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技術 輪郭の形状を読取る光学的方法、及び、眼鏡フレームリムの内縁の読取りへのその応用

出願人 エシロールアンテルナシオナル(コンパニージェネラルドプティック)
発明者 ルネファルシィフローランギュイルリーエマニュエルアルメラローランギュイラーマン
出願日 2001年9月28日 (19年4ヶ月経過) 出願番号 2001-338592
公開日 2002年6月26日 (18年8ヶ月経過) 公開番号 2002-181516
状態 未査定
技術分野 光学的手段による測長装置 メガネ
主要キーワード 直線ラック 光学的妨害 回転増分 フレーム支持体 空間的形状 円形ラック 光照射軸 光セクション
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

眼鏡フレームリムのべゼルのような輪郭の三次元形状を読取る方法を提供する。

解決手段

光セクション原理に従う輪郭の三次元形状を読み取るための光学非接触式方法は、輪郭と横断方向に交差する平面的光ビームで輪郭を走査することと、同時に、輪郭に沿った一連の位置で光ビームに対してゼロでない一定のポインティング角度にある光学的ポインティング軸線を有する受光器によって輪郭上の平面的光ビームのトレースを読み取ることと、これらの様々な位置で行われた読取りから輪郭の三次元形状を推定することを含む。各読取りで、輪郭上のトレースが受光器で読み取られる光ビームは、交互に活性化することのできる複数の所定の光ビームから選択される。この非接触式光学的読取り方法は、特に、ベゼルとして知られる眼鏡フレームリムの内縁の三次元形状を読み取るのに適している。この応用に上記方法を実行するために特定の装置が使用される。

概要

背景

一対の眼鏡製作中に、フレームへのレンズ嵌め込みを可能にするために、各レンズの外縁を、通常はべゼルと呼ばれているフレームの対応するリム内縁適合するように形成することが必要である。この目的のために、通常、数値制御研磨装置が採用され、各レンズの外縁を、これがクリンプされるべきべゼルの形状に適合させる。

この方法で数値制御式研磨を行うためには、該当するべゼルの三次元形状の数値モデルを備えることが必要である。

現在、べゼルの三次元形状は、接触式測定装置によって求められる獲得されるが、この装置では、フレームリム中心軸線を中心として回転する測定ヘッドに関連するフィーラは、べゼルと物理的に接触して、べゼルの全外縁に沿って滑動する。しかし、接触式測定は、2つの主な理由で完全には満足できない。第一に、常時べゼルに押し付けられるフィーラは、フレームリムの変形を生じさせることがあり、測定値を誤らせる。第二に、フィーラを案内する機械的システムは、許容時間内、即ち、1分未満内にべゼルの全周辺に亘ってべゼルでの輪郭の完全な獲得を達成することができない。又、この精密機械的システムは、容認可能なレベルの精度にフィーラーの十分な半径方向の運動を提供できるに過ぎないのに、比較的高価である。この結果として生じる製造及びメンテナンスの問題は、コストに不利益である。

これらの欠点を修正するために、これまで、多数の非接触式光学的方法及び装置が、べゼルの三次元形状を読取るために提案されている。

そのうち、フランス特許公報FR 2 679 997 号及びFR 2 713 758 号は、眼鏡フレームリムの形状の非接触式光学的方法を提案しており、これらは、べゼルの或る特徴的な点を照射するための幅の狭い光ビーム直進コヒーレントレーザビーム)と、各特徴的な点でのビーム入射を示すためのCCDフォトセンサーマトリクスを備えた光センサとを利用している。このように照射された各点の空間的座標は、センサーによって得られた、フレームへのビームの入射点の画像の位置と、レーザビーム及びセンサの夫々の空間的形状とから、三角測量によって算出される。べゼルの高さ全体に亘って各点の照射と読取りとを可能にするために、レーザビーム、即ちより正確にはその光源が、フレームの該当するリムの軸線に沿って、即ち実際には垂直方向に、移動することができる。

国際公開WO98/45664号及びWO00/03839号は、光ビームが直進する幅の狭いビームではなくて、平面状に発散してべゼルと横断方向に交差するようになっている、類似の読取り方法を提案している。光セクション方法として知られているこの方法では、センサーは、べゼル上の平面的光ビームのトレース(又は光セクション)の画像を受け取る。従って、各光学的読取りは、べゼル上の一点だけでなく、べゼルの全セクションに関連している。

上述の光セクション方法は、以下の文献に詳細に記載されている。“A perspective, on range finding techniques for computer vision”, R.A. Jarvis,IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence, Vol. PAMI-5, No. 2 March 1983.

この方法は、輪郭と横断方向に交差する平面的光ビームで輪郭を走査することと、同時に、光ビームに対して一定のゼロ以外のポインティング角度にある光学的ポインティング軸線を有する受光手段を使用して、輪郭に沿った一連の位置で平面的光ビームのトレースを読取ることとを、本質的に必要としている。最終的には、プログラを組み込んだコンピュータが、様々な位置で行われる読取りから、輪郭の三次元形状を算出する。

国際公開WO98/45664号及びWO00/03839号は、眼鏡フレームリムの、べゼルと呼ばれる内縁の三次元形状を読取るための非接触式光学的装置を提案しており、これらの装置は、上述の方法を採り入れ、フレームリム用の支持体と、この支持体に対して回転軸線回りに回転し、支持体に対するヘッド回転位置応答するセンサと組み合わされた読取りヘッドとを含み、この読取りヘッドは、べゼルと横断方向に交差する平面的光ビームを投射するように形成された発光手段と、フレーム支持体に対する読取りヘッドの回転位置とは無関係に、光ビームに対して一定のゼロでないポインティング角度にある光学的ポインティング軸線に沿って、べゼルへの平面的光ビームのトレースを読取るように形成された受光手段とを有する。

従って、先に挙げた各点の読取り方法と比較して、上述の光セクション方法、及び、これを実現する装置は、受光手段が画像を獲得する度にべゼルの全高に亘ってべゼルの全セクションを読取るという利点を有し、べゼルの該当するセクションを横断方向に走査するために、読取りヘッドの各回転位置ごとにレーザビームのあらゆる垂直方向の変位を行う必要がないことが明らかである。

しかしながら、どちらの形式の光ビーム(幅の狭い線状ビーム又は平面的発散ビーム)を利用するにしても、幾つかの未解決の問題が上述の非接触式光学的読取り方法の実際の使用を妨げている。

第一の問題点は、眼鏡フレームの広範な寸法に起因し、この広範な寸法のため4cmのオーダーの最小被写界深度を必要とする。特に金属フレームにおいては、べゼル内にレンズを十分にクリンプすることに対する制約が、レンズの外側端縁をべゼルの形状と対応する関係に研磨するのに、比較的高度な精度を課している。その結果、べゼルの形状を読取る際に必要とされる精度は、100分の1ミリメートルのオーダーである。

一方ではフィールドの深さに関わり、他方では測定精度に関わるという上述の2つの要件は、相互に対立関係にあるので、現在、両要件を簡単に入手できるコンポーネントで満足させることは不可能である。0.01mmの精度のための4cmの被写界深度から成る妥協案は、4000個の計測点を提供するセンサ、すなわち、2000×2000個の画素と0.5画素の分解能を備えたCCDカメラを使用することを必要とする。広域カメラは広域フィールドを意味し、これが特に端縁部では光学収差の原因となり、そのために、比較的高額で大型の高性能光学装置を使用しない限り、1ピクセル未満の分解能を得ることを妨げているので、上記分解能を達成することは困難である。更に、4cmの深さに収まるように十分に薄い平面的発散光ビームを生成するのは容易でなく、そのためには、比較的高額かつ大型の高精度光学装置を使用することが必要である。

上述の制約の下で、十分な精度で上述の読取り方法を実現するという課題に対する唯一実践解決法は、センサの必要とされる被写界深度に制約を加えるために、レーザビームとセンサーとの結合を機械的に制御して、それをべゼルから非常に短い距離に維持することである。しかしながら、この解決法はトラッキング機構を必要とし、その複雑な構成とコストとが光学的読取り装置のものに加わることになる。

眼鏡フレームのべゼルを読取る光学的方法は、第二の困難に突入した。眼鏡フレームは、夫々、実に多様な形状に、そして、特に、反射性、吸収性、拡散性後方散乱性に関して夫々固有の特性を備えた様々な材料で製作され得る。従って、光学的読取り方法は、あらゆる種類のフレーム、特に、円形楕円形又は矩形の形状を有し、金属、不透明なプラスティック材料多色プラスティック材料、透明なプラスティック材料又は半透明なプラスティック材料で製造された、金属インサート付き又は金属インサート無しのフレームについて効果的であるとわかっている場合にのみ有効である。この多様な形状と材料のために、照明及び画像獲得の構成によっては、何らかの光学的現象が、べゼルへのレーザビームのトレースの画像を光センサで受光することを不可能にすることがある。特に、下記の難点を想定しておくことが必要である。すなわち、

所与の読取り照射角度過度に強く反射する特定の点または領域、−べゼルへの平面的光ビームのトレースを遮蔽するか或いはそれを使用不可能にする望ましくない反射を生じさせる透明又は半透明プラスティック材料中の金属インサートの存在、−該当するフレームの材料によっては、光センサが利用するには過度に多い又は少ない反射を生じさせる光ビームの入射角、−或る角度にあるべゼルの何れかのセクションの照射を妨げて光ビームをフレームのリムの外側に入射させることになる、フレームのリムの著しい楕円形状。

概要

眼鏡フレームリムのべゼルのような輪郭の三次元形状を読取る方法を提供する。

光セクション原理に従う輪郭の三次元形状を読み取るための光学的非接触式方法は、輪郭と横断方向に交差する平面的光ビームで輪郭を走査することと、同時に、輪郭に沿った一連の位置で光ビームに対してゼロでない一定のポインティング角度にある光学的ポインティング軸線を有する受光器によって輪郭上の平面的光ビームのトレースを読み取ることと、これらの様々な位置で行われた読取りから輪郭の三次元形状を推定することを含む。各読取りで、輪郭上のトレースが受光器で読み取られる光ビームは、交互に活性化することのできる複数の所定の光ビームから選択される。この非接触式光学的読取り方法は、特に、ベゼルとして知られる眼鏡フレームリムの内縁の三次元形状を読み取るのに適している。この応用に上記方法を実行するために特定の装置が使用される。

目的

従って、本発明の一つの目的は、視野深度を「増大」させつつ、満足できる分解能を維持することによって、分解能と視野界深度の間の妥協をできるだけ回避し、複雑かつ高額な光学的読取り手段を使用する必要のない、眼鏡フレームリムのべゼルのような輪郭の三次元形状を読取る方法を提供することである。

本発明の別の目的は、光信号損失を最小限に抑えること、即ち、最も多様な状況とフレームの種類、特に、前述の状況及びフレームの種類について、べゼルへのレーザビームのトレースの画像を受光手段が使用できるようにすることである。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

光セクション原理に従う輪郭(D)の三次元形状を読み取るための光学非接触式方法であって、前記輪郭(D)と横断方向に交差する平面的光ビーム(F1〜F8)で該輪郭を走査し、同時に、前記輪郭に沿った一連の位置で光ビーム(F1〜F8)に対してゼロでない一定のポインティング角度(a)にある光学的ポインティング軸線(35)を有する受光手段(31、32、33、36)によって前記輪郭(D)上の前記平面的光ビームのトレース読み取り、これらの様々な位置で行われた読取りから前記輪郭(D)の三次元形状を推定し、各読取りで、前記輪郭(D)上のトレースが受光手段(31、32、33、36)で読み取られる光ビームが、交互に活性化することのできる複数の所定の光ビーム(F1〜F8)から選択されることを特徴とする方法。

請求項2

前記ポインティング角度(a)が45度より大きいことを特徴とする請求項1に記載の方法。

請求項3

前記ポインティング角度(a)が約70度であることを特徴とする請求項2に記載の方法。

請求項4

前記複数の光ビーム(F1〜F8)が、少なくとも一連の少なくとも2つの実質的に平行に並んだ光ビーム(F1〜F4、F5〜F8)を含むことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の方法。

請求項5

前記或いは各一連の並んだ光ビーム(F1〜F4、F5〜F8)が、3乃至8の並んだ光ビームを含むことを特徴とする請求項4に記載の方法。

請求項6

前記複数の光ビームが、両者間に20度より大きい角度を成す少なくとも2つの光ビームを含むことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の方法。

請求項7

前記複数の光ビームが、前記光学的ポインティング軸線を含む中央読取り平面(22)の両側で互いに対称な少なくとも一対の光ビーム(F1とF5、F2とF6、F3とF7、F4とF8)を含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。

請求項8

前記複数の光ビームが、第一連の少なくとも2つの平行に並んだ光ビーム(F1〜F4)と、第二連の少なくとも2つの平行に並んだ光ビーム(F5〜F8)とを含み、前記に連のビームが、各対において前記中央読取り平面(22)に関して対称であることを特徴とする請求項4又は7に記載の方法。

請求項9

対称な前記二連の光ビーム(F1〜F4、F5〜F8)が、夫々、4つの平行に並んだ光ビームを含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。

請求項10

前記光ビームのパワーが、前記受光手段によって受光される光束を実質的に一定のレベルに維持するように、その光束の関数として規制されることを特徴とする請求項1〜9の何れか一項に記載の方法。

請求項11

眼鏡フレーム(M)のリム(C)のベゼル(D)と呼ばれる内縁の形状の読取りに応用される請求項1〜10の何れか一項に記載の方法。

請求項12

眼鏡レンズテンプレート(G)の外縁の形状の読取りに応用される請求項1〜11の何れか一項に記載の方法。

請求項13

眼鏡フレーム(M)のリム(C)のベゼル(D)と呼ばれる内縁の三次元形状を読み取るための光学的非接触式装置であって、前記フレームリム(C)のための支持体(2)と、該支持体(2)に対して回転軸線(11)回りに回転可能であり、前記支持体(2)に対する回転位置応答するセンサ(13)と関連づけられた読取りヘッド(9)とを備え、該読取りヘッド(9)が、前記ベゼルと横断方向に交差する平面的光ビーム(F1〜F8)を照射するように形成された発光手段(20、21)と、前記フレーム支持体(2)に対する前記読取りヘッド(9)の回転位置に関係なく、前記光ビーム(F1〜F8)に対する一定のゼロでないポインティング角度(a)にある光学的ポインティング軸線に沿って前記ベゼル状の前記平面的光ビームのトレースを読み取るように形成された受光手段(31、32、33、36)とを含み、前記発光手段(20、21)が、少なくとも2つの離れた光ビーム(F1〜F8)を照射するように形成されていることを特徴とする装置。

請求項14

前記ポインティング角度(a)が45度より大きいことを特徴とする請求項13に記載の装置。

請求項15

前記ポインティング濁度(a)が約70度であることを特徴とする請求項14に記載の装置。

請求項16

前記複数の光ビーム(F1〜F8)が、少なくとも一連の少なくとも2つの実質的に平行に並んだ光ビーム(F1〜F4、F5〜F8)を含むことを特徴とする請求項13〜15の何れか一項に記載の装置。

請求項17

前記或いは各連の並んだ光ビーム(F1〜F4、F5〜F8)が、3つ乃至8つの並んだ光ビームを含むことを特徴とする請求項16に記載の装置。

請求項18

前記複数の光ビームが、両者間に20度より大きい角度を成す少なくとも2つの光ビームを含むことを特徴とする請求項13〜17の何れか一項に記載の装置。

請求項19

前記複数の光ビームが、前記受光手段の前記光学的ポインティング軸線(35)を含む中央読取り平面(22)の両側で互いに対称な少なくとも一対の光ビーム(F1とF5、F2とF6、F3とF7、F4とF8)を含むことを特徴とする請求項18に記載の装置。

請求項20

前記複数の光ビームが、第一連の少なくとも2つの平行に並んだ光ビーム(F1〜F4)と、第二連の少なくとも2つの平行に並んだ光ビーム(F5〜F8)とを含み、前記に連のビームが、各対において前記中央読取り平面(22)に関して対称であることを特徴とする、請求項15又は16に従属する請求項19に記載の装置。

請求項21

対称な前記二連の光ビーム(F1〜F4、F5〜F8)が、夫々、4つの平行に並んだ光ビームを含むことを特徴とする請求項20に記載の装置。

請求項22

各平面的光ビーム(F1〜F8)が、直進コヒーレント光ビーム(f1〜f8)に由来し、該直進コヒーレント光ビーム(f1〜f8)の進路が、前記ベゼル(D)を横断する方向の必要な平面に前記直進コヒーレント光ビーム(f1〜f8)を発散させるようにスプレッダレンズ(25)が配置されていることを特徴とする請求項13〜21の何れか一項に記載の装置。

請求項23

各直進コヒーレント光ビーム(f1〜f8)が、前記読取りヘッド(9)の回転軸線(11)と平行に、垂直方向に配置された専用のレーザ源(26)によって発光され、前記スプレッダレンズ(25)の上流の前記直進コヒーレント光ビーム(f1〜f8)の進路に、該直進コヒーレント光ビーム(f1〜f8)の進路、従って、これに由来して発散する前記平面的光ビーム(F1〜F8)の進路を、前記支持体(2)によって担持される前記フレーム(M)のリム(C)のベゼル(D)に向けて変更するために、傾斜ミラー(27)が配置されていることを特徴とする請求項22に記載の装置。

請求項24

1つのミラー(27)と筒形ロッドの形状の1つのスプレッダレンズ(25)とが、前記対称な2連の内の一方の並んだ光ビーム(F1〜F4、F5〜F8)に対応して設けられていることを特徴とする請求項23に記載の装置。

請求項25

前記受光手段が、共通の光学軸(34)上に配置されたマトリクス光センサ(31)と、これに対応する対物レンズ(32)とを含み、且つ、最後の節が必要な光学的ポインティング軸線を形成する光路に沿ってその向きを変更するように、前記光学軸(34)に対して傾斜して、少なくとも1つのミラー(33、36)が、配置されていることを特徴とする請求項13〜24の何れか一項に記載の装置。

請求項26

前記光学軸(34)が、前記読取りヘッド(9)の前記回転軸線(11)に対して傾斜しており、且つ、少なくとも3つの節を有するジグザグ状の光路に沿って、前記光学軸(34)の向きを変更するように、前記読取りヘッド(9)の前記軸線(11)の両側に、少なくとも2つのミラー(33、36)が配置されていることを特徴とする請求項25又は26に記載の装置。

請求項27

前記マトリクス光センサ(31)及び/又は前記対応する対物レンズ(32)が、前記受光手段の焦点を合わせるように調節手段によって前記光学軸(34)に沿って移動可能であることを特徴とする請求項25に記載の装置。

請求項28

前記マトリクス光センサ(31)だけが前記光学軸に沿って移動可能であることを特徴とする請求項27に記載の装置。

請求項29

前記発光手段(20、21)及び前記受光手段(31、32、33、36)が、前記読取りヘッド内の前記回転軸線(11)に実質的に直角な頂壁(17)の下方に収納されているときに、前記平面的光ビーム(F1〜F8)及び前記光学的ポインティング軸線が、前記壁の読取りスロット(18)を斜めに通過するように、前記各平面的光ビーム(F1〜F8)及び前記光学的ポインティング軸線の一般的な配向は、前記読取りヘッド(9)の回転軸線(11)に対して傾斜していることを特徴とする請求項13〜28の何れか一項に記載の装置。

請求項30

前記受光手段が、CMOSマトリクス光センサ(31)を含むことを特徴とする請求項13〜29の何れか一項に記載の装置。

請求項31

前記読取りヘッド(9)が、前記フレーム(M)の2つのリム(C)の一方又は他方と交互に対面する2つの読取り位置間で、前記フレーム(M)のための支持体(2)に対して摺動可能なキャリッジ(5)に回転可能に取り付けられていることを特徴とする請求項13〜30の何れか一項に記載の装置。

請求項32

テンプレート(G)のための支持手段(50)を更に備え、該支持手段(50)は、対応する駆動手段(55)によって前記読取りヘッド(9)の軸線(11)に平行な軸線(51)回りで回転させられて、前記読取りヘッド(9)が特定の回転位置に固定されているときに、前記発光手段(20、21)及び前記受光手段(31、32、33、36)の前方に前記テンプレート(G)の外縁(E)を移動させるように形成されていることを特徴とする請求項13〜31の何れか一項に記載の装置。

技術分野

0001

この発明は、輪郭の三次元形状を読取るために光セクション原理を採用する光学非接触式方法に関する。本発明は、べゼルとして知られた眼鏡フレームリム内縁の形状を読取るのに特に有用性を有する。本発明は、また、眼鏡フレームべゼルの読取りに応用されたときにその方法を実行する装置に関する。

背景技術

0002

一対の眼鏡製作中に、フレームへのレンズ嵌め込みを可能にするために、各レンズの外縁を、通常はべゼルと呼ばれているフレームの対応するリムの内縁に適合するように形成することが必要である。この目的のために、通常、数値制御研磨装置が採用され、各レンズの外縁を、これがクリンプされるべきべゼルの形状に適合させる。

0003

この方法で数値制御式研磨を行うためには、該当するべゼルの三次元形状の数値モデルを備えることが必要である。

0004

現在、べゼルの三次元形状は、接触式測定装置によって求められる獲得されるが、この装置では、フレームリム中心軸線を中心として回転する測定ヘッドに関連するフィーラは、べゼルと物理的に接触して、べゼルの全外縁に沿って滑動する。しかし、接触式測定は、2つの主な理由で完全には満足できない。第一に、常時べゼルに押し付けられるフィーラは、フレームリムの変形を生じさせることがあり、測定値を誤らせる。第二に、フィーラを案内する機械的システムは、許容時間内、即ち、1分未満内にべゼルの全周辺に亘ってべゼルでの輪郭の完全な獲得を達成することができない。又、この精密機械的システムは、容認可能なレベルの精度にフィーラーの十分な半径方向の運動を提供できるに過ぎないのに、比較的高価である。この結果として生じる製造及びメンテナンスの問題は、コストに不利益である。

0005

これらの欠点を修正するために、これまで、多数の非接触式光学的方法及び装置が、べゼルの三次元形状を読取るために提案されている。

0006

そのうち、フランス特許公報FR 2 679 997 号及びFR 2 713 758 号は、眼鏡フレームリムの形状の非接触式光学的方法を提案しており、これらは、べゼルの或る特徴的な点を照射するための幅の狭い光ビーム直進コヒーレントレーザビーム)と、各特徴的な点でのビーム入射を示すためのCCDフォトセンサーマトリクスを備えた光センサとを利用している。このように照射された各点の空間的座標は、センサーによって得られた、フレームへのビームの入射点の画像の位置と、レーザビーム及びセンサの夫々の空間的形状とから、三角測量によって算出される。べゼルの高さ全体に亘って各点の照射と読取りとを可能にするために、レーザビーム、即ちより正確にはその光源が、フレームの該当するリムの軸線に沿って、即ち実際には垂直方向に、移動することができる。

0007

国際公開WO98/45664号及びWO00/03839号は、光ビームが直進する幅の狭いビームではなくて、平面状に発散してべゼルと横断方向に交差するようになっている、類似の読取り方法を提案している。光セクション方法として知られているこの方法では、センサーは、べゼル上の平面的光ビームのトレース(又は光セクション)の画像を受け取る。従って、各光学的読取りは、べゼル上の一点だけでなく、べゼルの全セクションに関連している。

0008

上述の光セクション方法は、以下の文献に詳細に記載されている。“A perspective, on range finding techniques for computer vision”, R.A. Jarvis,IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence, Vol. PAMI-5, No. 2 March 1983.

0009

この方法は、輪郭と横断方向に交差する平面的光ビームで輪郭を走査することと、同時に、光ビームに対して一定のゼロ以外のポインティング角度にある光学的ポインティング軸線を有する受光手段を使用して、輪郭に沿った一連の位置で平面的光ビームのトレースを読取ることとを、本質的に必要としている。最終的には、プログラを組み込んだコンピュータが、様々な位置で行われる読取りから、輪郭の三次元形状を算出する。

0010

国際公開WO98/45664号及びWO00/03839号は、眼鏡フレームリムの、べゼルと呼ばれる内縁の三次元形状を読取るための非接触式光学的装置を提案しており、これらの装置は、上述の方法を採り入れ、フレームリム用の支持体と、この支持体に対して回転軸線回りに回転し、支持体に対するヘッド回転位置応答するセンサと組み合わされた読取りヘッドとを含み、この読取りヘッドは、べゼルと横断方向に交差する平面的光ビームを投射するように形成された発光手段と、フレーム支持体に対する読取りヘッドの回転位置とは無関係に、光ビームに対して一定のゼロでないポインティング角度にある光学的ポインティング軸線に沿って、べゼルへの平面的光ビームのトレースを読取るように形成された受光手段とを有する。

0011

従って、先に挙げた各点の読取り方法と比較して、上述の光セクション方法、及び、これを実現する装置は、受光手段が画像を獲得する度にべゼルの全高に亘ってべゼルの全セクションを読取るという利点を有し、べゼルの該当するセクションを横断方向に走査するために、読取りヘッドの各回転位置ごとにレーザビームのあらゆる垂直方向の変位を行う必要がないことが明らかである。

0012

しかしながら、どちらの形式の光ビーム(幅の狭い線状ビーム又は平面的発散ビーム)を利用するにしても、幾つかの未解決の問題が上述の非接触式光学的読取り方法の実際の使用を妨げている。

0013

第一の問題点は、眼鏡フレームの広範な寸法に起因し、この広範な寸法のため4cmのオーダーの最小被写界深度を必要とする。特に金属フレームにおいては、べゼル内にレンズを十分にクリンプすることに対する制約が、レンズの外側端縁をべゼルの形状と対応する関係に研磨するのに、比較的高度な精度を課している。その結果、べゼルの形状を読取る際に必要とされる精度は、100分の1ミリメートルのオーダーである。

0014

一方ではフィールドの深さに関わり、他方では測定精度に関わるという上述の2つの要件は、相互に対立関係にあるので、現在、両要件を簡単に入手できるコンポーネントで満足させることは不可能である。0.01mmの精度のための4cmの被写界深度から成る妥協案は、4000個の計測点を提供するセンサ、すなわち、2000×2000個の画素と0.5画素の分解能を備えたCCDカメラを使用することを必要とする。広域カメラは広域フィールドを意味し、これが特に端縁部では光学収差の原因となり、そのために、比較的高額で大型の高性能光学装置を使用しない限り、1ピクセル未満の分解能を得ることを妨げているので、上記分解能を達成することは困難である。更に、4cmの深さに収まるように十分に薄い平面的発散光ビームを生成するのは容易でなく、そのためには、比較的高額かつ大型の高精度光学装置を使用することが必要である。

0015

上述の制約の下で、十分な精度で上述の読取り方法を実現するという課題に対する唯一実践解決法は、センサの必要とされる被写界深度に制約を加えるために、レーザビームとセンサーとの結合を機械的に制御して、それをべゼルから非常に短い距離に維持することである。しかしながら、この解決法はトラッキング機構を必要とし、その複雑な構成とコストとが光学的読取り装置のものに加わることになる。

0016

眼鏡フレームのべゼルを読取る光学的方法は、第二の困難に突入した。眼鏡フレームは、夫々、実に多様な形状に、そして、特に、反射性、吸収性、拡散性後方散乱性に関して夫々固有の特性を備えた様々な材料で製作され得る。従って、光学的読取り方法は、あらゆる種類のフレーム、特に、円形楕円形又は矩形の形状を有し、金属、不透明なプラスティック材料多色プラスティック材料、透明なプラスティック材料又は半透明なプラスティック材料で製造された、金属インサート付き又は金属インサート無しのフレームについて効果的であるとわかっている場合にのみ有効である。この多様な形状と材料のために、照明及び画像獲得の構成によっては、何らかの光学的現象が、べゼルへのレーザビームのトレースの画像を光センサで受光することを不可能にすることがある。特に、下記の難点を想定しておくことが必要である。すなわち、

0017

所与の読取り照射角度過度に強く反射する特定の点または領域、−べゼルへの平面的光ビームのトレースを遮蔽するか或いはそれを使用不可能にする望ましくない反射を生じさせる透明又は半透明プラスティック材料中の金属インサートの存在、−該当するフレームの材料によっては、光センサが利用するには過度に多い又は少ない反射を生じさせる光ビームの入射角、−或る角度にあるべゼルの何れかのセクションの照射を妨げて光ビームをフレームのリムの外側に入射させることになる、フレームのリムの著しい楕円形状。

発明が解決しようとする課題

0018

従って、本発明の一つの目的は、視野深度を「増大」させつつ、満足できる分解能を維持することによって、分解能と視野界深度の間の妥協をできるだけ回避し、複雑かつ高額な光学的読取り手段を使用する必要のない、眼鏡フレームリムのべゼルのような輪郭の三次元形状を読取る方法を提供することである。

0019

本発明の別の目的は、光信号損失を最小限に抑えること、即ち、最も多様な状況とフレームの種類、特に、前述の状況及びフレームの種類について、べゼルへのレーザビームのトレースの画像を受光手段が使用できるようにすることである。

課題を解決するための手段

0020

上述の2つの目的のうちの少なくとも一方を達成するために、本発明は、光セクション原理に従ってどのような輪郭の三次元形状でも読取る光学的非接触式方法を提案しており、この方法は、前記輪郭と横断方向に交差する平面的光ビームで該輪郭を走査し、同時に、前記輪郭に沿った一連の位置で光ビームに対してゼロでない一定のポインティング角度にある光学的ポインティング軸線を有する受光手段によって前記輪郭上の前記平面的光ビームのトレースを読み取り、これらの様々な位置で行われた読取りから前記輪郭の三次元形状を推定し、各読取りで、前記輪郭上のトレースが受光手段で読み取られる光ビームが、交互に活性化することのできる複数の所定の光ビームから選択されることを特徴とする。

0021

より限定的には、上述の方法は、べゼルと呼ばれる眼鏡フレームリムの内縁の形状を読取るという、より具体的に前述した場合に有利に適用することができる。

0022

上述の方法を実現するために、眼鏡フレームのリムのベゼルと呼ばれる内縁の三次元形状を読み取るための光学的非接触式装置であって、前記フレームリムのための支持体と、該支持体に対して回転軸線回りに回転可能であり、前記支持体に対する回転位置に応答するセンサと関連づけられた読取りヘッドとを備え、該読取りヘッドが、前記ベゼルと横断方向に交差する平面的光ビームを照射するように形成された発光手段と、前記フレーム支持体に対する前記読取りヘッドの回転位置に関係なく、前記光ビームに対する一定のゼロでないポインティング角度にある光学的ポインティング軸線に沿って前記ベゼル状の前記平面的光ビームのトレースを読み取るように形成された受光手段とを含み、前記発光手段が、少なくとも2つの離れた光ビームを照射するように形成されていることを特徴とする装置も提供される。

0023

従って、各画像を捕獲するために、上述の複数の利用可能な光ビームの中から、輪郭に入射するトレースがそれぞれの光照射軸に沿って受光手段に正確な読取りを行わせるのに最も好都合となる光ビームを選択することが可能である。遭遇した構成ごとに最も好適な光ビームをこのように選択することにより、前述の2つの目的の一方または両方を達成することができる。

0024

第1の局面では、複数の光ビームの中で発光手段によって提示された選択肢が、精度を全く損なわずに、受光手段の被写界深度を人工的に「増大」させることができる。前述のように、複雑で大型の、且つ、高額な光学手段を使用せずに良好な読取り精度を維持するために、受光手段の制約された被写界深度を容認することが必要である。これに付随して、単一の光ビームを利用した場合には、輪郭が受光手段によって一定距離でトラッキングされない限り、ビームのトレースは、輪郭の様々領域における受光手段のフィールドから必ず出るだろう。本発明によれば、受光手段のフィールドの必然的な幅の狭さに関連するこの問題は、その動作不能相手に対してオフセットされた別な光ビームで輪郭を照射する可能性によって補償され、輪郭(ベゼル)上のトレース全体が受光手段のフィールド内に入る別の受光範囲を定義する。換言すれば、受光手段の被写界深度に関して、様々な光ビームは、並んだときに、加え合わせることができる異なる読取り範囲を定義し、これによって、バラバラに得られた領域の1つのみよりも遙かに大きな広がりを持つ全読取り範囲を定義する。輪郭を走査する時には、活性光ビームのトレースが受光手段のフィールドに入るように、各光ビームが交互に活性化される。発光手段によって提供される複数のビームからの上述の選択は、被写界深度を人工的に縮小させ、従って、被写界深度が小さく、実装するのが困難な高額な光学システムを使用しない高精度受光手段を使用することが可能である。

0025

第2の局面では、発光手段によって提供される複数の光ビームからの上記選択は、フレーム(又は他の輪郭)の様々な形状及び材料に起因する受光の困難性を克服する。各画像を捕獲するために、最初に活性化した光ビームで読取りが不可能または不正確になったら直ちに、活性光ビームを変更することが可能である。画像の受信が困難であるか、又は、不可能であるか、或いは、輪郭の特定領域を照射することが困難または不可能であることに関わる前述の問題は、明らかに、光ビーム及び受光手段の、輪郭の該当する領域に対する比較的精度の高い幾何学的構成にのみ生じる。従って、ある光ビームで生じた受光や照射の問題は、一般的には、異なる幾何学的形状の別な光ビームでは発生しない。複数の光ビームの交替が、受光と照射の難点を大方の構成で克服するのは、この理由による。

0026

読取り精度を向上させるためには、45度よりも大きいポインティング角度を有することが好ましい。実際に、約70度のポインティング角度は、大方の構成において、高精度且つ効果的な読取りのための良好な妥協策である。

0027

本発明は、前段展開された2つの技術的効果の一方または両方の達成に寄与する、数多くの付加的且つ有利な特徴を提供している。

0028

特に、受光手段の被写界深度を人工的に増大させるには、複数の光ビームが少なくとも一連の、少なくとも2つの互いに並んだ、実質的に平行な光ビームを含んでいてもよい。実際には、該一連のビームとして3〜8の互いに並んだ光ビームがあれば、大方のフレームベゼルを読取るのに十分である。

0029

従って、輪郭を走査するときに、受光手段の被写界深度が読取り精度のために低減されていると、活性光ビームのトレースは受容フィールドから逸脱することがある。その場合には、光ビームを不活性化すると共に、隣接する光ビームを活性化すればよく、この隣接ビームは、初期ビームに対してオフセットされているので、最初に活性化されたビームによってカバーされた受光範囲に対してオフセットされた受光範囲をカバーし、従って、受光手段の受光フィールド内にあるトレースに沿って輪郭(べゼル)を照射する。従って、輪郭(ベゼル)の該当領域と受光手段(より正確には、読取りヘッドの回転軸線)との間の距離に依存して、その距離に対応する受光範囲をカバーすると共に、トレースが受光手段の受光フィールド内に入る、平行に並んだ光ビームを活性化させるように、選択を行うことができる。前述のように、これは、平行に並んだ光ビームの間に、受光手段からの輪郭の特定の距離範囲に対応する読取り範囲を形成することによって、受光被写界深度を人工的に増大させる。換言すると、全範囲について輪郭を読取ることが必要な被写界深度は、平行に並んだ光ビームの数によって分割され、必要な全受光範囲は、様々な平行に並んだビームに対応する同数の小さい読取り範囲に分割される。

0030

複数の並んだ光ビームに代えて、或いはそれらと組み合わせて、フレームリムのべゼルの、或いはより一般的には、該当する輪郭の、特定領域におけるフレームの様々な形状及び材料に由来する受光の問題を克服するために、複数の光ビームは、20度よりも大きい角度を成す少なくとも2つの光ビームを含んでいてもよい。

0031

従って、輪郭(べゼル)の所与の領域は、2つの異なる入射角を有する2つのビームの一方または他方によって交互に照射することができる。上述の理由のうちの何れかのために、光ビームの一方による輪郭の所与の領域の照射が、満足できる読取りを行わせることができなければ、そのビームは不活性化されて、角度がオフセットされたビームが選択され、満足できる読取りを行わせる可能性が非常に高い、或いは、少なくとも最初のビームよりも良好な読取りを行わせる可能性が高い別の角度で、輪郭の該当領域を照射する。同様に、輪郭の特定領域、より詳細には、フレームリムのべゼルの特定領域では、半透明プラスティック材料に埋設された金属インサートによって光ビームが反射され、ビームの異常反射を生じさせ、トレースの正確な読取りを妨げているならば、やはり、金属インサートに遭遇したビームを不活性化させると共に、角度がオフセットされた別のビームを活性化させればよい。異なる角度で輪郭を照射する後者のビームは、金属インサートに遭遇しないだろうし、従って、インサートからの望ましくない反射が防止され、正常な条件下で読取りが行われるであろう。

0032

一つの有利な構成において、複数の光ビームは、光学的ポインティング軸線を含む中央読取り平面に関して互いに対称である少なくとも1対の光ビームを含む。従って、もし、測定されるべきフレームリムが楕円形であって、最初に活性化されたビームがリムの内側からベゼルをもはや照射しなくなったが、逆に、リムの外側を照射しているならば、リムの内側にあってベゼルを正確に照射するであろう対称なビームを活性化すればよい。従って、特に、対称である2つのビームが夫々、約70°の光学的ポインティング軸線に対して或るポインティング角度になるようにして、最大限の読取り精度と効率とを得ることが可能である。

0033

一つの好ましい実施例では、複数の平行に並んだ光ビームからの選択と複数の角度的にオフセットされた光ビームとを組み合わせれば、複数の光ビームは第1の一連の少なくとも2つの平行に並んだ光ビームと、第2の一連の少なくとも2つの平行に並んだ光ビームとを含んでいてもよく、その場合、二連のビームは、各対毎に、中央読取り平面に関して互いに対称にする。

0034

一つの有利な実施例では、平面的光ビームの各々は直進コヒーレント光ビームから得られ、このコヒーレント光ビームの進路上には拡散レンズが設置されて、ベゼルに対して横断方向の所要の平面に直進コヒーレント光ビームを発散させる。

0035

より正確には、各直進コヒーレント光ビームは、読取りヘッドの回転軸線に対して平行に、垂直方向に配設された専用のレーザ源によって発射され、直進コヒーレント光ビームの進路の向き、従って、このコヒーレント光ビームから得られた発散性平面的光ビームの進路の向きを、支持体によって担持されたフレームのリムのベゼルに向けて変更するように、拡散レンズの上流の直進コヒーレント光ビームの進路上に、楕円ミラーが配置されている。レーザ源のこの垂直方向の配置は、読取りヘッドの半径方向の全体寸法、即ち、その回転軸線と直角方向の全体寸法を可成り縮小する。

0036

同様に、読取りヘッドの全体的な軸線方向の寸法を小さくするために、受光手段は、マトリクス光センサーと、これに関連する対物レンズとを含み、これらは共通の光学軸上に配置され、また、少なくとも1つのミラーが光学軸に対して斜めに配置されて、最終の節が所要の光照準軸を形成している破線経路に沿ってミラーを配向し直している。

0037

例えば、光軸は読取りヘッドの回転軸線に対して傾斜しており、少なくとも2つのミラーが読取りヘッドの軸線のそれぞれ両側に設置されて、少なくとも3つの節を備えていたジグザグ状経路に沿って光軸を配向し直している。

0038

最後に、同一フレームの両方のリムを迅速かつ都合良く読取るために、2つの読取り位置の間でフレーム用の支持体に対して滑動可能なキャリッジに読取りヘッドが回転自在に取り付けられており、上述の2つの読取り位置では、読取りヘッドがフレームの2つのリムの一方または他方に交互に対面する。

0039

他方、フレームを構成している多様な材料(金属、不透明可塑材、または、半透明可塑材など)は、特にそれぞれの反射率特性に関しては非常に異なる光学特性を有しており、光ビームのパワーは、受光手段が受ける光束の関数として調節されるのが効果的であり、フレームのタイプとは無関係に、満足のゆく読取り精度のための、受光手段の能力に適した実質的に一定のレベルに光束を維持する。最後に、ガラステンプレートの外縁の形状を読取るために、本件装置は、関連する駆動手段により読取りヘッドの軸線に平行な軸線を中心として読取りヘッドに対して回転されるようになったテンプレート用の付加的な支持手段を含み、読取りヘッドを特定の角位置に固定状態に保持したままで、発光手段と受光手段の正面でテンプレートの外縁を移動させるのが有利である。

0040

本発明の上記以外の特徴と利点は、以下の本発明の特定の実施例の説明を読むことにより明らかになるが、その説明は、非限定的な具体例として添付の図面を参照して提示するものである。

0041

図面を参照して説明する非接触式光学他的読取り装置は、特に、眼鏡フレームMのリムCの、ベゼルと呼ばれる内縁の三次元形状を読取るために設計されている。

0042

それでも、この装置の基本的構成は、あらゆる輪郭の、限定的でなないが、特に、閉じた輪郭の非接触式光学的読取りに関する他の類似の装置にも転用できることは明らかである。

0043

特に図1及び図2を参照すると、本発明に従う光学的非接触式読取り装置は、ベース1.1と2つの側壁1.2、1.3とを含む全体としてU字状の輪郭を有するシャーシ1とを備え、その頂には、フレームMのための支持体2が装着されている。この支持体2は、ベース1.1の上方にあって、基本的に側壁1.2、1.2に対して直角方向の垂直方向に位置する平面P内に、フレームMの2つのリムCを縁で握持するようになっている2つのジョー3、4を含む。

0044

シャーシ1のベース1.1には、可動読取りヘッド9が取り付けられている。詳しくは、読取りヘッド9は、軸線11を有する全体として筒形のボディ又はケーシング10を備え、垂直方向の軸線11を中心として回転できるように摺動キャリッジ5に取り付けられている。ケーシング10の回転は、モータエンコーダ13によって駆動され、モータ/エンコーダ13のボディは、その周面及び駆動ピニオン13.1で円形ラック12を介してキャリッジ5に固定されている。従って、モータ/エンコーダ13は、読取りヘッド9のケーシング10の軸線11回りの回転を駆動し、同時に、キャリッジ5、従ってベース1.1に対する軸線回りのその回転位置を検出する。

0045

キャリッジ5は、読取りヘッド9がフレームMの2つのリムCの一方又は他方と垂直方向に整列する2つの読取り位置間で、フレーム支持体2の垂直方向に位置する平面Pと平行である摺動方向6に摺動できるように、シャーシ1のベース1.1に取り付けられている。ベース1.1上でこれを直線移動させるために、キャリッジ5はモータ7を備え、このモータ7は、そのボディがキャリッジ5に固定され、そのシャフトが、ベース1.1に設けられた直線ラック8と噛み合うギア嵌入されている。

0046

2つの読取り位置で、キャリッジ5は、例えば、シャーシ1の2つの垂直壁1.2、1.3と当接する。勿論、2つの位置にキャリッジ5を静止させるために、別の形式の物理的又は光学的且つ、できれば調節可能な当接を提供することもできる。これを可能にする別の解決法は、フレームMの2つのリムCの両中心間の距離に対応するオフセット量を有する直線移動が自動的に制御されるように、キャリッジ5の位置を示す電気信号を伝達することである。

0047

読取りヘッド9の筒形のケーシング10は、平ら底壁16と平らな頂壁17とで閉じられた筒形の側壁15を有する。頂壁17は、ほぼ台形の読取りスロット18を有する。その機能は後に説明する。

0048

筒形ハウジング10内で、読取りヘッド9はフレームMのリムCのベゼルDと横断方向に交差する配向の複数の平面的光ビームF1〜F8を投射するように形成された発光手段20、21を備えている。

0049

この例では、発光手段は2つの部分20、21に分割され、夫々、複数の平行に並んだ光ビームを発光するように形成されている。より詳しくは、発光手段の第1の部分は、4の平行に並んだ光ビームF1〜F4を発光するようにされ、発光手段の第2の部分21は、4の平行に並んだ光ビームF5〜F8を発光するようになっている。

0050

二連の光ビームF1〜F4及びF5〜F8は、読取りヘッド9の軸線11を含む中央の読取り平面22に関して各対毎に対称である。発光手段の第2の部分21によって発光されるビームF5は、従って、平面22に関して、発光手段の第1の部分20によって発光されるビームF1と対称である。同様に、ビームF6はビームF2と、ビームF7はビームF3と、ビームF8はビームF4と、夫々対称である。

0051

図3は、光ビームF1〜F8の各々と中心平面22との間の、後にポインティング角度と呼ぶ角度aを示す。各連のビームの平行な関係及び二連のビームの対称な関係によって、全てのビームF1〜F8は、勿論、中心平面22に対して同一の角度aを形成する。

0052

良好な読取り精度を得るためには、以下に説明するように、ポインティング角度aは45度より大きいことが好ましい。更に正確であるためには、最適化計算実験の結果、ベゼルDを正確且つ効果的に読取るための最適なポインティング角度は、図示例で採用したように、約70度であることが分かったが、60度〜80度であればよい。

0053

各平面上の光ビームF1〜F8は、実施の際には、直進コヒーレント光ビームf1〜f8から得られる。即ち、その進路上に筒形のスプレッダレンズ25が配置され、これが、直進コヒーレント光ビームf1〜f8を、ベゼルDを横断する方向の必要な平面に発散させる。

0054

更に正確であるためには、各直進コヒーレント光ビームf1〜f8は、読取りヘッド9の軸線11に平行に、即ち垂直方向に配置された専用のレーザ源26によって発光される。該当する直進コヒーレント光ビームの進路を変え、これによって、その光ビームによる発散平面的光ビームF1〜F8の進路を、支持体2によって担持されているフレームMのリムCのベゼルDに向けて変更するように、傾斜ミラー27は、スプレッダレンズ25の上流の、各直進コヒーレント光ビームf1〜f8の光路上に配置される。

0055

この例では、発光手段の2つの部分20、21は、夫々、4つの直進コヒーレント光ビームf1〜f4の進路上に配置された極端細長長方形の形状を有する一つのミラー27と、四つの分散平面上光ビームF1〜F4が放射される細長い筒形のロッド25で形成された一つのスプレッダレンズとを備えている。同様に、発光手段の第2の部分21は、第1の部分20のものと同じ1つのミラー27と1つのスプレッダレンズ25とを有する。

0056

読取りヘッド9のケーシング10は、更に、マトリクス光センサ31と、対応する対物レンズ32と、2つのミラー33、36とを含む受光手段を有する。センサ31と対応する対物レンズ32は、読取りヘッド9の軸線11に対して傾斜する光学軸34上に配置されている。ミラー33、36は、ケーシング10の筒形の側壁15の、軸線11の両側の内面に接して、光学軸34に対して斜めに配設され、後者の向きを、3つの節から成るジグザグ破線、即ちZ字状の線を形成する光路に沿って変更するようになっており、3つの節のうちの最後の節が、光学軸34のように中心読取り平面22に位置してその平面に対して斜めに配向する受光手段の最終的な光学的ポインティング軸線35を形成する。

0057

高さ方向、即ち、読取りヘッド9の軸線11に沿った方向の全体寸法を低減するために、この例では、光学軸34は、軸線11に対して直角に近い角度を形成する。この方向の全体寸法を更に低減するためには、4以上の節を有する光学軸のジグザグ光路を得るように、1又は複数の更なるミラーを配置することによって、光学軸34と軸線11とが成す角度を増大させることができる。

0058

マトリクス光センサ31は、低コストであって且つ画像をより早く捕獲できるという従来のCCDセンサに対する2倍の利点を有するCMOSセンサであるのが有利である。

0059

図4に2方向矢印で示すように、光センサ31は、受光手段の焦点を合わせるための調節手段(図示せず)によって光学軸34に沿って移動させることができる。光学軸34に沿って対物レンズ32を移動させることによって受光手段の焦点合わせが行われるならば、センサ31は固定させていてもよい。

0060

光学的ポインティング軸線35と各光ビームF1〜F8の一般的な配向が傾斜している場合は、平面的光ビームF1〜F8と受光手段の光学的ポインティング軸線は、読取りヘッド9のケーシング10の頂壁17の読取りスロット18を斜めに通過して、フレームMのリムCのベゼルDに入射する。

0061

最後に、読取り装置は、読取りヘッド9の各読取り位置についての読取りデータ、即ち、センサ31によって読み取られた画像と、作用ビームF1〜F8の特定と、ベース1に対する(従ってフレーム支持体2に対する)読取りヘッド9の回転位置とを記憶して処理するための、中央制御及びコンピュータユニット(図示せず)を備え、読取りヘッド9の回転と光ビームF1〜F8の作用を制御する。

0062

実施の際の手順は以下の通りである。ベゼルDが読取られるべきフレームリムCが支持体2上に載置され、両中心軸線がほぼ読取りヘッド9の軸線11を含む配置平面P内に位置するように、ジョー3、4間に万力要領で握持することによってその支持体2上に固定される。読取りヘッド9の位置は、摺動キャリッジ5を移動させることによって、読取りヘッド9が2つのリムCの一方と垂直方向に整列して、その軸線11が該当するリムCの中心軸線とほぼ一致するように、調節される。この状態は、キャリッジ5の第1の位置に相当する。これで、リムCの読取りを開始することができる。

0063

レーザ源26は、中央制御装置によって逐次励起されて、ベゼルへの平面的ビームF1〜F8の一つのトレースが受光手段によって読み取られるまで、即ち、そのトレースが図3及び図4鎖線40で示す受光手段のフィールドに入るまで、逐次平面的ビームF1〜F8を活性化する。例えば図3に示す状態では、対称的なビームF2及びF6だけが、受光手段のフィールド40内にリムCのベゼルDを照射しているのが見られる。他の光ビームは、フレームリムCを全く照射していないか、受光手段のフィールド40外にある領域でそれを照射しているかの何れかである。

0064

従って、もしビームF1〜F8がその参照符号順に活性化されるとすると、中央制御装置は、フレームリムCのベゼルDへのトレースが受光手段のフィールド40内にあった最初のビームであるビームF2で、照射のシーケンスを停止する。

0065

しかし、上述したことの何れかのような特別な光学的構成のために、ベゼルDへのビームF2のトレースが受光手段で読み取れない場合、或いは、十分に読みとれない場合は、例えば、ビームF2がフレームのリムCを構成する半透明な樹脂内に埋設された金属インサートを照らすとすると、中央制御装置は、ビームF2を不活性化すると共に、このビームF2と対称であるビームF6を活性化して、異なる角度でフレームリムCのベゼルDを照射し、金属インサートが読取りに干渉するのを防止する。

0066

このように選択されたベゼルでのビームのトレースの読取りは、中央装置によって記憶され、中央装置は、活性化すべきビームのための位置パラメータと、モータ/エンコーダ13によって供給される読取りヘッド9の回転位置とに基づき、下記の文献に記載されたような三角測量演算を用いてベゼルDの該当するセクションの三次元幾何学的定義を決定する。すなわち、“Applications des lasers”, R. Farcy - p153-162; Masson 1993,“A perspective, on range finding techniques for computer vision”, R.A. Jarvis,IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence, Vol. RAMI-5, No. 2 March 1983.

0067

そして、中央装置は、読取りヘッド9が特定の回転方向増分だけその軸線11を中心として回転するように、モータ/エンコーダ13を制御する。この例では、始めに活性化された光ビームのトレースは、受光手段のフィールド40内に残るか、そこから出ることができる。

0068

もし始めに活性化された光ビームのトレースが受光手段のフィールド40内に残る場合は、問題のビームは、活性状態のままであり、中央装置は、該当する新たなセクション及びベゼルDの三次元幾何学的定義を読取りヘッド9の新たな回転位置の関数として決定するために、新たな演算を行う。

0069

もし始めに活性化された光ビームのトレースが受光手段のフィールド40から出る場合は、中央装置は、該当する光ビームを不活性化すると共に、ベゼルDへのトレースが受光手段のフィールド40内にある別の光ビームを活性化する。中央装置は、活性化すべき新たな光ビームを選択する。これは、ビームF1〜F8の何れかのトレースが受光手段のフィールド内に在るまで、ビームF1〜F8を所定の順序で順次活性化するための手順によって、既に行ったように行うことができる。

0070

しかし、全体の読取り手順の速度を上げるために、始めに活性化された光ビームのトレースが受光手段のフィールド40を出る前に進む方向を検出することによって、中央装置がこの選択を行い、ベゼルが連続的であると想定して、トレースは受光手段のフィールド40に入る確率が最も高い隣接する光ビームを推定することが有益であろう。例えば、先に想定した仮定を条件として、始めに活性化されるビームが、発光手段の第1の部分20によって放射されるビーム群の一部であるビームF2であるならば、且つ、そのビームF2のトレースが受光手段から見て図3の例で示す構成で右に移動するならば、ベゼルDへのビームF2のトレースが受光手段のミラー36から遠ざかる方向に移動していることを示す。その場合は、ビームがミラー34からより遠くに移動する順序で、次の光ビーム、即ち、受光手段のフィールド40との関連で最初のビームF2によって定義されるものよりも更に遠い受光領域を定義するビームF3を活性化する必要がある。

0071

先に述べたように、このようにして選択されたビームのベゼルDへのトレースが、フレームリムCの該当するセクションに金属のインサートが存在するなど、何らかの光学的妨害を理由として、受光手段にとって読取り不可能又は困難である場合は、中央装置は、このようにして選択されたビームを不活性化すると共に、別の群の対応する対称的なビームを活性化する。従って、想定された仮定の下では、その受光領域について始めに選択されたビームがビームF3である場合、望ましくない反射を認識したときに、中央装置は、ビームF3を不活性化すると共に、それに代えて、発光手段の第2の部分21の対称なビームF7を活性化する。

0072

このようにして正しい光ビームが決定されたら、中央装置は、センサ31から送られた体号するビームのトレースの読取り値を記憶して、演算によって、その値から、そしてこのようにして活性化されたビームに関する幾何学的データの関数及びモータ/エンコーダ13から供給された読取りヘッド9の回転位置として、フレームリムCのベゼルDの対応するセクションの三次元幾何学的定義を推定する。

0073

フレームを構成する様々な材料(金属、不透明又は半透明プラスティック材料など)が、特に、その反射特性に関して非常に異なる光学的特性を有するときは、光ビームのパワーは、フレームの種類に関係なく、受光手段が受光する光束を受光手段の性能に十分な精度で合致する実質的に一定のレベルに維持するように、その光束の関数として規定される。

0074

読取り動作は、読取りヘッド9をその都度、所定の回転増分だけ回転させながら、このようにして反復される。読取りヘッド9を一回転し終えたら、中央装置は、そのメモリに、光セクション式読取りを行った読取りヘッド9の様々な回転位置に対応するベゼルの各セクションの幾何学的定義を保持する。

0075

ベゼルのこれらの様々なセクションの幾何学的定義に基づいて、ベゼルの周面全体に亘る三次元形状を、例えば下記文献に提案されているような公知の適当な三角関数を利用して確定することができる。すなわち、“A perspective, on range finding techniques for computer vision”, R.A. Jarvis,IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence, Vo.. PAMI-5, No. 2 March 1983,“System of optical non contact microtopography” M. Costa and J. Almeida, Applied Optics Vl. 32, No. 25, 1 September 93,又は“Light sectioning with large depth and high resolution” G. Hausler, W. Heckel, 15 December 1988, Vol. 26 No. 4, Applied Optics.

0076

この装置は、製造誤差を考慮するために補正値を記憶するために較正フレームを使用して較正される。

0077

読取りヘッド9の読取り位置間の回転増分は、ベゼルの周面全体に亘る幾何学的定義の正確性と読取り動作全体の速度との妥協を示し、前者は、測定位置間の間隔が大きすぎると不十分であろうし、後者は、読取り位置の数に直接依存し、専門家による厳しい要求の対象である(読取りヘッドはベゼルを走査するのに好ましくは10秒未満で済むこと)。演算及び実験は、一般に、600〜1000個の読取り位置数が満足できるものであることを示している。実際には、約0.45度の回転増分に相当する約800の読取り位置数を採用することができる。

0078

このようにしてフレームMの第1のリムCの読取りが完了したら、中央装置は、読取りヘッド9がフレームMの第2のリムCと整列して、園軸線11が第2のリムCの中心軸線とほぼ一致する第2の位置へ向けてキャリッジ5を活動させるように、モータ7を制御すればよい。すると、第1のリムCについて既に述べたような方法で、第2のリムCのベゼルDを光学的に読み取ることができる。

0079

図5は、本発明に従う読み取り装置の別の実施例を示す。この装置は、図1図4を参照して述べたものと同一の参照符号を付した同一の主要コンポーネント(シャーシ1、摺動キャリッジ5及び読取りヘッド9)を備え、更に、ガラス製テンプレートGの外縁Eを読み取るための専用の支持体手段を備えている。

0080

専用手段は、読取りヘッド9の軸線11に平行な垂直方向の軸線51を有する支柱50を含む。支柱50は、その頂に、読取りヘッド9の頂面17よりも若干高く、テンプレートGを着座させるように形成された頂面52を有する。

0081

頂面52には、テンプレートGを一時的に固定するための、特に、テンプレートっが支柱50に対して回転するのを摩擦によって防止するための吸着手段のようなテンプレートGの固定手段が設けられている。しかし、テンプレートGを支柱50の張に固定するためには、簡単な接着性パッドのような他の適当な手段を使用することもできる。

0082

支柱50は、テンプレートGが頂面52に装着されているときに、少なくともテンプレートGの外縁の一部が読取りヘッド9の頂面17と垂直方向に整列するように、読取りヘッド9に隣接している。

0083

支柱50は、軸線51回りを回転するように、キャリッジ5に取り付けられる。支柱50を回転駆動するために、支柱50には、ボディがキャリッジ5に固着された駆動モータ55のシャフトに設けられたピニオン54と噛み合う歯付きリング53が設けられている。

0084

このように支柱50に支持されたテンプレートGの外縁Eの三次元形状は、以下の方法で読み取られる。

0085

読取りヘッド9は、読取り動作中は、終始、一つの回転位置に保持され、従って、先に述べた実施例とは異なって、固定されている。

0086

テンプレートGの外縁Eは、光ビームによって走査され、その光セクションが、支柱50つまりテンプレートGを軸線51回りに回転させて、テンプレートGの外縁Eを発光及び受光手段に面した読取りヘッド9の読取りスロット18と垂直方向に整列する連続的な回転増分ずつ移動させることによって、その外縁に沿った一連の位置で読み取られる。このために、中央装置は、支柱50の駆動モータ55がテンプレートGを読取りヘッド9に対して段階的に回転させるように、これを制御する。

図面の簡単な説明

0087

図1本発明に従う光学的読取り装置の全体斜視図である。
図2ケーシングを透明であるかのように表現した、読取りヘッドだけの部分斜視図である。
図3ケーシングを透明であるかのように表現した、読取りヘッドの内部だけの部分頂面図である。
図4読取りヘッドだけの軸線方向の部分断面図である。
図5ガラス製テンプレートの外縁を読取るための専用の手段を備えた、本発明に従う装置の別の実施例を示す、図1に類似した図である。

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