JP3814155B2

JP3814155B2 - 透過率測定方法及び装置

Info

Publication number: JP3814155B2
Application number: JP2001072766A
Authority: JP
Inventors: 久則秋山; 寿郎依田
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2021-03-14
Also published as: EP1241461A3; EP1241461B1; ATE329242T1; CN1375690A; KR100474864B1; CN100354620C; US6816246B2; US20020131038A1; JP2002277348A; KR20020073255A; DE60211986T2; EP1241461A2; DE60211986D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼鏡レンズその他の光学レンズの透過率を比較的簡易に測定する透過率測定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
眼鏡店等においては、眼鏡レンズの各種の性能チェックの１つとして、眼鏡レンズの紫外線もしくは可視光線に対する光透過率をチェックする必要のある場合がある。
【０００３】
光透過率を測定する方法としては、光検出系に積分球を用いて被測定レンズにより測定光の拡散及び収束等が生じても光検出値に測定誤差がないようにして光透過率を正確に測定可能にするものが知られている。しかし、積分球は高価で、眼鏡店などに広く普及させるのは限界がある。
【０００４】
そこで、従来から、積分球を用いない簡易型の透過率測定装置が提案されている。例えば、特開平１１ー２１１６１７号公報の段落番号［００２７］には、被測定物のレンズ度数に応じて、透過率値を補正する装置、方法が開示されている。
【０００５】
図６は上記特開平１１ー２１１６１７号公報に記載の方法の原理を説明するための図である。図６に示されるように、光源１から出射した発散光たる測定光Ｌは、凸レンズ２によって平行光にされせた後、被検レンズ３を通過し、干渉フィルタ４を通過し、受光素子５によって検出される。
【０００６】
被検レンズ３がない場合に受光素子５によって検出される光検出強度と、被検レンズ３を介在させた場合に受光素子５によって検出される光検出強度との比をとれば、干渉フィルタ４で規制される波長範囲の光透過率を簡易に求めることができる。
【０００７】
上記方法は、測定光をなるべく平行光にして受光素子５に入射させるようにしているので、受光素子での検出精度を比較的良好に維持できる。したがって、比較的良好な精度での光透過率測定が可能である。
【０００８】
また、別の方法として、図６に示される例から凸レンズ２を除去し、代わりにピンポール７を設けて必要な光束だけを制限して被検レンズ３に送るようにした図７に示される方法もある。さらには、図７に示される方法において、干渉フィルタ４と受光素子５との間に凸レンズ６を設けて被検レンズ３を通過後の測定光を収束させて受光素子５に入射させるようにした図８に示される方法もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来の透過率測定方法は、透過率を非常に簡易に測定することはできるが、被検レンズの屈折度数が大きくなるにつれてどうしても誤差が大きくなるという問題があった。
【００１０】
本発明者の研究によれば、上記誤差が大きくなる原因は、以下の理由によることが解明された。すなわち、まず、レンズパワーが異なるレンズでは裏面及び表面のレンズ曲面カーブが異なる。ここで、従来の方法は、被検レンズを通過する測定光の光束の断面積が比較的大きい。したがって、その断面積の各位置では曲面カーブが異なっており、それら各位置を通過する光線に異なる屈折作用を与える。しかも、各位置でのレンズの厚さも異なる。そして、それらの作用がレンズ度数の異なるレンズ間では互いに異なることになる。その結果、光検出器の光検出領域に入射する測定光の入射面積、入射位置、入射方向及び光量が被検レンズの度数の相違によって異なり、それによる光量測定誤差が生ずることが考えられる。
【００１１】
すなわち、例えば、フォトダイオード等の光検出器では、光検出面の光検出感度が光検出領域全体で必ずしも均一でない。つまり、場所が違えば感度も異なるという、感度の場所ムラがある。このため、測定のたびに入射位置が異なると、それによる測定誤差が生ずることになる。上述の従来の透過率測定方法は、測定光の光束の断面積や方向が被検レンズの度数によって大きく変化しやすいものである。その結果、被検レンズの度数が違うと、測定光の光検出器への入射位置が大幅に異なってしまい、それによる誤差が生ずるものと考えられる。
【００１２】
また、この種のフォトダイオード等の光検出器では、検出感度が測定光の光検出面への入射角度に少なからず依存する。すなわち、感度に入射角度依存性がある。上述の従来の透過率測定方法は、測定光の束を構成する各光線が被検レンズの種々の局面形状の部位を通過することになり、それぞれ屈折される。被検レンズの度数が違えば、それぞれの光線の屈折の度合が相違する。その結果、測定光のそれぞれの光線の光検出器への入射角度が異なってしまい、測定誤差も生ずるものと考えられる。
【００１３】
さらに、被検レンズの度数が異なると、測定光の束が通過するレンズのトータルの厚さも異なってくるので、測定光の光束の断面積が比較的大きくかつ度数の違いも大きい場合には、光の減衰量の違いも無視できなくなって、測定誤差が生ずるものと考えられる。
【００１４】
それゆえ、測定誤差を小さくするために、特開平１１ー２１１６１７号公報に開示されている透過率測定装置では、被測定物のレンズの透過率値を得るには、被測定物のレンズ度数を知る必要があり、簡易性がかなり損なわれている。
【００１５】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、屈折力を有する光学レンズの透過率を安価でしかも精度よく簡易に測定することを可能にする透過率測定方法及び装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための手段として、本発明者は、光源から出射した測定光が光検出手段に到達する光路中に、裏面及び表面のレンズ曲面カーブが異なる被検レンズを介在させて測定光を通過させた場合の光検出手段による光検出強度と、前記被検レンズを介在させない場合の光検出手段による光検出強度との比に対応する値から前記裏面及び表面のレンズ曲面カーブが異なる被検レンズの光透過率を積分球を用いずに簡易に求める透過率測定方法であって、前記測定光を前記裏面及び表面のレンズ曲面カーブが異なる被検レンズの配置位置又は被検レンズの近傍に収束させて通過させることを特徴とする透過率測定方法を見出した。また、本発明者は、測定光を出射する光源と、この測定光を検出する光検出器と、前記光源と前記光検出器との間に設けられて裏面及び表面のレンズ曲面カーブが異なる被検レンズを着脱自在に保持する被検レンズ保持装置とを備え、前記裏面及び表面のレンズ曲面カーブが異なる被検レンズの光透過率を積分球を用いずに簡易に測定する透過率測定装置であって、前記測定光を前記被検レンズの配置位置又は被検レンズの近傍に収束させる第１の収束レンズを有することを特徴とする透過率測定装置を見出した。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態にかかる透過率測定装置の要部を示す図、図２は図１の一部拡大図である。以下、これらの図面を参照にしながら本発明の実施の形態にかかる透過率測定装置及び透過率測定方法を説明する。
【００１８】
実施の形態にかかる透過率測定装置は、測定波長のみが異なる同じ光学系からなる透過率測定装置が２台併設されてなるもので、図１はそのうちの１台の光学系のみを示し、他の１台の図示は省略している。
【００１９】
図１において、光軸Ｏを共通にして、図中左側から順に、光源１０、ピンホール板１１、ボールレンズ２０、被検レンズ保持装置３１、干渉フィルタ４０、半球レンズ６０、受光素子５０が設けられている。
【００２０】
光源１０は、測定光Ｌを出射するもので、測定目的の波長の光を多く含む光を出射する発光体が用いられる。この実施の形態の装置は、２台の透過率測定装置を併設することによって、波長３８０ｎｍと５５０ｎｍの２波長の光透過率の測定を行うことを目的としている。このため、２台のうちの一方の透過率測定装置においては、光源１０として、出射光の波長を横軸に強度を縦軸にとったグラフにおいて波長が３９０ｎｍに強度ピークを有する光を出射する冷陰極管を使用する。また、他方の透過率測定装置においては、光源１０として、出射光の波長を横軸に強度を縦軸にとったグラフにおいて波長が５４５ｎｍに強度ピークを有する光を出射する冷陰極管を使用している。勿論、光源１０としては、ブラックライト、蛍光灯、白熱ランプ等でもよい。
【００２１】
ピンホール板１１は、光軸Ｏ上に形成されるピンホール１１ａによって、光源１０から出射された測定光Ｌの光束を絞るものである。また、ボールレンズ２０は、ピンホール１１ａによって絞られた測定光を入射してほぼ被検レンズ３０の光源側表面にピンホール像を結像させるためのものである。
【００２２】
なお、ピンホール板１１は所定の厚さを有するもので構成されており、ピンホール１１ａが光軸Ｏ方向に所定の奥行きを有するように構成されている。これにより、必要でない光束をカットする役割も同時に持たせている。また、ボールレンズ２０（第１の集束レンズ）は、必ずボールレンズなければならないというものではない。この代わりに凸レンズ等の収束作用を有し、測定光Ｌを所定位置に収束させることができるものであればよい。
【００２３】
被検レンズ保持装置３１は、被検レンズ３０を着脱自在に保持するものである。この場合、図２に示されるように、被検レンズ３０を保持した状態で、ボールレンズ２０による測定光Ｌの収束点Ｐがほぼ被検レンズ３０の光源側の表面に位置するように構成されている。なお、収束点Ｐは、被検レンズ３０の光源側の表面に位置するのが望ましいが、表面から外れてもその近傍であればよい。
【００２４】
干渉フィルタ４０は、測定目的の波長付近の光のみを透過させるフィルタである。実施の形態では、測定目的の波長が３８０ｎｍと５５０ｎｍの２波長なので２台の透過率測定装置のうちの一方の装置には、波長３８０±５ｎｍの干渉フィルタを、もう一方の装置には波長５５０±１０ｎｍの干渉フィルタをそれぞれ使用している。勿論、干渉フィルタ４０は、測定波長に応じて適宜選定されるべきものである。
【００２５】
半球レンズ６０（第２の収束レンズ）は、測定光Ｌの光束を受光センサ５０に集光させるためのレンズである。前記ボールレンズ２０と同様、必ずしも半球レンズである必要はなく、凸レンズ等の収束作用を得られるものであればよい。これにより、測定光Ｌの全てを受光素子５０の最適受光領域に入射させるようにして、受光素子５０のＳ／Ｎ比を高めることにより測定誤差の低減を図っている。
【００２６】
受光素子５０（光検出器）は、測定光Ｌの光束を検出し、その光量に対応する電圧を出力する光電センサが用いられる。本実施の形態では、フォトダイオードを用いている。なお、受光素子５０としては、受光面に照射される光エネルギーをその強度に応じた電気エネルギーに変換するものであればよく、フォトトランジスタやＣｄＳセル等の他の光検出器でもよい。
【００２７】
上述の透過率測定装置においては、被検レンズ保持装置３１に被検レンズ３０を保持したときにおける受光素子５０の出力電圧もしくは電力と、被検レンズ３０を保持しないときにおける受光素子５０の出力電圧もしくは電力とを求め、両者の比を求めることによって、透過率を求めることができる。
【００２８】
図３は上記実施の形態および従来の方法にかかる透過率測定装置の測定精度を示すグラフである。図３のグラフは、レンズ度数の異なる各種の眼鏡レンズを被検レンズとし、この被検レンズの各透過率を積分球を用いた高精度の分光光度計を用いて測定した値を透過率真値とし、本実施の形態の装置で測定した透過率と上記透過率真値との差ａと従来の方法の装置により測定した透過率と上記透過率真値との差ｂを「透過率真値との差」（単位；％）として縦軸にとり、横軸に各被検レンズの度数（単位；Ｄジオプトリー）をとったものである。
【００２９】
図３のグラフから明らかなように、従来の方法による透過率測定装置の透過率真値との差ｂは、プラス度数レンズの場合は透過率真値より高めに、マイナス度数レンズの場合は透過率真値より低めに測定されるが、本実施の形態の装置で測定した透過率真値との差ａは、レンズ度数が大きく異なるレンズを測定しても積分球を用いた高精度の分光光度計を用いて測定した値と極めて近い測定値が得られ、高精度の測定が可能であることが分かる。このような精度は、従来のこの種の簡易型の透過率測定装置では到底得ることのできなかったものである。
【００３０】
このような結果が得られたのは、測定光を被検レンズの近傍に収束させて通過させることによって、受光素子５０の光検出領域に入射する測定光の入射面積を被検レンズのレンズ度数が異なっても略一定にすることが可能になったためと考えられる。
【００３１】
測定光を被検レンズの近傍に収束させて通過させることによって、被検レンズを通過する測定光の光束の断面積を著しく小さくする。さらに、収束点を被検レンズの光源側の表面に位置させることによって、被検レンズを通過する測定光の光束の断面積を一定に近づける。これによって、レンズ度数の違い（曲面カーブの相違）に起因する入射光線の位置、方向、並びに、被検レンズによる光量減衰等の違いによる測定誤差を著しく軽減しているものと考えられる。
【００３２】
図４及び図５は本発明の実施の形態にかかる透過率測定装置の変形例を示す図である。図４に示す例は、図１に示す装置から干渉フィルタ４０と半球レンズ６０とを取り除いたものである。また、図５に示す例は、図１に示す装置から半球レンズ６０のみを取り除いたものである。目的によっては、これら変形例の装置によっても十分な測定を行なうことができる。即ち、受光素子５０における測定光の入射面積が、被測定物であるレンズのレンズ度数が異なっても、略一定となるように、測定光を被検レンズの近傍に収束させて通過させる構成であれば、図４及び図５に示す変形例の構成であっても本願の目的を達成することが可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明にかかる透過率測定方法及び装置は、光源から出射した測定光が光検出手段に到達する光路中に被検レンズを介在させて測定光を通過させた場合の光検手段による光検出強度と介在させない場合の光検出手段による光検出強度との比に対応する値から前記被検レンズの光透過率を求める透過率測定方法であって、前記測定光を前記被検レンズの配置位置又は被検レンズの近傍に収束させて通過させることを特徴とするもので、これにより屈折力を有する光学レンズの透過率を安価でしかも精度よく簡易に測定することを可能にしているものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる透過率測定装置を示す図である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】実施の形態にかかる透過率測定装置の測定精度を示すグラフである。
【図４】実施の形態にかかる透過率測定装置の変形例を示す図である。
【図５】実施の形態にかかる透過率測定装置の変形例を示す図である。
【図６】従来の透過率測定方法を示す図である。
【図７】従来の透過率測定方法を示す図である。
【図８】従来の透過率測定方法を示す図である。
【符号の説明】
１，１０…光源、２…凸レンズ、３，３０…被検レンズ、４，４０…干渉フィルタ、５，５０…受光素子、７，１１…ピンホール板、２０…ボールレンズ、３１…被検レンズ保持装置、６０…半球レンズ。

Claims

光源から出射した測定光が光検出手段に到達する光路中に、裏面及び表面のレンズ曲面カーブが異なる被検レンズを介在させて測定光を通過させた場合の光検出手段による光検出強度と、前記被検レンズを介在させない場合の光検出手段による光検出強度との比に対応する値から前記裏面及び表面のレンズ曲面カーブが異なる被検レンズの光透過率を積分球を用いずに簡易に求める透過率測定方法であって、前記測定光を前記裏面及び表面のレンズ曲面カーブが異なる被検レンズの配置位置又は被検レンズの近傍に収束させて通過させることを特徴とする透過率測定方法。
前記測定光の収束位置が前記被検レンズの光源側の表面であることを特徴とする請求項１に記載の透過率測定方法。
測定光を出射する光源と、この測定光を検出する光検出器と、前記光源と前記光検出器との間に設けられて裏面及び表面のレンズ曲面カーブが異なる被検レンズを着脱自在に保持する被検レンズ保持装置とを備え、前記裏面及び表面のレンズ曲面カーブが異なる被検レンズの光透過率を積分球を用いずに簡易に測定する透過率測定装置であって、前記測定光を前記被検レンズの配置位置又は被検レンズの近傍に収束させる第１の収束レンズを有することを特徴とする透過率測定装置。
前記第１の収束レンズは、前記測定光を前記被検レンズの光源側の表面に収束させるものであることを特徴とする請求項３に記載の透過率測定装置。
前記被検レンズ保持装置と前記光検出器との間に、測定光を収束させて前記光検出器に入射させる第２の収束レンズを有することを特徴とする請求項３又は４に記載の透過率測定装置。
前記測定光の光路中に測定波長領域の光を主として通過させる干渉フィルタを有することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の透過率測定装置。
それぞれ測定波長が異なる請求項６に記載の透過率測定装置を複数備え、複数の測定波長領域の光の透過率を測定可能にしたことを特徴とする透過率測定装置。