JPH0124251B2 - - Google Patents

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JPH0124251B2
JPH0124251B2 JP10551280A JP10551280A JPH0124251B2 JP H0124251 B2 JPH0124251 B2 JP H0124251B2 JP 10551280 A JP10551280 A JP 10551280A JP 10551280 A JP10551280 A JP 10551280A JP H0124251 B2 JPH0124251 B2 JP H0124251B2
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JP
Japan
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mask
optical system
optical
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light beam
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JP10551280A
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JPS5729922A (en
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Hiroshi Tamaki
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Tokyo Optical Co Ltd
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Tokyo Optical Co Ltd
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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
    • G01M11/0228Testing optical properties by measuring refractive power

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Eyeglasses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光学系の球面屈折力、円柱屈折力及
びその軸方向、プリズム屈折力及びその基底方向
等、光学系の諸特性を自動的に測定する装置に関
する。本発明の以下に説明する原理及び実施例
は、主に眼鏡レンズの上記諸特性の測定に関する
ものであるが、これは本発明が眼鏡レンズの諸特
性を測定する、いわゆるレンズメータへの適用に
のみ限定されることを意味するものでなく、本発
明は、広く光学機器に使用されるレンズ光学系の
上記諸特性の測定にも利用できるものである。
近年、眼鏡レンズの球面屈折力、円柱屈折力及
びその軸方向等、眼鏡レンズの光学的諸特性を自
動的に測定する、いわゆる自動式レンズメーター
に関し、その測定原理及び装置が種々提案されて
いる。その一つとして、米国特許第3880525号が
ある。この米国特許による装置は、平行光を被検
レンズに対しその光軸に平行に入射させ、射出光
の偏りから被検レンズの光学的特性を決定しよう
とするもので、被検レンズの直後に、点開口を有
するマスクを、該点開口が被検レンズの光軸から
外れて位置するように配置し、該マスクから光軸
方向に所定距離だけ離して検出面を設け、マスク
の開口を通過した光束が検出面上に到達する点の
座標を検出して、この検出座標と、マスク上の開
口の座標との比較から、被検レンズ射出光の偏り
方向及び偏り量を計算して、被検レンズの光学的
特性を知るように構成されている。この場合、必
要な情報を得るためには、マスクの開口は、最低
3個必要である。
この米国特許による装置では、マスク上の開口
と検出面上の到達点との間の点対点の対応関係を
正確に検出する必要があり、かつ各開口は必ず平
面的配置にして射出光束が非共面光束となるよう
にせねばならない。このために2次元平面の走査
を行なわねばならず、装置が全体として高価にな
らざるを得ない。また、最低3点の座標情報によ
り5元連立方程式を解く必要があり、演算機構も
複雑かつ高価になる。
このような2次元平面検出に伴なう膨大な情報
処理の問題を解決できるものとしては、米国特許
第4180325号に記載された装置がある。この装置
は、マスク開口を通過した複数の光束を、透明部
分と不透明部分とからなる特殊パターンの回転円
板により断続的に遮り、各光束が検出器に到達す
る時間に差を持たせることにより、マスク上の開
口と検出面での光束との対応関係の判別を不要に
するように構成されている。しかし、この装置に
おいては、回転円板上のパターンは非常に複雑で
あり、かつその回転位置の検出が非常に重要な意
味を持ち、回転円板上のパターン精度及び回転位
置検出精度等、測定上及び製作上大きな問題を有
する。
さらに、円形マスクパターンを透過した投影光
束が被検レンズにより楕円形に変形されるか、或
いは円形のままその直径に変化を生ずることを検
出して、該被検レンズの屈折特性を検出する試み
もすでになされている。たとえば、米国特許第
4007990号明細書には、投影光束を円形に回転さ
せ、それと同期して回転するセンサーにより、そ
の半径方向位置の変化を検知することにより、被
検レンズの屈折特性を検出する装置が開示されて
いる。しかし、この提案された装置においては、
投影光束とセンサーとの対応関係が重要であり、
投影マスクの回転とセンサーの回転との間を正確
に同期させねばならない。
本発明は、従来の装置におけるこのような問題
を解消し、リニアセンサーによる検出が可能で、
かつ検出部の構成も簡単な光学系の屈折特性測定
装置を提供することを目的とする。
すなわち、本発明の特徴とするところは、被検
レンズからの光束を円形とそれに交わる少なくと
も1本の直線からなるパターンを通し、該マスク
から光軸方向に所定距離だけ離れた検出面におい
て、投影パターンのうち円型部分の少なくとも4
点と直線部分の少なくとも2点を検知し、その検
知資料に基づいて、投影光束の偏り又は変形量を
算出することによつて、被検レンズの屈折特性を
得ることにある。本発明によれば、検出される円
形部分の光束がマスクのどの部位に対応するかを
知る必要がなく、検知部の構造が従来の装置に比
し簡単になる。
本発明の原理を第1図について説明すると、図
示した光学系には光源Lとこの光源Lからの光を
平行光束とするためのコリメーターレンズCLが
設けられ、この平行光束の光路内には、被検レン
ズTLがコリメーターレンズCLの光軸O外に、光
軸O′を有するように配置されている。そして、
この2つの光軸のズレ量EH、EVによりプリズム
量PH、PVを発生する。被検レンズTLは、2つの
異なる頂点屈折力D1、D2を有する主経線を有し、
そのうちの一つは、Xo−Yo座標系の、Xo座標
軸と角度θの角度を有する。被検レンズTLの後
方には、距離△lをおいて直径φの円形開口及び
直線部を有するマスクパターンMが配置されてい
る。
被検レンズTLを通過した光束は、そのレンズ
の屈折特性をもつてマスクパターンMを通過する
ため、被検レンズTLから距離lはなれたX−Y
平面上では、マスクパターンMの円形パターンは
楕円像となる。このX−Y平面上にリニアセンサ
ーSを配置すれば、この楕円像の2点の座標
(X1、Y1)、(X4、Y4)を検出できる。そしてリ
ニアセンサーSを回転して、S′の位置におけば、
同様に座標(X2、Y2)、(X3、Y3)を検出するこ
とができる。またマスクパターンMの直線パター
ンは傾斜が変り、リニアセンサーS及びS′の位置
にあるとき(X5、Y5)、(X6、Y6)を検出するこ
とができる。
被検レンズTLに平行光線束を入射させ、該被
検レンズから光軸方向に△lだけ離れた位置に直
径φの円形パターン及び直線パターンを有するマ
スクを配置し、さらに被検レンズから光軸方向に
その最短焦点距離より短かい距離lだけ離して検
知面を設けた場合、被検レンズの2つの頂点屈折
力をD1、D2、円柱軸の角度θ、水平方向プリズ
ム量PH、垂直方向プリズム量PVとすると、検出
面における投影パターンの形状は次式で表わされ
る。
{〔1−(d+△d)D1/1−△d・D12tan2θ+〔
1−(d+△d)・D2/1−△d・D22}(x−d・P
H/100)2+{〔1−(d+△d)・D1/1−△d・D1
2 +〔1−(d+△d)・D2/1−△d・D22tan2θ
}(y−d・PV/100)22tanθ{〔1−(d+△d)D1
/1−△d・D12 −〔1−(d+△d)D2/1−△d・D22}(x−d
PH/100)(y−dPV/100) −(1+tan2θ)〔1−(d+△d)・D1/1−△d
・D12〔1−(d+△d)・D2/1−△d・D22・(
φ/2)2=0……(1) またマスクパターンMの直線部のマスク面上の
傾き(設計による定まる値)aと測定面X−Y上
の投影像の傾きa′の関係は次式で表わされる。
{1−(d+△d)D1/1−△d・D1・a−1−(d+
△d)・D2/1−△d・D2・a′}tan2θ +〔1−(d+△d)・D1/1−△d・D1−1−(d
+△d)・D2/1−△d・D2〕(1−a・a′)tanθ +〔1−(d+△d)・D2/1−△d・D2a′−1−
(d+△d)・D1/1−△d・D1a〕=0……(2) 従つて、式(1)に円形パターンの4個の測定値
(X1、Y1)、(X2、Y2)、(X3、Y3)、(X4、Y4
を代入し、さらに式(2)に直線パターンのマスク面
上の傾きaと直線パターンの測定面X−Y上の測
定値(X5、Y5)、(X6、Y6)から求められる傾き
a′とを代入することにより、上記方程式(1)、(2)を
解いて未知量D1、D2、θ、PV、PHを求めること
ができる。ここで円形パターンの4個の測定値は
該パターンの一部に集中して行わず、周方向に離
れた位置で行なうことが、また直線パターンはリ
ニアーセンサーと45゜で交わることが測定精度上
好ましいことは勿論である。なお、第1図におい
て、直線パターンの投影像の中心OPとリニアセ
ンサーを配置した検出平面のX−Y座標系の中心
OXYとが一致した場合は、リニアセンサーの回転
中心と直線パターンの投影像の中心とが一致し、
直線パターン上の2点を検出できなくなるため直
線パターンの傾きを検出できない。これを解決す
るためには、第7図に示すように、2本の平行な
直線パターン7a,7bと円形パターン6aとか
らなるマスクMを使うことによつて解決できる。
すなわち、このマスクの投影像を第8図に示す。
第8図のように直線パターン7aの像7a′中心
が、リニアセンサーS及びS′の回転中心に一致し
て(X7、Y7)座標のみしか検出できなくとも、
これと平行な直線パターン7bの投影像7b′はリ
ニアセンサーがSの位置で(X9、Y9)座標を、
S′の位置で(X8、Y8)の座標を検出するため、
この直線パターン像7b′の傾き角は決定できるこ
とになる。
以下、本発明の実施例を図について説明する
と、まず第2図において、光源1からの光はコリ
メータレンズ2により平行光束となり被検レンズ
3に入射する。被検レンズ3は、その光学的中心
をコリメータレンズ2の光軸から所定距離だけず
らせて配置され、入射光束は、被検レンズ3の屈
折力に応じて偏向させられる。被検レンズ3の直
後には、第3図に示すように円形開口4a及び直
線部4bを有するマスク4が配置され、被検レン
ズ3からの光束を選択的に透過させる。被検レン
ズ3から光軸方向にその最短焦点距離以内におい
て、リニアセンサー5が配置され、このリニアセ
ンサー5の直前には、第4図に示すような2本の
直線状スリツト6a,6bを有するマスク6が配
置される。リニアセンサー5は、光軸まわりに回
転自在であり、モーター7により回転させられ
る。リニアセンサー5は、その回転中、スリツト
6a,6bに合致する位置で、マスク4の円形開
口4a及び直線部4bを通つた光束のうち、それ
ぞれ3点を検知し、合計6個の点情報を与える。
リニアセンサー5からの検知信号は、増巾器8を
経て演算回路9に与えられ、所要の演算により得
られた被検レンズ3の屈折力を示す値が、表示装
置10に表示される。リニアセンサー5の検知と
スリツト6a,6bとの対応関係を明瞭にするた
めには、スリツト6a,6bをそれぞれ別に設
け、それらを順に光路中に挿入して測定を行なえ
ばよい。
第5図は、本発明の別の実施例を示すもので、
リニアセンサー5は、マスク4から離して配置さ
れ、それらの間には、リニアセンサー5を5′で
示すように等価的に被検レンズ3の最短焦点距離
内に置くためのリレーレンズ11,12が配置さ
れ、これらリレーレンズ11,12間に、投影像
を光軸まわりに回転させるためのイメージローテ
ータ13が配置されている。本例においては、イ
メージローテータ13を少くとも2つの異つた回
転位置に置いて測定を行なうことにより、少くと
も6個処における投影像の検知が可能である。
第6図は本発明のさらに別の実施例を示すもの
で、光源1は、2個の発光波長の異る発光ダイオ
ード1a,1bからなり、これら発光ダイオード
1a,1bからの光は、波長選択特性を有するハ
ーフミラー14aによりコリメータレンズ2に向
けられる。また、マスク4とリニアセンサー5と
の間の光路は、波長選択特性を有するハーフミラ
ー15aにより2個の光路に分割され、さらに同
様なハーフミラー16aにより合体されて、リニ
アセンサー5に到達する。分割された各光路の各
各には、それぞれリレーレンズ11,12が配置
され、そのうちの1つの光路には、投影像を光軸
まわりに異つた角度だけ回転させるイメージロー
テータ13が配置されている。この配置において
は、発光ダイオード1a,1bを順に点灯させる
ことにより、前述の実施例と同様な測定が可能に
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理を説明するための光学系
の斜視図、第2図は本発明の一実施例を示す概略
図、第3図及び第4図は第2図の実施例に用いら
れるマスクの正面図、第5図及び第6図は本発明
のそれぞれ異つた実施例を示す第2図と同様な
図、第7図は他の実施例のマスクの正面図、第8
図は第7図に示すマスクの投影像である。 1……光源、3……被検レンズ、4,6……マ
スク、5……リニアセンサー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被検光学系に対し光束を投影する光源と、前
    記光源からの光を平行光束とするコリメータ手段
    と、このコリメータ手段の光軸に垂直に配置され
    たマスクと、前記コリメータ手段とマスクとの間
    に被検光学系を配する手段と、前記マスクに対し
    光軸方向に所定距離だけ離れて配置された検出装
    置と、前記検出装置により得られた情報を演算し
    て被検光学系の光学特性を求める演算装置とから
    なり、前記マスクは該被検光学系を透過した光束
    を選択的に透過させるマスクパターンを有し、該
    マスクパターンは円とそれに交る少くとも1本の
    直線からなるパターンを有し、前記検出装置は前
    記光軸に直角な面上の互に交差する少くとも2軸
    においてマスク投影パターンを検出するリニアセ
    ンサーからなり、マスクの投影パターンのうち前
    記円形部分の少くとも4点と前記直線部分の少く
    とも2点について前記投影像を検出して、その検
    出情報を前記演算装置に与えるようになつた光学
    系の屈折特性測定装置。 2 前記第1項において、前記マスクと前記検出
    装置との間には、前記マスクからの光束を少くと
    も2分割する光路分割器と分割された光路を再び
    合体させて前記検出装置に導びく光路分割器とが
    設けられ、分割された光路の一方には投影パター
    ンを光軸まわりに回転させるイメージローテータ
    が配置された光学系の屈折特性測定装置。 3 前記第2項において、光路分割器は波長選択
    特性を有する光学系の屈折特性測定装置。 4 前記第1項ないし第3項のいずれかにおい
    て、光源は発光波長の異る少くとも2個の発光装
    置と波長選択特性を有する光路分割器とからなる
    光学系の屈折特性測定装置。 5 前記第1項ないし第4項のいずれかにおい
    て、検出装置は固定配置された自己走査型リニア
    センサーを有する光学系の屈折特性測定装置。
JP10551280A 1980-07-31 1980-07-31 Measuring device for refractive characteristic of optical system Granted JPS5729922A (en)

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JPS5729922A JPS5729922A (en) 1982-02-18
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JPS58130440A (ja) * 1982-01-29 1983-08-03 Seiko Epson Corp 磁気デイスク
JPS5927237A (ja) * 1982-08-06 1984-02-13 Nippon Kogaku Kk <Nikon> 光学系の検査装置
JPS5928639A (ja) * 1982-08-10 1984-02-15 Tokyo Optical Co Ltd レンズメ−タ−及びレンズメ−タ−用タ−ゲツト板
JPS5928640A (ja) * 1982-08-10 1984-02-15 Tokyo Optical Co Ltd レンズメ−タ−及びそれに使用されるタ−ゲツト板
JPS6091241A (ja) * 1983-10-26 1985-05-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜の屈折率測定装置

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