JP4996006B2

JP4996006B2 - 累進屈折力眼鏡レンズ

Info

Publication number: JP4996006B2
Application number: JP2000311535A
Authority: JP
Inventors: 和雄牧野; 則夫河井; 尚幸長谷
Original assignee: Itoh Optical Industrial Co Ltd
Current assignee: Itoh Optical Industrial Co Ltd
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2020-10-12
Also published as: JP2002122825A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズの上部に遠用度数領域、同下部に近用度数領域、そして両領域の間に累進度数領域を設けた累進屈折力眼鏡レンズに関する。
【０００２】
【背景技術】
累進屈折力眼鏡レンズは必要な光学特性を得るためにレンズ面の曲率を変えて累進屈折面を創成している。
【０００３】
この累進屈折面は、遠用度数領域（遠用領域）、累進度数領域（累進領域）、近用度数領域（近用領域）などを光学的に滑らかな面でもって接続する必要がある。このため、少なくとも２次微分可能な関数により表現されることが求められる。
【０００４】
公知の数学的な表現方法を大別すると２通りある。
【０００５】
第１の方法は、立体的な面を表す３次元の関数、例えば、高次の多項式が使用され、関数中に遠用度数領域、累進度数領域、近用度数領域などを形成し、パラメータにより必要な累進屈折面を創成する。
【０００６】
この方法では、関数の選択、パラメータの配置と設定がキーポイントであり、安定した光学性能の累進屈折面が得られるが、使用された関数により設計の自由度が制約され易い。
【０００７】
第２の方法は、座標値などで与えられた点群を滑らかにつないで自由曲面を創成するものである。このような点群をつなぐために２次微分可能な双３次スプラインなどが使用される。
【０００８】
この方法は、非常に自由度が高い反面、設計そのものが収束が付かなくなって駄目になることもあるが、種々のバリエーションが得られるので、最近はコンピュータの能力の進歩と合いまってこの方法を採用するメーカーが増えてきている。
【０００９】
一方、累進屈折力眼鏡レンズ開発の歴史は、像のゆがみ、揺れそしてボケの改良であると言っても過言ではない。
【００１０】
これらは全て累進屈折力眼鏡レンズであるが故に発生する問題である。ゆがみと揺れは垂直方向と水平方向の像の拡大率の差によって引き起こされる。
【００１１】
従来、遠用（度数）領域においては主子午線から離れるに従って曲率を強くし、逆に近用（度数）領域においては主子午線から離れるに従って曲率を弱く（非球面化）して遠用度数領域の屈折面曲率と近用度数領域の屈折面曲率の差を周辺部で小さくすることで改良していた（特公昭４９−３５９５、同５２−２０２１１公報等参照）。
【００１２】
これは従来に比較して、遠用度数領域と近用度数領域は狭くなったが、周辺部における像の曲がりを少なくすることが出来た。
【００１３】
また、遠用度数領域と近用度数領域の各屈折面を略球面で構成して光学的に広い遠用度数領域と近用度数領域を得、さらに、周辺部の残留非点収差の主軸Ｌ方向を水平方向と垂直方向に分化することで像の揺れを若干改良した累進屈折力眼鏡レンズがある（特公昭５７−５３５７０号公報等参照）。
【００１４】
さらに、累進屈折面を一つの関数としてとらえることにより、面形状を滑らかにするとともに非点収差を減少し、像の揺れを著しく少なくした累進屈折力眼鏡レンズがある（特公平６−８０４４７・６−８０４４８号公報等参照）。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
累進屈折力眼鏡レンズの設計において、中心線の左右で対称形に設計し、処方に基づいて目の右側（Ｒ）と左側（Ｌ）に分けて使用する、所謂「対称設計」と予め目の輻輳に合わせて中心線の左右で非対称に設計する、所謂「非対称設計」に分類される。ここで、「輻輳」とは、「眼前の一点に視線を集中させるために両眼が内転する機能のこと」をいう。
【００１６】
対称設計の場合、処方により輻輳に合わせて内寄せするために、装用時に中心線の左右で（水平方向の）非点収差や加入度が異なり、特に鼻側が上方にせり上がって見にくい欠点がある（図１８(a) 参照）。
【００１７】
一方、非対称設計の場合、予め内寄せして設計されているので中心線の左右（水平方向）で非点収差や加入度が同じで、水平方向に視線を振っても像のゆがみが同等で、揺れが少ない利点がある（図１８(b) 参照）。
【００１８】
しかし内寄せした為に、中心線の左右で等高非点収差線の密度が異なり、両眼視した時、左右のレンズの両眼視野における等高非点収差線が交差して、像ボケの程度が異なる欠点も発生する。
【００１９】
このような場合、単レンズのみでなく、両眼視による「融像」を考慮して設計しないと非対称設計の利点が生かされない。ここで、「融像」とは、「左右の目に入った外界の同一物体の像を一つに重ね合わせる機能のこと」をいう。
【００２０】
他方、高次のべき乗関数を使用する設計方法は、先に述べたように自由度は少ないが光学的な滑らかさと安定性は非常に優れている。
【００２１】
しかし、この方法で累進屈折面の中心線に対して左右非対称にすることは非常に難しい。それは、高次のべき乗関数が偶数次項のみからなる関数（偶関数）である場合、非常に安定性がよく、対称設計には適している。べき乗関数が奇数次項を含む場合、不安定で発散しやすいとされている。
【００２２】
本発明は、従来の上記不具合を解消するためになされたもので、広い遠用度数領域と安定した累進度数領域および近用度数領域の得られる累進屈折力眼鏡レンズを提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記にかんがみて、鋭意開発に努力をする過程で、十分に優れた累進屈折面を得るために、光学的な滑らかさの得られる高次のべき乗関数による方法を選択すればよい、及び、さらには非対称化するために敢えて奇数次項を含むべき乗関数を採用すればよいことを見出して、下記構成の累進屈折力眼鏡レンズに想到した。
【００２４】
レンズの上部に遠用度数領域、同下部に近用度数領域、そして両領域の間に累進度数領域を設けた累進屈折面をレンズ前面又はレンズ後面に備え、輻輳を考慮して近用度数領域を鼻側に内寄せした、中心線の左右で非対称である累進屈折力眼鏡レンズにおいて、
累進屈折面を、直交座標系において、Ｚ＝Ｆ（Ｘ，Ｙ）として与えられるＺを連続的に結び付けた下記一般式で表される面としたとき、ｎ＝８〜２０の範囲から選択されるｎ次のべき乗関数であって、Ｘの奇数次項とＹの奇数次項とを含むべき乗関数で構成されていることを特徴とする累進屈折力眼鏡レンズ。
【００２５】
【数１】

【００２７】
通常、非球面のべき乗関数の次数ｎ＝１１〜１５の範囲から選択することが望ましい。
【００２８】
【構成の詳細な説明】
以下、本発明の累進屈折力眼鏡レンズの構成について説明をする。
【００２９】
本実施形態の累進屈折力眼鏡レンズは、累進屈折面の各部分を滑らかな面でつないで創成するのではなく、累進屈折面（累進面）全体を一つの高次のべき乗関数（ｎ次関数）で構成してものである。すなわち、累進屈折面を、直交座標系において、Ｚ＝Ｆ（Ｘ，Ｙ）として与えられるＺを連続的に結び付けた下記一般式で表される面としたとき、ｎ＝８〜２０（望ましくは１１〜１５）のｎ次のべき乗関数で構成したものとする。
【００３０】
【数１】

累進屈折面の形状の決定は被装用眼の回旋点を通過する光線についての非点収差の評価に基づき、像の揺れ、屈折面の滑らかさに関しては球面収差のスポットに基づいてそれぞれ行う。
【００３１】
以下に、図例に基づいて、具体的に説明する。
【００３２】
本発明に係る累進屈折力眼鏡レンズの累進屈折面１２は、図１に模式的に示す如く、レンズＬの上部に遠用度数領域１４、同下部に近用度数領域１６、そして両領域の間に累進度数領域１８を設けたものである。
【００３３】
通常、図２(a) に示す如く、累進屈折面１２はレンズＬの前側屈折面（レンズ前面）として構成し、後側屈折面（レンズ後面）は球面２０又はトロイダル面として構成する。レンズＬの球面屈折力、乱視屈折力および乱視軸角度は後側屈折面により決定される。逆に、図２(b) に示す如く、乱視屈折面を含む累進屈折面１２を後側屈折面（レンズ後面）とし、球面２０を前側屈折面（レンズ前面）としてもよい。
【００３４】
累進屈折面を一つの関数として表現することの利点は、面形状を滑らかにし、非点収差を少なくして像の揺れを押さえることを可能にすることである。しかし、関数の次数が小さい（１０次未満さらには８次未満）と非点収差が多く発生し易くなる。この点を留意することは重要である。
【００３５】
対称設計においては、通常、べき乗関数の発散を避けるため偶数次項のみからなる偶関数を使用するが、非対称化するためには奇数次項も含めたべき乗関数とする。それ故、１０次程度の次数でも、偶数次項のみ（偶関数）の場合の２０次に匹敵する光学的な滑らかさを持つ累進形状が得られる。
【００３６】
本発明では、非対称化により、輻輳を考慮した内寄せを行い、対称設計で見られる鼻側での非点収差及び加入度のせり上がりをなくした累進屈折面形状とした（図１８(b) 参照）。
【００３７】
本実施形態では、より幅広い累進度数領域及び近用度数領域を得るために、加入度により累進屈折面を３種類のタイプに分けて設計した。すなわち、低加入度（０．７５〜１．２５）では遠近タイプとして近用度数領域をより広く取れるようにした遠近重視型、中加入度（１．５０〜２．５０）では安定した各度数領域を有する遠中近のバランス型とした。そして、高加入度（２．７５〜３．５０）では擬似ソフト設計として狭くなりがちな累進度数領域を少しでも広くした。
【００３８】
ここで、擬似ソフト設計とは、非点収差の一部を遠用度数領域まで広げて非点収差等高線の密度を下げる、いわゆるソフト設計（図１９(a) 参照）に類似した設計をいう。なお「ソフト設計」に対する語は「ハード設計」であり、非点収差がほとんど遠用度数領域まで広がっておらず等非点収差線の密度が大きいものをいう（図１９(b) 参照）。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいてより詳細に説明する。
【００４０】
各実施例（累進屈折力眼鏡レンズ）の評価に当たって、像のボケ、像のゆがみそして像の揺れの３項目を対象とし、その評価方法はそれぞれ、［１］非点収差の分布、［２］格子像、そして［３］スポットダイヤグラムとした。以下に各方法を説明する。
【００４１】
［１］非点収差の分布
図３のような累進屈折力眼鏡レンズＬを装用した眼球Ｅを模式的に考え、被装用眼Ｅの回旋点Ｑを通過する光線について非点収差を計算する。
【００４２】
すなわち、図４のように屈折波面の入射断面とそれに垂直な方向の最終面の射出点からの各像距離Ｆｓ、Ｆφの逆数の差として非点収差量を得る。非点収差量が小さい程、像のボケが少ない。
【００４３】
非点収差＝（１／Ｆｓ−１／Ｆφ）×１，０００
［２］格子像
図５のような格子３０を累進屈折力眼鏡レンズＬの前方に置き、明視距離Ａから格子３０を見ると、累進屈折レンズＬの場合、歪んだ格子３１が見られる。この歪んだ格子３１の歪み具合から評価する。
【００４４】
ここで「明視距離」とは、「目が疲労せずに明視できる距離。正常眼では約２５センチメートル。」（「広辞苑第三版」岩波書店刊）。
【００４５】
［３］スポットダイヤグラム
図６のように、５０φの平行光線３２を累進屈折力眼鏡レンズＬに入射させ、レンズＬの後面の５００mmの所でそのスポットダイヤグラムを見て評価する。集光状態に偏りが多く、光線本数の密度の高低差が大きく、双葉型のパターンが明瞭に現れるほど像の揺れは大きい（図１０及び図１１参照）。
【００４６】
＜実施例１＞
図８は本実施例による右目用の累進屈折力眼鏡レンズの非点収差等高線図である。本実施例の条件設定及びファクターを表１に示す。
【００４７】
従来例（図７）は、本実施例のファクターの内、べき乗関数の次数のみを２０次としたものである。
【００４８】
【表１】

【００４９】
本実施例と類似の従来例（対称設計）の非点収差等高線図（図８および図７）と比較すると、ほぼ同一の広い遠用度数領域１４を有し、累進度数領域１８と近用度数領域１６は従来例よりも広くなっている。
【００５０】
また、水平方向の分布を比較すると従来例では鼻側が上方へせり出しているのに対して本実施例の場合は左右均等である。
【００５１】
本実施例の場合、格子図（図９）に関しても著しいゆがみも見られない。さらに、スポットダイヤグラム（図１０）も、前に述べた集光状態の偏り、光線本数の密度の高低差も無く、そして双葉型のパターンも見られない。これに対して、従来のスポットダイヤグラム（図１１）は、集光状態の偏り、光線本数の密度の高低差が若干あり、そして双葉型のパターンがはっきりと見られる。
【００５２】
従って、本実施例は、像ボケ、ゆがみの少ない、そして像の揺れも少ない非対称型の累進屈折力眼鏡レンズであると言える。
【００５３】
＜実施例２＞
図１２は本実施例による左目用の累進屈折力眼鏡レンズの非点収差等高線図である。本実施例の条件設定およびファクターを表２に示す。
【００５４】
【表２】

【００５５】
本実施例の非点収差等高線図（図１２）は各度数領域（遠用度数領域１４、近用度数領域１６、累進度数領域１８）に関して十分に広く、水平方向についても全く問題が見られない。
【００５６】
一方、格子図（図１３）に関しても全くゆがみも見られないのに等しい。さらに、スポットダイヤグラム（図１４）も集光状態の偏り、光線本数の密度の高低差も無く、双葉型のパターンも見られない。
【００５７】
従って、本実施例は、像ボケの少ない、ゆがみの少ない、そして像の揺れも少ない非対称型の累進屈折力眼鏡レンズであると言える。
【００５８】
本実施例は、べき乗関数の次数ｎ＝１１次と、実施例１より２次低くしたが、図１１〜１３から分かるように何ら低い次数の影響は見られない。すなわち、上記の如く、十分な広さの累進度数領域及び近用度数領域が形成される。
【００５９】
＜実施例３＞
図１５は本実施例による右目用の累進屈折力眼鏡レンズの非点収差等高線図である。本実施例の条件設定およびファクターを表３に示す。
【００６０】
【表３】

【００６１】
本実施例の非点収差等高線図（図１５）は各度数領域（遠用度数領域１４、近用度数領域１６、累進度数領域１８）に関して十分に広く、水平方向についても全く問題が見られない。
【００６２】
一方、格子図（図１６）に関しても著しいゆがみは見られない。さらに、スポットダイヤグラム（第１７図）も集光状態の偏り、光線本数の密度の高低差も無く、双葉型のパターンも見られない。
【００６３】
従って、本実施例は、像ボケの少ない、ゆがみの少ない、そして像の揺れも少ない非対称型の累進屈折力眼鏡レンズであると言える。
【００６４】
本実施例は、べき乗関数の次数ｎ＝１５と、実施例１より二次高くしたが、図１５〜１７から分かるように、何ら次数の影響は見られない。すなわち、光学的な滑らかさが失われていない。累進面の光学的な滑らかさを失わないために、この程度の次数で光学設計できることは重要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】累進屈折面の分割図
【図２】累進屈折面の構成説明図
【図３】非点収差による評価方法の説明図
【図４】非点収差による評価方法の説明図（２）
【図５】格子像による評価方法の説明図
【図６】スポットダイヤグラムによる評価方法の説明図
【図７】従来例の非点収差等高線図
【図８】実施例１の非点収差等高線図
【図９】同じく格子像
【図１０】同じくスポットダイヤグラム
【図１１】従来例のスポットダイヤグラム
【図１２】実施例２の非点収差等高線図
【図１３】同じく格子像
【図１４】同じくスポットダイヤグラム
【図１５】実施例３の非点収差等高線図
【図１６】同じく格子像
【図１７】同じくスポットダイヤグラム
【図１８】累進屈折面の対称設計(a) と非対称設計(b) とのモデル比較図
【図１９】累進屈折面のソフト設計(a) とハード設計(b) とのモデル比較(b)
【符号の説明】
１２累進屈折面
１４遠用度数領域
１６近用度数領域
１８累進度数領域
Ｌ（累進屈折力）眼鏡レンズ
Ｅ眼球
Ｑ回旋点

Claims

レンズの上部に遠用度数領域、同下部に近用度数領域、そして両領域の間に累進度数領域を設けた累進屈折面をレンズ前面又はレンズ後面に備え、輻輳を考慮して近用度数領域を鼻側に内寄せした、中心線の左右で非対称である累進屈折力眼鏡レンズにおいて、前記累進屈折面を、直交座標系において、Ｚ＝Ｆ（Ｘ，Ｙ）として与えられるＺを連続的に結び付けた下記一般式で表される面としたとき、ｎ＝８〜２０の範囲から選択されるｎ次のべき乗関数であって、Ｘの奇数次項とＹの奇数次項とを含むべき乗関数で構成することを特徴とする累進屈折力眼鏡レンズ。
前記累進屈折面のべき乗関数の次数ｎが、ｎ＝１１〜１５の範囲から選択されることを特徴とする請求項１記載の累進屈折力眼鏡レンズ。
加入度により前記累進屈折面のタイプを変えた請求項１又は２記載の累進屈折力眼鏡レンズ。