JP4906708B2 - レンズ用画像撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、眼鏡レンズの隠しマークやレンズ表面の傷、付着した異物、欠損等の検出、内部欠損（脈理、樹脂流動履歴、ウェルドライン）等の検出、および光学特性の検出等に用いられるレンズ用画像撮像装置に関するものである。

眼鏡レンズ、例えば累進多焦点レンズは、幾何学中心から所定の位置離れた基準位置に隠しマーク（以下、マークという）と呼ばれる凸状（または凹状）のマークが複数個表示されており、これらのマークの位置からレンズの幾何学中心、遠用、近用部の光学中心、アイポイントの位置等を導き出せるように設計されているため、レンズの縁摺り加工時にはこれらのマークの位置からアイポイントの位置を見つけてレンズホルダをアイポイント位置に装着することが行われる。

このような眼鏡レンズに表示されているマークの検出に用いられる装置としては、例えば特許文献１に開示されている眼鏡レンズ用画像撮像処理装置が知られている。

この眼鏡レンズ用画像撮像処理装置は、被検レンズの凸面側に光源と、ハーフミラーおよび撮像装置を配設し、凹面側に集光レンズ、結像レンズおよび反射型のスクリーンを配設している。そして、光源からの光によって被検レンズの凸面を照射することにより、凸面に形成されているマークの画像を反射型スクリーンに投影し、このスクリーンで反射した画像を被検レンズの凸面側に戻し、ハーフミラーを介して撮像装置の受光面に結像させ、この画像を画像処理装置によって画像処理することにより、被検レンズの幾何学中心、アイポイントの位置等を算出するようにしている。反射型スクリーンとしては、光を反射させるためにガラス、アルミニウム等の微細な粉を塗布した反射シートを回転板に貼着している。

特許第３６１７８０５号公報

しかしながら、眼鏡レンズのマークは、刻印等のマーキング技術にばらつきがあり、マークの鮮明度のばらつきとなって判別しにくい場合がある。また、近年マークの表示自体が薄くなってきたり、高屈折力のレンズや着色レンズの普及にともない、マークと、マークが表示されていない部分（以下、非マーク部ともいう）とを通過した光線の輝度差が著しく小さくなってきていることから、従来の装置よりもより一層コントラストを高くすることができ、鮮明な画像が得られる信頼性の高い装置の開発が要請されている。
さらに、被検レンズが、例えば肉厚のバルク材（例えば、マイナス強度の眼鏡レンズ）の場合は、マークが周縁に形成されているとマークに影を発生させる原因となって検出が容易でないため、このようなバルク材に対しても容易に検出が可能な装置の開発が要請されている。

本発明は、上記した従来の問題および要請に応えるべくなされたもので、その目的とするところは、レンズのマークと非マーク部とを透過した光の輝度差が大きくて鮮明な画像を得ることができ、信頼性の高いレンズ用画像撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、光源と、この光源から出射した光を平行光にして被検レンズの凸面に導くコリメータレンズを含み、前記被検レンズを透過させる光学手段と、前記被検レンズを透過した透過光を反射し被検レンズに戻す回転型反射体と、この回転型反射体によって反射され前記被検レンズおよび前記コリメータレンズを透過した反射光を受光する撮像装置と、前記コリメータレンズと前記撮像装置との間の光路中に配設された開口絞りと、この開口絞りと前記撮像装置との間に配置された再結像レンズとを備え、前記回転型反射体に、複数のコーナーキューブプリズムにより構成されたシートを設け、前記コーナーキューブプリズムシートが光源側から見て凹面状に湾曲しているものである。

また、本発明は、上記発明において、前記光源を単色点状光源としたものである。

また、本発明は、上記発明において、前記光学手段が、光源から出射した光を集光するコンデンサレンズと、このコンデンサレンズを透過した光を散乱させる透過型回転散乱板と、この透過型回転散乱板を透過した光を前記コリメータレンズに導き、被検レンズを透過した後回転型反射体に当たって反射し前記被検レンズおよびコリメータレンズを再透過して戻ってくる光を前記開口絞りに導くハーフミラーをさらに備えているものである。

また、本発明は、上記発明において、前記撮像装置に光源光の波長帯のみを透過するバンドパスフィルターを設けたものである。

さらに、本発明は、上記発明において、前記撮像装置に接続された画像処理装置をさらに備えているものである。

本発明において、コーナーキューブプリズムは３つの直交する全反射面を有し、再帰反射機能を有するものであるため、光源から出射した光を入射方向と同一の方向に反射する。被検レンズの凸面に凹状または凸状のマークが表示されている場合、特にマークの周縁部はレンズ表面とは異なる面曲率を有しているので、この周縁部に入射する光束は発散する。また、マークが表示されている以外のレンズ表面（非マーク部）からレンズに入射し、コーナーキューブプリズムによって反射した後、マークの周縁部を透過する光束も、同じく周縁部によって発散する。このため、マークの周縁部を透過して発散し入射方向と同方向に戻る光（以下、このような光を発散再帰反射光という）の輝度は、非マーク部のみを透過して再帰反射する光（以下、このような光を再帰反射光という）と比較して低下する。このことは、すなわち、コリメータレンズによって平行光束に変換された後の光束径が、非マーク部だけを経由した光束がコリメータレンズによって平行光束に変換された後の光束径よりも有意に大きくなることを意味する。したがって、撮像装置の受光面上に被検レンズ面の像を形成させるための再結像レンズの入射瞳径を発散再帰反射光に由来する平行光束径よりも小さく、かつ再帰反射光に由来する平行光束径よりも大きく設定することにより、撮像装置の受光面面上では、マーク部の照度が非マーク部よりも有意に低下することとなり、マークを鮮明な画像として撮像できることとなる。

また、本発明は単色点状光源と、光源光の波長域のみを透過するバンドパスフィルターを備えているので、外乱光による影響が少なく、コントラストの高い画像を撮像することができる。ここで、本発明における点状光源とは、完全な点光源と、点と見なせる範囲内の光源を含む広い用語である。

コーナーキューブプリズムシートが平板状の場合、被検レンズを透過した光は被検レンズの中心から遠い光ほどコーナーキューブプリズムに対して斜めに入射するため、プリズムの幾何的構造に由来する光損失が生じ、反射効率（入射ビームの強度と出射ビームの強度の比）が低くなる。この現象は、とりわけ発散性を呈する被検レンズの外周部において画像輝度を低下させる原因となり、外周部付近に配置されたマークの検出感度を低下させるため好ましくない。

本発明においては、このことの影響を低減するため、コーナーキューブプリズムシートを光源側から見て凹面状に湾曲させた。このような構成にすると、発散性を有する被検レンズの中心から遠い位置を通過する光束であってもコーナーキューブプリズムへの入射角を平板状の場合に比べて小さくできる。こうすることで光損失を無視できるほど小さく抑制でき、したがって、被検レンズの外周寄りにマークが表示されている場合であっても、マークを鮮明な画像として撮像することができる。

収束性の屈折力を有する被検レンズにあっては、外周部の輝度低下は発散性を有する被検レンズほど顕著には現れないうえ、被検レンズからコーナーキューブプリズムシートに向かう光路が収束性であるために、コーナーキューブプリズムシートを凹面に湾曲させたとしても、プリズムシート上の光線有効範囲がプリズムシートの中心付近に限定されることとなり、その領域内におけるプリズムシートの傾角が小さい故に、プリズムシートが平面で構成されている場合と比較しても反射効率の低下は無視できるほどに小さく維持される。

コーナーキューブプリズムシートを光源側から見て凸面状に湾曲させた場合は、発散性の屈折力を呈する被検レンズの外周を透過した光のコーナーキューブプリズムに入射する入射角が大きくなるため、光の損失が大きく反射効率が低くなり、マークを鮮明な画像として撮像することができなくなるため好ましくない。

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。ここでは先ず、本発明の前提となる参考例を図１〜図１０によって説明する。
図１は本発明に係るレンズ用画像撮像装置の参考例を示す概略構成図、図２は被検レンズの非マーク部のみを透過する光線の経路を示す図、図３はマークを透過する光線の経路を示す図、図４（ａ）、（ｂ）は累進多焦点レンズのマーク、幾何学中心等の位置関係を示す平面図およびＡ−Ａ線断面図である。ここでは先ず、被検レンズが発散性の累進多焦点レンズであって、その凸面に形成されているマークを検出する参考例について説明する。

図４において、１は被検レンズであり、凸面１ａが研磨加工された円形（例えば、８０ｍｍφ）のプラスチック製累進多焦点レンズからなる。２は被検レンズ１の幾何学中心Ｏを通る水平基準線、３Ａ、３Ｂ、３Ｃは被検レンズ１の凸面１ａにそれぞれ形成されたマークである。これらのマーク３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、微小な突起（例えば、高さ２〜４μｍ程度）の形で形成されている。また、２つのマーク３Ａ、３Ｂは、水平基準線２上で幾何学中心Ｏから左右に等距離（例えば１７ｍｍ）離れた２箇所に形成されている。これらのマーク３Ａ、３Ｂは、同一の小円または小円と文字で表示され、また、各マーク３Ａ、３Ｂの下には被検レンズ１の加入度数（遠用部の外側頂点屈折力と近用部の外側頂点屈折力の差）を表示する数字４と、レンズの種類を表示する識別マーク５が同じく微小な突起の形で表示されている。加入度数を表示する数字４は、装用時に耳側に位置するマーク３Ａの下に３桁の数字（例えば３００）で表示されている。したがって、この３桁の数字が左右どちらのマークの下に表示されているかを知ることにより、左眼用レンズであるか右眼用レンズであるかを識別することができる。この場合、図４においては、右眼用のレンズを示し、左側のマーク３Ａを小円「○」で、右側のマーク３Ｂをローマ字「Ｈ」で表示している。マーク３Ｃは、眼鏡店の識別マークで、例えば丸い凸面状のマークからなり、凸面１ａの外周寄りに表示されている。

６は遠用度数測定部分、７は近用度数測定部分、８は遠くを見る部分（遠用部）、９は近くを見る部分（近用部）、１０は度数が連続的に変わる部分（累進部）、１１はアイポイントである。遠用度数測定部分６、近用度数測定部分７およびアイポイント１１の位置は、レンズ設計によって異なるが、幾何学中心Ｏから離れた所定の基準位置、例えばアイポイント１１は幾何学中心Ｏの上方に所定距離ｄ₁ （例えば、２ｍｍ）だけ離れた位置に、また遠用中心１２はアイポイント１１の位置から上方に所定距離ｄ₂ （例えば、４ｍｍ）だけ離れた位置に決められている。したがって、マーク３Ａ、３Ｂの画像を取り込み、画像処理によってその位置座標を算出すると、幾何学中心Ｏやアイポイント１１の位置を求めることができる。

図１において、レンズ用画像撮像装置３０は、被検レンズ１の凸面１ａ側に配設された光源３１と、この光源３１から出射した光Ｌを被検レンズ１に導く光学手段３２を備えている。

前記光源３１は、被検レンズ１を照射し、前記マーク３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、加入度数を表示する数字４および識別マーク５の鮮明な画像を得るために用いられるもので、単色点状光源が用いられる。ここで、単色点状光源とは、点光源であるレーザー光源と、実質的に点光源と見なせる光源、例えばＬＥＤを含む広い用語として用いられるものである。なお、この参考例においては、点光源として、赤色半導体レーザーを用いた例を示している。

前記光学手段３２は、前記光源３１から出射した光Ｌを集光するコンデンサレンズ３３と、このコンデンサレンズ３３の前方に配置された透過型回転散乱板３４と、この透過型回転散乱板３４を透過した光Ｌを被検レンズ１方向に導くハーフミラー３５と、このハーフミラー３５と被検レンズ１との間に配設され、前記光源３１からの光Ｌを平行光Ｌ₁ に変換するコリメータレンズ３６とを備えている。

前記透過型回転散乱板３４は、スペックルやフリンジを取り除くために用いられるもので、ガラス等からなる透過性散乱体であり、被検レンズ１のマーク測定時に図示を省略した駆動モータによって回転され、光源３１からの光Ｌを散乱するように構成されている。このため、透過型回転散乱板３４は、ハーフミラー３５と対向する面３４ａが粗面に形成されるとともに前記コンデンサレンズ３３の焦点位置Ｐ₁ 上に配設されている。

前記ハーフミラー３５は、適宜な透過率と反射率を有し、前記コンデンサレンズ３３および透過型回転散乱板３４を透過した光源３１からの光Ｌを被検レンズ１方向に反射し、被検レンズ１側から戻ってくる光Ｌ₂ 、Ｌ₃ を透過させる。

前記コリメータレンズ３６は、前記被検レンズ１とハーフミラー３５との間の光路中に配設されており、コンデンサレンズ３３および透過型回転散乱板３４を透過しハーフミラー３５で反射した光源３１からの光Ｌを平行光Ｌ₁ に変換する。

前記被検レンズ１は、コリメータレンズ３６の下方側の焦点位置P₂に配設されている。

前記ハーフミラー３５の被検レンズ１側とは反対側には、開口絞り３７、バンドパスフィルタ３８、再結像レンズ３９、撮像装置４０および画像処理装置４１が配設されている。

前記開口絞り３７は、コリメータレンズ３６の上方側の焦点位置Ｐ₃ 上に配設されており、コリメータレンズ３６から入射する光束の直径を制限している。より具体的には開口絞り３７の口径は、被検レンズ１の凸面１ａ上のマークＣからの光束径よりも小さく、かつ非マーク部からの光束径よりも大きく設定されている。ただし、開口絞り３７の配設位置はコリメータレンズ３６の焦点位置Ｐ₃ に限定されるものではない。同等の機能は、コリメータレンズ３６の射出瞳の位置に開口絞り３７を配設すれば実現できる。

前記バンドパスフィルター３８は、光源３１の波長帯のみを透過し、外来光をカットするもので、開口絞り３７と再結像レンズ３９との間に配設されている。

前記再結像レンズ３９は、前記バンドパスフィルター３８を通過した光Ｌ₂ 、Ｌ₃ を前記撮像装置４０に集光させる。

前記撮像装置４０は、受光面を形成する複数個のＣＣＤ４０Ａを備え、前記画像処理装置４１が電気的に接続されている。ＣＣＤ４０Ａは、再結像レンズ３９の焦点位置Ｐ₄ に配置されている。再結像レンズ３９の焦点位置Ｐ₄ は、被検レンズ１のコリメータレンズ３６側の凸面１ａと共役な関係を有している。

さらに、レンズ用画像撮像装置３０は、被検レンズ１の凹面１ｂ側に配設されたレンズ保持装置４２および回転型反射体４３を備えている。

前記レンズ保持装置４２は、被検レンズ１の凹面１ｂの中央を吸着し固定するもので、透明板４５と、この透明板４５の上面中央に立設されたレンズ吸着筒４６とを備え、このレンズ吸着筒４６の内部を真空ポンプによって真空排気することにより、被検レンズ１の凹面１ｂの中央をレンズ吸着筒４６の上面に吸着固定するように構成されている。レンズ吸着筒４６は、被検レンズ１のマーク３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、加入度数を表示する数字４および識別マーク５の投影の妨げにならないように、十分に小さい外径（例えば８ｍｍφ）を有している。

前記回転型反射体４３は、被検レンズ１を透過した光Ｌ₁ を入射方向と同方向に再帰反射させるもので、回転板４７と、この回転板４７の表面に貼着されたコーナーキューブプリズムシート４８とで構成されている。

コーナーキューブプリズムシート４８は、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の厚さのプラスチック製で、表面に複数のコーナーキューブプリズム（以下、プリズムとも云う）４９が形成されているとともに、表面全体が透明な保護膜によって保護されている。プリズム４９自体は、従来周知のもので、３つの直交する全反射面で構成されることにより、被検レンズ１を透過した平行光Ｌ₁ を入射方向と同一方向に反射させる機能、すなわち再帰反射機能を有している。そして、回転型反射体４３は、前記透過型回転散乱板３４と同様、表面の明るさおよび背景を均一化させるために図示を省略した駆動モータによって高速回転（例えば、３４００ｒｐｍ）するように構成されている。

なお、光源３１から出射する光Ｌは無限に存在するが、図１においては、透過回転散乱板３４により散乱した３本の光Ｌについてのみ示し、これらの光Ｌがハーフミラー３５によってそれぞれ反射し、コリメータレンズ３６によってそれぞれ平行光Ｌ₁ 、Ｌ₁ 、Ｌ₂ に変換された後、被検レンズ１のマーク３Ｃと２箇所の非マーク部をそれぞれ照射してプリズム４９により再帰反射し、撮像装置４０のＣＣＤ４０Ａ上に集光する４本の光線Ｌ₂ 、Ｌ₃ について示したが、被検レンズ１の他の異なる部位を照射、透過する光線についても同様にＣＣＤ４０Ａ上に集光し像を結ぶことはいうまでもない。

次に、上記構成からなるレンズ用画像撮像装置３０による被検レンズ１のマーク３Ｃの検出について説明する。
先ず、被検レンズ１をレンズ吸着筒４６の上面開口部に凸面１ａを上にして載置する。次いで、真空排気装置によってレンズ吸着筒４６の内部を真空排気することにより、被検レンズ１をレンズ吸着筒４６の上面開口部に吸着固定する。

次に、光源３１を点灯して光（赤色レーザー光）Ｌを出射させる。光源３１から出射した光Ｌは、コンデンサレンズ３３によって集光され、透過型回転散乱板３４を透過することにより散乱光に変換され、ハーフミラー３５に当たると被検レンズ１方向に反射してコリメータレンズ３６を透過することによりさらに平行光Ｌ₁ に変換される。そして、この平行光Ｌ₁ は被検レンズ１を凸面１ａ側から凹面１ｂ側に透過することにより発散光となる（収束性の屈折力を有する凸レンズの場合は収束光となる）。このとき、マークが表示されている以外のレンズ表面（非マーク部）からレンズ１に入射した平行光Ｌ₁ は、図２に示すようにプリズム４９に当たると、入射方向と同方向に反射され、今度は被検レンズ１を凹面１ｂから透過して凸面１ａ側に戻る。この反射光Ｌ₂ は、被検レンズ１を透過するとき拡散するが、非マーク部からなる凸面１ａを透過するときの光束の非マーク部における拡散の程度は、無視できるほどきわめて僅かなため、光束径が十分に小さい再帰反射光となる。このため、再帰反射光Ｌ₂ は、コリメータレンズ３６を再透過した後、開口絞り３７を通過するとき光の損失がほとんどない。そして、開口絞り３７を通過した再帰反射光Ｌ₂ は、バンドパスフィルター３８および再結像レンズ３９を透過し撮像装置４０のＣＣＤ４０Ａ上に集光されることにより、明るい画像を形成する。

図３において、コリメータレンズ３６を透過した平行光Ｌ₁ は、被検レンズ１を透過することによりプリズム４９に当たって再帰反射し、被検レンズ１を再透過する。このとき、反射光Ｌ₃ はマーク３Ｃを透過すると拡散する。この拡散の程度は、前述の非マーク部を透過する再帰反射光Ｌ₂ に比べて大きい。このため、マーク３Ｃを透過する光Ｌ₃ は、発散再帰反射光となって入射方向と同方向に戻りコリメータレンズ３６を透過するが、光束径が開口絞り３７の口径よりも大きいため、開口絞り３７を通過するとき光の損失となる。そして、この発散再帰反射光Ｌ₃ は、バンドパスフィルター３８および再結像レンズ３９を透過した後、撮像装置４０のＣＣＤ４０Ａ上に集光される。このため、ＣＣＤ４０Ａ上でのマーク３Ｃの照度は、非マーク部の照度よりも低く、マーク３Ｃを鮮明な画像として撮像することができる。

前記撮像装置４０は、ＣＣＤ４０Ａによって受光した光を電気信号に変換すると、画像処理装置４１に送る。画像処理装置４１は、撮像装置４０からの画像情報を処理することにより、マーク３Ｃにより納入眼鏡店先を識別する。また、マーク３Ａ、３Ｂ等の画像情報を受け取ることにより、これらマーク３Ａ、３Ｂの位置情報からレンズの幾何学中心Ｏ、アイポイント１１の位置等を算出する。

ここで、マーク３Ｃの検出についてさらに図５〜図９に基づいて説明する。
図５は、非マーク部のみを透過し、マーク３Ｃを透過しない場合の光線の経路を示す図である。被検レンズ１がマイナスレンズで、プリズム４９のサイズが適正な場合、被検レンズ１の周縁部で凸面１ａの非マーク部に入射した平行光Ｌ₁ は、被検レンズ１を透過すると拡散光となってプリズム４９に入射すると、入射方向と同方向に全反射する。そして、被検レンズ１の凹面１ｂに入射してレンズを再透過すると凸面１ａの非マーク部から出射する。平行光Ｌ₁ の入射点Ｘ₁ と、プリズム４９によって反射し凸面１ａから出射する光（再帰反射光）Ｌ₂ の出射点Ｘ₂ とは、被検レンズ１の光軸方向に僅かにずれている。この場合、凸面１ａの入射点Ｘ₁ と出射点Ｘ₂ とは、略同じ面曲率を有しているとみなせるので、プリズム４９に入射して反射する光Ｌ₂ は平行光Ｌ₁ と平行な再帰反射光となって元来た方向に戻る。そして、この再帰反射光Ｌ₂ は、図１〜図３に示すコリメータレンズ３６、ハーフミラー３５、開口絞り３７、バンドパスフィルター３８および再結像レンズ３９を透過した後、撮像装置４０のＣＣＤ４０Ａ上に集光されることにより明るい画像を形成する。

図６は、マーク３Ｃと非マーク部を透過する場合の光線の経路示す図である。マーク３Ｃの周縁部Ｃに入射し透過した平行光Ｌ₁ は、周縁部Ｃの面曲率が非マーク部の面曲率と全く異なった面曲率を有しているので、拡散光Ｌ₃ となってプリズム４９に入射すると、入射方向と同方向に全反射する。そして、被検レンズ１の非マーク部を透過して出射点Ｘ₃ から射出し平行光Ｌ₁ と平行な光となって元来た方向に戻る。しかし、この光Ｌ₃ は、マーク３Ｃの周縁部Ｃで拡散した拡散光であるため、前述の非マーク部に入射し非マーク部から出射する再帰反射光Ｌ₂ に比べて光束径が大きい発散再帰反射光となる。このため、この発散再帰反射光Ｌ₃ は、前述したように開口絞り３７を通過するとき、光の損失が大きく、ＣＣＤ４０Ａ上での照度が非マーク部よりも低くなる。

図７は、非マーク部を透過しマーク３Ｃの周縁部を透過する場合の光線の経路を示す図である。凸面１ａの非マーク部ではあるがマーク３Ｃに近い点Ｘ₄ より入射して透過した平行光Ｌ₁ は、プリズム４９に入射すると、入射方向と同方向に全反射し、マーク３Ｃの周縁部Ｃから出射する。しかし、この光Ｌ₁ は、周縁部Ｃの面曲率が非マーク部の面曲率とは全く異なった面曲率を有しているので、拡散して光束径が大きい発散再帰反射光Ｌ₄ となり、被検レンズ１の凸面１ａ側に出射する。そして、この発散再帰反射光Ｌ₄ は、前記発散再帰反射光Ｌ₃ と同様に開口絞り３７を通過するとき光の損失が大きく、ＣＣＤ４０Ａ上での照度が非マーク部よりも低くなる。

図８は、マーク３Ｃの中央部に入射し、非マーク部のマーク３Ｃに近い点から出射する場合の光線の経路を示す図である。マーク３Ｃの中央部Ｘ₅ に入射して被検レンズ１を透過した平行光Ｌ₁ は、プリズム４９に入射し、入射方向と同方向に全反射した後、被検レンズ１の非マーク部を透過し、出射点Ｘ₆ から出射する。マーク３Ｃの中央部は、非マーク部の面曲率に近い面曲率を有しているため、平行光Ｌ₁ のマーク３による拡散はきわめて僅かである。このため、光束径が小さい再帰反射光Ｌ₅ として出射点Ｘ₆ から被検レンズ１の凸面１ａ側に出射する。そして、この再帰反射光Ｌ₅ は、開口絞り３７による光の損失がなく、バンドパスフィルター３８および再結像レンズ３９を透過して撮像装置４０のＣＣＤ４０Ａ上に集光されることにより、図２、図５に示した再帰反射光Ｌ₂ と同様に明るい画像を形成する。

図９は非マーク部のマーク３Ｃに近い点から入射して透過し、再透過時にマーク３Ｃの中央部から出射する場合の光線の経路を示す図である。被検レンズ１の非マーク部でマーク３Ｃに近い点Ｘ₇ から入射して被検レンズ１を透過した平行光Ｌ₁ は、プリズム４９に入射し、入射方向と同方向に全反射する。そして、この反射光Ｌ₆ はマーク３Ｃの中央部Ｘ₅ から出射する。マーク３Ｃの中央部Ｘ₅ は、上記した通り凸面１ａの非マーク部の面曲率に近い面曲率を有しているため、反射光Ｌ₆ がマーク３の中央部Ｘ₅ を透過しても僅かに拡散するだけで、光束径が小さい再帰反射光として出射点Ｘ₅ から被検レンズ１の凸面１ａ側に出射する。したがって、この再帰反射光Ｌ₆ は、開口絞り３７による光の損失がなく、バンドパスフィルター３８および再結像レンズ３９を透過してＣＣＤ４０Ａ上に集光されると、前記再帰反射光Ｌ₂ 、Ｌ₅ と同様に明るい画像を形成する。

すなわち、この参考例によるレンズ用画像撮像装置３０は、コーナーキューブプリズム４９を用いることにより、往復路ともに凸面１ａの非マーク部のみを透過する光Ｌ₂ 、Ｌ₅ 、Ｌ₆ については、拡散の程度が僅かな再帰反射光として被検レンズ１の凸面１ａ側に戻してＣＣＤ４０Ａの受光面上に集光させ、往復路の少なくともいずれか一方においてマーク３Ｃの周縁部Ｃを透過する光Ｌ₃ 、Ｌ₄ については、拡散の程度が大きい発散再帰反射光として被検レンズ１の凸面１ａ側に戻してＣＣＤ４０Ａの受光面上に集光させるようにしたものである。このような再帰反射光Ｌ₂ 、Ｌ₅ 、Ｌ₆ と発散再帰反射光Ｌ₃ 、Ｌ₄ を開口絞り３７に導くと、再帰反射光Ｌ₂ 、Ｌ₅ 、Ｌ₆ は光束径が十分に小さいため、開口絞り３７を通過するとき光の損失とならず、撮像装置４０の受光面上での照度を高くすることができる。一方、発散再帰反射光Ｌ₃ 、Ｌ₄ については、光束径が開口絞り３７の口径より大きいため、開口絞り３７による光の損失が大きく、撮像装置４０の受光面上でのマークの照度が低下する。その結果として、このレンズ用画像撮像装置３０によれば、上述した従来の反射型スクリーンを用いた場合に比べてコントラストが高く鮮明なマーク画像を得ることができる。したがって、画像処理が容易で、画像処理回路の設計を容易にすることができる。

図１０は、この参考例による装置によって得られたマーク３Ｃの画像を示す図である。
図１０に示すように、撮像装置４０のＣＣＤ４０Ａ上に結像されたマーク３Ｃの画像は、周縁部が暗く、中央部が明るい輪郭形状の明瞭な画像となり、画像処理装置４１による画像処理を容易にする。

また、この参考例においては、透過型回転散乱板３４を備えているので、レーザー光源によるスペックル等の発生を抑制防止することができる。また、回転型反射体４３によって画像の背景となるコーナーキューブプリズムシート４８の表面の明るさを平均化させるようにしているので、画像処理を一層容易にすることができる。

また、被検レンズ１が着色レンズであっても、マーク形状が再帰反射光と発散再帰反射光を得られる形状であれば、コントラストの鮮明な画像が得られる。

さらに、この参考例においては、撮像装置４０のＣＣＤ４０Ａを被検レンズ１よりも十分に小さく設定しているので、コリメータレンズ３６の焦点距離（ｆ₁ ）と再結像レンズ３９の焦点距離（ｆ₂ ）の比（横倍率）が十分に大きくなり、結果として、縦倍率も十分に大きくできるので、焦点深度を深くとることが可能になった。これによる効果としては、厚肉レンズを観察する際のピンボケを最小限にすることができ、マイナスレンズの端面部の影を軽減することができる。

また、この参考例においては、コリメータレンズ３６によって光源３１から出射した光Ｌを平行光Ｌ₁ に変換しているが、平行光Ｌ₁ でない場合には、コリメータレンズ３６からの射出光が被検レンズ１の端面部に対して斜めに入射するため、コバ面に当たって反射し、コーナーキューブプリズム４９で反射しても、有効な再帰反射光とはならず、撮像装置４０のＣＣＤ４０Ａに集光されなくなり鮮明な画像を得ることはできなくなる。これに対して平行光Ｌ₁ であるとマイナスレンズの端面部に対して大きな入射角で入射するため、レンズ中心方向に屈折してコバ面に当たらず、レンズを透過した後、コーナーキューブプリズム４９で反射すると再帰反射光となって元来た方向に戻り、ＣＣＤ４０Ａに集光されるため、鮮明な画像が得られる。なお、コリメータレンズ３６と再結像レンズ３９からなる共役光学系を両側テレセントリック光学系として構成すれば、被検レンズ１の厚さ変動が生じてピンボケが発生した場合であっても、ピンボケが発生していない場合の画像と同じ画像重心位置を得ることができ好適である。

ここで、この参考例においては、凸状に形成したマーク３Ｃの画像検出について説明したが、凸状に形成されているものに限らず凹状に形成されているマークであっても、全く同様に鮮明な画像が得られるものである。すなわち、凹状のマークは凸状のマークと対称な形状で、凹部の周縁部が被検レンズ１の凸面１ａと全く異なる面曲率を有しているため、この周縁部を透過する光は拡散の程度が大きいため発散再帰反射光となり、凹部の中央部を透過する光は拡散の程度が小さいため再帰反射光となる。このため、再帰反射光と発散再帰反射光のコントラストが高く輪郭形状が鮮明なマーク画像を得ることができる。

図１１は本発明の一実施の形態を示すコーナーキューブプリズムシートの断面図である。
この実施の形態は、コーナーキューブプリズムシート４８を上記した実施の形態のように平板状に形成する代わりに光源側に凹面状に湾曲させたものである。その他の構成は図１に示した実施の形態と全く同一である。

コーナーキューブプリズムシート４８を、２点鎖線で示すように平板状に形成した場合、被検レンズ１の中心から遠い光Ｌ_l 程コーナーキューブプリズム４９の表面に対する入射角度αが大きくなる。このため、コーナーキューブプリズム４９の反射効率は低くなる。すなわち、光の損失が大きくなり、画像全体が暗くなる。したがって、被検レンズ１の外周寄りにマークが表示されている場合は、鮮明な画像が得にくくなる。

そこで、コーナーキューブプリズムシート４８を光源側から見て凹面状に湾曲させておくと、被検レンズ１の中心から遠い光Ｌ_l であってもコーナーキューブプリズム４９の表面に入射する入射角βを平板状の場合に比べて小さくすることができる。したがって、コーナーキューブプリズム４９の反射効率が高くなり、光の損失を小さくすることができる。これにより、被検レンズ１の外周寄りに表示されているマークであっても、鮮明な画像を得ることができる。

コーナーキューブプリズムシート４８の曲率半径Ｒが大き過ぎる場合は平板状に近くなるため効果が少なく、小さすぎる場合も被検レンズ１の周辺近傍を通過する光束のコーナーキューブプリズムシート４８への入射角が大きくなり光損失を生じることとなるので、レンズ度数に応じて好ましい値に設計することが望ましい。曲率半径Ｒの好ましい値としては、被検レンズ１の凸面１ａに入射する光Ｌ_l が光軸に平行な平行光の場合、被検レンズ１の度数をＤ（ディオプター）、被検レンズ１からコーナーキューブプリズムシート４８までの距離をＭとすると、度数Ｄの符号を反転した値の逆数にＭを加えた値（Ｒ＝(-１／Ｄ)＋Ｍ）もしくはこの値に近い値 にすることが望ましい。なお、被検レンズ１の凸面１ａに入射する光が平行光でない場合は、入射光の発散角に応じた補正値を加えた値とすればよい。

本発明に係るレンズ用画像撮像装置の参考例を示す概略構成図である。 被検レンズの非マーク部のみを透過する光線の経路を示す図である。 マークを透過する光線の経路を示す図である。 累進多焦点レンズのマーク、幾何学中心等の位置関係を示す図である。 マークの検出を説明するための図である。 マークの検出を説明するための図である。 マークの検出を説明するための図である。 マークの検出を説明するための図である。 マークの検出を説明するための図である。 参考例に示す装置によって得られたマークの画像を示す図である。 本発明の一実施の形態を示すコーナーキューブプリズムシートの断面図である。

符号の説明

１…被検レンズ、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ…隠しマーク（マーク）、３０…レンズ用画像撮像装置、３１…光源、３２…光学手段、３３…コンデンサレンズ、３４…透過型回転散乱板、３５…ハーフミラー、３６…コリメータレンズ、３７…開口絞り、３８…バンドパスフィルター、３９…再結像レンズ、４０…撮像装置、４１…画像処理装置、４２…レンズ保持装置、４３…回転型反射体、４８…コーナーキューブプリズムシート、４９…コーナーキューブプリズム。

Claims (5)

1. 光源と、この光源から出射した光を平行光にして被検レンズの凸面に導くコリメータレンズを含み、前記被検レンズを透過させる光学手段と、前記被検レンズを透過した透過光を反射し被検レンズに戻す回転型反射体と、この回転型反射体によって反射され前記被検レンズおよび前記コリメータレンズを透過した反射光を受光する撮像装置と、前記コリメータレンズと前記撮像装置との間の光路中に配設された開口絞りと、この開口絞りと前記撮像装置との間に配置された再結像レンズとを備え、
   前記回転型反射体に、複数のコーナーキューブプリズムにより構成されたシートを設け、
   前記コーナーキューブプリズムシートは、光源側から見て凹面状に湾曲していることを特徴とするレンズ用画像撮像装置。
2. 請求項１記載のレンズ用画像撮像装置において、
   前記光源が単色点状光源であることを特徴とするレンズ用画像撮像装置。
3. 請求項１または請求項２記載のレンズ用画像撮像装置において、
   前記光学手段は、光源から出射した光を集光するコンデンサレンズと、このコンデンサレンズを透過した光を散乱させる透過型回転散乱板と、この透過型回転散乱板を透過した光を前記コリメータレンズに導き、被検レンズを透過した後回転型反射体に当たって反射し前記被検レンズおよびコリメータレンズを再透過して戻ってくる光を前記開口絞りに導くハーフミラーをさらに備えていることを特徴とするレンズ用画像撮像装置。
4. 請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のレンズ用画像撮像装置において、
   前記撮像装置に、光源光の波長帯のみを透過するバンドパスフィルターを設けたことを特徴とするレンズ用画像撮像装置。
5. 請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載のレンズ用画像撮像装置において、
   前記撮像装置に接続された画像処理装置をさらに備えていることを特徴とするレンズ用画像撮像装置。