JP2022538346A - 光学的パワーの異なる子午線を有する螺旋状ディオプトリ - Google Patents

Abstract

光学的パワーの異なる子午線を有する螺旋状ディオプトリ。本発明は、光軸を有する光学デバイス（100、200、400、800）であって、少なくとも2つの子午線を有する少なくとも1つの面を備え、そのうちの少なくとも1つの部分は、正面から見て、中心点（206、406、806）が光軸上にある少なくとも1つの螺旋状セグメントを形成し、各螺旋状セグメントは、得られる焦点が管状領域にわたって延びるように、異なる光学的パワーの子午線を定義する、光学デバイスに関するものである。【選択図】図１０

Description

（技術分野）
本発明は、ディオプトリック・インターフェースを形成する光学デバイスの分野に関するものである。
眼用レンズへの適用に関して説明されているが、本発明は、任意の、球形またはトーリック、ディオプトリック・インターフェース、およびその表面が少なくとも2つの子午線を有する任意のディオプトリック・インターフェースに適用され、これらは、画像形成および／または光学的パワー分布および／または視力矯正に使用され得る。

このように、本発明に係る光学デバイスは、光学系の光学レンズ、眼鏡レンズ、硬質または軟質のコンタクトレンズ、写真用対物レンズの一部分、動き検出器の一部分、または光エネルギーを集中させるデバイスであってもよい。

一般に、本発明は、可視領域または不可視領域で光がフォーカスされるあらゆるアプリケーションに適用され得る。

（先行技術）
レンズ、例えば、眼用レンズは、対向する2つの光学面（ディオプトリック・インターフェースと呼ばれる）が、円柱の底面に内接する端面で接続されている。

現在、光学面は一般的に次の4つのカテゴリーに分類されている：
- 表面が球体の内面または外面の一部である、球面ディオプトリック・インターフェース；
- 球面から派生し、その表面が回転面の一部であり、その曲率が頂点から周縁部に向かって連続的に変化している、非球面ディオプトリック・インターフェース；
- 表面に不均等な曲率の直交する2つの主子午線を有し、これら2つの子午線に沿った断面が公称円形である、トーリック・ディオプトリック・インターフェース；
- 相互に垂直で不均等な曲率の2つの主子午線を表面に有し、そのうちの少なくとも1つの主子午線の断面が円形ではない、アトーリック・ディオプトリック・インターフェース。

2つの球面ディオプトリック・インターフェースの結合によって形成された球面レンズの焦点は、像焦点と呼ばれる点までの単一の焦点距離を有している。このポイントワイズフォーカスは、いわゆる「無収差」光学系の特徴である。
図1を参照すると、トーリック面1を有する光学レンズによって生じる非点収差（球面レンズで得られる一点収差の不存在）の周知の原理が想起される。

トーリック面1は、トーラス（図示せず）の回転軸を中心に第1の曲率C1で湾曲した第1の子午線2を有し、第1の子午線2がトーラスの外半径で定義される第1の円の円弧を形成するようになっている。
また、トーリック面1は、第2の子午線3を有し、第2の子午線3は、第1の子午線1に垂直であり、かつ、第1の子午線2の中央を通るトーラスの半径上に位置する曲率中心（参照符号A-Aで示す）を中心に、第1の曲率よりも大きい第2の曲率C2で湾曲している。軸A-Aは、トーリック面の光軸である。
レンズは、トーリック面1を通過する光が屈折するように、屈折率nの光学材料で形成されている。

具体的には、平行な照明光の下では、第1の子午線2を通過した光が第1の焦点距離4で収束することにより、第1の子午線2に平行なセクション5が形成され、第2の子午線3を通過した光が第2の焦点距離6で収束することにより、第2の子午線3に平行なセクション7が形成される。

トーリックレンズ1は、以下の関係で与えられる2つのディオプトリックパワーD1およびD2を有している。
D1＝（n-1）C1、D2＝（n-1）C2

米国特許US-A-5198844号には、少なくとも2つの異なる屈折力を有する、複数の交互セクションに分割された多焦点レンズが開示されている。1つの実施形態では、連続するセクション間の境界は、レンズの中心から始まる円弧である。このレンズは、球面セクションまたは非球面セクションのみで構成されており、さらにこれらのセクションはリッジ状の面接合部を有している。

一般的に、球面の、いわゆる無収差光学デバイスを改良して、焦点領域を長くすることが求められている。

本発明の目的の一つは、このニーズを少なくとも部分的に満たすことである。

（本発明の開示）
これを実現するために、本発明は、一側面において、光軸を有する光学デバイスであって、少なくとも2つの子午線を有する少なくとも1つの面を有し、そのうちの少なくとも1つの部分は、正面から見て、中心点が光軸上にある少なくとも1つの螺旋状セグメントを形成し、各螺旋状セグメントは、異なる光学的パワーの子午線を定義し、焦点が単に1点の無収差ではなく、光軸に沿って延びる管状領域にわたって延びる、光学デバイスに関する。

「正面から見て」とは、ここでは、そして本発明の文脈においては、光軸に沿ってデバイスを見ることを意味する。つまり、光軸に直交する平面に投影したときの見え方の問題である。

分かりやすくするために、螺旋形の表面部分は、光軸に直交する平面に投影して定義される。本発明に係る螺旋状セグメントは、3次元の面に展開されるため、螺旋の問題である。

したがって、本発明は、本質的に、2つ以上の子午線を有するディオプトリック・インターフェースの表面から、少なくとも1つの螺旋セグメントを有する面、すなわち光軸に直交する平面に投影したときに螺旋形の面を生成することである。

言い換えれば、本発明は、本質的に、2つの子午線を有する表面の螺旋化を有するディオプトリック・インターフェースを生成することである。

ある意味、2つ以上の子午線を有する面が柔軟性のある状態であれば、この面を1つ以上の螺旋形の曲線に沿ってねじり変形させることになる。
この螺旋化は、2つ以上の子午線を有する非球面のディオプトリック・インターフェース面にも適用できる。

螺旋化は、好ましくはトーリック面で行われ、さらに好ましくは、子午線が対向する、すなわち互いに90°にある、2つの同心円状の円環体を有する光学デバイスで行われる。

トーリック面の場合、これにより、第1の子午線の曲率を介して第1の焦点距離に光が配光され、第2の子午線の曲率を介して第2の焦点距離に光が配光される。一方、非点収差軸の螺旋化により、螺旋状の焦点光チューブが形成され、その結果、ディオプトリック・インターフェースの焦点距離が長くなるという効果が得られる。

本発明に係る螺旋状セグメントは、例えば、線形法則、二次法則、または実質的に対数法則に従って、異なる形状を有することができる。これらの様々な法則は、光学デバイスの同一面上で組み合わせられてもよい。例えば、レンズの第1の環状セグメントでは対数法を有し、第1の環状セグメントを囲む、レンズの第2の環状セグメントでは二次または線形法則を有するレンズを得ることができる。

本発明に係る螺旋状セグメントは、ディオプトリック・インターフェースの一部分のみに形成されてもよい。そのため、中央部、2つの独立した面（例えば、2つのトーリック面）の間の接合部、または周辺部にのみ形成されてもよい。

本発明によって得られる管状フォーカスは、焦点距離の長い範囲にわたって同じ状態を維持するフォーカスであり、管（チューブ）に内接している。

本発明は多くの利点を有するものであり、その中には以下のものが含まれる。
- 写真用対物レンズ、カメラ、プロジェクター用対物レンズ、バーチャルリアリティ用ヘッドセットなど、あらゆる光学的画像形成システムにおいて、フォーカス調整の必要性を低減することができる。
- 例えば、現在採用されている電動フォーカシングデバイスを取り除くことで、光学画像形成システムの大きさを低減させることができる。
- ソーラ暖房システムやレーザ切断デバイスなど、光パワーを集中させるシステムに使用することができる。例えば、レーザ切断デバイスにおいては、管状フォーカスにより、光軸に沿った焦点領域の長さを長くすることができ、その結果、切断できる厚さを増やすことができる。
- 赤外線モーションディテクターや物理的な測定システムなど、光学的な検出システムに使用することができ、管状フォーカスによるシャープな領域の長さは、フォーカスを調整する必要性を有利に減少させる。
- 視力矯正への応用では、管状フォーカスにより、長い焦点距離の範囲でシャープな領域を生成することができ、例えば、単一の眼用レンズで近用と遠用の視力を確保し、老眼や多くの屈折異常を光学的に補正することができる。このように、1つの眼用レンズを複数の屈折異常値に対して使用することができる。また、管状フォーカスにより、光軸から外れた光線のフォーカスを改善し、視野を改善することができる。これは、特に眼用レンズに活かされる可能性がある。本発明に係る螺旋化によって生成された1つの面を有する光学レンズは、特に厳しい焦点距離を延ばすことができる。

一般的に、本発明を実施した光学デバイスは、例えば、写真、ビデオ、光学的検出、視力矯正などの画像形成アプリケーション、およびフォーカスを必要とするその他のアプリケーションで使用することができる。

光学デバイス、特にレンズは、光学ガラスやポリマーなどの任意の光学材料から作ることができる。

本発明に係る1つ以上の螺旋状セグメントは、機械加工、付加製造、または成形技術を用いて、またはこれらの技術を組み合わせて製造することができる。

1つの有利な実施形態によれば、1つ以上の螺旋状セグメントは、第1の非ゼロ曲率で湾曲した第1の子午線と、第1の曲率より厳密に大きい第2の曲率で湾曲した第2の子午線を有するトーリック面から生成され、第2の子午線は第1の子午線に垂直である。

本実施形態および有利な変形実施形態によれば、1つ以上の螺旋状セグメントは、第1および第2のトーリック面から生成され、第1のトーリック面は、第1のトーラスの回転軸を中心に第1の非ゼロ曲率で湾曲した第1の子午線と、第1の曲率よりも厳密に大きい第2の曲率で湾曲した第2の子午線とを有し、第2の子午線は第1の子午線に垂直であり、第2のトーリック面は、第2のトーラスの回転軸を中心に第1の非ゼロ曲率で湾曲した第1の子午線と、第1の曲率より厳密に大きい第2の曲率で湾曲し、第2のトーリック面の第1の子午線に垂直な第2の子午線とを有しており、第1および第2のトーリック面はそれぞれ、光軸を中心に配置された複数の方位角セクタを有しており、第1のトーリック面の第1の子午線と第2のトーリック面の第1の子午線は、光軸に対してゼロではない角度だけ離れた方位方向を有し、螺旋状セグメントは、第1のトーリック面の第1の子午線および第2のトーリック面の第1の子午線から生じる第1および第2の光学的パワー子午線を定義する。

1つの変形実施形態によれば、第1のトーリック面の方位角セクタと第2のトーリック面の方位角セクタは、螺旋セグメント端を介して隣接している。

第1のトーリック面および第2のトーリック面は、それぞれ直径方向に対向する2つの方位角セクタを有していてもよい。

第1のトーリック面の各角度セクタは、第2のトーリック面の2つの角度セクタに隣接していてもよい。

1つの有利な特徴によれば、第1のトーリック面の第1の子午線と第2のトーリック面の第1の子午線の方位方向の間の角度は、60°から90°の間で構成されている。

好ましくは、第1のトーリック面の第1の曲率は、第2のトーリック面の第1の曲率と等しい。

より好ましくは、第1のトーリック面の第2の曲率は、第2のトーリック面の第2の曲率と等しい。

1つの変形実施形態によれば、螺旋状セグメントの半径は、極座標において、線形法則、二次法則、または対数法則によって螺旋の角度に関連している。
別の実施形態によれば、光学デバイスは、さらに、光軸を中心とした球状の面を有している。

本発明に係る光学デバイスは、有利には、少なくとも1つの螺旋状セグメントを有する面を前面とする光学レンズを形成することができる。

本発明の別の主題は、視力を矯正するため、発光パワーを集中させるため、および／または画像を形成するために、前述したような光学デバイスを使用することである。

本発明の他の利点および特徴は、以下の図を参照して説明する、本発明の実施例の詳細ではあるが非限定的な説明を読めば、より明確に明らかになるであろう。
図1は、トーリック面の光学レンズを通過した平行光の分布を示す概略図である。 図2は、管状フォーカスの光学レンズの第1の実施形態を示す概略正面図である。 図3は、軸方向に対向する2つのトーリック面を持つ多焦点光学レンズの概略正面図である。 図4は、図3の多焦点光学レンズの概略斜視図である。 図5は、図3および図4の光学レンズを通過した平行光の分布を示す概略図である。 図6は、軸方向に対向する2つのトーリック面を持つ多焦点光学レンズの一実施形態の概略正面図である。 図7は、図6のレンズの形状から生成された、本発明に係る管状フォーカスのレンズの一実施形態の概略正面図である。 図8は、軸方向に対向する2つのトーリック面を持つ多焦点光学レンズの別の実施形態の概略正面図である。 図9は、図8のレンズの形状から生成された、本発明に係る管状フォーカスのレンズの別の実施形態の概略正面図である。 図10は、本発明に係る光学レンズを通過した平行光ビームの分布を、先行技術による球面光学レンズと比較して示す概略プロファイル図である。 図11は、対数螺旋を有する、本発明に係る光学レンズを通過した平行光線のビームの概略斜視図であり、図11は、光線のフォーカスの管状領域を示している。 図12は、図11の光線のフォーカスの筒の拡大図であり、図6に示された軸方向に対向するトーリック面を持つレンズの焦点領域と比較している。 図13は、球状の中央部と螺旋状の周辺部を有する、本発明に係る管状フォーカスのレンズの変形実施形態を示す正面図である。 図14は、2つのトーリック面と、その間に螺旋状になった接合部とを有する、本発明に係る管状フォーカスのレンズの別の変形実施形態を示す正面図である。

（詳細な説明）
先行技術に関連する図1については、前文ですでに解説している。そのため、以下では詳細を説明していない。

以下の図は、本発明に係る光学レンズのいくつかの例を示しており、管状領域に延びるフォーカスを生成する、少なくとも1つの螺旋状セグメントを有する2つ以上の子午線を有する面を備えている。

様々な図からわかるように、螺旋化セグメントは、例えば、線形法則、二次法則、または実質的に対数法則に従って、様々な方法で生成することができる。これらの様々な法則は、同じレンズ内で組み合わせられてもよく、例えば、レンズの第1の環状セグメントでは対数法を有し、第1の環状セグメントを囲む、レンズの第2の環状セグメントでは二次または線形法則を有してもよい。

ある光学デバイスは、複数の螺旋状セグメントを有する場合がある。
図2は、本発明の第1の実施形態に係る管状フォーカスの光学レンズ800を示す。使用されている表現は、図の平面に垂直な方向の距離をコントラストで示したもので、暗いほど読者から遠く、明るいほど読者に近いことを意味している。図1に示されるように、光学レンズ800は、レンズのトーリック面の螺旋化によって生成される。中心点は806である。このように、面801の形状は、その中心点806が光軸上にある螺旋を有している。極座標では、光軸から半径方向に離れるほど螺旋の角度が大きくなる。特に、第1の曲率を有する第1の子午線802は、さらに、光軸を中心とする螺旋状の形状を有している。さらに、図1のトーリックレンズでは、第2の曲率を持ち、第2の子午線に平行なライン803は、異なる方位方向を有し、ラインの方向は螺旋化のために、光軸からの距離によって変化している。

実際、本発明を実現するために、先行技術の多焦点レンズの欠点を分析した上で、本発明者は、焦点領域を光軸に沿って伸ばすことを探求した。

2つの同心円状のトーリック面を有する多焦点レンズからスタートし、それらを軸方向に対向させることを考えた。

図3および図4は、このような多焦点光学レンズ100の正面図および斜視図である。多焦点光学レンズ100は、第1のトーリック面102と、第1の面102を同心円状に取り囲む第2のトーリック面104とを備える。

したがって、レンズ100を光軸A-Aに沿って軸方向に見た場合、第1の面102は第1の光学領域に対応し、第2の面104は第1の面102と同心円状の第2の光学領域に対応する。

第1のトーリック面102は、第1の曲率で湾曲した第1の子午線102₁と、第2の曲率で湾曲し、第1の子午線102₁に垂直な第2の子午線102₂とを有する。同様に、第2の面104は、第1の曲率で湾曲した第1の子午線104₁と、第2の曲率で湾曲し、第1の子午線104₁に垂直な第2の子午線1042とを有する。特に、第1および第2の面102，104のそれぞれにおいて、第2の曲率は第1の曲率よりも大きい。

第1および第2の面102，104のそれぞれの周縁部は、円形断面である。
第1の面102の第1の子午線102₁は、第1の面104の第1の子午線104₁に垂直である。

第1の面102の第1の曲率は、第2の面104の第1の曲率と異なっていてもよいし、等しくてもよい。同様に、第1の面102の第2の曲率は、第2の面104の第2の曲率と異なっていてもよいし、等しくてもよい。

このように、レンズ100は、異なる子午線軸を有する2つの同心円状の円環体から構成されており、これらは特に対向しているか、または反軸形式で、すなわち2つの円環体の間の角度が90°となっている。

図5は、第1の面の第1の曲率が第2の面の第1の曲率と等しく、かつ、第1の面の第2の曲率が第2の面の第2の曲率と等しい例において、平行な照明光の下での多焦点光学レンズ100を通過した光の分布を示す図である。第1の面102の第1の子午線102₁を通過した光は、第1の焦点距離106で収束し、それにより第1の子午線102₁に平行な第1のセクション1081が形成され、第1の面102の第2の子午線1022を通過した光は、第2の焦点距離110で収束し、第2の子午線1022に平行な第2のセクション1082が形成される。

また、第2の面104の第1の子午線104₁を通過した光は、第1の焦点距離106で収束し、それにより第1の子午線104₁に平行な第1のセクション112₁が形成され、第2の面104の第2の子午線104₂を通過した光は、第2の焦点距離110で収束し、それにより第2の子午線104₂に平行な第2のセクション112₂が形成される。

したがって、このようなレンズ100で得られる焦点領域は、先行技術の多焦点レンズの焦点領域よりも長くなる。この細長い焦点領域は、面102、104の円環体に依存する。

この焦点領域は十分に集中していないことが分かったため、そこで本発明者は、表面を螺旋化することで、管状領域に集中したフォーカスを得て、これによって光軸に沿ってより長い距離にわたってフォーカスを得ることができるようにすることを考えた。

図6および図7は、管状フォーカスの光学レンズ200であって、軸方向に対向する二重トーリック面を有するものと、軸方向に螺旋状に対向する二重トーリック面を有するものの実施形態をそれぞれ示している。
図6の光学レンズ200は、第1のトーラスの回転軸を中心に第1の曲率で湾曲した第1の子午線202₁と、第1の曲率よりも大きい第2の曲率で湾曲し、第1の子午線202₁に垂直な第2の子午線（第2の子午線に平行な円弧202₂で表される）とを有する第1のトーリック面202を備えている。また、光学レンズ200は、第1のトーリック面202と並置され、第2のトーラスの回転軸を中心に第1の曲率で湾曲した第1の子午線204₁と、第2の曲率で湾曲し、第1の子午線2041と直交する第2の子午線（第2の子午線と平行な円弧204₂で表される）とを有する第2のトーリック面204を備えている。正面から見た場合、すなわち、レンズ200の中心206を通る光軸に垂直な投影面に投影した場合、第1のトーリック面202は、径方向に対向し、かつ光学レンズ200の中心206に向けられたそれらの頂点で交わる、2つの方位角セクタ208₂および208₄に対応している。同様に、第2のトーリック面204は、径方向に対向し、かつ中心206に向けられたそれらの頂点で交わる、2つの方位角セクタ208₁、208₃に対応している。第1のトーリック面202の各方位角セクタ208₂、208₄は、第2のトーリック面204の2つの方位角セクタ208₁、208₃に隣接している。角度セクタ208は、第1のトーリック面202と第2のトーリック面204の交差によって囲まれており、これは回転軸が垂直である2つの円筒断面のリング間の空間における交線である。これらの交線は、方位角セクタ208₁、208₂、208₃、208₄の間の境界線210₁、210₂、210₃、210₄によって表されている。空間において、各境界線210₁、210₂、210₃、210₄は、第1の子午線2021、2041に対して光軸方向にセットバックして配置されている。

図7は、図6のトーリックレンズ面の螺旋化によって生成された光学レンズ200を示す。このように、第1のトーリック面202の第1の子午線202₁と第2のトーリック面204の第1の子午線204₁は、その中心点206が光学レンズ200の光軸上にある螺旋状セグメントである。同様に、境界線210₁、210₂、210₃、210₄のそれぞれは、その中心点206が光学レンズ200の光軸上にある螺旋状セグメントである。

螺旋化セグメントは、例えば、線形法則、二次法則、または実質的に対数法則に従って、様々な方法で生成することができる。対数法則を適用するためには、螺旋の角度が数学的に発散するレンズの中心206に近い部分を単純化する必要がある。

図7の実施例では、光学レンズ200の周縁部25で増加角が45°に達している。この角度は、例えば30°から720°の間で構成される別の値を持つことができ、特に60°に等しい。ここでの光学レンズ200の周縁部25は、円形の形状を有している。この形状は円形以外でもよい。

図8および図9は、管状フォーカスの光学レンズ400であって、軸方向に対向する二重トーリック面を有するものと、軸方向に螺旋状に対向する二重トーリック面を有するものの実施形態をそれぞれ示している。

図8の管状フォーカスの光学レンズ400は、図6の光学レンズ200と同様に設計されているが、4つの方位セクタの代わりに、3つの分離した方位セクタ401、402、403を有している。各方位セクタ401、402、403は、様々な方位方向に向いたそれぞれの第1の子午線401₁、402₁、403₁を有するトーリック面セグメントを有しており、図示されているような対称的なケースでは互いに120°である。ここでは第2の子午線は示されていないが、どの場合においても、それぞれの第1の子午線に垂直である。方位セクタ401、402、403は、境界線405で囲まれている。

図9は、図8のレンズ面から生成された管状フォーカスのレンズ400を示している。ここで、螺旋状セグメントは、二次螺旋化の法則に従っており、螺旋の角度は、光軸上の中心406からの半径方向の距離の二乗に比例している。境界線405のそれぞれと、主子午線401₁、402₁、403₁のそれぞれは、同じ螺旋の形状を有している。図の実施例では、光学レンズ400の周縁部で螺旋の角度が360°に達している（つまり、1回転している）。大きなサイズのレンズの場合は、2回転（つまり、720°以上の角度）が可能である。

数値的な例として、図9の管状フォーカスの光学レンズ400は、4つの同一のトーリックブランチを有する前面を実装しており、そのパラメータは以下の通りである。
- トーリック面の第1の曲率：焦点距離17.4cmに相当
- トーリック面の第2の曲率：焦点距離14cmに相当
- 焦点は、1.4ディオプターずつ離れている
- 螺旋形状：対数から黄金比へ
- 螺旋の角度：720°
- レンズ径：10mm
- その他の幾何学的パラメータ：後面は、曲率半径7.8mmの球形。レンズ400の中央部の厚さは、0.5mmに等しい。

一般に、本発明に係る管状フォーカスの光学レンズは、それぞれが1つの方位角セクタを占める任意の数のトーリック面を用いて、図示された光学レンズ200、400、800の1つと同様に設計することができる。このように、光軸を中心に分布する螺旋面のトーリックブランチの数は、偶数（例えば、光学レンズ800では2ブランチ、光学レンズ200では4ブランチ）であってもよいし、奇数（例えば、光学レンズ400では3ブランチ）であってもよい。他のブランチ数も可能であり、例えば5、6、7またはそれ以上であってもよい。
さらに、隣接するトーリック面間の境界は、急峻な境界であってもよく、また段階的な境界であってもよい。例えば、局所的な曲率を境界付近で補間することで、隣接するトーリック面間の移行領域を緩やかにし、極端な傾斜を制限することができる。

本発明によって得られる管状フォーカスは、先行技術による球面光学レンズ1301と、本発明による管状フォーカスの光学レンズ1302との比較によって、図10に示されており、これら2つのレンズ1301，1302のそれぞれは、視力矯正のために設計されている。図10では、レンズ1301および1302に平行な照明光が入射しており、Zは、レンズの物体焦点の両側にある、人間の目で知覚されるシャープネスの領域を示している。図10から非常によくわかるように、螺旋を有するレンズ1302は、仮想の直円柱で囲まれたシャープネスの領域Zを長くすることができる。このように、様々な光学的パワーの螺旋化により、光線の管状フォーカスを得ることができる。換言すると、先行技術の球面レンズ1301において、2つのディオプトリック・インターフェースのうちの1つが、本発明に係る螺旋状のトーリック面1302に置き換えられた場合、これは、焦点領域を長くする効果を有する。このとき、正視領域はもはや点ではなく、フォーカス管となる。

本発明者は、平行な照明光について、光線追跡計算を行った。図11は、図9のようなレンズ400を、物体側焦点に置いた状態を示している。図12の上部には、焦点領域XVが拡大して示されている。

また、図12は、初期トーリック面の第1の曲率と第2の曲率に対応する焦点距離D1とD2をそれぞれ示している。図12の右側では、ライン1501がD1での焦点スポットのサイズを示し、ライン1502がD2での焦点スポットのサイズを示している。

比較のため、図12の下部には、図11の初期のものと同じ曲率を有し、図6と同様、軸方向に対向する乱視レンズのための同じ要素が示されており、ライン1511がD1での焦点スポットのサイズを示し、ライン1512がD2での焦点スポットのサイズを示している。

図12から明らかなように、本発明に係るレンズの螺旋化は、D1とD2の間の焦点スポットを実質的に直円柱の形に圧縮する効果がある。

本発明の他の変形や利点は、本発明の範囲から逸脱することなく実現することができる。

図示された実施例では、螺旋状セグメントがレンズの光学面を横切るように作られているが、その一部分だけを螺旋化することも可能である。

図13は、光学レンズ300が、レンズ300の光学面の中心に配置された球面302を備え、螺旋状セグメントが光学面の周縁部にのみ生成されている変形例を示している。

図14は、2つの同心円状のトーリック面102，104を有する光学レンズ100が、本発明に係る螺旋状に形成された接合部114を有する変形例を示している。

本発明は、これまで説明してきた実施例に限定されるものではなく、特に、図示された実施例の特徴を、図示されていない変形例の中で組み合わせることが可能である。

Claims (13)

1. 光軸を有する光学デバイス（100、200、400、800）であって、
   少なくとも2つの子午線を有する少なくとも1つの面を備え、
   そのうちの少なくとも1つの部分は、正面から見て、中心点（206、406、806）が該光軸上にある少なくとも1つの螺旋状セグメントを形成し、
   各螺旋状セグメントは、得られる焦点が管状領域にわたって延びるように、異なる光学的パワーの子午線を定義する、光学デバイス。
2. 前記1つ以上の螺旋状セグメントは、第1の非ゼロ曲率で湾曲した第1の子午線と、該第1の曲率よりも厳密に大きい第2の曲率で湾曲した第2の子午線（202₂、803）とを有するトーリック面から生成され、
   該第2の子午線は、該第1の子午線に垂直である、請求項1に記載の光学デバイス。
3. 前記1つ以上の螺旋状セグメントは、第1および第2のトーリック面から生成され、
   該第1のトーリック面（208₂、401）は、第1のトーラスの回転軸を中心に第1の非ゼロの曲率で湾曲した第1の子午線（202₁、401₁）と、該第1の曲率よりも厳密に大きい第2の曲率で湾曲した第2の子午線（202₂）とを有し、
   該第2の子午線は、該第1の子午線に垂直であり、該第2のトーリック面（208₁、402）は、第2のトーラスの回転軸を中心に第1の非ゼロ曲率で湾曲した第1の子午線（204₁、402₁）と、該第1の曲率よりも厳密に大きい第2の曲率で湾曲し、該第2のトーリック面の該第1の子午線（204₁）に垂直な第2の子午線（204₂）とを有し、
   該第1および第2のトーリック面はそれぞれ、前記光軸を中心に配置された複数の方位角セクタを備え、
   該第1のトーリック面（208₂、401）の該第1の子午線（202₁、401₁）と、該第2のトーリック面（208₁、402）の該第1の子午線（204₁、402₁）は、前記光軸に対してゼロではない角度で分離された方位方向を有し、
   前記螺旋状セグメントは、該第1のトーリック面の該第1の子午線（208₂、401）および該第2のトーリック面の第1の子午線（208₁、402）から生じる第1および第2の光学的パワー子午線（202₁、401₁、204₁、4021）を定義する、請求項2に記載の光学デバイス。
4. 前記第1のトーリック面の方位角セクタ（208₂）と前記第2のトーリック面の方位角セクタ（2081）は、螺旋状セグメント境界線（210）を介して隣接している、請求項3に記載の光学デバイス（200、400）。
5. 前記第1のトーリック面（208₂、208₄）および第2のトーリック面（208₁、208₃）はそれぞれ、2つの径方向に対向する方位角セクタを備える、請求項3または請求項4に記載の光学デバイス（200）。
6. 前記第1のトーリック面（208₂、208₄）の各角度セクタは、前記第2のトーリック面（208₁、208₃）の前記2つの角度セクタに隣接している、請求項5に記載の光学デバイス（200）。
7. 前記第1のトーリック面（208₂、401）の前記第1の子午線と前記第2のトーリック面（208₁、402）の前記第1の子午線の方位方向間の角度は、60°から90°の間で構成されている、請求項3から請求項6のいずれか一項に記載の光学デバイス（200、400）。
8. 前記第1のトーリック面（208₂、401）の第1の曲率は、前記第2のトーリック面（208₁、402）の前記第1の曲率と等しい、請求項3から請求項7のいずれか一項に記載の光学デバイス（200、400）。
9. 前記第1のトーリック面（208₂、401）の第2の曲率は、前記第2のトーリック面（208₁、402）の前記第2の曲率と等しい、請求項3から請求項8のいずれか一項に記載の光学デバイス。
10. 螺旋状セグメントの半径が、極座標において、線形法則、二次法則、または対数法則によって、螺旋の角度に関連している、請求項1～9のいずれか一項に記載の光学デバイス（200、400、800）。
11. 前記光軸を中心とした球面（302）をさらに備える、請求項1～10のいずれか一項に記載の光学デバイス。
12. 少なくとも1つの螺旋状セグメントを有する面を前面とする光学レンズを形成している、請求項1～11のいずれか一項に記載の光学デバイス（200、400、800）。
13. 視力を矯正するため、および／または発光パワーを集中させるため、および／または画像を形成するための、請求項1～12のいずれか一項に記載の光学デバイス（200、400、800）の使用。

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