JP6830231B2

JP6830231B2 - 回旋斜視用の光学要素

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Publication number: JP6830231B2
Application number: JP2016156472A
Authority: JP
Inventors: 翔佐々木
Original assignee: Teikyo Univ
Current assignee: Teikyo Univ
Priority date: 2016-08-09
Filing date: 2016-08-09
Publication date: 2021-02-17
Anticipated expiration: 2036-08-09
Also published as: JP2018025629A

Description

本発明は、例えば、回旋斜視の治療、回旋斜視の検査（定量）、あるいは、回旋斜視の模擬体験に用いることのできる光学要素に関する。

斜視に伴う複視の治療には、手術とプリズム療法とがある。しかし、斜視のうち、水平斜視、上下斜視については、プリズムで光線を一方向に曲げることで視線の方向を補正するプリズム療法が適応可能であるが、回旋斜視に伴う回旋複視については、プリズム療法は不適応であり、手術のみが適応とされている。
回旋斜視をプリズムで治療する試みとして、大略三角錐形状の複数のプリズムを、円形に且つ放射状に配置した（すなわち、各プリズムが、三角錐の底面が円の外側を向き、三角錐の尖部が円の中心を向くように配置した）光学要素が、米国特許第６，０７８，４４１号明細書（特許文献１）に開示されている。しかし、２つの屈折面（研磨面）の内、一方の屈折面が、連続して変化する曲面で構成されることから、レンズ効果を生じ像が歪んで見えるという問題点がある。

米国特許第６，０７８，４４１号明細書

本発明の課題は、回旋斜視の治療、回旋斜視の検査（定量）、あるいは、回旋斜視の模擬体験に用いることのできる光学要素を提供することにある。

本発明は、
［１］中心を同じくする２以上の各仮想円軌道上に、複数のプリズムが配置されてなる光学要素であって、前記プリズムの全ての基底方向が時計回り又は反時計回りのいずれか一方の方向に統一されて配置されており、１つの仮想円軌道上に配置されるプリズムは、全て同一のプリズムディオプター値を有し、外側の仮想円軌道上に配置されるプリズムのプリズムディオプター値が、内側の仮想円軌道上に配置されるプリズムのプリズムディオプター値より大きい、前記光学要素、
［２］各仮想円軌道の半径（ｒ_ｎ）に対するその仮想円軌道上のプリズムのプリズムディオプター値（Ｄ_ｎ）の比（Ｄ_ｎ／ｒ_ｎ）が一定である、［１］の光学要素、
［３］各仮想円軌道の半径（ｒ_ｎ）が等差級数的に増加し、且つ、各仮想円軌道上の各プリズムのプリズムディオプター値（Ｄ_ｎ）も等差級数的に増加する、［２］の光学要素、
［４］各プリズムにおける上側屈折面の高さが、仮想円軌道の半径方向に亘って、各プリズムごとに一定である、［１］〜［３］のいずれかの光学要素、
［５］［１］〜［４］のいずれかの光学要素の一部からなる、光学要素
に関する。

本発明によれば、回旋斜視の治療、回旋斜視の検査（定量）、あるいは、回旋斜視の模擬体験に用いることのできる光学要素を提供することができる。本発明の光学要素は、光学要素全体としてレンズ効果が生じないため、ゆがみのない像を得ることができる。

本発明の光学要素の一態様を示す斜視図である。図１のＡ−Ａ’部分拡大図である。図２のＢ−Ｂ’部分拡大図である。本発明の光学要素の別の一態様を模式的に示す説明図（平面図に相当）である。本発明の光学要素の更に別の一態様を模式的に示す説明図（平面図に相当）である。図４におけるＣ−Ｃ’線断面図である。本発明の光学要素の更に別の一態様を模式的に示す平面図である。本発明の光学要素の更に別の一態様を模式的に示す平面図である。図８に示す平面図に仮想中心点（＋）、基底方向（←）、プリズム中心（●）、仮想円軌道（点線）を書き加えた説明図である。本発明の光学要素の更に別の一態様を模式的に示す平面図である。本発明の光学要素の更に別の一態様を模式的に示す平面図である。本発明の光学要素の更に別の一態様を模式的に示す平面図である。図１２に示す一態様の一部（円で囲んだ領域）を切り抜くことにより得られる、本発明の光学要素の更に別の一態様を模式的に示す平面図である。

《定義》
本明細書において「プリズム」とは、少なくとも平行でなく、或る角度で構成された研磨面を２以上持つ透明体（小柳修爾著、「オプトトニスク光技術用語辞典」、第３版、株式会社オプトロニクス社、２００５年１１月２１日、ｐ．３３３）を意味する。

また、二つの非平行面からなるプリズムを、特に平面プラノプリズムという。
二つの非平行面（屈折面または研磨面）が交わる、又は交わると思われる線を「プリズム稜線」といい、垂直入射光線とその屈折光線とを含む平面（平面プラノプリズムにおいては、稜線に垂直な平面内の断面）を「プリズムの主断面」という。
プリズム稜線とプリズム主断面との交点を「プリズム頂点」といい、プリズム主断面の最も厚い部分を「プリズム基底」といい、プリズム主断面において、プリズム頂点から基底へ引いた線の方向を「プリズム基底方向」という。
プリズムの主断面内で、屈折面に挟まれた角度を「プリズム頂角」という。（以上、ＪＩＳＴ７３３０：２０００）

一方の屈折面（研磨面）からもう一方の屈折面に向かってプリズムを光線が通過するとき、光線の進行方向は基底側に曲げられる。
本明細書において「プリズムディオプター（Δ）」とは、プリズムの屈折力を示す単位であり、１ｍの距離で光線を１ｃｍ曲げるプリズムの強さを１Δ（単位：ｃｍ／ｍ）とする。

以下、図面に基づいて本発明の光学要素を説明するが、本発明はこれらの実施態様に限定されるものではない。図１は、本発明の光学要素の一態様を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’部分拡大図であり、図３は、図２のＢ−Ｂ’部分拡大図である。また、図４は、本発明の光学要素の別の一態様を模式的に示す説明図（平面図に相当）であり、図５は、本発明の光学要素の更に別の一態様を模式的に示す説明図（平面図に相当）である。

図１〜図３に示す態様は、屈折面の形状が四角形のプリズムを等間隔の同心円状（仮想円軌道数＝２４）に配置した態様である。また、図４に示す態様は、内側から外側に向かって、プリズムディオプター値が１Δ、２Δ、３Δ、４Δの各プリズム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを等間隔の同心円状（仮想円軌道数＝４）に配置した態様である。更に、図５に示す態様は、内側から外側に向かって、プリズムディオプター値が１Δ、２．５Δ、４Δの各プリズム２ｅ，２ｆ，２ｇを非等間隔の同心円状（仮想円軌道数＝３）に配置した態様である。
なお、いずれの態様においても、中央部の概略円形または円形の領域は、厚みが一定で、プリズム作用を示さない領域（プリズムディオプター値＝０）である。また、図４には、本発明の光学要素の理解を助ける目的で、仮想円軌道１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを点線で、各プリズムの基底方向を矢印Ａで、それぞれ示す。更に、図４には、各プリズムの中心からの距離を相対距離（１，２，３，４）で示す。同様に、図５には、各プリズムの中心からの距離を相対距離（１，２．５，４）で示す。

本発明の光学要素１０は、図４に示すように、中心を同じくする２以上の概略円軌道１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを想定し、各仮想円軌道において、複数のプリズム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを一定方向に配置させた構造からなる。

本発明で想定する仮想円軌道における「円軌道」には、本発明の機能に実質的な影響を与えない範囲で、真円軌道および楕円軌道の両方が含まれる。
想定する仮想円軌道の数（ピッチ数）、或いは、隣接する仮想円軌道の間隔（ピッチ幅）は、高解像度の像が得られる点で、基本的には、数が多いほど、また、間隔が狭いほど好ましいが、製造技術やコストを考慮すると、ピッチ幅として、例えば、０．０５ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ〜２．５ｍｍ、より好ましくは０．２ｍｍ〜１ｍｍである。また、ピッチ数としては、例えば、４〜５００、好ましくは１０〜２５０、より好ましくは２５〜１２５である。隣接する仮想円軌道の間隔は、全て同じであることもできるし、その一部または全部を異なる間隔とすることもできる。

本発明では、２つの屈折面（研磨面）を有するプリズムを使用する。本発明においては、１つの仮想円軌道ごとに、その仮想円軌道に沿って、プリズムを一列に配置させる。この際、屈折面の一方が、水平な基準面を構成するように、あるいは、水平な基準面に接触するように、プリズムを配置する。前記基準面は、仮想の基準面であることもできるし、あるいは、具体的な透明基板であることもできる。以下、各プリズムに関して、前記基準面側の屈折面を下側屈折面３と称し、もう一方の屈折面を上側屈折面４と称する。

プリズムの配置方向は、１つの仮想円軌道ごとに、一定方向、すなわち、プリズムの基底方向（プリズム頂点５から基底６へ引いた線の方向。図４における矢印Ａ）が時計回り（以下、基底時計回りと称することがある）又は反時計回り（以下、基底反時計回りと称することがある）のいずれか一方の回転方向に沿って配置する。この際、全ての仮想円軌道において同一方向に配置する。すなわち、本発明においては、仮想円軌道上に配置される全てのプリズムの配置方向が、基底時計回り又は基底反時計回りのいずれか一方の回転方向に統一されている。
なお、本発明では、光学要素に含まれる全てのプリズムが基底時計回り又は基底反時計回りのいずれか一方に統一されている必要はなく、例えば、光学要素の周辺部においては、本発明の効果を奏する範囲で、仮想円軌道上のプリズムの回転方向とは異なる方向にプリズムを配置することができる。

本明細書において「基底時計回り」に配置するとは、仮想円軌道に沿って複数のプリズムを配置した場合、各プリズムの基底方向が、前記円軌道の接線方向と平行に、且つ、時計回りの方向と一致するように配置することを意味する。
また、「基底反時計回り」に配置するとは、仮想円軌道に沿って複数のプリズムを配置した場合、各プリズムの基底方向が、前記円軌道の接線方向と平行に、且つ、反時計回りの方向と一致するように配置することを意味する。
図１〜図３に示す態様、及び図４に示す態様では、いずれも、基底方向Ａが反時計回りと一致するように配置されている。

１つの仮想円軌道上に配置されるプリズムは、全て同一のプリズムディオプター値を有する。また、各仮想円軌道上に配置されるプリズムのプリズムディオプター値は、内側の仮想円軌道から外側の仮想円軌道に向かって、段階的に増加するように設定し、従って、外側の仮想円軌道上に配置されるプリズムのプリズムディオプター値は、内側の仮想円軌道上に配置されるプリズムのプリズムディオプター値より大きい。

本発明においては、各仮想円軌道の半径（ｒ_ｎ）に対するその仮想円軌道上のプリズムのプリズムディオプター値（Ｄ_ｎ）の比（Ｄ_ｎ／ｒ_ｎ）が一定であると、中心に近い部分での像の回転角と、外周に近い部分での像の回転角が等しくなるため、好ましい。
例えば、図４に示す態様では、点線で示す各仮想円軌道１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの半径は、それぞれ、１、２、３、４（相対距離）であり、プリズムディオプター値は、それぞれ、１Δ、２Δ、３Δ、４Δである。
また、図５に示す態様では、各仮想円軌道の半径は、それぞれ、１、２．５、４（相対距離）であり、プリズムディオプター値は、それぞれ、１Δ、２．５Δ、４Δである。
なお、図４及び図５において、中央部の円形領域（半径＝０．５）のプリズムディオプター値は０である。

また、本発明においては、図１〜図３に示す態様、あるいは、図４に示す態様のように、各仮想円軌道が等間隔、すなわち、各仮想円軌道の半径（ｒ_ｎ）が等差級数的に増加し、且つ、各仮想円軌道上の各プリズムのプリズムディオプター値（Ｄ_ｎ）も等差級数的に増加すると、Ｄ_ｎ／ｒ_ｎが一定となるため、好ましい。

本発明においては、図６（図４におけるＣ−Ｃ’線断面図）に示すように、各プリズムにおける上側屈折面４の高さｈａ，ｈｂ，ｈｃ，ｈｄが、仮想円軌道の半径方向に亘って、一定であるプリズムを使用することが好ましい。すなわち、仮想円軌道の中心を通り、且つ基準面７（又は下側屈折面３）と垂直な平面と、或るプリズムの上側屈折面４とが交わる直線は、前記基準面からの距離が一定であるプリズムを使用することが好ましい。本発明においては、このようなプリズムを使用した場合、光学要素全体としてレンズ効果が生じないため、ゆがみのない像を得ることができる。
なお、図６は、上型屈折面４の高さが一定であることを模式的に示すことが目的であるため、実際の寸法比をそのまま反映したものではない。
また、本発明において、上側屈折面の高さが前述のとおり一定であるプリズムを使用する場合、光学要素に含まれる全てのプリズムが前記特徴を有する必要はなく、本発明の効果を奏する範囲で、当該プリズムを使用することができる。例えば、光学要素の周辺部においては、当該プリズムを使用しなくても、本発明効果を実質的に得ることができる。

本発明で用いるプリズムの形状は、前述の所定配置を満たす基底方向を設定することができ、好ましくは、上側屈折面の高さが前述のとおり一定である限り、特に限定されるものではなく、屈折面の形状が、上方から見て、例えば、円形（図７）、四角形（図８、図９）、三角形、五角形以上の多角形、円形、あるいは、これらの組合せ（図１０、図１１）等を挙げることができる。

例えば、図８及び図９に示す態様では、屈折面の形状が正方形である複数のプリズムが、縦横に連続して配置されている。本態様では、図９に示すように、非等間隔の３つの仮想円軌道に沿って、各プリズムの基底方向が、前記円軌道の接線方向と平行に、且つ、反時計回りの方向と一致するように配置されており、仮想中心点からの距離に応じたプリズムディオプター値を与えることにより、本発明の効果を得ることができる。

本発明の光学要素は、像を所望の方向に傾けることができるため、回旋斜視の治療に使用することができる。また、回旋斜視を打ち消すプリズムディオプター値を求めることにより、プリズム回旋斜視の検査（定量）に使用することができる。あるいは、健常人の回旋斜視の模擬体験用の眼鏡に使用することができる。本発明の光学要素は、眼鏡のレンズそれ自体として、あるいは、膜レンズとしてレンズに貼り付ける形で使用することができる。
また、本発明の光学要素は、それ全体で使用することもできるし、あるいは、その一部の構造のみを取り出して（例えば、切り抜き）使用することもできる。例えば、図１２において円形で囲む、光学要素の左上の一部を円形に切り抜いた、図１３に示す部分構造は、回旋斜視を修正する作用とともに、通常のプリズムとしての作用も持つので、水平あるいは上下の斜視と回旋斜視を合併した斜視の治療、検査、もしくは模擬体験用の眼鏡に使用することができる。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。

《実施例１》
本実施例では、図１〜図３に示す本発明の光学要素の一態様に準じて、表１に示す仕様に基づいて、設計した。各仮想円軌道上に配置する各プリズムのプリズムディオプター、プリズム幅、プリズム長さ、プリズム頂角、基底高を表２に示す。
軌道番号１で示す仮想円軌道を例にとると、表２から明らかなとおり、その半径（ｒ）は１．０ｍｍであり、その軌道に配置するプリズムのプリズムディオプター値（Ｄ）は０．３２ｃｍ／ｍであるので、仮想円軌道の半径に対するその仮想円軌道上のプリズムのプリズムディオプター値の比（Ｄ／ｒ）は０．３２である。また、軌道番号２５で示す仮想円軌道を例にとると、その半径は２５．０ｍｍであり、その軌道に配置するプリズムのプリズムディオプター値は８．００ｃｍ／ｍであるので、仮想円軌道の半径に対するその仮想円軌道上のプリズムのプリズムディオプター値の比（Ｄ／ｒ）は０．３２である。

本発明の光学要素は、例えば、回旋斜視の治療、回旋斜視の検査（定量）、あるいは、回旋斜視の模擬体験の用途に用いることができる。

１０・・・光学要素；
１・・・仮想円軌道；２・・・プリズム；３・・・下側屈折面；４・・・上側屈折面；
５・・・プリズム頂点；６・・・プリズム基底；７・・・基準面。

Claims

中心を同じくする２以上の各仮想円軌道上に、複数のプリズムが配置されてなる光学要素であって、前記プリズムの全ての基底方向が時計回り又は反時計回りのいずれか一方の方向に統一されて配置されており、１つの仮想円軌道上に配置されるプリズムは、全て同一のプリズムディオプター値を有し、外側の仮想円軌道上に配置されるプリズムのプリズムディオプター値が、内側の仮想円軌道上に配置されるプリズムのプリズムディオプター値より大きい、前記光学要素。
各仮想円軌道の半径（ｒ_ｎ）に対するその仮想円軌道上のプリズムのプリズムディオプター値（Ｄ_ｎ）の比（Ｄ_ｎ／ｒ_ｎ）が一定である、請求項１に記載の光学要素。
各仮想円軌道の半径（ｒ_ｎ）が等差級数的に増加し、且つ、各仮想円軌道上の各プリズムのプリズムディオプター値（Ｄ_ｎ）も等差級数的に増加する、請求項２に記載の光学要素。
各プリズムにおける上側屈折面の高さが、仮想円軌道の半径方向に亘って、各プリズムごとに一定である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学要素。
請求項１〜４のいずれか一項の光学要素の一部からなり、複数のプリズムが配置されてなり、前記プリズムは２以上の仮想円軌道上に配置され、前記仮想円軌道の少なくとも一つには２以上の前記プリズムが配置される、光学要素。