JP2008257272A

JP2008257272A - 眼鏡レンズの設計方法

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Publication number: JP2008257272A
Application number: JP2008190631A
Authority: JP
Inventors: Tadayuki Kaga; 唯之加賀
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2008-10-23

Abstract

【課題】老視矯正用の累進屈折力レンズをラップアラウンド型フレーム等のそり角が大きい眼鏡フレームに組み込んだときに最適な光学性能を発揮できるように設計できる眼鏡レンズの設計方法を提供する。
【解決手段】基準となる累進屈折面を設定すると共に、遠用部と近用部のそれぞれに設計基準点を設定し、遠用部と近用部それぞれにそれぞれの設計基準点でそり角によって生じる乱視屈折力を相殺する乱視の屈折力を付加し、物体側の屈折面又は眼球側の屈折面の全面に亘って、光学性能が最適となるような非球面付加量を求め、更に、遠用部と近用部それぞれに、眼鏡フレームのそり角によって生じるプリズム屈折力をそれぞれの設計基準点で相殺するプリズム屈折力を付加する。
【選択図】図３

Description

本発明は、老視矯正用の累進屈折力レンズをラップアラウンド型フレーム等のそり角が大きい眼鏡フレームに組み込むことを可能にする眼鏡レンズの設計方法に関する。

近年、主にスポーツ用のサングラスとして、ラップアラウンド型の眼鏡フレームが用いられるようになってきている。図３（ａ）の斜め方向からの斜視図、図３（ｂ）の上側から見た斜視図にラップアラウンド型の眼鏡フレームの一例を示す。図３に示すように、ラップアラウンド型の眼鏡フレームは、そり角が大きく顔に沿うように曲がっているため、顔の側面までレンズがあり、視野が広いという特長がある。そのため、スポーツ時の保護眼鏡、眼球保護などの眼鏡としてスポーツ選手に愛用されている。

ラップアラウンド型の眼鏡フレームを掛けているスポーツ選手が多くなった影響で一般の人も使用することが多くなってきた。そのため、矯正用の眼鏡が必要な人もラップアラウンド型の眼鏡フレームを使用したい要望が多くなってきている。

このような要望に応えるため、下記特許文献１に示されるように、ラップアラウンド型等のそり角が大きい眼鏡フレームに適した光学設計方法が示されている。

特開２００５−２８４０５９号公報

しかしながら、上記特許文献１で開示された光学設計方法では、老視矯正用の累進屈折力レンズに対する設計方法が何ら示されていない。近年、遠方視と近方視の両方を一つのレンズで行える累進屈折力レンズをスポーツ用のラップアラウンド型の眼鏡フレームで使用したいという要望がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、老視矯正用の累進屈折力レンズをラップアラウンド型フレーム等のそり角が大きい眼鏡フレームに組み込んだときに最適な光学性能を発揮するように設計できる眼鏡レンズの設計方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１に、そり角が２００°以上の眼鏡フレームに組み込まれる眼鏡レンズの設計方法であって、眼鏡レンズを構成する物体側と眼球側の２つの屈折面のうち、少なくともどちらか一つの屈折面に、遠用部とこの遠用部と異なる屈折力を備える近用部とこれらの間で屈折力が累進的に変化する累進部とを備える累進屈折面を設定する累進屈折面設定工程と、前記眼鏡レンズの物体側の屈折面又は眼球側の屈折面に、前記眼鏡フレームのそり角によって生じる収差を前記遠用部の設計基準点において相殺する乱視の屈折力を前記遠用部全体に付加すると共に、前記眼鏡フレームのそり角によって生じる収差を前記近用部の設計基準点において相殺する乱視の屈折力を前記近用部全体に付加する乱視屈折力付加工程と、前記眼鏡レンズの物体側の屈折面又は眼球側の屈折面の全面に亘って、光学性能が最適となるような非球面付加量を求める非球面付加量決定工程と、前記眼鏡レンズの物体側の屈折面又は眼球側の屈折面に、前記眼鏡フレームのそり角によって生じるプリズム屈折力を前記遠用部の設計基準点において相殺するプリズム屈折力を前記遠用部全体に付加すると共に、前記眼鏡フレームのそり角によって生じるプリズム屈折力を前記近用部の設計基準点において相殺するプリズム屈折力を前記近用部全体に付加するプリズム屈折力付加工程とを有することを特徴とする眼鏡レンズの設計方法を提供する。

本発明の眼鏡レンズの設計方法は、遠用部とこの遠用部と異なる屈折力を備える近用部とこれらの間で屈折力が累進的に変化する累進部とを備える累進屈折面を眼鏡レンズの物体側の屈折面又は眼球側の屈折面に有する累進屈折力レンズの設計方法である。眼鏡フレームのそり角によって眼鏡レンズには乱視屈折力及びプリズム屈折力等が生じ、これらを補正する必要がある。累進屈折面は、遠用部と近用部を備え、これらの間には加入度という度数の違いがある。度数によって補正によって加える乱視屈折力及びプリズム屈折力は異なるため、遠用部と近用部それぞれに対する補正量が異なる上、中間部の度数が漸次変化する累進部が存在し、かつ、視線に対して左右方向で傾斜している眼鏡レンズでは、視線に対する傾斜角度が視線の左右で非対称となるため、耳側と鼻側でも補正量が異なる。

そのため、本発明の設計方法では、まず、基準となる累進屈折面を設定し、遠用部と近用部のそれぞれに設計基準点を設定し、遠用部と近用部それぞれにそれぞれの設計基準点でそり角によって生じる乱視屈折力を相殺する乱視の屈折力を付加し、物体側の屈折面又は眼球側の屈折面の全面に亘って、光学性能が最適となるような非球面付加量を求め、更に、眼鏡フレームのそり角によって生じるプリズム屈折力を、前記遠用部の設計基準点、前記近用部の設計基準点においてそれぞれ相殺するプリズム屈折力を付加することにより、そり角によって生じる影響を補正して累進屈折力レンズをそり角が大きい眼鏡フレームに対応させることが可能となった。

本発明は、第２に、上記第１の眼鏡レンズの設計方法において、前記非球面付加量決定工程が、前記眼鏡レンズの幾何学中心から放射状に、前記眼鏡レンズの遠用部を通って前記眼鏡レンズの端縁に至る複数の基準線及び前記眼鏡レンズの近用部を通って前記眼鏡レンズの端縁に至る複数の基準線を設定し、それぞれの前記基準線における光学性能が最適となるように非球面付加量を求め、前記基準線間の領域の非球面付加量を補間することにより求めることを特徴とする眼鏡レンズの設計方法を提供する。

そり角によって生じる乱視屈折力とプリズム屈折力を設計基準点で補正しても、眼鏡レンズ全体では、視線に対して左右方向で傾斜している眼鏡レンズでは、設計基準点の左右方向で視線に対する傾斜角度が非対称となるため、完全に補正することはできない。そのため、遠用部と近用部に対して基準線を設定し、光学性能が最適となるような非球面付加量を基準線に沿って求め、更に基準線間の領域の非球面付加量を補間により求めることにより眼鏡レンズ全体に亘って光学性能が最適となる非球面付加量を求めることができる。

以下、本発明の眼鏡レンズの設計方法の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に制限されるものではない。

本発明の眼鏡レンズの設計方法は、図３に示したようなそり角が大きいラップアラウンド型の眼鏡フレームに組み込まれたときに、最適な光学性能を発揮するような累進屈折力レンズを設計するものである。眼鏡フレームのそり角とは、図４（ａ）に示すように、左右リム面のなす角度を示し、１８０°未満の場合を内ぞりの状態、１８０°より大の場合を外ぞりの状態と呼ぶ。本発明の眼鏡レンズの設計方法は、そり角が２００°以上の外ぞりの状態の眼鏡フレームに適合する光学性能を有する累進屈折力レンズを設計する。市販されているラップアラウンド型の眼鏡フレームのそり角は、概ね２００〜２５０°の範囲である。そり角が２００°以上の眼鏡フレームには、図３に示したラップアラウンド型の眼鏡フレームの他、水中眼鏡、保護用眼鏡等がある。

そり角が２００°以上の眼鏡フレームは、顔に沿うように曲がっているため、眼鏡レンズが視線に対して傾斜した状態で固定されている。そり角が２００°以上の眼鏡フレームに組み込まれる眼鏡レンズは、通常の眼鏡レンズよりも曲率が大きいものが必要で、物体側の屈折面の曲率は、屈折力で表すと、通常５ディオプトリ以上であり、６〜１２ディオプトリの範囲が一般的である。

通常の眼鏡レンズはそり角が１８０°、即ち、そりが無い眼鏡フレームに組み込まれることを想定して物体側の屈折面と眼球側の屈折面が設計されている。検眼の際にもそりが無い検眼用の眼鏡フレームが用いられている。このように、そりが無い眼鏡フレームに組み込まれることを想定した光学性能を有する眼鏡レンズが視線に対して傾斜した状態で固定されると、光学性能上不都合が生じる。

大きなそり角を有する眼鏡フレームに組み込み、眼鏡レンズを視線に対して傾斜させると、上下方向の屈折力はほぼそのままで、左右方向の屈折力を変えたことになり、収差が生じ、球面レンズに乱視の効果を与える。また、眼鏡レンズを視線に対して傾斜させると、プリズム屈折力が生じる。

そのため、そり角が１８０°を想定していた眼鏡レンズをそり角が２００°以上の眼鏡フレームに組み込んでいた場合には、少なくともそり角による乱視の屈折力を生じさせる収差とプリズム屈折力とが存在していたことになり、眼鏡レンズを通してぼけた像が見えるという不都合があった。この間題を解決する設計方法を示したのが、前記特許文献１に示された公報である。但し、事実上、単焦点レンズに対しての設計方法である。

本発明の眼鏡レンズの設計方法は、老視矯正用の累進屈折力レンズを、ラップアラウンド型等のそり角が大きい眼鏡フレームに装着した場合に最適な光学性能が発揮できるように設計するものである。

本発明の設計方法では、まず、基準となる累進屈折面を設定し、遠用部と近用部のそれぞれに設計基準点を設定し（累進屈折面設定工程）、遠用部と近用部それぞれにそれぞれの設計基準点でそり角によって生じる乱視屈折力を相殺する乱視の屈折力を付加し（乱視屈折力付加工程）、物体側の屈折面又は眼球側の屈折面の全面に亘って、光学性能が最適となるような非球面付加量を求め（非球面付加量決定工程）、更に、眼鏡フレームのそり角によって生じるプリズム屈折力を、前記遠用部の設計基準点、前記近用部の設計基準点においてそれぞれ相殺するプリズム屈折力を付加する（プリズム屈折力付加工程）。

累進屈折面設定工程では、基準とする累進屈折面を設定する。累進屈折力レンズの設計では、レンズ上方にあって遠方を見るための遠用部と、レンズ下方にあって近くの物を見るための近用部と、これらの遠用部と近用部を滑らかに連絡し、中間的な距離を見るための累進部とを眼鏡レンズ内で領域分けをする。用途別の設計では、遠用視野と近用視野の両方をバランスよく配置するいわゆる遠近両用設計と、広い遠方視野と中間視野を重視した遠中主体設計と、１ｍ前後の中間領域から手元までの視野を重視した中近主体設計とに大別することができる。また、歪曲収差と非点収差の分布の設計では、遠用部と近用部を広くし、狭い累進部に収差を集中させた収差集中型と、遠用部と近用部を狭くし、累進部を広くして中間部における収差を拡散させた収差分散型とに大別することができる。本発明の眼鏡レンズの設計方法では、いずれのカテゴリーの累進屈折力の眼鏡レンズにも対応することができる。累進屈折面は物体側の屈折面（外面）又は眼球側の屈折面（内面）のいずれに設定してもよく、両面に振り分けるようにしてもよい。

図１に、基準とする累進折力レンズの遠用部と近用部と累進部の領域分けの一例を示す。遠用部と近用部は、それぞれ遠用中心と近用中心を中心とした扇形の形状となっており、ドットで塗りつぶして示されている。この眼鏡レンズは、左目用であり、比較的太い線で示した主子午線が遠用中心から近用中心にかけて眼の輻輳を加味して図面左側の鼻側へ屈曲している。ラップアラウンド型の眼鏡フレームに収まる破線で示すレンズ形状は横長で、左右方向は長いが垂直方向は短い。また、ラップアラウンド型の眼鏡はスポーツ用であり、遠用部では左右方向に広い視野が必要となる。そのため、遠用部は円形のレンズの幾何学中心を通る水平線を境にして上半分を占めている。主子午線は遠用部の中心を垂直方向へ延び、遠用部の下端で遠用中心（幾何学中心）に達し、累進部は輻輳を加味してやや鼻側へ傾斜して近用中心へ達し、再び垂直方向に延びてレンズ下端に達する。累進部の長さである累進帯長はやや短い傾向があり、収差が集中する累進部は比較的狭くなる。そのため、遠用部と近用部の度数の差である加入度は、せいぜい２．０程度が限度であり、これ以上加入度が大きくなると、累進部に収差が集中して揺れ、歪みが発生し、スポーツ用として好ましくないと考えられる。近用部は狭くなるが、スポーツ用として、ゴルフのスコアが見られる緊急的な程度でよいと考えられる。勿論、基準となる累進屈折力レンズは、図１以外の領域分けも可能である。

基本となる累進屈折力レンズは、処方に応じたそり角が１８０°として設計されている通常の設計の累進屈折力レンズが設定される。なお、図４（ｂ）に示した傾斜角は、例えば１０°という値で基本となる累進屈折力レンズに加味されて設計されている。そのため、以下の説明ではそり角による影響を補正することだけを説明し、傾斜角による影響はないものとして説明する。

次に、遠用部と近用部のそれぞれに設計基準点を設定する。そり角による乱視の収差とプリズム屈折力は、レンズの度数によって変動する。遠用部と近用部は度数が異なり、そのため遠用部と近用部それぞれで独立してそり角による影響を補正する必要がある。設計基準点は任意の位置を設定できるが、遠用部においては、通常は、眼鏡装用者が自然な姿勢で遠方を見ているときの視線のレンズ上での通過地点である遠用アイポイントを選定する。遠用アイポイントは、遠用中心と一致する場合がある。また、遠用アイポイントはレンズの幾何学中心と一致するのが通常である。以下では、遠用中心とレンズの幾何学中心とが一致し、遠用中心（幾何学中心）を遠用部における設計基準点として説明する。近用部においては、近用中心を近用部の設計基準点とすることが好ましい。

乱視屈折力付加工程においては、眼鏡レンズの物体側の屈折面又は眼球側の屈折面に、眼鏡フレームのそり角によって生じる収差を遠用部の設計基準点において相殺する乱視の屈折力を遠用部全体に付加すると共に、眼鏡フレームのそり角によって生じる収差を近用部の設計基準点において相殺する乱視の屈折力を近用部全体に付加する。

遠用部の補正では、そり角と遠用部の度数に応じた補正としての乱視屈折力を遠用部全体に付加し、遠用部の設計基準点でそり角により生じた乱視の屈折力と補正としての乱視の屈折力とが加算されて乱視の屈折力がゼロとなるように相殺する。また、近用部の補正では、例えば、幾何学中心を中心とする近用部全体及び累進部の主子午線を含む扇形の領域を設定し、そり角と近用部の度数に応じた補正としての乱視屈折力を設定した扇形の領域に付加し、近用部の設計基準点でそり角により生じた乱視の屈折力と補正としての乱視の屈折力とが加算されて乱視の屈折力がゼロとなるように相殺する。近用部と累進部の主子午線を含む領域を一つの領域として補正を加えるのは、累進部が不連続とならないようにするためである。累進部の左右に存する側面側の領域は、遠用部と近用部のそれぞれの補正値を滑らかに連絡するように補間できる。

非球面付加量決定工程では、物体側の屈折面又は眼球側の屈折面の全面に亘って、光学性能が最適となるような非球面付加量を求める。設計基準点におけるそり角によって生じる乱視とプリズムの収差を補正しても、眼鏡レンズ全体では、視線に対して左右方向で傾斜している眼鏡レンズでは、設計基準点の左右方向で視線に対する傾斜角度が非対称となるため、完全に補正することはできない。そのため、非球面付加量決定工程は、まず、眼鏡レンズの幾何学中心から放射方向に遠用部を通って眼鏡レンズ端縁に至る複数の基準線（直線）を設定すると共に、眼鏡レンズの幾何学中心から放射方向に近用部を通って眼鏡レンズ端縁に至る複数の基準線（直線）を設定する。その際、遠用部及び近用部のそれぞれに対して、基準線は左右の領域それぞれに少なくとも１方向、合計２本以上を設定することが好ましい。遠用部と近用部のそれぞれの左右の領域に基準線を設けるのは、そり角によって視線に対してレンズが傾斜していると、視線を境界として鼻側と耳側で補正量が非対称となるためである。

図２（ａ）に、非球面付加量決定工程における基準線の設定を説明する概念図を示す。図２に示した眼鏡レンズは、図１に示した遠用部が上半分を占めている遠近両用設計の累進屈折力レンズである。非球面付加量決定工程における眼鏡レンズ設計の基準となるのは、通常、眼鏡レンズの幾何学中心であり、幾何学中心を中心として用いる。しかし、この幾何学中心近傍の任意の点を中心点として選択することができる。遠近両用設計の累進屈折力レンズでは、図１に示したように、眼鏡レンズの幾何学中心は遠用中心と事実上一致する。

遠用部に基準線を設定する工程では、幾何学中心ＧＣから放射状に遠用部の領域内を通過して眼鏡レンズ端縁まで達する直線状に延びる少なくとも２本の基準線を設定する。この場合、幾何学中心を通る垂直線、即ち遠用部の主子午線を境界として鼻側と耳側では視線に対する傾斜角度が異り、非球面付加量は非対称になるため、主子午線を境界として左右にそれぞれ等しい角度毎に同じ数の基準線を設定することが好ましい。基準線の数は多ければ遠用部の屈折力をより緻密に把握することができる。

図２（ａ）では、広い領域の遠用部に、δｆ１〜δｆ８の８本の基準線を主子午線の左右にそれぞれ４本ずつ設定した例を示している。これらの８本の基準線は、幾何学中心ＧＣを通る水平方向のＸ軸から反時計方向に等角度の２０°毎に設定されている。８本の基準線は主子午線を対称軸として左右対称に配置されている。なお、等角度毎に配置しなくとも補間に影響はない。

また、近用部に基準線を設定する工程では、幾何学中心ＧＣから放射状に近用部の領域内を通過して眼鏡レンズ端縁まで達する直線状に延びる少なくとも２本の基準線を設定する。図２（ａ）に示す例では、２本の基準線δｎ１とδｎ２は、扇形の近用部の円弧を３等分するような端縁の点と中心点ＧＣとを結ぶ直線となっている。近用部においても、非球面付加量は左右非対称になるため、主子午線を境界として左右の領域それぞれに基準線を設定することが好ましい。例えば、眼鏡レンズの幾何学中心ＧＣから近用部の領域内のレンズ端縁に向かって扇形の近用部の円弧を５等分、７等分、９等分するような間隔で基準線を設定することができる。この場合も、基準線は等角度毎に設定する必要はない。基準線の数は多ければ近用部の屈折力をより緻密に把握することができる。

基準線を設定した後、設定した各基準線に沿う屈折力に対して非球面付加量を決定する。非球面付加量は、各基準線毎に各基準線に沿う屈折力に対して、眼鏡レンズを眼に装着したときと同条件を想定し、光線追跡により度数や、非点収差、プリズム屈折力等を計算し、最適な非球面付加量を求める公知の方法で求めることができる。この場合の非球面付加量とは、基準となった累進屈折面に付加（マイナスの付加もある）して新たな面を形成する非球面量をいう。

この非球面付加量の計算方法として、次の５つの計算方法がある。まず、眼鏡レンズの座標系を、図２（ａ）に示すように、累進屈折面を眼鏡装用時の正面から見て、左右方向をＸ軸、上下方向（遠近方向）をＹ軸、奥行き方向をＺ軸、各基準線の中心点ＧＣを、（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，０，０）（原点）とする座標系を定義する。

第１の非球面付加量の計算方法は、Ｚ軸方向の非球面付加量の座標を直接計算する方法である。基になる累進屈折面の奥行き方向の座標ｚ_pは、
ｚ_p＝ｆ（ｘ，ｙ）
というように、座標（ｘ，ｙ）の関数で表される。ｚ_pにＺ軸方向の非球面付加量δを付加すると、付加された後のＺ軸方向の合成座標、すなわち新たな累進屈折面の座標をｚ_tとしたとき、
ｚ_t＝ｚ_p＋δ
である。

このとき、レンズの中心点ＧＣの近傍は、プリズムも少なく非点収差も発生しづらいため、非球面付加量は少なくてよいが、レンズ外周部は眼から入射する光線に角度がつくため、非点収差が発生しやすく、それを補正するための非球面付加量も大きくなるのが一般的である。実際に付加する理想的な非球面付加量は、使用者の処方（レンズの度数）により千差万別であるが、中心点ＧＣからの距離ｒに応じて変化していく。以上より、付加する最適な非球面付加量δは、中心点ＧＣからの距離ｒ
ｒ＝（ｘ²＋ｙ²）^1/2
の関数となる。また、図２（ａ）に示したように、例えば、幾何学中心ＧＣを通るＸ軸を起点として反時計方向の角度θを設定することにより、非球面付加量δは（θ、ｒ）の関数として表すことができる。これは以下の計算方法でも同様である。
この第１の非球面付加量の計算方法は、座標を直接求めることができるため、計算が楽であるという利点を有する。

第２の非球面付加量の計算方法は、基になる累進屈折面の径方向の傾きをｄｚ_pで表し、新たな累進屈折面の傾きをｄｚ_tとしたとき、ｄｚ_t＝ｄｚ_p＋δの関係を用いる。
この第２の非球面付加量の計算方法は、傾きの分布を求めるため、プリズム量の制御が容易であるという利点を有する。Ｚ座標は、原点から積分することにより求めることができる。

第３の非球面付加量の計算方法は、基になる累進屈折面の径方向の曲率をｃ_pで表し、新たな累進屈折面の曲率をｃ_tとしたとき、ｃ_t＝ｃ_p＋δの関係を用いる。
この第３の非球面付加量の計算方法は、曲率の分布を求めるため、光学的評価が簡単であり、設計しやすく、目的とする処方が容易に得られるという利点がある。Ｚ座標は、原点から積分することにより求めることができる。

第４の非球面付加量の計算方法は、基になる累進屈折面の座標をｚ_pで表し、新たな累進屈折面の座標ｚ_tが、累進屈折面のＺ座標を曲率に置き換える下記式（１）で定義されるｂ_p

を用いて、下記式（２）

で表わされる関係を用いる。
この第４の非球面付加量の計算方法は、曲率の分布を求めるため、光学的評価が簡単であり、設計しやすく、目的とする処方が容易に得られ、また、Ｚ座標が積分によらず直接計算出来るという利点がある。

第５の非球面付加量の計算方法は、基になる累進屈折面の座標をｚ_pで表し、新たな累進屈折面の座標ｚ_tが、累進屈折面のＺ座標を曲率に置き換える下記式（１）で定義されるｂ_p

を用いて、下記式（３）

で示される関係を用いる。
第５の非球面付加量の計算方法は、曲率の変化がなめらかになるように設計でき、急激な度数変化などの無い自然な累進面形状が得られる。

非球面付加量決定工程では、それぞれの基準線毎に基準線に沿って非球面付加量δを中心点ＧＣからの距離ｒとＸ軸から反時計方向の角度θの関数として決定する。

これらの非球面付加量の計算方法以外に、例えば、各基準線に対して光線追跡法を適用し、そり角、度数による影響を補正して光学性能が最適となるように各基準線上のｚ軸方向の座標値として非球面式の係数を求める方法がある。

次に、それぞれの基準線に沿う屈折力に対して非球面付加量を決定した後、これらの基準線の間の領域の屈折力に対して補間法で非球面付加量を決定し、眼鏡レンズの全面に亘る非球面付加量を求める。補間法とは、関数の２つ以上の点における関数値を知って、それらの間の点の関数値を求める計算方法をいう。一般的な補間法として、よく知られたラグランジェ補間とスプライン補間がある。本発明においても一般的な補間法を採用することができる。

図２（ｂ）は、縦軸に上記第１〜第５の非球面付加量の計算方法で求めた非球面付加量δの値、横軸にＸ軸を起点とした反時計方向の角度θをとったとき、中心点ＧＣから等距離（図２ではレンズ端縁）の位置における図２（ａ）に示した基準線δｆ１〜δｆ８及びδｎ１とδｎ２における非球面付加量δの１０点の値をプロットしたグラフである。補間法は、これら１０点の非球面付加量δの値を全て通る図２（ｂ）の破線で示す滑らかな曲線の方程式を求める計算方法である。これによって、眼鏡レンズ全体の領域で最適な非球面付加量を決定することができる。

プリズム屈折力付加工程では、物体側の屈折面又は眼球側の屈折面に、眼鏡フレームのそり角によって生じるプリズム屈折力を、遠用部の設計基準点及び近用部の設計基準点においてそれぞれ相殺するプリズム屈折力を付加する。付加するプリズム屈折力は、鼻側が基底方向になるように屈折面をそれぞれの設計基準点を中心にして傾斜させる。中間の累進部においては、例えば主子午線上の位置でその度数に応じてそり角によるプリズム屈折力を相殺するように累進部全体にプリズム屈折力を付加する。

以上の累進屈折面設定工程、乱視屈折力付加工程、非球面付加量決定工程、プリズム屈折力付加工程により、老視矯正用の累進屈折力レンズをラップアラウンド型フレーム等のそり角が大きい眼鏡フレームに組み込んだときに最適な光学性能を発揮できるように設計できる。工程の順序は、以上の説明の順序が通常で、最も計算量が少なくなると考えられる。この場合、プリズム屈折力付加工程を後に行うので、非球面付加量決定工程ではそり角によるプリズム屈折力の補正は考慮しない。工程の順序は、例えば、乱視屈折力付加工程、非球面付加量決定工程、プリズム屈折力付加工程は入れ替えることが可能であり、プリズム屈折力付加工程と乱視屈折力付加工程とを行った後、非球面付加量決定工程を行ってもよい。

物体側の屈折面にそり角の影響を補正する乱視の屈折力を付加し、眼球側の屈折面にそり角の影響を補正するプリズム屈折力を付加するようにしてもよく、あるいはこれらを逆にしてもよい。更に、眼球側の屈折面又は物体側の屈折面にそり角を補正する乱視の屈折力とプリズム屈折力の両方を付加し、これらの屈折力を合成した屈折面とするようにしてもよい。

次に、レンズメータでの度数測定を考慮した累進屈折力レンズを説明する。累進屈折力レンズは、累進開始点から累進的に加入度数が入ってくる。従って、レンズメータで度数を測定するときは、レンズメータの光線幅を加味して、累進開始点よリ５〜１０ｍｍ遠用側にオフセットした位置に度数測定ポイントを設定することが一般的である。しかしながら、累進開始点の近傍まで非球面設計を施してしまうと、レンズメータで度数を測定したときに、非点収差が発生し、レンズの度数が保証できなくなってしまう。

そこで、遠近両用設計では幾何学中心ＧＣと事実上一致する累進開始点からｒが所定の距離までは、非球面を付加せずに球面設計部とすることが好ましい。ｒは度数測定ポイントをカバーできる７ｍｍ以上、１２ｍｍ未満が好ましい。このような球面設計部を設けても、累進開始点の近傍は光軸に近く、もともと付加する理想的な非球面付加量が小さいため、光学性能にさほど影響を及ぼすことはない。

上記説明では、トーリック面等の乱視矯正用の屈折面を考慮していない。例えば、物体側の屈折面（外面）に累進屈折面、眼球側の屈折面（内面）にトーリック面を設ける場合、それぞれ別個にそり角による影響を補正するようにすることができる。後面のトーリック面に加える補正は、設計基準点が一箇所で済み、上記乱視屈折力付加工程とプリズム屈折力付加工程を同様にすることができる。また、非球面付加量決定工程では、基準線の方向を乱視軸とそれと直交する方向の最低２本を設定すれば、トーリック面全面の非球面付加量を上記と同様に決定することができる。また、眼球側の屈折面に存するトーリック面に対するそり角による影響の補正を、物体側の屈折面に存する累進屈折面に付加することも可能である。この場合の物体側の屈折面には、そり角による影響の補正として、累進屈折面に対する補正とトーリック面に対する補正が付加されることになる。眼球側の屈折面は単純な形状のトーリック面となるから、眼球側の屈折面の形状創成と鏡面研磨とが、従来の硬質研磨皿を用いることができるため、製造が容易となる。

一方、眼球側の屈折面に累進屈折面と乱視矯正用のトーリック面の両方を設けると、これらの合成屈折面を設けることになる。累進屈折面とトーリック面を合成する合成屈折面の設計方法は、例えば、国際公開第９７／１９３８２号パンフレットで開示されている。この設計方法で基準となる合成屈折面を設定することができる。その後、眼球側の屈折面の遠用部と近用部のそれぞれの設計基準点を設定し、上記説明と同様の乱視屈折力付加工程を行う。非球面付加量決定工程では、基準線の方向を乱視軸とそれと直交する方向の最低２本を加えて設定すれば、レンズ全面の非球面付加量を上記と同様に決定することができる。プリズム屈折力付加工程も上記と同様に行うことができる。

このように、本発明の眼鏡レンズの設計方法は、老視矯正用の累進屈折力レンズをラップアラウンド型フレーム等のそり角が大きい眼鏡フレームに組み込めるように設計できる汎用的な方法である。

本発明の眼鏡レンズの設計方法は、老視矯正用の累進屈折力レンズをラップアラウンド型フレーム等のそり角が大きい眼鏡フレームに組み込んだ時に最適な光学性能が発揮できるような眼鏡レンズを設計し、製造する用途に利用可能である。

本発明の眼鏡レンズの設計方法の基準となる累進屈折面の領域分けの例を示す概念図である。（ａ）は基準線を設定する一例を示し、（ｂ）は基準線間の領域の非球面付加量を補間により求める方法を示すグラフである。ラップアラウンド型の眼鏡フレームを示し、（ａ）は斜め方向から見た斜視図、（ｂ）は上側から見た斜視図である。（ａ）はそり角、（ｂ）は傾斜角を示す概念図である。

符号の説明

ＧＣ…幾何学中心、ｒ…距離、δ…非球面付加量、δｆ１〜δｆ８，δｎ１，δｎ２…基準線、θ…角度。

Claims

そり角が２００°以上の眼鏡フレームに組み込まれる眼鏡レンズの設計方法であって、
眼鏡レンズを構成する物体側と眼球側の２つの屈折面のうち、少なくともどちらか一つの屈折面に、遠用部とこの遠用部と異なる屈折力を備える近用部とこれらの間で屈折力が累進的に変化する累進部とを備える累進屈折面を設定する累進屈折面設定工程と、
前記眼鏡レンズの物体側の屈折面又は眼球側の屈折面に、前記眼鏡フレームのそり角によって生じる収差を前記遠用部の設計基準点において相殺する乱視の屈折力を前記遠用部全体に付加すると共に、前記眼鏡フレームのそり角によって生じる収差を前記近用部の設計基準点において相殺する乱視の屈折力を前記近用部全体に付加する乱視屈折力付加工程と、
前記眼鏡レンズの物体側の屈折面又は眼球側の屈折面の全面に亘って、光学性能が最適となるような非球面付加量を求める非球面付加量決定工程と、
前記眼鏡レンズの物体側の屈折面又は眼球側の屈折面に、前記眼鏡フレームのそり角によって生じるプリズム屈折力を前記遠用部の設計基準点において相殺するプリズム屈折力を前記遠用部全体に付加すると共に、前記眼鏡フレームのそり角によって生じるプリズム屈折力を前記近用部の設計基準点において相殺するプリズム屈折力を前記近用部全体に付加するプリズム屈折力付加工程と
を有することを特徴とする眼鏡レンズの設計方法。
請求項１記載の眼鏡レンズの設計方法において、
前記非球面付加量決定工程が、前記眼鏡レンズの幾何学中心から放射状に、前記眼鏡レンズの遠用部を通って前記眼鏡レンズの端縁に至る複数の基準線及び前記眼鏡レンズの近用部を通って前記眼鏡レンズの端縁に至る複数の基準線を設定し、それぞれの前記基準線における光学性能が最適となるように非球面付加量を求め、前記基準線間の領域の非球面付加量を補間することにより求めることを特徴とする眼鏡レンズの設計方法。