JPH085513A - 光学系の光学特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光路分割器を必要とせず、機構が単純である
とともに測定精度の良い光学特性測定装置を提供する。 【構成】 光源部１の合計八つの光源から発した光束
は、マスク２により傾斜角度が異なる二種類の八つのス
リット状の光束となって、被検レンズ４に向かう。各ス
リット状の光束は、集光レンズ３より被検レンズ４に対
して集光して、合計四つの集光位置に集束する。被検レ
ンズ４通過後の各光束もスリット状となり、その傾斜角
度は元の傾斜角度から所定のねじれ角の分だけずれ、投
影レンズ７により、同一平面内に交差することなく配置
された二つの一次元受光センサ８，９上に投影される。
一次元受光センサ８，９の出力信号に基づいて、被検レ
ンズ４の光学特性を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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
屈折力及び主径線方向、並びに必要に応じてプリズム屈
折力及びその基底方向を、測定する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から光学系の光学特性測定装置とし
て種々の装置が提供されており、例えは、特開平５−２
３１９８６号公報に記載された装置及び特開平６−５８
８４１号公報に記載された装置が提供されている。

【０００３】特開平５−２３１９８６号公報に記載され
た装置では、単一の一次元受光センサが使用されていた
ため、円柱屈折力を有するレンズを通過した後のスリッ
ト状の光束のねじれ量を近似的にしか演算処理すること
ができず、演算に時間を要するとともに、近似解による
演算誤差が生じていた。

【０００４】一方、特開平６−５８８４１号公報に記載
された装置では、二つの一次元受光センサを使用し特別
に条件を設定することにより、円柱屈折力を有するレン
ズを通過した後のスリット状の光束のねじれ量を、実用
上ほぼ影響のない程度に減ずることができたが、前記二
つの一次元受光センサの光学的な傾斜角度を互いに９０
゜ずらさなければならなかった。このためには、実際上
は、光路分割器を用いて、光路を二つに分割し、その分
割された光路の一方に前記二つの一次元受光センサの一
方を配置するとともに、その分割された光路の他方に前
記二つの一次元受光センサの他方を配置しなければなら
なかった。このように光路分割器を用いなければならな
いので、測光光量が半減して測定精度が悪化するととも
に、機構的に複雑であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記事情に
鑑みてなされたもので、光路分割器を必要とせず、機構
が単純であるとともに測定精度の良い光学特性測定装置
を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明による光学系の光学特性測定装置は、被検光
学系に向けて六つ以上のスリット状の光束を照射する照
射手段と、前記六つ以上のスリット状の光束を前記被検
光学系に対して集束させる集束光学系と、一次元の受光
位置に応じた出力信号を出力する二つの一次元受光セン
サと、該二つの一次元受光センサ上に前記被検光学系を
通過した各光束を投影させる投影光学系と、前記二つの
一次元受光センサの出力信号に基づいて、前記六つ以上
のスリット状の光束に基づく各光束の前記二つの一次元
受光センサ上の投影位置にそれぞれ応じた各投影位置デ
ータを得る投影位置データ抽出手段と、該各投影位置デ
ータに基づいて前記被検光学系の屈折力を得る演算手段
とを備えた構成としたものである。そして、前記六つ以
上のスリット状の光束の傾斜角度を二種類以上の所定の
角度にし、前記二つの一次元受光センサを同一平面内に
交差することなく配置し、前記六つ以上のスリット状の
光束の前記集束光学系による前記被検光学系に対する各
集束位置を三箇所以上としておく。

【０００７】前記照射手段は前記六つ以上のスリット状
の光束を順次照射し、前記投影位置データ抽出手段は、
前記六つ以上の光束のうちのいずれの光束が照射されて
いるかを判別する判別信号を得る判別手段を含むととも
に、前記判別信号及び前記二つの一次元受光センサの出
力信号に基づいて前記各投影位置データを得てもよい。

【０００８】前記各投影位置データに基づいて前記被検
光学系のプリズム屈折力を得る演算手段を更に備えてい
てもよい。

【０００９】前記各集束位置を４箇所とし、該各集束位
置が仮想的な同心円上にあって９０゜ずつの角度をなす
ように定めておいてもよい。

【００１０】前記被検光学系の後面付近に配置されて前
記六つ以上のスリット状の光束に基づく光束を制限する
絞り手段を更に備えていてもよい。

【００１１】

【作用】前記特開平５−２３１９８６号公報及び特開平
６−５８８４１号公報からもわかるように、円柱屈折力
を有する被検光学系を通過した後のスリット状の光束
は、被検光学系の屈折力、円柱軸方向、中心厚に応じて
ねじれ（その傾斜角が変化し）、ねじれ量（スリット状
の光束の傾斜角の変化量）を生ずる。

【００１２】このねじれ量を特殊な光束絞りと近似的な
演算処理によって対処したものが、前記特開平５−２３
１９８６号公報に記載された装置であった。また、前記
ねじれ量を対称とし打ち消し合う特殊な条件を設定する
ことにより前記ねじれ量を極力少なくしたものが、特開
平６−５８８４１号公報に記載された装置であった。

【００１３】これに対し、本発明では、円柱屈折力を有
する被検光学系を通過した後のスリット状の光束のねじ
れ量自体には、全く関知しない。それにもかかわらず、
被検光学系の光学特性を得ることができるのは、以下の
知見によるものである。

【００１４】すなわち、本発明では、二種類以上の所定
の傾斜角度を有するスリット状の光束の交差点は、被検
光学系を通過した後は、被検光学系の光学特性を示すと
いう性質に基づいている。このことは、スポット的な光
束が被検光学系を通過した後は被検光学系の光学特性を
示すという、一般的に知られている事実と光学的に等価
である。

【００１５】したがって、被検光学系を通過した後の二
種類以上の所定の傾斜角度を有するスリット状の光束の
交差点（光束が実際に交差していない場合にはその延長
線の交差点）の二次元の位置を知ることによって、被検
光学系の光学特性を知ることができる。

【００１６】そして、本発明では、この交差点の二次元
の位置を知るために、前記二つの一次元受光センサを同
一平面内に交差することなく配置している。このような
配置によって、スリット状の光束の前記二つの一次元受
光センサ上の投影位置から、直線等を示す式に基づい
て、被検光学系を通過した後の二種類以上の所定の傾斜
角度を有するスリット状の光束の交差点の二次元の位置
を知ることができる。このように直線を示す式に基づい
て前記交差点の位置を知ることができるので、前記ねじ
れ量にかかわらずに前記交差点の位置を正確に知ること
ができる。

【００１７】したがって、本発明によれば、被検光学系
が円柱屈折力を有していて、スリット状の光束の光束が
被検光学系を通過した後にいかにねじれようとも、この
ねじれ量に何ら影響を受けることなく正確に被検光学系
の光学特性を得ることができる。

【００１８】そして、本発明では、前記二つの一次元受
光センサが同一平面内に交差することなく配置されてい
るので、光路分割器が不要となる。したがって、測光光
量を有効に活用することができ、測光光量が半減して測
定精度が悪化するというような事態が防止され、また、
機構の単純化を図ることができる。

【００１９】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
説明する。

【００２０】図１は本発明の一実施例に係る光学特性測
定装置の光学系を示す構成図である。

【００２１】図１において、Ｏは測定光軸で、説明の便
宜上、該測定光軸Ｏに対して垂直な図１の紙面内の方向
をＹ軸（その矢印の向きは測定光軸Ｏを原点とした正の
向きを示すものとする）とし、測定光軸Ｏに対して垂直
でかつ紙面に垂直な方向をＸ軸（図１の紙面奥の向き
（他の図面においては矢印の向き）が測定光軸Ｏを原点
とした正の向きを示す）とする。測定光軸Ｏ上において
ＸＹ平面内に光源部１が配置されている。図１における
Ａ矢視方向から見た光源部１を図２に示してある。光源
部１は四つのＬＥＤ等の光源１ａ、１ｃ、１ｂ及び１ｄ
を有しており、これらが測定光軸Ｏを中心とする仮想的
な同心円Ｕ１上にあって９０゜ずつの角度をなすように
配置されている。なお、光源１ａ及び１ｂはＹ軸上に配
置され、光源１ｃ及び１ｄはＸ軸上に配置されている。
また、光源１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄは比較的大きな所
定の大きさを有している。なお、光源１ａ，１ｂ，１ｃ
及び１ｄはそれぞれ独立して点灯及び消灯できるように
なっている。

【００２２】測定光軸Ｏ上において光源部１から所定距
離だけ離して、スリット開口２ａ，２ｂを有するマスク
２が配置されている。図１におけるＢ矢視方向から見た
マスク２を図３に示してある。スリット開口２ａはその
中心線がＹ軸に対して図３中反時計方向にα゜傾斜する
ように配置され、スリット開口２ｂはその中心線が図３
中時計方向にβ゜傾斜するように配置され、スリット開
口２ａの中心線及びスリット開口２ｂの中心線が測定光
軸Ｏで互いに交差している。スリット開口２ａの幅はス
リット開口２ｂの幅より大きくされており、それによっ
て後述の一次元受光センサ８，９の出力信号に基づいて
該一次元受光センサ８，９上にそれぞれ同時に投影され
た二対の光束がスリット開口２ａ，２ｂのいずれを通過
したものかを判別することができるようになっている。

【００２３】また、図１において、４は被検光学系とし
ての被検レンズ、５は該被検レンズ４を保持するレンズ
ホルダーであり、レンズホルダー５に被検レンズ４を保
持させたときに、被検レンズ４の後面がレンズホルダー
５のホルダー面と一致するようになっている。

【００２４】以上の説明から明かなように、図１に示す
実施例では、前記光源１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄ、マス
ク２、後述の図６に示す光源駆動回路１２、並びに、後
述の図６に示す演算制御回路１１の、点灯制御信号を光
源駆動回路１２に供給する機能が、被検レンズ４に向け
て八つのスリット状の光束を照射する照射手段を構成し
ている。図１に示す実施例の場合には、前記八つのスリ
ット状の光束は、各光源１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄから
それぞれ発してマスク２のスリット開口２ａ及び２ｂを
それぞれ通過した合計八つの光束に対応している。そし
て、図１に示す実施例では、スリット開口２ａによって
光源１ａ，１ｂ，１ｃ及び１ｄから発してスリット開口
２ａを通過した四つのスリット状の光束の傾斜角度がα
゜となり、スリット開口２ｂによって光源１ａ，１ｂ，
１ｃ及び１ｄから発してスリット開口２ｂを通過した四
つのスリット状の光束の傾斜角度がβ゜となり、前記八
つのスリット状の光束の傾斜角度が互いに９０゜ずれた
二種類の角度となっている。

【００２５】図１において、３は測定光軸Ｏ上において
マスク２と被検レンズ４との間に配置された集光レンズ
である。被検レンズ４をレンズホルダー５に設置しない
場合に、集光レンズ３によって光源１ａ、１ｂ、１ｃ及
び１ｄとレンズホルダー５のホルダー面とが共役となっ
ている。したがって、図１に示す実施例では、集光レン
ズ３が、前記八つのスリット状の光束を前記被検レンズ
４に対して集束させる集束光学系を構成している。な
お、集光レンズ３の前側焦点面がマスク２と一致してい
る。図１に示す実施例では、前記八つのスリット状の光
束の集光レンズ３による被検レンズ４に対する集束位置
は合計４箇所となっている。

【００２６】さらに、レンズホルダー５のホルダー面、
すなわち、被検レンズ４の後面付近には、絞り６が配置
されている。図１におけるＣ矢視方向から見た絞り６を
図４に示してある。絞り６は、光源１ａ，１ｂ，１ｃ及
び１ｄにそれぞれ対応する位置に四つの開口６ａ、６
ｂ、６ｃ及び６ｄを有している。すなわち、開口６ａ、
６ｃ、６ｂ及び６ｄは、測定光軸Ｏを中心とする仮想的
な同心円Ｕ２上にあり、かつ、それぞれＹ軸、Ｘ軸、Ｙ
軸、Ｘ軸上にあって９０゜ずつの角度をなすように配置
されている。同心円Ｕ２の直径２ｍ（その半径はｍ）は
前記同心円Ｕ１の直径等により一義的に定まる値で設計
上の定数である。そして、開口６ａ，６ｂ，６ｃ及び６
ｄは小さく、これらによって光源１ａ，１ｂ，１ｃ及び
１ｄから発した各光束の一部のみが通過するようになっ
ている。したがって、絞り６は、光源１ａ，１ｂ，１ｃ
及び１ｄから発してマスク２のスリット開口２ａ及び２
ｂを通過した合計八つのスリット状の光束に基づく各光
束を制限する。この図１に示す実施例のように被検レン
ズ４の後面付近に各光束を制限する絞りを設けることが
望ましいが、本発明では、そのような絞りを設けなくて
もよく、例えば、前記光源１ａ，１ｂ，１ｃ及び１ｄの
直前にピンホールを有するマスクを置くとともに前記絞
り６を取り除いてもよい。

【００２７】また、図１において、８，９は一次元の受
光位置に応じた出力信号を出力する一次元受光センサ
で、例えば、一次元ＣＣＤを用いることができる。図１
におけるＤ方向から見た一次元受光センサ８，９を図５
に示してある。二つの一次元受光センサ８，９は、同一
平面（本実施例では、図５の紙面）内に交差することな
く配置されている。本実施例では、二つの一次元受光セ
ンサ８，９は、それぞれＸ軸に平行に配置されている。
この二つの一次元受光センサ８，９の線状の受光面の受
光中心線８ａ，８ｂは、測定光軸Ｏから等距離ａの位置
に配置されている。なお、この二つの一次元受光センサ
８，９は、Ｘ軸に平行に配置しなくてもよいし、また、
測定光軸Ｏから等距離に配置しなくてもよい。さらに、
一次元受光センサ８，９は、互いに平行に配置しなくて
もよい。なお、説明の便宜上、二つの一次元受光センサ
８，９の受光面を含むＸＹ平面を受光ＸＹ平面という。
この受光ＸＹ平面の原点と図１中の測定光軸Ｏ上の位置
Ｏ８とは一致している。

【００２８】さらに、図１において、７は測定光軸Ｏ上
において前記被検レンズ４と前記一次元受光センサ８，
９との間に配置された投影レンズである。投影レンズ７
の前側焦点面がレンズホルダー５のホルダー面、すなわ
ち、絞り６と一致し、投影レンズ７の後側焦点面が一次
元受光センサ８，９の受光面と一致している。したがっ
て、図１に示す実施例では、投影レンズ７が、一次元受
光センサ８，９の受光面上に前記被検レンズ４及び絞り
６を通過した前記各光束を投影させる投影光学系を構成
している。

【００２９】そして、図６に示すように、前記光源１
ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄはこれらを点灯及び消灯させる
光源駆動回路１２に接続されている。該光源駆動回路１
２は、マイクロコンピュータ等からなる演算制御回路１
１から点灯制御信号を受けるように、これに接続されて
いる。演算制御回路１１は、センサ駆動回路１３にデー
タ取り込み開始信号を供給するように、これに接続され
ている。センサ駆動回路１３は、一次元受光センサ８，
９をそれぞれ駆動するように、これらに接続されてい
る。一次元受光センサ８，９は、それらの出力信号をＡ
／Ｄ変換又は二値化等する信号処理回路１４にそれぞれ
接続されている。信号処理回路１４は、その出力信号が
演算制御回路１１に入力されるように、これに接続され
ている。そして、測定が開始すると、まず、演算制御回
路１１が点灯制御信号を光源駆動回路１２に送って光源
１ａのみを点灯させる。その後、演算制御回路１１がデ
ータ取り込み開始信号をセンサ駆動回路１３に送って一
次元受光センサ８，９をそれぞれ駆動し、一次元受光セ
ンサ８，９から受光位置に応じた出力信号をそれぞれ得
て、これらの出力信号を信号処理回路１４で処理した後
に測定データとして演算制御回路１１の内部メモリに取
り込む。すなわち、光源１ａから発してスリット開口２
ａ及び２ｂを通過した二つのスリット状の光束に基づく
各光束の一次元受光センサ８，９上の投影位置に応じた
合計四つの投影位置データが演算制御回路１１の内部メ
モリに取り込まれる。同一の一次元受光センサの出力信
号に基づいて得られる二つの投影位置データ間の区別
は、当該一次元受光センサの出力信号に基づいて当該一
次元受光センサの受光幅を判別することによって、行わ
れる。この取り込みが終了すると、演算制御回路１１は
再び点灯制御信号を光源駆動回路１２に送って今度は光
源１ｂのみを点灯して、前述と同様にして測定データと
して投影位置データを取り込む。以下、同様に、順次光
源１ｃ及び１ｄを点灯していき、その都度演算制御回路
１１の内部メモリに測定データとして投影位置データを
取り込む。そして、演算制御回路１１はこのようにして
取り込まれた１６個の投影位置データ（実際には後述の
如く１２個の投影位置データで十分である）に基づいて
後述の演算を行って被検レンズ４の光学特性である、球
面屈折力Ｓ、円柱屈折力Ｃ、円柱軸方向（一つの主径線
方向）θ、プリズム屈折力Ｐ及びその基底方向φを得
る。得られた光学特性は表示装置１５により表示され
る。

【００３０】以上の説明から明らかなように、本実施例
では、演算制御回路１１は、一次元受光センサ８，９の
出力信号に基づいて前記八つのスリット状の光束に基づ
く各光束の一次元受光センサ８，９上の各投影位置デー
タにそれぞれ応じた投影位置データを得る投影位置デー
タ抽出手段としての機能を担っている。特に、本実施例
では、前記点灯制御信号又は前記データ取り込み開始信
号が前記八つの光束のうちのいずれの光源に基づく光束
が照射されているかの判別信号に相当しており、その判
別信号を出力する判別手段としての機能を演算制御回路
１１が担っている。また、演算制御回路１１は同時に照
射された二つのスリット状の光束の幅を判別する機能を
担っている。さらに、演算制御回路１１は、前記判別信
号及び一次元受光センサ８，９の出力信号に基づいて被
検レンズ４の光学特性を得る演算手段としての機能も担
っている。

【００３１】次に、演算制御回路１１の演算により、被
検レンズ４の光学特性である、球面屈折力Ｓ、円柱屈折
力Ｃ、円柱軸方向θ、プリズム屈折力Ｐ及びその基底方
向φを求めることができる理由を説明する。

【００３２】前記図１に示す実施例によれば、被検レン
ズ４が中心厚ｄ、球面屈折力Ｓ、円柱屈折力Ｃ及びプリ
ズム屈折力Ｐを有しているとすると、例えば、光源１ａ
を発してマスク２のスリット開口２ａ及び２ｂを通過し
た各スリット状の光束による前記受光ＸＹ平面上の投影
光束８１及び８２、並びに、光源１ｂを発してマスク２
のスリット開口２ａ及び２ｂを通過した各スリット状の
光束による前記受光ＸＹ平面上の投影光束８３及び８４
は、図７に示すようになる。また、光源１ｃを発してマ
スク２のスリット開口２ａ及び２ｂを通過した各スリッ
ト状の光束による前記受光ＸＹ平面上の投影光束８５及
び８６、並びに、光源１ｄを発してマスク２のスリット
開口２ａ及び２ｂを通過した各スリット状の光束による
前記受光ＸＹ平面上の投影光束８７及び８８は、図８に
示すようになる。なお、図７及び図８では、各投影光束
８１乃至８８はその中心線しか示していない。そして、
図７におけるＡ１点は光源１ａを発して測定光軸Ｏ上の
マスク２の位置であるＯ２点を通過し更に絞り６の開口
６ａを通過した光線（以下、光源１ａによる基準光線と
いう）の受光ＸＹ平面上の投影位置を示し、図７におけ
るＡ２点は光源１ｂを発してＯ２点を通過し更に絞り６
の開口６ｂを通過した光線（以下、光源１ｂによる基準
光線という）の受光ＸＹ平面上の投影位置を示し、図８
におけるＡ３点は光源１ｃを発してＯ２点を通過し更に
絞り６の開口６ｃを通過した光線（以下、光源１ｃによ
る基準光線という）の受光ＸＹ平面上の投影位置を示
し、図８におけるＡ４点は光源１ｄを発してＯ２点を通
過し更に絞り６の開口６ｄを通過した光線（以下、光源
１ｄによる基準光線という）の受光ＸＹ平面上の投影位
置を示している。

【００３３】なお、各投影光束と前記絞り６の開口との
位置関係を明らかにするため、図７には絞り６の開口６
ａ及び６ｂも前記受光ＸＹ平面上にあるかの如く重ね合
わせて示してあり、図８には絞り６の開口６ｃ及び６ｄ
も前記受光ＸＹ平面上にあるかの如く重ね合わせて示し
てある。なお、前述から明かなように、図７及び図８に
おいて、８ａ，８ｂは、二つの一次元受光センサ８，９
の線状の受光面の受光中心線を示している。

【００３４】図７及び図８に示すように、被検レンズ４
の光学特性に応じて、前記各点Ａ１，Ａ２，Ａ３及びＡ
４は絞り６の開口６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄの位置に対
してそれぞれずれている。

【００３５】まず、前記各点Ａ１，Ａ２，Ａ３及びＡ４
の位置が被検レンズ４の光学特性との関係でいかなる情
報を有しているかについて説明する。なお、前記各点Ａ
１，Ａ２，Ａ３及びＡ４のＸＹ座標をそれぞれ符号も含
めて、（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ
３）、（Ｘ４，Ｙ４）とする。このように符号も含める
のは、屈折力の正負、すなわち、被検レンズ４の凹凸を
判別するためである。

【００３６】被検レンズ４のＸ軸を含む子午面（メリジ
オナル面）に沿った屈折力をΔＸ、被検レンズ４のＹ軸
を含む子午面に沿った屈折力をΔＹ、被検レンズ４の球
欠面（サジタル面）に沿った屈折力をΔとすると、Δ
Ｘ、ΔＹ及びΔは、被検レンズ４の球面屈折力Ｓ、円柱
屈折力Ｃ及び円柱軸方向θを用いて次のように表せる。

【００３７】 ΔＸ＝Ｓ＋Ｃ・ｓｉｎ²θ …（１） ΔＹ＝Ｓ＋Ｃ・ｃｏｓ²θ …（２） Δ＝Ｃ・ｓｉｎθ・ｃｏｓθ …（３） そして、今、被検レンズ４が球面屈折力Ｓ及び円柱屈折
力Ｃを有しプリズム屈折力Ｐは有していないとすると、
本実施例では前述の配置関係を有しているとともに、光
源１ａ，１ｂ，１ｂ，１ｄによる各基準光線が絞り６の
位置のＸＹ平面上で通過する位置は絞り６の開口６ａ，
６ｂ，６ｃ，６ｄによって規定されるので、前記各点Ａ
１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の座標と前記ΔＸ、ΔＹ及びΔと
の間に次の関係が成立する。なお、以下の式におけるｆ
は前記投影レンズ７の焦点距離を示す。また、以下の式
におけるｍは、前述したように、前記同心円Ｕ２の半径
を示す。

【００３８】 ｜Ｘ１｜＝｜Ｘ２｜＝｜Ｙ３｜＝｜Ｙ４｜＝ｍ・ｆ・Δ …（４） ｜Ｙ１｜＝｜Ｙ２｜＝ｍ・ｆ・ΔＹ …（５） ｜Ｘ３｜＝｜Ｘ４｜＝ｍ・ｆ・ΔＸ …（６） ここで、ｍ及びｆは設計上の定数であるので、説明の便
宜上、式を簡単に表現するため、ｍ・ｆ＝１とすると、
式（４）〜（６）はそれぞれ次のようになる。もっと
も、本発明ではｍ・ｆ≠１でもよいことは勿論であ
る。。

【００３９】 ｜Ｘ１｜＝｜Ｘ２｜＝｜Ｙ３｜＝｜Ｙ４｜＝Δ …（７） ｜Ｙ１｜＝｜Ｙ２｜＝ΔＹ …（８） ｜Ｘ３｜＝｜Ｘ４｜＝ΔＸ …（９） 以上の説明においては、被検レンズ４が球面屈折力Ｓ及
び円柱屈折力Ｃを有しプリズム屈折力Ｐは有していない
とした。しかし、被検レンズ４がプリズム屈折力Ｐも有
しているとすると、前記各点Ａ１，Ａ２，Ａ３及びＡ４
の位置は、被検レンズ４がプリズム屈折力Ｐを有してい
ない場合の位置に対して、プリズム屈折力Ｐによってベ
クトルＰ”（そのＸ成分をＸ０とし、Ｙ成分をＹ０とす
る）の分だけ平行移動することとなる。

【００４０】したがって、被検レンズ４が球面屈折力Ｓ
及び円柱屈折力Ｃをのみならずプリズム屈折力Ｐを有し
ている場合には、前記各点Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の座
標（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）、
（Ｘ４，Ｙ４）は、その符号も考慮に入れると、次のよ
うに表すことができる。

【００４１】 （Ｘ１，Ｙ１）＝（Δ＋Ｘ０，ΔＹ＋Ｙ０） …（１０） （Ｘ２，Ｙ２）＝（−Δ＋Ｘ０，−ΔＹ＋Ｙ０） …（１１） （Ｘ３，Ｙ３）＝（ΔＸ＋Ｘ０，Δ＋Ｙ０） …（１２） （Ｘ４，Ｙ４）＝（−ΔＸ＋Ｘ０，−Δ＋Ｙ０） …（１３） 以上に、前記各点Ａ１，Ａ２，Ａ３及びＡ４の位置が被
検レンズ４の光学特性との関係でいかなる情報を有して
いるかについて説明した。

【００４２】さて、被検レンズ４が円柱屈折力を有する
と、前記各投影光束８１乃至８８の傾斜角がねじれを生
ずることは、前記特開平５−２３１９８６号公報及び特
開平６−５８８４１号公報に詳細に記載されている。

【００４３】しかし、本発明では、被検レンズ４を通過
した後の前記光束の交差点である前記各点Ａ１，Ａ２，
Ａ３，Ａ４が被検レンズ４の光学特性を示すものである
ということに注目し、前記ねじれ量とは無関係に前記各
点Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の位置を得ることによって、
被検レンズ４の光学特性を得るものである。この点につ
いて、以下、図７及び図８を参照して説明する。

【００４４】まず、前記点Ａ１の位置について述べる。

【００４５】図７に示すように、投影光束８１は、被検
レンズ４の円柱屈折力によりいかにねじれようとも、二
つの一次元受光センサ８，９の受光中心線８ａ，８ｂと
それぞれ点Ｈ１（ｈ１，ａ）及び点Ｋ１（ｋ１，−ａ）
で交差し、同様に、投影光束８２は、二つの一次元受光
センサ８，９の受光中心線８ａ，８ｂとそれぞれ点Ｈ２
（ｈ２，ａ）及び点Ｋ２（ｋ２，−ａ）で交差する。な
お、（ｈ１，ａ）は前記点Ｈ１のＸＹ座標を示してお
り、他も同様である。そして、点Ｈ１（ｈ１，ａ）及び
点Ｋ１（ｋ１，−ａ）の位置座標の値から投影光束８１
の中心線の直線の方程式が求まることは、明かである。

【００４６】同様に、図７中の点Ｈ２（ｈ２，ａ）及び
点Ｋ２（ｋ２，−ａ）の位置座標の値から、投影光束８
２の中心線の直線の方程式が求まる。

【００４７】投影光束８１の中心線の直線の方程式と投
影光束８２の中心線の直線の方程式の連立方程式の解
は、即点Ａ１（Ｘ１，Ｙ１）の位置座標の値となり、Ａ
１（Ｘ１，Ｙ１）の位置を得ることができる。

【００４８】勿論、被検レンズ４の円柱屈折力に応じて
投影光束８１，８２はねじれて前記各点Ｈ１，Ｋ１，Ｈ
２，Ｋ２の位置（すなわち、値ｈ１，ｋ１，ｈ２，ｋ
２）自体は変わるが、前述した点Ａ１の位置を求める過
程においては投影光束のねじれの影響が無関係であるこ
とが明らかである。

【００４９】同様に、前記各点Ａ２，Ａ３，Ａ４につい
ても、図７及び図８に示すように、投影光束８３乃至８
８の中心線と二つの一次元受光センサ８，９の受光中心
線８ａ，８ｂとの交差点をそれぞれＨ３（ｈ３，ａ）、
Ｈ４（ｈ４，ａ）、Ｈ５（ｈ５，ａ）、Ｈ６（ｈ６，
ａ）、Ｈ７（ｈ７，ａ）、Ｈ８（ｈ８，ａ）、Ｋ３（ｋ
３，−ａ）、Ｋ４（ｋ４，−ａ）、Ｋ５（ｋ５，−
ａ）、Ｋ６（ｋ６，−ａ）、Ｋ７（ｋ７，−ａ）、Ｋ８
（ｋ８，−ａ）とすると、投影光束８３乃至８８の直線
の方程式が求まり、それぞれの連立方程式の解が各点Ａ
２（Ｘ２，Ｙ２）、Ａ３（Ｘ３，Ｙ３）、Ａ４（Ｘ４，
Ｙ４）の位置座標の値となり、各点Ａ２，Ａ３，Ａ４の
位置を得ることができる。

【００５０】以上のようにして、各点Ａ１，Ａ２，Ａ
３，Ａ４の位置を求めると、次のようになる。

【００５１】 ｘ１＝（１／２）・｛（ｈ１＋ｋ１）・（ｈ２−ｋ２）−（ｈ２＋ｋ２）・（ ｈ１−ｋ１）｝／｛（ｈ２−ｋ２）−（ｈ１−ｋ１）｝ …（１４） Ｙ１＝ａ・｛（ｈ１＋ｋ１）−（ｈ２＋ｋ２）｝／｛（ｈ２−ｋ２）−（ｈ１ −ｋ２）｝ …（１５） ｘ２＝（１／２）・｛（ｈ３＋ｋ３）・（ｈ４−ｋ４）−（ｈ４＋ｋ４）・（ ｈ３−ｋ３）｝／｛（ｈ４−ｋ４）−（ｈ３−ｋ３）｝ …（１６） Ｙ２＝ａ・｛（ｈ３＋ｋ３）−（ｈ４＋ｋ４）｝／｛（ｈ４−ｋ４）−（ｈ３ −ｋ３）｝ …（１７） ｘ３＝（１／２）・｛（ｈ５＋ｋ５）・（ｈ６−ｋ６）−（ｈ６＋ｋ６）・（ ｈ５−ｋ５）｝／｛（ｈ６−ｋ６）−（ｈ５−ｋ５）｝ …（１８） Ｙ３＝ａ・｛（ｈ５＋ｋ５）−（ｈ６＋ｋ６）｝／｛（ｈ６−ｋ６）−（ｈ５ −ｋ５）｝ …（１９） ｘ４＝（１／２）・｛（ｈ７＋ｋ７）・（ｈ８−ｋ８）−（ｈ８＋ｋ８）・（ ｈ７−ｋ７）｝／｛（ｈ８−ｋ８）−（ｈ７−ｋ７）｝ …（２０） Ｙ４＝ａ・｛（ｈ７＋ｋ７）−（ｈ８＋ｋ８）｝／｛（ｈ８−ｋ８）−（ｈ７ −ｋ５）｝ …（２１） ｈ１乃至ｈ８及びｋ１乃至ｋ８が前述したように測定デ
ータであり、ａは設計上で決まる値であるので、式（１
０），（１１），（１２），（１３）からΔＸ，ΔＹ，
Δを求めることができる。そして、ΔＸ，ΔＹ，Δが求
まれば、式（１）〜（３）により、被検レンズ４の球面
屈折力Ｓ，円柱屈折力Ｃ，円柱軸方向θを求めることが
できる。

【００５２】また、式（１０），（１１），（１２），
（１３）からＸ０及びＹ０を求めることができる。そし
て、図１に示す実施例では、前述のように投影レンズ７
の焦点距離をｆとすると、被検レンズ４のプリズム屈折
力ＰのＸ成分ＰＸ及びＹ成分ＰＹは、次のように表せ
る。

【００５３】 ＰＹ＝Ｙ０／ｆ …（２２） ＰＸ＝Ｘ０／ｆ …（２３） さらに、次の関係が成立している。

【００５４】 Ｐ＝（ＰＸ²＋ＰＹ²）^1/2 …（２４） ｔａｎφ＝ＰＹ／ＰＸ …（２５） したがって、前述のようにして求めたＸ０及びＹ０に基
づいて、式（２２）〜（２５）より、被検レンズ４のプ
リズム屈折力Ｐ及びその基底方向φを求めることができ
る。

【００５５】図１に示す実施例では、一次元受光センサ
８，９の出力信号に基づいた測定データである、ｈ１乃
至ｈ８及びｋ１乃至ｋ８を用いて、演算制御回路１１に
て前述したように演算処理することにより、被検レンズ
４の球面屈折力Ｓ、円柱屈折力Ｃ、円柱軸方向θ、プリ
ズム屈折力Ｐ及びその基底方向φを求めることができる
のである。

【００５６】スリット開口２ａ，２ｂを通過した各スリ
ット状の光束に基づく各投影光束８１乃至８８の傾斜角
度は被検レンズ４の厚みｄや円柱屈折力Ｃ等に依存して
複雑に変化するが、本実施例では、前記二つの一次元受
光センサ８、９が同一平面内に交差することなく配置さ
れており、前記点Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に注目してい
るので、各投影光束８１乃至８８の傾斜角度の変化の影
響を受けることなく、被検レンズ４の光学特性を正確に
得ることができる。

【００５７】以上述べたように、前記図１に示す実施例
に係る光学系の光学特性測定装置では、被検レンズ４が
円柱屈折力を有していて、スリット状の光束の光束が被
検レンズ４を通過した後にいかにねじれようとも、この
ねじれ量に何ら影響を受けることなく正確に被検レンズ
の光学特性を得ることができる。

【００５８】また、前記二つの一次元受光センサ８、９
が同一平面内に交差することなく配置されているので、
光路分割器が不要となる。したがって、測光光量を有効
に活用することができ、測光光量が半減して測定精度が
悪化するというような事態が防止され、また、機構の単
純化を図ることができる。

【００５９】ところで、前記図１に示す実施例では、マ
スク２のスリット開口２ａとスリット開口２ｂとが交差
しているので、その交点付近を通過した光線が一次元受
光センサ８，９上に投影する場合には前述の測定データ
の取り込みができなくなり、実用上好ましくない。しか
し、測定範囲が二つの一次元受光センサ８、９の間隔２
ａ内になるように間隔２ａを設定することができる。ま
た、前記マスク２２に代えて、例えば、図９に示すよう
なマスク２０を用いることもできる。該マスク２０に
は、交差していないスリット開口２０ａ，２０ｂが設け
られている。二つのスリット開口２０ａ，２０ｂの傾斜
角は、同一でなければ任意に定めることができる。ま
た、例えば、二つのスリット開口２０ａ，２０ｂのＸ軸
上での、原点Ｏ２からの平行移動量は、それぞれ任意の
Ｅ１，Ｅ２であって既知であればよい。本発明では、原
点Ｏ２の位置が重要であるが、スリット開口２０ａ，２
０ｂは、この原点Ｏ２から単に平行移動しただけである
ので、その平行移動量Ｅ１，Ｅ２が既知であれば、仮想
的原点Ｏ２を求めることができるのである。したがっ
て、本発明では、スリット開口が交差する必要もない
し、また、スリット開口の幅も同一であってもよい。

【００６０】ところで、前記式（１０），（１１），
（１２）からΔＸ，ΔＹ，Δ，Ｘ０，Ｙ０を求めること
ができ、したがって、被検レンズ４の光学特性を求める
ことができるのは明らかである。そして、これらの式中
には、測定データｈ７，ｈ８，ｋ７，ｋ８が含まれてい
ない。したがって、これらの式に基づく演算により被検
レンズ４の光学特性を求める場合には、測定データｈ
７，ｈ８，ｋ７，ｋ８は不要であるので、図１に示す実
施例において前記光源１ｄを取り除いてもよい。この場
合には、被検レンズ４に対して六つのスリット状の光束
を照射することとなり、該六つのスリット状の光束の集
光レンズ３による被検レンズ４に対する各集束位置が三
箇所となる。

【００６１】ところで、図１に示す実施例に関して説明
したような演算を演算制御回路１１に行わせるようにす
ると、演算に時間がかかるとか、光学系の配置により前
述の各定数等が変化したりする。そのため、実際の装置
では、装置を作った後、予め光学特性のわかっているレ
ンズを用いて測定を行い、そのときの各光源点灯時の一
次元受光センサ８，９の出力を前記既知の光学特性と対
応させて演算制御回路１１に記憶させておくようにする
ことにより、前述の不都合を解消できる。このように一
次元受光センサ８，９の出力と光学特性と対応づけるよ
うにしておけば、何ら複雑な手間を付加することなく、
光学系の配置を比較的自由にできる。

【００６２】したがって、例えば、集光レンズ３の前側
焦点面がマスク２と必ずしも一致していなくてもよい。
各光源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄとレンズホルダー５のホ
ルダー面とを共役にしなくてもよい。投影レンズ７の前
側焦点面とレンズホルダー５のホルダー面とを一致させ
なくてもよいし、投影レンズ７の後側焦点面と一次元受
光センサ８，９の受光面とを一致させなくてもよい。各
光源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの配置も任意に定めること
ができる。一次元受光センサ８，９の配置も限定される
ものではなく、二つの一次元受光センサ８，９が同一平
面内に交差することなく配置されていれば、その角度や
間隔等は任意に定めることができる。

【００６３】また、本発明では、六つ以上のスリット状
の光束を照射できればよく、その数は限定されるもので
はない。また、その六つ以上のスリット状の光束の傾斜
角度は、二種類以上の所定の角度であればよく、それら
の傾斜角度は任意に定めることができる。さらに、六つ
以上のスリット状の光束は、原点Ｏを通る必要もない
し、互いに交差する必要もない。さらに、各スリット状
の光束の集束光学系による被検光学系に対する集束位置
は、三箇所以上であればよく、四箇所以上としてもよい
し、仮想的な同心円上にあるようにしなくてもよい。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、二つの一次元受光セン
サを同一平面内に交差することなく固定したままで被検
光学系の光学特性を正確に得ることができ、しかも、光
路分割器を必要としないので、測光光量を有効に活用す
ることができて測定精度を高めることができるととも
に、機構を単純化することができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係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Ａ矢視図である。

【図３】図１におけるＢ矢視図である。

【図４】図１におけるＣ矢視図である。

【図５】図１におけるＤ矢視図である。

【図６】前記光学特性測定装置の電気回路図である。

【図７】図１におけるＤ矢視方向から見た受光ＸＹ平面
上の投影光束を示す図である。

【図８】図１におけるＤ矢視方向から見た受光ＸＹ平面
上の他の投影光束を示す図である。

【図９】本発明の他の実施例に係る光学特性測定装置に
用いられるマスクを示す図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｄ 光源 ２，２０ マスク ３ 集光レンズ ４ 被検レンズ ６ 絞り ７ 投影レンズ ８，９ 一次元受光センサ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１０月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】以上の説明から明かなように、図１に示す
実施例では、前記光源１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄ、マス
ク２、後述の図６に示す光源駆動回路１２、並びに、後
述の図６に示す演算制御回路１１の、点灯制御信号を光
源駆動回路１２に供給する機能が、被検レンズ４に向け
て八つのスリット状の光束を照射する照射手段を構成し
ている。図１に示す実施例の場合には、前記八つのスリ
ット状の光束は、各光源１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄから
それぞれ発してマスク２のスリット開口２ａ及び２ｂを
それぞれ通過した合計八つの光束に対応している。そし
て、図１に示す実施例では、スリット開口２ａによって
光源１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄから発してスリット開口
２ａを通過した四つのスリット状の光束の傾斜角度がα
゜となり、スリット開口２ｂによって光源１ａ、１ｂ、
１ｃ及び１ｄから発してスリット開口２ｂを通過した四
つのスリット状の光束の傾斜角度がβ゜となり、前記八
つのスリット状の光束の傾斜角度が二種類の角度となっ
ている。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検光学系に向けて六つ以上のスリット
   状の光束を照射する照射手段と、前記六つ以上のスリッ
   ト状の光束を前記被検光学系に対して集束させる集束光
   学系と、一次元の受光位置に応じた出力信号を出力する
   二つの一次元受光センサと、該二つの一次元受光センサ
   上に前記被検光学系を通過した各光束を投影させる投影
   光学系と、前記二つの一次元受光センサの出力信号に基
   づいて、前記六つ以上のスリット状の光束に基づく各光
   束の前記二つの一次元受光センサ上の投影位置にそれぞ
   れ応じた各投影位置データを得る投影位置データ抽出手
   段と、該各投影位置データに基づいて前記被検光学系の
   屈折力を得る演算手段とを備えてなり、前記六つ以上の
   スリット状の光束の傾斜角度を二種類以上の所定の角度
   にし、前記二つの一次元受光センサを同一平面内に交差
   することなく配置し、前記六つ以上のスリット状の光束
   の前記集束光学系による前記被検光学系に対する各集束
   位置を三箇所以上としたことを特徴とする光学系の光学
   特性測定装置。
2. 【請求項２】 前記照射手段は前記六つ以上のスリット
   状の光束を順次照射し、前記投影位置データ抽出手段
   は、前記六つ以上の光束のうちのいずれの光束が照射さ
   れているかを判別する判別信号を得る判別手段を含むと
   ともに、前記判別信号及び前記二つの一次元受光センサ
   の出力信号に基づいて前記各投影位置データを得ること
   を特徴とする請求項１記載の光学系の光学特性測定装
   置。
3. 【請求項３】 前記各投影位置データに基づいて前記被
   検光学系のプリズム屈折力を得る演算手段を更に備える
   ことを特徴とする請求項１記載の光学系の光学特性測定
   装置。
4. 【請求項４】 前記各集束位置を４箇所とし、該各集束
   位置が仮想的な同心円上にあって９０゜ずつの角度をな
   すように定められたことを特徴とする請求項１記載の光
   学系の光学特性測定装置。
5. 【請求項５】 前記被検光学系の後面付近に配置されて
   前記六つ以上のスリット状の光束に基づく光束を制限す
   る絞り手段を更に備えることを特徴とする光学系の光学
   特性測定装置。