KR102475992B1

KR102475992B1 - 토릭 안용 렌즈

Info

Publication number: KR102475992B1
Application number: KR1020197017100A
Authority: KR
Inventors: 하루오 이시카와
Original assignee: 코와 가부시키가이샤
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2022-12-09
Also published as: WO2018105640A1; TW201832738A; CN110036333A; RU2019120054A; AU2017372070B2; RU2019120054A3; EP3557314A4; EP3557314C0; EP3557314A1; EP3557314B1; ES2968263T3; JPWO2018105640A1; PL3557314T3; CN110036333B; BR112019011538B1; RU2757562C2; US20190328509A1; KR20190091282A; BR112019011538A2; US11366336B2

Abstract

렌즈 설계의 자유도를 저하시키지 않고 백내장 방지에 이바지하는 렌즈를 설계하는 것이 가능한 에지를 갖는 토릭 안용 렌즈를 실현한다. 토릭 안용 렌즈를, 광학부의 상면에서 볼 때, 광학부의 에지 두께가 대략 일정해지는 대략 평탄부가, 광학부의 토릭면의 강주경선과 겹치도록 마련되어 있는, 토릭 안용 렌즈로 한다.

Description

토릭 안용 렌즈

본 발명은, 난시 교정용 토릭 안용 렌즈에 관한 것이다.

난시 교정용 안용 렌즈의 예로서는, 안경이나 콘택트 렌즈, 안내 렌즈 등을 들 수 있다. 이들 안용 렌즈는, 토릭면이라고 불리는 광학면을 갖는다. 토릭면이란, 럭비 볼이나 도넛의 측면과 같이, 적어도 2개의 경선의 곡률 반경이 상이한 렌즈의 면 형상을 가리킨다. 그리고, 이 토릭면을 갖는 렌즈는, 토릭 렌즈(원환상 렌즈)라고 칭한다.

토릭면에 의해, 면 상에 설정된 서로 직교하는 방향에 있어서 렌즈의 굴절력에 차가 생긴다. 이 굴절력의 차를 이용함으로써 난시를 교정할 수 있다. 그리고, 종래, 렌즈면의 형상을 보다 유연하게 설계하기 위한 기술이나 안내 렌즈의 안내에 있어서의 위치를 안정시키기 위한 기술이 제안되어 있다(특허문헌 1, 2). 또한, 후발 백내장의 발병을 유리하게 억제하기 위해 광학부와 지지부의 접속부를 구성하는 기술도 제안되어 있다(특허문헌 3). 또한 토릭면을 수식으로 정의하는 기술도 제안되어 있다(특허문헌 4).

미국특허 제5173723호 명세서 국제공개 제2015/136997호 국제공개 제2006/123427호 일본특허 제4945558호 공보

그러나, 종래의 난시 교정용 안용 렌즈에 있어서는, 렌즈의 에지의 두께를 제어하는 것은 상정되어 있지 않기 때문에, 에지의 두께가 후발 백내장 방지의 관점에서의 안내 렌즈의 설계에 지장을 초래할 가능성이 있다. 즉, 후발 백내장 방지의 관점에서 보면 에지 두께는 소정의 두께 이상일 것이 요망되지만, 단순하게 에지 두께를 기준으로 해서 렌즈 형상을 정하면 렌즈의 중심 두께가 두꺼워지기 때문에, 소절개에 의한 삽입이 어려워져서, 삽입 시의 부담을 증가시켜 버릴 가능성이 있다.

본건 개시의 기술은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 렌즈 설계의 자유도를 저하시키지 않고 후발 백내장 방지에 이바지하는 렌즈를 설계하는 것이 가능한 토릭 안용 렌즈, 즉 후발 백내장 방지 효과를 기대할 수 있는 두께의 에지를 갖고, 또한 중심 두께가 불필요하게 두꺼워지지 않는 토릭 안용 렌즈를 실현하는 것이다.

본건 개시의 토릭 안용 렌즈는, 광학부의 상면에서 볼 때, 광학부의 에지 두께가 대략 일정해지는 대략 평탄부가, 광학부의 토릭면의 강주경선과 겹치도록 마련되어 있다. 이에 의해, 종래는 강주경선 방향의 에지 두께가 얇아져, 당해 부분에 지지부를 마련하면, 광학부를 안내의 후낭에 밀어붙이는 힘을 안정되게 얻지 못할 우려가 있었지만, 본건 개시의 토릭 안용 렌즈에 의하면, 당해 부분에 지지부를 마련해도 소정의 에지 두께가 확보되고 있기 때문에 광학부를 후낭에 밀어붙이는 힘을 안정되게 얻을 수 있어, 후발 백내장을 방지한다는 관점에서 보다 자유도가 높은 렌즈 설계가 가능해진다. 또한, 대략 평탄부의 에지 두께는, 상면에서 볼 때 토릭면의 약주경선과 겹치는 광학부의 에지 두께보다 얇고, 대략 평탄부를 토릭면으로서 형성한 경우에 상면에서 볼 때 토릭면의 강주경선과 겹치는 광학부의 에지 두께보다 두껍다.

또한, 대략 평탄부는, 토릭 안용 렌즈에 있어서 두께가 소정의 최저 두께보다 얇아지는 영역에 대해서, 토릭면을, 두께가 최저 두께가 되는 평면으로 치환함으로써 형성되어도 된다. 또한, 대략 평탄부를 완만한 경사면이나 곡면, 혹은 그들을 조합한 형태로 해도 된다.

또한, 토릭 안용 렌즈의 광학부의 상면에서 볼 때, 렌즈 중심으로부터의 거리가 r인 위치의 상기 광학부의 에지 두께 h(r)이 식 (1) 및 (2)로 부여되는 대략 평탄부를 마련하고,

H(High)는 상기 토릭 안용 렌즈의 강주경선과 겹치는 부분의 에지 두께이고, H(Low)는 상기 토릭 안용 렌즈의 약주경선과 겹치는 부분의 에지 두께로 해도 된다. 또한, H는 소정의 최저 두께에 상당한다.

또한, 토릭 안용 렌즈의 렌즈면 상의 임의의 경선 방향에 있어서의 단면 형상이

을 포함하는 식으로 표현되고, c는 토릭 안용 렌즈에 있어서의 근축 곡률이고, r은 토릭 안용 렌즈의 렌즈 중심으로부터의 거리이고, k는 토릭 안용 렌즈에 있어서의 렌즈 광축에 회전 대칭인 면의 코닉 상수이고, c, r, k는 렌즈면 상의 경선 방향에 대해서 공통이며, A(θ) 및 B(θ)는 식 (4) 및 (5)로 부여되고

H(High)는 토릭 안용 렌즈를 식 (4) 및 (5)를 사용해서 설계한 경우의 강주경선과 겹치는 부분의 에지 두께이고, H(Low)는 토릭 안용 렌즈를 식 (4) 및 (5)를 사용해서 설계한 경우의 약주경선과 겹치는 부분의 에지 두께인 것과 같이 구성해도 된다.

또한, 토릭 안용 렌즈의 상면에서 볼 때, 토릭 안용 렌즈의 에지로부터 렌즈 중심을 향하는 방향에 있어서의 대략 평탄부의 폭이 0.05㎜ 이상 0.5㎜ 이하로 해도 되고, 토릭 안용 렌즈의 상면에서 볼 때, 토릭 안용 렌즈의 렌즈 중심에서 본 대략 평탄부가 형성되어 있는 각도 범위가, 강주경선을 사이에 두고 20° 이상 70° 이하(강주경선에 대하여 편측 10° 이상 35° 이하)로 해도 된다. 안내 렌즈의 광학부 직경은 일반적으로 φ5㎜ 내지 7㎜인 점에서, 토릭 안용 렌즈의 상면에서 볼 때, 토릭 안용 렌즈의 에지로부터 렌즈 중심을 향하는 방향에 있어서의 대략 평탄부의 폭 L이, (광학부 직경의 1/100)≤L≤(광학부 직경의 1/10)이라고 하는 조건을 충족하도록 해도 된다.

또한, 본건 개시의 토릭 안용 렌즈를, 광학부의 상면에서 볼 때, 광학부의 에지와 광학부의 토릭면에 연속하는 면이 마련되어 있고, 해당 연속하는 면에 있어서의 광학부의 에지 두께가 대략 일정하고, 해당 연속하는 면은, 광학부의 토릭면의 강주경선과 겹치도록 마련되어 있어도 된다.

본건 개시의 기술에 의하면, 렌즈 설계의 자유도를 저하시키지 않고 백내장 방지에 이바지하는 렌즈를 설계하는 것이 가능한 에지를 갖는 토릭 안용 렌즈를 실현할 수 있다.

도 1의 (a) 내지 (c)는 종래의 토릭 안내 렌즈의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 2는 종래의 토릭 안내 렌즈의 에지 두께의 변화의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 3의 (a) 내지 (c)는, 일 실시 형태에 따른 토릭 안내 렌즈의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 4는 일 실시 형태에 따른 토릭 안내 렌즈의 에지 두께의 변화의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 5는 일 변형예에 관한 토릭 안내 렌즈의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 6은 다른 변형예에 관한 토릭 안내 렌즈의 일례를 나타내는 모식도이다.

이하에, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 토릭 안내 렌즈에 대해서 설명하지만, 본 발명은 토릭 안내 렌즈에 한하지 않고, 안경 렌즈 등 다양한 토릭 안용 렌즈에도 적용할 수 있다.

토릭 안내 렌즈에서는, 토릭면에 의해, 면 상에 설정된 서로 직교하는 방향(제1 경선 방향과 제2 경선 방향)에 있어서 렌즈의 굴절력에 차가 생긴다. 이 굴절력의 차를 이용함으로써 난시를 교정할 수 있다. 일반적으로, 이 굴절력의 차는, 원주 굴절력이라고 칭한다. 토릭면에 있어서, 굴절력이 큰 방향의 경선은 강주경선이라고 칭하고, 굴절력이 작은 방향의 경선은 약주경선이라고 칭한다.

먼저, 본 발명의 전제가 되는 기술에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에서는, 이하의 식 (6)에 의해 렌즈면을 규정해서 안내 렌즈를 제작한다. 또한, 식 (6)의 제1항은 렌즈의 광축에 대해서 회전 대칭의 렌즈면을 규정하고, 제2항 이후는 토릭면을 규정한다.

여기서, c는 식 (6)의 제2항 이후에 의해 규정되는 토릭면을 부가하기 전의 렌즈의 회전 대칭의 기준면의 곡률이다. X와 Y는 제1 방향 및 제2 방향에 있어서의 렌즈 중심으로부터의 거리이고, 예를 들어 강주경선 방향 및 약주경선 방향에 있어서의 렌즈 중심으로부터의 거리이다. 또한, r은 직경 방향의 거리(r²=X²+Y²)이다. 또한, k는 식 (6)의 제2항 이후에 의해 규정되는 토릭면을 부가하기 전의 회전 대칭의 기준면의 코닉 상수이고, c, r 및 k는 X 방향과 Y 방향에서 공통이 되고 있다. 또한, a는 토릭면을 부가하는 파라미터이다. 식 (6)의 제2항 이후의 항은, (X²+Y²)ⁿ(n=1, 2…)을 전개했을 때의 각 항을 나타낸다. 또한, 제2항 이후의 각 항의 계수는, 토릭면을 부가하기 위한 파라미터를 나타낸다. 또한, 식 (6)의 제1항이, 렌즈의 광축에 대하여 회전 대칭의 렌즈면을 규정하는 소정의 정의식의 일례이다. 또한, 식 (6)의 제1항과 동등한 렌즈면을 규정하는 식이면, 당해 제1항은 다른식이어도 된다.

상기 식을 사용하면 렌즈 전체에 걸쳐서 렌즈면을 규정할 수 있다. 이에 의해, 종래에 비해서 높은 자유도를 갖고 렌즈면을 규정할 수 있다. 특히, 상기와 같이 종래의 식에서는 규정할 수 없었던 X 방향 및 Y 방향 이외(예를 들어 X=Y가 되는 방향)의 형상도 자유롭게 규정할 수 있다.

또한, 식 (6)의 제1항은, 구면 렌즈의 식 혹은 코닉 상수에 의해서만 비구면 렌즈의 식과 동일한 형태가 되고 있다. 이 때문에, 식 (6)을 사용해서 토릭 안내 렌즈를 설계하는 경우, 토릭 안내 렌즈의 베이스 형상을 종래와 마찬가지로 회전 대칭 렌즈로 할 수 있다. 따라서, 식 (6)을 사용해서 렌즈 설계를 행하여 제작한 토릭 안내 렌즈는, 종래의 삽입기에도 지장없이 장전할 수 있다.

또한, 종래에는 렌즈의 45° 방향의 에지 두께를 회전 대칭 렌즈와 통일하는 방법이 제안되고 있지만, 에지 두께의 계산은 토릭면의 파라미터가 결정된 후가 아니면 계산할 수 없다. 한편, 본 실시 형태의 식 (6)을 사용한 설계 방법에서는, X^2jY^2(n-j)(단, j는 n 이외의 자연수)의 계수를 0으로 하거나, 혹은 a_2qx=-a_2qy, a_2qxa_2py=0(p, q는 자연수)으로 하면 에지 두께의 계산은 필요없고, 45° 방향의 에지 두께를 회전 대칭 렌즈와 동등한 형상을 설계할 수 있다.

또한, 렌즈를 소위 몰드 방식으로 제작하는 경우, 렌즈 재료의 수축에 의한 렌즈 형상의 변화를 고려할 필요가 있다. 본 실시 형태의 식 (6)을 사용해서 렌즈를 설계함으로써, 렌즈의 베이스 형상이 회전 대칭 렌즈와 동일하면, 수축률을 회전 대칭 렌즈와 똑같다고 간주할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 렌즈 설계 방법에 따르면, 비회전 대칭 렌즈인 토릭 안내 렌즈에서 수축률을 평가하는 종래의 방법보다 효율적으로 수축률을 평가할 수 있다.

또한, 후술하는 바와 같이 X 방향 및 Y 방향의 근축 곡률도 용이하게 계산할 수 있기 때문에, 근축 굴절력의 계산도 용이해진다. 따라서, 식 (6)의 함수로부터 근축 파워의 계산을 용이하게 행할 수도 있다. 또한, 식 (6)을 사용함으로써 토릭 안내 렌즈의 X 방향 및 Y 방향에 있어서의 구면 수차를 제어할 수 있다. 이와 같이, 식 (6)을 사용해서 렌즈 설계를 함으로써, 토릭 안내 렌즈의 토릭면을 규정하는 파라미터의 자유도가 높아지고, 여러가지 수차를 종래보다 적합하게 보정하는 렌즈면 형상을 설계할 수 있다.

이어서, 식 (6)에 대해서, 렌즈의 광학면의 임의의 방향(각도 θ)에 있어서의 단면 형상의 표현식을 도출한다. 여기에서는, 일례로서 최대 차수 4차의 경우를 생각한다. 식 (6)에 있어서 x=rcosθ, y=rsinθ로 하면, 이하와 같이 변환해서 식 (7)이 얻어진다.

여기서

이다.

또한,

이다.

식 (7)에서 알 수 있듯이, 식 (6)을 사용하면, 렌즈면에 있어서의 임의의 방향(임의의 θ)의 단면 형상을 일반적인 광학면 정의식으로 표현할 수 있다. 또한, 설계값과의 비교나 실제로 제조된 렌즈의 임의의 단면 내에 있어서의 광학 시뮬레이션을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.

이어서, 식 (6), (7)의 어느 것을 사용해서 본 발명의 전제 기술을 사용하여, 토릭 안내 렌즈를 설계한 경우의 예에 대해서 이하 설명한다. 또한, 이 설명에 있어서는, 토릭면을 산형(위로 볼록)의 광학면으로서 형성하는 것으로 한다.

도 1은 종래의 토릭 안내 렌즈의 광학부(100)의 일례를 나타내는 모식도이다. 또한, 도 1에서는, 토릭 안내 렌즈의 지지부의 도시를 생략하고 있다. 또한, 도 1에 도시하는 광학부(100)에 있어서, 광학부의 광축에 직교하는 XY 평면을 설정하고, X축과 Y축이 서로 직교하는 것으로서 설명한다. 또한, XY 평면과 직교하는 Z축을 설정한다. 광학부의 에지에 있어서의 Z축 방향의 두께가 에지 두께에 대응한다.

또한, 도 1의 (a), (b)는 광학부(100)의 측면도이고, 도 1의 (c)는 광학부(100)를 Z축의 마이너스측, 즉 광학면(104)측으로부터 Z축의 플러스측, 즉 광학면(103)측을 향해서 본 도면이다.

도 1의 (c)에 도시하는 바와 같이, 종래의 토릭 안내 렌즈의 광학부(100)의 양면은, XY 평면 상의 전역, 즉 렌즈 중심(101)(XY 평면의 원점 O)으로부터 에지(102)에 걸치는 영역에 광학면(103, 104)이 형성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 광학면(103)은 구면 형상 또는 비구면 형상으로 토릭면은 갖지 않는다. 한편, 광학면(104)는 토릭면으로 되어 있다. 또한, 도 1의 (a)에 도시하는 바와 같이, 광학부(100)의 에지(102)에는, 에지 두께가 다른 부분의 에지 두께에 비해서 얇은 박육부(105)가 형성된다. 렌즈 중심(101)에서 볼 때 박육부(105)가 형성되어 있는 방향은, 소위 강주경선의 연신 방향에 대응하고 있다. 또한, 도 1의 (c)에 있어서 강주경선은 X축과 겹쳐 있다.

도 2에, 광학부(100)의 렌즈 중심(101)에서 본 에지 두께의 각도 방향에 있어서의 변화의 일례를 나타낸다. 여기서 종축 Z(㎜)는, 광학면(104)에 있어서의 새그양이다. 도 2의 그래프에 있어서, 횡축의 각도(φ; 단위:°)가 0° 및 180°인 방향이, 광학부(100)의 약주경선 방향이다. 또한, 각도가 90°인 방향이, 광학부(100)의 강주경선 방향이다. 또한, 각도가 180° 내지 360°인 범위에 있어서의 에지 두께의 변화는, 각도가 0° 내지 180°인 범위에 있어서의 에지 두께의 변화와 동일하다. 도 2에 도시한 바와 같이, 광학부(100)의 에지 두께는, 강주경선 방향에 있어서 가장 얇아진다.

이 때문에, 박육부(105)에 지지부를 마련하는 렌즈 설계의 경우, 에지 두께가 얇은 부분에 지지부를 접속하는 것이기 때문에, 광학부를 후낭에 밀어붙이는 힘이 안정되게 얻어지지 않을 우려가 있고, 후발 백내장을 방지한다는 관점에서 바람직한 렌즈 설계라고는 할 수 없을 가능성이 있다.

이에 반해, 도 3에, 본 실시 형태에 따른 토릭 안내 렌즈의 광학부(200)의 일례를 모식적으로 도시한다. 도 1과 마찬가지로, 도 3에서는, 토릭 안내 렌즈의 지지부의 도시를 생략하고 있다. 또한, 광학부(100)와 마찬가지로, 광학부(200)에 있어서, 광학부의 광축에 직교하는 XY 평면을 설정하고, X축과 Y축이 서로 직교하는 것으로서 설명한다. 또한, XY 평면과 직교하는 Z축을 설정한다. 광학부의 에지에 있어서의 Z축 방향의 두께가 에지 두께에 대응한다. 도 3의 (a), (b)는 광학부(200)의 측면도이고, 도 3의 (c)는 광학부(200)를 Z축의 마이너스측, 즉 광학면(204)측으로부터 Z축의 플러스측, 즉 광학면(203)측을 향해서 본 도면이다. 또한, 도 3에 있어서도, 광학면(203)은 구면 형상 또는 비구면 형상으로 토릭면은 갖지 않는다. 한편, 광학면(204)은 토릭면으로 되어 있다.

본 실시 형태에 있어서의 토릭 안내 렌즈의 광학부(200)는, 렌즈 중심(201)(XY 평면의 원점 O')에 있어서의 중심 두께는, 종래의 토릭 안내 렌즈의 광학부(100)의 렌즈 중심(101)에 있어서의 중심 두께와 똑같지만, 에지(202)에 에지 두께가 대략 일정해지는 대략 평탄부(이하 「평탄부」라고 칭한다)(205)가 형성되어 있다. 평탄부(205)는, 렌즈 중심(201)에서 볼 때 강주경선과 겹치는 에지를 포함하도록 형성되어 있다. 또한, 도 1의 (c)과 마찬가지로, 도 3의 (c)에 있어서 강주경선은 X축과 겹쳐 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 에지(202)에는, 2개의 평탄부(205)가, 광학부(200)의 한쪽 렌즈면(204)의 주위에 형성되어 있다. 또한, 평탄부(205)는, 광학부(200)의 상면에서 볼 때, X축과 겹쳐서 렌즈 중심(201)을 사이에 두고 형성되어 있다. 또한, 평탄부(205)가, 광학부의 상면에서 볼 때, 광학부의 에지와 광학부의 토릭면에 연속하는 면의 일례이다.

여기서, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이 평탄부(205)에 있어서 렌즈 중심(201)으로부터의 반경 r의 위치에 있어서의 에지 두께를 h(r)로 한다. 이 h(r)을 적절히 정함으로써, 도 3의 (c)에 도시하는 광학부(200)의 상면에서 볼 때, 렌즈 중심(201)에서 본 평탄부(205)가 형성되어 있는 각도 φ의 범위와, 평탄부(205)의 X축 방향(광학부의 반경 방향)에 있어서의 폭 L이 정해진다(광학면(204)의 토릭면은 정의되어 있으므로, 에지 두께 h(r)이 정해지면 광학면(204)의 토릭면과 평탄부(205)의 평면의 교선이 정해진다.). 본 실시 형태에서는, 일례로서, 평탄부(205)에 있어서의 최소 에지 두께 H는, 0.01㎜≤H-H(high)≤0.05㎜를 충족하도록 설정되고, 에지 두께 h(r)이 H보다 얇아지는 영역에 대해서는, h(r)=H가 되도록 구성해도 된다. 본 실시 형태에 있어서 토릭 렌즈 평탄부(205)는, 그의 형상이 X축, 즉 강주경선에 대하여 선대칭이 되도록 마련된다.

본 실시 형태에 있어서는, 상술한 바와 같이, 평탄부(205)에 있어서의 에지 두께 h(r)이 정해지면, 평탄부(205)의 평면 형상은 정해진다. 그러나, 본 실시 형태에 있어서는, 평탄부(205)의 평면 형상을 우선(우선적으로) 정해도 된다. 예를 들어, 평탄부(205)의 단부 E에 있어서의 각도 φ는, 55°≤φ≤80°를 충족하도록 설정되어도 된다. 그렇게 하면, 토릭 안내 렌즈의 렌즈 중심에서 본 평탄부가 형성되어 있는 각도 범위(각도폭)가, 강주경선을 사이에 두고 20° 내지 70°(강주경선에 대하여 편측 10° 내지 35°)가 된다. 또한, 평탄부(205)의 X축 방향에 있어서의 폭 L은 0.05㎜≤L≤0.5㎜를 충족하도록 설정되어도 된다. 안내 렌즈의 광학부 직경은 일반적으로 φ5㎜ 내지 7㎜인 점에서, 토릭 안용 렌즈의 상면에서 볼 때, 토릭 안용 렌즈의 에지로부터 렌즈 중심을 향하는 방향에 있어서의 평탄부의 폭 L이, (광학부 직경의 1/100)≤L≤(광학부 직경의 1/10)이라고 하는 조건을 충족하도록 해도 된다. 이들의 경우에는, 평탄부(205)의 각도 범위(각도폭) 또는, 평탄부(205)의 폭 L을 정함으로써, 에지 두께 h(r)이 정해진다.

또한, 평탄부(205)에 있어서의 에지 두께 h(r)은, 광학부(200)의 약주경선측의 에지 두께보다 얇고, 또한 평탄부(205)를 광학부(100)의 토릭면으로서 형성한 경우의 에지 두께보다 두꺼워지도록 설정된다. 에지 두께 h(r)을 이와 같이 설정함으로써, 광학부(200)의 약주경선측의 에지 두께, 즉 Y축과 겹치는 부분의 에지 두께는, 종래의 광학부(100)와 마찬가지로 구성할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 평탄부(205)의 에지 두께만을 제어하고, 그 밖의 부분의 에지 두께의 제어에 대해서는 고려하지 않아도 되기 때문에, 광학부(200)의 평탄부(205)의 에지 두께의 제어가 용이해진다.

도 4에, 광학부(200)의 렌즈 중심(201)에서 본 에지 두께의 각도 방향에 있어서의 변화의 일례를 나타낸다. 도 4의 그래프에 있어서, 횡축의 각도(φ; 단위:°) 및 종축의 새그양(Z; 단위:㎜)은, 도 2와 동일하다. 도 4에 도시하는 예에서는, 광학부(200)의 에지 두께는, 강주경선 방향(φ=90°)을 사이에 두고 70° 내지 110°의 범위에 있어서 일정하게 되어 있다. 즉, 이 범위에 있어서, 평탄부(205)가 형성되어 있다. 또한, 도 4에 도시하는 예에서는, 도 3에 있어서의 각도 φ는 70°이다.

이 때문에, 평탄부(205)에 지지부를 마련하는 렌즈 설계의 경우에도, 광학부(100)의 박육부(105)에 지지부를 마련하는 경우와는 달리, 에지 두께가 소정의 두께로 확보되어 있기 때문에, 지지부에 의해 광학부가 후낭에 밀어붙여지는 힘이 안정되게 얻어지게 되고, 후발 백내장의 방지에 이바지하는 렌즈 설계가 된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 상기 식 (6), (7)의 어느 것의 식을 사용해서 토릭 안내 렌즈의 광학부(200)를 설계하는 경우에, 이하의 식 (8), (9)에 의한 조건을 추가한다.

즉, 본 실시 형태에 있어서는, 상기 식 (6), (7)의 어느 것의 식을 사용해서, 토릭 안내 렌즈의 광학부(200)를 설계한 경우에, 에지 두께 h(r)이 H보다 얇아지는 영역에 대해서는, h(r)=H로 한다. 여기서, H(High)는 광학부(200)를 종래의 광학부(100)로서 설계한 경우의 강주경선(도면 중 X축)과 겹치는 부분의 에지 두께이고, H(Low)는 광학부(200)를 종래의 광학부(100)로서 설계한 경우의 약주경선(도면 중 Y축)과 겹치는 부분의 에지 두께이다. 여기서, H는 소정의 최저 두께에 상당한다.

종래의 토릭 안내 렌즈의 광학부의 구성에서는 에지 두께가 얇아짐으로써, 백내장 방지의 관점에서 토릭 안내 렌즈를 설계하는 데 있어서 지장을 초래할 가능성이 있었지만, 본 실시 형태에 따르면, 상기 조건에 기초하여 식 (6), (7)의 어느 것을 사용해서, 광학부(200)를 설계함으로써, 종래보다 백내장 방지에 이바지하는 토릭 안내 렌즈의 광학부를 실현할 수 있다.

본 실시 형태의 토릭 안내 렌즈는 몰드 제법으로 제작하거나 절삭 가공 제법으로 제작해도 된다. 단, 토릭면의 가공은 회전 속도와 동기시키면서 가공 툴을 광축 방향으로 이동 가능한 선반 가공기로 행하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시예에서는, 광학면(204)이 토릭면, 광학면(203)이 구면 또는 비구면인 예에 대해서 설명했지만, 본 발명이 적용되는 광학면의 구성은 이에 한정되지 않는다. 광학면(204)이 비구면 토릭면을 가져도 되고, 광학면(203)과 광학면(204)의 양쪽이 토릭면을 포함하고 있어도 된다. 광학면(203)과 광학면(204)의 양쪽이 토릭면이고, 강주경선이 공통되는 경우에는, 에지 두께 h(r)은, 광학면(203)의 강주경선에 있어서의 두께와, 평탄부(205)의 두께의 차인 것으로 된다.

이상이 본 실시 형태에 따른 설명이지만, 상기 토릭 안내 렌즈의 구성은, 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상과 동일성을 상실하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어, 상기 토릭 안내 렌즈의 설계에 있어서는, 이하의 변형예에 나타낸 바와 같이, 상기 식 (6), (7) 이외의 식을 사용해도 되고, 그 경우에 상기 식 (8), (9)에 나타내는 조건을 더해서 설정하면 된다. 또한, 상기 실시 형태에 있어서의, 각도 φ, 폭 L, 에지 두께 h(r)의 각각의 값의 범위는 일례에 지나지 않고, 상기 범위에 한정한다는 취지가 아니다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 광학부(200)의 상면에서 볼 때, 평탄부(205)는 X축에 대하여 선대칭이 되도록 형성되어 있지만, 광학부(200)의 토릭면의 강주경선(X축)과 겹치도록 형성되어 있으면, X축에 대하여 선대칭으로 되지 않아도 된다. 또한, 평탄부(205)의 부분을 완만한 경사면이나 곡면, 혹은 그들을 조합한 것과 같은 형태로 해도 된다.

이러한 토릭 안내 렌즈의 설계 방법에 의해, 광학부의 상면에서 볼 때, 광학부의 에지와 광학부의 토릭면에 연속하는 면(평탄부(205))이 마련되어 있고, 당해 연속하는 면에 있어서의 광학부의 에지 두께가 대략 일정하고, 당해 연속하는 면은, 광학부의 토릭면의 강주경선과 겹치도록 마련되어 있는 토릭 안내 렌즈를 설계할 수 있다.

이어서, 상기 실시 형태의 변형예에 대해서, 이하에 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 토릭 안내 렌즈의 강주경선 방향을 X 방향, 약주경선 방향을 Y 방향으로 하지만, X와 Y는 반대여도 된다. 또한, 이하에 설명하는 식의 도출의 상세에 대해서는, 상기 각 특허문헌에 기재되어 있기 때문에, 설명을 생략한다. 종래의 토릭면을 규정하는 식으로서, X축과 광축을 포함하는 평면에 의한 렌즈 단면의 형상을 나타내는 식 (10)과, Y축과 광축을 포함하는 평면에 의한 렌즈 단면을 나타내는 식 (11)을 들 수 있다. 여기서, Rx 및 Ry는 X축과 광축을 포함하는 평면에 의한 렌즈 단면의 곡률 반경 및 Y축과 광축을 포함하는 평면에 의한 렌즈 단면의 곡률 반경을 각각 나타낸다. 또한, Rx≠Ry이다. cx 및 cy는 X축과 광축을 포함하는 평면에 의한 렌즈 단면의 곡률 및 Y축과 광축을 포함하는 평면에 의한 렌즈 단면의 곡률을 각각 나타낸다. 여기서, cx=1/Rx, cy=1/Ry이다. kx 및 ky는, X 방향에 있어서의 코닉 상수(원추 상수) 및 Y 방향에 있어서의 코닉 상수를 각각 나타낸다. 또한, 특허문헌 4(일본특허 제4945558호)에는 kx≠ky라는 기재가 있다.

또한, 종래의 토릭 안내 렌즈의 설계에 사용되는 식으로서, 식 (10), (11) 대신에 식 (12), (13)을 들 수 있다. 또한, Rx≠Ry이다. 또한, 특허 4945558호에는 kx≠ky라는 기재가 있다.

식 (10) 및 (11), 혹은 식 (12) 및 (13)을 사용하는 경우, X 방향 및 Y 방향의 렌즈 단면의 형상을 규정할 수 있는 것만으로, 렌즈 전체의 단면 형상은 규정할 수 없다.

혹은 식 (14)를 사용해서 토릭 안내 렌즈를 설계하는 방법도 있다.

상기 식 (10) 내지 (14)를 사용해서 토릭 안내 렌즈를 설계하는 경우에, 식 (8), (9)의 조건을 추가해서 설계함으로써, 상기 실시 형태와 마찬가지로 광학부의 강주경선 방향에 있어서의 에지 두께를 소정의 두께로 확보함으로써, 후발 백내장의 방지에 이바지하는 렌즈 설계를 행할 수 있다.

도 5, 6에 상기 실시 형태의 변형예에 관한 토릭 안내 렌즈(300, 400)의 개략 구성을 도시하는 부분 확대도를 나타낸다. 또한, 도 5, 6에 도시되지 않은 구성은, 상기 토릭 안내 렌즈(200)의 구성과 동일하기 때문에, 도시 및 상세한 설명은 생략한다. 본 변형예에 관한 토릭 안내 렌즈(300, 400)에는, 상기 토릭 안내 렌즈(200)의 평탄부(205) 대신에, 각각 곡면부(305), 경사부(405)가 형성되어 있다. 상기 평탄부(205)와 마찬가지로, 곡면부(305) 및 경사부(405)는, 광학면(204)과는 달리, 토릭 안내 렌즈로서의 수차 보정 기능을 발휘시키는 것을 목적으로 해서 형성된 부분이 아니다. 이 점에서, 광학부의 에지와 광학부의 토릭면에 연속하는 면을 갖는 부분으로서, 상기 평탄부(205)뿐만 아니라, 경사부(405)도 포함된다고 할 수 있다. 또한, 광학면(204)과는 광학적인 기능의 점에서 다른 면을 갖는 곡면부(305)도, 광학부의 에지와 광학부의 토릭면에 연속하는 면을 갖는 부분에 포함된다고 할 수 있다.

이와 같이, 곡면부(305)가 형성된 토릭 안내 렌즈(300) 또는 경사부(405)가 형성된 토릭 안내 렌즈(400)를 채용하는 경우도, 상기 토릭 안내 렌즈(200)와 마찬가지로, 에지 두께가 소정의 두께로 확보되어 있기 때문에, 지지부에 의해 광학부가 후낭에 밀어붙여지는 힘이 안정되게 얻어지게 되어, 후발 백내장의 방지에 이바지하는 렌즈 설계가 된다.

또한, 상기 토릭 안내 렌즈(200, 300, 400)의 설계 방법에 따르면, 에지 두께를 결정할 때 광학부의 중심 두께를 종래의 토릭 안내 렌즈(100)의 설계에 있어서의 중심 두께보다 얇게 할 수 있는 효과도 기대할 수 있다. 즉, 상기 실시 형태에 따른 설계 방법에 따르면, 광학부의 중심 두께를 종래의 토릭 안내 렌즈의 설계에 있어서의 중심 두께보다 얇게 설정해도, 상기 에지 두께를 확보할 수 있다고 할 수 있다.

200 : 광학부
202 : 에지
205 : 평탄부

Claims

광학부의 상면에서 볼 때, 상기 광학부의 에지 두께가 일정해지는 대략 평탄부가, 상기 광학부의 토릭면의 약주경선에는 겹치지 않고 강주경선과 겹치도록 마련되어 있고, 또한, 상기 토릭면과 상기 대략 평탄부의 경계에 교선이 형성되도록 마련되어 있으며,
상기 대략 평탄부의 에지 두께는, 상기 상면에서 볼 때 상기 토릭면의 약주경선과 겹치는 상기 광학부의 에지 두께보다 얇고, 대략 평탄부가 없는 토릭 안내 렌즈의 토릭면의 강주경선과 겹치는 광학부의 에지 두께보다 두꺼우며,
상기 광학부의 에지 두께는 상기 대략 평탄부 이외의 부분에서 변화하는 것을 특징으로 하는 토릭 안내 렌즈.
제1항에 있어서, 상기 대략 평탄부는, 상기 토릭 안내 렌즈에 있어서 두께가 소정의 최저 두께보다 얇아지는 영역에 대해서, 토릭면을, 두께가 상기 최저 두께가 되는 평면으로 치환함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 토릭 안내 렌즈.
토릭 안내 렌즈의 광학부의 상면에서 볼 때, 렌즈 중심으로부터의 거리가 r인 위치의 상기 광학부의 에지 두께 h(r)이 상기 광학부의 에지의 어느 부위에 있어서도 식 (1)을 충족시키고, 상기 광학부의 에지에 마련되는 대략 평탄부의 에지 두께를 나타내는 에지 두께 H가 식 (2)를 충족시키고

H(High)는 상기 대략 평탄부가 없는 경우에 있어서의 상기 토릭 안내 렌즈의 강주경선과 겹치는 부분의 에지 두께이고, H(Low)는 상기 대략 평탄부가 없는 경우에 있어서의 상기 토릭 안내 렌즈의 약주경선과 겹치는 부분의 에지 두께이며,
상기 광학부의 에지 두께는 상기 대략 평탄부 이외의 부분에서 변화하는 것을 특징으로 하는 토릭 안내 렌즈.
제3항에 있어서, 상기 토릭 안내 렌즈의 렌즈면 상의 임의의 경선 방향에 있어서의 단면 형상이

을 포함하는 식으로 표현되고, c는 상기 토릭 안내 렌즈에 있어서의 근축 곡률이고, r은 상기 토릭 안내 렌즈의 렌즈 중심으로부터의 거리이고, k는 상기 토릭 안내 렌즈에 있어서의 렌즈 광축에 회전 대칭인 면의 코닉 상수이고, c, r, k는 상기 렌즈면 상의 상기 경선 방향에 대해서 공통이며, A(θ) 및 B(θ)는 식 (4) 및 (5)로 부여되고

상기 a_2x, a_2y, a_4x, a_2x2y 및 a_4y는 토릭면을 부가하기 위한 파라미터를 나타내고, a_2x, a_2y, a_4x, a_2x2y 및 a_4y는 0이 아니며,
상기 H(High)는 상기 토릭 안내 렌즈를 식 (4) 및 (5)를 사용해서 설계한 경우의 강주경선과 겹치는 부분의 에지 두께이고, H(Low)는 상기 토릭 안내 렌즈를 식 (4) 및 (5)를 사용해서 설계한 경우의 약주경선과 겹치는 부분의 에지 두께인 것을 특징으로 하는 토릭 안내 렌즈.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토릭 안내 렌즈의 상면에서 볼 때, 상기 토릭 안내 렌즈의 에지로부터 렌즈 중심을 향하는 방향에 있어서의 상기 대략 평탄부의 폭이 0.05㎜ 이상 0.5㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 토릭 안내 렌즈.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토릭 안내 렌즈의 상면에서 볼 때, 상기 토릭 안내 렌즈의 에지로부터 렌즈 중심을 향하는 방향에 있어서의 상기 대략 평탄부의 폭이 광학부 직경의 1/100 이상, 또한 광학부 직경의 1/10 이하인 것을 특징으로 하는 토릭 안내 렌즈.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토릭 안내 렌즈의 상면에서 볼 때, 상기 토릭 안내 렌즈의 렌즈 중심에서 본 상기 대략 평탄부가 형성되어 있는 각도 범위가, 상기 강주경선을 사이에 두고 20° 이상 70° 이하인 것을 특징으로 하는 토릭 안내 렌즈.
광학부의 상면에서 볼 때, 상기 광학부의 에지와 상기 광학부의 토릭면에 연속하는 면이 마련되어 있고,
상기 연속하는 면에 있어서의 상기 광학부의 에지 두께가 일정하고,
상기 연속하는 면은, 상기 광학부의 토릭면의 약주경선에는 겹치지 않고 강주경선과 겹치도록 마련되어 있고, 또한, 상기 토릭면과 상기 연속하는 면의 경계에 교선이 형성되도록 마련되어 있으며,
상기 연속하는 면의 에지 두께는, 상기 상면에서 볼 때 상기 토릭면의 약주경선과 겹치는 상기 광학부의 에지 두께보다 얇고, 연속하는 면이 없는 토릭 안내 렌즈의 토릭면의 강주경선과 겹치는 광학부의 에지 두께보다 두꺼우며,
상기 광학부의 에지 두께는 상기 연속하는 면 이외의 부분에서 변화하는 것을 특징으로 하는 토릭 안내 렌즈.
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