JP2526971B2 - 累進多焦点レンズ - Google Patents

累進多焦点レンズ

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JP2526971B2 JP63047028A JP4702888A JP2526971B2 JP 2526971 B2 JP2526971 B2 JP 2526971B2 JP 63047028 A JP63047028 A JP 63047028A JP 4702888 A JP4702888 A JP 4702888A JP 2526971 B2 JP2526971 B2 JP 2526971B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、眼の調節力の補助として使用する累進多焦
点レンズに関する。
〔従来の技術〕
眼の調節力が衰退して近方視が困難になった場合の調
節力の補助用眼鏡レンズとして、上方の遠用視矯正領域
(以下遠用部という)と下方の近用視矯正領域(以下近
用部という)と両者の中間において連続的に屈折力が変
化する累進領域(以下中間部という)を有する累進多焦
点レンズが種々知られている。
累進多焦点レンズにおいて、一般には遠用部と近用部
との明視域を広く確保し、その間を累進帯で結ぶと、そ
の累進帯の側方領域にレンズ収差が集中するようにな
り、この領域の存在が像のボケをはじめとして、像のゆ
がみを引き起こし、視線を移動したときのゆれとして、
装用者に悪い印象を与える。
このような視覚特性の問題を解決するために、公知の
累進多焦点レンズにおいては様々な観点での設計、評価
がなされている。そして、レンズ面の形状に関して、レ
ンズ面のほぼ中央に垂直に又は垂直からやや傾いて走る
子午線に沿う断面と物体側レンズ面との交線が、基準線
として用いられ、これらのレンズの設計においても重要
な基準線として用いられている。また、レンズの装用状
態において近用部が鼻側に寄ることを考慮して近用部を
非対称な配置とした累積多焦点レンズにおいても、遠用
中心と近用中心とを縦に通る1本の中心線が基準線とし
て扱われている。本発明においては、この基準線を主子
午線曲線という。
従来の累進多焦点レンズでは、主子午線曲線に沿っ
て、全線を微視的な球面の連続とする所謂臍点曲線とし
たものや、主子午線曲線上の一部の領域において臍点で
はなく、互いに直交する方向での主曲率半径が異なる面
形状とするものが提案されており、主子午線曲線上の面
形状についてみれば主子午線曲線の全線にわたって臍点
状としたものと、主子午線曲線上の少なくとも一部にお
いて臍点ではなくして、主子午線曲線に沿う方向の曲率
半径とそれに直角な方向での曲率半径とを異なる値とし
たものとに2大別される。
1963年7月発行のオプティカアクタ(Optica Acta)
第10巻,第3号に記載されている如き、ミンクウィッツ
(Minkwitz)の法則として知られるところでは、主子午
線曲線に沿って少なくとも中間部においては臍点ではな
くすることが必要とされている。即ち、ミンクウィッツ
の法則によれば、主子午線曲線の全線にわたって臍点で
ある場合には、レンズ表面屈折力の非点隔差は、主子午
線曲線に直角な方向において、臍点状主子午線曲線沿い
の表面屈折力の2倍の割合で増大し明視域を広くするこ
とが難しいというものである。
〔発明の解決しようとする課題〕
このような従来の技術において、ミンクウィッツの法
則に則っ主子午線曲線上の中間部において、互いに直交
する主曲率を異なる値とすることによって、中間部の視
覚特性をある程度向上させたとしても、遠用部及び近用
部での明視域をより広くするためには、ミンクウィッツ
の法則に基づく観点のみでは限界がある。また。表面非
点隔差を小さくするには、表面屈折力変化をゆるやかに
長くすることが効果的ではあるが、実用上では累進帯の
長さに限りがあるため、このような方策のみでも不十分
である。
そして、従来の種々の構成においては、確かにある程
度広い明視域を確保することが可能となるものの、累進
多焦点レンズに不可避の非点隔差の分布状態、すなわち
非点隔差という収差の最大量とその勾配を小さくして、
遠用部、中間部及び近用部の3つの領域全体にわたって
優れた視覚特性を得ることは難しく、主子午線曲線に沿
う屈折力変化の状態のみを特定するだけでは、実用上の
優れた累進多焦点レンズを実現することは極めて困難な
ことであった。しかも、視覚特性を改善するための手法
は手探りに等しく、明確な設計手法もなければ、具体的
な性能評価のための基準も不明瞭な状態であった。
本発明の目的は、遠用部下方から近用部に至る主子午
線曲線の側方部での収差集中領域における収差密度を緩
和するのみならず、遠用部、中間部及び近用部の各領域
の全体にわたって像のゆがみ、ゆれを軽減し、この種の
レンズを初めて用いる人にも違和感なく装用し得る累進
多焦点レンズを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、レンズの上方域に遠用部Fを有し、下方域
に近用部を有し、その中間に中間部Pとして上方域から
下方域に向かって遠用屈折力から近用屈折力へ平均表面
屈折力が連続的に変化する累進帯を有する第1図に示す
如き累進多焦点レンズにおいて、主子午線曲線MM′の側
方領域にて、表面の平均屈折力Qとガウス曲率に関する
値Gとをパラメータとすることによって、レンズ収差を
定量的に把握し得ることを見出し、このような新しい観
点による累進多焦点レンズの設計及び評価の目安を確立
したものである。
即ち、中間部Pから近用部N下方に至る領域におい
て、該領域内の主子午線曲線MM′に沿う明視域として使
用可能は表面屈折力の非点隔差が0.5Dptr以内の領域の
側方にて、表面平均屈折力Qと、ガウスの曲率の平方根
に屈折率係数(n−1)を乗じた値Gとの差Δqが、 但し、 Δq=Q−G K:ガウスの曲率 AD:加入度数(Dptr) PB:遠用部における基準平均屈折率(Dptr) の条件を満足する曲面を形成することとしたものであ
る。尚、PBは累進多焦点レンズのベースカーブともいわ
れる値である。
〔作用〕
上記の如き本発明に先立ち、本願発明者等は、累進多
焦点レンズの面形状とレンズ収差との関係について鋭意
研究検討を重ねた結果、累進帯の側方領域において顕著
に発生する像のボケや像のゆがみ、また視線を移動した
ときのゆれ等の不快な視覚特性は、主にレンズ収差の密
度分布に影響されることが判明した。従って、レンズ収
差の最大値を小さくすることはもちろんであるが、その
密度分布、勾配を可能な限り小さくすることによって、
結果として、累進多焦点レンズの視覚特性の改善を図る
ことが可能となる。
そして、上記の如く表面の平均屈折力Qとガウス曲率
に関する値Gとの差Δqが、レンズ収差の密度分布と密
接な関係を持ち、この値が上記の条件を満たす面形状に
することによって、レンズ収差の密度分布、勾配を可能
な限り小さくし得ることを見出したものである。
以下に上記の条件式について説明する。
微分幾何学の公式によれば、自由曲面の主曲率半径R
は一般に次の方程式の2根で求められることが知られて
いる。(例えば、大槻富之助著『微分幾何学』昭和37年
9月朝倉書店発行を参照) ただし、a=qYYqZZ−(qYZ b=qYYHZZ−2qYZHYZ+qZZHYY c=HYYHZZ−(HYZ 微分幾何学第1基本量 微分幾何学第1基本量 尚、ここでは光軸方向にX軸をとり、子午線曲線方向
にY軸をとった。
この方程式の2根をそれぞれ1/R1、1/R2とすると、 が求められる。
ここで、Hが平均曲率であり、Kがガウスの曲率であ
る。
そして、ある点での主曲率半径をr1とすると、この主
曲率半径方向の表面屈折力P1は、 P1=(n−1)/r1 で表せる。
ここで、r1をメートル単位にしたとき、屈折力はディ
オプター(Dptr)の単位で表わされる。
従って、曲率と面の屈折力との関係は、屈折率の係数
を曲率に乗じた時、面の屈折力になる。平均曲率Hとガ
ウスの曲率Kで考えてみると、各々面屈折力換算で、 Q=(n−1)×H がその表面の平均屈折力Qであり、 がガウスの曲率の屈折力Gとして表せる。
そこで、これらの差Δq=Q−Gは、 となり、平均曲率とガウス曲率の平方根との差に屈折率
係数を乗じたもがΔqである。
このようなパラメータは、レンズの表面屈折力の非点
隔差の分布、すなわち非点隔差量とその勾配を的確に表
現するものであって、本発明による上記条件はこれらに
よって引き起こされる、ゆれ、ゆがみの程度を軽減し得
るレンズ屈折面の構成する曲面の条件を与えるものであ
る。
この平均屈折力とガウスの曲率から求められる値の平
方根との差Δqが、上記条件の上限を越えて大きくなる
と、非点隔差が大きくなって、ゆれ、ゆがみが目立つよ
うになりボケる範囲やボケる程度も悪化する方向となっ
て実用上使用困難なレンズになる。
他方、Δqの値が小さくなると、表面屈折力の非点隔
差の分布のみに関する限りは、ゆれ、ゆがみも少なく良
好な視覚特性を得ることが可能になるが、上記条件の下
限を外れる場合には、中間部の長さが必要以上に長くな
り、実用上使用困難なレンズになってしまう。また、遠
用部の側方領域にまで非点隔差分布の範囲を広げること
も必要となり、遠用部の明視域が狭くなり、累進多焦点
レンズとしての遠用部、中間部及び近用部のバランスの
良いレンズの達成することが難しくなる。
上記のごとき本発明の構成において、さらに眼鏡フレ
ーム内で実質的に屈折矯正に有効に使用されるレンズの
幾何中心に対して50mmφのレンズ口径内において、 の条件を満足するように構成することが望ましい。ま
た、表面屈折力の非点隔差を視認し得る1Dptr以上の側
方領域にて、前記条件式を満足するように構成すること
が有効である。
〔実施例〕
第2図は、本発明の実施例についての、前述したΔq
の値を、各点ごとに示したものである。この実施例は、
直径70mmのレンズであり、主子午線曲線に沿って5mm間
隔で、また主子午線曲線に直交する方向でも5mm間隔で
の各点における値を示した。
本実施例においては、 加入度数:AD=2.5(Dptr) 遠用部における基準平均屈折力:PB=5.0(Dptr) であるから、上記条件は、 0.00208≦|Δq|≦0.25 となる。
従って、本実施例における各値についてみれば、明視
域としての非点隔差0.5ディオプターを超える主子午線
曲線MM′の側方領域(第2図中太線の領域内)が、いず
れも上記条件範囲内であり、適切な非点隔差量と勾配を
もつ面形状であることが分かる。
ところで、上記の如き実施例の主子午線曲線に沿った
屈折力分布の状態は第3図に示すごとくである。本実施
例は遠用部Fの平均屈折度数(ベースカーブ)が5.0デ
ィオプターで、加入度2.5ディオプターの累進多焦点レ
ンズであるから、遠用中心OFにおいてほぼ5.0ディオプ
ターであり、近用中心ONにおいて平均屈折度数はほぼ7.
5ディオプターとなっている。
そして、本実施例では第3図に示した如く、主子午線
曲線に沿う方向の屈折力分布曲線は、主子午線曲線上の
近用部Nの中間部P側で最大となり、主子午線曲線に沿
って近用部Nの周辺に向かって減少に転じている。ま
た、遠用部の周辺部に向かっては屈折力が増加し、周縁
部においては減少するような屈折力分布となっている。
第4図は上記の如き実施例についての等非点隔差曲線
図であり、第5図は比較のために従来の累進多焦点レン
ズにおける等非点隔差曲線の概要を示す図である。
従来の累進多焦点レンズにおいては、本発明による上
記の如き条件を満たすように構成されていないため、第
5図に示す如く、非点隔差の密度が高くなり、非点隔差
量及び非点隔差の勾配が急激なものとなり、結果として
像のゆがみが大きくなり、視線を移動したときに像のゆ
れを感ずることになる。また、遠用部下方の側方領域に
は、中間部の側方領域からの非点隔差の収差がしみ出し
て、この領域へ眼を向けた場合には、像のボケばかりで
はなく、像のゆがみ、ゆれが著しくなっている。
これに対し、本実施例においては第4図に示す如く、
表面屈折力の非点隔差の密度も低下し、非点隔差の勾配
もゆるやかになり、像のゆがみもゆれも軽減されている
ことが明らかである。
尚、上記実施例は、主子午線曲線上の面形状が全線に
わたって臍点である場合においても、又少なくとも一部
において臍点でない領域を有する構成においても有効で
ある。
ところで、本発明における累進多焦点レンズの基準と
なる各点について説明を加えておく。
遠用中心OFとは、遠用部での所定の表面屈折平均度数
を有する主子午線曲線上の位置であり、実用上は遠用部
の測定基準点とされる点である。また、近用中心ON
は、近用部での所定の表面屈折平均度数を有する主子午
線曲線上の位置であり、実用上は近用部の測定基準点と
される点である。
そして、遠用アイポイントEは、レンズを眼鏡フレー
ムに枠入れする際の基準とされる位置であり、眼鏡フレ
ームを装用した状態において遠用視線通過位置と合致す
る遠用基準点となる。このような遠用アイポイントEの
位置は、第3図の主子午線曲線上の平均屈折力分布曲線
に示す如く、レンズの幾何中心とは独立に定められてお
り、本発明においては以下のように定義する。すなわ
ち、主子午線曲線上の表面屈折力の平均度数を主子午線
曲線上の各位置ごとにプロットした第3図の如き加入度
曲線において、遠用部Fの遠用中心OFと近用部Nの近用
中心ONとを結ぶ直線aと平行で、加入度曲線と遠用部F
側で接する直線bが、遠用中心OFでの平均屈折力を表す
直線cとの交点Eを遠用アイポイントとしている。
〔発明の効果〕
以上の如き本発明によれば、レンズ表面の曲率を単調
なものでなく、上記条件範囲内の許容できる度数でゆる
やかな度数勾配を設けることが可能となり、レンズの屈
折表面の全面にわたって、非点隔差を小さくすることが
でき、非点隔差の最大値も小さく、またその勾配もゆる
やかなものにすることが可能となる。従って、遠用部下
方から近用部に至る主子午線曲線の側方部での収差集中
領域における収差密度を緩和するのみならず、遠用部、
中間部及び近用部の各領域の全体にわたって像のゆが
み、ゆれを軽減し、この種のレンズを初めて用いる人に
も違和感なく装用し得る累進多焦点レンズを提供するこ
とにある。しかも、本発明によるパラメータに基づけ
ば、視覚特性を改善するための設計手法も一面的ながら
確立でき、具体的な性能評価のための基準としても有用
なものとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の累進多焦点レンズの領域区分の概要を
示す平面図であり、第2図は本発明の実施例における条
件対応値としてのΔqの分布を示す図、第3図は実施例
における主子午線曲線状の屈折力分布を示す図、第4図
は本発明による実施例についての等非点隔差曲線図、第
5図は従来の累進多焦点レンズについての等非点隔差曲
線図である。 〔主要部分の符号の説明〕 F……遠用部、OF……遠用中心 P……中間部、ON……近用中心 N……近用部、E……遠用アイポイント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−94714(JP,A) 特開 昭57−10113(JP,A) 特開 昭50−46348(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レンズの上方域に遠用部Fを有し、下方域
    に近用部Nを有し、その中間に中間部Pとして上方域か
    ら下方域に向かって遠用屈折力から近用屈折力へ平均表
    面屈折力が連続的に変化する累進帯を有し、レンズのほ
    ぼ中心縦方向で累進帯のほぼ中央部分を通過する主子午
    線曲線MM′を有する累進多焦点レンズであって、中間部
    Pから近用部N下方に至る領域において、該領域内の主
    子午線曲線MM′に沿う明視域として使用可能な表面屈折
    力の非点隔差が0.5Dptr以内の領域の側方にて、主子午
    線曲線MM′の側方領域にて、表面平均屈折力Qと、ガウ
    スの曲率の平方根に屈折率係数(n−1)を乗じた値G
    との差Δqが、 但し、 Δq=Q−G K:ガウスの曲率 AD:加入度数(Dptr) PB:遠用部における基準平均屈折力 の条件を満たす曲面を有することを特徴とする累進多焦
    点レンズ。
  2. 【請求項2】レンズの上方域に遠用部Fを有し、下方域
    に近用部Nを有し、その中間に中間部Pとして上方域か
    ら下方域に向かって遠用屈折力から近用屈折力へ平均表
    面屈折力が連続的に変化する累進帯を有し、レンズのほ
    ぼ中心縦方向で累進帯のほぼ中央部分を通過する主子午
    線曲線MM′を有する累進多焦点レンズであって、中間部
    Pから近用部N下方に至る領域において、該領域内の主
    子午線曲線MM′に沿う明視域として使用可能な表面屈折
    力の非点隔差が0.5Dptr以内の領域の側方にて、表面平
    均屈折力Qと、ガウスの曲率の平方根に屈折率係数(n
    −1)を乗じた値Gとの差Δqが、該累進多焦点レンズ
    の幾何中心に対して50mmφのレンズ口径内において、 但し、 Δq=Q−G K:ガウスの曲率 AD:加入度数(Dptr) PB:遠用部における基準平均屈折力 の条件を満足することを特徴とする累進多焦点レンズ。
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