【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源部からの光束を被検レンズに入射させ、この被検レンズ透過後の光束の変位量を検出素子により検出し、この検出結果に基づいて被検レンズの各位置における度数を測定することにより度数分布を測定可能としたレンズ測定器の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、累進多焦点レンズの需要が増加している。このレンズは、遠近両用の眼鏡レンズとして、特に老眼の補正のために用いられるもので、遠くを見るための遠用部、近くを見るための近用部、及び、度数（１／焦点距離）が連続的に変化する中間部から構成されている。このような複雑なレンズ構成であるため、眼鏡利用者は累進多焦点レンズの使用に慣れまでには時間がかかることとなる。一方、各レンズメーカーごとに累進多焦点レンズの度数分布の様子は異なり、破損などによるレンズの取り替え時、取り替え前のレンズとは度数分布が異なる累進多焦点レンズにするとそれに馴染まず、また使用感が悪く、さらには階段の昇降時に足元がふらつくなどの危険性がある。したがって、レンズの取替えを行う眼鏡店としては肉眼でレンズの種類がわからない場合でも、測定からそのレンズ特性を把握して、取替え前と同じタイプの累進多焦点レンズを選んでお客に提供する必要性が生じる。
【０００３】
従来、レンズの種類を特定することを目的とした度数分布測定に関しては、様々な手法の測定器が提案されている。それらの多くは光源から射出された光束をレンズに入射させ、その光束を受光センサにより捉える構成となっている。その中でもレンズの測定位置を手動または自動で変えながらレンズ全体の度数を測定していくもの、多数のピンホールを備えるターゲット板を使用し、その投影像からレンズ全体の度数を測定するもの、及び、ターゲット板に多数のシャッターを設け所定の順番で開閉させることで受光センサ上での像と各ピンホールの対応関係をつける測定器等がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−３３３９６号公報（第５、６頁、第４−６図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、度数分布を求める際、測定ポイントを変えながら測定を繰り返すことでレンズ全体のすべての位置において測定する手法では、測定に時間がかかる。また、多数のピンホールを備えるターゲット板を用いる手法では、ピンホールの数が多いと像が交差し、それにより受光センサ上で得られた光点像群の各像がどのピンホールを通過した光束の像なのか対応関係が取れなくなるという不都合が生じることにもなる。また、ターゲット板に多数のシャッターを設けピンホールと像の対応関係をとることでは、機器が複雑になり機器の構成にコストがかかることにもなり、また、測定した多数のデータを測定点と対応させて記録して集計するという作業も煩雑となる。
【０００６】
本発明の目的は、微小レンズ又はピンホールを備えるターゲット板を有する測定光学系により披検レンズの測定を行い、より簡易な構成の機器でスピーディーに度数分布表示を行うことを可能にするレンズ測定器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、請求項１の発明は、披検レンズの複数位置を透過した光を検出する測定部と、前記測定部により検出した結果から前記複数位置におけるレンズ特性を求める演算部を備えたレンズ測定器であって、前記演算部は披検レンズの前記複数位置以外の任意の位置におけるレンズ特性を、前記複数位置のうち所定数の位置におけるレンズ特性から補間演算により算出することを特徴とするレンズ測定器であることを特徴とする。
【０００８】
ここで、レンズ特性とは、例えば、度数、屈折率等の披検レンズが有する特性の他、披検レンズの各位置を透過した光を直線として捉えた場合における当該直線の方向ベクトル等であってもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図９を用いて説明する。なお、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１は、本発明によるレンズ測定器の全体の構成の一実施例を示すブロック図である。図１において、レンズ測定器１０は、測定対象である披検レンズのレンズ特性を求めるための測定を行う測定部２０と、その測定結果である検出画像等を記憶する記憶部３０と、レンズ測定器１０の制御を行う制御部４０と、算出したレンズ全面の位置における度数を度数分布としてユーザに表示する表示部５０とを備えて構成されている。
【００１１】
制御部４０には演算部４１が備えられており、この演算部４１では記憶部３０に記憶されている結像画像を解析し各像を形成した光束の方向ベクトルを求め、さらに補完演算を行いレンズ全面の各位置における度数を求めている。
【００１２】
図２は、本発明による測定部における測定光学系の一実施例を示す図である。ＬＥＤ（発光ダイオード）、もしくはハロゲンランプ、もしくはレーザー等からなる光源１から射出された光束をレンズ２により光軸８に対し平行光とする。そして平行光束が被検レンズ３に投射される。この投射された平行光束は測定対象である被検レンズ３の屈折特性に応じて屈折透過され、この透過した光束は披検レンズ３の直後に近接して配置されたターゲット板４に投射される。そして、この投射された光束は、ターゲット板４に備えられた複数の微小レンズ６（後述する）に応じて一部が選択透過され、 エリアＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等からなる検出素子５に投影される。ここで、ターゲット板４は披検レンズ３より光源１に対して前方、例えば、レンズ２と披検レンズ３の間で披検レンズ３の直前に配置するような構成としてもよい。
【００１３】
次に、ターゲット板４について説明する。図３は、本発明によるターゲット板の一実施例を示す図である。ターゲット板４は、図３に示すように複数の微小レンズ６を備えている。この微小レンズ６は、光を収束させ、検出素子５上でエリアＣＣＤがはっきりと光束の点像を読み取れるようにする役割を果たしている。ターゲット板４は、例えば、隣り合う微小レンズ６の中心間の距離は２ｍｍ、微小レンズ６の直径は０．５ｍｍとして構成される。なお、微小レンズでなくとも、レンズを有さない単なる光の通過穴であるピンホールをターゲット板に備えるような構成としてもよい。
【００１４】
図４は、本発明による検出素子上に形成される複数の光束の点像の一実施例を示す図である。本発明の測定光学系の検出素子５であるエリアＣＣＤにより撮影された検出画像は、例えば、図４のようになる。披検レンズ３を設置しないで測定を行った場合、光束は光源の光軸８に平行のまま検出素子５に達するため、検出画像は図４（ａ）のように、ターゲット板４に備えられた微小レンズ６の配置と同じ間隔で光点像群が形成される。一方、披検レンズ３として累進多焦点レンズを置いた場合には、前記累進多焦点レンズの屈折特性に応じて図４（ｂ）のような光点像群が形成される。累進多焦点レンズの近用部１３に対応する光点像群を形成する微小レンズ６を透過した光束は、図４（ｂ）に示すように遠用部１１に対応する光点像群、中間部１２に対応する光点像群をそれぞれ形成する光束に比べ互いに接近し密接した光点像群を形成する。
【００１５】
ここで、図４（ｂ）に示したエリアＣＣＤで撮影した画像の各光点像の位置を画像処理により認識することで、ターゲット板４に備えられた各微小レンズ６を透過した光束の検出素子５上での位置がわかる。また、検出素子５に達し光点像を形成した光束がターゲット板４に備えられたどの微小レンズ６を透過した光束であるのか対応関係がとれれば、隣り合う各微小レンズ６の間隔は既知であり、披検レンズ３の直後にターゲット板４は配置されるので、当該光束の披検レンズ３上における透過点の位置がわかる。
【００１６】
次に、度数の求め方について説明する。図５は、本発明の一実施例の測定光学系の長さ、角度の定義を示す図である。披検レンズ３の各位置における度数Ｄ（単位：ディオプター）は、微小レンズ６を透過する光束のターゲット板４への入射高さをｈ、透過後の光束の光軸８に対する角度をθとすると、式（１）で表される。
【数１】
【００１７】
また、透過後の光束の検出素子５上での高さをｈｋ、ターゲット板４から検出素子５までの距離をＬとすると、式（２）に示す関係が成り立つ。
【数２】
【００１８】
ここで、ターゲット板４に備えられた各微小レンズ６同士の間隔から入射高さｈは求まり、上記の説明の通り、画像処理による認識で検出素子５上での高さｈｋは求まり、ターゲット板４から検出素子５までの距離Ｌは既知である。よって、式（２）より偏向角θが求められ、最終的に度数Ｄが式（１）より求まる。このようにして、各微小レンズ６の位置に対応する披検レンズ３の位置における度数は求まる。なお、式（１）及び式（２）に代わる任意の式又は手法（例えば、披検レンズ３の任意の位置を透過した光束の結像位置を像の形状から求め、焦点距離を求める。）を用いて度数を計算してもよい。以上の説明の通り、ターゲット板４を利用した検出画像の測定によりターゲット板４に備えられた各微小レンズ６に対応した位置における披検レンズ３の度数は求めることができる。
【００１９】
次に、微小レンズ６の設置位置に対応する位置以外の任意の位置における披検レンズ３の度数を測定結果からの補完演算により求めるという本発明の手法を説明していく。披検レンズ３の各位置における度数は、実際に測定を行い、その測定点では測定結果から直接度数を求める。一方、測定点以外の任意の位置については度数を補完演算により求める。図３に示すターゲット板４が、例えば、５００個の微小レンズ６を備えているとすると、披検レンズ３の５００地点での測定結果が得られる。そして、この５００地点での測定結果に基づき披検レンズ３の任意の位置における度数の補間演算を行う。
【００２０】
図６は、本発明によるターゲット板に備えられた微小レンズの選択領域の一実施例を示す図である。複数個ある微小レンズ６のうち、例えば、図６に示すように近接する縦５個、横５個の合計２５個の微小レンズ６を選択し、その２５個の微小レンズ６を含む領域を選択領域７とし、その選択領域７における任意の位置での度数を求めていく。具体的には、例えば、ターゲット板４に備えられた当該２５個の微小レンズ６透過後の光束の方向ベクトルをそれぞれ求め、選択領域７の任意の位置を透過する光束の方向ベクトルを当該２５地点における光束の方向ベクトルから補完演算で求めることにより、最終的に披検レンズ３の任意の位置における度数を求める処理を演算部４１で行うこととする。
【００２１】
図７は、本発明による座標系の一実施例を示す図である。方向ベクトルは、測定光学系の空間を三次元直交座標系として捉え、図７に示すように光軸８の方向をＺ軸方向、光軸８に垂直な平面をＸＹ座標平面と捉えた上で、光束をその空間上の直線として捉えた場合における当該直線として求める。ターゲット板４に備えられた各微小レンズ６と、それに対応した検出素子５上の光点像の位置から、当該微小レンズ６透過後の光束の方向ベクトルが求まる。さらに、その方向ベクトルを有する直線をＸＹ平面に投影した時の直線の傾きの大きさＺ１、ＸＺ平面に投影した時の直線の傾きの大きさＺ２が求まる。つまり、図８の選択領域７内の１〜２５の各地点（ターゲット板４上の各微小レンズ６位置）において、それぞれＺ１という値とＺ２という値を有していることになる。
【００２２】
そして、ＸＹ平面上の各微小レンズ６位置の座標（Ｘ、Ｙ）に対して新たに（Ｘ、Ｙ、Ｚ１）空間及び（Ｘ、Ｙ、Ｚ２）空間を考え、選択領域７内の２５個の微小レンズ６位置（Ｘ、Ｙ）を透過する光束が有するＺ１又はＺ２という値の集まりに対してそれぞれ一番良く当てはまる曲面を求める。例えば、三次曲面により当てはめを行うのであれば、三次曲面を表す式（３）の各係数ａ０〜ａ１５を演算部４１により求める。
【数３】
【００２３】
そして、この各係数が決定すると選択領域７内の２５個の各微小レンズ６位置（Ｘ、Ｙ）以外の任意の位置（Ｘ、Ｙ）においてもその位置を透過する光束が有する傾きの大きさＺ１及びＺ２が求まる。つまり、選択領域７内において２５地点におけるデータから任意の位置おけるデータが補間されることとなる。ここで、ターゲット板４から検出素子５までの距離Ｌは既知であるため、ターゲット板４の選択領域７内の任意の位置（Ｘ、Ｙ）を透過した光束の検出素子５上での位置座標がＺ１及びＺ２により定まる方向ベクトルにより求まる。これにより、上記説明の通り式（１）及び式（２）により披検レンズ３の特定の位置に対応した度数が最終的に求まることとなる。
【００２４】
ここで、式（３）の係数を決定する際、ターゲット板４に備えられた各微小レンズ６を透過した光束の方向ベクトル（傾きの大きさ）を用いるわけであるが、ターゲット板４に備えられた微小レンズ６すべての値を用いて一つの補間式を求めるよりも局所領域ごとに補間式を求めていった方が精度が良いと考えられる。そのため、本発明では図６に示す選択領域７のようにターゲット板４に備えられた複数個の微小レンズ６のうち近接する縦５個、横５個の合計２５個の微小レンズ６を選択し、その微小レンズ６の位置における光束が有する値（例えば、方向ベクトル）から式（３）の補間式を求め、当該選択領域７における任意の位置における度数を求めることとする。当該選択領域７の度数を求めたら、別の領域の２５個の微小レンズ６を選択し度数を求めていき、次々に近接する２５個の組み合わせを変え、同様の度数算出演算を繰り返していく。これにより、最終的には披検レンズ３全面の任意の位置に対応する度数が求まる。
【００２５】
なお、式（３）に代えて任意の関数を用いて披検レンズ３の任意の位置おける度数の補完演算をしてもよい。また、補間演算に用いる値は光束の方向ベクトルでなくとも別の値を用いて披検レンズ３の任意の位置おける度数の補完演算をしてもよい。さらにまた、選択される微小レンズ６の個数は２５個でなくとも、補間演算で度数を求める際に精度上必要な最低限の個数以上であれば何個でも良く、度数を求めたい披検レンズ３の位置に応じて選択の仕方を変えるようにしてもよい。
【００２６】
次に、本発明の披検レンズ３の測定から度数分布表示までの処理の流れを説明する。図９は、本発明の図1の制御部の動作の一実施例を示すフローチャートである。まず、測定部２０により得られた検出画像を記憶部３０に記憶する（ステップ１０１）。次に、記憶部３０から検出画像を読み出し、検出画像中の各光点像の位置を画像処理により認識し、ターゲット板４に備えられた各微小レンズ６に対応する光束の方向ベクトルを求める（ステップ１０２）。次に、ターゲット板４に備えられた微小レンズ６の中から度数の補完演算に用いる近接する２５個の微小レンズ６を選択する（ステップ１０３）。次に、その選択された２５個の微小レンズ６位置における光束が有する傾きの大きさを式（３）の補間式に当てはめる（ステップ１０４）。そして、選択された２５地点に対応する領域（選択領域７）における任意の位置での度数を求める（ステップ１０５）。次に、披検レンズ３すべての領域に対応する度数の計算が終了しているかを判別する（ステップ１０６）。まだ求めていない領域があれば、その領域に対応する微小レンズ６を２５個選択し同様に度数を計算する処理を繰り返す。そして、すべての領域で度数が求まったら結果を度数分布として表示部５０に表示させる（ステップ１０７）。表示は例えば、披検レンズ３の各位置に対応させて当該各位置における度数をその値に応じて色づけしてプロットし、全体としてグラデーション表示とすることで利用者に当該披検レンズ３の度数分布の様子をわかりやすく示すことができる。
【００２７】
ここで、本発明におけるレンズ測定器１０では披検レンズ３任意の位置における度数を補完演算により求めることができ、理論上、披検レンズの何万点もの位置での度数がわかるので、ターゲット板に備えられている限られた個数の微小レンズ６位置に対応した度数のみからなるグラデーション表示に比べてより細かく繊細な変化を表現できる。
【００２８】
なお、本発明は、披検レンズ３としては眼鏡レンズに限らず、コンタクトレンズ等の各種レンズにも応用できる。
【００２９】
したがって、本発明は、披検レンズを透過しターゲット板に備えられた微小レンズを透過した光束の像を撮影し、各光束像とターゲット板に備えられた各微小レンズとの対応関係をとることにより各微小レンズを透過した光束の方向ベクトルを算出し、披検レンズの任意に設定された領域ごとに、当該領域内の近接する複数箇所の微小レンズに対応する光束の方向ベクトルを用い補完演算を行い、披検レンズの任意の位置に対応する度数を算出することができる。
【００３０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲に限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明では、微小レンズ又はピンホールを備えるターゲット板を有する測定光学系により披検レンズの測定を行い、披検レンズの任意の位置における度数を補完演算により求めることにより、簡易な構成の機器でスピーディーに度数分布表示を行うことを可能にするレンズ測定器を提供することができる。
【００３２】
また、実際に測定を行わない地点においても周囲の測定データから補完演算を行うことで度数が求められるので、披検レンズすべての位置について測定をする方法に比べ処理時間は短縮され、さらに、ターゲット板が備える微小レンズの個数は補間演算で度数を求める際に精度上必要な最低限の個数で足りるので、より多数の微小レンズを備えるターゲット板を使用する測定方法に比べ微小レンズと光束の像との対応関係が取りやすく、機器が簡単な構成で実現できコストを低減できる。
【００３３】
さらにまた、測定と補完演算を組み合わせることで、理論上、披検レンズの何万点もの位置での度数がわかるので、度数分布についてより細かい変化のグラデーション表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるレンズ測定器の全体の構成の一実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明による測定部における測定光学系の一実施例を示す図である。
【図３】本発明によるターゲット板の一実施例を示す図である。
【図４】本発明による検出素子上に形成される複数の光束の点像の一実施例を示す図である。
【図５】本発明の一実施例の測定光学系の長さ、角度の定義を示す図である。
【図６】本発明によるターゲット板に備えられた微小レンズの選択領域の一実施例を示す図である。
【図７】本発明による座標系の一実施例を示す図である。
【図８】本発明による選択領域内の各微小レンズの位置の一実施例を示す図である。
【図９】本発明の図1の制御部の動作の一実施例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 光源
２ レンズ
３ 披検レンズ
４ ターゲット板
５ 検出素子
６ 微小レンズ
７ 選択領域
８ 光軸[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
According to the present invention, a light beam from a light source unit is made incident on a lens to be detected, a displacement of the light beam after passing through the lens to be detected is detected by a detection element, and a power at each position of the lens to be detected is calculated based on the detection result. The present invention relates to an improvement of a lens measuring instrument which can measure a power distribution by measuring.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the demand for progressive multifocal lenses has increased. This lens is used as a bifocal spectacle lens, particularly for correcting presbyopia, and has a distance portion for looking far, a near portion for looking near, and power (1 / focal length) Is composed of a continuously changing intermediate portion. With such a complicated lens configuration, it takes time for the spectacle user to get used to using the progressive multifocal lens. On the other hand, the power distribution of a progressive multifocal lens differs for each lens manufacturer, and when replacing a lens due to damage, etc., if you use a progressive multifocal lens with a different power distribution from the lens before replacement, it will not be familiar with it There is also the danger that the feet will fluctuate when going up and down the stairs. Therefore, even if the eyeglass store that replaces the lens does not know the type of lens with the naked eye, it is necessary to grasp the lens characteristics from the measurement and select the progressive multifocal lens of the same type as before replacement and provide it to the customer Occurs.
[0003]
Conventionally, various methods of measuring instruments have been proposed for power distribution measurement for the purpose of specifying the type of lens. Many of them have a configuration in which a light beam emitted from a light source is made incident on a lens, and the light beam is captured by a light receiving sensor. Among them, those that measure the power of the entire lens while manually or automatically changing the measurement position of the lens, those that use a target plate with many pinholes, and that measure the power of the entire lens from its projected image, and In addition, there is a measuring device or the like in which a target plate is provided with a large number of shutters and opened and closed in a predetermined order to associate a pinhole with an image on a light receiving sensor (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-9-33396 (pages 5 and 6, FIG. 4-6)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the frequency distribution is obtained, it takes a long time to measure at all positions of the entire lens by repeating the measurement while changing the measurement point. In the method using a target plate having a large number of pinholes, when the number of pinholes is large, the images intersect, whereby each image of the light spot image group obtained on the light receiving sensor passes through any pinhole. The inconvenience that it is not possible to establish a correspondence with the image of the light beam also occurs. Also, by providing a large number of shutters on the target plate and establishing the correspondence between the pinholes and the image, the equipment becomes complicated and the configuration of the equipment becomes costly. The work of recording and counting in correspondence also becomes complicated.
[0006]
An object of the present invention is to measure a test lens using a measurement optical system having a target plate having a microlens or a pinhole, and to perform a lens measurement that enables a power distribution display to be performed quickly with a device having a simpler configuration. To provide equipment.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the invention according to claim 1 includes a measurement unit that detects light transmitted through a plurality of positions of the test lens, and an arithmetic unit that obtains lens characteristics at the plurality of positions from a result detected by the measurement unit. A lens measuring device provided, wherein the calculating unit calculates a lens characteristic at an arbitrary position other than the plurality of positions of the test lens by interpolation from a lens characteristic at a predetermined number of the plurality of positions. It is a characteristic lens measuring device.
[0008]
Here, the lens characteristics include, for example, characteristics of the test lens such as power and refractive index, as well as a direction vector of the straight line when light transmitted through each position of the test lens is captured as a straight line. You may.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9. It should be noted that the following embodiments do not limit the claimed invention, and not all combinations of the features described in the embodiments are necessarily essential for solving the invention.
[0010]
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the overall configuration of a lens measuring device according to the present invention. In FIG. 1, a lens measuring device 10 includes a measuring unit 20 that performs measurement for obtaining lens characteristics of a test lens to be measured, a storage unit 30 that stores a detection image or the like that is a result of the measurement, and a lens measurement device. The control unit 40 includes a control unit 40 that controls the unit 10 and a display unit 50 that displays the calculated power at the position of the entire surface of the lens to the user as a power distribution.
[0011]
The control unit 40 is provided with a calculation unit 41. The calculation unit 41 analyzes the formed images stored in the storage unit 30, obtains the direction vector of the luminous flux forming each image, and performs a complementary calculation. The power at each position on the entire surface of the lens is obtained.
[0012]
FIG. 2 is a diagram showing one embodiment of the measuring optical system in the measuring section according to the present invention. A light beam emitted from a light source 1 composed of an LED (light emitting diode), a halogen lamp, a laser, or the like is converted into light parallel to an optical axis 8 by a lens 2. Then, a parallel light beam is projected on the lens 3 to be measured. The projected parallel light beam is refracted and transmitted according to the refraction characteristics of the test lens 3 to be measured, and the transmitted light beam is projected onto a target plate 4 disposed immediately after the test lens 3 and in close proximity thereto. . A part of the projected light beam is selectively transmitted according to a plurality of microlenses 6 (described later) provided on the target plate 4 and is projected onto a detection element 5 such as an area CCD (Charge Coupled Device). Is done. Here, the target plate 4 may be configured to be disposed in front of the light source 1 with respect to the test lens 3, for example, between the lens 2 and the test lens 3 and immediately before the test lens 3.
[0013]
Next, the target plate 4 will be described. FIG. 3 is a view showing one embodiment of the target plate according to the present invention. The target plate 4 includes a plurality of micro lenses 6 as shown in FIG. The minute lens 6 has a function of converging light so that the area CCD can clearly read a point image of a light beam on the detection element 5. The target plate 4 is configured such that, for example, the distance between the centers of the adjacent minute lenses 6 is 2 mm, and the diameter of the minute lenses 6 is 0.5 mm. In addition, even if it is not a micro lens, it is good also as a structure provided with the pinhole which is a mere light passage hole without a lens in a target plate.
[0014]
FIG. 4 is a diagram showing one embodiment of a point image of a plurality of light beams formed on the detection element according to the present invention. A detection image photographed by the area CCD which is the detection element 5 of the measurement optical system of the present invention is as shown in FIG. 4, for example. When the measurement is performed without installing the test lens 3, the light flux reaches the detection element 5 while being parallel to the optical axis 8 of the light source, so that the detected image is provided on the target plate 4 as shown in FIG. The light spot image group is formed at the same interval as the arrangement of the minute lenses 6. On the other hand, when a progressive multifocal lens is placed as the test lens 3, a light spot image group as shown in FIG. 4B is formed according to the refractive characteristics of the progressive multifocal lens. As shown in FIG. 4B, the luminous flux transmitted through the minute lens 6 forming the light point image group corresponding to the near portion 13 of the progressive multifocal lens is the light point image group corresponding to the distance portion 11, Light spot image groups that are closer to and closer to each other than light beams that respectively form light spot image groups corresponding to the unit 12 are formed.
[0015]
Here, by recognizing the position of each light spot image of the image captured by the area CCD shown in FIG. 4B by image processing, detection of a light beam transmitted through each minute lens 6 provided on the target plate 4 is detected. The position on the element 5 is known. In addition, if there is a correspondence between the luminous flux reaching the detecting element 5 and forming the light spot image, the luminous flux transmitted through which of the microlenses 6 provided on the target plate 4, the interval between the adjacent microlenses 6 is known. Since the target plate 4 is disposed immediately after the test lens 3, the position of the transmission point of the light beam on the test lens 3 can be determined.
[0016]
Next, a method of obtaining the frequency will be described. FIG. 5 is a diagram showing definitions of the length and angle of the measuring optical system according to one embodiment of the present invention. The power D (unit: diopter) at each position of the test lens 3 is defined as h, where the incident height of the light beam transmitted through the microlens 6 to the target plate 4 is h, and the angle of the transmitted light beam with respect to the optical axis 8 is θ. , Equation (1).
(Equation 1)
[0017]
Further, if the height of the transmitted light beam on the detection element 5 is hk, and the distance from the target plate 4 to the detection element 5 is L, the relationship shown in Expression (2) holds.
(Equation 2)
[0018]
Here, the incident height h is determined from the distance between the microlenses 6 provided on the target plate 4, and as described above, the height hk on the detection element 5 is determined by recognition through image processing. The distance L from 4 to the detection element 5 is known. Therefore, the deflection angle θ is obtained from Expression (2), and finally the power D is obtained from Expression (1). In this way, the power at the position of the test lens 3 corresponding to the position of each microlens 6 is obtained. An arbitrary expression or method instead of Expressions (1) and (2) (for example, an imaging position of a light beam transmitted through an arbitrary position of the test lens 3 is obtained from an image shape to obtain a focal length). May be used to calculate the frequency. As described above, the power of the test lens 3 at the position corresponding to each microlens 6 provided on the target plate 4 can be obtained by measuring the detection image using the target plate 4.
[0019]
Next, a method of the present invention in which the power of the test lens 3 at an arbitrary position other than the position corresponding to the installation position of the microlens 6 is obtained by a complementary calculation from the measurement result will be described. The power at each position of the viewing lens 3 is actually measured, and the power is directly obtained from the measurement result at the measurement point. On the other hand, for any position other than the measurement point, the frequency is obtained by a complementary calculation. Assuming that the target plate 4 shown in FIG. 3 includes, for example, 500 microlenses 6, measurement results at 500 points of the test lens 3 can be obtained. Then, based on the measurement result at the 500 points, an interpolation calculation of the power at an arbitrary position of the test lens 3 is performed.
[0020]
FIG. 6 is a view showing one embodiment of a selection area of a microlens provided on a target plate according to the present invention. Among the plurality of microlenses 6, for example, as shown in FIG. 6, a total of 25 microlenses 6 of 5 vertical and 5 horizontal are selected, and a region including the 25 microlenses 6 is selected. The frequency is obtained at an arbitrary position in the selected area 7 as the area 7. Specifically, for example, the direction vectors of the light beams transmitted through the 25 microlenses 6 provided on the target plate 4 are respectively obtained, and the direction vectors of the light beams transmitted through an arbitrary position in the selection area 7 are determined at the 25 points. By performing a complementary calculation from the direction vector of the luminous flux in the calculation, the calculation unit 41 finally obtains the power at an arbitrary position of the test lens 3.
[0021]
FIG. 7 is a diagram showing one embodiment of the coordinate system according to the present invention. The direction vector is obtained by taking the space of the measurement optical system as a three-dimensional orthogonal coordinate system, taking the direction of the optical axis 8 as a Z-axis direction, and taking a plane perpendicular to the optical axis 8 as an XY coordinate plane as shown in FIG. , Is obtained as a straight line when the light beam is regarded as a straight line in the space. From each microlens 6 provided on the target plate 4 and the position of the corresponding light spot image on the detection element 5, the direction vector of the light beam transmitted through the microlens 6 is obtained. Further, the magnitude Z1 of the inclination of the straight line when the straight line having the direction vector is projected on the XY plane, and the magnitude Z2 of the inclination of the straight line when projected on the XZ plane are obtained. In other words, each of the points 1 to 25 (the position of each microlens 6 on the target plate 4) in the selection area 7 in FIG. 8 has a value of Z1 and a value of Z2, respectively.
[0022]
Then, a new (X, Y, Z1) space and (X, Y, Z2) space are newly considered for the coordinates (X, Y) of the position of each microlens 6 on the XY plane, and 25 coordinates in the selection area 7 are considered. A curved surface that best fits a set of values Z1 or Z2 of a light beam transmitted through the position (X, Y) of the microlens 6 is obtained. For example, if the fitting is performed using a cubic surface, the calculation unit 41 calculates the coefficients a0 to a15 of Expression (3) representing the cubic surface.
[Equation 3]
[0023]
Then, when these coefficients are determined, the magnitude of the inclination of the luminous flux passing through the position at any position (X, Y) other than the position (X, Y) of each of the 25 microlenses 6 in the selection area 7 Z1 and Z2 are obtained. That is, data at an arbitrary position is interpolated from data at 25 points in the selection area 7. Here, since the distance L from the target plate 4 to the detection element 5 is known, the position coordinates on the detection element 5 of the light beam transmitted through an arbitrary position (X, Y) in the selected area 7 of the target plate 4 Is obtained by a direction vector determined by Z1 and Z2. As a result, as described above, the power corresponding to the specific position of the test lens 3 is finally obtained from the equations (1) and (2).
[0024]
Here, when determining the coefficient of the equation (3), the direction vector (magnitude of inclination) of the light beam transmitted through each microlens 6 provided on the target plate 4 is used. It is considered that obtaining the interpolation formula for each local region has higher accuracy than obtaining one interpolation formula using the values of all the obtained microlenses 6. Therefore, in the present invention, as shown in a selection area 7 shown in FIG. 6, a total of 25 microlenses 6, that is, five adjacent vertical lenses and five horizontal lenses among a plurality of microlenses 6 provided on the target plate 4 are selected. From the value (for example, direction vector) of the light beam at the position of the microlens 6, the interpolation formula of Expression (3) is obtained, and the frequency at an arbitrary position in the selected area 7 is obtained. After the power of the selected area 7 is obtained, the 25 microlenses 6 in another area are selected to obtain the power, and the combinations of the 25 lenses that are successively close are changed, and the same power calculation is repeated. Thereby, a power corresponding to an arbitrary position on the entire surface of the test lens 3 is finally obtained.
[0025]
It should be noted that an arbitrary function may be used in place of Expression (3) to perform a complement operation of the power at an arbitrary position of the test lens 3. Further, the value used for the interpolation operation may be a value other than the directional vector of the light beam, and the complement operation of the power at an arbitrary position of the test lens 3 may be performed using another value. Furthermore, the number of the microlenses 6 to be selected is not limited to 25, but may be any number as long as it is equal to or more than the minimum number required for accuracy in obtaining the power by interpolation calculation. The selection method may be changed according to the position of No. 3.
[0026]
Next, the flow of processing from the measurement of the test lens 3 to the display of the power distribution of the present invention will be described. FIG. 9 is a flowchart showing one embodiment of the operation of the control unit in FIG. 1 of the present invention. First, the detection image obtained by the measurement unit 20 is stored in the storage unit 30 (Step 101). Next, the detected image is read from the storage unit 30, the position of each light spot image in the detected image is recognized by image processing, and the direction vector of the light beam corresponding to each microlens 6 provided on the target plate 4 is obtained ( Step 102). Next, from the microlenses 6 provided on the target plate 4, 25 close microlenses 6 to be used for the complement operation of the power are selected (step 103). Next, the magnitude of the inclination of the light beam at the position of the selected 25 microlenses 6 is applied to the interpolation formula of Expression (3) (Step 104). Then, a frequency at an arbitrary position in an area (selection area 7) corresponding to the selected 25 points is obtained (step 105). Next, it is determined whether the calculation of the frequencies corresponding to all the regions of the test lens 3 has been completed (step 106). If there is an area that has not yet been obtained, the process of selecting 25 microlenses 6 corresponding to the area and calculating the power similarly is repeated. When the frequencies are obtained in all the regions, the result is displayed on the display unit 50 as a frequency distribution (step 107). The display is performed, for example, by coloring the power at each position in correspondence with each position of the viewing lens 3 according to its value and plotting it, and displaying the gradation as a whole to the user, thereby displaying the power of the viewing lens 3 to the user. The state of distribution can be shown clearly.
[0027]
Here, in the lens measuring device 10 of the present invention, the power at any position of the test lens 3 can be obtained by a complementary operation, and the power at the tens of thousands of positions of the test lens can be known in theory. A finer and more delicate change can be expressed as compared with a gradation display consisting of only the powers corresponding to the limited number of positions of the microlenses 6 provided in the camera.
[0028]
In addition, the present invention can be applied not only to the spectacle lens as the test lens 3 but also to various lenses such as a contact lens.
[0029]
Therefore, the present invention captures an image of a light beam transmitted through a test lens and transmitted through a microlens provided on a target plate, and associates each light beam image with each microlens provided on the target plate. Computes the direction vector of the luminous flux transmitted through each microlens by using the directional vector of the luminous flux corresponding to a plurality of adjacent microlenses in the area for each arbitrarily set area of the test lens. And the power corresponding to an arbitrary position of the test lens can be calculated.
[0030]
As described above, the present invention has been described using the embodiments, but the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. Various changes or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the description of the appended claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
[0031]
【The invention's effect】
As described in detail above, in the present invention, the measurement of the test lens is performed by a measurement optical system having a target plate having a microlens or a pinhole, and the power at an arbitrary position of the test lens is obtained by a complementary calculation, It is possible to provide a lens measuring device that enables a frequency distribution display to be performed quickly with a device having a simple configuration.
[0032]
In addition, at points where measurement is not actually performed, the frequency can be obtained by performing a complementary calculation from the surrounding measurement data, so that the processing time is reduced as compared with the method of measuring all positions of the test lens, and furthermore, the target Since the number of microlenses provided on the plate is the minimum number required for accuracy when obtaining power by interpolation calculation, the image of microlenses and luminous flux is smaller than the measurement method using a target plate equipped with a larger number of microlenses. And the equipment can be realized with a simple configuration and cost can be reduced.
[0033]
Furthermore, by combining the measurement and the complementary calculation, the power at the tens of thousands of positions of the test lens can be known in theory, so that a gradation display of a finer change in the power distribution can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the overall configuration of a lens measuring device according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing one embodiment of a measuring optical system in a measuring unit according to the present invention.
FIG. 3 is a view showing one embodiment of a target plate according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a point image of a plurality of light beams formed on a detection element according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating definitions of a length and an angle of a measuring optical system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing one embodiment of a selection area of a microlens provided on a target plate according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing one embodiment of a coordinate system according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing one embodiment of the position of each micro lens in the selection area according to the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing one embodiment of the operation of the control unit in FIG. 1 of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Lens 3 Test lens 4 Target plate 5 Detector 6 Micro lens 7 Selection area 8 Optical axis
