パネル３に表示される小玉境界像ＢＬｓが明確に観察される。また、スクリーンに投影された像と異なり、レンズＬＥが持つ屈折力による歪みが生じていない像として撮像素子３３により撮像される。これにより、小玉境界像ＢＬｓの位置が精度良く検出される。

制御部５０は、撮像素子３３により撮像されたレンズ像を画像処理し、小玉境界像ＢＬｓを抽出してその輪郭位置を検出する。そして、小玉境界像ＢＬｓの左端位置ＢＬａと右端ＢＬｂとを結ぶ線分ＢＨからレンズの傾き（回転方向の角度）を検出し、その線分ＢＨの垂直二等分線上に位置し、且つ小玉上部の境界に位置する基点ＢＬｃの座標位置を検出する。玉型図形ＦＴは、検出された基点ＢＬｃの座標位置、レイアウトデータ、玉型データとの位置関係、撮像光学系３０の撮像倍率との関係により、その表示位置と表示サイズが決定され、レンズ像ＬＥｓに合成されて表示される。玉型図形ＦＴとレンズ像の外周エッジＬＥｓｅとの位置関係を観察することにより、レンズの径が玉型に対して不足しているか否かを判断できる。

なお、レンズＬＥが操作者により支持ピン１２０に載置されるとき、小玉境界像ＢＬｓが第１反射部材２０ａの対応領域ＬＥ２０ａから外れ、モータ４５により高速回転される第２反射部材２０ｂの上に小玉境界像ＢＬｓが置かれることが好ましい。第２反射部材２０ｂが回転されない場合、再帰性反射部材の反射面には反射ムラが生じるため、これが小玉境界像ＢＬｓの検出に際してノイズとなる。これに対して、第２反射部材２０ｂが高速回転されていることにより、その反射ムラが軽減され、小玉境界像ＢＬｓの位置が精度良く検出される。小玉境界像ＢＬｓが撮像素子３３の撮像範囲及び第２反射部材２０ｂから大きく外れないようにするため、図４（ｂ）に示された第２反射部材２０ｂの開口２３の径Ｒ２（第１反射部材２０ａがレンズ側に配置されているときは、第１反射部材２０ａの径Ｒ１）は、２０ｍｍ以下が好ましい。さらに好ましくは、径Ｒ２（又はＲ１）は１５ｍｍ以下である。

枠心モードでは、基点ＢＬｃの検出結果と先に入力されたレイアウトデータとに基づいて、玉型の幾何学中心ＦＣの位置が求められる。ブロックスイッチが押されると、求められた中心ＦＣにカップＣｕの中心軸Ｓ１が位置するように、アーム３１０が移動される。また、左端位置ＢＬａと右端ＢＬｂにより求められる軸角度に基づいて装着部３２０が中心軸Ｓ１を中心に回転される。位置及び回転の調整が完了すると、アーム３１０が下降され、カップＣｕがレンズＣ表面に固定される。

＜累進焦点レンズのブロッキング＞
累進焦点レンズの表面に印刷された累進マークを基準にカップを取り付ける場合を説明する。レンズタイプ選択キー５０１ａにより累進焦点レンズが選択されると、パネル３には玉型に対して累進焦点レンズの遠用アイポイント位置を玉型に対してレイアウトするためのレイアウトデータを入力できる画面が表示される。レイアウトデータ及び玉型データの入力は、基本的に先の例と同様に行える。カップＣｕの取付け位置は、光心モードに設定される。

累進焦点レンズが支持ピン１２０に載置されると、撮像素子３３により撮像されたレンズ像がパネル３の画面に表示される。図１５は、パネル３の画面に表示された累進焦点レンズ像を示す図であり、遠用アイポイント位置を示す十字マーク像Ｍ１１０ａと、その両側に水平基準を示す水平マーク像Ｍ１１０ｂが表示される。この場合、十字マーク像Ｍ１１０ａが画像処理され、その中心位置が検出される。また、水平マーク像Ｍ１１０ｂが画像処理され、累進レンズの水平角度が検出される。これら累進マークの検出においても、撮像光学系３０のピント位置がレンズの表面付近に合わされているので、精度良く検出される。また、第２反射部材２０ｂが高速に回転されていることにより、再帰性反射部材の反射面の反射ムラが軽減され、第１反射部材２０ａの領域外に位置されるマーク像についてはより精度良く検出される。第１反射部材２０ａの領域内に位置されるマーク像であっても、二重焦点レンズの小玉境界の検出と異なり、そのマーク像の中心を検出すればよい。このため、例えば、十字マーク像Ｍ１１０ａについては、ｘ座標軸方向及びｙ軸座標軸方向のそれぞれにおいて、最も光量が低下したポイントを中心位置として求めることにより、反射ムラ及び開口２１の欠損によるノイズの影響を少なくして、精度良くマーク像の中心位置を検出できる。なお、累進マークの線幅は０．５ｍｍ〜０．８ｍｍ程であるので、これらのマークと開口２１とを区別し易くするため、累進マークの線幅に対して開口２１の径（本実施形態では、直径０．３ｍｍ以下）が小さく形成されていることが好ましい。

玉型図形ＦＴについては、二重焦点レンズの場合と同様に、玉型データ、レイアウトデータ、撮像光学系３０の撮像倍率等により、その表示サイズ及び位置が決定される。玉型図形ＦＴとレンズ像の外周エッジＬＥｓｅとの位置関係を観察することにより、レンズの径が玉型に対して不足しているか否かを判断できる。

カップＣｕのブロッキングに際しては、十字マーク像Ｍ１１０ａの検出位置に基づいてカップＣｕの中心軸Ｓ１の位置が調整され、水平マーク像Ｍ１１０ｂの検出角度に基づいてカップＣｕの水平回転角度が調整される。

＜デモレンズの外形（玉型）測定＞
本装置は、レンズより大きな径の照明光によりレンズの上面側から照明する照明光学系１０と、レンズを通過した照明光を元の方向に戻す再帰性反射部材２０と、レンズの表面側からレンズを撮像する撮像光学系３０とを利用することにより、いわゆるツーポイントフレームのデモレンズ（型板の場合も含む）の外形（玉型）及び穴位置を測定する機能を持つ。

デモレンズの外形（玉型）及び穴位置を測定する場合の動作を説明する。パネル３の初期画面で表示されるモード選択用のボタン５００ｂ（図１参照）が押されると、レンズ外形測定モードとされる。このモードの場合、支持ピン１２０やアーム１１４がデモレンズの外形測定エリアにあると測定の妨げとなるので、モータ１４０によりアーム１１４が回転され、支持ピン１２０が保護カバー４８上から退避位置に移動される。

また、外形測定モードが選択されると、パネル３の画面は図１６に示す測定画面に切り替えられる。保護カバー４８上に置かれたデモレンズは、再帰性反射部材２０にて反射された照明光により下側から照明され、その像が撮像素子３３により撮像される。なお、絞り３１の開口を小さくすることにより、保護カバー４８上に載置されたデモレンズにもほぼ焦点が合うように被写界深度が深くされている。また、絞り３１が凹面ミラー１３の焦点付近に配置され、テレセン光学系が構成されているため、光軸Ｌ１方向におけるデモレンズの位置の違いの影響が軽減され、外形寸法が精度よく検出される。撮像素子３３により撮像されたデモレンズ像ＬＥｓは、パネル３の画面に表示される。

図１６の測定画面において、測定ボタン５３０ａを押すと、撮像素子３３により撮像された画像に基づいてレンズ外形及び穴位置の測定が開始される。このとき、デモレンズの外周エッジ及び穴Ｈ０は、再帰性反射部材２０によりレンズの後面側から照明されているので、図１１と同じく、レンズの外周エッジ及び穴Ｈ０のエッジで光量が減少し、レンズ外形及び穴Ｈ０の輪郭が明確に検出される。さらに第２反射部材２０ｂが回転されているため、再帰性反射部材の照明ムラが軽減され、レンズの外形及び穴Ｈ０の輪郭が精度良く検出される。

保護カバー４８の位置に対する撮像光学系３０の撮像倍率は設計的に既知であるので、撮像素子３３により撮像されたレンズ像の明暗を画像処理して検出することにより、レンズの外形（玉型）が計測される。また、外形データからレンズ形状の幾何学中心ＦＣが求められ、中心ＦＣに対する穴Ｈ０の中心座標位置が得られる。

なお、デモレンズの表面には予めレンズメータにより水平方向を示す３つの印点を施しておき、画面のレンズ像を見ながら３つの印点像Ｍ１２０ａ，Ｍ１２０ｂ，Ｍ１２０ｃがｘ軸線５４０上に位置するようにデモレンズの傾きを調整しておくことにより、外形検出の際の水平方向が設定される。

穴Ｈ０の径及び穴位置を詳細に設定する場合は、穴Ｈ０の部分をタッチして穴を指定した後、穴設定ボタン５３０ｂを押すことにより拡大画面が表示されるので、その穴径及び穴位置を修正できる。そして、完了ボタン５３０ｃを押すことにより、測定されたレンズ外形（玉型）データ、穴データがメモリ５１に記憶される。メモリ５１に記憶された玉型データ等は、ブロッキングの際に呼び出されて使用される。また、制御部５０に接続される穴あけ加工装置に出力される。

以上の説明においては、レンズ支持部材であるレンズ支持ピン１２０に置かれたレンズＬＥに対して、カップ取付け機構３００により装着部３２０に装着されたカップＣｕを移動してカップＣｕの位置が調整される構成としたが、相対的にレンズＬＥを支持する支持機構を移動することにより、カップの位置が調整される構成とすることもできる。また、レンズ支持機構又はカップ取付け機構３００を移動させる代わりに、特開２０００−７９５４５号公報に記載されたように、単焦点レンズのおけるレンズの光学中心、乱視軸角度の検出情報をパネル３のディスプレイに表示し、レンズを手動により移動してカップの位置を調整する構成であっても良い。

カップ取付け装置の外観斜視図である。装置の筐体内部の概略構成図である。レンズ支持機構の説明図である。光学系の概略構成図である。指標板の開口（光透過口）のパターンを説明する図である。再帰性反射部材の構成例を説明する図である。第１反射部材に形成される開口の形成を説明する図である。第２反射部材の回転機構の説明図である。装置の制御系ブロック図である。パネルに表示されるレンズ像、玉型図形、光学中心の関係を説明する図である。再帰性反射部材の照明によりレンズの外周エッジが明確に検出・観察される状態を説明する図である。印点が付されたレンズ像の例である。二重焦点レンズのレイアウトデータを入力する画面例である。画面に表示される二重焦点レンズ像の例である。画面に表示される累進焦点レンズ像の例である。デモレンズの外形を測定する場合の測定画面例である。

符号の説明

３パネル
１０照明光学系
１６指標板
１７開口（光通過口）
１８受光素子
２０再帰性反射部材
２０ａ第１反射部材
２０ｂ第２反射部材
２１開口
３０撮像光学系
３３撮像素子
４５モータ
５０制御部
１００レンズ支持機構
３００カップ取付け機構

Claims

眼鏡レンズの周縁を加工する際に用いられる加工治具のカップをレンズの表面に取り付けるカップ取付け装置において、
照明光源を有し，所定位置に置かれたレンズをその表面側から照明する照明光学系と、
撮像素子及び再帰性反射部材を有し，前記再帰性反射部材がレンズに対して前記照明光源と反対側に配置され，レンズを通った照明光を前記再帰性反射部材でその入射方向に反射して前記撮像素子で受光する撮像光学系であって，ピント位置がレンズの表面付近に合わされている撮像光学系と、
前記撮像素子からの画像信号を処理してレンズに付された印点、二重焦点レンズの小玉又は累進レンズに付された累進マークの少なくとも１つを検出してその位置を得る画像処理手段と、
前記画像処理手段により得られた位置に基づいてカップの取り付け位置を求める演算制御手段と、
所定パターンが形成された指標板と，該指標板及びレンズを通った測定光束を受光する二次元受光素子であって，その受光面上に前記所定パターンの像が形成される二次元受光素子と，を有する指標投影・受光光学系と、を備え、
前記演算制御手段は前記二次元受光素子の出力に基づいてレンズの光学特性を測定し，前記再帰性反射部材は前記指標投影・受光光学系の光路に配置された第１再帰性反射部材と光路を囲むように配置された第２再帰性反射部材とから構成されていることを特徴とするカップ取付け装置。
請求項１のカップ取付け装置において、前記第１再帰性反射部材は、前記指標板のパターンの光を通過させる開口を有し、前記指標板上に貼り付けられていることを特徴とするカップ取付け装置。
請求項１のカップ取付け装置は、前記第２再帰性反射部材を前記指標投影・受光光学系の光軸を中心にして前記撮像素子の１フレームの信号の取得時間内に１回転以上の速度で回転させる回転手段を備えることを特徴とするカップ取付け装置。
請求項１のカップ取付け装置は、レンズが、印点が付されていない単焦点レンズ、印点が付された単焦点レンズ、二重焦点レンズ、累進焦点レンズの何れのタイプであるかを選択する選択手段を備え、前記演算制御手段は、印点が付されていない単焦点レンズが選択されたときには、前記二次元受光素子の出力に基づいてレンズの光学特性を測定し、印点が付された単焦点レンズ、二重焦点レンズ及び累進焦点レンズの何れかが選択されたときには、選択されたレンズのタイプに応じてレンズに付された印点、二重焦点レンズの小玉及び累進レンズに付された累進マークの何れの位置を得るかを決定し、前記画像処理手段により画像処理させてカップの取り付け位置を求めることを特徴とするカップ取付け装置。