JPH0239766B2

JPH0239766B2 -

Info

Publication number: JPH0239766B2
Application number: JP55171569A
Authority: JP
Inventors: Shunei Shinohara
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1980-12-05
Filing date: 1980-12-05
Publication date: 1990-09-07
Also published as: JPS5794714A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は累進多焦点レンズの屈折面に関する。

本発明の目的は累進多焦点レンズに必然的に存
在する非点収差と像の歪曲を極力押え、その使用
者が種々の状況において使用したときに、最も満
足度の高い累進多焦点レンズを提供することにあ
る。また他の目的は、使用者の累進多焦点レンズ
に対する様々な要求に応えるべく、レンズ設計に
自由度を与えることにある。

本発明の理解を容易にするために、累進多焦点
レンズの用途と構造および光学的特性について説
明をする。

累進多焦点レンズは、主として高齢者における
眼の水晶体の調節機能の低下を補正するために、
開発されたものであり、１つのレンズ内に遠くを
見るための領域と、近くのものを見るための領域
と、更に両領域の間に、連続的に変化する度数を
持つた中間距離のものを見るための領域を持つて
いる。これら３領域をそれぞれ遠用部領域、近用
部領域、中間部領域と呼ぶ。第１図〜第４図は一
般的な累進多焦点レンズの一例であり、第１図は
累進多焦点レンズの一般的な構造を示したもの
で、凸状屈折面の斜視図である。図示されない反
対側の凹面は、球面あるいは円柱曲面とし、遠
視・近視および乱視の補正をしている。図中の１
はレンズの光学中心軸（以下、光軸と称する。）
であり、レンズの幾何学中心０を通つている。２
は光軸１を含む垂直な平面とレンズ屈折面との交
線である主子午線曲線である。この主子午線曲線
の曲率の変化を示したものが第２図である。図
中、縦軸は主子午線曲線に沿つた距離で、横軸Ｐ
は面屈折力（凸状屈折面による屈折効果の値。凹
面を含めたレンズとしての屈折効果の値は屈折力
と称する。）である。主子午線曲線に沿つた面屈
折力は、Ａ点より上方およびＢ点より下方におい
て、一定であり、Ａ点からＢ点にかけて累進的に
増加している。このＡ点、Ｂ点をそれぞれ遠用中
心および近用中心と呼び、その間の面屈折力の変
化量（図中、ADD）は加入度と呼ばれる。レン
ズの面屈折力と曲率は比例するから、この図は曲
率の変化と見なすことができ、主子午線曲線の曲
率中心の軌跡は第１図中３で示す如くとなる。ま
た主子午線曲線上の各点における主子午線曲線に
曲線と屈折面上で直交する方向の曲率と同曲線に
沿つた方向の曲率は等しく、いわゆるヘソ状曲線
であり、主子午線曲線上での非点収差は零とな
る。すなわち、主子午線曲線に沿つた部分ではほ
ぼ球面形状を成す。しかし、曲率の異なる球面を
つないで一つの滑らかな曲面にするため、主子午
線曲線から遠ざかるにつれ、非球面とせざるを得
ず、そのために非点収差が周辺に発生することに
なる。また、屈折面の各部分で像の倍率が変化す
るために像の歪曲も同時に付随する。第３図は一
般的な累進多焦点レンズの非点収差の分布の一例
を表わす。図中において、ハツチングのピツチが
狭いほど収差は大きくなること、すなわち、像が
ボケることを意味している。一般に人が非点収差
を知覚し、不快感を持つのは0.5デイオプトリ
（以下、Ｄと略記する）以上と言われており、図
中、無ハツチングの領域は0.5D以下の領域であ
る。Ａ点より上方のこの領域を遠用明視域、Ｂ点
より下方のこの領域を近用明視域、Ａ点からＢ点
の間のこの領域を中間明視域と呼び、それぞれの
距離で物がはつきり見えると知覚される範囲であ
る。第４図は、一般的な累進多焦点レンズを通し
て垂直および水平方向に等ピツチで描かれた格子
模様（以下正方格子と称する。）を見たときの像
の歪曲の一例を示す。格子の像は、倍率の変化に
より、図の如く垂直線は主子午線曲線を通るもの
（図中で４１）を中心に下向きにふくらみ、水平
線も周辺にゆくに従つて彎曲している。この像の
歪曲は、像の歪曲として知覚されることはもちろ
ん使用者が動く物を目で追つたり、首を動かす等
により、視線に対して見える物が相対的に動くよ
うな場合に像の揺れとして知覚され、著しい不快
感を生ぜしめる。このように動く物を見るような
場合を動的視覚と呼び、それに対して、本を読ん
だり、１点を注視するような、視線と物の動きの
ほとんどない場合を静的視覚を呼ぶ。上の説明よ
り明らかなように、静的視覚は主として非点収差
により影響を受ける。すなわち非点収差が全体と
して小さいほど、また、遠用、近用、中間の各明
視域が広いほど、快適な視覚が得られる。一方、
動的視覚は主として像の歪曲に影響される。すな
わち、像の歪曲の小さいものほど、快適な視覚が
得られる。この静的視覚と動的視覚の関係は独立
した関係でなく、良好な静的視覚を得るために明
視域を広くすると、レンズの側方において像倍率
の変化が急激になるため、像の歪曲が大きくなつ
て動的視覚が害され、逆に、動的視覚を良くする
と遠用部領域および近用部領域の側方における非
点収差が大きくなつて静的視覚を害するという相
反する関係にある。

本発明は、上述のような累進多焦点レンズに宿
命的に存在する非点収差と像の歪曲を極力押え、
静的視覚および動的視覚のいずれにおいても、満
足度の高い累進多焦点レンズを提供するととも
に、使用者の様々な要求に応えられるように、静
的視覚と動的視覚のバランスを変えうる自由度を
もつた設計法を提供するものである。

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第５，６，７図は本発明による累進多焦点レン
ズの屈折面の構造を説明する図であり、第５図は
正面図、第７図は、屈折面の一部を斜視したもの
である。これらの図により本発明の特徴を説明す
ると、第５図において、Ｃ１，Ｃ２はそれぞれ遠
用中心Ａ、近用中心Ｂで主子午線曲線Ｍと交わり
レンズ屈折面を３つに分割する曲線であり、領域
５１，５２，５３をそれぞれ遠用部領域、近用部
領域、中間部領域とする。Ｍ１は、主子午線曲線
を含む平面と平行な平面による断面曲線であり、
曲線Ｃ１，Ｃ２との交点をそれぞれＡ１，Ｂ１と
する。第６図は、断面曲線Ｍ１上の各点における
レンズ屈折面の法線と主子午線曲線を含む平面と
の成す角度の、曲線Ｍ１に沿つた変化を示したも
ので、第７図の斜視図により理解が容易である。
第７図において、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は断面曲線Ｍ
１上の遠、近、中間の各領域内の点で、各点の法
線Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と主子午線曲線を含む平面７
１との成す角度はＫ１，Ｋ２，Ｋ３で示される。
本発明の特徴の１つは、この角度が第６図（縦軸
が曲線Ｍ１上の位置、横軸が角度）に示す如く、
遠用部領域（Ａ１より上方の部分）と近用部領域
（Ｂ１より下方の部分）ではそれぞれの値で一定
であり、中間部領域（Ａ１からＢ１の間）では、
連続的に滑らかに変化し、かつ、その変化の仕方
が、主子午線曲線上での曲率の変化の法則と同じ
であることである。例えば、中間部領域における
主子午線曲線上の曲率が直線的に変化している場
合は、前述の角度も第６図に示すように直線的に
変化する。これは、主子午線曲線を含む平面と平
行な全ての断面において満足されている。第８図
は複数の断面における、前述の角度変化を示した
図で、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の順番で主子午線
曲線から遠ざかる断面での角度変化を表わしてい
る。

以上に述べた本発明の効果を説明する前に、非
点収差と像の歪曲とプリズム効果の関係について
知つておく必要がある。第９図は、正方格子の一
部をレンズを通して見たときの像で、ａ，ｂ両図
中の破線がレンズを使わずに見た像で、実線がレ
ンズを通して見た像である。ａ図はノーマル歪で
あり、正方形の格子が長方形に変形し、全体が平
行移動する。このノーマル歪において、垂直格子
線上と水平格子線上における各格子線に垂直な方
向のプリズム量はそれぞれ一定であり、非点収差
は長方形の長軸と短軸の比として現われ、その最
大屈折力の方向および最小屈折力の方向は、図中
の両側矢印に示す如く、格子線に平行な方向であ
る。ｂ図はスキユー歪であり、正方格子が平行四
辺形、あるいはそれに近い形状に変形する。この
スキユー歪において、垂直格子線および水平格子
線に沿つた、それに垂直な方向のプリズム量は一
定でなく、非点収差は平行四辺形のつぶれ度合と
して現われ、その最大屈折力および最小屈折力の
方向は図中の両側矢印の示す如く、格子線と平行
でなくなる。つぎに、これら２つの歪の視覚に対
する作用について説明する。まず静的視覚に対し
て、ノーマル歪は像を水平・垂直方向に伸長ある
いは収縮させる他、その非点収差の大きさが許容
値（0.5D）を越える場合には像をボケさせる、
一方、スキユー歪は、像を斜め方向に伸長あるい
は収縮させる他、ノーマル歪と同様に像をボケさ
せる。動的視覚に対しては、ノーマル歪は像の移
動速度に変化を与え、スキユー歪は像の揺れを与
える。

以下、本発明による視覚に対する効果について
実施例により説明する。尚、以下の実施例におい
て、遠用部領域の屈折力は零である。遠用部領域
に、近視あるいは遠視、更に乱視といつた補正を
加えた場合においても、単焦点レンズにおけるそ
れによる効果が重畳されるだけで、本発明の効果
は変らない。

第１０図は本発明の実施例(1)である。この実施
例において、遠用部領域と中間部領域の境界線Ｃ
１はレンズの幾何学中心を通る水平線であり、中
間部領域と近用部領域の境界線Ｃ２は周辺で下に
下がる２直線となつている。また、遠用部領域と
近用部領域は球面となつており、加入度は２Ｄ
（以下の実施例の加入度は全て２Ｄとする。）であ
る。球面が、本発明の遠用部領域と近用部領域で
の条件を満すことは明らかである。第１１図は、
実施例(1)の主子午線曲線の曲率の変化を示したも
ので、遠用中心と近用中心の間での変化は、遠用
中心と近用中心の近傍を除き直線的であり、遠用
中心と近用中心の近傍では折点が無いように、滑
らかに接続されている。第１２図は実施例(1)によ
る正方格子の像の歪曲を示す。このとき、眼とレ
ンズと格子の位置関係は、プラノ（度無し）レン
ズとしたときに、正方格子が元のままに見えるよ
うな位置関係にある。以下の実施例における全て
の歪曲の図は、この状態で見たものである。遠用
部領域と近用部領域では球面であるため、通常の
単焦点レンズの場合と同様に、微小なスキユー歪
が生ずるが、視覚的に無視できる程度であり、格
子像はそれぞれの度数に応じた倍率で拡大された
正方格子となる。中間部領域では、第８図に示す
如く主子午線曲線を含む平面とそれに平行な断面
曲線上の各点の法線との成す角度が遠用部領域か
ら近用部領域にかけて第１１図に示すのと同じ変
化の仕方で変化しており、この角度の変化は近似
的に水平方向のプリズム量の変化と比例関係にあ
るので、垂直格子線はこの角度の変化と同じ変化
の仕方、すなわち、主子午線曲線上での曲率の変
化の仕方と同じ変化の仕方で、遠用部領域の境界
から近用部領域の境界にかけて側方に広がる。実
施例(1)では、主子午線曲線上の曲率の変化は第１
１図に示す如くなつているので、中間部領域にお
ける垂直格子線は、遠用部領域との境界近傍およ
び近用部領域との境界近傍を除き直線的に下方に
広がり、各境界近傍では折点がないように滑らか
に変化し、水平格子線は、周辺に行くに従つて
徐々に下方へ彎曲する。実施例(1)の非点収差の分
布を示したのが第１３図である。図の見方は、第
３図での説明と同じで、無ハツチング部で示され
る明視域（非点収差0.5D以下）は、遠用部領域、
近用部領域のほゞ全域と、遠用中心から近用中心
にかけての主子午線の近傍領域である。本発明の
非点収差に及ぼす効果は、主子午線曲線近傍と中
間部領域全体に現われる。主子午線曲線近傍にお
いては、垂直断面曲線上の法線と主子午線曲線を
含む面との成す角度の変化、すなわち水平方向の
プリズム変化を主子午線曲線上の曲率変化、言い
換えると垂直方向の像倍率の変化と同じにするこ
とにより、非点収差を小さくすることができる。

それを説明するのが、第１４図である。主子午
線曲線Ｍに沿つた垂直方向の像の拡大ｂと水平方
向のプリズムの変化による像の拡大ａをほゞ等し
くすることにより、非点収差が小さくなることは
明白である。また、中間部領域の全域において隣
接する垂直格子の歪曲の仕方を同じにすることに
より、歪曲した格子像の急激な変化を無くし、一
部に大きな非点収差が生ずることのない、全体に
平均化された小さな非点収差の分布が得られる。
それを説明するのが第１５図であり、本発明によ
る格子像ｂがそうでないものａに比べ、非点収差
が全体に小さく平均化されることは明白である。

以上に説明した如く、本発明によれば、非点収
差の分布の急激な変化を除き、かつ全体の非点収
差を小さくすることが可能である。

第１６図、第１７図は、本発明の他の実施例(2)
による格子像の歪曲および非点収差の分布を示す
ものである。尚、実施例(2)より以後の実施例にお
いては、主子午線曲線より右の半面は、左右対称
であるので省略し、図中の記号も実施例(1)と共通
であるので説明を省略する。実施例(2)は、遠用部
領域は球面であり、近用部領域は非球面である。
この実施例において、遠用部領域は実施例(1)と同
じであるので、実施例(1)と同様に格子像は正方形
のままである。近用部領域では、非球面であるた
め周辺に行くに従つて正方形から離れて変形す
る。本発明では、主子午線曲線を含む平面とそれ
に平行な断面曲線上の法線との成す角度がその断
面曲線上で一定であり、それが全ての主子午線曲
線と平行な断面において成り立つことより、曲率
の最大および最小の方向は、断面曲線と平行およ
び直角な方向になる。従つて、図の両側矢印に示
す如く格子線と平行な方向に屈折力の最大および
最小の方向があることになり、近用部領域はノー
マル歪になる。もちろん、この屈折面の反対側に
形成され、共働してレンズを構成する球面あるい
は円柱面により生ずるスキユー歪については、単
焦点レンズの場合と同様、視覚的に無視できるも
のとしている。実施例(2)の非点収差の分布は第１
７図の如くである。遠用部領域は球面であるた
め、非点収差は無く、広い明視域が得られる。近
用部領域では、ノーマル歪であり、周辺にゆくに
従つてその大きさは大きくなるので、図に示す如
く、垂直方向に等非点収差線が現れる。この実施
例において、近用部領域が非球面であることによ
り、第１６図と第１２図の比較により明らかな如
く、像の歪曲は小さくなる。また、近用部領域は
ノーマル歪であるため、像の揺れは生じない。一
方、非点収差は、中間部領域において減少し、近
用部領域に入つてくる。

第１８図、第１９図は、本発明の他の実施例(3)
である。この実施例において、遠用部領域、近用
部領域とも非球面である。この実施例において、
遠用部領域と近用部領域は、実施例(2)の近用部領
域のところで説明した如く、ノーマル歪となる。
この実施例では、実施例(2)よりも更に像の歪曲が
小さく、遠用部領域、近用部領域は共にノーマル
歪であるため像の揺れが無い。非点収差は、第１
９図に示す如く、中間部領域で更に減少し、遠用
部領域に垂直方向に等非点収差線が入る。

第２０図、第２１図は、本発明の他の実施例(4)
である。この実施例は、遠用部領域、近用部領域
が非球面であり、主子午線曲線を含む平面とそれ
に平行な断面曲線上における屈折面の法線との成
す角度が、垂直格子線Ｓに相当する断面曲線上の
すべての点で一定となり、その断面曲線より外側
の断面曲線では、前述の角度が同曲線の全域で一
定となつている。この実施例は、垂直格子線Ｓよ
り外側はノーマル歪になり、像の歪曲は前述の実
施例(3)よりも更に小さくなる。一方、非点収差は
第２１図に示す如く、Ｓより内側の部分で大きく
なり実施例(3)よりも明視域が小さくなる。

第２２図、第２３図は、本発明の実施例(5)であ
る。この実施例では、中間部領域が図の如く側方
にゆくに従つて下方に向かい、また、中間部領域
における主子午線曲線上の曲率の変化の仕方が正
弦曲線となつており、同じように中間部領域にお
ける前述の角度の変化の仕方も正弦曲線となつて
いる。遠用部領域と近用部領域は非球面である。
この実施例では、遠用部領域が拡大されており、
また角度の変化を正弦曲線とすることにより、非
点収差が中間部領域のほぼ中央に凝縮され、その
ため遠用部領域および近用部領域の明視域が拡大
される。

以上、幾つかの実施例において説明した如く、
本発明によれば、遠用部領域および近用部領域で
はノーマル歪となり、動的視覚における像の揺れ
を無くすことができ、中間部領域では像の歪曲を
整えることにより、スキユー歪を極力押えるとと
もに滑らかな歪曲を得ることができる。また、遠
用部領域、近用部領域、中間部領域の取り方、主
子午線曲線上の曲率変化の法則、遠用部領域およ
び近用部領域における球面あるいは非球面の形状
といつた諸因子を自由に選択、組み合せることに
より、レンズの静的視覚特性と動的視覚特性のバ
ランスを自由に変えることができる。

終りに、以上の説明の中の実施例はレンズの屈
折面の形状が主子午線曲線に対し左右対称とした
が、遠用部、近用部、中間部の各領域の取り方、
および遠用部領域、近用部領域での球面あるいは
非球面の形状が非対称の場合においても、本発明
が明らかに有効であること、また、主子午線曲線
を含む平面と、この平面に平行な断面曲線上のレ
ンズ屈折面の法線の成す角度の変化の仕方が、中
間部領域の側方において、主子午線曲線の曲率の
変化の法則から除々に離れるような場合も、本発
明の範囲を越えるものでないことを、申し添え
る。

【図面の簡単な説明】

第１，２，３，４図は、一般的な累進多焦点レ
ンズの構造、主子午線曲線上の度数変化、非点収
差分布、格子像の歪曲を説明する図。第５，６，
７，８図は、本発明を説明した図で、それぞれレ
ンズ屈折面の正面図、断面曲線上の法線と主子午
線曲線を含む平面とのなす角度の変化、レンズ屈
折面の一部の斜視図、複数断面曲線上における法
線のなす角度の分布を示す図。第９図ｂは、それ
ぞれノーマル歪およびスキユー歪を説明する図。
第１０，１１，１２，１３図は本発明の実施例
(1)。第１０図は、レンズ屈折面の正面図、第１１
図は主子午線曲線上の度数分布、第１２，１３図
は格子像の歪曲および非点収差の分布を示す図。
第１４，１５図は、本発明の非点収差に及ぼす効
果を説明する図。第１６，１７図は、本発明の実
施例(2)の格子像の歪曲および非点収差の分布を示
す図。第１８，１９図は、本発明の実施例(3)の格
子像の歪曲および非点収差の分布を示す図。第２
０，２１図は、本発明の実施例(4)の格子像の歪曲
および非点収差の分布を示す図。第２２，２３図
は、本発明の実施例(5)の格子像の歪曲および非点
収差の分布を示す図。

Claims

【特許請求の範囲】

１主子午線曲線の曲率が該主子午線曲線上の遠
用中心から近用中心の間で所定の法則に従つて変
化し、加入度が付与される累進多焦点レンズにお
いて、前記遠用中心において前記主子午線曲線と
交わる前記レンズの屈折面上の曲線Ｃ１と、前記
近用中心において前記主子午線曲線と交わる前記
レンズの屈折面上の曲線Ｃ２により、前記レンズ
の屈折面を遠用部領域、中間部領域、近用部領域
の３領域に分割するとともに、前記主子午線曲線
を含む平面に平行な任意の平面と前記レンズの屈
折面との交線である任意の断面曲線の各々におい
て、該断面曲線上の各点での前記屈折面の法線と
前記主子午線曲線を含む平面との成す角度が、前
記遠用部領域および近用部領域ではそれぞれ一定
であり、中間部領域では前記主子午線曲線の遠用
中心と近用中心の間における曲率の変化の法則と
同じ法則に従つて変化することを特徴とする累進
多焦点レンズ。