JPH0820334B2 - Automatic lens meter - Google Patents

Automatic lens meter

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JPH0820334B2
JPH0820334B2 JP63052459A JP5245988A JPH0820334B2 JP H0820334 B2 JPH0820334 B2 JP H0820334B2 JP 63052459 A JP63052459 A JP 63052459A JP 5245988 A JP5245988 A JP 5245988A JP H0820334 B2 JPH0820334 B2 JP H0820334B2
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lens
image
light
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sensor
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久則 秋山
俊雄 杉山
康行 富島
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ホーヤ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、眼鏡レンズまたはコンタクトレンズを測定
するレンズメータに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lens meter for measuring a spectacle lens or a contact lens.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

手動式レンズメータでレンズを測定する場合、被検レ
ンズを含む光学系の光軸上における相互間の関係位置を
変え、または光源光学系の距離を変えて像ピント面を追
跡し、ピント面が得られる像の移動距離と送光光学系と
の関係から、肉眼または眼視装置によって観測し、焦点
距離を求めていた。しかし、視覚によるピント位置の決
定は、個人差による視覚誤差が生じ易いという欠点があ
った。
When measuring a lens with a manual lens meter, the relative position on the optical axis of the optical system including the lens to be inspected is changed, or the distance of the light source optical system is changed to trace the image focus plane, and the focus plane is Based on the relationship between the moving distance of the obtained image and the light-transmitting optical system, the focal length was obtained by observing with a naked eye or a visual device. However, the visual determination of the focus position has a drawback that a visual error is likely to occur due to an individual difference.

そこで、この手動式レンズメータの欠点を解消するた
めに、自動式レンズメータとして、特願昭48−32994号
公報、特開昭60−17335号公報が開示されている。前者
は、被検レンズを送光コリメータおよび受光コリメータ
の光軸上に光心を合わせて固定し、この光軸の延長線上
の焦点面に光電変換器を配置した撮像光学系と前記光電
変換器の捜査線によって分解されるターゲット像の輝度
信号を整理し、光源光学系の移動往路および復路におい
て輝度電気信号の時間幅面積が最小になる位置を計数す
る電気回路とこの電気回路と同期して光源光学系の往復
駆動をパルスモータおよびその駆動用送り信号発生器に
より自動的に制御する回路からなることを特徴としてお
り、ターゲット像が最小面積になる位置をディオプトリ
ー表示信号に変換するものである。
Therefore, in order to solve the drawbacks of the manual lens meter, Japanese Patent Application No. 48-32994 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-17335 are disclosed as automatic lens meters. The former is an imaging optical system in which the lens to be inspected is fixed by aligning the optical centers on the optical axes of the light-transmitting collimator and the light-receiving collimator, and the photoelectric converter is arranged on the focal plane on the extension line of the optical axis, and the photoelectric converter. An electric circuit that sorts out the luminance signal of the target image decomposed by the search line and counts the position where the time width area of the luminance electric signal is minimized in the forward and backward movements of the light source optical system and in synchronization with this electric circuit. It is characterized by a circuit that automatically controls the reciprocal drive of the light source optical system by a pulse motor and its drive signal generator, and converts the position where the target image becomes the minimum area into a diopter display signal. .

一方後者は、前者を含め自動式レンズメータの場合、
最良位置の検出手段とターゲット移動の機構とを設ける
必要があるため、その改良としてスリットパターンを移
動させずに結像レンズの焦点面に配置したイメージセン
サ上の信号を処理することにより、被検レンズの屈折
度、軸角度およびプリズム量を測定するようにしたもの
である。
On the other hand, the latter is an automatic lens meter including the former,
Since it is necessary to provide a means for detecting the best position and a mechanism for moving the target, as an improvement thereof, by processing the signal on the image sensor arranged on the focal plane of the imaging lens without moving the slit pattern, The refractive index of the lens, the axial angle, and the prism amount are measured.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、前述の特開昭60−17335号公報では、受光対
物レンズの後方で測定光を二つに分けて2個のイメージ
センサにより測定光の被検レンズによる偏向を検出し、
そのデータをもとにして演算処理し屈折力を算出するも
のであるが、被検レンズを通過した測定光を二つに分割
して、X方向とY方向に分離して、イメージセンサに信
号を送るため、イメージセンサに送られる光信号は、も
との信号の半分以下になってしまうので、S/N比を向上
させるための特別な電気的処理が必要で電気回路が複雑
で高価なものとなる。
However, in the above-mentioned JP-A-60-17335, the measuring light is divided into two behind the light receiving objective lens, and the deflection of the measuring light by the test lens is detected by two image sensors.
The calculation processing is performed based on the data to calculate the refracting power, but the measurement light that has passed through the lens to be measured is divided into two and separated into the X direction and the Y direction, and the signal is sent to the image sensor. Therefore, the optical signal sent to the image sensor is less than half of the original signal, so special electrical processing is required to improve the S / N ratio, and the electric circuit is complicated and expensive. Will be things.

また、上述の2分割のためのビームスプリッタおよび
二つのイメージセンサの別々に配置しなければならない
ので、光路、二つのイメージセンサおよびその取付け部
分等が複雑で高価になることが不可避である。
Further, since the beam splitter for splitting into two and the two image sensors have to be separately arranged, it is inevitable that the optical path, the two image sensors and their mounting parts are complicated and expensive.

本発明はこのような問題点を除去するためになされた
ものであり、その目的は、より簡便な構造をした自動レ
ンズメータを提供することにある。
The present invention has been made to eliminate such problems, and an object thereof is to provide an automatic lens meter having a simpler structure.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明はかかる目的を達成するためになされたもので
あり、プレンティスの公式を利用して、イメージセンサ
上に形成されるパターン像の偏位量及び方向から被験レ
ンズの光学特性を測定する自動レンズメータであって、
該レンズメータは、光軸を中心とする正方形の各頂点位
置に配置された4つの光源と、該正方形の各頂点位置に
配置された4つの光源の中心を焦点とする送光レンズ
と、被験レンズを載置する測定台と、該測定台に載置さ
れた被験レンズに前記4つの光源の各々を結像させるコ
リメータレンズと、前記被験レンズを通過した光をイメ
ージセンサに結像させる受光対物レンズと、該受光対物
レンズを介して前記パターン像の原点位置と共役な位置
にあって、前記パターン像の位置を検出する1本のイメ
ージセンサと、互いに平行でない少なくとも2つの直線
状スリット部を有し、前記送光レンズを介して前記4つ
の光源のいずれかによって照射されたときに、前記イメ
ージセンサ領域で前記直線状スリット部が互いに交差す
ることなく該イメージセンサと少なくとも2箇所で交差
するイメージ像を形成し、かつ、光軸方向に移動可能な
スリット状パターンと、によって構成された光学系を備
えていることを特徴とする自動レンズメータを提供する
ものである。
The present invention has been made to achieve such an object, and uses the Prentice formula to automatically measure the optical characteristics of a test lens from the deviation amount and direction of a pattern image formed on an image sensor. A lens meter,
The lens meter includes four light sources arranged at the respective vertex positions of a square centered on the optical axis, and a light-transmitting lens having the center of the four light sources arranged at the respective vertex positions of the square as a focus. A measuring table on which a lens is mounted, a collimator lens for imaging each of the four light sources on a test lens mounted on the measuring table, and a light receiving objective for imaging light passing through the test lens on an image sensor. A lens, a single image sensor for detecting the position of the pattern image at a position conjugate with the origin position of the pattern image through the light receiving objective lens, and at least two linear slit portions that are not parallel to each other. When the image is illuminated by any one of the four light sources through the light-sending lens, the linear slit portions in the image sensor area do not intersect each other and the image is emitted. An automatic lens meter is provided, which is equipped with an optical system that is formed with a slit-shaped pattern that forms an image image that intersects with a sensor at at least two points and that is movable in the optical axis direction. Is.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例を説明する。 Next, examples of the present invention will be described.

第1a図は本発明の実施例によるレンズメータ1のシス
テムブロック図である。先ず光学系2から説明すると、
3は4個の超高輝度の発光ダイオード(LED)で、この
レンズメータ1の光源として使用している。これら4個
のLED3は後述の演算を簡単にするために第1b図のように
等間隔に配置されている必要がある。4は送光レンズ
で、各々のLEDから出た光を平行光にしている。すなわ
ち、LED3は送光レンズ4の焦点位置に配置されている。
5はスリット状パターンで、第1c図のようにN字形のス
リットを形成しており、送光レンズ4と後述のコリメー
ターレンズ6の間を移動可能に配置されている。6はコ
リメーターレンズで、二つの役目を果たしている。一つ
は被検レンズ7上に光源像を作り出すことで、もう一つ
はスリット状パターン5のイメージ像を形成する光束を
被検レンズ7と協働して平行光束にすることである。8
は測定台で、光源像の真上に被検レンズ7が設定される
ように調整されている。9は対物レンズで、コリメータ
ーレンズ6と被検レンズ7によって平行光束にさせられ
たスリット状パターン5のイメージ像を結像させてい
る。10はイメージセンサ(CCD)で、対物レンズ9の焦
点位置に配置されており、後述の如くパターン5の位置
を検出している。
FIG. 1a is a system block diagram of a lens meter 1 according to an embodiment of the present invention. First, from the optical system 2,
Reference numeral 3 is four ultra-bright light emitting diodes (LEDs), which are used as the light source of the lens meter 1. These four LEDs 3 need to be arranged at equal intervals as shown in FIG. 1b in order to simplify the later-described calculation. 4 is a light-sending lens that collimates the light emitted from each LED. That is, the LED 3 is arranged at the focal position of the light transmitting lens 4.
Reference numeral 5 denotes a slit-shaped pattern which forms an N-shaped slit as shown in FIG. 1c and is movably arranged between the light transmitting lens 4 and a collimator lens 6 described later. 6 is a collimator lens, which serves two functions. One is to create a light source image on the lens 7 to be inspected, and the other is to collimate the light beam forming the image image of the slit-shaped pattern 5 into a parallel light beam in cooperation with the lens 7 to be inspected. 8
Is a measuring table, and is adjusted so that the lens 7 to be inspected is set right above the light source image. Reference numeral 9 denotes an objective lens, which forms an image image of the slit-shaped pattern 5 made into a parallel light flux by the collimator lens 6 and the lens 7 under test. An image sensor (CCD) 10 is arranged at the focal position of the objective lens 9 and detects the position of the pattern 5 as described later.

従って、4個のLED3からなる光源から発せられた光
は、送光レンズ4を通り、スリット状パターン5を照明
し、コリメーターレンズ6を通過し、被検レンズ7に入
射した後、対物レンズ9を介してイメージセンサ10に至
るわけであるが、各々の配置は、光源の位置と被検レン
ズ7の裏面位置が光学的に共役に設置されている。すな
わち、光源は被検レンズ裏面位置で各々4個が一旦結像
することになる(第2図参照)。ここで、スリット状パ
ターン5はイメージセンサ10の位置に対しほぼ共役な関
係に保つ。すなわち、被検レンズの等価球面値Seに対応
させ、スリット状パターン7を光軸方向にパルスモータ
5aによりサーボコントロールさせて移動させることによ
り、スリット状パターン5とイメージセンサ10との共役
関係を保つようにして、測定するものである。
Therefore, the light emitted from the light source composed of four LEDs 3 passes through the light-sending lens 4, illuminates the slit-shaped pattern 5, passes through the collimator lens 6, and enters the lens 7 to be inspected, and then the objective lens. Although it reaches the image sensor 10 via 9, the position of the light source and the position of the back surface of the lens 7 to be inspected are optically conjugate with each other. That is, four light sources are once focused on the back surface of the lens to be inspected (see FIG. 2). Here, the slit-shaped pattern 5 is maintained in a substantially conjugate relationship with the position of the image sensor 10. That is, the slit-shaped pattern 7 is made to correspond to the equivalent spherical surface value Se of the lens to be inspected by the pulse motor in the optical axis direction.
The measurement is carried out while maintaining the conjugate relationship between the slit-shaped pattern 5 and the image sensor 10 by moving the servo control by 5a.

また、これらの光学系と関連して、制御、検出、演算
処理を行う電気系統の処理システムとして、AC入力をDC
入力に変換し制御部30に供給する電源部11、CPU12、ROM
13、RAM14からなる制御基板15、クロック発生回路16とC
CD駆動回路17とピークホールド回路18とオートゲイン回
路19と微分回路20とラッチ回路21とカウンタ回路22とア
ドレス設定/書き込みパルス作成回路23とからなる信号
処理回路24、表示駆動回路25、光源(LED)駆動回路2
6、パルスモータ駆動回路27、数値演算回路28、プリン
タ駆動回路29の各回路から構成される制御部30、LED表
示またはモニタ表示を行う表示部31、操作パネルとして
本体に表出し、操作を行う操作スイッチ部32がある。な
お、制御部30の電気系統のシステムについては後述す
る。
In addition, in connection with these optical systems, the AC input is a DC processing system as an electrical processing system that performs control, detection, and arithmetic processing.
Power supply unit 11, CPU12, ROM that converts to input and supplies to control unit 30
13, control board 15 consisting of RAM 14, clock generation circuit 16 and C
A signal processing circuit 24 including a CD driving circuit 17, a peak hold circuit 18, an auto gain circuit 19, a differentiating circuit 20, a latch circuit 21, a counter circuit 22, and an address setting / writing pulse creating circuit 23, a display driving circuit 25, a light source ( LED) drive circuit 2
6, pulse motor drive circuit 27, numerical operation circuit 28, control unit 30 composed of each circuit of printer drive circuit 29, display unit 31 for performing LED display or monitor display, exposed as an operation panel on the main body and operated There is an operation switch section 32. The electric system of the control unit 30 will be described later.

次に、被検レンズ上の4つの光点を(Xi,Yi)、i=
1〜4とし、その各々のプリズム量で、被検レンズの光
学特性としての球面値S、乱視度数C、その軸方向(AX
=θ)、測定光軸に対する偏心量(被検レンズとしての
プリズム値)を算出する方法について説明する。
Next, the four light spots on the lens to be inspected are (Xi, Yi), i =
1 to 4, and with each prism amount, the spherical value S, the astigmatic power C, and the axial direction (AX
= Θ), and a method of calculating the amount of eccentricity with respect to the measurement optical axis (prism value as the lens to be measured) will be described.

ここで、D1〜D4の各点におけるプリズム量を、球面に
よるものと円柱によるものに分解して考えると、第5図
から、球面によるプリズムPSi(Psxi,PsYi)はPRENTIC
Eの式(プリズム値=偏心量(mm)×D/10)から すなわち、 ここでi=1〜4、Xi,Yiは各点(パターン像)の中心
座標である。
Here, when the prism quantity at each point of D 1 to D 4 is decomposed into a spherical surface and a cylindrical surface, from FIG. 5, the spherical spherical surface PS i (P sxi , P sYi ) is PRENTIC.
From E formula (prism value = eccentricity (mm) x D / 10) That is, Here, i = 1 to 4, X i and Y i are the center coordinates of each point (pattern image).

円柱によるプリズムPci(Pxci,PcYi)は第6図から
判断すると、 すなわち、X方向は、 そしてY方向は、 X方向のプリズム合成は、 Y方向のプリズム合成は、 X方向、Y方向のプリズム合成値はセンサ上の移動量
に比例する。すなわち、比例定数をkとし、プリズム量
をセンサ上の移動量として表すと、 Pxi=kxi PYi=kyi ただし、xi,yiはセンサ上の移動量とする。
Judging from FIG. 6, the prism P ci (P xci , P cYi ) formed by a cylinder is That is, the X direction is And in the Y direction, The prism composition in the X direction is The prism composition in the Y direction is The prism combined value in the X and Y directions is proportional to the amount of movement on the sensor. That is, when the proportional constant is k and the prism amount is expressed as the movement amount on the sensor, P xi = kx i P Yi = ky i where x i and y i are the movement amounts on the sensor.

X方向のプリズム合成 Y方向のプリズム合成 ここで、各点(i=1〜4)を代入して式を作成する
と、 (1)式により、 (2)式により、 となる。
Prism synthesis in X direction Prism synthesis in Y direction Here, when each point (i = 1 to 4) is substituted to create an equation, From equation (2), Becomes

(1)式により、 (2)式により、 被検レンズ上における光源像の各ピッチ距離を第7図
のように定めて、OP(被検レンズの光学中心)を(0,
0)とする座標で表現すると下記のようになる。
From equation (1), From equation (2), Each pitch distance of the light source image on the lens to be inspected is determined as shown in FIG. 7, and OP (optical center of the lens to be inspected) is set to (0,
It is as follows when expressed by the coordinates of 0).

X1−X3=K Y1−Y3=0 X2−X4=0 Y2−Y4=K 従って、前式を利用すると、(3)、(4)、
(5)、(6)式は下記の如く簡単になる。
X 1 −X 3 = K Y 1 −Y 3 = 0 X 2 −X 4 = 0 Y 2 −Y 4 = K Therefore, using the above equation, (3), (4),
Equations (5) and (6) are simplified as follows.

(7)、(8)、(9)、(10)式によって、(11)、
(12)、(13)が求まる。
According to the equations (7), (8), (9), and (10), (11),
(12) and (13) are obtained.

(11)、(12)、(13)式から、球面度数S、乱視度数
C、軸度Axを下記のごとく求めることができる。
From equations (11), (12), and (13), the spherical power S, the astigmatic power C, and the axial power Ax can be obtained as follows.

Ax=45° (但しβ=0、γ>0) Ax=135° (但しβ=0、γ<0) 又、被検レンズのレンズレイアウトでの偏心量として
のプリズム値も下記の如く求めることができる。その値
のx成分、y成分をそれぞれPx,Pyとすると、 σ=90° (但しPx=0、Py>0) σ=270° (但しPx=0、Py<0) で与えられる。従って、被検レンズの上を通過する4つ
の光束から被検レンズの光学特性を算出することができ
る。
Ax = 45 ° (where β = 0, γ> 0) Ax = 135 ° (where β = 0, γ <0) Also, determine the prism value as the amount of eccentricity in the lens layout of the lens under test as follows. You can If the x component and the y component of the value are Px and Py, respectively, σ = 90 ° (Px = 0, Py> 0) σ = 270 ° (Px = 0, Py <0) Therefore, the optical characteristics of the test lens can be calculated from the four light fluxes that pass over the test lens.

次にイメージセンサとしての1本のラインセンサを使
用してパターン像の中心座標(Xi,Yi)を求める方法に
ついて説明する。第2図において、被検レンズ上に集光
した四つの光源像をそれぞれD1、D2、D3、D4とする。
Next, a method of obtaining the center coordinates (Xi, Yi) of the pattern image by using one line sensor as an image sensor will be described. In FIG. 2, the four light source images condensed on the lens to be inspected are D1, D2, D3, and D4, respectively.

第3a図は1個のLEDが点灯したときのパターン像で横
線はセンサを意味している。
Fig. 3a is a pattern image when one LED lights up, and the horizontal line means the sensor.

データはD1点灯時、第3a図のようにP1からP6まで6個
のデータが存在する。同様に、D2、D3、D4が点灯したと
きも、各々6個のデータが存在することになる。
As for the data, when D1 is lit, there are 6 data from P1 to P6 as shown in FIG. 3a. Similarly, when D2, D3, and D4 are turned on, there are 6 data items each.

これら6個のデータを利用してN字パターン像の中心
のX座標とY座標を求めると、次式のようになる(第3b
図参照)。
When the X and Y coordinates of the center of the N-shaped pattern image are obtained by using these 6 data, the following formula is obtained (3b
See figure).

上式のxはセンサの何ビット目に横方向の中心があるか
を示し、yはセンサを中心に上が+、下が−でセンサ上
に置換した場合の何ビット目に縦方向の中心があるかを
示している。
In the above formula, x indicates which bit of the sensor has the center in the horizontal direction, and y indicates the center of the sensor in the vertical direction when the sensor is replaced with + on the top and − on the sensor. Is there.

被検レンズを挿入しないときの座標を(X0,Y0)と
し、被検レンズを挿入したときの座標を(X1,Y1)とす
ると、X1−X0をX軸に、Y1−Y0をY軸にとる新しい座標
系を描けば、それは被検レンズの測定点におけるプリズ
ム量(偏位量)そのものを表すことになる。
If the coordinates when the lens to be inspected is not inserted are (X0, Y0) and the coordinates when the lens to be inspected is (X1, Y1), X1-X0 is the X axis and Y1-Y0 is the Y axis. If a new coordinate system is drawn, it will represent the prism amount (deviation amount) itself at the measurement point of the lens under test.

しかるに、前記の原理説明で述べた(11)、(12)、
(13)式、およびプリズム量の式は下記のようになる。
However, (11), (12) and
The formula (13) and the formula of the prism amount are as follows.

ここでα、β、γを前述のS(球面度数)、C(乱視度
数)、Ax(軸度)の式に代入することにより求めること
ができる。従って、1本のラインセンサとパターン像か
ら被検レンズの光学特性を検出することができる。この
ように、理論的には、上述の説明のように、本発明によ
る構成(1本のラインセンサ、4つの点光源、パター
ン)で、検出することができるが、本発明では更に、前
述のようにパターンをサーボコントロールで移動させて
いる。
Here, α, β, and γ can be obtained by substituting them into the formulas of S (spherical power), C (astigmatic power), and Ax (axial power) described above. Therefore, the optical characteristics of the lens to be inspected can be detected from one line sensor and the pattern image. Thus, theoretically, as described above, it is possible to detect with the configuration (one line sensor, four point light sources, pattern) according to the present invention. As you can see, the pattern is moved by servo control.

そのパターンの移動について説明すると、パターンを
移動する理由は二つある。一つは精度的問題、もう一つ
はセンサの有効長とプリズム量に関する問題である。精
度的問題では、被検レンズ上に集光した光源像は、少な
からずとも面積を持っているため被検レンズが強度にな
ると、その屈折作用によりセンサ上にあるパターン像に
ぼけを生じる。すなわち、センサ上の信号の波形がシャ
ープにならず、信号をとりにくい状態が発生する。そこ
で、その欠点を補うために、パルスモータを使用してサ
ーボコントロールすることによりパターンを移動させ、
球面補正を行うようにした。パターンの移動はあらかじ
め移動量(距離)と屈折力(D)が一定の規則正をもつ
ように光学設計されている。従って、パルスモータの1
パルスで、パターンの移動量をコントロールできるの
で、これらの3者の一定関係式が成立する。
Explaining the movement of the pattern, there are two reasons for moving the pattern. One is the accuracy problem, and the other is the effective length of the sensor and the prism amount. In terms of accuracy, the light source image condensed on the test lens has at least an area, so when the test lens becomes strong, the refraction action causes blurring of the pattern image on the sensor. That is, the waveform of the signal on the sensor does not become sharp, and a state occurs in which it is difficult to capture the signal. Therefore, in order to make up for the drawback, a pattern is moved by servo control using a pulse motor,
Sphere correction was performed. The movement of the pattern is optically designed in advance so that the movement amount (distance) and the refractive power (D) have a certain regularity. Therefore, one of the pulse motor
Since the amount of movement of the pattern can be controlled by the pulse, the constant relational expressions of these three are established.

実際には、パターンを静止した状態で検出された光学特
性データをもとに、あらかじめ或る一定のパターン移動
量を決定し、それに基づき移動させる。移動後のパター
ン像の検出による光学特性データでは、現在何D分補正
されているかが判っていればよいのである。このように
パターンの移動は、センサ上のパターン像のぼけを少な
くし、センサにて各6個のデータをより正確にとれるよ
うにするための手段として用いられる。
Actually, a certain amount of pattern movement is determined in advance based on the optical characteristic data detected while the pattern is stationary, and movement is performed based on that. It suffices to know how much D is currently corrected in the optical characteristic data obtained by detecting the pattern image after the movement. In this way, the movement of the pattern is used as a means for reducing the blurring of the pattern image on the sensor so that each of the six pieces of data can be more accurately taken by the sensor.

センサの有効長とプリズム量に関する問題について述べ
ると、一般にレンズメータの測定範囲は、+/−25D、
5プリズムまで測定できるようになっている。
As for the problems related to the effective length of the sensor and the prism amount, generally, the measurement range of the lens meter is +/− 25D,
Up to 5 prisms can be measured.

本実施例では、第8図に示すように、測定点ピッチを
4ミリ、POからの偏位量を2ミリ、被検レンズを25Dの
球面レンズとすると、測定点におけるプリズム量は5プ
リズムとなる。すなわち、パターンを動かさなければ最
大10プリズム分パターン像が動くので、それをカバーで
きるだけのセンサ長が必要となる PMAX=5Δ+5Δ=10Δ パターンをあらかじめパターン移動前での検出データ
等から球面度数分動かしてやれば、パターン像は一つに
なり、最大5プリズム分動くので、その分のセンサ長だ
けでよいことになる。すなわち、パターンを動かせば、
その分センサを短くでき、設計上コンパクトになる。
In this embodiment, as shown in FIG. 8, when the measurement point pitch is 4 mm, the deviation amount from PO is 2 mm, and the lens to be measured is a 25D spherical lens, the prism amount at the measurement point is 5 prisms. Become. In other words, if the pattern is not moved, the pattern image moves up to 10 prisms, so the sensor length is needed to cover it. P MAX = 5 Δ +5 Δ = 10 Δ If the pattern is moved in advance by the spherical power based on the detection data before moving the pattern, the pattern image will become one, and the maximum 5 prisms will move, so only the sensor length corresponding to that Will be good. That is, if you move the pattern,
The sensor can be shortened accordingly, and the design becomes compact.

上記のような理由により、パターンを動かしているが
その時の球面度数Sを求める式は2.の原理説明の式と若
干異なるので下記に示す。
For the above reasons, the pattern is moved, but the formula for obtaining the spherical power S at that time is slightly different from the formula for explaining the principle of 2.

(ただしSEはパターンを動かした分の球面度数であ
る。) SE=(パルスモータ1パルス分の球面度数) ×(パルスモータに送ったパルス数) パターンのスリットの形状において、本実施例ではN
字型を使用しているが、1本のラインセンサの関係にお
いて、ラインセンサ上でのライン方向をxとし、xに垂
直な方向をyとすると、センサ上での像の位置(中心)
のx成分およびy成分を検出するため、互いに平行でな
い少なくとも2つの直線状スリット部を有し、前述した
送光レンズを介して4つの光源のいずれかによって照明
されたときに、イメージセンサ領域で前記の直線状スリ
ット部が互いに交差することなく当該イメージセンサと
少なくとも2箇所で交差するイメージ像を形成し、その
交差部をN1、N2とし、あらかじめ設定されたパターンの
図形の中心のX座標をN3とすると、N1からN3までの距離
Z1と、N2からN3までの距離Z2とが仮にラインセンサをy
軸方向に走査すると仮定するとき(実際はパターンの方
が移動するのでこの逆である)常にZ1≠Z2でy方向の移
動に対してZ1とZ2が比例関係であればよく、この距離の
比率により、x軸成分、距離によりy軸成分が求めら
れ、このセンサがスリット図形のどの位置を走査してい
るかを検出することができ、更にこの検出位置によりこ
のスリットの中心位置を知ることができる。このスリッ
ト形状は例えば第9a図乃至第9j図に示すように、N字型
およびまたはV字型スリットの一部または変型形状が好
ましい。
(However, SE is the spherical power for moving the pattern.) SE = (spherical power for one pulse of the pulse motor) × (the number of pulses sent to the pulse motor) In the shape of the slit of the pattern, N is used in this embodiment.
Although the character shape is used, in the relation of one line sensor, if the line direction on the line sensor is x and the direction perpendicular to x is y, the position of the image on the sensor (center)
Has at least two linear slit portions that are not parallel to each other in order to detect the x component and the y component, and when illuminated by any of the four light sources through the light transmitting lens described above, An image image is formed in which the linear slit portions do not intersect with each other and intersect with the image sensor at at least two places, and the intersecting portions are defined as N 1 and N 2, and the center X of the figure of the preset pattern is formed. The distance from N 1 to N 3, where the coordinates are N 3.
If Z 1 and the distance Z 2 from N 2 to N 3 make the line sensor y
Assuming scanning in the axial direction (actually this is the opposite because the pattern moves) and Z 1 ≠ Z 2 and Z 1 and Z 2 are proportional to the movement in the y direction. The x-axis component and the y-axis component are obtained from the distance ratio, and it is possible to detect which position of the slit figure is being scanned by this sensor. Further, the position of the center of this slit can be known from this detection position. be able to. This slit shape is preferably a part of N-shaped and / or V-shaped slits or a modified shape as shown in, for example, FIGS. 9a to 9j.

次に、第10図により本発明にかかる制御部30の電気系
統の信号処理について説明する。
Next, the signal processing of the electric system of the control unit 30 according to the present invention will be described with reference to FIG.

信号処理回路24ではクロック発生回路16からのパルス
をカウンタにおいて分周し、LED駆動用信号33を作り、L
ED(光源)駆動回路24を通して4つのLED光源30(D1、D
2、D3、D4)を交互に20ms毎に点灯させる。すなわち、
クロック発生回路16により発生した基準パルス(800KH
z)により、カウンタ回路22およびCCD駆動回路17が動作
し、LED3の点灯とその他の回路との周期がとられてお
り、LED駆動回路26によりD1からD4までの4つのLED3が
各々、時系列的に20ms点灯、60ms消灯という動作を繰り
返すわけである。
In the signal processing circuit 24, the pulse from the clock generation circuit 16 is divided in the counter to generate the LED drive signal 33, and L
Four LED light sources 30 (D 1 , D through the ED (light source) drive circuit 24
2 , D 3 , D 4 ) are alternately lit every 20 ms. That is,
Reference pulse generated by the clock generation circuit 16 (800KH
z) causes the counter circuit 22 and the CCD drive circuit 17 to operate, so that the lighting of the LED 3 and the cycle with other circuits are taken. The LED drive circuit 26 causes the four LEDs 3 from D 1 to D 4 to The operation of turning on for 20 ms and turning off for 60 ms is repeated in a time series.

4つのLED3からの光はパターンを照射した後、CCD10
に達する。CCD10に達した光は時系列的に4つに分けら
れる。すなわち、D1用信号、D2用信号、D3用信号および
D4用信号である。
The light from four LEDs3 illuminates the pattern, then CCD10
Reach The light that reaches the CCD 10 is divided into four in time series. That is, D 1 signal, D 2 signal, D 3 signal and
This is a signal for D 4 .

CCD10からの出力信号はCCD駆動回路17を通ってアンプ
34を経てピークホールド回路18とオートゲイン回路19に
達する。ピークホールド回路18では、D1点灯時のダミー
信号(5ms分の光信号)をホールドし、オートゲイン回
路19へ出力する。光量が少ないときにはピーク値が小さ
く、光量が多いときはピーク値が大きい。
The output signal from the CCD10 passes through the CCD drive circuit 17 and is amplified.
After reaching 34, the peak hold circuit 18 and the auto gain circuit 19 are reached. The peak hold circuit 18 holds the dummy signal (optical signal for 5 ms) when D 1 is lit and outputs it to the auto gain circuit 19. When the light quantity is small, the peak value is small, and when the light quantity is large, the peak value is large.

オートゲイン回路19に入力されたダミー信号により、
オートゲイン回路19の増幅率をコントロールする。光量
が少ないときは増幅率を大きく、光量が多いときは増幅
率を小さくする。オートゲイン回路19の出力は光量の如
何にかかわらず、一定振幅の信号となってコンパレータ
35に入力される。コンパレータ35からの出力は微分回路
20に入力され、光量の変化がある一定値を越えるたびに
パルスが生じる。微分回路20からのパルスはアドレス設
定/書き込みパルス作成回路23に入力され、カウンタの
値と組み合わされてアドレス番地となる。また、書き込
みパルスとなってRAM14に入力される。
By the dummy signal input to the auto gain circuit 19,
Controls the amplification factor of the auto gain circuit 19. When the light amount is small, the amplification factor is large, and when the light amount is large, the amplification factor is small. The output of the auto gain circuit 19 becomes a signal with a constant amplitude regardless of the light intensity, and the comparator
Entered in 35. The output from the comparator 35 is a differentiation circuit.
It is input to 20, and a pulse is generated every time the change in the light amount exceeds a certain value. The pulse from the differentiating circuit 20 is input to the address setting / writing pulse creating circuit 23, and is combined with the value of the counter to be an address address. Further, it becomes a write pulse and is input to the RAM 14.

ラッチ回路に21入力されたパルスにより、CCD10の光
の当たった位置がラッチされ、ラッチ回路21からRAM14
へ出力される。前記の処理によりRAM14の中にはD1〜D4
点灯時のCCD上での光の当たった位置が規則正しくメモ
リーされる。
The position of the CCD 10 where the light hits is latched by the 21 pulse input to the latch circuit, and the latch circuit 21 causes the RAM 14
Output to D 1 to D 4 is in RAM14 by the process
The illuminated position on the CCD when lit is memorized regularly.

CPU12は必要なときにRAM14の内容を読み取り、そのデ
ータ9を適切に演算処理することによってS、C、Axを
計算することができ、パルスモータ5aの位置を適正な所
へ駆動させるためのデータを作成することができる。
The CPU 12 can calculate S, C, and Ax by reading the contents of the RAM 14 when necessary and appropriately processing the data 9, and the data for driving the position of the pulse motor 5a to an appropriate place. Can be created.

このようにRAM19に書き込まれたデータ列はCPU12およ
びROM13、RAM14aによって必要な時に読み出され、数値
演算回路28により眼鏡レンズの各諸元が計算される。計
算結果は所望により表示駆動回路25を経てCRTディスプ
レイ上に表示され、またはプリンター駆動回路を経てプ
リンタにより印字することができる。
The data string thus written in the RAM 19 is read out by the CPU 12, the ROM 13, and the RAM 14a when necessary, and the numerical calculation circuit 28 calculates each item of the spectacle lens. The calculation result can be displayed on the CRT display via the display drive circuit 25 or printed by the printer via the printer drive circuit as desired.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は、イメージセンサの構成を簡略にしているた
め、特別な電気処理が必要でなく、電気回路が簡単であ
るので、より簡便なレンズメータを提供でき、コストの
面の効果も多大である。
Since the present invention simplifies the configuration of the image sensor, no special electric processing is required, and the electric circuit is simple, so that a simpler lens meter can be provided and the cost effect is great. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1a図は、実施例によるレンズメータのシステムブロッ
ク図、第1b図は光源の正面図、第1c図はスリット状パタ
ーンの正面図、第2図は、被検レンズ上に結像した光源
像を示す図、第3a図はンサ上に結像したパターン像を示
す図、第3b図は第3a図のパターン像を座標系で示した
図、第4a図と第4b図はセンサからの信号の状態を示す
図、第5図は、球面によるプリズムの分析図、第6図
は、乱視によるプリズムの分析図、第7図と第8図は、
被検レンズ上に結像した光源像のピッチを示す図、第9a
図、第9b図、第9c図、第9d図、第9e図、第9f図、第9g
図、第9h図、第9i図、第9j図はパターンの変形例を示す
図、第10図は実施例による電気回路図である。 1……レンズメータ、3……LED、4……送光レンズ、
5……スリット状パターン、5a……パルスモータ、6…
…コリメータレンズ、7……被検レンズ、8……測定
台、9……対物レンズ、10……イメージセンサ、30……
制御部、31……表示部
FIG. 1a is a system block diagram of a lens meter according to an embodiment, FIG. 1b is a front view of a light source, FIG. 1c is a front view of a slit pattern, and FIG. 2 is a light source image formed on a lens to be inspected. Fig. 3a shows the pattern image formed on the sensor, Fig. 3b shows the pattern image of Fig. 3a in the coordinate system, and Figs. 4a and 4b show the signal from the sensor. FIG. 5 shows the state of the prism, FIG. 5 is an analysis diagram of a prism using a spherical surface, FIG. 6 is an analysis diagram of a prism using astigmatism, and FIGS. 7 and 8 are
FIG. 9a is a diagram showing the pitch of the light source image formed on the lens under test.
Figure, Figure 9b, Figure 9c, Figure 9d, Figure 9e, Figure 9f, Figure 9g
FIG. 9, FIG. 9h, FIG. 9i, and FIG. 9j are diagrams showing modified examples of the pattern, and FIG. 10 is an electric circuit diagram according to the embodiment. 1 ... Lens meter, 3 ... LED, 4 ... Sending lens,
5 ... Slit pattern, 5a ... Pulse motor, 6 ...
… Collimator lens, 7 …… Test lens, 8 …… Measuring table, 9 …… Objective lens, 10 …… Image sensor, 30 ……
Control unit, 31 ... Display unit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】プレンティスの公式を利用して、イメージ
センサ上に形成されるパターン像の偏位量及び方向から
被験レンズの光学特性を測定する自動レンズメータであ
って、該レンズメータは、 光軸を中心とする正方形の各頂点位置に配置された4つ
の光源と、 該正方形の各頂点位置に配置された4つの光源の中心を
焦点とする送光レンズと、 被験レンズを載置する測定台と、 該測定台に載置された被験レンズに前記4つの光源の各
々を結像させるコリメータレンズと、 前記被験レンズを通過した光をイメージセンサに結像さ
せる受光対物レンズと、 該受光対物レンズを介して前記パターン像の原点位置と
共役な位置にあって、前記パターン像の位置を検出する
1本のイメージセンサと、 互いに平行でない少なくとも2つの直線状スリット部を
有し、前記送光レンズを介して前記4つの光源のいずれ
かによって照明されたときに、前記イメージセンサ領域
で前記直線状スリット部が互いに交差することなく該イ
メージセンサと少なくとも2箇所で交差するイメージ像
を形成し、かつ、光軸方向に移動可能なスリット状パタ
ーンと、 によって構成された光学系を備えていることを特徴とす
る自動レンズメータ。
1. An automatic lens meter for measuring optical characteristics of a lens to be tested from a deviation amount and a direction of a pattern image formed on an image sensor by using Prentice's formula. Four light sources arranged at the respective vertex positions of a square centered on the optical axis, a light-sending lens having the center of the four light sources arranged at the respective vertex positions of the square as a focus, and a test lens are mounted. A measuring table; a collimator lens for forming an image of each of the four light sources on a test lens mounted on the measuring table; a light receiving objective lens for forming an image of light passing through the test lens on an image sensor; One image sensor for detecting the position of the pattern image at a position conjugate with the origin position of the pattern image through the objective lens, and at least two linear slits that are not parallel to each other. At least two locations in the image sensor area without intersecting the linear slit portions when illuminated by any one of the four light sources through the light transmitting lens. An automatic lens meter, comprising: an optical system configured by a slit-shaped pattern that forms an image image intersecting with each other and is movable in the optical axis direction.
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