JPH05231985A

JPH05231985A - 光学系における屈折力の測定方法および測定装置

Info

Publication number: JPH05231985A
Application number: JP4073352A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Suzuki; 敏行鈴木; Yoshinobu Ogawa; 義信小川; Kazuto Miyajima; 和人宮嶋
Original assignee: TOOMEE KK; Tomey Corp
Current assignee: TOOMEE KK; Tomey Corp
Priority date: 1992-02-25
Filing date: 1992-02-25
Publication date: 1993-09-07
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: US5408311A; EP0558015B1; EP0558015A2; EP0558015A3; DE69314681D1; DE69314681T2; JP3150404B2

Abstract

(57)【要約】【目的】光学系の屈折力を高精度に測定することがで
きる、検影法を基本原理とした新規な屈折力測定方法を
提供すること。【構成】被検光学系１０と、該被検光学系を透過した
光束を検知する測定用受光素子１４との間の光路上に、
回転方向に対する傾斜角度が二種以上のエッジ部を有す
る窓部を備えた回転板３２を配し、それを回転せしめる
ことにより、被検光学系からの透過光を断続せしめて測
定用受光素子１４に投射せしめると共に、該測定用受光
素子１４にてかかる光束の断続を少なくとも３個の受光
点で検知する一方、かかる回転板３２の回転位置を検出
する位置検出手段４２を設けて、測定用受光素子１４に
て出力される測定信号に対応した回転板３２の回転角度
を検出し、該回転板３２における所定の基準位置からの
回転角度の変化量に基づいて、被検光学系１０の屈折力
を求めるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、眼鏡レンズやコンタクトレンズ
等の光学系における屈折力を測定するための測定方法お
よび測定装置に係り、より詳しくは、光学系の屈折力を
容易に且つ高精度に測定することのできる、検影法を基
本原理とした光学系における屈折力の測定方法および測
定装置に関するものである。

【０００２】

【背景技術】従来から、眼の屈折異常矯正用レンズや光
学器械用レンズ等の各種光学系における屈折力を測定す
る装置の一種として、特開昭６１−２８０５４４号公報
や特開昭６３−４６１３０号公報等に示されている如
く、被検光学系に対して所定の光束を投射し、該被検光
学系を透過せしめられた光を測定用受光素子にて検知す
ることにより、この透過光の移動方向や速度、歪に基づ
いて、かかる被検光学系における屈折力を測定するよう
にした、検影法を基本原理としたものが知られている。

【０００３】ところで、このような従来の屈折力測定装
置では、被検光学系を透過した光束の移動方向や速度、
歪を測定用受光素子にて検出するために、エッジ部が回
転方向に対して二種以上の傾斜角度を有するスリットを
設けた回転ドラムや回転板を光路上に配して光束を断続
せしめるようになっていると共に、測定用受光素子とし
て、光軸を中心として二対以上の対を為す位置に光電変
換素子が配されたものが用いられており、それら各対を
為す光電変換素子の出力の位相差から、被検光学系にお
ける屈折力を求めるようになっている。

【０００４】しかしながら、かくの如き構造の屈折力測
定装置においては、回転ドラムや回転板に設けられたス
リットにおけるエッジ部の傾斜角度と、測定用受光素子
に設けられた各対を為す光電変換素子の配設位置とが、
互いに対応している必要があり、それらを独立して設定
することができなかったために、設計に自由度がなく、
製作や調整が難しかった。

【０００５】さらに、回転ドラムを用いる場合には、ド
ラム表面が曲面であるために、回転方向に対してスリッ
トのエッジ部を実質的に直線と為すことが極めて難し
く、また、回転板を用いる場合にも、回転方向に対する
スリットのエッジ部の傾斜角度を半径方向において一定
と為すことが難しい。そのために、被検光学系の屈折力
に応じて光束を断続する位置が変化するエッジ部の全長
に亘って、前記測定用受光素子に設けられた光電変換素
子の配設位置との対応関係を高精度に保つことが、極め
て難しかったのであり、それ故に、測定精度が充分に確
保し難いという問題があったのである。

【０００６】しかも、上述のような屈折力測定装置にお
いては、各対を為す光電変換素子の出力の位相差から、
被検光学系における屈折力を求めるに際して、スリット
にて断続された光束の移動速度、即ち回転ドラム乃至は
回転板の回転速度が一定であるという前提にたっている
が、実際には、回転ドラムや回転板の回転速度を常に一
定に保つことは難しく、その回転むらによっても、測定
誤差が発生し易いという問題もあったのである。

【０００７】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、上述の如き事情
を背景として為されたものであって、その解決課題とす
るところは、光束を断続するためのスリットにおけるエ
ッジ部の傾斜角度と、測定用受光素子に設けられる光電
変換素子の配設位置とを、互いに対応させる必要がな
く、装置の設計自由度が有利に確保され得ると共に、高
度な測定精度を容易に得ることができ、しかも、光束を
断続するスリットの速度変化に対する補正も容易に行な
うことのできる光学系における屈折力の測定方法および
測定装置を提供することにある。

【０００８】

【解決手段】そして、かかる課題を解決するために、本
発明にあっては、被検光学系に対して所定の光束を投射
すると共に、該被検光学系と共役となる位置に配した測
定用受光素子により、該被検光学系を透過した光束を検
知し、かかる測定用受光素子からの出力信号に基づい
て、該被検光学系における屈折力を測定するに際して、
光透過率が互いに異なる二つ以上の領域が、回転方向に
対する傾斜角度が二種以上の境界線をもって形成された
回転板を、前記被検光学系と前記測定用受光素子との間
の光路上に配して一軸回りに回転せしめることにより、
前記被検光学系を透過した光束を断続せしめて、前記測
定用受光素子に投射せしめると共に、該測定用受光素子
により、かかる光束の断続を、少なくとも３個の受光点
において検知する一方、前記回転板の回転位置を検出す
るための位置検出手段を設けて、前記測定用受光素子に
て出力される測定信号に対応した前記回転板の回転角度
を検出し、該回転板における所定の基準位置からの回転
角度の変化量に基づいて、前記被検光学系の屈折力を求
める光学系における屈折力の測定方法を、その特徴とす
るものである。

【０００９】また、本発明にあっては、（ａ）被検光学
系に対して、その一方の側に所定距離を隔てて位置せし
められた光源と、（ｂ）被検光学系に対して、該光源と
は反対側に所定距離を隔てて、かかる被検光学系と共役
となる位置に配置せしめられた、少なくとも３個の受光
点を有し、各々の受光点に投射せしめられる光の断続を
検知して、測定信号を出力する測定用受光素子と、
（ｃ）かかる被検光学系に対して所定の光束を投射する
投射光学系と、（ｄ）該被検光学系を透過した光束を所
定領域内に集光させる集光光学系と、（ｅ）該集光光学
系を透過した光束を前記測定用受光素子に導く結像光学
系と、（ｆ）光透過率が互いに異なる二つ以上の領域
が、回転方向に対する傾斜角度が二種以上の境界線をも
って設けられていると共に、回転軸心回りに少なくとも
一つの位置検出用スリットが設けられており、前記被検
光学系と前記測定用受光素子との間の光路上において、
該光路に対して垂直な方向に広がって配されて、かかる
光透過率が互いに異なる領域の境界線が、前記被検光学
系を透過した光束上を移動するように、該光路に平行な
軸心回りに回転せしめられる回転板と、（ｇ）該回転板
に設けられた前記位置検出用スリットを通過せしめられ
る光の断続を検知して、該回転板の回転位置信号を出力
する位置検出用受光素子と、（ｈ）該位置検出用受光素
子にて出力される回転位置信号と、前記測定用受光素子
にて出力される測定信号とに基づいて、かかる測定信号
に対応した前記回転板の回転角度を検出し、該回転板に
おける所定の基準位置からの回転角度の変化量に基づい
て、前記被検光学系の屈折力を計算する処理系とを、含
む光学系における屈折力の測定装置をも、その特徴とす
るものである。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を更に具体的に明らかにするた
めに、本発明の実施例について、図面を参照しつつ、詳
細に説明することとする。

【００１１】先ず、図１には、本発明に従う構造とされ
た屈折力測定装置の概略構成図が、示されている。この
図において、１０は、屈折力等を測定すべき被検光学系
としての被検レンズであり、その一方の側には光源１２
が、また他方の側には測定用受光素子１４が、それぞれ
所定距離を隔てて配置されている。そして、光源１２か
ら発せられて被検レンズ１０を透過せしめられた光が、
測定用受光素子１４にて検知され得るようになってい
る。

【００１２】より詳細には、光源１２は、赤外線発光ダ
イオード等によって構成される。また、この光源１２と
被検レンズ１０との間の光路上には、投射光学系として
の投射レンズ１６が配設されている。そして、この投射
レンズ１６により、光源１２からの光が略平行光線とさ
れて、被検レンズ１０に対して投射されるようになって
いる。

【００１３】また、被検レンズ１０と受光素子１４との
間の光路上には、集光光学系としての集光レンズ１８と
結像光学系としての結像レンズ２０とが、互いに所定距
離を隔てて配設されている。そして、被検レンズ１０を
透過せしめられた透過光が、集光レンズ１８によって、
集光せしめられた後、結像レンズ２０により、受光素子
１４の受光面に導かれるようになっている。

【００１４】すなわち、これら集光レンズ１８および結
像レンズ２０によって、受光素子１４の受光面が、被検
レンズ１０に対して共役とされているのであり、被検レ
ンズ１０の一定位置に入射された光が、該被検レンズ１
０の屈折力等に拘わらず、受光素子１４の受光面におけ
る一定位置に導かれるようになっている。

【００１５】そこにおいて、かかる受光素子１４は、少
なくとも三つの受光点を備えていれば良いが、本実施例
のものにあっては、図２に示されているように、その受
光面上において、光軸上に位置せしめられる第一の光電
変換素子２２と、その回りに所定距離を隔てて配された
第二，第三，第四及び第五の光電変換素子２４，２６，
２８，３０を、備えている。なお、特に本実施例では、
第二，第三，第四及び第五の光電変換素子２４，２６，
２８，３０が、第一の光電変換素子２２を中心とする正
方形の四隅部に位置して配設されている。

【００１６】従って、上述の如き構成とされた屈折力測
定装置においては、実質上、受光素子１４における第一
〜第五の光電変換素子２２，２４，２６，２８，３０の
配設位置にそれぞれ対応する、被検レンズ１０上の５点
にのみ、光束が投射されるものと考えても、差し支えな
い。

【００１７】さらに、上述の如き光学系を備えた屈折力
測定装置の光路上には、集光レンズ１８と結像レンズ２
０との間に位置して、回転板３２が、光路に対して直角
な方向に広がる状態で、且つ該光路に平行な軸心３３回
りに回転可能に配設されている。

【００１８】この回転板３２は、図３に示されている如
く、全体として円板形状を呈しており、周方向に９０°
ずつ隔たった位置には、それぞれ、略扇形形状の窓部３
４が、互いに同一形状をもって周方向に等間隔に設けら
れている。そして、これらの窓部３４が、光路と交差す
る位置に配設されている。

【００１９】ここにおいて、かかる回転板３２の窓部３
４は、回転板３２の回転方向前方に位置する前方エッジ
部３６と、回転方向後方に位置する後方エッジ部３８と
が、何れも直線状とされている。また、前方エッジ部３
６と回転板３２の回転中心上の任意の一円周との交点上
における、それら前方エッジ部３６と円周接線との交差
角度：αが、全ての窓部３４において等しくなるよう
に、また後方エッジ部３８と回転板３２の回転中心上の
任意の一円周との交点上における、それら後方エッジ部
３８と円周接線との交差角度：βが、全ての窓部３４に
おいて等しくなるように、各窓部３４の形状が設定され
ている。

【００２０】なお、特に本実施例では、回転板３２上に
おける光路中心の軌跡としての一円周と前方エッジ部３
６および後方エッジ部３８との交点上における、該前方
エッジ部３６および後方エッジ部３８の円周接線に対す
る交差角度が、互いに９０°の相対的角度差を有するよ
うに、例えばα＝４５°，β＝４５°に設定されてい
る。

【００２１】また、かくの如き回転板３２は、集光レン
ズ１８から結像レンズ２０側に、該集光レンズ１８の焦
点距離だけ隔たった位置に配設されている。それによ
り、被検レンズ１０が配設されていない状態下では、図
４に示されているように、光束が、集光レンズ１８によ
って一点に集光された焦点：Ｏ上で、回転板３２によっ
て断続せしめるようになっている。なお、図４中、Ｍ
は、回転板３２の回転中心であり、Ｒは、回転板３２の
回転中心と光路中心との間の距離である。

【００２２】そして、或る屈折力を有する被検レンズ１
０が配設された場合には、該被検レンズ１０の屈折力に
応じて、光路上における光束の集光点が変化することか
ら、回転板３２が配設された、焦点：Ｏを含む光路の垂
直平面上において光束が広がることとなる。即ち、受光
素子１４における第一〜第五の光電変換素子２２，２
４，２６，２８，３０の配設位置にそれぞれ対応する被
検レンズ１０上の５点に投射された光だけを考えると、
図５に例示されているように、焦点：Ｏを含む光路の垂
直平面上において、それら５点に投射された光が、被検
レンズ１０の屈折力に応じて、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ
４，Ｐ５の各点に広がることとなるのである。

【００２３】また、被検レンズ１０がプリズム量を有す
る場合には、図６に例示されているように、受光素子１
４における第一〜第五の光電変換素子２２，２４，２
６，２８，３０の配設位置にそれぞれ対応する被検レン
ズ１０上の５点に投射された光が、焦点：Ｏを含む光路
の垂直平面上において、被検レンズ１０のプリズム量に
応じて、全体として、焦点：ＯからＰ１′，Ｐ２′，Ｐ
３′，Ｐ４′，Ｐ５′の各点に変位せしめられることと
なる。

【００２４】従って、回転板３２が配設された、焦点：
Ｏを含む光路の垂直平面上における、これら５点：Ｐ
１′，Ｐ２′，Ｐ３′，Ｐ４′，Ｐ５′（又は、Ｐ１，
Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５）の、焦点：Ｏからの変位量お
よび変位方向を測定することによって、それらの値か
ら、被検レンズ１０における屈折力およびプリズム量を
求めることが可能となるのである。

【００２５】そして、ここにおいて、それら５点：Ｐ
１′，Ｐ２′，Ｐ３′，Ｐ４′，Ｐ５′（又は、Ｐ１，
Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５）の、焦点：Ｏからの変位量お
よび変位方向は、回転板３２を一定の角速度で回転させ
た場合に、該回転板３２に設けられた窓部３４のエッジ
部３６，３８が各点：Ｐ１′，Ｐ２′，Ｐ３′，Ｐ
４′，Ｐ５′（又は、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５）
を通過する際の、該回転板３２における所定の基準位置
からの回転角度の変化量に基づいて、測定することがで
きるのである。

【００２６】以下、かかる回転板３２の回転角度の変化
量から、５点：Ｐ１′，Ｐ２′，Ｐ３′，Ｐ４′，Ｐ
５′の焦点：Ｏからの変位量および変位方向を求めるた
めの機構および方法について、説明する。

【００２７】先ず、回転板３２には、図３に示されてい
るように、その外周部分において、基準回転位置を決定
するための位置検出用スリット４０が設けられている。
なお、特に本実施例では、測定精度を高めるために、回
転板３２の各窓部３４における前方エッジ部３６に対応
した位置に、それぞれ第一のスリット４０ａが設けられ
ていると共に、各窓部３４における後方エッジ部３８に
対応した位置に、それぞれ第二のスリット４０ｂが設け
られている。また、これら第一のスリット４０ａと第二
のスリット４０ｂとは、互いに異なる周方向長さをもっ
て形成されており、識別可能とされている。

【００２８】さらに、図１に示されているように、これ
らの位置検出用スリット４０ａ，４０ｂの回転軌跡上に
対応する位置には、回転位置検出用の光源と受光素子
を、回転板３２を挟んだ両側に備えてなる回転位置検出
センサ４２が、配設されている。そして、この回転位置
検出センサ４２により第一及び第二のスリット４０ａ，
４０ｂを検知することにより、回転板３２の基準回転位
置信号が出力されるようになっている。

【００２９】そして、図７に示されているように、この
回転位置検出センサ４２からの出力信号：Ｓと、前記受
光素子１４における第一〜第五の光電変換素子２２，２
４，２６，２８，３０からの出力信号：Ｑ１，Ｑ２，Ｑ
３，Ｑ４，Ｑ５とが、信号処理回路４４に入力され、こ
の信号処理回路４４において、回転板３２が配設され
た、焦点：Ｏを含む光路の垂直平面上における前記５
点：Ｐ１′，Ｐ２′，Ｐ３′，Ｐ４′，Ｐ５′の位置信
号を含む処理信号：Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５が、
出力されることとなる。

【００３０】具体的には、被検レンズ１０が配設されて
いない状態を考えると、回転位置検出センサ４２からの
出力信号：Ｓおよび受光素子１４における第一の光電変
換素子２２からの出力信号：Ｑ１として、それぞれ、図
８に示されている如き信号が得られることとなる。な
お、図８は、時間軸を横軸にとって各出力信号を表すも
のであり、そこにおいて、回転位置検出センサ４２から
の出力信号：Ｓ上において、Ｓa およびＳb は、それぞ
れ、第一のスリット４０ａおよび第二のスリット４０ｂ
を通じて透過される光の立上り点を示すものである。ま
た、受光素子１４からの出力信号：Ｑ１上において、Ｑ
a およびＱb は、第一の光電変換素子に対する光束の入
射位置および遮光位置を示すものであり、Ｑa 〜Ｑb の
間が入射状態にあり、Ｑb 〜Ｑa の間が遮光状態にあ
る。

【００３１】そして、これらの出力信号：Ｓ，Ｑ１は、
信号処理回路４４に入力される。然して、この信号処理
回路４４において、回転位置検出センサ４２の出力信
号：Ｓ上における第一のスリット４０ａを通じて透過さ
れる光の立上り点：Ｓa と、受光素子１４の出力信号：
Ｑ１上における光束入射位置：Ｑa との時間差：ＴVaが
算出されると共に、回転位置検出センサ４２の出力信
号：Ｓ上における第二のスリット４０ｂを通じて透過さ
れる光の立上り点：Ｓb と、受光素子１４の出力信号：
Ｑ１上における光束遮光位置：Ｑb との時間差：ＴVbが
算出されて、それらの時間差：ＴVa，ＴVbを含む信号と
して、処理信号：Ｖ１が出力されることとなるのであ
る。

【００３２】さらに、この処理信号：Ｖ１は、カウンタ
４６に入力される（図７参照）。そして、このカウンタ
４６において、ＣＰＵから入力されるクロック数に合わ
せてカウントされることにより、かかる処理信号：Ｖ１
が、カウント値であるデータ：Ｖ１c に変換された後、
演算処理回路４８に送られるようになっている。

【００３３】一方、光路上に被検レンズ１０を配設した
場合には、図６に示されているように、回転板３２が配
設された、焦点：Ｏを含む光路の垂直平面上における、
第一の光電変換素子２２に入射される光束の通過点：Ｐ
１′が変化するために、前記被検レンズ１０を配設しな
い状態（図５参照）に比べて、かかる光束を断続せしめ
る際の回転板３２の回転角度が、θだけ変化する。

【００３４】それ故、例えば、受光素子１４における第
一の光電変換素子２２からの出力信号：Ｑ１′として、
図９に示されている如き信号が得られる。なお、図９
中、回転位置検出センサ４２からの出力信号：Ｓには、
当然に、被検レンズ１０を配設することによる変化は生
じない。

【００３５】そして、これら回転位置検出センサ４２か
らの出力信号：Ｓおよび受光素子１４からの出力信号：
Ｑ１′は、前記被検レンズ１０が配設されていない場合
と同様、信号処理回路４４に入力されて同様に処理され
ることにより処理信号：Ｖ１′とされ、更にカウンタ４
６に入力されてカウント値に変換されることによりデー
タ：Ｖ１c ′とされて、演算処理回路４８に送られるこ
ととなる。

【００３６】従って、かかる演算処理回路４８におい
て、入力されるデータ：Ｖ１c ，Ｖ１c ′（ＴVa，ＴVb
及びＴVa′，ＴVb′）に対し、〔カウント値→回転角
度〕の一定倍率を乗ずることによって、図１０に概略説
明図が示されている如く、回転板３２の窓部３４におけ
る前方エッジ部３６および後方エッジ部３８が基準点：
Ｏを通過する際の回転角度：θA₀, θB₀と、それら前方
エッジ部３６および後方エッジ部３８が被検レンズ１０
により変位せしめられた光束通過点：Ｐ１′を通過する
際の回転角度：θA , θB が、それぞれ、求められるの
である。

【００３７】なお、これらの回転板３２における回転角
度：θA₀, θB₀およびθA , θB は、何れも、回転板３
２の第一及び第二のスリット４０ａ，４０ｂに対応した
回転位置（図８，１０中、回転位置検出センサ４２から
の出力信号：Ｓ上におけるＳa ，Ｓb 点）を基準として
求められたものを、一つの回転角度の基準位置（図１０
中、Ｘ軸方向）に対する回転角度に換算したものであ
る。

【００３８】そうすると、このようにして求められた回
転板３２における回転角度：θA₀,θB₀およびθA , θB
から、幾何学の定理より、下記（１），（２），
（３），（４）の関係式が導かれる。

【００３９】ｒ１＝Ｒ・ cosθA₀ ・・・（１）ｒ２＝Ｒ・ cosθB₀ ・・・（２）（Ｒ＋ｘ）・ cosθA ＋ｙ・ sinθA ＝ｒ１・・・（３）（Ｒ＋ｘ）・ cosθB ＋ｙ・ sinθB ＝ｒ２・・・（４）但し、Ｒ：回転板３２の回転中心：Ｍと基準点：Ｏと
の間の距離ｒ１：回転板３２における窓部３４の前方エッジ部３６
の延長線と、回転板３２の回転中心：Ｍを通る該延長線
の垂線との交点の軌跡の半径ｒ２：回転板３２における窓部３４の後方エッジ部３８
の延長線と、回転板３２の回転中心：Ｍを通る該延長線
の垂線との交点の軌跡の半径

【００４０】また、上記（３），（４）式より、下記
（５），（６）の関係式が得られる。

【００４１】

【数１】

【００４２】

【数２】

【００４３】それ故、これら（５），（６）式より、回
転板３２が配設された、焦点：Ｏを含む光路の垂直平面
上における光束の通過点：Ｐ１′の、焦点：Ｏからの変
位量および変位方向を算出することができるのである。

【００４４】また、上述の如き処理を、回転板３２が配
設された光路上における他の光束の通過点：Ｐ２′，Ｐ
３′，Ｐ４′，Ｐ５′にも適用することによって、それ
ら各点においても同様に、焦点：Ｏからの変位量および
変位方向を算出することができる。

【００４５】なお、本実施例では、回転板３２が、焦
点：Ｏ上に配されており、被検レンズ１０が配設されて
いない状態下では、受光素子１４の各光電変換素子２
２，２４，２６，２８，３０における出力信号：Ｑ１，
Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５が、互いに同一となり、回転板
３２の回転速度がわかれば、ＴVa，ＴVbは算出できるこ
とから、回転位置検出センサ４２からの出力信号：Ｓに
基づいて、ＴVa，ＴVbを演算処理回路４８において求め
るようにしても良い。

【００４６】そして、このようにして得られた各点：Ｐ
１′，Ｐ２′，Ｐ３′，Ｐ４′，Ｐ５′の、回転板３２
が配設された、焦点：Ｏを含む光路の垂直平面上での位
置から、被検レンズ１０の屈折力およびプリズム量を求
めることができるのである。

【００４７】すなわち、それら各点：Ｐ１′，Ｐ２′，
Ｐ３′，Ｐ４′，Ｐ５′の、回転板３２が配設された、
焦点：Ｏを含む光路の垂直平面上における座標値：ｘ，
ｙを、Ｐ１′＝（ｘ１，ｙ１）Ｐ２′＝（ｘ２，ｙ２）Ｐ３′＝（ｘ３，ｙ３）Ｐ４′＝（ｘ４，ｙ４）Ｐ５′＝（ｘ５，ｙ５）とすると、眼鏡光学のプレンティスの公式より、下記
（７）〜（１２）式が成立する。

【００４８】Ｄ１＝（ｘ２−ｘ３−ｘ４＋ｘ５）／４・・・（７）Ｄ２＝（ｘ２＋ｘ３−ｘ４−ｘ５）／４・・・（８）Ｄ３＝（ｙ２−ｙ３−ｙ４＋ｙ５）／４・・・（９）Ｄ４＝（ｙ２＋ｙ３−ｙ４−ｙ５）／４・・・（１０）Ｈｘ＝（ｘ２＋ｘ３＋ｘ４＋ｘ５）／４＝ｘ１・・・（１１）Ｈｙ＝（ｙ２＋ｙ３＋ｙ４＋ｙ５）／４＝ｙ１・・・（１２）

【００４９】これら（７）〜（１２）式において、Ｈ
ｘ，Ｈｙは、偏心乃至はプリズム量を表すものであり、
Ｄ１〜Ｄ４は、被検レンズの球面屈折力：Ｓ，円柱屈折
力：Ｃ，円柱軸角度：Ａ値より、下記（１３）〜（１
６）式として与えられる量である。

【００５０】Ｄ１＝Ｓ＋Ｃ・sin²Ａ・・・（１３）Ｄ２＝−Ｃ・ sinＡ・ cosＡ・・・（１４）Ｄ３＝−Ｃ・ sinＡ・ cosＡ・・・（１５）Ｄ４＝Ｓ＋Ｃ・cos²Ａ・・・（１６）

【００５１】従って、被検レンズの屈折力は、下記（１
７），（１８），（１９）の式にて算出することができ
るのである。Ｓ＝（Ｄ₁＋Ｄ₄−Ｃ）／２・・・（１７）Ｃ＝｛（Ｄ₁−Ｄ₄）²＋（Ｄ₂＋Ｄ₃）²｝^1/2 ・・・（１８）Ａ＝〔tan ^-1｛（Ｄ₂＋Ｄ₃）／（Ｄ₁−Ｄ₄）｝〕／２・・・（１９）

【００５２】すなわち、上述の如き屈折力測定装置によ
れば、受光素子１４における第一〜第五の光電変換素子
２２，２４，２６，２８，３０からの出力信号を、各
々、回転位置検出センサ４２からの出力信号と比較処理
することによって得られる、焦点：Ｏを含む光路の垂直
面上における、それら第一〜第五の光電変換素子２２，
２４，２６，２８，３０の配設位置にそれぞれ対応する
各点：Ｐ１′，Ｐ２′，Ｐ３′，Ｐ４′，Ｐ５′の位置
（座標値）から、被検レンズ１０の屈折力およびプリズ
ム量が求められることから、それら第一〜第五の光電変
換素子２２，２４，２６，２８，３０を、受光面上に対
を為して配する必要もなく、且つその配設位置を回転板
３２に設けられた窓部３４のエッジ部３６，３８に対応
させる必要もないのである。

【００５３】それ故、かかる屈折力測定装置において
は、受光素子１４における第一〜第五の光電変換素子２
２，２４，２６，２８，３０の配設位置と、回転板３２
における窓部３４の形状を、互いに独立して設計するこ
とができるのであり、それによって装置の設計自由度が
有利に確保され得ることとなる。

【００５４】しかも、かかる屈折力測定装置において、
焦点：Ｏを含む光路の垂直面上における各点：Ｐ１′，
Ｐ２′，Ｐ３′，Ｐ４′，Ｐ５′の位置（座標値）は、
回転板３２に設けられた窓部３４のエッジ部３６，３８
がそれら各点を通過する際の該回転板３２の回転角度か
ら計算によって求められることから、かかる窓部３４の
エッジ部３６，３８の形状は、数学的に既知である限
り、極めて高精度な屈折力の測定が可能となるのであ
る。

【００５５】なお、このことからも明らかなように、回
転板３２における窓部３４のエッジ部３６，３８は、数
学的に既知である限り、直線状である必要はないのであ
り、例えば、図１１に示されている如き、曲線形状（例
示のものは円弧形状）のエッジ部３６，３８を有する窓
部３４を備えた回転板も、採用可能である。

【００５６】また、上述の如き屈折力測定装置によれ
ば、焦点：Ｏを含む光路の垂直面上での第一〜第五の光
電変換素子２２，２４，２６，２８，３０の配設位置に
それぞれ対応する各点：Ｐ１′，Ｐ２′，Ｐ３′，Ｐ
４′，Ｐ５′の位置（座標値）を、互いに独立して求
め、それら各点の変位量から、被検レンズ１０の屈折力
やプリズム量が求められることから、光電変換素子の配
設形態やその配設数等を適当に設定することにより、装
置の測定精度等を極めて広い範囲に亘って、適宜、設定
することができるのであり、それによって、比較的単純
な屈折力を有するレンズ用の簡単な屈折力測定装置か
ら、複雑な屈折力を有するレンズにも使用可能な高精度
な屈折力測定装置まで、要求に応じた性能を実現するこ
とが可能となるのである。

【００５７】そして、特に、かかる屈折力測定装置にお
いては、光電変換素子の配設数や配設位置を適当に設定
することにより、従来の各対を為す光電変換素子の出力
の位相差から被検レンズの屈折力を求める装置では極め
て困難であったプリズム量の測定や、多焦点レンズ等の
屈折力の測定も、可能となるのである。

【００５８】さらに、上述の如き屈折力測定装置におい
ては、回転位置検出センサ４２によって、回転板３２の
回転速度に対応した出力信号が、常に、得られることか
ら、かかる出力信号に基づいて、回転板３２の回転速度
を監視し、かかる回転速度の変化に応じて、測定信号に
対し、容易に補正を加えることができるのであり、それ
によって、かかる回転板３２の回転速度のばらつきによ
る測定精度の低下も、有利に軽減乃至は防止され得るこ
ととなる。

【００５９】具体的には、上記実施例において、回転位
置検出センサ４２からの出力信号：Ｓ上での第一のスリ
ット４０ａによる立上り点：Ｓa ，Ｓa 間の基準時間：
Ｔaおよび第二のスリット４０b による立上り点：Ｓb
，Ｓb 間の基準時間：Ｔb （本実施例では、Ｔa ＝Ｔb
）およびそれら第一及び第二のスリット４０ａ，４０
ｂによる立上り点：Ｓa ，Ｓb 間の基準時間：Ｔabを設
定し、メモリ５０に記憶しておく（図８参照）。また、
図７に示されている如く、被検レンズ１０の屈折力測定
に際し、実測された出力信号：Ｓをカウンタ４６に入力
せしめ、該出力信号：Ｓ上でのＳa ，Ｓa 間の実測時
間：Ｔa ′，Ｓb ，Ｓb 間の実測時間：Ｔb′およびＳa
，Ｓb 間の実測時間：Ｔab′を、クロック数として、
演算処理回路４８に入力せしめる。そして、この演算処
理回路４８において、それら実測時間：Ｔa ′，Ｔb
′，Ｔab′と基準時間：Ｔa ，Ｔb ，Ｔabとの比から
補正係数を決定し、かかる補正係数を、前記カウンタ４
６から入力されるデータ：Ｖ１c ′〜Ｖ５c ′に対して
乗ずることにより、回転板３２の回転むら補正を行なう
ことができるのである。

【００６０】なお、特に本実施例においては、回転板３
２に設けられた各窓部３４の前方エッジ部３６および後
方エッジ部３８にそれぞれ対応して、第一のスリット４
０ａおよび第二のスリット４０ｂが設けられていること
から、各エッジ部間毎での回転むらを補正することが可
能である。

【００６１】しかも、特に本実施例においては、第一の
スリット４０ａおよび第二のスリット４０ｂにおける回
転方向前方側の開口位置が、それぞれ、窓部３４におけ
る前方エッジ部３６および後方エッジ部３８に対して、
周方向に略同一の距離を隔てて位置せしめられるように
設定されており、それによって、前述の如く、回転位置
検出センサ４２の出力信号：Ｓと受光素子１４の出力信
号：Ｑとから得られる処理信号：Ｖ上における時間差：
ＴVa，ＴVb（図８参照）が略同一となるようにされてい
る。従って、上述の如く、実測時間：Ｔa ′，Ｔb ′，
Ｔab′と基準時間：Ｔa ，Ｔb ，Ｔabとの比から決定さ
れた補正係数を、データ：Ｖ１c ′〜Ｖ５c ′に対して
乗ずることにより、回転板３２の回転むら補正を行なう
に際しての、それら各データ相互間の大きさ（カウンタ
値）の違いに起因する補正量のバラツキも、有利に軽減
され得るのであり、効果的な補正が可能となるのであ
る。

【００６２】そして、このような手法にて、回転板３２
の回転むらの補正が可能であることから、かかる回転板
３２の駆動手段として、ことさら高性能なモータを用い
る必要がないのであり、それによって、測定精度を充分
に確保しつつ、装置の製作コストの低減が有利に図られ
得ることとなる。

【００６３】以上、本発明の実施例について詳述してき
たが、これは文字通りの例示であって、本発明は、かか
る具体例にのみ限定して解釈されるものではない。

【００６４】例えば、前記実施例においては、回転板３
２に対して、同一形状の四個の窓部３４が設けられてい
たが、それらの窓部３４の形状は、必ずしも互いに同一
である必要はない。

【００６５】また、かかる回転板の窓部は、光束を断続
することにより、光電変換素子によって検出可能な境界
線を形成し得るものであれば良く、例えば光透過率が互
いに異なる材質から成る二つ以上の領域によって光束を
断続させることも可能である。

【００６６】更にまた、光束を断続するための領域は、
必ずしも窓部である必要はなく、外方への突出部等によ
って形成することも可能であり、回転方向に対する傾斜
角度が互いに異なるエッジ部を、周方向において少なく
とも二つ以上形成されれば良い。

【００６７】さらに、回転板３２の窓部３４における前
方エッジ部３６および後方エッジ部３８に対して、第一
のスリット４０ａおよび第二のスリット４０ｂが、それ
ぞれ対応して四個づつ設けられていたが、単一のスリッ
トを基準として、各窓部３４におけるエッジ部３６，３
８の位置を特定することも可能であり、かかるスリット
は、少なくとも一つ設けられていれば良い。

【００６８】また、受光素子における受光点の設定数
は、少なくとも３個あれば良く、対象とする被検レンズ
の種類や、要求される精度等に応じて、適宜、設定され
得るものである。

【００６９】更にまた、本発明においては、回転板にお
ける回転むらの補正処理は、必ずしも必要ではない。ま
た、かかる回転板における回転むらの補正を、該回転板
の一回転毎に行なうことも可能である。

【００７０】さらに、前記実施例では、集光レンズ１８
の焦点：Ｏ上に回転板３２が配設されていたが、かかる
回転板３２は、被検レンズ１８の屈折力によって光路が
変化せしめられる光路上、具体的には被検レンズ１８と
受光素子１４との間に配設されていれば良い。尤も、か
かる回転板３２の配設位置が集光レンズ１８の焦点：Ｏ
上にない場合には、受光素子１４における各光電変換素
子毎に、基準点、即ち回転板３２の基準回転位置を、予
め設定しておく必要がある。

【００７１】その他、一々列挙はしないが、本発明は、
当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等
を加えた態様において実施され得るものであり、また、
そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限
り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであること
は、言うまでもないところである。

【００７２】

【発明の効果】上述の説明から明らかなように、本発明
によれば、回転板における光束を断続するための境界線
（エッジ部）の傾斜角度と、受光素子における受光点と
を、互いに対応させる必要がないのであり、それ故、か
かる回転板における境界線の形状と、受光素子における
受光点とを、互いに独立して設計することができ、屈折
力測定装置の設計自由度が有利に確保され得るのであ
る。

【００７３】しかも、本発明によれば、回転板における
光束を断続するための境界線の形状は、数学的に既知で
あれば測定精度が充分に確保され得ることから、特に複
雑な形状をもって形成する必要はなく、その製作が容易
となるのである。

【００７４】さらに、本発明にあっては、基本的に、被
検レンズを透過せしめられた光束の変位量を、受光素子
における各受光点に対応した複数の点において、回転板
における所定の基準位置からの回転角度の変化量として
とらえるものであることから、それら複数の点に対応す
る被検レンズ上の各点における屈折力を独立的に求める
ことができるのであり、それ故、従来の各対を為す光電
変換素子の出力の位相差から被検レンズの屈折力を求め
る装置に比べて、測定精度を容易に且つ有利に確保する
ことができると共に、受光素子における受光点の配設数
や配設位置を適当に設定することにより、従来の装置で
は困難であったプリズム量の測定や、多焦点レンズ等の
屈折力の測定も、可能となるのである。

【００７５】また、本発明においては、回転板の回転位
置を検出する位置検出手段により、かかる回転板におけ
る回転速度のむらを容易に検知することができるのであ
り、その補正も容易に行なうことが可能となるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である屈折力測定装置の概略
構成図である。

【図２】図１に示された屈折力測定装置に用いられてい
る受光素子の正面図である。

【図３】図１に示された屈折力測定装置に用いられてい
る回転板の正面図である。

【図４】被検レンズが配設されていない状態下において
光束が集光される焦点：Ｏと回転板との配設位置関係を
示す説明図である。

【図５】被検レンズを配設した際の、焦点：Ｏを含む光
路の垂直面上における光束の広がり状態の一例を示す説
明図である。

【図６】被検レンズを配設した際の、焦点：Ｏを含む光
路の垂直面上における光束の広がり状態の別の例を示す
説明図である。

【図７】図１に示された屈折力測定装置における処理系
を示すブロック図である。

【図８】図１に示された屈折力測定装置において被検レ
ンズが配設されていない状態下における回転位置検出セ
ンサおよび受光素子からの出力信号と、かかる出力信号
から得られる処理信号の一例を、それぞれ、時間軸を横
軸にとって表す図である。

【図９】図１に示された屈折力測定装置において被検レ
ンズを配設した際の回転位置検出センサおよび受光素子
からの出力信号と、かかる出力信号から得られる処理信
号の一例を、それぞれ、時間軸を横軸にとって表す図で
ある。

【図１０】図１に示された屈折力測定装置において、被
検レンズを配設することによる、焦点：Ｏを含む光路の
垂直面上における光束の変位量と、回転板の回転角度の
変化量との関係を説明するための説明図である。

【図１１】図１に示された屈折力測定装置に用いられて
得る、図３に示された回転板とは別の回転板を示す正面
図である。

【符号の説明】

１０被検レンズ１２光源１４受光素子１６投射レンズ１８集光レンズ２０結像レンズ２２第一の光電変換素子２４第二の光電変換素子２６第三の光電変換素子２８第四の光電変換素子３０第五の光電変換素子３２回転板３４窓部３６前方エッジ部３８後方エッジ部４０ａ第一のスリット４０ｂ第二のスリット４２回転位置検出センサ４４信号処理回路４６カウンタ４８演算処理回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検光学系に対して所定の光束を投射す
ると共に、該被検光学系と共役となる位置に配した測定
用受光素子により、該被検光学系を透過した光束を検知
し、かかる測定用受光素子からの出力信号に基づいて、
該被検光学系における屈折力を測定するに際して、光透過率が互いに異なる二つ以上の領域が、回転方向に
対する傾斜角度が二種以上の境界線をもって形成された
回転板を、前記被検光学系と前記測定用受光素子との間
の光路上に配して一軸回りに回転せしめることにより、
前記被検光学系を透過した光束を断続せしめて、前記測
定用受光素子に投射せしめると共に、該測定用受光素子
により、かかる光束の断続を、少なくとも３個の受光点
において検知する一方、前記回転板の回転位置を検出す
るための位置検出手段を設けて、前記測定用受光素子に
て出力される測定信号に対応した前記回転板の回転角度
を検出し、該回転板における所定の基準位置からの回転
角度の変化量に基づいて、前記被検光学系の屈折力を求
めることを特徴とする光学系における屈折力の測定方
法。
【請求項２】被検光学系に対して、その一方の側に所
定距離を隔てて位置せしめられた光源と、被検光学系に対して、該光源とは反対側に所定距離を隔
てて、かかる被検光学系と共役となる位置に配置せしめ
られた、少なくとも３個の受光点を有し、各々の受光点
に投射せしめられる光の断続を検知して、測定信号を出
力する測定用受光素子と、かかる被検光学系に対して所定の光束を投射する投射光
学系と、該被検光学系を透過した光束を所定領域内に集光させる
集光光学系と、該集光光学系を透過した光束を前記測定用受光素子に導
く結像光学系と、光透過率が互いに異なる二つ以上の領域が、回転方向に
対する傾斜角度が二種以上の境界線をもって設けられて
いると共に、回転軸心回りに少なくとも一つの位置検出
用スリットが設けられており、前記被検光学系と前記測
定用受光素子との間の光路上において、該光路に対して
垂直な方向に広がって配されて、かかる光透過率が互い
に異なる領域の境界線が、前記被検光学系を透過した光
束上を移動するように、該光路に平行な軸心回りに回転
せしめられる回転板と、該回転板に設けられた前記位置検出用スリットを通過せ
しめられる光の断続を検知して、該回転板の回転位置信
号を出力する位置検出用受光素子と、該位置検出用受光素子にて出力される回転位置信号と、
前記測定用受光素子にて出力される測定信号とに基づい
て、前記回転板の回転角度を検出し、該回転板における
所定の基準位置からの回転角度の変化量に基づいて、前
記被検光学系の屈折力を計算する処理系とを、含むこと
を特徴とする光学系における屈折力の測定装置。