JP2605528Y2 - レンズメータ - Google Patents

レンズメータ

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JP2605528Y2
JP2605528Y2 JP1993016042U JP1604293U JP2605528Y2 JP 2605528 Y2 JP2605528 Y2 JP 2605528Y2 JP 1993016042 U JP1993016042 U JP 1993016042U JP 1604293 U JP1604293 U JP 1604293U JP 2605528 Y2 JP2605528 Y2 JP 2605528Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本考案は、レンズメータに係り、特に眼鏡
のレンズの屈折力等と共に、眼鏡の左右2個のレンズの
光軸間距離、所謂、眼鏡のPD(pupil distance)値を
有利に測定し得るレンズメータに関するものである。
【0002】
【背景技術】従来から、眼鏡のPD値の測定に関して
は、特開平4−203948号公報や特開平3−255
330号公報等に明らかにされているように、一つの測
定光学系に対して、眼鏡の左右のレンズについてそれぞ
れその中心合わせを行ない、その時の眼鏡の移動量を、
機械的手段乃至は電気的手段にて測定する方式が提案さ
れており、また特開平3−25334号公報において
は、眼鏡のフレームを固定して、光束の偏心量より計算
して、PD量を求める光学的手法も、提案されている。
【0003】しかしながら、これら従来のPD測定手法
にあっては、何れも、一つの測定光学系しか設けられて
おらず、そのために、眼鏡の左右のレンズの光軸を測定
すべく、測定光学系を被検光学系(眼鏡のレンズ)に対
して移動せしめる手段、或いは被検光学系を測定光学系
に対して移動させる手段が必要とされ、また機械的機構
や電気的検知・処理系といった異機能要素の組合わせが
必要とされて、装置が複雑となる問題を内在している。
しかも、そのようなPD測定には、検者の中心合わせ操
作が必要とされ、このために、検者の熟練度により、測
定値(PD)が変化する問題も内在するものであった。
【0004】
【解決課題】ここにおいて、本考案は、かかる事情を背
景にして為されたものであって、その課題とするところ
は、従来の如き中心合わせ操作や測定光学系に対する眼
鏡の相対的な移動操作を不要と為し、単に眼鏡を載置す
るだけで、その左右のレンズの屈折力等と共に、眼鏡の
PD値を極めて簡単に測定することの出来るレンズメー
タを提供することにある。
【0005】
【解決手段】そして、本考案は、かかる課題解決のため
に、眼鏡のレンズに対して所定の光束を投射する投射光
学系と、かかるレンズの透過光束を受光素子上に集光さ
せる集光光学系と、該受光素子からの出力信号に基づい
て眼鏡の左右レンズの光軸間距離を少なくとも演算する
ようにした処理系とを有するレンズメータにおいて、前
記投射光学系と集光光学系とを1組とする測定光学系を
二つ設け、それら測定光学系を、その測定光軸が互いに
平行となるように且つ測定されるべく載置された前記眼
鏡の左右のレンズに対してそれぞれの光束が透過される
ようにして配置せしめると共に、該二つの測定光学系の
測定光軸の間隔を眼鏡装用者の平均的な瞳孔間距離と等
しくする一方、前記二つの測定光学系における測定光路
をそれぞれ断続せしめる回転チョッパーを設け、前記眼
鏡のレンズを透過して偏向された光束が該回転チョッパ
ーのエッジにて断続せしめられるように構成して、該回
転チョッパーのエッジによる前記偏向光束の断続を前記
受光素子にて検知せしめるようにしたことを特徴とする
レンズメータを、その要旨とするものである。
【0006】
【作用】このような本考案に従うレンズメータをより明
確とするために、先ず、かかるレンズメータによる眼鏡
の両眼屈折力及びPD測定の原理を、以下に説明するこ
ととする。
【0007】ところで、一般に、眼鏡は、図1に示され
るように、基線:wを基準として軸角度が決められ、眼
鏡フレームFに入れられた左右のレンズの光学中心:O
L 、OR 間の距離:X、Yが両眼のPDに相当するもの
である。なお、ここで、Xは左右方向の距離を示し、ま
たYは左右眼の高低差を示しており、通常は、そのうち
のXをPDとしている。
【0008】また、図2は、本考案に従うレンズメータ
の機構を説明するために設定された基本的な概略構成図
を示しており、そこにおいて、1AR、1BR・・・は眼鏡
の右側のレンズ(R)に対する投光束を示し、また
AL、1BL・・・は眼鏡の左側のレンズ(L)に対する
投光束を示しており、そしてそれら投光束は、それぞ
れ、光軸を中心にhだけ離れ、受光部2R、2Lに集光
するようになっている。なお、眼鏡3は、眼鏡フレーム
Fに入った状態において、その左右のレンズ5R、5L
がレンズ載置台4、4上に載置されることによって、そ
れぞれの測定光学系の測定光路内に位置せしめられて、
支持されている。
【0009】そして、かかる図2において、O1 、O2
は、左右の測定光路のそれぞれの光軸と眼鏡レンズ設置
面との交点を示し、mだけ離れている。なお、R、Lの
記号は、便宜上、眼鏡の右(R)、左(L)に合わせて
ある。また、眼鏡設置面の座標系はx−yにて示され、
さらに受光部の座標系はPx−Pyにて示される。
【0010】また、図3は、それぞれの測定光学系の投
光束の入光配置例を示している。この投光束は、本願出
願人が先に出願した特願平4−73352号にても明ら
かにしたように3つ以上必要とされるが、ここでは、計
算の簡略上、4点正方形配置とされ、各点間の直交距離
は、2hとされている。
【0011】さらに、図4は、眼鏡設置状態をx−y平
面上に示した図であり、mだけ離れたO1 、O2 を中心
とする測定光学系に、PD量が(X,Y)の眼鏡が偏心
して置かれ、それぞれの眼鏡レンズ5R、5Lの中心:
R 、OL が、対応する測定光学系の中心(光軸):O
1 、O2 より、(aR 、bR )、(aL 、bL )だけ偏
心した状態を示している。
【0012】そうすると、かかる状況下において、下記
の関係式が導かれ得ることは明らかなところである。 aR +X−aL =m bR −Y−bL =0
【0013】そして、このとき、mは、本考案にあって
は、眼鏡装用者の平均的な瞳孔間距離(一般的には60
〜65mm)にて与えられる既知量であり、また(aR
R)や(aL 、bL )は測定量であり、この値を測
定、計算することで、X、Yは、下式にて計算されるこ
ととなる。 X=m+aL −aR Y=bR −bL
【0014】ところで、かかる(aR 、bR )や
(aL 、bL )の算出原理を図5に基づいて説明する
と、以下の如くなる。なお、かかる図5は、図4の状態
を眼鏡レンズ透過後の受光部のPx−Pyの面で示した
図である。ここに、POAR 、POBR 、POCR 、PODR
びPOAL 、POBL 、POCL 、PODL は、それぞれ、眼鏡
が置かれなかった場合の4光束の検知点であり、勿論、
それぞれ4点の直交間隔は2hとなり、1AR〜1DR、1
AL〜1DLと同じ配置となる。また、PAR〜PDR、PAL
DLは、それぞれ、眼鏡が図4の如く置かれた場合の4
点の広がりを示し、それぞれの点の基準からの距離は測
定可能である。
【0015】ここにおいて、図5に示される右側レンズ
(R)透過後の場合について考えると、各点のそれぞれ
のx−y方向の長さは、眼鏡光学のプレンティスの公式
を用いて、次のように示される。 PARx =D1R(h+aR )+D2R(h+bR ) PARy =D3R(h+aR )+D4R(h+bR ) PBRx =D1R(−h+aR )+D2R(h+bR ) PBRy =D3R(−h+aR )+D4R(h+bR ) PCRx =D1R(−h+aR )+D2R(−h+bR ) PCRy =D3R(−h+aR )+D4R(−h+bR ) PDRx =D1R(h+aR )+D2R(−h+bR ) PDRy =D3R(h+aR )+D4R(−h+bR
【0016】そして、右眼レンズ5Rの屈折力をSR
R 、AR とすると、D1R、D2R、D3R、D4Rは、それ
ぞれ、下式の如く示される。 D1R=SR +CR sin2R2R=−CR sin AR cos AR3R=−CR sin AR cos AR4R=SR +CR cos2R
【0017】また、屈折力量D1R〜D4Rは、受光部の検
知点距離PARx 〜PDRy を用いて、次のように示され
る。 D1R∝(PARx +PDRx −PBRx −PCRx )/4 D2R∝(PARx +PBRx −PCRx −PDRx )/4 D3R∝(PARy +PDRy −PBRy −PCRy )/4 D4R∝(PARy +PBRy −PCRy −PDRy )/4 HRx∝(PARx +PBRx +PCRx +PDRx )/4 HRy∝(PARy +PBRy +PCRy +PDRy )/4
【0018】ここで、HRx、HRyは、偏心によるプリズ
ム量であり、D1R〜D4Rを用いて、それぞれ、下式のよ
うにも示される。 HRx=D1RR +D2RRRy=D3RR +D4RR
【0019】つまり、PARx 〜PDRx 及びPARy 〜P
DRy を測定することにより、D1R〜D4Rを計算すること
が出来、そしてそれらの値から、眼鏡レンズ(5R)の
屈折量が、下式に従って計算され得るのである。 SR =(D1R+D4R−CR )/2 CR =√〔(D1R−D4R2 +(D2R+D3R2 〕 AR =(1/2)tan -1〔(D2R+D3R)/(D1R−D
4R)〕
【0020】また、前記した式に従って、HRxとHRy
計算されることから、眼鏡レンズ(5R)の光学中心O
R の偏心量も、下式に従って計算され得るのである。 aR =(−HRx・D4R+HRy・D2R)/DRR =(−HRy・D1R+HRx・D3R)/DR (但し、DR =D1R4R−D2R3R
【0021】そして、上記した算出原理に基づいて、左
側の眼鏡レンズ(5L)についても、同様にして、その
屈折力SL 、CL 、AL 、aL 、bL を求めることが出
来るのである。
【0022】要するに、眼鏡3の左右のレンズ5R、5
Lについて、その屈折力やレンズの光学中心の偏心量と
共に、それらレンズのPD値等を、同時に求めることが
出来るのである。
【0023】−右側レンズ(5R)について− SR =(D1R+D4R−CR )/2 CR =√〔(D1R−D4R2 +(D2R+D3R2 〕 AR =(1/2)tan -1〔(D2R+D3R)/(D1R−D
4R)〕 D1R=D1R・D4R−D2R・D3RR =(−HRx4R+HRy2R)/DRR =(−HRy1R+HRx3R)/DR −左側レンズ(5L)について− SL =(D1L+D4L−CL )/2 CL =√〔(D1L−D4L2 +(D2L+D3L2 〕 AL =(1/2)tan -1〔(D2L+D3L)/(D1L−D
4L)〕 DL =D1L・D4L−D2L・D3LL =(−HLx4L+HLy2L)/DLL =(−HLy1L+HLx3L)/DL −PDについて− X=PD=m+aL −aR Y=bR −bL
【0024】
【実施例】ところで、図6は、本考案に従う2つの測定
光学系を用いたレンズメータの1実施例を示す概略構成
図であり、そこにおいて、11R、11Lは点光源、1
2R、12Lはコリメートレンズであって、O1 、O2
の位置に被検眼鏡が設置されるようになっている。ま
た、13R、13Lは集光レンズで、被検眼鏡からの偏
向光束を所定の範囲に集光せしめ、その焦点位置に平面
型チョッパー14が二つの測定光学系共用の形で設置さ
れている。そして、このチョッパー14は、モータ
(M)にて回転せしめられることにより、二つの測定光
学系の測定光路をそれぞれ断続せしめるようになってお
り、また17は、そのようなチョッパー14の回転角度
を読み取るための、光検出器である。更に、15R、1
5Lは、受光素子16R、16Lに結像させるための、
結像レンズである。
【0025】なお、かかる図6において、Q1 面は、図
4に示されるx−y座標系で表わされ、被検眼鏡の配置
される面(被検面)であり、Q2 面は、図5で示された
Px−Py座標系、更にQ3 面は、受光素子16R、1
6Lの受光面であって、図7に示される如き形状を有し
ている。また、そのような受光面には、図5に示される
如く、POAR 〜PODR またはPOAL 〜PODL の検知点が
設けられている。
【0026】そして、前記したチョッパー14は、例え
ば、図8や図9にて示される如き形状を有し、Q2 面に
おけるO1 ′、O2 ′(光軸とQ2 面との交点)に対し
て、それぞれ図10で示されるように共通の角度αにて
交差するようにされている。なお、図8のチョッパー1
4にあっては、回転軸14aの周りに回転せしめられる
円盤14bに対して、円弧状のスリット14c、14c
が対称的に設けられてなる形状とされており、また図9
に示されるチョッパー14においては、その回転軸14
aに対して、所定幅の細長板体が取り付けられた形状を
呈している。
【0027】そして、そのようなチョッパー14の測定
光路を断続する境界のエッジをe1、e2 とすると、図
11に示される如く、それぞれのエッジ、e1 、e2
は、原点:O1 ′、O2 ′に対して、基準角:θ10(=
α)、θ20で交差し、被検レンズ(5R、5L)により
偏向された光束の通過点Piに対して、それぞれθa、
θbの回転角のズレ量をもって交差する。
【0028】そこで、今、OC 、O′間の距離をZ(図
6における設定量:mの1/2)とすると、幾何学の公
式より、下記の関係式が導かれる。 r1 =Z・ cosθ102 =Z・ cosθ20 (Z+Pix)・ cosθ1 +Piy sinθ1 =r1 (Z+Pix)・ cosθ2 +Piy sinθ2 =r2 ここで、r1 はOC ・M1 間の長さ、r2 はOC ・N1
間の長さを表わす。
【0029】そして、かかる関係式より、下式が導か
れ、(Pix、Piy)の値を確定することが出来るのであ
る。 Pix=(r2sinθ1 −r1sinθ2 )/ sin(θ1 −θ
2 )−R Piy=(r1cosθ2 −r2cosθ1 )/ sin(θ1 −θ
2
【0030】つまり、上記のθ10、θ20は、平面型チョ
ッパー14の設計値で,既知量であり、またθa、θb
は、受光面で検知された位置まで、エッジ:e1 、e2
が回転する角度であり、光検出器17によって測定した
時間差を一定倍率を乗じて角度変換して求めた回転誤差
量であって、測定可能量である。
【0031】従って、上記の関係式を他の3点に適用す
ることにより、前記算出原理で述べた各PARx
DRx 、PARy 〜PDRy 、PALx 〜PDLx 、PALy 〜P
DLy が求められ、もって眼鏡の両眼レンズの屈折力とP
D量が、同時に計算可能となるのである。
【0032】このように、本考案に従うレンズメータ
は、眼鏡のレンズに対して所定の光束を投射する投射光
学系とかかるレンズの透過光束を受光素子上に集光させ
る集光光学系とを一組とする測定光学系の二つを設け、
それら測定光学系を、その測定光軸が互いに平行となる
ように且つ測定されるべく載置された前記眼鏡の左右の
レンズに対してそれぞれの光束が透過されるようにし
て、配置せしめると共に、該二つの測定光学系の測定光
軸の間隔を眼鏡装用者の平均的な瞳孔間距離と等しくし
たものであり、これによって得られた測定値に基づき、
上記した式より、眼鏡の左右のレンズの屈折力と共に、
そのPD量が同時に算出し得ることとなったのである
が、そのような二つの測定光学系の構成としては、上記
例示のものの他にも、本考案の趣旨を逸脱しない限りに
おいて、当業者の知識に基づき、種々変形された構成を
採用することが可能である。
【0033】例えば、投射光学系のうち、光源を一つに
して、光学的手段を用いて光路を二つに分割した構成も
採用され得、その一例が、図12の(a)及び(b)に
示されている。そこにおいて、(a)の例は、光源11
から投射された光を機械的に回動可能なミラー20にて
振り分け、反射ミラー21、21によって、眼鏡の左右
のレンズに透過せしめられる二つの光路を形成するよう
にしたものであり、また(b)は、光源11からの光を
ハーフミラー22にて分割し、そしてそれぞれ反射ミラ
ー21、21にて二つの光路が形成されるようにしたも
のである。
【0034】また、集光光学系のうち、受光部(受光素
子16)を一つにして、光学的手段を用いて二つの光路
を一つにまとめて検出するようにした構成も採用するこ
とが出来、その一例が、図13の(a)及び(b)に示
されている。即ち、(a)に示された例においては、回
動可能なミラー20を用いて、二つの光路から反射ミラ
ー21によって導かれた光が、一つの受光素子16に入
射せしめられるようになっているのであり、また(b)
に示される例においては、それぞれ反射ミラー21、2
1によって導かれた二つの光路の光が、ハーフミラー2
2によって一つの受光素子16に入射せしめられるよう
になっている。なお、このように一つの受光部を共用す
る場合においては、二つの光路の光束の検出は、時間的
な差をもって行なわれることとなる。
【0035】さらに、図14に示される変形例にあって
は、眼鏡に設けられる鼻当て23を利用し、これに所定
位置に設けた突起24を係合せしめて眼鏡3を支持せし
め、もってかかる眼鏡3の左右のレンズについて、平行
並置された二つの測定光学系を用いて測定することによ
って、眼鏡装用者の鼻に対する眼鏡レンズのズレ量等
も、容易に把握することが出来るのである。
【0036】このように、本考案は、当業者の知識に基
づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様にお
いて実施され得るものであり、ここでは、そのような態
様について一々列挙はしないが、またそのような実施態
様が、本考案の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れ
も、本考案の範囲内に含まれるものであることは、言う
までもないところである。
【0037】
【考案の効果】以上の説明から明らかなように、本考案
は、投射光学系と集光光学系からなる測定光学系の二つ
を平行に並置し、その間隔を眼鏡装用者の平均的瞳孔間
距離に設定せしめ、測定時に、眼鏡を、かかる二つの測
定光学系のそれぞれに左右眼鏡レンズが入るようにセッ
トすることにより、それら両眼レンズの屈折力と偏心量
が同時に測定し得るように為し、またその時の両眼レン
ズのそれぞれの偏心量と予め設定した二つの測定光学系
の間隔との加減算により、かかる眼鏡のPD値を容易に
計算し得るようにしたものであって、これによって、従
来の如き中心合わせや測定光学系に対する眼鏡の相対的
な移動操作は不要となり、単に、被検光学系(眼鏡)を
載置するだけで、眼鏡の左右のレンズの屈折力やPD量
が極めて簡単に瞬時に測定し得るのである。
【0038】また、測定されるべき眼鏡を、単に、それ
ぞれの測定光学系にレンズが位置するように載置するの
みで、測定が可能であるところから、従来の測定操作の
如き左右の値の読み違い等の検者のミス、熟練度による
値のバラツキがなくなり、測定の信頼性が著しく向上さ
れ得ることとなった他、眼鏡の左右レンズのPD量(水
平距離)と左右レンズの光軸中心位置の高低差も計算す
ることが出来ることとなり、眼鏡フレーム製作時に有効
な情報を得ることが出来、その有用性も著しく高められ
得たのである。
【0039】
【図面の簡単な説明】
【図1】眼鏡のPD量を説明する略図である。
【図2】本考案に係るレンズメータを説明するための基
本的な概略構成図である。
【図3】投光束の入光配置例を示す説明図である。
【図4】眼鏡設置状態をx−y平面上に示した説明図で
ある。
【図5】図4の状態を、眼鏡レンズ透過後の受光部Px
−Pyの面で示した説明図である。
【図6】本考案に係るレンズメータの一実施例を示す概
略構成図である。
【図7】受光素子の受光面を示す説明図である。
【図8】図6の実施例において用いられる平面型チョッ
パーの一例を示す平面説明図である。
【図9】平面型チョッパーの異なる例を示す図8に対応
する図である。
【図10】チョッパーのエッジと光束との交差状態を示
す説明図である。
【図11】被検レンズにより偏向された光束に対するチ
ョッパーのエッジの通過点を算出するための式を説明す
るための略図である。
【図12】投射光学系のうち、光源を一つにして光学的
手段を用いて光路を二つに分けた例を示す説明図であ
り、(a)及び(b)は、それぞれ、その異なる例を示
している。
【図13】集光光学系のうち、受光部を一つにして光学
的手段を用いて二つの光路を一つにまとめた例を示す説
明図であり、(a)及び(b)は、それぞれ、その異な
る例を示している。
【図14】眼鏡の鼻当てが突起によって位置決めされた
状態において、眼鏡の左右の各レンズが載置台上にそれ
ぞれ載置されて、支持せしめられている状態を示す説明
図である。
【符号の説明】
AR,1BR,1AL,1BL 投光束 5R,5L
眼鏡レンズ 2R,2L 受光部 11R,11
L 点光源 3 眼鏡 12R,12L
コリメートレンズ 4 レンズ載置台 13R,13L
集光レンズ 14 平面型チョッパー 17 光検出
器 14a 回転軸 20 回動可
能なミラー 14b 円盤 21 反射ミ
ラー 14c スリット 22 ハーフ
ミラー 14d 細長板体 23 鼻当て 15R,15L 受光素子 24 突起 16R,16L 結像レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−120128(JP,A) 特開 昭54−14757(JP,A) 実開 昭61−178439(JP,U) 実開 昭55−134802(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 11/00 - 11/02

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 眼鏡のレンズに対して所定の光束を投射
    する投射光学系と、かかるレンズの透過光束を受光素子
    上に集光させる集光光学系と、該受光素子からの出力信
    号に基づいて眼鏡の左右レンズの光軸間距離を少なくと
    も演算するようにした処理系とを有するレンズメータに
    おいて、 前記投射光学系と集光光学系とを1組とする測定光学系
    を二つ設け、それら測定光学系を、その測定光軸が互い
    に平行となるように且つ測定されるべく載置された前記
    眼鏡の左右のレンズに対してそれぞれの光束が透過され
    るようにして配置せしめると共に、該二つの測定光学系
    の測定光軸の間隔を眼鏡装用者の平均的な瞳孔間距離と
    等しくする一方、前記二つの測定光学系における測定光
    路をそれぞれ断続せしめる回転チョッパーを設け、前記
    眼鏡のレンズを透過して偏向された光束が該回転チョッ
    パーのエッジにて断続せしめられるように構成して、該
    回転チョッパーのエッジによる前記偏向光束の断続を前
    記受光素子にて検知せしめるようにしたことを特徴とす
    るレンズメータ。
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