(57)【要約】      （修正有）【課題】レンズの縁の迅速かつ正確な計測が保証される方法及び装置を提供する。【解決手段】光学レンズ１の縁１.１上の１つの点Ｐ１の座標Ｋを測定する方法であり、レンズ１は、保持装置３により保持され、光路２.１は、Ｚ軸方向で計測する光学マイクロメータ２のＹ軸方向に延びており、保持装置３とマイクロメータ２との間の相対位置が既知であり、ａ）縁１.１が光路２.１内でにある状態でレンズ１が保持され、ｂ）位置Ａに位置決めされた縁１.１の点Ｐ１について第１のＺ座標Ｚａが測定され、点Ｐ１のＸ座標Ｘａが光路２.１のＹ−Ｚ平面のＸ座標に対応しており、ｃ）レンズ１と光路２.１との間の相対位置の変化が保証され、ｄ）光路２.１内における縁１.１の点Ｐ１について、第２のＺ座標Ｚｂが測定され、ｅ）２つの相対位置における点Ｐ１についての２つの連立方程式に基づいて、欠けている座標およびが、従って点Ｐ１の位置が測定される。【選択図】図１ａ
2010160139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学レンズ（１）の縁（１.１）上における少なくとも１つの点Ｐ１の座標Ｋを測定するための方法であって、前記レンズ（１）は、計測すべき前記縁（１.１）が光路（２.１）内にある状態で保持装置（３）によって保持され、前記光路（２.１）は、Ｚ軸方向で計測する光学マイクロメータ（２）のＹ軸方向に延びており、前記保持装置（３）と前記マイクロメータ（２）との間の相対位置が既知である、方法において、
ａ）前記計測すべき縁（１.１）を伴った前記レンズ（１）が、前記光路（２.１）内に保持され、
ｂ）位置Ａにおいて前記光路（２.１）内に位置決めされた前記縁（１.１）の点Ｐ１についての第１のＺ座標Ｚａが測定され、その場合、前記点Ｐ１のＸ座標Ｘａが前記光路（２.１）のＸ座標に対応しており、
ｃ１）前記レンズ（１）と前記光路（２.１）との間の相対位置が、旋回移動によって変化させられ、または、
ｃ２）前記レンズ（１）に対して前記第１の光路（２.１）とは異なった相対位置を有する第２の光路（２.１’）が、前記レンズ（１）に当たっており、前記第１の光路（２.１）が前記第２の光路（２.１’）に対して相対的に旋回させられ、および、
ｄ）前記光路（２.１）内に位置決めされた前記縁（１.１）の前記点Ｐ１について第２のＺ座標Ｚｂが測定され、
ｅ）前記点Ｐ１についての２つの連立方程式に基づいて、双方の相対位置について、欠けている座標ＹａおよびＹｂが、従って前記点Ｐ１の位置が測定される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記相対位置に対する変化が、前記レンズ（１）の位置を変化させること、および／または前記光路（２.１）の位置を変化させることによってなされる、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第２の光路（２.１’）は前記第１の光路（２.１）に対して角度βだけ旋回させられており、第２のマイクロメータ（２’）を用いて、または前記第１の光路（２.１）の少なくとも一部を偏向させることで、前記第２の光路（２.１’）が維持されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記計測すべき縁（１.１）の周囲に渡って、いくつかの点Ｐ１〜Ｐｎについての計測が行われ、前記保持装置（３）と前記光路（２.１）とが回転軸線Ｒの周りで互いに相対的に回転する、ことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
初めに、位置Ａにおけるいくつかの点Ｐ１〜Ｐｎについて、それぞれの座標Ｚａが測定され、次に、変化させられた位置Ｂにおいて、点Ｐ１〜Ｐｎについて、それぞれの座標Ｚｂが測定される、ことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記周囲に渡っていくつかの点Ｐ１〜Ｐｎを計測する目的のために、前記レンズ（１）と前記光路（２.１，２.１’）との間の相対移動がＸ軸方向に行われる、ことを特徴とする請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
ある光路（２.１）を用いた、前記レンズ（１）の上縁（１.１）上の点Ｐ１におけるＺ座標の測定、および前記レンズ（１）の下縁（１.２）上の点Ｐ１ｕにおけるＺ座標の測定が、前記レンズ（１）と前記光路（２.１）との間の相対位置を変化させることなく行われる、ことを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
点Ｐ１で上縁（１.１）と接する表面Ｏの引き起こし角γを測定する目的のために、初めに、
ａ）前記上縁（１.１）の前記点Ｐ１が前記光路（２.１）内にある状態で、前記レンズ（１）が保持され、
ｂ）前記レンズ（１）の旋回中心Ｓｐが前記点Ｐ１内へ置かれ、
ｃ）前記表面Ｏが点Ｐ１以上のマイクロメータ値（２）を得るまで、前記レンズ（１）が前記点Ｐ１の周りに旋回させられ、
ｄ）前記回転軸線Ｒの位置から、前記引き起こし角γが測定される、
ことを特徴とする請求項１から７のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
ドリル穴（１.３）および／または溝を検査する目的のために、少なくとも前記ドリル穴（１.３）が前記光路（２.１）を通る状態で、前記レンズ（１）が前記回転軸線Ｒによって回転させられる、ことを特徴とする前記請求項のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
レンズ（１）の縁（１.１）を計測するための計測装置であって、前記レンズ（１）用の保持装置（３）を有すると共に、Ｙ軸方向に延びる光路（２.１）を生じさせるための、Ｚ軸方向で計測する光学マイクロメータ（２）を有し、前記光路（２.１）内に前記レンズ（１）が位置決め可能となっており、前記保持装置（３）と前記光路（２.１）とが互いに相対的に回転軸線Ｒの周りで回転可能な計測装置において、
旋回軸線Ｓが設けられ、この旋回軸線Ｓによって、前記レンズ（１）と前記光路（２.１）とが、角度βに渡って互いに相対的に旋回可能であり、前記旋回軸線Ｓが前記回転軸線Ｒと、１０°より大きく１７０°未満、好ましくは８０°と１００°の間の角度δを成している、ことを特徴とする計測装置。
【請求項１１】
前記角度βは９０°未満である、ことを特徴とする請求項１０記載の計測装置。
【請求項１２】
前記回転軸線Ｒは、前記光路（２.１）のＺ−Ｙ平面に対して平行に、距離ｘＲを置いて延びているか、または、前記Ｚ−Ｙ平面と０°より大きく２０°未満の角度εを成している、ことを特徴とする請求項１０または１１記載の計測装置。
【請求項１３】
レンズ（１）の縁（１.１）を計測するための計測装置であって、前記レンズ（１）用の保持装置（３）を有すると共に、Ｙ軸方向に延びる光路（２.１）を生じさせるために、Ｚ軸方向で計測する光学マイクロメータ（２）を有し、前記光路（２.１）内に前記レンズ（１）が位置決め可能となっており、前記保持装置（３）と前記光路（２.１）とが回転軸線Ｒの周りで互いに相対的に回転可能な計測装置において、
Ｍ軸方向に延びる第２の光路（２.１’）が設けられ、この第２の光路（２.１’）内に前記レンズ（１）が位置決め可能となっており、前記Ｍ軸と前記Ｙ軸との間に９０°未満の角度βが与えられるか、または、前記回転軸線Ｒが前記光路（２.１，２.１’）のＺ−Ｙ平面に対して平行に、距離ｘＲを置いて延びているか、または、前記回転軸線Ｒが前記Ｚ−Ｙ平面と０°より大きく２０°未満の角度εを成している、ことを特徴とする計測装置。
【請求項１４】
別の移動軸線Ｔが設けられ、この移動軸線Ｔによって、前記レンズ（１）と前記光路（２.１，２.１’）とが互いに相対的に、Ｘ軸方向へ、前記Ｙ軸に対して直角に移動可能となっている、ことを特徴とする請求項１０から１３のうちのいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項１５】
前記保持装置（３）は、前記レンズ（１）上の片側の上に付着可能となっている、ことを特徴とする請求項１０から１４のうちのいずれか一項に記載の計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学レンズの縁上における少なくとも１つの点Ｐ１の座標を決定するための方法に関する。そのレンズは、保持装置によって、光路内に計測すべき縁が置かれた状態で位置決めされる。その光路は、Ｚ軸方向における計測を行う光学マイクロメータのＹ軸方向に延びている。保持装置とマイクロメータとの間の相対位置は既知である。ここで、用語「レンズ」は、半完成や完成品のレンズだけでなく未完成のレンズをも表し、或いはミネラルガラス製の精密レンズだけでなく眼鏡レンズをも表す。
【背景技術】
【０００２】
眼鏡ガラスの最終加工に備えて、未完成の眼鏡ガラス（これらは通常まだ丸くて、既に全範囲の光学的機能を有している）が、眼鏡フレーム、および、それぞれの着用者の独自の特性値（例えば両目の間の距離）に対して適合される。この目的のために、「エッジャー」として知られた縁加工用の機械内で張力を掛けられた未完成のレンズを、正確に測定することができる。そして、未完成のレンズは、過剰計測を伴って最終形態の外形へと機械加工される。計測が再度行われるが、その計測においては、ファセット（切子面）や溝などの対応する形態要素を縁の中へ組み込むために、まず第一に縁の位置が計測されるべきである。実際には、レンズを計測するのに検出システムが通常現在は用いられるが、このシステムはレンズの前側および後側を、縁に接近するまで計測する。この検出システムの欠点は、眼鏡レンズを損傷させる危険性である。
【０００３】
ある１つの方法が、特許文献１（EP 1 250 979 B1）より既に知られている。その方法においては、レンズの縁上へレーザービームが投射され、このレーザービームに対して一定の角度で位置するカメラによって反射が記録され、縁の半径および高さの情報に関して評価される。その欠点は、未完成の眼鏡レンズの表面品質や表面粗さへの強い依存性である。未完成の眼鏡レンズの表面品質や表面粗さは、この文献での原理により、狭い公差に従わされるのである。さらに、この型式の計測は、レンズ上の湿度に影響される。完成品レンズは、表面粗さに欠けるため、そのような方法を用いて計測をすることができない。
【０００４】
特許文献２（DE 8715619 U1）は、互いに直角に配置された２つのレーザー・マイクロメータを用いる眼鏡フレームの計測を記述している。縁を計測することが記載されてはいるが、当該記述に基づけば、縁ではなくフレームの広がり範囲が測定されることは明らかである。この場合、フレームの外側箇所がいつも縁と一致せねばならないわけではない。
【０００５】
同様の原理が、特許文献３（DE 38 27 122 C2）に記述されている。この文献によれば、測定されるのは、眼鏡フレームの縁ではなくレンズの半径方向の広がり範囲であり、これは（凹状の縁の例に見ることができるように）いつも縁と一致せねばならないわけではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第１２５０９７９号明細書
【特許文献２】独国実用新案第８７１５６１９号明細書
【特許文献３】独国特許第３８２７１２２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、レンズの縁の迅速かつ精確な計測が保証されるようなやり方で、方法および装置を企画、並びに構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、本発明に従って、請求項１記載の方法、および、請求項１０または１３のいずれかに記載の装置によって達成される。
【０００９】
光学マイクロメータは、光幕型ないし光路型のものであり、対応する評価ユニットを伴っている。その評価ユニットは、光路のどの部分が、区切られ、或いは陰にされ、或いは弱められるかを測定する。計測の方策は、計測すべき縁を持つレンズが光路内に保持される、即ち光路が縁に「作用する」という事実に基づくものである。光路の方向に対してレンズの後側に配置される縁は、レンズによって覆い隠され、従って光路の中にはない。縁が光路の方向に対してレンズの前側にある場合であっても、その縁は光路によって当たられはするが、光路の中にあるわけではない。なぜならば、その縁の高さの情報は検出されないからである。例えば、レンズを、旋回軸線Ｓ上で光路中の位置Ａ内へ保持することができる。その保持は、レンズの下縁または上縁が、光路内で最も高い（または最も低い）値を表す、即ち、その縁が最高値（または最低値）を成すようなやり方で行うことができる。その結果、点Ｐ１についての高さの情報が測定される。但し、この点Ｐ１が光路に沿ったどの箇所に位置決めされているかは未知である。この目的のために、レンズが例えば、位置Ｂにおいて第２の角度で光路の中へ保持され、点Ｐ１について別のマイクロメータ計測値が記録される。これは、解くことのできる２つの未知数を伴った連立方程式に帰着する。この連立方程式を用いて、レンズの縁上で１つの点Ｐ１を明確に測定することができる。回転軸線Ｒの周りでのレンズの旋回ないし回転によって、レンズの縁上で一連の点Ｐ１〜Ｐｎを測定することができる。光路内の位置Ａおよび位置Ｂが、互いに一致していることも可能である。レンズと、角度βに渡って旋回させられた光路との間の相対位置は、決定的なものである。この旋回は、例えばレンズないし必要な点を再度、或いは更に光路内に位置決めするために、任意の並進移動と重ね合わせることができる。
【００１０】
一般的に、旋回中心Ｓｐは、計測すべき点Ｐ１から所定の距離Ｐ１ｕになければならない。
【００１１】
光路内でのレンズの２つの異なる旋回位置Ａ，Ｂにおいて、例えば点Ｐ１のＺ座標を計測することによって、以下の方程式を用いて、例えば保持装置に対する点Ｐ１の位置を容易に測定することができる。
【００１２】
【数１】
2010160139.tif 000003
【００１３】
この方程式は、２つの未知数、角度αおよび半径ｒを伴っている。図２に示すように、角度αおよびβは、いずれの場合も、半径ｒと水平線とで範囲を定められている。
【００１４】
この連立方程式が解かれた後、以下の方程式から、それぞれのＹ座標が結果として生じる。
【００１５】
【数２】
2010160139.tif 000004
【００１６】
双方の位置ＡおよびＢにおいて、点Ｐ１についてＸ座標は既知である。これは、光路のＸ座標、即ち光路によって伸張されるＹ−Ｚ平面のＸ座標に対応している。
【００１７】
縁の検出にとって決定的なのは、９０°未満の角度βである。さもなければ、双方の位置ＡおよびＢにおける縁がマイクロメータ値についての最低値または最高値を生じさせるということが、常に保証されるわけではない。疑わしい場合には、２つの位置の一方において、その縁が別の、即ち第２の縁の陰に入っている。
【００１８】
但し、あり得る最高の精度を保証する目的のためには、角度βはできるだけ広くあるべきである。
【００１９】
本発明によれば、計測すべき縁を伴ったレンズが、光路内に保持され、位置Ａにおいて前記光路内に位置決めされた前記縁の点Ｐ１について第１のＺ座標Ｚａが測定され、その場合、前記点Ｐ１のＸ座標Ｘａが前記光路のＸ座標に対応している。例えば、前記レンズと前記光路との間の相対位置が旋回移動で変化させられ、或いはこれに代えて、前記レンズに対して前記第１の光路とは異なった相対位置を有する第２の光路が前記レンズに当たっており、前記第１の光路が前記第２の光路に対して相対的に旋回させられる。位置Ａにおいて、または第２の位置Ｂにおいて前記光路内に位置決めされた前記縁の前記点Ｐ１について第２のＺ座標Ｚｂが測定され、その場合、Ｘ座標Ｘｂは前記光路のＸ座標に対応している。双方の相対位置についての、または位置Ａにおける、または前記光路内の２つの位置ＡおよびＢにおける、前記点Ｐ１についての２つの連立方程式に基づいて、欠けている座標ＹａおよびＹｂが、従って前記点Ｐ１の位置が測定される。
【００２０】
前記レンズと前記光路との間の前記相対位置に対する変化が、前記レンズの位置に対する変化から、および／または、前記光路の位置に対する変化から結果として生じる場合には有利とすることができる。位置の変化は、角度βに渡る旋回軸線Ｓ周りの旋回によって生じることが好ましい。ここで一般的に、レンズ、および／または、光路もしくは光学マイクロメータを旋回させることができる。この旋回移動は、特に、必要な点を光路内の必要な位置へ位置決めするために、任意の数の並進移動と重ね合わせることができる。
【００２１】
前記第２の光路が前記第１の光路に対して角度βに渡って旋回させられており、第２のマイクロメータを用いて、または前記第１の光路の少なくとも一部を偏向させることで、前記第２の光路が保持されている場合にも、有利とすることができる。第２の光路を用いる場合、レンズの、或いは光路の位置の変化は不必要となる。点Ｐ１は、それぞれの光路において異なる位置Ａ，Ｂを有し、その結果、上述した連立方程式を立てて数値を求めることができる。双方の光路の入口同士の間、或いは双方のマイクロメータと保持装置との間の相対位置が既知である。
【００２２】
ここで、旋回は、Ｘ軸に関して、および／または、Ｚ軸に関して行うことができる。
【００２３】
光路が偏向される場合には、偏向された光路のための第２のレシーバが少なくとも１つ必要となる。
【００２４】
ここで、角度βが９０°未満であると定めることができれば有利である。通常、レンズを９０°以上に渡って旋回させる場合には、縁同士のオーバーラップが生じる。その結果、マイクロメータ値についての最低値または最高値を１つの縁で達成することができなくなる。その理由は、一般に、２つの縁同士の間のレンズの縁面と、後縁や上縁や下縁によって伸張される平面とが、９０°の角度を成すからである。従って、例えば前縁についての第１のマイクロメータ値を得るためには、マイクロメータのビーム路と向かい合う上述した平面に対して、ある角度で、レンズをやや引き上げなければならない。この相対位置に基づいて９０°の旋回が行われる場合には、ビーム路に関して、前縁が後縁によってすっかり覆い隠されてしまうのである。
【００２５】
ここで、前記計測すべき縁の周囲に渡るいくつかの点Ｐ１〜Ｐｎについて計測が行われ、前記保持装置または前記光路もしくはマイクロメータが回転軸線Ｒの周りで回転する場合には、本発明にとって特に重要なものとなることができる。一般的に、縁の周囲を取り巻くいくつかの点の位置に渡って補間されるのは、関心のある縁上の点の位置だけではなく、全体としての縁の位置もである。周囲上のいくつかの点に当てることは、レンズ、または、マイクロメータもしくは光路を、回転軸線Ｒの周りに回転させることによって成し遂げることができる。
【００２６】
本発明による企画および構成との関連においては、初めに、位置Ａにおけるいくつかの点Ｐ１〜Ｐｎについて、それぞれの座標Ｚａが測定され、次に、変化させられた位置Ｂにおいて、点Ｐ１〜Ｐｎについて、それぞれの座標Ｚｂが測定される場合に、有利とすることができる。一般的に、レンズにおける双方の縁の位置を測定しなければならない。本発明による方法は、第２の縁に対して、しかるべく適用される。従って、計測平面内で光路に対して互いに反対側にある上縁と下縁の２つの点Ｐ１，Ｐ１ｕについては、４回の計測が必要となる。縁の周囲を取り巻くいくつかの点について、第１の計測（第１のマイクロメータ計測値）を行うことが好ましい。かくして、レンズ、即ち縁と、光路との間の相対位置が変更される前に、回転軸線Ｒの周りの回転が行われる。周囲に渡るいくつかの点についてのマイクロメータ値の測定は、比較的迅速に完了される。次に、変化させた相対位置において、この縁のいくつかの点についての第２のマイクロメータ値のために、第２の計測が行われる。かくして、縁上のいくつかの点について、２回の計測が実行される。
【００２７】
第２の縁について、第１の計測と第２の計測とが、しかるべく行われる。その場合、第１の縁に対する第２の計測の前に、第２の縁に対する第１の計測を行うこともできる。
【００２８】
以下に列挙した方法によって、計測の精度を向上させることができる。それらの方法は全て、より大量のデータが生み出されるという事実に基づいている。それらのデータは、過剰測定（over-determination）に繋がり得るが、相応した平均値法や「最近似法（最適当てはめ法）」によって分析することもできる。
○回転軸線の複数回転。かくして、縁における複数の異なる区間ないし点が繰り返し計測される。
○周囲上における点Ｐ１〜Ｐｎの数の増大。分析に応じて、縁の周囲に渡って測定される点の数は、必要なだけ増やすことができる。かくして、補間されるべき区間ないし空隙がより小さくなる。
○１つの点についての、３つ以上の位置ないし相対位置の評価。これは、相応した数の旋回位置、または、いくつかの計測システムもしくは光路によって保証される。
【００２９】
前記レンズまたは前記縁の周囲に渡っていくつかの点Ｐ１〜Ｐｎを計測する目的のために、前記レンズと前記光路との間でＸ軸方向に相対移動が行われる場合に、より一層有利とすることができる。回転軸線Ｒと光路との間のＸ方向の距離ｘＲが可変、即ち調節可能である。四角くて非常に狭い眼鏡レンズへと向かう流行があるため、現在は、ホルダやブロック部材や保持シャフトが、回転対称ではない眼鏡レンズに対して用いられる。ホルダや保持シャフトに接近するまで計測を行えるようにするために、回転軸線Ｒの周りのレンズの回転移動に、Ｘ方向の移動を重ね合わせることができる。その結果、ホルダによって光路が影響を受けたり覆われたりすることがない。
【００３０】
前記レンズの上縁上の点Ｐ１におけるＺ座標の測定、および前記レンズの下縁上の点Ｐ１ｕにおけるＺ座標の測定が、ある光路を用いて、前記レンズと前記光路との間の相対位置を変化させることなく行われる場合にも、有利とすることができる。光路の高さ、計測すべきレンズの幾何学的形状、および、レンズとマイクロメータとの間の角度位置に応じて、上縁と下縁とを同時に計測することができる。必要な計測の回数、即ち上縁についての２回の計測と下縁についての２回の計測は、３回ないし２回の計測に減らすことができる。これに対する前提条件は、１つの位置において、それぞれの縁の１つの点が一度で同時に測定され、次に、双方の点について共有される別の計測が１回だけ行われるか、或いは、もう１つの相対位置において、それぞれの点について別の１回の計測が必要となる、ということである。ここで、レンズの縁が平らであって、回転軸線Ｒに対して縁の角度位置が既知である場合には有利となる。
【００３１】
さらに、上縁と下縁との間の相対位置が既知である場合において、上縁の点Ｐ１〜Ｐｎの座標だけが測定され、これらの座標から、下縁上の点Ｐ１ｕ〜Ｐｎの座標が決定されるものと定めることができる。かくして、計測の回数は２回に限定される。
【００３２】
ここで、点Ｐ１において上縁と接する表面Ｏの、または、回転軸線Ｒに対する半径方向において点Ｐ１で接触する接線の引き起こし角γを測定するために、初めに、
ａ）前記レンズが、前記上縁の前記点Ｐ１を伴って前記光路内へ保持され、その結果、前記上縁の前記点Ｐ１が、前記光路内にあり、または、マイクロメータ計測値についての最小値もしくは最大値を形成し、
ｂ）前記レンズの旋回中心Ｓｐが前記点Ｐ１内へ置かれ、
ｃ）前記表面Ｏまたは前記接線が、前記点Ｐ１と同じか、または前記点Ｐ１よりも最小限に大きいマイクロメータ値を得るまで、仮想的な接線が前記Ｙ軸と平行になるように、前記レンズが前記点Ｐ１の周りに旋回させられ、
ｄ）前記回転軸線Ｒまたは前記レンズの位置から前記引き起こし角γが測定される場合に、有利とすることができる。
【００３３】
レンズ上側の表面に対して調節された角度で（通常、直角に）ドリル穴（穿孔）を適用するためには、縁の位置に加えて、縁領域における表面の曲率も重要となる。この目的のために、上縁の位置の計測中に、次のようやり方でレンズを位置決めすることができる。即ち、上縁が最高点または最低点を成すと共に、接線が同じ計測値を有するまで、或いは計測値が変化するまで、旋回中心Ｓｐ（点Ｐ１）の周りで上縁を旋回させるようなやり方である。回転軸線Ｒと、Ｚ軸、即ち垂直との間の角度位置は、今度は、レンズの縁と接線との間の角度位置に一致する。
【００３４】
最後に、ドリル穴および／または溝を検査する目的のために、少なくとも前記ドリル穴が前記光路を通る状態で、前記レンズが前記回転軸線Ｒによって回転させられる場合に、有利とすることができる。品質管理の目的のために、本発明による方法を用いて、レンズの周囲とファセットの位置の双方を検査することができる。それに加えて、ドリル穴または溝の位置および形状を検査することができる。特に、ドリル穴が完全には完成されていない場合には、穴あけ中に工具が進路を外れて進むか、或いは工具が破損してしまっているが、このことを、かくして容易に検出することができる。
【００３５】
本発明は、レンズの縁を計測するための計測装置であって、前記レンズ用の保持装置を有すると共に、Ｙ軸方向に延びる光路を生じさせるために、Ｚ軸方向で計測する光学マイクロメータを有し、前記光路内に前記レンズが位置決め可能となっており、前記保持装置と前記光路とが互いに相対的に回転軸線Ｒの周りで回転可能な計測装置にも関し、この計測装置において、旋回軸線Ｓが設けられ、この旋回軸線Ｓによって、前記レンズと前記光路とが、角度βに渡って互いに相対的に旋回可能であり、前記旋回軸線Ｓが前記回転軸線Ｒと、１０°より大きく１７０°未満、好ましくは８０°と１００°の間の角度δを成している。
【００３６】
装置側において、旋回軸線ＳがＹ軸と８０°と１００°の間の角度φを成すものと定めることができる。
【００３７】
旋回の角度βは、できるだけ広くなっているべきである。その際、９０°の値は、例外的な場合での必要な計測結果を保証するに過ぎない。９０°未満の値は、常に必要な結果に繋がるものである。
【００３８】
回転軸線Ｒを計測システム内へ置くことは、特にレンズの機械加工に関して不利となるであろう。しかし、旋回軸線Ｓは、素材側または計測システム側のいずれかに位置することができる。
【００３９】
最後に、前記回転軸線は、前記光路のＺ−Ｙ平面に対して平行に、距離ｘＲを置いて延びているか、または、前記Ｚ−Ｙ平面と０°より大きく２０°未満の角度εを成している場合に、有利とすることができる。
【００４０】
四角くて非常に狭い眼鏡レンズへと向かう流行があるため、現在、回転対称ではないブロック部材（眼鏡レンズ用の保持部材）が既に用いられている。ここで、ホルダに接近するまでの計測を可能とするために、図７に見られるように、レンズの回転移動にＸ方向の移動を重ね合わせることができる。
【００４１】
本発明は、上述した計測装置において、対照的に、Ｍ軸方向に延びる第２の光路が設けられ、この第２の光路内に前記レンズが位置決め可能となっており、前記Ｍ軸と前記Ｙ軸との間に９０°未満の角度βが与えられるか、または、前記回転軸線Ｒが前記光路のＺ−Ｙ平面に対して平行に、距離ｘＲを置いて延びているか、または、前記回転軸線Ｒが前記Ｚ−Ｙ平面と０°より大きく２０°未満の角度εを成しているものにも関する。本発明による評価のためには、回転軸線Ｒを位置決めすると共に、２つの計測システムないし光路を、回転軸線Ｒに対して互いに異なる角度で位置決めするだけで十分である。２つの計測システムないし光路は、計測時間の短縮を保証してくれる。これに代えて、或いはこれに対する追加として、距離ｘＲについては、Ｚ−Ｙ平面と並んで、Ｚ−Ｍ平面もあり得る。角度βは、上記で既に述べたように、できるだけ広くなっているべきではあるが、９０°未満であるべきである。
【００４２】
別の移動軸線Ｔによって、前記レンズと前記光路とが互いに相対的に、Ｘ軸方向へ、前記Ｙ軸に対して直角に移動可能となっている場合における、当該移動軸線Ｔは、上記で既に述べてきたように、回転軸線や保持器やブロック部材と光路との間の小さな距離を保証してくれる。
【００４３】
レンズに対して付着されたブロック部材を用いるなどして、保持装置がレンズに対して片側上に付着可能となっている場合には、レンズと光路との間の相対位置について、運動のためのより大きな空間が残される。保持装置用の半シャフトは、この場合には含まれない。片側に張力を掛けるせいで、レシーバないしトランスミッタと、第２の半シャフトとの間で衝突が生じることはない。ここで、回転軸線は光路のＺ−Ｙ平面内に位置できることが好ましい。
【００４４】
上記に示した「上」と「下」のような前置詞、並びに「トランスミッタ」と「レシーバ」は、原則として互いに置き換えることも可能である。
【００４５】
本発明の更なる利点および詳細は、特許請求の範囲および明細書で説明され、また図面に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１ａ】光路内でのレンズの旋回に関する原理図。
【図２】２つのマイクロメータを用いた方法の原理図。
【図３ａ】２点が同時に測定される場合の方法の原理図。
【図３ｂ】２点を同時に測定するための方法の代案を示す図。
【図４】接線を測定するための方法の原理図。
【図５】片側式ホルダを用いた方法の原理図。
【図６ａ】軸線の位置および移動の原理図。
【図６ｂ】軸線Ｍの位置に関する図６ａのＡ−Ａ視を示す図。
【図７】Ｘ方向の相対移動に関する方法の原理図。
【図８】ドリル穴を検査するための方法の原理図。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１ａに示す計測機構は、光学マイクロメータ２を備えている。この光学マイクロメータ２によって、Ｙ軸方向に延びる光路２.１を生じさせることができる。光路２.１は、トランスミッタ２.２とレシーバ２.３との間に延びている。光学マイクロメータ２によって、光路２.１のＺ−Ｙ平面でのＺ軸方向における、点ないし物体の位置または広がり範囲を記録することができる。
【００４８】
レンズ１の一点Ｐ１の位置を測定する目的のために、前記レンズが保持装置３を用いて光路２.１内の第１の位置Ａに位置決めされる。その結果、点Ｐ１が計測値を生じさせ、これとは対照的に、光路２.１内にはないレンズ１の他の全ての点は計測値を与えられない。マイクロメータ２を用いることで、かくして第１のＺ座標Ｚａを測定することができる。
【００４９】
保持装置３をレンズ１と共に第２の位置Ｂへと角度β（これは９０°未満であることが好ましい）に渡って旋回させることで、点Ｐ１が光路２.１内の第２の位置Ｂへと移動させられる。この第２の位置Ｂでは、点Ｐ１がもう１つのマイクロメータ計測値を生じさせる。この第２の位置Ｂにおいては、点Ｐ１のＺ座標Ｚｂを測定することができる。ここで、旋回移動は、旋回中心Ｓｐないし旋回軸線Ｓの周りに、上述した角度βだけ行われる。
【００５０】
それぞれの位置Ａ，Ｂでの点Ｐ１について、Ｚ座標ＺａまたはＺｂと、Ｘ座標とが分かっている。ここで、Ｘ座標Ｘａ，Ｘｂは、光路２.１のＸ座標に相当する。
【００５１】
これらの幾何学的関係は、図１ｂにより図解的に説明することができる。それぞれの位置Ａ，Ｂにおける点Ｐ１について、２つの座標ＹａおよびＹｂが求められる。半径ｒと、位置Ａでの半径ｒとＹ軸との間の初期角度αとの両者。下記の方程式を用いて、連立方程式を立てることができ、最終的には２つのＹ座標ＹａおよびＹｂを算出することができる。
【００５２】
【数３】
2010160139.tif 000005
【００５３】
図１ａに示す保持装置３は、２本の半シャフト（これ以上は説明しない）によって形成されている。それらの半シャフト同士の間で、レンズ１に張力が掛けられている。保持装置３はさらに、回転軸線Ｒを備えている。この回転軸線Ｒによって、保持装置を介してレンズ１を同心的に回動させ、或いは回転させることができる。縁１.１上のいくつかの点について別のＺ座標を測定するために、それぞれの位置Ａ，Ｂにおいて、回転軸線Ｒを介してレンズ１を回転させることができる。その結果、縁１.１，１.２全体の周囲に渡って、必要な数だけの点ＰｎについてＺ座標を測定することができる。かくして、縁１.１の位置を、従って縁１.２の位置をも測定することができる。一方の縁１.１について値を測定するためには、保持装置３および旋回軸線Ｓを介して、初めにレンズ１を光路２.１内に位置決めしなければならない。その位置決めは、縁１.１または対応する点Ｐ１が、最低点または最高点を表すように、即ち光路２.１内に配置されるように行わなければならない。次に、旋回軸線Ｓを介して、対応するやり方でレンズ１を旋回させなければならない。その旋回は、前記の縁１.１が光路２.１内の最高位置に位置決めされるように行わなければならない。その際、旋回角βは、できるだけ広く、但し９０°未満となるように選択すべきである。双方の位置Ａ，Ｂにおいて、回転軸線Ｒを介してレンズ１を回転させることができ、かくして縁１.１の周囲に渡って必要な数だけの点を記録することができる。同じことが縁１.２にも当てはまる。
【００５４】
図２によれば、２つの位置Ａ，Ｂ間でのレンズ１の旋回を保証することに代えて、代案として、２つの光学マイクロメータ２を用いることができる。第１のマイクロメータ２ないしはその光路２.１はＹ軸方向に整列させられるが、第２のマイクロメータ２’の光路２.１’はＭ軸方向に整列させられる。Ｍ軸は、Ｙ軸に対して角度βだけ旋回させられ、ないしは引き起こされる。点Ｐ１について２つのＺ値ＺａおよびＺｂを記録するための方法は、以下の通りである。保持装置３（これ以上は説明しない）を介して、レンズ１が、第１の光路２.１内、および第２の光路２.１’内に位置決めされる。その位置決めは、例えば上縁１.１上の点Ｐ１が、第１のマイクロメータの光路２.１内、および第２のマイクロメータ２’の光路２.１’内にあるように行われる。その際、マイクロメータの計測値は（図１ａに示す方法を用いる場合もそうであるが）互いにできるだけ異なっている。この相異は本質的に、双方の光路２.１，２.１’同士の間、ないしは双方の位置ＡおよびＢ同士の間の角度βが、図１ａに準じて、できるだけ広くなっている、という事実によるものである。
【００５５】
図２に示す方法にあっては一般に、Ｍ軸がＸ軸周りおよび／またはＺ軸周りに旋回させられる、ということを規定することができる。両者は、Ｙ軸に対して引き起こすことにつながり、従って変化した旋回位置へとつながる。
【００５６】
図２に示す方法の代案として、次のことを規定することもできる。即ち、１つのマイクロメータ２が用いられると共に、付加的な偏向ミラー（図示せず）が用いられる場合、第２のマイクロメータ２’を用いる必要なしに、互いに角度βで整列した２つの光路２.１，２.１’がもたらされる、ということである。
【００５７】
図３ａに示す方法によれば、上縁１.１と下縁１.２との間で限定された縁が平面であったり、平らであったり、或いは一様に凹状であったりする限り、それら２つの縁１.１，１.２における互いに近接した２つの点Ｐ１，Ｐ１ｕのＺ座標を同時に記録することができる。双方の点Ｐ１，Ｐ１ｕが、最高点を成し、従って光路２.１内に位置決めされる。その結果、それぞれの点Ｐ１，Ｐ１ｕについて、もう１つの相対位置Ｂにおいて、１回だけ別の計測が必要とされる。
【００５８】
代案として、図３ｂに示す方法によれば、２つの点Ｐ１，Ｐ１ｕをやはり同時に計測することができるが、それらの２点は互いに反対側に配置されている。この場合、双方の点について第２の計測を行うこともでき、その結果、２つの点について全部で２回だけ計測が必要とされる。
【００５９】
図１ａおよび図２に示す方法によれば、上縁１.１の各点Ｐ１〜Ｐｎについて２回の計測が必要とされ、同様に、下縁１.２の各点について２回の計測が必要とされる。図３ａ，３ｂに示す方法によれば、双方の点Ｐ１，Ｐ１ｕについての２つのＺ座標を測定するためには、上述したように、今度は全部で３回ないし２回の計測しか必要とされない。
【００６０】
図４によれば、本発明による計測機構を用いて、表面の縁１.１と接するレンズ１の表面の角度、ないしは引き起こしの程度を測定することもできる。この目的のために、レンズ１は（その他についても当てはまるように）、上縁１.１が光路２.１内（最高位置）に位置決めされるような態様で、光路２.１内に位置決めされる。かくして、レンズ１は、今や旋回中心Ｓｐの役目を果たすこの点の周りで旋回させられる。その旋回は、上縁１.１と接するレンズ１の表面Ｏが、縁１.１によって先に生成されたこの計測値に達するまで行われる。従って、点Ｓｐにおいて半径方向に縁１.１と接する接線がＹ軸に対して平行に、即ち光路２.１方向に整列するまで、レンズ１が旋回させられる。書き込まれた角度γは、縁と表面Ｏとの間の引き起こし角を表している。これに基づいて、縁と回転軸線Ｒとの間の角度などの他の角度比を測定することができる。
【００６１】
図５に示す例示的な実施形態によれば、保持装置３は片側方式で設計されている。ここでは、保持装置３上で回転軸線Ｒ周りに旋回可能なブロック部材３.１によってレンズ１が保持される。第２の半シャフトを伴うことなく片側式の保持装置３が用いられる場合には、マイクロメータ２と第２の半シャフト３との間での衝突の危険性がないので、マイクロメータ２の適用範囲が拡張される。レンズ１の上縁１.１と下縁１.２との間の相対位置が既知であるならば、２つの縁１.１，１.２の一方を計測すれば足り、そして図５によれば、下縁１.２の位置に関する結論に至るためには、上縁１.１を計測すれば足りる。
【００６２】
図６ａは、検査装置をＺ軸方向透視より、即ち図１から図５に関して上方より示している。旋回軸線Ｓは、Ｙ軸と約９０°の角度φを成す。回転軸線Ｒは、光路２.１に対して距離ｘＲを成す。回転軸線Ｒは、この場合、時計方向に回転する。その結果、回転軸線Ｒ周りの回転によって、点Ｐ１について、続いて点Ｐ２，Ｐ３〜Ｐｎについて、それぞれのＺ座標値を測定することができる。
【００６３】
図６ｂは、図６ａのＡ−Ａ視において、即ち右側から、主要な検査装置を示している。光路２.１は、そのＺ軸方向の計測方向との関係で、本質的に垂直に延びている。回転軸線Ｒは、Ｚ軸と、即ち光路２.１の平面と角度εを成しており、この角度εは図６ｂでは５°である。回転軸線Ｒは、原則として、計測平面２.１に対して、即ちＺ軸に対して平行に、距離ｘＲを置いて延びていることもできる。
【００６４】
旋回軸線Ｓは、Ｘ軸に対して約１４°の角度γだけ引き起こされている。一般的に、旋回軸線Ｓは、Ｘ軸に対して平行に延びていることもできる。
【００６５】
図７に示す例示的な実施形態によれば、保持装置ないし保持シャフト３は、回転対称ではなく、レンズ１の支持を最適化する目的のために、やはり回転対称ではないレンズ１の形状におおよそ合わされている。あり得る最小の距離ｘＲで本発明による計測を行うことを可能とするために、（ここでは並進軸線として企図された）別の移動軸線Ｔに渡る距離ｘＲの変化がもたらされる。この移動軸線Ｔによって、距離ｘＲを値ｘＲ１と値ｘＲ２との間で変化させることができる。その結果、（矢印方向に従う）回転軸線Ｒ周りの回転中、光路２.１と保持装置３との間の距離ｘＲができるだけ小さく保たれる。その結果、点Ｐ１の計測に基づいて点Ｐ３を記録することもでき、また保持装置３によって光路２.１が遮られることがない。移動軸線Ｔは、回転軸線として企図することもできる。
【００６６】
図８に示す検査装置によれば、マイクロメータ２を用いて、レンズ１のドリル穴および／または溝１.３を検査することができる。ドリル穴１.３が、材料開口が無い、不正確な直径、或いは、破損して取れた工具やその同類のような残っている残留物などの欠陥を呈するや否や、これがドリル穴１.３を通る光路２.１に影響するであろうし、また、今度はこれがレシーバ２.３によって検出されるであろう。
【符号の説明】
【００６７】
１  光学レンズ、レンズ
１.１  縁、上縁
１.２  縁、下縁
１.３  ドリル穴
２  光学マイクロメータ
２’  第２のマイクロメータ
２.１  光路
２.１’  光路
２.２  トランスミッタ
２.３  レシーバ
３  保持装置、保持シャフト
３.１  ブロック部材
Ａ  位置
Ｂ  位置
Ｋ  座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）
Ｍ  軸線
Ｏ  面
Ｐ１  点
Ｐ２  点
Ｐ３  点
Ｐｎ  点
Ｐ１ｕ  点
ｒ  半径、旋回中心Ｓｐからの距離
Ｒ  回転軸線
Ｓ  旋回軸線
Ｓｐ  旋回中心
Ｔ  移動軸線、旋回または並進軸線
Ｘ  軸線
Ｙ  軸線
Ｚ  軸線
Ｘａ  座標
Ｘｂ  座標
Ｙａ  座標
Ｙｂ  座標
Ｚａ  座標
Ｚｂ  座標
α  角度
β  角度
δ  角度
ε  角度
γ  角度
φ  角度
ｘＲ  距離
ｘＲ１  距離
ｘＲ２  距離
【図１ａ】
2010160139.tif 000006
【図１ｂ】
2010160139.tif 000007
【図２】
2010160139.tif 000008
【図３ａ】
2010160139.tif 000009
【図３ｂ】
2010160139.tif 000010
【図４】
2010160139.tif 000011
【図５】
2010160139.tif 000012
【図６ａ】
2010160139.tif 000013
【図６ｂ】
2010160139.tif 000014
【図７】
2010160139.tif 000015
【図８】
2010160139.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月3日(2010.2.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
【図１ａ】光路内でのレンズの旋回に関する原理図。
【図１ｂ】未知の座標の求め方を説明するための図。
【図２】２つのマイクロメータを用いた方法の原理図。
【図３ａ】２点が同時に測定される場合の方法の原理図。
【図３ｂ】２点を同時に測定するための方法の代案を示す図。
【図４】接線を測定するための方法の原理図。
【図５】片側式ホルダを用いた方法の原理図。
【図６ａ】軸線の位置および移動の原理図。
【図６ｂ】軸線Ｍの位置に関する図６ａのＡ−Ａ視を示す図。
【図７】Ｘ方向の相対移動に関する方法の原理図。
【図８】ドリル穴を検査するための方法の原理図。
【外国語明細書】
2010160139000001.pdf