JPH0330099B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0330099B2 JPH0330099B2 JP56030223A JP3022381A JPH0330099B2 JP H0330099 B2 JPH0330099 B2 JP H0330099B2 JP 56030223 A JP56030223 A JP 56030223A JP 3022381 A JP3022381 A JP 3022381A JP H0330099 B2 JPH0330099 B2 JP H0330099B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- straight lines
- optical system
- projected
- mask
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/02—Testing optical properties
- G01M11/0228—Testing optical properties by measuring refractive power
- G01M11/0235—Testing optical properties by measuring refractive power by measuring multiple properties of lenses, automatic lens meters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、レンズのような光学系の光学的特性
の測定に用いられる装置に関する。特に本発明
は、たとえば眼鏡レンズのような光学系の光学特
性、主として球面屈折力及びそのベース方向、円
柱屈折力及びその軸角度、プリズム屈折力を自動
的に測定する装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus used for measuring optical properties of optical systems such as lenses. In particular, the present invention relates to an apparatus for automatically measuring optical properties of an optical system such as a spectacle lens, mainly spherical refractive power and its base direction, cylindrical refractive power and its axial angle, and prismatic refractive power.
従来、レンズの球面屈折力や円柱屈折力等を測
定する装置として米国特許第3880525号に開示さ
れたものが知られている。この装置は、平行光線
を被検レンズに対し入射させ、その被検レンズに
より屈折した光線を、被検レンズ後方に設けられ
た点開口マスクを通して検出面に投影し、点開口
マスクの開口位置座標と検出面上での検出点座標
との関係から被検レンズの屈折特性を算出するよ
うにしたものである。しかし、この従来の装置
は、その検出には二次元走査が必要であり、走査
検出時間が多大となるばかりかその不必要な情報
量も多く演算処理機構が複雑高価とならざるを得
ない。またマスク開口が点開口であるため、この
マスクの開口点と検出面上の像点との一対一対応
検出が必要となり、開口点から像点までの光線は
他の光線と交差してはならず、このため、マスク
開口の数及びその位置も制限をうけ、結局必要な
検出情報量も少なく測定精度上問題がある。 Conventionally, a device disclosed in US Pat. No. 3,880,525 has been known as a device for measuring the spherical refractive power, cylindrical refractive power, etc. of a lens. This device makes parallel light rays incident on the test lens, projects the light rays refracted by the test lens onto a detection surface through a point aperture mask provided behind the test lens, and coordinates the aperture position of the point aperture mask. The refractive characteristics of the lens to be tested are calculated from the relationship between the coordinates of the detection point on the detection surface and the coordinates of the detection point on the detection surface. However, this conventional device requires two-dimensional scanning for detection, which not only takes a long time for scanning but also requires a large amount of unnecessary information, making the arithmetic processing mechanism complicated and expensive. Furthermore, since the mask aperture is a point aperture, it is necessary to detect a one-to-one correspondence between the aperture point of the mask and the image point on the detection surface, and the light ray from the aperture point to the image point must not intersect with other light rays. For this reason, the number of mask apertures and their positions are also limited, resulting in a small amount of required detection information, which poses a problem in terms of measurement accuracy.
また、点像検出であるため被検レンズや検出面
にゴミ等が付着すると点像が検出不能となり、測
定不能となるという大きな欠点を有していた。 Furthermore, since point image detection is used, if dust or the like adheres to the lens to be tested or the detection surface, the point image becomes undetectable and measurement becomes impossible.
本発明は、上述した従来の光学特性測定装置の
欠点を解決することを目的として得られたもので
従来のように、マスク点開口と検出面上の像点と
の一対一対応を検出測定する従来の装置とは全く
異なる新しい測定原理にもとづく光学特性測定装
置を提供するものである。 The present invention was obtained with the aim of solving the above-mentioned drawbacks of the conventional optical characteristic measuring device.As in the conventional method, the present invention detects and measures the one-to-one correspondence between the mask point aperture and the image point on the detection surface. The present invention provides an optical property measuring device based on a new measurement principle that is completely different from conventional devices.
すなわち、本発明の構成の第1の特徴は、光源
からの光を平行光束とするためのコリメーター手
段と;該コリメーター手段からの光束の一部を選
択するマスク手段と;該コリメータ手段と該マス
ク手段との間に被検光学系を保持する保持手段
と;該マスク手段で選択された光束を検出する検
出手段と;該検出手段の検出結果から該被検光学
系の光学特性を演算する演算手段とを有する光学
系の光学特性測定装置において:前記マスク手段
は、複数の平行直線を1組とする平行直線群を複
数組仮想的に交差するように配置して成るマスク
パターンを有し;前記検出手段は、2本のリニア
センサを有し、第1のリニアセンサは第1測定光
路の光軸に略垂直な平面内にあり、第2のリニア
センサは前記第1リニアセンサと前記マスク手段
との間に配置された光路分割手段によつて分割さ
れた第2測定光路の光軸に略垂直な平面に配置さ
れ、かつ前記第1と第2のリニアセンサは光学的
に交差しており、前記第1と第2のリニアセンサ
は共働して前記マスクパターンで選択されそれら
自身に投影された前記平行直線群に対応した投影
平行直線群の各々の投影直線上の少なくとも2点
の投影点を検出し;前記演算手段は、前記検出投
影点から各々の前記投影直線の方程式を求め、前
記方程式に基づいて前記投影平行直線群のピツチ
と傾きの変化を求め、これらの変化から前記被検
光学系の光学特性を求める光学系の光学特性測定
装置にある。 That is, the first feature of the configuration of the present invention is that: a collimator means for collimating light from a light source; a mask means for selecting a part of the light beam from the collimator means; holding means for holding the optical system to be tested between the mask means; a detection means for detecting the light beam selected by the mask means; and calculating optical characteristics of the optical system to be tested from the detection results of the detection means. In the optical characteristic measuring device for an optical system, the mask means has a mask pattern formed by arranging a plurality of groups of parallel straight lines, each of which is a set of a plurality of parallel straight lines, so as to virtually intersect with each other. the detection means has two linear sensors, the first linear sensor is located in a plane substantially perpendicular to the optical axis of the first measurement optical path, and the second linear sensor is disposed in a plane substantially perpendicular to the optical axis of the first measurement optical path; The first and second linear sensors are arranged on a plane substantially perpendicular to the optical axis of the second measurement optical path divided by the optical path splitting means arranged between the mask means and the first and second linear sensors optically intersect. and the first and second linear sensors cooperate to detect at least two projection straight lines on each of the projected parallel straight lines corresponding to the parallel straight lines selected by the mask pattern and projected onto themselves. Detecting a projection point of a point; the calculating means determines an equation of each of the projected straight lines from the detected projection point, determines changes in pitch and slope of the group of projected parallel straight lines based on the equation, and calculates changes in these. The present invention provides an optical characteristic measuring device for an optical system, which determines the optical characteristics of the optical system to be tested from the above.
本発明の構成の第2の特徴は、前記検出手段
が、測定光路の光軸に略垂直な平面内に配置され
た互いに平行な複数本のリニアセンサで構成され
てた光学系の光学特性測定装置にある。 A second feature of the configuration of the present invention is that the detection means is configured to measure optical characteristics of an optical system, wherein the detection means is composed of a plurality of mutually parallel linear sensors arranged in a plane substantially perpendicular to the optical axis of the measurement optical path. It's in the device.
本発明の構成の第3の特徴は、前記検出手段
が、測定光路の光軸に略垂直な平面内に配置され
た1本のリニアセンサと、前記リニアセンサと前
記マスク手段で選択された光束とを相対的に移動
させる移動手段とを有する光学系の光学特性測定
装置にある。 A third feature of the configuration of the present invention is that the detection means includes one linear sensor arranged in a plane substantially perpendicular to the optical axis of the measurement optical path, and a light beam selected by the linear sensor and the mask means. An apparatus for measuring optical characteristics of an optical system has a moving means for relatively moving the optical system.
より詳細には、本発明においては、被検レンズ
の屈折特性は、一つの平行直線群内の直線間のピ
ツチの変化と、2組の平行直線群間の交差角の変
化から測定される。 More specifically, in the present invention, the refractive properties of the lens to be tested are measured from changes in the pitch between straight lines in one group of parallel straight lines and changes in the intersection angle between two groups of parallel straight lines.
以下本発明の原理を説明する。 The principle of the present invention will be explained below.
球面レンズ、円柱レンズ又は乱視レンズに平行
光線を入射させると光線はレンズの屈折特性に従
つて屈折される。ここに球面レンズとは2つの球
面よりなるレンズであり、円柱レンズとは、少な
くとも一面が円柱面よりなつているレンズであ
り、また乱視レンズとは少なくとも一面がトロイ
ダル面からなつているレンズであることはよく知
られている。さてトロイダル面とは、相直交する
最大の曲率半径をもつ主経線と、最小の曲率半径
をもつ主経線とよりなつている。球面はトロイダ
ル面における相直交する2つの曲面の曲率半径が
同一の場合と考えられ、また円柱面とは一方の曲
面の曲率半径が無限大の場合と考えられる。従つ
てトロイダル面において特別な場合として、球
面、円柱面を考えることができる。以下、本発明
の原理の説明には、トロイダル面からなる乱視レ
ンズを例にとり、特別な場合として球面レンズ、
円柱レンズを取扱うものとする。 When parallel light rays are incident on a spherical lens, a cylindrical lens, or an astigmatic lens, the light rays are refracted according to the refractive properties of the lens. Here, a spherical lens is a lens consisting of two spherical surfaces, a cylindrical lens is a lens in which at least one surface is a cylindrical surface, and an astigmatic lens is a lens in which at least one surface is a toroidal surface. This is well known. Now, a toroidal surface consists of a principal meridian with the largest radius of curvature and a principal meridian with the smallest radius of curvature, which are orthogonal to each other. A spherical surface is considered to be a toroidal surface where two orthogonal curved surfaces have the same radius of curvature, and a cylindrical surface is considered to be a case where one curved surface has an infinite radius of curvature. Therefore, spherical surfaces and cylindrical surfaces can be considered as special cases of toroidal surfaces. In the following explanation of the principle of the present invention, an astigmatic lens made of a toroidal surface will be taken as an example, and as a special case, a spherical lens,
We will be dealing with cylindrical lenses.
乱視レンズである被検レンズに平行光線を入射
させ、その屈折後の光線を考える場合、入射光線
を円形光線束とすると、射出光線は楕円光線束と
なることが知られているが、入射光線を直線光線
束とする場合は、射出光線束はその直線性が保存
され、ただその傾きが被検レンズの屈折特性に従
つて異なるという基本的な性質を有している。こ
こで屈折特性とは、被検レンズにおけるトロイダ
ル面を形成している最大及び最小の曲率半径を有
する二つの主経線の屈折力と、この二つの主経線
のある予め定めた基準線からの傾き角、及び被検
レンズの幾何学中心と光学中心とのズレ量もしく
は被検レンズのセツテイングズレ量を表わすプリ
ズム量である。 When parallel rays are incident on a test lens, which is an astigmatic lens, and the rays are considered after refraction, it is known that if the incident ray is a circular ray bundle, the exit ray will be an elliptical ray bundle, but the incident ray When is a straight ray bundle, the emergent ray bundle has the basic property that its linearity is preserved, but its slope differs according to the refractive characteristics of the lens to be tested. Here, the refractive characteristics are the refractive power of the two principal meridians with the maximum and minimum radii of curvature forming the toroidal surface of the test lens, and the inclination of these two principal meridians from a predetermined reference line. This is a prism amount representing the angle and the amount of deviation between the geometric center and the optical center of the lens to be tested or the amount of setting deviation of the lens to be tested.
しかしながら、被検レンズの直前にマスクを配
置して種々の制限光線束を入射させ、その射出光
線束をみる場合においては、さらに他の屈折特
性、すなわち両屈折方向の2つのシエイプフアク
ターが追加される。 However, when a mask is placed just in front of the lens to be tested and various restricted ray bundles are made incident, and the output ray bundle is observed, other refractive characteristics, that is, two shape factors in both refraction directions, are required. will be added.
この新たな屈折特性の追加は、被検レンズの第
1面曲率半径、中心厚、屈折率の少なくともひと
つが異なることにより、入射光線束と、射出光線
束の関係が変化することを意味している。このシ
エイプフアクターは、本発明で測定しようとする
屈折特性の測定に対し不必要な不確定性をあたえ
るものである。このシエイプフアクターの追加は
被検レンズ通過後の屈折光線束に対して制限を行
なうということにより回避することができる。す
なわち被検レンズには、一般的な円形平行光線束
を入射させ、被検レンズにより、その屈折特性に
応じて屈折された楕円光線束を、ある種の開口パ
ターンを通過させることにより制限し、この制限
された光線束を、検出することによりシエイプフ
アクターの関与しない屈折特性を知ることができ
る。このように、本発明においては、開口パター
ンを有するマスク手段は、被検レンズ後方に配す
る必要がある。 The addition of this new refractive characteristic means that the relationship between the incident ray bundle and the exit ray bundle changes due to a difference in at least one of the radius of curvature of the first surface, center thickness, and refractive index of the lens to be tested. There is. This shape factor adds unnecessary uncertainty to the measurement of the refractive properties that the present invention attempts to measure. The addition of this shape factor can be avoided by limiting the refracted ray bundle after passing through the lens to be tested. That is, a general circular parallel beam is made incident on the test lens, and an elliptical beam that is refracted by the test lens according to its refraction characteristics is restricted by passing through a certain aperture pattern. By detecting this limited light beam, it is possible to know the refraction characteristics that are not affected by the shape factor. Thus, in the present invention, the mask means having the aperture pattern needs to be placed behind the lens to be tested.
第1図を参照すると、光源LSを射出した光束
Iは、コリメータレンズCLにより平行光束とさ
れる。最小曲率半径を有する第1主経線R1と最
大の曲率半径を有する第2主経線R2とをもつ被
検レンズTは、その光軸O′を測定光軸Oから測
定光軸に垂直なX−Y平面上に、その平面内でY
軸方向にEV、X軸方向にEHだけずらし、かつ経
線R2がX軸とθ傾斜して配置されている。また、
被検レンズTから測定光軸O上に距離△dだけ後
方に、マスクMAがその中心を光軸Oに合致させ
て、配置されている。 Referring to FIG. 1, a light beam I emitted from a light source LS is made into a parallel light beam by a collimator lens CL. The lens T to be tested, which has a first principal meridian R 1 having the minimum radius of curvature and a second principal meridian R 2 having the maximum radius of curvature, has its optical axis O' from the measurement optical axis O perpendicular to the measurement optical axis. On the X-Y plane, Y within that plane
It is shifted by E V in the axial direction and E H in the X-axis direction, and the meridian R 2 is arranged at an angle of θ with respect to the X-axis. Also,
A mask MA is placed a distance Δd behind the test lens T on the measurement optical axis O, with its center aligned with the optical axis O.
このマスクMAには、ピツチPの少なくとも2
本の直線からなる平行直線群Lがx軸に対し、傾
きmで交差するように開口として形成されてい
る。 This mask MA contains at least 2 of Pitch P.
The opening is formed such that a group of parallel straight lines L consisting of book straight lines intersect with the x-axis at an inclination m.
被検レンズTを通過し、この被検レンズの屈折
特性によつて屈折された光線束はマスクMで制限
を受け、開口パターンのみを通過して制限光束と
なり、この制限光束は、被検レンズTの第1主経
線R1の焦線F1の位置と第2主経線R2の焦線F2の
位置へ収れんする。焦線F1とマスクMAとの間に
検出平面x−y平面を考えると、この検出平面上
では、マスクMAの開口パターンである平行直線
群LはピツチP′の投影平行直線群L′を形成し、そ
のx軸からの傾きはMに変化する。ここで、その
傾きMは、次式で表わされる。 The light flux that passes through the test lens T and is refracted by the refractive properties of the test lens is restricted by the mask M, and passes only through the aperture pattern to become a restricted light flux. It converges to the position of the focal line F 1 of the first principal meridian R 1 of T and the position of the focal line F 2 of the second principal meridian R 2 of T. Considering the detection plane x-y plane between the focal line F 1 and the mask MA, on this detection plane, the group of parallel straight lines L, which is the aperture pattern of the mask MA, projects the group of parallel straight lines L' of the pitch P'. , and its slope from the x-axis changes to M. Here, the slope M is expressed by the following equation.
M=m{1−d(sin2θ/Z1+son2θ/Z2
)}+d(1/Z2−1/Z1)sinθcosθ/md(1/Z2−
1/Z1)sinθcosθ−d(son2θ/Z1+son2θ/Z2)+
1……(1)
また、ピツチP′は、
として表される。 M=m{1-d(sin 2 θ/Z 1 +son 2 θ/Z 2
)}+d(1/Z 2 −1/Z 1 ) sinθcosθ/md(1/Z 2 −
1/Z 1 ) sinθcosθ−d(son 2 θ/Z 1 +son 2 θ/Z 2 )+
1...(1) Also, pitch P' is It is expressed as
ここでZ1はマスクMAから第1焦線F1までの距
離、Z2は第2焦線F2までの距離である。 Here, Z1 is the distance from the mask MA to the first focal line F1 , and Z2 is the distance to the second focal line F2 .
式(1)、(2)より、平行直線群の変化をその傾きと
ピツチのみに着目して追跡してみると、それらの
変化に関係するのは、2つの経線の屈折力と、そ
の傾き角のみであり、ズレ量EH、EVに係わるプ
リズム量は何ら関与しないことがわかる。このこ
とは、プリズム量の演算が、被検レンズの屈折力
とまつたく別の演算手段で演算処理できることを
示しており、演算処理の簡素化、演算時間の短縮
化を意味している。 From equations (1) and (2), if we trace the changes in the group of parallel straight lines by focusing only on their slope and pitch, we can see that what is related to these changes is the refractive power of the two meridians and their slope. It can be seen that the prism amount is not involved in the deviation amounts E H and EV at all. This shows that the calculation of the prism amount can be performed by a calculation means that is completely different from the refractive power of the lens to be tested, and means that the calculation process is simplified and the calculation time is shortened.
実際の測定に際して、(1)、(2)式から平行直線群
の傾きとピツチの変化から被検レンズTの屈折特
性を測定するには、(1)、(2)式の未知数がF1,F2,
θの3つであるため、1つの平行直線群の変化だ
けでは、(1)、(2)式の解は得られないことがわか
る。このため、実際には、他の1つの平行直線群
と合せ、2つの平行直線群の傾きとピツチの変化
を知る必要がある。この構成を第2図に示す。第
2図のマスクMAには、傾きm1、ピツチP1の2
本の平行直線群L1と、傾きm2、ピツチP2の2本
の平行直線群L2からなる開口パターンが形成さ
れており、この開口を通過した被検レンズ射出光
線束は、検出面D上で傾きm1′、ピツチP1′の2本
の投影平行直線群L1′と傾きm2′、ピツチP2′の2
本の投影平行直線群L2′を形成する。この2組の
投影平行直線群から(1)、(2)がそれぞれ2組、合計
4式得られるため、(1)、(2)式の未知数θ,Z1,Z2
を求めることができる。二次方程式(1)、(2)式を解
いてZ1,Z2,θを求めることが演算処理上、複雑
で処理機構のコストアツプ、処理時間の増大をま
ねくようであれば、以下の中間的演算処理をほど
こせばよい。 During actual measurement, in order to measure the refractive characteristics of the test lens T from changes in the slope and pitch of the group of parallel straight lines from equations (1) and (2), the unknowns in equations (1) and (2) must be F 1 ,F 2 ,
Since there are three θ, it can be seen that the solutions to equations (1) and (2) cannot be obtained by changing only one group of parallel straight lines. Therefore, in reality, it is necessary to know the changes in the slope and pitch of the two parallel straight line groups together with one other parallel straight line group. This configuration is shown in FIG. The mask MA in Fig. 2 has a slope m 1 and a pitch P 1 of 2
An aperture pattern is formed consisting of a book parallel straight line group L 1 and two parallel straight line groups L 2 with an inclination m 2 and a pitch P 2 . On D, two projected parallel straight lines L 1 ' with slope m 1 ' and pitch P 1 ' and two with slope m 2 ' and pitch P 2 '
The projection of the book forms a group of parallel straight lines L 2 ′. Since two sets of (1) and (2) are obtained from these two sets of projected parallel line groups, totaling four equations, the unknowns θ, Z 1 , Z 2 of equations (1) and ( 2 )
can be found. If solving the quadratic equations (1) and (2) to obtain Z 1 , Z 2 , and θ is complicated in terms of arithmetic processing, increasing the cost of the processing mechanism and increasing the processing time, the following intermediate All you have to do is apply arithmetic processing.
第3a図は第2図のマスクMAに形成されたパ
ターン開口L1,L2を示している。L1の傾きはm1
でピツチはP1、L2の傾きはm2でピツチはP2であ
ることは第2図と同様である。今、平行直線群
L1のうちの1本L11からピツチP1のe倍の距離
eP1へだてて平行線と、距離fP1の平行線
を考える。 FIG. 3a shows pattern openings L 1 and L 2 formed in the mask MA of FIG. 2. FIG. The slope of L 1 is m 1
The pitch is P 1 , the slope of L 2 is m 2 , and the pitch is P 2 as in Figure 2. Now, parallel straight line group
Distance from one of L 1 L 11 to pitch P 1 times e
Consider a parallel line extending to eP 1 and a parallel line with a distance fP 1 .
また平行直線群L2のうちの1本L21から距離
gP2の平行線と距離hP2の平行線を考え
る。これら平行線,,,から仮想
平行四辺形UVWQが形成され、これら四頂点の
x−y座標系の仮想座標を、U(px1、py1)、V(p
x2、py2)、W(px3、py3)、Q(px4、py4)とする。 Also, the distance from one line L 21 of the group of parallel straight lines L 2
Consider parallel lines of gP 2 and parallel lines of distance hP 2 . A virtual parallelogram UVWQ is formed from these parallel lines, , , and the virtual coordinates of the x-y coordinate system of these four vertices are defined as U( p x 1 , p y 1 ), V( p
x 2 , p y 2 ), W ( p x 3 , p y 3 ), and Q ( p x 4 , p y 4 ).
第3b図は、第3a図の開口パターンである平
行直線群L1,L2を通過した光線束による。投影
平行直線群L1′,L2′を示す図で、このL1′は傾き
m1′ピツチP2′に、L2′は傾きm2′、ピツチP2′に変
化していることは第2図と同様である。この投影
平行直線群を、x′−y′座標の原点O′からx′軸方向
にξ、y′軸方向にηだけ平行移動された点に原点
O″を有する交差角γで交差するリニアセンサー
S1,S2で検出するものとすると、リニアセンサー
S1は検出点イ、ロ、ハ、ニで投影平行直線群を検
出し、リニアセンサーS2は検出点ホ、ヘ、ト、チ
で投影平行直線群を検出する。そして検出点ロ、
ヘから投影平行直線群のうちの1本L11′の方程式
を演算し、また検出点ハ、トからL21′の方程式を
演算する。また同様に検出点イ、ホから投影平行
直線群のうちの他の1本L12′の、検出点ニ、チか
らL22′のそれぞれの方程式が演算できL11′,
L12′のピツチP1′も、L21′,L22′のピツチP2′も演
算
できる。そしてL11′からピツチP1′に第3a図で
かけた倍率と同じ倍率eをかけてeP1′のピツチの
平行点′′を考えることができ、同様にfP1′ピツ
チの平行線′′を、L21′からgP2′ピツチの平行線
V′W′をhP2′ピツチの平行線′′を考えることが
でき、これら平行線′′,′′,′′,
U′Q′から仮想平行四辺形U′V′W′Q′をもとめるこ
とができる。この仮想平行四辺形の四頂点のx−
y座標系における仮想座標をU′(x1、y1)、
V′(x2、y2)、W′(x3、y3)、Q′(x4、y4)とする
と、第3a図の仮想平行四辺形UVWQと第3b
図の仮想平行四辺形U′V′W′Q′は対応しており、
この変化はまさに被検レンズの屈折特性にかかわ
るものである。 FIG. 3b shows a beam of light passing through the group of parallel straight lines L 1 and L 2 which is the aperture pattern of FIG. 3a. This is a diagram showing a group of projected parallel straight lines L 1 ′ and L 2 ′, where L 1 ′ has a slope
Similar to FIG. 2, L 2 ' changes to m 1 ' pitch P 2 ', L 2 ' changes to slope m 2 ', and pitch P 2 '. The origin of this group of projected parallel straight lines is translated from the origin O' of the x'-y' coordinate by ξ in the x'-axis direction and by η in the y'-axis direction.
Linear sensors intersecting at intersecting angle γ with O″
Assuming that S 1 and S 2 are used for detection, a linear sensor
S 1 detects a group of projected parallel straight lines at detection points A, B, C, and D, and linear sensor S 2 detects a group of projected parallel straight lines at detection points E, H, G, and C. And detection point ro,
The equation of one of the projected parallel straight lines L 11 ' is calculated from F, and the equation of L 21 ' is calculated from the detection points C and G. Similarly, the equations of the other one of the projected parallel straight lines L 12 ′ from the detection points A and E, and the equations of L 22 ′ from the detection points N and C can be calculated as L 11 ′,
The pitch P 1 ′ of L 12 ′ and the pitch P 2 ′ of L 21 ′ and L 22 ′ can be calculated. Then, from L 11 ′, the pitch P 1 ′ is multiplied by the same magnification e as that in Fig. 3a, and the parallel point ″ of the pitch eP 1 ′ can be considered, and similarly, the parallel line ′′ of the pitch fP 1 ′ , parallel lines from L 21 ′ to gP 2 ′ pitch
V′W′ can be considered as hP 2 ′ parallel lines′′, and these parallel lines′′,′′,′′,
The virtual parallelogram U′V′W′Q′ can be found from U′Q′. x- of the four vertices of this virtual parallelogram
Let the virtual coordinates in the y coordinate system be U′(x 1 , y 1 ),
If V' (x 2 , y 2 ), W' (x 3 , y 3 ), Q' (x 4 , y 4 ), then the virtual parallelogram UVWQ in Fig. 3a and 3b
The virtual parallelograms U′V′W′Q′ in the figure correspond,
This change is directly related to the refractive properties of the lens to be tested.
さてここで仮想4点に対し以下の係数と式を定
義する。 Now, the following coefficients and equations are defined for the four virtual points.
Aij=(pxi−xi)−(pxj−xi)
Aik=(pxi−xi)−(pxk−xk)
Bij=(pyi−yi)−(pyj−yi)
Bik=(pyi−yi)−(pyk−yk)
Cij=pxi−pxj
Cik=pxi−pxk
Dij=pyi−pyj
Dik=pyi−pyk (3a)式
ここにi、j、kはiを基準としてjもしくは
kをとるものとする。仮想4点より、12通りの組
合せが考えられる。A ij = ( p x i − x i ) − ( p x j − x i ) A ik = ( p x i − x i ) − ( p x k − x k ) B ij = ( p y i − y i ) − ( p y j − y i ) B ik = ( p y i − y i ) − ( p y k − y k ) C ij = p x i − p x j C ik = p x i − p x k D ij = p y i − p y j D ik = p y i − p y k (3a) Here, i, j, and k are assumed to be j or k with i as a reference. From the four virtual points, 12 combinations are possible.
上記(3a)式を用いれば、2つの主経線の屈
折力に関するZ1,Z2は以下の2次方程式で表示で
きる。 Using the above equation (3a), Z 1 and Z 2 regarding the refractive powers of the two principal meridians can be expressed by the following quadratic equation.
(CikDij−CijDik)(d/z)2+(AijDik+BijCij
−AikDij−BijCik)(d/z)+(AikBij−AijBik)=
0……(3b)式
ここで上記係数のカツコ式を以下のもので定義
する。 (C ik D ij −C ij D ik ) (d/z) 2 + (A ij D ik +B ij C ij
−A ik D ij −B ij C ik ) (d/z) + (A ik B ij −A ij B ik )=
0...Equation (3b) Here, the Katsuko equation of the above coefficient is defined as follows.
〔p、q〕≡pijqik−qijpik
〔p、q〕=−〔q、p〕
ここでp、qはそれぞれA、B、C、Dのいず
れかをとるものとすると、(3b)式は
〔C、D〕(d/z)2+{〔B、C〕−〔A、D〕
}(d/z)+〔A、B〕=0……(3c)式
として表わされる。 [p, q]≡p ij q ik −q ij p ik [p, q]=−[q, p] Here, if p and q are each A, B, C, or D, The formula (3b) is [C, D] (d/z) 2 + {[B, C] - [A, D]
}(d/z)+[A,B]=0...It is expressed as equation (3c).
dは、第1図で示すように、マスクMAと検出
面Dとの間の距離、zはマスクMAと、その焦線
までの距離をいう。 As shown in FIG. 1, d is the distance between the mask MA and the detection surface D, and z is the distance between the mask MA and its focal line.
従つて、第2図のように2組の投影平行直線群
L1′,L2′のピツチP1′,P2′と傾きm1′,m2′を検出
し、第3b図のように仮想投影四辺形を作り、そ
の平行四辺形を形成する4頂点より、(3)式の二次
方程式を解くことにより、2根z1,z2を求めるこ
とができる。この2根z1,z2から被検レンズTの
第1主経線R1及び第2主経線R2の屈折力D1,D2
はそれぞれ
D1=1/z1/△d/z1−1
D2=1/z2/△d/z2−1 ……(4)
として求めることができる。 Therefore, as shown in Figure 2, two sets of projected parallel straight lines
The pitches P 1 ′, P 2 ′ and the slopes m 1 ′, m 2 ′ of L 1 ′, L 2 ′ are detected, a virtual projection quadrilateral is created as shown in Figure 3b, and the parallelogram is formed. From the vertex, the two roots z 1 and z 2 can be found by solving the quadratic equation of equation (3). From these two roots z 1 , z 2 , the refractive powers D 1 , D 2 of the first principal meridian R 1 and second principal meridian R 2 of the tested lens T are obtained.
can be determined as D 1 =1/z 1 /Δd/z 1 −1 D 2 =1/z 2 /Δd/z 2 −1 (4), respectively.
また円周軸の角度(第1図の第1主経線R1
がX軸となす角度θとは=θ+90°の関係があ
る。)は
=1/2tan-1{〔B、D〕−〔A、C〕/〔A、D
〕+〔B、C〕}+90°……(5)
として求めることができる。 Also, the angle of the circumferential axis (first principal meridian R 1 in Figure 1)
The angle θ that it makes with the X axis has a relationship of =θ+90°. ) is = 1/2 tan -1 {[B, D] - [A, C] / [A, D
]+[B,C]}+90°...(5)
上述した第3a図、第3b図では、仮想平行四
辺形をもとめるのに、ピツチP1,P2,P1′及び
P2′に任意の倍率e、f、g、hをそれぞれ掛け
たが実際にはe=1、g=1として仮想平行四辺
形U0V0W0Q、及びU0′V0′W0′Q′を使つて演算し
た方が、処理はその分簡略化できる。 In Figures 3a and 3b described above, pitches P 1 , P 2 , P 1 ' and
P 2 ′ is multiplied by arbitrary magnifications e, f, g, and h, respectively, but in reality, e=1 and g=1, and the virtual parallelograms U 0 V 0 W 0 Q and U 0 ′V 0 ′W The process can be simplified by using 0′Q ′.
また、仮想平行四辺形の各頂点の座標をx0−y0
直交座標系、x−y直交座標系を使つて説明した
が、リニアセンサーS1,S2の配置にそつて斜交座
標系x′−y′座標系を考えると、x、y直交座標系
とx′−y′斜交座標系間の座標変換は第4図に示す
ようにx軸とx′軸が角度αで交差し、y軸とy′軸
が角度βで交差し、かつx′−y′座標系の原点O2は
x−y座標系の原点O1からx軸方向にξ、y軸
方向にηずれている。このときx′−y′座標系から
x−y座標系への座標変換は
x=x′sinα+y′sinβ+ξ
y=y′cosβ−x′cosα+η ……(6)
前記(3)式から
Aij=(pxi−xi)−(pxj−xj)
これに(6)式を代入して
Aij={(px′isinα+py′isinβ+ξ)−(x′isinα
+y′sinβ+ξ)}−{(px″ysinα
+py′jsinβ+ξ)−(x′jsinα−y′jsinβ+ξ)
}=sinα{(px′i−x′i)−(px′j−x′j)}
+sinβ{py′i−y′i)−(py′j−y′j)}=A′ij
sinα+B′ijsinβ……(7a)
またBij=(pyi−yi)−(pyj−yj)で
上記同様の計算で
Bij=cosβ{(py′i−y′i)−(py′j−y′j)}−co
sα{(px′i−x′i)−(px′j−x′j)}
=B′ijcosβ−A′ijcosα ……(7b)
以下同様に
Cij=C′ijsinα+D′ijsinβ ……(7c)
Dij=D′ijcosβ−C′ijcosα ……(7d)
となる。 Also, the coordinates of each vertex of the virtual parallelogram are x 0 −y 0
The explanation was made using the orthogonal coordinate system and x-y orthogonal coordinate system, but if we consider the oblique coordinate system x'-y' coordinate system along with the arrangement of linear sensors S 1 and S 2 , As shown in Figure 4, the coordinate transformation between the and The origin O 2 of the '-y' coordinate system is shifted by ξ in the x-axis direction and η in the y-axis direction from the origin O 1 of the x-y coordinate system. At this time, the coordinate transformation from the x'-y' coordinate system to the x-y coordinate system is x = x'sinα + y'sinβ + ξ y = y'cosβ - x'cosα + η ... (6) From equation (3) above, A ij = ( p x i −x i )−( p x j −x j ) Substituting equation (6) into this, A ij = {( p x′ i sinα+ p y′ i sinβ+ξ)−(x′ i sinα
+y′sinβ+ξ)}−{( p x″ y sinα + p y′ j sinβ+ξ)−(x′ j sinα−y′ j sinβ+ξ)
}=sinα{( p x′ i −x′ i )−( p x′ j −x′ j )} +sinβ{ p y′ i −y′ i )−( p y′ j −y′ j )}= A′ij
sinα+B′ijsinβ……(7a) Also, B ij = ( p y i −y i )−( p y j −y j ), and using the same calculation as above, B ij = cosβ {( p y′ i −y′ i ) −( p y′ j −y′ j )}−co
sα{( p x′ i −x′ i )−( p x′ j −x′ j )} =B′ijcosβ−A′ijcosα ……(7b) Similarly, C ij =C′ijsinα+D′ijsinβ …… (7c) D ij = D′ijcosβ−C′ijcosα ……(7d)
ここで〔C、D〕、〔B、C〕、〔A、D〕、〔A、
B〕を求めると、(7a)〜(7d)式から
〔C、D〕=CijDik−DijCik=(C′ijsinα+D′ijsin
β)(D′ikcosβ−C′ikcosα)−(D′ijcosβ
−C′ijcosα)(C′iksinα+D′iksinβ)=(sin
αsinβ+cosαsinβ)〔C、D′〕
同様に
〔B、C〕=(sinαsinβ+sinβcosα)〔A′、B′〕
〔A、D〕=sinαcosβ〔A、D〕−sinαcosα〔A′
、C′〕+sinβcosβ〔B′、D′〕−sinβcosα〔B′、
C′〕
〔A、B〕=(sinαcosβ+cosαsinβ)〔A′、B
′〕
また
〔B、C〕−〔A、D〕=(sinαcosβ+co
sαsinβ){(B′、C′〕−〔A′、D′〕}
従つて(3c)式は
sin(α+β)×{〔C′、D′〕(d/z)2
+(〔B′、C′〕−〔A′、D′〕)(d/z)+〔A′
、B′〕}=0……(8)
となり、{ }内は(3c)式と同一形式の二次方
程式となり、このことから(3c)式の二次方程式
は、座標系の取り方に無関係な不変方程式である
ことがわかる。このことは、検出器としての2本
のリニアセンサーの配置において、その配置の自
由度が非常に大きいことを示す。すなわち、従来
のように、2本のリニアセンサーをx−y座標系
と直交座標軸上におく必要はなく、x′−y′座標系
においてもよいことを意味するもので、リニアセ
ンサーの直交精度及び光軸合せはまつたく考えな
くとも、測定精度に無関係にすることができる。
そして測定に際しては被検レンズを測定光学系に
挿入しない状態の平行直線群パターンL1,L2を
斜交座標系x′−y′座標のx′軸、y′軸に配したリニ
アセンサーS1,S2で検出しておき、この検出から
つくられる仮想平行四辺形U、V、W、Qを基準
仮想平行四辺形とし、つぎに測定したい被検レン
ズを測定光学系に挿入し、このときの投影仮想平
行四辺形U′,V′,W′,Q′をつくり、基準仮想平
行四辺形と投影仮想平行四辺形とから被検レンズ
の屈折特性を求めるものである。そしてこのとき
両平行四辺形は任意に選択できる斜交座標系x′−
y′座標系に対してのみ座標系を考えていることと
なり、かつこの斜交座標系x′−y′は、上述したよ
うにその選択は被検レンズの屈折特性演算の内屈
折力計算のための二次方程式に対し、無関係な不
変式であり、本発明によればリニアセンサーS1,
S2の配置に対して、何ら組立上も、メンテナンス
上も調整を必要としないという非常に有利な効果
をもつ。 Here, [C, D], [B, C], [A, D], [A,
B], from equations (7a) to (7d), [C, D]=C ij D ik −D ij C ik = (C′ijsinα+D′ijsin
β) (D′ikcosβ−C′ikcosα)−(D′ijcosβ−C′ijcosα)(C′iksinα+D′iksinβ)=(sin
αsinβ+cosαsinβ) [C, D′] Similarly, [B, C] = (sinαsinβ+sinβcosα) [A′, B′] [A, D] = sinαcosβ[A, D]−sinαcosα[A′
,C′]+sinβcosβ[B′,D′]−sinβcosα[B′,
C′] [A, B] = (sinαcosβ+cosαsinβ) [A′, B
′] Also, [B, C] - [A, D] = (sinαcosβ+co
sαsinβ) {(B′, C′] − [A′, D′]}) Therefore, equation (3c) is sin (α + β) × {[C′, D′] (d/z) 2
+ ([B′, C′] − [A′, D′]) (d/z) + [A′
, B′]}=0...(8), and the inside of { } is a quadratic equation with the same form as equation (3c). From this, the quadratic equation of equation (3c) is dependent on the way the coordinate system is taken. It can be seen that these are unrelated invariant equations. This shows that the degree of freedom in the arrangement of the two linear sensors as detectors is very large. In other words, it is not necessary to place two linear sensors on the x-y coordinate system and orthogonal coordinate axes as in the past, but it is also possible to place the two linear sensors on the x'-y' coordinate system, which improves the orthogonal accuracy of the linear sensor. And optical axis alignment can be made irrelevant to measurement accuracy without much thought.
During measurement, a linear sensor S is used in which the parallel straight line group patterns L 1 and L 2 are arranged on the x' and y' axes of the oblique coordinate system 1 , S2 , and the virtual parallelograms U, V, W, and Q created from this detection are used as reference virtual parallelograms. Next, insert the test lens to be measured into the measurement optical system, and In this method, projected virtual parallelograms U', V', W', and Q' are created, and the refractive characteristics of the test lens are determined from the reference virtual parallelogram and the projected virtual parallelogram. In this case, the biparallelogram is in an oblique coordinate system x′−, which can be arbitrarily selected.
The coordinate system is considered only for the y′ coordinate system, and the selection of this oblique coordinate system According to the present invention, linear sensors S 1 ,
This has the very advantageous effect of not requiring any assembly or maintenance adjustments to the S2 arrangement.
被検レンズの円柱軸方向は、(5)式で与えられ
る。(5)式は直交座標系時の式であるが、斜交座標
系x′−y′にセンサーがある場合は、以下の式を使
つて斜交座標系で求めた結果を直交座標系を使用
したときの円柱軸として計算することができる。 The cylindrical axis direction of the lens to be tested is given by equation (5). Equation (5) is an equation for the orthogonal coordinate system, but if the sensor is located in the oblique coordinate system It can be calculated as a cylindrical axis when used.
θ=1/2tan-1×{cos2β〔B′、D′〕−cos(α−β
)・(〔A′、D′〕+〔B′、C′〕+cos2α〔A′、C′
〕/sin2α〔B′、D′〕+sin(α−β)(〔A′、D′
〕+〔B′、C′〕)−sin2α〔A′、C′〕}……(9)
円柱軸は上記(12)のθより
=θ+90°
としてもとめられる。θ=1/2 tan -1 × {cos2β[B′, D′]−cos(α−β
)・([A′, D′]+[B′,C′]+cos2α[A′,C′
]/sin2α[B′, D′]+sin(α−β)([A′, D′
]+[B′, C′])−sin2α[A′,C′]}……(9) The cylinder axis can be determined as =θ+90° from θ in (12) above.
次に、プリズム屈折力の測定原理を第5図をも
とに説明する。 Next, the principle of measuring prism refractive power will be explained based on FIG. 5.
xp−yp、x−y直交座標系によるプリズム値の
算定は、yp軸に対し、同じ角度γで対称に配置さ
れたピツチP1の平行直線群L1とピツチP2の平行
直線群L2のそれぞれいずれか1本の直線L11,L21
からe′P1にある直線,を、同様にf′P1で
を、g′P2で、を、h′P2で、を引き、仮想
平行四辺形の四頂点がxp軸、yp軸に一致
するようにとる。すなわち測定光軸Oに対し、仮
想平行四辺形が対称になるように作れば、この仮
想平行四辺形の中心は、測定光軸Oと一致してい
る。次に、被検レンズを測定して、投影平行直線
群L′1,L′2を検出し、投影平行直線L′11からe′P′1
にある直線′、′を引く、同様にf′P′1で直線
W′′,δ′P′2で′′h′P′2で′′を引き
仮想平行
四辺形′′′′をつくる。この仮想平行四辺形
の四頂点は、x−y座標系で′(x1、y1)、
V′(x2、y2)、′(x3、y3)、′(x4,y4)とな
り、この四頂点の座標から水平プリズム量PH、
及び垂直プリズム量PVは次式で表わされる。 x p - y p , the calculation of the prism value using the x- y orthogonal coordinate system is based on the group of parallel straight lines L 1 of pitch P 1 and the parallel straight lines of pitch P 2 , which are arranged symmetrically at the same angle γ with respect to the y p axis. One straight line each of group L 2 L 11 , L 21
Similarly, draw the straight line at e′P 1 from f′P 1 , g′P 2 , h′P 2 , and the four vertices of the virtual parallelogram are Take it to match the p- axis. That is, if a virtual parallelogram is made symmetrically with respect to the measurement optical axis O, the center of this virtual parallelogram will coincide with the measurement optical axis O. Next, the lens to be tested is measured to detect a group of parallel projection straight lines L′ 1 and L′ 2 , and from the parallel projection straight line L′ 11 to e′P′ 1
Draw straight lines ′, ′ at f′P′ 1 .
Subtract ′′ from W′′, δ′P′ 2 and ′′h′P′ 2 to create a virtual parallelogram ′′′′. The four vertices of this virtual parallelogram are ′(x 1 , y 1 ) in the x-y coordinate system,
V′ (x 2 , y 2 ), ′ (x 3 , y 3 ), ′ (x 4 , y 4 ), and from the coordinates of these four vertices, the horizontal prism amount P H ,
and the vertical prism amount P V is expressed by the following equation.
ここで、dはマスク面と検出面との距離であ
る。 Here, d is the distance between the mask surface and the detection surface.
斜交座標系x′−y′で測定した場合は、直交座標
系の場合と同様に、対称性の原理から、初期仮想
点を(px1、py1)(px2、py2)(px3、py3)、(px4、p
y4)
とおきp
x1+px2+px3+px4=0p
y1+py2+py3+py4=0 ……(12)
を満たすように仮想点を設定すればよい。そし
て、水平方向プリズムPH、垂直方向プリズムPV
は、それぞれ(10)式で与えられるから(12)式を(6)
式により変換すれば
となり、(10)式を同様に(6)式で変換すれば
となる。被検レンズを入れないときの初期仮想点
(pxi、pyi)の斜交座標系での座標(px′i、py′i)と
被
検レンズを測定系に挿入したときの測定座標の斜
交座標系における座標(x′i、y′i)との差である
から(13)、(14)式から次式が得られる。 When measuring in the oblique coordinate system x′−y′, the initial virtual point is defined as ( p x 1 , p y 1 )( p x 2 , p y 2 ) ( p x 3 , p y 3 ), ( p x 4 , p
y4 )
Set the virtual point so that p x 1 + p x 2 + p x 3 + p x 4 = 0 p y 1 + p y 2 + p y 3 + p y 4 = 0 ... (12) Bye. And horizontal prism P H , vertical prism P V
are given by equation (10), respectively, so equation (12) can be transformed into (6)
If you convert it using the formula So, if we convert equation (10) using equation (6) in the same way, we get becomes. Coordinates ( p x′ i , p y′ i ) of the initial virtual point ( p x i , p y i ) in the oblique coordinate system when the test lens is not inserted and when the test lens is inserted into the measurement system Since this is the difference between the measured coordinates of and the coordinates (x′ i , y′ i ) in the oblique coordinate system, the following equation can be obtained from equations (13) and (14).
この式がプリズム値を表わすものである。 This formula represents the prism value.
以上のべたように本願発明では、被検レンズの
屈折力測定には、座標系の取り方に無関係な不変
方程式で算出できるが、円柱軸、プリズム値にお
いて斜交−直交座標変換が必要となり、(12)式、
(15)式の変換が必要であるが、演算機構上複雑
であれば、斜交座標系での測定座標(x′、y′)か
ら第(6)式で直交座標変換したのち、直交座標系に
よる算出式(5)、(10)式を使つて乱視軸、プリズム値
を算出してもよい。 As described above, in the present invention, the refractive power of the tested lens can be calculated using an invariant equation that is independent of the coordinate system, but oblique-orthogonal coordinate transformation is required for the cylinder axis and prism value. Equation (12),
It is necessary to transform equation (15), but if the calculation mechanism is complicated, perform orthogonal coordinate transformation from the measurement coordinates (x′, y′) in the oblique coordinate system using equation (6), and then The astigmatism axis and prism value may be calculated using the system-based calculation formulas (5) and (10).
このように本願発明では、被検レンズを測定光
学系に挿入しない状態でマスク上の平行直線群
L1,L2から光軸Oに対し、対称な仮想平行四辺
形を作つておけば、次に被検レンズを測定光学系
に挿入し、投影平行直線像から相似的な投影仮想
平行四辺形を作れば、プリズム量が算出でき、こ
の算出に際しては被検レンズの第1、第2主経線
の屈折力やその傾き角は何ら知らなくとも単独に
測定できることを意味している。これは、従来の
レンズメーターでは、プリズム値の算出は、ま
ず、その測定しようとする被検レンズの屈折特性
を知つた上でなければ算出できなかつた点を考え
れば非常に有利であり、被検レンズの屈折特性算
出ステツプとプリズム値算出ステツプが独立に平
行して進めることができるため演算時間を大幅に
短縮できる。 In this way, in the present invention, the group of parallel straight lines on the mask is measured without inserting the test lens into the measurement optical system.
If a symmetrical virtual parallelogram is created from L 1 and L 2 with respect to the optical axis O, then the lens to be tested is inserted into the measurement optical system, and a similar projected virtual parallelogram is created from the projected parallel straight line image. By creating this, the amount of prism can be calculated, and this means that the amount of prism can be measured independently without knowing anything about the refractive power of the first and second principal meridians of the lens to be tested or its inclination angle. This is very advantageous considering that with conventional lensmeters, the prism value could only be calculated by knowing the refractive characteristics of the lens to be measured. Since the step of calculating the refractive characteristic of the detection lens and the step of calculating the prism value can be performed independently and in parallel, the calculation time can be significantly reduced.
また、本発明は、眼鏡レンズを測定するいわゆ
るレンズメーターに限定されるものでなく、広く
光学系の光学特性を測定する装置に応用しうるも
のである。 Further, the present invention is not limited to so-called lensmeters for measuring eyeglass lenses, but can be applied to a wide range of devices for measuring optical characteristics of optical systems.
また、仮想平行四辺形を作成するとき、直線
L11,L21にそれら直線の属する直線群のピツチを
n倍して、直線L11,L21の傾きに平行に仮想直線
を引くことにより仮想平行四辺形を作成したが、
仮想平行四辺形の作成方法はこれに限定されるも
のでなく、第3c図のように直線L11に対し、角
度βの傾きをもつ仮想直線l11を、また、直線L21
に対し角度αの傾きをもつ仮想直線l21を作り、
この作られた仮想直線l11,l21をもとにして仮想
平行四辺形uvwqを作成してもよいことは言うま
でもなく、これにより、本願の測定原理が変更を
うけるものではない。 Also, when creating a virtual parallelogram, a straight line
A virtual parallelogram was created by multiplying the pitch of the straight line group to which these straight lines belong to L 11 and L 21 by n and drawing a virtual straight line parallel to the slope of the straight lines L 11 and L 21 .
The method of creating a virtual parallelogram is not limited to this, but as shown in Fig. 3c, a virtual straight line l11 having an angle β with respect to the straight line L11 is created, and a straight line L21
Create a virtual straight line l 21 with an angle α to
It goes without saying that the virtual parallelogram uvwq may be created based on the created virtual straight lines l 11 and l 21 , but this does not change the measurement principle of the present application.
以下に、前述した測定原理に基づいた光学レン
ズの屈折特性測定装置の具体例を図に従つて詳細
に説明する。第6図は、本発明による装置の光学
系配置を示す図である。図において、2は、ドラ
イブ回路1により駆動される光源、例えばLED
等であり、光源より放射される光束は、リレーレ
ンズ3によつてピンホール4に集光される。ピン
ホール4は見かけ上の光源の大きさを、測定時の
光量、回折現象を考慮して適当な大きさとする為
のもので直径0.1〜0.3mm程度のものが用いられ
る。ピンホール4を出射する光束は、コリメータ
ーレンズ5によつて平行光束とされ、ミラー6に
より反射されて、光束制限マスク8に対して垂直
に入射される。光束制限マスク8は、前述したご
とく少なくとも2本の平行直線開口からなるスリ
ツト群を2組もち、且2組のスリツト群の傾きが
異なつている様なパターンを有している。この様
なパターンの一例を第7図に示す。第6図におい
て、7は、被検レンズであり、図示しないレンズ
受台等によつて固定されている。コリメーターレ
ンズ5より射出される平行光束は、被検レンズの
光学特性に応じて屈折された後、光束制限マスク
8によつて被検レンズの光学特性を検出する為に
必要な情報分が選択された後に検出面Sに到達す
る。検出面Sは、被検レンズの最強プラスパワー
より短くとる必要があるが、実際の検出素子等を
検出面Sに配置する事が物理的に不可能な場合が
ある。従つて、図では、リレーレンズ10、ハー
フミラー11によつて検出面Sと共役な面が、ラ
インセンサー12,13上に形成される様に構成
されている。ラインセンサー12,13として
は、直線型のCCD固体撮像素子等が用いられる。 Below, a specific example of a refractive characteristic measuring device for an optical lens based on the above-mentioned measurement principle will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 6 is a diagram showing the optical system arrangement of the device according to the invention. In the figure, 2 is a light source driven by the drive circuit 1, for example an LED.
The light beam emitted from the light source is focused on the pinhole 4 by the relay lens 3. The pinhole 4 is used to set the apparent size of the light source to an appropriate size in consideration of the amount of light during measurement and the diffraction phenomenon, and has a diameter of about 0.1 to 0.3 mm. The light flux exiting the pinhole 4 is made into a parallel light flux by the collimator lens 5, reflected by the mirror 6, and incident on the light flux limiting mask 8 perpendicularly. As described above, the light flux limiting mask 8 has two sets of slit groups each consisting of at least two parallel linear apertures, and has a pattern in which the two sets of slit groups have different inclinations. An example of such a pattern is shown in FIG. In FIG. 6, 7 is a lens to be tested, which is fixed by a lens holder (not shown) or the like. The parallel light beam emitted from the collimator lens 5 is refracted according to the optical characteristics of the lens to be tested, and then the amount of information necessary to detect the optical characteristics of the lens to be tested is selected by the light beam restriction mask 8. It reaches the detection surface S after being detected. Although the detection surface S needs to be shorter than the strongest positive power of the lens to be tested, it may be physically impossible to arrange an actual detection element or the like on the detection surface S. Therefore, in the figure, the relay lens 10 and the half mirror 11 are configured so that a surface conjugate to the detection surface S is formed on the line sensors 12 and 13. As the line sensors 12 and 13, linear CCD solid-state imaging devices or the like are used.
第7図は、光束制限マスク8のパターン及びラ
インセンサー12,13との検出面Sに於ける相
対位置関係を示す図である。光束制限マスク8は
平行な直線開口141,142からなるスリツト
群14、及び平行な直線開口151,152から
なるスリツト群15をもつている。第6図に於て
被検レンズ7に入射した平行光は、被検レンズ7
の光学特性に従つて屈折された後光束制限マスク
8の直線開口部141,142,151,152
によつて選択された光束のみが検出面Sに到達す
る。検出面には等価的に2本のラインセンサー1
2,13が第7図に示す様な配置となる様構成さ
れており、従つて、直線開口141はラインセン
サー12,13によつてa点、b点が検出され、
同様に直線開口142は、c点、d点が検出され
る。この様に直線開口の2点がラインセンサー上
の位置として検出されれば、それにより、直線の
方程式が決定され、又、2本の直線開口141,
142間のピツチをも演算処理を行なう事により
検出する事ができる。従つて2本の直線開口の直
線の方程式を求める事から演算処理により、光束
検知面S上に任意の位置に任意の直線を発生させ
る事が可能である。これは、スリツト群15にお
いても同様である。第8図には、ラインセンサー
12,13の出力をそれぞれa、bとして示して
ある。例えば、直線開口によるラインセンサー出
力波形のピークの位置が、ラインセンサー上の何
番目の素子に相当するかを検出する事によつて第
7図のa点〜d点をラインセンサー上の位置a′〜
d′として認識する事ができる。そしてa′とb′で直
線141の方程式を、c′とd′で直線142の方程
式をもとめることができる。 FIG. 7 is a diagram showing the pattern of the light flux limiting mask 8 and its relative positional relationship with the line sensors 12 and 13 on the detection surface S. The light flux limiting mask 8 has a slit group 14 consisting of parallel linear apertures 141 and 142, and a slit group 15 consisting of parallel linear apertures 151 and 152. In FIG. 6, the parallel light incident on the test lens 7 is
The straight apertures 141, 142, 151, 152 of the rear luminous flux limiting mask 8 are refracted according to the optical properties of
Only the luminous flux selected by reaches the detection surface S. There are equivalently two line sensors 1 on the detection surface.
2 and 13 are arranged as shown in FIG.
Similarly, for the straight aperture 142, points c and d are detected. If the two points of the straight aperture are detected as positions on the line sensor in this way, the equation of the straight line is determined, and the two straight apertures 141,
Pitches between 142 and 142 can also be detected by performing arithmetic processing. Therefore, it is possible to generate an arbitrary straight line at an arbitrary position on the light flux detection surface S by calculating the equation of the straight line between the two linear apertures. This also applies to the slit group 15. In FIG. 8, the outputs of the line sensors 12 and 13 are shown as a and b, respectively. For example, by detecting which element on the line sensor the peak position of the line sensor output waveform due to the linear aperture corresponds to, points a to d in FIG. ′~
It can be recognized as d′. Then, the equation of the straight line 141 can be found using a' and b', and the equation of the straight line 142 can be found using c' and d'.
ラインセンサーの配置としては、直線開口と平
行とならない様な配置であればよく、2本のセン
サー間の交差する角度は任意にえらばれる。又、
ラインセンサーは交差せず、第9図に示す様に平
行に配置されてもよい。この時は、ラインセンサ
ーは12,12′,13,13′の4本が必要とな
る。すなわち直線とは、2点が検知できれば決定
される事より、第6図の検出面Sにおいて直線開
口により制限された光線束の少なくとも2点と交
差する様なラインセンサーの配置であればよい。 The line sensors may be arranged so that they are not parallel to the straight aperture, and the angle at which the two sensors intersect can be selected arbitrarily. or,
The line sensors do not intersect and may be arranged in parallel as shown in FIG. At this time, four line sensors 12, 12', 13, and 13' are required. That is, since a straight line is determined as long as two points can be detected, the line sensor may be arranged so as to intersect at least two points of the light beam limited by the linear aperture on the detection surface S in FIG.
次に第10図を参照しながら、ラインセンサー
によつて検出された直線開口の直線の方程式より
仮想の直線を生成し、その直線の交点として、直
線開口と同一平面上に任意の4点を決定する方法
について述べる。第6図において、ラインセンサ
ー12,13によつてスリツト群14の直線開口
141,142の傾きM1とピツチP1が求まれば、
それにより、例えば、直線開口141を規準とし
それよりe×P1だけ離れた位置に傾きf×M1の
直線16を生成でき、又、その反対側にg×P1
だけ離れた位置に傾きf×M1の直線17を生成
する事ができる。同様な方法により、スリツト群
15の直線開口より算術的に生成される仮想の直
線18,19を生成する事ができる。ここでe、
f、gは任意の係数であるが、通常f=1つまり
直線開口と等しい傾きの直線が選ばれ、又、e及
びgについては、マスク8上で生成された直線1
6〜19が被検レンズを配しないときは機器軸す
なわち光束制限マスク8の中心24に対して対称
となる様に選ばれる。これにより被検レンズのプ
リズム屈折力の算出が容易に行なわれる様になる
のは、すでに述べた通りである。従つて、以上の
方法によつて生成された仮想直線16〜19の
各々の交点として点20〜点23の4点の座標を
求める事が可能となる。この4点20〜23は第
6図の検出面Sで検出された光束制限マスク8の
4本の直線開口より演算・算出された座標位置を
もつ為、被検レンズの光学特性によつて光束制限
マスク8を通つて検出面Sに到達する光束が屈折
されれば第10図に示す4点20〜23の座標位
置も、それに従つて変化する。これを第11図に
示す。光束制限マスク8上で算出される4点の基
準位置(0位置)を20〜23とした時、被検レ
ンズ7の光学特性によつて屈折された光線束によ
つて検出面Sにて検出・算出された4点を20′
〜23′で表わしている。従つてこの座標位置の
変化より、前記の式(3)、(4)、(5)を解法する事によ
り被検レンズの球面屈折力、円柱屈折力及び円柱
軸方向が求められる。又、プリズム屈折力を表わ
す、第11図24から24′への変化量は前記の
式より求める事ができる。第11図に於て4点の
基準位置(0位置)20〜23は光束制限マスク
8のパターン形式から算出する方法をとらず、予
め、被検レンズを光路より除去した状態で検出面
で検出、算出される4点の座標を記憶しておき、
それを4点の基準位置としてそれ以後の被検レン
ズの光学特性を測定する様にすれば、前記の式(3)
は、2本のラインセンサーがつくる座標系に対し
て全く不変となる為組立時にラインセンサーの交
差角、及び交差位置の管理を一切行なう必要がな
くなるという大きな利点を得る事ができる。 Next, while referring to Fig. 10, a virtual straight line is generated from the equation of the straight line of the straight aperture detected by the line sensor, and any four points on the same plane as the straight aperture are set as the intersection points of the straight line. We will explain how to decide. In FIG. 6, if the inclination M 1 and pitch P 1 of the linear openings 141 and 142 of the slit group 14 are determined by the line sensors 12 and 13,
As a result, for example, a straight line 16 with an inclination of f×M 1 can be generated at a position e×P 1 away from the straight aperture 141 as a reference, and a straight line 16 with an inclination of f×M 1 can be generated on the opposite side.
A straight line 17 with an inclination of f×M 1 can be generated at a position separated by . By a similar method, virtual straight lines 18 and 19 can be generated arithmetically from the straight line apertures of the slit group 15. Here e,
Although f and g are arbitrary coefficients, usually f=1, that is, a straight line with the same slope as the straight aperture, is selected, and for e and g, the straight line 1 generated on the mask 8 is selected.
6 to 19 are selected so as to be symmetrical with respect to the instrument axis, that is, the center 24 of the light flux limiting mask 8 when no test lens is arranged. As already mentioned, this makes it easier to calculate the prism refractive power of the lens to be tested. Therefore, it is possible to obtain the coordinates of the four points 20 to 23 as the intersection points of each of the virtual straight lines 16 to 19 generated by the above method. These four points 20 to 23 have coordinate positions calculated from the four linear apertures of the light flux limiting mask 8 detected on the detection surface S in FIG. When the light beam reaching the detection surface S through the restriction mask 8 is refracted, the coordinate positions of the four points 20 to 23 shown in FIG. 10 also change accordingly. This is shown in FIG. When the four reference positions (0 positions) calculated on the light flux limiting mask 8 are set to 20 to 23, detection is made on the detection surface S by a light beam refracted by the optical characteristics of the test lens 7.・The calculated 4 points are 20′
~23'. Therefore, from this change in coordinate position, the spherical refractive power, cylindrical refractive power, and cylindrical axis direction of the test lens can be determined by solving the above equations (3), (4), and (5). Further, the amount of change from 24 to 24' in FIG. 11, which represents the prism refractive power, can be determined from the above equation. In Fig. 11, the four reference positions (0 position) 20 to 23 are not calculated from the pattern format of the light flux limiting mask 8, but are detected on the detection surface with the test lens removed from the optical path. , memorize the coordinates of the four calculated points,
If the optical characteristics of the lens to be tested are measured from then on using these four reference positions, the above formula (3) can be obtained.
Since it is completely unchanged with respect to the coordinate system created by the two line sensors, there is a great advantage that there is no need to manage the intersecting angle and intersecting position of the line sensors at the time of assembly.
第12図に、以上のごとき演算処理を行なう為
の処理回路のブロツク図を簡単に示す。 FIG. 12 briefly shows a block diagram of a processing circuit for performing the above-described arithmetic processing.
ラインセンサードライバー25,26によつて
駆動されるラインセンサー12,13は、第9図
に示すごとき、光束制限マスクの直線開口による
信号を信号ライン120,130に送出する。2
7はアナログスイツチであり、マイクロプロセツ
サー29によつてコントロールされる。マイクロ
プロセツサ29は、ラインセンサー12をドライ
ブするドライバー25よりラインセンサーの走査
開始パルス121により割込を受付ると、アナロ
グスイツチを制御して、ラインセンサー12の出
力がA/D変換器28に入力される様にする。
A/D変換器28は、ラインセンサーの1素子毎
の出力をアナログ−デジタル変換し、変換された
デジタル値をマイクロプロセツサーに供給する。
ここで、A/D変換器28は、8ビツト(1/256)
程度の分解能をもち、かつラインセンサーの走査
速度より速い変換時間を有するものが選ばれる。
マイクロプロセツサー29は、1素子毎にデジタ
ル値に変換されたラインセンサー12の出力を読
み込み、RAM(ランダムアクセスメモリー)等
で構成されるデーターメモリー30に逐次格納す
る。従つて、データーメモリー30には、あらか
じめ定められた位置(番地)より、ラインセンサ
ーの最初の素子による出力から順にデジタル値と
して格納される。例えば、ラインセンサーが1728
素子のものであるなら、1728個のデーターの取り
込みが終了すると、マイクロプロセツサー29
は、それ以上のデーターの取り込みをやめ、ライ
ンセンサー13を駆動する走査開始パルス131
により割込が駆動されるのを待つ。割込を受付る
とアナログスイツチ27を制御しラインセンサー
13の出力をデジタル値としてデーターメモリー
30に格納する。以上の動作によつてラインセン
サー12,13の素子毎の出力が全てデーターメ
モリー30に格納された事になる。以後演算回路
は、データーメモリーに書込まれたデーターを基
にして以下の処理を行なう。 Line sensors 12 and 13 driven by line sensor drivers 25 and 26 send signals to signal lines 120 and 130 based on the linear apertures of the light flux limiting masks, as shown in FIG. 2
7 is an analog switch, which is controlled by the microprocessor 29. When the microprocessor 29 receives an interrupt from the line sensor scan start pulse 121 from the driver 25 that drives the line sensor 12, it controls the analog switch so that the output of the line sensor 12 is sent to the A/D converter 28. Make it so that it is input.
The A/D converter 28 converts the output of each element of the line sensor from analog to digital, and supplies the converted digital value to the microprocessor.
Here, the A/D converter 28 is 8 bits (1/256)
A sensor is selected that has a certain level of resolution and a conversion time faster than the scanning speed of the line sensor.
The microprocessor 29 reads the output of the line sensor 12, which is converted into a digital value for each element, and sequentially stores it in a data memory 30 composed of a RAM (random access memory) or the like. Therefore, the data memory 30 stores the output from the first element of the line sensor as a digital value from a predetermined position (address). For example, line sensor is 1728
If it is from an element, once the 1728 data have been captured, the microprocessor 29
is a scan start pulse 131 that stops further data acquisition and drives the line sensor 13.
wait for the interrupt to be driven by When an interrupt is received, the analog switch 27 is controlled and the output of the line sensor 13 is stored in the data memory 30 as a digital value. Through the above operations, all outputs of each element of the line sensors 12 and 13 are stored in the data memory 30. Thereafter, the arithmetic circuit performs the following processing based on the data written to the data memory.
(1) 光束制限マスクの直線開口によつて生ずる第
8図に示す様なラインセンサー出力波形の中心
位置がラインセンサーの素子の何番目に位置す
るかを検出する。(1) Detect which element of the line sensor the center position of the line sensor output waveform as shown in FIG. 8, which is generated by the linear aperture of the light flux limiting mask, is located.
(2) 2本のラインセンサーが作る座標系に於て、
各直線開口の直線の方程式を求める。(2) In the coordinate system created by the two line sensors,
Find the equation of the straight line for each straight aperture.
(3) すでに述べた方法により、第10図の16〜
19のごとき仮想直線の方程式を生成し、それ
らの交点として第11図に示す4点20′〜2
3′の座標位置を求め、それより、その中心位
置24′を求める。(3) By the method already described, 16 to 16 in Figure 10
19 is generated, and the four points 20' to 2 shown in FIG.
The coordinate position of 3' is determined, and from there, the center position 24' is determined.
(4) あらかじめ算出、記憶されている4点の基準
位置20〜23及び24の座標位置と前項(3)で
求められた20′〜23′,24′の座標位置よ
り前記の式にしたがつて演算し、被検レンズの
球面度数S、円柱度数C、乱視軸方向A、及び
プリズム屈折力Px、Pyを求める。(4) Based on the coordinate positions of the four reference positions 20 to 23 and 24 calculated and stored in advance and the coordinate positions of 20' to 23' and 24' obtained in the previous section (3), the above formula is used. Then, calculate the spherical power S, cylindrical power C, astigmatic axis direction A, and prism refractive powers Px and Py of the lens to be tested.
以上の処理により求められた各値は、第12図
に示す、表示器32、印刷装置33に出力され
る。以上の処理は、全てプログラムメモリー31
に記録されているプログラムに従つて行なわれ
る。マイクロプロセツサーによつて以上の様な処
理を行なう事は特殊なものでなく、関連する業務
にたずさわるものにとつては、容易に達成できる
ものである。 Each value obtained through the above processing is output to the display 32 and printing device 33 shown in FIG. All of the above processing is performed by the program memory 31.
It is carried out according to the program recorded in . It is not unusual for a microprocessor to perform the above processing, and can be easily accomplished by those involved in related work.
第13図に本発明に於て用いられる他の光束制
限スリツトの一例を示す。本例においては、スリ
ツト群14,15はそれぞれ多数本の直線開口
と、直線開口配列の基準位置を与えるその他の直
線開口と弁別可能な1本の直線開口34及び35
から構成されている。 FIG. 13 shows an example of another luminous flux limiting slit used in the present invention. In this example, the slit groups 14 and 15 each include a large number of straight apertures and one straight aperture 34 and 35 that can be distinguished from other straight apertures that provide reference positions for the linear aperture array.
It consists of
第7図に示すごとき光束制限マスクでは、最少
必要な情報量に対して冗長度が少なく、例えば、
第7図に於て検出点a〜d等にごみが付着したり
する情報量不足により被検レンズの光学特性の測
定が不可能となる可能性が強い。又、第6図の様
な構成による光学特性測定装置では、高精度を求
めるなら検出面Sに於て被検レンズによる光束の
変化をラインセンサー上で数ミクロン以下の精度
で検出する必要がある。従つて第10図の様に多
数の直線開口を設け、ホコリの付着等による特異
点の除去、及び、ラインセンサー上で検出される
多数の検出点より統計的な処理を行なう事によつ
て測定の精度、信頼性を向上させる事ができる。
例えば、スリツト群14,15を構成する直線開
口の傾き及びピツチを等しくしておけば、2つの
スリツト群を構成する各直線開口のピツチは、検
出誤差がなければ、すべて同ピツチとしてライン
センサー上で検出されるはずである。しかし、光
束制限マスクに付着するごみや、マスクを照明す
る照明光のむら、及びラインセンサーの各素子間
の感度むら等によつて検出されたピツチは誤差を
含んだものとなる。従つてピツチが他のものより
大きく異なるものに対しては、特異点として除去
し、その他のものに対して例えば算術平均なり最
少二乗法なりの処理をほどこした後に基準直線開
口34,35を基準としてすでに記述した架空直
線を生成すれば精度、信頼性を向上させる事がで
きる。 The light flux limiting mask shown in FIG. 7 has little redundancy for the minimum amount of information required, for example,
In FIG. 7, there is a strong possibility that it will be impossible to measure the optical characteristics of the lens to be tested due to insufficient information such as dust adhering to the detection points a to d. In addition, in an optical characteristic measuring device configured as shown in Fig. 6, if high accuracy is desired, it is necessary to detect changes in the luminous flux due to the lens to be tested on the detection surface S with an accuracy of several microns or less on the line sensor. . Therefore, as shown in Figure 10, measurements can be made by providing a large number of straight apertures, removing singular points due to adhesion of dust, etc., and performing statistical processing from the large number of detection points detected on the line sensor. It is possible to improve the accuracy and reliability of
For example, if the inclinations and pitches of the straight apertures that make up the slit groups 14 and 15 are made equal, the pitches of the straight apertures that make up the two slit groups will all be the same on the line sensor unless there is a detection error. should be detected. However, the detected pitch contains errors due to dust adhering to the light flux limiting mask, unevenness in the illumination light illuminating the mask, uneven sensitivity between each element of the line sensor, and the like. Therefore, if the pitch is significantly different from the others, it is removed as a singular point, and after applying processing such as arithmetic mean or least squares method to the other points, the reference straight apertures 34 and 35 are used as the reference point. The accuracy and reliability can be improved by generating the imaginary straight line already described as .
第14図は本発明の他の実施例を示すもので第
6図のミラー9以降の検出手段の構成を変えたも
のである。この実施例においては上述の実施例の
ように2本のリニアセンサーを使用せず、1本の
リニアセンサー12のみを使用する実施例であ
り、センサー12の前に平行平面ガラス200を
配し、この平行平面ガラス200を回転すること
により、光束をセンサー12上で平行移動させ
る。このことは、第15図に示すように実質的に
リニアセンサー12を平行移動することと等価で
ありこれにより、それぞれの投影平行直線像につ
き、2点検出できもつて直線が決定できる。また
平行平面ガラスを使うかわりにセンサー自身を平
面内に移動させてもよい。 FIG. 14 shows another embodiment of the present invention, in which the configuration of the detection means after the mirror 9 in FIG. 6 is changed. In this embodiment, instead of using two linear sensors as in the above-mentioned embodiment, only one linear sensor 12 is used, and a parallel plane glass 200 is arranged in front of the sensor 12. By rotating this parallel plane glass 200, the light flux is translated in parallel on the sensor 12. This is equivalent to substantially moving the linear sensor 12 in parallel as shown in FIG. 15, and thereby, for each projected parallel straight line image, two points can be detected and a straight line can be determined. Also, instead of using parallel plane glass, the sensor itself may be moved within the plane.
以上述べたように本発明の光学特性測定方法及
びそのための装置によれば、投影像検出用の二本
のリニアセンサーの配置が被検レンズの光学特性
の測定に関し何らの制限も受けず、また何らの調
整も必要とせず、リニアセンサーで直線パターン
を検出するため検出情報量が大きくかつノイズに
強くなる。さらに、複数の平行直線郡と投影平行
直線郡との両者のピツチと傾きの変化は被検レン
ズの屈折力のみに起因し、被検レンズのプリズム
量には何ら影響されない。逆に、被検レンズのプ
リズム量により平行直線郡と投影直線群とは平行
移動するのみで、ピツチと傾きには何ら変化しな
い。それ故、平行直線郡と投影平行直線郡との間
のピツチと傾きの変化を測定することによつて被
検レンズの屈折力を算出でき、また平行直線郡と
投影平行直線郡との間の平行移動量を測定するこ
とによつて被検レンズのプリズム量を算出でき、
これらは互いに別個独立に行うことができる。換
言すれば、プリズム値算出と屈折力算出が同時に
平行して演算できるため算出時間が短縮できると
いうすぐれた効果を有する。 As described above, according to the method for measuring optical properties and the apparatus therefor of the present invention, the arrangement of the two linear sensors for detecting the projected image is not subject to any restrictions regarding the measurement of the optical properties of the lens to be tested. No adjustment is required, and the linear sensor detects a straight pattern, so the amount of detected information is large and it is resistant to noise. Further, changes in pitch and inclination of both the plurality of parallel straight lines and the projected parallel straight lines are caused only by the refractive power of the lens to be tested, and are not affected by the amount of prism of the lens to be tested. Conversely, the group of parallel straight lines and the group of projected straight lines only move in parallel depending on the amount of prism of the lens to be tested, but the pitch and inclination do not change at all. Therefore, the refractive power of the test lens can be calculated by measuring the change in pitch and inclination between the parallel straight lines and the projected parallel straight lines, and By measuring the amount of parallel movement, the amount of prism of the tested lens can be calculated.
These can be performed separately and independently of each other. In other words, since prism value calculation and refractive power calculation can be performed simultaneously and in parallel, there is an excellent effect that calculation time can be shortened.
第1図及び第2図は本発明の原理を示す投影系
の斜視図、第3図a,b,cは本発明によつて光
学特性が測定できることを示すマスクパターンの
投影とリニアセンサーの関係の概略図、第4図は
直交座標系と斜交座標系の関係を示す図、第5図
はマスクパターンと仮想平行四辺形の関係を示す
図、第6図は本発明の一実施例を示す光学系の概
略図、第7図はマスクパターンの一例を示す正面
図、第8図はセンサーによる検出パルスを示す
図、第9図はラインセンサーの他の配置例を示す
図、第10図及び第11図は本発明の原理による
測定を説明するための概略図、第12図は演算回
路の一例を示すブロツク図、第13図はマスクパ
ターンの他の例を示す正面図、第14図は本発明
の他の実施例を示す光学系の一部の概略図、第1
5図はリニアセンサーの平行移動を行なう例を示
す図である。
2……光源、5……コリメータレンズ、7……
被検レンズ、8……光束制限マスク、S……検出
面、12,13……リニアセンサー。
Figures 1 and 2 are perspective views of a projection system showing the principle of the present invention, and Figures 3 a, b, and c show the relationship between the projection of a mask pattern and the linear sensor, showing that optical characteristics can be measured by the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between an orthogonal coordinate system and an oblique coordinate system, FIG. 5 is a diagram showing the relationship between a mask pattern and a virtual parallelogram, and FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a front view showing an example of a mask pattern, FIG. 8 is a diagram showing pulses detected by the sensor, FIG. 9 is a diagram showing another arrangement example of the line sensor, and FIG. 10 is a schematic diagram of the optical system shown in FIG. 11 is a schematic diagram for explaining measurement according to the principle of the present invention, FIG. 12 is a block diagram showing an example of an arithmetic circuit, FIG. 13 is a front view showing another example of a mask pattern, and FIG. 14 1 is a schematic diagram of a part of an optical system showing another embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a diagram showing an example of parallel movement of a linear sensor. 2...Light source, 5...Collimator lens, 7...
Test lens, 8...Light flux limiting mask, S...Detection surface, 12, 13...Linear sensor.
Claims (1)
ーター手段と; 該コリメーター手段からの光束の一部を選択す
るマスク手段と; 該コリメーター手段と該マスク手段との間に被
検光学系を保持する保持手段と; 該マスク手段で選択された光束を検出する検出
手段と; 該検出手段の検出結果から該被検光学系の光学
特性を演算する演算手段と を有する光学系の光学特性測定装置において: 前記マスク手段は、複数の平行直線を1組とす
る平行直線群を複数組仮想的に交差するように配
置して成るマスクパターンを有し; 前記検出手段は、 2本のリニアセンサを有し、 第1のリニアセンサは第1測定光路の光軸に略
垂直な平面内にあり、 第2のリニアセンサは前記第1リニアセンサと
前記マスク手段との間に配置された光路分割手段
によつて分割された第2測定光路の光軸に略垂直
な平面に配置され、かつ 前記第1と第2のリニアセンサは光学的に交差
しており、 前記第1と第2のリニアセンサは共働して前記
マスクパターンで選択されそれら自身に投影され
た前記平行直線群に対応した投影平行直線群の
各々の投影直線上の少なくとも2点の投影点を検
出し; 前記演算手段は、 前記検出投影点から各々の前記投影直線の方程
式を求め、 前記方程式に基づいて前記投影平行直線群のピ
ツチと傾きの変化を求め、 これらの変化から前記被検光学系の光学特性を
求める ことを特徴とする光学系の光学特性測定装置。 2 光源からの光を平行光束とするためのコリメ
ーター手段と; 該コリメーター手段からの光束の一部を選択す
るマスク手段と; 該コリメーター手段と該マスク手段との間に被
検光学系を保持する保持手段と; 該マスク手段で選択された光束を検出する検出
手段と; 該検出手段の検出結果から該被検光学系の光学
特性を演算する演算手段と を有する光学系の光学特性測定装置において: 前記マスク手段は、複数の平行直線を1組とす
る平行直線群を複数組仮想的に交差するように配
置して成るマスクパターンを有し; 前記検出手段は、 測定光路の光軸に略垂直な平面内に配置された
互いに平行な複数本のリニアセンサで構成されお
り、 前記リニアセンサは共働して前記マスクパター
ンで選択されそれら自身に投影された前記平行直
線群に対応した投影平行直線群の各々の投影直線
上の少なくとも2点の投影点を検出し; 前記演算手段は、 前記検出投影点から各々の前記投影直線の方程
式を求め、 前記方程式に基づいて前記投影平行直線群のピ
ツチと傾きの変化を求め、 これらの変化から前記被検光学系の光学特性を
求める ことを特徴とする光学系の光学特性測定装置。 3 光源からの光を平行光束とするためのコリメ
ーター手段と; 該コリメーター手段からの光束の一部を選択す
るマスク手段と; 該コリメーター手段と該マスク手段との間に被
検光学系を保持する保持手段と; 該マスク手段で選択された光束を検出する検出
手段と; 該検出手段の検出結果から該被検光学系の光学
特性を演算する演算手段と を有する光学系の光学特性測定装置において: 前記マスク手段は、複数の平行直線を1組とす
る平行直線群を複数組仮想的に交差するように配
置して成るマスクパターンを有し; 前記検出手段は、 測定光路の光軸に略垂直な平面内に配置された
1本のリニアセンサと、 前記リニアセンサと前記マスク手段で選択され
た光束とを相対的に移動させる移動手段とを有
し、 前記リニアセンサは少なくとも2箇所の相対的
に移動位置で前記マスクパターンで選択されそれ
ら自身に投影された前記平行直線群に対応した投
影平行直線群の各々の投影直線上の少なくとも2
点の投影点を検出し; 前記演算手段は、 前記検出投影点から各々の前記投影直線の方程
式を求め、 前記方程式に基づいて前記投影平行直線群のピ
ツチと傾きの変化を求め、 これらの変化から前記被検光学系の光学特性を
求める ことを特徴とする光学系の光学特性測定装置。 4 前記移動手段は、前記リニアセンサと前記マ
スク手段との間に配置された光束シフト手段であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載
の光学系の光学特性測定装置。 5 前記演算手段は、前記投影平行直線群のピツ
チと傾きの変化から前記被検光学系の屈折特性を
求めることを特徴とする特許請求の範囲第1項な
いし第4項いずれかに記載の光学系の光学特性測
定装置。 6 前記演算手段は、前記投影直線の方程式と前
記投影平行直線群のピツチと傾きとから仮想平行
四辺形を作り、前記仮想平行四辺形の、前記被検
光学系が前記測定光路内に存在しない場合と存在
する場合との、形状の変化から前記被検光学系の
屈折特性を求めることを特徴とする特許請求の範
囲第5項記載の光学系の光学特性測定装置。 7 前記演算手段は、前記投影直線のピツチと傾
きに基づいて仮想平行四辺形を作り、前記仮想平
行四辺形の、前記被検光学系が前記測定光路内に
存在しない場合と存在する場合との、位置の変化
から前記被検光学系のプリズム特性を求めること
を特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第4項
いずれかに記載の光学系の光学特性測定装置。 8 前記平行直線群の交差角は前記測定光軸を含
む面により同角度に2分割されたことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項ないし第7項いずれかに
記載の光学系の光学特性測定装置。 9 前記平行直線群の各群には少なくとも1本
の、他の直線と判別可能な直線を有することを特
徴とする特許請求の範囲第1項ないし第8項いず
れかに記載の光学系の光学特性測定装置。[Claims] 1. Collimator means for collimating light from a light source; Mask means for selecting a part of the light beam from the collimator means; Collimator means and mask means; holding means for holding the optical system to be tested between; detection means for detecting the light beam selected by the masking means; and calculation means for calculating optical characteristics of the optical system to be tested from the detection results of the detection means. In the optical characteristic measuring device for an optical system, the mask means has a mask pattern formed by arranging a plurality of groups of parallel straight lines, each of which includes a plurality of parallel straight lines, so as to virtually intersect; the detection means; has two linear sensors, the first linear sensor is located in a plane substantially perpendicular to the optical axis of the first measurement optical path, and the second linear sensor is located between the first linear sensor and the mask means. The first and second linear sensors are arranged on a plane substantially perpendicular to the optical axis of the second measurement optical path divided by the optical path dividing means arranged between them, and the first and second linear sensors optically intersect, The first and second linear sensors cooperate to detect at least two projected points on each projected line of a group of projected parallel straight lines corresponding to the group of parallel straight lines selected by the mask pattern and projected onto themselves. detecting; the calculation means: determines an equation of each of the projection straight lines from the detected projection point; determines changes in the pitch and slope of the group of projected parallel straight lines based on the equation; An optical property measuring device for an optical system, characterized by determining the optical properties of the system. 2. Collimator means for collimating light from the light source; Mask means for selecting part of the light beam from the collimator means; Optical system to be tested between the collimator means and the mask means. an optical characteristic of an optical system comprising: a holding means for holding; a detecting means for detecting the light beam selected by the masking means; and an arithmetic means for calculating the optical characteristic of the optical system to be tested from the detection result of the detecting means. In the measuring device: The masking means has a mask pattern formed by arranging a plurality of groups of parallel straight lines so as to virtually intersect each other; The detecting means includes: It is composed of a plurality of mutually parallel linear sensors arranged in a plane substantially perpendicular to the axis, and the linear sensors cooperate to correspond to the group of parallel straight lines selected by the mask pattern and projected onto themselves. detect at least two projection points on each projected straight line of a group of projected parallel straight lines; the calculation means: determines an equation of each of the projected straight lines from the detected projection points, and calculates the projected parallel line based on the equation; What is claimed is: 1. An optical characteristic measuring device for an optical system, comprising: determining changes in pitch and slope of a group of straight lines, and determining optical characteristics of the optical system under test from these changes. 3. Collimator means for collimating light from the light source; Mask means for selecting part of the light beam from the collimator means; Optical system to be tested between the collimator means and the mask means. an optical characteristic of an optical system comprising: a holding means for holding; a detecting means for detecting the light beam selected by the masking means; and an arithmetic means for calculating the optical characteristic of the optical system to be tested from the detection result of the detecting means. In the measuring device: The masking means has a mask pattern formed by arranging a plurality of groups of parallel straight lines so as to virtually intersect each other; The detecting means includes: one linear sensor arranged in a plane substantially perpendicular to the axis; and a moving means for relatively moving the linear sensor and the light beam selected by the masking means, the linear sensor having at least two At least two projection straight lines on each of a group of projected parallel straight lines corresponding to the group of parallel straight lines selected in the mask pattern and projected onto themselves at a relatively moved position of the spot.
detecting a projection point of a point; the calculating means: determining an equation of each of the projected straight lines from the detected projection point; determining changes in the pitch and slope of the group of projected parallel straight lines based on the equation; and calculating these changes. An optical characteristic measuring device for an optical system, characterized in that the optical characteristic of the optical system to be tested is determined from the following. 4. The optical characteristic measuring device for an optical system according to claim 3, wherein the moving means is a light flux shifting means arranged between the linear sensor and the mask means. 5. The optical system according to any one of claims 1 to 4, wherein the calculation means calculates the refractive characteristics of the optical system to be tested from changes in pitch and inclination of the group of projected parallel straight lines. System optical property measuring device. 6. The calculation means creates a virtual parallelogram from the equation of the projection straight line and the pitch and inclination of the group of projected parallel straight lines, and determines that the optical system under test of the virtual parallelogram does not exist in the measurement optical path. 6. The apparatus for measuring optical characteristics of an optical system according to claim 5, wherein the refractive characteristics of the optical system to be tested are determined from changes in shape between cases. 7. The calculation means creates a virtual parallelogram based on the pitch and inclination of the projection straight line, and calculates the difference between the virtual parallelogram when the optical system to be measured is not present in the measurement optical path and when it is present. 5. An optical characteristic measuring device for an optical system according to claim 1, wherein the prism characteristic of the optical system to be tested is determined from a change in position. 8. Optical characteristics of the optical system according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the intersection angle of the group of parallel straight lines is divided into two equal angles by a plane including the measurement optical axis. measuring device. 9. The optical system according to any one of claims 1 to 8, wherein each group of the parallel straight lines has at least one straight line that can be distinguished from other straight lines. Characteristic measuring device.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3022381A JPS57144435A (en) | 1981-03-03 | 1981-03-03 | Optical characteristic measuring device for optical system |
| US06/353,505 US4601575A (en) | 1981-03-03 | 1982-03-01 | Apparatus for measuring the characteristics of an optical system |
| DE8282101639T DE3275320D1 (en) | 1981-03-03 | 1982-03-03 | An apparatus for measuring the characteristics of an optical system |
| EP82101639A EP0059480B1 (en) | 1981-03-03 | 1982-03-03 | An apparatus for measuring the characteristics of an optical system |
| DE198282101639T DE59480T1 (en) | 1981-03-03 | 1982-03-03 | DEVICE FOR MEASURING THE CHARACTERISTICS OF AN OPTICAL SYSTEM. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3022381A JPS57144435A (en) | 1981-03-03 | 1981-03-03 | Optical characteristic measuring device for optical system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57144435A JPS57144435A (en) | 1982-09-07 |
| JPH0330099B2 true JPH0330099B2 (en) | 1991-04-26 |
Family
ID=12297714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3022381A Granted JPS57144435A (en) | 1981-03-03 | 1981-03-03 | Optical characteristic measuring device for optical system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57144435A (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3880525A (en) * | 1974-05-08 | 1975-04-29 | American Optical Corp | Method and apparatus for determining the refractive characteristics of a lens |
-
1981
- 1981-03-03 JP JP3022381A patent/JPS57144435A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57144435A (en) | 1982-09-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3511450B2 (en) | Position calibration method for optical measuring device | |
| JP3161602B2 (en) | 3D scanning system | |
| US4812042A (en) | Holographic interferometer | |
| JP4729318B2 (en) | Position measuring device | |
| JP3435019B2 (en) | Lens characteristic measuring device and lens characteristic measuring method | |
| US6636310B1 (en) | Wavelength-dependent surface contour measurement system and method | |
| JPH06109454A (en) | Method for measuring optical surface feature of mirror and device for determining said feature | |
| US5076689A (en) | Off axis mirror alignment | |
| US4281926A (en) | Method and means for analyzing sphero-cylindrical optical systems | |
| GB2090497A (en) | Checking correspondence of sighting and target lines | |
| JP2907545B2 (en) | Method and apparatus for inspecting an optical element or system | |
| JPH0514217B2 (en) | ||
| CN114413763A (en) | A five-degree-of-freedom measurement system and method based on two-dimensional absolute grating | |
| US6924897B2 (en) | Point source module and methods of aligning and using the same | |
| JPH0238212B2 (en) | ||
| JP5098174B2 (en) | 3D shape measuring device | |
| JP4311952B2 (en) | 3D coordinate measurement method | |
| JPH0330099B2 (en) | ||
| JP7244954B2 (en) | Position measurement method and parts | |
| US20220179202A1 (en) | Compensation of pupil aberration of a lens objective | |
| JPH06174430A (en) | Center thickness measuring method and apparatus used therefor | |
| JP7289780B2 (en) | Eccentricity measuring method and eccentricity measuring device | |
| JPH07332954A (en) | Displacement inclination measuring method and device | |
| JP3349235B2 (en) | Interference measurement method | |
| JPH0222328B2 (en) |