JP4000086B2 - 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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Description
【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
Claims (11)
- レンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率を測定する方法であって、
被検レンズの一方の面から所定の入射角で光を照射すると共に、被検レンズの他方の面から透過した透過光の屈折度を測定する第1屈折度測定工程と、
第1屈折度測定工程で測定された屈折度とその屈折度が測定されたときの光の入射角から、被検レンズの両主点間の距離、他方の面側の主点と他方の面との距離、及び他方の面側の焦点距離を変数とする方程式を取得する第1方程式取得工程と、
被検レンズの他方の面から所定の入射角で光を照射すると共に、被検レンズの一方の面から透過した透過光の屈折度を測定する第2屈折度測定工程と、
第2屈折度測定工程で測定された屈折度とその屈折度が測定されたときの光の入射角とから、被検レンズの両主点間の距離、一方の面側の主点と一方の面との距離、及び一方の面側の焦点距離を変数とする方程式を取得する第2方程式取得工程と、
第1屈折度測定工程と第1方程式取得工程とを少なくとも3つの異なる入射角について行うことで取得した連立方程式と、第2屈折度測定工程と第2方程式取得工程とを少なくとも3つの異なる入射角について行うことで取得した連立方程式とを解くことで各変数の値を算出する変数算出工程と、
変数算出工程で算出された各変数の値からレンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率を算出する工程と、
を有するレンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率の測定方法。 - レンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率を測定する方法であって、
被検レンズの厚みを測定する厚み測定工程と、
被検レンズの一方の面から所定の入射角で光を照射すると共に、被検レンズの他方の面から透過した透過光の屈折度を測定する第1屈折度測定工程と、
第1屈折度測定工程で測定された屈折度とその屈折度が測定されたときの光の入射角から、被検レンズの両主点間の距離、他方の面側の主点と他方の面との距離、及び他方の面側の焦点距離を変数とする方程式を取得する第1方程式取得工程と、
被検レンズの他方の面から所定の入射角で光を照射すると共に、被検レンズの一方の面から透過した透過光の屈折度を測定する第2屈折度測定工程と、
第2屈折度測定工程で測定された屈折度とその屈折度が測定されたときの光の入射角とから、被検レンズの両主点間の距離、一方の面側の主点と一方の面との距離、及び一方の面側の焦点距離を変数とする方程式を取得する第2方程式取得工程と、
第1屈折度測定工程と第1方程式取得工程とを少なくとも2つの異なる入射角について行うことで得られた連立方程式と、第2屈折度測定工程と第2方程式取得工程とを少なくとも2つの異なるについて行うことで得られた連立方程式とを、測定された被検レンズの厚みを利用して解くことで各変数の値を算出する変数算出工程と、
変数算出工程で算出された各変数の値からレンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率を算出する工程と、
を有するレンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率の測定方法。 - レンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率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、
屈折度算出手段で算出された屈折度とその屈折度が算出されたときの光の入射角とから、被検レンズの両主点間の距離、透過面側の主点と透過面との距離、及び透過面側の焦点距離を変数とする方程式を取得する方程式算出手段と、
前記照射手段によって被検レンズを少なくとも3つの異なる入射角で照射すると共に、各入射角について屈折度算出手段と方程式算出手段を実行して連立方程式を取得する連立方程式取得手段と、
連立方程式取得手段を被検レンズの両面に対して実行することで得られた連立方程式を 解くことで、被検レンズの両主点間の距離、一方の面側の主点と一方の面との距離、他方の面側の主点と他方の面との距離、一方の面側の焦点距離、及び他方の面側の焦点距離を算出する手段と、
算出された結果からレンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率を算出する手段と、
を有するレンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率を測定するための装置。 - 算出されたレンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率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3に記載のレンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率の測定装置。
- 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3又は4に記載のレンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率の測定装置。
- 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5に記載のレンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率の測定装置。
- 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5に記載のレンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率の測定装置。
- 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5に記載のレンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率の測定装置。
- 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3又は4に記載のレンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率の測定装置。
- 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3又は4に記載のレンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率の測定装置。
- レンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率を測定する装置であって、
被検レンズの厚みを測定する手段と、
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、
屈折度算出手段で算出された屈折度とその屈折度が算出されたときの光の入射角とから、被検レンズの両主点間の距離、透過面側の主点と透過面との距離、及び透過面側の焦点距離を変数とする方程式を取得する方程式算出手段と、
前記照射手段によって被検レンズを少なくとも2つの異なる入射角で照射すると共に、各入射角について屈折度算出手段と方程式算出手段を実行して連立方程式を取得する連立方程式取得手段と、
連立方程式取得手段を被検レンズの両面に対して実行することで得られた連立方程式を測定された被検レンズの厚みを利用して解くことで、被検レンズの両主点間の距離、一方の面側の主点と一方の面との距離、他方の面側の主点と他方の面との距離、一方の面側の焦点距離、及び他方の面側の焦点距離を算出する手段と、
算出された結果からレンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率を算出する手段と、
を有するレンズの焦点距離、厚み、曲率半径及び屈折率を測定するための装置。
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