JPS62276403A - 形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は形状測定装置に関し、例えば眼鏡フレームやレ
ール等の線状体の形状を測定する場合に適用して好適な
ものである。

〔従来の技術〕

従来例えば眼鏡フレームなどの線状体の立体的形状を測
定する形状測定装置は、眼鏡フレームの内面に機械的な
接触子を押し当てながら眼鏡フレームの内面に沿う方向
に移動させて行き、その結果接触子が眼鏡フレームの内
面形状に倣うように変位することを利用して、当該変位
量を検出することによって［ｉフレームの形状を測定す
るいわゆる倣い加工の手法を利用した構成のものが用い
られている。

そして形状測定装置によって測定された形状は、例えば
プラスチック材料でなる杉板状に型取りされ、かくして
眼鏡フレームの内面の形状と同じ外周形状を有するレン
ズの正型を製作するようになされている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところがこのようにして線状体の形状を測定する場合、
機械的接触子を眼鏡フレームに押し当てることを原理と
しているため、眼鏡フレームが当該接触圧によって変形
を受けるおそれがあり、特に弾力性が大きい材質のＩＮ
鏡フレームを測定する場合には、測定結果の誤差を無視
し得なくなるおそれがある。

また従来の方法によって高い精度で眼鏡フレームの形状
を測定しようとする場合、眼鏡フレームの形状が立体的
に湾曲しているのに対して、これを平板状の杉板に型取
りするようになされているために、眼鏡フレームの湾曲
形状を忠実に写し取ることができない原理的な問題があ
る。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、線状体の
形状を非接触的な手法によって測定することができるよ
うにした形状測定装置を提案しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる問題点を解決するため本発明においては、被観測
対象を構成する線状体２に対して走査光を照明する照明
手段（１１，１２，１４）と、その走査光１３を線状体
２において反射して得られる反射光束１５から一対のス
ポット光を形成するマスク手段１６と、一対のスポット
光を受けてその入射位置ｄ、、ｄ、を表す検出出力を得
る検出手段１７とを具え、スポット光１７Ａ、１７Ｂの
入射位置ｄ、、ｄ！に基づいて線状体２の形状を測定す
るようにする。

〔作用〕

検出手段１７上に入射する一対のスポット光１７Ａ、１
７Ｂは、マスク手段１６に対する線状体２の位置が縦方
向及び又は横方向に相対的に変化すれば、これに応じて
変化する。

か（して走査光の走査に応じて検出手段１７から得られ
る検出出力の変化は線状体２の立体的な形状を表すこと
になり、その結果非接触的な手段を用いて線状体２の立
体的形状を測定することができる。

〔実施例〕

以下図面について、本発明の一実施例を、線状体を閉ル
ープを有する枠形状に成形した眼鏡のフレームの形状を
測定する形状測定装置に適用した実施例として、詳述す
る。

（１）第１の実施例 第１図において、１は形状測定装置を示し、被測定対象
としての線状体を構成する眼鏡フレーム２の枠部が構成
する枠空間内に配設されている。

形状測定装置１は光源１１から出射した光を、第２図に
示すように、横長の窓１２Ａを有するスリット１２を通
すことによって線状光束１３を得、この線状光束１３を
ハーフミラ−１４によって眼鏡フレーム２の内面側に折
り曲げ、かくして線状光束１３を眼鏡フレーム２の延長
方向と交差させるように走査光として眼鏡フレーム２を
照射する。

線状光束１３は、実質上眼鏡フレーム２の内面の１点に
おいてこれを交差するように照射し、その反射光束１５
が反射点Ｐ、を新たな光源としてここからの光がハーフ
ミラ−１４を透過してマスク１６に達する。

マスク１６は、第３図に示すように、縦方向に所定の距
離だけ離間した位置に形成された一対の窓１６Ａ及び１
６Ｂを有し、反射点Ｐ＋における散乱によって得られた
反射光束１５のうち、縦方向の窓１６Ａ及び１６Ｂを通
して検出素子１７上に入射させる。かくして検出素子１
７上には窓１６Ａ及び１６Ｂに対応する光スポット１７
Ａ及び１７Ｂが形成される。

以上の構成に加えて形状測定装置１は、マスク１６上の
２つの窓１６Ａ、１６Ｂを通る縦方向の中心線１８を中
心として回転するように構成され、かくして反射光束１
５が走査光として眼鏡フレーム２の内側面を走査したと
きこれに応じて移動する反射点Ｐ、に対応する光スポッ
ト１７Ａ及び１７Ｂを、検出素子１７上に形成し得るよ
うになされている。

以上の構成において、形状測定装置１が中心線１８を軸
として回転することによって反射光束１５を発生する反
射点Ｐ１が眼鏡フレーム２の内面に沿って移動して行く
が、その移動に基づいて検出素子１７上に形成される光
スポット１７Ａ及び１７Ｂの間隔Ｄ（第４図）は、マス
ク１６の位置従って中心線１８の位置から反射点Ｐ、ま
での横方向の距離Ｒに対応する値になり、距離Ｒが小さ
くなればこれに応じて間隔りが大きくなる。従って検出
素子１７からの検出出力に基づいて、光スポラ１−１７
Ａ及び１７Ｂの位置ｄ、及びｄ！を検出しく第４図）、
その差によって表される間隔りを求めれば、これに基づ
いて中心線１８から反射点Ｐｌ　（従って眼鏡フレーム
２の内側面）までの横方向の距離Ｒを測定することがで
きる。

また光スポラ）１７Ａ及び１７Ｂの縦方向（すなわちＺ
方向）の位置がマスク１６に対して相対的に変化すると
、それに応じて光スポット１７Ａ及び１７Ｂの位置ｄ１
及びｄ２が変化する。この変化は、　光スポット１７Ａ
及び１７Ｂの中間点Ｐ２の位置ｄ、の変化として検出す
ることができる。この中間位置ｄ、は、第１図において
マスク１６上における窓１６Ａ及び１６Ｂの中間点Ｐ０
を通って反射点Ｐ＋から延長する仮想線１９が、検出素
子１７上に到達する位置を表している。

ところでマスク１６の中間点Ｐ０を通って横方向（すな
わちＸ方向）に延長する基準軸を考えたとき、この基準
軸から反射点Ｐ＋までの縦方向（すなわち２方向）の距
離Ｚ４が変化すれば、これに対応するように検出素子１
７上の点Ｐ２も変化することになる。かくして中間点Ｐ
２の位置ｄ３を検出することによって、反射点Ｐ、のＺ
方向の位置の変化を測定することができる。

以上の構成によれば、検出素子１７から光スポラ）１７
Ａ及び１７Ｂの間隔りを検出することによって、反射点
Ｐ、のＸ方向の距離Ｒを測定できると共に、　光スポッ
ト１７Ａ及び１７Ｂの中間点Ｐ２の位置ｄ、を検出する
ことによって反射点Ｐ＋の２方向の位置を測定すること
ができる。

かくして走査光としての線状光束１３を中心線１８を中
心として回転走査させることにより、線状体でなる眼鏡
フレーム２の内面の立体的な枠形状を非接触の手法で測
定することができる。

（２）　　第２の実施例 第５図は本発明の第２の実施例を示すもので、形状測定
装置１は中心線１８を中心として回転するミラー２１を
有し、ハーフミラ−１４から射出される線状光束１３及
び反射点Ｐ、から反射される反射光束１５を９０＠だけ
折り曲げるようになされている。

かくしてこの実施例の場合光源１１ないし検出素子１７
までの光学系によって構成される形状測定装置本体は、
Ｒ鏡フレーム２に対して縦方向に外側位置に配置され、
眼鏡フレーム２の枠空間の内部には、回転するミラー２
１を配設するだけの使い易い構成にし得る。

（３）第３の実施例 第６図は本発明の第３の実施例を示すもので、第１図と
の対応部分に同一符号を付して示すように、形状測定装
置１は、光源１１及びスリット１２間に集光レンズ３１
を有し、かくしてスリット１２によって形成された線状
光束１３を発散させずに平行光線として効率良く眼鏡フ
レーム２に照射させるようになされている。

また第６図の場合、マスク１６及び検出素子１７間に投
影レンズ３２が設けられ、かくしてマスク１６の窓１６
Ａ及び１６Ｂを通った光を検出素子１７の中央部分に折
り曲げるようにする。かくして光スポラ）１７Ａ及び１
７Ｂの位置の測定を、検出素子１７の中央部分の比較的
狭い領域で測定することができることにより、検出素子
１７の構成を一段と小型化し得る。

（４）第４の実施例 第７図は本発明の第４の実施例を示すもので、この場合
形状測定装置１は、第６図との対応部分に同一符号を付
して示すように、光源１１から射出された光を、第８図
に示す透明板３５に照射させる。

透明板３５には、そのほぼ中央位置に縦方向に細長の反
射部３５Ａが形成され、この反射部３５Ａによって反射
された光が集光レンズ３６を過つてマスク３７の中央部
分に照射される。

マスク３７は第９図に示すように、縦方向に延長するス
リット開口３７Ａと、その長手方向の外側位置に設けら
れた一対の窓３７Ｂ１及び３７Ｂ２を有し、集光レンズ
３６を通して反射部３５Ａから照射された光をスリット
開口３７Ａによって制限して線状光束１３を形成する。

これと共に、線状光束１３を反射点Ｐ１において反射し
て得られる反射光束１５を外側の一対の窓３７Ｂ１及び
３７Ｂ２を通して集光レンズ３６によって集光しながら
透明板３５の外側部分を透過させた後、検出素子１７上
に投影させる。

第７図の構成によれば、第６図の構成の場合と比較して
、レンズとして集光レンズ３６を１枚用意するだけで済
むと共に、１枚のマスク３７によって眼鏡フレーム２に
対する線状光束１３と、検出素子１７への一対の光スポ
ラ）１７Ａ及び１７Ｂとを形成する。

かくして全体としての構成をさらに一段と筒易化するこ
とができる。

（５）他の実施例 （５Ａ）第１図の実施例の場合には、ハーフミラ−１４
、マスク１６、検出素子１７を、被観測対象としての線
状体を構成する眼鏡フレーム２の枠空間の内部に設ける
ように、ハーフミラ−１４を基準軸Ｘに対して４５″に
近い角度に選定したが、これに代え、ハーフミラ−１４
の角度を変えることによって、形状測定装置１を全体と
して眼鏡フレーム２０枠空間の外側に引き出した位置に
設けるように構成しても、上述の場合と同様の効果を得
ることができる。

（５Ｂ）第５図の実施例においては、ミラー２１を回転
させることによって走査光として機能する線状光束１３
及び反射光束１５を走査させるように構成したが、これ
に代え、ハーフミラ−１４及びミラー２１間に像回転プ
リズムを設け、この像回転プリズムをミラー２１と共に
中心線１８の周りを回転させるようにしても同様の効果
を得ることができる。なおこの場合には、ミラー２１の
回転数を像回転プリズムの回転数の２倍に選定すれば良
い。

（５Ｃ）第６図の実施例の場合、集光レンズ３１をスリ
ット１２の光源１１側に設けた場合について述べたが、
これに代え、スリット１２の光源１１とは反対側に設け
るようにしても良い。

また投影レンズ３２についても、マスク１６の検出素子
１７とは反対側に設けるようにしても良い。

（５Ｄ）上述の実施例においては、被観測対象として枠
形状を有する眼鏡フレーム２の３次元的な形状を測定す
る場合に本発明を適用した場合について述べたが、被観
測対象としてはこれに限らず、要するに走査光によって
表面をたどって行ったとき、３次元的な立体曲線を描く
ような閉ループをもった枠形状、又は閉ループをもたな
い例えばレールの線形状の線状体の立体的又は平面的形
状を検出する場合に、広く適用することができる。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によれば、被観測対象を構成する枠
体に対して機械的な接触子を接触させることな（、非接
触的に線状体の形状を容易に測定し得る形状測定装置を
実現し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による形状測定装置の第１の実施例を示
す路線図、第２図、第３図、第４図は第１図のスリット
１２、マスク１６、検出素子１７の構成を示す路線図、
第５図、第６図、第７図は本発明の第２、第３、第４の
実施例を示す路線図、第８図及び第９図は第７図の透明
板３５、マスク３７の構成を示す路線図である。 １・・・・・・形状測定装置、２・・・・・・眼鏡フレ
ーム、１１・・・・・・光Ｓ、１２・・・・・・スリッ
ト、１４・・・・・・ハーフミラ−１１６，３７・・・
・・・マスク、１６Ａ、１６Ｂ・・・・・・窓、１７・
・・・・・検出素子、１７ＡＳ１７Ｂ・・・・・・光ス
ポット、２１・・・・・・ミラー、３１．３６・・・・
・・集光レンズ、３２・・・・・・投影レンズ、３５・
・・・・・透明板。 第１図 第２図　　　　第５図 ヒＩど 第５図 第６図 第７図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被観測対象を構成する線状体に対して走査光を照明する
   照明手段と、 上記走査光を上記線状体において反射して得られる反射
   光束から一対のスポット光を形成するマスク手段と、 上記一対のスポット光を受けてその入射位置を表す検出
   出力を得る検出手段と、 を具え、上記スポット光の入射位置に基づいて上記線状
   体の形状を測定することを特徴とする形状測定装置。