(57)【要約】【課題】眼科レンズの製造に使用するバイト旋回機器内においてツールの自動キャリブレーションを行う方法【解決方法】眼科レンズの製造に使用されるバイト旋回機器内の１つの工具を自動キャリブレーションする方法。特別な事前決定した外形の検査片が工具で切削され、次に、精査データを得るべく精査される。その後、この精査データを用いて、必要な、機器のそれぞれ２方向および３方向への工具／機器キャリブレーション修正の数学的および決定論的な識別を行う。最後に、機器の全ての制御および／または調整可能な軸にこれらの修正を数字的に適用することで、機器動作範囲内の全ての作業片に適用可能な工具／機器キャリブレーションを達成でき、２次元工具／機器キャリブレーションと３次元工具／機器キャリブレーションを、有効に実行する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に眼科レンズ（Ｌ）製造に使用するバイト旋回機器（１０）内で少なくとも１つの工具（３６）に自動キャリブレーションを行う方法であり、切削縁（４４）が、前記機器（１０）の幅（Ｘ）、長さ（Ｙ）、高さ（Ｚ）方向に関連した３次元形状と位置を有する前記工具（３６）上に形成されており、前記方法は、
（ｉ）前記切削縁（４４）との正負両方の工具接触角度（θ）を要しながら、作業回転軸（Ｂ）周囲で回転対称的な外形の検査片（９４）を前記工具（３６）で切削することと、
（ｉｉ）精査データを得るために正負工具接触角度（θ）を必要とする点において前記検査片（９４）の切削外形を精査し、前記精査データを保存することと、
（ｉｉｉ）Ｘ誤差とＹ誤差を得るべく、前記精査データを、幅（Ｘ）方向および長さ（Ｙ）方向へ切削されるべき外形からの切削外形の逸脱に関連して分析し、前記誤差を保存することと、さらに、
（ｉｖ）前記Ｘ誤差とＹ誤差を修正するべく前記機器（１０）を自動制御することと、
の各ステップを備える、自動キャリブレーションを行う方法。
【請求項２】
前記検査片（９４）を切削する前記ステップは、前記検査片（９４）の面に円形溝（９６）を切削することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記検査片（９４）の切削外形を精査する前記ステップは、前記作業回転軸（Ｂ）を通過している、またはこれに近接している間に、前記検査片（９４）の片側上から他側へと延びている直線に沿って、精査データを記録することを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記検査片（９４）の切削外形を精査する前記ステップは、精査データを連続した方法で記録することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記精査データを分析する前記ステップは、実際に切削される検査片（９４）を通って切削されているべきである検査片（９４）外形の最良の円の合致を決定するために、前記精査データの最良合致分析を実行し、実際の結果と理論上の結果を比較することにより前記工具（３６）のＸオフセットとＹオフセットを決定することを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記機器（１０）を制御する前記ステップは、ＸオフセットとＹオフセットを修正するために、ＣＮＣによる前記機器（１０）のＸ軸、Ｙ軸の制御を行うことを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記精査データを分析する前記ステップは、前記切削縁（４４）の一般的外形を通る最良合致外形（８４）を決定するために、精査データの最良合致分析を実行し、また、前記切削縁（４４）と前記検査片（９４）の間の工具接触角度（θ）の傾斜に関連した、長さ（Ｙ）方向への工具（３６）うねり誤差を決定することを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記機器（１０）を制御する前記ステップは、切削する表面上の所与の各点について工具接触角度（θ）を識別し、また、関連する工具接触角度（θ）における長さ（Ｙ）方向の工具（３６）うねり誤差を加算あるいは減算することで、前記工具（３６）を長さ（Ｙ）方向において調整することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
特に眼科レンズ（Ｌ）の製造に使用するバイト旋回機器（１０）内の少なくとも１つの工具（３６）に対して自動キャリブレーションを行う方法であり、前記工具（３６）上に、前記機器（１０）の幅（Ｘ）、長さ（Ｙ）、高さ（Ｚ）方向に関連した３次元形状と位置とを有する切削縁（４４）が形成されており、前記方法は、
（ｉ）前記切削縁（４４）と共に、作業回転軸（Ｂ）の周囲で回転非対称的形状を形成する検査片（１１４）を前記工具（３６）で切削することと、
（ｉｉ）精査データを得るために、少なくとも前記作業回転軸（Ｂ）周囲における回転方向へ傾斜した部分において、前記検査片（１１４）の切削外形を精査し、前記精査データを保存することと、
（ｉｉｉ）Ｘ誤差、Ｙ誤差、Ｚ誤差を得るべく幅（Ｘ）、長さ（Ｙ）、高さ（Ｚ）方向において切削されているはずである外形からの切削外形の逸脱に関連して、前記精査データを分析し、前記誤差を保存することと、さらに、
（ｉｖ）前記Ｘ誤差、Ｙ誤差、Ｚ誤差について修正を行うために前記機器（１０）を自動制御することと、
の各ステップを備える、方法。
【請求項１０】
前記検査片（１１４）を切削する前記ステップは、前記検査片（１１４）の面上で、Ｘ−Ｚ面内の２本の軸に沿って軸対称的である外形を切削することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記検査片（１１４）の外形の切削を精査する前記ステップは、前記検査片（１１４）を作業回転軸（Ｂ）周囲で、好ましくは３６０度の角度にまで回転させている間に、作業回転軸（Ｂ）からの所与の半径距離（ｐ）における精査データを記録することを含む、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記検査片（１１４）の切削外形を精査する前記ステップは、精査データを連続方式で記録することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記精査データを分析する前記ステップは、作業回転軸（Ｂ）における位相誤差（Ｂｐｅ）からＺ誤差を決定することを含む、請求項９から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記機器（１０）は、前記工具（３６）を装備し、前記機器（１０）のＹ軸に対して傾斜した高速工具軸（Ｆ１）を有する高速工具装置（２８）を備えており、前記機器（１０）を制御する前記ステップは、Ｚ誤差を修正するために、ＣＮＣによって前記高速工具軸（Ｆ１）を制御することを含む、請求項９から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記検査片（９４、１１４）の切削外形を精査するステップは、前記検査片を、好ましくは前記機器（１０）に据え付けられており、また、前記機器（１０）の長さ（Ｙ）方向に沿った測定が可能な機械プローブ（９８）によって精査することを含む、請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の眼科レンズの製造に使用するバイト（ダイヤモンド）旋回（ＳＰＤＴ）機器内においてツール（複数の場合もある）の自動キャリブレーションを行う方法に関する。このような機器は、例えば本発明者らによる特許文献１に開示されている。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】国際公開第０２／０６００５号
【特許文献２】米国特許出願公開第５８２５０１７号
【特許文献３】米国特許出願公開第４６５６８９６号
【特許文献４】米国特許出願公開第５０３５５５４号
【特許文献５】米国特許出願公開第４４１７４９０号
【特許文献６】米国特許出願公開第４０８３２７２号
【特許文献７】米国特許出願公開第４０１６７８４号  ＳＰＤＴは、一般に眼科眼鏡レンズに使用される非回転対称的な表面を生成するためのよく知られた方法である。典型的には、表面の形状は、円環状または環状であるか、あるいは、進行追加型レンズ（ＰＡＬ）のような完全な自由形状である。これらＳＰＤＴ機器が遭遇する１つの共通の問題は、レンズの回転の中心に生じる小さいが許容不能な誤差である。これらの誤差は典型的にキャリブレーションの誤差によって生じるものであり、また、工具を回転の中心からの許容可能な公差に到達できなくしたり、この公差内で停止させる原因となる。
【０００３】
従来技術には、工具／機器キャリブレーションを実現する方法に関する提案が多数ある。第１の非常に一般的な方法では、検査部分の回転が阻止されている間に、工具で検査部分に刻印することによって、中心キャリブレーション（Ｚ方向）までの工具高さが実行される。典型的に２本の線が刻印されるが、１本目は所与の角度位置（Ｂ角度）に、次に２本目は第１Ｂ角度からの第２固定Ｂ角度の１８０度に刻印される。２本の線の間の距離が、光学顕微鏡で、適切な倍率と測定レティクルにて測定される。次に、工具高さが、測定された２本線間の距離の半分だけ手動で調整され、さらに、線どうしの間に分離が観察されなくなるまでこの手順が繰り返される。最後に、検査レンズが切削され、光学顕微鏡を使用して中心の検査が行われる。この段階において、最終キャリブレーション調整に小規模な調整を行うことができる。
【０００４】
この第１の方法に伴う欠点は、正確性と反復性が可変的であり、速度が遅く予測不能な点である。方法全体にかけての速度とその成功は、一般に作業者の経験と技術に依存する。さらに、これは工具高さのキャリブレーションを行うためだけの方法である。この方法では、工具先端部の中心および／または半径を識別することはできない。この識別は別の方法を使用して達成するしかない。さらに、この第１の方法には、つまり方法の刻印部分の最中に工具を損傷しかねないという別の問題も伴う。最後に、これは部分的な工具キャリブレーションであり、Ｚ高さのみを提供するだけのものであるため、光学顕微鏡を使用した最終的な検査片の検証／調整を追加する必要がある。
【０００５】
例えば、米国ニューハンプシャー州キーンにあるプレシテック社（Ｐｒｅｃｉｔｅｃｈ，Ｉｎｃ．）の「ナノフォーム（登録商標）シリーズ  操作説明書（ＮＡＮＯＦＯＲＵＭ（商標）  ＳＥＲＩＥＳ  ＯＰＥＲＡＴＯＲ’Ｓ  ＭＡＮＵＡＬ）」に開示されている第２の方法は、機器のスピンドルに対して正確に位置決めした特別なカメラを使用している。カメラの光学軸は概してＺ軸と平行する。カメラは、一般に、迅速に機器内への挿入および機器からの取り外しを行えるようにするために運動学的結合界面を使用して、３つの（Ｘ、Ｙ、Ｚ）方向全てにおいて、機器スピンドル（ヘッドストック）に対して既知および反復可能な位置に据え付けられている。一般に、カメラ光学は非常に短い焦点被写体深度を使用し、また、この焦点面の位置は、スピンドル回転軸の中心（Ｚ高さ）と完璧に一致するように、事前に調整および固定しておく必要がある。カメラの画像は、作業者が見ることができるよう、コンピュータモニタまたは他の適切な出力装置上に電子的に表示される。カメラ光学は、カメラの（工具のレーキ面上の）焦点を使用して工具のＺ高さを回転軸に対して調整できるようにするべく調整および固定される。工具高さは、作業者が調整ねじを工具の焦点が合うまで回すことで、手動調整される。これにより、準備的な工具高さ（Ｚ）キャリブレーションが得られる。この時点で、作業者は自分のＸ、Ｙジョグ機能を使用し、工具を画像に関連して移動させて、工具の縁上の３つの異なる点を、画像化システムのクロスヘアと視覚的に整列させることができる。これらの点は、コンピュータシステムによって数字的に記録され、工具の切削縁に対応した最良合致円を計算するために使用される。
【０００６】
焦点で得た工具高さは、準備的な高さ（Ｚ）調整でしかないと言える。優れた工具高さキャリブレーションを得るための最終ステップとして、回転対称的な検査片を切削し、作業者が光学顕微鏡を使用してその中心を観察する。この検査片の中心に何が観察されるかによって、これに対応する工具高さの調整が行われる。通常、この最終的な検査片の切削および観察手順は、作業者が優れたキャリブレーションを達成し満足するまで繰り返される必要がある。
【０００７】
このアプローチに伴う欠点は、その速度と、作業者の関与である。さらに、全く実用的でない、工具縁に沿った多数の点のサブミクロンの正確性での記録を行わないことには、この方法は工具先端部円形性誤差の自動キャリブレーションを実施することはできない。したがって、その標準的な実施では、典型的にはより高価な「制御されたうねり」工具、つまり最良合致円からの逸脱度が低い非常に精密な工具の購入が必要となる。
【０００８】
このアプローチに伴う別の問題は、工具先端部が「鈍縁」を有する場合に確認される。鈍縁工具は、特定タイプの材料が負性の高いレーキ状況に対してより反応する特別な場合に使用される。これらの場合、通常、若干面取りまたは丸みを施した縁処理を使用して、工具先端部の実際の切削点が工具のレーキ面から何ミクロンも下の位置に配置されるようにすることができる。この場合、レーキ面上の焦点を使用した工具高さの測定では、工具が切削を行う真の点の高さは適切に識別されず、また、まさにその縁における正確な焦点を行うことは非常に難しい。
【０００９】
ここでもやはり、第２方法は、円形性誤差のキャリブレーションを行わないため、単に部分的なキャリブレーションでしかなく、さらに、光学顕微鏡を使用した最終的な検査片の検証／調整が必要である。
【００１０】
工具／機器キャリブレーションを行うために使用されるこれ以外の光学ベースの方法および装置が、特許文献２、特許文献３に記載されている。しかしながら、これらの方法も上述と同様の欠点を有する。
【００１１】
第３方法は、機器上、または機器外において、工具を異なる方向にて精査するために接触プローブを使用する。特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７を含む種種の書類に、このアプローチのメカニズムおよび応用形について記載されている。しかし、これらの方法のいずれも工具先端半径または円形性をキャリブレートするものではない。さらに、第２方法でも同様に、これはレーキ面のみを機械的に精査するものであるため、工具が鈍縁を有する場合には工具高さを正確に決定することができない。
【００１２】
一般には精密光学表面の形状の正確性を改善に用いられる手法を、上述した全ての方法に適用することができる。この方法は、米国ニューハンプシャー州キーンにあるムーアナノテクノロジーシステムズ社（Ｍｏｏｒｅ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、ＬＬＣ）の文献「作業片の測定・誤差補正システム（ＷＥＣＳ（商標））（Ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ＆  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  （ＷＥＣＳ（商標））」と、さらに、米国ニューハンプシャー州キーンにあるプレシテック社（Ｐｒｅｃｉｔｅｃｈ  Ｉｎｃ．）の「ウルトラコンプ（商標）  形状測定と誤差補正システム（ＵＬＴＲＡＣＯＭＰ（商標）  Ｆｏｒｍ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ＆  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）」に記載されている。
【００１３】
典型的に、この技術は「部分依存的」誤差測定および補正手法であり、それ故に、１度に１箇所の外形にしか適用できない。そのため、１つの箇所を切削した後にその部分の誤差が測定され、その後、その箇所を再度切削する時に誤差補正が適用される。外形の異なる別の箇所を切削する場合には、その新規箇所について全手法を繰り返さなければならない。これはつまり、これはあらゆる外形にではなく、むしろ特定の外形に使用することを目的とした汎用機器キャリブレーションである。この手法は、切削する各箇所の外形について繰り返さなければならないという事実のために、速度が遅く、適用に時間がかかるので不利である。さらに、この方法は、中心の片側における誤差しかマッピングできない、つまり、箇所、つまり回転軸に対して傾斜した表面を有する箇所をプリズムで切削する可能性を考慮していない。第３に、これは、Ｚ高さ誤差を含む汎用工具／機器のキャリブレーションに向いたキャリブレーション方法ではない。
【００１４】
この方法を実現する前に、機器を正確に中心へと事前キャリブレーションおよび切削しておく必要がある。
【００１５】
要するに、最新技術は、手動式で、作業者依存型の手法に基づいた方法を使用し、したがって誤差が生じ易く、部分的工具キャリブレーションのみしか提供できず、および／または、その実現および実行に時間がかかるというものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
したがって、本発明の目的は、特に眼科レンズの製造に使用されるバイト旋回機器内で工具（１つまたは複数）を自動キャリブレーションする方法を提供することであり、この方法により、それぞれ２次元（２Ｄ）工具／機器キャリブレーションと３次元（３Ｄ）工具／機器キャリブレーションを信頼性が高く経済的な方法で実行することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的は、請求項１と請求項９に明記された特徴によって解決される。本発明の利点および適切な開発は、請求項２から８、請求項１０から１５の主要事項を形成している。
【００１８】
本発明の１つの態様によれば、特に眼科レンズ製造に使用するバイト旋回機器内で少なくとも１つの工具に自動キャリブレーションを行う方法が得られ、この方法では、切削縁が、機器の幅（Ｘ）、長さ（Ｙ）、高さ（Ｚ）方向に関連した３次元形状と位置を有する工具上に形成されており、この方法は、
（ｉ）切削縁との正負両方の工具接触角度を要しながら、作業回転軸周囲で回転対称的な外形の検査片を工具で切削することと、
（ｉｉ）精査データを得るために正負工具接触角度を必要とする点において検査片の切削外形を精査し、精査データを保存することと、
（ｉｉｉ）Ｘ誤差とＹ誤差を得るべく、精査データを、幅（Ｘ）方向および長さ（Ｙ）方向へ切削されるべき外形からの切削外形の逸脱に関連して分析し、誤差を保存することと、さらに、
（ｉｖ）Ｘ誤差とＹ誤差を修正するべく機器自動制御することと、
の各ステップを備える。
【００１９】
このように、信頼性が高く経済的な２次元（２Ｄ）工具／機器のキャリブレーションが実行される。この方法の特定の利点は、切削および精査された検査片外形により、切削縁の中心の両側における切削縁の外形が、機器のキャリブレーションに考慮されるという事実にある。これは、回転の中心にプリズムを有する（光学）表面を切削する場合に、キャリブレーションにとって特に重要であるが、この際、切削縁は、切削縁の中心の両側における被切削面と切削係合する。
【００２０】
検査片を切削するステップは、利点的に単純な検査片外形として、検査片の面に円形溝を切削することを含むことができる。さらに、検査片の切削外形を精査するステップは、作業回転軸を通過する最中、または作業回転軸の付近にある最中に、検査片の片側から開始して他側へと延びている直線に沿って精査データを記録するステップを、実行が容易な精査手法として含むことができる。検査片の切削外形を精査する場合、精査データを連続方式で記録することが好ましく、つまり、まず最初にプローブを検査片と接触させ、低いが一定の力を用いてこのプローブと検査片の接触を維持しながら、検査片をプローブに関連して移動させる、あるいはプローブを検査片に関連して移動させる。
【００２１】
精査データを分析するステップを考慮する限り、このステップは、実際に切削される検査片を通って切削されているべきである検査片外形の最良の円の合致を決定するために、精査データの最良合致分析を実行し、実際の結果と理論上の結果を比較することにより工具のＸオフセットとＹオフセットを決定することを含む。この場合、機器を制御するステップは、ＸオフセットとＹオフセットを修正するために、ＣＮＣによる機器のＸ軸、Ｙ軸の制御を行うことを含むことが好ましい。
【００２２】
さらに、精査データを分析するステップは、切削縁の一般的外形を通る最良合致外形を決定するために、精査データの最良合致分析を実行し、また、工具先端半径における逸脱を補正するために、切削縁と検査片の間の工具接触角度の傾斜に関連した、長さ（Ｙ）方向への工具うねり誤差を決定することができる。この場合、機器を制御するステップは、切削する表面上の所与の各点について工具接触角度を識別し、また、関連する工具接触角度における長さ（Ｙ）方向の工具うねり誤差を加算あるいは減算することで、工具を長さ（Ｙ）方向において調整することを含むことが好ましい。
【００２３】
本発明のさらなる態様によれば、特に眼科レンズの製造に使用するバイト旋回機器内の少なくとも１つの工具に対して自動キャリブレーションを行う方法が得られ、この方法では、工具上に、機器の幅（Ｘ）、長さ（Ｙ）、高さ（Ｚ）方向に関連した３次元形状と位置とを有する切削縁が形成されており、この方法は、
（ｉ）切削縁と共に、作業回転軸の周囲で回転非対称的形状を形成する検査片を工具で切削することと、
（ｉｉ）精査データを得るために、少なくとも作業回転軸周囲における回転方向へ傾斜した部分において、検査片の切削外形を精査し、精査データを保存することと、
（ｉｉｉ）Ｘ誤差、Ｙ誤差、Ｚ誤差を得るべく幅（Ｘ）、長さ（Ｙ）、高さ（Ｚ）方向において切削されているはずである外形からの切削外形の逸脱に関連して、精査データを分析し、誤差を保存することと、さらに、
（ｉｖ）Ｘ誤差、Ｙ誤差、Ｚ誤差について修正を行うために機器を自動制御することと、
の各ステップを備える。
【００２４】
このように、信頼性が高く経済的な３次元（３Ｄ）工具／機器キャリブレーションが実行される。この方法の特別な利点は、検査片外形を切削および精査することにより、中心への工具キャリブレーションに関する遥かに多くの情報をえることができるために、Ｚ方向における誤差の補正も行えるという事実にある。
【００２５】
この場合、検査片を切削するステップは、検査片の面上で、Ｘ−Ｚ面内の２本の軸に沿って非軸対称である外形を切削することを含むことができる。さらに、検査片の外形の切削を精査するステップは、検査片を作業回転軸周囲で、好ましくは３６０度の角度にまで回転させている間に、作業回転軸からの所与の半径距離における精査データを記録するステップを、実行し易い精査手法として含むことができる。
【００２６】
ここでも、検査片の切削外形を精査する場合に、精査データが連続方式で記録されることが好ましい。精査データを分析するステップに関して、作業回転軸内の位相誤差からＺ誤差が決定されることが好ましい。
【００２７】
工具を装備し、機器のＹ軸に対して傾斜した高速工具軸を有する高速工具装置を備える機器を制御するステップを考慮する限り、このステップは、Ｚ誤差を修正するために、Ｚ誤差補正のための特別な手段を要することなく、ＣＮＣによって高速工具軸（および／またはＹ軸）を制御することを含むことが好ましい。
【００２８】
両方の場合（２Ｄおよび３Ｄキャリブレーション）において、検査片の切削外形を精査するステップは、最終的に、検査片を、好ましくは機器に据え付けられており、また、機器の長さ（Ｙ）方向に沿った測定が可能な機械プローブによって精査することを含む。
【００２９】
以降で、実施形態の好ましい例に基づき、添付の線図的図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、特にプラスチック眼科レンズＬに表面加工を施すための、ＣＮＣ制御されたバイト旋回機器１０を示す。バイト旋回機器１０は、加工範囲１４を画定するフレーム１２を有する。図１中の加工範囲１４の左側において、フレーム１２の上方面に、水平に延び、相互に対して平行した２本の案内レール１６が取り付けられている。割り当てられたＣＮＣ駆動および制御要素（図示せず）によって、Ｘ軸の両方向への水平変位が可能なＸキャリッジ１８が、２本の案内レール１６上に滑動可能に据え付けられている。Ｘキャリッジ１８の上方面には、水平に、相互に対して平行に、また案内レール１６に対して垂直に延びたさらに２本の案内レール２０が取り付けられている。交差滑動テーブル配置において、割り当てられたＣＮＣ駆動および制御要素（やはり図示せず）によってＹ軸の両方向へ水平に変位可能なＹキャリッジ２２が上記さらに２本の案内レール２０上に滑動可能に据え付けられている。Ｙキャリッジ２２の下方面には、電気モータ２６の手段によって、作業回転軸Ｂの周囲で、ＣＮＣで制御された速度と回転角度にて回転するよう駆動することが可能な作業スピンドル２４が取り付けられている。作業回転軸Ｂは概してＹ軸と整列している。眼科レンズＬの処方面を加工するために、成形片（図示せず）上で成形されたこの処方面が、加工範囲１４内へと延びている作業スピンドル２４の端部上に既知の方法で、作業スピンドル２４と同軸回転できるように据え付けられている。最後に、符号Ｚを付した矢印は、Ｘ軸とＹ軸の両方に対して垂直なバイト旋回機器１０の高さ方向を示している。
【００３１】
図１中の加工範囲１４の右側において、水平方向に対して加工範囲１４へ傾斜したフレーム１２の上方面３０上に、いわゆる「高速工具」装置２８が据え付けられている。例えば国際公開第０２／０６００５号で知られているように、高速工具装置２８は作動装置３２とシャトル３４を備える。シャトル３４は、作動装置３２により、ＣＮＣで制御されたストロークにて、高速工具軸Ｆ１の両方向へと軸方向へ移動することが可能である（別の高速工具軸を追加できるが、しかし本発明では不要である、これらの軸をＦ２、Ｆ３、その他と呼び、またこれらは一般的に高速工具軸Ｆ１と平行に据え付けられている）。レンズ回転工具挿入部３６（一般にはダイアモンド工具）が、技術上知られている方法でシャトル３３４に固定されている。これに関連して、各々の高速工具軸は、通常、１つの切削挿入部を保持しているが、高速工具シャトルが２頭型挿入部ホルダを設けるよう改造されている場合には、第２挿入部を据え付けることも可能であることに留意されたい。
【００３２】
図２から図５に、レンズ旋回工具挿入部３６のさらなる詳細を示す。レンズ旋回工具挿入部３６は基本本体３８を備えており、この基本本体によってレンズ旋回工具を高速工具装置２８のシャトル３４上に取り外し可能に固定することができる。基本本体３８の上方面には工具または切削先端部４０が取り付けられている。工具先端部４０はレーキ面４２と切削縁４４とを有し、切削面４４は理論上は円形で、上述したように、レーキ面４２の下に配置することもできる（鈍縁）。切削縁４４を円形にて示しているが、これは別の画定可能な外形であってもよい。図３では、参照符号４６は工具先端部４０の、つまり切削縁４４の中心を示しており、その一方で、参照符号４８は、工具先端部４０の、つまり切削縁４４の半径を示している。以降では、図４、図５に示す、バイト旋回危機１０の座標のシステム内におけるＺ方向における切削縁４４の高さを工具高さ５０と呼ぶ。
【００３３】
バイト旋回機器１０の構造に関連して、作業片Ｌを精査するための機械プローブ（図示せず）が図１中の加工範囲１４の右側に設けられることを記載する。あるいは、適切な光学プローブを使用することもできる。プローブ（機械または光学）はＹ軸に沿って測定を行うことが可能である。Ｆ１軸の横に据え付けることが好ましく、また、一般にはその測定軸がＸ−Ｙ平面と平行し、あるいはＸ−Ｆ１平面と平行する。プローブ高さは、概してＸ−Ｂ平面上で中心決めされる、つまり、作業片回転中心上で中心決めされるはずである。もしくは、プローブ先端部をＦ１軸またはＦ２軸のいずれか一方上に、より厳密には高速工具装置２８のシャトル３４上に据え付けて、機械プローブとして使用することができる。
【００３４】
主に本発明は、工具先端部４０の位置の、作業片Ｌの回転の中心に対する、また、回転の中心における作業片Ｌの表面の中心に対するキャリブレーションに関連している。これは３次元的な問題であるため、キャリブレーションは、３つの次元全てにおいて工具先端位置誤差を考慮し、これを調整する必要がある。次に、単に誤差と、３つの次元Ｘ、Ｙ、Ｚの各々においてこの誤差が与える影響とを例証する。
【００３５】
まず第一に、図６から図９を参照して、Ｘ方向における誤差について説明する。本質的に、Ｘ方向はクロスフィードまたは螺旋状インフィード方向と呼ばれることがより一般的である。所与のレンズＬでは、工具先端部４０は、通常、レンズＬの外径のすぐ外側のＸ位置にて開始するよう位置決めされ、次に、レンズＬの回転の中心に到達するまで中心に向かってフィードする。これは図６に例証されており、ここで、切削開始時における工具先端部４０の位置には参照符号５２を、切削終了時における工具先端部４０の位置には参照符号５４を付している。あるいは、工具先端部４０のインフィードをレンズＬの中心にて開始し、レンズＬの縁にて終了することもできる。
【００３６】
優れたレンズ外形を得るためには、工具先端部４０をＸ方向におけるレンズＬの中心に位置決めすることが極めて重要であることが明白である。図７および図８ではこれをさらに明瞭に見ることができ、これらの図中では、ｘ０は真の中心の位置、つまりレンズＬの回転軸の位置を示し、一方ｄは、工具先端部４０全体が正確にＸ０にある場合における、工具先端部４０の外形上の中心４６とレンズ回転軸（ｘ０）との間の差異（逸脱誤差）を示している。その一方で、図７は左側への逸脱ｄを示し、図８は右側への逸脱ｄを示す。いずれの場合も、実線５６は、完璧なキャリブレーション、つまりＸ＝Ｘ０を行ったレンズＬの理論上の表面を示し、破線５８は、ｘ＝ｘ０＋ｄ（図７）、またはｘ＝ｘ０−ｄ（図８）である場合の劣ったキャリブレーション行ったレンズＬの実際の表面を示す。符号６０の場合では、工具先端部４０が、材料が切削縁４４の反対側から工具先端部４０下に強制移動される場所である中心を超えている状況もある。
【００３７】
上述の図面は凹面を示しているが、凸面でも類似の誤差が生じる。明瞭性のために、上述の誤差を「１次」誤差と呼ぶ。
【００３８】
工具位置決めのＸ方向への誤差によって生じるさらに別の明瞭な状況が、切削された表面が回転の中心、つまり回転軸に対して傾斜した表面（部分）にプリズムを有する場合にも生じる。これを「２次」誤差と呼び、図９中に図示しているが、この図９では、理論的に完璧な工具先端部とキャリブレーションを符号６２（実線円）で示し、粗悪なキャリブレーションにより生じた中心の移動を符号６４（破線円）で示す。さらに、１８０度の回転角度におけるレンズＬの表面を符号６６で示し、０度の回転角度におけるレンズＬの表面を符号６８で示す。破線６９は工具経路を示す。黒い太線は、レンズＬの最終的な仕上がり表面を示し、細い実線はレンズＬの望ましい表面を示す。
【００３９】
図９から明白となるように、工具先端部４０は、ゼロ度の回転角度で要望よりも深く、また、１８０度の回転角度で要望よりも高く切削する。回転の中心における断絶７０は、Ｘ方向への逸脱誤差に直接起因する。
【００４０】
次に、図１０、図１１を参照しながら、Ｚ方向への誤差について説明する。Ｚ方向には概して２タイプの誤差が見られ、第１の最も単純なものは中心誤差までの工具高さである。これは単に、アンカット（または部分カット）中心ピーク７２を回転の中心に残すものである。これは、図１０に示すレンズＬのＹ−Ｚ平面断面図で容易に例証される。工具先端部４０の切削縁４４は、レンズＬの回転の中心に対して高過ぎても（右側のレンズＬ）、または低過ぎても（左側のレンズ）構わない（図では非常に誇張してある）。
【００４１】
再び図１０は、「１次」誤差と呼ばれるものを本質的に示し、また、レンズＬが回転の中心にプリズムを有する場合にやはり「２次」誤差が生じる。この場合、図１１に示すように、誤差は図９を参照して記述した外観と類似するが、しかし、９０度のＢ軸角度で回転されている。
【００４２】
図１１では、理論上完璧な工具とキャリブレーションを７４（実線）で示し、粗悪なキャリブレーションによって生じた切削縁４４の位置の移動を符号７６（破線）で示す。さらに、レンズＬの２７０度の回転角度における表面を符号７８で示し、また、レンズＬの９０度の回転角度における表面を８０で示す。破線８１は工具経路を示す。ここでも、黒い太線はレンズＬの最終仕上げ表面を、細い実線はレンズＬの望ましい表面を示す。
【００４３】
図１１で明白であるとおり、工具３６は９０度の回転角度で要望よりも深く、また、２７０度の角度で要望よりも高く切削する。やはりここでも、回転の中心における断続８２はＺ方向への逸脱誤差に直接起因していることに留意されたい。
【００４４】
次に、図１２、図１３を参照しながら、Ｙ方向への誤差について説明する。ここでもやはり、「１次」および「２次」誤差はＹ方向において著しい。「１次」誤差は、単にレンズＬの厚みに影響する。しかし、「２次」誤差は、中心におけるプリズムが表面内に切削された際に生じる。別の軸方向から生じる「２次」誤差の場合と同様に、これらの誤差は、一般的にその「１次」相対物よりも遥かに小さい。これをさらに例証するために、約数ミクロンから最大で１００ミクロン以上までの小さな厚み誤差によって、レンズＬの光学が著しい影響を受けることはないことが理解されるだろう。眼科レンズの厚みの標準的な工業公差は、レンズＬの見た目および／または構造強度の実質的な面を考慮した上で、一般に＋／−０．１ｍｍ（１００ミクロン）に制限される。しかし、この程度の厚み変化に伴うパワーの変化は、＋２０ジオプトリから−２０ジオプトリまでの間の全てのパワーの０．０１ジオプトリ未満である。
【００４５】
しかし、レンズＬの中心にプリズムが存在する場合には、最終的な仕上げ面の中心に、公称とは異なるＹ軸位置決めの違いに起因する小さく許容できない誤差が容易に生じる可能性がある。誤差の大きな原因は、工具半径４８（さらに図３も参照）と最良に適合する円との違いにある。図１２は、切削先端部４０の縁円形性が最良に合致する円８４とどのように異なるか（工具のうねり）を例証しており、ここで、参照符号８６は真の円形形状からの一般的な逸脱を示しており、この逸脱は非常に容易に最大５ミクロンにまでなる。これに関しては、誤差を明瞭性の理由から拡大して示しているが、典型的な誤差は数ミクロンを越えることはないことに留意されたい。
【００４６】
工具形状の誤差による影響を、誤差を大幅に誇張した状態で最終的に図１３に示す。図１３では、理論的に完璧な工具（公称工具直径）とキャリブレーションを符号８８の実線で示している。実際の工具形状と実際の切削経路を点線９０、９１でそれぞれ示す。仕上げ面を黒い太線で表しており、また、やはり回転の中心に断絶性９２が現れている。
【００４７】
以降では、図１４から図１８を参照しながら、上述したＸ方向とＹ方向における誤差を修正することができる、Ｘ方向とＹ方向における２次元（２Ｄ）工具キャリブレーションの方法を説明する。
【００４８】
２Ｄキャリブレーション概念の第１ステップでは、図１４に示すような回転対称的な検査片９４の切削を行う。この検査片９４の特定の特徴は、工具先端部４６の中心のＸ方向に向かう両側で工具先端部４０の切削縁４４が検査片９４と切削係合するよう（図３を参照）検査片９４の外形を作成するために、正負両方の工具接触角度（図１４に示す角度θ）を要することである。図１４に示す実施形態の例では、検査片９４の表面に事前画定された円形溝９６が切削される。図示の検査片は作業回転軸Ｂの周囲で回転対称的である。溝９６は、完全に丸い工具先端部４０を有する工具３６、または周知であり精密な外形の工具で切削した場合には底部が丸くなる（円環状レンズ形状）と仮定して切削され、回転の中心を走行する半径軸に関連して見られるようになる。
【００４９】
次に、検査片９４の断面図である図１５に示すように、検査片９４は、切削面の形状を測定するために、上述したとおりに旋回機器１０に設置できる精査プローブ９８で精査され、この精査データが保存される。図１５は、球状のプローブ先端部１００を設けたプローブ９８を使用して検査片９４の外形、特に溝９６の外形を測定する。基本的に、プローブの先端部１００が検査片９４の表面に触れると、各々の精査点において機器軸の位置が記憶されることで、この場合のプローブ面周辺の２次元情報が得られる。
【００５０】
この例では、回転の中心を通過している（またはその付近にある）最中に、検査片９４の片側から始まり検査片９４の他側へと延びている直線に沿って精査データを記録するだけで十分である。これは、作業回転軸Ｂ上にその位置を維持しながらＸ軸を移動している最中に実施される。こうすることにより、Ｘ方向における中心４６の片側上の切削縁４４の範囲によってのみでなく、Ｘ方向における中心４６の他側上の切削縁４４の範囲によっても切削された検査片外形を表す精査データが得られる。これは検査片９４の片側、例えば図１５中の検査片９４の中心線の左側のみを精査するだけでも得られるが、作業回転軸Ｂに関連したプローブ９８の位置における誤差を補正できるようにするためには、検査片９４の両側を精査することが好ましい。あるいは、検査片９４をまず記述したとおりに、つまり検査片９４の両側において精査した後に、検査片９４を１８０度回転させて再度精査することも可能である。この方法は、例えば、切削後に検査片９４が機器１０から取り除かれて機器１０の外で精査される際に起こり得る、作業回転軸Ｂに対する検査片９４の傾斜した位置によって生じる誤差を補正できるという利点を提供する。さらなる代替形として、螺旋状の精査経路の後、Ｘ軸動作中にＢ軸動作を追加することができる。
【００５１】
これに関連し、一般に、好ましい精査方法は、まずプローブ９８を検査片９４と接触され、弱いが一定の力を用いてプローブと検査片９４の接触を維持し、次に、１本またはそれ以上の機器軸を移動することで検査片９４をプローブ９８に関連して移動させ、検査片９４を連続的に精査できるようにすることからなる点をさらに述べるべきである。この工程の最中に、関連する全ての軸のエンコーダ位置が（ハードウェア・ラッチングを用いて）同時に記録される。個々の点が２本、３本またはそれ以上の軸の同時における別個位置を備えた状態で、数千個の点を数秒のうちに記録することができる。
【００５２】
上述の応用形が、米国特許出願公開第５７８５６５１号の文献に記載の「距離測定共焦点顕微鏡（Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｃｏｎｆｏｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）」、またはフランスのスティル社（Ｓｔｉｌ  Ｓ．Ａ．）より市販されている「共焦点色変位センサ（Ｃｏｎｆｏｃａｌ  Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  Ｓｅｎｓｏｒ）」のような光学プローブを使用して、非接触方式にて達成することができる。
【００５３】
さらに、各点ベースでの精査を行うことも可能であるが、この場合には、機器プローブを測定中の検査片と物理的に接触させ、プローブと検査片の接触が検出されると、関連する全ての軸の位置（エンコーダ読み取り）が同時に記録（ラッチ）される。その後、プローブが検査片の表面から上昇され、軸が移動され、この工程を繰り返すことで新規のプローブ点が得られ、それによって検査片の段階的な精査が可能になる。
【００５４】
図１５に関して、参照符号１０２が、工具接触角度θがゼロである、つまり外形切削の傾斜がゼロである切削部分底部の点（切削部分の中心）を示す点についてまだ述べていなかった。
【００５５】
２次元キャリブレーション概念のさらなるステップでは、取得した精査データが、Ｘ方向およびＹ方向におけるキャリブレーション誤差に関連して、また任意で、特にＹ方向における切削縁４４の形状誤差（工具半径逸脱または工具うねり）に関連して分析される。これについて、以降で図１６から図１８を参照しながら説明する。
【００５６】
まず、図１６に示すように精査データがプローブ円１０４と合致させられる、つまり、既知の円のプローブ点との合致が実行される。次に、プローブ円１０４の中心１０６が、理論上の切削部１１２と合致し完璧なキャリブレーションであると考慮される理想のプローブ円１１０の中心１０８と比較される。理想のプローブ円１１０は理論上の切削部１１２の中心と同一の中心１０８を有し、また、理想のプローブ円１１０は、理論上の切削部１１２の半径から球形のプローブ先端部１００の半径を減算したものである。理想のプローブ円１１０の中心１０８に関連するプローブ円１０４の中心１０６の位置の差によって、Ｘ方向およびＹ方向にキャリブレーション誤差が生じる。図１６では、これらの誤差を「Ｘオフセット」および「Ｙオフセット」と示している。
【００５７】
プローブ円１０４の合致後に、切削縁４４の形状誤差に関する追加の情報を得ることができる。旋回工具挿入部３６の半径４８における誤差（図３を参照）によって、複数のプローブ点を通る円の半径において誤差が生じる。最良に合致した円８４（図１２）との誤差から、旋回工具挿入部３６のうねりを見つけることができる。
【００５８】
図１７、図１８に示す２つのグラフは、図１４から図１６による円形溝９６が切削された検査片９４から収集した実際の精査データから得たものである。これらのグラフでは、最良に合致した円１０４よりも上の、Ｙ方向におけるプローブ９８の高さｗ（ｍｍ）を、切削部１０２の中心からの角度θ（度）の関数として示している。図１７は、図１５中の検査片９４の中心線の右側にある円形溝９６の精査結果を示し、図１８は、図１５中の検査片９４の中心線の左側にある溝９６の精査結果を示す。これらのグラフから、中心の右側、次に左側から測定した、最良に合致した円１０４からの逸脱が極めて明白である。２つのグラフはミラー対称であることに留意されたい。これは、この精査技術の使用に伴う優れた測定反復性と正確性を表している。
【００５９】
これに関連して、プローブ９８は正確な球状ボール先端部１００を必要とする（推測する）ことを述べなければならない。ここでは、非常に正確で高品質のプローブ先端部を購入することも、反対に、高価でないボール先端部を使用して、正確性の高い検査球体または他の適切な基準外形の精査を行うことも可能である。次に、この結果を用いて、ボール先端部の任意の不正確性を修正することができる。
【００６０】
検査片９４の精査中に得たデータをさらに用いて最良の合致分析を実行することにより、汎用工具先端部４０外形（図１２に示すような工具先端半径４８と円との最良の合致）を通る最良の合致円８４を決定し、そして、工具うねり誤差、つまり、工具先端部４０と検査片９４の間の接線角度θの傾斜に関連した、工具先端部半径４８の最良合致円８４からの逸脱を決定することが可能である（図１７、図１８を参照）。
【００６１】
最後に、上述の分析の結果は適切なメモリレジスタおよび／またはデータファイルに保存され、Ｘ誤差とＹ誤差、「１次」誤差と「２次」誤差の両方を修正するべく、バイト旋回機器１０のＸ軸とＹ軸を適宜制御するために使用できる。
【００６２】
より厳密に言えば、工具中心４６を回転中心（作業回転軸Ｂ）距離誤差に修正するためにＸオフセットとＹオフセットが提供される。切削縁４４の形状誤差を修正するためには、まず第１に、各計算点について工具先端部４０の接触点における角度θ（切削する表面の傾斜）が識別される。第２に、各計算点について、Ｙ方向における工具の高さが、検査片９４の精査中に得たデータに基づいて決定されたうねり誤差の量によって調整される。換言すれば、工具先端部（Ｙ高さ）の誤差は、切削する（光学）表面の所与の点における理論上の工具位置を決定し、この点の接線角度θを計算し、工具誤差ファイル内の関連する接線角度θにおける最良合致８４先端半径からの真の工具先端部４０の逸脱を加算（または減算）することで修正できるものである。
【００６３】
同様に、単純な第１ステップの工具キャリブレーションとして、２つの異なるキャリブレーション要素を得ることができる。１つ目はＸ軸とＹ軸、つまり工具の中心４６と作業回転の中心（作業回転軸Ｂ）の間の関係に関連した工具キャリブレーションであり、２つ目は、工具先端部半径の逸脱のそれぞれ工具丸み測定／キャリブレーションに関連する。要するに、これらのキャリブレーションを達成するには、以下のステップを実行する必要がある。
【００６４】
−  正負両方の工具接触角度θを要する回転対称的な外形の検査片９４を切削する（図１４）。
【００６５】
−  上述の検査片９４の外形を精査し、得られた精査データを保存する（図１５）。
【００６６】
−  実際の外形を通る理論上の検査片外形１１２の最良合致を決定するために、精査データの最良合致分析を実行する（図１６）。
【００６７】
−  実際の結果と理論上の結果を比較することによりＸオフセットを決定し、実際の結果を理論上の結果と比較することによりＹオフセットを決定する（図１６）。
【００６８】
−  汎用工具先端部４０の外形を通る最良合致円８４を決定するために（工具先端部半径の円との最良合致）、精査データの最良合致分析を実行する。
【００６９】
−  工具先端部４０と検査片９４の間の接線角度θの傾斜に関連したＹ方向への工具うねり誤差を決定するために、精査データを分析する（結果は図１７、図１８のものと類似する）。
【００７０】
−  上述の分析結果を適切なメモリレジスタおよび／またはデータファイルに保存する。
【００７１】
−  機器のＸ軸とＹ軸を適切に制御することで結果を使用して、Ｘ軸とＹ軸を修正する。
【００７２】
この時点で、上述した２次元キャリブレーションはＺ軸誤差を修正しないことを述べる。このアルゴリズムは、中心までの事前キャリブレーションされたＺ工具高さを仮定する。これに続く３次元（３Ｄ）キャリブレーションはＺ高さキャリブレーションを含む。
【００７３】
より複雑な検査片を切削することにより、工具の中心へのキャリブレーションに関する遥かに多くの情報を得ることができる。この場合、回転非対称である検査片の切削および精査を行うと、３つ、つまりＸ、Ｙ、Ｚの次元全てにおけるキャリブレーション誤差に関する情報が得られる。ここで重要な態様は、追加のＺ次元キャリブレーションが得られることである。
【００７４】
図１９、図２０は、フル３Ｄ誤差測定を提供するために使用できる、回転非対称な形状を有する検査片１１４の例を示す。図１９、図２０に示す面は、２本の水平軸に沿って軸対称的であるが、しかし、同様の結果を達成するために使用できる軸対称的でない面−例えば「虫」または「ソーセージ」形状−、あるいは反対に、同様の結果を達成するために、図１４の回転対称的な面のような異なる面と共に使用される、１本の水平軸に沿った軸対称的な面、例えば作業回転軸に関連して傾斜した平面が考えられるだろう。
【００７５】
図１９、図２０に示した面は次式で表すことができる。
【数２】
2006313540.tif 000003
【００７６】
の場合
【数１】
2006313540.tif 000004
【００７７】
であり、それ以外の場合は
【数３】
2006313540.tif 000005
【００７８】
である。
【００７９】
この場合、
ａ  半径方向（ｐ）への隆起部１１６の幅を制御する定数、
ｈ  表面よりも上に位置する特徴（１つまたは複数）の高さを制御する定数、
ｐ  回転の中心からの半径距離、
Ｂ  回転軸周囲の角度、さらに、
ｎ  隆起部１１６の数（整数、提示の場合ではｎ＝２）、である。
【００８０】
図２０に示す検査片１１４の非回転対称的な面の側面図から、Ｚ方向における誤差（工具高さキャリブレーションにおいて「Ｚ誤差」と呼ぶ）が、どのようにＢ軸における回転（位相）誤差として示されるものへと導かれるかが明白となる。図２０では、理論的に完璧にキャリブレーションされた旋回工具３６を実線で表し、一方で、粗悪なキャリブレーションによって生じた旋回工具のＺ方向への移動を破線で表している。
【００８１】
図２１は、（誤差のない）Ｙプロットと、図１９、図２０に示した外形所与の定数半径ｐにおけるＢ角度との対比を表し、図２２は、検査片１１４が作業回転軸Ｂ周囲で回転している際の、所与の定数半径ｐにおけるこの外形の精査を表している。Ｚキャリブレーションに必要な精査データを得るには、検査片１１４を例えば１０度のような短いセクタにかけて精査すれば十分であり、さらに、傾斜面を精査するのであれば、理論上では１点の精査さえ行えば事足りる。しかし、検査片１１４が作業回転軸Ｂ周囲で完全に１回転する間に精査を行うことは、精査の結果の検証を可能にするより多くのデータが得られるため好ましい。やはりここでも、図２２中の破線は「Ｚ誤差」を有する形状を指し、実線は理論上完璧な形状を表している。Ｂｐｅ（半径内）は、図２０による「Ｚ誤差」をｐで割ったものと等しい位相誤差を示し、すなわち次式のとおりである。
【数４】
2006313540.tif 000006
【００８２】
これにより、３次元合致を２ステップまたは１ステップ方式で実行することができ、以降でこれについて説明する。
【００８３】
２ステップ方式の３次元合致を考慮する限り、まず２Ｄにて先に解法が見つかった場合には、この２Ｄ解法に関係なく３次元への解法を達成することができる。この場合、同時方程式の解法は２Ｄの場合に限定され、また、別のステップでは解法は３次元の場合に限定され、精査データも異なる。これらのキャリブレーションを達成するためには以下のステップを実行する必要がある。
【００８４】
−  適切な回転非対称的外形を有する検査片１１４を切削する。
【００８５】
−  検査片外形の高い点に向かう直線に沿って、例えば図１９中のＢ＝９０度に沿って検査片１１４を精査し、精査データを保存する。
【００８６】
−  （ｉ）汎用工具先端部４０の外形（最良合致する工具先端半径）、（ｉｉ）最良合致工具先端半径の中心からレンズ回転（Ｘ方向）の中心までの距離、（ｉｉｉ）旋回工具３６と検査片１１４の間の接線角度θの傾斜に関連するＹ誤差を決定するために、精査データを分析する（結果は図１７、図１８のものと類似）。
【００８７】
−  例えば形状のピーク（隆起部１１６）上の固定の半径ｐにて回転されている検査片１１４を精査し、精査データを保存する。
【００８８】
−  切磋縁４４から作業回転軸Ｂの中心までのＺ方向距離を決定するために、精査データを分析する。
【００８９】
−  上の分析の結果を保存する。
【００９０】
１ステップ方式の３Ｄ合致は、最小二乗法または他の数学的合致アルゴリズムを用いて実行できる。例えば最小二乗法ルーチンを使用して、工具位置を定義するパラメータと半径を合致させることが可能である。１つの典型的な方法は、機器位置と面のキャリブレーションパラメータの関数として書かれた精査値Ｙの方程式を用いるというものである。
【数５】
2006313540.tif 000007
【００９１】
この場合、
Ｙｃａｌｃ  計算した精査値、
Ｘｉ  プローブｉにおけるＸ軸の位置、
Ｂｉ  プローブｉにおけるＢ軸の位置、
ΔＸ  Ｘキャリブレーション誤差、
ΔＹ  Ｙキャリブレーション誤差、
ΔＺ  Ｚキャリブレーション誤差、
Δｒ  工具先端半径誤差、である。
【００９２】
次に、最小二乗法ルーチン（または他の誤差最小化アルゴリズム）が、合致パラメータの値（ΔＸ、ΔＹ、ΔＺ、Δｒの最良値）を見付け、これにより次式で定義される最小誤差Ｑが得られる。
【数６】
2006313540.tif 000008
【００９３】
この推測を実行するためには、螺旋状パターンの精査のような精査データを表面にかけて得る必要がある。
【００９４】
工具うねりを関数Ｗ対θでモデリングすることができ、この場合、θは工具先端部４０における接触角度であり（図１４を参照）、「Ｗ」は図１７、図１８に見られるような最良合致円１０４からの逸脱である。この関数は下記のベキ級数であってよく、
【数７】
2006313540.tif 000009
【００９５】
または、１組の点（Ｗ、θ）であってよい。他のパラメータの合致後に、図１７または図１８のいずれか一方に示すような誤差に関数を合致させることで修正値を見つけることができる。
【００９６】
最小二乗法合致の後に工具先端部４０のうねりを見つける代わりに、工具先端部４０の形状を定義する関数を含めることが可能である。第２プロセスの代わりに、ベキ級数の係数、または合致における点が、最小二乗法合致の出力として見付かる。
【００９７】
要するに、上述した合致結果は以下のとおり使用される。
【００９８】
−  ΔＺによって、切削が中心へ移動するように機器１０を調整する。
【００９９】
−  逸脱ΔＸとΔＹを切削経路の計算に含める。
【０１００】
−  各計算点について、工具３６の接点における角度θ（作業片表面の傾斜）を識別する。
【０１０１】
−  各計算点について、検査片１１４の精査の最中に測定した誤差の量によって、工具３６の（Ｙ方向への）高さを調整する（つまりＷ対θ）。調整量は、ベキ級数から、または点間の補間によって見つけられる。
【０１０２】
Ｚキャリブレーション誤差によるバイト旋回機器１０の調整を考慮する限り、これは、図１に示す高速工具装置２８のＣＮＣ制御されたＦ１軸を用いることで容易に実行できる点をまだ述べていなかった。高速工具装置２８はフレーム１２の傾斜面３０上に据え付けられているため、高速工具装置２８の軸Ｆ１と作業スピンドル２４のＹ（水平軸）が相互に対して傾斜しており、これにより、旋回工具３６をＦ１方向へ移動させるべく駆動すると、レンズＬに関連してＺ方向にも移動する。
【０１０３】
最後に、高速工具装置２８は直線高速工具装置として記述されているが、基本的に、標準（「遅速」）の旋回装置、または国際公開第９９／３３６１１号の文献より知られている回転高速工具装置に関連して、提案された工具の２Ｄおよび３Ｄキャリブレーションも実行できることが当業者には明白であることをしなければならない。さらに、上述の工具装置の他にも、キャリブレートされる機器は１つまたはそれ以上の工具装置（複数の場合もある）、例えば旋回工具装置、フライス工具装置、研磨工具装置、その他を備えるグループから選択した工具装置を有することができる。
【０１０４】
特に眼科レンズの製造に使用されるバイト旋回機器内の少なくとも１つの工具を自動キャリブレーションする方法が提案されるが、この方法では、特別な事前決定した外形の検査片が工具で切削され、次に、精査データを得るべく精査される。この方法はその後、この精査データを用いて、必要な、機器のそれぞれ２方向（Ｘ、Ｙ）および３方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）への工具／機器キャリブレーション修正の数学的および決定論的な識別を行う。最後に、機器の全ての制御可能および／または調整可能な軸（Ｂ、Ｆ１、Ｘ、Ｙ）にこれらの修正を数字的に適用することで、機器動作範囲内の全ての作業片に適用可能な（球形）工具／機器キャリブレーションを達成できる。その結果、２次元（２Ｄ）工具／機器キャリブレーションと３次元（３Ｄ）工具／機器キャリブレーションのそれぞれを、信頼性が高く経済的な方法で実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明による工具／機器キャリブレーションを実行できるバイト旋回機器を、線図的斜視図で示し、特に、本願明細書全体において使用されている軸の慣性を表している。
【図２】図１によるバイト旋回機器内に使用している旋回工具の線図平面図を、迫真性に関連して比率拡大して示している。
【図３】図２に示した旋回工具の切削縁を、図２中の詳細部分ＩＩＩによって拡大した拡大平面図である。
【図４】図２に示した旋回工具を図２中の下から見た状態の線図的側面図である。
【図５】図２に示した旋回工具を、図４中の左側から見た状態の線図的正面図である。
【図６】バイト旋回機器およびその旋回工具の作業スピンドルの線図的平面図であり、この場合、Ｘ方向への誤差を説明する目的から、作業スピンドルに取り付けられたレンズ（断面図にて示す）と旋回工具は旋回係合した状態にある。
【図７】Ｘ方向への誤差を例証する目的から、図６による旋回工具の工具先端部と、切削レンズの表面との線図である。
【図８】Ｘ方向への誤差を例証する目的から、図６による旋回工具の工具先端部と、切削レンズの表面との線図である。
【図９】Ｘ方向への誤差を例証する目的から、図６による旋回工具の工具先端部と、切削レンズの表面との線図である。
【図１０】バイト旋回機器およびその旋回工具の作業スピンドルの線図的側面図を示し、ここで、Ｚ方向への誤差を説明するために、切削の最後における、作業スピンドルに据え付けたレンズ（断面で示す）と旋回工具とを示している。
【図１１】Ｚ方向への誤差を例証するために、図１０による旋回工具と、切削したレンズの表面との線図である。
【図１２】Ｙ方向への誤差を例証するために、旋回工具の切削縁を、迫真性に関連して比率拡大した拡大平面図である。
【図１３】Ｙ方向への誤差を例証するために、旋回工具の工具先端部と、切削したレンズの表面との線図である。
【図１４】ＸおよびＹ方向における２Ｄ工具キャリブレーションの第１ステップとして、所定の外形を有する検査片の旋回を例証するスケッチである。
【図１５】Ｘ方向およびＹ方向における２Ｄ工具キャリブレーションの第２ステップとして、完璧な形状からの逸脱を測定するための、図１４による検査片の精査を例証するスケッチである。
【図１６】Ｘ方向およびＹ方向における２Ｄ工具キャリブレーションの第３ステップとして、図１５による検査片の精査により取得したデータが、Ｘ方向とＹ方向へのキャリブレーション誤差に関連してどのように分析されるかを例証するスケッチである。
【図１７】図１４から図１６に表す円形溝を設けている検査片から収集した実際の精査データから得たグラフであり、工具先端部外形の最適合致縁からの逸脱によるＹ方向への誤差（工具うねり）を例証している。
【図１８】図１４から図１６に表す円形溝を設けている検査片から収集した実際の精査データから得たグラフであり、工具先端部外形の最適合致縁からの逸脱によるＹ方向への誤差（工具うねり）を例証している。
【図１９】Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向への３Ｄ工具キャリブレーションに使用できる、回転非対称な形状を有する検査片の例の斜視図である。
【図２０】図１９による検査片の側面図である。
【図２１】図１９、図２０に示す検査片の外形の所与の定数半径ｐにおけるＢ角度に対するＹプロットの図であり、これらは、Ｂ軸における回転（位相）誤差がＺ方向への誤差によってどのような影響を受けるかについての例証である。
【図２２】図１９、図２０に示す検査片の外形の所与の定数半径ｐにおけるＢ角度に対するＹプロットの図であり、これらは、Ｂ軸における回転（位相）誤差がＺ方向への誤差によってどのような影響を受けるかについての例証である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０…バイト旋回機器、１２…フレーム、１４…作業範囲、１６…案内レール、１８…Ｘキャリッジ、２０…案内レール、２２…Ｙキャリッジ、２４…作業スピンドル、２６…電気モータ、２８…高速工具装置、３０…傾斜面、３２…作動装置、３４…シャトル、３６…レンズ旋回工具挿入部、３８…基本本体、４０…工具先端部、４２…レーキ面、４４…切削縁、４６…工具先端部の中心、４８…工具先端部の半径、５０…工具高さ、５２…切削の開始、５４…切削の終了、５６…理論上の完璧なキャリブレーションを施した表面、５８…実際の粗悪なキャリブレーションを施した表面、６０…材料が工具の下へ強制移動された状況、６２…理論上の完璧な工具およびキャリブレーション、６４…粗悪なキャリブレーションによって生じる中心の移動、６６…１８０度の回転角度における表面、６８…０度の回転角度における表面、６９…工具経路、７０…中心における断続性、７２…中心ピーク、７４…理論上完璧な工具およびキャリブレーション、７６…粗悪なキャリブレーションによって生じた縁位置の移動、７８…２７０度の回転角度における表面、８０…９０度の回転角度における表面、８１…工具経路、８２…中心における断続性、８４…最良合致円、８６…真の円形形状からの逸脱、８８…理論上の完璧な工具およびキャリブレーション、９０…実際の工具形状、９１…実際の切削経路、９２…中心における断続性、９４…検査片、９６…溝、９８…プローブ、１００…プローブ先端部、１０２…工具接触角度がゼロである検査片の点、１０４…プローブ円、１０６…中心、１０８…中心、１１０…理想のプローブ円、１１２…理論上の切削、１１４…検査片、１１６…隆起部、θ…工具接触角度、ｐ…回転の中心からの半径距離、ｄ…逸脱誤差、ｘ０…レンズ回転軸によって定義された中心、Ｌ…眼鏡レンズ、Ｂ…作業回転軸、Ｂｐｅ…位相誤差、Ｘ…作業直線軸、Ｙ…作業直線軸、Ｚ…高さ方向、Ｆ１…高速工具軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【外国語明細書】
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