JPH0434092B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、眼鏡レンズ等の光学屈折力を自動的
に測定する自動レンズメータに関する。

従来、光学系の屈折力を自動的に測定しようと
する試みが種々行われているが、円柱面を含む光
学系の測定を行なうために光束の回転装置や合焦
レンズ等の可動部材を必要としており、そのた
め、装置が複雑で測定時間がかかるという欠点が
あつた。

本発明の目的は、構造が簡単でかつ短時間の測
定を行なえるレンズメータの提供にある。

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図は本発明の一実施例の光学系である。光
源は４つあつて（第１図ではそのうちの２つ１
ａ，１ｃのみ現われている）各々は第１図のＡ−
Ａ矢視図である第２図からもわかる如く、光軸ｌ
に直交する面内に想定した光軸ｌを中心とした円
周上に等間隔に配置されており、各々１ａ乃至１
ｄで表わされる。なお、光軸ｌを含む面内にある
一対の光源１ａ−１ｃ，１ｂ−１ｄは各々対を成
す。ピンホール３の位置は、その位置に前側焦点
位置を有するコリメータレンズ４、ポジシヨンセ
ンサ６の位置に後側焦点位置を有する結像レンズ
５によつてポジシヨンセンサ６の表面に共役にな
つている。従つて、光源１ａ乃至１ｄから射出し
た光束はコンデンサレンズ２によつてピンホール
３上に集光し、ポジシヨンセンサ６上にはピンホ
ール３の像が形成される。その結果、一対の光源
１ａ−１ｃは第５図ａに示した如き光路によつて
第５図ｂの如くポジシヨンセンサ６上に結像す
る。ポジシヨンセンサ６は、その上の像位置に応
じた信号を出力し、変換回路としてのコンピユー
タ７は、位置に応じた信号を入力して、後述する
被検レンズＬの度数D₁，D₂、主径線軸度θに変
換し、表示器８はそれらの値を表示する。光路中
に被検レンズＬを挿入すると、ピンホール３の位
置とポジシヨンセンサ６の位置との共役関係が崩
れるので、ポジシヨンセンサ６上には光源１ａ乃
至１ｄに対応して４つの像が結像する。すなわ
ち、被検レンズが凹レンズの場合には第６図ａの
如き光路によつて、また、被検レンズが凸レンズ
の場合には第７図ａの如き光路によつて一対に光
源１ａ−１ｃを出た光はポジシヨンセンサ６上に
達する。各々の像は第６図ｂ、第７図ｂの如くセ
ンサ６上でぼけた像となる。

いま、光路中の被検レンズＬが球面レンズだと
すれば、第３図に示した如く一対の光源１ａ，１
ｃ、の像１a′，１c′のポジシヨンセンサ６上での
距離と、一対の光源１ｂ，１ｄの像１b′，１d′の
ポジシヨンセンサ６上での距離とは等しくなる。
そして、像１a′と１c′間の距離及び像１b′と１
d′間の距離をｄとし、光源１ａ，１ｃからの光束
の被検レンズＬの挿入位置での高さ（光軸と光束
中心までの距離）をdoとし、結像レンズ５の終
点距離をｆとし、被検レンズＬの屈折力をＤとす
れば、ポジシヨンセンサ６の位置が結像レンズ５
の後側焦点位置上にある場合には、 ｄ＝dof／1000×Ｄ なる関係が成立する。なお、第１図からも明らか
なように、被検レンズＬの挿入位置は、結像レン
ズ５の前側焦点位置にほぼ一致している。ここで
重要なのは、距離ｄが屈折力Ｄに比例することで
あるので以下簡単のために比例定数を１とおいて
説明する。このように距離ｄは屈折力Ｄと比例関
係にあるのでポジシヨンセンサ上での距離ｄを測
定すれば被検レンズＬの屈折力Ｄを知ることがで
きる。

しかしながら、光路中の被検レンズＬが円柱面
を含む場合には、一対の光源の像１a′，１c′のポ
ジシヨンセンサ６上での距離と、一対の光源の像
１b′，１d′のポジシヨンセンサ６上での距離とは
等しくならないばかりでなく、ねじれの影響を受
けて、被検レンズＬとして球面レンズを挿入した
場合の一対の像の方向ｘ，ｙに対して円柱レンズ
の主径線方向に応じた角度傾いた方向に像が生ず
ることになる。すなわちポジシヨンセンサ６の表
面を示した第４図において、方向ｘは、被検レン
ズＬとして球面レンズを挿入した場合にポジシヨ
ンセンサ６上に生ずる一対の光源１ｂ，１ｄの像
を結んだ方向であり、方向ｙは、被検レンズＬと
して球面レンズを挿入した場合にポジシヨンセン
サ６上に生ずる一対の光源１ａ，１ｃの像を結ん
だ方向であり、（第３図参照）被検レンズＬとし
てある円柱レンズを挿入した場合にポジシヨンセ
ンサ６の表面に光源１ａ乃至１ｄの像１a′乃至１
d′が図の如く生じている。いま、像１a′と１c′間
の距離を方向ｙへ射影した距離をy₁、像１b′と１
d′間の距離を方向ｘへ射影した距離をx₁、像１
a′と１c′間の距離を方向ｘへ射影した距離をx₂、
像１b′と１d′間の距離を方向ｙへ射影した距離を
y₂、主径線軸度θ、被検レンズの一方の主径線方
向での度数D₁、被検レンズの他方の主径線方向
での度数D₂とすると、 D₁＋D₂＝x₁＋y₁ ……(1) D² ₁＋D² ₂＝x² ₁＋x² ₂＋y² ₁＋y² ₂ ……(1) x₂＝−y₂sinθ・cosθ（D₁−D₂） ……(3) なる関係が成立するので、 D₁＝（x₁＋y₁）＋√（x₁−y₁）²＋2x₂ ²＋2y₂
²／２……(4) D₂＝（x₁＋y₁）−√（x₁−y₁）²＋2x₂ ²＋2y₂
²／２……(5) θ＝１／２sin^-1x²／D₁−D₂ ……(6) によつて被検レンズＬのデータD₁，D₂，θが得
られる。式(4)乃至(6)では実際には光学系等の組み
方によつて前述の球面レンズの場合で述べた如く
適当な比例定数が掛かるが、説明を簡略化するた
め比例定数を１としてある。すなわち、式(4)乃至
(6)でもわかる如く、ポジシヨンセンサー６上での
像１ａ乃至１ｄの位置から対応する像１a′−１
c′，１b′−１d′間距離を方向ｘ，ｙへ射影した距
離x₁，x₂，y₁，y₂（被検レンズが球面レンズであ
れば、x₁＝x₂＝y₁＝y₂）を求めることによつて被
検レンズＬの度数D₁，D₂と主径線軸度θが求ま
ることになる。すなわち式(1)乃至(3)から明らかな
如く、未知数D₁，D₂，θが３つで、式が３つで
あるから、比例定数がどうであろうとも距離x₁，
x₂，y₁，y₂に対して未知数D₁，D₂，θは１対１
にて定まることになる。従つて、実際の装置で
は、比例定数の設定等困難な点もあるので、距離
x₁，x₂，y₁，y₂を被検レンズＬの度数D₁，D₂、
主径線軸度θに対応せしめる如く、あらかじめ度
数D₁，D₂及び主径線軸度θが既知の種々のレン
ズを実測し、各々において測定された距離x₁，
x₂，y₁，y₂をその時の被測定レンズの度数D₁，
D₂及び主径線軸度θに対応せしめて記憶回路に
記憶させておく。そして、度数D₁，D₂及び主径
線軸度θが未知のレンズを光路中に挿入した場合
には、測定された距離x₁，x₂，y₁，y₂に対応せし
めて記憶回路に記憶された度数D₁，D₂及び主径
線軸度θを呼び出す如く成し、その呼び出された
値として、上述の未知のレンズの度数D₁，D₂及
び主径線軸度θを得ることができる。

なお、以上の説明は最適な例であつて、例えば
４つの光源は、第２図の如く対を成す光源の方向
が直交する必要は必ずしもなく、あらかじめ既知
でありさえすれば、４つの光源像の位置とレンズ
の度数D₁，D₂及び主径線軸度θとを対応させる
ことができる。

また、第６図ｂ、第７図ｂからもわかる如く絶
対値が等しく符号の異なる被検レンズの場合には
センサ６上での像の位置が同じである。従つて、
レンズが凸か凹かを自動的に判断するためには、
光源１ａ，１ｃの上下が像の上下とどのような関
係にあるか、すなわち、光源１ａ，１ｃに対応す
るボケた像が光源の位置と逆転していれば（第６
図）被検レンズは凹であり、そのままであれば
（第７図）被検レンズは凸レンズである。検出の
ための具体的な手法としては、光源１ａを点灯し
た時のポジシヨンセンサ６から出力される座標値
と、光源１ｃを点灯した時のポジシヨンセンサ６
から出力される座標値とを比較する比較手段を設
ければ、比較手段の出力によつて被検レンズの凸
か凹かを判定できる。

以上述べた如く本発明によれば、光学系に可動
部がなく、すべて静止した状態で測定を行なうこ
とができ、従つて短時間に測定を行なえる構造簡
単なレンズメータを得ることができる。また、本
発明によれば、被検レンズの屈折力と受光素子上
での光源の像間隔との関係は、コリメータレンズ
の焦点距離と光源からの光束の被検レンズの挿入
位置での高さとに依存するので、設計の自由度が
大きい、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な一実施例の光学系を示
す図、第２図は第２図のＡ−Ａ矢視図、第３図は
被検レンズが球面レンズである場合に示すポジシ
ヨンセンサ上に結ばれる光源像の図、第４図は被
検レンズが円柱面を含むレンズである場合にポジ
シヨンセンサ上に結ばれる光源像の図、第５図ａ
は被検レンズ非挿入時の光路図、第５図ｂはその
場合におけるポジシヨンセンサ上の光源像を示す
図、第６図ａは被検レンズが凹レンズである場合
における光路図、第６図ｂはその場合におけるポ
ジシヨンセンサ上の光源像を示す図、第７図ａは
被検レンズが凸レンズである場合における光路
図、そして、第７図ｂはその場合におけるポジシ
ヨンセンサ上の光源像を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕、１ａ−１ｄ……光源、
２……コンデンサレンズ、３……ピンホール、４
……コリメータレンズ、５……結像レンズ、６…
…ポジシヨンセンサ、７……変換装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光軸に対して垂直な平面上において該光軸を
   挟んで対向するように配置された４つの発光部
   と、該光軸上に配置されたピンホールと、前記４
   つの発光部と前記ピンホールとの間に配置され前
   記４つの発光部からの光を前記ピンホール上に集
   光するコンデンサーレンズと、前記ピンホールの
   位置に前側焦点位置を有するコリメータレンズ
   と、前記コリメータレンズからの光束を集光する
   結像レンズと、該結像レンズの後側焦点位置に配
   置された受光素子とを有し、前記結像レンズの前
   側焦点位置近傍を被検レンズの挿入位置とし、前
   記光軸を挟んで対向する１対の発光部の前記受光
   素子上での像間の距離をｄ、該被検レンズの挿入
   位置における前記発光部からの光束中心と前記光
   軸との距離をdo、前記結像レンズの焦点距離を
   ｆ、被検レンズの屈折力をＤとするとき、 ｄ＝dof／1000×Ｄ なる関係を満たす如く構成され、前記受光素子は
   該受光素子上に形成される前記４つの発光部の像
   の位置に対応する信号を発生し、該受光素子から
   の信号により被検レンズの屈折力及び主径線軸度
   を求めることを特徴とする自動レンズメータ。