JPS59190636A - 屈折度測定装置 - Google Patents

屈折度測定装置

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JPS59190636A
JPS59190636A JP6625483A JP6625483A JPS59190636A JP S59190636 A JPS59190636 A JP S59190636A JP 6625483 A JP6625483 A JP 6625483A JP 6625483 A JP6625483 A JP 6625483A JP S59190636 A JPS59190636 A JP S59190636A
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JP
Japan
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lens
light
tested
beams
refractive power
Prior art date
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JP6625483A
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English (en)
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Yoshi Kobayakawa
小早川 嘉
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Canon Inc
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Canon Inc
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02Testing optical properties
    • G01M11/0242Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations
    • G01M11/0257Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations by analyzing the image formed by the object to be tested
    • G01M11/0264Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations by analyzing the image formed by the object to be tested by using targets or reference patterns
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
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    • GPHYSICS
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    • G01M11/02Testing optical properties
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は屈折度測定装置に関し、特に可動部を持たず自
動的に屈折度測定が可能なものに関する。
従来、市場に供されているレンズメータ、ケラトメータ
はその殆んどが屈折度測定を手動で行なうもので測定に
時間がかかり、又、煩雑性がある。一方、測定を自動的
に行なう自動レンズメータ、自動ケラトメータが知られ
ているが、これには可動部があって装置の複雑化、耐久
性といった問題点がある。これを解決するため、本件出
願人は、既に特願昭57−175847に測定を自動的
に且つ可動部なく行なう新規な屈折度測定装置を提案し
ている。
本発明はこれに関連する屈折度測定装置に関し、少なく
とも3本の光ビームを縦横のスリット開口を有するアパ
ーチャーを介して、被検、光学要素の異なる位置に照射
し、被検光学要素を経て来る光ビームを受光レンズに入
射させ、該受光レンズの焦点位置又はその共役位置にあ
つて、アパーチャーのスリット開口と平行に互いに直角
に配置された2箇の一次元光位置検出素子に受け、該検
出素子上でのビーム位置ずれの度合より各径線方向の屈
折度を算出することを特徴とする。
以下、本発明の詳細な説明に先立ち、第1図によって本
発明の詳細な説明を行なう。第1図において、IA、I
B、10は3箇のLED等の光源であり、これらを順次
点灯する。絞り板2には光源IA、IB、10に対応し
た光軸上の点を中心とした円周上の3箇の穴2A、2B
2Cがあり、この穴を通る光は3本の光ビームとなり、
被検レンズ3の3A、3B、30点にあたり、被検レン
ズ3で屈折した後、2次元光位置検出素子4に入る。検
出素子4は、アナログ信号の出る半導体装置検出器の如
き単一素子でも良く、またCODの如きアレイ素子でも
良い。
光源IA、IJ3,10は光軸8から等距離にあり光源
から光軸に下した足は互いに120°を為す。絞り板2
の穴2A、2B、20も同様の関係にあり、従って3本
の光ビームは互いに平行かつ光軸8に平行となる。ここ
で被検レンズ3が無い時は、ビームは検出素子4上の点
4A。
4B、40に至る。被検レンズ3が入るとビームは屈折
され、点4A’、4B’、40’にくる。ここで各点4
A、4B、40から屈折後の点4A’、4B/、40’
に至る偏位ベクトルA、BXOが被検レンズ3の屈折度
、即ち球面度数、乱視度数、乱視角及び光軸8からの被
検レンズ中心のずれに関する位置情報を与える。ここで
光ビームの被検レンズ3により屈折される角度は近軸的
に考えると被検レンズの屈折力とあたるビームとレンズ
中心Oとの距離に比例する。ベクトルA1B、Oの大き
さは、この角度の他、更に被検レン゛ズ3と検出素子4
の距離にも比例する。なおレンズ面を回転放物面と近似
すれば、レンズ上の2点に入射したビームの2点を結ぶ
方向の収れん、発散の度合は2点の間隔が一定なら入射
位置には無関係である。これによって、アライメントは
三つの偏位ベクトルA、B、Oのベクトル和がゼロとな
ることによって求まる。
すなわち次のように3つのベクトルのX方向成分、Y方
向成分が共にゼロとなるようにする。
Ax+Bx十Cx=0(1) AY十BY十〇Y=0(2) ここでAxlBxloxはベクトルASB、Oのx@分
、AYlBYloYはペクトA/A、B、OのY成分で
ある。
このようにアライメントを行なうことによって次の屈折
度測定が精確になされる。なお被検レンズ3がプリズム
作用を含む場合又はレンズを偏心させて用い故意にプリ
ズム効果を出す場合は(1)、(2)式の左辺の値がそ
の位置でのプリズム度数を与える。
さて、被検レンズは一般に乱視を含んでいるが、各径線
方向の屈折力を求めるには少なくとも二径線方向の屈折
力を求めれば良い。
すなわち、θを基準径線方向からの円周方向の角度とす
ると、対応する屈折力りはθの関数として D(θ) :=asin2(θ十β)+r    (3
)と表わされる。
ここでα、β、γは定数であり、各々乱視度、乱視角、
球面度数を表わす。第1図で被検レンズ3のレンズ面が
回転放物面に近似しているとし、且つ屈折に関するスネ
ルの法則に関し近似式を用いると、レンズの2点に一定
間隔で照たったビームの屈折後の偏位度合は、その2点
間を結ぶ方向に平行な如何なる2点間における場合につ
き同様となる。
従って、被検レンズ3の3A3B方向と平行な径線方向
の屈折力をDABとし、3B30方向、303A方向と
平行な径線方向の屈折力を各々DBo1DoAとすると
各々の屈折力は対応するベクトルA、B、Oの対応する
径線方向成分の和で表わされる。すなわち、 DAB=AAB+BBA(4) DBO” BBO+COB        (5)Do
h = CGA + AAO(6)ここでAABはベク
トルAの3A3BA3B方向大きさを表わし、3人から
3Bに向かうときプラス、3Bから3Aに向かうときマ
イナスとする。他の符号についてもこれに準する。
上述の3式により求まった二径線方向の各屈折力DAB
 、 DBO’ DOAを(3)式に代入すれば連立方
程式より乱視度α、乱視角β、球面度数γが求まる。
因みに、3A、3B、30を円周上、120゜毎の点と
し、3A3B方向に平行な径線方向を基準径線方向とす
ると、次のようになる。
DAB=AAB十BIIA=α5in2β十rDBo−
BBo十〇。B=α5in2(120°十β)+γDo
A=CoA+AAo=α5in2(240°+β)十γ
なお(4)乃至(6)式を(3)式に代入し、連立方程
式を解いて未知数α、β、γを求めるのには公知の自動
演算手段が用いられる。
ところで2次元光位置検出素子4として、アナログ信号
の出るポジションディテクターを用いる場合、各ビーム
が照射する位置を検出するため3本のビームを順次被検
レンズに入射しなければならない。
ポジションディテクターに複数のビームが同時に照射す
ると、照射位置が求まらず、単に平均化された照射位置
しか求まらないからである。
但し検出素子4としてCOD等のアレイ型の素子を用い
る場合は、3本のビームを同時に照射することが可能で
あり、この場合光源は3箇でなく1箇で足りる。
わ さて、第2図は本発明に係J屈折度測定装置の実施例の
図である。光源IA、IB、10から出た光ビームはリ
レーレンズ5、アパーチャー6を通り、コリメータレン
ズ7により互いに光軸10と平行となり、被検レンズ3
を照射する。被検レンズ3で屈折を受けた光ビームは受
光レンズ8を通り、その後側焦点位置に置かれた1次元
光位置検出素子9A、9Bに受光される。なお被検レン
ズ3が無いときの光ビームを鎖線で示す。アパーチャー
6と検出素子9A。
9Bまた光源IA、IB、10と被検レンズ3は各々光
学的に共役である。被検レンズを光源の共役点におくこ
とにより光束が小さくなり精度が上がる。
ここで第3図、第4図は各々光軸10の方向から眺めた
検出素子9A、9B、アパーチャー6を示す。検出素子
9A、9Bは互いに直交して設けられ、アパーチャー6
は直交する縦方向、横方向に各々6A、6Bのスリット
開口を有し、各々検出素子9A、9Bと平行に配置され
る。
検出素子9A、9Bはアナログ信号の得られる半導体装
置検出器でもデジタル信号の得られる00Dの如きもの
でも良い。
第5図は、光源IA、IB、10の配置を示し、光軸1
0を重心とする正三角形の各頂点に位置する。これによ
り、対称性より屈折力の算出が容易となる。
第6図は、検出素子9A、9B上にアノシーチャー6の
スリット開口6A、6Bの像が映った状態を示す。ここ
で被検レンズ3が無いときの像を6A’ 、6B’の鎖
線で示し、被検レンズ3が入った後の像を6A’、6B
“で示す。この像6A’、6A″の方向性を考慮した位
置ずれ、及び像6B’、6B″の方向性を考慮した位置
ずれを合成した偏位ベクトルが被検レンズ3を経た光ビ
ームの偏位情報を与えることとなる。測定に際して番ま
、光源IA、IB、10を順次点灯し、各々の場合の位
置ずれを求め、計6箇のデータカ)ら被検レンズ3の球
面屈折度、乱視度、乱視角を求める。コノ場合、被検レ
ンズ3の中心を光軸10に合致させて測定する。すなわ
ち、光源IAを点灯したときの検出素子9B、9A上で
の像の位置ずれを方向性を考慮して各々ハ、Ay、同様
に光源IB、10に対し各k BX、 87% Ox、
 cyとすると、 Ax −1−Bx + Ox = O(1)Ay + 
By + OyゴO−(2)となるようにレンズをもっ
てくる。被検レンズ3が乱視を含んでいれば各径線方向
の屈折力を求めるのに少なくとも二径線方向の屈折力を
測定すれば、他の径線方向の屈折力は算出される。
すなわち、各径線方向の屈折力をDとし、径線角をθと
すれば D=ccsin2(θ十β) + r −(3)と表わ
される。ここでαは乱視度、βは乱視角、γは球面度数
である。いま光源IA、IBを結ぶ方向の径線の屈折力
をDAB ’光源IB、10を結ぶ方向の径線の屈折力
をDBO’光源10.IAを結ぶ方向の径線の屈折力を
り。Aとすれば、次式が成り立つ。
DAB = AAB 十BBA □      (4)
DBO= Bno +COB       (5)DO
A = COA +AAO(6) ここで、AABは光源IAを点灯したときの検出素子9
A、9B上の像の位置ずれを合成した合成偏位ベクトル
Aの光源IA、IBを結ぶ方向の成分を表わす。またB
T3Aは光源IBを点灯したときの検出素子9A、9B
上の像の位置ずれを合成した合成偏位ベクトルBの光源
IB、IAを結ぶ方向の成分を表わす。BBO% CO
B ”OA。
AAoはこれに準する。次にプリズム作用が被検レンズ
3に含まれていた場合又はレンズを偏心させて用い故意
にプリズム効果を出す場合には(1)、(21式の左辺
の値が、その位置でのプリズム度数を与える。なお光ビ
ームは3箇に限らず、それ以上であっても良く、例えば
4箇とし、そのうちの適当な3箇の値で計算し、それら
を比較し被検レンズの歪みをみることも可能である。
また検出素子がCOD等であれば光源を順次点灯するこ
となく、同時に点灯しても各偏位ビームの検出が可能で
ある。ところで被検レンズに光ビームを照射する時、3
光束が互いに平行とし、検出素子9A、9Bを受光レン
ズ8の焦点位置又はその共役位置に設けることにより被
検レンズの光軸上の位置に拘らず一定の偏角に対応した
一定の像の位置ずれが得られて都合が良い。
第7図は、本発明の第2実施例で、被検光学要素11が
凹面鏡の場合を示す。この場合もアパーチャー6と検出
素子9A、9Eは光分割部材12を介して光学的に共役
となる。なおコリメータレンズ7は第2図に示した受光
レンズを兼ねる。
第8図は本発明の第3実施例で平面ミラー13とコリメ
ータレンズ7の間に被検光学要素14が置かれる。この
場合、光束が被検光学要素14を2回透過するので偏角
は2倍になり検出精度が上がる。
以上、本発明によれば、全く可動部が無く、また検出素
子からの電気出力を用い自動的な屈折度測定が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の詳細な説明図、 第2図は本発明の第1実施例の図、 第3図、第4図は各々光軸方向から眺めた検出素子、ア
パーチャーの図、 第5図は光源の配置図、 第6図は検出素子上のアパーチャー開口像の説明図、 第7図、第8図は各々本発明の第2、第3実施例の図、 図中  IA、IB、10は光源 3は被検レンズ 5はリレーレンズ 6はアパーチャー 6A、6Bはスリット開口 アはコリメータレンズ 8は受光レンズ 9A、9Bは1次元光位置検出素子 11.14は被検光学要素 である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 少なくとも3本の光ビームを形成する手段と、縦
    横のスリット開口を有するアパーチャーと、該アパーチ
    ャーを通過し被検光学要素の異なる位置に照射され、該
    被検光学要素を経て偏位した光ビームを受光する受光レ
    ンズと、該受光レンズの焦点位置又はその共役位置に設
    けられる前記スリット開口と平行に互いに直角に配置さ
    れた2箇の一次元光位置検出素子を備え、該検出素子上
    でのビーム位置ずれの度合より屈折度を測定することを
    特徴とする屈折度測定装置。 2、 前記光ビームを被検光学要素上に結像するリレー
    レンズと、被検光学要素上に互いに平行な光ビームを照
    射させるコリメータレンズを有する特許請求の範囲第1
    項記載の屈折度測定装置。
JP6625483A 1982-10-05 1983-04-13 屈折度測定装置 Pending JPS59190636A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6625483A JPS59190636A (ja) 1983-04-13 1983-04-13 屈折度測定装置
US06/503,234 US4609287A (en) 1982-10-05 1983-06-10 Method of and apparatus for measuring refractive characteristics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6625483A JPS59190636A (ja) 1983-04-13 1983-04-13 屈折度測定装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS59190636A true JPS59190636A (ja) 1984-10-29

Family

ID=13310537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6625483A Pending JPS59190636A (ja) 1982-10-05 1983-04-13 屈折度測定装置

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JP (1) JPS59190636A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02216428A (ja) * 1988-03-05 1990-08-29 Hoya Corp 自動レンズメータ
EP1679499A3 (en) * 2005-01-07 2009-11-18 Nidek Co., Ltd. Lens meter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02216428A (ja) * 1988-03-05 1990-08-29 Hoya Corp 自動レンズメータ
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