(57)【要約】【課題】二次元受光センサー上の画像データから、演算によって迅速かつ高精度に眼鏡レンズなどの球面屈折力の光学特性データを得られるようにする。【解決手段】  照射手段１から被検光学系３に照射する光束を、遮光マスク５で透過率の異なる境界を有する光束にし、遮光マスク５を通過した光束の二次元受光センサー６上での投影位置で投影位置データを得るとともに、各投影位置データに基づいて被検光学系３の光学特性を演算し、遮光マスク５を通過する光束の中心線または境界線を、２対以上の平行線で構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系への光束の照射手段と、該照射手段からの光束を透過率の異なる境界を有する光束にする遮光マスクと、二次元の受光位置に応じた出力信号を出力する二次元受光センサーと、前記遮光マスクを通過した光束の前記二次元受光センサー上での投影位置にそれぞれ応じた各投影位置データを得るとともに、該各投影位置データに基づいて前記被検光学系の光学特性を得る演算手段を備えており、前記遮光マスクを通過する光束の中心線または境界線が２対以上の平行線で構成されていることを特徴とする光学特性測定装置。
【請求項２】
前記遮光マスクを通過する光束の中心線または境界線は、２対以上の平行線で構成され、各平行線はそれぞれほぼ垂直であることを特徴とする請求項１に記載の光学特性測定装置。
【請求項３】
前記遮光マスクを通過する光束の中心線または境界線は、２対以上の平行線で構成され、各平行線は前記二次元受光センサーの画素配列方向とほぼ一致していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学特性測定装置。
【請求項４】
前記遮光マスクを通過する光束の中心線または境界線は、２対以上の平行線で構成され、遮光マスクのほぼ中心を識別できる境界を有することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光学特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼鏡レンズその他の光学系の光学特性、すなわち光学系の球面屈折力、円柱屈折力、円柱軸角度、プリズム屈折力およびその基底方向角度を測定する光学特性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検光学系に向けて光を照射する照射手段と、この照射手段からの光束を透過率の異なる境界を持つ光束にする遮光マスクと、この光束を被検光学系に対して集束させる集束光学系と、集束された光を投影光学系を介して受光し、この受光位置に応じた信号を出力する受光センサーと、この出力信号を用いて被検光学系の屈折力を演算によって求める光学特性測定装置が提案されている(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
また、従来、前記のような遮光マスクとして、円周のスリット光束を用いていた。この場合、被検レンズを通過し、さらに遮光マスクを通過して二次元受光センサーに投影される図形は円または楕円になり、この円または楕円の変位量から被検レンズの屈折力などの光学特性を得ていた。
【特許文献１】特開平８−１１０２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のこのような光学特性測定装置では、まず、画像処理によって円または楕円を得て、その後、円の直径または楕円の長径、短径それぞれの軸を演算する必要があった。これにはかなり複雑な演算を必要とし、測定に多大の時間を要し、また、正確な測定値を得るのは難しかった。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、円、楕円の画像処理または円の直径、楕円の長径、短径およびその軸角度を演算することなく、二次元受光センサー上の画像データより直接光学特性のデータを得ることができ、計測時間を短縮でき、また、測定精度の高い光学特性測定装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる光学特性測定装置は、被検光学系への光束の照射手段と、該照射手段からの光束を透過率の異なる境界を有する光束にする遮光マスクと、二次元の受光位置に応じた出力信号を出力する二次元受光センサーと、前記遮光マスクを通過した光束の二次元受光センサー上での投影位置にそれぞれ応じた各投影位置データを得るとともに、各投影位置データに基づいて前記被検光学系の光学特性を得る演算手段とを備えており、前記遮光マスクを通過する光束の中心線または境界線を２対以上の平行線で構成したことを特徴とする。
【０００７】
これにより、遮光マスクを通して二次元受光センサー上に得られる被検光学系の光学画像から、演算回路によって被検光学系の屈折力を求め、この屈折力を用いて、さらに球面屈折力、円柱屈折力、円柱軸角度を簡単な演算により求めることができる。また、前記光学画像の原点からの変位置から被検光学系のプリズム屈折力および基底方向角度を簡単な演算にて、速やかにかつ高精度に求めることができる。
【０００８】
また、前記遮光マスクを通過する光束の中心線または境界線を、２対以上の平行線で構成し、各平行線をそれぞれほぼ垂直にしている。これにより、最小の受光領域内で精度の高い光学画像を二次元受光センサー上に形成できる。
【０００９】
さらに、前記遮光マスクを通過する光束の中心線または境界線を、少なくとも２対以上の平行線で構成し、各平行線を前記二次元受光センサーの画素配列方向にほぼ一致させるようにしている。これにより、最小の受光領域内で精度の高い光学画像を二次元受光センサー上に形成できる。
【００１０】
また、前記遮光マスクを通過する光束の中心線または境界線を、２対以上の平行線で構成し、遮光マスクのほぼ中心を識別できる境界線を有するようにしている。これにより、遮光マスクから図形の中心を示す十字スリットを省くことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、円、楕円の画像処理や円の直径、楕円の長径、短径およびそれぞれの軸角度などについて複雑な演算をすることなく、二次元受光センサー上で得た画像に基づき、直接、光学特性に関するデータを読み込むことができる。したがって、測定時間を短縮できるとともに、測定精度を高めることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の一形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態による光学特性測定装置の光学系を示す構成図である。図１において、０は測定軸、１は測定軸０上にある照射手段としての光源である。
【００１３】
この光源１はＬＥＤまたはフィラメントの様なものでよい。２は集光レンズで、光源１は何も集光レンズの焦点にある必要性はないが、本実施の一形態では、光源１は集光レンズ２のほぼ焦点にあるとして説明する。従って、集光レンズ２を通過した光束は、ほぼ平行光束となる。
【００１４】
３は被検光学系としての被検レンズ、４は被検レンズ３を設置するレンズホールダである。光源１と被検レンズ３との間に前記集光レンズ２が配置されている。５はレンズホールダ４に取り付けられた遮光マスクである。図１における矢印Ａ方向から見た遮光マスク５を図２に示してある。
【００１５】
図２において、遮光マスク５は正方リング状のスリットＳを有し、対向するスリットＳの中心線間の長さはＨｏ の正方形である。形状は何も正方形である必要はないが、本実施の一形態では、正方形で説明する。また、正方形の各辺の方向は何もＸ軸、Ｙ軸に一致する必要はないが、本実施の形態では、ほぼ一致しているとして説明する。
【００１６】
図２に示すの遮光マスク５の中心に十字スリットＳ１がある。図２では十字スリットＳ１と原点Ｏとは一致しているが、何も一致する必要はないし、また十字スリットＳ１はなくてもよい。
【００１７】
図１において、６は受光位置に応じた信号を出力する二次元受光センサーで、例えば二次元ＣＣＤセンサーが受光素子として用いられる。図１の矢印Ｂ方向から見た二次元受光センサー６を図３に示してある。受光素子の配列方向は何もＸ軸とＹ軸に一致する必要がないが、本実施の形態では、一致するものとして説明する。図３に示す原点Ｏは何も二次元受光センサー６の中心と一致する必要性はないが、ほぼ一致するものとして説明する。
【００１８】
図４は、本発明の光学特性測定装置を示す電気回路のブロック図で、これが演算制御回路５１と、センサー駆動回路５２と、二次元受光センサー６と、信号処理回路５３と、表示装置５４とを備えている。これらのうち、演算制御回路５１は、センサー駆動回路５２にデータ取り込み開始信号を供給するものである。
【００１９】
このセンサー駆動回路５２は、二次元受光センサー６を駆動するように機能する。信号処理回路５３は二次元受光センサー６の出力信号をディジタル演算処理するのに適する信号に変換するものである。また、この信号処理回路５３はディジタル処理した信号を演算制御回路(演算手段)５１に入力する。
【００２０】
そして、演算制御回路５１は測定が開始されると、データ取り込み開始信号をセンサー駆動回路５２に送って、二次元受光センサー６を駆動する。さらに二次元受光センサー６から受光位置に応じた出力信号を得て、これらの出力信号を信号処理回路５３で処理した後に、測定データとして演算制御回路５１の内部メモリに取り込む。
【００２１】
演算制御回路５１は、このようにして内部メモリに取り込まれた投影位置データに基づいて、後述の演算を行って被検レンズ３の光学特性を得て、得られた光学特性を表示装置５４に表示させる。
【００２２】
つぎに、演算制御回路５１の演算により、被検レンズ３の光学特性である球面屈折力Ｓ、円柱屈折力Ｃ、円柱軸角度θ、プリズム屈折力Ｐおよびその基底方向φを求める方法を、図５、図６および図７を参照して説明する。
【００２３】
まず、図５において、ｄｏ は遮光マスク５と被検レンズ３の後面との距離、ｌｏ は遮光マスク５と二次元受光センサー６との距離である。ここで、Ｄを被検レンズ３の屈折力とすると、遮光マスク５上での光束の変位量Ｈｏ の、二次元受光センサー６上での変位量Ｈは、
Ｈ＝［１０００−（ｌｏ ＋ｄｏ ）Ｄ／（１０００−ｄｏ Ｄ）Ｈｏ   …（１）
と表わせる。
【００２４】
従って、二次元セ受光ンサー６上での変位量Ｈを知ることによって、演算制御回路５１で被検レンズ３の屈折力を知ることができる。
【００２５】
図６はレンズホールダ４に、被検レンズ３が設置されていないときの、二次元受光センサー６に投影された遮光マスク５の形状で、スリット状の光束の中心線を示してある。この実施の形態では、集光レンズ２を通過する光が平行光束であるので、図６の遮光マスクの一辺はＨｏの正方形となり、十字の中心は原点Ｏに一致している。
【００２６】
次に、レンズホールダ４に被検レンズ３を設置し、被検レンズ３が円柱屈折力を含む一般的な光学特性を持つ場合、図７のような光束が、二次元受光センサー６上に投影される。ここでは、遮光マスク５を通過する光束の中心線または境界線は、２対以上の平行線で構成される。図形はスリット光束の中心線のみ示してある。
【００２７】
ここで、Ｘ軸方向の変位量をＨｘ、Ｙ軸方向の変位量をＨｙ、ねじれ量をＨΔは二次元受光センサー６の出力により知ることができる。このＨｘ、Ｈｙ、ＨΔ、は式（１）によって被検レンズ３の屈折力Ｄｘ、Ｄｙ、ＤΔに変換することができる。
【００２８】
屈折力Ｄｘ、Ｄｙ、ＤΔは被検レンズ３の球面屈折力Ｓ、円柱屈折力Ｃ、円柱軸角度θを用いて、次のように表わすことができる。
【００２９】
Ｄｘ＝Ｓ＋Ｃｓｉｎ2 θ      …（２）
Ｄｘ＝Ｓ＋Ｃｃｏｓ2 θ      …（３）
ＤΔ＝Ｃｓｉｎθｃｏｓθ    …（４）
これらの式により、被検レンズ３の球面屈折力、円柱屈折力、円柱軸角度を演算制御回路５１で求めることができる。
【００３０】
次に、図７におけるＨｐｘ、Ｈｐｙは単に原点Ｏよりの変位量である。プリズム屈折力Ｐとプリズム屈折力Ｐの二次元受光センサー６上での変位量Ｈｐは
Ｐ＝ｌｏ Ｈｐ／１００        …（５）
であるので、変位量Ｈｐｘ、Ｈｐｙは、式（５）によりプリズム屈折力Ｐｘ、Ｐｙに変換できる。
【００３１】
従って、
Ｐ＝√Ｐｘ2 ＋Ｐｙ2         …（６）
ｔaｎΦ＝Ｐｙ／Ｐｘ        …（７）
となり、被検レンズ３のプリズム屈折力、基底方向角度を求めることができる。
【００３２】
なお、図２の遮光マスク５においては、十字スリットＳ１を用いて図形の中心をＯとしたが、図形の中心を示す十字スリットがない場合は、二次元受光センサー６に投影された図形の中心を演算で求めればよい。また、遮光マスク５において、スリット部は何も透光としなくてもよく、明暗を反転させてもよい。また、スリットの平行線は直線でなくてもよい。
【００３３】
本実施の形態では、円、楕円の画像処理や円の直径、楕円の長径、短径およびそれぞれの軸角度の演算をすることなく、二次元受光センサー上で得た画像に基づき、直接、光学特性に関するデータを読み込むことができる。従って、測定時間を短縮するだけでなく、測定精度を高めることができるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、眼鏡レンズなどの被検光学系の球面屈折力、円柱屈折力、円柱軸角度、プリズム屈折力およびその基底方向角度を、簡単、迅速に測定する用途に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態による光学特性測定装置の光学系を示す構成図である。
【図２】図１における遮光マスクを矢印Ａ方向から見た側面図である。
【図３】図１における二次元受光センサーを矢印Ｂ方向から見た側面図である。
【図４】本発明の実施の形態による光学特性測定装置を示すブロック図である。
【図５】本発明における被検レンズの屈折力を求めるための説明図である。
【図６】図１において被検レンズが設置されないときの、二次元受光センサー上の遮光マスク像を示す説明図である。
【図７】図１において一般的な被検レンズを通して得られるスリット光束の投影図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…照射手段、３…被検光学系、５…遮光マスク、６…二次元受光センサー、５１…演算手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年12月8日(2003.12.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
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