(57)【要約】プログレッシブ付加レンズを含む眼鏡レンズの光学試験のための装置及び方法により像の質を測定する。当該装置は光束を試験レンズに向ける照明システムと、上記試験レンズ上の異なる複数の領域が照らされるように上記試験レンズを回転する試験レンズ位置決めシステムと、一定の有効焦点距離で上記光束の焦点を合わせるズームレンズと、上記試験レンズの像の質を測定しかつ記録する検出システムと、光軸が上記試験レンズを抜け出た光束の線上にあるように上記ズームレンズ及び上記検出システムを運ぶアラインメントブームとを含むものである。この装置は完全に自動化され、上記試験レンズの表面上における種々の位置での屈折力、非点収差、プリズム及び変調伝達関数の測定が可能である。
2004500537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼鏡レンズによる像の質（ｉｍａｇｅ ｑｕａｌｉｔｙ）を測定する自動光学試験装置であって、
前記眼鏡レンズに対し試験用光束を与える照明システムと、前記眼鏡レンズ上の複数の異なる領域による像の質を測定するために当該領域が照らされるように前記眼鏡レンズを回転させる位置決めシステムと、前記眼鏡レンズによる像の質を測定し記録する検出システムと、前記光束が前記眼鏡レンズを通過した際に一定の有効焦点距離で前記検出システムに前記光束の焦点を合わせるズームレンズとを含む自動光学試験装置。
【請求項２】
前記位置決めシステムは前記眼鏡レンズの背後に固定した回転点の回りに前記眼鏡レンズを回転させる請求項１記載の自動光学試験装置。
【請求項３】
前記ズームレンズは前記眼鏡レンズに関するシステムの光軸に沿って移動可能である請求項１記載の自動光学試験装置。
【請求項４】
前記ズームレンズは第１のレンズ及び第２のレンズを含み、該第２のレンズは前記第１のレンズに関する光軸に沿って移動可能である請求項３記載の自動光学試験装置。
【請求項５】
前記検出システムは前記眼鏡レンズから一定距離の位置に配置されている請求項１記載の自動光学試験装置。
【請求項６】
アラインメントブームをさらに含み、前記ズームレンズ及び検出システムは前記アラインメントブームに結合しており、該アラインメントブームは、前記眼鏡レンズが前記位置決めシステムによって回転する際に前記眼鏡レンズの周りに回転して前記検出システムと試験用光束を再整列させるものである請求項１記載の自動光学試験装置。
【請求項７】
当該光学試験装置の操作を制御するためのマイクロプロセッサをさらに含む請求項１記載の自動光学試験装置。
【請求項８】
前記検出システムは前記眼鏡レンズ上のある位置によって生じる点広がり関数（ｐｏｉｎｔ ｓｐｒｅａｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を自動的に測定する手段を含む請求項１記載の自動光学試験装置。
【請求項９】
前記検出システムは前記眼鏡レンズ上のある位置の変調伝達関数（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を自動的に算出する手段を含む請求項１記載の自動光学試験装置。
【請求項１０】
眼鏡レンズによる像の質を測定する自動光学試験装置であって、
前記眼鏡レンズに対し試験用光束を与える光源と、前記眼鏡レンズ上の複数の異なる領域による像の質を測定するために当該領域が照らされるように前記眼鏡レンズを回転させる位置決めシステムと、前記眼鏡レンズによる像の質を測定し記録する検出システムと、前記検出システムに前記光束の焦点を合わせるズームレンズと、アラインメントブームとを含み、前記ズームレンズ及び前記検出システムは前記アラインメントブームに結合しており、該アラインメントブームは、前記眼鏡レンズが前記位置決めシステムによって回転する際に前記眼鏡レンズの周りに回転して前記検出システムと試験用光束を再整列させるものである自動光学試験装置。
【請求項１１】
当該光学試験装置の操作を制御するためのマイクロプロセッサをさらに含む請求項１０記載の自動光学試験装置。
【請求項１２】
前記位置決めシステムは前記眼鏡レンズの背後に固定した回転点の回りに前記眼鏡レンズを回転させる請求項１１記載の自動光学試験装置。
【請求項１３】
前記ズームレンズは前記光束が前記眼鏡レンズを通過する際に一定の有効焦点距離で前記検出システムに前記光束の焦点を合わせるものである請求項１２記載の自動光学試験装置。
【請求項１４】
前記検出システムは、前記眼鏡レンズ上のある位置の屈折力、非点収差、プリズム及び変調伝達関数を自動的に測定する手段を含む請求項１３記載の自動光学試験装置。
【請求項１５】
眼鏡レンズよる像の質を測定する自動光学試験装置であって、
前記眼鏡レンズに対し試験用光束を与える照明システムと、前記眼鏡レンズ上の複数の異なる領域による像の質を測定するために当該領域が照らされるように前記眼鏡レンズを回転させる位置決めシステムと、前記眼鏡レンズによる像の質を測定し記録する検出システムと、前記検出システムに前記光束の焦点を合わせるズームレンズと、アラインメントブームと、前記光学試験装置の操作を制御するためのマイクロプロセッサとを含み、前記眼鏡レンズの屈折力、非点収差、プリズム及び変調伝達関数を測定可能である自動光学試験装置。
【請求項１６】
前記位置決めシステムは前記眼鏡レンズの背後に固定した回転点の回りに前記眼鏡レンズを回転させる請求項１５記載の自動光学試験装置。
【請求項１７】
前記ズームレンズは前記光束が前記眼鏡レンズを通過する際に一定の有効焦点距離で前記検出システムに前記光束の焦点を合わせるものである請求項１６記載の自動光学試験装置。
【請求項１８】
眼鏡レンズによる像の質を測定する方法であって、
（ａ）光源からの試験用光束で前記眼鏡レンズ上のある位置を照らすステップと、
（ｂ）前記光束が前記眼鏡レンズを通過した後に一定の有効焦点距離で前記検出システムに前記光束の焦点を合わせるステップと、
（ｃ）前記眼鏡レンズ上のある位置による像の質を測定するステップとを含む測定方法。
【請求項１９】
前記眼鏡レンズを回転させて前記眼鏡レンズの他の位置を照らすステップと、前記ステップ（ａ）から前記ステップ（ｃ）を繰り返すステップとをさらに含む請求項１８記載の測定方法。
【請求項２０】
前記回転ステップは前記眼鏡レンズの背後に固定した回転点の回りに前記眼鏡レンズを回転させるステップを含む請求項１９記載の測定方法。
【請求項２１】
前記焦点合わせステップは、前記眼鏡レンズが前記位置決めシステムによって回転する際に前記眼鏡レンズの周りに回転して前記検出システムと試験用光束を再整列させるステップを含む請求項１８記載の測定方法。
【請求項２２】
前記焦点合わせステップは、前記眼鏡レンズに関するシステムの光軸に沿ってズームレンズを移動させて有効焦点距離を一定に維持するステップをさらに含む請求項２１記載の測定方法。
【請求項２３】
前記測定ステップは、前記眼鏡レンズ上のある位置での屈折力、非点収差、プリズム及び変調伝達関数を測定するステップをさらに含む請求項１８記載の測定方法。
【請求項２４】
前記測定ステップは、前記眼鏡レンズ上のある位置での点広がり関数（ｐｏｉｎｔ ｓｐｒｅａｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を測定するステップをさらに含む請求項１８記載の測定方法。
【請求項２５】
前記測定ステップは、点広がり関数（ｐｏｉｎｔ ｓｐｒｅａｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を変換して前記眼鏡レンズ上のある位置での変調伝達関数（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を得るステップをさらに含む請求項２３記載の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願の相互参照】
この出願は１９９７年７月２４日付けで出願された仮特許出願第６０／０５３，８２４号の優先権を主張するものであり、当該基礎出願の主題は当該基礎出願が参照されることによって合体されるものである。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学試験装置に関し、さらに詳しくはプログレッシブ付加眼鏡レンズの表面全体に渡る像の質（ｉｍａｇｅ ｑｕａｌｉｔｙ）を測定することが可能な自動光学試験装置に関するものである。
【０００３】
【発明の背景】
プログレッシブ付加眼鏡レンズ（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｅｙｅｇｌａｓｓ ｌｅｎｓ： 以下、ＰＡＬという）の光学的設計には当該レンズの異なる領域間の屈折力（焦点距離の逆数）を規則的に変化させて当該レンズの表面全体で変化する像の質を当該レンズに与えることが含まれる。このような変化はかなり大きな量の収差に伴い大きな量の非点収差をもたらす。このように、ＰＡＬは、たとえそれが光学的設計を完全に再構成するために製造されたものであっても、当該レンズを横切る像の質に著しい変化をもたらす。さらに、一般に、眼鏡はその製造過程に関連して、像の質をも変化させる可能性のある設計曲率からのずれ、屈折率のばらつき、気泡、含有物及びかき傷などの欠陥を有している。これらの製造過程で生じた欠陥をモデル化することは困難であるが、それらを測定できることは必要である。ＰＡＬの人気が急速に膨らむに伴い、比較対象を提供するために異なる設計による像の質における変化を測定する光学試験装置に関するニーズが存在する。
【０００４】
一般に、屈折力、非点収差及びプリズムは、焦点距離計（ｆｏｃｉｍｅｔｅｒｓ）として知られている市販のレンズメータ（ｌｅｎｓｏｍｅｔｅｒｓ）を用いてレンズ（概ね、直径約３ミリメートルのサブアパーチャ（ｓｕｂａｐｅｒｔｕｒｅ）を有する）上の一定の位置において手動で測定できる。解像度は、顕微鏡を用いて無限遠でＰＡＬにより形成された空軍用棒状標的物の像の検査を通じ、試験作業設備を用いて典型的に測定される。これらの装置及び方法はＰＡＬについてのいくつかの基本的な情報を提供するが、それらの装置及び方法はＰＡＬのデザイナー及び／又は製造者に非常に有益であろう精確で包括的な像の質に関する情報を与えるものではない。さらに、公知の装置及び方法では、ＰＡＬの全表面での屈折力、非点収差、プリズム及び変調伝達関数（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ：以下、ＭＴＦという）のマップの作成を完全に自動化することはできない。
【０００５】
従って、改良された光学試験装置、さらに詳しくはＰＡＬの全表面での屈折力、非点収差、プリズム及びＭＴＦのマップの作成を完全に自動化できる光学試験装置に関するニーズが存在する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記先行技術と関連した欠点を克服するために設計されたＰＡＬを含む眼鏡レンズの像の質を測定するために改良された装置及び方法を提供するものである。現在のところ好適な実施形態では、眼鏡レンズの表面を横切る種々の位置で屈折力、非点収差、プリズム及びＭＴＦを測定する完全自動化された眼鏡像質マップ作成装置が提供される。この作成装置は試験レンズに対し適当なサイズの平行にした光束（ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ ｂｅａｍ ｏｆ ｌｉｇｈｔ）を与える照明システムと、上記試験レンズ上の異なる複数の領域が照らされるように上記試験レンズを回転させる位置決めシステムと、上記光束が上記試験レンズの特定のサブアパーチャを通過する際に一定の有効焦点距離で前記光束の焦点を合わせるズームレンズと、前記眼鏡レンズによる像の質を測定し記録する検出システムと、上記ズームレンズ及び検出システムの光軸が上記試験レンズを抜け出る光束の線上にあるように上記ズームレンズ及び検出システムを運ぶアラインメントブームとを含むものである。
【０００７】
上記試験レンズ上の一定のサブアパーチャでは、最善の焦点屈折力（ｂｅｓｔ−ｆｏｃｕｓ ｐｏｗｅｒ）、非点収差の大きさ及び方向、プリズムの大きさ及び方向、並びに最善の焦点でのＭＴＦが測定される。上記ＭＴＦは、測定された点広がり関数（ｐｏｉｎｔ−ｓｐｒｅａｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ： ＰＳＦ）のフーリエ変換により得られる。その後、レンズのマップは複数のサブアパーチャ位置でレンズをサンプリングすることによって構成される。表面、輪郭及び内容のプロットは、屈折力、非点収差、プリズム及びＭＴＦ、並びに非点収差及びプリズムのベクトルプロットから成っている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１を参照すると、本発明に従う光学試験装置１０、即ち眼鏡像質マップ作成装置（以下、ＥＩＱＭという）は概して（ａ）試験レンズに対し適切な大きさの平行にした光束を与える照明システム１２と、（ｂ）上記試験レンズ上の異なる複数の領域が照らされるように上記試験レンズを回転することができる試験レンズ取付／位置決めシステム１４と、（ｃ）光束が上記試験レンズの特定のサブアパーチャを通過する際に一定の有効焦点距離（ＥＦＬ）で焦点を合わせるズームレンズ１６と、（ｄ）上記試験レンズの像の質を測定し記録する検出システム１８と、（ｅ）上記ズーム／検出システムの光軸が上記試験レンズを抜け出る光束の線上にあるように上記ズームレンズ１６及び上記検出システム１８を運ぶためのアラインメントブーム２０とを含むことがわかる。加えて、本発明の利点の１つが上記ＥＩＱＭが完全に自動化された点であるので、上記装置１０が上記像質マップ作成装置を制御し得られたデータを分析するマイクロプロセッサ制御コンピュータシステム２２に連結されているのが好ましい。上記ＥＩＱＭの各構成要素は以下に詳述される。しかしながら、まず上記システムを利用できる像質測定方法の類型を簡単に説明する。
【０００９】
Ｉ．像質測定方法
Ａ．最善の焦点屈折力
ＰＡＬの屈折力は最善の像質を得るズームレンズの位置から決定される。試験中は、上記ズームレンズは位置の範囲の端から端まで動かされて、像質を各位置で測定される。像質の有益な指標となるのが、レンズによって生じる点広がり関数である。
【００１０】
１．点広がり関数
上記ＥＩＱＭのユニークな特徴の１つは上記試験レンズのサブアパーチャによって生じる点広がり関数（ｐｏｉｎｔ ｓｐｒｅａｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ： ＰＳＦ）を測定する能力である。上記ＰＳＦは光強度分布を測定したものである。概して、より大きなＰＳＦが上記レンズにおける高い収差に起因するので、より小さなＰＳＦはより大きなＰＳＦよりも良好な像質を示す。ＰＳＦの大きさを測定する有益な方法の１つには、平均値を中心とした光強度分布を示す径方向分散（ｒａｄｉａｌ ｖａｒｉａｎｃｅ）がある。次のような手順は上記径方向分散を如何に算出できるかを記述するものである。まず、一定の像の中心（ｃｅｎｔｒｏｉｄ）を見つける。この径方向分散は、光が像中心の回りにどの程度密に分布するかを像中心からの距離の関数として測定したものである。この量、もっと正確に言えば二乗平均（ＲＭＳ）は最善の焦点位置を見つけるためにレンズ設計及びレンズ試験の両方で広く用いられている。上記径方向分散を上記試験レンズ上の一定のサブアパーチャに関する焦点を通過する複数の像の各々について見出した後、１つの多項式を上記データに当てはめ（ｆｉｔ）、上記径方向分散が最小であるところのズームレンズの屈折力を記録する。この屈折力が最善の焦点屈折力であり、これは最終のＰＳＦが記録されるところである。
【００１１】
図２には上記径方向分散対屈折力を示すプロットが示されている。図２では約０．３５ディオプトリーで上記径方向分散における明白な最小値を観察することができる。上記ＥＩＱＭで用いられた分析用ソフトウエアにより曲線を上記データに当てはめ、上記最小値を０．３４４９１４１ディオプトリーであると算出した。これが最善の焦点屈折力である。
【００１２】
Ｂ．非点収差
また、上記ＥＩＱＭはＰＡＬに関する非点収差、その大きさ及び方位に関しても測定可能である。上記試験レンズ上の特定の位置にかなりの非点収差があるとき、２つの線状の像が形成され、その１つはある屈折力設定におけるものであり、１つは他の屈折力設定におけるものである。上記２つの線状の像間の屈折力差は非点収差の大きさとして定義される。より小さい屈折力の線状の像の角度は非点収差の角度、即ち軸である。
【００１３】
上記線状の像の位置を決定するためには、最善の焦点を見出すのに用いられる２次元の径方向分散よりもむしろ、一方向の像の幅の測定が用いられる。像の中心を通過する線に沿う１次元の像の幅を当該線の角度方位の関数として測定する場合には、最大幅（線状の像に沿う方向）及び最小幅（線状の像を横切る方向）が得られる。レンズ上の一定のサブアパーチャでの複数の焦点通過像に関する最大幅に対する最小幅の比は図３に示されているように屈折力に対してプロットされることがある。この比は直線状の像での「０」から円状の像の「１」まで変化する。その結果、非点収差があるとき、上記比が「０」に近づくプロット上の２つの位置が上記２つの線状の焦点に対応する。これらの２つの位置から、屈折力差を用いて非点収差の大きさを算出することができる。
【００１４】
図３を参照すると、２つの別個の線状の焦点に対応する２つの最小値を観察することができる。これら２つの最小値の差は約０．３５ディオプトリーである。これが非点収差の大きさである。上記ＥＩＱＭで用いられた分析用ソフトウエアにより曲線を各最小値の周りのデータに当てはめて、上記非点収差をより精確に決定する。
【００１５】
純粋な非点収差の場合、最善の焦点屈折力は２つの線状の焦点間の中間点に見出される。しかしながら、他の収差（例えば、球面収差、コマなど）が存在する場合、上記最善の焦点屈折力の位置は精確には上記中間点に存在しないこともあり、上述した径方向分散の最小値を用いて見出されるべきである。
【００１６】
Ｃ．プリズム
上記ＥＩＱＭが測定できるＰＡＬの他の重要な特性はレンズプリズムである。レンズプリズムは光束がレンズ上の一定の点を通過した後にその本来の光路からどの程度偏向するかを測定するものである。通例の測定単位としては、レンズの１メートル後方のある表面における本来の位置からの光束の横方向の変位（ｃｍ単位で測定される）として定義されるプリズムディオプタがある。換言すれば、１プリズムディオプタは１０ミリラジアンの偏角に等しい。上記ＥＩＱＭは軸上すなわちゼロ位置に関するブームの角度位置を記録することによって簡単に如何なる試験位置でのプリズムをも決定する（図６Ｂを参照されたい）。
【００１７】
Ｄ．変調伝達関数
上記ＥＩＱＭの他の特有の性質は変調伝達関数（ＭＴＦ）の測定能力である。上述したように、上記ＥＩＱＭがレンズによって生じた上記ＰＳＦを測定すると、このＰＳＦについてフーリエ変換を行ってＭＴＦを得る。このＭＴＦは２次元ＰＳＦのフーリエ変換の大きさである。ＭＴＦは一般にはサイクル／ｍｍ単位の空間周波数に対してプロットされるが、ＭＴＦはサイクル／ミリラジアン単位の角周波数に対してプロットしてもよい。ある焦点システムでは、ＭＴＦは当該システムの焦点距離を空間周波数値に乗ずることによってプロットされる。本発明の一実施形態では、視覚的な鋭敏さは一般に角度単位で表されるので、上記ＥＩＱＭはレンズのＭＴＦ対角周波数をプロットする。一定のレンズのＭＴＦを簡単に評価するためには、ＰＳＦの中心を通過する数種のスライスが通常プロットされる。概して、０度、４５度、９０度及び１３５度のスライスのような異なる空間方位あるいは角度での４つのスライスがプロットされる。
【００１８】
上述した手順を用いて、上記ＭＴＦは上記ＰＳＦを記録するのに用いられた検出器のナイキスト限界までの全ての空間方位及び全ての空間周波数に対して同時に得られる。例えば、上記ＥＩＱＭのプロトタイプでは、上記検出器は１９ミクロン幅であるので、検出され得る最も高い空間周波数は１／（２×０．０１９ｍｍ）＝２６．３サイクル／ｍｍである。これは、焦点距離６００ｍｍのシステムでは０．６ｍ×２６．３サイクル／ｍｍ＝１５．８サイクル／ミリラジアンに換算される。５ｍｍの瞳孔を扱える最善のレンズがＤ／λ＝５ｍｍ／５４３ｎｍ＝９．２サイクル／ミリラジアンであるので、上記検出器は全ての空間周波数あるいは角周波数を記録するのに非常に適切である。
【００１９】
ＩＩ．照明システム
上記ＥＩＱＭは、光源２６からの適切な大きさの平行にした光束を試験レンズ２４に向けるように設計された照明システム１２で始まる。上記ＥＩＱＭの一実施形態では、５４３ｎｍの緑色Ｈｅ−Ｎｅレーザが光源として用いられ、５ミクロンのピンホールを用いて空間的にフィルタ処理される。上記ＥＩＱＭでの使用に適したレーザの無制限な例としては、米国カリフォルニア州、アーバインのメルグリオー（Ｍｅｌｌｅｓ Ｇｒｉｏｔ）から入手可能である、１ミリワットで直線偏光した５４３ｎｍの緑色Ｈｅ−Ｎｅレーザがある。
【００２０】
なお、上記レーザに代えて、白色光源（例えば、石英ハロゲンランプ）あるいは発光ダイオード（例えば、緑色ＬＥＤ）等の広帯域光源が上記光源として使用可能であることに留意されるべきである。これらの変形例では、上記試験用の波長を選択するのに狭帯域の干渉フィルタ（例えば、５５０ｎｍフィルタ）を用いることも可能である。光源としてレーザを用いることにより、アラインメント容易、高出力及びより一様な光束を含む、広帯域光源以上の一定の利点が提供される。しかしながら、レーザが非常に高出力であるので、ビームを弱化しかつ上記検出システムの飽和を防止するために上記照明システムには中性フィルタが配置されることが好ましい。
【００２１】
上記ＥＩＱＭの初期試験中に、ほとんどの眼鏡試験は当該分野全体にわたる一貫性をもたらすために５５０ｎｍあるいは５５０ｎｍ付近で実施されているので、光源のスペクトル帯域幅は広帯域光源及びフィルタを用いて当初５５０±１０ｍｍに設定された。その結果、５４３ｎｍレーザに変更することが決められた。
【００２２】
次に、コリメータ２８は平行にした光束を試験レンズに向けるのに用いられている。一実施形態では、上記コリメータは２０倍の顕微鏡の対物レンズ３０、続いてピンホール及び無色レンズ３２を含むものである。上記ＥＩＱＭのプロトタイプで用いられた無色レンズ３２は、低分散の凸要素と高分散の凹要素とを組み合わせて一緒に固化し、可視スペクトルで本質的に分散しない凸レンズを形成する無色の複レンズである。より低い色収差を示すほかに、無色の複レンズは他の収差（球面収差、コマ、非点収差など）が単レンズよりかなり低い量を示す。しかしながら、本発明の属する技術分野における当業者は非球面の単レンズあるいは空間内包型の複レンズ等の他のレンズを視準（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）に用いることができることを理解すべきである。上述したコリメータに適した構成要素は米国カリフォルニア州、アーバインのニューポート（Ｎｅｗｐｏｒｔ）及び同国マサチューセッツ州、ミルフォードのスピンドラー・ホヤー（Ｓｐｉｎｄｌｅｒ−Ｈｏｙｅｒ）から入手可能である。
【００２３】
上記平行光束の直径は調整可能なアパーチャ３４を用いて設定される。例えば、上記光束はその光束を横切る板に設けた４種類のアパーチャ（直径２ｍｍ，３ｍｍ，５ｍｍ及び７ｍｍ）の１種類を用いて設定できる。これらの光束の直径は異なる照明条件下でヒトの眼の瞳孔サイズの典型的な範囲に重なるものである。より小さな直径の瞳孔を試験することにより、明るい視界をシミュレートするか、試験レンズを横切る方向のより微細な説明を備えた像質マップを単純に得るかのいずれかを実行できる。より大きな直径の瞳孔を試験することにより、より暗い視界条件がシミュレートされるであろう。これらに代えて、調整可能なアパーチャ付きホイールあるいは調整可能な絞りは、上記光束の直径を設定する調整可能なアパーチャ付き板に代えて用いることができる。
【００２４】
ＩＩＩ．試験レンズ取付／位置決めシステム
上記照明システムの次にある試験されるレンズ２４は取付／位置決めシステム１４によって保持され、上記平行光束によって照らされている。上記ＥＩＱＭの初期の対象物は上記眼鏡レンズがヒトの眼で使用される方法をモデルにすべきである。ヒトの眼は回転中心を有しており、その眼が回転するときは、上記眼鏡レンズ及び上記瞳孔を通過する光が上記眼の回転中心周りに回転する一定方向の光束が形成される。これをシミュレートするためには、上記取付／位置決めシステムは、上記試験レンズの後面の後方に位置する回転点３５の周りに上記レンズを回転するように設計される。現在のところ好適な実施の形態では、２７ｍｍ半径が上記試験レンズの回転のために用いられている。この２７ｍｍ半径は眼の回転中心と眼鏡レンズの後部の頂点との間の平均距離として一貫して関連文献で用いられているという理由で選択された。しかしながら、上記ＥＩＱＭは変化する回転距離（ｒｏｔａｔｉｏｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ）で測定可能である。
【００２５】
この回転を可能とするためには、レンズ取付部３６は、上記試験レンズ上の異なる複数の領域が測定のために照らされるように上記試験レンズを位置決めするのに用いられる２軸回転ステージシステムに連結されている。現在のところ好適な実施の形態では、上記２軸回転ステージシステムは２つのモータ駆動する回転ステージを含むものである。適した低出力のモータ駆動回転ステージは米国ニューヨーク州、ブルームフィールドのベルメックス（Ｖｅｌｍｅｘ）から入手可能である。上記２軸回転ステージシステムは、上述したようにヒトの眼をシミュレートするために、Ｚ軸が光軸であれば上記試験レンズがＸ軸に平行な線及びＹ軸に平行な線の周りに回転可能であるように設計される。図４において、矢印４０及び矢印４２は上記レンズの２軸回転を示すものである。
【００２６】
上記ＥＩＱＭの一実施の形態では、３つのプロングを有し中心を自動的に保持するレンズホルダがレンズ取付部（上記試験レンズは概して縁なしであり、通例直径約７６ｍｍである）に用いられている。上記取付部にはプロングがレンズ上に過剰な力を及ぼさないように止めネジ（ｓｅｔ ｓｃｒｅｗ）が用いられる。適当な８０ｍｍ直径、３つのプロングを有し中心を自動的に保持するレンズ取付部は米国カリフォルニア州、アーバインのメルグリオー（Ｍｅｌｌｅｓ Ｇｒｉｏｔ）から入手可能である。
【００２７】
上記試験レンズ取付／位置決めシステム用の２軸回転ステージシステムは、像の質を測定するために、試験レンズ上のサブアパーチャまたは位置の予定リストに試験レンズを順次位置決めするのに用いられる。試験レンズ上の特定の位置は、試験されるレンズの特性、試験用光束のサイズ及び上記試験レンズについて所望される情報によって決められる。例えば、典型的なＰＡＬ及び直径５ｍｍの試験用光束を用いて、上記ＥＩＱＭは上部遠方ゾーンではより粗い間隔で、かつ移行ゾーン及び付加ゾーンの周囲ではより細かい間隔で分布した１０３個の測定位置を用いた（図５参照）。上記レンズ位置のリストは上記コンピュータに提供された単純な角度リスト（各位置ごとに水平角及び垂直角が示された）である。上記角度は上記２軸回転ステージシステム３８が各位置ごとの眼の回転点の周りをどのように回転すべきかを規定する。各レンズの位置においては、屈折力、非点収差（大きさ及び角度）、プリズム（大きさ及び角度）及びＭＴＦが算出され、レンズを横切る方向の像の質を測定するのに用いられる。
【００２８】
直径３ｍｍの試験用光束を用いた場合には、より細かく上記レンズの作図をするために測定点の全数を増加させる（即ち、隣接点間の間隔を減らす）ことができるのが望ましい。いずれにしても、上記レンズ上で光束の軌跡が重ならないように測定点間の間隔を設定されるべきであることが好ましい。
【００２９】
上記手順は上記ＥＩＱＭのコンピュータ２２によって完全に自動化されかつ制御される。上記試験レンズに関する２つの回転軸は、限界感知（ｌｉｍｉｔ ｓｅｎｓｉｎｇ）スイッチでモータ駆動され、上記コンピュータによって制御される。試験が実行されるべきレンズ位置を示すリストは上記コンピュータにロードされる。コンピュータは上記モータ駆動された回転ステージシステム３８を管理して、上記レンズが次の位置に回転させられる前に妥当な測定が行われるように特定の位置ごとに上記レンズを順次位置決めする。
【００３０】
ＩＶ．アラインメントブーム
ＰＡＬを上述した方法で回転させるときに、１つの重大な障害が発生する。図６Ａを参照すると、試験用光束は一般にはＰＡＬの前面に垂直に入射しないことが分かる。試験下での上記レンズが移動するとき、試験用光束はＰＡＬの後面で偏向し、その光束がレンズを抜け出るにつれてかなりの角度で屈折して進む。換言すれば、平行入射光束３７及び試験レンズで屈折した光束３９は互いに平行ではない。
【００３１】
上記ＥＩＱＭは上記試験レンズにおける光束の偏向点４１の周りにブーム上のズームレンズ／検出システムを回転させることによってこの問題を克服するものである（図４参照）。換言すれば、ズームレンズ及び検出システムはブームに連結されており、試験下で上記試験レンズを通過した光がズームレンズの軸あるいはその近傍に沿って通過し、かつ検出システムの中央付近に入射されるように、上記ズームレンズ及び上記検出システムは上記試験レンズの周りに一緒に回転するものである。上記試験レンズを次の測定点へ移動した後には、上記検出器上で上記像が中心にくるように再び合わせられるまで上記ブームを回転させる。
【００３２】
上記ズームレンズ／検出システムが整列しかつ上記試験レンズから抜け出る上記光束の中心にくるように合わせるためには、上記アラインメントブームを２軸回転ステージシステムに連結する。現在のところ好適な実施の形態では、上記２軸回転ステージシステムはモータ駆動される２つの回転ステージを含むものである。適した高出力のモータ駆動回転ステージは米国ニューヨーク州、ブルームフィールドのベルメックス（Ｖｅｌｍｅｘ）から入手可能である。
【００３３】
上記ブームシステムの設計における困難な課題の１つとしては大きな角移動に対して安定な無振動移動が要求されることである。ブームシステムでは、上記ブームを上記回転ステージに連結するためにスチール製のブラケットが用いられているが、ブーム構造のほとんどは軽量化するためにアルミニウムで製造されてきた。片持ち梁で支えたかなり重い負荷（ｌｏａｄ）のために、上記２軸回転型のブームに適したものとして市販の大型回転ステージが選択された。加えて、偏心した負荷（ｌｏａｄ）による過剰な摩損から上記昇降・回転ステージのベアリングを保護するために釣り合い錘が設計された。
【００３４】
図４では、矢印４６及び矢印４８は上記ブームの２軸回転を示すものである。上述したように、上記ブームシステムの操作は、上記ＥＩＱＭのコンピュータ２２によって完全に自動化されかつ制御される。上記ブームの２つの回転軸は限界感知（ｌｉｍｉｔ ｓｅｎｓｉｎｇ）スイッチでモータ駆動され、上記コンピュータによって制御される。上記試験レンズが１つの測定点から次の測定点へ回転したら、上記ブームを上記モータ駆動された２軸回転ステージシステム４４によって移動して上記検出器上で上記像が中心にくるように再び合わせるようにする。時には、特に高屈折力レンズでは、上記レンズが次の測定点へ移動するときに上記検出システムの検出面（ａｃｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅ）から上記光束が完全に外れることもある。これを防止するために、光束を追跡する必要があるかもしれない。このことは、次の測定点への経路の一部だけ移動し、停止し、像が中心にくるように再び合わせるためにブームを調整し、その後、光束を消失することなしに次なる測定点に到達するまで移動するという実践に関連する。上記ＥＩＱＭで現在のところ試験されてきたレンズに関しては、２つの測定点間には２つのステップだけが必要であった。しかしながら、屈折力が高いレンズであればある程、上記光束の消失を回避するために、より多くのステップが必要になるかもしれない。
【００３５】
これに代えて、上記ビームの偏向という問題に対処する他の手段を上記ブームシステムを取り替えるのに用いることができる。例えば、調整可能なプリズムは上記レンズの後方に直接配置して上記光束を元来の光軸に戻すことができ、あるいは広視野ズームレンズは上記検出システムの移動を必要とせずに、抜け出る光束を捕獲するのに用いることができる。
【００３６】
Ｖ．ズームレンズ
像の質を測定することはＰＡＬが空間的に変化する屈折力あるいは焦点距離を有するため更に複雑化されている。即ち、プログレッシブ付加レンズの異なる複数の部分は上記プログレッシブレンズからの距離が異なる点で像を結ぶことになる。さらに、いくつかの試験レンズは負の屈折力（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒｓ）を有することがある。このように、付加的な光学システムは光を焦点に導くのに用いられる。屈折力の変化という問題は調整可能な移行システムを用いて上記検出システムを光学システムに沿って移動し試験中に像の焦点を合わせることによって克服できるが、これは高価で複雑な解決策である。さらに、上記ＰＡＬの屈折力が変化してもが焦点レンズの屈折力が一定であれば、上記ＰＡＬ及び上記焦点レンズからなる光学システムの有効焦点距離（ＥＦＬ）もまた変える。一定量の収差に関するＰＳＦのサイズはシステムＥＦＬに比例して変わる。システムＥＦＬが変われば、レンズ上の種々の位置からの複数のＰＳＦの直接比較が困難になる。
【００３７】
この問題に対処するために、システム全体のＥＦＬが一定で光束を上記検出システム上に焦点を合わせるユニークなズームレンズが設計されている。これは上記検出システムが上記ＰＡＬから一定距離で位置決めされることを可能とするものである。加えて、システム全体のＥＦＬが上記ＰＡＬ上で如何なる試験位置に関しても一定であるので、直接比較に関する複数のＰＳＦの除去が回避される。
【００３８】
現在のところ好適な実施の形態では、上記ズームレンズは２つの要素、即ち正のアクロマート５０及びこれに続く両凹単レンズ５２を含むものである。上記ズームに適した要素は、ＥＦＬが８０ｍｍの無色の複レンズ及びＥＦＬが−２０ｍｍの両凹レンズを含め、米国マサチューセッツ州、ミルフォードのスピンドラー・ホヤー（Ｓｐｉｎｄｌｅｒ−Ｈｏｙｅｒ）から入手可能である。
【００３９】
加えて、上記ズームレンズは上記ブーム上に取り付けられたモータ駆動された２つの直線移送ステージを含むものである。上記ズームのうち前側の無色レンズはより長い第１のステージに連結されているのに対し、後側の両凹レンズはより短い第２のステージに連結されている。この第２のステージ自体は上記より長い第１のステージに連結されている。この配置により独立して上記ＰＡＬと上記無色レンズとの間及び上記無色レンズと上記両凹レンズとの間に空間配置されている軸の調整を行うことができ、その結果、システム全体のＥＦＬを一定に維持してＰＡＬの屈折力を変えることができる。換言すれば、直線移送ステージはズームレンズの調節中に上記ズームレンズの２つの要素がこれらの中心を通過する光軸に沿って移動し、システム全体のＥＦＬを一定に維持することを許すものである。モータ駆動された適当な直線移送ステージは米国ニューヨーク州、ブルームフィールドのベルメックス（Ｖｅｌｍｅｘ）から入手可能である。
【００４０】
現在のところ好適な実施の形態では、上記ズームレンズはシステム全体のＥＦＬを６０５ｍｍに一定して上記光束の像を上記検出システム上に結ぶのに用いられる。この焦点距離により上記検出システムによる精確なサンプリングを行うのに十分に大きな回折制限（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ−ｌｉｍｉｔｅｄ）ＰＳＦを得る。上記ＥＩＱＭに現在使用されているズームレンズは−０．５ディオプトリーから＋２．８ディオプトリーの範囲における如何なる屈折力のＰＡＬにも対応することができる。このズームシステムは、（上記ＰＡＬに関して固定された像面上での）良好な像質をもってシステム全体のＥＦＬが６０５ｍｍのままであるような試験レンズの位置で屈折力の異なる一連の近軸レンズに対して上記２つのズームレンズの軸の位置を最適化することによって、米国カリフォルニア州、パサデナのオプティカルリサーチアソシエーツのコードＶ（商標）により設計される。１３個のレンズ屈折力（１３個の異なるズーム位置を与える）を用いて高次多項式を上記ズームレンズの個々の光路に当てはめるのに十分なデータを得た。図７に示すように、試験レンズに関して上記ズームレンズが移動する光路は非線形である。
【００４１】
図４における矢印５８及び矢印６０は上記ズームレンズ及びそれぞれ個別の要素の直線的な移行を示すものである。上述したように、上記ズームレンズの操作は上記ＥＩＱＭのコンピュータ２２によって完全に自動化されかつ制御される。上記ズームレンズに関する２つの直線的な移行軸は限界感知（ｌｉｍｉｔ ｓｅｎｓｉｎｇ）スイッチでモータ駆動され、上記コンピュータによって制御される。試験下で試験レンズを抜け出た光束と実質的に平行な上記ズームレンズの光軸を移動させるためにブームが回転すると、上記ズームレンズが試験レンズ上の各サブアパーチャごとに複数の指定した試験位置を通過して移動して、像質が検出システムによって測定されることになる。
【００４２】
本発明の属する技術分野における当業者は上記ズームレンズを他のレンズ設計とすることも可能であることを理解すべきである。例えば、より大きな屈折力の範囲をもつ３つのズームレンズが上記ＥＩＱＭのために現在開発されているところである。
【００４３】
ＶＩ．検出システム
像質を測定する上記ＥＩＱＭには数種の異なる方法及び検出システムを使用することができる。現在のところ好適な実施の形態では、上記検出システムは一般にＰＳＦと称される光強度の分布を、測定するカメラ６２を含むものである。
【００４４】
上記検出システムで使用されるカメラは、２次元アレイ（ａｒｒａｙ）画素あるいは検出器で構成された電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラであることが好ましい。光学システムの本来のＰＳＦは連続的な２次元の光強度分布である。しかしながら、上記ＰＳＦを測定するのにＣＣＤを用いる場合には、離散した２次元の強度値のアレイが各画素ごとに１つ得られる。上記ＰＳＦをサンプル抽出するのに用いられる画素の空間配置及びサイズは、上記ＭＴＦを得るのに用いられたように上記ＰＳＦに関する計算を実行するときに参酌されなければならない。
【００４５】
使用可能なアレイ型の検出器の他のタイプは電荷注入デバイス（ＣＩＤ）である。上記アレイ型の検出器に対する第１の要求は、上記ＰＳＦの微細な構成を検知できるように、上記検出器が非常に低ノイズでかつ大きなダイナミックレンジをもつことである。精確なＰＳＦは精確なＭＴＦを導き出すことになる。現在のところ好適な実施の形態では、上記ＥＩＱＭには５１２×５１２画素、１４ビット、冷却型ＣＣＤカメラが用いられている。上記ＥＩＱＭに使用するのに適したＣＣＤカメラは米国アリゾナ州、タスコンのフォトメトリックス（Ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃｓ）から入手可能である。
【００４６】
別の実施形態では、上記検出システムは像の線広がり関数（Ｌｉｎｅ Ｓｐｒｅａｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＬＳＦ）を測定するために単一要素検出器の前に配された走査ナイフエッジ（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｋｎｉｆｅ ｅｄｇｅ）である。上記ＬＳＦは１つの軸に沿う像の幅の測定値を与えるものである。シリコンフォトダイオード、光電子増倍管、熱電流検出器及び熱電対列検出器等の単一要素検出器は、ＣＣＤのような検出器のアレイではなく、１つの出力のみを与える単一の検出表面を有しているので、それら自体によって像の空間的分布を与えることはできない。従って、光の空間的な分布を決定するために出力をサンプリングしている間、ナイフエッジ、スリットあるいはピンホールは、これらの単一要素検出器の前の像を通して移動しなければならない。
【００４７】
さらに、単一の方位であるが全ての空間周波数でのＭＴＦは上記ＬＳＦのフーリエ変換から得ることができる。概して、上記走査ナイフエッジによる試験は、像質の代表的なデータ組を得るために横断面におけるナイフエッジの方位を数種（例えば、０度、４５度、９０度及び１３５度）に変えて繰り返さなければならない。最善の焦点は、光軸に沿う面の組として４つのＬＳＦ測定の組を繰り返すことによって見出すことができる。当該データ組は非点収差の大きさ及び方位を決定するのに用いることができる。
【００４８】
他の実施の形態では、上記検出システムはシャーリング干渉計あるいはスマート（Ｓｍａｒｔｔ）焦点回折干渉計（ＰＤＩ）のような焦点近傍の光束に関連して像質を測定する能力をもつ干渉計を含むものである。これらの干渉計は、同一の光源から導かれた２つの波面を干渉することによって像に関連した波面の収差を測定するものである。この波面収差の測定から、波面収差の二乗平均（ＲＭＳ）を決定することができる。最善の焦点は波面収差のＲＭＳを最小にする面を見出すことによって決定することができる。
【００４９】
現在のところ好適な実施の形態では、上記ＥＩＱＭの全ての要素はアルミニウム基板に取り付けられる。上記システムの操作中、上記システムを覆うように黒色のプレキシグラスで耐光性の封じ込めが設計されてきた。上記カバーの頂点上には上記試験レンズへのアクセスを与えるアクセスパネルが配されている。
【００５０】
ＶＩＩ．ＥＩＱＭの調整
上記システムを組み立て、一線上に整列した後に、当該ＥＩＱＭを調整すべきである。そのために、初期のシステムの組み立て及び整列の後に、一連の高品質実験レンズを用いて、測定される屈折力、像質／ＭＴＦ、像中心の位置決め、及びズーム範囲を通過するシステムＥＦＬに関して、上記ＥＩＱＭを点検した。測定された屈折力は全て認証された値の１％以内であり、像は全て回折制限され、かつ各レンズ毎の焦点を通過する中心の±２０画素以内に置かれ、上記システムＥＦＬは±５ｍｍ以内で一定していた。上記システムのＥＦＬは上記調整レンズの前に置かれた３００本／インチ（１１８本／ｃｍ）の回折格子を用いて上記ズーム範囲を通して測定された。上記ＣＣＤにおける０次及び±１次の分離を用いて、上記ＥＦＬを計算した。
【００５１】
次に、上記装置を測定される非点収差に関して点検した。定められた非点収差が１．０ディオプトリーで２つの単一の視野をもつ複数のレンズを用いた。各レンズの幾何中心の上記非点収差をまず±０．０５ディオプトリーの精度の高品質レンズ試験用ベンチで測定した。上記ＥＩＱＭによって測定した非点収差値は基準値の±０．１ディオプトリー以内であった。
【００５２】
次に、試験レンズを配置せずに、ズームを０ディオプトリーに設置して、全てのビン設定（１，２，４及び１０）について器具のＰＳＦ／ＭＴＦを測定した（セクションＶＩＩＩを参照されたい）。器具は１と２のビン因子について回折制限されていることが分かったが、４と１０のビン因子について測定されたＭＴＦのエイリアシングは、理論上予測されたものと一致した。しかしながら、ビン選択則を用いる場合、如何なる像についての臨海周波数も使用された眼鏡についてのエイリアシング周波数より十分に下であるべきである。
【００５３】
上記調整手順は、装置の精度を永続的に保証するために周期的な基準が実行されるのが好ましい。
【００５４】
ＶＩＩＩ．ＥＩＱＭを用いる試験手順の例
アンカットの試験レンズに、当該レンズの適正な水平方位とともに光学中心、付加ゾーンすなわち読取ゾーンの位置を示すマークを入れた。これらのマークを用いて、一連のアラインメントマークをレンズの縁に沿って形成し、工場で付けられたマークを上記レンズ面から除去できるようにする。その後、ガイドとして上記縁のマークを用いて通常の方位で上記レンズを上記ＥＩＱＭ内に取り付ける。その後、試験用アパーチャの所望の直径は設定される。その後、カバーを閉じ、メイン器具制御プログラムを作動させる。当該プログラムの第１ステップでは全てのステージを初期化すべきである。ＰＡＬを第１の試験点（レンズの幾何中心）に設定し、ズームシステムを−０．５ディオプトリーに設定し、さらにブームをＣＣＤ上で像が中心にくるように調整した状態で、限界スイッチ（ｌｉｍｉｔ ｓｗｉｔｃｈｅｓ）を用いてステージを元に戻す。
【００５５】
各試験点あるいはサブアパーチャにおいて、ズームレンズの−０．５ディオプトリーから＋２．８ディオプトリーまでの範囲の端から端まで等間隔に２０個の像を得る。得られた各焦点通過像（例示のため図８及び図９を参照されたい）に関し、次のようなパラメータを自動的に記録あるいは算出する。すなわち、ズーム位置に対応する屈折力、像中心の位置、像の径方向分散、像に当てはまる線（非点収差の測定用）に沿う方向の像の幅及び当該線を横切る方向の像の幅、線状の像の角度、最大画素値及び全画素値の総数である。最善の焦点の位置は焦点通過する径方向分散（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｆｏｃｕｓ ｒａｄｉａｌ ｖａｒｉａｎｃｅｓ）から算出される。上記２０個の像の焦点通過径方向分散の最小値の周辺データに放物線を当てはめる（図２参照）。この当てはまる曲線の最小値が当該サブアパーチャについての最善の焦点（ディオプトリー単位）である。次にこの位置に上記ズームシステムを移動させて屈折力を記録し、ＰＳＦ像を取得する。また、上記プリズムを決定するために上記ブームの角度位置を記録する。
【００５６】
（径方向分散によって決定されるような）上記最善の焦点の像のサイズに依存して、最終的な像をビンニング（ｂｉｎｎｉｎｇ）すなわち受容することができる（１０の因子まで）。より小さな像の格子点（ｇｒｉｄ）となるようにビンニングにより近傍の画素値を算出する。初期の試験中、分析のための５０×５０の格子点を出力するために取得された全ての像が適当に受容（ｂｉｎ）された。１のビン因子（ｂｉｎｎｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ）を用いる場合、ＣＣＤの中央の５０×５０画素だけが用いられる。これは、より小さな像に対して解像度を最も高くするものとなる。一方、１０のビン因子を用いる場合、ＣＣＤの全活性領域が用いられるが解像度は劣ることになる。これはより大きく、高度の収差をもつ像に適用される。図１０は最善の焦点の像が典型的なＰＡＬを横切って変化することができる範囲を示す図である。上記ビンニングはＰＳＦから続いて算出されるＭＴＦにおける如何なる劣化（即ちエイリアシング）を回避するように設定される。
【００５７】
その後、上記ＰＡＬを次の試験点へ移動させ、上記像をＣＣＤの中心にくるように合わせるという過程を繰り返した。追跡／中心合わせのため、上記ＣＣＤの５１２×５１２全活性領域（各方向で１０回ビンニングした）を用いることができる。試験は上記ＰＡＬ全体の位置の如何なる所望の組み合わせでも実行できる。図５は１０３個のサブアパーチャからなる例示のマップを示す図である。像質がより急速に変化する上記ＰＡＬの下部に対してはより密なサンプリングを行うことが好ましい。
【００５８】
初期の試験では、試験シーケンス全体が、モータコントローラ及び検出システムと相互作用するビジュアルベーシック（商標）プログラムによって制御されてきた。１０３個のサブアパーチャで行う試験を完了するためには、現在のところ、約２時間はかかる。結果の出力は各サブアパーチャに関する全焦点通過データを含むＡＳＣＩＩ試験ファイル及び各サブアパーチャに関するＰＳＦ像ファイルからなっている。
【００５９】
ＩＸ．ＥＩＱＭを用いたデータ分析
上述したように、各試験サブアパーチャに関する屈折力を算出し、試験中に記録する。さらに、データ分析を、非点収差（大きさ及び方位）、プリズム（大きさ及び方位）及び各サブアパーチャでのＭＴＦを決定するために実行する。得られたデータをプロットして理解容易のためレンズマップを作成することができる。
【００６０】
初期の試験では、レンズ内に存在する望まれない非点収差のみを測定するように、規定の非点収差をもたないＰＡＬだけが用いられていた。上記ＰＡＬの非点収差領域（ａｓｔｉｇｍａｔｉｃ ｒｅｇｉｏｎ）によって形成された２つの線状の像の位置（ディオプトリー）を決定するのに焦点通過の線状の像の幅データを用いている。この線状の像の幅は当該線に沿う方向の像の幅で分割された最もよく当てはまる線を横切る像の幅である。これは完全な直線（ｐｅｒｆｅｃｔ ｌｉｎｅ）では０の値及び完全な円（ｐｅｒｆｅｃｔ ｃｉｒｃｌｅ）では１の値を与えるものである。非点収差像に関し、屈折力の関数としてのこの線状の像の幅のプロットは２つの非点収差焦線に配された２つの極小値をもつ曲線をもたらす（図３参照）。上記極小値の位置間のディオプトリー差は非点収差の大きさを与えるものである。また、低屈折力の線状の像の角度は非点収差の角度あるいは軸を与えるものである。
【００６１】
局部レンズプリズムの大きさ及び方向は前記２つのブームステージの角度位置から算出される。上記ブームの位置は角度で示され、表示のためプリズムディオプトリーに変換される。
【００６２】
次に、個別の各ＰＳＦについて２次元フーリエ変換を行って、当該サブアパーチャのＭＴＦを得る。上記ＭＴＦは角周波数（例えば、サイクル／ミリラジアン）の関数として適当な尺度で算出される。２０／２０の視野（１分単位幅の円弧状の幅）に対応する角周波数で上記ＭＴＦ（回折制限値に標準化された）の値は各サブアパーチャごとに保管される。
【００６３】
この数値データから、屈折力の大きさ、非点収差の大きさ、プリズムの大きさ及びＰＡＬの表面を横切る標準化した２０／２０のＭＴＦの２次元及び３次元の輪郭プロット、すなわちマップが得られる（図１１乃至図１４参照）。また、非点収差の軸及びプリズムの方向のベクトルプロットが得られる（図１１Ｃ，図１１Ｅ，図１２Ｃ及び図１２Ｅ参照）。さらに、上記数値データはサブアパーチャ位置の関数としてプロットすることができる（図１４Ｃ参照）。
【００６４】
上述したデータ分析及びプロットはマセマチカ３．０．１（商標）を用いて実行されてきており、レンズ１枚当たり約１／２時間要している。しかしながら、本発明の属する技術分野における当業者は上記必要なデータ分析を実行するのに他の適したプログラムを用いることができることを理解するはずである。
【００６５】
Ｘ．ＥＩＱＭによって得られた試験レンズマップ
上記ＥＩＱＭで多くの種類のレンズを試験してきた。このセクションＸでは、装置の出力例を示す。この試験に「レンズＡ」及び「レンズＢ」を貼って用いられる上記ＰＡＬを異なる販売元から取得した。これらのレンズは共に０ディオプトリーの距離補正及び＋２ディオプトリーの付加屈折力を有している。なお、輪郭プロットは理解容易のため通常はカラーで生成し印刷されるが、ここでのプロットは白黒で構成されており、判読するのにより困難になっている。それにもかかわらず、その全体的な特徴はまだ十分に認識できるものである。
【００６６】
図１２Ａにおける輪郭プロットはレンズＢの表面全体の最善の焦点屈折力を示すものである。この図では、屈折力が、上部の遠方視野領域での０ディオプトリーから下側左の読取（ｒｅａｄｉｎｇ）領域あるいは付加領域での＋２ディオプトリーまでどのように変化するかを明瞭に理解することができる。レンズＡについての屈折力マップでも全く類似している（図１１Ａ参照）。前述したように、この低屈折力から高屈折力への変化は大きな非点収差を生む。これは図１１Ｂ（レンズＡ）及び図１２Ｂ（レンズＢ）で示された非点収差の大きさを表す輪郭から明白である。レンズＢでは広範囲の高い非点収差をもち、上記付加領域での非点収差がより大きいことを理解することができる。上記非点収差のベクトルプロットは上記レンズの上部と下部との間での大きさ及び角度が連続的で滑らかに変化するものであることを示すものである（図１１Ｃ及び図１２Ｃ参照）。
【００６７】
加えて、図１１Ｄ及び図１２Ｄに示された標準化された２０／２０ＭＴＦの輪郭から、レンズＡがレンズＢよりもどのくらい良いものであるかを理解することができる。レンズＡでは、ＭＴＦがレンズの上部及び付加領域の中央部で高いことが分かる。ＭＴＦはこれらの２つの領域を結ぶ「チャネル」で降下し、その「チャネル」の両側の「ウイング」で非常に小さくなっている。レンズＢでは、上部の高ＭＴＦ領域が非常に小さくなっており、付加領域であまり立ち直っていない。
【００６８】
レンズＡの２つの完全ＭＴＦプロットが図１３Ａ及び図１３Ｂに示されており、１つは遠方領域の良好部分で、もう１つは高度非点収差領域である。図１３Ａ及び図１３Ｂには、それぞれ、０度、９０度及び±４５度について３次元ＭＴＦからのスライス面での各プロット上に載る４つの曲線が示されている。波長５４３ｎｍで直径５ｍｍの瞳孔直径について回折制限されたＭＴＦが破線で示されている。
【００６９】
図１４Ａ及び図１４Ｂには、上記ＥＩＱＭによって自動的に作ることができる追加マップ及びプロットが示されている。像の質が１つのレンズ設計から他のレンズ設計へ劇的に変化させることが見出されたので、上記ＥＩＱＭの価値は上述したマップ及びプロットから全く明白である。これは、レンズ設計者、レンズ製造者及び／又は処方する医師が如何なる眼鏡レンズの質についても精確にかつ客観的に評価することを許すものである。そのようなプロットは測定された如何なる質に関しても作成することができる。
【００７０】
この発明の種々の実施の形態が示され記述されてきたが、本発明の属する技術分野における当業者にとって多くの変形が現在記述された発明的概念から離れることなしに可能であることは明らかであろう。例えば、上記ＥＩＱＭが−０．５デイオプトリーから＋２．８デイオプトリーの範囲で屈折力を測定することが可能であるように記述したが、上記ズームレンズは測定可能な屈折力を増加させるように変えることができる。加えて、上記ＥＩＱＭがＰＡＬの像質を測定するのに特に適しているが、そのＥＩＱＭは如何なるタイプの眼鏡レンズの像質を測定するのにそのレンズの屈折力及び非点収差がそのシステムの測定範囲内にある限りにおいては確実に測定することができる。このため、添付の請求の範囲内の発明は具体的に記載されたもの以外でも実施可能であることは理解される。
【００７１】
本発明のこれらの特徴及び利点及び他の特徴及び利点は、そのことが図面に関連して考慮されたとき、詳細な記述を参照することによってもっと良く理解されるようになったときに、高く評価されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に従う眼鏡像質マップ作成装置（ＥＩＱＭ）の模式図である。
【図２】
図１のＥＩＱＭによって生成しかつ最善の焦点屈折力の測定に用いられた径方向分散・対・試験レンズの屈折力を示すプロットの例を表す図ある。
【図３】
図１のＥＩＱＭによって生成しかつ非点収差の大きさの測定に用いられた像の幅の最大値の最小値に対する比・対・試験レンズの屈折力をプロットで示した図である。
【図４】
試験レンズの取付／位置決めシステムの２つの回転軸、アラインメントブームの２つの回転軸及びズームレンズの２つの直線移動を示す模式図である。
【図５】
像質測定が図１のＥＩＱＭを用いてなされた試験レンズ上の複数の位置又はサブアパーチャを示すＰＡＬレンズの模式図である。
【図６Ａ】
ＰＡＬの前面及び後面が互いに平行でないときに結果として生じる光束の偏向を示す回転下での試験レンズの一連の模式図である。
【図６Ｂ】
図１のＥＩＱＭにおけるブームアセンブリの使用を示し、図６Ａと同様に回転下での試験レンズの一連の模式図である。なお、ブームアセンブリの回転点はＰＡＬの後面にあり、ブームアセンブリがズームレンズ及び検出システムを運ぶものである。
【図７】
各レンズがズームレンズを含む図１のＥＩＱＭに関するズームレンズの位置・対・試験レンズの屈折力を示す図である。
【図８】
図１のＥＩＱＭによって生成した、ＰＡＬの最小非点収差領域及び非点収差領域のそれぞれの焦点通過像（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｆｏｃｕｓ ｉｍａｇｅｓ）をそれぞれ例示する図である。
【図９】
図１のＥＩＱＭによって生成した、ＰＡＬの最小非点収差領域及び非点収差領域のそれぞれの焦点通過像（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｆｏｃｕｓ ｉｍａｇｅｓ）をそれぞれ例示する図である。
【図１０】
レンズの表面全体でのＰＳＦを種々の位置で示すＰＡＬの模式図である。
【図１１Ａ】
図１のＥＩＱＭによって生成した、レンズＡについての最善の焦点屈折力の輪郭プロット、非点収差の大きさの輪郭プロット、非点収差の角度のベクトルプロット、プリズムの大きさの輪郭プロット、プリズムの角度のベクトルプロット及び２０／２０で標準化されたＭＴＦの輪郭を示す図である。
【図１１Ｂ】
図１のＥＩＱＭによって生成した、レンズＡについての最善の焦点屈折力の輪郭プロット、非点収差の大きさの輪郭プロット、非点収差の角度のベクトルプロット、プリズムの大きさの輪郭プロット、プリズムの角度のベクトルプロット及び２０／２０で標準化されたＭＴＦの輪郭を示す図である。
【図１１Ｃ】
図１のＥＩＱＭによって生成した、レンズＡについての最善の焦点屈折力の輪郭プロット、非点収差の大きさの輪郭プロット、非点収差の角度のベクトルプロット、プリズムの大きさの輪郭プロット、プリズムの角度のベクトルプロット及び２０／２０で標準化されたＭＴＦの輪郭を示す図である。
【図１１Ｄ】
図１のＥＩＱＭによって生成した、レンズＡについての最善の焦点屈折力の輪郭プロット、非点収差の大きさの輪郭プロット、非点収差の角度のベクトルプロット、プリズムの大きさの輪郭プロット、プリズムの角度のベクトルプロット及び２０／２０で標準化されたＭＴＦの輪郭を示す図である。
【図１１Ｅ】
図１のＥＩＱＭによって生成した、レンズＡについての最善の焦点屈折力の輪郭プロット、非点収差の大きさの輪郭プロット、非点収差の角度のベクトルプロット、プリズムの大きさの輪郭プロット、プリズムの角度のベクトルプロット及び２０／２０で標準化されたＭＴＦの輪郭を示す図である。
【図１１Ｆ】
図１のＥＩＱＭによって生成した、レンズＡについての最善の焦点屈折力の輪郭プロット、非点収差の大きさの輪郭プロット、非点収差の角度のベクトルプロット、プリズムの大きさの輪郭プロット、プリズムの角度のベクトルプロット及び２０／２０で標準化されたＭＴＦの輪郭を示す図である。
【図１２Ａ】
図１のＥＩＱＭによって生成した、レンズＢについての最善の焦点屈折力の輪郭プロット、非点収差の大きさの輪郭プロット、非点収差の角度のベクトルプロット、プリズムの大きさの輪郭プロット、プリズムの角度のベクトルプロット及び２０／２０で標準化されたＭＴＦの輪郭プロットを表す図である。
【図１２Ｂ】
図１のＥＩＱＭによって生成した、レンズＢについての最善の焦点屈折力の輪郭プロット、非点収差の大きさの輪郭プロット、非点収差の角度のベクトルプロット、プリズムの大きさの輪郭プロット、プリズムの角度のベクトルプロット及び２０／２０で標準化されたＭＴＦの輪郭プロットを表す図である。
【図１２Ｃ】
図１のＥＩＱＭによって生成した、レンズＢについての最善の焦点屈折力の輪郭プロット、非点収差の大きさの輪郭プロット、非点収差の角度のベクトルプロット、プリズムの大きさの輪郭プロット、プリズムの角度のベクトルプロット及び２０／２０で標準化されたＭＴＦの輪郭プロットを表す図である。
【図１２Ｄ】
図１のＥＩＱＭによって生成した、レンズＢについての最善の焦点屈折力の輪郭プロット、非点収差の大きさの輪郭プロット、非点収差の角度のベクトルプロット、プリズムの大きさの輪郭プロット、プリズムの角度のベクトルプロット及び２０／２０で標準化されたＭＴＦの輪郭プロットを表す図である。
【図１２Ｅ】
図１のＥＩＱＭによって生成した、レンズＢについての最善の焦点屈折力の輪郭プロット、非点収差の大きさの輪郭プロット、非点収差の角度のベクトルプロット、プリズムの大きさの輪郭プロット、プリズムの角度のベクトルプロット及び２０／２０で標準化されたＭＴＦの輪郭プロットを表す図である。
【図１２Ｆ】
図１のＥＩＱＭによって生成した、レンズＢについての最善の焦点屈折力の輪郭プロット、非点収差の大きさの輪郭プロット、非点収差の角度のベクトルプロット、プリズムの大きさの輪郭プロット、プリズムの角度のベクトルプロット及び２０／２０で標準化されたＭＴＦの輪郭プロットを表す図である。
【図１３Ａ】
図１のＥＩＱＭによって生成した、レンズＡの異なるサブアパーチャでのＭＴＦの完全プロットを表す図である。
【図１３Ｂ】
図１のＥＩＱＭによって生成した、レンズＡの異なるサブアパーチャでのＭＴＦの完全プロットを表す図である。
【図１４Ａ】
図１のＥＩＱＭによって生成した、２０／２０で標準化されたＭＴＦの三次元マップを表す図である。
【図１４Ｂ】
図１のＥＩＱＭによって生じ、２０／２０で標準化されたＭＴＦの数値プロット・対・サブアパーチャ位置を示す図である。
【図２】
2004500537.tif 000003
【図３】
2004500537.tif 000004
【図７】
2004500537.tif 000005
【図１１Ａ】
2004500537.tif 000006
【図１１Ｂ】
2004500537.tif 000007
【図１１Ｃ】
2004500537.tif 000008
【図１１Ｄ】
2004500537.tif 000009
【図１１Ｅ】
2004500537.tif 000010
【図１２Ａ】
2004500537.tif 000011
【図１２Ｂ】
2004500537.tif 000012
【図１２Ｃ】
2004500537.tif 000013
【図１２Ｄ】
2004500537.tif 000014
【図１２Ｅ】
2004500537.tif 000015
【図１３Ａ】
2004500537.tif 000016
【図１３Ｂ】
2004500537.tif 000017
【国際公開パンフレット】
2004500537.tif 000018
2004500537.tif 000019
2004500537.tif 000020
2004500537.tif 000021
2004500537.tif 000022
2004500537.tif 000023
2004500537.tif 000024
2004500537.tif 000025
2004500537.tif 000026
2004500537.tif 000027
2004500537.tif 000028
2004500537.tif 000029
2004500537.tif 000030
2004500537.tif 000031
2004500537.tif 000032
2004500537.tif 000033
2004500537.tif 000034
2004500537.tif 000035
2004500537.tif 000036
2004500537.tif 000037
2004500537.tif 000038
2004500537.tif 000039
2004500537.tif 000040
2004500537.tif 000041
2004500537.tif 000042
2004500537.tif 000043
2004500537.tif 000044
2004500537.tif 000045
2004500537.tif 000046
2004500537.tif 000047
2004500537.tif 000048
2004500537.tif 000049
2004500537.tif 000050
2004500537.tif 000051
2004500537.tif 000052
2004500537.tif 000053
2004500537.tif 000054
2004500537.tif 000055
2004500537.tif 000056
2004500537.tif 000057
2004500537.tif 000058
2004500537.tif 000059
【国際調査報告】
2004500537.tif 000060
2004500537.tif 000061