(57)【要約】【課題】微小径のレンズであっても高精度に測定可能であり、レンズが傾いて取り付けられても正確に外径を測定することを可能にする。【解決手段】レンズＷの外径を測定するためのレンズ外径測定装置１は、レンズＷの一方の光学面と接触してレンズＷを保持するレンズホルダ７と、レンズホルダ７に保持されたレンズＷに径方向から光を照射する光源部１３と、レンズＷを挟んで光源部１３と対向した受光部１４とを有し、所定の断面におけるレンズＷの外径を非接触で測定可能な測定部５と、光源部１３に対するレンズホルダ７の傾きを調節可能に構成された調節部３と、レンズホルダ７及び調節部３を自身の軸線回りに回転させるためのスピンドル９と、測定部５と接続されて設けられ、測定部５からの信号に基づいてレンズＷの外径を演算する演算部６とを備えることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズの外径を測定するためのレンズ外径測定装置であって、
前記レンズの一方の光学面と接触して前記レンズを保持する保持部材と、
前記保持部材に保持された前記レンズに径方向から光を照射する光源と、前記レンズを挟んで前記光源と対向した受光部とを有し、所定の断面における前記レンズの外径を非接触で測定可能な非接触外径測定部と、
前記光源に対する前記保持部材の傾きを調節可能に構成された調節部と、
前記保持部材及び前記調節部を自身の軸線回りに回転させるための回転機構と、
前記非接触外径測定部と接続されて設けられ、前記非接触外径測定部からの信号に基づいて前記レンズの外径を演算する演算部と、
を備えることを特徴とするレンズ外径測定装置。
【請求項２】
前記調節部によって前記保持部材の傾きを変化させながら前記演算部によって演算された前記レンズの外径値のうち、最小の値を検出して検知信号を出力する最小外径値告知部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレンズ外径測定装置。
【請求項３】
前記保持部材は、前記レンズの外径に対応して複数設けられており、前記調節部に交換可能に取り付けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ外径測定装置。
【請求項４】
前記保持部材は、前記レンズの加工機に装着可能な形状を有するレンズヤトイであることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ外径測定装置。
【請求項５】
前記非接触外径測定部は、前記保持部材に対して、前記回転機構の回転軸線方向に相対移動可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ外径測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズの外径を測定するレンズ外径測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズの外径を測定する場合、ノギスやマイクロメータを用いて測定対象のレンズを挟持して測定することが多い。しかし、対象のレンズが小径である等の場合、精度の確保や測定操作が容易でなく、レンズの取り扱いのミスによりレンズの紛失等が起こる場合があるため、非接触式の方法で外径を測定することが好ましい。
【０００３】
非接触の状態で物品の外径を測定する装置としては、特許文献１に記載の装置が知られている。図６に示すように、この装置１００は、測定対象である所定の長さの線条体１０５の端部を挟持して回転可能に構成された線条体挟持・回転機構部１０１と、線条体挟持・回転機構部１０１に挟持された線条体１０５の外径を非接触応対で測定できるレーザ外径測定ヘッド１０２が取り付けられた本体１０３と、本体１０３からの測定信号を受信して、線条体１０５の外径平均値、外径最大値、偏平度等を演算、表示、記録可能な演算装置１０４とを備えて構成されている。
【特許文献１】特開２００１−４１７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の装置でレンズの外径を測定しようとすると、以下の問題がある。
特許文献１に記載の装置は、測定対象が線材であり、線条体挟持・回転機構部１０１等の各機構の構造がレンズ測定に適していない。具体的には、線条体挟持・回転機構部１０１は、単に線条体の端部を固定しているだけであるので、仮に測定対象のレンズがレーザ外径測定ヘッド１０２に対して傾いた状態で挟持固定されると、当該レンズの外径値は、実際よりも大きな値として計測される。上述の傾きを修正するための機構は、特許文献１に記載の装置には設けられていないため、このような場合、レンズの外径を正確に測定することができないという問題がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、微小径のレンズであっても高精度に測定可能であり、レンズが傾いて取り付けられても正確に外径を測定することができるレンズ外径測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、レンズの外径を測定するためのレンズ外径測定装置であって、前記レンズの一方の光学面と接触して前記レンズを保持する保持部材と、前記保持部材に保持された前記レンズに径方向から光を照射する光源と、前記レンズを挟んで前記光源と対向した受光部とを有し、所定の断面における前記レンズの外径を非接触で測定可能な非接触外径測定部と、前記光源に対する前記保持部材の傾きを調節可能に構成された調節部と、前記保持部材及び前記調節部を自身の軸線回りに回転させるための回転機構と、前記非接触外径測定部と接続されて設けられ、前記非接触外径測定部からの信号に基づいて前記レンズの外径を演算する演算部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明のレンズ外径測定装置によれば、調節部によってレンズを保持した保持部材の傾きを変化させ、回転機構を回転させることによって、演算部によってレンズの外径が正確に測定される。
【０００８】
本発明のレンズ外径測定装置は、前記調節部によって前記保持部材の傾きを変化させながら前記演算部によって演算された前記レンズの外径値のうち、最小の値を検出して検知信号を出力する最小外径値告知部をさらに備えてもよい。この場合、最小外径値告知部がレンズ外径の最小値を検知して信号を出力するため、当該信号を手がかりにしてレンズの傾きが適切に調節され、より容易に正確な外径測定を行うことができる。
【０００９】
前記保持部材は、前記レンズの外径に対応して複数設けられており、前記調節部に交換可能に取り付けられてもよい。この場合、レンズのおおよその外径に応じた適切な保持部材を選択して使用することにより、より精度の高い外径測定を行うことができる。
【００１０】
前記保持部材は、前記レンズの加工機に装着可能な形状を有するレンズヤトイであってもよい。この場合、加工機への着脱が容易であるので、レンズ加工中の加工精度の確認や、追加工等を容易に行うことができる。
【００１１】
前記測定部は、前記保持部材に対して、前記回転機構の回転軸線方向に相対移動可能であってもよい。この場合、１つのレンズの異なる断面における外径測定をスムーズに行い、レンズ全体としての最大外径を容易に測定することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のレンズ外径測定装置によれば、微小径のレンズであっても高精度に測定可能であり、レンズが傾いて取り付けられても正確に外径を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の第１実施形態について、図１から図４を参照して説明する。図１は、本実施形態のレンズ外径測定装置（以下、単に「外径測定装置」と称する。）１を示す斜視図であり、図２は、外径測定装置１の構成を示す図である。
図１及び図２に示すように、外径測定装置１は、レンズＷを保持する保持部２と、保持部２の傾きを調節するための調節部３と、保持部２及び調節部３を回転させるための回転部４と、保持部２に保持されたレンズＷの外径を非接触で測定する測定部（非接触外径測定部）５と、測定部５に接続された演算部６とを備えている。
【００１４】
保持部２は、レンズＷを吸着して保持するレンズホルダ（保持部材）７と、レンズホルダ７が取り付けられる固定部材８とを有する。レンズホルダ７は、図示しない吸引機構と接続されており、レンズＷの一方の光学面Ｗａが吸着されて保持される。固定部材８は、調節部３の上面の揺動ステージ（後述）上に、揺動ステージと同軸となるように取り付けられており、レンズホルダ７が着脱自在に固定される。
レンズホルダ７と固定部材８との固定手段としては、各種の機構を採用することができる。本実施形態においては、固定部材８の軸線上に突出して設けられた雄ネジ部８Ａに、レンズホルダ７の雌ネジ部７Ａが嵌合することによって両者が一体に固定されている。
なお、レンズホルダ７は、レンズを吸着保持する吸着面の大きさが異なるものが複数種類用意されており、測定対象のレンズのおおよその径に合わせて、適宜選択することができる。
【００１５】
調節部３の上面は、図１に矢印で示すα及びβ方向にあおり移動可能な揺動ステージ３Ａとなっている。揺動ステージ３Ａの下方には、揺動ステージ３Ａをα方向に移動させるための第１調節ステージ３Ｂと、揺動ステージ３Ａをβ方向に移動させるための第２調節ステージ３Ｃとが積層されている。調節部３としては、公知のゴニオステージ等を採用することが可能である。
【００１６】
回転部４は、調節部３の下方に取り付けられたスピンドル（回転機構）９と、スピンドル９を回転させるための一対のプーリ１０Ａ及び１０Ｂとを有している。
スピンドル９は、調節部３と同軸となるように取り付けられている。スピンドル９の下方にはスピンドル９の回転軸９Ａと同軸の連結軸９Ｂが延びており、スピンドル９は連結軸９Ｂを介してプーリ１０Ａと連結されている。
【００１７】
プーリ１０Ａは、もう一方のプーリ１０Ｂとベルト１１によって連結されている。プーリ１０Ｂは、ハンドル１２と同軸に連結されており、ユーザがハンドル１２を回転させると、連動して回転するプーリ１０Ｂの回転がベルト１１を介してプーリ１０Ａに伝達され、調節部３及び調節部３に固定された保持部２を、スピンドル９の軸線（回転軸９Ａ）回りに回転させることができる。第１調節ステージ３Ｂ及び第２調節ステージ３Ｃの揺動中心は、スピンドル９の軸線上に位置するように設定されている。
【００１８】
測定部５は、光源部１３と、受光部１４とを有している。光源部１３と受光部１４とは、レンズＷを径方向、すなわち光学面Ｗａと略平行の方向（すなわち外周面Ｗｂ側）からレンズＷを挟んで互いに対向するように配置されている。光源部１３からは、帯状の平行光が照射される。照射された平行光は、レンズＷによって一部遮られて受光部１４に到達する。受光部１４で受光された光は、光量に応じた信号として演算部６に送られ、処理されることによってレンズＷの外径を非接触で測定することができる。
また、測定部５は、図示しない移動機構によってスピンドル９の軸線（回転軸線）と平行に上下に移動することができ、レンズＷの異なる断面の外径を測定することができる。
【００１９】
演算部６は、受光部１４からの信号を処理する演算回路１５と、演算回路１５の算出値に応じて信号を発信する告知部（最小外径値告知部）１６と、演算回路１５の演算結果を表示するための表示部１７とを有する。演算部６は、測定部５に接続されたパソコン等の機器によって構成されてもよい。
【００２０】
演算回路１５は、受光部１４からの信号に基づいて、レンズＷによって光源部１３からの光が遮られた領域を算出し、当該領域の任意の水平断面（すなわち、スピンドル９の軸線と直交する方向の断面）における寸法を外径値として算出する。
【００２１】
告知部１６は、調節部３の各調節ステージ３Ｂ、３Ｃが操作された際の任意の水平断面におけるレンズＷの外径値をモニターし、最小値を検出したときに信号を出力する。詳細は後述する。
表示部１７は、各種ディスプレイ等の公知の構成を採用することができ、演算回路１５と一体に設けられてもよいし、演算回路１５と接続された別体の機器であってもよい。
【００２２】
上記のように構成された外径測定装置１の使用時の動作について、以下に説明する。
ユーザは、測定対象のレンズＷに適した大きさの吸着面を有するレンズホルダ７を選択して、固定部材８にネジ嵌合させて固定する。そして、レンズホルダ７の吸着面にレンズＷの一方の光学面Ｗａを吸着させて、レンズＷをレンズホルダ７に保持させる。このとき、レンズＷは、レンズホルダ７に無作為にのせた状態で保持されるので、レンズＷの光軸はスピンドル９の回転軸９Ａと一致しているとは限らず、多くの場合、光軸が回転軸９Ａと一定の傾きを有した状態で保持されている。
【００２３】
レンズＷの光軸がスピンドル９の回転軸９Ａに対して傾いた状態で外径測定を行うと、図３に示すように、レンズＷの外径の値が、実際の外径値φＡよりも大きいφＢとして測定されることがある。これを防いで正確に外径を測定するために、調節部３を操作してレンズＷの向きを調節する。以下にこの調節手順について説明する。
【００２４】
まずユーザは、測定部５の光源部１３から平行光を出射させ、当該平行光と第１調節ステージ３Ｂのあおり方向とが直角をなすように、ハンドル１２を回転させてスピンドル９及び調節部３を回転させ、第１調節ステージ３Ｂの位置を調節する。
【００２５】
平行光と第１調節ステージ３Ｂのあおり方向とのなす角度が直角となったら、ユーザは、ツマミを操作して、第１調節ステージ３Ｂをα方向に揺動させる。揺動中、演算部６の演算回路１５は受光部１４からの信号に基づいてレンズＷの外径を算出する。演算回路１５は算出された外径値が最小値を更新するごとに当該最小値を記憶する。最小値が検出されたときは、告知部１６から最小値である旨を知らせる信号が出力される。この信号は、音声として出力されてもよいし、表示部１７に視覚的な情報として表示されてもよい。
【００２６】
レンズＷの外径値は、適正に加工されていない等の稀な例外を除き、レンズＷの光軸がスピンドル９の回転軸９Ａと一致するときに最小となる。ユーザは、告知部１６からの信号を指標として第１調節ステージ３Ｂを揺動させ、外径値が最小となるポイントで第１調節ステージ３Ｂを固定する。これで、レンズＷのα方向における傾き調節が完了する。
【００２７】
レンズＷのα方向における傾き調節が完了したあと、ユーザはハンドル１２を操作してスピンドル９を回転させ、光源部１３からの平行光と第２調節ステージ３Ｃのあおり方向とが直角をなすように第２調節ステージ３Ｃの位置を調節する。そして、第２調節ステージ３Ｃを上述の第１調節ステージ３Ｂと同様に操作して、レンズＷのβ方向における傾き調節を行う。β方向における傾き調節が終了すると、レンズＷの光軸とスピンドル９の回転軸９Ａとが略一致した状態となり、正確な外径測定が可能な状態となる。
【００２８】
その後ユーザは、ハンドル１２を操作して、調節部３及び保持部２を３６０度以上回転させる。回転中、演算回路１５は、レンズＷの外径値を算出し続け、最大の値をレンズＷの確定外径値として表示部１７に表示する。
なお、レンズＷが所定値以上の厚みを持っている等の理由で、例えば図４に示すようにＨ１、Ｈ２、Ｈ３の３つの断面における外径測定を行いたい場合は、図示しない移動機構によって測定部５を各断面の高さに移動させて、それぞれの断面において外径測定を行えばよい。
【００２９】
本実施形態の外径測定装置１によれば、スピンドル９に同軸に設置された調節部３によって、保持部２のレンズホルダ７に保持されたレンズＷの傾きを調節することができるので、レンズＷがスピンドル９の回転軸線に対して傾きを有する状態でレンズホルダ７に保持されても、的確にレンズＷの傾き調節を行って正確に外径を測定することができる。
【００３０】
また、調節部３を操作してレンズＷの傾きを調節する際に、レンズＷの外径値が最小となると告知部１６が信号を出力するので、ユーザはレンズＷの光軸とスピンドル９の回転軸９Ａとが略一致するポイントを容易に認知して調節部３の調節操作を行うことができる。
【００３１】
さらに、測定部５が、スピンドル９の軸線と平行に上下に移動することができるように構成されているので、レンズＷの異なる複数の断面において容易に外径測定を行うことができる。
【００３２】
本実施形態においては、測定部５に図示しない移動機構が設けられている例を説明したが、測定部５が保持部２に対してスピンドル９の軸線と平行に相対移動可能でさえあれば、レンズＷの異なる複数の断面の外径測定を容易に行うことができる。したがって、測定部５に移動機構を設けるのに代えて、スピンドル９又は調節部４等に、スピンドル９の軸線方向に沿って移動可能となるように移動機構を設けてもよい。
【００３３】
次に本発明の第２実施形態の外径測定装置について、図５を参照して説明する。本実施形態の外径測定装置２１と、上記第１実施形態の外径測定装置１との異なるところは、レンズの傾き調節を含む一連の測定工程を自動で行えるように構成されている点である。
なお、上記第１実施形態に既出の各構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３４】
図５は、外径測定装置２１の全体の構成を示す図である。外径測定装置２１は、調節部３及び回転部２６の動作を制御するための制御部２２を備えている。
【００３５】
レンズＷは他の加工機に着脱可能な形状を有するレンズヤトイ２３にヤニ等で貼りつけられて保持されている。すなわち、本実施形態では、レンズヤトイ２３が保持部材として機能する。保持部２４のレンズホルダ２５は、レンズヤトイ２３を嵌合固定可能な形状に形成されている。
【００３６】
調節部３の各調節ステージ３Ｂ、３Ｃには、図示しないモータ等の駆動機構が設けられており、制御部２２に接続されている。そして、制御部２２の制御によってあおり移動が可能となっている。
【００３７】
回転部２６のスピンドル９の回転軸９Ａと同軸の連結軸９Ｂには、カップリング２７を介してエンコーダ２８が取り付けられている。エンコーダ２８は、制御部２２に取り付けられており、スピンドル９の回転量を制御部２２が認識可能となっている。
また、プーリ１０Ｂには、モータ２９が取り付けられており、モータ２９は制御部２２に接続されている。したがって、制御部２２の制御によってモータ２９が駆動されてスピンドル９を回転させることができる。
【００３８】
制御部２２は、パソコン３０に接続されている。さらに、演算部６もパソコン３０に接続されている。
他の例として、制御部２２及び演算部６がパソコン３０内に格納され、制御部２２、及び告知部１６や表示部１７を含む演算部６の機能をパソコン３０が果たすように外径測定装置２１が構成されてもよい。
【００３９】
上記のように構成された外径測定装置２１においては、レンズヤトイ２３にレンズＷを保持させて保持部２４に固定し、ユーザが外径測定装置２１を起動すると、制御部２２がモータ２９及び調節部３を動作させ、演算部６の検出値に基づいて自動的にレンズＷの傾き調節を行う。その後、モータ２９を介してスピンドル９を回転させながら測定部５及び演算部６を用いて自動的に外径の測定を行う。
【００４０】
本実施形態の外径測定装置２１によれば、制御部２２が各機構を制御することによって一連の外径測定作業が自動的に行われる。したがって、ユーザはレンズヤトイ２３にレンズＷを保持して保持部２４にセットするだけで正確な外径測定を容易に行うことができる。
また、レンズＷを保持する保持部材が、他の加工機に着脱可能なレンズヤトイ２３であるので、加工中又は加工後の精度評価、あるいは形状評価後の追加工を容易に行うことができる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態のレンズ外径測定装置を示す斜視図である。
【図２】同レンズ外径測定装置の全体の構成を示す図である。
【図３】レンズの傾きと測定される径の関係を示す図である。
【図４】レンズの複数の断面において外径を測定する例を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態のレンズ外径測定装置の全体の構成を示す図である。
【図６】従来の外径測定装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１、２１  レンズ外形測定装置
３  調節部
５  測定部（非接触外径測定部）
６  演算部
７  レンズホルダ（保持部材）
９  スピンドル（回転機構）
１３  光源部
１４  受光部
１６  告知部（最小外径値告知部）
２３  レンズヤトイ（保持部材）
【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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