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JP5383983B2 - Lens meter and lens measuring method - Google Patents
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Description

本発明は、眼鏡レンズの特性を測定するレンズメータに関する。   The present invention relates to a lens meter that measures the characteristics of a spectacle lens.

レンズ特性の測定には、測定光の光軸中心に位置するレンズの狭い範囲を測定する狭域測定と、レンズの広い範囲を測定する広域測定とがある。広域測定では、縦横に規則正しく配列した開口を有するパターンマスクを通過した光が結像した測定画像を取得し、測定画像において、光点の座標を特定する処理を行う必要がある。   The measurement of the lens characteristics includes a narrow area measurement for measuring a narrow range of the lens located at the center of the optical axis of the measurement light and a wide area measurement for measuring a wide range of the lens. In the wide-area measurement, it is necessary to acquire a measurement image formed by light that has passed through a pattern mask having openings regularly arranged in the vertical and horizontal directions, and to perform processing for specifying the coordinates of the light spot in the measurement image.

従来のレンズメータにおいては、測定画像の隅の原点から、X−Y方向に走査することで光点を検索している。この光点の検索は演算量が多く、従来のレンズメータでは、レンズの測定を開始してから測定結果が表示されるまでに、遅れがあった。
特許第3685886号公報
In the conventional lens meter, the light spot is searched by scanning in the XY directions from the origin of the corner of the measurement image. This search for the light spot is computationally intensive, and the conventional lens meter has a delay from the start of lens measurement until the measurement result is displayed.
Japanese Patent No. 3658886

そこで、本発明は、レンズ特性を瞬時に測定できるレンズメータおよびレンズ測定方法を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a lens meter and a lens measuring method capable of instantaneously measuring lens characteristics.

前記課題を解決するために、本発明によるレンズメータは、被検レンズに測定光を投光する投光手段と、前記測定光の光軸中心と同心に配置されて前記光軸中心の近傍にのみ環状に開口する開口部を有する狭域測定用パターンマスクと、前記測定光の広い範囲に亘ってグリッド状に配列されたピンホールを有し、前記ピンホールの1つが前記測定光の光軸中心に配置された広域測定用パターンマスクと、前記測定光を受光して画像データを生成する撮像手段と、前記画像データを解析して前記被検レンズの特性を算出する演算手段とを有し、前記演算手段は、前記狭域測定用パターンマスクおよび前記被検レンズを通過した前記測定光を受光して前記撮像手段が生成した狭域画像における前記開口部に対応する環状の画像の中心座標および倍率を算出し、前記広域測定用パターンマスクおよび前記被検レンズを通過した前記測定光を受光して前記撮像手段が生成した広域画像における前記測定光の光軸中心にある光点の座標が前記狭域画像における前記開口部の中心座標に一致すると予測し、前記光軸中心にある光点の周囲の8つの光点の座標を前記ピンホールのピッチと前記開口部の前記中心座標および前記倍率とを基に予測して、予測したそれぞれの座標を中心とする所定の範囲内にある画像から前記光軸中心にある光点および前記周囲の8つの光点の座標をそれぞれ算出し、先に算出した互いに隣接し合う2つの前記光点に隣接するさらなる光点の座標を、先に算出した互いに隣接し合う2つの前記光点の座標と等間隔に並んでいるものと予測し、予測した座標を中心とする所定の範囲内にある画像から当該さらなる光点の座標を算出することを繰り返して、前記広域測定用パターンマスクの前記ピンホールに対応する全ての光点の座標を算出するものとする。 In order to solve the above-described problem, a lens meter according to the present invention includes a light projecting unit that projects measurement light onto a lens to be examined, and a concentric arrangement with the optical axis center of the measurement light, in the vicinity of the optical axis center. A pattern mask for narrow area measurement having an opening opening only in an annular shape, and pinholes arranged in a grid shape over a wide range of the measurement light, and one of the pinholes is an optical axis of the measurement light A wide area measurement pattern mask arranged in the center; imaging means for receiving the measurement light to generate image data; and arithmetic means for analyzing the image data and calculating characteristics of the test lens. The calculation means receives the measurement light that has passed through the narrow area measurement pattern mask and the test lens, and the center coordinates of an annular image corresponding to the opening in the narrow area image generated by the imaging means And times Calculates the point of coordinates wide measurement pattern mask and said receiving the measurement light that has passed through the test lens in the optical axis center of the measurement light in the large area image which the image pickup means has generated narrow the The coordinates of the eight light spots around the light spot in the center of the optical axis are determined as the pitch of the pinhole, the center coordinates of the opening, and the magnification. And based on the predicted coordinates, the coordinates of the light spot at the center of the optical axis and the coordinates of the eight surrounding light spots are respectively calculated from an image within a predetermined range centered on the predicted coordinates, and calculated first. The coordinates of the further light spots adjacent to the two adjacent light spots that are adjacent to each other are predicted to be aligned with the coordinates of the two light spots adjacent to each other that were calculated earlier, and the predicted coordinates Around Repeat to calculate the additional point coordinates from the image that are within the scope of the constant, and shall be calculated for all of the light spot of the coordinates corresponding to the pin holes of the wide area measurement pattern mask.

この構成によれば、狭域測定によって中央部の光点の位置を予測して演算範囲を限定して中央部の光点座標を算出し、周囲の光点の座標の算出に際しては、既に算出している光点の座標を基に位置を予測して演算範囲を限定することで、光点座標の演算に使用する画像範囲を小さく限定することができ、高速な演算が可能になる。   According to this configuration, the position of the light spot in the central portion is predicted by narrow area measurement, the light spot coordinates in the central portion are calculated with the calculation range limited, and the calculation of the coordinates of the surrounding light spots is already performed. By limiting the calculation range by predicting the position based on the coordinates of the light spot, the image range used for the calculation of the light spot coordinates can be limited to a small size, and high-speed calculation is possible.

被検レンズの光学特性は連続的に変化するので、中央部の光点座標から周囲の光点座標へと順番に予測してゆくことで、予測した座標と実際の座標とが大きくずれることがなく、光点座標の演算に使用する画像範囲を小さく限定することができ、高速な演算が可能になる。   Since the optical characteristics of the lens to be measured change continuously, the predicted coordinates and the actual coordinates can be greatly shifted by predicting in order from the light spot coordinates in the center to the surrounding light spot coordinates. In addition, the image range used for the calculation of the light spot coordinates can be limited to a small size, and high-speed calculation is possible.

また、本発明によるレンズメータにおいて、前記互いに隣接し合う2つの前記光点の座標の差分を前記さらなる光点に隣接する前記光点の座標に加算した座標を、前記さらなる光点の座標と予測してもよい。 In the lens meter according to the present invention, a coordinate obtained by adding the difference between the coordinates of the two adjacent light spots to the coordinates of the light spot adjacent to the further light spot is predicted as the coordinates of the further light spot. May be.

また、本発明によるレンズメータ測定方法は、測定光を前記測定光の光軸中心と同心に配置されて前記光軸中心の近傍にのみ環状に開口する開口部を有する狭域測定用パターンマスクおよび被検レンズを通して結像させた狭域画像を取得し、前記狭域画像における前記開口部の画像の位置および大きさに基づいて前記測定光の光軸中心に位置する中心座標および前記狭域画像の倍率を算出し、前記測定光を前記測定光の広い範囲に亘ってグリッド状に配列されたピンホールを有し、前記ピンホールの1つが前記測定光の光軸中心に配置された広域測定用パターンマスクおよび前記被検レンズを通して結像させて複数の光点を含む広域画像を取得し、前記広域画像における前記測定光の光軸中心にある光点の座標が前記狭域画像における前記開口部の中心座標に一致すると予測し、前記光軸中心にある光点の周囲の8つの光点の座標を前記ピンホールのピッチと前記開口部の前記中心座標および前記倍率とを基に予測して、予測したそれぞれの座標を中心とする所定の範囲内にある画像から前記光軸中心にある光点および前記周囲の8つの光点の座標をそれぞれ算出し、先に算出した互いに隣接し合う2つの前記光点に隣接するさらなる光点の座標を、先に算出した互いに隣接し合う2つの前記光点の座標と等間隔に並んでいるものと予測し、予測した座標を中心とする所定の範囲内にある画像から当該さらなる光点の座標を算出することを繰り返して、前記広域測定用パターンマスクの前記ピンホールに対応する全ての光点の座標を算出する方法とする。 Further, the lens meter measurement method according to the present invention includes a narrow area measurement pattern mask having an opening that is arranged concentrically with the center of the optical axis of the measurement light and that opens annularly only in the vicinity of the center of the optical axis. A narrow-band image formed through a lens to be examined is acquired, and the center coordinates and the narrow-band image located at the optical axis center of the measurement light based on the position and size of the image of the opening in the narrow-band image The measurement light has a pinhole arranged in a grid shape over a wide range of the measurement light, and one of the pinholes is arranged at the center of the optical axis of the measurement light. use pattern mask and the by imaging through the test lens acquires the global image including a plurality of light spots, the coordinate of the light spot on the optical axis of the measuring light in the wide area image in the narrow-area image open The coordinates of the eight light spots around the light spot at the center of the optical axis are predicted based on the pitch of the pinhole, the center coordinates of the opening, and the magnification. Then, the coordinates of the light spot at the center of the optical axis and the eight light spots around it are calculated from an image within a predetermined range centered on each predicted coordinate, and they are adjacent to each other. Predict that the coordinates of the further light spots adjacent to the two light spots are aligned with the previously calculated coordinates of the two light spots adjacent to each other, and that are centered on the predicted coordinates. The method of calculating the coordinates of all the light spots corresponding to the pinholes of the pattern mask for wide area measurement is repeated by repeatedly calculating the coordinates of the further light spots from the image within the range.

本発明のレンズメータは、狭域測定によって、広域測定の光点座標の位置を予測して、光点座標を算出する演算に使用する画像の範囲を小さく絞り込むので、演算負荷が小さく、瞬時に被検レンズの光学特性を算出して表示することができる。   The lens meter of the present invention predicts the position of the light spot coordinates of the wide area measurement by narrow area measurement, and narrows down the range of the image used for the calculation to calculate the light spot coordinates. The optical characteristics of the test lens can be calculated and displayed.

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1および図2に、本発明の一実施形態のレンズメータ1を示す。レンズメータ1は、装置本体2の上部に測定光を投光する光学系(投光手段)を収容し、表面に表示装置3を備える投光部4が設けられ、投光部4の下方に被検レンズ5(図2では眼鏡フレームに装着されている)を載置して保持する保持部6および測定データを記憶させるためのメモリースイッチ7を備え、被検レンズ5を通過した測定光を受光する光学系を収容した受光部8が設けられている。また、レンズメータ1は、被検レンズ5の保持部6上での位置決めを助ける当接板9および押さえ部材10を有し、さらに、保持部6上に位置決めした被検レンズ5に光学中心を印点する印点装置11を有している。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.
1 and 2 show a lens meter 1 according to an embodiment of the present invention. The lens meter 1 houses an optical system (light projecting means) for projecting measurement light on the upper part of the apparatus main body 2, and a light projecting unit 4 having a display device 3 on its surface is provided below the light projecting unit 4. A holding unit 6 for placing and holding the test lens 5 (mounted on the spectacle frame in FIG. 2) and a memory switch 7 for storing measurement data are provided, and the measurement light that has passed through the test lens 5 is received. A light receiving unit 8 that houses an optical system for receiving light is provided. Further, the lens meter 1 includes a contact plate 9 and a pressing member 10 that assist in positioning of the test lens 5 on the holding unit 6, and further, an optical center is set on the test lens 5 positioned on the holding unit 6. It has a marking device 11 for marking.

図3に、レンズメータ1の光学構成を示す。レンズメータ1は、投光部4の内部に点光源である発光素子12と、発光素子12が発した拡散光を平行な測定光にして被検レンズ5に投光する投光レンズ13とを有し、受光部8の内部に、測定光を通過させる測定用パターンマスク14と、測定光が投影されるスクリーン15と、スクリーン15に投影された画像を撮影レンズ16によって結像して電気信号に変換して画像データを生成するための撮像素子17とを有している。   FIG. 3 shows an optical configuration of the lens meter 1. The lens meter 1 includes a light emitting element 12 that is a point light source inside the light projecting unit 4, and a light projecting lens 13 that projects the diffused light emitted from the light emitting element 12 into parallel measurement light and projects it onto the lens 5 to be tested. And a measurement pattern mask 14 that allows measurement light to pass therethrough, a screen 15 on which the measurement light is projected, and an image projected on the screen 15 by an imaging lens 16 to form an electrical signal. And an image sensor 17 for generating image data by converting the image data.

レンズメータ1において、パターンマスク14は、図4に示す狭域測定用パターンマスク14aと、図5に示す広域測定用パターンマスク14bとが自動で置き換えられるようになっている。狭域測定用パターンマスク14aは、一般に被検レンズ5の光学中心を印点する際に用いられるものであり、測定光の光軸中心近傍に小さな環状の開口18aが形成されており、開口18aが測定光の光軸に同心に配置されるようになっている。広域測定用パターンマスク14bは、被検レンズ5の広範囲の光学特性(球面度や円柱度などの)を解析して表示装置3にマッピング表示するために用いられるものであり、測定光の広い範囲に亘って複数(例えば9×9=81個)のピンホール18bが縦横のグリッド状に規則正しく配列して形成されている。広域測定用パターンマスク14bの中央のピンホール18bは、測定光の光軸上に配置されるようになっている。   In the lens meter 1, the pattern mask 14 is configured such that the narrow area measurement pattern mask 14a shown in FIG. 4 and the wide area measurement pattern mask 14b shown in FIG. 5 are automatically replaced. The narrow area measurement pattern mask 14a is generally used when marking the optical center of the lens 5 to be measured, and a small annular opening 18a is formed in the vicinity of the optical axis center of the measurement light. Are arranged concentrically with the optical axis of the measuring light. The wide-area measurement pattern mask 14b is used to analyze a wide range of optical characteristics (such as sphericity and cylindricality) of the lens 5 to be mapped and displayed on the display device 3, and has a wide range of measurement light. A plurality of (for example, 9 × 9 = 81) pinholes 18b are regularly arranged in a vertical and horizontal grid. The central pinhole 18b of the wide-area measurement pattern mask 14b is arranged on the optical axis of the measurement light.

狭域測定用パターンマスク14aを光路中に配置したとき、被検レンズ5および狭域測定用パターンマスク14aを通過してスクリーン15に投影された測定光は、撮像素子17によって、図6に示すような狭域画像のデータに変換される。この狭域画像は、撮像素子の解像度(例えば640×480画素)のそれぞれ点の色を示すデータの集合である。狭域画像には、測定光が投影された部分に対応する環状の輝度の高い像が含まれるが、被検レンズ5の光学中心が測定光の光軸からずれていると環状の画像が狭域画像の中央から位置ずれし、被検レンズ5の度数に応じて環状の画像の縦横の大きさ(倍率)が異なったものになる。   When the narrow area measurement pattern mask 14a is arranged in the optical path, the measurement light projected through the lens 5 and the narrow area measurement pattern mask 14a and projected onto the screen 15 is shown in FIG. It is converted into such narrow-area image data. This narrow area image is a set of data indicating the color of each point of the resolution (for example, 640 × 480 pixels) of the image sensor. The narrow area image includes an annular high-brightness image corresponding to the portion on which the measurement light is projected. If the optical center of the test lens 5 is deviated from the optical axis of the measurement light, the annular image is narrowed. The position is shifted from the center of the area image, and the vertical and horizontal sizes (magnification) of the annular image differ depending on the power of the lens 5 to be examined.

広域測定用パターンマスク14bを光路中に配置したとき、図7に示すような広域画像が得られる。この広域画像において、ピンホール18bを通過した測定光による光点が縦横に配列しているが、被検レンズ5の光学特性によって、光点が位置ずれしたり、配列ピッチが不揃いになったりする。   When the wide area measurement pattern mask 14b is arranged in the optical path, a wide area image as shown in FIG. 7 is obtained. In this wide-area image, the light spots due to the measurement light that has passed through the pinholes 18b are arranged vertically and horizontally. .

図8に、レンズメータ1において、被検レンズ5の光学特性を解析する手順を示す。レンズメータ1では、被検レンズ5の広い範囲の光学特性を測定する広域測定が開始されると、先ず、ステップS1において、狭域パターンマスク14aを用いて狭域画像を取得する。そして、ステップS2において、内蔵するマイコン(演算手段)によって狭域画像を解析して、環状の画像の中心座標C(0,0)=(Cx,Cy)を算出し、環状の画像の縦横(x/y方向)の径から画像の縦横の倍率Rx,Ryを算出する。 FIG. 8 shows a procedure for analyzing the optical characteristics of the lens 5 to be examined in the lens meter 1. In the lens meter 1, when wide-area measurement for measuring a wide range of optical characteristics of the test lens 5 is started, first, in step S 1, a narrow area image is acquired using the narrow area pattern mask 14 a. In step S2, the narrow area image is analyzed by a built-in microcomputer (calculation means), and the center coordinates C (0,0) = (Cx 0 , Cy 0 ) of the annular image are calculated. The vertical and horizontal magnifications Rx and Ry of the image are calculated from the vertical and horizontal (x / y direction) diameters.

続いて、レンズメータ1は、ステップS3において、広域測定用パターンマスク14bを光路中に配置して、広域画像を取得する。   Subsequently, in step S3, the lens meter 1 arranges the wide area measurement pattern mask 14b in the optical path, and acquires a wide area image.

レンズメータ1は、ステップS4からステップS7までのループにより、取得した広域画像から、広域測定用パターンマスク14bの中央の3行×3列の計9箇所のピンホール18bに対応する光点の中心である光点座標を算出する。こここでは、中央のピンホール18bによる光点の中心の座標を光点座標G(0,0)=(Gx,Gy)とし、i列、j行目の光点の座標をG(i,j)として示す。つまり、このループでは、i=−1,0,1、j=−1,0,1の組み合わせについて光点座標G(i,j)=(Gx,Gy)を算出する。 The lens meter 1 uses the loop from step S4 to step S7 to obtain the centers of light spots corresponding to nine pinholes 18b in a total of three rows and three columns in the center of the wide area measurement pattern mask 14b from the acquired wide area image. The light spot coordinates are calculated. Here, the coordinates of the center of the light spot by the central pinhole 18b are the light spot coordinates G (0, 0) = (Gx 0 , Gy 0 ), and the coordinates of the light spot in the i-th column and the j-th row are G ( i, j). That is, in this loop, the light spot coordinates G (i, j) = (Gx i , Gy j ) are calculated for combinations of i = −1, 0, 1, j = −1, 0, 1.

レンズメータ1では、狭域測定用パターンマスク14aの環状の開口18aと、広域測定用パターンマスク14bの中央のピンホール18bとは、測定光の光軸上に配置されるようになっているので、被検レンズ5の位置を動かさなければ、広域画像における中央のピンホール18bによる光点の光点座標G(0,0)は、狭域画像の環状の画像の中心座標C(0,0)と略同じ位置である。   In the lens meter 1, the annular opening 18a of the narrow area measurement pattern mask 14a and the central pinhole 18b of the wide area measurement pattern mask 14b are arranged on the optical axis of the measurement light. If the position of the test lens 5 is not moved, the light spot coordinates G (0,0) of the light spot by the central pinhole 18b in the wide area image is the center coordinates C (0,0) of the annular image of the narrow area image. ) And substantially the same position.

ステップS6では、図9に示すように、例えば、中心座標C(0,0)から8近傍距離で7画素以下の範囲(15×15=225画素)を近傍範囲S(0,0)として、この範囲内の画像を解析することで、広域画像の中央の光点の光点座標G(0,0)を算出する。   In step S6, as shown in FIG. 9, for example, a range of 15 pixels or less (15 × 15 = 225 pixels) at an 8-neighbor distance from the center coordinate C (0, 0) is set as the neighborhood range S (0, 0). By analyzing the image within this range, the light spot coordinate G (0, 0) of the light spot at the center of the wide area image is calculated.

また、広域画像の中央部の光点のピッチの倍率は、狭域画像の環状の画像の倍率と略同じであるから、広域画像の中央の光点に隣接する8つの光点の位置C(i,j)は、広域測定用パターンマスク14aの環状の開口18aの径と広域測定用パターンマスク14bのピンホール18bのピッチとの比によって予想できる。つまり、ステップS5において、広域画像の中央の9つの光点は、予測座標C(i,j)=(Cx+i×A×Rx,Cy+i×A×Ry)に存在すると予測される。 Further, since the magnification of the light spot pitch at the center of the wide area image is substantially the same as the magnification of the annular image of the narrow area image, the positions C (8) of the eight light spots adjacent to the central light spot of the wide area image. i, j) can be predicted by the ratio between the diameter of the annular opening 18a of the wide area measurement pattern mask 14a and the pitch of the pinholes 18b of the wide area measurement pattern mask 14b. That is, in step S5, the nine light spots at the center of the wide area image are predicted to exist at the predicted coordinates C (i, j) = (Cx 0 + i × A × Rx, Cy 0 + i × A × Ry).

ステップS6における、光点座標G(i,j)は、広域画像の中の、近傍範囲S(i,j)、つまり、予測座標C(i,j)および周囲の所定範囲の、例えば、各画素の輝度の重心として求めることができる。このとき、輝度の分布範囲(最大値と最小値)を調べて、所定の範囲のデータ、例えば、最小値から最大値までの20%以下のデータを除外して重心を算出してもよい。   In step S6, the light spot coordinates G (i, j) are, for example, each of the neighborhood range S (i, j) in the wide-area image, that is, the predicted coordinates C (i, j) and the surrounding predetermined range. It can be obtained as the center of gravity of the luminance of the pixel. At this time, the luminance distribution range (maximum value and minimum value) is examined, and the center of gravity may be calculated by excluding data in a predetermined range, for example, data of 20% or less from the minimum value to the maximum value.

ステップS4からS7のループで中央の9つの光点の中心である光点座標G(i,j)(i=−1,0,1、j=−1,0,1)が算出されたなら、ステップS8からステップS11のループにおいて、残りの光点の光点座標G(i,j)を算出する。   If the light spot coordinates G (i, j) (i = -1, 0, 1, j = -1, 0, 1), which are the centers of the center nine light spots, are calculated in the loop of steps S4 to S7. In the loop from step S8 to step S11, the light spot coordinates G (i, j) of the remaining light spots are calculated.

ステップS9では、図11に示すように、先に中心座標を算出した光点に隣接する光点は、先に中心座標を算出した光点と等間隔で並んでいるものとして、予測座標C(i,j)=(Cx,Cy)を予測する。x方向に隣接する光点であれば、予測座標C(i,j)=((Gxi−1)+(Gxi−1−Gxi−2)(Gyi−1)+(Gyi−1−Gyi−2))として算出される。 In step S9, as shown in FIG. 11, it is assumed that the light spots adjacent to the light spot for which the center coordinates have been calculated are aligned at equal intervals with the light spot for which the center coordinates have been previously calculated. i, j) = (Cx i , Cy j ) is predicted. If the light spot is adjacent to the x direction, the predicted coordinates C (i, j) = ((Gx i-1 ) + (Gx i-1 -Gx i-2 ) (Gy i-1 ) + (Gy i- 1− Gy i−2 )).

ステップS10では、ステップS6と同様に、予測座標C(i,j)から所定の範囲内(例えば8近傍距離で7画素以内)を近傍範囲S(i,j)として、この範囲内の広域画像の光点座標G((i,j)(例えば輝度の重心)を算出する。近傍範囲S(i,j)の大きさは、必ずしもステップS6と同じでなくてもよい。   In step S10, as in step S6, a predetermined range (for example, within 7 pixels at 8 neighboring distances) from the predicted coordinates C (i, j) is set as the neighboring range S (i, j), and the wide area image in this range The light spot coordinates G ((i, j) (for example, the center of gravity of the luminance) are calculated. The size of the neighborhood range S (i, j) is not necessarily the same as that in step S6.

図12に示すように、中央の9つの光点の中心座標にx方向に隣接する光点の光点座標G(i,j)を求めたならば、さらに、図13に示すように、既に算出されている光点座標G(i,j−1)および光点座標G(i,j−2)を基にしてy方向に隣接する光点の光点座標G(i,j)を算出する。   As shown in FIG. 12, when the light spot coordinates G (i, j) of the light spot adjacent in the x direction to the center coordinates of the center nine light spots are obtained, as shown in FIG. Based on the calculated light spot coordinates G (i, j-1) and light spot coordinates G (i, j-2), the light spot coordinates G (i, j) of light spots adjacent in the y direction are calculated. To do.

このようにして、ステップS8からステップS11のループでは、広域測定用パターンマスク14bのピンホール18bの全てに対応する光点の中心である光点座標G(i,j)を算出する。   In this way, in the loop from step S8 to step S11, the light spot coordinates G (i, j) that are the centers of the light spots corresponding to all the pinholes 18b of the wide area measurement pattern mask 14b are calculated.

本実施形態の例示した条件では、9×9=81箇所の近傍範囲に、それぞれ、15×15=225画素のデータが存在するので、合計18225画素のデータを確認することになる。一方、広域画像全体では、640×480=307200画素のデータが存在し、実際に確認するデータの量は、広域画像全体の約17分の1である。このため、本実施形態では、各光点座標G(i,j)を特定する処理が非常に高速である。   Under the conditions exemplified in the present embodiment, there are 15 × 15 = 225 pixel data in the vicinity range of 9 × 9 = 81 locations, respectively, and therefore a total of 18225 pixel data is confirmed. On the other hand, 640 × 480 = 307200 pixel data exists in the entire wide area image, and the amount of data to be actually confirmed is about 1/17 of the entire wide area image. For this reason, in this embodiment, the process which specifies each light spot coordinate G (i, j) is very high-speed.

レンズメータ1では、光点座標G(i,j)が特定されたなら、ステップS12で、光点座標G(i,j)から被検レンズ5の光学特性を算出して、表示装置3にマッピング表示する。光点座標G(i,j)から、被検レンズ5の光学特性を算出する方法は、従来のレンズメータと同じであり、公知であるので説明を省略する。   In the lens meter 1, if the light spot coordinates G (i, j) are specified, the optical characteristics of the lens 5 to be measured are calculated from the light spot coordinates G (i, j) in step S 12, and the display device 3 is used. Display mapping. The method for calculating the optical characteristics of the lens 5 to be examined from the light spot coordinates G (i, j) is the same as that of a conventional lens meter, and is well known, so that the description thereof is omitted.

さらに、図14に、本発明の第2実施形態のレンズメータの光学構成を示す。本実施形態のレンズメータ1は、光源12および投光レンズ13が、広域測定にのみ使用される第1の波長の測定光を投光し、狭域測定にのみ使用される第2の波長の測定光を投光するために第2の光源19および第2の投光レンズ20が設けられ、ハーフミラー21によって、第1の測定光と第2の測定光とが略同軸に重ね合わせて被検レンズ5に投光されるようになっている。   Furthermore, FIG. 14 shows an optical configuration of a lens meter according to the second embodiment of the present invention. In the lens meter 1 of the present embodiment, the light source 12 and the light projecting lens 13 project measurement light having a first wavelength that is used only for wide-area measurement, and have a second wavelength that is used only for narrow-area measurement. A second light source 19 and a second light projecting lens 20 are provided for projecting the measurement light, and the half mirror 21 superimposes the first measurement light and the second measurement light on the same axis. The light is projected to the analyzing lens 5.

狭域測定用パターンマスク14aは、第2の光源と第2の投光レンズ20との間に配置されている。広域測定用パターンマスク14bは、狭域測定用の第1の測定光を遮光する材質であって、第2の測定光を透過させる材質で形成されており、第2の測定光は全面的に透過させるが、第1の測定光はピンホール18bを通してのみ透過させる。   The narrow area measurement pattern mask 14 a is disposed between the second light source and the second light projecting lens 20. The wide-area measurement pattern mask 14b is made of a material that blocks the first measurement light for narrow-area measurement, and is made of a material that transmits the second measurement light. The first measurement light is transmitted only through the pinhole 18b.

本実施形態の他の構成および被検レンズ5の光学特性を算出する方法は第1実施形態と同じであるので説明を省略する。   Since the other structure of this embodiment and the method for calculating the optical characteristics of the lens 5 to be examined are the same as those of the first embodiment, description thereof will be omitted.

本実施形態のように、異なる光源12,19を用いて異なる波長の測定光を投光しても、各測定光の光軸が被検レンズ5の同じ位置に入射するように構成されていれば、被検レンズ5の光学特性のみによって、各測定光の光軸の偏芯量(ずれ量)および光軸近傍の倍率が決まる。これにより、狭域画像から広域画像の解析範囲を限定して光点の座標を算出することが可能である。   As in this embodiment, even if measurement light with different wavelengths is projected using different light sources 12 and 19, the optical axis of each measurement light is configured to be incident on the same position of the test lens 5. For example, only the optical characteristics of the test lens 5 determine the amount of eccentricity (shift amount) of the optical axis of each measurement light and the magnification near the optical axis. Thereby, it is possible to calculate the coordinates of the light spot by limiting the analysis range of the wide area image from the narrow area image.

レンズメータに、狭域測定および広域測定のそれぞれに専用の投光手段および撮像手段を設けても、各測定光の基準となる光束が被検レンズの同じ位置に入射するのであれば、狭域画像の中心の位置ずれと倍率から、広域画像の中央の光点の位置を予測でき、そのような構成も、本発明に含まれる。   Even if the lens meter is provided with a dedicated light projecting means and imaging means for each of the narrow area measurement and wide area measurement, if the light beam used as a reference for each measurement light is incident on the same position of the lens under test, the narrow area The position of the light spot at the center of the wide area image can be predicted from the positional deviation and magnification of the center of the image, and such a configuration is also included in the present invention.

また、上記実施形態において、広域測定用パターンマスクの中央のピンホールが測定光の光軸上に配置されるようになっているが、本発明では、測定光の光軸がピンホールの間に位置してもよく、狭域画像の中心座標および倍率から、広域画像の光点の中で例えば中央の4つの光点の座標を予測するようにしてもよい。   In the above embodiment, the central pinhole of the wide-area measurement pattern mask is arranged on the optical axis of the measurement light. In the present invention, the optical axis of the measurement light is between the pinholes. For example, coordinates of four central light spots among the light spots of the wide area image may be predicted from the center coordinates and the magnification of the narrow area image.

また、光点の解析を行う近傍範囲を大きくすれば、狭域画像の中心座標および倍率を基にして、広域画像における全ての光点の座標を予測するようにしてもよい。   Further, if the neighborhood range for analyzing the light spot is increased, the coordinates of all the light spots in the wide area image may be predicted based on the center coordinates and the magnification of the narrow area image.

本発明の第1実施形態のレンズメータの斜視図。The perspective view of the lens meter of 1st Embodiment of this invention. 図1のレンズメータの側面図。The side view of the lens meter of FIG. 図1のレンズメータの光学構成を示す概略図。Schematic which shows the optical structure of the lens meter of FIG. 図1のレンズメータの狭域測定用パターンマスクの平面図。The top view of the pattern mask for narrow region measurement of the lens meter of FIG. 図1のレンズメータの広域測定用パターンマスクの平面図。The top view of the pattern mask for wide area measurement of the lens meter of FIG. 図4の狭域測定用パターンマスクを用いて得られる狭域画像を例示する図。The figure which illustrates the narrow region image obtained using the pattern mask for narrow region measurement of FIG. 図5の広域測定用パターンマスクを用いて得られる広域画像を例示する図。The figure which illustrates the wide area image obtained using the pattern mask for wide area measurement of FIG. 図1のレンズメータの被検レンズの光学特性算出手順を示す流れ図。The flowchart which shows the optical characteristic calculation procedure of the to-be-tested lens of the lens meter of FIG. 広域画像の中央の光点の中心座標算出の演算範囲を示す図。The figure which shows the calculation range of the center coordinate calculation of the center light spot of a wide area image. 広域画像の中央の9つの光点の中心座標の算出を示す図。The figure which shows calculation of the center coordinate of nine light spots of the center of a wide area image. 広域画像の周囲の光点の中心座標算出の演算範囲を示す図。The figure which shows the calculation range of the center coordinate calculation of the light spot around a wide area image. 広域画像の周囲のx方向の光点の中心座標の算出を示す図。The figure which shows calculation of the center coordinate of the light spot of the x direction around a wide area image. 広域画像の周囲のy方向の光点の中心座標の算出を示す図。The figure which shows calculation of the center coordinate of the light spot of the y direction around a wide area image. 本発明の第2実施形態のレンズメータの光学構成を示す概略図。Schematic which shows the optical structure of the lens meter of 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 レンズメータ
5 被検レンズ
12 発光素子
13 投光レンズ
14a 狭域測定用パターンマスク
14b 広域測定用パターンマスク
17 撮像素子(撮像手段)
C(i,j) 予測座標
S(i,j) 近傍範囲
G(i,j) 中心座標
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens meter 5 Test lens 12 Light emitting element 13 Projection lens 14a Pattern mask for narrow area measurement 14b Pattern mask for wide area measurement 17 Imaging element (imaging means)
C (i, j) Predicted coordinates S (i, j) Neighborhood range G (i, j) Center coordinates

Claims (3)

被検レンズに測定光を投光する投光手段と、
前記測定光の光軸中心と同心に配置されて前記光軸中心の近傍にのみ環状に開口する開口部を有する狭域測定用パターンマスクと、
前記測定光の広い範囲に亘ってグリッド状に配列されたピンホールを有し、前記ピンホールの1つが前記測定光の光軸中心に配置された広域測定用パターンマスクと、
前記測定光を受光して画像データを生成する撮像手段と、
前記画像データを解析して前記被検レンズの特性を算出する演算手段とを有し、
前記演算手段は、前記狭域測定用パターンマスクおよび前記被検レンズを通過した前記測定光を受光して前記撮像手段が生成した狭域画像における前記開口部に対応する環状の画像の中心座標および倍率を算出し、
前記広域測定用パターンマスクおよび前記被検レンズを通過した前記測定光を受光して前記撮像手段が生成した広域画像における前記測定光の光軸中心にある光点の座標が前記狭域画像における前記開口部の中心座標に一致すると予測し、前記光軸中心にある光点の周囲の8つの光点の座標を前記ピンホールのピッチと前記開口部の前記中心座標および前記倍率とを基に予測して、予測したそれぞれの座標を中心とする所定の範囲内にある画像から前記光軸中心にある光点および前記周囲の8つの光点の座標をそれぞれ算出し、
先に算出した互いに隣接し合う2つの前記光点に隣接するさらなる光点の座標を、先に算出した互いに隣接し合う2つの前記光点の座標と等間隔に並んでいるものと予測し、予測した座標を中心とする所定の範囲内にある画像から当該さらなる光点の座標を算出することを繰り返して、前記広域測定用パターンマスクの前記ピンホールに対応する全ての光点の座標を算出することを特徴とするレンズメータ。
A light projecting means for projecting measurement light onto the test lens;
A narrow area measurement pattern mask having an opening that is concentrically arranged with the optical axis center of the measurement light and has an annular opening only in the vicinity of the optical axis center;
A pattern mask for wide area measurement having pinholes arranged in a grid over a wide range of the measurement light, and one of the pinholes being arranged at the center of the optical axis of the measurement light;
Imaging means for receiving the measurement light and generating image data;
An arithmetic means for analyzing the image data and calculating characteristics of the test lens,
The calculation means receives the measurement light that has passed through the narrow area measurement pattern mask and the test lens, and the center coordinates of an annular image corresponding to the opening in the narrow area image generated by the imaging means, and Calculate the magnification,
The coordinates of the light spot at the center of the optical axis of the measurement light in the wide-area image generated by the imaging means by receiving the measurement light that has passed through the wide-area measurement pattern mask and the test lens is the narrow-area image. Predicts that it matches the center coordinates of the opening, and predicts the coordinates of the eight light spots around the light spot at the center of the optical axis based on the pinhole pitch, the center coordinates of the opening, and the magnification. And calculating the coordinates of the light spot at the center of the optical axis and the eight light spots around the image from an image within a predetermined range centered on each predicted coordinate,
Predict that the coordinates of the further light spots adjacent to the two light spots adjacent to each other calculated earlier are aligned with the coordinates of the two light spots adjacent to each other calculated earlier, Calculate the coordinates of all the light spots corresponding to the pinholes of the pattern mask for wide area measurement by repeatedly calculating the coordinates of the further light spots from an image within a predetermined range centered on the predicted coordinates. A lens meter characterized by:
前記互いに隣接し合う2つの前記光点の座標の差を前記さらなる光点に隣接する前記光点の座標に加算した座標を、前記さらなる光点の座標と予測することを特徴とする請求項1に記載のレンズメータ。   The coordinate obtained by adding the difference between the coordinates of the two adjacent light spots to the coordinates of the light spot adjacent to the further light spot is predicted as the coordinates of the further light spot. The lens meter described in 1. 測定光を前記測定光の光軸中心と同心に配置されて前記光軸中心の近傍にのみ環状に開口する開口部を有する狭域測定用パターンマスクおよび被検レンズを通して結像させた狭域画像を取得し、
前記狭域画像における前記開口部に対応する環状の画像の中心座標および倍率を算出し、
前記測定光を前記測定光の広い範囲に亘ってグリッド状に配列されたピンホールを有し、前記ピンホールの1つが前記測定光の光軸中心に配置された広域測定用パターンマスクおよび前記被検レンズを通して結像させて複数の光点を含む広域画像を取得し、
前記広域画像における前記測定光の光軸中心にある光点の座標が前記狭域画像における前記開口部の中心座標に一致すると予測し、前記光軸中心にある光点の周囲の8つの光点の座標を前記ピンホールのピッチと前記開口部の前記中心座標および前記倍率とを基に予測して、予測したそれぞれの座標を中心とする所定の範囲内にある画像から前記光軸中心にある光点および前記周囲の8つの光点の座標をそれぞれ算出し、
先に算出した互いに隣接し合う2つの前記光点に隣接するさらなる光点の座標を、先に算出した互いに隣接し合う2つの前記光点の座標と等間隔に並んでいるものと予測し、予測した座標を中心とする所定の範囲内にある画像から当該さらなる光点の座標を算出することを繰り返して、前記広域測定用パターンマスクの前記ピンホールに対応する全ての光点の座標を算出することを特徴とするレンズ測定方法。
A narrow-band image in which measurement light is concentrically arranged with the center of the optical axis of the measurement light and is imaged through a narrow-area measurement pattern mask having an opening opening annularly only in the vicinity of the optical axis center and a test lens Get
Calculate the center coordinates and magnification of the annular image corresponding to the opening in the narrow area image ,
The measurement light has pinholes arranged in a grid shape over a wide range of the measurement light, and one of the pinholes is arranged at the center of the optical axis of the measurement light, and the measurement mask A wide-area image including multiple light spots is obtained by imaging through the lens.
It is predicted that the coordinates of the light spot at the center of the optical axis of the measurement light in the wide area image coincide with the center coordinates of the opening in the narrow area image, and eight light spots around the light spot at the center of the optical axis. Is estimated based on the pitch of the pinhole, the center coordinate of the opening, and the magnification, and is located in the center of the optical axis from an image within a predetermined range centered on each predicted coordinate. Calculate the coordinates of the light spot and the surrounding eight light spots,
Predict that the coordinates of the further light spots adjacent to the two light spots adjacent to each other calculated earlier are aligned with the coordinates of the two light spots adjacent to each other calculated earlier, Calculate the coordinates of all the light spots corresponding to the pinholes of the pattern mask for wide area measurement by repeatedly calculating the coordinates of the further light spots from an image within a predetermined range centered on the predicted coordinates. And a lens measuring method.
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