JPH0346774B2 - - Google Patents

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JPH0346774B2
JPH0346774B2 JP56025072A JP2507281A JPH0346774B2 JP H0346774 B2 JPH0346774 B2 JP H0346774B2 JP 56025072 A JP56025072 A JP 56025072A JP 2507281 A JP2507281 A JP 2507281A JP H0346774 B2 JPH0346774 B2 JP H0346774B2
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JP
Japan
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curvature
pair
photoelectric conversion
radius
bright spots
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JP56025072A
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English (en)
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JPS57139636A (en
Inventor
Masao Noda
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Nikon Corp
Original Assignee
Nippon Kogaku KK
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Publication date
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Publication of JPS57139636A publication Critical patent/JPS57139636A/ja
Publication of JPH0346774B2 publication Critical patent/JPH0346774B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/255Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring radius of curvature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Eye Examination Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、角膜、レンズ等曲率半径を測定する
曲率半径測定装置に関し、特にトーリツク面を含
む面の二つの主径線方向の曲率を計測するのに便
利な装置に関する。
曲率半径測定装置としては、観察方向に対称な
方向から一対の輝点を被検物へ投影し、被検物か
らの反射像の間隔から前記一対の輝点の反射位置
を結ぶ径線方向の曲率半径を求めるものが一般的
である。輝点の代わりにリング状の光を投影した
り、特別のマークを投影したりしているが、原理
的には輝点を投影するものと同じである。
このような従来の曲率半径測定装置では、ある
径線方向の曲率半径を測定するために、その方向
での反射像の間隔変化を光学的に種種の工夫を施
した装置によつて求めているものが一般的である
が、特開昭54−160271号の如く、光電的に反射像
の間隔を読みとり曲率半径を自動計測しようとす
るものも提案されている。
しかしながらこの装置は、光電変換素子として
ポジシヨンセンサを用いており、高価であるばか
りでなく、測定に不必要な受光面が多く不経済で
あつた。その為実用的ではなかつた。
本発明の目的は、簡単な構成で直交する径線方
向の像間距離をほゞ瞬時に測定することのできる
曲率半径測定装置の提供にある。
以下図面に示した実施例に基づいて本発明を説
明する。
第1図において測定光学系の対物光軸Oに対称
な方向から一対の輝点を被検眼E1へ投影するた
めに、対物光軸Oを含む面内(第1図紙面内)に
は一対の投影光学系の光軸O1,O2が形成されて
いる。対物光軸Oに対し投影光軸O1,O2の成す
角度は共にθである。光軸O1,O2上の照明光源
1a,1bを射出した光束はピンホール板2a,
2bを透過後該ピンホール板2a,2b上を焦点
面とするコリメータレンズ3a,3bにより平行
光束にされた後、被検眼E1へ投影される。
一方、第1図の光学系を被検眼E1の方向から
見た第2図からもわかるように、対物光軸Oを含
む第1図の紙面と直交する面内にも対物光軸Oに
対称な方向から一対の輝点を被検眼E1へ投影す
るために一対の投影光学系の光軸O3,O4が形成
されている。投影光軸O3,O4が対物光軸Oと成
す角度は共にθである。勿論、本例の場合、投影
光軸O1,O2,O3,O4は、対物光軸O上の一点で
交差する如く配置されている。第1図の紙面に垂
直な平面内にあるこの投影光学系も第1図に図示
の投影光学系と同様それぞれの光軸O3,O4上に
照明光源1c,1d、ピンホール板2c,2d、
コリメータレンズ3c,3dを夫々有する。
測定光学系はビームスプリツタ5によつて検者
E2の観察光路と自動測定光路とに分離される。
前置対物レンズ4は両光路に共通であり、ビーム
スプリツタ5を反射した観察光路中には、対物レ
ンズ4と共にテレセントリツク系を構成する後置
対物レンズ7が設けられており、前置レンズ4の
後側焦点面と後置レンズ7の前側焦点面との一致
する面内には絞り6が設けられている。対物レン
ズ4,7により焦点板8上に形成される像は接眼
レンズ9を介して検者E2に観察される。焦点板
8上には測定径線の方向(第1図紙面内及び入射
光軸を含んで紙面と垂直な方向)に十字線が刻ま
れている。
一方、ビームスプリツタ5を透過した自動測定
光路中には対物レンズ4と共にテレセントリツク
系を構成する後置対物レンズ11が設けられてお
り、上述の観察光学系の場合と同様に対物レンズ
4の後側焦点面と後置レンズ11の前側焦点面と
の一致する面内には絞り10が設けられている。
対物レンズ4,11の光路は反射鏡12,13で
180度曲げられた後、光電変換装置15上にピン
ホール像を生ずる。
光電変換装置15は、第3図に正面図を示した
如く、4つの独立した光電変換素子15a,15
b,15c,15dから構成されるものである。
各光電変換素子15a〜15dは夫夫ピンホール
板2a,2b,2c,2dの各ピンホールに対応
している。各ピンホール板の位置調整は、被検眼
E1の代わりに所定の曲率半径の球面状の模擬眼
を置いた時に、各ピンホール板2a〜2dのそれ
ぞれのピンホールが各光電変換素子15a〜15
dのほゞ中央に夫々結像する如く調整しておくと
良い。この時、光電変換素子15a,15b上の
ピンホール像を結ぶ方向、すなわち第1図の紙面
の方向は、ピンホール板2a,2bのピンホール
を投影することにより測定される経線の方向と一
致することになる。勿論、光電変換素子15c,
15d上のピンホール像を結ぶ方向に関しても同
様のことが言える。光電変換素子15a,15
b,15c,15dの各受光面の直前には、該素
子上で直交する経線の方向に対して略45度の方向
Aから受光面を走査するチヨツパ14が設けられ
ている。チヨツパ14はモータ16にて定速回転
される。
また装置は全ての光学系を一体に保持したまゝ
図示なき機構により対物光軸Oの回りを回転可能
に成つており、基準方向(例えば水平方向)に対
するこの回転量はロータリーエンコーダ等の回転
読み取り装置により自動読み取り可能になつてい
る。
このような構造であるから検者E2はピント合
わせ、位置合わせを行なつた後、焦点板8の十字
線に4つの輝点が重なるように対物光軸Oを中心
に装置を回転させる。被検眼E1の角膜がトーリ
ツク面を持たず球面である場合には、装置の回転
位置がいずれであつても常に焦点板8の十字線に
は4つの輝点が重なつているが、被検眼E1の角
膜がトーリツク面を有すると対を成す輝点像はね
じれてしまい焦点板8の十字線に重ならない場合
がでてくる。その場合には装置を回転させる。そ
れによつて焦点板8の十字線に4つの輝点が重な
ると、その時の十字線の方向が夫々乱視の主径線
の方向に等しくなる。この時、光電変換素子15
a,15b,15c,15dには第3図に示した
如きピンホール板2a,2b,2c,2dの反射
像2a′,2b′,2c′,2d′が結像する。周知の如
く、反射像2a′,2b′の間隔aは、反射像2a′,
2b′を結ぶ方向の径線方向(被検眼の角膜がトー
リツク面であれば一つの主径線方向)の曲率半径
に対応する。
また反射像2c′,2d′の間隔bは、反射像2c′,
2d′を結ぶ方向のすなわち上記径線とは90度回転
した径線方向(被検眼の角膜がトーリツク面であ
れば上記一つの主径線方向に対し90度回転した主
径線の方向)の曲率半径に対応する。すなわち、
対物光軸Oと投影光軸O1,O2,O3,O4との成す
角度を夫々θ、被検眼の角膜の直交する径線方向
での曲率をγ1,γ2、測定光学系の倍率をβとする
と、 γ1=a/βtanθ …(1) γ2=b/βtanθ …(2) となる。
チヨツパ14は測定径線の方向(反射像2a′,
2b′を結ぶ方向)、もしくは反射像2c′,2d′を結
ぶ方向)に対し45度の方向から光電変換素子15
a,15b,15c,15dの受光面を走査する
から、受光面上では第3図に斜線で示した如く遮
光部と透光部とが交互に矢印A方向に走ることに
なる。従つて、光電変換素子15a,15b,1
5c,15d夫々の出力信号は第4図に示した如
く、反射像2a′,2b′,2c′,2d′を受光した時
にのみ大きな電流が流れることになる。第4図a
は光電変換素子15aの出力信号、第4図bは光
電変換素子15bの出力信号と考えると、時間
Δt1は第3図に示した状態から、透光部の端部B
が反射像2b′の位置に達するまでの時間に等し
い。時間Δt1は反射線2a′と2b′との間隔aに対
応していることになり、チヨツパ14の透光部の
端部Bから次の透光部の端部B′までの間隔をC、
得られた信号の一周期をtとすれば、 Δt1=at/√2C …(3) で与えられる。
従つて、前述の(1)式のaに(3)式のaを代入すれ
ば、反射像2a′,2b′方向の曲率半径γ1は、 γ1=√2CΔt1/βttanθ …(4) で求めることになる。
反射像2c′,2d′方向の曲率半径γ2も同様に γ2=√2CΔt2/βttanθ …(5) で求まることになる。但し、Δt2は光電変換素子
15cの出力信号に対する光電変換素子15dの
出力信号の遅れ時間である。
第5図は光電変換素子15a,15b,15
c,15d夫々の出力信号を入力し、直交する方
向での曲率半径を演算表示する電気回路の例であ
る。
光電変換素子15a,15b,15c,15d
夫々の出力は波形整形回路50a,50b,50
c,50dにて波形整形される。フリツプフロツ
プ51aは、波形整形回路50aからのパルスに
てセツトされ、波形整形回路50bからのパルス
にてリセツトされる。従つて、フリツプフロツプ
51aは時間Δt1の幅を有するパルスを出力す
る。2入力アンドゲート52aは一端をフリツプ
フロツプ51aの出力端子に他端をクロツクパル
ス発生器53の出力端子に接続されている。従つ
てアンドゲート52aの出力パルス数を計数する
カウンタ54の計数値は時間Δt1に対応した値で
ある。波形整形回路50aから出力されるパルス
はカウンタ55に計数され、カウンタ54の計数
値及びカウンタ55の計数値は割算回路56に入
力され、従つて演算回路56の出力は多数(n
回)の測定値(on=1 Δto)を平均して求めた時間
Δt1on=1 Δto/n)となる。演算表示装置57は時
間Δt1を入力し、あらかじめ入力されているβ、
t、tanθの値との間で(4)式を演算し、曲率γ1を計
算し表示部57aに表示する。
一方、光電変換素子15c,15dの出力信号
も同上の構成の回路にて処理されて時間Δt2を求
められ、演算表示装置57による(5)式の演算の結
果求められた曲率γ2が表示される。
なお、装置の回転を、ロータリーエンコーダ等
の回転角の自動読み取り装置により読み取るよう
にした場合には、この読み取り装置の出力信号を
演算表示装置57に入力することにより、被検眼
E1の角膜がトーリツク面である時には、主径線
の方向とその曲率とを同時に表示することが可能
になる。
なお、(1)式、(2)式は独立に成立するから、本実
施例の如く4つの投影光軸O1,O2,O3,O4を対
物光軸Oと同一の角度に成す必要はなく、対物光
軸Oを含む同一面内の一対の光軸O1,O2もしく
は光軸O3,O4が夫々対物光軸Oに対称でありさ
えすれば良い。
また測定光学系は本実施例の如くテレセントリ
ツク系にすると後置レンズ7,11を透過した後
の主光線の位置は光軸に平行になるから厳密なピ
ント合わせが不要である(前ピン、後ピンになつ
ても焦点板8、光電変換素子15a,15b,1
5c,15d上の最も明るい部分の位置は不変で
ある)が、厳密なピント合わせの労をいとわなけ
れば他の光学系でも勿論良い。
さらに、上記実施例では、光電変換素子15
a,15b,15c,15d上の反射像2a′,2
b′,2c′,2d′の位置を所定の模擬眼によつて中
央に位置合せしていたが、要は一対の反射像2
a′,2b′もしくは反射像2c′,2d′の間隔を求め
れば良いから、上記位置合わせは必ずしも必要な
い。たゞし、上記の如く位置合わせを平均的な曲
率の模擬眼により行なつておけば、最も有効な測
定が行なえる。
また、光電変換素子の形状は四角形以外の丸等
の形状でも良いことは勿論である。
また、被検眼の代わりに他の球状反射体、例え
ば、コンタクトレンズ、ガラスレンズ等を測定し
ても良いことは勿論である。
なお、被検物がトーリツク面を有する時の測定
手法として焦点板8の十字線に4つの輝点が重な
るように位置合わせした後曲率の測定を行なう例
を上げたが、装置を対物光軸Oの囲りに1/4回転
させてすべての径線方向のデータを取り込み(実
際には回転読み取り装置の出力から例えば一度毎
に取り込むことになるが)、像間距離の最大値と
最小値とから主径線の方向及びその方向での曲率
を知るようにしても良い。装置の回転速度に対し
チヨツパの回転速度が十分速ければ、装置を連続
的に回転せしめても十分データを取り込むことが
できる。
また、チヨツパの走査方向は測定経線の方向に
対し45度である必要は必ずしもなく、対をなす光
電変換素子からの信号に時間差Δtが生ずるよう
な角度であれば十分である。
以上述べてきた如く、本発明によれば、簡単な
構成の装置によつて迅速に対象物の曲率半径を測
定できる効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す説明図、第2図
は第1図における方向視図、第3図は光電変換
素子の詳細図、第4図a、第4図bは光電変換素
子の出力を示す図、第5図は演算手段を示す回路
図である。 主要部分の符号の説明、E1……被検眼、E2
…検者眼、O……対物光軸、O1,O2,O3,O4
…撮影光軸、2a,2b,2c,2d……ピンホ
ール板、5……ビームスプリツタ、8……焦点
板、14……チヨツパ、15……光電変換素子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 測定光学系の対物光軸に対称な方向から一対
    の輝点を被検物へ投影し、被検物からの反射像の
    間隔から前記一対の輝点の反射位置を結ぶ経線方
    向の曲率半径を求める装置に置いて、 前記一対の輝点の投影光軸を含む面に直交する
    面内にさらに対物光軸に対称な方向から一対の輝
    点を被検物へ投影する投影光学系を設け、測定光
    学系の焦点面近傍に前記輝点各々に対応せしめて
    輝点像受光用の光電変換素子を固設すると共に前
    記各光電変換素子の受光面上において測定経線の
    方向に等価な方向に対して所定の角度をなす方向
    から前記各受光面を走査するチヨツパを設け、該
    チヨツパの走査速度と前記光電変換素子の出力と
    を入力し、互いに直交する経線方向の曲率半径に
    対応する反射像の間隔を求める演算手段を設けた
    ことを特徴とする曲率半径測定装置。
JP56025072A 1981-02-23 1981-02-23 Radius-of-curvature measuring device Granted JPS57139636A (en)

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JPS57139636A JPS57139636A (en) 1982-08-28
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