JPH095211A - 屈折力測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被検光学部材の屈折値を広い測定範囲で高精
度に測定する。 【構成】 光源からの光束は平行光となって被検レンズ
に入射し、被検レンズを透過屈折した光束はプリズム４
を通って光位置センサに受光される。プリズム４は中心
から放射方向に角度を有する８個の楔プリズム４ａ〜４
ｈから成り、楔プリズム４ａ〜４ｈには同一円周上に沿
って光透過域８ａ〜８ｈが形成されている。第１グルー
プの楔プリズム４ａ〜４ｇと第２の楔プリズム４ｂ〜４
ｈのプリズム角度は、グループ毎に同じ大きさで、第２
グループの方が第１グループより大きくなっている。従
って、第１グループの光透過域８ａ〜８ｇと第２グルー
プの光透過域８ｂ〜８ｈで光束が屈折される角度がな
り、両グループの光透過域を使用することにより、広い
範囲で被検レンズの屈折値を測定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、病院眼科や眼鏡店で眼
鏡レンズ等の屈折値を測定するために使用される屈折力
測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、眼鏡レンズの屈折値を測定す
るには、眼鏡レンズを透過させた光束をＣＣＤやＰＳＤ
等の光位置センサで受光して屈折値を測定する屈折力測
定装置が使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
屈折力測定装置においては、広い測定範囲に渡って高精
度で眼鏡レンズの屈折値を測定することは難しく、特に
度の強い眼鏡レンズの屈折値の測定は困難であるという
問題点がある。

【０００４】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
広い測定範囲において高精度で被検光学部材の屈折値を
測定する屈折力測定装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第１発明に係る屈折力測定装置は、屈折力を有する被
検光学部材の異なる位置を通りそれぞれに３経線を含む
複数の光束を該被検光学部材に投影する投影光学系と、
前記被検光学部材で屈折した前記複数の光束を光位置セ
ンサの異なる位置に受光する受光光学系と、該受光光学
系の信号により前記被検光学部材の屈折値を演算する演
算手段とを有することを特徴とする。

【０００６】第２発明に係る屈折力測定装置は、屈折力
を有する被検光学部材に光束を投影する投影光学系と、
前記被検光学部材を透過した光束を切換手段で切換えた
２光路の何れかを介して同一の光位置センサに受光する
受光光学系と、該受光光学系の信号により前記被検光学
部材の屈折値を演算する演算手段とを有することを特徴
とする。

【０００７】第３発明に係る屈折力測定装置は、屈折力
を有する被検光学部材に光束を投影する投影光学系と、
前記被検光学部材を透過した光束を凸レンズが自在に挿
脱する光路を介して光位置センサに受光する受光光学系
と、該受光光学系の信号により前記被検光学部材の屈折
値を演算する演算手段とを有することを特徴とする。

【０００８】

【作用】上述の構成を有する第１発明の屈折力測定装置
は、３径線を含む複数の光束を被検光学部材の異なる位
置に投影し、被検光学部材で屈折したこれらの光束を光
位置センサの異なる位置で受光し、受光信号から被検レ
ンズの屈折値を演算する。

【０００９】第２発明の屈折力測定装置は、被検光学部
材に光束を投影し、被検光学部材を透過した光束を切換
手段により２光路に切換え、何れかの光路を介して同一
の光位置センサに受光し、これらの受光信号から屈折力
を有する被検光学部材の屈折値を演算する。

【００１０】第３発明の屈折力測定装置は、被検光学部
材に光束を投影し、被検光学部材を透過した光束を挿脱
自在な凸レンズを介して光位置センサに受光し、受光信
号から屈折力を有する被検光学部材の屈折値を演算す
る。

【００１１】

【実施例】本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。図１は第１の実施例の構成図を示し、ＬＥＤ等の
点状光源１から発する光束が進む光軸O1上には、レンズ
２、位置決め用の当接部材３に当接された被検レンズ
Ｌ、プリズム４、レンズ５、レンズ５の焦点に位置する
二次元ＣＣＤ等の光位置センサ６が順次に配列されてお
り、光位置センサ６の出力は演算手段７に接続されてい
る。

【００１２】図２は光軸O1方向から見たプリズム４の正
面図を示し、プリズム４は中心から放射方向に角度を有
する８個の楔プリズム４ａ〜４ｈから成り、それぞれの
楔プリズム４ａ〜４ｈには同一円周上に沿って光透過域
８ａ〜８ｈが形成されている。第１グループの楔プリズ
ム４ａ、４ｃ、４ｅ、４ｇと第２グループの楔プリズム
４ｂ、４ｄ、４ｆ、４ｈのそれぞれのプリズム角度は同
じ大きさで、第２グループのプリズム角度の方が第１グ
ループのプリズム角度よりも大きくなっている。

【００１３】光源１からの光束はレンズ２で平行光とさ
れ、被検レンズＬで透過屈折されてプリズム４、レンズ
５を通り、光位置センサ６に受光される。

【００１４】図３は光位置センサ６上の受光光束で、
(a) は被検レンズＬがない場合、(b)は被検レンズＬが
凹レンズの場合、(c) は被検レンズＬが凸レンズの場合
を示している。第１グループの光束４ａ’、４ｃ’、４
ｅ’、４ｇ’はそれぞれ光透過域８ａ、８ｃ、８ｅ、８
ｇを透過し、第２グループの光束４ｂ’、４ｄ’、４
ｆ’、４ｈ’はそれぞれ光透過域８ｂ、８ｄ、８ｆ、８
ｈを透過する。

【００１５】被検レンズＬの屈折値によって、光束は光
軸O1から放射方向に移動し、被検レンズＬが屈折力が大
きい凹レンズの場合は、(b) に示すように第２グループ
の光束４ｂ’〜４ｈ’は光位置センサ６の外に出てしま
うので、第１グループの光束４ａ’〜４ｇ’を使用して
測定する。逆に、被検レンズＬが屈折力が大きい凸レン
ズの場合は、(c) に示すように第１グループの光束４
ａ’〜４ｇ’は中心付近に集まって分解できないので、
第２グループの光束４ｂ’〜４ｈ’が測定に使用され
る。

【００１６】光位置センサ６の信号は演算手段７に入力
され、それぞれの光束位置が解析されて被検レンズＬの
乱視を含む屈折値が計算される。被検レンズＬ上で一直
線にない３個所を通る光束位置を解析すれば、そのデー
タは各経線の情報を含んでいるので、乱視を含む屈折値
を求めることができる。なお、光位置センサ６としてＣ
ＣＤではなくＰＳＤを使用することもでき、また光透過
域８ａ〜８ｈそれぞれと共役な８個の光源を設けて、こ
れらを逐次に点灯するようにしてもよい。

【００１７】図４は第２の実施例の構成図を示し、図１
と同じ機能の部材は同じ符号を付している。光軸O1の周
囲円周上には逐次に点灯する８個の小光源９ａ〜９ｈか
ら成る光源９が図５に示すように配置されている。光源
９はレンズ２により被検レンズＬと共役位置に設けら
れ、光源９の前方の光軸O1上のレンズ２の前側焦点位置
には、図６に示すようなＶ字型開口１０を有するマスク
板１１が配置されている。更に、マスク板１１の前方に
は、レンズ２、被検レンズＬ、プリズム１２、レンズ５
が順次に配列され、レンズ５の焦点位置に一次元ＣＣＤ
である光位置センサ１３が配置されている。そして、光
位置センサ１３の出力は演算手段７に接続されている。

【００１８】図７はプリズム１２の正面図を示し、プリ
ズム１２は放射方向に角度を有する８個の楔プリズム１
２ａ〜１２ｈから形成され、第１グループの楔プリズム
１２ａ、１２ｃ、１２ｅ、１２ｇと第２グループの楔プ
リズム１２ｂ、１２ｄ、１２ｆ、１２ｈとは互いに逆方
向の角度を有する。

【００１９】光源９の１個が点灯すると、その光束はマ
スク板１１のＶ字型開口１０、レンズ２、被検レンズ
Ｌ、プリズム１２、レンズ５を通って、光位置センサ１
３に至り、図８に示すように光束１０’と光位置センサ
１３は２点で交差する。この２点の中心位置で横方向の
屈折値が分かり、２点の間隔で縦方向の屈折値が分か
る。

【００２０】光源９を逐次に点灯して、第１グループの
小光源９ａ、９ｃ、９ｅ、９ｇ及び第２グループの小光
源９ｂ、９ｄ、９ｆ、９ｈと、光位置センサ１３との交
点位置をそれぞれ演算手段により演算して、被検レンズ
Ｌの屈折値を求める。なお、第１グループの楔プリズム
１２ａ〜１２ｇと第２グループの楔プリズム１２ｂ〜１
２ｈとが逆方向の角度となっているので、楔プリズム１
２ａ〜１２ｈを通過する光束の内の何れかの光束が光位
置センサ１３に掛かり、屈折力が大きい被検レンズＬで
も屈折値の測定が可能である。

【００２１】図９は第３の実施例の構成図を示し、投影
光学系は図１と同じなので省略してあり、同じ符号は同
じ部材を表している。被検レンズＬとレンズ５の間に
は、図１０に示すようなプリズム１４が設けられてお
り、プリズム１４は８個の楔プリズム１４ａ〜１４ｈか
ら成り、第１グループの楔プリズム１４ａ、１４ｃ、１
４ｅ、１４ｇは、第２グループの楔プリズム１４ｂ、１
４ｄ、１４ｆ、１４ｈより中心に近い円周上に沿って光
透過域を有し、第１グループの楔プリズム１４ａ〜１４
ｇの方が楔角度が大きい。

【００２２】図１１は各光透過域を通った光束１４ａ’
〜１４ｈ’の光位置センサ６上の位置を示し、被検レン
ズＬがない場合の各光束１４ａ’〜１４ｈ’は光軸O1周
囲の同じ円周上に入射する。光軸O1からより離れた円周
上にある第２グループの楔プリズム１４ｂ〜１４ｈの光
透過域からの光束の方が動きが大きいので、屈折力が大
きい被検レンズＬの場合には第２グループの光束１４
ｂ’〜１４ｈ’は光位置センサ６の外に出たり又は中心
付近に重なったりするが、このとき第１グループの光束
１４ａ’〜１４ｇ’は光位置センサ６上に分離されて残
るので、これらの位置を演算手段７により解析して屈折
値を求めることができる。

【００２３】なお、屈折力が大きい被検レンズＬの測定
に限らず、コンタクトレンズの測定にも応用することが
でき、コンタクトレンズは大きな光束径で測定すると収
差の影響を受けるので、コンタクトレンズの測定の場合
には小さな光束径の第１グループの光束１４ａ’〜１４
ｇ’で測定するように構成することが好適である。

【００２４】図１２は第４の実施例の構成図を示し、図
４と同じ符号は同じ部材を表している。光軸O1の周囲に
配置された複数の小光源１５ａ〜１５ｈから成る光源１
５の前方の光軸O1上には、レンズ１６、光軸O1方向に可
動な図１３に示すようなＮ字形の開口１７を有するマス
ク板１８、レンズ１９、被検レンズＬ、レンズ２０、リ
ニアＣＣＤの光位置センサ１３が順次に配列され、光位
置センサ１３の出力は演算手段７に接続されている。

【００２５】図１４は光軸O1方向から見た光源１５の正
面図を示し、第１グループの小光源１５ａ、１５ｃ、１
５ｅ、１５ｇは光軸O1に近い小さい円周上に沿って配置
され、第２グループの小光源１５ｂ、１５ｄ、１５ｆ、
１５ｈは大きい円周上に沿って配置されている。

【００２６】光源１５からの光束はレンズ１６で平行光
となり、レンズ１９により被検レンズＬに集光する。被
検レンズＬを透過した光束がレンズ２０の焦点位置にあ
る光位置センサ１３に結像するように、被検レンズＬの
屈折値に応じてマスク板１８が移動され、その位置で小
光源１５ａ〜１５ｈのそれぞれを逐次に点灯する。

【００２７】図１５は光源１５の１個が点灯したときの
光位置センサ１３に掛かる光束１７’を示し、縦線の位
置で横方向の屈折値が分かり、斜線両側の間隔の違いで
縦方向の屈折値が分かる。小光源１５ａ〜１５ｈのそれ
ぞれを逐次に点灯し、それらと光位置センサ１３との交
点位置を演算手段７で解析して、被検レンズＬの屈折値
を求める。被検レンズＬの度が強い場合は、第２グルー
プの小光源１５ｂ〜１５ｈからの光束は、光位置センサ
１３と交差しない場合があるが、第１グループの小光源
１５ａ〜１５ｇからの光束は動きが小さいので、光位置
センサ１３に掛かり測定することができる。

【００２８】図１６は第５の実施例の構成図を示し、ハ
ーフミラー２１に入射する略直交する２つの光軸O1、O2
上には、小光源２２ａ、２２ｂ、レンズ２３ａ、２３
ｂ、図１７、１８に示すようなリング開口２４ａ、２４
ｂを有するマスク板２５ａ、２５ｂがそれぞれ順次に配
列されている。光軸O1の延長上のハーフミラー２１の透
過方向には、小開口絞り２６、レンズ２７、被検レンズ
Ｌ、図１９に示すような二重リング開口２８ａ、２８ｂ
を有する開口板２９、図２０の正面図及び図２１の断面
図に示すような、それぞれ角度の異なる逆円錐形の周辺
部３０ａと中心部３０ｂから成るプリズム３１、レンズ
３２、レンズ３２の焦点位置にあるエリアアレイセンサ
から成る光位置センサ６が順次に配列されており、光位
置センサ６の出力は演算手段７に接続されている。

【００２９】小光源２２ａ、２２ｂからの光束は、それ
ぞれレンズ２３ａ、２３ｂ、マスク板２５ａ、２５ｂを
介してハーフミラー２１に至る。小光源２２ａの光束は
ハーフミラー２１を透過し、小光源２２ｂの光束はハー
フミラー２１を反射して、それぞれ小開口絞り２６に結
像する。小開口絞り２６からの光束はレンズ２７で平行
光となって被検レンズＬに至り、被検レンズＬからの透
過光は開口板２９、プリズム３１、レンズ３２を通り、
光位置センサ６に図２２に示すようなリング光束像２８
ａ’、２８ｂ’を結像する。そして、演算手段７により
これらの光束像２８ａ’、２８ｂ’の位置が認識され、
楕円に近似された屈折値が求められる。

【００３０】開口２８ａを通った光束はプリズム３１の
周辺部３０ａで屈折され、開口２８ｂを通った光束はプ
リズム３１の中心部３０ｂで屈折されて、被検レンズＬ
がない場合は光位置センサ６の同じ円周上に入射する。
屈折力が大きい被検レンズＬの場合には、小光源２２ａ
による光束２８ａ’は光位置センサ６からはみ出るか又
は中心付近に集まることになるが、小光源２２ｂによる
光束２８ｂ’は光位置センサ６上に解析可能に受光され
るので、屈折値の測定が可能である。小光源２２ａ、２
２ｂは逐次に点灯し、初めに小光源２２ａを使用して測
定ができない場合には、小光源２２ｂを使用して測定す
るようにする。

【００３１】図２３は第６の実施例の構成図を示し、図
１と同じ符号は同じ部材を表している。光源１の前方の
光軸O1上には、レンズ２、当接部材３に当接された被検
レンズＬ、図２４に示すようなリング開口３３を有する
マスク板３４、軸３５ａを中心にしてソレノイドによっ
て回動する切換えミラー３５が順次に配列され、切換え
ミラー３５の反射方向の光路O3上には光位置センサ６が
配置されている。また、切換えミラー３５が光軸O1上か
ら回動されて光軸O2上に切換えられた場合の光軸O1上に
ミラー３６が配置され、ミラー３６の反射方向にミラー
３７が配置され、ミラー３７の反射方向に切換えミラー
３５が存在し、光路O3よりも長い光路長の光路O4が形成
されている。そして、切換えミラー３５の反射光路O3に
は光位置センサ６が配置され、光位置センサ６の出力は
演算手段７に接続されている。

【００３２】光源１からの光束は、レンズ２、被検レン
ズＬ、マスク板３４の開口３３を通り、切換えミラー３
５に反射されて光位置センサ６に受光される。また、マ
スク板３４を光軸O2上に回動した場合は、マスク板３４
を通った光束はミラー３６、３７で反射され、更に切換
えミラー３５で反射され、長い光路O4を通って光位置セ
ンサ６に受光される。この受光光束像３３’は被検レン
ズＬの屈折値によってその大きさが変化し、乱視レンズ
の場合は図２５に示すように楕円形となる。この形状を
演算手段７により演算して、被検レンズＬの屈折値を求
める。

【００３３】屈折値による光束像３３’の変化は受光光
学系の光路長に比例するが、切換えミラー３５が光軸O1
上にあるときの光路O3より光軸O2上にあるときの光路O4
の方が長くなるので、屈折力が大きい被検レンズＬを透
過した光束を光路O3で受光したときに、その光束像３
３’が光位置センサ６からはみ出てしまうことがあって
も、切換えミラー３５を鎖線位置に切換えて光路O4を通
って受光するようにすれば、光束像３３’を光位置セン
サ６内に入れて測定することができる。

【００３４】図２６は第７の実施例の構成図で、図２３
と同じ符号は同じ部材を示し、マスク板３４と光位置セ
ンサ６の間の光軸O1に挿脱自在な凸レンズ３８が設けら
れている。屈折力が大きい被検レンズＬの場合は、凸レ
ンズ３８が光軸O1に挿入されていないと、マスク板３４
からの光束は実線Ｍのように光位置センサ６からはみ出
してしまうが、凸レンズ３８を光軸O1に挿入すると、光
束は鎖線Ｎのように屈折されて光位置センサ６に入射し
測定することが可能となる。

【００３５】なお、被検プリズムについても、被検レン
ズと同様に測定をすることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように第１発明に係る屈折
力測定装置は、被検光学部材の異なる位置を通る複数の
光束を光位置センサの異なる位置に受光して演算を行う
ことにより、屈折力が大きい被検光学部材でも高精度で
屈折値を測定することができ、測定範囲が広い簡素な装
置を形成することができる。

【００３７】第２発明に係る屈折力測定装置は、被検光
学部材を透過した光束を切換手段で２光路に分離し、何
れかの光路を介して同一の光位置センサに受光して演算
を行うことにより、屈折力が大きい被検光学部材でも高
精度で屈折値を測定することができ、測定範囲が広い簡
素な装置を形成することができる。

【００３８】第３発明に係る屈折力測定装置は、被検光
学部材を透過した光束を光路に挿脱可能な凸レンズを介
して光位置センサに受光して演算を行うことにより、屈
折力が大きい被検光学部材でも高精度で屈折値を測定す
ることができ、測定範囲が広い簡素な装置を形成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の構成図である。

【図２】プリズムの正面図である。

【図３】光位置センサ上の光束像の説明図である。

【図４】第２の実施例の構成図である。

【図５】小光源の正面図である。

【図６】Ｖ字型開口のマスク板の正面図である。

【図７】プリズムの正面図である。

【図８】光束像と光位置センサの説明図である。

【図９】第３の実施例の構成図である。

【図１０】プリズムの正面図である。

【図１１】光位置センサ上の光束像の説明図である。

【図１２】第４の実施例の構成図である。

【図１３】Ｎ字型開口のマスク板の正面図である。

【図１４】小光源の正面図である。

【図１５】光束像と光位置センサの説明図である。

【図１６】第５の実施例の構成図である。

【図１７】リング開口のマスク板の正面図である。

【図１８】円開口のマスク板の正面図である。

【図１９】二重リング開口のマスク板の正面図である。

【図２０】プリズムの正面図である。

【図２１】断面図である。

【図２２】光位置センサ上のリング光束像の説明図であ
る。

【図２３】第６の実施例の構成図である。

【図２４】リング開口のマスク板の正面図である。

【図２５】光位置センサ上の光束像の説明図である。

【図２６】第７の実施例の構成図である。

【符号の説明】

１、９、１５、２２ａ、２２ｂ 光源 ４、１２、１４、３１ プリズム ６、１３ 光位置センサ ７ 演算手段 １１、１８、２５ａ、２５ｂ、２９、３４ マスク板 ２１ ハーフミラー ２６ 小開口絞り ３５ 切換えミラー ３８ 凸レンズ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屈折力を有する被検光学部材の異なる位
   置を通りそれぞれに３経線を含む複数の光束を該被検光
   学部材に投影する投影光学系と、前記被検光学部材で屈
   折した前記複数の光束を光位置センサの異なる位置に受
   光する受光光学系と、該受光光学系の信号により前記被
   検光学部材の屈折値を演算する演算手段とを有すること
   を特徴とする屈折力測定装置。
2. 【請求項２】 屈折力を有する被検光学部材に光束を投
   影する投影光学系と、前記被検光学部材を透過した光束
   を切換手段で切換えた２光路の何れかを介して同一の光
   位置センサに受光する受光光学系と、該受光光学系の信
   号により前記被検光学部材の屈折値を演算する演算手段
   とを有することを特徴とする屈折力測定装置。
3. 【請求項３】 屈折力を有する被検光学部材に光束を投
   影する投影光学系と、前記被検光学部材を透過した光束
   を凸レンズが自在に挿脱する光路を介して光位置センサ
   に受光する受光光学系と、該受光光学系の信号により前
   記被検光学部材の屈折値を演算する演算手段とを有する
   ことを特徴とする屈折力測定装置。