用於測量透鏡的基本數據的方法和裝置的製作方法
2023-07-15 02:32:46
專利名稱：用於測量透鏡的基本數據的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及對用於視覺校正的透鏡，例如眼鏡或隱形眼鏡，以及一般光學透鏡測量基本數據的方法和裝置。按照本說明書，「基本數據」指與透鏡形狀或透鏡材料有關的數據，這些數據決定透鏡的光學特性(例如焦距、折射能力)。因此，基本數據包括與透鏡的表面形狀和透鏡的折射率有關的數據。
背景技術：
Japanese Laid-open Patent Publication No.5-231985描述一種用於測量透鏡的折射能力(即焦距)的透鏡檢查儀。這種已知透鏡檢查儀具有一個透鏡架。將被檢查透鏡放置在透鏡架上，並且用平行光通亮照射，而且通過測量光經過透鏡之後的焦點位置，計算其折射能力。
發明內容
然而，最近用於視覺校正的透鏡或光學裝置的形狀和材料特性呈多樣化，並且越發要求既測量折射能力，也測量透鏡形狀和材料特性(例如折射率)。這是因為，例如如圖18a至圖18e所示，甚至相同折射能力(即焦距F1)的透鏡也能為絕對不同形狀。此外，在用於校正遠視眼的漸進多焦點透鏡中，遠部分和近部分由一個漸進區部分連接，結果帶來複雜的非球形表面。由於這個原因，遠部分和近部分不能容易區別，因而產生測量透鏡形狀的要求，目的是區別遠部分和近部分。雖然常規技術能夠測量透鏡的折射能力，但是它不能夠測量透鏡的形狀或材料特性。
因此，本發明的一個目的是提供用於測量與透鏡形狀和透鏡材料特性有關的基本數據的方法和裝置。
在本發明的一個方面，一個被檢查透鏡可以用預定入射角的光照射，並且可以測量經過透鏡的透射光的折射度。如這裡所指的「折射度」意指由透鏡的折射作用使光束彎曲的程度(即光束由透鏡折射的程度)。因此，例如，作為透鏡常數的折射能力和焦距能作為表示「折射度」的指標(即物理參數)來測量。折射度的測量可以用多個不同入射角的光各自照射來執行，並且因而獲得多個「入射角-折射度」關係。根據多個獲得的「入射角-折射度」關係，能計算透鏡的基本數據。
以下將簡短解釋從多個獲得的「入射角-折射度」關係計算透鏡的基本數據的方法的一例。圖1示意表示透鏡的一例。在圖1中，透鏡10的前表面S1的曲率半徑用r1表示，後表面S2的曲率半徑用r2表示，並且透鏡10的厚度用t表示。透鏡10的折射率用n表示。一般地，當透鏡10的厚度t不能忽略時，假定前焦距f1和焦距f為不同值，並且f＝f1+O1H1。點H1是透鏡10的前表面S1側上的主點，並且點O1是前表面S1和光軸的交點。類似地，假定後焦距f2和焦距f為不同值，並且f＝f2+O2H2。點H2是透鏡10的後表面S2側上的主點，並且點O2是後表面S2和光軸的交點。
從焦距f、前焦距f1、後焦距f2和厚度t，能計算指定透鏡形狀的曲率半徑r1、r2，和指定透鏡材料特性的折射率n。此外，前焦距f1和後焦距f2能用常規技術測量。因此，如果能計算O1H1、H1H2和O2H2，那麼將有可能計算焦距f和厚度t，再使用計算值來計算曲率半徑r1、r2和折射率n。
圖2示意表示入射光和透射光之間的幾何關係。如圖2所示，從一個安排在透鏡10的前表面S1側上的點F1』處的光源，用光照射透鏡10，並且從被檢查表面S(即透鏡10的後表面S2)上的測量參考位置P射出的透射光的焦點成為點F2』。在圖2中，O1H1用a表示，H1H2用b表示，並且O2H2用c表示。如果假定表面S具有大曲率半徑r2，並且幾乎與光軸垂直，那麼直線F1』F2』(即光軸)和從測量參考位置P畫到直線F1』F2』的垂直線的交點能認為在點O2。因而，從主點H1到點F1』的距離(即物體點距離)將是L-b-c(其中F1』O2＝L)。此外，圖像點距離Δ將是F2』O2+c。因為物體點距離的倒數和圖像點距離的倒數的和是焦距f的倒數，所以下列方程式有效1/(L-b-c)+1/(F1』O2+c)＝1/f (1)如圖1所示，因為通過將距離O2H2(＝c)加入後焦距f2獲得焦距f，所以能將等式(1)變換成下列等式1/(L-b-c)+1/(F1』O2+c)＝1/(f2+c)(2)這裡，能預定從光源(即點F1』)到表面S的距離F1』O2(即L)。還能測量從焦點F2』到表面S的距離F2』O2(即透鏡10的折射度)。因此，公式(2)是一個包含b、c和f2作為變量的等式。因為一個這樣等式(2)能從「入射角-折射度」關係得來，所以通過對多個入射角測量折射度，能獲得方程式組。那麼，通過求解方程式組，能獲得變量b、c和f2。因而，可以測量關於至少三個入射角的折射度，以得到變量b、c和f2。類似地，如果使透鏡10反轉並且從透鏡10的後面S2側照射，那麼能計算a、b和f1(前焦距)。結果，能計算指定透鏡10的形狀的參數和指定透鏡10的材料特性的參數。
除了上述參數外，也能指定透鏡形狀和透鏡材料特性兩者，並且能由用戶自由地決定使用哪些參數。此外，不必使用本發明的方法計算所有上述參數，並且可以按照目的僅計算必要參數。作為透射光的折射度測量的物理參數不限於上述距離F2』O2，並且還可以測量由透射光和光軸形成的角β或由角β決定的比tanβ(＝h/F2』O2)。這裡，上述h是用於測量折射度的各裝置，例如透鏡檢查儀的唯一的給定值，並且是一個已知值。
在本發明的一個實施例中，優選地當被檢查透鏡的一側用三個或多個不同入射角的光照射時，測量折射度，並且根據這些測量所獲得的三個「入射角-折射度」關係，計算透鏡的基本數據。對透鏡的一個表面通過獲得三個或多個「入射角-折射度」關係，能計算與透鏡的這個表面有關的基本數據。
在本發明的另一個實施例中，優選地可以用測量裝置(例如測微計)來測量透鏡的厚度。如果測量了透鏡的厚度，能消去三個變量a、b和c中的一個變量。因此，通過用兩個或多個不同入射角的光對透鏡的兩個表面的各自照射，測量折射度。結果，對透鏡的各表面可以獲得至少兩個「入射角-折射度」關係。其次，根據所獲得的四個「入射角-折射度」關係和透鏡的測量厚度，於是可以計算透鏡的基本數據。
在本發明的另一個實施例中，被檢查透鏡的一個表面以三個不同入射角照射，並且測量各自折射度。根據測量所獲得的三個「入射角-折射度」關係，計算用於指定透鏡的基本數據的三個參數(例如上述b、c和f2)。對被檢查表面S上的多個測量點Pi(i＝1至n)的每個，計算這些參數。然後根據關於參考點P1的形狀的變化，可以顯示各測量點Pi的形狀(例如曲率半徑r1i、r2i)。按照本實施例，通過僅對透鏡的表面中的一個照射，能得到不同測量點的形狀差。
在本發明的另一個方面，本發明提供一種用於測量透鏡的基本數據的測量裝置。該測量裝置可以包括一個光源和一個用於檢測光的光檢測單元。測量裝置還可以包括一個透鏡架，安排在光源與光檢測單元之間。被檢查透鏡能設置在透鏡架上。當透鏡設置在透鏡架上，從光源發射的光經過透鏡，並且由光檢測單元檢測。光檢測單元可以按照檢測光的強度輸出一個信號。此外，優選地測量裝置可以包括用於改變從光源到透鏡(即透鏡架)的光程的裝置。改變從光源到透鏡的光程使得有可能從光源用不同入射角的光來照射透鏡。
測量裝置還可以包括一個控制單元(例如微型計算機、微處理器或處理器)。控制單元可以接收從光檢測單元輸出的信號。當從光源用預定入射角的光照射透鏡時，控制單元還可能根據光檢測單元輸出的信號，計算經過透鏡的透射光的折射度，並且獲得「入射角-折射度」關係。優選地控制單元可以根據多個獲得的「入射角-折射度」關係，計算透鏡的基本數據。
在本發明的另一個方面，測量裝置還可以包括一個顯示單元，用於顯示由控制單元計算的基本數據。各種類型的顯示器能用作顯示單元。此外，不必顯示由控制單元計算的所有基本數據。例如，可以由用戶的個別操作選擇地顯示所計算的基本數據的部分。
在本發明的另一個方面，測量裝置可以具有一個聚光透鏡，安排在光源與透鏡架之間。測量裝置還可以包括沿接近透鏡架或從那裡退回的方向，改變聚光透鏡的位置的裝置。結果，能改變光源與透鏡之間的光程，並且光將以不同入射角進入透鏡。可選擇地，測量裝置還可以包括多個具有不同折射能力的聚光透鏡，安排在光源與透鏡架之間。於是，可以在光源與透鏡之間選擇地安排多個聚光透鏡中的任何一個。按照這種布置，也能改變光源與透鏡之間的光程。
例如，沿接近透鏡架或從那裡退回的方向移動光源的方法，可以用作以不同入射角照射透鏡的方法。應用這種布置，也改變光源與透鏡之間的光程，引起光以不同入射角進入透鏡。可選擇地，各自光源可以安排在離透鏡不同光程的多個位置，並且透鏡可以用這些光源中的任何一個的光照射。
此外，優選地上述測量裝置中的透鏡用不少於三種不同類型的照射角發散光、平行光和聚光中的兩種來照射。在這種情況下，優選地平行光包括在對透鏡照射的類型的光中。包括平行光使得有可能直接測量前焦距f1或後焦距f2。結果，能用簡單方式執行計算基本數據的操作。
這些方面和特點可以單獨地或組合地利用，以便製造改進型測量裝置。另外，在閱讀以下連同附圖和權利要求一起的詳細描述之後，本發明的其他目的、特點和優點將容易理解。當然，這裡公開的另外特點和方面也可以單獨地被利用，或與上述方面和特點一起組合地被利用。
圖1是示意表示被檢查透鏡的一例的示意圖。
圖2是示意表示當用預定入射角的光照射透鏡時，入射光與透射光之間的幾何關係的示意圖。
圖3是示意表示按照本發明的一個典型實施例的測量裝置的布置的方塊圖。
圖4是示意表示安排在圖3所示的測量裝置的光接收元件側上的聚光透鏡和成像透鏡的功能的示意圖。
圖5是表示安排在聚光透鏡與成像透鏡之間的旋轉板的前視圖。
圖6是表示安排在光接收元件的光接收表面上的一個光電轉換元件的前視圖。
圖7示意表示旋轉板阻斷進入光電轉換元件的光的狀態。
圖8示意表示光接收元件的光電轉換元件輸出的電信號。
圖9是表示用於測量透鏡的基本數據的一個典型過程的流程圖。
圖10a至圖10c示意表示在本發明的另一個典型實施例的測量裝置中，在顯示單元上顯示的顯示屏的例子。
圖11示意表示當關於被檢查透鏡沿水平方向通過移動測量點執行測量時，測量點與被檢查表面之間的位置關係。
圖12示意表示當關於被檢查透鏡沿垂直方向通過移動測量點執行測量時，測量點與被檢查表面之間的位置關係。
圖13示意表示當如圖12所示通過移動測量點執行測量時，位置與所獲得的厚度之間的關係。
圖14示意表示當如圖12所示通過移動測量點執行測量時，位置與所獲得的曲率半徑之間的關係。
圖15a至圖15b示意表示用於在透鏡上以不同入射角投射光的布置。
圖16a至圖16c示意表示用於在透鏡上以不同入射角投射光的其他布置。
圖17是示意表示當光源安排在測量裝置的光軸外面的位置時，入射光與所獲得的透射光之間的幾何關係的示意圖。
圖18a至18e示意表示具有相同折射能力但不同透鏡形狀的多個透鏡的集合。
具體實施例方式
以下將參考附圖解釋按照本發明的一個典型實施例的測量裝置。圖3示意表示測量裝置的布置。如圖3所示，測量裝置可以具有透鏡架12(例如鼻形件)，其上能放置待檢查透鏡10。測量裝置還可以包括光源22和光測量元件36。光源22可以安排在透鏡架12的一側，並且光檢測元件36可以安排在另一側。從光源22發射的光經過透鏡10，並且由光檢測元件36檢測。
光源22可以包括一個發光二極體。在光源22與透鏡10之間的光路中可以安排聚光透鏡24。從光源22發射的光經過聚光透鏡24投射到透鏡10上。光源22可以沿光軸移動，並且定位在圖3所示的點A、B和C。當光源22定位在點A時，透鏡10用平行光通量(即圖3中的①)照射；當光源22定位在點B時，透鏡10用聚光通量(即圖3中的②)照射；以及當光源22定位在點C時，透鏡10用發散光通量(即圖3中的③)照射。
如圖6所示，光檢測元件36可以具有光電轉換元件38。光電轉換元件38可以安排在光檢測元件36的光接收表面上。光電轉換元件38是一個當光電轉換元件38檢測到光時輸出電信號的傳感器。從光電轉換元件38輸出的電信號輸入到控制單元54。
如圖3所示，測量裝置還可以包括聚光透鏡32和成像透鏡，它們以在其之間的預定距離被安排在光檢測元件36與透鏡10之間的光路上。經過透鏡10的透射光由聚光透鏡32聚光，然後由成像透鏡34導向光檢測元件36的光接收表面。光檢測元件36的光接收表面和透鏡10通過聚光透鏡32和成像透鏡34共軛。也就是，如圖4所示，進入透鏡10的某一位置的光(例如圖4中①或②)導向光檢測元件36的光接收表面上的某一位置，而不管透鏡10的折射能力。因此，從對應於透鏡10的某一位置射出的光進入光檢測元件36的各光電轉換元件38。因而，在該典型實施例的測量裝置中，僅能測量與光電轉換元件38相對應的各點的參數(例如厚度、折射率、曲率半徑)。
測量裝置可以還包括旋轉板40，安排在聚光透鏡32與成像透鏡34之間。旋轉板40可以具有固定在旋轉板40的中心的旋轉軸50。旋轉軸50可以與電動機M的輸出軸連接。因此，當電動機M旋轉時，旋轉軸50也旋轉，並且因此使旋轉板40旋轉。
如圖5所示，旋轉板40可以具有圓形狀，並且可以在旋轉板40之內沿圓周方向按90°間隔限定孔42。安排這些孔42，以便假定與光路交叉的位置。結果，當旋轉板40旋轉時，經過透鏡10的光通量被旋轉板40周期性地阻斷。因此，如圖7所示，進入光電轉換元件38的光也按照旋轉板40的旋轉被周期性地阻斷，並且如圖8所示，從光電轉換元件38輸出的電信號周期性地變化。
如果從對應於某一參考位置的時間瞬間，到入射光進入光電轉換元件38的光路的阻斷和開通的間隔分別用T1和T2表示，那麼能從時間間隔T1和T2計算在旋轉板40的旋轉平面上在進入光電轉換元件38的光被中斷處的位置。根據時間間隔T1和T2計算位置的方法已知(例如，Japanese Laid open Patent Publication No.5-231985)，並且因而將省略詳細解釋。
如以上清楚所見，從透鏡10的預定位置射出的光正常地進入光檢測元件36的光接收表面上的一個預定位置，然而例如根據透鏡10的折射能力，其中從透鏡10的預定位置射出的光被阻斷的旋轉板40上的位置不同(見圖4)。為了指定其中從透鏡10射出的光被旋轉板40阻斷的位置，如圖5所示，可以在旋轉板40的外圍上限定切口48。可以在切口48的旋轉軌跡上的對應位置處安排旋轉位置檢測傳感器52。旋轉位置檢測傳感器52可以包括一個光源和一個光接收元件。光源和光接收元件可以安排為將旋轉板40夾在之間。當旋轉位置檢測傳感器52檢測到切口48時，從旋轉位置檢測傳感器52輸出旋轉板40的參考旋轉位置信號。從旋轉位置檢測傳感器52輸出的參考旋轉位置信號被輸入到控制單元54中。根據從光電轉換元件38輸出的電信號的時間間隔T1和T2的關係(即在輸入參考旋轉位置信號之後，入射光的阻斷和開通的時間間隔)，控制單元54能指定從透鏡10的預定位置射出的光進入旋轉板40的旋轉平面的位置。
控制單元54可以控制光源22的位置和旋轉板40的旋轉速度，並且根據從光檢測元件36(即光電轉換元件38)輸出的電信號和從旋轉位置檢測傳感器52輸出的參考旋轉位置信號，計算透鏡10在各位置的折射能力。根據從光檢測元件36輸出的電信號和參考旋轉位置信號計算折射能力的方法已知(例如Japanese Laid openPatent Publication No.5-231985)，並且因而將省略詳細解釋。
此外，對於以三個入射角進入的光的透射光，計算各自折射能力，根據所獲得的三個「入射角-折射度」關係，控制單元54還可以計算透鏡10的前表面曲率半徑r1和後表面曲率半徑r2，透鏡10的厚度t，和透鏡10的折射率n。因而，如圖2所示，當對於一個入射角獲得折射度時，能獲得一個上述等式(2)。因此，通過求解三個方程式組由光源22定位在點A時測量的折射度所獲得的方程式(2)，由光源22定位在點B時測量的折射度所獲得的方程式(2)，以及由光源22定位在點C時測量的折射度所獲得的方程式(2)，控制單元54可以計算變量b、c和f2(或a、b和f1)(符號的意義與參考圖2解釋的意義相同)。此外，使透鏡10反轉並且放置在透鏡架12上，而且通過執行類似處理，計算變量a、b和f1(或b、c和f2)。如果這樣計算出變量a、b、c、f1和f2，那麼由下列公式能計算透鏡10的前表面曲率半徑r1和後表面曲率半徑r2，透鏡10的厚度t，和透鏡10的折射率nt＝a+b+c
n＝t/(f-(f1·f2/f)(其中f＝f1+a＝f2+c)r1＝(n-1)·t/n·(1-f2/f)r2＝(n-1)·t/n·(f1/f-1)優選地可以在顯示單元56上顯示計算的前表面曲率半徑r1、後表面曲率半徑r2、厚度t和折射率n。控制單元54還可以在顯示單元56上顯示從a、b、c、f1和f2決定的聚焦距離f(＝f1+a＝f2+c)、折射能力D(＝1000/f)、前折射能力D1(＝1000/f1)和後折射能力D2(＝1000/f2)。控制單元54可以包括一個微處理器或微型計算機，此微型計算機包括，例如，中央處理單元(CPU)、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)和輸入/輸出口(I/O)。
現在將參考圖9的流程圖解釋測量裝置的典型操作。首先，將被檢查透鏡10放置在透鏡架12上(步驟S10)。例如，放置透鏡10，以便透鏡10的前表面面對光源22。當透鏡10放置在透鏡架12上時，控制單元54將光源22定位在預定位置(步驟S12)。也就是，當關於透鏡10的一個表面執行折射能力的第一測量時，將光源22定位在圖3所示的點B；當執行第二測量時，將光源22定位在圖3所示的點A；以及當執行第三測量時，將光源22定位在圖3所示的點C。
在光源22定位在預定位置之後，接通光源22(步驟S14)，並且測量經過透鏡10的透射光的折射能力(步驟S16)。也就是，控制單元54驅動電動機M，從而使旋轉板40以預定旋轉速度旋轉，並且根據從光檢測元件36輸出的電信號和從旋轉位置檢測傳感器52輸出的參考旋轉位置信號，測量折射能力。一旦完成折射能力的測量，將測量的折射能力存儲在存儲器中(例如控制單元54的RAM)(步驟S18)，並且控制單元54決定是否已經通過將光源22定位在各位置測量了折射能力(步驟S20)。
如果還沒有通過將光源22定位在各位置測量折射能力(步驟S20為「否」)，處理流程返回步驟S12，並且處理從步驟S12重複。結果，測量將光源22定位在點A、B和C各位置所對應的折射能力。另一方面，當已經通過將光源22定位在各位置測量了折射能力時(步驟S20為「是」)，處理流程進行步驟S22，並且控制單元54決定是否關於透鏡10的兩個表面測量了折射能力。
如果關於透鏡10的兩個表面還沒有測量折射能力(步驟S22為「否」)，將透鏡10在透鏡架12上反轉(步驟S24)，並且然後從步驟S12重複處理。結果，當光以三個各自入射角進入透鏡10的兩個表面時，測量折射能力。透鏡10可以由控制單元54自動地或由用戶手動地反轉。當透鏡10由用戶手動地反轉時，用戶輸入一個輸入，以實現從輸入單元(例如鍵盤)使透鏡反轉；一旦控制單元54接收到這個輸入，它能進行隨後處理。
相反，當已經關於透鏡10的兩個表面測量了折射能力時(步驟S22為「是」)，控制單元54計算透鏡10的各種參數(即厚度t、折射率n、前表面曲率半徑r1、後表面曲率半徑r2、聚焦距離f、折射能力D、前折射能力D1和後折射能力D2)(步驟S26)。在步驟S26獲得的計算結果顯示在顯示單元56上(步驟S28)。
如以上清楚所見，在以上說明的典型實施例中，測量不能用常規技術測量的透鏡的形狀數據(例如厚度t、前表面曲率半徑r1和後表面曲率半徑r2)，並且在顯示單元56上顯示這些數據。因此，能決定非球形透鏡和漸進多焦點透鏡的透鏡形狀。結果，例如，能容易地決定漸進多焦點透鏡的遠部分、近部分和漸進部分。
此外，在以上說明的典型實施例中，測量與透鏡的材料有關的數據(例如折射率)，並且顯示在顯示單元56上。因此，能從顯示的數據例如折射率識別透鏡材料。因此，例如，當一對眼鏡中僅一個透鏡破壞並且需要替換時，能測量眼鏡的另一個透鏡的折射率和厚度，並且能根據獲得的數據由相同材料製造一個替換透鏡。
以上說明的典型實施例提供本發明的應用的一例。然而，本發明包括以上說明的典型實施例的各種改變和變更。
(1)第一變更實施例在以上說明的典型實施例中，通過用三個入射角的光照射透鏡10的兩個表面，測量折射能力，並且通過求解從測量結果獲得的六個方程式組，計算關於透鏡10的基本數據。然而，本發明不限於本實施例。例如，可以用一個測微計分開地測量被檢查透鏡的厚度t，並且可以關於透鏡的兩個表面上的兩個入射角測量折射能力。也就是，通過測量透鏡的厚度，用t-a-c表示上述公式(2)中所包含的變量b。因此，為了計算關於透鏡的基本數據，總共四個變量a、c、f1和f2是必要的，並且必需四個方程式組來計算這些變量a、c、f1和f2。由於這個原因，通過用兩個入射角的光照射透鏡的一個表面而僅測量折射能力，能計算各種參數。此外，在這樣實施例的測量裝置中，測量裝置可以包括一個測微計，並且可以用該測微計自動地測量透鏡的厚度t。可選擇地，透鏡的厚度t可以手動地測量，並且輸入到測量裝置中。
可選擇地，通過用三個入射角的光僅照射透鏡的一個表面，並且求解從測量結果獲得的三個方程式組，求得變量b、c和f2(或a、b和f1)，能測量折射能力。通過測量透鏡的厚度t，並且從厚度t減去b+c(或a+b)，可以求得剩餘變量a(或c)。在這種情況下，不必反轉透鏡，並且能在短時間之內執行測量。
此外，還有可能通過用三個入射角的光僅照明透鏡的一個表面，測量折射能力，並且通過求解從測量結果獲得的三個方程式組，使用計算得到的變量b、c和f2(或a、b和f1)，直接決定關於透鏡形狀的概要數據。也就是，如果使用透鏡的曲率半徑r1和r2、透鏡的厚度t以及折射率n，變換用於求得三個焦距f、f1和f2的已知方程式，那麼變量c、a、t、r1和r2能用下列方程式表示c＝(n-1)·t·f/(n·)a＝-(n-1)·t·f/(n·r2)t＝n·b/(n-1)r1＝(b/c)·fr2＝b·f·(n-1)·(c·(n-1)-b)(f＝f1+a＝f2+c)
這些等式清楚地表明如果通過求解三個方程式組決定變量b、c和f2，那麼表示透鏡形狀的參數t(厚度)及r1和r2(曲率半徑)成為將折射率n用作變量的函數。
因此，首先，作為折射率n的函數，決定關於被檢查表面上的多個測量點Pi(i＝1至m)的各自參數ti、r1i和r2i(i＝1至m)，然後對於各測量點Pi，通過將適當值代入折射率n，計算ti、r1i和r2i。從對於各測量點Pi計算的ti、r1i和r2i，決定關於透鏡形狀的概要數據。例如，通過選擇測量點P1為參考點，決定參考形狀(t1、r11和r21)。然後通過比較參考形狀(t1、r11和r21)和另一個測量點Pi的形狀(ti、r1i和r2i)，估計在各測量點Pi的形狀關於在參考點P1的形狀的變化。因而，判定是否厚度增加或曲率半徑變大。結果，例如有可能找到一個漸進透鏡(即多焦距透鏡)的遠部分、近部分和漸進部分。
此外，當使用這樣方法時，例如優選地能在一個顯示單元上選擇地顯示關於各測量點的折射能力D、厚度t及曲率半徑r1和r2。例如，如圖10a所示，能顯示在測量點P1、P2和P3的折射能力，或按照用戶的輸入，能顯示在測量點P1、P2和P3的厚度t(如圖10b所示)，或曲率半徑r1或r2(如圖10c所示)。結果，有可能可視化地理解測量點P1、P2和P3的相關位置，以及在各測量點P1、P2和P3的光學和形狀特性。此外，有可能決定形狀要素(例如厚度、前或後曲率半徑)中的哪個帶來光學特性的變化。
此外，還可以用測量點的位置對照橫坐標繪出的圖的形式，顯示沿透鏡的水平或垂直方向使測量點移動而結果帶來的透鏡厚度的變化或曲率半徑的變化(如圖11和圖12所示)。因而，圖13表示透鏡厚度t按照測量點的移動怎樣變化，以及圖14表示曲率半徑怎樣變化。這樣顯示使得有可能容易理解透鏡形狀的變化。
(2)第二變更實施例在以上說明的典型實施例中，通過沿光軸方向移動光源的位置，改變入射角(即進入被檢查透鏡的光的角)，然而本發明不限於這種方法。例如，如圖15a所示，還可能固定光源60，並且沿光軸方向移動在光源60與被檢查透鏡之間安排的聚光透鏡62(例如①→③，①→②)。應用這樣方法，也能改變進入被檢查透鏡的光的入射角。此外，如圖15b所示，可以在光源64與被檢查透鏡之間安排多個聚光透鏡66a、66b和66c，並且這些聚光透鏡66a、66b和66c可以選擇地安排在光軸上。
可選擇地，如圖16a所示，也可以用三個固定光源68a、68b和68c改變進入被檢查透鏡的光的入射角。此外，通過控制兩個反射鏡70a和70b，能選擇將使用光源68a、68b和68c中的哪個來照射被檢查透鏡。當使用多個光源時，對於這些光源的布置能選擇各種變化。例如，能如圖16b所示安排光源74a、74b和74c，或能如圖16c所示安排光源80a、80b和80c。光源的布置能按照測量裝置之內可用的布置空間適當地改變。
(3)第三變更實施例在以上說明的典型實施例中，光源定位在測量裝置的光軸上，然而光源也可以安排在一個不在測量裝置的光軸上的位置處。例如，如圖17所示，光源可以安排在點B』，該點B』位於離光軸為距離H處。在這種情況下，對比光源安排在光軸上的點A』時所獲得的光的入射角，進入測量參考點P的光的入射角改變Δα。然而，經過透鏡的透射光的折射角也假定是一個對於光源安排在光軸上的點A』時所獲得的折射角βi，通過增加Δα而獲得的值。這個Δα由光源到被檢查表面的距離Li和光軸到光源的距離H決定。能測量這些值中的兩個。因此，即使光源安排在不在測量裝置的光軸上的一個位置，也能從「入射角-折射度」關係得出與上述方程式(2)類似的方程式。因此，在本實施例中，也能計算被檢查透鏡的基本數據。
(4)第四變更實施例在以上說明的典型實施例中，使用一個投影系統作為測量折射度的測量系統，然而也能將一個重合系統(coincidence system)或成像系統用作測量折射度的測量系統。
最後，雖然已經詳細描述了優選的典型實施例，但是本實施例只是為了說明目的，而不是限定性的。應該理解在不違反所附權利要求的精神或範圍下，可以實現各種各樣的改變和變更。另外，這裡公開的另外特點和方面可以單獨地或與以上方面和特點組合地利用。
權利要求
1.一種用於測量透鏡的基本數據的方法，包括如下步驟用預定入射角的光照射透鏡；測量經過透鏡的透射光的折射度；以及根據通過測量關於多個不同入射角的折射度所獲得的多個「入射角-折射度」關係，計算透鏡的基本數據。
2.如權利要求1的方法，其中上述計算步驟包括對於透鏡的兩個表面的每一個，根據所獲得的關於至少三個不同入射角的「入射角-折射度」關係，計算透鏡的基本數據的步驟。
3.如權利要求1的方法，還包括測量透鏡的厚度的步驟，其中上述計算步驟包括對於透鏡的兩個表面的每一個，根據所獲得的關於至少兩個不同入射角的「入射角-折射度」關係，以及透鏡的厚度，計算透鏡的基本數據的步驟。
4.如權利要求1的方法，其中上述計算步驟包括如下步驟(1)對於透鏡的一個表面，根據所獲得的關於至少三個不同入射角的「入射角-折射度」關係，將透鏡的基本數據表示成折射率作為變量的函數，以及(2)通過用適當數值替換折射率，計算在各測量點的基本數據的變化。
5.一種用於測量透鏡的基本數據的裝置，包括用多個不同入射角的光照射透鏡的裝置；檢測經過透鏡的透射光的裝置；以及與照射裝置和檢測裝置通信的處理器，檢測裝置將透射光所對應的信號傳給處理器，其中處理器(1)引起照射裝置以預定入射角的光照射透鏡，(2)根據檢測裝置的輸出信號，計算經過透鏡的透射光的折射度，以及(3)對於多個不同入射角，根據所獲得的多個「入射角-折射度」關係，計算透鏡的基本數據。
6.如權利要求5的測量裝置，還包括用於顯示由處理器計算的基本數據的裝置。
7.如權利要求6的測量裝置，其中顯示裝置顯示一個表示當測量點在透鏡的表面上沿預定方向移動時，所出現的測量點的移動與基本數據的相應變化之間關係的圖。
8.如權利要求5的測量裝置，其中照射裝置包括光源，和用於改變光源與透鏡之間光程的裝置。
9.如權利要求8的測量裝置，其中改變裝置沿軸向移動光源，從而改變光源與透鏡之間的光程。
10.如權利要求8的測量裝置，其中照射裝置還包括安排在光源與透鏡之間的聚光透鏡，其中改變裝置沿軸向改變聚光透鏡的位置，從而改變光源與透鏡之間的光程。
11.如權利要求8的測量裝置，其中照射裝置還包括多個具有不同折射能力的聚光透鏡，其中改變裝置選擇地將多個聚光透鏡中的任何一個安排在光源與透鏡之間，從而改變光源與透鏡之間的光程。
12.如權利要求5的測量裝置，其中照射裝置包括多個光源，以離透鏡不同距離安排在多個相應位置處，和反射鏡，以用這些光源中的任何一個的光照射透鏡。
13.如權利要求5的測量裝置，其中照射裝置以不小於三個不同類型的照射角發散光、平行光和聚光中的兩個照射透鏡。
全文摘要
本發明公開了用於測量透鏡的基本數據的方法和裝置。此測量裝置可以用多個不同入射角的光照射被檢查透鏡10。經過透鏡10的透射光優選地由光檢測裝置36檢測。當光檢測裝置36檢測光時，它輸出電信號。控制單元54可以(1)使光源22對準在預定位置，並且使它接通，以及(2)根據從光檢測裝置36輸出的電信號，計算經過透鏡10的透射光的折射度。然後，控制單元54可以還(3)執行多個不同入射角的照射，並且由對於各入射角而計算的折射度，獲得多個「入射角－折射度」關係，以及(4)通過使用多個「入射角－折射度」關係，計算透鏡10的基本數據。
文檔編號G02C7/02GK1538158SQ200410032729
公開日2004年10月20日 申請日期2004年4月16日 優先權日2003年4月17日
發明者鈴木敏行 申請人:株式會社多美