JP2021015308A

JP2021015308A - 眼鏡用レンズ

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Publication number: JP2021015308A
Application number: JP2020188046A
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Inventors: 泰史宮島; Yasushi Miyajima
Original assignee: Itoh Optical Industrial Co Ltd
Current assignee: Itoh Optical Industrial Co Ltd
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2021-02-12
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Abstract

【課題】レンズ周縁に近い領域において従来以上の被写界深度延長効果を得ることが可能な、レンズ前面が曲率半径１５０ｍｍ以下で設定されている眼鏡用レンズを提供する。【解決手段】レンズの前面が曲率半径１５０ｍｍ以下で設定されている眼鏡用レンズであって、レンズの全面もしくは一部に設定された被写界深度延長領域にて、装用者の正面視の視線とレンズの光軸とを一致された状態で測定される平均度数、もしくは、装用者の正面視の視線に対しレンズの光軸を所定のそり角で傾けた状態で測定される平均度数が、レンズの光学中心からレンズ周縁に向けてマイナス側に変化するとともに、眼球の回旋角が０度〜２０度の範囲の第１領域における度数変化量と、眼球の回旋角が２０度〜４０度の範囲の第２領域における度数変化量とが、ともに０．１４〜０．４６ディオプタの範囲内である。【選択図】図５

Description

本発明は、被写界深度延長効果を備えた眼鏡用レンズに関し、特にレンズの前面が曲率半径１５０ｍｍ以下で設定されている眼鏡用レンズに関する。

下記特許文献１には、レンズ中心を通る前後方向の軸をｚ軸、レンズの後方に向かう方向をｚ軸の正方向としたとき、処方度数に基づいて決定される屈折面のｚ座標値に、Ａｒ³で表される焦点深度延長成分が付加された視力矯正用レンズが記載されている。このように焦点深度（被写界深度）延長成分が付加されたレンズは、ピントが合って見える範囲が広がるので、広い範囲でボケの少ない画像を得ることができる。また、眼鏡装用者は、眼の調整力を使ったピント合せの動作が軽減され、調節性疲労が減少する。このような焦点深度（被写界深度）延長成分が付加されたレンズは、動く物体の視認も容易となるため、特にスポーツ用レンズとして好適に用いることができる。

特開２０１６−２０６３３８号公報

ところで、近年、レンズの前面を深いカーブとしたハイカーブレンズが提供されている。かかるハイカーブレンズは、顔面に沿うように装着することで視野の向上、異物・風の入り込みの軽減を図ることができ、特にスポーツ用レンズとして用いられる場合が多い。
このようなハイカーブレンズに、上述の被写界深度延長機能を付与すれば、スポーツ用レンズとしての付加価値をより高めることができる。
しかしながら、前面を深いカーブとしたレンズに、単に上述のＡｒ³で表される被写界深度延長成分を付加しても、レンズ周縁に向かうにつれて被写界深度延長効果が小さくなってしまう問題があった。

本発明は、このような問題を解決するものであり、レンズ周縁に近い領域において従来以上の被写界深度延長効果を得ることが可能な、レンズ前面が曲率半径１５０ｍｍ以下で設定されている眼鏡用レンズを提供することを目的とする。

本発明の眼鏡用レンズは、レンズの前面が曲率半径１５０ｍｍ以下で設定されている眼鏡用レンズであって、
前記レンズの全面もしくは一部に設定された被写界深度延長領域にて、
装用者の正面視の視線とレンズの光軸とを一致された状態で測定される平均度数が、レンズの光学中心からレンズ周縁に向けてマイナス側に変化するとともに、
眼球の回旋角が０度〜２０度の範囲の第１領域における度数変化量と、眼球の回旋角が２０度〜４０度の範囲の第２領域における度数変化量とが、ともに０．１４〜０．４６ディオプタの範囲内であることを特徴とする。

本発明の眼鏡用レンズによれば、レンズの光学中心からレンズ周縁に向けてマイナス側に変化させた被写界深度延長成分により、元の焦点のよりも遠方に被写界深度が延長されて、元の焦点のよりも遠方にある対象物にも容易にピントを合わせることができる。
なお、レンズの光学中心からレンズ周縁に向けての度数変化が大きい程、被写界深度延長効果自体は大きくなるが、レンズの中央部と周縁部とで大きな度数差が生じてしまう。本発明の眼鏡用レンズでは、それらのバランスを考慮して、レンズ中央側の第１領域、および、第１領域より外側の第２領域での度数変化量を、ともに０．１４〜０．４６ディオプタ（以降”Ｄ”とする場合がある）の範囲内とした。より好ましい範囲は０．１５〜０．２３ディオプタである。このようにすることでレンズの中央部と周縁部との間の度数差を抑えつつ、レンズ中央側の第１領域、および、第１領域より外側の第２領域で一定以上の被写界深度延長効果を得ることができる。

また本発明の眼鏡用レンズは、レンズの前面が曲率半径１５０ｍｍ以下で設定されている眼鏡用レンズであって、
前記レンズの全面もしくは一部に設定された被写界深度延長領域にて、
装用者の正面視の視線に対しレンズの光軸を所定のそり角で傾けた状態で測定される平均度数が、レンズの光学中心からレンズ周縁に向けてマイナス側に変化するとともに、
眼球の回旋角が０度〜２０度の範囲の第１領域における度数変化量と、眼球の回旋角が２０度〜４０度の範囲の第２領域における度数変化量とが、ともに０．１４〜０．４６ディオプタの範囲内であることを特徴とする。
このようにすれば、所定のそり角を有する眼鏡用フレームに装着される場合でも、レンズの中央部と周縁部との間の度数差を抑えつつ、レンズ中央側の第１領域、および、第１領域より外側の第２領域で一定以上の被写界深度延長効果を得ることができる。

また本発明の眼鏡用レンズは、屈折率が１．６０８、レンズの前面が４．０〜４．９カーブで設定され、装用者の正面視の視線に対しレンズの光軸を１０度のそり角で傾けた状態で用いられる眼鏡用レンズであって、
装用者の正面視の視線とレンズの光軸とを一致された状態で測定される平均度数が、レンズの光学中心からレンズ周縁に向けてマイナス側に変化するとともに、
眼球の上下方向且つ回旋角０度〜２０度の範囲の度数変化量が０．２０〜０．２５ディオプタ、眼球の上下方向且つ回旋角２０度〜４０度の範囲の度数変化量が０．６０〜０．７０ディオプタ、眼球の左右方向耳側且つ回旋角０度〜２０度の範囲の度数変化量が０．２０〜０．３０ディオプタ、眼球の左右方向耳側且つ回旋角２０度〜４０度の範囲の度数変化量が０．５０〜０．６０ディオプタ、眼球の左右方向鼻側且つ回旋角０度〜２０度の範囲の度数変化量が０．１５〜０．２５ディオプタ、眼球の左右方向鼻側且つ回旋角２０度〜４０度の範囲の度数変化量が０．５０〜０．６０ディオプタ、とすることができる。
このようにすれば、１０度のそり角を有する眼鏡用フレームに装着された場合に、レンズの中央部と周縁部との間の度数差を抑えつつ、レンズ中央側の回旋角０度〜２０度の範囲の第１領域、および、第１領域より外側の回旋角２０度〜４０度の範囲の第２領域で一定以上の被写界深度延長効果を得ることができる。

本発明の眼鏡用レンズは、レンズの光学中心を通る前後方向の軸をｚ軸、レンズの後方に向かう方向をｚ軸の正方向としたとき、処方度数に基づいて決定されるレンズの後面のｚ座標値に、Ｂｒ⁴＋Ｃｒ⁶＋Ｄｒ⁸＋Ｅｒ¹⁰（但し、ｒはｚ軸からの距離、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは定数）で表され、レンズ面内の平均度数の変動を抑制する平均度数安定化成分を付加し、前記レンズの後面のｚ座標値に、Ａｒ³（但し、Ａは定数）で表され、被写界深度を延長させる被写界深度延長成分を付加することができる。

被写界深度延長の効果は、光学中心からレンズ周縁に向けて、レンズ面内の度数を変化させることで得ることができる。しかしながらＡｒ³（Ａは正の数）で表される非球面成分は、レンズ面内の度数を光学中心からレンズ周縁部に向けてマイナス側に変化させるのに対し、前面に曲率半径１５０ｍｍ以下の深いカーブが設定されているレンズでは、レンズ周縁に向かうにつれて度数がプラス側に変化するため、Ａｒ³で表される非球面成分による被写界深度延長効果の一部が相殺され、レンズ周縁に近い領域での被写界深度延長効果が小さくなってしまっていた。

そこで本発明では、先ずＢｒ⁴＋Ｃｒ⁶＋Ｄｒ⁸＋Ｅｒ¹⁰で表される平均度数安定化成分を付加することにより、レンズ面内の各部における平均度数が略一定となるよう補正した上で、Ａｒ³で表される被写界深度延長成分を付加することができる。このようにすれば、レンズ周縁に近い領域での被写界深度延長効果の低下を抑制して、レンズ周縁に近い領域を通じて視認する場合であっても一定以上の被写界深度延長効果を得ることが可能な、レンズ前面が曲率半径１５０ｍｍ以下で設定されている眼鏡用レンズを提供することができる。

また本発明の眼鏡用レンズは、レンズの光学中心から放射状に延びるように設定された複数の分割線上において、Ｆ(θ)ｒ⁴＋Ｇ(θ)ｒ⁶＋Ｈ(θ)ｒ⁸＋Ｉ(θ)ｒ¹⁰（但し、Ｆ(θ)，Ｇ(θ)，Ｈ(θ)，Ｉ(θ)は定数、θは前記ｚ軸と直交するｘ軸からの角度）で表され、装用者の正面視の視線に対し、レンズの光軸を所定のそり角で傾けた際に生じる平均度数の変化を打ち消すように働くそり角補正成分を、前記レンズの後面のｚ座標値に付加することができる。
このようにすれば、これら平均度数安定化成分、被写界深度延長成分およびそり角補正成分を組合せて成るＪ(θ)ｒ³＋Ｋ(θ)ｒ⁴＋Ｌ(θ)ｒ⁶＋Ｍ(θ)ｒ⁸＋Ｎ(θ)ｒ¹⁰（但し、Ｊ(θ)，Ｋ(θ)，Ｌ(θ)，Ｍ(θ) ，Ｎ(θ)は定数）で表される回転非対称の非球面成分が、前記レンズの後面の各分割線上のｚ座標値に付加される。

レンズの前面が曲率半径１５０ｍｍ以下の深いカーブで設定されているレンズは、所定のそり角を有する眼鏡用フレームに装着される場合がある。このような場合、装用者の正面視の視線の方向とレンズの光軸方向との間にそり角に相当する傾きが生じ、その結果、装用者からみた平均度数が変化し、所定の被写界深度延長効果も得られなくなってしまう。このため、所定のそり角で傾けた際に生じる平均度数の変化を打ち消すように働くそり角補正成分を更に追加することにより、そり角に応じてレンズを傾斜させた場合でも、そり角がゼロの場合と同等もしくはこれに近似した被写界深度延長効果を得ることができる。

また本発明の眼鏡用レンズは、前記レンズの後面を、被写界深度延長効果を発揮させる被写界深度延長領域と、それ以外の非被写界深度延長領域とに区画して、前記被写界深度延長領域に対して前記平均度数安定化成分および被写界深度延長成分を選択的に付加することができる。

また本発明の眼鏡用レンズは、被写界深度延長効果を発揮させる被写界深度延長領域を前記レンズの後面の周方向異なる位置に複数設定し、それぞれの被写界深度延長領域に異なる定数Ａの値を設定することができる。

（ａ）は本発明の一実施形態の単焦点レンズの全体の概略図、（ｂ）は同レンズの上半分を拡大した概略図である。図１の単焦点レンズを説明するための図である。被写界深度を説明するための図で、（ａ）は通常の単焦点レンズの場合、（ｂ）は同実施形態に係る単焦点レンズの場合の説明図である。図３とは異なる説明図で、（ａ）は明所における被写界深度、（ｂ）は暗所における被写界深度、（ｃ）は暗所において同実施形態に係るレンズを用いた場合の被写界深度、について説明するための図である。図１の単焦点レンズの効果を説明するための図である。比較例のレンズ３０ａの平均度数分布等高線図である。（ａ）は比較例のレンズ３０ｂの平均度数分布等高線図、（ｂ）はｙ軸方向に沿った断面での平均度数の変化を示した図である。（ａ）は実施例のレンズ３０の平均度数分布等高線図、（ｂ）はｙ軸方向に沿った断面での平均度数の変化を示した図である。実施例のレンズを用いて撮影した写真を、比較例のレンズを用いて撮影した写真とともに示した図である。そり角のある眼鏡用フレームについての説明図である。本発明の他の実施形態の単焦点レンズを説明するための図である。図１１の単焦点レンズの設計方法についての説明図である。図１２に続く設計方法についての説明図である。（ａ）は装用者の正面視の視線に対しレンズの光軸を１０度傾けた状態で測定された実施例のレンズ５０の平均度数分布等高線図、（ｂ）はｙ軸方向に沿った断面での平均度数の変化を示した図である。装用者の正面視の視線とレンズの光軸とを一致された状態で測定された実施例のレンズ５０の平均度数分布等高線図である。本発明の更に他の実施形態の単焦点レンズを説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、レンズを用いた眼鏡を装用した装用者にとっての前後、左右、上下を、それぞれ、当該レンズにおける前後、左右、上下とする。

図１において、レンズ１は、装用者の視力を矯正するための単焦点レンズである。レンズ１は、後面２が式（ｉ）で定義される凹面とされ、前面３が式（ii）で定義される凸面とされている。レンズ１では、前面３が曲率半径１５０ｍｍ以下で設定されている。なお、レンズ１の光学中心Ｏ（後面２では基点Ｏ₁、前面３では基点Ｏ₂）を通る前後方向の軸をｚ軸とし、レンズ１の後方に向かう方向をｚ軸の正方向とする。ｚ軸はレンズ１の光軸に一致する。

ｚ＝ｒ²／（Ｒ₁＋（Ｒ₁ ²−Ｋｒ²）^1/2）＋δ₁＋δ₂ …式（ｉ）
ｚ＝ｒ²／（Ｒ₂＋（Ｒ₂ ²−Ｋｒ²）^1/2） …式（ii）

式（ｉ）、（ii）のｒは、ｚ軸からの距離である。すなわち、後面２では基点Ｏ₁、前面３では基点Ｏ₂を中心として、ｚ軸に直交する左右方向、上下方向の軸をそれぞれｘ軸、ｙ軸とする直交座標系を考えた場合、ｒ＝（ｘ²＋ｙ²）^1/2である。Ｒ₁、Ｒ₂は面の頂点における曲率半径、Ｋは１、である。
また、後面２を定義する式（ｉ）において、δ₁は、Ｂｒ⁴＋Ｃｒ⁶＋Ｄｒ⁸＋Ｅｒ¹⁰（但し、ｒはｚ軸からの距離、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは定数）で表される平均度数安定化成分である。またδ₂は、Ａｒ³（但し、ｒはｚ軸からの距離、Ａは定数）で表される被写界深度延長成分である。
したがって、本例のレンズ１は、前面３が球面、後面２が非球面となる。なお、Ｒ₁、Ｒ₂は、処方度数（本例ではＳ度数）によって決まる。ここでレンズ１は、近視者のための遠用レンズであるため、Ｒ₁＜Ｒ₂である。

式（ｉ）における平均度数安定化成分δ₁は、レンズ面内の中央から周縁に向けて平均度数を略一定とする目的でレンズ後面に付加する非球面成分である。レンズの前面３を深いカーブで設定した場合、レンズの周縁に近い領域の度数はプラス側に変化する。この傾向は前面３のカーブがより深くなるほど顕著となる。本例では、前面３に曲率半径１５０ｍｍ以下の深いカーブを備えたレンズを設計するに際し、レンズ面内の平均度数を、一旦、略一定に補正する目的でレンズの後面２に平均度数安定化成分δ₁を付加している。

一方、式（ｉ）における被写界深度延長成分δ₂は、レンズの光学中心からレンズ周縁に向けて、平均度数をマイナス側に漸次変化させる目的でレンズ後面に付加する非球面成分である。Ａｒ³（但し、Ａは正の数）で表される非球面成分は、平均度数が一定の面（平均度数変化の無い面）に対して付加することが、レンズ中央からレンズ周縁に向けて平均度数を略直線的に変化させるのに有効である。

このように本例のレンズ１は、処方度数に基づいて決定されるレンズ後面２の屈折面（本例での曲率半径Ｒ₁の球面。以下、元の球面ともいい、符号Ｓで示す。）に、平均度数安定化成分δ₁と、被写界深度延長成分δ₂とを付加したものである（図２参照）。

次に、被写界深度延長の効果について説明する。
図３（ａ）で示すように、レンズ面内の度数が一定とされた通常のレンズ１５（比較例）では、レンズ後方の結像位置Ｐに、焦点位置Ｄから発せられた光線ばかりが集まるため、焦点位置Ｄにある対象物は鮮明に見えるが、例えば位置ＣやＥのように、焦点位置Ｄから少しずれた位置にある対象物は、急激にぼやけて見えなくなる。すなわち、レンズ１５の被写界深度は浅い。

一方、図３（ｂ）で示すレンズ１では、Ａｒ³で表される被写界深度延長成分によりレンズの径方向に度数が変化しているため、元の焦点位置Ｄを含むある程度の範囲からの光線が結像位置Ｐに集まる。したがって、焦点位置Ｄでも若干のボケは残るが、例えば位置Ｃ、Ｂのように焦点位置Ｄから少しずれた位置においても、焦点位置Ｄと同程度の鮮明さで対象物の識別が可能となるため、事実上ピントが合っている範囲（同図において破線で囲まれた範囲）が拡大する、すなわちレンズ１の被写界深度は深い。
なお、被写界深度延長成分の定数Ａを正の値とした場合、被写界深度は、元の焦点位置Ｄよりも遠方側（同図におけるＣやＢの位置の側）に延長される。

被写界深度延長の効果は、特に夜間など照度が低い暗所で大きい。以下、図４を用いて説明する。図４では、虹彩２１を含む眼球２０を示している。

図４（ａ）は、昼間など照度が高い明所での状態を示したものであり、虹彩２１が閉じて、光線束２２が細くなるため、光が集中する範囲が長くなり、事実上ピントが合っている範囲、即ち被写界深度が深く（長く）なる。したがって、比較的遠くまで見ることができる。

図４（ｂ）は、暗所での状態を示したものである。虹彩２１が開いて、光線束２２が太くなるため、光が集中する範囲が短くなり、被写界深度が浅く（短く）なる。したがって、光が集中する焦点位置から少しずれた位置にある対象物は、すぐに見え難くなってしまう。

図４（ｃ）は、暗所でレンズ１を用いた状態を示したものであり、虹彩２１が開いて、光線束２２が太くなるが、レンズ１は、被写界深度延長効果を有し、比較的長い距離で焦点が合う。したがって、レンズ１によれば、特に暗所での対象物の識別が容易となる。

このような被写界深度延長の効果は、レンズ面内における度数の変化量によって変動する。本実施形態のレンズ１では、図５に示すように光学中心からレンズ周縁に向けて、度数を略直線状に変化させることで、レンズの中央に近い領域を通じて対象物に視線を合わせる場合に視野の中に入るレンズ領域における度数の変化量ａと、これよりも外側の領域を通じて対象物に視線を合わせる場合に視野の中に入るレンズ領域における度数の変化量ｂと、を略同じとし、レンズ１の中央部およびこれよりも外側の領域で、同等の被写界深度延長効果を得ることができる。

ただし、レンズの光学中心からレンズ周縁に向けての度数変化が大きい程、被写界深度延長効果自体は大きくなるが、レンズの中央部と周縁部とで大きな度数差が生じてしまう。レンズ１では、それらのバランスを考慮して、眼球の回旋角が０度〜２０度の範囲のレンズ中央側の第１領域、および、眼球の回旋角が２０度〜４０度の範囲の第２領域での度数変化量を、ともに０．１４〜０．４６ディオプタの範囲内とした。

次に、レンズ１の設計方法について説明する。
まず、処方度数に基づいてレンズ１の前面３の屈折面および後面２の屈折面を決定する。この決定方法については、周知であるため、ここでは詳述しない。次に、処方度数に基づいて決定されたレンズの後面２の屈折面（元の球面Ｓ）に非球面成分を付加する。具体的には、平均度数の変動を抑制する平均度数安定化成分δ₁を付加する第１の非球面成分付加工程と、被写界深度を延長させる被写界深度延長成分δ₂を付加する第２の非球面成分付加工程と、によって後面２の屈折面に非球面成分を付加する。

第１の非球面成分付加工程では、Ｂｒ⁴＋Ｃｒ⁶＋Ｄｒ⁸＋Ｅｒ¹⁰（但し、ｒはｚ軸からの距離、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは定数）で表される平均度数安定化成分δ₁を求めて、後面２の屈折面に付加する。

平均度数安定化成分δ₁は、下記非球面の式（iii）を用いて表される後面２の屈折面形状について、光線追跡によるシミュレーションを行い、度数（詳しくはメリジオナル方向の屈折力とサジタル方向の屈折力との平均である平均度数）の変化を抑制するのに最適な非球面係数Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを求め、これら非球面係数の値から平均度数安定化成分δ₁を得ることができる。
ｚ＝ｒ²／（Ｒ₁＋（Ｒ₁ ²−Ｋｒ²）^1/2）＋Ｂｒ⁴＋Ｃｒ⁶＋Ｄｒ⁸＋Ｅｒ¹⁰ …式（iii）
ここで、ｚは後面２におけるサグ値、ｒはｚ軸からの距離、Ｒ₁は頂点曲率半径、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは定数（非球面係数）である。

次に第２の非球面成分付加工程では、Ａｒ³（但し、ｒはｚ軸からの距離、Ａは定数）で表される被写界深度延長成分δ₂を求めて、後面２の屈折面に付加する。

被写界深度延長成分における定数Ａは、６．４０×１０^-7〜２．４０×１０^-5の範囲内から選択される。通常のサイズの眼鏡レンズ（直径５０〜８０ｍｍ）において定数Ａがこの範囲であれば、被写界深度延長効果が適度に得られ、かつ、レンズの中央部と周縁部との間で生じる度数差を抑制することができるからである。

このようにすることで、上記式（ｉ）で定義されたレンズ１の後面２の屈折面形状が決定される。

［実施例１］
下記レンズデータにもとづいて、前面の曲率半径Ｒ₂が１５０ｍｍ以下（詳しくは１２５．６２ｍｍ）で、Ｓ度数が−３．００Ｄの単焦点レンズ３０，３０ａ，３０ｂを作製し、これらレンズの平均度数の変化を測定した。
共通するレンズデータは以下の通りである。
Ｓ度数 −３．００Ｄ
屈折率ｎ１．６０８
前面カーブＫ４．８４カーブ（４．８４Ｄ）
前面曲率半径Ｒ₂ １２５．６２ｍｍ
外径 Φ５０ｍｍ
中心厚ＣＴ１．１０ｍｍ
なお、前面の曲率半径Ｒ₂は（ｎ−１）／Ｋ×１０００により求めることができる。

レンズ３０ａ（比較例）は、処方度数に基づいて決定された屈折面Ｓ（図１（ｂ）参照）をレンズ後面の形状としたもので、前面および後面がともに球面形状である。

このレンズ３０ａの平均度数分布を図６に示す。平均度数分布は、眼球に対し所定距離離間した位置（ここではレンズ後面の屈折面から眼球の回旋中心まで距離が２５ｍｍの位置）で、レンズの光軸が眼球の正面視の視線と一致するように配置した右レンズについて測定した。図６ではこのようにして得られた平均度数分布をレンズの後面側から示している。図６において図中点線で示されているのは５ｍｍピッチの格子である。なお、以降に詳述するレンズ３０ｂ，３０における平均度数分布図も同様である。

この図６に示すように、レンズの前面が４．８４カーブ（曲率半径１２５．６２ｍｍ）で形成されたレンズ３０ａでは、レンズの中央部の平均度数が−３．１２Ｄ以下であるのに対し、周縁部の度数が−２．９６Ｄ以上で、周縁部において中央部よりもプラス側に度数が変化していることが分かる。

一方、レンズ３０ｂ（比較例）は、上記レンズ３０ａのレンズ後面に、Ａｒ³で表される被写界深度延長成分δ₂を付加したものである。なお定数Ａは７．６８×１０^-6である。

図７（ａ）はこのレンズ３０ｂの平均度数分布を、図７（ｂ）はレンズ３０ｂのｙ軸方向（上下方向）に沿った断面での平均度数の変化を、示した図である。レンズ後面に被写界深度延長成分δ₂からなる非球面成分を追加したレンズ３０ｂでは、レンズ周縁部において度数がプラス側に変化しており、図７（ｂ）における眼球の回旋角が０度〜２０度の範囲の第１領域における度数変化量ａが、０．２１ディオプタであるのに対し、眼球の回旋角が２０度〜４０度の範囲の第２領域における度数変化量ｂが、０．１３ディオプタと小さいため、このレンズ３０ｂにあっては、レンズ周縁に近い領域を通じて対象物を視認する際、十分な被写界深度延長効果を得ることができない。

次に、レンズ３０（実施例）は、本実施形態の設計方法に基づいて、処方度数より決定されたレンズ後面の屈折面に、Ｂｒ⁴＋Ｃｒ⁶＋Ｄｒ⁸＋Ｅｒ¹⁰で表される平均度数安定化成分δ₁と、Ａｒ³で表される被写界深度延長成分δ₂と、を付加した例である。なお、平均度数安定化成分δ₁の各定数は、Ｂが−９．５８×１０^-8、Ｃが１．０２×１０^-10、Ｄが３．０３×１０^-14、Ｅが−２．８０×１０^-17である。また、被写界深度延長成分の定数Ａは、上記レンズ３０ｂの場合と同様に７．６８×１０^-6である。

図８（ａ）はこのレンズ３０の平均度数分布を、図８（ｂ）はレンズ３０のｙ軸方向に沿った断面での平均度数の変化を、示した図である。レンズの後面に平均度数安定化成分δ₁と被写界深度延長成分δ₂とからなる非球面成分を追加したレンズ３０では、上記レンズ３０ｂに比べ、レンズ周縁に近い領域における度数のプラス側への変化が抑制されて、その結果、レンズ周縁に近い領域での度数変化量が高められ、すなわち被写界深度延長効果が高められている。図８（ｂ）に示すように、このレンズ３０では眼球の回旋角が０度〜２０度の範囲の第１領域における度数変化量ａが０．１８ディオプタ、眼球の回旋角が２０度〜４０度の範囲の第２領域における度数変化量ｂが０．１６ディオプタで、いずれの度数変化量も０．１４〜０．４６ディオプタの範囲内にある。図８（ｂ）は、レンズ３０のｙ軸方向に沿った断面での平均度数の変化を示した図であるが、レンズ３０では光軸周りに回転対称の非球面成分が付加されており、ｙ軸方向以外の断面においても同様の度数変化量が得られている。このようなレンズ３０にあっては、レンズの中央部と周縁部との間の度数差を抑えつつ、レンズ周縁に近い領域において従来以上の被写界深度延長効果を得ることができる。

なお、図９は、上記単焦点レンズ３０ａ（比較例）と３０（実施例）をそれぞれ用いて、撮影した風景の写真である。図９の（ａ）が単焦点レンズ３０ａを用いて撮影された写真で、（ｂ）が単焦点レンズ３０を用いて撮影された写真である。撮影に用いたカメラは、ＮＩＫＯＮＤ５５００で、Ｆ値１６．０、シャッタースピード１／２５の条件で、上記レンズ３０ａまたは３０を装着して手前の電柱にピントを合わせた状態で撮影した。図９の（ａ）と（ｂ）の画像を比較すると、（ｂ）の画像のほうが、遠方に位置する看板等が鮮明であり、単焦点レンズ３０にて一定の被写界深度延長効果が得られていることが分かる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。
例えば、上記実施例１で示したレンズ３０を、そり角を有する眼鏡用フレームに装着した場合、装用者の正面視の視線の方向とレンズの光軸方向との間にそり角に相当する傾きが生じ、その結果、装用者からみた平均度数が変化し、所定の被写界深度延長効果も得られなくなってしまう。
これに対し、以下で詳述する本実施形態の設計方法によれば、所定のそり角を有する眼鏡用フレームに装着されるレンズに対し、好適な被写界深度延長効果を付与することができる。ここで、そり角とは、図１０に示すように、レンズを保持するリム部３７を装用者の顔面に沿うように傾けた眼鏡用フレーム３５における、装用者の正面視の視線に直交する線分３６に対する、リム部３７の傾きαである。

本例の設計方法では、上記第１実施形態の設計方法と同様の、第１の非球面成分付加工程および第２の非球面成分付加工程に続いて、所定のそり角でレンズを傾けた際に生じる平均度数の変化を打ち消すように働くそり角補正成分δ₃を、レンズの後面２に付加する第３の非球面成分付加工程を経て、後面２の面形状を決定する。すなわち、この設計方法では、図１１に示すように、処方度数に基づいて決定されるレンズの後面２の屈折面Ｓに平均度数安定化成分δ₁と、被写界深度延長成分δ₂と、そり角補正成分δ₃と、を付加する。

以下では、上記第１実施形態の設計方法によって得られたレンズ１と略同等の被写界深度延長効果を有するレンズ４０を設計する場合を例に、第３の非球面成分付加工程を説明する。

第３の非球面成分付加工程では、まず、レンズ４０の光学中心Ｏから放射状に延びる分割線ｍを等間隔に複数設定する。レンズの周方向に設定される分割線ｍの数は、１２〜３６０の範囲で、且つ、レンズ４０を周方向３６０°に亘って等間隔で区画できる数とする。

図１２では、分割線ｍを１２本設定した場合を示している。この場合、各分割線ｍは３０°の等間隔で周方向に設定される。同図に示すように分割線ｍは、ｘ軸上に基準となる分割線ｍ₁が配置され、以降３０°の間隔でｍ₂〜ｍ₁₂の分割線が周方向の異なる位置に設定される。なお同図においてｐ₁〜ｐ₁₂は、各分割線ｍの間に位置する領域である。

次に各分割線ｍ上の目標度数を、図１３で示すような光学モデルより求める。同図において、２０は眼球で、ｆ₀は眼球２０の正面方向の視線、２５は眼球の回旋中心である。
眼球２０に対し所定距離離間した位置（ここではレンズ後面の屈折面から眼球の回旋中心まで距離が２５ｍｍの位置）で、レンズの光軸が眼球２０の視線ｆ₀と一致するように２点鎖線で示す基準となるレンズ１を配置し、次にこのレンズ１に対しそり角α分だけ傾けた状態でレンズ４０を配置する。
このような光学モデルにおいて、レンズ４０の分割線ｍと交差して延びる任意の視線ｆ₁を描き、同一線上にある基準レンズ１の部位４１′の度数（平均度数）を、レンズ４０の分割線ｍ上に位置する部位４１での目標度数とする。このようにして各分割線ｍ上の目標度数を設定する。

次に、各分割線ｍ上のそり角補正成分δ₃を求める。そり角補正成分δ₃は、Ｆ(θ)ｒ⁴＋Ｇ(θ)ｒ⁶＋Ｈ(θ)ｒ⁸＋Ｉ(θ)ｒ¹⁰（但し、ｒはｚ軸からの距離、Ｆ(θ)，Ｇ(θ)，Ｈ(θ)，Ｉ(θ)は定数（非球面係数）、θはｘ軸からの角度（図１２参照））で表される。
そして下記非球面の式（iv）を用いて表される後面２の屈折面形状について、光線追跡によるシミュレーションを行い、分割線ｍ上の度数が上記目標度数と一致または近似するように最適な非球面係数Ｆ(θ)，Ｇ(θ)，Ｈ(θ)，Ｉ(θ)を求め、これら非球面係数の値から分割線ｍ上のそり角補正成分δ₃を得ることができる。
ｚ＝ｒ²／（Ｒ₁＋（Ｒ₁ ²−Ｋｒ²）^1/2）＋δ₁＋δ₂＋Ｆ(θ)ｒ⁴＋Ｇ(θ)ｒ⁶＋Ｈ(θ)ｒ⁸＋Ｉ(θ)ｒ¹⁰ …式（iv）

次に、各分割線ｍの間に位置する各領域ｐ₁〜ｐ₁₂（図１２参照）についてのそり角補正成分δ₃を求める。例えば、領域ｐ₁では、分割線ｍ₁との境界において分割線ｍ₁と同じそり角補正成分量となるよう、また分割線ｍ₂との境界において分割線ｍ₂と同じそり角補正成分量となるよう、分割線ｍ₁との境界から分割線ｍ₂との境界までを周方向（図１２の曲線ｗ₁参照）に沿ってコサインカーブ（半波長分）にて滑らかに接続し、領域ｐ₁についてのそり角補正成分を導出する。残りの領域ｐ₂〜ｐ₁₂についても同様の方法でそり角補正成分を導出する。このようにすることで、第３の非球面成分付加工程では、各分割線ｍ₁〜ｍ₁₂上、分割線ｍ間の領域ｐ₁〜ｐ₁₂、それぞれについてそり角補正成分に相当する非球面付加量が決定される。

そして、処方度数に基づいて決定されたレンズの後面２の屈折面に、平均度数の変動を抑制する平均度数安定化成分δ₁、被写界深度を延長させる被写界深度延長成分δ₂、に加えて、更にそり角補正成分δ₃を付加することでレンズ４０の後面２の屈折面形状が決定される。このときレンズ後面の各分割線ｍ上のｚ座標値には、上記第１，第２，第３の非球面成分付加工程で求めた各非球面成分を組合せて成るＪ(θ)ｒ³＋Ｋ(θ)ｒ⁴＋Ｌ(θ)ｒ⁶＋Ｍ(θ)ｒ⁸＋Ｎ(θ)ｒ¹⁰（但し、Ｊ(θ)，Ｋ(θ)，Ｌ(θ)，Ｍ(θ) ，Ｎ(θ)は定数）で表され、光軸周りに回転非対称の非球面成分が付加されることとなる。ここで、それぞれの定数（非球面係数）は、Ｊ(θ)がＡの値、Ｋ(θ)がＢ＋Ｆ(θ)の値、Ｌ(θ)がＣ＋Ｇ(θ)の値、Ｍ(θ)がＤ＋Ｈ(θ)の値、Ｎ(θ)がＥ＋Ｉ(θ)の値、となる。
このような設計方法によれば、そり角に応じてレンズを傾斜させた場合でも、そり角がゼロの場合と同等もしくはこれに近似した度数変化となり、そり角がゼロの場合と同等もしくはこれに近似した被写界深度延長効果を得ることができる。

［実施例２］
レンズ前面が曲率半径１５０ｍｍ以下（詳しくは１２５．６２ｍｍ）、Ｓ度数が−３．００Ｄで且つそり角αが１０度の眼鏡用フレームに装着される単焦点レンズ５０を作製し、レンズの平均度数分布を測定した。なおそり角以外のレンズデータは、上記実施例１の場合と同じである。
Ｓ度数 −３．００Ｄ
屈折率ｎ１．６０８
前面カーブＫ４．８４カーブ（４．８４Ｄ）
前面曲率半径Ｒ₂ １２５．６２ｍｍ
外径 Φ５０ｍｍ
中心厚ＣＴ１．１０ｍｍ

レンズ５０は、処方度数より決定されたレンズ後面の屈折面に、Ｂｒ⁴＋Ｃｒ⁶＋Ｄｒ⁸＋Ｅｒ¹⁰で表される平均度数安定化成分δ₁と、Ａｒ³で表される被写界深度延長成分δ₂と、そり角補正成分δ₃とが付加されている。なお、平均度数安定化成分δ₁の各定数は、Ｂが−９．５８×１０^-8、Ｃが１．０２×１０^-10、Ｄが３．０３×１０^-14、Ｅが−２．８０×１０^-17である。また、被写界深度延長成分の定数Ａは、７．６８×１０^-6である。
また、各分割線ｍ上におけるそり角補正成分δ₃を特定する定数は、下記表１に示す通りである。なお、表１において、E及びEの右側の数字は、１０を基数としEの右側の数字を指数とする累乗を表している。

図１４（ａ）は、このレンズ５０を眼球に対しそり角分（１０度）傾けた状態で測定した平均度数分布を示している。同図は右側のレンズを後面側から示した図であり、図中左側が鼻側で、右側が耳側となる。
また図１４（ｂ）は、レンズ５０のｙ軸方向に沿った断面での平均度数の変化を示した図である。

このレンズ５０では、図１４（ｂ）に示すように、眼球の回旋角が０度〜２０度の範囲の第１領域における度数変化量ａが０．１６ディオプタ、眼球の回旋角が２０度〜４０度の範囲の第２領域における度数変化量ｂが０．１５ディオプタで、いずれの度数変化量も０．１４〜０．４６ディオプタの範囲内にある。
一方、図１４（ａ）で示すｘ₁方向の度数変化については、回旋角が０度〜２０度の範囲の第１領域における度数変化量ａが０．２２ディオプタ、眼球の回旋角が２０度〜４０度の範囲の第２領域における度数変化量ｂが０．２１ディオプタであり、またｘ₂方向の度数変化については、第１領域における度数変化量ａが０．１６ディオプタ、第２領域における度数変化量ｂが０．１４ディオプタであり、ｘ軸方向に沿った断面においても、第１領域における度数変化量ａと、第２領域における度数変化量ｂと、がともに０．１４〜０．４６ディオプタの範囲内にある。
このレンズ５０にあっても、レンズの中央部と周縁部との間の度数差を抑えつつ、レンズ周縁に近い領域において従来以上の被写界深度延長効果を得ることができる。

なお、図１５は、装用者の正面視の視線とレンズの光軸とを一致された状態で測定したレンズ５０の平均度数分布を示している。同図は右側のレンズを後面側から示した図であり、図中左側が鼻側で、右側が耳側となる。
同図において、平均度数はレンズの光学中心Ｏからレンズ周縁に向けてマイナス側に変化しており、上下方向上側（ｙ軸に沿ったｙ₁方向）への度数変化については、回旋角が０度〜２０度の範囲の第１領域における度数変化量ａが０．２３７ディオプタ、眼球の回旋角が２０度〜４０度の範囲の第２領域における度数変化量ｂが０．６４４ディオプタであり、上下方向下側（ｙ軸に沿ったｙ₂方向）への度数変化については、度数変化量ａが０．２３ディオプタ、度数変化量ｂが０．６３１ディオプタであった。
また、左右方向鼻側（ｘ軸に沿ったｘ₁方向）への度数変化については、回旋角が０度〜２０度の範囲の第１領域における度数変化量ａが０．１９６ディオプタ、眼球の回旋角が２０度〜４０度の範囲の第２領域における度数変化量ｂが０．５３ディオプタであり、左右方向耳側（ｘ軸に沿ったｘ₂方向）の度数変化については、度数変化量ａが０．２９ディオプタ、度数変化量ｂが０．５８６ディオプタであった。

すなわち、装用者の正面視の視線とレンズの光軸とを一致された状態で測定された平均度数が、レンズの光学中心からレンズ周縁に向けてマイナス側に変化するとともに、
眼球の上下方向（ｙ₁およびｙ₂方向）での回旋角０度〜２０度の範囲の度数変化量ａを０．２０〜０．２５ディオプタ、回旋角２０度〜４０度の範囲の度数変化量ｂを０．６０〜０．７０ディオプタ、
眼球の左右方向耳側（ｘ₂方向）への度数変化量ａを０．２０〜０．３０ディオプタ、度数変化量ｂを０．５０〜０．６０ディオプタ、
眼球の左右方向鼻側（ｘ₁方向）への度数変化量ａを０．１５〜０．２５ディオプタ、度数変化量ｂを０．５０〜０．６０ディオプタ、とすれば、１０度のそり角を有する眼鏡用フレームに装着された場合に、図１４で示すような度数分布が得られ、レンズの中央部と周縁部との間の度数差を抑えつつ、レンズ中央側の回旋角０度〜２０度の範囲の第１領域、および、第１領域より外側の回旋角２０度〜４０度の範囲の第２領域で一定以上の被写界深度延長効果を得ることができる。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまでも一例示である。
被写界深度延長効果を好適に発揮させるための平均度数安定化成分δ₁および被写界深度延長成分δ₂は、後面２の全面に付加する場合のほか、後面２の一部の領域に選択的に付加することも可能である。

たとえば、図１６（ａ）に示すように、レンズ６０を周方向に、被写界深度延長効果を発揮させる被写界深度延長領域６２と、それ以外の非被写界深度延長領域６４とに区画して、被写界深度延長領域６２にのみ平均度数安定化成分δ₁および被写界深度延長成分δ₂を付加することも可能である。なお、平均度数安定化成分δ₁については被写界深度延長領域６２のほか非被写界深度延長領域６４に付加されてもよい。

図１６（ａ）の場合のように、被写界深度延長領域６２をレンズ６０の耳側の領域に設定した場合、正面視においては、主に非被写界深度延長領域６４を通じて対象物を鮮明に視認することができる一方、被写界深度延長領域６２を通じて後方の風景等を見たとき、被写界深度延長効果により広い範囲でボケの少ない像を得ることが可能となる。このようなレンズは、例えばスポーツ自転車運転時といった用途に適している。

また図１６（ｂ）に示すように、被写界深度延長効果を発揮させる被写界深度延長領域６２をレンズ６０の周方向異なる位置に複数（ここでは３つ）設定し、それぞれの領域に異なる被写界深度延長成分δ₂を付加することも可能である。具体的には、レンズ設計時（第２の非球面成分付加工程において）、領域別に異なる定数Ａの値を設定する。このようにすれば、各領域に好みの被写界深度延長効果を付与することができる。

また、上記実施形態ではＳ度数に基づいて決定されるレンズの後面の屈折面に対して各非球面成分を付加しているが、処方度数に基づいて決定されるレンズの後面の屈折面は、Ｓ度数のほかＣ度数、乱視軸ＡＸ等に基づいて決定することができる。
また、そり角による視線のずれを抑制するため、そり角・処方度数ごとに補正プリズム成分をさらに付加することも可能であるし、またレンズの前傾斜を考慮した非球面成分をさらに付加することも可能である。
また、眼鏡用レンズの光学中心は、円形レンズの幾何学中心から偏心させた位置に設けることも可能である等、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において様々変更を加えた形態で実施可能である。

１，３０，４０，５０，６０レンズ
２後面
３前面
Ｓ屈折面

Claims

レンズの前面が曲率半径１５０ｍｍ以下で設定されている眼鏡用レンズであって、
前記レンズの全面もしくは一部に設定された被写界深度延長領域にて、
装用者の正面視の視線とレンズの光軸とを一致された状態で測定される平均度数、もしくは、前記装用者の正面視の視線に対し前記レンズの光軸を所定のそり角で傾けた状態で測定される平均度数が、レンズの光学中心からレンズ周縁に向けてマイナス側に変化するとともに、
眼球の回旋角が０度〜２０度の範囲の第１領域における度数変化量と、眼球の回旋角が２０度〜４０度の範囲の第２領域における度数変化量とが、ともに０．１４〜０．４６ディオプタの範囲内であることを特徴とする眼鏡用レンズ。
屈折率が１．６０８、レンズの前面が４．０〜４．９カーブで設定され、装用者の正面視の視線に対しレンズの光軸を１０度のそり角で傾けた状態で用いられる眼鏡用レンズであって、
装用者の正面視の視線とレンズの光軸とを一致された状態で測定される平均度数が、レンズの光学中心からレンズ周縁に向けてマイナス側に変化するとともに、
眼球の上下方向且つ回旋角０度〜２０度の範囲の度数変化量が０．２０〜０．２５ディオプタ、
眼球の上下方向且つ回旋角２０度〜４０度の範囲の度数変化量が０．６０〜０．７０ディオプタ、
眼球の左右方向耳側且つ回旋角０度〜２０度の範囲の度数変化量が０．２０〜０．３０ディオプタ、
眼球の左右方向耳側且つ回旋角２０度〜４０度の範囲の度数変化量が０．５０〜０．６０ディオプタ、
眼球の左右方向鼻側且つ回旋角０度〜２０度の範囲の度数変化量が０．１５〜０．２５ディオプタ、
眼球の左右方向鼻側且つ回旋角２０度〜４０度の範囲の度数変化量が０．５０〜０．６０ディオプタ、であることを特徴とする請求項１に記載の眼鏡用レンズ。
レンズの光学中心を通る前後方向の軸をｚ軸、レンズの後方に向かう方向をｚ軸の正方向としたとき、処方度数に基づいて決定されるレンズの後面のｚ座標値に、Ｂｒ⁴＋Ｃｒ⁶＋Ｄｒ⁸＋Ｅｒ¹⁰（但し、ｒはｚ軸からの距離、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは定数）で表され、レンズ面内の平均度数の変動を抑制する平均度数安定化成分が付加され、
更に前記レンズの後面のｚ座標値に、Ａｒ³（但し、Ａは定数）で表され、被写界深度を延長させる被写界深度延長成分が付加されていることを特徴とする請求項１，２の何れかに記載の眼鏡用レンズ。
レンズの光学中心から放射状に延びるように設定された複数の分割線上において、Ｆ(θ)ｒ⁴＋Ｇ(θ)ｒ⁶＋Ｈ(θ)ｒ⁸＋Ｉ(θ)ｒ¹⁰（但し、Ｆ(θ)，Ｇ(θ)，Ｈ(θ)，Ｉ(θ)は定数、θは前記ｚ軸と直交するｘ軸からの角度）で表され、装用者の正面視の視線に対し、レンズの光軸を所定のそり角で傾けた際に生じる平均度数の変化を打ち消すように働くそり角補正成分が、前記レンズの後面のｚ座標値に更に付加され、
これら平均度数安定化成分、被写界深度延長成分およびそり角補正成分を組合せて成るＪ(θ)ｒ³＋Ｋ(θ)ｒ⁴＋Ｌ(θ)ｒ⁶＋Ｍ(θ)ｒ⁸＋Ｎ(θ)ｒ¹⁰（但し、Ｊ(θ)，Ｋ(θ)，Ｌ(θ)，Ｍ(θ) ，Ｎ(θ)は定数）で表される回転非対称の非球面成分が、前記レンズの後面の各分割線上のｚ座標値に付加されていることを特徴とする請求項３に記載の眼鏡用レンズ。