JP2002122822A - 眼鏡レンズ - Google Patents
眼鏡レンズInfo
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- JP2002122822A JP2002122822A JP2000317242A JP2000317242A JP2002122822A JP 2002122822 A JP2002122822 A JP 2002122822A JP 2000317242 A JP2000317242 A JP 2000317242A JP 2000317242 A JP2000317242 A JP 2000317242A JP 2002122822 A JP2002122822 A JP 2002122822A
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- lens
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- G02—OPTICS
- G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
- G02C7/00—Optical parts
- G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
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- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Eyeglasses (AREA)
Abstract
に、いずれの方向についても良好な光学性能を得ること
ができる眼鏡レンズを提供すること。 【解決手段】 眼鏡レンズ1は、円柱屈折力処方を含む
レンズであり、外面2が球面、内面3が非回転対称な非
球面である。枠入れ基準点4を原点とし、原点に立てた
内面3の法線をz軸、z軸が内面3と交差する点を含み
z軸に対して垂直な平面内で円柱屈折力が最大となる方
向をy軸、最小となる方向をx軸とする。x-y平面内
でのz軸からの距離h[mm]とx軸に対する角度θ[degre
e]とにより規定される極座標におけるサグ量はz(h,
θ)で表される。hを固定してサグ量z(h,θ)を角度θ
の関数として表すと、眼鏡レンズ1を表す関数の値は、
極大値と極小値との間を正弦曲線で補完した場合と比較
して、極大値の近傍では勾配がより強く、極小値の近傍
では勾配がより弱くなる。
Description
焦点の眼鏡レンズに関し、特に乱視矯正用の円柱屈折力
処方が含まれる眼鏡レンズに関する。
円柱屈折力処方が含まれる。従来の円柱屈折力処方を含
む眼鏡レンズは、レンズの外面(物体側の面)を球面また
は回転対称な非球面とし、内面(眼側の面)をトーリック
面とすることにより、光軸に垂直な面内で互いに直交す
る2方向について屈折力に差を与え、これにより乱視を
矯正するようにしている。
た従来の円柱屈折力処方を含む眼鏡レンズは、外面が回
転対称面であるため、トーリック面の一方の主経線方向
の性能を決定すると、これと直交する他方の主経線方向
の性能は一意に決定され、両方向について良好な光学性
能を得ることが難しいという問題がある。
鑑みてなされたものであり、乱視矯正のための円柱屈折
力処方を含む場合に、いずれの方向についても良好な光
学性能を得ることができる眼鏡レンズの提供を目的とす
る。
ンズは、上記の目的を達成させるため、外面、内面の少
なくとも一方の屈折面を非球面とし、この非球面が、円
柱屈折力処方を加えることにより発生する円柱屈折力の
最大方向と最小方向との間の方向の収差を補正する非回
転対称成分を含む非回転対称非球面であることを特徴と
する。
を非球面とし、さらに、その非球面を非回転対称な面と
することにより、円柱屈折力処方を加えることにより発
生した収差を補正することができる。なお、上記の非球
面には、円柱屈折力処方に基づく第1の非回転対称成分
と、円柱屈折力処方を加えることにより発生する円柱屈
折力の最大方向と最小方向との間の方向の収差を補正す
る第2の回転非対称成分とを含ませることができる。一
方の屈折面に2つの非回転対称成分を持たせることによ
り、他方の面は回転対称面、望ましくは球面とすること
ができる。また、様々な球面屈折力、円柱屈折力、乱視
軸方向の組み合わせに対応できるよう、外面を球面、内
面を非球面とし、外面が予め成形された半完成の被加工
レンズ(セミ品、セミフィニッシュレンズ)をストックし
ておき、仕様に基づいて内面を加工するのが好ましい。
ると、以下のようになる。すなわち、枠入れ基準点に立
てた非球面の法線をz軸、このz軸に直交し枠入れ基準
点を含む平面内で円柱屈折力が最大となる方向をy軸、
最小となる方向をx軸とし、x-y平面内でz軸からの
距離h[mm] 、x軸に対する角度θ[degree]の極座標
(h,θ)に対応する非球面上の点のx-y平面に対する
サグ量をz(h,θ)としたときに、10≦h≦20の範
囲のいずれの距離hについても、距離hを固定して角度
θの関数としてサグ量z(h,θ)の変化を表すと、この
関数の極大値と極小値との間を正弦曲線で補完した場合
と比較して、極大値の近傍では勾配がより強く、極小値
の近傍では勾配がより弱くなることを特徴とする。
z(h,0)をf(h)、y軸上のサグ量z(h,90)をg
(h)としたときに、10≦h≦20の範囲のいずれの距
離hについても、以下の条件(1)、 z(h,45)<[f(h)+g(h)]/2 …(1) を満たすことを特徴とする。
には、円柱屈折力をCYL[Diopter]としたときに、10≦
h≦20の範囲のいずれの距離hについても、以下の条
件(2)、 -0.00010<[z(h,45)−[f(h)+g(h)]/2] /[[f(h)−g(h)]×h×CYL]<-0.00008 …(2) を満たすことが望ましい。
ズの実施形態を説明する。まず、図1、図2に基づいて
概要を説明した後、具体的な設計例を示す。図1、図2
は、実施形態の眼鏡レンズ1を示し、図1は側面断面
図、図2は外面側から見た正面図である。
柱屈折力処方を含むレンズであり、外面2が球面、内面
3が非回転対称な非球面で構成されている。眼鏡フレー
ムへの取付時に使用者の眼5の瞳位置に一致する位置が
枠入れ基準点4である。この枠入れ基準点4を原点と
し、原点に立てた内面3の法線をz軸、z軸が内面3と
交差する点を含みz軸に対して垂直な平面内で円柱屈折
力が最大となる方向をy軸、最小となる方向をx軸とす
る。
方を加えることにより発生する円柱屈折力の最大方向と
最小方向との間の方向の収差を、内面3の非回転対称非
球面により補正している。また、内面3は、円柱屈折力
処方に基づく第1の非回転対称成分と、円柱屈折力処方
を加えることにより発生する収差を補正する第2の回転
非対称成分とを含む。内面3に2つの非回転対称成分を
持たせることにより、外面2を球面とすることができ、
外面が予め成形された半完成の被加工レンズを作成する
のが容易となる。
座標は、x-y平面内でのz軸からの距離h[mm]とx軸
に対する角度θ[degree]とにより規定される極座標
(h,θ)で定義され、この座標点におけるx-y平面に
対するサグ量は、z(h,θ)で表されるものとする。ま
た、x軸上のサグ量z(h,0)をf(h)、y軸上のサグ
量z(h,90)をg(h)とする。
度θの関数として表すと、円柱屈折力処方を含むレンズ
ではサグ量は図3に示されるようにほぼ正弦曲線的に変
化する。図3では、球面屈折力(SPH)6.00[Diopte
r]、円柱屈折力(CYL)3.00[Diopter]、乱視軸方向(A
X)0°のレンズを例として、原点からの距離h=20[m
m]におけるサグ量を示している。図中の実線は実施形態
の眼鏡レンズ1、破線は比較のために実線の極大値と極
小値との間を正弦曲線で補完した場合を示している。実
施形態の眼鏡レンズ1を表す関数の値は、正弦曲線で補
完した場合と比較して、極大値の近傍では勾配がより強
く、極小値の近傍では勾配がより弱くなる。図3ではh
=20の場合のみ示されているが、同様の関係が10≦
h≦20の範囲のいずれの距離hについても成立する。
このように、サグ量の変化の勾配に極大値側と極小値側
とで差をつけることにより、円柱屈折力処方を加えたこ
とにより発生する円柱屈折力の最大方向と最小方向との
間の方向の収差を良好に補正することができる。なお、
図3は、正弦曲線と実施形態の関数の値とを明確にする
よう、実際よりも差を大きく示している。
になる。すなわち、実施形態の眼鏡レンズ1は、10≦
h≦20の範囲のいずれの距離hについても、以下の条
件(1)、 z(h,45)<[f(h)+g(h)]/2 …(1) を満たしている。サグ量が正弦曲線に沿って変化する場
合には、極小値f(h)をとる0°と極大値g(h)をとる
90°との中間、すなわち45°のサグ量は極小値と極
大値の平均値となる。これが条件(1)の右辺である。条
件(1)は、実施形態の眼鏡レンズ1のサグ量z(h,4
5)が、上記の平均値より小さくなることを表してい
る。そして、この条件(1)を満たす場合には、サグ量の
変化が、極大値と極小値とを正弦曲線で補完した場合と
比較して、極大値の近傍では勾配がより強く、極小値の
近傍では勾配がより弱いこととなる。
には、円柱屈折力をCYL[Diopter]としたときに、10≦
h≦20の範囲のいずれの距離hについても、以下の条
件(2)、 -0.00010<[z(h,45)−[f(h)+g(h)]/2] /[[f(h)−g(h)]×h×CYL]<-0.00008 …(2) を満たす。極大値と極小値との差は、円柱屈折力CYLが
大きくなるほど大きくなる。条件(2)は、極大値と極小
値との差がある倍率で変化したときに、45°でのサグ
量と平均値との差が、より大きな倍率で変化することを
規定している。この条件(2)を満たすことにより、円柱
屈折力CYLが比較的大きい場合にも、収差を良好に補正
することが可能となる。
て2つの実施例を説明する。ここでは、角度θに応じた
サグ量の変化が非正弦曲線となる実施例と、正弦曲線と
なる比較例とをそれぞれ比較して説明する。
柱屈折力処方を含むレンズであり、その仕様は表1に示
される。表中のSPHは頂点球面屈折力、CYLは円柱屈折
力、DIAは直径、CTはレンズ厚、Nは屈折率、R1は外面の
曲率半径を示す。内面は、x軸方向とy軸方向とで曲率
半径やサグ量が異なる。Rsがx軸方向の曲率半径、Ryが
y軸方向の曲率半径を示す。また、x軸方向のサグ量f
(h)と、y軸方向のサグ量g(h)とは、それぞれ以下の
式で表される。 f(h)=h2/[R2s[1+√(1-(1+Ks)(1/R2s)2h2)]]+A4sh4+A6s
h6+A8sh8+A10sh10+A12sh 12 g(h)=h2/[R2c[1+√(1-(1+Kc)(1/R2c)2h2)]]+A4ch4+A6c
h6+A8ch8+A10ch10+A12ch 12 ここでKs,Kcはそれぞれx軸方向、y軸方向の円錐係
数、A4s,A6s,A8s,A10s,A12sはx軸方向の非球面係数、A
4c,A6c,A8c,A10c,A12cはy軸方向の非球面係数である。
形状を規定するのみである。円柱屈折力の最大方向と最
小方向との間の方向の代表的な座標での内面のサグ量を
以下の表2に示す。ここでは、極座標ではなく通常の二
次元座標で内面上の位置を特定する。表中、横軸の0〜
35がx軸方向の原点からの距離[mm]、縦軸の0〜35がy
軸方向の原点からの距離[mm]をそれぞれ示している。実
施例1の眼鏡レンズのサグ量は、距離hを固定してサグ
量z(h,θ)を角度θの関数で表したときに、10≦h
≦20の範囲のいずれの距離hについても、極大値と極
小値とを正弦曲線で補完した場合と比較して、極大値の
近傍では勾配がより強く、極小値の近傍では勾配がより
弱くなるよう定められている。なお、表2に示されるの
は0≦θ≦90の範囲のみであるが、90≦θ≦180
の範囲は表2の値をy軸に関して線対称に移動させ、1
80≦θ≦360の範囲は0≦θ≦180の範囲の値を
x軸に関して線対称に移動させることにより得られる。
−[f(h)+g(h)]/2の値をh=0〜35[mm]の範囲
で計算した結果を示すグラフである。グラフから10≦
h≦20の範囲で値がマイナスであることがわかる。す
なわち、実施例1は条件(1)を満たしている。また、図
5は、条件(2)の中辺の値をh=0〜35[mm]の範囲で
計算した結果を示すグラフである。グラフから10≦h
≦20の範囲で値が-0.00010と-0.00008との間にあるこ
とがわかる。すなわち、実施例1は条件(2)も満たして
いる。
過性能を示す三次元グラフであり、図6が平均屈折力誤
差、図7が非点収差を示す。グラフ中、平面座標はそれ
ぞれx軸方向、y軸方向のレンズ面上の位置[mm]、垂直
座標は各収差の発生量[Diopter]を示している。また、
図8は、図7に示す非点収差の平面図である。
様を持つ比較例1のサグ量の分布を示す。実施例1との
違いは、比較例1の眼鏡レンズのサグ量は、距離hを固
定してサグ量z(h,θ)を角度θの関数で表したとき
に、極大値と極小値とを正弦曲線で補完した点である。
したがって、z(h,45)−[f(h)+g(h)]/2の値
は0となって条件(1)を満たさず、条件(2)の中辺の値も
0となって条件(2)を満たさない。
透過性能を示す三次元グラフであり、図9が平均屈折力
誤差、図10が非点収差を示す。また、図11は、図1
0に示す非点収差の平面図である。図6〜8と比較する
と、比較例1では非点収差の等高線が円柱屈折力の最大
方向と最小方向との間の方向で中心側に入り込んでお
り、周辺部の視野が不自然にぼける。これに対して実施
例1では、非点収差の等高線がほぼ楕円形であり、視野
のぼけも自然に感じられる。
柱屈折力処方を含むレンズであり、その仕様は表4に示
される。表中の記号の意味は実施例1と同一である。
形状を規定するのみである。円柱屈折力の最大方向と最
小方向との間の方向の代表的な座標での内面のサグ量を
以下の表5に示す。実施例2の眼鏡レンズのサグ量は、
距離hを固定してサグ量z(h,θ)を角度θの関数で表
したときに、10≦h≦20の範囲のいずれの距離hに
ついても、極大値と極小値とを正弦曲線で補完した場合
と比較して、極大値の近傍では勾配がより強く、極小値
の近傍では勾配がより弱くなるよう定められている。な
お、表5に示された値を線対称に移動させることによ
り、全ての範囲のサグ量が得られる。
5)−[f(h)+g(h)]/2の値をh=0〜35[mm]の
範囲で計算した結果を示すグラフである。グラフから1
0≦h≦20の範囲で値がマイナスであることがわか
る。すなわち、実施例2は条件(1)を満たしている。ま
た、図13は、条件(2)の中辺の値をh=0〜35[mm]
の範囲で計算した結果を示すグラフである。グラフから
10≦h≦20の範囲で値が-0.00010と-0.00008との間
にあることがわかる。すなわち、実施例2は条件(2)も
満たしている。
の透過性能を示す三次元グラフであり、図14が平均屈
折力誤差、図15が非点収差を示す。また、図16は、
図15に示す非点収差の平面図である。
様を持つ比較例2のサグ量の分布を示す。実施例2との
違いは、比較例2の眼鏡レンズのサグ量は、距離hを固
定してサグ量z(h,θ)を角度θの関数で表したとき
に、極大値と極小値とを正弦曲線で補完した点である。
したがって、z(h,45)−[f(h)+g(h)]/2の値
は0となって条件(1)を満たさず、条件(2)の中辺の値も
0となって条件(2)を満たさない。
の透過性能を示す三次元グラフであり、図17が平均屈
折力誤差、図18が非点収差を示す。また、図19は、
図18に示す非点収差の平面図である。図14〜16と
比較すると、比較例2では非点収差の等高線が菱形であ
り、周辺部の視野のぼけ方が不自然に感じられる。これ
に対して実施例2では、非点収差の等高線がほぼ楕円形
であり、視野のぼけも自然に感じられる。
れば、サグ量を角度の関数で表したときに極大値側と極
小値側とで勾配に差を付けることにより、円柱屈折力処
方を加えたことにより発生する円柱屈折力の最大方向と
最小方向との間の方向の非点収差の配分を良好にし、自
然な視野を確保することができる。
図。
数として示したグラフ。
する値を計算した結果を示すグラフ。
する値を計算した結果を示すグラフ。
す三次元グラフ。
元グラフ。
す平面図。
す三次元グラフ。
次元グラフ。
示す平面図。
関する値を計算した結果を示すグラフ。
関する値を計算した結果を示すグラフ。
示す三次元グラフ。
次元グラフ。
示す平面図。
示す三次元グラフ。
次元グラフ。
示す平面図。
Claims (6)
- 【請求項1】 外面、内面の一対の屈折面を有し、少な
くとも一方の屈折面が非球面であり、乱視矯正用の円柱
屈折力処方を含む単焦点の眼鏡レンズにおいて、 前記非球面は、前記円柱屈折力処方を加えることにより
発生する前記円柱屈折力の最大方向と最小方向との間の
方向の収差を補正する非回転対称成分を含む非回転対称
非球面であることを特徴とする眼鏡レンズ。 - 【請求項2】 前記非球面は、前記円柱屈折力処方に基
づく第1の非回転対称成分と、該円柱屈折力処方を加え
ることにより発生する前記円柱屈折力の最大方向と最小
方向との間の方向の収差を補正する第2の回転非対称成
分とを含む非回転対称非球面であることを特徴とする請
求項1に記載の眼鏡レンズ。 - 【請求項3】 前記外面が球面、前記内面が非回転対称
非球面であることを特徴とする請求項1または2に記載
の眼鏡レンズ。 - 【請求項4】 外面、内面の一対の屈折面を有し、少な
くとも一方の屈折面が非球面であり、乱視矯正用の円柱
屈折力処方を含む単焦点の眼鏡レンズにおいて、 眼鏡フレームへの取付時に使用者の瞳位置に一致させる
位置を枠入れ基準点とし、該枠入れ基準点に立てた前記
非球面の法線をz軸、該z軸に直交し前記枠入れ基準点
を含む平面内で円柱屈折力が最大となる方向をy軸、最
小となる方向をx軸とし、x-y平面内で前記z軸から
の距離h[mm] 、前記x軸に対する角度θ[degree]の極
座標(h,θ)に対応する前記非球面上の点のx-y平面
に対するサグ量をz(h,θ)としたときに、10≦h≦
20の範囲のいずれの距離hについても、距離hを固定
して角度θの関数としてサグ量z(h,θ)の変化を表す
と、該関数の極大値と極小値との間を正弦曲線で補完し
た場合と比較して、極大値の近傍では勾配がより強く、
極小値の近傍では勾配がより弱くなることを特徴とする
眼鏡レンズ。 - 【請求項5】 外面、内面の一対の屈折面を有し、少な
くとも一方の屈折面が非球面であり、乱視矯正用の円柱
屈折力処方を含む単焦点の眼鏡レンズにおいて、 眼鏡フレームへの取付時に使用者の瞳位置に一致させる
位置を枠入れ基準点とし、該枠入れ基準点に立てた前記
非球面の法線をz軸、該z軸に直交し前記枠入れ基準点
を含む平面内で円柱屈折力が最大となる方向をy軸、最
小となる方向をx軸とし、x-y平面内で前記z軸から
の距離h[mm] 、前記x軸に対する角度θ[degree]の極
座標(h,θ)に対応する前記非球面上の点のx-y平面
に対するサグ量をz(h,θ)、 前記x軸上のサグ量z
(h,0)をf(h)、y軸上のサグ量z(h,90)をg
(h)としたときに、以下の条件(1)、 z(h,45)<[f(h)+g(h)]/2 …(1) を満たすことを特徴とする眼鏡レンズ。 - 【請求項6】 球面屈折力が負の眼鏡レンズであり、円
柱屈折力をCYL[Diopter]としたときに、10≦h≦20
の範囲のいずれの距離hについても、以下の条件(2)、 -0.00010<[z(h,45)−[f(h)+g(h)]/2] /[[f(h)−g(h)]×h×CYL]<-0.00008 …(2) を満たすことを特徴とする請求項5に記載の眼鏡レン
ズ。
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