JP4190764B2 - 非球面眼鏡レンズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外面、あるいは内面の少なくとも一方が非球面である屈折力補正用の非球面眼鏡レンズに関し、特にその収差補正、および薄型化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レンズを薄く軽くする目的で、外面または内面の少なくとも一方を非球面とした屈折補正用眼鏡レンズは、特開昭６４−４０９２６号公報(外面非球面、両面非球面の実施例を含む)、特開昭６４−５００１２号公報(内面非球面、両面非球面の実施例を含む)、特開平２−２８９８１８号公報(外面非球面の実施例を含む)、特開平２−２８９８１９号公報(外面非球面の実施例を含む)、特開平３−２１３８２１号公報（両面非球面の実施例を含む)、特開平４−１９５０１９号公報(両面非球面の実施例を含む)、特開平５−２１５９９４号公報（外面非球面の実施例を含む)、特開平８−５９６６号公報(外面非球面の実施例を含む)、特開平８−５９６７号公報(外面非球面の実施例を含む)、特開平８−６２４９７号公報(内面非球面の実施例を含む)、ＷＯ９７／２６５７８号公報(内面非球面、外面非球面の実施例を含む)等に開示されている。
【０００３】
上記の公報に開示される眼鏡レンズは、レンズの薄型、軽量化を目的として、球面レンズの場合に最も光学性能が良好になるベースカーブよりも浅い(曲率の絶対値が小さい)ベースカーブを用い、ベースカーブを浅くしたことにより増加した平均屈折力誤差や非点収差を非球面により補正している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の各公報に開示される非球面眼鏡レンズのように、ベースカーブを浅くすることにより増加する平均屈折力誤差と非点収差とを非球面により補正する場合には、平均屈折力誤差・非点収差を一定に保とうとすると、ベースカーブを浅くするほど歪曲収差が大きくなるという欠点を有する。
【０００５】
例えば、特開平５−２１５９９４号公報の表１に示された実施例の非球面レンズＬ１と比較例の非球面レンズＬ２とを比較すると、両レンズとも頂点屈折力は-6.00[D]であり、ベースカーブはＬ１が0.0[D]、Ｌ２が1.5[D]であり、Ｌ１の方が浅いベースカーブを採用している。その結果、Ｌ２の縁厚が5.54mmであるのに対して、Ｌ１の縁厚は4.99mmであり、0.55mmの薄型化を実現できている。また、平均屈折力誤差ＡＰと非点収差ＡＳは公報の図２、図４に示されているようにほぼ同等である。しかし、視角50°方向の歪曲収差を調べてみると、Ｌ２では-33.3%であるのに対してＬ１では-36.1%であり、周辺部においてＬ１の方が大きな像の歪みを伴うことになる。
【０００６】
一方、特開平１１−２７８５号公報、特開平１１−２１２０３２号公報には、平均屈折力誤差・非点収差・歪曲収差の全てを良好に補正した眼鏡レンズが開示されている。ただし、これらの公報に開示された技術によれば歪曲収差を小さくことはできるが、非常に深いベースカーブを使っているため、外面の突出量が大きく、かつ、薄型化ができないという問題がある。
【０００７】
この発明は、上述した従来技術の問題点に鑑み、外面の突出量および中心厚または縁厚を小さくして眼鏡フレームに枠入れした場合の外観を向上させ、平均屈折力誤差・非点収差を良好に補正すると共に、歪曲収差も抑えることができる非球面眼鏡レンズを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
眼鏡レンズは一般に１枚のレンズのみで構成されるため、設計の自由度が限られており、薄型化のためにベースカーブを浅くしようとすると、平均屈折力誤差・非点収差・歪曲収差の全てを補正することは不可能である。
【０００９】
ところで、人間の網膜中で解像力が高いのは、中心窩と呼ばれる部位(視角で直径２°程度に対応)のみであり、対象の細かな構造を識別するためには視線を対象の方に向け、像が中心窩にできるようにする。眼球運動のみによって注視できる範囲は注視野と呼ばれ視角半径50°程であるが、実際に人間が体の正面以外を見る場合には、眼球運動・頭部の運動・体の運動が共同して行われ、眼球運動は視角半径30°程度の範囲に留まる。一方、網膜の周辺部は解像力は低いが、視角半径50°程度の範囲では空間情報を受容しており、像の歪曲は知覚される。
【００１０】
したがって、眼鏡レンズを利用する場合には、一般に眼球運動でカバーされる範囲に対応するレンズの中央部については、細かな構造が識別できるよう像の明瞭さを重視する必要があり、網膜の周辺部に対応するレンズの周辺部については、像の明瞭さよりも歪曲の補正を重視する必要がある。この発明は、このような人間の視覚特性に着目してなされたものである。
【００１１】
すなわち、この発明の非球面眼鏡レンズは、外側、内側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る眼鏡レンズにおいて、レンズの中央部では装用時の平均屈折力誤差と非点収差との少なくとも一方に重点を置いて収差を補正し、レンズの周辺部では歪曲収差に重点を置いて収差を補正したことを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、装用時、眼球運動でカバーされる範囲については明瞭な像が得られると共に、網膜の周辺部には歪曲の小さい像が形成されるため、装用者には良好な視界が得られる。すなわち、上記のような収差補正の重み付けをすることにより、平均屈折力誤差、非点収差、歪曲収差の全てをレンズ全域で補正しなくとも、装用時の体感的な光学性能を良好に保つことができ、これにより良好な光学性能と薄型化のための浅いベースカーブの採用とを両立させることができる。
【００１３】
レンズの中央部、周辺部の範囲は、装用者の個人差も考慮して適宜決定すればよい。一般的には、例えば視角0〜35°の範囲を中央部、視角45°以上の範囲を周辺部としたり、視角0〜25°の範囲を中央部、視角35°以上の範囲を周辺部とすることができる。前者は、中央部の範囲を広めに確保しているが、視角45°以上は歪曲収差補正に重点を置くので、従来例のように視角50°近くまで平均屈折力誤差や非点収差を補正したものよりも歪曲収差を抑えることができる。後者では、中央部の範囲が狭めとなるものの、中央部から周辺部への移行をなだらかにできる。
【００１４】
より具体的には、本発明による非球面眼鏡レンズは、頂点屈折力が負の場合には、レンズの光軸からの距離ｈ(単位：mm)の点における光軸を含む断面に沿った外面および内面の曲率(単位：Ｄ)をＣ1(ｈ)、Ｃ2(ｈ)、曲率差をΔＣ1(ｈ)＝Ｃ1(ｈ)−Ｃ1(0)、ΔＣ2(ｈ)＝Ｃ2(ｈ)−Ｃ2(0)、ΔＣ(ｈ)＝ΔＣ1(ｈ)−ΔＣ2(ｈ)、曲率変化をdＣ1(ｈ)/dｈ、dＣ2(ｈ)/dｈ、dＣ(ｈ)/dｈ＝dＣ1(ｈ)/dｈ−dＣ2(ｈ)/dｈ、曲率変化比をＲ(ｈ1,ｈ2)＝[dＣ(ｈ1)/dｈ]／[dＣ(ｈ2)/dｈ]、断面内のレンズの頂点屈折力(単位：Ｄ)をＰとして、
Ｃ1(0)＜0.028Ｐ2＋0.7Ｐ＋７ …(１)
0.0＜ΔＣ(10)＜ΔＣ(15)＜2.0 …(２)
2.5＜Ｒ(25,10)＜15 …(３)
の各条件を満たすことを特徴とし、さらに、レンズ中央部と周辺部とをより自然に滑らかに接続するためには、
1.5＜Ｒ(20,10)＜10 …(４)
を満足することが望ましい。
【００１５】
また、本発明による非球面眼鏡レンズは、頂点屈折力が正の場合には、
Ｃ2(0)＜3.5 …(５)
0.0＞ΔＣ(10)＞ΔＣ(15)＞-2.0 …(６)
1.5＜Ｒ(25,10)＜15 …(７)
を満たすことを特徴とし、さらに、レンズ中央部と周辺部とを自然に滑らかに接続するためには、
1.0＜Ｒ(20,10)＜10 …(８)
を満足することが望ましい。
【００１６】
なお、この発明は、外面が非球面の場合、内面が非球面の場合、両面が非球面の場合の全てに適用することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる非球面眼鏡レンズの実施形態、および具体的な設計例である実施例と比較例とを説明する。第１の実施形態は、頂点屈折力が負の眼鏡レンズであり、第２の実施形態は、頂点屈折力が正の眼鏡レンズである。
【００１８】
【第１の実施形態】
第１の実施形態の非球面眼鏡レンズは、例えば図１(Ａ)に断面を示すような頂点屈折力が負のレンズであり、外側１、内側２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る。なお、光学中心３を通り外面１に垂直に交わるｚ軸は、この例では光軸４に一致する。また、ｈ軸は外面１とｚ軸との交点を通りｚ軸と直交する直線として定義されている。
【００１９】
第１の実施形態の眼鏡レンズは、レンズの中央部では装用時の平均屈折力誤差と非点収差とに重点を置いて収差が補正され、レンズの周辺部では歪曲収差に重点を置いて収差が補正されている。また、レンズの光軸からの距離ｈ(単位：mm)の点における光軸を含む断面に沿った外面および内面の曲率(単位：Ｄ)をＣ1(ｈ)、Ｃ2(ｈ)、曲率差をΔＣ1(ｈ)＝Ｃ1(ｈ)−Ｃ1(0)、ΔＣ2(ｈ)＝Ｃ2(ｈ)−Ｃ2(0)、ΔＣ(ｈ)＝ΔＣ1(ｈ)−ΔＣ2(ｈ)、曲率変化をdＣ1(ｈ)/dｈ、dＣ2(ｈ)/dｈ、dＣ(ｈ)/dｈ＝dＣ1(ｈ)/dｈ−dＣ2(ｈ)/dｈ、曲率変化比をＲ(ｈ1,ｈ2)＝[dＣ(ｈ1)/dｈ]／[dＣ(ｈ2)/dｈ]、断面内のレンズの頂点屈折力(単位：Ｄ)をＰとして、
Ｃ1(0)＜0.028Ｐ2＋0.7Ｐ＋７ …(１)
0.0＜ΔＣ(10)＜ΔＣ(15)＜2.0 …(２)
2.5＜Ｒ(25,10)＜15 …(３)
1.5＜Ｒ(20,10)＜10 …(４)
を満足する。
【００２０】
条件(１)は、外面に比較的浅いカーブを用いることを意味する。条件(１)を満たすことにより、外面の突出量を小さく抑え、縁厚の薄いレンズを形成することができる。
【００２１】
条件(２)は、浅いベースカーブを用いつつ、光軸から視角30°程度の範囲まで平均屈折力誤差と非点収差とを良好に補正するための条件である。外面が非球面である場合には、外面の曲率をレンズの中心から周辺に向けて徐々に大きくする。内面が非球面である場合には、内面の曲率をレンズの中心から周辺に向けて徐々に小さくする。両面が非球面である場合には、外面と内面とに曲率の変化を振り分けて、総合して条件(２)を満たせばよい。ただし、条件(２)の上限を越えると、平均屈折力誤差と非点収差とが増大するため、曲率差は2.0よりも小さく抑える必要がある。
【００２２】
条件(３)は、視角50°程度の領域で歪曲収差を減少させるための条件であり、ｈ=25の位置の曲率変化をｈ=10の位置の曲率変化の2.5倍よりも大きくすることを意味する。ただし、15倍を越えると、不自然な歪曲が発生し、かつ、平均屈折力誤差と非点収差とが急激に悪化するため、15倍よりは小さな値にする。
【００２３】
条件(４)は、視角40°程度の領域で歪曲収差を減少させるための条件であり、ｈ=20の位置の曲率変化をｈ=10の位置の曲率変化の1.5倍よりも大きくすることを意味する。ただし、10倍を越えると、不自然な歪曲が発生し、かつ、平均屈折力誤差と非点収差とが急激に悪化するため、10倍よりは小さな値にする。条件(４)を満たすことにより、レンズ中央部から周辺部への収差変化を自然に滑らかにできる。
【００２４】
次に、頂点屈折力SPHが-4.00Dの眼鏡レンズとして、実施例１、比較例１、実施例２、頂点屈折力SPHが-6.00Dの眼鏡レンズとして実施例３、比較例２を示す。なお、以下の実施例および比較例において、屈折率は全て１．６７、外径は全て７０．０mmである。
【００２５】
【実施例１】
図１は、実施例１の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ)は光軸からの距離ｈ[mm]に対する外面、内面の曲率差ΔＣ1(実線)、ΔＣ2(破線)を示すグラフ、(Ｃ)は距離ｈに対する外面、内面の曲率変化dＣ1(ｈ)/dｈ(実線)、dＣ2(ｈ)/dｈ(破線)を示すグラフである。実施例１の眼鏡レンズは、外面１が球面、内面２が回転対称非球面であり、視角で０〜３０°の範囲となる中央部では平均屈折力誤差と非点収差とに重点を置いて収差を補正し、周辺部では歪曲収差に重点を置いて収差を補正している。実施例１の眼鏡レンズの諸元を表１に示す。なお、表中の記号ＤＴ(50)は、視角50°における歪曲収差の値を示す。
【００２６】
【表１】
頂点屈折力[D] -4.00
外面曲率[D] 3.01
内面近軸曲率[D] 9.03
中心厚[mm] 1.00
縁厚 [mm] 4.31
ＤＴ(50)[%] -20.6
ΔＣ(10)[mm] 0.40
ΔＣ(15)[mm] 0.80
dＣ(10)/dｈ [D/mm] 0.07
dＣ(20)/dｈ [D/mm] 0.16
dＣ(25)/dｈ [D/mm] 0.24
Ｒ(20, 10) 2.27
Ｒ(25, 10) 3.57
図２，図３は、上記の諸元を持つ実施例１の眼鏡レンズの性能を示し、図２(Ａ)は視角β[°]に対する平均屈折力誤差ＡＰ[D]を示すグラフ(実線は物体距離が無限遠、破線は物体距離が２５cmの場合を示す)であり、図２(Ｂ)は視角βに対する非点収差ＡＳ[D]を示すグラフ(実線は物体距離が無限遠、破線は物体距離が２５cmの場合を示す)、図２(Ｃ)は視角βに対する歪曲収差ＤＴ[%]を示すグラフ、図３は像の歪曲を示すチャートであり、レンズを装用して５ｍ先に位置する５０cmメッシュの格子を見たときに知覚される歪みを示している。
【００２７】
【比較例１】
図４は、比較例１の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ)は曲率差、(Ｃ)は曲率変化を示す。比較例１の眼鏡レンズは、実施例１と同様、外面１が球面、内面２が回転対称非球面である。視角５０°以上の範囲まで平均屈折力誤差と非点収差とを補正するよう設計されている点が実施例１とは異なる。比較例１の眼鏡レンズの諸元を表２に示し、図５，図６に性能を示す。図５、図６に示されるグラフにおける表示の定義は実施例１の対応するグラフにおけるのと同一である。
【００２８】
【表２】
頂点屈折力[D] -4.00
外面曲率[D] 3.01
内面近軸曲率[D] 9.03
中心厚[mm] 1.00
縁厚 [mm] 4.49
ＤＴ(50)[%] -21.9
ΔＣ(10)[mm] 0.41
ΔＣ(15)[mm] 0.76
dＣ(10)/dｈ [D/mm] 0.07
dＣ(20)/dｈ [D/mm] 0.05
dＣ(25)/dｈ [D/mm] 0.01
Ｒ(20, 10) 0.65
Ｒ(25, 10) 0.12
【００２９】
【実施例２】
図７は、実施例２の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ)は曲率差、(Ｃ)は曲率変化を示す。実施例２の眼鏡レンズは、外面１が回転対称非球面、内面２が球面であり、視角で０〜４０°の範囲となる中央部では平均屈折力誤差と非点収差とに重点を置いて収差を補正し、周辺部では歪曲収差に重点を置いて収差を補正している。実施例２の眼鏡レンズの諸元を表３に示し、図８，図９に性能を示す。図８、図９に示されるグラフにおける表示の定義は実施例１の対応するグラフにおけるのと同一である。
【００３０】
【表３】
頂点屈折力[D] -4.00
外面近軸曲率[D] 3.01
内面曲率[D] 9.03
中心厚[mm] 1.00
縁厚 [mm] 4.44
ＤＴ(50)[%] -20.1
ΔＣ(10)[mm] 0.35
ΔＣ(15)[mm] 0.59
dＣ(10)/dｈ [D/mm] 0.05
dＣ(20)/dｈ [D/mm] 0.09
dＣ(25)/dｈ [D/mm] 0.27
Ｒ(20, 10) 1.70
Ｒ(25, 10) 5.25
【００３１】
【実施例３】
図１０は、実施例３の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ)は曲率差、(Ｃ)は曲率変化を示す。実施例３の眼鏡レンズは、外面１、内面２の両面が回転対称非球面であり、視角で０〜３０°の範囲となる中央部では平均屈折力誤差と非点収差とに重点を置いて収差を補正し、周辺部では歪曲収差に重点を置いて収差を補正している。実施例３の眼鏡レンズの諸元を表４に示し、図１１，図１２に性能を示す。図１１、図１２に示されるグラフにおける表示の定義は実施例１の対応するグラフにおけるのと同一である。
【００３２】
【表４】
頂点屈折力[D] -6.00
外面近軸曲率[D] 1.50
内面近軸曲率[D] 10.53
中心厚[mm] 1.00
縁厚 [mm] 5.67
ＤＴ(50)[%] -36.6
ΔＣ(10)[mm] 0.63
ΔＣ(15)[mm] 1.45
dＣ(10)/dｈ [D/mm] 0.13
dＣ(20)/dｈ [D/mm] 0.33
dＣ(25)/dｈ [D/mm] 0.58
Ｒ(20, 10) 2.65
Ｒ(25, 10) 4.58
【００３３】
【比較例２】
図１３は、比較例２の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ)は曲率差、(Ｃ)は曲率変化を示す。比較例２の眼鏡レンズは、実施例３と同様に、外面１、内面２が両面とも回転対称非球面である。視角５０°以上の範囲まで平均屈折力誤差と非点収差とを補正するよう設計されている点が実施例３とは異なる。比較例２の眼鏡レンズの諸元を表５に示し、図１４，図１５に性能を示す。図１４、図１５に示されるグラフにおける表示の定義は実施例１の対応するグラフにおけるのと同一である。
【００３４】
【表５】
頂点屈折力[D] -6.00
外面近軸曲率[D] 1.50
内面近軸曲率[D] 10.53
中心厚[mm] 1.00
縁厚 [mm] 5.90
ＤＴ(50)[%] -38.5
ΔＣ(10)[mm] 0.65
ΔＣ(15)[mm] 1.37
dＣ(10)/dｈ [D/mm] 0.12
dＣ(20)/dｈ [D/mm] 0.20
dＣ(25)/dｈ [D/mm] 0.29
Ｒ(20, 10) 1.64
Ｒ(25, 10) 2.35
同一の負の頂点屈折力を有する実施例１，２と比較例１、実施例３と比較例２とを比較すると、各比較例では視角５０°以上の領域まで平均屈折力誤差、非点収差が良好に補正されているのに対して、各実施例ではこれらの収差が大きくなっていることがわかる。これは、比較例では周辺に向かうにしたがって曲率変化が緩やかになるところを、実施例では歪曲収差を補正するために曲率変化を大きくしているためである。その結果、比較例の設計では歪曲収差の補正が十分でないのに対して、実施例の設計では、歪曲収差が比較例より小さく抑えられている。
【００３５】
以下の表６は、第１の実施形態に含まれる実施例１，２，３と比較例１，２とが前述の条件(１)〜(４)を満足するか否かを示す。表中の記号「○」は条件を満足すること、「×」は満足しないことを表す。
【００３６】
【表６】
【００３７】
【第２の実施形態】
第２の実施形態の非球面眼鏡レンズは、例えば図１６(Ａ)に断面を示すような頂点屈折力が正のレンズであり、外側１、内側２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る。符号３は光学中心、４は光軸である。
【００３８】
第２の実施形態の眼鏡レンズは、レンズの中央部では装用時の平均屈折力誤差と非点収差とに重点を置いて収差が補正され、レンズの周辺部では歪曲収差に重点を置いて収差が補正されている。また、第２の実施形態の眼鏡レンズは、
Ｃ2(0)＜3.5 …(５)
0.0＞ΔＣ(10)＞ΔＣ(15)＞-2.0 …(６)
1.5＜Ｒ(25,10)＜15 …(７)
1.0＜Ｒ(20,10)＜10 …(８)
の各条件を満足する。
【００３９】
条件(５)は、内面に浅いカーブを用いることを意味する。条件(５)を満たすことにより、外面の突出量を小さく抑え、中心厚の薄いレンズを形成することができる。
【００４０】
条件(６)は、浅いベースカーブを用いつつ、光軸から視角30°程度の範囲まで平均屈折力誤差と非点収差とを良好に補正するための条件である。外面が非球面である場合には、外面の曲率をレンズの中心から周辺に向けて徐々に小さくする。内面が非球面である場合には、内面の曲率をレンズの中心から周辺に向けて徐々に大きくする。両面が非球面である場合には、外面と内面に曲率の変化を振り分けて、総合して条件(６)を満たせばよい。ただし、条件(６)の下限を下回ると、平均屈折力誤差と非点収差とが増大するため、曲率差は-2.0よりも大きくする必要がある。
【００４１】
条件(７)は、視角50°程度の領域で歪曲収差を減少させるための条件であり、ｈ=25の位置の曲率変化をｈ=10の位置の曲率変化の1.5倍よりも大きくすることを意味する。ただし、15倍を越えると、不自然な歪曲が発生し、かつ、平均屈折力誤差と非点収差とが急激に悪化するため、15倍よりは小さな値にする。
【００４２】
条件(８)は、視角40°程度の領域で歪曲収差を減少させるための条件であり、ｈ=20の位置の曲率変化をｈ=10の位置の曲率変化の1.0倍よりも大きくすることを意味する。ただし、10倍を越えると、不自然な歪曲が発生し、かつ、平均屈折力誤差と非点収差とが急激に悪化するため、10倍よりは小さな値にする。条件(８)を満たすことにより、レンズ中央部から周辺部への収差変化を自然に滑らかにできる。
【００４３】
次に、頂点屈折力SPHが+4.00Dの眼鏡レンズとして、実施例４、比較例３、実施例５、実施例６を示す。なお、以下の実施例および比較例において、屈折率は全て１．６７、外径は全て７０．０mmである。
【００４４】
【実施例４】
図１６は、実施例４の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ)は曲率差、(Ｃ)は曲率変化を示す。実施例４の眼鏡レンズは、外面１が球面、内面２が回転対称非球面であり、視角で０〜３０°の範囲となる中央部では平均屈折力誤差と非点収差とに重点を置いて収差を補正し、周辺部では歪曲収差に重点を置いて収差を補正している。実施例４の眼鏡レンズの諸元を表７に示し、図１７，図１８に性能を示す。図１７、図１８に示されるグラフにおける表示の定義は実施例１の対応するグラフにおけるのと同一である。
【００４５】
【表７】
頂点屈折力[D] +4.00
外面曲率[D] 6.02
内面近軸曲率[D] 0.06
中心厚[mm] 4.03
縁厚 [mm] 1.00
ＤＴ(50)[%] 17.8
ΔＣ(10)[mm] -0.69
ΔＣ(15)[mm] -1.33
dＣ(10)/dｈ [D/mm] -0.12
dＣ(20)/dｈ [D/mm] -0.15
dＣ(25)/dｈ [D/mm] -0.19
Ｒ(20, 10) 1.29
Ｒ(25, 10) 1.60
【００４６】
【比較例３】
図１９は、比較例３の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ)は曲率差、(Ｃ)は曲率変化を示す。比較例１の眼鏡レンズは、実施例４と同様に外面１が球面、内面２が回転対称非球面である。視角５０°以上の範囲まで平均屈折力誤差と非点収差とを補正するよう設計されている点が実施例４とは異なる。比較例３の眼鏡レンズの諸元を表８に示し、図２０，図２１に性能を示す。図２０、図２１に示されるグラフにおける表示の定義は実施例１の対応するグラフにおけるのと同一である。
【００４７】
【表８】
頂点屈折力[D] +4.00
外面曲率[D] 6.02
内面近軸曲率[D] 0.06
中心厚[mm] 4.13
縁厚 [mm] 1.00
ＤＴ(50)[%] 19.6
ΔＣ(10)[mm] -0.69
ΔＣ(15)[mm] -1.31
dＣ(10)/dｈ [D/mm] -0.12
dＣ(20)/dｈ [D/mm] -0.09
dＣ(25)/dｈ [D/mm] -0.05
Ｒ(20, 10) 0.73
Ｒ(25, 10) 0.41
【００４８】
【実施例５】
図２２は、実施例５の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ)は曲率差、(Ｃ)は曲率変化を示す。実施例５の眼鏡レンズは、外面１が回転対称非球面、内面２が球面であり、視角で０〜４０°の範囲となる中央部では平均屈折力誤差と非点収差とに重点を置いて収差を補正し、周辺部では歪曲収差に重点を置いて収差を補正している。実施例５の眼鏡レンズの諸元を表９に示し、図２３，図２４に性能を示す。図２３、図２４に示されるグラフにおける表示の定義は実施例１の対応するグラフにおけるのと同一である。
【００４９】
【表９】
頂点屈折力[D] +4.00
外面近軸曲率[D] 6.02
内面曲率[D] 0.06
中心厚[mm] 3.96
縁厚 [mm] 1.00
ＤＴ(50)[%] 17.7
ΔＣ(10)[mm] -0.65
ΔＣ(15)[mm] -1.27
dＣ(10)/dｈ [D/mm] -0.11
dＣ(20)/dｈ [D/mm] -0.18
dＣ(25)/dｈ [D/mm] -0.32
Ｒ(20, 10) 1.62
Ｒ(25, 10) 2.84
【００５０】
【実施例６】
図２５は、実施例６の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ)は曲率差、(Ｃ)は曲率変化を示す。実施例６の眼鏡レンズは、外面１、内面２の両面が回転対称非球面であり、視角で０〜３０°の範囲となる中央部では平均屈折力誤差と非点収差とに重点を置いて収差を補正し、周辺部では歪曲収差に重点を置いて収差を補正している。実施例６の眼鏡レンズの諸元を表１０に示し、図２６，図２７に性能を示す。図２６、図２７に示されるグラフにおける表示の定義は実施例１の対応するグラフにおけるのと同一である。
【００５１】
【表１０】
頂点屈折力[D] +4.00
外面近軸曲率[D] 6.02
内面近軸曲率[D] 0.06
中心厚[mm] 4.00
縁厚 [mm] 1.00
ＤＴ(50)[%] 17.7
ΔＣ(10)[mm] -0.65
ΔＣ(15)[mm] -1.33
dＣ(10)/dｈ [D/mm] -0.12
dＣ(20)/dｈ [D/mm] -0.17
dＣ(25)/dｈ [D/mm] -0.22
Ｒ(20, 10) 1.44
Ｒ(25, 10) 1.87
同一の正の頂点屈折力を有する実施例４，５，６と比較例３とを比較すると、比較例では視角５０°以上の領域まで平均屈折力誤差、非点収差が良好に補正されているのに対して、各実施例ではこれらの収差が大きくなっていることがわかる。ただし、比較例の設計では歪曲収差の補正が十分でないのに対して、実施例の設計では、歪曲収差が比較例より小さく抑えられている。
【００５２】
以下の表１１は、第２の実施形態に含まれる実施例４，５，６と比較例３とが前述の条件(５)〜(８)を満足するか否かを示す。
【００５３】
【表１１】
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、眼鏡レンズの領域を、眼球の回旋により注視される中央部と、その周囲に位置する周辺部とに分け、人間の視覚特性に合わせて各領域の収差補正の重み付けを変えることにより、浅いベースカーブを用いながら、装用時の体感的な性能が良好な眼鏡レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ）はレンズの外面、内面それぞれの曲率差を表すグラフ、(Ｃ)はレンズの外面、内面それぞれの曲率変化を表すグラフである。
【図２】 実施例１の眼鏡レンズの性能を示し、(Ａ)は平均屈折力誤差を示すグラフ、(Ｂ）は非点収差を示すグラフ、(Ｃ)は歪曲収差を示すグラフである。
【図３】 実施例１の眼鏡レンズを利用した際の像の歪曲を示すチャートである。
【図４】 比較例１の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ）はレンズの外面、内面それぞれの曲率差を表すグラフ、(Ｃ)はレンズの外面、内面それぞれの曲率変化を表すグラフである。
【図５】 比較例１の眼鏡レンズの性能を示し、(Ａ)は平均屈折力誤差を示すグラフ、(Ｂ）は非点収差を示すグラフ、(Ｃ)は歪曲収差を示すグラフである。
【図６】 比較例１の眼鏡レンズを利用した際の像の歪曲を示すチャートである。
【図７】 実施例２の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ）はレンズの外面、内面それぞれの曲率差を表すグラフ、(Ｃ)はレンズの外面、内面それぞれの曲率変化を表すグラフである。
【図８】 実施例２の眼鏡レンズの性能を示し、(Ａ)は平均屈折力誤差を示すグラフ、(Ｂ）は非点収差を示すグラフ、(Ｃ)は歪曲収差を示すグラフである。
【図９】 実施例２の眼鏡レンズを利用した際の像の歪曲を示すチャートである。
【図１０】 実施例３の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ）はレンズの外面、内面それぞれの曲率差を表すグラフ、(Ｃ)はレンズの外面、内面それぞれの曲率変化を表すグラフである。
【図１１】 実施例３の眼鏡レンズの性能を示し、(Ａ)は平均屈折力誤差を示すグラフ、(Ｂ）は非点収差を示すグラフ、(Ｃ)は歪曲収差を示すグラフである。
【図１２】 実施例３の眼鏡レンズを利用した際の像の歪曲を示すチャートである。
【図１３】 比較例２の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ）はレンズの外面、内面それぞれの曲率差を表すグラフ、(Ｃ)はレンズの外面、内面それぞれの曲率変化を表すグラフである。
【図１４】 比較例２の眼鏡レンズの性能を示し、(Ａ)は平均屈折力誤差を示すグラフ、(Ｂ）は非点収差を示すグラフ、(Ｃ)は歪曲収差を示すグラフである。
【図１５】 比較例２の眼鏡レンズを利用した際の像の歪曲を示すチャートである。
【図１６】 実施例４の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ）はレンズの外面、内面それぞれの曲率差を表すグラフ、(Ｃ)はレンズの外面、内面それぞれの曲率変化を表すグラフである。
【図１７】 実施例４の眼鏡レンズの性能を示し、(Ａ)は平均屈折力誤差を示すグラフ、(Ｂ）は非点収差を示すグラフ、(Ｃ)は歪曲収差を示すグラフである。
【図１８】 実施例４の眼鏡レンズを利用した際の像の歪曲を示すチャートである。
【図１９】 比較例３の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ）はレンズの外面、内面それぞれの曲率差を表すグラフ、(Ｃ)はレンズの外面、内面それぞれの曲率変化を表すグラフである。
【図２０】 比較例３の眼鏡レンズの性能を示し、(Ａ)は平均屈折力誤差を示すグラフ、(Ｂ）は非点収差を示すグラフ、(Ｃ)は歪曲収差を示すグラフである。
【図２１】 比較例３の眼鏡レンズを利用した際の像の歪曲を示すチャートである。
【図２２】 実施例５の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ）はレンズの外面、内面それぞれの曲率差を表すグラフ、(Ｃ)はレンズの外面、内面それぞれの曲率変化を表すグラフである。
【図２３】 実施例５の眼鏡レンズの性能を示し、(Ａ)は平均屈折力誤差を示すグラフ、(Ｂ）は非点収差を示すグラフ、(Ｃ)は歪曲収差を示すグラフである。
【図２４】 実施例５の眼鏡レンズを利用した際の像の歪曲を示すチャートである。
【図２５】 実施例６の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ）はレンズの外面、内面それぞれの曲率差を表すグラフ、(Ｃ)はレンズの外面、内面それぞれの曲率変化を表すグラフである。
【図２６】 実施例６の眼鏡レンズの性能を示し、(Ａ)は平均屈折力誤差を示すグラフ、(Ｂ）は非点収差を示すグラフ、(Ｃ)は歪曲収差を示すグラフである。
【図２７】 実施例６の眼鏡レンズを利用した際の像の歪曲を示すチャートである。
【符号の説明】
１ 外面
２ 内面
３ 光学中心
４ 光軸
【発明の属する技術分野】
この発明は、外面、あるいは内面の少なくとも一方が非球面である屈折力補正用の非球面眼鏡レンズに関し、特にその収差補正、および薄型化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レンズを薄く軽くする目的で、外面または内面の少なくとも一方を非球面とした屈折補正用眼鏡レンズは、特開昭６４−４０９２６号公報(外面非球面、両面非球面の実施例を含む)、特開昭６４−５００１２号公報(内面非球面、両面非球面の実施例を含む)、特開平２−２８９８１８号公報(外面非球面の実施例を含む)、特開平２−２８９８１９号公報(外面非球面の実施例を含む)、特開平３−２１３８２１号公報（両面非球面の実施例を含む)、特開平４−１９５０１９号公報(両面非球面の実施例を含む)、特開平５−２１５９９４号公報（外面非球面の実施例を含む)、特開平８−５９６６号公報(外面非球面の実施例を含む)、特開平８−５９６７号公報(外面非球面の実施例を含む)、特開平８−６２４９７号公報(内面非球面の実施例を含む)、ＷＯ９７／２６５７８号公報(内面非球面、外面非球面の実施例を含む)等に開示されている。
【０００３】
上記の公報に開示される眼鏡レンズは、レンズの薄型、軽量化を目的として、球面レンズの場合に最も光学性能が良好になるベースカーブよりも浅い(曲率の絶対値が小さい)ベースカーブを用い、ベースカーブを浅くしたことにより増加した平均屈折力誤差や非点収差を非球面により補正している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の各公報に開示される非球面眼鏡レンズのように、ベースカーブを浅くすることにより増加する平均屈折力誤差と非点収差とを非球面により補正する場合には、平均屈折力誤差・非点収差を一定に保とうとすると、ベースカーブを浅くするほど歪曲収差が大きくなるという欠点を有する。
【０００５】
例えば、特開平５−２１５９９４号公報の表１に示された実施例の非球面レンズＬ１と比較例の非球面レンズＬ２とを比較すると、両レンズとも頂点屈折力は-6.00[D]であり、ベースカーブはＬ１が0.0[D]、Ｌ２が1.5[D]であり、Ｌ１の方が浅いベースカーブを採用している。その結果、Ｌ２の縁厚が5.54mmであるのに対して、Ｌ１の縁厚は4.99mmであり、0.55mmの薄型化を実現できている。また、平均屈折力誤差ＡＰと非点収差ＡＳは公報の図２、図４に示されているようにほぼ同等である。しかし、視角50°方向の歪曲収差を調べてみると、Ｌ２では-33.3%であるのに対してＬ１では-36.1%であり、周辺部においてＬ１の方が大きな像の歪みを伴うことになる。
【０００６】
一方、特開平１１−２７８５号公報、特開平１１−２１２０３２号公報には、平均屈折力誤差・非点収差・歪曲収差の全てを良好に補正した眼鏡レンズが開示されている。ただし、これらの公報に開示された技術によれば歪曲収差を小さくことはできるが、非常に深いベースカーブを使っているため、外面の突出量が大きく、かつ、薄型化ができないという問題がある。
【０００７】
この発明は、上述した従来技術の問題点に鑑み、外面の突出量および中心厚または縁厚を小さくして眼鏡フレームに枠入れした場合の外観を向上させ、平均屈折力誤差・非点収差を良好に補正すると共に、歪曲収差も抑えることができる非球面眼鏡レンズを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
眼鏡レンズは一般に１枚のレンズのみで構成されるため、設計の自由度が限られており、薄型化のためにベースカーブを浅くしようとすると、平均屈折力誤差・非点収差・歪曲収差の全てを補正することは不可能である。
【０００９】
ところで、人間の網膜中で解像力が高いのは、中心窩と呼ばれる部位(視角で直径２°程度に対応)のみであり、対象の細かな構造を識別するためには視線を対象の方に向け、像が中心窩にできるようにする。眼球運動のみによって注視できる範囲は注視野と呼ばれ視角半径50°程であるが、実際に人間が体の正面以外を見る場合には、眼球運動・頭部の運動・体の運動が共同して行われ、眼球運動は視角半径30°程度の範囲に留まる。一方、網膜の周辺部は解像力は低いが、視角半径50°程度の範囲では空間情報を受容しており、像の歪曲は知覚される。
【００１０】
したがって、眼鏡レンズを利用する場合には、一般に眼球運動でカバーされる範囲に対応するレンズの中央部については、細かな構造が識別できるよう像の明瞭さを重視する必要があり、網膜の周辺部に対応するレンズの周辺部については、像の明瞭さよりも歪曲の補正を重視する必要がある。この発明は、このような人間の視覚特性に着目してなされたものである。
【００１１】
すなわち、この発明の非球面眼鏡レンズは、外側、内側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る眼鏡レンズにおいて、レンズの中央部では装用時の平均屈折力誤差と非点収差との少なくとも一方に重点を置いて収差を補正し、レンズの周辺部では歪曲収差に重点を置いて収差を補正したことを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、装用時、眼球運動でカバーされる範囲については明瞭な像が得られると共に、網膜の周辺部には歪曲の小さい像が形成されるため、装用者には良好な視界が得られる。すなわち、上記のような収差補正の重み付けをすることにより、平均屈折力誤差、非点収差、歪曲収差の全てをレンズ全域で補正しなくとも、装用時の体感的な光学性能を良好に保つことができ、これにより良好な光学性能と薄型化のための浅いベースカーブの採用とを両立させることができる。
【００１３】
レンズの中央部、周辺部の範囲は、装用者の個人差も考慮して適宜決定すればよい。一般的には、例えば視角0〜35°の範囲を中央部、視角45°以上の範囲を周辺部としたり、視角0〜25°の範囲を中央部、視角35°以上の範囲を周辺部とすることができる。前者は、中央部の範囲を広めに確保しているが、視角45°以上は歪曲収差補正に重点を置くので、従来例のように視角50°近くまで平均屈折力誤差や非点収差を補正したものよりも歪曲収差を抑えることができる。後者では、中央部の範囲が狭めとなるものの、中央部から周辺部への移行をなだらかにできる。
【００１４】
より具体的には、本発明による非球面眼鏡レンズは、頂点屈折力が負の場合には、レンズの光軸からの距離ｈ(単位：mm)の点における光軸を含む断面に沿った外面および内面の曲率(単位：Ｄ)をＣ1(ｈ)、Ｃ2(ｈ)、曲率差をΔＣ1(ｈ)＝Ｃ1(ｈ)−Ｃ1(0)、ΔＣ2(ｈ)＝Ｃ2(ｈ)−Ｃ2(0)、ΔＣ(ｈ)＝ΔＣ1(ｈ)−ΔＣ2(ｈ)、曲率変化をdＣ1(ｈ)/dｈ、dＣ2(ｈ)/dｈ、dＣ(ｈ)/dｈ＝dＣ1(ｈ)/dｈ−dＣ2(ｈ)/dｈ、曲率変化比をＲ(ｈ1,ｈ2)＝[dＣ(ｈ1)/dｈ]／[dＣ(ｈ2)/dｈ]、断面内のレンズの頂点屈折力(単位：Ｄ)をＰとして、
Ｃ1(0)＜0.028Ｐ2＋0.7Ｐ＋７ …(１)
0.0＜ΔＣ(10)＜ΔＣ(15)＜2.0 …(２)
2.5＜Ｒ(25,10)＜15 …(３)
の各条件を満たすことを特徴とし、さらに、レンズ中央部と周辺部とをより自然に滑らかに接続するためには、
1.5＜Ｒ(20,10)＜10 …(４)
を満足することが望ましい。
【００１５】
また、本発明による非球面眼鏡レンズは、頂点屈折力が正の場合には、
Ｃ2(0)＜3.5 …(５)
0.0＞ΔＣ(10)＞ΔＣ(15)＞-2.0 …(６)
1.5＜Ｒ(25,10)＜15 …(７)
を満たすことを特徴とし、さらに、レンズ中央部と周辺部とを自然に滑らかに接続するためには、
1.0＜Ｒ(20,10)＜10 …(８)
を満足することが望ましい。
【００１６】
なお、この発明は、外面が非球面の場合、内面が非球面の場合、両面が非球面の場合の全てに適用することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる非球面眼鏡レンズの実施形態、および具体的な設計例である実施例と比較例とを説明する。第１の実施形態は、頂点屈折力が負の眼鏡レンズであり、第２の実施形態は、頂点屈折力が正の眼鏡レンズである。
【００１８】
【第１の実施形態】
第１の実施形態の非球面眼鏡レンズは、例えば図１(Ａ)に断面を示すような頂点屈折力が負のレンズであり、外側１、内側２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る。なお、光学中心３を通り外面１に垂直に交わるｚ軸は、この例では光軸４に一致する。また、ｈ軸は外面１とｚ軸との交点を通りｚ軸と直交する直線として定義されている。
【００１９】
第１の実施形態の眼鏡レンズは、レンズの中央部では装用時の平均屈折力誤差と非点収差とに重点を置いて収差が補正され、レンズの周辺部では歪曲収差に重点を置いて収差が補正されている。また、レンズの光軸からの距離ｈ(単位：mm)の点における光軸を含む断面に沿った外面および内面の曲率(単位：Ｄ)をＣ1(ｈ)、Ｃ2(ｈ)、曲率差をΔＣ1(ｈ)＝Ｃ1(ｈ)−Ｃ1(0)、ΔＣ2(ｈ)＝Ｃ2(ｈ)−Ｃ2(0)、ΔＣ(ｈ)＝ΔＣ1(ｈ)−ΔＣ2(ｈ)、曲率変化をdＣ1(ｈ)/dｈ、dＣ2(ｈ)/dｈ、dＣ(ｈ)/dｈ＝dＣ1(ｈ)/dｈ−dＣ2(ｈ)/dｈ、曲率変化比をＲ(ｈ1,ｈ2)＝[dＣ(ｈ1)/dｈ]／[dＣ(ｈ2)/dｈ]、断面内のレンズの頂点屈折力(単位：Ｄ)をＰとして、
Ｃ1(0)＜0.028Ｐ2＋0.7Ｐ＋７ …(１)
0.0＜ΔＣ(10)＜ΔＣ(15)＜2.0 …(２)
2.5＜Ｒ(25,10)＜15 …(３)
1.5＜Ｒ(20,10)＜10 …(４)
を満足する。
【００２０】
条件(１)は、外面に比較的浅いカーブを用いることを意味する。条件(１)を満たすことにより、外面の突出量を小さく抑え、縁厚の薄いレンズを形成することができる。
【００２１】
条件(２)は、浅いベースカーブを用いつつ、光軸から視角30°程度の範囲まで平均屈折力誤差と非点収差とを良好に補正するための条件である。外面が非球面である場合には、外面の曲率をレンズの中心から周辺に向けて徐々に大きくする。内面が非球面である場合には、内面の曲率をレンズの中心から周辺に向けて徐々に小さくする。両面が非球面である場合には、外面と内面とに曲率の変化を振り分けて、総合して条件(２)を満たせばよい。ただし、条件(２)の上限を越えると、平均屈折力誤差と非点収差とが増大するため、曲率差は2.0よりも小さく抑える必要がある。
【００２２】
条件(３)は、視角50°程度の領域で歪曲収差を減少させるための条件であり、ｈ=25の位置の曲率変化をｈ=10の位置の曲率変化の2.5倍よりも大きくすることを意味する。ただし、15倍を越えると、不自然な歪曲が発生し、かつ、平均屈折力誤差と非点収差とが急激に悪化するため、15倍よりは小さな値にする。
【００２３】
条件(４)は、視角40°程度の領域で歪曲収差を減少させるための条件であり、ｈ=20の位置の曲率変化をｈ=10の位置の曲率変化の1.5倍よりも大きくすることを意味する。ただし、10倍を越えると、不自然な歪曲が発生し、かつ、平均屈折力誤差と非点収差とが急激に悪化するため、10倍よりは小さな値にする。条件(４)を満たすことにより、レンズ中央部から周辺部への収差変化を自然に滑らかにできる。
【００２４】
次に、頂点屈折力SPHが-4.00Dの眼鏡レンズとして、実施例１、比較例１、実施例２、頂点屈折力SPHが-6.00Dの眼鏡レンズとして実施例３、比較例２を示す。なお、以下の実施例および比較例において、屈折率は全て１．６７、外径は全て７０．０mmである。
【００２５】
【実施例１】
図１は、実施例１の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ)は光軸からの距離ｈ[mm]に対する外面、内面の曲率差ΔＣ1(実線)、ΔＣ2(破線)を示すグラフ、(Ｃ)は距離ｈに対する外面、内面の曲率変化dＣ1(ｈ)/dｈ(実線)、dＣ2(ｈ)/dｈ(破線)を示すグラフである。実施例１の眼鏡レンズは、外面１が球面、内面２が回転対称非球面であり、視角で０〜３０°の範囲となる中央部では平均屈折力誤差と非点収差とに重点を置いて収差を補正し、周辺部では歪曲収差に重点を置いて収差を補正している。実施例１の眼鏡レンズの諸元を表１に示す。なお、表中の記号ＤＴ(50)は、視角50°における歪曲収差の値を示す。
【００２６】
【表１】
頂点屈折力[D] -4.00
外面曲率[D] 3.01
内面近軸曲率[D] 9.03
中心厚[mm] 1.00
縁厚 [mm] 4.31
ＤＴ(50)[%] -20.6
ΔＣ(10)[mm] 0.40
ΔＣ(15)[mm] 0.80
dＣ(10)/dｈ [D/mm] 0.07
dＣ(20)/dｈ [D/mm] 0.16
dＣ(25)/dｈ [D/mm] 0.24
Ｒ(20, 10) 2.27
Ｒ(25, 10) 3.57
図２，図３は、上記の諸元を持つ実施例１の眼鏡レンズの性能を示し、図２(Ａ)は視角β[°]に対する平均屈折力誤差ＡＰ[D]を示すグラフ(実線は物体距離が無限遠、破線は物体距離が２５cmの場合を示す)であり、図２(Ｂ)は視角βに対する非点収差ＡＳ[D]を示すグラフ(実線は物体距離が無限遠、破線は物体距離が２５cmの場合を示す)、図２(Ｃ)は視角βに対する歪曲収差ＤＴ[%]を示すグラフ、図３は像の歪曲を示すチャートであり、レンズを装用して５ｍ先に位置する５０cmメッシュの格子を見たときに知覚される歪みを示している。
【００２７】
【比較例１】
図４は、比較例１の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ)は曲率差、(Ｃ)は曲率変化を示す。比較例１の眼鏡レンズは、実施例１と同様、外面１が球面、内面２が回転対称非球面である。視角５０°以上の範囲まで平均屈折力誤差と非点収差とを補正するよう設計されている点が実施例１とは異なる。比較例１の眼鏡レンズの諸元を表２に示し、図５，図６に性能を示す。図５、図６に示されるグラフにおける表示の定義は実施例１の対応するグラフにおけるのと同一である。
【００２８】
【表２】
頂点屈折力[D] -4.00
外面曲率[D] 3.01
内面近軸曲率[D] 9.03
中心厚[mm] 1.00
縁厚 [mm] 4.49
ＤＴ(50)[%] -21.9
ΔＣ(10)[mm] 0.41
ΔＣ(15)[mm] 0.76
dＣ(10)/dｈ [D/mm] 0.07
dＣ(20)/dｈ [D/mm] 0.05
dＣ(25)/dｈ [D/mm] 0.01
Ｒ(20, 10) 0.65
Ｒ(25, 10) 0.12
【００２９】
【実施例２】
図７は、実施例２の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ)は曲率差、(Ｃ)は曲率変化を示す。実施例２の眼鏡レンズは、外面１が回転対称非球面、内面２が球面であり、視角で０〜４０°の範囲となる中央部では平均屈折力誤差と非点収差とに重点を置いて収差を補正し、周辺部では歪曲収差に重点を置いて収差を補正している。実施例２の眼鏡レンズの諸元を表３に示し、図８，図９に性能を示す。図８、図９に示されるグラフにおける表示の定義は実施例１の対応するグラフにおけるのと同一である。
【００３０】
【表３】
頂点屈折力[D] -4.00
外面近軸曲率[D] 3.01
内面曲率[D] 9.03
中心厚[mm] 1.00
縁厚 [mm] 4.44
ＤＴ(50)[%] -20.1
ΔＣ(10)[mm] 0.35
ΔＣ(15)[mm] 0.59
dＣ(10)/dｈ [D/mm] 0.05
dＣ(20)/dｈ [D/mm] 0.09
dＣ(25)/dｈ [D/mm] 0.27
Ｒ(20, 10) 1.70
Ｒ(25, 10) 5.25
【００３１】
【実施例３】
図１０は、実施例３の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ)は曲率差、(Ｃ)は曲率変化を示す。実施例３の眼鏡レンズは、外面１、内面２の両面が回転対称非球面であり、視角で０〜３０°の範囲となる中央部では平均屈折力誤差と非点収差とに重点を置いて収差を補正し、周辺部では歪曲収差に重点を置いて収差を補正している。実施例３の眼鏡レンズの諸元を表４に示し、図１１，図１２に性能を示す。図１１、図１２に示されるグラフにおける表示の定義は実施例１の対応するグラフにおけるのと同一である。
【００３２】
【表４】
頂点屈折力[D] -6.00
外面近軸曲率[D] 1.50
内面近軸曲率[D] 10.53
中心厚[mm] 1.00
縁厚 [mm] 5.67
ＤＴ(50)[%] -36.6
ΔＣ(10)[mm] 0.63
ΔＣ(15)[mm] 1.45
dＣ(10)/dｈ [D/mm] 0.13
dＣ(20)/dｈ [D/mm] 0.33
dＣ(25)/dｈ [D/mm] 0.58
Ｒ(20, 10) 2.65
Ｒ(25, 10) 4.58
【００３３】
【比較例２】
図１３は、比較例２の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ)は曲率差、(Ｃ)は曲率変化を示す。比較例２の眼鏡レンズは、実施例３と同様に、外面１、内面２が両面とも回転対称非球面である。視角５０°以上の範囲まで平均屈折力誤差と非点収差とを補正するよう設計されている点が実施例３とは異なる。比較例２の眼鏡レンズの諸元を表５に示し、図１４，図１５に性能を示す。図１４、図１５に示されるグラフにおける表示の定義は実施例１の対応するグラフにおけるのと同一である。
【００３４】
【表５】
頂点屈折力[D] -6.00
外面近軸曲率[D] 1.50
内面近軸曲率[D] 10.53
中心厚[mm] 1.00
縁厚 [mm] 5.90
ＤＴ(50)[%] -38.5
ΔＣ(10)[mm] 0.65
ΔＣ(15)[mm] 1.37
dＣ(10)/dｈ [D/mm] 0.12
dＣ(20)/dｈ [D/mm] 0.20
dＣ(25)/dｈ [D/mm] 0.29
Ｒ(20, 10) 1.64
Ｒ(25, 10) 2.35
同一の負の頂点屈折力を有する実施例１，２と比較例１、実施例３と比較例２とを比較すると、各比較例では視角５０°以上の領域まで平均屈折力誤差、非点収差が良好に補正されているのに対して、各実施例ではこれらの収差が大きくなっていることがわかる。これは、比較例では周辺に向かうにしたがって曲率変化が緩やかになるところを、実施例では歪曲収差を補正するために曲率変化を大きくしているためである。その結果、比較例の設計では歪曲収差の補正が十分でないのに対して、実施例の設計では、歪曲収差が比較例より小さく抑えられている。
【００３５】
以下の表６は、第１の実施形態に含まれる実施例１，２，３と比較例１，２とが前述の条件(１)〜(４)を満足するか否かを示す。表中の記号「○」は条件を満足すること、「×」は満足しないことを表す。
【００３６】
【表６】
【第２の実施形態】
第２の実施形態の非球面眼鏡レンズは、例えば図１６(Ａ)に断面を示すような頂点屈折力が正のレンズであり、外側１、内側２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る。符号３は光学中心、４は光軸である。
【００３８】
第２の実施形態の眼鏡レンズは、レンズの中央部では装用時の平均屈折力誤差と非点収差とに重点を置いて収差が補正され、レンズの周辺部では歪曲収差に重点を置いて収差が補正されている。また、第２の実施形態の眼鏡レンズは、
Ｃ2(0)＜3.5 …(５)
0.0＞ΔＣ(10)＞ΔＣ(15)＞-2.0 …(６)
1.5＜Ｒ(25,10)＜15 …(７)
1.0＜Ｒ(20,10)＜10 …(８)
の各条件を満足する。
【００３９】
条件(５)は、内面に浅いカーブを用いることを意味する。条件(５)を満たすことにより、外面の突出量を小さく抑え、中心厚の薄いレンズを形成することができる。
【００４０】
条件(６)は、浅いベースカーブを用いつつ、光軸から視角30°程度の範囲まで平均屈折力誤差と非点収差とを良好に補正するための条件である。外面が非球面である場合には、外面の曲率をレンズの中心から周辺に向けて徐々に小さくする。内面が非球面である場合には、内面の曲率をレンズの中心から周辺に向けて徐々に大きくする。両面が非球面である場合には、外面と内面に曲率の変化を振り分けて、総合して条件(６)を満たせばよい。ただし、条件(６)の下限を下回ると、平均屈折力誤差と非点収差とが増大するため、曲率差は-2.0よりも大きくする必要がある。
【００４１】
条件(７)は、視角50°程度の領域で歪曲収差を減少させるための条件であり、ｈ=25の位置の曲率変化をｈ=10の位置の曲率変化の1.5倍よりも大きくすることを意味する。ただし、15倍を越えると、不自然な歪曲が発生し、かつ、平均屈折力誤差と非点収差とが急激に悪化するため、15倍よりは小さな値にする。
【００４２】
条件(８)は、視角40°程度の領域で歪曲収差を減少させるための条件であり、ｈ=20の位置の曲率変化をｈ=10の位置の曲率変化の1.0倍よりも大きくすることを意味する。ただし、10倍を越えると、不自然な歪曲が発生し、かつ、平均屈折力誤差と非点収差とが急激に悪化するため、10倍よりは小さな値にする。条件(８)を満たすことにより、レンズ中央部から周辺部への収差変化を自然に滑らかにできる。
【００４３】
次に、頂点屈折力SPHが+4.00Dの眼鏡レンズとして、実施例４、比較例３、実施例５、実施例６を示す。なお、以下の実施例および比較例において、屈折率は全て１．６７、外径は全て７０．０mmである。
【００４４】
【実施例４】
図１６は、実施例４の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ)は曲率差、(Ｃ)は曲率変化を示す。実施例４の眼鏡レンズは、外面１が球面、内面２が回転対称非球面であり、視角で０〜３０°の範囲となる中央部では平均屈折力誤差と非点収差とに重点を置いて収差を補正し、周辺部では歪曲収差に重点を置いて収差を補正している。実施例４の眼鏡レンズの諸元を表７に示し、図１７，図１８に性能を示す。図１７、図１８に示されるグラフにおける表示の定義は実施例１の対応するグラフにおけるのと同一である。
【００４５】
【表７】
頂点屈折力[D] +4.00
外面曲率[D] 6.02
内面近軸曲率[D] 0.06
中心厚[mm] 4.03
縁厚 [mm] 1.00
ＤＴ(50)[%] 17.8
ΔＣ(10)[mm] -0.69
ΔＣ(15)[mm] -1.33
dＣ(10)/dｈ [D/mm] -0.12
dＣ(20)/dｈ [D/mm] -0.15
dＣ(25)/dｈ [D/mm] -0.19
Ｒ(20, 10) 1.29
Ｒ(25, 10) 1.60
【００４６】
【比較例３】
図１９は、比較例３の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ)は曲率差、(Ｃ)は曲率変化を示す。比較例１の眼鏡レンズは、実施例４と同様に外面１が球面、内面２が回転対称非球面である。視角５０°以上の範囲まで平均屈折力誤差と非点収差とを補正するよう設計されている点が実施例４とは異なる。比較例３の眼鏡レンズの諸元を表８に示し、図２０，図２１に性能を示す。図２０、図２１に示されるグラフにおける表示の定義は実施例１の対応するグラフにおけるのと同一である。
【００４７】
【表８】
頂点屈折力[D] +4.00
外面曲率[D] 6.02
内面近軸曲率[D] 0.06
中心厚[mm] 4.13
縁厚 [mm] 1.00
ＤＴ(50)[%] 19.6
ΔＣ(10)[mm] -0.69
ΔＣ(15)[mm] -1.31
dＣ(10)/dｈ [D/mm] -0.12
dＣ(20)/dｈ [D/mm] -0.09
dＣ(25)/dｈ [D/mm] -0.05
Ｒ(20, 10) 0.73
Ｒ(25, 10) 0.41
【００４８】
【実施例５】
図２２は、実施例５の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ)は曲率差、(Ｃ)は曲率変化を示す。実施例５の眼鏡レンズは、外面１が回転対称非球面、内面２が球面であり、視角で０〜４０°の範囲となる中央部では平均屈折力誤差と非点収差とに重点を置いて収差を補正し、周辺部では歪曲収差に重点を置いて収差を補正している。実施例５の眼鏡レンズの諸元を表９に示し、図２３，図２４に性能を示す。図２３、図２４に示されるグラフにおける表示の定義は実施例１の対応するグラフにおけるのと同一である。
【００４９】
【表９】
頂点屈折力[D] +4.00
外面近軸曲率[D] 6.02
内面曲率[D] 0.06
中心厚[mm] 3.96
縁厚 [mm] 1.00
ＤＴ(50)[%] 17.7
ΔＣ(10)[mm] -0.65
ΔＣ(15)[mm] -1.27
dＣ(10)/dｈ [D/mm] -0.11
dＣ(20)/dｈ [D/mm] -0.18
dＣ(25)/dｈ [D/mm] -0.32
Ｒ(20, 10) 1.62
Ｒ(25, 10) 2.84
【００５０】
【実施例６】
図２５は、実施例６の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ)は曲率差、(Ｃ)は曲率変化を示す。実施例６の眼鏡レンズは、外面１、内面２の両面が回転対称非球面であり、視角で０〜３０°の範囲となる中央部では平均屈折力誤差と非点収差とに重点を置いて収差を補正し、周辺部では歪曲収差に重点を置いて収差を補正している。実施例６の眼鏡レンズの諸元を表１０に示し、図２６，図２７に性能を示す。図２６、図２７に示されるグラフにおける表示の定義は実施例１の対応するグラフにおけるのと同一である。
【００５１】
【表１０】
頂点屈折力[D] +4.00
外面近軸曲率[D] 6.02
内面近軸曲率[D] 0.06
中心厚[mm] 4.00
縁厚 [mm] 1.00
ＤＴ(50)[%] 17.7
ΔＣ(10)[mm] -0.65
ΔＣ(15)[mm] -1.33
dＣ(10)/dｈ [D/mm] -0.12
dＣ(20)/dｈ [D/mm] -0.17
dＣ(25)/dｈ [D/mm] -0.22
Ｒ(20, 10) 1.44
Ｒ(25, 10) 1.87
同一の正の頂点屈折力を有する実施例４，５，６と比較例３とを比較すると、比較例では視角５０°以上の領域まで平均屈折力誤差、非点収差が良好に補正されているのに対して、各実施例ではこれらの収差が大きくなっていることがわかる。ただし、比較例の設計では歪曲収差の補正が十分でないのに対して、実施例の設計では、歪曲収差が比較例より小さく抑えられている。
【００５２】
以下の表１１は、第２の実施形態に含まれる実施例４，５，６と比較例３とが前述の条件(５)〜(８)を満足するか否かを示す。
【００５３】
【表１１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、眼鏡レンズの領域を、眼球の回旋により注視される中央部と、その周囲に位置する周辺部とに分け、人間の視覚特性に合わせて各領域の収差補正の重み付けを変えることにより、浅いベースカーブを用いながら、装用時の体感的な性能が良好な眼鏡レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ）はレンズの外面、内面それぞれの曲率差を表すグラフ、(Ｃ)はレンズの外面、内面それぞれの曲率変化を表すグラフである。
【図２】 実施例１の眼鏡レンズの性能を示し、(Ａ)は平均屈折力誤差を示すグラフ、(Ｂ）は非点収差を示すグラフ、(Ｃ)は歪曲収差を示すグラフである。
【図３】 実施例１の眼鏡レンズを利用した際の像の歪曲を示すチャートである。
【図４】 比較例１の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ）はレンズの外面、内面それぞれの曲率差を表すグラフ、(Ｃ)はレンズの外面、内面それぞれの曲率変化を表すグラフである。
【図５】 比較例１の眼鏡レンズの性能を示し、(Ａ)は平均屈折力誤差を示すグラフ、(Ｂ）は非点収差を示すグラフ、(Ｃ)は歪曲収差を示すグラフである。
【図６】 比較例１の眼鏡レンズを利用した際の像の歪曲を示すチャートである。
【図７】 実施例２の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ）はレンズの外面、内面それぞれの曲率差を表すグラフ、(Ｃ)はレンズの外面、内面それぞれの曲率変化を表すグラフである。
【図８】 実施例２の眼鏡レンズの性能を示し、(Ａ)は平均屈折力誤差を示すグラフ、(Ｂ）は非点収差を示すグラフ、(Ｃ)は歪曲収差を示すグラフである。
【図９】 実施例２の眼鏡レンズを利用した際の像の歪曲を示すチャートである。
【図１０】 実施例３の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ）はレンズの外面、内面それぞれの曲率差を表すグラフ、(Ｃ)はレンズの外面、内面それぞれの曲率変化を表すグラフである。
【図１１】 実施例３の眼鏡レンズの性能を示し、(Ａ)は平均屈折力誤差を示すグラフ、(Ｂ）は非点収差を示すグラフ、(Ｃ)は歪曲収差を示すグラフである。
【図１２】 実施例３の眼鏡レンズを利用した際の像の歪曲を示すチャートである。
【図１３】 比較例２の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ）はレンズの外面、内面それぞれの曲率差を表すグラフ、(Ｃ)はレンズの外面、内面それぞれの曲率変化を表すグラフである。
【図１４】 比較例２の眼鏡レンズの性能を示し、(Ａ)は平均屈折力誤差を示すグラフ、(Ｂ）は非点収差を示すグラフ、(Ｃ)は歪曲収差を示すグラフである。
【図１５】 比較例２の眼鏡レンズを利用した際の像の歪曲を示すチャートである。
【図１６】 実施例４の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ）はレンズの外面、内面それぞれの曲率差を表すグラフ、(Ｃ)はレンズの外面、内面それぞれの曲率変化を表すグラフである。
【図１７】 実施例４の眼鏡レンズの性能を示し、(Ａ)は平均屈折力誤差を示すグラフ、(Ｂ）は非点収差を示すグラフ、(Ｃ)は歪曲収差を示すグラフである。
【図１８】 実施例４の眼鏡レンズを利用した際の像の歪曲を示すチャートである。
【図１９】 比較例３の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ）はレンズの外面、内面それぞれの曲率差を表すグラフ、(Ｃ)はレンズの外面、内面それぞれの曲率変化を表すグラフである。
【図２０】 比較例３の眼鏡レンズの性能を示し、(Ａ)は平均屈折力誤差を示すグラフ、(Ｂ）は非点収差を示すグラフ、(Ｃ)は歪曲収差を示すグラフである。
【図２１】 比較例３の眼鏡レンズを利用した際の像の歪曲を示すチャートである。
【図２２】 実施例５の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ）はレンズの外面、内面それぞれの曲率差を表すグラフ、(Ｃ)はレンズの外面、内面それぞれの曲率変化を表すグラフである。
【図２３】 実施例５の眼鏡レンズの性能を示し、(Ａ)は平均屈折力誤差を示すグラフ、(Ｂ）は非点収差を示すグラフ、(Ｃ)は歪曲収差を示すグラフである。
【図２４】 実施例５の眼鏡レンズを利用した際の像の歪曲を示すチャートである。
【図２５】 実施例６の眼鏡レンズを示し、(Ａ)はレンズの断面図、(Ｂ）はレンズの外面、内面それぞれの曲率差を表すグラフ、(Ｃ)はレンズの外面、内面それぞれの曲率変化を表すグラフである。
【図２６】 実施例６の眼鏡レンズの性能を示し、(Ａ)は平均屈折力誤差を示すグラフ、(Ｂ）は非点収差を示すグラフ、(Ｃ)は歪曲収差を示すグラフである。
【図２７】 実施例６の眼鏡レンズを利用した際の像の歪曲を示すチャートである。
【符号の説明】
１ 外面
２ 内面
３ 光学中心
４ 光軸
Claims (7)
- 外側、内側の一対の屈折面を有し、頂点屈折力が負であり、少なくとも一方の屈折面が非球面である眼鏡レンズにおいて、
レンズの光軸からの距離ｈ（単位：ｍｍ）の点における光軸を含む断面に沿った前記外面および内面の曲率（単位：Ｄ）をＣ１（ｈ）、Ｃ２（ｈ）、
曲率差をΔＣ１（ｈ）＝Ｃ１（ｈ）−Ｃ１（０）、ΔＣ２（ｈ）＝Ｃ２（ｈ）−Ｃ２（０）、ΔＣ（ｈ）＝ΔＣ１（ｈ）−ΔＣ２（ｈ）、
曲率変化をｄＣ１（ｈ）／ｄｈ、ｄＣ２（ｈ）／ｄｈ、ｄＣ（ｈ）／ｄｈ＝ｄＣ１（ｈ）／ｄｈ−ｄＣ２（ｈ）／ｄｈ、
曲率変化比をＲ（ｈ１，ｈ２）＝［ｄＣ（ｈ１）／ｄｈ］／［ｄＣ（ｈ２）／ｄｈ］、
断面内のレンズの頂点屈折力（単位：Ｄ）をＰとして、
Ｃ１（０）＜０．０２８Ｐ２＋０．７Ｐ＋７ …（１）
０．０＜ΔＣ（１０）＜ΔＣ（１５）＜２．０ …（２）
２．５＜Ｒ（２５，１０）＜１５ …（３）
の各条件を満たすことを特徴とする非球面眼鏡レンズ。 - さらに
１．５＜Ｒ（２０，１０）＜１０ …（４）
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の非球面眼鏡レンズ。 - 外側、内側の一対の屈折面を有し、頂点屈折力が正であり、少なくとも一方の屈折面が非球面である眼鏡レンズにおいて、
レンズの光軸からの距離ｈ（単位：ｍｍ）の点における光軸を含む断面に沿った前記外面および内面の曲率（単位：Ｄ）をＣ１（ｈ）、Ｃ２（ｈ）、
曲率差をΔＣ１（ｈ）＝Ｃ１（ｈ）−Ｃ１（０）、ΔＣ２（ｈ）＝Ｃ２（ｈ）−Ｃ２（０）、ΔＣ（ｈ）＝ΔＣ１（ｈ）−ΔＣ２（ｈ）、
曲率変化をｄＣ１（ｈ）／ｄｈ、ｄＣ２（ｈ）／ｄｈ、ｄＣ（ｈ）／ｄｈ＝ｄＣ１（ｈ）／ｄｈ−ｄＣ２（ｈ）／ｄｈ、
曲率変化比をＲ（ｈ１，ｈ２）＝［ｄＣ（ｈ１）／ｄｈ］／［ｄＣ（ｈ２）／ｄｈ］として、
Ｃ２（０）＜３．５ …（５）
０．０＞ΔＣ（１０）＞ΔＣ（１５）＞−２．０ …（６）
１．５＜Ｒ（２５，１０）＜１５ …（７）
の各条件を満たすことを特徴とする非球面眼鏡レンズ。 - さらに
１．０＜Ｒ（２０，１０）＜１０ …（８）
を満たすことを特徴とする請求項３に記載の非球面眼鏡レンズ。 - 前記外面が非球面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の非球面眼鏡レンズ。
- 前記内面が非球面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の非球面眼鏡レンズ。
- 前記外面および内面が共に非球面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の非球面眼鏡レンズ。
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