(57)【要約】 【課題】表面が鏡面である被測定物の表面形状を測定することができる表面形状測定方法、及びこの表面形状測定方法を利用した眼鏡レンズの特性測定方法を提供すること。【解決手段】眼鏡レンズの表面を結露させた後、三次元測定装置により眼鏡レンズの表面形状を測定する。この三次元測定装置は、眼鏡レンズの表面形状を光切断法に基づいて、測定するためのものである。表面が結露した状態が維持された眼鏡レンズに対し、レーザ光を照射する（光照射工程、処理Ｓ1-3）。次に、撮像手段により、眼鏡レンズでの拡散反射光を撮像し、検出する（検出工程処理Ｓ1-4）。そして、検出した光に基づき、三角測量の原理を用いて、眼鏡レンズの表面形状を算出する（表面形状算出工程、処理Ｓ1-5）。【選択図】 図１
2005249487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が鏡面の被測定物の表面形状を測定するための表面形状測定方法であって、
被測定物表面を結露させる結露工程と、
被測定物表面が結露した状態で、光を照射する光照射工程と、
前記被測定物表面で拡散反射した反射光を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出した光に基づいて、被測定物の表面形状を算出する表面形状算出工程とを有することを特徴とする表面形状測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の表面形状測定方法において、
前記光照射工程では、スリット状の光を照射し、
前記検出工程では、スリット状の光の照射方向と異なる方向から反射光を検出し、
前記表面形状算出工程では、被測定物表面に応じた反射光の変形に基づき、三角測量の原理を用いて、被測定物の表面形状を算出することを特徴とする表面形状測定方法。
【請求項３】
請求項１に記載の表面形状測定方法において、
前記光照射工程では、位相の異なる縞状の光を照射し、
前記検出工程では、前記被測定物の各位相における反射光を撮像し、
前記表面形状算出工程では、撮像された反射光に基づき、三角測量の原理を用いて被測定物の表面形状を算出することを特徴とする表面形状測定方法。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の表面形状測定方法において、
前記被測定物は、眼鏡レンズであり、
前記光照射工程で照射する光は紫外線であることを特徴とする表面形状測定方法。
【請求項５】
眼鏡レンズ表面を結露させる結露工程と、
前記眼鏡レンズ表面が結露した状態で、光を照射する光照射工程と、
前記眼鏡レンズ表面で拡散反射した反射光を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出した光に基づいて、前記眼鏡レンズの表面形状を算出する表面形状算出工程と、
前記眼鏡レンズの素材屈折率を取得するとともに、予め設定された測定点における眼鏡レンズの表面形状及び前記素材屈折率から眼鏡レンズの屈折特性を算出する屈折特性算出工程とを有することを特徴とする眼鏡レンズの特性測定方法。
【請求項６】
請求項５に記載の眼鏡レンズの特性測定方法において、
前記眼鏡レンズは累進多焦点レンズであり、
前記結露工程の前段で、眼鏡レンズを基準位置に設置するための眼鏡レンズの位置出し工程を備えることを特徴とする眼鏡レンズの特性測定方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の眼鏡レンズの特性測定方法において、
前記表面形状算出工程の後段で、眼鏡レンズの外形形状を算出する外形形状算出工程を有し、
前記外形形状算出工程では、前記表面形状算出工程で、算出された表面形状に基づき、予め設定された基準平面から眼鏡レンズ表面までの高さ位置を把握して、眼鏡レンズの厚さ寸法を検出する厚さ寸法検出工程と、
前記厚さ寸法検出工程において、眼鏡レンズの厚さ寸法が検出できない部分を眼鏡レンズの外周縁として認識する外形形状取得工程とを有することを特徴とする眼鏡レンズの特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面形状測定方法及び眼鏡レンズの特性測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被測定物の表面形状を簡便に測定する方法として、三角測量の原理を用いた三次元形状測定方法が利用されている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、スリット状のレーザ光を被測定物に照射し、拡散反射した光をスリット光の照射方向と異なる方向から観察することで、被測定物の形状によって生じたスリット光の変形に基づいて、形状を測定する光切断法がある。
また、位相の異なる縞状の光を被測定物に照射し、被測定物での反射光の光強度情報を利用して、被測定物の表面の凹凸による位相の変化を求め、表面形状を測定するパターン投影法も知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６７４３０号公報（第２〜４頁、図８〜１０参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のような三角測量の原理を用いた三次元形状測定方法では、光を被測定物表面に照射し、被測定物の表面で拡散反射した光を利用して、三次元形状を測定している。このような方法で、表面が鏡面となっている被測定物を測定すると、照射する光が表面に対して略法線方向にしか反射されないため、反射光を捉えることが非常に困難となる。そのため、表面が鏡面となっている被測定物の三次元形状を算出することができないという問題がある。
また、表面が鏡面であり、かつ、照射光が透過するような透明な物体の場合には、照射した側の面と、透過後に光が抜け出る面（裏面）からそれぞれ反射が生じる場合があり、測定が正常におこなえないといった問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、表面が鏡面である被測定物の表面形状を測定することができる表面形状測定方法、及びこの表面形状測定方法を利用した眼鏡レンズの特性測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の表面形状測定方法は、表面が鏡面の被測定物の表面形状を測定するための表面形状測定方法であって、被測定物表面を結露させる結露工程と、被測定物表面が結露した状態で、光を照射する光照射工程と、前記被測定物表面で拡散反射した反射光を検出する検出工程と、前記検出工程で検出した光に基づいて、被測定物の表面形状を算出する表面形状算出工程とを有することを特徴とする。
【０００７】
このような本発明によれば、結露工程において、被測定物表面を結露させているため、被測定物表面が曇った状態となり、光照射工程で、光を照射すると、光が被測定物表面で拡散反射することとなる。そのため、この拡散反射した反射光を検出し、この反射光に基づいて、被測定物の表面形状を算出することができる。従って、表面が鏡面の被測定物の表面形状を正確に把握することができる。
また、被測定物表面を結露させた状態で光を照射しているので、光が被測定物表面で拡散反射することとなるため、表面が鏡面であり、さらに、照射光が透過するような被測定物であっても、従来のように、照射した側の面と、透過後に光が抜け出る面（裏面）からそれぞれ反射が生じることがなく、被測定物の表面形状を正確に把握することができる。
【０００８】
なお、本発明では、表面形状を測定する方法としては、被測定物表面で拡散反射した反射光を利用する測定方法であれば特に限定されず、例えば、いわゆる光切断法であってもよく、また、パターン投影法であってもよい。さらには、被測定物表面にスポット状の光を照射して、このスポット状の光の反射光を検出することにより、三角測量の原理を用いて、被測定物の表面形状を算出する方法等であってもよい。
【０００９】
この際、前記光照射工程では、スリット状の光を照射し、前記検出工程では、スリット状の光の照射方向と異なる方向から反射光を検出し、前記表面形状算出工程では、被測定物表面に応じた反射光の変形に基づき、三角測量の原理を用いて、被測定物の表面形状を算出することが好ましい。
このような本発明によれば、いわゆる光切断法により、表面形状を算出しているため、比較的広範囲を高速に計測することができる。例えば、従来より、光プローブ等を被測定物表面に対して走査し、光源からの可干渉光を被測定物表面と参照面とに照射して、被測定物からの戻り光と、参照面からの反射光とを干渉させて三次元形状を測定する方法があるが、このような方法では、被測定物の表面形状を狭い範囲で、測定することとなるので、測定に時間を要する。これに対し、本発明では、光切断法により、表面形状を算出するため、被測定物の表面形状を比較的広い面積で測定することができるので、測定時間を大幅に短縮することができる。
【００１０】
また、本発明は、前記光照射工程では、位相の異なる縞状の光を照射し、前記検出工程では、前記被測定物の各位相における反射光を撮像し、前記表面形状算出工程では、撮像された反射光に基づき、三角測量の原理を用いて被測定物の表面形状を算出するものであってもよい。
このような本発明によれば、いわゆるパターン投影法により、表面形状を算出しているため、比較的広範囲を高速で測定することができる。
【００１１】
さらに、本発明では、前記被測定物は、眼鏡レンズであり、前記光照射工程で照射する光は紫外線であることが好ましい。
一般に、プラスチック製の眼鏡レンズは、４００ｎｍ近辺から、短波長側の光を吸収する。本発明では、光照射工程で、被測定物に照射する光を紫外線とすることで、光が眼鏡レンズを透過しなくなり、表面形状の測定を安定的に行うことができる。
【００１２】
本発明の眼鏡レンズ特性測定方法は、眼鏡レンズ表面を結露させる結露工程と、前記眼鏡レンズ表面が結露した状態で、光を照射する光照射工程と、前記眼鏡レンズ表面で拡散反射した反射光を検出する検出工程と、前記検出工程で検出した光に基づいて、前記眼鏡レンズの表面形状を算出する表面形状算出工程と、前記眼鏡レンズの素材屈折率を取得するとともに、予め設定された測定点における眼鏡レンズの表面形状及び前記素材屈折率から眼鏡レンズの屈折特性を算出する屈折特性算出工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
ここで、眼鏡レンズの屈折特性とは、球面屈折力、円柱屈折力、乱視軸、プリズム屈折力、プリズム基底方向の少なくとも何れか一つを示す。
このような本発明によれば、上述した表面形状測定方法により、表面形状を算出しているので、表面形状を正確に把握することができる。そして、正確に算出された表面形状に基づいて眼鏡レンズの屈折特性を算出しているので、眼鏡レンズの屈折特性を正確に把握することができる。
【００１４】
また、従来から、屈折力の分布を把握するために、レンズメータを用い、眼鏡レンズ全面に渡って、測定を行う方法（例えば、特開平０８−２４７８９６号公報）があるが、このような方法では、眼鏡レンズや、レンズメータ側の光学系を移動させる必要があり、屈折力の分布を把握するのに時間を要するという問題がある。
これに対し、本発明では、表面形状を測定し、この表面形状に基づいて、屈折力を含む屈折特性を算出しているので、任意の多数の点を一度に算出することができる。従って、屈折力の分布も容易に把握することができる。
【００１５】
また、本発明の眼鏡レンズ特性測定方法では、前記眼鏡レンズは累進多焦点レンズであり、前記結露工程の前段で、眼鏡レンズを基準位置に設置するための眼鏡レンズの位置出し工程を備えることが好ましい。
【００１６】
このような本発明によれば、眼鏡レンズの位置出しを行った後、表面形状を測定し、屈折特性を算出しているので、特定の測定点のおける屈折特性を求めることが可能となる。累進多焦点レンズの場合には、予め設定された測定点の屈折特性を求める必要があるため、眼鏡レンズの位置出しを行うことは有用である。
【００１７】
さらに、本発明では、前記表面形状算出工程の後段で、眼鏡レンズの外形形状を算出する外形形状算出工程を有し、前記外形形状算出工程では、前記表面形状算出工程で、算出された表面形状に基づき、予め設定された基準平面から眼鏡レンズ表面までの高さ位置を把握して、眼鏡レンズの厚さ寸法を検出する厚さ寸法検出工程と、前記厚さ寸法検出工程において、眼鏡レンズの厚さ寸法が検出できない部分を眼鏡レンズの外周縁として認識する外形形状取得工程とを有することが好ましい。
このような本発明によれば、眼鏡レンズの厚さ寸法と外形形状を算出することができるので、適切な厚さに加工されているか否か、玉型加工の前段で、例えば、玉型形状が取れるか否か等を確認することができる。
また、従来、玉型形状が取れるか否かの確認は、紙面に印刷された玉型形状と眼鏡レンズとを目視で比較して、判断していたが、本発明では、外形形状を算出することができるので、判断精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態にかかる眼鏡レンズＬ（図２参照）の特性測定方法が示されている。
ここで、眼鏡レンズＬは、プラスチック製の透明な眼鏡レンズであり、表面（物体側の面及び眼球側の面）が鏡面である内面累進多焦点レンズである。
この眼鏡レンズＬの特性測定方法は、まず、眼鏡レンズＬの表面形状（物体側の面及び眼球側の面の双方の表面の形状）を測定する表面形状測定工程（処理Ｓ１）と、屈折特性算出工程（処理Ｓ２）と、外形形状算出工程（処理Ｓ３）とを有する。
【００１９】
［1.表面形状測定工程］
まず、表面形状測定工程（処理Ｓ１）について説明する。この表面形状測定工程（処理Ｓ１）は、眼鏡レンズＬの位置出し工程（処理Ｓ1-1）、眼鏡レンズＬの表面を結露させる結露工程（処理Ｓ1-2）、光照射工程（処理Ｓ1-3）、検出工程（処理Ｓ1-4）、表面形状算出工程（処理Ｓ1-5）を有する。
まず、はじめに、眼鏡レンズＬを設置台５（図３参照）上の基準位置に設置するための位置出し工程を実施する（処理Ｓ1-1）。後段の屈折特性算出工程（処理Ｓ２）では、予め設定された測定点（図２のＬ３，Ｌ４）における屈折特性を算出する必要があるため、表面形状を測定する前段で、眼鏡レンズＬの位置出しを行うことが必要となる。
眼鏡レンズＬには、図２に示すように、一対の隠しマークＬ１が形成されている。この隠しマークＬ１は、眼鏡レンズＬの成形型に付されたマークを転写させることで得られる。一対の隠しマークＬ１は、眼鏡レンズＬの光学的基準位置Ｌ２を挟んで等距離、例えば、１７ｍｍの位置にそれぞれ形成されている。この隠しマークＬ１に基づいて、眼鏡レンズＬの位置出しを行う。
なお、測定点Ｌ３は、眼鏡レンズＬの遠用部における測定点であり、測定点Ｌ４は、眼鏡レンズＬの近用部における測定点である。
【００２０】
位置出し工程では、図３に示す位置合わせ装置３を使用する。位置合わせ装置３は、眼鏡レンズＬを挟んで対向配置される照射部３１と、投写像表示部３２とを備えている。また、照射部３１と眼鏡レンズＬとの間には、投影式位置表示部３３が設置されている。
照射部３１は、眼鏡レンズＬに向けて照明光を照射するものである。
投影式位置表示部３３には、一対の位置合わせマーク３３１が付されている。
投写像表示部３２は、照射部３１により照射された眼鏡レンズＬの隠しマークＬ１の像及び投影式位置表示部３３の位置合わせマーク３３１の像を表示するもので、投写像表示部３２は半透明のスクリーンになっており、その投写像をカメラ３４によって撮影し、モニタ等で観察することが可能である。
【００２１】
このような位置合わせ装置３では、照明光を眼鏡レンズＬに向けて照射し、眼鏡レンズＬの隠しマークＬ１及び投影式位置表示部３３の位置合わせマーク３３１を投写像表示部３２に投影し、その投写像をカメラ３４によって撮影し、図示しないモニタ等で観察しながら、隠しマークＬ１と位置合わせマーク３３１が所定の位置関係になるように、眼鏡レンズＬを回転、移動させて、位置合わせをおこなう。
このような位置合わせ装置３を用い、眼鏡レンズＬを設置台５上の基準位置に設置する。
【００２２】
次に、設置台５上の基準位置に設置された眼鏡レンズＬの表面を結露させる結露工程（処理Ｓ1-2）を行う。
図４には、結露工程（処理Ｓ1-2）を実施するための結露装置１が示されている。
結露装置１は、三次元測定装置２（図５参照）で三次元形状が測定される眼鏡レンズＬの表面を結露させる装置である。この結露装置１は、内部にペルチェ素子１１が設置された中空の本体部１２と、この本体部１２に接続された配管１３，１４と、本体部１２内部の空気を循環させるファン１５，１６とを有する。
【００２３】
本体部１２内部には、本体部１２内部を２つに分割する仕切り壁１２１が設置されており、この仕切り壁１２１にペルチェ素子１１がはめ込まれている。ペルチェ素子１１は具体的な図示は省略するが、ｐ型半導体とｎ型半導体とを、金属片（電極）で接合して構成した接合対を複数有しており、これら複数の接合対は電気的に直列に接続され、ｎ型半導体からｐ型半導体へ、またはｐ型半導体からｎ型半導体へと直流電流が流れる。
ここで、ｎ型半導体からｐ型半導体へ直流電流を流すと、ペルチェ素子１１の一方の面が熱を吸収する吸熱部分となり、他方の面が熱を発生する発熱部分となる。
従って、本体部１２の仕切り壁１２１により分割された空間において、ペルチェ素子１１の一方の面が露出する側が冷却室１２２となり、ペルチェ素子１１の他方の面が露出する部分が加温室１２３となる。
【００２４】
冷却室１２２には、前述した配管１３が接続されており、この配管１３から冷却された空気が排出される。この配管１３の排出口部分に眼鏡レンズＬを設置しておくことで、眼鏡レンズＬが冷却されることとなる。
加温室１２３には、内部に液体、例えば、水を噴霧するためのノズル１７が接続されている。このノズル１７から水が加温室１２３内部に噴霧されると、水は、加温室１２３内の温度により、気体となって存在する。従って、加温室１２３内部は、高温多湿の状態となっている。
また、加温室１２３には、配管１４が接続されており、加温室１２３内部の空気がこの配管１４から排出される。この配管１４の排出口部分には、眼鏡レンズＬが設置できるようになっている。
【００２５】
結露工程（処理Ｓ1-2）は、以上のような結露装置１を用いて次のように行われる。
予め、ペルチェ素子１１を駆動しておき、結露装置１の冷却室１２２を冷却するとともに、加温室１２３を加温する。また、加温室１２３内にノズル１７から水を噴霧しておく。
次に、眼鏡レンズＬの表面と、配管１３の排出口とが向かい合うように設置台５を設置する。そして、配管１３から冷却室１２２内の冷却された空気を排出し、眼鏡レンズＬを冷却する。
次に、眼鏡レンズＬが充分に冷却されたら、設置台５を移動させ、配管１４の排出口と、眼鏡レンズＬの表面とが向かい合うように設置する。
そして、配管１４から加温室１２３内の高温多湿の空気を排出する。これにより、眼鏡レンズＬの表面が結露することとなる。なお、結露により、眼鏡レンズＬ表面に付着する水滴の大きさは、例えば、１０μｍ程度である。
【００２６】
以上のようにして結露工程（処理Ｓ1-2）が終了したら、光照射工程（処理Ｓ1-3）、検出工程（処理Ｓ1-4）、表面形状算出工程（処理Ｓ1-5）を実施する。
図５を参照して、光照射工程（処理Ｓ1-3）、検出工程（処理Ｓ1-4）、表面形状算出工程（処理Ｓ1-5）を実施するための三次元測定装置２について説明する。
この三次元測定装置２は、被測定物である眼鏡レンズＬの表面形状を光切断法に基づいて、測定するためのものである。三次元測定装置２は、眼鏡レンズＬに対して、レーザ光を照射するレーザ光発信装置２２と、眼鏡レンズＬでの拡散反射光を撮像する撮像手段２３と、制御装置２４とを有する。
【００２７】
レーザ光発信装置２２は、図示しないが、連続発振のレーザ光を発生するものであり、レーザ光として紫外線を射出するレーザ光源と、第一のシリンドリカルレンズと、第二のシリンドリカルレンズとを有する。このようなレーザ光発信装置２２では、レーザ光源から放射された光を第一のシリンドリカルレンズに通して拡散させた後に、第二のシリンドリカルレンズに通すことによってスリット状（直線状）のレーザ光が射出されることとなる。
このレーザ光発信装置２２は、眼鏡レンズＬの表面全面にわたってレーザ光を照射できるように矢印Ｒ方向に回動可能となっている。尚、レーザ光の照射方向の制御はこの方法に限られず、例えば、ガルバノミラーで角度を制御しても良い。
【００２８】
撮像手段２３は、結像レンズ２３１と、撮像手段本体２３２とを有している（図６参照）。撮像手段本体２３２は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を受光素子として備えたＣＣＤカメラである。なお、本実施形態では、撮像手段本体２３２をＣＣＤカメラとしたが、これに限らず、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサを受光素子として備えたものであってもよい。
制御装置２４は、レーザ光発信装置２２を駆動する駆動部２４１、撮像手段２３で撮像した反射光から眼鏡レンズＬの表面形状を算出する演算部２４２を有する制御部２４０と、演算結果を記憶する記憶部２４３とを有する。
【００２９】
演算部２４２では、光切断法に基づいて、次のようにして、眼鏡レンズＬの表面形状を算出する。図６を参照して説明する。
光切断法とは、眼鏡レンズＬから拡散反射して得られる反射光を結像レンズ２３１で撮像手段本体２３２に導き、眼鏡レンズＬ表面に応じた反射光の変形に基づき（すなわち、眼鏡レンズＬ表面の凹凸に従って変化する撮像手段本体２３２上の反射光の集光位置を検出し、これに基づいて）、眼鏡レンズＬ表面の３次元形状を測定する方法である。
ここで、レーザ光発信装置２２と、撮像手段２３とを結ぶ基線Ｔの長さ寸法をＴ１とする。レーザ光発信装置２２からレーザ光が角度θで放出され、このレーザ光がＡの位置にある眼鏡レンズＬの表面で反射され、撮像手段２３の結像レンズ２３１のある位置に角度φで入射して結像するものとする。
このとき、次の関係式が成立する。なお、Ｚａは、レーザ光発信装置２２からＡ点までの距離である。
【００３０】
【数１】
2005249487.tif 000003
【００３１】
次に、レーザ光が眼鏡レンズＬの表面のＢ点で反射された場合、撮像手段本体２３２での結像位置が、Ａ点の場合と、Ｘだけずれて結像したとすると、角度ωは式（２）ようになる。なお、Ｙは、結像レンズ２３１と、撮像手段本体２３２との距離である。
【００３２】
【数２】
2005249487.tif 000004
【００３３】
そして、レーザ光発信装置２２からＢ点までの距離Ｚｂは次のような式で示される。
【００３４】
【数３】
2005249487.tif 000005
【００３５】
レーザ光発信装置２２からのレーザ光を眼鏡レンズＬ表面全面を照射するように照射角度θで走査し、各照射角度θ毎に上記の計算を繰り返せば、眼鏡レンズＬの各反射点と基線Ｔとの距離Ｚ、すなわち、眼鏡レンズＬの表面形状が算出される。
【００３６】
以上のような、三次元測定装置２により、次のようにして、眼鏡レンズＬの表面形状の測定を行う。
まず、表面が結露した状態が維持された眼鏡レンズＬに対し、レーザ光発信装置２２からレーザ光を照射する（光照射工程、処理Ｓ1-3）。
次に、撮像手段２３により、眼鏡レンズＬでの拡散反射光を撮像し、検出する（検出工程処理Ｓ1-4）。そして、制御装置２４の演算部２４２により、検出した光に基づいて、上述した方法により、眼鏡レンズＬの表面形状を算出する（表面形状算出工程、処理Ｓ1-5）。そして、算出結果を制御装置２４の記憶部２４３に記憶する。このようにして、眼鏡レンズＬの表面の形状を測定することができる。
なお、本実施形態では、表面形状測定工程の後段で、眼鏡レンズＬの屈折特性等を算出するため、眼鏡レンズＬの一方の表面のみならず、他方の表面についても上述した処理Ｓ1-1〜Ｓ1-５を行い、他方の表面形状も把握する。
なお、これ以降の工程に至る過程で、眼鏡レンズＬの表面は結露が解消している。結露は時間の経過と共に自然と解消させることも可能であるが、例えば温風の吹きつけや除湿を組み合わせることで、短時間での解消が可能である。
【００３７】
［２．屈折特性算出工程］
以上のようにして、眼鏡レンズＬの表面形状を把握した後、屈折特性を算出する（屈折特性算出工程、処理Ｓ２）。屈折特性の算出は、上述した三次元測定装置２の制御装置２４に演算する機能を持たせて行ってもよく、また、制御装置２４とは別のパーソナルコンピュータ等を用いて行ってもよい。
ここで、屈折特性とは、本実施形態では、球面屈折力、円柱屈折力、乱視軸、プリズム屈折力、プリズム基底方向のことをいう。なお、球面屈折力、円柱屈折力、プリズム屈折力は、予め設定された測定点（例えば、測定点Ｌ３，Ｌ４）において算出する。
［2-1．曲率の算出］
まず、眼鏡レンズＬの眼球側の面の曲率を算出する（曲率算出工程、処理Ｓ2-1）。図７に示すように、眼鏡レンズＬの眼球側の面における光学的基準位置Ｌ２を通る基準線Ｌ５を中心として、１°毎に、１８０°分の各曲率を求める。なお、曲率は、予め設定されている測定点（例えば、測定点Ｌ３，Ｌ４）の屈折力を算出する際に必要となるので、測定点近傍の曲率を把握しておくことが好ましく、図８に示すように、例えば、予め設定されている測定点であるＬ３を中心とした３点から曲率を算出する。
次に、眼鏡レンズＬの物体側の面においても、光学的中心位置を通る基準線Ｌ５を中心として、１°毎に、１８０°分の各曲率を求める。この際、測定点Ｌ３から物体側の面に法線を延ばして、交差する点である点Ｌ６近傍の曲率を把握しておくことが好ましく、点Ｌ６を中心とした３点から曲率を算出する。
【００３８】
［2-2．屈折力の算出］
次に、予め眼鏡レンズＬの素材の屈折力を取得しておく（素材屈折力取得工程、処理Ｓ2-2）。
次に、屈折力の算出を行う（屈折力算出工程、処理Ｓ2-3）。眼鏡レンズＬの厚みｄ（例えば、測定点Ｌ３における屈折力を算出する場合には、測定点Ｌ３及び点Ｌ６間における中心の厚み（図８参照））を算出する。予め、所定の基準平面を設定し、この基準平面からの前記表面形状測定工程（処理Ｓ１）で測定した表面形状に基づいて、眼鏡レンズL表面２面（例えば、測定点Ｌ３及び点Ｌ６）までの距離を求める。そして、これを厚みｄとする。
次に、主点屈折力を以下の式に基づいて算出する。なお、ここで、Ｄは、眼鏡レンズＬの主点屈折力、Ｄ１は物体側の面の屈折力、Ｄ２は眼球側の面の屈折力、ｒ１は、物体側の面の曲率半径（ｍｍ）、ｒ２は、眼球側の面の曲率半径（ｍｍ）、ｎは、眼鏡レンズＬの素材の屈折率である。
【００３９】
【数４】
2005249487.tif 000006
【００４０】
【数５】
2005249487.tif 000007
【００４１】
【数６】
2005249487.tif 000008
【００４２】
次に、ここで、算出された主点屈折力Ｄを、頂点屈折力Ｄ’に変換する。
まず、図９に示すように、眼球側の面における焦点距離ｆを算出する。
【００４３】
【数７】
2005249487.tif 000009
次に、眼球側の面の頂点から主点までの距離ｈを算出する。
【００４４】
【数８】
2005249487.tif 000010
【００４５】
そして、眼球側の面のバックフォーカスＢｆを算出する。
【００４６】
【数９】
2005249487.tif 000011
【００４７】
以上のようにして、算出されたバックフォーカスＢｆの逆数が各面側の頂点屈折力Ｄ’となる。
このような頂点屈折力Ｄ’を、曲率算出工程で１°毎に算出した曲率毎に算出する。
そして、最も０．００Ｄに近い頂点屈折力Ｄ’が球面屈折力となり、０．００Ｄから最も大きく外れた頂点屈折力Ｄ’がトータル屈折力となる。円柱屈折力は、トータル屈折力から球面屈折力を差し引くことで、算出される。
【００４８】
［2-3．プリズム屈折力及び基底方向の算出］
さらに、眼鏡レンズＬのプリズム屈折力及び基底方向の算出を行う（プリズム屈折力及び基底方向算出工程、処理Ｓ2-4）。
まず、表面形状測定工程で取得した眼鏡レンズＬの表面形状に基づいて、測定点（例えば、測定点Ｌ３）を中心として、例えば、半径２．５ｍｍの円を想定し、この円の範囲内の眼球側の面（略平面）及び物体側の面（略平面）の傾きを算出する。
両面の傾きから、基底方向を求める。また、両面の形成する角度（プリズムの頂角αに該当）を求め、下記の式（１０）に基づいて、頂角αと、素材屈折率ｎとから偏角γを算出する。
【００４９】
【数１０】
2005249487.tif 000012
【００５０】
プリズム屈折力の単位は、プリズムディオプター（△）であり、１△は、１ｍで１ｃｍの偏向を与える屈折力と定義されている。従って、偏角γは、次の式（１１）のように定義できる。ここで、Ｐは眼鏡レンズＬの前記測定点に入射する光と射出される光との間の変位量を示し、プリズム屈折力Ｐに該当する。
【００５１】
【数１１】
2005249487.tif 000013
【００５２】
従って、プリズム屈折力Ｐは以下の式（１２）ように求められる。
【００５３】
【数１２】
2005249487.tif 000014
【００５４】
［３．外形形状算出工程］
次に、眼鏡レンズＬの外形形状の算出を行う（外形形状算出工程、処理Ｓ３）
予め、所定の基準平面を設定し、算出された表面形状測定に基づいて、この基準平面からの眼鏡レンズＬ表面２面までの距離を求める（厚さ寸法検出工程）。
外形形状は、この厚さ寸法が検出されない部分をつなぎ合わせることで、算出される（外形形状取得工程）。
【００５５】
以上のようにして算出された眼鏡レンズＬの屈折特性と、設計上の屈折特性とを比較し、所定の範囲内であれば、所望の特性を有するレンズであることが確認できる。また、算出した外形形状と、玉型形状とを比較することで、枠入れの際（眼鏡レンズＬを眼鏡フレームに入れる際）、所望の玉型形状がとれるか否かの判別を行うことができる。
【００５６】
従って、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）眼鏡レンズＬの表面形状を測定する表面形状測定工程において、眼鏡レンズＬの表面を結露させているため、眼鏡レンズＬ表面が曇った状態となり、光照射工程で、光を照射することで、光が眼鏡レンズＬ表面で拡散反射することとなる。従って、従来のように、照射した側の面と、透過後に光が抜け出る面（裏面）からそれぞれ反射が生じることはない。
そして、眼鏡レンズＬ表面で拡散反射した拡散反射光を検出することで、この反射光に基づいて、眼鏡レンズＬの表面形状を正確に算出することができる。従って、表面が鏡面であり、透明な眼鏡レンズＬの表面形状を正確に把握することができる。
【００５７】
（２）本実施形態では、いわゆる光切断法により、表面形状を算出しているため、比較的広範囲を高速に計測することができる。例えば、光プローブ等を眼鏡レンズ表面に対して走査して、光源からの可干渉光を眼鏡レンズと参照面とに照射して、眼鏡レンズからの戻り光と、参照面からの反射光とを干渉させて三次元形状を測定する方法があるが、このような方法では、眼鏡レンズの表面形状を狭い範囲で、測定することとなるので、測定に時間を要する。これに対し、本実施形態では、光切断法により、表面形状を算出しており、眼鏡レンズの表面形状を比較的広い面積で測定することができるので、測定時間を大幅に短縮することができる。
【００５８】
（３）眼鏡レンズＬは、４００ｎｍ近辺から、短波長側の光を吸収する。本実施形態では、レーザ光発信装置２２から射出されるレーザ光を紫外線としているため、光が眼鏡レンズＬを透過しなくなり、表面形状の測定を安定的に行うことができる。
（４）また、本実施形態では、眼鏡レンズＬの表面形状を正確に把握し、この把握した表面形状に基づいて、眼鏡レンズの屈折特性を算出しているので、正確な眼鏡レンズＬの屈折特性を把握することができる。
【００５９】
（５）従来から、屈折力の分布を測定する方法として、レンズメータを用い、眼鏡レンズ全面に渡って、測定を行う方法があるが、このような方法では、眼鏡レンズや、レンズメータ側の光学系を移動させる必要があり、屈折力の分布を把握するのに時間を要するという問題がある。
これに対し、本実施形態では、表面形状を測定し、この表面形状に基づいて、屈折力を算出しているので、任意の多数の点を一度に算出することができる。従って、屈折力の分布も容易に把握することができる。
（６）また、本実施形態では、眼鏡レンズＬの位置出しを行った後、表面形状を測定し、屈折特性を算出しているので、予め設定された特定の測定点のおける屈折特性を求めることが可能となる。
【００６０】
（７）さらに、外形形状算出工程において、眼鏡レンズＬの外形形状を算出することで、玉型加工の前段で、例えば、玉型形状が取れるか否か等を確認することができる。
また、従来、玉型形状が取れるか否かの確認は、紙面に印刷された玉型形状と眼鏡レンズとを目視で比較して、判断していたが、本実施形態では、外形形状を算出することができるので、判断精度を向上させることができる。
さらに、外形形状算出工程では、眼鏡レンズＬの厚さ寸法を取得しているので、適切な厚さに加工されているか否かの判断も行うことができる。
（８）従来、眼鏡レンズＬの屈折特性及び外形形状の検査を行う際に、眼鏡レンズＬの屈折特性を、レンズメータにより測定し、所定の値を示すか否か判断することで屈折特性の検査を行い、また、外形形状を紙面に印刷された玉型形状と眼鏡レンズとを比較して、外形形状の検査を行っていた。
これに対し、本実施形態では、測定した眼鏡レンズＬの表面形状から外形形状及び屈折特性を算出することができるため、一つの工程で、屈折特性及び外形形状の検査を行うこことが可能であり、検査における作業を簡略化させることができる。
【００６１】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、表面形状測定工程において、いわゆる光切断法により、眼鏡レンズＬの表面形状を測定していたが、これに限らず、いわゆるパターン投影法により測定してもよい。
例えば、図１０に示すような、三次元測定装置４を使用する。この三次元測定装置４は、プロジェクタ４１と、撮像手段４２と、制御装置４３とを有する。プロジェクタ４１は、光源４１１と、位相格子４１２と、格子駆動装置４１３とを有している。光源４１１は、例えば、ハロゲンランプやＬＥＤ(light emitting diode)等である。光源４１１からは、可視光線が射出されるとしてもよく、また、紫外線が射出されるとしてもよい。
位相格子４１２は、正弦波状の光量分布を持つ縞からなるものであり、正弦波状の濃淡パターンが描かれたフィルムである。
格子駆動装置４１３は、位相格子を駆動するものであり、眼鏡レンズＬに対して投写する光パターンをずらすことができる。
撮像手段４２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を備えた受光素子として備えたＣＣＤカメラである。
【００６２】
このような三次元測定装置４では、９０度ずつ位相をずらして、各位相における眼鏡レンズＬから反射光を撮像する。そして、４回の撮影を行って得られた４枚の画像を解析し、画像の各画素と縞の位置および位相との関係を求め、三角測量の原理を用いて眼鏡レンズＬ表面上の各点までの距離を求め、これにより、眼鏡レンズＬの表面形状を把握する。
このような三次元測定装置４を用いて、眼鏡レンズＬの表面形状を測定した場合であっても、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６３】
さらにまた、上述したような位相格子を用いたパターン投影法でなく、光強度が一定の割合で変化する濃度傾斜光を投影して画像を取得し、三次元情報を求める他のパターン投影法により、眼鏡レンズＬの表面形状を測定してもよい。
また、前記実施形態では、表面形状測定工程において、眼鏡レンズＬの表面形状を測定した後、その測定結果に基づいて、屈折特性等を算出していたが、測定した眼鏡レンズＬの表面形状に基づいて、例えば、レーザ加工を行ってもよい。レーザ加工を行う際には、眼鏡レンズＬの表面の傾斜に応じて、レーザ光の焦点位置を移動させる必要がある。眼鏡レンズＬの表面形状測定工程では、正確な表面形状を把握することができるため、この結果に基づいて、レーザ加工を行うことで、正確にレーザ加工を行うことができる。
【００６４】
さらに、前記実施形態では、眼鏡レンズＬを内面累進多焦点レンズとしたが、外面累進多焦点レンズであってもよく、また、単焦点のレンズであってもよい。
また、前記実施形態の表面形状測定工程で使用する結露装置は、前述した結露装置１に限らず、被測定物表面に結露を発生させることができる構造であれば任意である。例えば、冷却器と、ヒータ等を用いて水を蒸発させる加湿器とを有する構造としてもよい。この場合には、冷却器により、被測定物を冷却した後、加湿器から排出される空気により被測定物表面を結露させる。
また、前記実施形態では、表面形状測定工程において、眼鏡レンズＬの表面形状を測定したが、これに限らず、表面が鏡面の被測定物であれば、任意であり、例えば、眼鏡レンズ以外の他の光学部品であってもよい。さらには、光学部品を製造するための型等であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、表面が鏡面の被測定物の表面形状の測定、例えば、眼鏡レンズの表面形状の測定に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施形態にかかる眼鏡レンズの特性測定方法を示すフローチャート。
【図２】本発明の実施形態にかかる眼鏡レンズを示す平面図。
【図３】前記実施形態における位置合わせ装置を示す模式図。
【図４】前記実施形態における結露装置を示す模式図。
【図５】前記実施形態における三次元測定装置を示す模式図。
【図６】光切断法の原理を示す模式図。
【図７】眼鏡レンズの曲率算出工程を説明する図。
【図８】眼鏡レンズの曲率算出工程を説明する図。
【図９】眼鏡レンズの屈折力算出工程を説明する図
【図１０】三次元測定装置の変形例を示す模式図。
【符号の説明】
【００６７】
１…結露装置、２…三次元測定装置、３…位置合わせ装置、４…三次元測定装置、５…設置台、１１…ペルチェ素子、１２…本体部、１３…配管、１４…配管、１５，１６…ファン、１７…ノズル、２２…レーザ光発信装置、２３…撮像手段、２４…制御装置、３１…照射部、３２…投写像表示部、３３…投影式位置表示部、３４…カメラ、４１…プロジェクタ、４２…撮像手段、４３…制御装置、１２１…壁、１２２…冷却室、１２３…加温室、２３１…結像レンズ、２３２…撮像手段本体、２４０…制御部、２４１…駆動部、２４２…演算部、２４３…記憶部、３３１…マーク、４１１…光源、４１２…位相格子、４１３…格子駆動装置、L…眼鏡レンズ、Ｌ２…光学的基準位置、Ｌ３，Ｌ４…測定点、Ｌ５…基準線、Ｌ６…点
【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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