JP2005316436A

JP2005316436A - 眼鏡レンズへの自動装着装置

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Publication number: JP2005316436A
Application number: JP2005085122A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Yanagi; 英一柳; Takahiro Watanabe; 孝浩渡辺; Yoshimasa Ogawa; 義正小川
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2025-03-24
Also published as: JP4632826B2

Abstract

【課題】識別標識としての隠しマークをより一層精度良く検出して、精度の高い装着ポイントを決定できる装着治具の眼鏡レンズへの自動装着装置を提供する。
【解決手段】本発明の装着治具の眼鏡レンズへの自動装着装置は、検出光学系４１により検出された識別標識に基づき装着ポイントを決定し、装着ポイントに装着治具の装着中心を位置させて装着治具を眼鏡レンズ５の表面に自動的に装着するものであり、検出光学系４１は、光源４３からの発光光束を絞り４５を介して集光する集光光学系４７と、集光光学系４７により集光された光束を反射する反射板４８と、隠しマーク１０の形成された表面５ａ側が光源４３の側に向けられて集光光学系４７と反射板４８との間に設けられる眼鏡レンズ５と、絞り４５と光学的に略共役な位置に設けられて眼鏡レンズ５の表面５ａよりも光軸方向に沿った空中部分４７ａにピントが合わされた撮像手段５８とを備えている。
【選択図】図８

Description

本発明は、基準標識として眼鏡レンズに描かれている隠しマークを読み取って眼鏡レンズの加工の際に用いられる装着治具を眼鏡レンズに自動的に装着する装着治具の眼鏡レンズへの自動装着装置の改良に関する。

従来から、眼鏡レンズ、例えば、累進多焦点レンズには、吸着キャップ等の装着治具を装着する際の基準標識としての印刷マーク、隠しマークが描かれている。また、検出光学系により隠しマーク等の識別標識を検出し、この検出光学系により検出された識別標識に基づき装着ポイントを決定し、その装着ポイントに眼鏡レンズの加工の際に用いられる装着治具を位置決めして装着治具を眼鏡レンズに装着する装着装置も知られている（例えば、特許文献１〜特許文献８参照。）。
実用新案登録第３０７７０５４号公報ドイツ特許公開３８２９４８８号公報（Ａ１）アメリカ特許公開２００３−１５６４９号公報特開２００２−２９６１４４号公報特開２０００−１９０５８号公報特開２００２−１３９７１３号公報特開２００２−１６３８号公報ヨーロッパ特許登録第８５６７２８号公報（Ｂ１）

この種の装着治具の眼鏡レンズへの自動装着装置は、眼鏡レンズに印刷又は刻印等されている識別標識を撮像して得られた画像を二値化して、識別マークを検出するようになっている。

しかしながら、この種の装着治具の眼鏡レンズへの自動装着装置では、二重に隠しマークや印刷マーク等の識別標識が撮像されることがあり、このような場合には、二重に映った識別標識のいずれを基準として用いて装着ポイントを決定すべきか判別がつかないという問題点があった。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、識別標識としての隠しマークをより一層精度良く検出して、精度の高い装着ポイントを決定できる装着治具の眼鏡レンズへの自動装着装置を提供することにある。

請求項１に記載の装着治具の眼鏡レンズへの自動装着装置は、眼鏡レンズの識別標識を検出する検出光学系を有し、該検出光学系により検出された識別標識に基づき装着ポイントを決定し、該装着ポイントに眼鏡レンズの加工の際に用いられる装着治具の装着中心を位置させて該装着治具を前記眼鏡レンズの表面に自動的に装着する装着治具の眼鏡レンズへの自動装着装置において、
前記検出光学系は、光源からの発光光束を絞りを介して集光する集光光学系と、該集光光学系により集光された光束を反射する反射板と、隠しマークの形成された表面側が光源の側に向けられて前記集光光学系と前記反射板との間に設けられる眼鏡レンズと、前記絞りと光学的に略共役な位置に設けられて前記眼鏡レンズの表面よりも光軸方向に沿った空中部分にピントが合わされた撮像手段とを備えていることを特徴とする。

請求項２に装着治具の眼鏡レンズへの自動装着装置は、前記反射板が前記眼鏡レンズを通過した光束を元の方向に反射して戻す再帰性反射部材を用いて構成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の装着治具の眼鏡レンズへの自動装着装置は、前記反射板が検査中に回転されることを特徴とする。

請求項４に記載の装着治具の眼鏡レンズへの自動装着装置は、前記反射板が前記集光レンズの光軸に対して傾斜されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、眼鏡レンズの表面よりも光軸方向に沿った空中部分にピントを合わせて眼鏡レンズの表面に設けられた識別標識を検出することにしたので、二重に識別標識としての隠しマークが映るのを回避でき、識別標識の輪郭をより鮮明に検出でき、装着ポイントの決定の容易化を図ることができる。

また、識別標識である印刷マークよりも精度の高い隠しマークを用いて装着ポイントを決定できるので、装着ポイントの位置精度の向上を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、再帰性反射部材を用いて光束を元の方向に戻して眼鏡レンズを照明することにしたので、眼鏡レンズが正のパワーを有するもの、負のパワーを有するもののいずれであっても、識別標識の検出を行うことができる。

請求項３に記載の発明によれば、反射板を回転させて反射光を元の方向に戻しているので、反射光に含まれているノイズを除去できる。

請求項４に記載の発明によれば、反射板を集光レンズの光軸に対して傾斜させて配置したので、反射板の表面で正反射された反射光が撮像手段に混入するのを防止できることになり、再帰性反射部材を用いた場合に画像にゴーストが生じるのを避けることができる。

以下に、本発明に係わる装着治具の眼鏡レンズへの自動装着装置の発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明に係わる装着治具の眼鏡レンズへの自動装着装置の外観図を示し、この図１において、１は自動装着装置の液晶表示部、２は操作キー部、３は蓋板、４は装着治具である。

この自動装着装置はその内部に、図２に示すように生地の眼鏡レンズ５をセットするセットプレート６と、そのセットプレート６を載置するステージ７と、このステージ７をＸ、Ｙ方向に駆動する駆動機構８ＸＹと、セットプレート６をステージ７に対して回転駆動する駆動機構８とが設けられている。

その眼鏡レンズ５には、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すようにその表面５ａに印刷された印刷マーク９、その表面５ａに刻設された隠しマーク１０等の識別マーク、その表面５ａに遠用部等の光学特性情報が印刷された累進多焦点レンズ、小玉１１が一部に設けられているバイフォーカルレンズ、印刷マーク９、隠しマーク１０、小玉１１が設けられていない単焦点レンズ等がある。

装着治具４はその眼鏡レンズ５の表面５ａに両面テープ等の接着部材を用いて自動的に装着されるもので、装着治具４は図４に示すようにカップ部４Ａと筒部４Ｂとから構成され、アーム部材１２に支持される。

そのアーム部材１２は、図２に示すアーム駆動機構１３によって駆動される。そのアーム駆動機構１３は、図５、図６に拡大して示すように、駆動モータ１４と、タイミングベルト１５と、ネジ付き駆動ロッド１６と、往復動ロッド１７と、案内筒１８とから大略構成されている。その往復動ロッド１７は案内筒１８に往復動可能かつ回転可能に貫挿されている。

タイミングベルト１５は、駆動モータ１４に設けられた出力プーリ１９とネジ付き駆動ロッド１６の先端部に設けられた従動プーリ２０との間に掛け渡されている。往復動ロッド１７にはネジ付き駆動ロッド１６に螺合するネジ溝がその中央部に上下方向に延びるようにして形成されている。その往復動ロッド１７の外周部には係合ピン２１が突設されている。案内筒１８にはカム溝２２が形成されている。そのカム溝２２には係合ピン２１が係合されている。

このカム溝２２は上下方向に延びる直線状案内溝２２ａとこの直線状案内溝２２ａに対して９０度回転させた方向で上下方向に延びる直線状案内溝２２ｂと直線状案内溝２２ａと直線状案内溝２２ｂとの間に位置して回転方向に傾斜しながら直線状案内溝２２ａと直線状案内溝２２ｂとを滑らかに連絡する螺旋状案内溝２２ｃとから構成されている。

アーム部材１２は、図４ないし図７に示すように水平方向に回動される回動アーム１２Ａと垂直方向に回動される挟持アーム１２Ｂとから構成されている。回動アーム１２Ａは往復動ロッド１７の下端部に取り付けられている。挟持アーム１２Ｂは回動アーム１２Ａに対して軸部２３を中心に回動可能に取り付けられている。装着治具４は挟持アーム１２Ｂに挟着される。挟持アーム１２Ｂは装着治具４のカップ部４Ａが下向きとなるように回動アーム１２Ａに対してバネ付勢されている。挟持アーム１２Ｂには、図５、図７に示すようにローラ２４が形成されている。そのローラ２４は軸部２３から偏芯した位置に設けられている。

自動装着装置には、そのローラ２４と係合して往復動ロッド１７が上昇位置にあるときにはバネの付勢力に抗して挟持アーム１２Ｂを水平方向に回動させるカム面２５Ａを下部に有するカム部材２５が設けられている。

この挟持アーム１２Ｂは、その内部に装着治具４を外部に向かって弾発付勢するスプリング２６と筒部４Ｂを挟持する挟持バネ２７と、この挟持バネ２７を解放方向に駆動する駆動機構（図示を略す）とを有する。この挟持バネ２７は装着治具４が挟持アーム１２Ｂに押し込まれると、その装着治具４の筒部４Ｂをスプリング２６の付勢力に抗して挟持し、往復動ロッド１７の下降により、駆動機構が駆動されると挟持バネ２７が解放されて、挟持バネ２７が元の位置に復帰するようになっている。

その挟持アーム１２Ｂは往復動ロッド１７の下降に伴って矢印Ａ１方向に回動され、ついで、回動アーム１２Ａが矢印Ａ２方向に回動されて眼鏡レンズ５の装着ポイント（後述する）に向かって下降される。

駆動機構８ＸＹは自動装着装置の下部に設けられ、ステージ７をＸ方向に駆動する駆動機構２８と載置台（後述する）をＹ方向に駆動する駆動機構とからなっている。２９はその駆動機構２８の駆動モータ、３０はその駆動モータ２９に直結のネジ付き駆動ロッドである。その駆動モータ２９とネジ付き駆動ロッド３０は載置台３１に支承され、載置台３１はＹ方向に延びるレール３２上を摺動され、この載置台３１をＹ方向に駆動する駆動機構は図示が略されている。

セットプレート６は回転プレート３３を有し、この回転プレート３３の外周部にはギヤが形成され、このギヤは駆動機構８の一部を構成する駆動ギヤ３４に噛み合わされている。その駆動ギヤ３４は図示を略す駆動モータによって回転される。

そのセットプレート６には眼鏡レンズ５を載置する透明プレート３５が設けられている。この透明プレート３５には眼鏡レンズ５の後述する検出光学系に対する高さを決める位置決め突起３６が形成されている。そのセットプレート６には挟持アーム３７が設けられ、挟持アーム３７は眼鏡レンズ５の外周部５ｂを三方向から挟持する役割を果たす。

この挟持アーム３７は眼鏡レンズ５の外周部５ｂを挟持する位置と眼鏡レンズ５の外周部５ｂの挟持を解除する位置との間で回動駆動されるもので、セットプレート６にはその挟持アーム３７を回動させる回動機構（図示を略す）が設けられ、この回動機構はセットプレート６の回転に伴って駆動される。

その回転プレート３３には係合爪３８が形成され、係合爪３８は回転プレート３３の回転に伴って押圧板３９に係合する位置に臨まされる。セットプレート６が外部に向かって進出して係合爪３８が押圧板３９に係合すると、蓋板３が外側に向かって押し開かれ、これにより、透明プレート３５が外部に露呈するようにされている。その透明プレート３５が外部に露呈した状態で、眼鏡レンズ５はその挟持アーム３７による挟持が解除されている。

その眼鏡レンズ５を取り外し、別の眼鏡レンズ５をセットするときには、この透明プレート３５に眼鏡レンズ５を支承させ、操作キー部２のキー操作により所定の操作を行うと、セットプレート６が内部に引き込まれて、その眼鏡レンズ５が挟持アーム３７に挟持される。

その自動装着装置には、ステージ７のＸ方向移動域に光路が臨む第１検出光学系４０と第２検出光学系４１とが設けられている。第１検出光学系４０はレンズメータに用いる光学要素と同一の光学要素から構成され、印点機構を有する。その第１検出光学系４０は、眼鏡レンズ５の球面度数（Ｓ）、円柱度数（Ｃ）、軸角度（Ａ）を測定し、装着治具４の装着ポイントを検出して印点を実行する役割を果たす。この第１検出光学系４０は単焦点レンズの装着ポイント（光学中心）を決定するのに用いられ、公知の構成であるので、その詳細な説明は省略する。

第２検出光学系４１は、バイフォーカルレンズ、累進多焦点レンズの装着ポイントを決定するのに用いられ、図８に示すように、光源としての赤色ＬＥＤ４３（赤色発光ダイオード）、拡散板４４、絞りとしてのピンホール４５を有する。赤色ＬＥＤ４３の赤外光束の進行方向前方には、ハーフミラー４６を介して集光光学系としてのコリメータレンズ４７が設けられている。

ピンホール４５はコリメータレンズ４７の焦点位置Ｆ１に設けられている。そのコリメータレンズ４７はピンホール４５を二次点光源として、ピンホール４５から出射された赤外光束を集光して平行光束に変換する役割を果たす。

その平行光束の進行方向前方には反射板４８が設けられている。反射板４８には図９に模式的に示すように反射面４８ａが設けられている。その反射面４８ａにはマイクロコーナーキューブアレイ等の再帰性反射部材４８ｂが設けられている。この反射板４８は図９に示すように反射面４８ａに入射する入射光Ｐ１に基づく反射光Ｐ２をそのもと来た方向に向けて反射する機能を有する。この反射板４８は駆動モータ４９によって回転駆動される。

透明プレート３５は、眼鏡レンズ５の検査に際してその第２検出光学系４１のコリメータレンズ４７と反射板４８との間の光路に臨まされる。その第２検出光学系４１には、ハーフミラー４７を介してピンホール４５と共役な位置にピンホール５０が設けられている。そのピンホール５０の後方には撮像レンズ５１とＣＣＤ５２とからなる第１撮像手段５３が設けられている。そのハーフミラー４６とピンホール５０との間にはハーフミラー５４が設けられている。ハーフミラー５４の後方にはピンホール５５が設けられている。

そのピンホール５５は、コリメータレンズ４７の焦点位置Ｆ１よりも若干光軸方向に沿って後方の位置に設けられ、そのピンホール５５の後方には撮像レンズ５６とＣＣＤ５７とからなる第２撮像手段５８が設けられている。その第２撮像手段５８はコリメータレンズ４７の光軸Ｏの方向に沿って眼鏡レンズ５とコリメータレンズ４７との間の空中部分４７ａにピントが合わされている。また、眼鏡レンズ５と反射板４８との間の空中部分にピントが合わされていてもよい。

第１撮像手段５３は眼鏡レンズ５としての累進多焦点レンズの表面５ａに設けられた識別標識としての印刷マーク９を検出するのに用いられ、第２撮像手段５８は眼鏡レンズ５の周辺部５ｂの輪郭、眼鏡レンズ５の表面５ａに刻設された隠しマーク１０、バイフォーカルレンズの小玉１１の輪郭を検出するのに用いられ、第２撮像手段５８の撮影倍率は第１撮像手段５３の撮影倍率の約２倍とされ、第２撮像手段５８は第１撮像手段５３により撮影される領域よりも狭い領域を拡大して撮影する機能を有する。

反射板４８はコリメータレンズ４７の光軸Ｏに対して傾斜されており、反射板４８の反射面４８ａで正反射された正反射光束Ｐ２’と反射板４８の再帰性反射部材４８ｂで反射された反射光束Ｐ２との反射方向が図１０に示すように異ならされているので、第１撮像手段５３、第２撮像手段５８に反射面４８ａで反射された正反射光束Ｐ２’が入射することに基づくゴーストが画像に生じるのを避けることができる。

また、反射板４８には再帰性反射部材４８ｂが設けられているので、プラス度数の眼鏡レンズ５、マイナス度数の眼鏡レンズ５のいずれが第２検出光学系４１に臨まされた場合であっても、その屈折方向は検査方向の入射方向に向けられ、従って、眼鏡レンズの度数にかかわらず第１撮像手段５３、第２撮像手段５８を同じ位置に固定して眼鏡レンズ５の検査を行うことができる。

第２撮像手段５８は、眼鏡レンズ５の表面５ａよりも若干ずれた位置にピントが合わされており、図１１（Ａ）に拡大して示すように反射板４８からの反射光Ｐ２は表面５ａに刻設された隠しマーク１０、表面５ａに形成された小玉１１が存在する輪郭部分５９により反射光Ｐ２が散乱され、第２撮像手段５８に到達する光量Ｑが図１１（Ｂ）に示すように減少する。また、眼鏡レンズ５の周辺部分５ｂの光量も散乱を受けて減少する。

第１撮像手段５３、第２撮像手段５８の信号出力は、図１０に示す演算制御回路６０に入力され、第１撮像手段５３、第２撮像手段５８の画像は画像処理回路６１によって二値化手法により輪郭処理されて、液晶表示部１の画面上に輪郭画像が表示される。と同時に、その輪郭画像がメモリ６２に記憶される。

図１２は第１撮像手段５３によって撮像された眼鏡レンズ５の周辺部５ａの輪郭画像６３と印刷マーク９の輪郭画像６４とを示し、図１３は第２撮像手段５８によって撮像された眼鏡レンズ５の隠しマーク１０の輪郭画像６５を示す。

その画像処理回路６１の画像出力は演算制御回路６０に入力され、演算制御回路６０は画像処理回路６１の画像に基づき、印刷マーク９であるのか、隠しマーク１０であるのか、小玉１１であるのかを判別し、演算制御回路６０は、隠しマーク１０に基づき装着ポイントＳＰを決定する。

装着治具４はその挟持アーム１２Ｂが第２検出光学系４１の光路に臨んだとき、装着治具４の軸心がコリメータレンズ４７の光軸Ｏとほぼ一致するようにされ、図１４に示すように、隠しマーク１０が基準線ＦＬに一致していないときには、演算制御回路６０は隠しマーク１０が基準線ＦＬと平行になるように回転プレート３３を回転させ、ついで、装着ポイントＳＰがコリメータレンズ４７の光軸Ｏと一致していないときには、演算制御回路６０は装着ポイントＳＰが光軸Ｏに一致する方向にステージ７をＸＹ方向に駆動する。

ついで、演算制御回路６０は、駆動モータ１４を駆動して往復動ロッド１７を下降させ、これにより、装着治具４のカップ部４Ａが下向きになるように回動されつつ下降されると共に、装着治具４が第２検出光学系４１の光路域に臨まされ、装着治具４が眼鏡レンズ５の表面５ａに例えば両面接着テープ（図示を略す）を介して装着される。

その装着治具４の押し込みに伴って、挟持バネ２７による筒部４Ｂの挟持が解除されて、装着治具４が解放され、装着治具４が挟持アーム１２Ｂから押し出される。その際、挟持バネ２７は挟持の解除と共に元の位置に復帰される。挟持アーム１２Ｂは往復動ロッド１７の上昇に伴って元の位置に復帰する。

ついで、演算制御回路６０は、ステージ７を回転させて係合爪３８を押圧板３９に臨む位置に位置させ、ステージ７をＸ方向に移動させると、蓋板３が押圧板３９により押されて開成され、装着治具４が装着済みの眼鏡レンズ５が自動装着装置から取り出される。

この発明によれば、隠しマーク１０を用いて装着ポイントＳＰを決定するときには、第２撮像手段５８を用い、輪郭画像を拡大して隠しマーク１０の位置を検出できるので、装着ポイントＳＰの決定精度をより一層向上させることができる。

本発明に係わる自動装着装置の外観図である。図１に示す自動装着装置の内部構成を示す概要図である。本発明に係わる自動装着装置が用いられる眼鏡レンズの一例を示す図であって、（Ａ）は累進多焦点レンズを示し、（Ｂ）はバイフォーカルレンズを示し、（Ｃ）は単焦点レンズを示す。図２に示すアーム部材の拡大部分断面図である。図２に示すアーム駆動機構の拡大図である。図２に示すアーム駆動機構の案内筒と往復動ロッドとネジ付き駆動ロッドと駆動モータとタイミングベルトとの関係を示す部分分解斜視図である。図４に示す挟持アームと回動アームとの関係を示す部分斜視図である。本発明に係わる第２検出光学系の光学図である。本発明に係わる反射板を模式的に示す側面図である。本発明に係わる自動装着装置の演算制御回路を含むの説明図である。眼鏡レンズの輪郭部分により反射光が散乱を受けた場合の説明図であって、（Ａ）は反射光により散乱を受けている状態の説明図であり、（Ｂ）はその反射光により散乱を受けたときの空中部分の光量分布を模式的に示す図である。図８に示す第１撮像手段によって撮像された眼鏡レンズの周辺部分の輪郭画像と印刷マークの輪郭画像とを示す説明図である。図８に示す第２撮像手段によって撮像された隠しマークの輪郭画像を示す説明図である。装着ポイントＳＰを装着治具の軸心に合わせるための説明図である。

符号の説明

５…眼鏡レンズ
５ａ…表面
４１…検出光学系
４３…赤色ＬＥＤ（光源）
４５…ピンホール（絞り）
４７…コリメートレンズ（集光光学系）
４７ａ…空中部分
５８…第２撮像手段（撮像手段）

Claims

眼鏡レンズの識別標識を検出する検出光学系を有し、該検出光学系により検出された識別標識に基づき装着ポイントを決定し、該装着ポイントに眼鏡レンズの加工の際に用いられる装着治具の装着中心を位置させて該装着治具を前記眼鏡レンズの表面に自動的に装着する装着治具の眼鏡レンズへの自動装着装置において、
前記検出光学系は、光源からの発光光束を絞りを介して集光する集光光学系と、該集光光学系により集光された光束を反射する反射板と、隠しマークの形成された表面側が光源の側に向けられて前記集光光学系と前記反射板との間に設けられる眼鏡レンズと、前記絞りと光学的に略共役な位置に設けられて前記眼鏡レンズの表面よりも光軸方向に沿った空中部分にピントが合わされた撮像手段とを備えていることを特徴とする装着治具の眼鏡レンズへの自動装着装置。
前記反射板が前記眼鏡レンズを通過した光束を元の方向に反射して戻す再帰性反射部材を用いて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装着治具の眼鏡レンズへの自動装着装置。
前記反射板が検査中に回転されることを特徴とする請求項２に記載の装着治具の眼鏡レンズへの自動装着装置。
前記反射板が前記集光レンズの光軸に対して傾斜されていることを特徴とする請求項１に記載の装着治具の眼鏡レンズへの自動装着装置。