JP4530207B2 - ベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法及びベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズ - Google Patents
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本発明は、サングラスフレーム等のようなベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法及びその設計方法を用いて設計されるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズに関する。
眼鏡レンズにおいて、両眼視の性能を向上させて、トータルの視認性の向上を図る試みが従来からなされている。例えば、特許文献１には、累進多焦点レンズ（累進屈折力レンズ）の遠用部領域の左右どちらか一方の屈折面を球面にして他方を非球面にすることにより、非点収差および像のゆがみを少なくして良好な遠方側方視を可能にした発明が記載されている。具体的には、鼻側の遠用部領域を非球面にすることで、中近用部領域の収差を減らして、また耳側の遠用部領域を球面にすることで、収差の少ない領域を用いて周辺視するようにして良好な視野が得られるとしたものである。また、例えば、特許文献２には、左右眼で度数等の処方が異なる場合に、左右の倍率色収差が所定値以下になるようにすることによって、両眼視の視認性を向上させるようにした発明が記載されている。
特開昭６３−２２３７２４号公報
特許開示２００４−２９２２３号公報
ところで、サングラスフレームの多くは、ベンディング角（あおり角）を有する。ここで、ベンディング角とは、顔面にほぼ平行な鉛直面に対して、フレームが左右に傾いている場合の傾き角度をいう。図２１はベンディング角の説明図である。図２１において、左右の眼球１，２の前には、それぞれ眼鏡レンズ１２，２２が配置されている。この場合、紙面（＝水平面）上において、左右の眼球１，２の中心１１，２１を通る直線をｚとし、これら左右の眼球１，２の中心１１，２１を結ぶ直線の中点をＯとする。
また、この中点をＯを通り、直線ｚに直交する直線をｘとする。そして、左右の眼球１，２の中心１１，２１をそれぞれ通り、直線ｘに平行な２つの直線をそれぞれ１３，２３とする。直線１３が眼鏡レンズ１２の前面と交わる点を１３ａとし、直線２３が眼鏡レンズ２２の前面（凸面）と交わる点を２３ａとして、以下では、これらをレンズ中心点とする。そうした場合において、点１３ａ（左眼レンズ中心点）におけるレンズ１２の前面に対する接線を１４、点２３ａ（右眼レンズ中心点）におけるレンズ２２の前面に対する接線を２４とする。そうすると、接線１４と接線２４とのなす角度θが両眼レンズのベンディング角である。片眼のベンディング角は、θ／２である。
本発明者らの研究によれば、このベンディング角を有する場合において、そのレンズが度つきである場合には光学上において種々の問題が生ずることが予想される。例えば、レンズが横に傾けられることによって、球面度数、乱視度数、乱視軸の変化が生じてしまう。また、左右レンズが互いに横の反対方向に傾けられることによって、特に第３眼位等の周辺視野を見るときに、両眼視線が一致せず、両眼視性能を低下させる要因である上下プリズム差が生じる。すなわち、図２１において、両眼で左側の方向にある物体を見たとき、その視線は、左眼では視線１５となり、右眼では視線２５となる。また、両眼で右側の方向にある物体を見たとき、その視線は、左眼では視線１６となり、右眼では視線２６となる。図２１から明らかなように、左側の視野の限界が右眼レンズ２２を通る視線２５によって定まり、また、右側の視野の限界が左眼レンズ１２を通る視線１６によって定まる。この場合、両眼で正面にある物体を見たときの左眼の正面視線１３と右側の物体をみたときの視線１６とのなす角度は、右眼の正面視線２３と右側の物体をみたときの視線２６とのなす角度と同じであり、これを物体側視野角という。この視野角は左右で同じであるが、視線１６が左眼レンズ１２を通る位置と、視線２６が右眼レンズ２２を通る位置とは同じではない。つまり、左眼レンズ１２において視線１６がレンズを通る位置は、正面視線１３がレンズを通る位置１３ａから距離ＱＬの位置にある。然るに、右眼レンズ２２において視線２６がレンズを通る位置は、正面視線２３がレンズを通る位置２３ａから距離ＱＲの位置にあり、ＱＬとは同じでない。これにより、左右の視線が通るレンズのプリズムの値が異なり、上下プリズム差が生じ、両眼視性能を低下させる要因となる。上述の従来の方法でも、これらの問題が起こることには変りがない。本発明者の検討によれば、前者については、眼鏡処方を変更すればある程度解決できることがわかった。しかし、後者については、眼鏡処方の調整でも解決できる問題ではないことがわかった。
本発明は、上述の解明結果に基づいてなされたものであり、ベンディング角を有するフレームを用いて特に周辺視野を見るときに両眼視の視認性を良好に維持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。
本発明は、上述の解明結果に基づいてなされたものであり、ベンディング角を有するフレームを用いて特に周辺視野を見るときに両眼視の視認性を良好に維持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。
第１の手段は、
ベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法であって、
前記眼鏡レンズの少なくとも一つの屈折面がある水平面に対して上下対称の面であって、水平面と屈折面が交わる曲線である横断面曲線上の点において、屈折面のメリジオナル曲率とサジタル曲率ともに、耳側から鼻側に向かうにしたがって次第に大きくなるように構成することにより、ベンディング角を有するフレームに嵌めて両眼で同一方向を見る際の左右の視線が左右のレンズを通過する通過点のプリズム差を小さくすることを特徴とするベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法である。
ただし、前記メリジオナル曲率とは、前記横断面曲線上のP点において横断面曲線の曲
率をいうものとし、前記サジタル曲率とは、前記P点における屈折面の法線を含み、P点における横断面曲線の接線に直行する平面であるサジタル面と屈折面とが交わるサジタル面曲線のP点における曲率をいうものとする。
ベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法であって、
前記眼鏡レンズの少なくとも一つの屈折面がある水平面に対して上下対称の面であって、水平面と屈折面が交わる曲線である横断面曲線上の点において、屈折面のメリジオナル曲率とサジタル曲率ともに、耳側から鼻側に向かうにしたがって次第に大きくなるように構成することにより、ベンディング角を有するフレームに嵌めて両眼で同一方向を見る際の左右の視線が左右のレンズを通過する通過点のプリズム差を小さくすることを特徴とするベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法である。
ただし、前記メリジオナル曲率とは、前記横断面曲線上のP点において横断面曲線の曲
率をいうものとし、前記サジタル曲率とは、前記P点における屈折面の法線を含み、P点における横断面曲線の接線に直行する平面であるサジタル面と屈折面とが交わるサジタル面曲線のP点における曲率をいうものとする。
第２の手段は
ベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法であって、
前記眼鏡レンズの少なくとも一つの屈折面の曲面として、この屈折面の横断面曲線を水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面で構成するようにし、前記横断面曲線として、耳側から鼻側に向かうにしたがって次第に曲率が大きくなる曲線を用いることにより、ベンディング角を有するフレームに嵌めて両眼で同一方向を見る際の左右の視線が左右のレンズを通過する通過点のプリズム差を小さくすることを特徴とするベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法である。
ただし、前記横断面曲線とは、レンズ中心点を通る水平面とレンズ面とが交わる曲線をいい、前記水平回転軸とは、前記横断面曲線のレンズ中心点における接線に平行であってかつこの接線と回転半径だけ離れた水平面内の直線をいうものとする。
第３の手段は、
前記眼鏡レンズの少なくとも一つの屈折面の曲面は、前記回転半径を前記屈折面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径と異なるようにして、前記屈折面の横断面曲線を前記水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面であることを特徴とする第４の手段にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法である。
ベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法であって、
前記眼鏡レンズの少なくとも一つの屈折面の曲面として、この屈折面の横断面曲線を水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面で構成するようにし、前記横断面曲線として、耳側から鼻側に向かうにしたがって次第に曲率が大きくなる曲線を用いることにより、ベンディング角を有するフレームに嵌めて両眼で同一方向を見る際の左右の視線が左右のレンズを通過する通過点のプリズム差を小さくすることを特徴とするベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法である。
ただし、前記横断面曲線とは、レンズ中心点を通る水平面とレンズ面とが交わる曲線をいい、前記水平回転軸とは、前記横断面曲線のレンズ中心点における接線に平行であってかつこの接線と回転半径だけ離れた水平面内の直線をいうものとする。
第３の手段は、
前記眼鏡レンズの少なくとも一つの屈折面の曲面は、前記回転半径を前記屈折面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径と異なるようにして、前記屈折面の横断面曲線を前記水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面であることを特徴とする第４の手段にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法である。
第４の手段は、
前記眼鏡レンズは球面度数のみを有するものであり、
前記眼鏡レンズ前面である凸面の曲面は、前記回転半径を前記眼鏡レンズ凸面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径と同じにして前記眼鏡レンズ凸面の横断面曲線を前記水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面で構成するようにし、
前記眼鏡レンズ後面である凹面の曲面は、前記回転半径を前記眼鏡レンズ凹面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径と異なる半径にして前記眼鏡レンズ凹面の横断面曲線を水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面で構成するようにしたことを特徴とする第２の手段にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法。
第５の手段は、
前記眼鏡レンズ後面である凹面の曲面は、前記眼鏡レンズのパワーがプラス度数の場合には、その回転半径を前記眼鏡レンズ凹面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径より大として形成し、前記眼鏡レンズのパワーがマイナス度数の場合には、その回転半径を前記眼鏡レンズ凹面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径より小として形成するものであることを特徴とする第４の手段にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法である。
第６の手段は、
ベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズであって、
前記眼鏡レンズの少なくとも一つの屈折面がある水平面に対して上下対称の面であって、水平面と屈折面が交わる曲線である横断面曲線上の点において、屈折面のメリジオナル曲率とサジタル曲率ともに、耳側から鼻側に向かうにしたがって次第に大きくなる曲線を用いたことを特徴とするベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズである。
ただし、前記メリジオナル曲率とは、前記横断面曲線上のP点において横断面曲線の曲率をいうものとし、前記サジタル曲率とは、前記P点における屈折面の法線を含み、P点における横断面曲線の接線に直行する平面であるサジタル面と屈折面とが交わるサジタル面曲線のP点における曲率をいうものとする。
前記眼鏡レンズは球面度数のみを有するものであり、
前記眼鏡レンズ前面である凸面の曲面は、前記回転半径を前記眼鏡レンズ凸面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径と同じにして前記眼鏡レンズ凸面の横断面曲線を前記水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面で構成するようにし、
前記眼鏡レンズ後面である凹面の曲面は、前記回転半径を前記眼鏡レンズ凹面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径と異なる半径にして前記眼鏡レンズ凹面の横断面曲線を水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面で構成するようにしたことを特徴とする第２の手段にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法。
第５の手段は、
前記眼鏡レンズ後面である凹面の曲面は、前記眼鏡レンズのパワーがプラス度数の場合には、その回転半径を前記眼鏡レンズ凹面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径より大として形成し、前記眼鏡レンズのパワーがマイナス度数の場合には、その回転半径を前記眼鏡レンズ凹面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径より小として形成するものであることを特徴とする第４の手段にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法である。
第６の手段は、
ベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズであって、
前記眼鏡レンズの少なくとも一つの屈折面がある水平面に対して上下対称の面であって、水平面と屈折面が交わる曲線である横断面曲線上の点において、屈折面のメリジオナル曲率とサジタル曲率ともに、耳側から鼻側に向かうにしたがって次第に大きくなる曲線を用いたことを特徴とするベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズである。
ただし、前記メリジオナル曲率とは、前記横断面曲線上のP点において横断面曲線の曲率をいうものとし、前記サジタル曲率とは、前記P点における屈折面の法線を含み、P点における横断面曲線の接線に直行する平面であるサジタル面と屈折面とが交わるサジタル面曲線のP点における曲率をいうものとする。
第７の手段は、
ベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズであって、
前記眼鏡レンズの屈折面の少なくとも一つの屈折面の曲面として、この屈折面の横断面曲線を水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面で構成し、前記横断面曲線として、耳側から鼻側に向かうにしたがって次第に曲率が大きくなる曲線を用いたことを特徴とするベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズである。
ただし、前記横断面曲線とは、レンズ中心点を通る水平面とレンズ面とが交わる曲線をいい、前記水平回転軸とは、前記横断面曲線のレンズ中心点における接線に平行であってかつこの接線と回転半径だけ離れた水平面内の直線をいうものとする。
第８の手段は、
前記眼鏡レンズの少なくとも一つの屈折面の曲面は、前記回転半径を前記屈折面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径と異なるようにして、前記屈折面の横断面曲線を前記水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面を用いたことを特徴とする第７の手段にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズである。
第９の手段は、
前記眼鏡レンズ前面である凸面の曲面は、前記回転半径を前記眼鏡レンズ凸面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径と同じにして前記眼鏡レンズ凸面の横断面曲線を前記水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面で構成され、
前記眼鏡レンズ後面である凹面の曲面は、前記回転半径を前記眼鏡レンズ凹面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径と異なる半径にして前記眼鏡レンズ凹面の横断面曲線を水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面で構成されていることを特徴とする第７の手段にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズである。
ベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズであって、
前記眼鏡レンズの屈折面の少なくとも一つの屈折面の曲面として、この屈折面の横断面曲線を水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面で構成し、前記横断面曲線として、耳側から鼻側に向かうにしたがって次第に曲率が大きくなる曲線を用いたことを特徴とするベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズである。
ただし、前記横断面曲線とは、レンズ中心点を通る水平面とレンズ面とが交わる曲線をいい、前記水平回転軸とは、前記横断面曲線のレンズ中心点における接線に平行であってかつこの接線と回転半径だけ離れた水平面内の直線をいうものとする。
第８の手段は、
前記眼鏡レンズの少なくとも一つの屈折面の曲面は、前記回転半径を前記屈折面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径と異なるようにして、前記屈折面の横断面曲線を前記水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面を用いたことを特徴とする第７の手段にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズである。
第９の手段は、
前記眼鏡レンズ前面である凸面の曲面は、前記回転半径を前記眼鏡レンズ凸面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径と同じにして前記眼鏡レンズ凸面の横断面曲線を前記水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面で構成され、
前記眼鏡レンズ後面である凹面の曲面は、前記回転半径を前記眼鏡レンズ凹面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径と異なる半径にして前記眼鏡レンズ凹面の横断面曲線を水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面で構成されていることを特徴とする第７の手段にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズである。
上記手段によれば、ベンディング角がある場合に、通常の設計をした場合に比較して、特に第３眼位における両眼視のプリズム差の量を軽減できる。これにより、レンズ周縁領域での両眼視の性能が向上し、両眼視の視認性を向上させることができる。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法は、ベンディング角を有しないフレームに用いる眼鏡レンズについて該当する処方のレンズに関して従来の設計方法で設計されるベースカーブに比較して、左右のレンズそれぞれについて、ベースカーブを深くして、ベンディング角を有するフレームに嵌めて両眼で同一方向を見る際の左右の視線が左右のレンズを通過する通過点のプリズム差を小さくする設計方法である。
第１の実施の形態にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法は、ベンディング角を有しないフレームに用いる眼鏡レンズについて該当する処方のレンズに関して従来の設計方法で設計されるベースカーブに比較して、左右のレンズそれぞれについて、ベースカーブを深くして、ベンディング角を有するフレームに嵌めて両眼で同一方向を見る際の左右の視線が左右のレンズを通過する通過点のプリズム差を小さくする設計方法である。
この例は、両眼ベンディング角（＝あおり角＝図２１におけるθ）が１８°である場合の例である。つまり、フレームにとりつけられると、左右のレンズそれぞれが左右に9度傾けられることになる。すなわち、図２１において、左眼レンズの中心点１３ａにおける接線１４と、右眼レンズの中心点２３ａにおける接線２４とのなす角度θが両眼ベンディング角であって、本実施の形態ではθ＝１８°である場合である。以下、レンズパワーがS-3.00Dの場合と、S+3.00Dの場合との２つの場合の設計例について説明する。
Ａ．レンズパワーがS-3.00Dの場合
この場合、ベンディング角を有しないフレームに用いる眼鏡レンズについて該当する処方のレンズに関して従来の方法での設計では、ベースカーブが４カーブのもの（例えば、ＨＯＹＡ株式会社より市販されている商品名Hilux1.6等がある）が用いられる。
Ａ．レンズパワーがS-3.00Dの場合
この場合、ベンディング角を有しないフレームに用いる眼鏡レンズについて該当する処方のレンズに関して従来の方法での設計では、ベースカーブが４カーブのもの（例えば、ＨＯＹＡ株式会社より市販されている商品名Hilux1.6等がある）が用いられる。
図１はベースカーブが４カーブのレンズの上下プリズム差分布を示す図である。図１において、図の座標は、物体側視野角のタンジェントである。画像全体の視野は±50°×±50°である。図における格子線とリング線とは右レンズ凸面通過点位置を表す。間隔は10mmである。また、等高線はそれぞれマイナス、プラスの上下プリズム差を表す。1階段が0.25PrDである。なお、これらのデータは、光線追跡法を用いたシミュレーションにより求めたものである。図１から、従来の設計によるレンズでは、プリズム差分布がかなり大きいことがわかる。
これに対し、この実施の形態にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法は、上記ベンディング角を有しないフレームに用いる眼鏡レンズについて設計されるベースカーブ（４カーブ）よりも大きいベースカーブを採用するものである。この実施の形態では、具体的には、８カーブを採用する。図２はベースカーブを８カーブとしたレンズの上下プリズム差分布の図である。図の座標等は図１の場合と同じである。図１の場合に比較して、プリズム差分布がかなり改善されていることがわかる。
Ｂ．レンズパワーがS+3.00Dの場合
この場合、ベンディング角を有しないフレームに用いる眼鏡レンズについて該当する処方のレンズに関して設計されるレンズとして、ベースカーブが４カーブのもの（例えば、ＨＯＹＡ株式会社より市販されている商品名Hilux1.6等がある）が用いられる。図３はベースカーブが６カーブのレンズの上下プリズム差分布の図である。図３において、図の座標等は、図１の場合と同じであるが、画像全体の視野は±４０°×±４０°である。プリズム差分布がかなり大きいことがわかる。
この場合、ベンディング角を有しないフレームに用いる眼鏡レンズについて該当する処方のレンズに関して設計されるレンズとして、ベースカーブが４カーブのもの（例えば、ＨＯＹＡ株式会社より市販されている商品名Hilux1.6等がある）が用いられる。図３はベースカーブが６カーブのレンズの上下プリズム差分布の図である。図３において、図の座標等は、図１の場合と同じであるが、画像全体の視野は±４０°×±４０°である。プリズム差分布がかなり大きいことがわかる。
これに対し、この実施の形態にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法は、上記ベンディング角を有しないフレームに用いる眼鏡レンズについて設計されるベースカーブ（６カーブ）よりも大きいベースカーブを採用するものである。この実施の形態では、具体的には、１１カーブを採用する。図４はベースカーブを１１カーブとしたレンズの上下プリズム差分布の図である。図の座標等は図３の場合と同じである。図３の場合に比較して、プリズム差分布がかなり改善されていることがわかる。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法は、ベンディング角を有しないフレームに用いる眼鏡レンズについて該当する処方のレンズに関して設計される従来の設計によるカーブに比較して、左右のレンズそれぞれについて、耳側のカーブを浅くし、鼻側のカーブを深くして、左右非対称のレンズカーブとし、ベンディング角を有するフレームに嵌めて両眼で同一方向を見る際の左右の視線が左右のレンズを通過する通過点のプリズム差を小さくする設計方法である。
第２の実施の形態にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法は、ベンディング角を有しないフレームに用いる眼鏡レンズについて該当する処方のレンズに関して設計される従来の設計によるカーブに比較して、左右のレンズそれぞれについて、耳側のカーブを浅くし、鼻側のカーブを深くして、左右非対称のレンズカーブとし、ベンディング角を有するフレームに嵌めて両眼で同一方向を見る際の左右の視線が左右のレンズを通過する通過点のプリズム差を小さくする設計方法である。
この実施の形態においては、設計目的とする眼鏡レンズの処方値、フレームのベンディング角等は、以下の通りである。レンズ度数+3.00、屈折率1.596、フレームベンディング角18度(片眼9度)である。レンズ前傾角は0と設定する。 PDは左右とも32mm、つまり両眼64mmである。後方頂点から回旋中心点までの距離は26.5mmである。以上の状況で従来法による球面レンズと、本実施の形態にかかる設計方法によるレンズの性能を評価し、比較する。
まず、ベンディング角を有しないフレームに用いる眼鏡レンズについて該当する処方のレンズに関して設計される従来の設計方法で設計した屈折面のカーブは、球面であり、以下のとおりである。すなわち、この球面レンズの形状は下記のパラメータで規定される。
凸面カーブ：6.00D
凹面カーブ：3.09160305343511D
中心肉厚：4.0mm。
この従来設計による球面レンズを、上記ベンディング角を有するフレームに装着し、性能評価した結果を、図５〜図７に示す。
凸面カーブ：6.00D
凹面カーブ：3.09160305343511D
中心肉厚：4.0mm。
この従来設計による球面レンズを、上記ベンディング角を有するフレームに装着し、性能評価した結果を、図５〜図７に示す。
図５は従来の設計方法で設計された+3.00Dの比較用球面レンズの両眼上下プリズム差分布を示す図である。この図の左右上下座標は、無限遠方からの光線入射角タンジェントである。左右、上下とも40°以内の範囲である。そのほか、図中の表示は上述の図１〜図４の場合と同じである。この図から、上下プリズム差は四隅に行くほど大きくなるのが伺える。
図６は+3.00Dの比較用球面レンズ単眼(右眼)度数誤差(RMS)分布を示す図である。 座標の意味は図５と同一である。図６の等高線間隔は0.25Dである。レンズが斜めに配置されているので、本来の度数から若干差が生じてしまう。その差はRMSで表すことができる。RMSとはRoot Mean Squareの略で、平均度数誤差(PE)と非点収差(AS)の半分の二乗和のルートである。つまり
ＲＭＳ＝｛ＰＥ２＋（ＡＳ／２）２｝１／２
である。
ＲＭＳ＝｛ＰＥ２＋（ＡＳ／２）２｝１／２
である。
図７は+3.00D従来設計による比較用球面レンズ両眼度数差(RMS)分布を示すズである。この図において、等高線間隔は0.25Dである。その他も図５の場合と同じである。図に示されるように、フレームベンディング角のあるフレームに普通の球面レンズを装着すると、両眼上下プリズム、左右度数差、単眼度数誤差などが生じて、性能が低下している。
第２の実施の形態にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法は、上記従来設計による場合のフレームベンディング角による性能低下を軽減するものである。すなわち、レンズ屈折面を具体的に以下の曲面とすることにより、ベンディング角を有しないフレームに用いる従来設計によるカーブに比較して、耳側のカーブを浅くし、鼻側のカーブを深くして、左右非対称のレンズカーブとし、ベンディング角を有するフレームに嵌めて両眼で同一方向を見る際の左右の視線が左右のレンズを通過する通過点のプリズム差を小さくするようにした。
すなわち、第２の実施の形態では、レンズの横断面曲線をある水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面でレンズ屈折面を構成する。このとき、上記横断面曲線を、耳側から鼻側に向かうにしたがって次第にカーブ値が大きくなるようにしたものである。レンズの凸面側も凹面側もともに基本的には同様である。凸面横断面曲線の中心部カーブは6.00D、回転軸と横断面曲線頂点の距離、つまり回転半径から計算される回転カーブは6.00Dである。また、凹面横断面曲線の中心部カーブは3.2566181D、回転カーブは3.115537Dである。横断面カーブと回転カーブと異なるようにするのは、フレームベンディング角によって生じる非点収差を解消するためである。なお、ここで、レンズの横断面曲線とは、レンズ中心点を通る水平面とレンズ面とが交わる曲線である。横断面曲線のレンズ中心点における接線と平行であってこの接線に対して回転半径だけ離れた水平面内の直線を水平回転軸という。
図８は+3.00Dのレンズ設計例についての凸面及び凹面の横断面曲線カーブ分布を示す図である。凸面及び凹面のともに鼻側に向かうにしたがってカーブ値が増加し、耳側にいくにしたがって減少するものであることがわかる。
図９は+3.00Dのレンズ設計例におけるレンズ形状を示す図である。図１０は+3.00Dのレンズ設計例によるレンズの両眼上下プリズム差分布を示す図である。図５の場合と比較すると、両眼上下プリズム差が軽減されていることがわかる。
図９は+3.00Dのレンズ設計例におけるレンズ形状を示す図である。図１０は+3.00Dのレンズ設計例によるレンズの両眼上下プリズム差分布を示す図である。図５の場合と比較すると、両眼上下プリズム差が軽減されていることがわかる。
図１１は+3.00Dの設計例のレンズについての単眼度数誤差(RMS)分布を示す図である。図６の場合と比較すると、単眼度数誤差(RMS)が小さくなり、特に左右方向では度数誤差が極微量になっていることがわかる。図１２は+3.00Dのレンズ設計例にかかるレンズ両眼度数差(RMS)分布を示す図である。図７の場合と比較すると、両眼度数差(RMS)が小さくなり、特に左右方向では度数誤差が極微量になっていることがわかる。
(第３の実施の形態)
第３の実施の形態にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法も、第２の実施の形態と同様に、ベンディング角を有しないフレームに用いる眼鏡レンズについて該当する処方のレンズに関して設計される従来の設計によるカーブに比較して、左右のレンズそれぞれについて、耳側のカーブを浅くし、鼻側のカーブを深くして、左右非対称のレンズカーブとし、ベンディング角を有するフレームに嵌めて両眼で同一方向を見る際の左右の視線が左右のレンズを通過する通過点のプリズム差を小さくする設計方法である。
第３の実施の形態にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法も、第２の実施の形態と同様に、ベンディング角を有しないフレームに用いる眼鏡レンズについて該当する処方のレンズに関して設計される従来の設計によるカーブに比較して、左右のレンズそれぞれについて、耳側のカーブを浅くし、鼻側のカーブを深くして、左右非対称のレンズカーブとし、ベンディング角を有するフレームに嵌めて両眼で同一方向を見る際の左右の視線が左右のレンズを通過する通過点のプリズム差を小さくする設計方法である。
この実施の形態においては、設計目的とする眼鏡レンズの処方値、フレームのベンディング角等は、以下の通りである。すなわち、レンズ度数-3.00、屈折率1.596、フレームベンディング角18度(片眼9度)である、レンズ前傾角は0と設定する。 PDは左右とも32mm、つまり両眼64mmである。後方頂点から回線中心点までの距離は27.5mmである。以上の条件で従来設計による球面レンズと、第３の実施の形態に基づく設計のレンズとの性能を評価し、比較する。
比較用球面レンズの形状は下記のパラメータで規定される。
凸面カーブ：4.00D
凹面カーブ：7.01005025125628D
中心肉厚：1.0mm
この従来設計による球面レンズを、上記ベンディング角を有するフレームに装着し、性能評価した結果を、図１３〜図１５に示す。図１３は-3.00Dの比較用球面レンズの両眼上下プリズム差分布を示す図である。この図の左右上下座標は、無限遠方からの光線入射角タンジェントである。左右、上下とも50°以内の範囲である。図中、リング線と格子線は、片眼レンズの視線通過点位置を表す。その間隔は10mmである。左側が鼻側で右側が耳側である。図中の等高線は左右両眼の上下プリズム差の値の等高線である。隣接等高線の差は0.25プリズムディオプターである。上下プリズム差は四隅に行くほど大きくなるのが伺える。図１４は-3.00Dの比較用球面レンズ単眼(右眼)度数誤差(RMS)分布を示す図である。図１４の等高線間隔は0.25Dである。図１５は+3.00Dの比較用球面レンズ両眼度数差(RMS)分布を示す図である。この図における等高線間隔は0.25Dである。以上のとおり、フレームベンディング角のあるフレームに普通の球面レンズを装着すると、両眼上下プリズム、左右度数差、単眼度数誤差などが生じて、性能が低下している。
凸面カーブ：4.00D
凹面カーブ：7.01005025125628D
中心肉厚：1.0mm
この従来設計による球面レンズを、上記ベンディング角を有するフレームに装着し、性能評価した結果を、図１３〜図１５に示す。図１３は-3.00Dの比較用球面レンズの両眼上下プリズム差分布を示す図である。この図の左右上下座標は、無限遠方からの光線入射角タンジェントである。左右、上下とも50°以内の範囲である。図中、リング線と格子線は、片眼レンズの視線通過点位置を表す。その間隔は10mmである。左側が鼻側で右側が耳側である。図中の等高線は左右両眼の上下プリズム差の値の等高線である。隣接等高線の差は0.25プリズムディオプターである。上下プリズム差は四隅に行くほど大きくなるのが伺える。図１４は-3.00Dの比較用球面レンズ単眼(右眼)度数誤差(RMS)分布を示す図である。図１４の等高線間隔は0.25Dである。図１５は+3.00Dの比較用球面レンズ両眼度数差(RMS)分布を示す図である。この図における等高線間隔は0.25Dである。以上のとおり、フレームベンディング角のあるフレームに普通の球面レンズを装着すると、両眼上下プリズム、左右度数差、単眼度数誤差などが生じて、性能が低下している。
第３の実施の形態にかかるベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法は、上記従来設計による場合のフレームベンディング角による性能低下を軽減するものである。すなわち、レンズ屈折面を具体的に以下の曲面とすることにより、ベンディング角を有しないフレームに用いる従来設計によるカーブに比較して、耳側のカーブを浅くし、鼻側のカーブを深くして、左右非対称のレンズカーブとし、ベンディング角を有するフレームに嵌めて両眼で同一方向を見る際の左右の視線が左右のレンズを通過する通過点のプリズム差を小さくするようにした。
すなわち、第３の実施の形態では、レンズの横断面曲線をある水平軸の回りに回転させたときに描かれる曲面でレンズ屈折面を構成する。このとき、上記横断面曲線を、耳側から鼻側に向かうにしたがって次第にカーブ値が大きくなるようにしたものである。レンズの凸面側も凹面側もともに基本的には同様である。凸面横断面曲線の中心部カーブは4.00D、回転軸と横断面曲線頂点の距離、つまり回転半径から計算される回転カーブは4.00D。凹面横断面曲線の中心部カーブは6.9167258D、回転カーブは6.985488D。横断面カーブと回転カーブと異なるようにするのは、フレームベンディング角によって生じる非点収差を解消するためである。
図１６は-3.00Dの設計例にかかるレンズの凸面及び凹面横断面曲線カーブ分布を示す図である。凸面及び凹面とも鼻側に向かうにしたがってカーブ値が増加し、耳側に向かうにしたがって減少する。図１７は-3.00Dの設計例のレンズ形状を示す図である。図１８は-3.00Dの設計例にかかるレンズ両眼上下プリズム差分布を示す図である。図１３の場合と比較すると、両眼上下プリズム差が軽減されている。
図１９は-3.00Dの設計例にかかるレンズ単眼度数誤差(RMS)分布を示す図である。図１４の場合と比較すると、単眼度数誤差(RMS)が小さくなり、特に左右方向では度数誤差が極微量になっている。図２０は-3.00Dの設計例にかかるレンズ両眼度数差(RMS)分布を示す図である。図１５の場合と比較すると、両眼度数差(RMS)が小さくなり、特に左右方向では度数誤差が極微量になっている。
なお、上述の実施の形態では、特定のベンディング角や処方値において、ベースカーブを深くした例、耳側から鼻側に向かうに従ってベースカーブ値を深くした例、レンズ曲面を横断面曲線を回転して描かれる曲面とした例を掲げたが、本発明はこれに限られるものではなく、種々のベンディング角及び処方値に適用できることは勿論である。
本発明は、例えば、度つきサングラスのように、ベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズ及びその設計に利用することができる。
Claims (9)
- ベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法であって、
前記眼鏡レンズの少なくとも一つの屈折面がある水平面に対して上下対称の面であって、水平面と屈折面が交わる曲線である横断面曲線上の点において、屈折面のメリジオナル曲率とサジタル曲率ともに、耳側から鼻側に向かうにしたがって次第に大きくなるように構成することにより、ベンディング角を有するフレームに嵌めて両眼で同一方向を見る際の左右の視線が左右のレンズを通過する通過点のプリズム差を小さくすることを特徴とするベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法。
ただし、前記メリジオナル曲率とは、前記横断面曲線上のP点において横断面曲線の曲率をいうものとし、前記サジタル曲率とは、前記P点における屈折面の法線を含み、P点における横断面曲線の接線に直行する平面であるサジタル面と屈折面とが交わるサジタル面曲線のP点における曲率をいうものとする。 - ベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法であって、
前記眼鏡レンズの少なくとも一つの屈折面の曲面として、この屈折面の横断面曲線を水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面で構成するようにし、前記横断面曲線として、耳側から鼻側に向かうにしたがって次第に曲率が大きくなる曲線を用いることにより、ベンディング角を有するフレームに嵌めて両眼で同一方向を見る際の左右の視線が左右のレンズを通過する通過点のプリズム差を小さくすることを特徴とするベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法。
ただし、前記横断面曲線とは、レンズ中心点を通る水平面とレンズ面とが交わる曲線をいい、前記水平回転軸とは、前記横断面曲線のレンズ中心点における接線に平行であってかつこの接線と回転半径だけ離れた水平面内の直線をいうものとする。 - 前記眼鏡レンズの少なくとも一つの屈折面の曲面は、前記回転半径を前記屈折面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径と異なるようにして、前記屈折面の横断面曲線を前記水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面であることを特徴とする請求項２に記載のベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法。
- 前記眼鏡レンズは球面度数のみを有するものであり、
前記眼鏡レンズ前面である凸面の曲面は、前記回転半径を前記眼鏡レンズ凸面の横断面
曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径と同じにして前記眼鏡レンズ凸面の横断面曲線を前記水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面で構成するようにし、
前記眼鏡レンズ後面である凹面の曲面は、前記回転半径を前記眼鏡レンズ凹面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径と異なる半径にして前記眼鏡レンズ凹面の横断面曲線を水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面で構成するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法。 - 前記眼鏡レンズ後面である凹面の曲面は、前記眼鏡レンズのパワーがプラス度数の場合には、その回転半径を前記眼鏡レンズ凹面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径より大として形成し、前記眼鏡レンズのパワーがマイナス度数の場合には、その回転半径を前記眼鏡レンズ凹面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径より小として形成するものであることを特徴とする請求項４に記載のベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズの設計方法。
- ベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズであって、
前記眼鏡レンズの少なくとも一つの屈折面がある水平面に対して上下対称の面であって、水平面と屈折面が交わる曲線である横断面曲線上の点において、屈折面のメリジオナル曲率とサジタル曲率ともに、耳側から鼻側に向かうにしたがって次第に大きくなる曲線を用いたことを特徴とするベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズ。
ただし、前記メリジオナル曲率とは、前記横断面曲線上のP点において横断面曲線の曲率をいうものとし、前記サジタル曲率とは、前記P点における屈折面の法線を含み、P点における横断面曲線の接線に直行する平面であるサジタル面と屈折面とが交わるサジタル面曲線のP点における曲率をいうものとする。 - ベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズであって、
前記眼鏡レンズの屈折面の少なくとも一つの屈折面の曲面として、この屈折面の横断面曲線を水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面で構成し、前記横断面曲線として、耳側から鼻側に向かうにしたがって次第に曲率が大きくなる曲線を用いたことを特徴とするベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズ。
ただし、前記横断面曲線とは、レンズ中心点を通る水平面とレンズ面とが交わる曲線をいい、前記水平回転軸とは、前記横断面曲線のレンズ中心点における接線に平行であってかつこの接線と回転半径だけ離れた水平面内の直線をいうものとする。 - 前記眼鏡レンズの少なくとも一つの屈折面の曲面は、前記回転半径を前記屈折面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径と異なるようにして、前記屈折面の横断面曲線を前記水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面を用いたことを特徴とする請求項７に記載のベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズ。
- 前記眼鏡レンズ前面である凸面の曲面は、前記回転半径を前記眼鏡レンズ凸面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径と同じにして前記眼鏡レンズ凸面の横断面曲線を前記水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面で構成され、
前記眼鏡レンズ後面である凹面の曲面は、前記回転半径を前記眼鏡レンズ凹面の横断面曲線のレンズ中心点におけるカーブ値の曲率半径と異なる半径にして前記眼鏡レンズ凹面の横断面曲線を水平回転軸の回りに回転させたときに描かれる曲面で構成されていることを特徴とする請求項７に記載のベンディング角を有するフレームに用いる眼鏡レンズ。
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