JPH0363009B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、眼鏡用円環体レンズの主断面におけ
る頂点屈折度をデイジタル測定する方法および装
置に関する。

眼鏡レンズの屈折力を半自動的に操作者により
測定するようにしたアナログ式の頂点屈折値測定
方式が公知である。その場合その操作者のなすべ
き作業の中には殊に眼鏡レンズのセンタリングお
よび測定値の読取がある。測定値が所定の許容偏
差外にある場合当該レンズは操作者によりふるい
分けられる。

ドイツ特許明細書第1125680号により、頂点の
屈折値をも測定できる測定装置が公知である。こ
の測定装置による方法では、被検レンズが光学系
の平行ビーム路中にもたらされ、光軸方向での像
平面のずれが測定される。このずれから頂点屈折
値を計算することができる。この平面内に配置さ
れた検出器が連続的に像平面へ追従制御される。
その検出器の信号は被検体のセンタリングのため
に用いられる。

この測定方法では交番光を用い、センタリング
運動用の駆動機構に対し、検出器を像平面内に保
持するため精確に動作する追従制御機構を付加的
に必要とする。さらに円環体レンズの測定には、
被検体の回転中２つの焦点面内へ検出器を挿入す
ることが必要である。そのためこの測定方法は装
置上の著しく高いコストおよび大きな所要時間を
要する。

本発明の課題とするところは、わずかな所要コ
ストおよび時間で、高い精度で測定値の迅速且客
観的測定を行わせ得る、頂点屈折度の測定方法お
よび装置を提供することにある。

この課題は本発明により次のようにして解決さ
れる。すなわち、眼鏡用の円環体レンズの主断面
における頂点屈折度をデイジタル測定する方法に
おいて、 被測定眼鏡レンズに単色平行ビーム束を透過さ
せ、 眼鏡レンズを通過する光束を眼鏡レンズの頂点
のすぐ付近にある絞りによつて制限し、 当該制限した光束をビーム分割器によつて２つ
の部分ビーム光束に分割し、 該両部分ビーム光束を、縦横配置体を形成する
各ホトダイオード列に照射せしめ、その際前記絞
り開口投影像を形成し、 該絞り開口投影像を前記ホトダイオード列によ
つて測定し、 光軸を中心として、眼鏡レンズとホトダイオー
ド列を相対的に回転させ、 前記ホトダイオード列により生ぜしめられた信
号を用いてデイジタル測定値を取出すようにして
解決される。

本発明の方法では、絞り開口投影像の寸法がデ
イジタル的に測定され、その寸法の大きさから、
装置構成の既知の幾何学的条件のもとで、頂点屈
折値を一義的に計算することができるのである。

本発明の利点は、市販の少数の構成部品を用い
て、頂点における屈折力の測定のための方法が実
施できることである。殊に、検出器上の像平面の
焦点調整が省略できる。なぜなら、被検体の頂点
に局在配置された絞りとレーザビーム束の零に向
かうアパーチヤとにより、光投影像の無限大に向
かう鮮鋭深度が可能となるからである。使用され
るホトダイオード列の感度が高いため、平行ビー
ム源のビーム出力が小さい場合でも迅速な測定値
形成が可能になる。

本発明の測定方法を実施する装置によれば２つ
の縦横に配置されたホトダイオード列を使用す
る。これらのホトダイオード列の使用によつて簡
単にＸ，Ｙ方向での被検体のセンタリングおよび
円環体レンズの主断面における屈折力の検出を同
時に行うことが可能になる。

光軸を中心として、眼鏡レンズとホトダイオー
ド列とを相対的に回転することにより眼鏡レンズ
をその主断面方向で（方位的に）配向して挿入装
着しなくてもよいという利点が得られる、それは
光投影像の主軸が１回転ごとに２度ホトダイオー
ド列と重なるからである。要するに頂点屈折力の
値は回転位置に依存する測定値の極値として現れ
る。

本発明の方法を実施するための装置は次のよう
に構成される。すなわち、光源としてレーザが使
用され、該レーザの後方に平行ビーム束を生じさ
せるビーム拡大器が配置されており、 被測定眼鏡レンズが、当該レンズの肉眼に向く
側の頂点において円環絞り上かつ平行ビーム路中
に配置されており、 前記眼鏡レンズを通過するビーム路中に分光プ
リズムが配置されており、 該分光プリズムの光射出面の後方に、それぞれ
１つのホトダイオード列が縦横配置体を形成する
ように配置されており、 該ホトダイオード列の信号はデイジタル測定値
を得るために使用されるものであり、 該ホトダイオード列には前記絞りの開口投影像
が投影され、該絞り開口投影像はホトダイオード
列によつて測定され、前記分光プリズムはホトダ
イオード列と共に、入射する光の軸線を中心とし
て回転可能であるように構成される。

レーザにより送出された単色平行ビーム光束は
拡大光学系により被検体ないしホトダイオード列
の寸法に適合される。分光プリズムによつて各ホ
トダイオード列の縦横方向配置が可能になり、そ
の際それらのホトダイオード列を同一平面上に置
かなくてよい。

さらに、分光プリズムと各ホトダイオード列と
を、相互に固定的に、全体としても光軸を中心と
して回転可能に配置し、被検体を光軸に対して垂
直な２つの方向で移動可能な縦横送り台上に取付
け、この縦横送り台が例えば、各ホトダイオード
列から導出されるセンタリングのための信号によ
り電動的に制御されるようにするとよい。これら
のセンタリング信号は、光投影像を具体的に表
す、各ホトダイオード列の明暗信号の非対称性か
ら取出すことができる。

さらに、測定結果を誤るおそれのある測定領域
の超過を指示できるようにするとよい。例えば各
ホトダイオード列の一番外側のダイオードに適当
な回路を設けると、被検体の過度に大きな負のジ
オプトリの方向での測定領域超過を検出すること
ができる。

正のジオプトリー方向への測定領域の超過の検
出は一義的に次のように行うことができる。即ち
分光プリズムの光射出側にて付加レンズをビーム
路中に配置するのである。この付加レンズにより
生じる、両ホトダイオード列に対する光投影像の
一定の不等性は、両ホトダイオード列のうちの一
方の信号分岐中の電子回路により除くようにす
る。測定領域超過およびそれにより生じる、ホト
ダイオード列の平面に対して相対的なビーム束の
焦点位置の反転の際に、光学的且電子的に生成さ
れる不等性を補償せずに加算し、正のジオプトリ
ーの方向への測定領域超過の指示に用いられる信
号を生じさせる。

この信号は、次のような目的のためにも使用で
きる、即ち被検体と分光プリズムとの間のビーム
路中に付加的光学系を旋回して挿入し、これによ
り測定領域の変更を行うためには用いることがで
きる。

さらに、回転位置に関係なくセンタリングを阻
止するような、被検体のプリズム作用を排除でき
るようにプリズム補償器を設けると好適である。
これは、光軸を中心にして相互に逆方向に回転可
能な２つのウエツジにより行うことができる。こ
のウエツジにより被検体のプリズム作用が補償さ
れるのみならず、測定される。

次に本発明の実施例について説明する。

第１図に示す実施例ではレーザ１は被検体７を
通過する単色光を送出する。レーザビームはプリ
ズム２にて反射され、拡大光学系３中に入る。こ
の拡大光学系においてビームの直径は、絞り８へ
の均一な照射を行い得るように変化される。

鏡４における反射の後、ビーム束はプリズム補
償器５を通過する。この補償器は光軸を中心とし
て相互に逆方向に回転可能な２つのウエツジから
成り、このウエツジのプリズム作用は零から１つ
のウエツジの２倍の作用まで連続的に変化させる
ことができる。

しかる後、平行ビーム束は収容体９により支持
される被検体７に当たる。この収容体は光軸に対
して垂直な２つの方向（Ｘ，Ｙ）で移動可能な縦
横送り台６上に取付けられている。被検体７の内
側（肉眼側）における頂点に円環絞り８が設けら
れている。この円環絞りは被検体の集光又は分散
光作用に応じて縮小又は拡大されて、ホトダイオ
ード列１３，１４を含む平面内に投影される。

絞り８とホトダイオード列１３，１４との間に
ビーム分割器１１が設けられており、このビーム
分割器によりホトダイオード列の配置さるべき平
面が２倍になる。

ビーム分割器１１の光射出面１１のうちの１つ
にはレンズ１２が接合されており、このレンズに
より両ホトダイオード列に関して、光投影像の一
定の不等性が生じる。この不等性は正のジオプト
リー方向での測定領域超過を検出するために用い
られる。

計算機１６はホトダイオード列における光分布
の４つの重心の位置についての情報を連続的に処
理し、プリズム作用の補償、測定領域の選択およ
びＸ，Ｙ方向へのセンタリングを行つた後、相応
のホトダイオード列上の絞り開口投影像の重心相
互間隔から頂点の屈折値を計算する。その屈折値
は指示装置１７に指示され、所定値と比較され
る。許容偏差を外れると信号１８が発生され、こ
の信号はひきつづいての処理の後被検体７のふる
い分けのために用いられる。

次に、センタリングおよび測定値取出の過程に
ついて詳細に説明する。

収容体９へ被検体７が載置され、レーザ１の光
が通過すると、測定領域の選択が正しい場合、ホ
トダイオード列１３，１４の平面内において、第
２ａ図に示す光投影像（楕円）が生じる。その図
形（楕円）の主軸は縦横配置のダイオードに対し
て任意の位置をとる。主軸の長さと円環絞りの直
径との差から、頂点の屈折値に比例する２つの量
が取出される。そのためには光投影像の主軸は縦
横配置のホトダイオード列と一致しなければなら
ない。このことは論理回路によつて行われる。こ
の論理回路は光投影像と縦横配置のホトダイオー
ド列との交点の非対称性を検出しモータを制御す
る。このモータは被検体７用の収容体９の設けら
れる縦横送り台６を次のように移動させる。即ち
光投影像の中心点がホトダイオード列の交点と重
なるように移動させる、つまり対称条件を満たす
ようにする（第２ｃ図）。当該の軸と光投影像と
の交点を対称条件に合わせないで最大距離間隔に
合わせる場合にも同じ結果が得られる。

被検体がその主断面に向かつて配向して挿入さ
れなかつた場合、光軸に対して垂直な平面（Ｘ，
Ｙ）においてセンタリングを行つた後、ビーム分
割器１１とホトダイオード列１３，１４を含む装
置部１０の回転をひきつづいて行う。主軸が縦横
ホトダイオード列と一致する位置は光投影像とそ
れぞれのホトダイオード列との交点の距離の差の
最大値から検出される。

第２ｄ図、第２ｅ図に示すそれらの位置に相応
する測定値ａ，a′ないしｂ，b′はレンズ１２によ
り生ぜしめられる一定の差の大きさだけ異なる。
計算機１６における回路は像の反転、即ち過度に
高い屈折値の方向への測定領域超過が生じている
かどうかを差値の極性符号から検出する。

“測定領域超過”の信号は、被検体７とビーム
分割器１１との間のビーム路中に付加光学系１５
を旋回して挿入するために利用される。

被検体７がプリズム作用を有する場合、その被
検体を第２ｂ図に示すようにＸおよびＹ方向の縦
横送り台６を用いてセンタリングすることは不可
能である。この場合プリズム補償器５を、光投影
像の非対称位置を補正するために利用しなければ
ならない。補償器５の各ウエツジの位置は補正の
行われた後計算機に通報され相応の変換後指示ユ
ニツト１７に供給される。

頂点屈折値のデイジタル測定のための本発明の
方法では、光投影像を測定するのに、２つの縦横
配置のホトダイオード列をどんな場合でも必要と
するわけではない。幾らかより多くの測定時間と
評価電子回路のコストをかけるだけで、唯一つの
ホトダイオード列だけで光投影像のセンタリング
および測定が可能である。第２ａ図においてホト
ダイオード列１４が欠如しているものとすると、
第２ａ図の楕円のセンタリングが次のように行わ
れることとなる。先ず第一に、被検体の取付けら
れている縦横送り台６は次のように動かされる、
即ち、光投影像がホトダイオード列１３の方向に
対して垂直方向にホトダイオード列を横切るよう
に動かされる。照射されるダイオード群の重心の
距離が最大になるとき、最初の運動経過が停止さ
れ、ダイオード１３の方向への第２の運動により
対称照射がなされる。それにひきつづいて光投影
像の主軸を、光軸を中心としたホトダイオード列
又は被検体の回転により順次測定できる。

検出器又は被検体に回転運動させる代わりに、
被検体のビーム路中に配置された像回転プリズム
を使用することもできる。このプリズムは例えば
継続的に−センタリング過程中も−一定の速度で
回転することができる。その場合ホトダイオード
列の合成交流電圧信号を測定領域の選択、位置調
整及び測定値計算のため用いることができる。

被検体７のセンタリングのなされた後の回転運
動およびそれにひきつづく光投影像の主軸の測定
をする代わりに、回転を行わない測定方法を利用
することもできる。その場合光投影像は、ホトダ
イオード列１３又は被検体の直線運動により、光
軸およびホトダイオード列１３の列方向に対して
垂直に動かされる。

その運動は次のようにホトダイオード列の読取
タイミングに合わせることができる。即ち十分な
数の測定値が計算機１６中に移し入れられそれら
の測定値によつて、十分な分解能で光投影像の形
状が測定されるようにするのである。光投影像の
平行断面に対する数値対から計算機は主軸の角度
位置と長さを計算する。

上記方法は光投影図形の主軸において測定が行
われるようにした前述のものより、評価、記憶回
路に幾らか大きなコストがかかる。

装置の設計の場合環状絞りの直径を次のように
選定できる、即ちその光投影像が、被検体から影
響を受けずに（零ジオプトリー）ホトダイオード
列の長さの1/2になるように選定できる。その場
合正及び負のジオプトリーに対して同じ大きさの
一義的な測定領域が得られる。それによりほぼ25
ジオプトリーの領域をカバーすることを所望する
場合、市販のホトダイオード列（512のダイオー
ド）を使用して0.1ジオプトリーの装置解像力が
得られる。これは通常の使用例にとつては十分な
値である。さらに高い分解能は、例えば1024の素
子を有する比較的長いホトダイオード列により得
られる。又は測定領域を比較的に小さい部分領域
に細分することにより得られる。これらの部分領
域の切換えは、ビーム路中へ付加光学系を旋回挿
入することにより行われる。

ホトダイオード列の長さに等しい絞り直径を選
び絞り８のすぐ後方に集光レンズを配置して、こ
の集光レンズの焦点がホトダイオード列１３，１
４の交点と一致するようにすれば、0.1ジオプト
リーの同じ分解能のもとで、ほぼ50ジオプトリー
の２倍に拡大された測定領域が得られる。その場
合被検体７の屈折力の極性符号に関する情報は、
領域超過の指示用のホトダイオード列１４に対す
る付加レンズ１２の前述の配置構成に相応する装
置構成によつて求めることができる。

異なるレンズ材料から成る被検体を本発明の方
法により測定する場合、肉眼感度スペクトルの重
心からレーザの波長がずれていることに関連し
て、レンズの異なる分散特性により生ぜしめられ
る誤差を考慮する必要がある。

材料の分散特性がそのつどわかつている場合は
その分散特性を計算機へ入力し、計算機により測
定値の補償のために用いることができる。

また、肉眼感度スペクトルの重心に適合された
レーザを使用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は頂点屈折度測定装置の実施例のブロツ
ク接続図、第２ａ図〜第２ｅ図は被検体のセンタ
リングの個々の段階に相応した、ホトダイオード
列上の光投影像の種々の状態を示す略線図であ
る。 １…レーザ、２…プリズム、３…拡大光学系、
４…鏡、５…プリズム補償器、６…縦横送り台、
７…被検体、８…円環絞り、９…収容体、１０…
装置部、１１…ビーム分割器、１２…レンズ、１
３，１４…ホトダイオード列、１５…付加レン
ズ、１６…計算機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 眼鏡用の円環体レンズの主断面における頂点
   屈折度をデイジタル測定する方法において、 被測定眼鏡レンズ７に単色平行ビーム束を透過
   させ、 眼鏡レンズを通過する光束を眼鏡レンズの頂点
   のすぐ付近にある絞り８によつて制限し、 当該制限した光束をビーム分割器１１によつて
   ２つの部分ビーム光束に分割し、 該両部分ビーム光束を、縦横配置体を形成する
   各ホトダイオード列１３，１４に照射せしめ、そ
   の際前記絞り８の開口投影像を形成し、 該絞り開口投影像を前記ホトダイオード列１
   ３，１４によつて測定し、 光軸を中心として、眼鏡レンズ７とホトダイオ
   ード列１３，１４を相対的に回転させ、 前記ホトダイオード列により生ぜしめられた信
   号を用いてデイジタル測定値を取出すようにした
   ことを特徴とする、眼鏡レンズの頂点屈折度をデ
   イジタル測定する方法。 ２ 光源としてレーザが使用され、該レーザの後
   方に平行ビーム束を生じさせるビーム拡大器３が
   配置されており、 被測定眼鏡レンズ７が、当該レンズ７の肉眼に
   向く側の頂点において円環絞り８上かつ平行ビー
   ム路中に配置されており、 前記眼鏡レンズ７を通過するビーム路中に分光
   プリズム１１が配置されており、 該分光プリズムの光射出面の後方に、それぞれ
   １つのホドダイオード列１３，１４が縦横配置体
   を形成するように配置されており、 該ホトダイオード列１３，１４の信号はデイジ
   タル測定値を得るために使用されるものであり、 該ホトダイオード列には前記絞り８の開口投影
   像が投影され、該絞り開口投影像はホトダイオー
   ド列１３，１４によつて測定され、前記分光プリ
   ズム１１はホトダイオード列１３，１４と共に、
   入射する光の軸線を中心として回転可能であるこ
   とを特徴とする、眼鏡レンズの頂点屈折度をデイ
   ジタル測定する装置。 ３ 分光プリズム１１の光射出面上に付加レンズ
   １２を配置した特許請求の範囲第２項記載の装
   置。 ４ 平行ビーム束の通路中に眼鏡レンズ７の前に
   プリズム補償器５を設けた特許請求の範囲第２項
   記載の装置。 ５ 眼鏡レンズ７と分光プリズム１１との間に、
   測定領域を前以て選択するための光学結像系１５
   を交換可能に配置した特許請求の範囲第２項記載
   の装置。 ６ 眼鏡レンズ収容体９がＸ−Ｙ方向縦横送り台
   ６上に配置した特許請求の範囲第２項記載の装
   置。 ７ 縦横送り台は電動的に、ホトダイオード列１
   ３，１４のセンタリング信号に依存して調整移動
   可能であるようにした特許請求の範囲第６項記載
   の装置。