JP3886191B2

JP3886191B2 - レンズメーター

Info

Publication number: JP3886191B2
Application number: JP34184096A
Authority: JP
Inventors: 英一柳; 幸男池沢
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: US5896194A; JPH10185765A; DE19758338A1; DE19758338B4

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検レンズのレンズ特性をマッピング表示することが可能なレンズメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、レンズメーターには、図１７に示すように、被検レンズのレンズ特性測定用パターン５０ａとしての円形孔を有するパターン板５０を光源部により発生された測定光束の投光光路に設け、被検レンズとしての例えば累進焦点レンズをその投光光路にセットし、その投光光路にセットされた累進焦点レンズに測定光束を投光することによりレンズ特性測定用の多数のパターン像をＣＣＤに受像し、かつ、その受像パターンを解析することにより、球面度Ｓ（図１８（ａ）参照）、円柱度Ｃ（図１８（ｂ）参照）、軸角度Ａ（図１８（ｃ）参照）、プリズム度Ｐｒｓ（図１８（ｄ）参照）を画面３ａに画像表示（マッピング表示）するものが現われてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のレンズメーターでは、被検レンズの光軸が投光光路の光軸に対して偏心してセットされた場合でも、パターン板５０の中心位置Ｏ0に対応するパターン像の中心位置が決定できるように、パターン板５０の中央部に例えば４個のスリット５０ｂ〜５０ｅからなりかつ全体として正方形状の中心位置決定用パターン（位置特定用パターン）５１が形成されている。
そして、この種のレンズメーターでは、そのパターン板５０の中心位置Ｏ0に対応するパターン像の中心位置を決定する決定手段を備えている。その決定手段は、ＣＣＤに受像された多数のパターン像を画像処理することにより、レンズ特性測定用パターン５０ａの像と中心位置決定用パターン５１の像との形状の相違を識別して、中心位置決定用パターン５１の像を抽出し、この抽出した中心位置決定用パターン５１の像に基づいて、パターン板５０の中心位置Ｏ0に対応するパターン像の中心位置を決定している。
しかしながら、パターン板５０にはレンズ特性測定用パターン５０ａが１０００個程度設けられており、パターン板５０の中心位置Ｏ0に対応するパターン像の中心位置を決定するためには、１０００個程度のレンズ特性測定用パターン５０ａの像と中心位置決定用パターン５１の像とを画像処理しなければならない。このため、画像処理に時間がかかり、迅速にパターン板５０の中心位置Ｏ0に対応するパターン像の中心位置を決定できないという不都合がある。
特に、投光光路にセットされた被検レンズをその投光光路を横切る方向にその被検レンズを移動させた場合、画面３ａに表示されている画像情報をその移動に追従して迅速に移動させ難い。
また、この種のレンズメーターには、パターン板５０に多数のレンズ特性測定用パターン５０ａを設け、パターン板５０の中心位置Ｏ0に対応するレンズ特性測定用パターン５０ａを欠落させることにより、そのパターン板５０の中心位置Ｏ0に対応するレンズ特性測定用パターン５０ａの像の欠落情報に基づいて、パターン板５０の中心位置Ｏ0に対応するパターン像の中心位置を決定するようにしたものもある。
しかし、このパターン板５０の中心位置Ｏ0に位置すべきレンズ特性測定用パターン５０ａを欠落させる構成のレンズメーターの場合、パターン板５０が汚れて本来あるべきレンズ特性測定用パターン５０ａが１個でも欠落すると、レンズ特性測定用パターン５０ａの像の欠落箇所が２個以上となるため、パターン板５０の中心位置Ｏ0に対応するパターン像の中心位置を決定できないという不具合がある。
また、未加工レンズには、ペイントマークが施されているが、ペイントマークが施されている箇所では、測定光束が遮られることになるため、この場合もレンズ特性測定用パターン５０ａの像の欠落箇所が２個以上となり、パターン板５０の中心位置Ｏ0に対応するパターン像の中心位置を決定できない。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、パターン板の中心位置に対応するパターン像の中心位置の決定（パターン像の位置の特定）を迅速にかつ正確に行うことができるレンズメーターを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のレンズメーターは、光源部により発生された測定光束の投光光路に設けられかつ被検レンズのレンズ特性測定用の多数の同一形状の円形孔が規則的に配列されたパターンを有するパターン板と、前記光源部と前記パターン板との間の投光光路にセットされた前記被検レンズに投光の測定光束によりレンズ特性測定用パターン像を受像する受像手段と、前記被検レンズの二次元的なレンズ特性分布をマッピング表示するために前記受像手段により得られたレンズ特性測定用パターン像を解析する解析処理手段とを有するレンズメーターであって、
前記光源部は前記測定光束の発生用の光源と、該測定光束の発生用の光源とは別個に設けられかつ前記パターン板の中心位置に対応するパターン像の中心位置特定用光束を発生する光源とからなり、前記解析処理手段は前記中心位置特定用光束が前記多数の円形孔のうちの複数個の円形孔を通過することにより得られた複数個のパターン像に基づき前記パターン像の中心位置が決定され、前記中心位置特定用光束の波長と前記測定光束の波長とが異なる波長とされ、前記中心位置特定用光束が前記被検レンズのレンズ特性の測定に用いられていることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載のレンズメーターは、前記パターン板の裏面に前記円形孔を透過した中心位置特定用光束を収束するレンズ部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
【００１５】
【発明の実施の形態１】
図１は本発明に係わるレンズメーターの外観図である。この図１において、１はレンズメーター、２はレンズメーター１の本体、３は本体２の上部に設けられたＣＲＴ又は液晶ディスプレイ等のモニター、３ａはそのモニター３の表示画面、４は本体２の前側に設けられた上光学部品収納部、５は上光学部品収納部の下方に位置させて設けられた下光学部品収納部、６は下光学部品収納部５の上端に設けられたレンズ受けテーブル、７は両収納部５、６間に位置して本体２の正面に前後移動調整可能に保持されたレンズ当て、８は本体２の横側に前後回動可能に保持されたレンズ当て操作用のレバーで、このレバー８の前後回動によりレンズ当て７が前後移動調整されるようになっている。
【００１６】
そのレンズ当て７の上縁部にはスライダ９ａが左右動自在に保持され、このスライダ９ａには鼻当て支持部材９が上下回動可能に保持されている。この鼻当て支持部材９は、図示を略すスプリングで上方にバネ付勢されていると共に水平位置で上方への回動が規制されるようになっている。尚、１０は切換えスイッチ、１１は測定開始スイッチである。
【００１７】
このレンズ受けテーブル６には、図２に示す段付き取り付け孔１２が形成されている。この取り付け孔１２にはレンズ受け１３が設けられる。このレンズ受け１３には円形の未加工レンズ（生地レンズ）、加工済みレンズ、あるいは眼鏡フレームに枠入りされたままの眼鏡レンズがセットされる。
【００１８】
本体２内には図２に示す測定光学系が設けられている。その図２において、２０は光源部である。光源部２０は測定光束発生用の光源２１、ピンホール板２２、中心位置決定用光束（位置特定用光束）を発生させるための光源２３、ピンホール板２４、穴空きミラー２５、コリメートレンズ２６を有する。なお、２２ａ、２４ａはピンホールを示し、２７は集光用凹面鏡を示す。
光源２１はハロゲンランプから構成され、光源２３はＬＥＤから構成されている。穴空きミラー２５には開口２５ａが形成されている。ピンホール板２２、２４はコリメートレンズ２６の焦点位置に配置され、コリメートレンズ２６は光源２１、２３から出射された光束を平行光束に変換する役割を果たし、ここでは、光源２１により発生された光束が符号Ｐ２で示され、光源２３により発生された光束が符号Ｐ１で示されている。
【００１９】
レンズ受けテーブル６にはレンズ受け１３がセットされる。このレンズ受け１３は、パターン板２８とレンズ受けピン２９とから構成されている。パターン板２８は図３に示すように直方形状であり、レンズ受けテーブル６の段付き取り付け孔１２に係止される。
パターン板２８には、レンズ受けピン装着用の円形溝２８ａがそのパターン板２８の中心位置Ｏ１を囲むようにして４箇所形成されている。その円形溝２８ａにはレンズ受けピン２９が着脱可能に装着される。そのパターン板２８の中心位置Ｏ１の周囲でかつ円形溝２８ａの内側には４個の円形孔２８ｂが形成されている。そのパターン板２８の円形溝２８ａの外側には、多数の円形孔２８ｃが形成されている。その円形孔２８ｂはパターン板２８の中心位置Ｏ１に対応するパターン像の中心位置Ｏ４（図４〜図６及び図８、図９参照）を決定するために用いられる。円形孔２８ｃは被検レンズ３０のレンズ特性を決定するために用いられる。その円形孔２８ｂのサイズ（開口面積）と円形孔２８ｃのサイズ（開口面積）とはその大きさが同一である。ＬＥＤ２３には指向性の大きいものが用いられ、光源２３により出射された光束Ｐ１は開口２５ａを通って、円形溝２８ａにより囲まれた領域内に存在する円形孔２８ｂに投光され、光源２１により出射された光束Ｐ２は穴空きミラー２５により反射されて、パターン板２８のほぼ全領域に投光される。
その円形孔２８ｃは規則的に等間隔を開けて形成され、円形孔の全個数は約１０００個であり、パターン板２８の残余の部分は遮光部２８ｄとなっている。
【００２０】
ここでは、レンズ受け１３には、被検レンズ３０として負のパワーを有する未加工レンズがセットされているものとする。測定光束Ｐ２の投光光路３１には被検レンズ３０から所定距離の箇所にスクリーン３２が設けられている。このスクリーン３２は、例えば拡散板からなっている。
【００２１】
その投光光路３１に被検レンズ３０がセットされていないときには、光束Ｐ１、Ｐ２が平行光束のままパターン板２８に導かれ、このパターン板２８の各円形孔を透過するので、その透過光束に基づきパターン板２８に対応するパターン像が図４に示すようにスクリーン３２上に投影される。
その図４において、２８ｂ´は円形孔２８ｂに対応するスクリーン３２上の像、２８ｃ´は円形孔２８ｂ´に対応するスクリーン３２上の像、Ｏ４は中心位置Ｏ１に対応する中心位置を示している。
【００２２】
被検レンズ３０が投光光路３１にセットされると、その被検レンズ３０に光束Ｐ１、Ｐ２が投光される。その光束Ｐ１、Ｐ２は被検レンズ３０の負のパワーにより変形を受けて拡散され、図５に示すようにスクリーン３２上の像のパターン間隔は被検レンズ３０がないとしたときの像のパターン間隔よりも広がる。正のパワーを有する被検レンズ（図示を略す）が投光光路３１にセットされると、その光束Ｐ１、Ｐ２がその被検レンズの正のパワーにより変形を受けて収束され、図６に示すようにスクリーン３２上の像のパターン間隔は被検レンズ３０がないとしたときの像のパターン間隔よりも狭まる。この像のパターン間隔をスクリーン３上の各箇所で求めることにより、被検レンズ３０のレンズ特性（度数分布等）を求めることができる。
なお、図５、図６では、パターン像は被検レンズ３０の光軸Ｏ３が投光光路３１の光軸Ｏ２と一致しているものとして示されている。
【００２３】
投光光路３１にはスクリーン３２の背後に反射ミラー３３が設けられている。その反射ミラー３３の反射光路には結像レンズ３４とＣＣＤ３５とからなるＣＣＤカメラ３６が設けられている。そのＣＣＤ３５は結像レンズ３４に関してスクリーン３２と共役位置に設けられ、スクリーン３２に投影されたパターン像が撮像される。
【００２４】
ＣＣＤ３５は処理回路４１に接続されている。この処理回路４１は、少なくとも光束Ｐ１に基づきパターン板２８の中心位置Ｏ１に対応する中心位置Ｏ４を決定するための処理と、光束Ｐ２に基づき被検レンズ３０のレンズ特性を解析するための処理とを行う。その処理回路４１には切換スイッチ１０が接続され、ここでは、この切換スイッチ１０によりパターン板２８の像の中心位置Ｏ４を決定するための処理とレンズ特性の解析処理とが切り換えられる。
【００２５】
例えば、測定スイッチ１１がオフの状態で切換スイッチ１０をオンすると、光源２３のみが点灯される。光源２１は消灯されたままである。被検レンズ３０の光軸Ｏ３が投光光路３１の光軸Ｏ２からずれているときには、被検レンズ３０によって光束Ｐ１が図７に示すように偏向され、スクリーン３２の中心位置Ｏ５から偏った領域に４個の像２８ｂ´が投影される。図８に示すように、この４個の像２８ｂ´に基づき中心位置Ｏ４を求めれば、被検レンズ３０が偏心している場合のパターン像の中心位置Ｏ４を決定できる。次に、測定スイッチ１１をオンして、光源２１と共に光源２３を点灯すると、図９に示すようにパターン像２８ｃ´がパターン像２８ｂ´と共にスクリーン３２上に得られる。パターン像２８ｂ´の中心位置Ｏ４は既に求められているので、このパターン像２８ｂ´の中心位置Ｏ４に基づき度数分布の解析を処理回路４１により行えば、被検レンズ３０のレンズ特性が得られる。処理回路４１は位置特定用パターン像の位置を特定する位置特定手段として機能する。
この発明の実施の形態１によれば、４個の像２８ｂ´に基づきパターン板２８の像の中心位置Ｏ４を決定できるので、その中心位置Ｏ４の特定を迅速に行うことができる。
【００２６】
【変形例１】
以上、発明の実施の形態１においては、穴空きミラー２５を用いて光束Ｐ１をパターン板２８に投光することにしたが、光束Ｐ１の波長と光束Ｐ２の波長とを異ならせ、かつ、穴空きミラー２５の開口２５ａに相当する箇所を光束Ｐ１のみを透過させ、光束Ｐ２を反射する特性とすることもできる。
【変形例２】
また、発明の実施の形態１においては、光源２１を消灯し、光源２３のみを点灯させて、パターン像の中心位置Ｏ４を求めることにしたが、光源２３を点灯させた状態で、パターン像の中心位置Ｏ４を求めることができる。
この場合、例えば、スクリーン３２上での像２８ｂ´の輝度が像２８ｃ´の輝度よりも大きくなるように光源２１の光量と光源２３の光量とを予め設定する。
このように、光源２１の光量と光源２３の光量とを設定すれば、図１０に示すように像２８ｂ´に基づき得られる光量Ｑ１を像２８ｃ´に基づき得られる光量Ｑ１よりも大きくできる。そこで、処理回路４１によりスライスレベルＳｒ１、Ｓｒ２を設定すれば、像２８ｂ´と像２８ｃ´とを区別でき、スライスレベルＳｒ１により中心位置Ｏ４を特定し、スライスレベルＳｒ２により像２８ｃ´の位置を求めれば、同様にパターン像の中心位置Ｏ４を迅速に特定できる。
この変形例２によれば、光源２１を常時点灯状態としておくことができる。光源２１として、ハロゲンランプを用いる場合、ハロゲンランプの点灯と消灯とを繰り返すと、ハロゲンランプのフィラメントの劣化が早くなり、ハロゲンランプの寿命が短くなるが、この変形例２によれば、ハロゲンランプの短寿命化を抑制できる。
なお、ハロゲンサイクルを維持できる範囲で点灯電圧を下げて、ハロゲンランプの輝度を低下させても良い。また、ハロゲンランプを常時点灯状態として、機械的シャッターにより疑似的にハロゲンランプの消灯状態を作り出すこともできるが、この場合には、変形例２に較べて構造が複雑化する。
【００２７】
【変形例３】
光源２３の光束の光量が充分に大きい場合には、光源２１と光源２３とを別光源としなくとも、パターン板２８の円形孔２８ｂの透過率を円形孔２８ｃの透過率よりも大きくすれば、同様に図１０に示す像の光量分布を得ることができ、この場合にも、像２８ｂの中心位置Ｏ４を特定できる。
【変形例４】
この発明の実施の形態によれば、眼鏡フレームに枠入れされた被検レンズを測定することもでき、図１１はその一例を示す。その画像パターンはパターン板２８の形状に対応して長方形状であり、その図１１において、（ａ）は球面度Ｓ、（ｂ）は円柱度Ｃ、（ｃ）は軸角度Ａ、（ｄ）はプリズム度Ｐｒを示す。
【００２８】
図１１（ｅ）に示すように、例えば、円柱度Ｃのマッピング表示と並行して球面度Ｓ、円柱度Ｃ、軸角度Ａ、プリズム量Ｐｒの測定数値も同時に表示することも可能である。更に図１１（ｆ）に示すように、左目（Ｌ）用の被検レンズの画像と右目（Ｒ）用の被検レンズの画像とを同時に表示することも可能である。加えて、いずれか一方の画像を他方の画像に対応させて、反転表示することも可能であり、このように構成すると、眼鏡フレームに枠入れされた状態での被検レンズのレイアウトを知るのが容易になる。
【００２９】
【発明の実施の形態２】
この発明の実施の形態２は、光源部２０の穴空きミラー２５の代わりに反射ミラー３７を用いると共に、光源２１、２３の双方にＬＥＤを用いることにし、更に、コリメートレンズ２６を反射ミラー３７と光源２１、２３との間に設け、コリメートレンズ２６と光源２１、光源２３との間にバンドパスミラー３８を設けることにしたものである。光源２１からの光束Ｐ１の波長と光源２３からの光束Ｐ２の波長とは互いに異なるものとされ、このバンドパスミラー３８はその中央に光束Ｐ１のみを透過する透過部３８ａを有する。光束Ｐ２はそのバンドパスミラー３８の全領域で反射される。
被検レンズ３０の種類によっては、スクリーン上でパターン像の所定の光量比を得ることができない場合があるが、このような場合には、光源２１の光束Ｐ１の光量α（図１０参照）と光源２３の光束Ｐ２の光量βとを調整すれば、像２８ｂ´と像２８ｃ´との光量比を適宜変更できる。
【００３０】
【変形例５】
図１３に示すように、パターン板２８の円形孔２８ｂの透過面積（サイズ）を円形孔２８ｃの透過面積（サイズ）よりも大きくすることにより、図１４に示すように透過面積のサイズと光量差とにより像２８ｂ´と像２８ｃ´とを区別するようにしても良い。
【００３１】
また、図１５に示すように、図３に示すパターン板２８の中央部の裏面でかつ円形孔２８ｂに対応する箇所に収束レンズ部２８ｄ´を設けて光束Ｐ１をスクリーン３２上に収束させる構成とすれば、光源２１の発光量と光源２３の発光量とを同じにした場合でも、図１６に示すように像２８ｂ´の輝度を像２８ｃ´の輝度よりも増大させることができる。この場合、変形例３と同様に、光源部の光源は１個でも良い。
【００３２】
以上の実施の形態では、測定スイッチ１１をオンすることにより光源２１を点灯させることにしたが、パターン像の中心位置Ｏ４の値が一定時間以上変化しなかった時、処理回路４１は被検レンズ３０の移動が停止されたと判断して、自動的に光源２１を点灯させ、追従状態からマッピング表示状態に表示を切り換えるようにしても良い。
また、中心位置決定用光束を用いて、被検レンズ３０の中心部分のみのレンズ特性を測定すること、被検レンズ３０の周辺部分の測定を行うこともできる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わるレンズメーターは、以上説明したように構成したので、パターン板の中心位置に対応するパターン像の中心位置の特定を迅速にかつ正確に行うことができ、従って、被検レンズの移動に追従した画像の表示が可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるレンズメーターの外観図である。
【図２】本発明に係わるレンズメーターの発明の実施の形態１を示す光学図である。
【図３】図２に示すパターン板の平面図である。
【図４】眼鏡レンズが投光光路にセットされていないときにスクリーンに投影されたパターン像を示す図である。
【図５】負のパワーを有する眼鏡レンズが投光光路にセットされたときにスクリーンに投影されるパターン像の一例を示す図である。
【図６】正のパワーを有する眼鏡レンズが投光光路にセットされたときにスクリーンに投影されるパターン像の一例を示す図である。
【図７】本発明に係わるレンズメータの発明の実施の形態１を示す光学図であって、被検レンズを投光光路に偏心させてセットした状態を示している。
【図８】中心位置決定用パターンに基づく像のみが図２に示すスクリーンに投影された状態を示している。
【図９】中心位置決定用パターンに基づく像とレンズ特性測定用パターンに基づく像とがスクリーンに投影された状態を示している。
【図１０】図９に示すパターン像に基づく光量分布を示している。
【図１１】眼鏡レンズの各レンズ特性値のマッピング図の一例を示し、（ａ）は球面度分布、（ｂ）は円柱度分布、（ｃ）は軸角度分布、（ｄ）はプリズム度分布を示し、（ｅ）は円柱度分布と共に測定値を表示した状態を示し、（ｆ）は左目用の眼鏡レンズの円柱度分布と右目用の眼鏡レンズとの両方を表示すると共に一方の画像を反転させて表示した状態を示す。
【図１２】本発明に係わるレンズメーターの発明の実施の形態２の光学図である。
【図１３】発明の実施の形態２の変形例５のパターン板の平面図ある。
【図１４】図１３に示すパターン板の像に基づく光量分布を示している。
【図１５】図１０に示すパターン板の変形例を示す要部断面図である。
【図１６】図１５に示すパターン板の像に基づく光量分布を示している。
【図１７】従来のパターン板の一例を示す平面図である。
【図１８】眼鏡レンズの各レンズ特性値のマッピング図の一例を示し、（ａ）は球面度分布を示し、（ｂ）は円柱度分布を示し、（ｃ）は軸角度分布を示し、（ｄ）はプリズム度分布を示す。
【符号の説明】
２０…光源部
２１、２３…光源
２８…パターン板
３０…被検レンズ
３１…投光光路
２８ｂ…中心位置決定用パターン（位置特定用パターン）
２８ｃ…レンズ特性測定用パターン
２８ｂ´、２８ｃ´…パターン像
４１…処理回路
Ｐ１、Ｐ２…光束

Claims

光源部により発生された測定光束の投光光路に設けられかつ被検レンズのレンズ特性測定用の多数の同一形状の円形孔が規則的に配列されたパターンを有するパターン板と、前記光源部と前記パターン板との間の投光光路にセットされた前記被検レンズに投光の測定光束によりレンズ特性測定用パターン像を受像する受像手段と、前記被検レンズの二次元的なレンズ特性分布をマッピング表示するために前記受像手段により得られたレンズ特性測定用パターン像を解析する解析処理手段とを有するレンズメーターであって、
前記光源部は前記測定光束の発生用の光源と、該測定光束の発生用の光源とは別個に設けられかつ前記パターン板の中心位置に対応するパターン像の中心位置特定用光束を発生する光源とからなり、前記解析処理手段は前記中心位置特定用光束が前記多数の円形孔のうちの複数個の円形孔を通過することにより得られた複数個のパターン像に基づき前記パターン像の中心位置が決定され、前記中心位置特定用光束の波長と前記測定光束の波長とが異なる波長とされ、前記中心位置特定用光束が前記被検レンズのレンズ特性の測定に用いられていることを特徴とするレンズメーター。
前記パターン板の裏面に前記円形孔を透過した中心位置特定用光束を収束するレンズ部が形成されている請求項１に記載のレンズメーター。