JP6400552B2 - Design method for eyeglass lenses - Google Patents
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Description
この発明は眼鏡用レンズの設計方法に関し、特に非球面形状の屈曲面を備えた眼鏡用レンズの設計方法に関する。 The present invention relates to a method for designing a spectacle lens, and more particularly, to a method for designing a spectacle lens having an aspherical curved surface.
従来の球面設計の眼鏡用レンズにおいては、レンズ度数(屈折力)が大きい場合にレンズの縁厚が厚くなり、レンズが重くなるとともに見栄えが悪くなってしまう問題がある。
このような問題を解消するため、眼鏡用レンズの前面側の屈曲面と後面側の屈曲面の少なくとも何れか一面を非球面化して、レンズ中心部の領域で所定の光学性能を有する一方で、その外側の領域でレンズを薄く形成して、レンズの薄さと光学性能との両立を図るようになした眼鏡用レンズが提案されている。
A conventional spectacle lens with a spherical design has a problem that when the lens power (refractive power) is large, the edge thickness of the lens increases, and the lens becomes heavier and worse in appearance.
In order to solve such a problem, at least one of the bent surface on the front surface side and the bent surface on the rear surface side of the spectacle lens is aspherical, and has a predetermined optical performance in the region of the lens center portion, A spectacle lens has been proposed in which a lens is formed thin in the outer region so as to achieve both the thinness of the lens and the optical performance.
例えば下記特許文献1に記載の眼鏡用レンズでは、レンズ中心部に位置するコンフォートゾーンとその外側に位置するスタイリッシュゾーンとを設け、コンフォートゾーンにおいて平均屈折力誤差及び非点収差の値が小さくなるように設定し、レンズ中央部でのスッキリとした視界を確保する一方、スタイリッシュゾーンでは非点収差の補正を優先し平均屈折力誤差を容認する設計を行なうことでレンズ周辺部の厚みを抑えスタイリッシュな外観を確保するようになした点が開示されている。 For example, in the spectacle lens described in Patent Document 1 below, a comfort zone located at the center of the lens and a stylish zone located outside the lens are provided so that the average refractive power error and astigmatism values are reduced in the comfort zone. While ensuring a clear field of view at the center of the lens, the stylish zone has a design that allows for astigmatism correction and accepts the average refractive power error, reducing the thickness of the lens periphery and stylish. The point which came to secure an external appearance is disclosed.
上記特許文献1に記載のもののように、光学性能とレンズの薄さとをバランスさせるためには、眼鏡用レンズに複数の領域を設けて、各領域ごと異なる機能を付与できるように前面側の屈曲面と後面側の屈曲面の少なくとも何れか一面を非球面で構成することが考えられる。
しかしながら非球面レンズの形状を特定するために用いる非球面の式は、使用するパラメータの数が多く、レンズ内に設定した各領域において要求される光学性能を満たした上でレンズ厚を薄くするように各パラメータを最適化するのは難しい。
本発明は以上のような事情を背景とし、光学性能とレンズの薄さとを良好にバランスさせることが可能な眼鏡用レンズの設計方法を提供することを目的としてなされたものである。
In order to balance the optical performance and the thinness of the lens as described in Patent Document 1, a plurality of regions are provided in the spectacle lens, and the front side bends so that different functions can be given to each region. It is conceivable that at least one of the surface and the bent surface on the rear surface side is formed of an aspherical surface.
However, the aspherical formula used to specify the shape of the aspherical lens uses a large number of parameters, so that the lens thickness is reduced after satisfying the optical performance required in each region set in the lens. It is difficult to optimize each parameter.
The present invention has been made for the purpose of providing a spectacle lens design method capable of satisfactorily balancing optical performance and lens thinness against the background described above.
而して請求項1の設計方法は、前面側の屈曲面と後面側の屈曲面の少なくとも何れか一面が非球面で構成され、レンズ中心部に形成された眼球の回旋角が0度〜30度の範囲の第1領域と、該第1領域の外側で眼球の回旋角が45度以下の範囲に形成された第2領域と、該第2領域の外側でレンズ縁部を含む第3領域と、を有し、前記第1領域及び第2領域にそれぞれ満たすべき光学性能を規定した眼鏡用レンズの設計方法であって、(a)前記前面側及び後面側の屈曲面が何れも球面形状と仮定して行う球面設計にて、前記前面側の屈曲面のベースカーブを変化させて光学性能のシミュレーションを行い、それらベースカーブと光学性能との関係に基づいて該ベースカーブの値を設定するベースカーブ設定ステップと、(b)非球面の屈曲面形状を特定するための下記非球面の式(1)に含まれる複数のパラメータのうち、頂点曲率半径を前記ベースカーブの値を用いて算出し、算出された該頂点曲率半径の数値を反映させた下記非球面の式(1)を用いてシミュレーションを行い、前記第1領域において平均度数誤差が±0.50ディオプタ以内且つ非点収差が±0.25ディオプタ以内で、前記第2領域において非点収差が±0.50ディオプタ以内であるとともに、前記第2領域の外周端に相当する回旋角の位置でのプリズム減少率が5%以上で、同じベースカーブの値を用いて球面設計を行なったレンズに比べて、マイナスレンズの場合、レンズ縁部での縁厚減少率が5%以上、プラスレンズの場合、レンズ中心での中心厚減少率が5%以上となるように、残りのパラメータの数値を設定する非球面形状設定ステップと、を備え、下記非球面の式(1)を用いて、前記第1領域から第3領域を含む非球面の形状を求めることを特徴とする。
Thus, according to the design method of the first aspect, at least one of the front-side bent surface and the rear-side bent surface is formed of an aspheric surface, and the rotation angle of the eyeball formed at the center of the lens is 0 degree to 30 degrees. A first region in a range of degrees, a second region formed outside the first region in a range where the rotation angle of the eyeball is 45 degrees or less, and a third region including a lens edge outside the second region And a spectacle lens design method in which optical performance to be satisfied in each of the first region and the second region is defined, wherein (a) the bent surfaces on the front side and the rear side are both spherical shapes In the spherical design performed under the assumption that the base curve of the bent surface on the front side is changed, the optical performance is simulated, and the value of the base curve is set based on the relationship between the base curve and the optical performance. A base curve setting step; and (b) an aspheric bent surface shape. Of the plurality of parameters included in the following aspherical expression (1) for specifying the vertex curvature radius, the vertex curvature radius is calculated using the value of the base curve, and the calculated numerical value of the vertex curvature radius is reflected. A simulation is performed using the following aspherical expression (1) , and the average power error is within ± 0.50 diopters and the astigmatism is within ± 0.25 diopters in the first region, and the astigmatism in the second region. Spherical design was performed using the same base curve value with an aberration within ± 0.50 diopter and a prism reduction rate of 5% or more at the rotation angle corresponding to the outer peripheral edge of the second region. Compared to the lens, in the case of the minus lens, the edge thickness reduction rate at the lens edge is 5% or more, and in the case of the plus lens, the remaining thickness of the parameters is set so that the center thickness reduction rate at the lens center is 5% or more . number And a non-spherical shape setting step of setting a using equation (1) below aspheric, and obtains the aspheric shapes including a third region from the first region.
請求項2は、請求項1において、下記式(2)を満たすように前記ベースカーブの値を設定することを特徴とする。
BC2≦BC≦BC1 ・・・式(2)
ここでBC:ベースカーブ、n:屈折率、D:頂点屈折力、
BC1=(n−1)×(−0.00127D3−0.00834D2+0.941D+12.57)、
BC2=(n−1)×(0.00091D3+0.03928D2+0.613D+3.89)
A second aspect is characterized in that, in the first aspect, the value of the base curve is set so as to satisfy the following formula (2).
BC 2 ≦ BC ≦ BC 1 Formula (2)
Where BC: base curve, n: refractive index, D: vertex power,
BC 1 = (n−1) × (−0.00127D 3 −0.00834D 2 + 0.941D + 12.57),
BC 2 = (n−1) × (0.00091D 3 + 0.03928D 2 + 0.613D + 3.89)
請求項3は、請求項1,2の何れかにおいて、前記眼鏡用レンズが取り付けられる眼鏡用フレームの玉型の大きさに対応して前記第2領域の大きさを変化させ、該玉型内に前記第3領域を5mm以上設けるように設計することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in any one of the first and second aspects, the size of the second region is changed corresponding to the size of the target lens shape of the spectacle frame to which the spectacle lens is attached. The third region is designed to be provided with a thickness of 5 mm or more.
請求項4は、請求項1,2の何れかにおいて、前記眼鏡用レンズの頂点屈折力の強度の絶対値が所定の範囲内である場合に、該絶対値が大きくなるに従って、前記第2領域の大きさが漸次小さくなるように設計することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first and second aspects, when the absolute value of the vertex power of the spectacle lens is within a predetermined range, the second region increases as the absolute value increases. It is characterized by designing so that the magnitude | size of becomes small gradually.
本発明の適用対象である眼鏡用レンズは、レンズ中心部に形成された眼球の回旋角が0度〜30度の範囲の第1領域と、第1領域の外側で眼球の回旋角が45度以下の範囲に形成された第2領域と、第2領域の外側でレンズ縁部を含む第3領域と、を有するものである。
光学性能とレンズの薄さとをバランスよく両立させるためには、以下で述べるようにこれら第1領域から第3領域の各領域ごとにそれぞれ満たすべき機能を規定することが望ましい。
The spectacle lens to which the present invention is applied has a first region in which the rotation angle of the eyeball formed in the center of the lens is in the range of 0 degrees to 30 degrees, and a rotation angle of the eyeball outside the first region is 45 degrees. It has the 2nd field formed in the following ranges, and the 3rd field including a lens edge outside the 2nd field.
In order to achieve a good balance between optical performance and lens thickness, it is desirable to define functions to be satisfied for each of the first to third regions as described below.
一般に人間の視野において、視力や色弁別に優れ高精度な情報受容が可能な中心視野領域は5度以内とされ、この領域は弁別視野と呼ばれている。
また眼球運動だけで瞬時に情報受容できる領域は、水平約30度(左右各±15度)、垂直約20度(上8度、下12度)の範囲とされ、この領域は有効視野と呼ばれている。
これら弁別視野及び有効視野を含み、対象物の細かな構造の識別が要求される本発明の第1領域においては、特に平均度数誤差及び非点収差を所定範囲内に抑えることが有効である。このようにすることで正面視及び側方視におけるボケを感じにくくして瞬時にピントを合わせることができる。
In general, in the human visual field, the central visual field region that can receive information with high accuracy and high accuracy according to visual acuity and color discrimination is set within 5 degrees, and this region is called a discrimination visual field.
The area where information can be received instantaneously only by eye movement is a range of about 30 degrees horizontally (± 15 degrees each on the left and right) and about 20 degrees vertically (up 8 degrees, down 12 degrees). This area is called an effective visual field. It is.
In the first region of the present invention, which includes the discrimination visual field and the effective visual field and requires the fine structure identification of the object, it is particularly effective to suppress the average power error and astigmatism within a predetermined range. By doing so, it is possible to make it difficult to feel blur in front view and side view and to focus instantly.
一方、水平30度〜90度、垂直20度〜70度の範囲は、眼球及び頭部の運動により無理なく情報を受容できる領域で安定注視野と呼ばれている。この領域では対象物の細かな構造の識別は困難であるが像の歪曲は認知される。
主にこの安定注視野を含む本発明の第2領域においては、特に非点収差とともにプリズム値を所定範囲内に抑えることが有効である。これにより眼鏡用レンズの歪曲収差を低減することができ、揺れや歪みを大幅に抑えることができる。
また頭部を動かしたときに像が大きく変形することがなくなるため、目標の対象物に視線を合わせやすくなる。
また目や頭を動かしても揺れや歪みを感じにくくなるため、良好な掛け心地を提供することができる。
On the other hand, the range of 30 to 90 degrees in the horizontal direction and 20 to 70 degrees in the vertical direction is called a stable gaze field in an area where information can be received without difficulty by the movement of the eyeball and head. In this region, it is difficult to identify the fine structure of the object, but image distortion is recognized.
In the second region of the present invention mainly including this stable focus field, it is particularly effective to suppress the prism value within a predetermined range together with astigmatism. Thereby, the distortion aberration of the spectacle lens can be reduced, and shaking and distortion can be significantly suppressed.
Further, since the image is not greatly deformed when the head is moved, the line of sight is easily aligned with the target object.
Moreover, since it becomes difficult to feel shaking and distortion even if the eyes and head are moved, it is possible to provide a good comfort.
他方、人間の視野は90度(±45度)を越えると情報識別力が更に低くなり、刺激の存在が分かる程度となる。
このため主に眼球の回旋角が45度を超える領域で構成される本発明の第3領域においては、特に光学性能は規定せず、この第3領域をレンズの厚みを薄くするための領域とすることが有効である。即ちこのような第3領域を設定することで、マイナスレンズにおいては球面設計のレンズに比べてレンズ縁部の厚みを薄くすることができ、プラスレンズにおいてはレンズ縁部の厚みを同じとした場合レンズ中心厚を球面設計のレンズに比べて薄くすることができる。
On the other hand, when the human visual field exceeds 90 degrees (± 45 degrees), the information discriminating power is further lowered, and the presence of the stimulus can be recognized.
For this reason, in the third region of the present invention mainly composed of a region where the rotation angle of the eyeball exceeds 45 degrees, the optical performance is not particularly defined, and this third region is defined as a region for reducing the thickness of the lens. It is effective to do. That is, by setting such a third region, the thickness of the lens edge can be reduced in the minus lens compared to the spherical design lens, and the thickness of the lens edge in the plus lens is the same. The lens center thickness can be made thinner than a spherical design lens.
例えば第2領域において歪曲収差等の光学性能を向上させるためには、後述するように深い(曲率の大きい)ベースカーブを採用することが望ましいが、深いベースカーブではレンズが厚くなってしまう問題が生じる。しかるに第2領域の外側にレンズの厚みを薄くするための第3領域を設けることで深いベースカーブによる良好な光学性能とレンズの薄形化の両立を図ることができる。 For example, in order to improve optical performance such as distortion in the second region, it is desirable to adopt a deep (curvature) base curve as described later, but there is a problem that the lens becomes thick in the deep base curve. Arise. However, by providing the third region for reducing the thickness of the lens outside the second region, it is possible to achieve both good optical performance due to a deep base curve and thinning of the lens.
本発明では、非球面の屈曲面形状を特定するため、以下の非球面の式(1)を利用する。
しかしながら非球面の式(1)は、使用するパラメータの数が多く、レンズ内の第1領域及び第2領域にて規定した光学性能を満たした上でレンズ厚が薄くなるように各パラメータを最適化するのは難しい。
そこで本発明では上記パラメータのうち頂点曲率半径を優先して設定し、その後残りの非球面係数を設定する。
However, the aspherical expression (1) uses a large number of parameters, and each parameter is optimized so that the lens thickness is reduced after satisfying the optical performance defined in the first and second regions in the lens. It is difficult to make.
Therefore, in the present invention, the vertex curvature radius is set with priority among the above parameters, and then the remaining aspheric coefficients are set.
具体的には前面側及び後面側の屈曲面が何れも球面形状と仮定して行う球面設計にて、前面側の屈曲面のベースカーブを異ならせたシミュレーションを行い、ベースカーブと光学性能との関係を求め、この関係に基づいて光学性能に優れたベースカーブの値を設定する。
そしてこのベースカーブの値を用いて上記式(1)における頂点曲率半径Rを算出する。
尚、頂点曲率半径Rは、前面側の頂点曲率半径をR1、後面側の頂点曲率半径をR2とすると、それぞれ以下の式(3)、式(4)を用いて算出することができる。
And the vertex curvature radius R in said Formula (1) is calculated using the value of this base curve.
The vertex curvature radius R can be calculated by using the following equations (3) and (4), where R 1 is the vertex curvature radius on the front surface side and R 2 is the vertex curvature radius on the rear surface side. .
次に算出された頂点曲率半径Rの値を反映させた前記非球面の式(1)を用いてシミュレーションを行い、非球面レンズの面形状を特定するために必要な残りのパラメータ、即ち非球面係数の値を設定する。 Next, simulation is performed using the aspherical expression (1) reflecting the calculated value of the radius of curvature R, and the remaining parameters necessary for specifying the surface shape of the aspherical lens, that is, the aspherical surface Set the coefficient value.
このような手順に基づく本発明の眼鏡用レンズの設計方法では、主としてレンズ中心部に近い第1領域及び第2領域の形状に影響を与える頂点曲率半径Rの値を、光学性能に優れたベースカーブの値を用いて予め設定しておくことで、他の非球面係数設定の際に第1領域及び第2領域の光学性能を維持しつつレンズ厚を薄くできるような非球面係数の最適値を容易に求めることができる。 In the spectacle lens design method of the present invention based on such a procedure, the value of the vertex curvature radius R that mainly affects the shapes of the first region and the second region near the center of the lens is used as a base having excellent optical performance. Optimum value of the aspheric coefficient that can reduce the lens thickness while maintaining the optical performance of the first area and the second area when setting other aspheric coefficients by setting in advance using the value of the curve Can be easily obtained.
本発明では特にベースカーブBCの値が以下の式(2)を満たす場合に、良好な光学性能で且つ薄いレンズを容易に設計することができる(請求項2)。
BC2≦BC≦BC1 ・・・式(2)
ここでBC1=(n−1)×(−0.00127D3−0.00834D2+0.941D+12.57)、
BC2=(n−1)×(0.00091D3+0.03928D2+0.613D+3.89)で、n:屈折率、Dは頂点屈折力、を表す。
In the present invention, particularly when the value of the base curve BC satisfies the following formula (2), it is possible to easily design a thin lens with good optical performance (claim 2).
BC 2 ≦ BC ≦ BC 1 Formula (2)
Where BC 1 = (n−1) × (−0.00127D 3 −0.00834D 2 + 0.941D + 12.57),
BC 2 = (n−1) × (0.00091D 3 + 0.03928D 2 + 0.613D + 3.89), where n is the refractive index and D is the vertex power.
ベースカーブBCの値として例えば上記BC1を超えた値を選択した場合には、レンズの曲率が大きくなり本発明の設計方法に基づいて光学性能と薄型化との両立を図ることが困難となる。このためベースカーブBCの上限値はBC1とするのが望ましい。
一方、ベースカーブBCの値としてBC2を下回る値を選択した場合には、そのBC値で設計した第2領域における最大プリズム量が、上記のBC1の値で球面設計されたレンズの第2領域における最大プリズム量よりも大きくなり、歪曲収差を抑える効果が得られない。このためベースカーブBCの下限値はBC2とするのが望ましい。
When a value exceeding BC 1 is selected as the value of the base curve BC, for example, the curvature of the lens becomes large, and it becomes difficult to achieve both optical performance and thinning based on the design method of the present invention. . For this reason, it is desirable that the upper limit value of the base curve BC is BC 1 .
On the other hand, when a value lower than BC 2 is selected as the value of the base curve BC, the maximum prism amount in the second region designed with the BC value is the second value of the lens designed spherical with the BC 1 value. It becomes larger than the maximum prism amount in the region, and the effect of suppressing distortion is not obtained. Therefore the lower limit value of the base curve BC is desirably a BC 2.
また本発明では、第1領域の外側に形成された第2領域の大きさを変更することが可能である。
例えば使用する眼鏡用フレームに関する情報が得られている場合には、請求項3に従って、眼鏡用レンズが取り付けられる眼鏡用フレームの玉型の大きさに対応して第2領域の大きさを変化させ、玉型内に、レンズの厚みを薄くするための第3領域を5mm以上設けることで、レンズの薄さを使用者に実感させることができる。
Moreover, in this invention, it is possible to change the magnitude | size of the 2nd area | region formed in the outer side of the 1st area | region.
For example, when information about the spectacle frame to be used is obtained, the size of the second region is changed according to the size of the target lens frame to which the spectacle lens is attached according to claim 3. In the target lens shape, by providing the third region for reducing the thickness of the lens by 5 mm or more, the user can feel the thinness of the lens.
一方、眼鏡用フレームに関する情報が得られていない場合には、眼鏡用レンズの第2領域の大きさを頂点屈折力の強度の絶対値に対応して変化させるレンズの設計を行なうことが有効である。
一般に高強度の屈折力を持つレンズにはレンズの厚みが厚くなること、レンズ周縁部での渦、歪みが強く感じられること、他人から見られた時に目が小さく見えたり(プラスレンズの場合は大きく見えたり)する等のデメリットがある。このようなデメリットを軽減するため高強度の(頂点屈折率の強度の絶対値が大きい)レンズを使用する場合は玉型の小さいフレームが選択される場合が多い。このため強度の絶対値が大きいレンズにおいて第2領域が大きい設計を行なうとレンズの第3領域が玉型内に入らなくなってしまうおそれがある。そこで請求項4に従って、レンズの強度の絶対値が所定の範囲内である場合には、絶対値が大きくなるに従って、第2領域の大きさが漸次小さくなるよう設計するのが有効である。
On the other hand, when information about the spectacle frame is not obtained, it is effective to design a lens that changes the size of the second region of the spectacle lens in accordance with the absolute value of the vertex refractive power. is there.
Generally, a lens with high refractive power has a thick lens, strong vortex and distortion at the periphery of the lens, and small eyes when viewed by others (in the case of a plus lens) There is a demerit such as that it looks large). In order to reduce such disadvantages, when using a high-strength lens (the absolute value of the vertex refractive index intensity is large), a frame with a small target lens shape is often selected. For this reason, if the second region is designed to be large in a lens having a large absolute value, the third region of the lens may not enter the target lens shape. Therefore, according to claim 4, when the absolute value of the lens intensity is within a predetermined range, it is effective to design so that the size of the second region gradually decreases as the absolute value increases.
以上のような本発明によれば、光学性能とレンズの薄さとを良好にバランスさせることが可能な眼鏡用レンズの設計方法を提供することができる。 According to the present invention as described above, a method for designing a spectacle lens capable of satisfactorily balancing optical performance and lens thinness can be provided.
次に本発明の実施形態を以下に説明する。
図1は、本実施形態の設計方法における適用対象としての眼鏡用レンズの概略図である。
同図において、10は眼鏡用レンズで、前面側(物体側)の屈曲面12及び後面側(眼球側)の屈曲面14が何れも非球面で構成されている単焦点レンズである。
図1(A)で示すように、この眼球用レンズ(以下単にレンズとする場合がある)10はレンズの中心部に第1領域22、第1領域22の外側に第2領域24、更に第2レンズ24の外側に第3領域26、が形成されている。
Next, embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a schematic diagram of a spectacle lens as an application target in the design method of the present embodiment.
In the figure, reference numeral 10 denotes a spectacle lens, which is a single focus lens in which the front side (object side) bent surface 12 and the rear side (eyeball side) bent surface 14 are both aspherical.
As shown in FIG. 1A, this eyeball lens (hereinafter sometimes referred to simply as a lens) 10 has a first region 22 at the center of the lens, a second region 24 outside the first region 22, and a second region 24. A third region 26 is formed outside the two lenses 24.
図1(B)で示す回旋角αは、レンズ10の光軸P上でレンズ後面側の屈曲面14から距離25mmの位置に眼球中心が配置されている場合の角度を示すもので、レンズ周縁部に向かう程回旋角αの値は大きくなる。
本例では回旋角αが0〜30度の範囲に対応するレンズ上の領域(外径約Φ30mm)を第1領域22、回旋角αが30超〜45度の範囲に対応するレンズ上の領域(外径約Φ50mm)を第2領域24、回旋角αが45度超〜レンズ縁部の範囲に対応するレンズ上の領域を第3領域26としている。
1B indicates the angle when the center of the eyeball is located at a distance of 25 mm from the bent surface 14 on the rear surface side of the lens 10 on the optical axis P of the lens 10. The value of the rotation angle α increases as it goes to the part.
In this example, the region on the lens corresponding to the rotation angle α in the range of 0 to 30 degrees (outer diameter of about Φ30 mm) is the first region 22, and the region on the lens corresponding to the rotation angle α in the range of more than 30 to 45 degrees. The second region 24 is an outer diameter (approximately Φ50 mm), and the third region 26 is a region on the lens corresponding to the range of the rotation angle α exceeding 45 degrees to the lens edge.
第1領域22は眼鏡使用者の使用頻度が高い領域であり、正面視、側方視においてボケを感じにくく瞬時にピントを合わすことができるように、平均度数誤差と非点収差を低く抑える必要がある。
本例では第1領域22における平均度数誤差が±0.50ディオプタ(以降”D”とする場合がある)以内、また非点収差が±0.25D以内となるように設計されている。
The first region 22 is a region where the frequency of use by the eyeglass user is high, and it is necessary to keep the average power error and astigmatism low so that the focus can be focused instantly with less blur in front view and side view. There is.
In this example, the average power error in the first region 22 is designed to be within ± 0.50 diopter (hereinafter sometimes referred to as “D”), and the astigmatism is designed to be within ± 0.25 D.
ここで平均度数誤差とは、回旋角αに対応したレンズ10の位置における半径方向(メリジオナル方向)の屈折力と周方向(サジタル方向)の屈折力との平均である平均度数と、レンズ中心(回旋角0度)における頂点屈折力との差である。
また非点収差は、回旋角αに対応したレンズ10の位置における半径方向(メリジオナル方向)の屈折力と周方向(サジタル方向)の屈折力との差である。
Here, the average power error is an average power that is an average of the refractive power in the radial direction (meridional direction) and the refractive power in the circumferential direction (sagittal direction) at the position of the lens 10 corresponding to the rotation angle α, and the lens center ( This is the difference from the vertex power at a rotation angle of 0 degrees.
Astigmatism is the difference between the refractive power in the radial direction (meridional direction) and the refractive power in the circumferential direction (sagittal direction) at the position of the lens 10 corresponding to the rotation angle α.
一方、第1領域22の外側に位置する第2領域24は、回旋角αが30°を超える領域であるため、通常対象物の細かな構造の識別には使用されない領域である。しかしながら像の歪曲は認知されるため、本例では第2領域24における非点収差を±0.50D以内とするとともに第2領域24の外周端に相当する回旋角α(本例の場合は45度)の位置において、プリズム減少率を5%以上としている。
ここでプリズム減少率は、本実施形態のレンズ10のプリズム値をPZD1、同じベースカーブの球面設計レンズのプリズム値をPZD0とすると、(PZD0−PZD1)/PZD0×100により求めることができる。
On the other hand, the second region 24 located outside the first region 22 is a region whose rotation angle α exceeds 30 °, and is therefore a region that is not normally used for identifying a fine structure of an object. However, since the distortion of the image is recognized, in this example, the astigmatism in the second region 24 is within ± 0.50 D, and the rotation angle α corresponding to the outer peripheral edge of the second region 24 (45 in this example). At the position (degree), the prism reduction rate is set to 5% or more.
Here, the prism reduction rate is obtained by (PZD 0 −PZD 1 ) / PZD 0 × 100, where PZD 1 is the prism value of the lens 10 of this embodiment and PZD 0 is the prism value of the spherical design lens having the same base curve. be able to.
他方、第2領域24の更に外側に位置する第3領域26は、回旋角αが45度を超える領域であるため、人間の視野としては情報識別力が低く、刺激の存在が分かる程度の領域である。
このためこの第3領域26については光学性能について特に規定せず、同じベースカーブの値を用いて球面設計を行なったレンズに比べてレンズの厚みを薄くすることを優先する。具体的にはマイナスレンズの場合レンズ縁部での縁厚減少率を5%以上とし、プラスレンズの場合レンズ中心での中心厚減少率を5%以上とする。
On the other hand, the third region 26 located further outside the second region 24 is a region where the rotation angle α exceeds 45 degrees, so that the information discriminating power is low as a human visual field, and the presence of a stimulus can be recognized. It is.
For this reason, the optical performance of the third region 26 is not particularly defined, and priority is given to reducing the thickness of the lens as compared with a lens that has been designed using the same base curve value. Specifically, in the case of a minus lens, the edge thickness reduction rate at the lens edge is set to 5% or more, and in the case of a plus lens, the center thickness reduction rate at the lens center is set to 5% or more.
このように本例のレンズ10は、第1領域22及び第2領域24においてそれぞれ満たすべき光学性能を規定するとともに,第3領域26については特に光学性能を規定せずレンズの厚みを薄くすることを優先することで、光学性能とレンズの薄さとを良好にバランスさせることができる。 As described above, the lens 10 of this example defines the optical performance to be satisfied in each of the first region 22 and the second region 24, and the third region 26 does not particularly define the optical performance, and the lens thickness is reduced. By giving priority to the optical performance, the optical performance and the lens thickness can be well balanced.
次に眼鏡用レンズ10の設計方法について説明する。
本実施形態では非球面レンズの面形状を下記式(5)、式(6)を用いて求める。
式中のXは光軸Pからの距離(0〜外径/2、単位:mm)、
R1は前面側の頂点曲率半径、R2は後面側の頂点曲率半径(単位:mm)、
k1、a1、b1、c1、d1は前面側の非球面係数、
k2、a2、b2、c2、d2は後面側の非球面係数、である。
Next, a method for designing the spectacle lens 10 will be described.
In the present embodiment, the surface shape of the aspheric lens is obtained using the following formulas (5) and (6).
X in the formula is a distance from the optical axis P (0 to outer diameter / 2, unit: mm),
R 1 is the apex radius of curvature on the front side, R 2 is the apex radius of curvature on the back side (unit: mm),
k 1 , a 1 , b 1 , c 1 , and d 1 are front surface aspheric coefficients,
k 2 , a 2 , b 2 , c 2 , and d 2 are aspherical coefficients on the rear surface side.
本例では上記式(5)、式(6)に含まれる複数のパラメータのうち、先ず頂点曲率半径R1、R2を優先的に算出し、算出された頂点曲率半径の数値を反映させた式(5)、式(6)を用いてシミュレーションを行い、目標とする光学性能及びレンズの厚みが得られるように残りのパラメータ(非球面係数)の数値を設定する。
これにより前面側の屈曲面12及び後面側の屈曲面14が非球面で構成された眼鏡用レンズ10の形状を特定することができる。
以下において、その設計手順を詳しく説明する。
In this example, among the plurality of parameters included in the above formulas (5) and (6), the vertex curvature radii R 1 and R 2 are first calculated preferentially, and the calculated numerical value of the vertex curvature radius is reflected. A simulation is performed using the equations (5) and (6), and the numerical values of the remaining parameters (aspheric coefficient) are set so that the target optical performance and the lens thickness can be obtained.
Thereby, the shape of the spectacle lens 10 in which the front-side bent surface 12 and the rear-side bent surface 14 are aspherical surfaces can be specified.
The design procedure will be described in detail below.
<球面設計における光学性能のシミュレーション>
本例ではレンズの非球面形状の設計に先立って、設計対象となるレンズ度数を有する眼球用レンズが球面形状であると仮定して、球面設計におけるベースカーブ(前面側屈曲面の面屈折力で、単位はDである)の値を変化させて、光学性能(平均度数誤差、非点収差、プリズム値)のシミュレーションを行う。
シミュレーションは後述する光線追跡を用いて行うことができる。
尚、球面レンズの面形状は下記式(7)、式(8)を用いて求めることができる。
式中のXは光軸Pからの距離、R1は前面側の曲率半径、R2は後面側の曲率半径で、これらR1及びR2は先述の式(3)、式(4)で示すようにベースカーブの値に基づいて算出される。
<Simulation of optical performance in spherical design>
In this example, prior to designing the aspherical shape of the lens, it is assumed that the ophthalmic lens having the lens power to be designed has a spherical shape, and the base curve in the spherical design (with the surface refractive power of the bent surface on the front side) , The unit is D), and the optical performance (average power error, astigmatism, prism value) is simulated.
The simulation can be performed using ray tracing described later.
The surface shape of the spherical lens can be obtained by using the following formulas (7) and (8).
In the equation, X is a distance from the optical axis P, R 1 is a curvature radius on the front surface side, R 2 is a curvature radius on the rear surface side, and R 1 and R 2 are the above-described equations (3) and (4). As shown, it is calculated based on the value of the base curve.
図2はレンズ度数S−6.00Dにおいてベースカーブの値を変化させ球面設計における光学性能をシミュレーションした結果の一例を示したものである。
同図で示すように、光学性能(平均度数誤差、非点収差、プリズム値)は、回旋角及びベースカーブの値により変化する。この例では回旋角0〜45度の範囲において、平均度数誤差、非点収差、プリズム値の何れも深いベースカーブ(3.07D又は4.08D)にて良好な結果が得られている。
FIG. 2 shows an example of the result of simulating the optical performance in the spherical design by changing the value of the base curve at the lens power S-6.00D.
As shown in the figure, the optical performance (average power error, astigmatism, prism value) varies depending on the rotation angle and base curve values. In this example, good results are obtained with a deep base curve (3.07D or 4.08D) in all of the average power error, astigmatism, and prism value in the range of the rotation angle of 0 to 45 degrees.
ベースカーブBCを設定するため上記シミュレーションは、下記式(2)の条件を満たす範囲で行なう。
上限値BC1を超えた値を設定してもレンズの厚みを薄くすることが難しく、光学性能と薄型化との両立を図ることが困難となる。また下限値BC2を下回る値を設定しても第2領域24における最大プリズム量が大きくなり、歪曲収差を抑える効果が得られないからである。
BC2≦BC≦BC1 ・・・式(2)
ここでBC:ベースカーブ、n:屈折率、D:頂点屈折力、
BC1=(n−1)×(−0.00127D3−0.00834D2+0.941D+12.57)、
BC2=(n−1)×(0.00091D3+0.03928D2+0.613D+3.89)
In order to set the base curve BC, the above simulation is performed within a range that satisfies the condition of the following formula (2).
Even if a value exceeding the upper limit BC 1 is set, it is difficult to reduce the thickness of the lens, and it is difficult to achieve both optical performance and thickness reduction. Further, even if a value lower than the lower limit value BC 2 is set, the maximum prism amount in the second region 24 becomes large, and an effect of suppressing distortion aberration cannot be obtained.
BC 2 ≦ BC ≦ BC 1 Formula (2)
Where BC: base curve, n: refractive index, D: vertex power,
BC 1 = (n−1) × (−0.00127D 3 −0.00834D 2 + 0.941D + 12.57),
BC 2 = (n−1) × (0.00091D 3 + 0.03928D 2 + 0.613D + 3.89)
<レンズ設計の前提条件設定>
レンズ設計の前提条件として、レンズ度数(頂点屈折力)D、屈折率n、レンズ中心厚CT(単位:mm)、外径(単位:mm)を設定する。
<Prerequisite setting for lens design>
As preconditions for lens design, a lens power (apex refractive power) D, a refractive index n, a lens center thickness CT (unit: mm), and an outer diameter (unit: mm) are set.
<ベースカーブBC値設定>
上記シミュレーションの結果から、設計するレンズのベースカーブBCの値を、式(2)を満たす範囲で設定する。
<Base curve BC value setting>
Based on the result of the simulation, the value of the base curve BC of the lens to be designed is set in a range satisfying the equation (2).
<前面及び後面の頂点曲率半径設定>
上記で設定したベースカーブBCの値を用いて、式(3)、式(4)により、前面側の頂点曲率半径R1及び後面側の頂点曲率半径R2を求める。
<Setting vertex curvature radius on front and rear>
Using the value of the base curve BC set as described above, the vertex curvature radius R 1 on the front surface side and the vertex curvature radius R 2 on the rear surface side are obtained by Equations (3) and (4).
<非球面係数設定>
次に非球面レンズの面形状を特定するため、式(5)、式(6)における必要な残りのパラメータ、即ち非球面係数(k1、a1、b1、c1、d1及びk2、a2、b2、c2、d2)の値を求める。
具体的には、上記で求めた頂点曲率半径R1、R2の値を反映させた非球面の式(5)、(6)を用いてシミュレーションを行い、目標とする光学性能及びレンズの厚みが得られるように非球面係数の数値を設定する。シミュレーションにおいては以下の光線追跡により光学性能の評価を行う。
<Aspheric coefficient setting>
Next, in order to specify the surface shape of the aspheric lens, necessary remaining parameters in the equations (5) and (6), that is, the aspheric coefficients (k 1 , a 1 , b 1 , c 1 , d 1 and k 2 , a 2 , b 2 , c 2 , d 2 ).
Specifically, simulation is performed using the aspherical expressions (5) and (6) reflecting the values of the vertex curvature radii R 1 and R 2 obtained above, and the target optical performance and lens thickness are calculated. The numerical value of the aspheric coefficient is set so that is obtained. In the simulation, the optical performance is evaluated by the following ray tracing.
図3は光線追跡についての説明図である。
同図においてレンズ中心を通る光軸Pの線上で、レンズ10の後面から25mmの位置に眼球20の回旋中心が位置している。
光線追跡は、まず眼球20の回旋中心を通る回旋角αの主光線について考える。
回旋角αで出射された主光線は、部分拡大図で示すようにレンズ後面の入射点において面の法線方向に対し入射角θ1で入射し、その際入射した主光線はレンズ後面でスネルの法則に従い屈折角θ2で屈折する。
レンズ後面で屈折した光は次にレンズ前面に入射し、入射した光はレンズ前面でスネルの法則に従い屈折する。
そしてレンズ前面より出射した主光線は、物体距離500mにあるスクリーンにぶつかる。ここではぶつかったスクリーン上の点を物点とする。
FIG. 3 is an explanatory diagram of ray tracing.
In the drawing, the center of rotation of the eyeball 20 is located 25 mm from the rear surface of the lens 10 on the line of the optical axis P passing through the center of the lens.
In ray tracing, first, a principal ray having a rotation angle α passing through the center of rotation of the eyeball 20 is considered.
As shown in the partially enlarged view, the chief ray emitted at the rotation angle α is incident at an incident angle θ 1 with respect to the normal direction of the surface at the incident point on the rear surface of the lens. Refracts at a refraction angle θ 2 in accordance with the above law.
The light refracted at the rear surface of the lens then enters the front surface of the lens, and the incident light is refracted at the front surface of the lens according to Snell's law.
The chief ray emitted from the front surface of the lens hits the screen at an object distance of 500 m. Here, the point on the screen that was hit is the object point.
次に物点から、主光線とは逆方向の副光線について考える。
副光線は、レンズ前面の主光線通過ポイントを中心とした、光線半径0.1mm上の位置に入射するようにする。
尚、本実施形態のレンズ10は回転軸対象の非球面であるため、図3(B)で示す半径方向と接線方向の2方向だけ考えれば良い。そのため、4本の副光線(上下左右)について考える。
出射した副光線は、スネルの法則に従いレンズ前面→レンズ後面の順に屈折し、主光線と交わる。この主光線と交わる点を焦点とする。
ここで、主光線のレンズ前面の出射点から物点までの距離を前側焦点距離f1(単位:m)、主光線のレンズ後面入射点から焦点までの距離を後側焦点距離f2(単位:m)とすると、下記式(9)で示すようにそれぞれの逆数の和が屈折力P(単位:D)となる。
P=1/f1+1/f2 ・・・式(9)
Next, from the object point, consider the sub-light ray in the direction opposite to the principal ray.
The secondary light beam is made incident at a position on the light ray radius of 0.1 mm, centered on the principal ray passing point on the front surface of the lens.
In addition, since the lens 10 of this embodiment is an aspherical surface targeted for the rotation axis, only the two directions of the radial direction and the tangential direction shown in FIG. Therefore, consider the four sub rays (up, down, left and right).
The emitted secondary light is refracted in the order of the lens front surface → the lens rear surface in accordance with Snell's law, and intersects with the main light beam. The point that intersects with this principal ray is the focus.
Here, the distance from the exit point of the chief ray on the lens front surface to the object point is the front focal length f 1 (unit: m), and the distance from the chief ray rear lens incidence point to the focal point is the rear focal length f 2 (unit). : M), the sum of the reciprocal numbers becomes the refractive power P (unit: D) as shown in the following formula (9).
P = 1 / f 1 + 1 / f 2 Formula (9)
4本の副光線について、式(9)を用いて屈折力を求め、接線方向の2つの屈折力の平均値を接線屈折力Pt、半径方向の2つの屈折力の平均値を半径屈折力Pmとする。
求めたPmとPtから下記式(10)、(11)を用いて、非点収差As(単位:D)と平均度数MP(単位:D)を求める。
As=Pm−Pt ・・・式(10)
MP=(Pm+Pt)/2 ・・・式(11)
尚、第1領域22で規定する平均度数誤差は、回旋角αにおける平均度数MPと頂点屈折力との差である。
For the four sub-rays, the refracting power is obtained by using equation (9), the average value of the two tangential powers is the tangential power Pt, and the average of the two radial powers is the radial power Pm. And
Astigmatism As (unit: D) and average power MP (unit: D) are obtained from the obtained Pm and Pt using the following equations (10) and (11).
As = Pm−Pt (10)
MP = (Pm + Pt) / 2 Formula (11)
The average power error defined by the first region 22 is the difference between the average power MP at the rotation angle α and the vertex power.
プリズム値PZD(単位:△)は、下記式(12)、(13)のように主光線の方向ベクトルAとレンズ前面から出る光線方向ベクトルBのなす角ωから求める。
cosω=A・B/(|A|・|B|) ・・・式(12)
PZD=tanω/100 ・・・式(13)
尚、第2領域24で規定するプリズム減少率は、本実施形態のレンズ10のプリズム値をPZD1、同じベースカーブの球面設計レンズのプリズム値をPZD0とすると、(PZD0−PZD1)/PZD0×100により求めることができる。
The prism value PZD (unit: Δ) is obtained from the angle ω formed by the principal ray direction vector A and the ray direction vector B emitted from the front surface of the lens as in the following equations (12) and (13).
cosω = A · B / (| A | · | B |) (12)
PZD = tan ω / 100 Formula (13)
The prism reduction rate defined in the second region 24 is (PZD 0 -PZD 1 ), where PZD 1 is the prism value of the lens 10 of this embodiment and PZD 0 is the prism value of the spherical design lens of the same base curve. / PZD 0 × 100.
本実施形態では、このようにして光線追跡によって得られた眼球の回旋角αに対する平均度数誤差、非点収差As、プリズム減少率、及び第3領域におけるレンズ厚、が目標値を満足するようになるまで非球面係数の値を変化させながらシミュレーションを行い非球面係数の数値を設定する。 In the present embodiment, the average power error, astigmatism As, prism reduction rate, and lens thickness in the third region obtained by ray tracing in this way with respect to the rotation angle α of the eyeball satisfy the target values. The numerical value of the aspheric coefficient is set by performing simulation while changing the value of the aspheric coefficient until.
このような本実施形態の設計方法によれば、主としてレンズ中心部に近い第1領域22及び第2領域24の形状に影響を与える頂点曲率半径R1、R2の値を、光学性能に優れたベースカーブの値を用いて予め設定しておくことで、残りパラメータである非球面係数設定の際に第1領域22及び第2領域24の光学性能を良好に維持しつつ第3領域26においてレンズ厚を薄くできるような非球面係数の数値を従来よりも容易に求めることができる。
尚、上記設計方法はマイナスレンズを対象として説明を行なったが、プラスレンズにおいては上記と同様の手順で得られた前面側の屈曲面と後面側の屈曲面とを光軸方向に接近移動させることでレンズ中心部の厚みを薄くすることが可能となる。
According to such a design method of the present embodiment, the values of the vertex curvature radii R 1 and R 2 that mainly affect the shapes of the first region 22 and the second region 24 close to the center of the lens are excellent in optical performance. By setting in advance using the value of the base curve, the optical performance of the first region 22 and the second region 24 can be maintained satisfactorily in setting the aspheric coefficient, which is the remaining parameter, in the third region 26. The numerical value of the aspheric coefficient that can reduce the lens thickness can be obtained more easily than in the past.
Although the above-described design method has been described for the minus lens, in the plus lens, the front-side bent surface and the rear-side bent surface obtained by the same procedure as described above are moved closer to each other in the optical axis direction. This makes it possible to reduce the thickness of the central portion of the lens.
[実施例1]
実施例1は、レンズ度数(頂点屈折力)がS−6.00Dで、両面が非球面の屈曲面で構成されたレンズを設計した例である。
具体的なレンズデータは以下の通りである。
頂点屈折力D −6.00D
屈折率n 1.668
設定BC 3.05D
BC1 4.61D
BC2 0.95D
外径 80mm
中心厚CT 1.10mm
非球面係数 k a b c d
前面 1.00 1.57E-07 −6.19E-11 4.52E-14 -1.43E-17
後面 1.00 -1.25E-07 −4.43E-10 5.10E-13 -1.73E-16
尚、前面及び後面の非球面係数a,b,c,dにおいて、E及びEの右側の数字は、10を基数としEの右側の数字を指数とする累乗を表している。
最大平均度数誤差(α:0〜30度) 0.26D
最大非点収差(α:0〜30度) −0.06D
最大非点収差(α:30超〜45度) 0.45D
球面プリズム値(α:45度) 18.29△
非球面プリズム値(α:45度) 16.64△
プリズム減少率 8.99%
球面縁厚 9.20mm
非球面縁厚 8.24mm
縁厚減少率 10.43%
また、図4に実施例1における旋回角αと各種光学性能との関係を示す。
同図において、平均度数誤差、非点収差、プリズム値については比較のために同じベースカーブの球面設計レンズの値を点線で示している。
[Example 1]
Example 1 is an example in which a lens having a lens power (vertex refractive power) of S-6.00D and a double-sided aspheric surface is designed.
Specific lens data is as follows.
Vertex power D -6.00D
Refractive index n 1.668
Setting BC 3.05D
BC 1 4.61D
BC 2 0.95D
Outer diameter 80mm
Center thickness CT 1.10mm
Aspherical coefficient k a b c d
Front 1.00 1.57E-07 −6.19E-11 4.52E-14 -1.43E-17
Rear 1.00 -1.25E-07 -4.43E-10 5.10E-13 -1.73E-16
In the front and rear aspherical coefficients a, b, c, and d, the numbers on the right side of E and E represent powers with 10 as the base and the number on the right side of E as the exponent.
Maximum average power error (α: 0 to 30 degrees) 0.26D
Maximum astigmatism (α: 0 to 30 degrees) -0.06D
Maximum astigmatism (α: more than 30 to 45 degrees) 0.45D
Spherical prism value (α: 45 degrees) 18.29 △
Aspherical prism value (α: 45 degrees) 16.64Δ
Prism reduction rate 8.9%
Spherical edge thickness 9.20mm
Aspheric surface thickness 8.24mm
Edge thickness reduction rate 10.43%
FIG. 4 shows the relationship between the turning angle α and various optical performances in Example 1.
In the figure, the average power error, astigmatism, and prism values are indicated by dotted lines for the same base curve spherical design lens for comparison.
この実施例1は上記レンズデータで示すように式(2)の条件を満たすベースカーブの値(設定BC:3.05D)を用いてレンズ設計を行なっており、第1領域及び第2領域における光学性能は何れも目標値を満たしている。また縁厚は同じベースカーブの球面設計レンズとの比較において10.43%薄くなっている。 In the first embodiment, as shown in the lens data, the lens design is performed using the base curve value (setting BC: 3.05D) that satisfies the condition of the expression (2). In the first region and the second region, the lens is designed. All of the optical performances satisfy the target value. The edge thickness is 10.43% thinner than that of the spherical design lens with the same base curve.
[実施例2]
実施例2は、レンズ度数(頂点屈折力)がS+4.00Dで、両面が非球面の屈曲面で構成されたレンズを設計した例である。
具体的なレンズデータは以下の通りである。
頂点屈折力D +4.00D
屈折率n 1.668
設定BC 5.26D
BC1 10.77D
BC2 4.70D
外径 70mm
縁厚 1.00mm
非球面係数 k a b c d
前面 1.00 -1.93E-07 4.83E-11 -2.25E-15 -3.84E-19
後面 1.00 4.08E-07 -1.14E-10 1.16E-14 1.03E-18
最大平均度数誤差(α:0〜30度) −0.20D
最大非点収差(α:0〜30度) 0.04D
最大非点収差(α:30超〜45度) −0.46D
球面プリズム値(α:45度) 13.96△
非球面プリズム値(α:45度) 11.51△
プリズム減少率 17.55%
球面中心厚 4.69mm
非球面中心厚 4.04mm
中心厚減少率 13.86%
尚、上記中心厚減少率はレンズの縁厚を共に1.00mmとした場合の球面及び非球面レンズの中心厚に基づいて算出したものである。
また、図5に実施例2における旋回角αと各種光学性能との関係を示す。
この実施例2においても上記レンズデータで示すように式(2)の条件を満たすベースカーブの値(設定BC:5.26D)を用いてレンズ設計を行なっており、第1領域及び第2領域における光学性能は何れも目標値を満たしている。
[Example 2]
Example 2 is an example in which a lens having a lens power (apex refractive power) of S + 4.00 D and a double-sided aspheric surface is designed.
Specific lens data is as follows.
Vertex power D + 4.00D
Refractive index n 1.668
Setting BC 5.26D
BC 1 10.77D
BC 2 4.70D
Outer diameter 70mm
Edge thickness 1.00mm
Aspherical coefficient k a b c d
Front 1.00 -1.93E-07 4.83E-11 -2.25E-15 -3.84E-19
Rear 1.00 4.08E-07 -1.14E-10 1.16E-14 1.03E-18
Maximum average power error (α: 0 to 30 degrees) -0.20D
Maximum astigmatism (α: 0 to 30 degrees) 0.04D
Maximum astigmatism (α: more than 30 to 45 degrees) -0.46D
Spherical prism value (α: 45 degrees) 13.96 △
Aspherical prism value (α: 45 degrees) 11.51Δ
Prism reduction rate 17.55%
Spherical center thickness 4.69mm
Aspheric center thickness 4.04mm
Center thickness reduction rate 13.86%
The center thickness reduction rate is calculated based on the center thicknesses of the spherical and aspherical lenses when the lens edge thickness is both 1.00 mm.
FIG. 5 shows the relationship between the turning angle α and various optical performances in Example 2.
Also in the second embodiment, as shown in the lens data, the lens is designed using the base curve value (setting BC: 5.26D) that satisfies the condition of the expression (2), and the first region and the second region are designed. The optical performance of each satisfies the target value.
ところで、上記の実施形態及び実施例においては、第2領域24の外周端を回旋角で45度の位置としていたが、第2領域24の大きさは変更することも可能である。
図6(A)は、眼鏡用レンズ10が取り付けられる眼鏡用フレームの玉型の大きさに対応して第2領域24の外径を変化させる設計方法の一例を示したものである。
本発明の設計方法では第2領域24の外側に第3領域26を設けることで従来(球面設計)よりもレンズの厚みを薄くすることを可能としているが、レンズ10が取り付けられる眼鏡用フレームの玉型の大きさは様々であるため、小さな玉型にレンズ10を取り付けた場合には、玉型内のレンズ10の第3領域26が小さくなってしまい本発明の効果を十分に発揮できなくなってしまう。
By the way, in the above-described embodiments and examples, the outer peripheral end of the second region 24 is set at a 45 degree rotation angle, but the size of the second region 24 can be changed.
FIG. 6A shows an example of a design method for changing the outer diameter of the second region 24 in accordance with the size of the target lens frame to which the spectacle lens 10 is attached.
In the design method of the present invention, the third region 26 is provided outside the second region 24 to reduce the thickness of the lens as compared with the conventional (spherical design), but the spectacle frame to which the lens 10 is attached is provided. Since the size of the target lens is various, when the lens 10 is attached to a small target lens, the third region 26 of the lens 10 in the target lens becomes small, and the effect of the present invention cannot be fully exhibited. End up.
しかるに使用する眼鏡用フレームに関する情報が得られている場合には、図7(A)で示すように第1領域22の大きさ(回旋角30度の範囲)は同じで、第2領域24の外径が異なるレンズを設計することで、玉型の大きさに応じて最適な大きさの第2領域24を備えたレンズを組合せることができる。
具体的には図7(B)で示すように、玉型32の大きさの如何に拘らず玉型32にレンズ10を取り付けた状態で、第3領域26を5mm以上残しておくことで、第3領域の効果、即ちレンズ縁部の薄さを使用者が実感することができる。
Accordingly, when information about the spectacle frame to be used is obtained, the size of the first region 22 (the range of the rotation angle of 30 degrees) is the same as shown in FIG. By designing lenses having different outer diameters, it is possible to combine lenses having the second region 24 having the optimum size according to the size of the target lens shape.
Specifically, as shown in FIG. 7B, by leaving the third region 26 at least 5 mm in a state in which the lens 10 is attached to the target lens 32 regardless of the size of the target lens 32, The user can feel the effect of the third region, that is, the thinness of the lens edge.
上記図6(A)及び図7の例では、玉型の大きさに対応して第2領域の外径を変化させているが、場合によっては図6(B)の例のようにレンズ強度(頂点屈折力)の絶対値が大きくなった場合に第2領域24の外径を小さくするように設計することも可能である。
この図6(B)の例では、頂点屈折力の絶対値が4.0以下、即ちレンズの度数が小さい場合は第2領域24の外径を50mm(回旋角45度に相当)とし、頂点屈折力の絶対値が4.0超から12.0までの範囲にあるレンズを設計する場合には絶対値が大きくなるに従って、第2領域24の大きさを漸次小さくなるよう設計している。また頂点屈折力の絶対値が12.0以上大きくなっても以降第2領域24の外径は40mmで一定としている。
In the examples of FIGS. 6A and 7, the outer diameter of the second region is changed corresponding to the size of the target lens shape. However, in some cases, the lens strength is as shown in the example of FIG. It is also possible to design so that the outer diameter of the second region 24 is reduced when the absolute value of (vertical refractive power) is increased.
In the example of FIG. 6B, when the absolute value of the vertex refractive power is 4.0 or less, that is, when the lens power is small, the outer diameter of the second region 24 is set to 50 mm (corresponding to a rotation angle of 45 degrees). When designing a lens having an absolute value of refractive power in the range from more than 4.0 to 12.0, the size of the second region 24 is designed to gradually decrease as the absolute value increases. Further, even when the absolute value of the vertex refractive power increases by 12.0 or more, the outer diameter of the second region 24 is constant at 40 mm thereafter.
一般に屈折力の絶対値が大きいレンズを使用する場合は玉型の小さいフレームが選択される場合が多い。ここで小さい玉型とは主に46mm以下のものを指す場合が多い。このため第2領域24の大きさが50mmのレンズであると小さい玉型のフレームでは第3領域26がフレームに入らなくなってしまう。このような問題を解消するためにはこの図6(B)の例のように頂点屈折力の絶対値が大きくなるに従って、第2領域24の大きさが漸次小さくなるよう設計することが有効である。
一方、玉型サイズの大きなフレームが選択された場合、第3領域26がフレームに含まれる割合が大きくなるため、より大きな薄型化の効果を得ることができる。
In general, when a lens having a large absolute value of refractive power is used, a frame having a small lens shape is often selected. Here, the small target lens mainly refers to those having a size of 46 mm or less. For this reason, if the size of the second region 24 is a lens having a size of 50 mm, the third region 26 will not enter the frame with a small lens frame. In order to solve such a problem, it is effective to design such that the size of the second region 24 gradually decreases as the absolute value of the vertex power increases as in the example of FIG. 6B. is there.
On the other hand, when a frame with a large target lens size is selected, since the ratio of the third region 26 included in the frame increases, a greater thinning effect can be obtained.
以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまでも一例示である。
例えば上記実施形態においては、前面側及び後面側の屈曲面が何れも非球面で構成されていたが、本発明の設計方法は、前面側及び後面側の屈曲面の何れか一面が非球面で構成された眼鏡用レンズに適用することも可能である。
また上記実施形態においては非球面の式(1)の第2項として、4次、6次、8次、10次についての非球面係数を求めているが、場合によってはこれとは異なる次数の非球面係数を求めるようにすることも可能である。
また乱視度数のあるレンズの場合、まず球面度数の前面側及び後面側の屈曲面について設計を行なう。その後、設計した前面側の屈曲面を同一とし、レンズ設計の前提条件のうち頂点屈折力を球面度数に乱視度数を加えた度数として後面側の屈曲面の設計を行なう。こうして得られた球面度数の頂点曲率半径と非球面係数、及び球面度数に乱視度数を加えた度数の頂点曲率半径と非球面係数から後面側の屈曲面を形成することで、乱視度数のあるレンズであっても、本発明の設計方法を適用することが可能である等、その趣旨を逸脱しない範囲において様々変更を加えた形態で構成可能である。
Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, this is merely an example.
For example, in the above-described embodiment, both the front and rear bent surfaces are aspherical. However, in the design method of the present invention, one of the front and rear bent surfaces is aspheric. It is also possible to apply to the constructed spectacle lens.
In the above embodiment, as the second term of the aspherical expression (1), the aspherical coefficients for the 4th, 6th, 8th, and 10th orders are obtained. It is also possible to obtain an aspheric coefficient.
In the case of a lens having an astigmatism power, the design is first made for the bent surfaces on the front side and the rear side of the spherical power. Thereafter, the designed bent surface on the front surface side is made the same, and the bent surface on the rear surface side is designed with the vertex refractive power as a power obtained by adding the astigmatic power to the spherical power among the preconditions for lens design. A lens having an astigmatism power is obtained by forming a curved surface on the rear side from the apex radius of curvature of the spherical power and the aspheric coefficient, and the apex radius of curvature obtained by adding the astigmatism power to the spherical power and the aspheric coefficient. Even so, the design method of the present invention can be applied, and various modifications can be made without departing from the spirit of the design method.
10 眼鏡用レンズ
12,14 屈曲面
22 第1領域
24 第2領域
26 第3領域
32 玉型
α 回旋角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Eyeglass lens 12, 14 Bending surface 22 1st area | region 24 2nd area | region 26 3rd area | region 32 Target lens shape alpha rotation angle
Claims (4)
レンズ中心部に形成された眼球の回旋角が0度〜30度の範囲の第1領域と、該第1領域の外側で眼球の回旋角が45度以下の範囲に形成された第2領域と、該第2領域の外側でレンズ縁部を含む第3領域と、を有し、前記第1領域及び第2領域にそれぞれ満たすべき光学性能を規定した眼鏡用レンズの設計方法であって、
(a)前記前面側及び後面側の屈曲面が何れも球面形状と仮定して行う球面設計にて、前記前面側の屈曲面のベースカーブを変化させて光学性能のシミュレーションを行い、それらベースカーブと光学性能との関係に基づいて該ベースカーブの値を設定するベースカーブ設定ステップと、
(b)非球面の屈曲面形状を特定するための下記非球面の式(1)に含まれる複数のパラメータのうち、頂点曲率半径を前記ベースカーブの値を用いて算出し、算出された該頂点曲率半径の数値を反映させた下記非球面の式(1)を用いてシミュレーションを行い、
前記第1領域において平均度数誤差が±0.50ディオプタ以内且つ非点収差が±0.25ディオプタ以内で、
前記第2領域において非点収差が±0.50ディオプタ以内であるとともに、前記第2領域の外周端に相当する回旋角の位置でのプリズム減少率が5%以上で、
同じベースカーブの値を用いて球面設計を行なったレンズに比べて、マイナスレンズの場合、レンズ縁部での縁厚減少率が5%以上、プラスレンズの場合、レンズ中心での中心厚減少率が5%以上となるように、残りのパラメータの数値を設定する非球面形状設定ステップと、
を備え、下記非球面の式(1)を用いて、前記第1領域から第3領域を含む非球面の形状を求めることを特徴とする眼鏡用レンズの設計方法。
A first region in which the rotation angle of the eyeball formed in the center of the lens is in the range of 0 degrees to 30 degrees, and a second region in which the rotation angle of the eyeball is formed in the range of 45 degrees or less outside the first region; A third region including a lens edge outside the second region, and a spectacle lens design method that defines optical performance to be satisfied in each of the first region and the second region,
(a) In the spherical design performed on the assumption that both the front and rear bent surfaces are spherical, the base curve of the bent surface on the front side is changed to simulate the optical performance. A base curve setting step for setting the value of the base curve based on the relationship between the optical performance and the optical performance;
(b) Among a plurality of parameters included in the following aspherical expression (1) for specifying the aspherical curved surface shape, a vertex curvature radius is calculated using the value of the base curve, and the calculated Perform simulation using the following aspherical expression (1) reflecting the numerical value of the vertex curvature radius,
In the first region, the average power error is within ± 0.50 diopter and the astigmatism is within ± 0.25 diopter,
The astigmatism in the second region is within ± 0.50 diopters, and the prism reduction rate at the rotation angle corresponding to the outer peripheral edge of the second region is 5% or more,
Compared to lenses designed with spherical surfaces using the same base curve value, the edge thickness reduction rate at the lens edge is 5% or more for the minus lens, and the center thickness reduction rate at the lens center for the plus lens. Aspherical surface shape setting step for setting the numerical values of the remaining parameters so that is 5% or more ,
A design method for a spectacle lens , wherein the shape of an aspheric surface including the first region to the third region is obtained using the following aspherical expression (1) .
BC2≦BC≦BC1 ・・・式(2)
ここでBC:ベースカーブ、n:屈折率、D:頂点屈折力、
BC1=(n−1)×(−0.00127D3−0.00834D2+0.941D+12.57)、
BC2=(n−1)×(0.00091D3+0.03928D2+0.613D+3.89) 2. The spectacle lens design method according to claim 1, wherein the value of the base curve is set so as to satisfy the following formula (2).
BC 2 ≦ BC ≦ BC 1 Formula (2)
Where BC: base curve, n: refractive index, D: vertex power,
BC 1 = (n−1) × (−0.00127D 3 −0.00834D 2 + 0.941D + 12.57),
BC 2 = (n−1) × (0.00091D 3 + 0.03928D 2 + 0.613D + 3.89)
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