JPH11125581A - オートレンズメータ - Google Patents

オートレンズメータ

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JPH11125581A
JPH11125581A JP9292078A JP29207897A JPH11125581A JP H11125581 A JPH11125581 A JP H11125581A JP 9292078 A JP9292078 A JP 9292078A JP 29207897 A JP29207897 A JP 29207897A JP H11125581 A JPH11125581 A JP H11125581A
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JP
Japan
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lens
dimensional image
measurement
light
receiving element
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Application number
JP9292078A
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English (en)
Inventor
Hidekazu Yanagi
英一 柳
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Topcon Corp
Original Assignee
Topcon Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マニュアル式のレンズメータの光学特性値に
近い光学測定値を迅速かつ簡単な光学構成により自動測
定により得ることのできるオートレンズメータを提供す
る。 【解決手段】 本発明のオートレンズメータは、被検レ
ンズ17の光学特性を測定するための測定光束Pの投光
光路13に少なくとも3個の開口18aを有する光学特
性測定用パターン18を設けると共に、各開口18aを
透過した測定光束Pの光点像を受像する二次元受像素子
20を設け、二次元受像素子20上での各光点像の位置
を検出して、被検レンズ17の光学特性を自動的に演算
測定し、投光光路13に測定可能な最も度の強いプラス
のパワーの被検レンズ17がセットされているとしたと
き、二次元受像素子20から被検レンズ17の裏面頂点
位置17aまでの距離Zがそのバックフォーカス距離Z
1よりも小さく設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マニュアルレンズ
メータの光学特性値に近い光学測定値を迅速かつ簡単な
光学構成により自動測定により得ることのできるオート
レンズメータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、測定光束の投光光路に被検レ
ンズをセットし、光軸を中心として5φ〜8φの測定光
束を被検レンズに投光し、検者が最もコロナのピントの
合う位置にディオプターハンドルを調節して、被検レン
ズの度数を読み取るマニュアル式のレンズメータが知ら
れている。このマニュアル式のレンズメータによる光学
特性値は、被検レンズを装用したときに目の瞳孔を透過
する光束が最も集まった位置における測定値に近く、現
実に被検レンズを目に装用したときに対応する好ましい
測定値が得られる。
【0003】一方、オートレンズメータには、図1
(a)に示すように、被検レンズ1の光学特性を測定す
るための測定光束Pの投光光路2に、図2に示すよう
に、多数の開口3を有する光学特性測定用パターン4を
設けると共に、前記各開口3を透過した測定光束の光点
像を受像する二次元受像素子5を設け、二次元受像素子
5上での各光点像の位置を検出して、被検レンズ1の光
学特性を自動的に演算測定する構成のものが知られてい
る。なお、その図1(a)において、6は測定光束発生
光源、7はピンホール、8はコリメータレンズ、9はレ
ンズ受けである。
【0004】このオートレンズメータによれば、マニュ
アル式のレンズメータ場合に比べて、測定のばらつきが
小さいというメリットがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、被検レンズ
1には、図3に示すように、球面収差が存在し、特に、
コンタクトレンズでは、その裏面の曲率半径が小さい
(裏面の湾曲が大きい)ので、その球面収差が他のレン
ズに比べて大きい。このような球面収差の大きいレンズ
では、図3に示すように、測定光束Pの交差のため、図
1(a)に示す被検レンズ1の裏面頂点位置1aから二
次元受像素子5までの距離を被検レンズのバックフォー
カス距離fbよりも大きく設計すると、光点像の位置関
係が図1(b)に示すように交差するため、光点像のみ
からでは交差の有無が判断できないという問題がある。
その図1において、実線の光線は被検レンズ1により偏
向された光線を示し、破線の光線はその被検レンズ1の
度数とは異なる度数の被検レンズによって偏向された光
線を示し、破線で示す位置に二次元受像素子5を置く
と、度数の異なる被検レンズでも光点像が同じ位置にで
き、光点像のみからでは光線の交差の有無が判断できな
い。
【0006】また、マニュアル式のレンズメータによる
光学特性値とオートレンズメータによる光学特性値とに
ズレが生じる。すなわち、マニュアル式のレンズメータ
の場合には、図3に示すように、全ての光線が集合した
点faにおける光学特性値であるのに対して、オートレ
ンズメータによる場合には、ある光線高さhの細い光線
nで測定すると、光軸上のバックフォーカス距離がfb
であるのに対し、収差の影響により見かけのバックフォ
ーカス距離がfb’となり、光学特性値としての度数が
強めに出てしまうと共に、マニュアル式のレンズメータ
によるバックフォーカス距離(度数)faと異なるバッ
クフォーカス距離(度数)のものが得られることにな
る。
【0007】被検レンズ1に球面収差がある場合であっ
ても、オートレンズメータによる光学特性の光学特性値
(度数)を、できる限りマニュアル式のレンズメータに
よる光学特性値(度数)に近づけるのが、上述の理由に
より望ましい。
【0008】そこで、従来のオートレンズメータでは、
多数の開口が必要で、各光線高さでの各光点像の二次元
受像素子5上での位置を演算により求め、この演算値に
よりfb置又はfa置を求めているものもあるが、光点
像の個数が非常に多いため、演算処理に時間がかかりリ
アルタイムでの測定が難しい。
【0009】本発明は、上記の事情に鑑みて為されたも
ので、その目的とするところは、マニュアルレンズメー
タの光学特性値に近い光学測定値を迅速かつ簡単な光学
構成により自動測定により得ることのできるオートレン
ズメータを提供するところにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載のオート
レンズメータは、被検レンズの光学特性を測定するため
の測定光束の投光光路に少なくとも3個の開口を有する
光学特性測定用パターンを設けると共に、前記各開口を
透過した測定光束の光点像を受像する二次元受像素子を
設け、該二次元受像素子上での前記各光点像の位置を検
出して、前記被検レンズの光学特性を自動的に演算測定
するオートレンズメータであって、前記投光光路に測定
可能な最も度の強いプラスのパワーの被検レンズがセッ
トされているとしたとき、前記二次元受像素子から前記
被検レンズの裏面頂点位置までの距離が、そのバックフ
ォーカス距離よりも小さく設定されている。
【0011】前記二次元受像素子上での光点像に基づき
演算された度数が、前記被検レンズをマニュアル式のレ
ンズメータにより測定したときの度数に近い値が得られ
るように前記各開口の大きさが設定されると共に前記各
開口にそれぞれ収束レンズを設けるのが望ましく、前記
収束レンズの焦点距離は光学特性値±5ディオプターの
範囲のいずれか最も使用頻度の多いレンズが前記投光光
路にセットされたときに前記光点像の大きさが最小とな
るように設定されているのが望ましい。
【0012】前記投光光路に測定可能な最も度の強いプ
ラスのパワーの被検レンズがセットされているとしたと
き、前記各光点像が前記二次元受像素子上で互いに密着
しない大きさとされているのが更に好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】図4において、10はLED、1
1は拡散板、12はピンホールである。LED10、拡
散板11、ピンホール12は測定光束発生用の光源部を
構成し、ピンホール12は拡散二次点光源として機能す
る。ピンホール12から出射された光束は投光光路13
に設けられたコリメータレンズ14により平行光束に変
換される。投光光路13にはレンズ受け15が設けら
れ、このレンズ受け15には被検レンズ17がセットさ
れる。レンズ受け15は被検レンズ17が眼鏡レンズの
場合にはその直径が約8φ(mm)であるが、被検レン
ズ17としてコンタクトレンズがセットされる場合に
は、その直径が約5φ(mm)のレンズ受け15に置き
換えられる。
【0014】レンズ受け15の後方には、図5に示すよ
うに開口18aを有する光学特性測定用パターン18が
設けられているが、開口18aの個数は少なくとも3個
以上であれば良い。少なくとも3個あれば、光学特性値
を演算できるからである。また、開口18aの個数が多
すぎると、演算に時間がかかるため、4個が望ましい。
ここでは、開口18aはそれぞれ円形であり、測定光軸
Oから等距離の箇所に90度ずつずれて配置されてい
る。累進レンズのように回転対称でない被検レンズ17
でも測定できるようにするため、上下対称位置に開口1
8aを設けることが望ましい。
【0015】各開口18aには、収束レンズ19がそれ
ぞれ配設されている。開口18aの大きさは、オートレ
ンズメータによる光学特性の測定値を、できる限りマニ
ュアル式のレンズメータによる光学特性値に近づけるよ
うにするため、なるべく大きいのが望ましい。被検レン
ズ17がコンタクトレンズである場合、レンズ受け15
の開口が約5φであるので、4個の開口18aの外接円
が5mm以下であることが要求される。また、開口18
aの大きさが大きすぎると、パワーがプラスの強度の被
検レンズ17を測定する場合、光点像同志が密着して各
光点像の重心位置を演算できなくなり、一方、開口18
aの中心位置O1は測定光軸Oからその中心位置O1ま
での距離lが短いと測定感度が鈍り、逆に大きすぎる
と、パワーがマイナスの強度の被検レンズ17の場合に
光点像が後述する二次元受像センサの有効エリアからは
み出すため、測定光軸Oから中心位置O1までの距離l
が1mm程度で、開口18aの大きさが1φ程度である
ことが望ましい。
【0016】その光学特性測定用パターン板18は、例
えば、ガラス板に金枠を設け、この金枠にマイクロレン
ズを固定したものを用いても良いし、また例えば、1枚
の樹脂板又はガラス板に4個の収束レンズ19を成形し
たモールドレンズを用いても良いし、エッチングにより
ガラス板に回折現象を利用した集光レンズ19を形成し
たものを用いても良い。また、収束レンズ19以外の部
分をクロム等の物質を用いて遮光するのが望ましい。
【0017】この光学特性測定用パターン18の後方に
は、二次元受像素子としてのエリアCCD20が設けら
れている。エリアCCD20からレンズ受けまでの距離
Z、すなわち、二次元受像素子20から被検レンズ17
の裏面頂点位置17aまでの距離Zは、投光光路13に
測定可能な最も度の強いプラスのパワーの被検レンズ1
7がセットされているとしたときそのバックフォーカス
距離Z1よりも小さく設定されている。光点像同志の重
なり又は被検レンズ17を透過した測定光束の逆転を避
けるためである。
【0018】すなわち、図6に示すように、エリアCC
D20を破線で示す位置に設けると、被検レンズ17の
上の領域を通過した測定光束P1はエリアCCD20の
下の領域に結像し、下の領域を通過した測定光束P2は
エリアCCD20の上の領域に結像し、測定光束Pの逆
転が生じて被検レンズ17を通過する際の測定光束Pが
エリアCCD20上のどの光点像に対応するか判別でき
なくなるからである。
【0019】そこで、例えば、オートレンズメータの測
定可能な被検レンズ17の測定度数が±25ディオプタ
ーの場合、バックフォーカス距離Z1は40mmである
ので、レンズ受け15からエリアCCD20までの距離
Zは20mm〜30mmであるのが望ましい。距離Zを
20mm以下に設定すると、測定感度が劣化する。な
お、レンズ受け15とエリアCCD20との間にリレー
レンズを設けた場合、この限りではない。
【0020】また、測定頻度が高い度数の被検レンズ1
7、例えば、弱度(−2.5D)の被検レンズ17が投
光光路13にセットされたとき、エリアCCD20上で
の光点像の大きさが最小となるように設定するのが、キ
ズ、汚れの測定への影響を受けにくくするうえで好まし
い。
【0021】被検レンズ17へ入射する測定光束nは、
被検レンズ17の透過後に偏向され、その偏向の度合い
は入射高さhとその入射位置における被検レンズ17の
度数とにより定まり、透過後の測定光束の偏向角θとす
ると、S=tanθ/10hであり、入射高さhは既知
であり、図7に示すように、エリアCCD20上での中
心線O’からの高さをhiとすると、θ=(h−hi/
Z)であるので、重心位置G1〜G4が求まれば、被検
レンズ17の度数Sが求められる。
【0022】被検レンズ17がプラスのパワーを有する
場合には、各光点像PM1〜PM4の間隔は狭まり、マ
イナスパワーを有する場合には、各光点像PM1〜PM
4の間隔が広がり、被検レンズ17が球面レンズの場合
には、各光点像PM1〜PM4の中心位置G0は中心線
O’から略等距離の位置にあるが、被検レンズ17に歪
みがある場合には、各光点像PM1〜PM4の中心位置
G0から中心線O’までの距離は異なることになる。
【0023】本発明によれば、開口18aをできる限り
大きく形成したので、被検レンズ17の収差の影響を受
けて多数の細い光線が各1個の開口18aを通過するこ
とになり、従って、各1個の開口18aの各光点像PM
1〜PM4の重心位置G1〜G4が1本の細い光線に基
づく中心位置(重心位置)G0に対してずれてエリアC
CD20上に形成されることになり、マニュアル式のレ
ンズメータにより得られる度数に近い値の度数が得られ
ることになる。
【0024】また、開口18aに向かう測定光束Pが通
る被検レンズ17の局所領域に小さいキズ、汚れが存在
して、開口18aに向かう測定光束が部分的に遮られた
としても、その遮られる割合が細い光線の場合に比べて
小さいので、光点像PM1〜PM4の重心位置G1〜G
4のずれが小さく、従って、ゴミ、汚れに起因する測定
誤差が小さくなり、測定精度が向上する。
【0025】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、マニュアルレンズメータの光学特性測定値に近い
光学測定値を自動測定により得ることができるという効
果を奏する。
【0026】また、被検レンズにゴミ、汚れが存在して
いる場合でも、ゴミ、汚れに起因する測定誤差が小さく
なり、測定精度が向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のオートレンズメータの光学系を示す図
であって、(a)はその測定原理を説明するための光学
図、(b)はその不具合の一例を示す図である。
【図2】 図1に示す光学特性測定用パターンの平面図
である。
【図3】 被検レンズを透過した測定光束の光線経路を
示す光線図である。
【図4】 本発明に係わるオートレンズメータの測定原
理を説明するための光学図である。
【図5】 図4に示す光学特性測定用パターンの平面図
である。
【図6】 本発明に係わる光学特性測定用パターンと被
検レンズの測定光束の光線経路と二次元受像素子との位
置関係を示す模式図である。
【図7】 本発明に係わる二次元受像素子に受像された
光点像を示す平面図である。
【符号の説明】
13…投光光路 17…被検レンズ 17a…裏面頂点位置 18…光学特性測定用パターン 18a…開口 20…二次元受像素子 P…測定光束 Z1…バックフォーカス距離

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検レンズの光学特性を測定するための
    測定光束の投光光路に少なくとも3個の開口を有する光
    学特性測定用パターンを設けると共に、前記各開口を透
    過した測定光束の光点像を受像する二次元受像素子を設
    け、該二次元受像素子上での前記各光点像の位置を検出
    して、前記被検レンズの光学特性を自動的に演算測定す
    るオートレンズメータであって、前記投光光路に測定可
    能な最も度の強いプラスのパワーの被検レンズがセット
    されているとしたとき、前記二次元受像素子から前記被
    検レンズの裏面頂点位置までの距離が、そのバックフォ
    ーカス距離よりも小さく設定されているオートレンズメ
    ータ。
  2. 【請求項2】 前記二次元受像素子上での光点像に基づ
    き演算された度数が、前記被検レンズをマニュアル式の
    レンズメータにより測定したときの度数に近い値が得ら
    れるように前記各開口の大きさが設定され、かつ、前記
    各開口にはそれぞれ収束レンズが設けられている請求項
    1に記載のオートレンズメータ。
  3. 【請求項3】 前記収束レンズの焦点距離は光学特性値
    ±5ディオプターの範囲のいずれかが前記投光光路にセ
    ットされたときに前記光点像の大きさが最小となるよう
    に設定されている請求項2に記載のオートレンズメー
    タ。
  4. 【請求項4】 前記投光光路に測定可能な最も度の強い
    プラスのパワーの被検レンズがセットされているとした
    とき、前記各光点像が前記二次元受像素子上で互いに密
    着しない大きさとされている請求項2に記載のオートレ
    ンズメータ。
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