JP2004317324A - レンズの基礎データの測定方法及び測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】レンズ形状やレンズ材質に関するレンズの基礎データを測定するための技術を提供する。
【解決手段】本発明に係る測定装置は、光源２２を光軸方向に移動することで被検レンズ１０に対し複数の異なる入射角で光を照射する。被検レンズ１０を透過した透過光は受光手段３６によって受光される。受光手段３６は、光を受光すると電気信号を出力する。制御装置５４は、受光手段３６から出力される電気信号に基づいて被検レンズ１０を透過した透過光の屈折度を算出する。さらに、制御装置５４は、複数の異なる入射角で光が照射され入射角毎に算出された屈折度から得られた複数の「入射角−屈折度」の関係を用いて被検レンズ１０の基礎データを算出する。
【選択図】 図３
【解決手段】本発明に係る測定装置は、光源２２を光軸方向に移動することで被検レンズ１０に対し複数の異なる入射角で光を照射する。被検レンズ１０を透過した透過光は受光手段３６によって受光される。受光手段３６は、光を受光すると電気信号を出力する。制御装置５４は、受光手段３６から出力される電気信号に基づいて被検レンズ１０を透過した透過光の屈折度を算出する。さらに、制御装置５４は、複数の異なる入射角で光が照射され入射角毎に算出された屈折度から得られた複数の「入射角−屈折度」の関係を用いて被検レンズ１０の基礎データを算出する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、眼鏡レンズやコンタクトレンズ等の視力矯正用レンズや一般の光学レンズにおける基礎データを測定する測定方法及び測定装置に関する。ここで、基礎データとは、レンズの光学的特性（例えば、焦点距離，屈折力等）を決定するレンズ形状やレンズ材質に関するデータを意味し、例えば、レンズの表面形状に関するデータやレンズの屈折率等が基礎データに相当する。
【０００２】
【従来の技術】レンズの屈折力（すなわち、焦点距離）を測定する装置としてはレンズメータが知られている。レンズメータは、レンズ置き台にのせた被検レンズに平行光束を照射し、レンズ透過後の焦点位置を測定して屈折力を計算している。レンズメータに関する先行技術文献としては、例えば特許文献１がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２３１９８５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、視力矯正や光学器械に用いられるレンズの形状や材質は多様化しており、単に屈折力だけでなく、レンズ形状や材質（すなわち、屈折率等）まで測定したいという要求が高まっている。例えば、老視矯正用のレンズとして用いられる累進多焦点レンズは、遠用部と近用部が累進帯部により連続し、複雑な非球面となっている。このため、遠用部と近用部を容易に識別することができず、遠用部と近用部を識別するためにもレンズ形状を測定したいという要求がある。しかしながら、従来の技術ではレンズの屈折力を測定することはできても、レンズの形状や材質等について測定することはできなかった。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、レンズ形状やレンズ材質に関する基礎データを測定することができる方法及び装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段と作用と効果】上記課題を解決するために、本願に係る測定方法は、レンズの基礎データを測定する方法であって、被検レンズに所定の入射角で光を照射すると共に、被検レンズを透過した透過光の屈折度を測定する測定工程と、該測定工程を複数の異なる入射角のそれぞれについて行うことで得られた複数の「入射角−屈折度」の関係に基づいて、被検レンズの基礎データを算出する工程と、を有する。
ここで、上記の「屈折度」とは、レンズ等の屈折作用によって光線が曲げられる度合いをいい、例えば、レンズ定数である焦点距離や屈折力等を「屈折度」を表す指標（物理量）として用いることができる。
この方法では、被検レンズに対して所定の入射角で光を照射し、その入射角で光を照射したときの透過光の屈折度を測定する。屈折度の測定は複数の入射角のそれぞれについて行われ、これらの測定から得られる複数の「入射角−屈折度」の関係から被検レンズの基礎データを算出する。
【０００７】
ここで、複数の「入射角−屈折度」の関係からレンズの基礎データを算出できることを簡単に説明する。ただし、以下に説明する基礎データの算出方法は、あくまで例示であり、本発明はこのような方法に限定されるものではない。
図１には測定対象となるレンズの一例を示している。図１に示すレンズ１０のレンズ形状は、例えば、レンズ１０の前面Ｓ１の曲率半径ｒ１、後面Ｓ２の曲率半径ｒ２及びレンズ１０の厚みｔによって特定されるものとする。また、レンズ１０の材質は、例えば、レンズ１０の屈折率ｎによって特定されるものとする。
一般にレンズ１０の厚みｔが無視できない場合、前側焦点距離ｆ１と焦点距離ｆは異なる値となり、ｆ＝ｆ１＋Ｏ１Ｈ１となる。ここで、Ｈ１はレンズ１０の前面Ｓ１側の主点であり、Ｏ１は前面Ｓ１と光軸との交点である。同様に、後側焦点距離ｆ２と焦点距離ｆは異なる値となり、ｆ＝ｆ２＋Ｏ２Ｈ２となる。ここで、Ｈ２はレンズ１０の後面Ｓ２側の主点であり、Ｏ２は後面Ｓ２と光軸との交点である。
ここで、レンズ形状を特定する曲率半径ｒ１，ｒ２並びにレンズ材質を特定する屈折率ｎは、焦点距離ｆと前側後側の焦点距離ｆ１，ｆ２と厚みｔから算出できる。また、前側焦点距離ｆ１と後側焦点距離ｆ２は従来の技術によって測定できる。したがって、Ｏ１Ｈ１，Ｈ１Ｈ２，Ｏ２Ｈ２を算出することができれば焦点距離ｆや厚みｔが算出でき、これによって曲率半径ｒ１，ｒ２や屈折率ｎを算出することができることとなる。
【０００８】
そこで、上記測定方法では、レンズ１０に複数の異なる入射角で光を照射して透過光の屈折度を測定し、得られた複数の「入射角−屈折度」の関係からレンズ１０の基礎データを算出する。図２はレンズ１０に所定の入射角で光を照射したときの入射光と透過光の幾何学的関係を示している。図２では、レンズ１０の前面Ｓ１側の点Ｆ１’に配置した光源からレンズ１０に光を照射し、被検面Ｓ（すなわち、レンズ１０の後面Ｓ２）上の測定基準位置Ｐから出射した透過光の焦点が点Ｆ２’となっている。なお、図２中、Ｏ１Ｈ１をａ、Ｈ１Ｈ２をｂ、Ｏ２Ｈ２をｃで表している。
ここで、被検面Ｓの曲率半径ｒ２が大きく被検面Ｓが光軸に略垂直であるとすると、距離Ｆ１’Ｏ２＝Ｌとなり距離Ｆ２’Ｏ２＝Δ−ｃとなる。したがって、主点Ｈ１から点Ｆ１’までの距離、すなわち、物点距離はＬ−ｂ−ｃとなる。また、主点Ｈ２から点Ｆ２’までの距離、すなわち、像点距離はΔ＝Ｆ２’Ｏ２＋ｃとなる。物点距離の逆数と像点距離の逆数の和は焦点距離ｆの逆数となることから、下記の式が成立する。
【０００９】
【数１】
【００１０】
また、図１で説明したように、焦点距離ｆは後側焦点距離ｆ２に距離Ｏ２Ｈ２（＝ｃ）を加算したものであることから、上記の式は次の式に変形することができる。
【００１１】
【数２】
【００１２】
ここで、光源（点Ｆ１’）から被検面Ｓまでの距離Ｆ１’Ｏ２（＝Ｌ）は測定可能な距離であり、また、焦点Ｆ２’から被検面Ｓまでの距離Ｆ２’Ｏ２（レンズ１０の屈折度に相当）も測定可能な距離である。したがって、上記（２）式はｂ，ｃ，ｆ２を変数とする方程式となる。上記（２）式は１つの「入射角−屈折度」の関係から１つ導くことができることから、複数の入射角について屈折度を測定することで連立方程式を得ることができる。したがって、得られた連立方程式を解くことで変数ｂ，ｃ，ｆ２を求めることができる。すなわち、変数ｂ，ｃ，ｆ２を求めるためには、少なくとも３つの入射角について屈折度を算出すればよいこととなる。同様に、レンズ１０を反転してレンズ１０の後面Ｓ２側から光を照射すれば、ａ，ｂ，ｆ１（前側焦点距離）を算出することができる。これによって、レンズ１０の形状を特定する全てのパラメータとレンズ１０の材質を特定するパラメータを算出することが可能となる。
なお、レンズ形状は上記パラメータ以外によっても特定可能で、また、レンズ材質も上記パラメータ以外によって特定可能であり、いずれのパラメータを用いて特定するかは当業者によって自由に選択できる。また、本願に係る方法によって上記パラメータの全てを測定する必要は無く、これらのパラメータの少なくとも一つが本願に係る方法によって測定されればよい。
また、透過光の屈折度として測定する物理量も、上述した距離Ｆ２’Ｏ２に限らず、透過光と光軸とのなす角βや、その角βによって決まる比ｔａｎβ（＝ｈ／Ｆ２’Ｏ２）を測定してもよい。ここで、上記ｈはレンズメータ等の屈折度を測定する装置毎に固有の設定値であり、既知の値である。
【００１３】
上述した説明から明らかなように、本願に係る測定方法の一つの態様では、前記算出工程は、被検レンズに少なくとも３つの異なる入射角で前記測定工程を行うことで得られた「入射角−屈折度」の関係に基づいて被検レンズの基礎データを算出する。
かかる構成では、被検レンズの片面に対し少なくとも３つの「入射角−屈折度」の関係を得ることで、被検レンズの片面側の基礎データを算出することができる。
【００１４】
また、レンズの厚みは測定可能であることから、レンズの厚みを測定することで３つの変数ａ，ｂ，ｃのうち１の変数を減らすことができる。したがって、本願に係る測定方法の他の態様では、被検レンズの厚みを測定する厚み測定工程をさらに有し、前記算出工程は、被検レンズの両面のそれぞれに少なくとも２つの異なる入射角について前記測定工程を行うことで得られた「入射角−屈折度」の関係と前記厚み測定工程で得られた被検レンズの厚みに基づいて、被検レンズの基礎データを算出する。
かかる構成では、レンズの片面毎に少なくとも２つの「入射角−屈折度」の関係が得られる。したがって、レンズの両面について少なくとも合計４つの「入射角−屈折度」の関係が得られ、これらと測定されたレンズの厚みにより被検レンズの基礎データを算出される。
【００１５】
また、本願はレンズの基礎データを測定するための測定装置を提供する。
すなわち、本願の第１の測定装置は、レンズの基礎データを測定する装置であって、被検レンズに対し複数の異なる入射角で光を照射可能な照射手段と、被検レンズを透過した透過光を受光する受光手段と、受光手段からの出力信号に基づいて被検レンズを透過した透過光の屈折度を算出する屈折度算出手段と、前記照射手段によって複数の異なる入射角で光が照射され入射角毎に前記屈折度算出手段によって屈折度が算出されたときに、得られた「入射角−屈折度」の関係を用いて被検レンズの基礎データを算出する基礎データ算出手段と、を有する。
上記測定装置では、照射手段から複数の異なる入射角で被検レンズに光を照射することができ、これによって複数の「入射角−屈折度」の関係を得ることができる。そして、得られた複数の「入射角−屈折度」の関係から被検レンズの基礎データが算出される。
【００１６】
上記測定装置においては、基礎データ算出手段で算出された基礎データを表示する表示手段をさらに有することが好ましい。表示手段としては、各種の表示器を用いることができる。なお、表示手段には、算出された全ての基礎データが表示される必要はなく、算出された基礎データの一部が表示されるようにしてもよい。また、ユーザの操作等に応じて表示手段に基礎データが選択して表示されるようにしてもよい。
【００１７】
さらに、前記照射手段は、光源と、その光源と被検レンズとの間の光学的距離を変更する変更手段とを有することが好ましい。このような構成では、光源と被検レンズとの間の光学的距離が変わることで、被検レンズに入射する光の入射角を変更することができる。
かかる場合に、前記変更手段は、光源を軸方向に移動させることで光源と被検レンズとの間の光学的距離を変更するようにしてもよい。
あるいは、前記照射手段は、光源と被検レンズの間に配置された集光レンズをさらに有し、前記変更手段は集光レンズの位置を軸方向に変更することで光源と被検レンズとの間の光学的距離を変更するようにしてもよい。
さらに、前記照射手段は、屈折力の異なる複数の集光レンズをさらに有し、前記変更手段は複数の集光レンズのいずれかを光源と被検レンズとの間に選択的に配置することで光源と被検レンズとの間の光学的距離を変更するようにしてもよい。
【００１８】
また、前記照射手段は、被検レンズからの光学的距離が異なる位置に配置された複数の光源と、それら光源のうちのいずれかからの光を被検レンズに照射するための反射鏡とを有するようにしてもよい。
このような構成では、固定式の光源や固定式の集光レンズを用いたとしても、光源からの光を異なる入射角で被検レンズへ照射することができる。
【００１９】
さらに、前記照射手段は、被検レンズに対し発散、平行、集光の３種類のうち２つ以上の異なった種類の照射角度で光を照射することが好ましい。
なお、照射手段から照射される光の種類には平行光が含まれていることが好ましい。平行光が含まれることで前側焦点距離ｆ１又は後側焦点距離ｆ２が直接測定することができ、これによって基礎データを算出するための演算を容易に行うことができる。
【００２０】
さらに、本願第２の測定装置は、レンズの基礎データを測定する装置であって、被検レンズに対し複数の異なる入射角で光を照射可能な照射手段と、被検レンズを透過した透過光を受光する受光手段と、被検レンズの基礎データを演算する演算装置と、を有する。
そして、演算装置は、（１）前記照射手段から被検レンズに対し所定の入射角で光を照射させると共に、受光手段からの出力信号に基づいて被検レンズを透過した透過光の屈折度を算出する処理を複数の入射角のそれぞれについて行い、（２）得られた複数の「入射角−屈折度」の関係に基づいて被検レンズの基礎データを算出する。
この測定装置によっても被検レンズの基礎データを測定することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に、本発明を具現化した一実施形態に係る測定装置について図面を参照して説明する。図３は本実施形態に係る測定装置の概略構成を示す図である。
図３に示すように、本実施形態の測定装置は測定対象となる被検レンズ１０を載せるレンズ置き台１２を備える。レンズ置き台１２の一方の側には光源２２が配置され、他方の側には受光素子３６が配置される。そして、光源２２から照射された光は被検レンズ１０を透過し、受光素子３６によって検知されるようになっている。
【００２２】
光源２２は赤外線発光ダイオード等によって構成される。光源２２と被検レンズ１０との間の光路上には集光レンズ２４が配設される。光源２２から照射された光は、集光レンズ２４を介して被検レンズ１０に照射（投射）される。
光源２２は光軸に沿って移動可能で、後述する制御装置５４によって図３に示すＡ点，Ｂ点，Ｃ点に位置決めされる。光源２２がＡ点に位置決めされたときは被検レンズ１０に平行光束（図３の▲１▼）が照射され、光源２２がＢ点に位置決めされたときは被検レンズ１０に集光光束（図３の▲２▼）が照射され、光源２２がＣ点に位置決めされたときは被検レンズ１０に発散光束（図３の▲３▼）が照射されるようになっている。
【００２３】
一方、受光素子３６の受光面には、図６に示すように複数の光電変換素子３８が配される。光電変換素子３８は光を検知すると電気信号を出力するセンサである。光電変換素子３８から出力された電気信号は制御装置５４に入力するようになっている。
受光素子３６と被検レンズ１０との間の光路上には、図３に示すように集光レンズ３２と結像レンズ３４が所定の間隔を空けて配設されている。被検レンズ１０を透過した透過光は、集光レンズ３２によって集光せしめられた後、結像レンズ３４により受光素子３６の受光面に導かれるようになっている。ここで、受光素子３６の受光面と被検レンズ１０とは、集光レンズ３２および結像レンズ３４によって共役の関係とされている。すなわち、図４に例示するように、被検レンズ１０（詳しくは、被検面１４）の一定位置に入射した光（例えば、図４の▲１▼又は▲２▼）は、被検レンズ１０の屈折力等に拘わらず、受光素子１４の受光面上の一定の位置に導かれる。したがって、受光素子１４の各光電変換素子３８には、被検レンズ１０の対応する一定の位置から出射した光が常に入射することとなる。すなわち、本実施形態の測定装置では、被検レンズ１０の被検面１４のうち光電変換素子３８に対応した各点のパラメータ（厚み，屈折率，曲率半径等）のみが測定されることとなる。
【００２４】
上述した集光レンズ３２と結像レンズ３４の間の光路上には、光路に対し略直角に回転板４０が配設されている。回転板４０の中心には回転軸５０が固定され、回転軸５０はモータＭの回転軸に接続されている。したがって、モータＭが回転すると回転軸５０が回転し、これによって回転板４０が回転するようになっている。
【００２５】
回転板４０は、図５に示すように円板形状を呈しており、周方向に９０°ずつ間隔を空けて略扇形形状の窓部４２が設けられている。これら窓部４２は、光路と交差する位置となるよう調整されている。このため、回転板４０が回転すると、被検レンズ１０を透過した光束は回転板４０によって周期的に遮断される。したがって、光電変換素子３８に入射する光も図７に示すように回転板４０の回転に伴って周期的に遮られ、光電変換素子３８から出力される電気信号は図８に示すように周期的に変化する。ある基準位置時刻から光電変換素子３８への入射光の遮断、開放までの時間をそれぞれＴ１，Ｔ２とすると、これらの時間Ｔ１，Ｔ２によって光電変換素子３８に入射する光が回転板４０の回転平面上のいずれの位置で遮られたかが計算できる。計算の手順については特開平５−２３１９８５号に開示されているので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００２６】
上述したように被検レンズ１０の所定の位置から出射した光は受光素子３６の受光面の一定の位置に常に入射するが、被検レンズ１０の所定の位置から出射した光が回転板４０のいずれの位置で遮られるかは被検レンズ１０の屈折力等によって異なる（図４参照）。
このため、図５に示すように、回転板４０の外周には位置検出用のスリット４８が設けられている。位置検出用スリット４８の回転軌跡上の対応する位置には回転位置検出センサ５２が配設されている。回転位置検出センサ５２は、回転位置検出用の光源と受光素子から構成される。回転位置検出用の光源と受光素子は、回転板４０を挟んだ位置に配設される。回転位置検出センサ５２が位置検出用スリット４８を検知することで、回転板４０の基準回転位置信号が出力されるようになっている。回転位置検出センサ５２から出力される基準回転位置信号は、制御装置５４に入力するようになっている。そして、制御装置５４は、被検レンズ１０の所定の位置から出射した光の回転板４０の回転平面上への入射位置を、光電変換素子３８から出力される電気信号の時間Ｔ１，Ｔ２（すなわち、基準回転位置信号が入力してから入射光が遮断，開放されるまでの時間）の関係によって特定する。
【００２７】
制御装置５４は、光源２２の位置や回転板４０の回転数等を制御すると共に、受光素子３６（詳しくは、光電変換素子３８）から出力される電気信号と回転位置検出センサ５２から出力される基準回転位置信号に基づいて被検レンズ１０の各位置における屈折力を算出する。制御装置５４による屈折力を算出する処理については、特開平５−２３１９８５号に詳細に開示されているため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２８】
さらに、制御装置５４は、３つの入射角で照射した光の透過光についてそれぞれ屈折力を算出し、それにより得られた「入射角−屈折度」の関係に基づいて被検レンズ１０の前面曲率半径ｒ１、後面曲率半径ｒ２、レンズ１０の厚みｔ並びにレンズ１０の屈折率ｎを算出する。
すなわち、図２で説明したように、１の入射角について屈折度を得ると、上述した式（２）を１つ得ることができる。したがって、制御装置５４は、光源２２を点Ａに位置決めしたときに測定された屈折度から得られる式（２）と、光源２２を点Ｂに位置決めしたときに測定された屈折度から得られる式（２）と、光源２２を点Ｃに位置決めしたときに測定された屈折度から得られる式（２）の３つの連立方程式を解くことで変数ｂ，ｃ，ｆ２（叉はａ，ｂ，ｆ１）を算出する（各記号の意味は図２と同一である）。また、被検レンズ１０をレンズ置き台１２に反転して載せ、同様の処理を行うことで変数ａ，ｂ，ｆ１（叉はｂ，ｃ，ｆ１）を算出する。このようにして変数ａ，ｂ，ｃ，ｆ１，ｆ２が算出されると、前面曲率半径ｒ１、後面曲率半径ｒ２、レンズ１０の厚みｔ並びにレンズ１０の屈折率ｎを次に示す式で算出する。
【００２９】
【数３】
【００３０】
なお、算出された前面曲率半径ｒ１、後面曲率半径ｒ２、厚みｔ並びに屈折率ｎは表示装置５６に表示される。さらに、制御装置５４は、ａ，ｂ，ｃ，ｆ１，ｆ２から求められる焦点距離ｆ（＝ｆ１＋ａ＝ｆ２＋ｃ）と、屈折力Ｄ（＝１０００／ｆ）と、前側屈折力Ｄ１（＝１０００／ｆ１）と、後側屈折力Ｄ２（＝１０００／ｆ２）についても表示装置５６に表示する。
なお、制御装置５４は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等によって構成することができ、制御装置５４がＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて動作することで、上述した各処理を行う処理手段として機能している。
【００３１】
次に、上述した測定装置を用いて被検レンズ１０の基礎データを測定する処理について図９に示すフローチャートを参照して説明する。
図９に示すように、まず、レンズ置き台１２に測定対象となっている被検レンズ１０を設置する（Ｓ１０）。この際、被検レンズ１０の前面が光源２２側となるように設置する。
被検レンズ１０がレンズ置き台１２に設置されると、次に、制御装置５４は光源２２を所定の位置に位置決めする（Ｓ１２）。具体的には、被検レンズ１０の片面に対し１回目の屈折力の測定のときは図３の点Ｂに光源２２を位置決めし、２回目の測定のときは図３の点Ａに光源２２を位置決めし、３回目の測定のときは図３の点Ｃに光源２２を位置決めする。
次に、光源２２を点灯し（Ｓ１４）、被検レンズ１０を透過した透過光の屈折力を測定する（Ｓ１６）。すなわち、制御装置５４は、モータＭを駆動して回転板４０を所定の回転速度で回転させると共に、受光素子３６から出力される電気信号と回転位置検出センサ５２から出力される基準回転位置信号とに基づいて屈折力を測定する。
屈折力の測定が終了すると、その測定した屈折力を制御装置５４内の記憶装置（すなわち、ＲＡＭ）に格納し（Ｓ１８）、光源２２を全ての位置に位置決めして屈折力を測定したか否かを判定する（Ｓ２０）。
光源２２を全ての位置に位置決めして屈折力を測定していない場合〔ステップＳ２０でＮＯ〕は、ステップＳ１２に戻って、ステップＳ１２からの処理を繰り返す。これによって、光源２２を点Ａ，Ｂ，Ｃの全ての位置に位置決めしたときの屈折力が測定される。一方、光源２２を全ての位置に位置決めして屈折力を測定している場合〔ステップＳ２０でＹＥＳ〕は、ステップＳ２２に進んで、被検レンズ１０の両面について屈折力を測定したか否かを判定する。
【００３２】
被検レンズ１０の両面について屈折力を測定していない場合〔ステップＳ２２でＮＯ〕は、被検レンズ１０をレンズ置き台１２に反転して設置し（Ｓ２４）、次いで、ステップＳ１２からの処理を繰り返す。これによって、被検レンズ１０の両面のそれぞれに３つの入射角で光を入射したときの屈折力が測定される。なお、被検レンズ１０の反転設置は、制御装置５４によって自動的に行うようにしてもよいし、ユーザによって手動で行うようにしてもよい。ユーザによって手動で行う場合は、別途設けられた入力装置（キーボード等）からユーザが反転設置した旨を入力すればよい。制御装置５４は、このような入力を待って次の処理に進むことができる。
逆に、被検レンズ１０の両面について屈折力を測定している場合〔ステップＳ２２でＹＥＳ〕は、制御装置５４は被検レンズ１０の各種パラメータ（すなわち、厚みｔ，屈折率ｎ，前面曲率半径ｒ１，後面曲率半径ｒ２，焦点距離ｆ，屈折力Ｄ，前側屈折力Ｄ１，後側屈折力Ｄ２）を演算する（Ｓ２６）。ステップＳ２６による演算結果は表示装置５６に表示される（Ｓ２８）。
【００３３】
上述したことから明らかなように本実施形態の測定装置によると、従来の技術では測定できなかったレンズの形状データ（例えば、厚みｔ，前面曲率半径ｒ１，後面曲率半径ｒ２）が測定されて、それらのデータが表示装置５６に表示される。したがって、非球面レンズや累進多焦点レンズのレンズ形状を知ることができる。これによって、例えば、累進多焦点レンズの遠用部，近用部，累進部を容易に知ることができる。
また、本実施形態の測定装置によると、レンズの材質に関するデータ（例えば、屈折率）が測定されて表示装置５６に表示される。したがって、表示された屈折率等のデータからレンズ材質等を特定することができる。このため、例えば、片側の眼鏡レンズが割れて片側の眼鏡レンズのみを交換にきた場合等には、残っている眼鏡レンズの屈折率や厚み等を測定し、これらのデータから同一の材質のレンズで片側の眼鏡レンズを製作し交換することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、下記に記載する種々の形態で実施することができる。
【００３５】
（１）上述した実施形態では、被検レンズ１０の両面それぞれに３つの入射角の光を照射して屈折力を測定し、それらから得られた６つの連立方程式を解いて被検レンズ１０の基礎データを算出した。しかしながら、本発明に係る測定方法はこのような形態に限らず、例えば、被検レンズの厚みｔをマイクロメータ等により別途測定し、被検レンズの両面には２つの入射角についての屈折力のみを測定するようにしてもよい。すなわち、被検レンズｔの厚みを測定することで、上述した式（２）に含まれる変数ｂはｔ−ａ−ｃで表せる。したがって、レンズの基礎データを算出するための変数がａ，ｃ，ｆ１，ｆ２の４つとなり、これらの変数ａ，ｃ，ｆ１，ｆ２を算出するために必要な連立方程式は４つとなる。このため、被検レンズの片面には２つの入射角で光を照射して屈折力を測定するだけでよくなる。なお、このような実施形態の測定装置では、測定装置内にマイクロメータを組み込み、自動で被検レンズの厚みｔを測定するようにしてもよい。あるいは、被検レンズの厚みｔを手動で測定し、測定装置に入力するようにしてもよい。
あるいは、被検レンズの片面に３つの入射角で光を照射して変数ｂ，ｃ，ｆ２を求め、変数ａについては被検レンズの厚みｔを測定することで求めるようにしてもよい。この場合は、被検レンズを反転設置する必要がないため、短時間で測定することが可能となる。
【００３６】
（２）上述した実施形態では、光源の位置を光軸方向に移動させることによって被検レンズに照射する光の入射角を変えるようにしたが、被検レンズへ照射される光の入射角を変更する方法としては、このような方法には限られない。
例えば、図１０（ａ）に示すように、光源６０を固定し、光源６０と被検レンズの間に配置した集光レンズ６２を光軸方向に移動（例えば、▲１▼→▲３▼，▲１▼→▲２▼）させるようにしてもよい。このような方法によっても被検レンズに照射される光の入射角を変えることができる。
また、図１０（ｂ）に示すように、光源６４と被検レンズの間に複数の集光レンズ６６ａ，６６ｂ，６６ｃを配置し、これら集光レンズ６６ａ，６６ｂ，６６ｃを光軸上に切替え配置するようにしてもよい。
あるいは、図１１（ａ）に示すように、固定された３つの光源６８ａ，６８ｂ，６８ｃによって被検レンズに照射される光の入射角を変えるようにしてもよい。なお、光源６８ａ，６８ｂ，６８ｃのうちいずれの光源の光を被検レンズに照射するかは、２つの反射鏡７０ａ，７０ｂを制御することで変更することができる。
複数の光源を使用する場合、これら光源の配置は様々なバリエーションを採ることができる。例えば、図１１（ｂ）に示すように光源７４ａ，７４ｂ，７４ｃを配置することもできるし、図１１（ｃ）に示すように光源８０ａ，８０ｂ，８０ｃを配置することもできる。測定装置内の配置スペース等に応じて、光源の配置を適宜変えることができる。
【００３７】
（３）上述した実施形態では、光源を測定装置の光軸上に位置させたが、光源は測定装置の光軸から外れた位置に配置するようにしてもよい。例えば、図１２に示すように、光源を光軸から距離Ｈだけ外れた点Ｂ’に配置するようにしてもよい。この場合、測定基準位置Ｐに入射する光の入射角は、光源を光軸上の点Ａ’に配置したときと比較してΔαだけ変わることとなる。しかしながら、被検レンズを透過した透過光の屈折角も光源を光軸上の点Ａ’に配置したときの屈折角βｉにΔαだけ加算した値となる。上記Δαは、光源から被検面までの距離Ｌｉと、光軸から光源までの距離Ｈにより決まる値であって、これらの値は測定可能な値である。したがって、光源を測定装置の光軸から外れた位置に配置しても、測定された「入射角−屈折度」の関係から上述した式（２）と同様の方程式を導くことができる。このため、このような形態によっても被検レンズの基礎データを算出することができる。
【００３８】
（４）上述した実施形態では、屈折度を測定する測定方式として検影式を採用していたが、屈折度を測定する測定方式としては合致式や結像式を採用することもできる。
【００３９】
なお、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】測定対象となるレンズの一例の構成を示す図。
【図２】レンズに所定の入射角で光を照射したときの入射光と透過光の幾何学的関係を示す図。
【図３】本実施形態に係る測定装置の構成を示す図。
【図４】図３に示す測定装置の受光素子側に配置された集光レンズと結像レンズの機能を説明するための図。
【図５】集光レンズと結像レンズとの間に配置される回転板の正面図。
【図６】受光素子の受光面に配置された光電変換素子を示す図。
【図７】光電変換素子に入射される光を回転板が遮断する状態を模式的に示す図。
【図８】受光素子の光電変換素子から出力される電気信号を模式的に示す図。
【図９】測定装置で行われる処理の手順を示すフローチャート。
【図１０】被検レンズに異なる入射角で光を投射するための構成を示す図。
【図１１】被検レンズに異なる入射角で光を投射するための他の構成を示す図。
【図１２】測定装置の光軸から外れた位置に光源を配置したときの入射光と透過光の幾何学的関係を示す図。
【符号の説明】
１０：被検レンズ
１２：レンズ置き台
２２：光源
２４：集光レンズ
３２：集光レンズ
３４：結像レンズ
３６：受光素子
４０：回転板
５２：回転位置検出センサ
５４：制御装置
５６：表示装置
【発明の属する技術分野】本発明は、眼鏡レンズやコンタクトレンズ等の視力矯正用レンズや一般の光学レンズにおける基礎データを測定する測定方法及び測定装置に関する。ここで、基礎データとは、レンズの光学的特性（例えば、焦点距離，屈折力等）を決定するレンズ形状やレンズ材質に関するデータを意味し、例えば、レンズの表面形状に関するデータやレンズの屈折率等が基礎データに相当する。
【０００２】
【従来の技術】レンズの屈折力（すなわち、焦点距離）を測定する装置としてはレンズメータが知られている。レンズメータは、レンズ置き台にのせた被検レンズに平行光束を照射し、レンズ透過後の焦点位置を測定して屈折力を計算している。レンズメータに関する先行技術文献としては、例えば特許文献１がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２３１９８５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、視力矯正や光学器械に用いられるレンズの形状や材質は多様化しており、単に屈折力だけでなく、レンズ形状や材質（すなわち、屈折率等）まで測定したいという要求が高まっている。例えば、老視矯正用のレンズとして用いられる累進多焦点レンズは、遠用部と近用部が累進帯部により連続し、複雑な非球面となっている。このため、遠用部と近用部を容易に識別することができず、遠用部と近用部を識別するためにもレンズ形状を測定したいという要求がある。しかしながら、従来の技術ではレンズの屈折力を測定することはできても、レンズの形状や材質等について測定することはできなかった。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、レンズ形状やレンズ材質に関する基礎データを測定することができる方法及び装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段と作用と効果】上記課題を解決するために、本願に係る測定方法は、レンズの基礎データを測定する方法であって、被検レンズに所定の入射角で光を照射すると共に、被検レンズを透過した透過光の屈折度を測定する測定工程と、該測定工程を複数の異なる入射角のそれぞれについて行うことで得られた複数の「入射角−屈折度」の関係に基づいて、被検レンズの基礎データを算出する工程と、を有する。
ここで、上記の「屈折度」とは、レンズ等の屈折作用によって光線が曲げられる度合いをいい、例えば、レンズ定数である焦点距離や屈折力等を「屈折度」を表す指標（物理量）として用いることができる。
この方法では、被検レンズに対して所定の入射角で光を照射し、その入射角で光を照射したときの透過光の屈折度を測定する。屈折度の測定は複数の入射角のそれぞれについて行われ、これらの測定から得られる複数の「入射角−屈折度」の関係から被検レンズの基礎データを算出する。
【０００７】
ここで、複数の「入射角−屈折度」の関係からレンズの基礎データを算出できることを簡単に説明する。ただし、以下に説明する基礎データの算出方法は、あくまで例示であり、本発明はこのような方法に限定されるものではない。
図１には測定対象となるレンズの一例を示している。図１に示すレンズ１０のレンズ形状は、例えば、レンズ１０の前面Ｓ１の曲率半径ｒ１、後面Ｓ２の曲率半径ｒ２及びレンズ１０の厚みｔによって特定されるものとする。また、レンズ１０の材質は、例えば、レンズ１０の屈折率ｎによって特定されるものとする。
一般にレンズ１０の厚みｔが無視できない場合、前側焦点距離ｆ１と焦点距離ｆは異なる値となり、ｆ＝ｆ１＋Ｏ１Ｈ１となる。ここで、Ｈ１はレンズ１０の前面Ｓ１側の主点であり、Ｏ１は前面Ｓ１と光軸との交点である。同様に、後側焦点距離ｆ２と焦点距離ｆは異なる値となり、ｆ＝ｆ２＋Ｏ２Ｈ２となる。ここで、Ｈ２はレンズ１０の後面Ｓ２側の主点であり、Ｏ２は後面Ｓ２と光軸との交点である。
ここで、レンズ形状を特定する曲率半径ｒ１，ｒ２並びにレンズ材質を特定する屈折率ｎは、焦点距離ｆと前側後側の焦点距離ｆ１，ｆ２と厚みｔから算出できる。また、前側焦点距離ｆ１と後側焦点距離ｆ２は従来の技術によって測定できる。したがって、Ｏ１Ｈ１，Ｈ１Ｈ２，Ｏ２Ｈ２を算出することができれば焦点距離ｆや厚みｔが算出でき、これによって曲率半径ｒ１，ｒ２や屈折率ｎを算出することができることとなる。
【０００８】
そこで、上記測定方法では、レンズ１０に複数の異なる入射角で光を照射して透過光の屈折度を測定し、得られた複数の「入射角−屈折度」の関係からレンズ１０の基礎データを算出する。図２はレンズ１０に所定の入射角で光を照射したときの入射光と透過光の幾何学的関係を示している。図２では、レンズ１０の前面Ｓ１側の点Ｆ１’に配置した光源からレンズ１０に光を照射し、被検面Ｓ（すなわち、レンズ１０の後面Ｓ２）上の測定基準位置Ｐから出射した透過光の焦点が点Ｆ２’となっている。なお、図２中、Ｏ１Ｈ１をａ、Ｈ１Ｈ２をｂ、Ｏ２Ｈ２をｃで表している。
ここで、被検面Ｓの曲率半径ｒ２が大きく被検面Ｓが光軸に略垂直であるとすると、距離Ｆ１’Ｏ２＝Ｌとなり距離Ｆ２’Ｏ２＝Δ−ｃとなる。したがって、主点Ｈ１から点Ｆ１’までの距離、すなわち、物点距離はＬ−ｂ−ｃとなる。また、主点Ｈ２から点Ｆ２’までの距離、すなわち、像点距離はΔ＝Ｆ２’Ｏ２＋ｃとなる。物点距離の逆数と像点距離の逆数の和は焦点距離ｆの逆数となることから、下記の式が成立する。
【０００９】
【数１】
また、図１で説明したように、焦点距離ｆは後側焦点距離ｆ２に距離Ｏ２Ｈ２（＝ｃ）を加算したものであることから、上記の式は次の式に変形することができる。
【００１１】
【数２】
ここで、光源（点Ｆ１’）から被検面Ｓまでの距離Ｆ１’Ｏ２（＝Ｌ）は測定可能な距離であり、また、焦点Ｆ２’から被検面Ｓまでの距離Ｆ２’Ｏ２（レンズ１０の屈折度に相当）も測定可能な距離である。したがって、上記（２）式はｂ，ｃ，ｆ２を変数とする方程式となる。上記（２）式は１つの「入射角−屈折度」の関係から１つ導くことができることから、複数の入射角について屈折度を測定することで連立方程式を得ることができる。したがって、得られた連立方程式を解くことで変数ｂ，ｃ，ｆ２を求めることができる。すなわち、変数ｂ，ｃ，ｆ２を求めるためには、少なくとも３つの入射角について屈折度を算出すればよいこととなる。同様に、レンズ１０を反転してレンズ１０の後面Ｓ２側から光を照射すれば、ａ，ｂ，ｆ１（前側焦点距離）を算出することができる。これによって、レンズ１０の形状を特定する全てのパラメータとレンズ１０の材質を特定するパラメータを算出することが可能となる。
なお、レンズ形状は上記パラメータ以外によっても特定可能で、また、レンズ材質も上記パラメータ以外によって特定可能であり、いずれのパラメータを用いて特定するかは当業者によって自由に選択できる。また、本願に係る方法によって上記パラメータの全てを測定する必要は無く、これらのパラメータの少なくとも一つが本願に係る方法によって測定されればよい。
また、透過光の屈折度として測定する物理量も、上述した距離Ｆ２’Ｏ２に限らず、透過光と光軸とのなす角βや、その角βによって決まる比ｔａｎβ（＝ｈ／Ｆ２’Ｏ２）を測定してもよい。ここで、上記ｈはレンズメータ等の屈折度を測定する装置毎に固有の設定値であり、既知の値である。
【００１３】
上述した説明から明らかなように、本願に係る測定方法の一つの態様では、前記算出工程は、被検レンズに少なくとも３つの異なる入射角で前記測定工程を行うことで得られた「入射角−屈折度」の関係に基づいて被検レンズの基礎データを算出する。
かかる構成では、被検レンズの片面に対し少なくとも３つの「入射角−屈折度」の関係を得ることで、被検レンズの片面側の基礎データを算出することができる。
【００１４】
また、レンズの厚みは測定可能であることから、レンズの厚みを測定することで３つの変数ａ，ｂ，ｃのうち１の変数を減らすことができる。したがって、本願に係る測定方法の他の態様では、被検レンズの厚みを測定する厚み測定工程をさらに有し、前記算出工程は、被検レンズの両面のそれぞれに少なくとも２つの異なる入射角について前記測定工程を行うことで得られた「入射角−屈折度」の関係と前記厚み測定工程で得られた被検レンズの厚みに基づいて、被検レンズの基礎データを算出する。
かかる構成では、レンズの片面毎に少なくとも２つの「入射角−屈折度」の関係が得られる。したがって、レンズの両面について少なくとも合計４つの「入射角−屈折度」の関係が得られ、これらと測定されたレンズの厚みにより被検レンズの基礎データを算出される。
【００１５】
また、本願はレンズの基礎データを測定するための測定装置を提供する。
すなわち、本願の第１の測定装置は、レンズの基礎データを測定する装置であって、被検レンズに対し複数の異なる入射角で光を照射可能な照射手段と、被検レンズを透過した透過光を受光する受光手段と、受光手段からの出力信号に基づいて被検レンズを透過した透過光の屈折度を算出する屈折度算出手段と、前記照射手段によって複数の異なる入射角で光が照射され入射角毎に前記屈折度算出手段によって屈折度が算出されたときに、得られた「入射角−屈折度」の関係を用いて被検レンズの基礎データを算出する基礎データ算出手段と、を有する。
上記測定装置では、照射手段から複数の異なる入射角で被検レンズに光を照射することができ、これによって複数の「入射角−屈折度」の関係を得ることができる。そして、得られた複数の「入射角−屈折度」の関係から被検レンズの基礎データが算出される。
【００１６】
上記測定装置においては、基礎データ算出手段で算出された基礎データを表示する表示手段をさらに有することが好ましい。表示手段としては、各種の表示器を用いることができる。なお、表示手段には、算出された全ての基礎データが表示される必要はなく、算出された基礎データの一部が表示されるようにしてもよい。また、ユーザの操作等に応じて表示手段に基礎データが選択して表示されるようにしてもよい。
【００１７】
さらに、前記照射手段は、光源と、その光源と被検レンズとの間の光学的距離を変更する変更手段とを有することが好ましい。このような構成では、光源と被検レンズとの間の光学的距離が変わることで、被検レンズに入射する光の入射角を変更することができる。
かかる場合に、前記変更手段は、光源を軸方向に移動させることで光源と被検レンズとの間の光学的距離を変更するようにしてもよい。
あるいは、前記照射手段は、光源と被検レンズの間に配置された集光レンズをさらに有し、前記変更手段は集光レンズの位置を軸方向に変更することで光源と被検レンズとの間の光学的距離を変更するようにしてもよい。
さらに、前記照射手段は、屈折力の異なる複数の集光レンズをさらに有し、前記変更手段は複数の集光レンズのいずれかを光源と被検レンズとの間に選択的に配置することで光源と被検レンズとの間の光学的距離を変更するようにしてもよい。
【００１８】
また、前記照射手段は、被検レンズからの光学的距離が異なる位置に配置された複数の光源と、それら光源のうちのいずれかからの光を被検レンズに照射するための反射鏡とを有するようにしてもよい。
このような構成では、固定式の光源や固定式の集光レンズを用いたとしても、光源からの光を異なる入射角で被検レンズへ照射することができる。
【００１９】
さらに、前記照射手段は、被検レンズに対し発散、平行、集光の３種類のうち２つ以上の異なった種類の照射角度で光を照射することが好ましい。
なお、照射手段から照射される光の種類には平行光が含まれていることが好ましい。平行光が含まれることで前側焦点距離ｆ１又は後側焦点距離ｆ２が直接測定することができ、これによって基礎データを算出するための演算を容易に行うことができる。
【００２０】
さらに、本願第２の測定装置は、レンズの基礎データを測定する装置であって、被検レンズに対し複数の異なる入射角で光を照射可能な照射手段と、被検レンズを透過した透過光を受光する受光手段と、被検レンズの基礎データを演算する演算装置と、を有する。
そして、演算装置は、（１）前記照射手段から被検レンズに対し所定の入射角で光を照射させると共に、受光手段からの出力信号に基づいて被検レンズを透過した透過光の屈折度を算出する処理を複数の入射角のそれぞれについて行い、（２）得られた複数の「入射角−屈折度」の関係に基づいて被検レンズの基礎データを算出する。
この測定装置によっても被検レンズの基礎データを測定することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に、本発明を具現化した一実施形態に係る測定装置について図面を参照して説明する。図３は本実施形態に係る測定装置の概略構成を示す図である。
図３に示すように、本実施形態の測定装置は測定対象となる被検レンズ１０を載せるレンズ置き台１２を備える。レンズ置き台１２の一方の側には光源２２が配置され、他方の側には受光素子３６が配置される。そして、光源２２から照射された光は被検レンズ１０を透過し、受光素子３６によって検知されるようになっている。
【００２２】
光源２２は赤外線発光ダイオード等によって構成される。光源２２と被検レンズ１０との間の光路上には集光レンズ２４が配設される。光源２２から照射された光は、集光レンズ２４を介して被検レンズ１０に照射（投射）される。
光源２２は光軸に沿って移動可能で、後述する制御装置５４によって図３に示すＡ点，Ｂ点，Ｃ点に位置決めされる。光源２２がＡ点に位置決めされたときは被検レンズ１０に平行光束（図３の▲１▼）が照射され、光源２２がＢ点に位置決めされたときは被検レンズ１０に集光光束（図３の▲２▼）が照射され、光源２２がＣ点に位置決めされたときは被検レンズ１０に発散光束（図３の▲３▼）が照射されるようになっている。
【００２３】
一方、受光素子３６の受光面には、図６に示すように複数の光電変換素子３８が配される。光電変換素子３８は光を検知すると電気信号を出力するセンサである。光電変換素子３８から出力された電気信号は制御装置５４に入力するようになっている。
受光素子３６と被検レンズ１０との間の光路上には、図３に示すように集光レンズ３２と結像レンズ３４が所定の間隔を空けて配設されている。被検レンズ１０を透過した透過光は、集光レンズ３２によって集光せしめられた後、結像レンズ３４により受光素子３６の受光面に導かれるようになっている。ここで、受光素子３６の受光面と被検レンズ１０とは、集光レンズ３２および結像レンズ３４によって共役の関係とされている。すなわち、図４に例示するように、被検レンズ１０（詳しくは、被検面１４）の一定位置に入射した光（例えば、図４の▲１▼又は▲２▼）は、被検レンズ１０の屈折力等に拘わらず、受光素子１４の受光面上の一定の位置に導かれる。したがって、受光素子１４の各光電変換素子３８には、被検レンズ１０の対応する一定の位置から出射した光が常に入射することとなる。すなわち、本実施形態の測定装置では、被検レンズ１０の被検面１４のうち光電変換素子３８に対応した各点のパラメータ（厚み，屈折率，曲率半径等）のみが測定されることとなる。
【００２４】
上述した集光レンズ３２と結像レンズ３４の間の光路上には、光路に対し略直角に回転板４０が配設されている。回転板４０の中心には回転軸５０が固定され、回転軸５０はモータＭの回転軸に接続されている。したがって、モータＭが回転すると回転軸５０が回転し、これによって回転板４０が回転するようになっている。
【００２５】
回転板４０は、図５に示すように円板形状を呈しており、周方向に９０°ずつ間隔を空けて略扇形形状の窓部４２が設けられている。これら窓部４２は、光路と交差する位置となるよう調整されている。このため、回転板４０が回転すると、被検レンズ１０を透過した光束は回転板４０によって周期的に遮断される。したがって、光電変換素子３８に入射する光も図７に示すように回転板４０の回転に伴って周期的に遮られ、光電変換素子３８から出力される電気信号は図８に示すように周期的に変化する。ある基準位置時刻から光電変換素子３８への入射光の遮断、開放までの時間をそれぞれＴ１，Ｔ２とすると、これらの時間Ｔ１，Ｔ２によって光電変換素子３８に入射する光が回転板４０の回転平面上のいずれの位置で遮られたかが計算できる。計算の手順については特開平５−２３１９８５号に開示されているので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００２６】
上述したように被検レンズ１０の所定の位置から出射した光は受光素子３６の受光面の一定の位置に常に入射するが、被検レンズ１０の所定の位置から出射した光が回転板４０のいずれの位置で遮られるかは被検レンズ１０の屈折力等によって異なる（図４参照）。
このため、図５に示すように、回転板４０の外周には位置検出用のスリット４８が設けられている。位置検出用スリット４８の回転軌跡上の対応する位置には回転位置検出センサ５２が配設されている。回転位置検出センサ５２は、回転位置検出用の光源と受光素子から構成される。回転位置検出用の光源と受光素子は、回転板４０を挟んだ位置に配設される。回転位置検出センサ５２が位置検出用スリット４８を検知することで、回転板４０の基準回転位置信号が出力されるようになっている。回転位置検出センサ５２から出力される基準回転位置信号は、制御装置５４に入力するようになっている。そして、制御装置５４は、被検レンズ１０の所定の位置から出射した光の回転板４０の回転平面上への入射位置を、光電変換素子３８から出力される電気信号の時間Ｔ１，Ｔ２（すなわち、基準回転位置信号が入力してから入射光が遮断，開放されるまでの時間）の関係によって特定する。
【００２７】
制御装置５４は、光源２２の位置や回転板４０の回転数等を制御すると共に、受光素子３６（詳しくは、光電変換素子３８）から出力される電気信号と回転位置検出センサ５２から出力される基準回転位置信号に基づいて被検レンズ１０の各位置における屈折力を算出する。制御装置５４による屈折力を算出する処理については、特開平５−２３１９８５号に詳細に開示されているため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２８】
さらに、制御装置５４は、３つの入射角で照射した光の透過光についてそれぞれ屈折力を算出し、それにより得られた「入射角−屈折度」の関係に基づいて被検レンズ１０の前面曲率半径ｒ１、後面曲率半径ｒ２、レンズ１０の厚みｔ並びにレンズ１０の屈折率ｎを算出する。
すなわち、図２で説明したように、１の入射角について屈折度を得ると、上述した式（２）を１つ得ることができる。したがって、制御装置５４は、光源２２を点Ａに位置決めしたときに測定された屈折度から得られる式（２）と、光源２２を点Ｂに位置決めしたときに測定された屈折度から得られる式（２）と、光源２２を点Ｃに位置決めしたときに測定された屈折度から得られる式（２）の３つの連立方程式を解くことで変数ｂ，ｃ，ｆ２（叉はａ，ｂ，ｆ１）を算出する（各記号の意味は図２と同一である）。また、被検レンズ１０をレンズ置き台１２に反転して載せ、同様の処理を行うことで変数ａ，ｂ，ｆ１（叉はｂ，ｃ，ｆ１）を算出する。このようにして変数ａ，ｂ，ｃ，ｆ１，ｆ２が算出されると、前面曲率半径ｒ１、後面曲率半径ｒ２、レンズ１０の厚みｔ並びにレンズ１０の屈折率ｎを次に示す式で算出する。
【００２９】
【数３】
なお、算出された前面曲率半径ｒ１、後面曲率半径ｒ２、厚みｔ並びに屈折率ｎは表示装置５６に表示される。さらに、制御装置５４は、ａ，ｂ，ｃ，ｆ１，ｆ２から求められる焦点距離ｆ（＝ｆ１＋ａ＝ｆ２＋ｃ）と、屈折力Ｄ（＝１０００／ｆ）と、前側屈折力Ｄ１（＝１０００／ｆ１）と、後側屈折力Ｄ２（＝１０００／ｆ２）についても表示装置５６に表示する。
なお、制御装置５４は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等によって構成することができ、制御装置５４がＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて動作することで、上述した各処理を行う処理手段として機能している。
【００３１】
次に、上述した測定装置を用いて被検レンズ１０の基礎データを測定する処理について図９に示すフローチャートを参照して説明する。
図９に示すように、まず、レンズ置き台１２に測定対象となっている被検レンズ１０を設置する（Ｓ１０）。この際、被検レンズ１０の前面が光源２２側となるように設置する。
被検レンズ１０がレンズ置き台１２に設置されると、次に、制御装置５４は光源２２を所定の位置に位置決めする（Ｓ１２）。具体的には、被検レンズ１０の片面に対し１回目の屈折力の測定のときは図３の点Ｂに光源２２を位置決めし、２回目の測定のときは図３の点Ａに光源２２を位置決めし、３回目の測定のときは図３の点Ｃに光源２２を位置決めする。
次に、光源２２を点灯し（Ｓ１４）、被検レンズ１０を透過した透過光の屈折力を測定する（Ｓ１６）。すなわち、制御装置５４は、モータＭを駆動して回転板４０を所定の回転速度で回転させると共に、受光素子３６から出力される電気信号と回転位置検出センサ５２から出力される基準回転位置信号とに基づいて屈折力を測定する。
屈折力の測定が終了すると、その測定した屈折力を制御装置５４内の記憶装置（すなわち、ＲＡＭ）に格納し（Ｓ１８）、光源２２を全ての位置に位置決めして屈折力を測定したか否かを判定する（Ｓ２０）。
光源２２を全ての位置に位置決めして屈折力を測定していない場合〔ステップＳ２０でＮＯ〕は、ステップＳ１２に戻って、ステップＳ１２からの処理を繰り返す。これによって、光源２２を点Ａ，Ｂ，Ｃの全ての位置に位置決めしたときの屈折力が測定される。一方、光源２２を全ての位置に位置決めして屈折力を測定している場合〔ステップＳ２０でＹＥＳ〕は、ステップＳ２２に進んで、被検レンズ１０の両面について屈折力を測定したか否かを判定する。
【００３２】
被検レンズ１０の両面について屈折力を測定していない場合〔ステップＳ２２でＮＯ〕は、被検レンズ１０をレンズ置き台１２に反転して設置し（Ｓ２４）、次いで、ステップＳ１２からの処理を繰り返す。これによって、被検レンズ１０の両面のそれぞれに３つの入射角で光を入射したときの屈折力が測定される。なお、被検レンズ１０の反転設置は、制御装置５４によって自動的に行うようにしてもよいし、ユーザによって手動で行うようにしてもよい。ユーザによって手動で行う場合は、別途設けられた入力装置（キーボード等）からユーザが反転設置した旨を入力すればよい。制御装置５４は、このような入力を待って次の処理に進むことができる。
逆に、被検レンズ１０の両面について屈折力を測定している場合〔ステップＳ２２でＹＥＳ〕は、制御装置５４は被検レンズ１０の各種パラメータ（すなわち、厚みｔ，屈折率ｎ，前面曲率半径ｒ１，後面曲率半径ｒ２，焦点距離ｆ，屈折力Ｄ，前側屈折力Ｄ１，後側屈折力Ｄ２）を演算する（Ｓ２６）。ステップＳ２６による演算結果は表示装置５６に表示される（Ｓ２８）。
【００３３】
上述したことから明らかなように本実施形態の測定装置によると、従来の技術では測定できなかったレンズの形状データ（例えば、厚みｔ，前面曲率半径ｒ１，後面曲率半径ｒ２）が測定されて、それらのデータが表示装置５６に表示される。したがって、非球面レンズや累進多焦点レンズのレンズ形状を知ることができる。これによって、例えば、累進多焦点レンズの遠用部，近用部，累進部を容易に知ることができる。
また、本実施形態の測定装置によると、レンズの材質に関するデータ（例えば、屈折率）が測定されて表示装置５６に表示される。したがって、表示された屈折率等のデータからレンズ材質等を特定することができる。このため、例えば、片側の眼鏡レンズが割れて片側の眼鏡レンズのみを交換にきた場合等には、残っている眼鏡レンズの屈折率や厚み等を測定し、これらのデータから同一の材質のレンズで片側の眼鏡レンズを製作し交換することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、下記に記載する種々の形態で実施することができる。
【００３５】
（１）上述した実施形態では、被検レンズ１０の両面それぞれに３つの入射角の光を照射して屈折力を測定し、それらから得られた６つの連立方程式を解いて被検レンズ１０の基礎データを算出した。しかしながら、本発明に係る測定方法はこのような形態に限らず、例えば、被検レンズの厚みｔをマイクロメータ等により別途測定し、被検レンズの両面には２つの入射角についての屈折力のみを測定するようにしてもよい。すなわち、被検レンズｔの厚みを測定することで、上述した式（２）に含まれる変数ｂはｔ−ａ−ｃで表せる。したがって、レンズの基礎データを算出するための変数がａ，ｃ，ｆ１，ｆ２の４つとなり、これらの変数ａ，ｃ，ｆ１，ｆ２を算出するために必要な連立方程式は４つとなる。このため、被検レンズの片面には２つの入射角で光を照射して屈折力を測定するだけでよくなる。なお、このような実施形態の測定装置では、測定装置内にマイクロメータを組み込み、自動で被検レンズの厚みｔを測定するようにしてもよい。あるいは、被検レンズの厚みｔを手動で測定し、測定装置に入力するようにしてもよい。
あるいは、被検レンズの片面に３つの入射角で光を照射して変数ｂ，ｃ，ｆ２を求め、変数ａについては被検レンズの厚みｔを測定することで求めるようにしてもよい。この場合は、被検レンズを反転設置する必要がないため、短時間で測定することが可能となる。
【００３６】
（２）上述した実施形態では、光源の位置を光軸方向に移動させることによって被検レンズに照射する光の入射角を変えるようにしたが、被検レンズへ照射される光の入射角を変更する方法としては、このような方法には限られない。
例えば、図１０（ａ）に示すように、光源６０を固定し、光源６０と被検レンズの間に配置した集光レンズ６２を光軸方向に移動（例えば、▲１▼→▲３▼，▲１▼→▲２▼）させるようにしてもよい。このような方法によっても被検レンズに照射される光の入射角を変えることができる。
また、図１０（ｂ）に示すように、光源６４と被検レンズの間に複数の集光レンズ６６ａ，６６ｂ，６６ｃを配置し、これら集光レンズ６６ａ，６６ｂ，６６ｃを光軸上に切替え配置するようにしてもよい。
あるいは、図１１（ａ）に示すように、固定された３つの光源６８ａ，６８ｂ，６８ｃによって被検レンズに照射される光の入射角を変えるようにしてもよい。なお、光源６８ａ，６８ｂ，６８ｃのうちいずれの光源の光を被検レンズに照射するかは、２つの反射鏡７０ａ，７０ｂを制御することで変更することができる。
複数の光源を使用する場合、これら光源の配置は様々なバリエーションを採ることができる。例えば、図１１（ｂ）に示すように光源７４ａ，７４ｂ，７４ｃを配置することもできるし、図１１（ｃ）に示すように光源８０ａ，８０ｂ，８０ｃを配置することもできる。測定装置内の配置スペース等に応じて、光源の配置を適宜変えることができる。
【００３７】
（３）上述した実施形態では、光源を測定装置の光軸上に位置させたが、光源は測定装置の光軸から外れた位置に配置するようにしてもよい。例えば、図１２に示すように、光源を光軸から距離Ｈだけ外れた点Ｂ’に配置するようにしてもよい。この場合、測定基準位置Ｐに入射する光の入射角は、光源を光軸上の点Ａ’に配置したときと比較してΔαだけ変わることとなる。しかしながら、被検レンズを透過した透過光の屈折角も光源を光軸上の点Ａ’に配置したときの屈折角βｉにΔαだけ加算した値となる。上記Δαは、光源から被検面までの距離Ｌｉと、光軸から光源までの距離Ｈにより決まる値であって、これらの値は測定可能な値である。したがって、光源を測定装置の光軸から外れた位置に配置しても、測定された「入射角−屈折度」の関係から上述した式（２）と同様の方程式を導くことができる。このため、このような形態によっても被検レンズの基礎データを算出することができる。
【００３８】
（４）上述した実施形態では、屈折度を測定する測定方式として検影式を採用していたが、屈折度を測定する測定方式としては合致式や結像式を採用することもできる。
【００３９】
なお、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】測定対象となるレンズの一例の構成を示す図。
【図２】レンズに所定の入射角で光を照射したときの入射光と透過光の幾何学的関係を示す図。
【図３】本実施形態に係る測定装置の構成を示す図。
【図４】図３に示す測定装置の受光素子側に配置された集光レンズと結像レンズの機能を説明するための図。
【図５】集光レンズと結像レンズとの間に配置される回転板の正面図。
【図６】受光素子の受光面に配置された光電変換素子を示す図。
【図７】光電変換素子に入射される光を回転板が遮断する状態を模式的に示す図。
【図８】受光素子の光電変換素子から出力される電気信号を模式的に示す図。
【図９】測定装置で行われる処理の手順を示すフローチャート。
【図１０】被検レンズに異なる入射角で光を投射するための構成を示す図。
【図１１】被検レンズに異なる入射角で光を投射するための他の構成を示す図。
【図１２】測定装置の光軸から外れた位置に光源を配置したときの入射光と透過光の幾何学的関係を示す図。
【符号の説明】
１０：被検レンズ
１２：レンズ置き台
２２：光源
２４：集光レンズ
３２：集光レンズ
３４：結像レンズ
３６：受光素子
４０：回転板
５２：回転位置検出センサ
５４：制御装置
５６：表示装置
Claims (12)
- レンズの基礎データを測定する方法であって、
被検レンズに所定の入射角で光を照射すると共に、被検レンズを透過した透過光の屈折度を測定する測定工程と、
該測定工程を複数の異なる入射角のそれぞれについて行うことで得られた複数の「入射角−屈折度」の関係に基づいて、被検レンズの基礎データを算出する工程と、
を有するレンズの基礎データ測定方法。 - 前記算出工程は、被検レンズに少なくとも３つの異なる入射角で前記測定工程を行うことで得られた「入射角−屈折度」の関係に基づいて被検レンズの基礎データを算出することを特徴とする請求項１に記載のレンズの基礎データ測定方法。
- 被検レンズの厚みを測定する厚み測定工程をさらに有し、前記算出工程は、被検レンズの両面のそれぞれに少なくとも２つの異なる入射角について前記測定工程を行うことで得られた「入射角−屈折度」の関係と前記厚み測定工程で得られた被検レンズの厚みに基づいて、被検レンズの基礎データを算出することを特徴とする請求項１に記載のレンズの基礎データ測定方法。
- レンズの基礎データを測定する装置であって、
被検レンズに対し複数の異なる入射角で光を照射可能な照射手段と、
被検レンズを透過した透過光を受光する受光手段と、
受光手段からの出力信号に基づいて被検レンズを透過した透過光の屈折度を算出する屈折度算出手段と、
前記照射手段によって複数の異なる入射角で光が照射され入射角毎に前記屈折度算出手段によって屈折度が算出されたときに、得られた「入射角−屈折度」の関係を用いて被検レンズの基礎データを算出する基礎データ算出手段と、
を有するレンズの基礎データ測定装置。 - 基礎データ算出手段で算出された基礎データを表示する表示手段をさらに有することを特徴とする請求項４に記載のレンズの基礎データ測定装置。
- 前記照射手段は、光源と、その光源と被検レンズとの間の光学的距離を変更する変更手段と、を有していることを特徴とする請求項４又は５に記載のレンズの基礎データ測定装置。
- 変更手段は、光源を軸方向に移動させることで光源と被検レンズとの間の光学的距離を変更することを特徴とする請求項６に記載のレンズの基礎データ測定装置。
- 前記照射手段は、光源と被検レンズの間に配置された集光レンズをさらに有し、前記変更手段は集光レンズの位置を軸方向に変更することで光源と被検レンズとの間の光学的距離を変更することを特徴とする請求項６に記載のレンズの基礎データ測定装置。
- 前記照射手段は、屈折力の異なる複数の集光レンズをさらに有し、前記変更手段は複数の集光レンズのいずれかを光源と被検レンズとの間に選択的に配置することで光源と被検レンズとの間の光学的距離を変更することを特徴とする請求項６に記載のレンズの基礎データ測定装置。
- 前記照射手段は、被検レンズからの光学的距離が異なる位置に配置された複数の光源と、それら光源のうちのいずれかからの光を被検レンズに照射するための反射鏡とを有することを特徴とする請求項４又は５に記載のレンズの基礎データ測定装置。
- 前記照射手段は、被検レンズに対し発散、平行、集光の３種類のうち２つ以上の異なった種類の照射角度で光を照射することを特徴とする請求項４又は５に記載のレンズの基礎データ測定装置。
- レンズの基礎データを測定する装置であって、
被検レンズに対し複数の異なる入射角で光を照射可能な照射手段と、
被検レンズを透過した透過光を受光する受光手段と、
被検レンズの基礎データを演算する演算装置と、を有し、
該演算装置は、（１）前記照射手段から被検レンズに対し所定の入射角で光を照射させると共に、受光手段からの出力信号に基づいて被検レンズを透過した透過光の屈折度を算出する処理を複数の入射角のそれぞれについて行い、（２）得られた複数の「入射角−屈折度」の関係に基づいて被検レンズの基礎データを算出することを特徴とするレンズの基礎データ測定装置。
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