JP5362159B2 - レンズメータ - Google Patents

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Description

本発明は、被検レンズの光学特性を測定するレンズメータに関する。
従来技術
被検レンズに測定光束を投光し、被検レンズを透過した測定光束を受光素子により検出し、その検出結果に基づいて被検レンズの光学特性を得るレンズメータが知られている。従来のこの種のレンズメータにおいては、特開平9−43099号公報にあるように、ノーズピースに被検レンズを載せ、ノーズピースのほぼ中心位置にある被検レンズの屈折力を1組の測定光束(同一円周上に位置する少なくとも3つの測定光束)により測定する構成となっていた。
発明が解決しようとする課題
こうしたレンズメータでは通常の単焦点レンズを測定する場合には十分であった。しかしながら、レンズ位置により屈折力が変化する累進屈折力レンズ(以下、累進レンズという)を測定する場合、ノーズピース上で被検レンズを移動しながら最適な遠用部、近用部の測定点を探すアライメント操作は複雑であり、測定に手間が掛かった。
また、単焦点レンズにおいても非球面設計のレンズが多くなっているが、光学中心からの距離によってレンズカーブ曲率や収差量が変化していくため、従来の構造では精度の良い測定結果を得ることが難しかった。
本発明は、上記従来技術に鑑み、被検レンズが累進レンズの場合にその測定が容易にできレンズメータを提供することを技術課題とする。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
(1) 焦点レンズの測定モードと累進レンズの測定モードとを切換える測定モード切換え手段を備え、所定のノーズピース上に載置された被検レンズの光学特性を測定するレンズメータにおいて、測定光束を被検レンズに投光する光源と被検レンズを経た測定光束を受光する受光素子を持ち、測定光軸を中心にした測定位置を含んで眼鏡装用時の上下方向及び左右方向にそれぞれ少なくとも3箇所の測定位置を前記ノーズピースの開口内に形成するための測定指標を持つ測定指標板であって、単焦点レンズの通常測定の光学特性が得られるような距離で測定光軸を中心に配置された少なくとも3つの指標を含む中央指標と、該中央指標の周辺に配置された多数の指標を含む周辺指標と、を持つ測定指標板が光路内に配置された測定光学系と、累進レンズの測定モード時に、前記ノーズピースの開口内及び前記測定指標板を測定光束が通過することによって前記受光素子に受光される前記中央指標及び前記周辺指標に基づいて前記開口内の各測定位置の光学特性を求める演算手段と、該演算手段により演算された各測定位置の光学特性であって、前記ノーズピースの開口内で同時に得られた上下方向及び左右方向のそれぞれにおける前記少なくとも3箇所の各測定位置の光学特性を比較して所定の測定位置を累進レンズの近用部に導く誘導手段と、を備えることを特徴とする。
(2) (1)のレンズメータにおいて、前記誘導手段は、前記ノーズピースの開口内で同時に得られた各測定位置の光学特性を比較して所定の測定位置が近用部にあるか否かを判断し、測定位置が近用部に無い場合には、同時に得られた各測定位置の光学特性の比較結果に基づいて所定の測定位置を累進レンズの近用部に導くことを特徴とする。



本発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図1は実施形態のレンズメータ装置の外観を示した図である。
1はレンズメータ本体である。2はLCD等で構成されたディスプレイであり、測定結果やアライメントのターゲット等の測定に必要な情報が表示される。3は入力用のスイッチであり、ディスプレイ2に表示されるスイッチ表示に対応したものを押すことにより、測定モードの切換え等の必要な入力指示を行う。4は被検レンズLEを置き、測定時の基点となるノーズピースである。5はレンズ押えであり、これを下に降ろすことでノーズピース4に載せられた被検レンズLEを安定して保持するすることができる。
6は前後方向に移動可能なレンズ当てであり、眼鏡フレーム入りレンズの測定においてフレームの下部(眼鏡装用状態における下部)に当接させて安定させることによりAxis(乱視軸角度)測定の基準を作る。7はレンズLEに印点を施す場合に使用する印点機構である。8は被検レンズLEの光学特性データを読み取るためのREADスイッチである。READスイッチ8を押すことにより、測定値がディスプレイ2にホールド表示されるると共に装置内部に記憶される。
図2は光学系と制御系を示す図である。20は測定光学系であり、L1はその測定光軸である。測定光学系20は、光軸L1上に配置されたLED等の測定光源21、コリメーティングレンズ22、測定指標が形成されたグリッド板23、2次元のイメージセンサ24を備える。光軸L1はノーズピース4が持つ開口4aの中心を通り、かつ開口4aの開口平面に対して垂直に配置されている。グリッド板23はノーズピース開口4aの近傍に配置されている。イメージセンサ24とノーズピース4の上端(レンズLEの後頂点)の間隔は、レンズLEの測定範囲の内の最小焦点距離よりも小さく設計されている。
グリッド板23の指標パターンを図3に示す。グリッド板23の外径はノーズピース開口4aの内径と等しくφ8mmであり、直径φ0.2mmの孔が17個空けられている。中心孔H5以外の孔は1.8mmピッチで等間隔に配置されている。中心孔H5は光軸L1上に位置するようにグリッド板23の中心にあり、各グリッド孔の位置確認のためと、プリズム測定に使用される。また、孔H1,H2,H3,H4の組は、コンタクトレンズ用の小口径ノーズピース使用時にも測定可能なサイズとされる。光源21からの光束はコリメーティングレンズ22により平行光束とされ、レンズLEに投光される。その透過光束の内、グリッド板23の小孔を通過した光束がイメージセンサ24上に届く。
イメージセンサ24からの出力信号は制御部40に入力される。制御部40は、レンズLEが無い場合のグリッド板23を通してイメージセンサ24に届いた小孔像の位置を基準にし、屈折力を持つレンズLEを置いた場合の小孔像の位置偏位から、レンズLEの諸光学特性(球面度数、柱面度数、乱視軸角度、プリズム量)を演算する。例えば、球面度数のみのレンズの光学中心が4つの小孔の中心に置かれた場合は、4つの小孔像はレンズLEが無い場合のそれぞれの位置の中心から円形状に等距離に拡大、縮小する。この円形状の拡大、縮小量に応じて球面度数が求まる。また、柱面度数を含むレンズの軸が4つの小孔の中心に置かれた場合は、4つの小孔像はレンズLEが無い場合のそれぞれの位置の中心から、楕円状に拡大、縮小する。この楕円状の拡大、縮小量に応じて柱面度数が求まる。乱視軸角度は楕円の軸方向によって求まる。また、プリズム量は、4つの小孔像の中心の平行移動量によって求まる。球面成分、柱面成分、プリズムを含む被検レンズはこれらの複合と考えれば良い(特開昭50−145249を参照)。
ところで、グリッド板23の孔は、ノーズピース4の中央部の同心円上に4つ(最低3つ)あれば、通常必要な諸光学特性が得られるが、本装置のグリッド板23では中央部の4つの孔H1〜H4の周辺に同様の孔H6〜H17を設けており、隣接する4つ(少なくとも3つ)の孔を1組として、ノーズピース開口4a内にて異なる測定位置を形成し、その各測定位置の諸光学特性をそれぞれ求める。すなわち、ここでは孔H1,H2,H3,H4の組、孔H3,H4,H12,H13の組、孔H1,H2,H6,H7の組、孔H2,H4,H9,H10の組、孔H2,H7,H8,H9の組、孔H4,H10,H11,H12の組、孔H1,H3,H15,H16の組、孔H1,H6,H16,H17の組、孔H3,H13,H14,H15の組により、計9個所の測定位置の光学特性を求めるようにしている。
このような測定光束が通過する孔(指標)の配置により、累進レンズの測定においては、ノーズピース4内におけるレンズLEの複数位置の諸光学特性を得ることができ、現在の測定位置が遠用部にあるか否かを効率良く判定することができる。また、同様に近用測定においても測定位置が近用部にあるか否かを判定することができる。
なお、グリッド板23の配置は、ノーズピース4に載置される被検レンズより光源21側にしても良い。また、グリッド板23と同様な測定光束を得るように、光源21を二次元配置して測定指標を構成しても良い。
図2おいて、制御部40には測定結果を記憶するためのメモリ41、測定結果等の測定情報をディスプレイ2に表示させるための表示回路42が接続されている。
以上のような構成を持つ装置において、その動作を説明する。まず、眼鏡の枠入り累進レンズの測定について説明する。
ディスプレイ2の表示に対応したところのスイッチ3を押して累進レンズの測定モードにした後、レンズLEの遠用部付近をノーズピース4の上に載せる。図4に示す様に、ディスプレイ2上には、累進レンズを模したサークルを持つアライメント画面が表示され、その中に遠用部のアライメント用の中心ガイド100、ターゲット101が表れる。ディスプレイ2を見ながらアライメントをし、遠用部の測定ポイントを合わせる。この時、図1に示すようにレンズ当て6の当接面6aに眼鏡の左右枠の下端(本明細書では、眼鏡枠やレンズの上下とは眼鏡を装用した状態での上下を意味するものとして使用する)を同時に当接させる。また、レンズ押え5を下に降ろし、ノーズピース4の開口4aの端にレンズLEの裏面がきちんと当接させることにより、レンズLEの裏面の法線方向が測定光軸L1と略一致するようにすることが好ましい。
遠用部のアライメントについて説明する。累進レンズの遠用部は、乱視屈折力がない場合は、レンズの左右方向のプリズムが0となる縦軸線上(眼鏡を装用した状態の上下方向を縦方向とする)に存在する。この縦軸線上では水平方向のプリズム量が略0であるため、制御部40は図3のグリッド孔H5の像又は孔H1,H2,H3,H4の組の像によりプリズム量を求めて現在の位置が遠用部に近いかを判断する。水平プリズム量がまだ多く、ノーズピース開口4a内に遠用部はないと判断された場合は、中心ガイド100に対してターゲット101が右又は左に表示されるので(図4(a)参照)、検者は水平プリズム量を0に近づけるべく被検レンズLEを右または左に移動させる。ターゲット101の表示位置は水平プリズム量に応じて制御される。水平プリズム量が略0になると、ターゲット101が中心ガイド100の縦線に一致するように表示される。
水平プリズム量が略0となった後に、制御部10はグリッド孔H1,H2,H3,H4の組、H1,H2,H6,H7の組、H3,H4,H12,H13の組の像による各屈折力を求める。遠用部付近では、ノーズピース口径内程度の範囲では屈折力がほぼ一定であるので、縦方向の3位置の屈折力がほぼ同じであれば遠用部または遠用部とほぼ同じの領域にあると判断する。等価球面値がH3,H4,H12,H13>H1,H2,H6,H7であれば、累進帯に位置していると判断される。この場合、検者に被検レンズをレンズ上方に移動させる(レンズを装置奥側に押す)指示として、矢印102(図4(b)参照)が表示される。上下方向の各位置の屈折力がほぼ同じと判断されれば、制御部40はターゲット101の表示を大十字105に変化させ(図4(c)参照)、検者に遠用部のアライメントが完了したことを知らせる。この時点で、検者はREADスイッチ8を押して遠用部測定値をメモリ41に記憶させる。または、制御部40が自動的に遠用部の測定値をホールドしても良い。
乱視度数のある被検レンズの場合は、遠用部位置の水平プリズム量が0とはならないため補正を行う必要があるが、乱視度数が球面度数よりも大きい場合などでは補正量の誤差が大きくなる場合もある。このため、孔H1,H2,H3,H4の組、孔H2,H4,H9,H10の組、孔H1,H3,H15,H16の組による左右方向の各位置の乱視度数を求め、孔H1,H2,H3,H4の組の乱視度数が最小になるように被検レンズLEを移動させるべく、ターゲット101をディスプレイ2に表示する。
遠用部位置の記録として印点を打つ場合は、上記のように水平プリズム量が略0または乱視度数がある場合、乱視度数が最小となる位置をノーズピース中央部の孔H1,H2,H3,H4の位置となる様にアライメントする。しかし、遠用部のおおよその屈折力を得ることを目的とする場合は、アライメント操作を厳密に行わなくても良い。すなわち、左右方向のアライメントについては、中央部の孔H1,H2,H3,H4の組に限らず、周辺の孔H4,H10,H11,H12等の他の組による水平プリズム量が略0となれば良い。上下方向のアライメントについても、上下方向の測定位置の内、2個所の等価球面値がほぼ同じであれば良しとして良い。つまり、遠用部が孔H1〜H17による測定エリア内に入れば良く、必ずしもノーズピース4の中央部に最適位置を合わせる必要は無いため、アライメントを容易に行える。この場合、水平プリズム量、乱視度数と等価球面値が最小となる位置の屈折力を遠用部の測定値とする。
また、アライメント表示については、図4(a)のターゲット101と図4(b)の矢印102とを同時に表示させても良い。遠用部のおおよその屈折力を得ることを目的とする場合、その屈折力が得られた段階でターゲット101の表示形態を変化させるようにして、検者にその旨を知らせれば良い。印点を打つことを目的とするか、遠用部のおおよその屈折力を得ることを目的とするかは、予めスイッチ3により選択しておく。
近用部の測定について説明する。図5は近用部のアライメントの誘導表示を示す図である。遠用部の測定値がメモリ41に記憶されると、近用部の測定ステップに移る。図5(a)に示すように、ディスプレイ2のアライメント画面にはレンズを手前側に移動させる誘導としての矢印マーク121が表示される。レンズの移動により測定エリアが遠用部から外れ、累進帯に位置していると判断されると、コロナターゲット120が表示される。レンズの移動に伴いコロナターゲット120も移動する。その移動は、レンズ上下方向のプリズム量の変化又は加入度の変化を移動量に換算して行う。制御部40は連続的に測定を行う。
近用部付近もノーズピース4の開口4a内ではほぼ屈折力が一定であると考えられる。例えば、制御部40は縦方向の孔H1,H2,H3,H4の組、孔H1,H2,H6,H7の組、H3,H4,H12,H13の組で得られる各位置の屈折力を求め、等価球面値の差が大きければまだ累進帯にあると判断する。この3位置の等価球面値がほぼ同じ、または孔H1,H2,H3,H4の組にピークがある場合は、その上下方向の測定位置は近用部にあると判断される。
また、左右方向については、先に測定した遠用部の乱視度数と現在測定される乱視度数の差の絶対値を光学歪み量として、孔H1,H2,H3,H4の組、孔H2,H4,H9,H10の組、孔H1,H3,H15,H16の組で得られる各位置の光学歪み量を求め、孔H1,H2,H3,H4の組による光学歪み量が最小値となれば左右方向の位置も近用部にあると判断する。もし、最小値が孔H1,H3,H15,H16にあれば、図5(b)に示すように、コロナターゲット120を中心より右側にずれた位置に表示し、より左方向に被検レンズを移動させるべく検者に指示する。
上下方向及び左右方向の測定位置が共に近用部にあれば、図5(c)のように、コロナターゲット120の回りに方形形状のサイン122を表示し、近用部が見つかったことを検者に知らせる。このときの孔H1,H2,H3,H4の組による等価球面値から先に得られた遠用部の等価球面値を差し引いた値を加入度数とし、ディスプレイ2に表示する。検者がREADスイッチ8を押すと、近用部測定値がメモリ41に記憶される。
以上では、近用部を中央部の孔H1,H2,H3,H4の測定位置にアライメントするものとしたが、おおよその屈折力を得て加入度を知ることを目的とする場合は(通常はこの場合が多い)、上下方向の等価球面値がほぼ同じで、かつ光学歪み量が略0の位置が孔H1〜H17による測定エリア内にあれば良しとしても良い。この場合は、これらの条件を満たす位置の屈折力を得て加入度を表示する。
なお、従来のレンズメータによる累進レンズ測定では、遠用部から近用部に移動する際には累進体部をなぞるようにしていたが、本装置では複数の測定位置の屈折力から正しい近用部位置に導くことができるため、遠用部から直接近用部付近に移動させて測定することができる。すなわち、上下方向の等価球面値の差が大きければレンズを下方に移動させ、左右の光学歪み量の小さい方向に移動させていけば良い。中央部の光学歪み量が最小であれば、累進帯の中央にあると判断される。制御部40はこの判定に従ってコロナターゲット120、矢印マーク121等の表示を制御する。累進帯に沿って移動させた場合も、上記近用部位置判定方法に従った判定及び移動操作で対応できる。
また、遠用部・近用部の測定値が決定された時点で、READスイッチ8を押さなくても、制御部40の判断で自動的に測定値を記憶しても良い。
以上の説明では累進レンズの測定モードに切換える際は、スイッチ3の操作によるものとしたが、被検レンズが単焦点レンズか累進レンズか不明な場合、グリッド孔による9点の屈折度数の差から自動的に判別することもできる。すなわち、レンズの幾何学中心又は光学中心付近を測定して、9点全てがほぼ同じ屈折力であれば単焦点レンズと判定でき、等価球面値や乱視度数の差が大きい場合は累進レンズと見なすことができる。通常、累進レンズの幾何学中心又は光学中心付近は累進帯であるので、僅かの位置の差で屈折力の変化が大きい。単焦点レンズ測定モードの動作状態において、制御部40は測定開始後に累進レンズと判定された場合には、その旨を検者に表示して知らせ、累進レンズ測定モードに切換えるようにしても良い。
次に、単焦点レンズの測定における本装置の特徴的な部分を説明する。単焦点レンズの測定は、主に孔H1,H2,H3,H4の組により求められる光学特性を利用してレンズの光学中心を測定光軸にアライメントして行うが、他の孔の組による結果を利用することもできる。
非球面設計の単焦点レンズでは、光学中心からの距離によってレンズカーブ曲率や収差量が変化してゆく。測定光軸を中心とした1組の測定光束が透過する位置のみの情報しか捕らえられないオートレンズメータでは、測定値の誤差が大きくなったり、僅かな位置の移動で測定値が大きく変化してしまうが、本装置では孔H1,H2,H3,H4の組の周囲8方向の測定点の屈折力を得た後に平均値を求めて測定値とすることもでき、模擬的にその領域の平均屈折力を得ることができる。これにより、マニュアル式のレンズメータ(検者がコロナのピントの合う位置を調整し、被検レンズの度数を読み取るレンズメータ)に近い測定値を得ることができる。
なお、平均値を求める際には、単純に9点の平均値でも良いし、中央部の測定値にやや重みをつけた係数を掛けた後に平均化しても良い。また、さらに屈折力を得るパターンをH1,H9,H11,H13の組、H2,H12,H14,H16の組、H4,H7,H15,H17の組、H3,H6,H8,H10の組やH8,H11,H14,H17の組とし、これらの測定点で得られる屈折力を含めて平均化しても良い。
また、孔H1,H2,H3,H4の測定点で得られる屈折力と、周辺の8点で得られる屈折力の差から被検レンズが非球面レンズか否かを判定することもできる。制御部40は各測定点の光学特性を求め、非球面レンズであると判定したときには、その判定結果をディスプレイ2に表示する。
また、単焦点レンズにおいては、次のような測定も可能である。測定光学系内または被検レンズ上のゴミ、ホコリ、キズ等の影響で、中央部(孔H1,H2,H3,H4)の測定値が得られない、または周辺の屈折力と大きく異なることがある。この場合には、周辺のグリッド孔の組(孔H8,H11,H14,H17)から得られる屈折力を測定値としても良い。周辺のグリッド孔の組でもプリズム測定は可能であるため、被検レンズの光学中心を測定光軸上に誘導することも可能であり、印点を打つ場合にも支障はない。
以上、多数の小孔を持つグリッド板を測定光路に配置した測定光学系を例にとって説明したが、本発明は次のような光学系においても適用できる。例えば、特開平9−43099号公報に記載されたような測定光学系においても、少なくとも3つの測定光源を1組とするものを複数組配置し、これを順次点灯制御することによって、1つの測定ターゲットでノーズピース開口4a内に複数の測定位置を形成することができる。また、検影法を基本原理とし、被検レンズと共役となる位置に配置した受光素子を持ち、二種以上の傾斜が異なるスリットを持つ回転体を光路上に配置した測定光学系の構成においても、少なくとも3個の受光点を1組とし、この組を多数設ければ、ノーズピース開口4a内に複数の測定位置を形成することが可能である。
発明の効果
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、累進レンズの測定を操作性良く、容易に行うことができる

装置の外観を示した外観略図である。 光学系と制御系を示した図である。 グリッド板のパターンを示す図である。 遠用部のアライメント表示を示す図である。 近用部のアライメント表示を示す図である。
1 レンズメータ本体
2 ディスプレイ
4 ノーズピース
21 測定光源
22 コリメーティングレンズ
23 グリッド板
24 イメージセンサ
40 制御部

Claims (2)

  1. 焦点レンズの測定モードと累進レンズの測定モードとを切換える測定モード切換え手段を備え、所定のノーズピース上に載置された被検レンズの光学特性を測定するレンズメータにおいて、
    測定光束を被検レンズに投光する光源と被検レンズを経た測定光束を受光する受光素子を持ち、測定光軸を中心にした測定位置を含んで眼鏡装用時の上下方向及び左右方向にそれぞれ少なくとも3箇所の測定位置を前記ノーズピースの開口内に形成するための測定指標を持つ測定指標板であって、単焦点レンズの通常測定の光学特性が得られるような距離で測定光軸を中心に配置された少なくとも3つの指標を含む中央指標と、該中央指標の周辺に配置された多数の指標を含む周辺指標と、を持つ測定指標板が光路内に配置された測定光学系と、
    累進レンズの測定モード時に、前記ノーズピースの開口内及び前記測定指標板を測定光束が通過することによって前記受光素子に受光される前記中央指標及び前記周辺指標に基づいて前記開口内の各測定位置の光学特性を求める演算手段と、
    該演算手段により演算された各測定位置の光学特性であって、前記ノーズピースの開口内で同時に得られた上下方向及び左右方向のそれぞれにおける前記少なくとも3箇所の各測定位置の光学特性を比較して所定の測定位置を累進レンズの近用部に導く誘導手段と、
    を備えることを特徴とするレンズメータ。
  2. 請求項1のレンズメータにおいて、前記誘導手段は、前記ノーズピースの開口内で同時に得られた各測定位置の光学特性を比較して所定の測定位置が近用部にあるか否かを判断し、測定位置が近用部に無い場合には、同時に得られた各測定位置の光学特性の比較結果に基づいて所定の測定位置を累進レンズの近用部に導くことを特徴とするレンズメータ。
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