JPWO2016125808A1 - 焦点調節補助レンズ - Google Patents

Abstract

焦点調節補助レンズは、レンズ本体と、レンズ本体に、等方的に均一に配置されるドットと、を備え、可視光領域において、ドットに基づくドット部と、ドット部以外の非ドット部との平均透過率の差が、２％以上５０％以下である。

Description

本発明は、焦点調節補助レンズに関する。

従来、自動で焦点を調節する眼鏡が知られている。例えば、両眼で注視する位置までの距離を検知する手段と、焦点距離を調節できるレンズと、検知された距離情報に基づいて、レンズ系の焦点距離を調節する手段とを備えるメガネがある（例えば特許文献１参照）。

特開２０００−２４９９０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の眼鏡は、距離を検出するための視線方向検出器や、レンズの焦点距離を変える装置などの複数の部品が必要となり、メガネの構造が非常に複雑であった。

そこで、本発明は、簡便な構造で焦点調節を補助することができるレンズを提供することを目的とする。

本発明の一態様における焦点調節補助レンズは、レンズ本体と、前記レンズ本体に、等方的に均一に配置されるドットと、を備え、可視光領域において、前記ドットに基づくドット部と、当該ドット部以外の非ドット部との平均透過率の差が、２％以上５０％以下である。

本発明によれば、簡便な構造で焦点調節を補助することができる。

焦点調節応答時間の検証実験の結果の一例を示す図である。 光学シミュレーションのモデルの一例を示す図である。 レンズ表面に設けられたドット状の構造の一例を示す図である。 各位相差におけるコントラストとデフォーカス量との関係の一例を示す図である。 デフォーカス量とぼやけとの関係の一例を示す図である。 デフォーカス量及び位相差が視認性に与える影響を説明するための図である。 各遮光率におけるコントラストとデフォーカス量との関係の一例を示す図である。 黒色及びグレー色の縞々の画像の一部の断面を示す図である。 図８に示す断面におけるスペクトル強度の一例を示す図である。 コントラストの低下による視認性を説明するための図である。 実験Ａの結果を示す図である。 実験Ｂの結果を示す図である。 レンズにおける設計パラメータとコントラストとの関係を説明するための図である。 レンズＡにおける波長と反射率との関係を示す図である。 レンズＢにおける波長と反射率との関係を示す図である。 レンズＣにおける波長と反射率との関係を示す図である。 レンズＡ〜Ｃを用いた焦点調節及び近見視力に関する実験結果を示す図である。 レンズＡの実装例を説明するための図である。 実験２による考察を説明するための図である。 実施例１におけるメガネの一例を示す正面図である。 実施例１におけるメガネの一例を示す側面図である。 実施例１におけるメガネ着用時におけるレンズのＡ−Ａ端面の一例を示す図である。 第２実施例におけるコンタクトレンズの一例を示す図である。 第３実施例におけるスコープ光学系の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。即ち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付して表している。図面は模式的なものであり、必ずしも実際の寸法や比率等とは一致しない。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。

［実施形態］
本発明におけるレンズを説明する前に、本発明におけるレンズを発明するに至った経緯等を説明する。発明者らは、レンズの第１部分と第２部分とにおいて位相の差を設けたり、透過率の差を設けたりすることで、焦点が合いやすくなったり、近見視力が向上したりすることを発見した。まずは、この発見に至る実験等について説明する。まず、第１実験は、被験者が、表面にマイクロメートルオーダーの幾何学構造を配列したレンズを着用すると、焦点が合いやすくなること（第１仮説と称す）に気付いた発明者らが、この第１仮説を実証するために行った複数の実験である。以下、このレンズを第１レンズと称する。また、第２実験は、被験者が、レンズに設けられたドット部と非ドット部との透過率に差があるレンズを着用すると、近見視力が向上しやすくなること（第２仮説と称す）に気付いた発明者らが、この第２仮説を実証するために行った実験である。まず、第１実験について説明する。

＜焦点調節応答時間の検証実験＞
アコモドポリレコーダーを用いて第１レンズを通して見たときの焦点調節応答時間（ＡＲＴ：Accommodation Response Time）を検証する。この実験では、第１レンズとして、表面がハニカム構造になっているレンズを用いる。ＡＲＴは、近点、遠点、近点、遠点、・・・に繰り返し指標を動かしたときに、指標に焦点が合うまでの時間である。アコモドポリレコーダーは、遠方と近方に置かれた視標にピントが合うまでの時間の長さから、ピントを合わせる機能を診断する装置である。

この実験では、被験者１１名に効き目で測定し、ハニカム構造が有るレンズ（表面がハニカム構造のレンズ）と、無いレンズ（通常の球面レンズ）とを用いて、近点から遠点に指標が移動したとき（以下、ＡＲＴ弛緩ともいう）のＡＲＴと、遠点から近点に指標が移動したとき（以下、ＡＲＴ緊張ともいう）のＡＲＴとを測定する。

図１は、焦点調節応答時間の検証実験の結果の一例を示す図である。図１（Ａ）は、ＡＲＴ弛緩の実験結果の一例を示す。図１（Ａ）に示すように、ＡＲＴ弛緩において、ハニカム構造が有るレンズをかけた被験者のＡＲＴは、ハニカム構造が無いレンズをかけた被験者のＡＲＴよりも約１４．２％短縮できている。

図１（Ｂ）は、ＡＲＴ緊張の実験結果の一例を示す。図１（Ｂ）に示すように、ＡＲＴ緊張において、ハニカム構造が有るレンズをかけた被験者のＡＲＴは、ハニカム構造が無いレンズをかけた被験者のＡＲＴよりも約１０．５％短縮できている。図１に示す結果から、ハニカム構造有りのレンズは、焦点が合いやすくなっていると言える。

＜光学シミュレーション＞
次に、第１レンズをかけると焦点が合いやすくなる理由を探るために、第１レンズとして、マイクロドットを周期的に配列したレンズを用いて行われた光学シミュレーションについて説明する。

図２は、光学シミュレーションのモデルの一例を示す図である。図２に示すモデルは、光源として１０μｍの点光源を用い、開口径３ｍｍのレンズを用いる。このレンズの３ｍｍは、平均瞳孔径であり、レンズ表面には、図３に示すように、ハニカム構造を円形に簡略化した構造を有する。

また、レンズ焦点は、１５０ｍｍであり、フォーカス位置Ａ’は、レンズから３００ｍｍである。入力像の１ピクセルサイズは、１０μｍである。また、光源の波長（以下、基準波長とも称す。）は、一例として、眼の感度が高いと言われる波長領域内の５４６ｎｍを用いる。

図３は、レンズ表面に設けられたドット状の構造の一例を示す図である。図３に示す構造は、ハニカム構造を簡略化した構造であり、円形のピッチは、４１０μｍであり、円形の半径は、１７０μｍであり、光の透過率は、１００％〜５０％である。なお、図３に示す構造の白い部分は、高屈折領域であり、黒い部分は、低屈折領域である。基準波長に対する高屈折領域と低屈折領域との位相差は、０〜π／２の間で変化させられる。

図４は、各位相差におけるコントラストとデフォーカス量との関係の一例を示す図である。図４に示すグラフにおいて、基準波長に対する位相差が大きくなるほど、コントラストが低下する。また、デフォーカスの量は、コントラストの低下にはあまり影響を与えない。

図５は、デフォーカス量とぼやけとの関係の一例を示す図である。図５に示すグラフは、後述する図９のグラフに示す線の微分値の最大値であり、ぼやけの程度を表す。図５に示すグラフにおいて、ハニカム構造を有するレンズの方が、ノーマルレンズよりも、フォーカスからデフォーカスへの微分値の減少幅が小さい。よって、ハニカム構造有りのレンズの方が、ノーマルレンズよりも、デフォーカスした時のぼやけの変化幅が小さいため、デフォーカス感が薄くなると言える。

図６は、デフォーカス量及び位相差が視認性に与える影響を説明するための図である。図６では、フォーカス時（ｚ＝０ｍｍ）、デフォーカス時（ｚ＝５０ｍｍ）における各位相差での図２に示す結像位置の画像を示す。図６に示すように、フォーカス時において、基準波長に対する位相差Φ＝π／４のとき、画像の視認性は影響を受けにくいが、位相差Φ＝π／２のときは、視認性が悪い画像になる。また、デフォーカス時において、各位相差の画像はいずれも視認性が良くない。

ここで、フォーカス時には、ドット状の構造を用いて位相差を大きくすることでコントラストが低下するが、ある一定の範囲までの位相差であれば、視認性はさほど影響を受けない。

図７は、各遮光率におけるコントラストとデフォーカス量との関係の一例を示す図である。図７に示すグラフにおいて、遮光率を下げてもコントラストは下がることが分かる。よって、コントラストを下げる場合には、位相差だけでなく遮光率を下げることも有効である。なお、図７に示すグラフで用いた第１レンズは、遮光率を低下させるマイクロドットを配列したレンズである。

次に、レンズにおいて位相差をつけることは、画像のぼやけを生じさせるのではなく、コントラストが低下することについて説明する。図８は、黒色及びグレー色の縞々の画像の一部の断面を示す図である。図８に示す右拡大図の断面において、左から黒色、グレー色、黒色の各境界におけるスペクトル強度を算出し、この断面における輝度の差を調べる。

具体的には、図８に示す断面において、図２に示すモデルでの位相差が異なる各レンズにより、フォーカス時に結像された断面の輝度の差を調べる。図９は、各レンズにおいて、図８に示す断面におけるスペクトル強度の一例を示す図である。図９に示すように、各レンズにおいて、グレー色部分でスペクトル強度が強くなり（輝度が高くなり）、黒色部分でスペクトル強度が弱くなる（輝度が低くなる）。また、図９に示すグラフによれば、位相差が大きくなるほど、黒色部分とグレー色部分との輝度差が小さくなり、コントラストが低下することが分かる。

また、図９には、参考として、デフォーカス量が３０ｍｍの時のぼやけた断面におけるスペクトル強度を示している。領域ＡＲ１０２内の各傾きを見れば、位相差の変化によらず傾きは急峻で一定であり、ぼやけた断面のように傾きが緩やかにならない。そのため、位相差を大きくすることは、ぼやけを生じさせずに、コントラストを低下させるということが分かる。

上記の実験についてまとめると、第１レンズは、このレンズを通る光（例えば基準波長）に位相差が生じた結果、光が回折することで、コントラストを低下させる。また、位相差が大きくなるほど、コントラストが低下する。コントラストを低下させることは、ぼやけを生じさせないが、視認性に影響を与えうる。特に、所定の範囲でコントラストを低下させても、視認性に影響を与えないが、所定の範囲を超えてコントラストを低下させると、視認性が悪くなる。なお、レンズを遮光してもコントラストが低下するのは、光の回折現象のためである。

ここで、発明者らは、上記実験により、第１レンズにおいて、ぼやけが生じない一方で、コントラストが低下することで、焦点が合いやすくなるという新たな仮説に辿り着いた。

図１０は、コントラストの低下による視認性を説明するための図である。図１０（Ａ）は、図２に示す実験において、基準波長に対する位相差Φ＝０の結像位置での画像を示す。図１０（Ｂ）は、基準波長に対する位相差Φ＝π／５の結像位置での画像を示す。

図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示す両画像を比べても、視認性はさほど変わらない。図４によれば、Φ＝π／５では、フォーカス時にコントラストは約１０％強低下しているが、視認性はさほど低下していない。

以上のことから、発明者らは、コントラストの低下が焦点を合いやすくしているという新たな第１仮説を実証するために実験を行った。

＜第１仮説実証実験＞
実験内容は次のとおりである。

（実験Ａ）
・被験者は、眼を閉じ、リラックスしている状態（約５秒程度）から、ＰＣ（Personal Computer）のモニター上に表示される各テスト画像に焦点を合わせるために要する時間（ＡＲＴ）を測定する。被験者からモニターまでは約４０ｃｍである。各テスト画像は、例えばモニターの機能が用いられて、コントラストが１００％、９５％、９０％、８５％、８０％に設定される。
・測定回数：各コントラストのテスト画像について２０回
・測定順序：ランダム
・被験者：４名

図１１は、実験Ａの結果を示す図である。図１１に示すように、１００％のコントラストのテスト画像の平均ＡＲＴを１００％として、各コントラストのテスト画像の平均ＡＲＴの％表示をグラフ化する。

図１１に示す例では、８５％のコントラストのテスト画像まで、平均ＡＲＴは一定の割合で短縮される。具体的には、コントラストが５％下がるにつれて、平均ＡＲＴは約５％短縮される。しかし、８５％のコントラストのテスト画像から８０％のコントラストのテスト画像までの平均ＡＲＴの短縮は、１．７％である。すなわち、コントラストを８５％以下に下げても、平均ＡＲＴの短縮率は収束していくことが考えられる。

（実験Ｂ）
・実験条件は、実験Ａと同様であり、異なるところは、１００％のコントラストのテスト画像において、図３に示す第１レンズを眼鏡のレンズとして着用し、ＡＲＴを測定する点である。

図１２は、実験Ｂの結果を示す図である。図１２に示すように、第１レンズを装着した方が、同じ１００％のコントラストのテスト画像におけるＡＲＴが短縮されている。つまり、第１レンズによりコントラストを低下させることで、ＡＲＴが削減できていると言える。

よって、実験Ａにより、コントラストの低下がＡＲＴの短縮に有効であることが分かり、さらに、実験Ｂにより、コントラストを低下させるレンズを着用した場合でも、同様に、ＡＲＴを短縮させることができることが分かる。

ここで、焦点調節を補助するために、コントラストを低下させるレンズを眼鏡として着用する場合、コントラストの低下による視認性が問題となる。そこで、視認性という観点で、どこまでコントラストを低下させられるかについて検討する。コントラストの低下に相関がある位相差の低下を用いて検討した場合、図６によれば、視認性に問題がないのは、位相差がπ／４程度までである。図４によれば、位相差がπ／４のとき、コントラストは８０％程度である。

よって、コントラストの低下によるＡＲＴの短縮及び視認性の担保を比較考量すると、コントラストは、１００％から８０％程度まで低下させることが好適でき、つまり、基準波長に対する位相差Φに換算すると、この位相差Φは、０＜Φ≦π／４程度までの間の値が好適である。

また、例えばＡＲＴに着目すると、図１１によれば、コントラストが８０％から８５％まで増加しても平均ＡＲＴの短縮率はさほど変わらないが、コントラストを８５％以上に増加させてしまうと、平均ＡＲＴの短縮率が約８５％から約９０％になってしまう。短縮率は小さいほど平均ＡＲＴが短いことを表す。なお、コントラストが８５％のとき、これに対応する位相差Φは、π／５のときである。したがって、ＡＲＴと視認性の観点から、位相差Φは、より好ましくは、π／５＜Φ≦π／４までの間の値にするとよい。

＜レンズ設計＞
焦点を合わせやすくするため、コントラストを低下させるレンズについて検討する。コントラストを低下させるには、図７に示すように、遮光率を低下させることでも可能であるが、ここでは、レンズを透過する光（例えば基準波長）に位相差を設けることで、視認性を担保しつつ、コントラストを低下させることを検討する。

図１３は、レンズにおける設計パラメータとコントラストとの関係を説明するための図である。図１３に示す例では、レンズの設計パラメータの一例として、高屈折エリア（白いドット状のエリア）の占有率、位相差（高屈折層の膜厚）、ピッチ幅、及び形状を含む。また、設計パラメータ内に、その設計パラメータに対応するパターン構造の例が記載されている。

高屈折エリアの占有率において、１００％から０％まで低下させたときに、占有率が約５０％のときに、コントラストが一番低下する。よって、この占有率は５０％程度にすると、コントラストを低下させることができ、さらに、高屈折エリアの膜厚を薄くすることができる。レンズ製造を考慮すると、膜厚を変化させるよりも占有率を変化させた方が製造しやすいため、占有率を約４０％以上６０％以下にして、占有率を用いてできるだけコントラストを低下させるとよい。

次に、基準波長に対する位相差を、レンズの設計パラメータの一例とする。図１３に示す位相差とコントラストとの関係は、位相差Φ＝０のコントラストを１に正規化した時のグラフであり、図４に示す実測値の関係とは若干異なる。実際のレンズ設計の際には、図４に示す関係及び図１３に示す関係のいずれの関係が用いられてもよいし、コントラストと位相差との関係を近似した式が用いられて設計されてもよい。なお、図１３に示す例において、視認性を考えると、コントラストは、８０％から８５％程度の値まで低下させることができる。

次に、ピッチ幅において、ピッチ幅が大きくなると、瞳孔径３ｍｍ内に入るコーティング数が減少する。よって、コーティング数の減少を防止しつつ、コントラストを低下させるには、ピッチ幅は、３００〜５００μｍが適当である。

最後に、凸部となるドット状の形状において、その形状等を変化させる。例えば、円の配置を変えたり、円をハニカム形状にしたり、三角形状にしたり、四角形状にしたりする。凸部の形状や配置は、コントラストを下げるのにいずれも有効であることが実験により確認されている。なお、凹部がドット形状であってもよい。

なお、上記のレンズ設計はあくまでも一例であって、焦点調節を補助するためにコントラストを低下させる機構を有するレンズであれば、本発明に含まれる。

次に、上述した第２実験について説明する。発明者らは、上述した第１レンズを被験者が着用すると、焦点が合いやすくなるという効果以外にも、近見視力が向上するという効果を見出した。ここで、発明者らは、近見視力の向上として良く知られているピンホール効果に着目し、さらには、ピンホールに相当するドット部と、ドットではない非ドット部との光の透過率の違いに着目した。そこで、ドット部と非ドット部との透過率の違いによる影響を調べるため、発明者らは第２実験を行なった。以下、第２実験について説明する。

＜透過率の違いによる影響＞
第２実験では、ドット部と非ドット部とにおいて、可視光領域（例えば３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の平均透過率にそれぞれ違いがある３つのレンズを用いる。

図１４は、レンズＡにおける波長と反射率との関係を示す図である。図１５は、レンズＢにおける波長と反射率との関係を示す図である。図１６は、レンズＣにおける波長と反射率との関係を示す図である。図１４〜１６に示す例では、反射率を用いているが、透過率を用いてもよい。透過率は、透過率＝１−反射率により算出される。以下、透過率を例にして説明する。

図１４に示すレンズＡは、新たに開発されたレンズであり、材料として二酸化ジルコニウム（ジルコニア、化学式：ＺｒＯ２）が用いられ、ドット部と非ドット部とを透過する基準波長の位相差がπ／４になるように設計されている。また、レンズＡは、可視光領域において、ドット部と非ドット部との平均透過率の差が２．４％とする。平均透過率ｔ＿ａｖｅは、以下の式（１）で算出される。
ｔ（λ）：透過率（％）

さらに、レンズＡは、可視光領域内の所定領域（４００ｎｍ周辺及び５８０ｎｍ周辺）における平均透過率の差が、可視光領域内の所定領域以外の他の領域における平均透過率の差よりも大きくなっている。別の観点で言えば、レンズＡは、所定領域（４００ｎｍ周辺及び５８０ｎｍ周辺）におけるドット部と非ドット部とのピーク時の透過率の差が、４％以上である。また、基本的にドット部において透過率が高く、非ドット部において透過率が低い。

また、ドット部において、光を透過させ、非ドット部において、光を反射させることで、ドット部によるピンホール効果を生じさせることができる。これにより、焦点深度が広がるため、ぼやけていた部分が明りょうに見えるようになる。また、可視光領域内の所定領域は、少なくとも青色波長領域を含めばよい。これにより、ピンホール効果を生じさせつつ、ブルーライトカットにより眼精疲労を抑制することができる。

図１５に示すレンズＢは、既に市販されている、微小なハニカム構造のパターンを有するレンズである。レンズＢは、可視光領域において、ハニカム部と非ハニカム部との平均透過率の差が０．５である。

図１６に示すレンズＣは、図１４に示すレンズＡと比較する用に開発されたレンズであり、材料として二酸化ジルコニウムが用いられ、ドット部と非ドット部とを透過する基準波長の位相差がπ／５になるように設計されている。また、レンズＣは、可視光領域において、ドット部と非ドット部との平均透過率の差が１．８％とする。

さらに、レンズＣは、可視光領域内の所定領域（４００ｎｍ周辺及び５８０ｎｍ周辺）における平均透過率の差が、可視光領域内の所定領域以外の他の領域における平均透過率の差よりも大きくなっている。別の観点では、レンズＣは、所定領域（４００ｎｍ周辺及び５８０ｎｍ周辺）におけるドット部と非ドット部とのピーク時の透過率の差が、４％以上である。

図１７は、レンズＡ〜Ｃを用いた焦点調節及び近見視力に関する実験結果を示す図である。図１７に示す実験では、年齢層が２０代から５０代で、男女の被験者１０人がレンズＡ〜Ｃそれぞれを装着し、各レンズにおいて、近見視力に関する実験が行われた。

図１７に示す近見視力平均上昇値は、被験者が各レンズを装着した場合、各レンズを装着しない場合と比べて、近見視力が平均でどれくらい上昇したかを示す。レンズＡでは、近見視力が０．１４上昇しているのに対し、レンズＢ及びＣは、近見視力が０．１１上昇している。

図１７に示す近見視力効果発現者は、被験者のうち、近見視力が向上した人の割合を示す。レンズＡでは、７５％の人が、近見視力が向上したのに対し、レンズＢ及びＣでは、６０％の人が、近見視力が向上した。

図１７に示す近見視力平均上昇値及び近見視力効果発現者によれば、レンズＡは、レンズＢ及びＣよりも近見視力の向上に効果があることがわかる。また、レンズＡとレンズＣとを比較すると、可視光におけるドット部と非ドット部との平均透過率の差が異なることが大きな違いであり、この違いにより、近見視力の向上に与える影響が異なると考えられる。そこで、レンズＡとレンズＣとの平均透過率によれば、近見視力の向上に影響を与える平均透過率の閾値は約２．０％前後にあると考えらえる。したがって、平均透過率の差が２．０％未満であれば、近見視力の向上はさほどなく、平均透過率の差が２．０％以上であれば、近見視力の向上が大きいと言える。

また、Ｃｒ金属が非ドット部になるようにパターンニングをしたところ、ドット部と非ドット部との平均透過率の差が５０％を超えると、ドットのパターン形状が目視できるようになってしまい、視認性に悪影響を及ぼす。したがって、焦点が合いやすく、近見視力が向上し、視認性が損なわれない場合の平均透過率の差は、２％から５０％であると考えられる。

図１７に示す長時間の使用評価は、各レンズを長時間装着した被験者の疲れ目に対する主観的な評価を示す。各レンズに対して、疲れ目にならなかった順で被験者が順位付けを行った。この順位付けの結果は、一位はレンズＡ、二位はレンズＣ、三位はレンズＢである。よって、レンズＡは、他のレンズと比べて、疲れ目になりにくいという効果もある。

なお、図１７に示すレンズＡにおいて、アコモドポリレコーダーを用いて、焦点応答調節時間の実験が行われた。この実験によれば、被験者がレンズＡを装着した場合、レンズＡを装着しない場合と比べて、焦点応答調節時間が平均で８％も短縮されたことが確認されている。

＜レンズＡの実装＞
図１８は、レンズＡの実装例を説明するための図である。図１８に示すレンズＡは、例えばメガネのレンズに用いられることが想定されている。図１８に示すレンズＡは、位相差層の材料はジルコニアであり、基準波長における位相差がπ／４となるように、非ドット部の膜厚が２９．８ｎｍで形成される。

また、ＡＲ（Anti-Reflection）層（反射防止膜パターンとも称す。）は、図１８に示すテーブルの上からの順序で、基材のハードコート層の上に順に積層される。例えば、ハードコート層に上に、膜厚２６．０ｎｍの二酸化ケイ素（化学式：ＳｉＯ２）が積層され、その上に、膜厚７．４ｎｍのジルコニアが積層される。

図１８に示すＡＲ層によれば、図１４に示すような平均透過率の差を生じさせることができる。また、図１４に示すような平均透過率の差は、パターン部と非パターン部との透過率（反射率）の差により生じさせる以外にも、色素や金属などの有色材料を用いたパターンにより生じさせてもよい。例えば、レンズ表面に設けられる色素パターンにより平均透過率の差を生じさせてもよい。

レンズ表面に設けられる色素層としては、例えば染料であれば、カヤセットブルー906（日本化薬株式会社製）、カヤセットブラウン９３９（日本化薬株式会社製）、カヤセットレッド１３０（日本化薬株式会社製）、Ｋａｙａｌｏｎ Ｍｉｃｒｏｅｓｔｅｒ Ｒｅｄ Ｃ−ＬＳ ｃｏｎｃ（日本化薬株式会社製）、Ｋａｙａｌｏｎ Ｍｉｃｒｏｅｓｔｅｒ Ｒｅｄ ＡＱ−ＬＥ（日本化薬株式会社製）、Ｋａｙａｌｏｎ Ｍｉｃｒｏｅｓｔｅｒ Ｒｅｄ ＤＸ−ＬＳ（日本化薬株式会社製）、Ｄｉａｎｉｘ Ｂｌｕｅ ＡＣ−Ｅ（ダイスタージャパン株式会社製）、 Ｄｉａｎｉｘ Ｒｅｄ ＡＣ−Ｅ ０１、（ダイスタージャパン株式会社製）、Ｄｉａｎｉｘ Ｙｅｌｌｏｗ ＡＣ−Ｅ ｎｅｗ（ダイスタージャパン株式会社製）、Ｋａｙａｌｏｎ Ｍｉｃｒｏｅｓｔｅｒ Ｙｅｌｌｏｗ Ｃ−ＬＳ（日本化薬株式会社製）、 Ｋａｙａｌｏｎ Ｍｉｃｒｏｅｓｔｅｒ Ｙｅｌｌｏｗ ＡＱ−ＬＥ（日本化薬株式会社製）、Ｋａｙａｌｏｎ Ｍｉｃｒｏｅｓｔｅｒ Ｂｌｕｅ Ｃ−ＬＳ ｃｏｎｃ（日本化薬株式会社製）、Ｋａｙａｌｏｎ Ｍｉｃｒｏｅｓｔｅｒ Ｂｌｕｅ ＡＱ−ＬＥ（日本化薬株式会社製）、Ｋａｙａｌｏｎ Ｍｉｃｒｏｅｓｔｅｒ Ｂｌｕｅ ＤＸ−ＬＳ ｃｏｎｃ（日本化薬株式会社製）などが挙げられる。

色素層として、例えば顔料であれば、キナクリドンＣＩ １２２、フタロシアニンＣＩ １５、イソインドリノンＣＩ １１０、インオーガニックＣＩ ７、フタロシアニン、モノ?アゾナフトールＡＳ、カーボン系顔料などが挙げられる。

色素層として、例えば金属であれば、クロム、アルミニウム、金、銀などが挙げられる。

また、この平均透過率の差は、ＡＲ層と色素パターンとを組み合わせて生じさせてもよい。

図１８に示すレンズＡを、例えばメガネレンズに用いることで、このメガネレンズを装着したユーザは、視認性が損なわれずに、焦点が合いやすくなり、かつ近見視力が向上する。また、疲れ目になりくにくいという効果もある。

＜実験２による考察＞
図１９は、実験２による考察を説明するための図である。図１９（Ａ）は、無色の通常レンズを用いた各波長の焦点と色収差と焦点深度との関係を示す図である。色収差とは、光の波長によって、網膜上で結像する焦点距離が異なることをいう。図１９（Ａ）に示すように、例えば、赤色が網膜上で焦点を結ぶとき、緑、青と波長が短くなるほど、網膜の手前で焦点を結ぶことになる。これにより、焦点間の距離が長くなり、色収差が大きく発生することで、ぼやけが生じる。この色収差を補正するために、脳が画像補正をしたり、毛様体筋が微動したりして焦点を合わせているが、この焦点合わせは目に負担をかける。なお、図１９（Ａ）に示すＤ１１は、赤色波長の焦点深度の例を示し、Ｄ１２は、緑色波長の焦点深度の例を示し、Ｄ１３は、青色波長の焦点深度の例を示す。

図１９（Ｂ）は、レンズＡを用いた場合の各波長の焦点と色収差と焦点深度との関係を示す図である。レンズＡにより、青色波長をカットしつつ、ドット部によるピンホール効果で青色波長の焦点深度を広くすることができる。つまり、青色波長の焦点深度が、Ｄ１３からＤ２３に広がる。

ここで、ピンホール効果について簡単に説明する。図１９（Ｂ）に示すように、青色波長についてピンホール効果を生じさせるパターンＰが設けられたレンズＡにより、青色波長の光は絞られて目に入ってくる。そうすると、ピントが合う面の範囲（焦点深度）が広がり、ピンホール効果なしの状態ではぼやけて見えていた範囲が少なくなる。焦点深度が広がるとは、上下の光線により形成される角度が小さくなる（鋭くなる）ことをいう。また、焦点深度が広がることで、目の焦点を調節する筋肉が酷使されなくなるので、目の筋肉の緊張を和らげる効果がある。

また、図１９（Ｂ）に示すように、ピンホール効果により青色波長の焦点深度を広げることで青色波長のピントが合う位置が広くなり、色収差が小さくなる。よって、焦点が合わせやすくなり、ぼやけを軽減させることができる。したがって、ドット状のパターンによるコントラストの低下（又は基準波長の位相差）及び、ドット部と非ドット部との光透過率の差により、焦点が合わせやすくなり、近見視力が向上すると言える。なお、焦点深度を広くするのは青色波長領域に限らず、レンズＡにより緑色や赤色の波長領域が選択的にカットされ、目に入射する光の量が絞られてもよい。また、レンズＡは、ドット部のパターンを用いてピンホール効果を生じさせるようにしたが、パターンの形状はドットに限らず、ハニカム形状などの形状でもよい。また、ドット間のピッチ幅は、ピンホール効果を強める場合には、１５００μｍ程度まで許容される。したがって、図１３に示す例を考慮すると、ドットなどのパターン間のピッチ幅は、３００〜１５００μｍが適用されうる。

以下、図１３に示したレンズ設計において、好ましいと説明した範囲内のパラメータを有するレンズ及び／又は図１４に示す特性を有するレンズＡを用いた実施例について説明する。

［実施例１］
図２０〜２１を用いて、メガネ全体の構造について説明する。図２０は、実施例１におけるメガネ１００の一例を示す正面図である。図２１は、実施例１におけるメガネ１００の一例を示す側面図である。

図２０〜２１に示すメガネ１００は、アイウエアの一例であり、レンズ１１０及びフレーム１２０を備える。フレーム１２０は、例えば、テンプル１３０と、モダン１３２と、フロント１７０とを有する。

フロント１７０は、一対のレンズ１１０を支持する。また、フロント１７０は、例えば、リム１２２と、眉間部（例えばブリッジ）１２４と、ヨロイ１２６と、丁番１２８と、一対のノーズパッド１４０とを有する。一対のレンズ１１０は、焦点調節を補助するためのレンズである。

なお、メガネ１００の種類によっては、一枚レンズを用いることでフレームのブリッジ部分がない場合がある。この場合、一枚レンズの眉間部分を眉間部とする。

一対のノーズパッド１４０は、右ノーズパッド１４２及び左ノーズパッド１４４を含む。リム１２２、ヨロイ１２６、丁番１２８、テンプル１３０、及びモダン１３２は、それぞれ左右一対に設けられる。なお、丁番１２８は、ネジを使用するものに限られず、例えばバネを使用するものであってもよい。

リム１２２は、レンズ１１０を保持する。ヨロイ１２６は、リム１２２の外側に設けられ、丁番１２８によりテンプル１３０を回転可能に保持する。テンプル１３０は、使用者の耳の上部を押圧して、この部位を挟持する。モダン１３２は、テンプル１３０の先端に設けられる。モダン１３２は、使用者の耳の上部に接触する。なお、モダン１３２は、必ずしもメガネ１００に必要は構成ではない。

図２２は、実施例１におけるメガネ着用時におけるレンズ１１０のＡ−Ａ端面の一例を示す図である。なお、図２２に示す凸部は、分かりやすくするため、実際の寸法ではなく、拡大して記載している。実際の凸部は、例えばμｍレベルのサイズであり、レンズに対して無数に存在する。

図２２（Ａ）は、焦点調節補助用のレンズ１１０Ａの一例を示す図である。図２２（Ａ）に示すレンズ１１０Ａは、コントラストを低下させる機構として、レンズ本体に複数の凸部２００Ａを有するパターン構造を備える。パターン構造の例としては、図１３に記載した好ましいパラメータを有するパターン構造のいずれかである。このパターン構造により、透過する光（例えば基準波長）に位相差を設け、コントラストを低下させる。なお、凸部２００Ａにより、凸部２００Ａの間に凹部２０２Ａが生じる。上述したが、凸部２００Ａは、実際はμｍレベルのものであり、レンズ本体に無数に存在する。凸部２００Ａの形状は特に問わない。

凸部２００Ａは、レンズ本体に蒸着させることで形成することができる。蒸着方法については公知の技術を用いればよい。凸部２００Ａの材料は、透明性が高いかつ屈折率が高ければ高い程好ましく、例えば酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸化シリコン、窒化ガリウム、酸化ガリウムなどの無機化合物やポリカーボネートやアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、アリル系樹脂、エピチオ系樹脂などの有機化合物であっても良い。

なお、位相差については、凸部２００Ａの材質と厚さＨによって決まるが、例えば材質が決定された後に、所望の位相差になるように厚さＨが決定されればよい。

図２２（Ｂ）は、焦点調節補助用のレンズ１１０Ｂの一例を示す図である。図２２（Ｂ）に示すレンズ１１０Ｂは、コントラストを低下させる機構として、レンズ本体に複数の凸部２００Ｂを有するパターン構造を備える。このパターン構造により、透過する光に位相差を設け、コントラストを低下させる。なお、図２２（Ａ）と同様に、凸部２００Ｂにより、凸部２００Ｂの間に凹部２０２Ｂが生じる。また、凸部２００Ｂは、実際はμｍレベルのものであり、レンズ本体に無数に存在する。凸部２００Ｂの形状は特に問わない。

図２２（Ｂ）に示すレンズ１１０Ｂの場合、レンズ本体と凸部２００Ｂは、同じ材質である。これにより、図２２（Ａ）に示すように、凸部２００Ａを蒸着等により追加するよりも、加工技術を用いて凸部２００Ｂを用いて成形した方が、コスト低下や量産を可能にする。

図２２（Ｃ）は、焦点調節補助用のレンズ１１０Ｃの一例を示す図である。図２２（Ｃ）に示すレンズ１１０Ｃは、コントラストを低下させる機構として、レンズ本体の内部に、図２２（Ａ）や（Ｂ）に示すパターン構造を有する膜厚層Ｍ１０２を設ける。これにより、膜厚層Ｍ１０２がレンズ本体に含まれるため、膜厚層Ｍ１０２の劣化を防ぎ、恒久的に焦点調節の補助効果を維持することができる。

図２２（Ｄ）は、焦点調節補助用のレンズ１１０Ｄの一例を示す図である。図２２（Ｄ）に示すレンズ１１０Ｄは、コントラストを低下させる機構として、レンズ本体の内部に、図２２（Ａ）や（Ｂ）に示すパターン構造を有するシートＭ１０４を設ける。これにより、シートＭ１０４をレンズ本体の表面に付着させることで、従来のレンズに対し、焦点調節の補助効果を簡単に追加することができる。

上述した図２２に示すレンズは、レンズ本体に入射される光に対し、第１位相と第２位相とを生じさせ、この第１位相及び第２位相の位相差によりコントラストを低下させる機構を含む。また、図２２に示すレンズは、凸部２００と凹部２０２と、又はパターン部と非パターン部とにおいて、光透過率の差を設けてもよい。これにより、焦点を合わせやくしつつ、近見視力の向上を図ることができる。

なお、図２２（Ａ）及び（Ｂ）に示すレンズにおいて、パターン構造は、レンズの外側表面（−Ｙ方向）、内側表面（Ｙ方向）または両面に設けられてもよい。また、レンズ本体又はパターン構造は、透明であっても着色されていてもよい。また、レンズ表面に傷を防止するハードコート層や反射防止コート層が積層されても良い。

［実施例２］
実施例２では、上述したレンズの機能を、コンタクトレンズに適用する場合について説明する。図２３は、第２実施例におけるコンタクトレンズの一例を示す図である。図２３に示すコンタクトレンズ３００は、上述したコントラストを低下させる機構、及びパターン部と非パターン部との光透過率に差を設ける機構を有する。例えば、コンタクトレンズ３００は、基準波長に位相差を設けるパターンを有し、このパターン部と非パターン部との透過率に差があるシートをコンタクトレンズ表面又は内部に設ける。これにより、上述した効果を奏することができる。

［実施例３］
実施例３では、上述したレンズの機能を、スコープ光学系に適用する場合について説明する。図２４は、第３実施例におけるスコープ光学系の一例を示す図である。図２４に示すスコープ光学系４００は、マイクロスコープなどのレンズであり、上述したコントラストを低下させる機構、及びパターン部と非パターン部との光透過率に差を設ける機構を有する。例えば、スコープ光学系４００は、基準波長に位相差を設けるパターンを有し、このパターン部と非パターン部との透過率に差があるシートをコンタクトレンズ表面又は内部に設ける。これにより、上述した効果を奏することができる。

［変形例］
図２２に示すレンズ以外にも、本発明は、遮光率を変化させることで、コントラストを低下させるレンズを用いてもよい。

また、本発明におけるレンズは、累進（老眼）レンズなどに適用してもよい。これにより、累進レンズを着用したユーザは、焦点移動をしたときに楽に焦点を合わせることができる。また、焦点が合いやすくなるので、揺れのある場所で楽に本を読むことが可能になる。

また、本発明におけるレンズは、運動用のサングラスなどに適用してもよい。これにより、このサングラスを着用したユーザは、球技時にボールの動きが追いやすくなる。

また、本発明におけるレンズは、メガネ用のレンズ以外にも、カメラ用のレンズなどに適用してもよい。また、ドットとは、丸状のものにかぎらず、多角形のものを含んでもよい。

また、レンズ本体内部に、視認性が損なわれないように、微小なガラスビーズを所定位置に複数挿入し、光の屈折率を変化させることで位相差を生じさせ、コントラストを低下させるレンズを用いてもよい。

また、光学特性が変化する材質を用いたレンズ本体に対し、部分的に光学特性を変化させて、所定位置の光の屈折率を変化させることで位相差を生じさせ、又は部分的に遮光率を変化させ、コントラストを低下させるレンズを用いてもよい。

以上、本発明について実施例及び変形例を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施例及び変形例に記載の範囲には限定されない。上記実施例及び変形例に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１００ メガネ
１１０ レンズ
３００ コンタクトレンズ
４００ スコープ光学系

Claims (14)

1. レンズ本体と、
   前記レンズ本体に、等方的に均一に配置されるドットと、を備え、
   可視光領域において、前記ドットに基づくドット部と、当該ドット部以外の非ドット部との平均透過率の差が、２％以上５０％以下である、焦点調節補助レンズ。
2. 前記可視光領域内の所定領域における前記ドット部と前記非ドット部との平均透過率の差が、前記可視光領域以外の前記所定領域以外の領域における前記ドット部と前記非ドット部との平均透過率の差よりも大きい、請求項１に記載の焦点調節補助レンズ。
3. 前記所定領域は、少なくとも青色波長領域を含む、請求項２に記載の焦点調節補助レンズ。
4. 前記ドット部と前記非ドット部とは、光学的位相差Φを有する、請求項１に記載の焦点調節補助レンズ。
5. 前記位相差Φは、５４６ｎｍの波長に対して、０＜Φ≦π／４である、請求項４に記載の焦点調節補助レンズ。
6. 前記位相差Φは、５４６ｎｍの前記波長に対して、π／５＜Φ≦π／４である、請求項５に記載の焦点調節補助レンズ。
7. 前記平均透過率の差は、前記レンズ本体の表面に形成される反射防止膜パターンにより生じる、請求項１に記載の焦点調節補助レンズ。
8. 前記平均透過率の差は、前記レンズ本体の表面に形成される色素パターンにより生じる、請求項１に記載の焦点調節補助レンズ。
9. 前記平均透過率の差は、前記レンズ本体の表面に形成される反射膜防止パターンと色素パターンとを用いて形成される、請求項１に記載の焦点調節補助レンズ。
10. 前記位相差は、
    前記レンズ本体の表面を切削することにより成形され、あるいは、金型又はナノインプリント技術を用いて前記レンズ本体と共に成形される、請求項４に記載の焦点調節補助レンズ。
11. 前記位相差又は前記平均透過率の差を生じさせる機構を有し、
    前記機構は、フィルムにより形成され、当該フィルムは、前記レンズ本体の表面又は前記レンズ本体内部に設けられる、請求項４に記載の焦点調節補助レンズ。
12. 請求項１乃至１１いずれか一項に記載の焦点調節補助レンズと、
    前記焦点調節補助レンズを支持するフレームと、
    を備えるアイウエア。
13. 請求項１乃至１１いずれか一項に記載の焦点調節補助レンズであるコンタクトレンズ。
14. 請求項１乃至１１いずれか一項に記載の焦点調節補助レンズを含むスコープ光学系。