KR20080010314A - 안경 렌즈의 설계 방법, 안경 렌즈 및 안경 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 휨 각이 큰 안경 프레임에 조립되는 안경 렌즈에, 휨 각이나 경사각의 영향을 보정할 뿐만 아니라, 난시 교정 특성도 부가할 수 있는 안경 렌즈의 설계 방법을 제공한다. 굴절면에 휨 각과 경사각에 의해서 발생하는 난시 굴절력을 설계 기준점에서 상쇄하도록 난시 굴절력을 부가하고, 굴절면에 휨 각과 경사각에 의해서 발생하는 프리즘 굴절력을 설계 기준점에서 상쇄하도록 프리즘 굴절력을 부가하며, 난시를 교정하는 난시 굴절력을 굴절면에 부가하고, 굴절면 전체에, 기준 경선의 개념을 이용하여, 휨 각, 경사각, 도수, 난시 도수에 의한 영향을 동시에 보정하는 비구면량을 부가한다.

Description

안경 렌즈의 설계 방법, 안경 렌즈 및 안경{DESIGN METHOD FOR SPECTACLE LENS, SPECTACLE LENS, AND SPECTACLES}
도 1은 기준 경선을 설정하는 개념을 나타내는 모식도,
도 2는 기준 경선을 나타내는 모식도,
도 3은 랩어라운드형의 안경 프레임을 나타내고, (a)는 경사 방향에서 본 사시도, (b)는 위쪽에서 본 사시도,
도 4(a)는 휨 각, (b)는 경사각을 나타내는 개념도,
도 5는 실시예의 렌즈 No.1~No.4의 비쥬얼 수차도, 비쥬얼 평균 도수 분포도, 난시 처방 안된 비쥬얼 수차도,
도 6은 실시예의 렌즈 No.5~No.8의 비쥬얼 수차도, 비쥬얼 평균 도수 분포도, 난시 처방 안된 비쥬얼 수차도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
D : 설계 기준점 VA : 시준선
A1 : 제 1 기준 경선 A2 : 제 2 기준 경선
A3 : 제 3 기준 경선 A4 : 제 4 기준 경선
B1 : 제 1 난시 기준 경선 B2 : 제 2 난시 기준 경선
B3 : 제 3 난시 기준 경선 B4 : 제 4 난시 기준 경선
본 발명은 랩어라운드(wraparound)형 프레임 등의 휨 각이 큰 안경 프레임에 조립되는 안경 렌즈의 설계 방법, 안경 렌즈 및 안경 프레임에 조립된 안경에 관한 것이다.
최근, 주로 스포츠용 선글래스로서, 랩어라운드형의 안경 프레임이 이용되고 있다. 도 3(a)의 경사 방향에서의 사시도, 도 3(b)의 위쪽에서 본 사시도에 랩어라운드형 안경 프레임의 일례를 나타낸다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 랩어라운드형의 안경 프레임은 휨 각이 커서 얼굴을 따르도록 구부러져 있기 때문에, 얼굴의 측면까지 렌즈가 있어, 시야가 넓다고 하는 특징이 있다. 그 때문에, 스포츠시의 보호 안경, 안구 보호 등의 안경으로서 스포츠 선수에게 애용되고 있다.
랩어라운드형의 안경 프레임을 쓰고 있는 스포츠 선수가 많아진 영향에 의해 일반인도 사용하는 경우가 많아지고 있다. 그 때문에, 교정용 안경이 필요한 사람도 랩어라운드형의 안경 프레임을 사용하고자 하는 요망이 많아지고 있다.
이러한 요망에 따르기 위해, 하기 특허 문헌 1에 나타내어지는 바와 같이, 랩어라운드형 등의 휨 각이 큰 안경 프레임에 적합한 광학 설계 방법이 나타내어져 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2005-284059호
그러나, 상기 특허 문헌에서는, 휨 각이나 경사각의 영향을 보정하는 것이 나타내어져 있을 뿐이며, 난시 교정 특성을 부가하는 방법이 나타내어져 있지 않다. 난시 교정이 필요한 사람도 랩어라운드형의 안경 프레임을 사용하고자 하는 요망이 있다.
본 발명은 상기 요망에 따르기 위해서 이루어진 것으로, 휨 각이 큰 안경 프레임에 조립되는 안경 렌즈에, 휨 각이나 경사각의 영향을 보정할 뿐만 아니라, 난시 교정 특성도 부가할 수 있는 안경 렌즈의 설계 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 휨 각이 큰 안경 프레임에 조립되는 안경 렌즈 및 휨 각이 큰 안경 프레임에 조립된 안경을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 첫째로, 휨 각이 200° 이상인 안경 프레임에 조립되는 안경 렌즈의 설계 방법으로서, 상기 안경 렌즈의 물체측 굴절면 또는 안구측 굴절면에 상기 안경 프레임의 휨 각에 의해서 발생하는 수차를 상기 안경 렌즈의 설계 기준점에서 상쇄하는 난시 굴절력을 부가하는 난시 굴절력 부가 공정과, 상기 안경 렌즈의 물체측 굴절면 또는 안구측 굴절면에 상기 안경 프레임 의 휨 각에 의해서 발생하는 프리즘 굴절력을 상기 안경 렌즈의 설계 기준점에서 상쇄하는 프리즘 굴절력을 부가하는 프리즘 굴절력 부가 공정과, 상기 안경 프레임의 휨 각을 상기 안경 렌즈에 부여했을 때의 상기 안경 렌즈의 설계 기준점에서의 법선을 시준선(visual axis)과 직교하는 평면으로 투영했을 때에 상기 설계 기준점으로부터 상기 안경 렌즈의 가장자리까지 연장한 선을 제 1 기준 경선, 이 제 1 기준 경선을 상기 설계 기준점으로부터 상기 안경 렌즈의 가장자리에 대해 반대쪽의 가장자리까지 연장한 선을 제 2 기준 경선, 상기 제 1 기준 경선과 상기 설계 기준점에서 직교하고 상기 안경 렌즈의 가장자리까지 연장한 선을 제 3 기준 경선, 이 제 3 기준 경선을 상기 설계 기준점으로부터 상기 안경 렌즈의 가장자리에 대해 반대쪽의 가장자리까지 연장한 선을 제 4 기준 경선이라고 할 때, 적어도 상기 제 1~제 4 기준 경선을 포함하는 복수의 기준 경선을 설정하는 제 1 공정과, 상기 제 1 공정 후, 각각의 상기 기준 경선에서의 광학 성능이 최적으로 되도록 비구면량을 구하는 제 2 공정과, 상기 제 2 공정 후, 보간함으로써 상기 기준 경선간의 비구면량을 구하는 제 3 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 안경 렌즈의 설계 방법을 제공한다.
이 안경 렌즈의 설계 방법은, 임의의 설계 기준점에서 휨 각에 의해 발생하는 영향을 상쇄되도록 물체측 굴절면 또는 안구측 굴절면 전체에 난시 굴절력과 프리즘 굴절력을 부가한다. 설계 기준점 이외의 부분은 이들 난시 굴절력과 프리즘 굴절력을 부가한 것만으로는 휨 각에 의한 영향을 보정할 수 없다. 그 때문에, 본 발명에 있어서는, 안경 렌즈 전체의 휨 각에 의한 영향을 보정하기 위해서 부가하 는 비구면량을 구하는 제 1~제 3 공정을 마련하고 있다. 즉, 휨 각에 따라 경사가 최대한으로 변화되는 방향 및 최소한으로 변화되는 방향을 기준 경선으로서 설정하고, 기준 경선에서의 광학 성능이 최적으로 되는 비구면량을 구하여 보간함으로써, 기준 경선간의 비구면량을 구한다.
본 발명은, 둘째로, 상기 제 1 안경 렌즈의 설계 방법에 있어서, 상기 안경 렌즈가 난시 교정 특성을 갖는 안경 렌즈일 때, 상기 난시를 교정하는 난시 굴절력의 난시축이 상기 안경 렌즈의 설계 기준점으로부터 상기 안경 렌즈의 가장자리에 도달해 있는 한쪽의 선을 제 1 난시 기준 경선, 이 제 1 난시 기준 경선을 설계 기준점으로부터 상기 안경 렌즈의 가장자리에 대해 반대쪽의 가장자리까지 연장한 선을 제 2 난시 기준 경선, 상기 제 1 난시 기준 경선과 설계 기준점에서 직교하고 상기 안경 렌즈의 가장자리까지 연장한 선을 제 3 난시 기준 경선, 이 제 3 난시 기준 경선을 상기 설계 기준점으로부터 상기 안경 렌즈의 가장자리에 대해 반대쪽의 가장자리까지 연장한 선을 제 4 난시 기준 경선이라고 할 때, 적어도 상기 제 1~제 4 기준 경선 및 상기 제 1~제 4 난시 기준 경선을 포함하는 복수의 기준 경선을 설정하는 제 1 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 안경 렌즈의 설계 방법을 제공한다.
기준 경선을 설정하는 본 발명의 설계 방법을 이용함으로써, 난시를 교정하는 난시 굴절력을 부가하는 경우, 난시축의 방향을 나타내는 난시 기준 경선을 상기 기준 경선에 가하는 것만으로, 휨 각에 의한 영향을 보정하는 동시에, 경선의 각도에 의해서 목표로 하는 도수가 변동함에 따른 영향을 보정할 수 있다.
본 발명은, 셋째로, 상기 제 1 또는 제 2 안경 렌즈의 설계 방법에 있어서, 상기 안경 렌즈의 물체측 굴절면 또는 안구측 굴절면에 상기 안경 프레임의 경사각에 의해서 발생하는 수차를 상기 설계 기준점에서 상쇄하는 난시 굴절력을 부가하는 난시 굴절력 부가 공정과, 상기 안경 렌즈의 물체측 굴절면 또는 안구측 굴절면에 상기 경사각에 의해서 발생하는 프리즘 굴절력을 상기 설계 기준점에서 상쇄하는 프리즘 굴절력을 부가하는 프리즘 굴절력 부가 공정과, 상기 휨 각 및 경사각을 상기 안경 렌즈에 부여했을 때의 상기 설계 기준점에서의 법선을 시준선과 직교하는 평면으로 투영했을 때에 상기 설계 기준점으로부터 상기 안경 렌즈의 가장자리까지 연장한 선을 제 1 기준 경선으로 하는 것을 특징으로 하는 안경 렌즈의 설계 방법을 제공한다.
안경 프레임이 경사각을 갖고, 그 영향을 무시할 수 없는 경우에는, 설계 기준점에서 경사각에 의해서 발생하는 영향을 상쇄하도록 굴절면 전체에 난시 굴절력 및 프리즘 굴절력을 부가한다. 또한, 경사각에 의한 영향을 보정하기 위한 비구면량을 가미하기 때문에, 제 1 기준 경선을 설정할 때에, 휨 각에 부가하여 경사각을 가미함으로써, 휨 각과 경사각에 의한 영향을 동시에 보정할 수 있다.
본 발명은, 넷째로, 상기 제 1~제 3 중 어느 하나의 안경 렌즈의 설계 방법을 이용하여 제조된 안경 렌즈를 제공한다.
본 발명은, 다섯째로, 휨 각이 200° 이상인 안경 프레임에 조립되는 안경 렌즈로서, 난시 교정 특성이 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 안경 렌즈를 제공한다.
본 발명은, 여섯째로, 난시 교정 특성이 부가된 안경 렌즈를 휨 각이 200° 이상인 안경 프레임에 조립하여 이루어지는 안경을 제공한다.
본 발명에 의하면, 휨 각에 의한 난시 굴절력을 발생시키는 수차와 프리즘 굴절력이 상쇄된 렌즈로 되어, 그 결과, 블러링이 없이 선명한 시야를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 안경 렌즈의 설계 방법, 안경 렌즈 및 안경의 실시예에 대해서 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 안경 렌즈의 설계 방법은, 도 3에 도시한 바와 같은 휨 각이 큰 랩어라운드형의 안경 프레임에 조립되었을 때에, 최적의 광학 성능을 발휘하는 안경 렌즈를 설계하는 것이다. 안경 프레임의 휨 각이란, 도 4(a)에 도시하는 바와 같이, 좌우 림 면(rim surfaces)이 이루는 각도를 나타내고, 180° 미만의 경우를 내부 휨의 상태, 180°보다 큰 경우를 외부 휨의 상태라고 부른다. 본 발명의 안경 렌즈의 설계 방법은, 휨 각이 200° 이상인 외부 휨 상태의 안경 프레임에 적합한 광학 성능을 갖는 안경 렌즈를 설계한다. 시판되고 있는 랩어라운드형 안경 프레임의 휨 각은, 대략 200~250°의 범위이다. 휨 각이 200° 이상인 안경 프레임에는, 도 3에 나타낸 랩어라운드형의 안경 프레임 외에, 수중 안경, 보호용 안경 등이 있다.
휨 각이 200° 이상인 안경 프레임은 얼굴을 따르도록 구부려져 있기 때문에, 안경 렌즈가 시선에 대하여 경사한 상태로 고정되어 있다. 휨 각이 200° 이상인 안경 프레임에 조립되는 안경 렌즈는 통상의 안경 렌즈보다 곡율이 큰 것이 필요하고, 물체측 굴절면의 곡율은 굴절력으로 나타내면, 통상 5디옵터 이상으로서, 6~12디옵터의 범위가 일반적이다.
통상의 안경 렌즈는 휨 각이 180°, 즉, 휨이 없는 안경 프레임에 조립되는 것을 상정하여 물체측 굴절면과 안구측 굴절면이 설계되어 있다. 검안시에도 휨이 없는 검안용 안경 프레임이 이용되고 있다. 이와 같이, 휨이 없는 안경 프레임에 조립되는 것을 상정한 광학 성능을 갖는 안경 렌즈가 시선에 대하여 경사한 상태로 고정되면, 광학 성능상 불리점이 발생한다.
큰 휨 각을 갖는 안경 프레임에 조립하여, 안경 렌즈를 시선에 대해 경사시키면, 상하 방향의 굴절력은 거의 그대로이고, 좌우 방향의 굴절력을 바꾼 것으로 되어, 수차가 발생하여, 구면 렌즈에 난시의 효과를 부여한다. 또한, 안경 렌즈를 시선에 대해 경사시키면, 프리즘 굴절력이 발생한다.
그 때문에, 휨 각이 180°를 상정하고 있었던 안경 렌즈를 휨 각이 200° 이상인 안경 프레임에 조립하고 있었던 경우에는, 적어도 휨 각에 의한 난시 굴절력을 발생시키는 수차와 프리즘 굴절력이 존재하고 있었던 것으로 되어, 안경 렌즈를 통해서 흐려진 이미지가 보인다고 하는 불리점이 있었다.
이러한 문제를 해결하는 설계 방법을 나타낸 것이, 상기 특허 문헌 1에 나타내어진 공보이다. 본 발명의 안경 렌즈의 설계 방법은, 특허 문헌 1에 표시된 설계 방법을, 난시 교정 특성도 부가할 수 있도록 개량한 것이다. 이하, 특허 문헌 1에 나타내어진 설계 방법과 합쳐서 본 발명의 설계 방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 안경 렌즈의 설계 방법에 있어서는, 제 1 단계에서, 굴절면에 임 의의 설계 기준점을 설정하고, 제 2 단계에서, 물체측 굴절면 또는 안구측 굴절면에, 휨 각에 의해서 발생하는 난시 굴절력을 설계 기준점에서 상쇄하도록 굴절면 전체에 난시 굴절력을 부가한다(난시 굴절력 부가 공정). 제 3 단계에서, 물체측 굴절면 또는 안구측 굴절면에, 휨 각에 의해서 발생하는 프리즘 굴절력을 설계 기준점에서 상쇄하도록 굴절면 전체에 프리즘 굴절력을 부가한다(프리즘 굴절력 부가 공정). 제 4 단계에서, 난시를 교정하는 경우에는, 난시를 교정하는 난시 굴절력을 물체측 굴절면 또는 안구측 굴절면에 부가한다. 제 5 단계에서, 설계 기준점을 갖는 물체측 굴절면 전체 또는 안구측 굴절면 전체에, 휨 각, 도수, 난시 도수에 의한 영향을 동시에 보정하는 비구면량을 부가하여, 안경 렌즈 전체의 수차를 보정한다. 이들 단계는 순서를 교체하는 것이 가능하다. 또한, 제 2 단계와 제 3 단계는 어느 한쪽만을 행하는 것도 가능하다.
또한, 안경 프레임이 안경 렌즈에 경사각을 부여하는 경우에는, 상기 제 3 단계와 제 4 단계 사이에, 휨 각에 의해서 발생하는 수차의 보정에 부가하여, 경사각에 의해서 발생하는 난시 굴절력을 설계 기준점에서 상쇄하도록 굴절면 전체에 난시 굴절력을 부가하는 단계(난시 굴절력 부가 공정), 또한, 경사각에 의해서 발생하는 프리즘 굴절력을 설계 기준점에서 상쇄하도록 프리즘 굴절력을 굴절면 전체에 부가하는 단계(프리즘 굴절력 부가 공정)를 부가한다. 또한, 경사각은 일반적으로 작기 때문에, 설계 기준점에서의 수차 보정을 생략하는 것도 가능하다.
설계 기준점은 임의의 위치를 설정할 수 있지만, 통상은, 원용(遠用) 비쥬얼 포인트가 선정된다. 원용 비쥬얼 포인트는 시준선과 렌즈의 교점이다. 시준선은, 눈높이에 있는 똑바른 전방의 물체를 주시하고 있을 때에, 머리 부분에 대한 눈의 상대 위치인 제 1 안구 위치에 눈이 있는 상태에서의 시선이다.
휨 각 및 경사각에 의해서 발생하는 수차와 프리즘 굴절력은, 안경 렌즈가 안경 프레임으로 고정되는 휨 각, 경사각, 및 안경 렌즈의 도수에 의해서 변동한다. 그 때문에, 설계 기준점에서 이들 휨 각, 경사각, 도수에 의한 수차를 보정할 필요가 있다.
휨 각과 경사각에 의해서 발생하는 난시 굴절력을 상쇄하도록 난시 굴절력을 부가하는 굴절면은, 물체측 굴절면과 안구측 굴절면 중 어느 것이더라도 무방하다. 그 경우에 부가하는 토릭면(toric surface)의 최대 굴절력을 갖는 면의 축은 안경 렌즈를 기울일 때에 축으로 한 방향이고, 휨 각의 경우에는 설계 기준점을 지나는 수직선이며, 경사각의 경우에는 설계 기준점을 지나는 수평선이다.
또한, 휨 각과 경사각에 의해서 발생하는 프리즘 굴절력을 상쇄하도록 프리즘 굴절력을 부가하는 굴절면은 물체측 굴절면과 안구측 굴절면 중 어느 것이더라도 무방하다. 부가하는 프리즘 굴절력은, 휨 각의 경우에는 코쪽(nose side)이 기저 방향으로 되도록, 경사각의 경우에는 위쪽이 기저 방향으로 되도록 굴절면을 설계 기준점을 중심으로 하여 경사시킨다.
물체측 굴절면에 난시 굴절력을 부가하고, 안구측 굴절면에 프리즘 굴절력을 부가하도록 해도 되고, 또는 이것들을 반대로 해도 된다. 또한, 안구측 굴절면에 난시 굴절력과 프리즘 굴절력의 양쪽을 부가하여, 이들 굴절력을 합성한 굴절면으로 하도록 해도 된다.
설계 기준점에서의 휨 각과 경사각에 의해서 발생하는 난시와 프리즘을 보정하더라도, 안경 렌즈 전체에서는, 시선에 대하여 좌우 방향 및 상하 방향에서 경사해 있는 안경 렌즈에서는, 설계 기준점의 좌우 방향과 상하 방향에서 시선에 대한 경사 각도가 비대칭으로 되기 때문에, 완전히 보정하는 것은 불가능하다.
또한, 설계 기준점의 좌우 방향과 상하 방향에서 시선에 대한 경사 각도가 비대칭으로 되는 것의 영향을 적절히 보정하기 위한 비구면량은, 안경 렌즈가 목표로 하는 도수에 의해서도 변화된다. 난시 교정 특성을 가지는 렌즈에서는 경선 각도에 의해서 목표로 하는 도수가 변동하기 때문에, 최적의 광학 특성을 얻기 위해서는 경선 각도에 의해서 목표로 하는 도수가 변동함에 따른 영향도 고려할 필요가 있다.
그 때문에, 본 발명의 안경 렌즈의 설계 방법에 있어서는, 설계 기준점을 갖는 물체측의 굴절면 전체 또는 안구측의 굴절면 전체에 대하여, 휨 각, 경사각, 도수, 난시 도수에 의한 영향을 동시에 보정하여 광학 성능을 최적화하는 비구면량을 다음과 같이 제 1~제 3 공정에서 구한다.
비구면량을 구하는 제 1 공정으로서, 복수의 기준 경선을 설정한다. 기준 경선의 설정 방법을 도 1, 도 2를 참조하여 설명한다. 전단층에서 이미 물체측의 굴절면(외면) 또는 안구측의 굴절면(내면) 중 어느 하나에 설계 기준점 D가 설정되어 있다. 비구면량을 구하는 공정에서의 설계 기준점 D는 전단층에서 설정되어 있는 것을 그대로 이용할 수 있다.
도 1은 기준 경선을 설정하는 개념을 나타내는 모식도이다. 시준선 VA는, 눈높이에 있는 똑바른 전방의 물체를 주시하고 있을 때에, 머리 부분에 대한 눈의 상대 위치인 제 1 안구 위치에 눈이 있는 상태에서의 시선이다. 설계 기준점 D가 설정되어 있는 광학면을 구면으로 가정하여, 설계 기준점 D에서의 법선(화살표 A)을 시준선 VA와 일치시켜서 배치한 것이, 도 1(a)이다. 이 때, 안경 렌즈는 휨 각이 180°이고 경사각이 없는 안경 프레임에 조립된 상태로 배치되어 있게 된다.
휨 각이 크고 경사각을 갖는 안경 프레임에 안경 렌즈가 조립되면, 안경 렌즈는 도 1(b)에 도시하는 바와 같이 설계 기준점 D에서의 법선(화살표 A')은 시준선 VA에 대하여 휨 각과 경사각에 따라 원래의 화살표 A로부터 소정의 경사 방향으로 소정의 경사량(경사각)으로 기울인다. 경사각이 없거나 무시할 수 있는 경우에는, 설계 기준점 D에서의 법선의 경사 방향은 수평 방향이다. 또한, 도 1(b)는 왼쪽 안구용의 안경 렌즈의 외면에 설계 기준점 D를 설정한 예이며, 설계 기준점 D를 내면에 설정하면, 도 1(b)와 반대 방향으로 된다. 또한, 오른쪽 안구용과 왼쪽 안구용에서는 경사 방향이 반대로 된다.
도 2는 기준 경선을 나타내는 모식도이다. 도 2(a)에 나타내는 기준 경선은, 경사각이 없다고 한 경우의 기준 경선을 나타내고 있다. 휨 각만의 경우, 설계 기준점 D를 내면에 설정하면, 오른쪽 안구용과 왼쪽 안구용을 막론하고, 설계 기준점 D에서의 법선의 경사 방향은, 화살표로 표시하는 바와 같이, 설계 기준점 D로부터 코쪽의 가장자리를 향해서 수평 방향(X축)으로 연장한다. 이 경사 방향의 설계 기준점 D로부터 렌즈 가장자리까지 연장한 선을 제 1 기준 경선(A1)으로서 설정한다. 제 1 기준 경선(A1)을 설계 기준점 D로부터 반대 방향의 귀쪽의 가장자리 로 연장한 선을 제 2 기준 경선(A2)으로 설정한다. 또한, 제 1 기준 경선과 설계 기준점 D에서 직교하고, 설계 기준점 D로부터 윗방향의 렌즈 가장자리에 이르는 선을 제 3 기준 경선(A3)으로 설정한다. 이 제 3 기준 경선(A3)을 설계 기준점 D로부터 반대 방향의 아래쪽 가장자리까지 연장한 선을 제 4 기준 경선(A4)으로 설정한다. 십자 형상의 제 1~제 4 기준 경선(A1~A4)은 휨 각에 의한 영향이 가장 큰 방향과 가장 작은 방향을 나타낸다. 도 2(a)에 나타내는 제 1~제 4 기준 경선(A1~A4)은 수직ㆍ수평 방향과 일치한다.
도 2(b)에 나타내는 기준 경선은, 휨 각에 경사각이 가해진 것으로, 제 1~제 4 기준 경선(A1~A4)에 경사각을 가함으로써, 화살표로 나타내는 경사 방향이 수직ㆍ수평 방향으로부터 약간 경사한 경우를 나타내고 있다.
도 2(c)에 나타내는 기준 경선은 휨 각과 경사각에 의한 영향을 보정할 뿐만 아니라, 처방된 난시를 교정하기 위한 예를 들어 토릭면을 부가하기 위한 기준 경선을 설정하는 예를 나타내고 있다. 제 1~제 4 기준 경선(A1~A4)에 부가하여, 설계 기준점 D를 지나는 난시축의 설계 기준점 D로부터 어느 한쪽의 가장자리까지의 선을 제 1 난시 기준 경선(B1), 제 1 난시 기준 경선(B1)을 설계 기준점 D로부터 반대 방향으로 렌즈 가장자리까지 연장한 선을 제 2 난시 기준 경선(B2), 제 1 난시 기준 경선(B1)과 설계 기준점에서 직교하는 어느 한쪽의 렌즈 가장자리까지의 선을 제 3 난시 기준 경선(B3), 제 3 난시 기준 경선(B3)을 반대쪽의 가장자리까지 연장한 선을 제 4 난시 기준 경선(B4)으로 한다. 제 1~제 4 난시 기준 경선(B1~B4)은 난시 굴절력 렌즈의 주경선(主經線)과 일치한다.
본 발명에 있어서는, 난시를 교정하지 않는 경우에는, 적어도 제 1~제 4 기준 경선(A1~A4)의 4개, 난시를 교정하는 경우에는 제 1~제 4 기준 경선(A1~A4)에 부가하여 제 1~제 4 난시 기준 경선(B1~B4)의 적어도 8개를 이용한다. 단, 제 1~제 4 난시 기준 경선(B1~B4)이 제 1~제 4 기준 경선(A1~A4)과 일치할 때는, 제 1~제 4 기준 경선(A1~A4)의 4개를 기준 경선으로 설정한다.
또한, 제 1~제 4 기준 경선(A1~A4) 및 제 1~제 4 난시 기준 경선(B1~B4)에 부가하여, 보간 정밀도를 향상시키기 위해서, 이들 기준 경선 사이에 기준 경선을 더 추가하는 것은 임의이다.
본 발명의 안경 렌즈의 설계 방법에 있어서의 비구면량을 구하는 공정에서는, 제 1 공정에서 기준 경선을 설정한 후, 제 2 공정에서 각 기준 경선 상의 광학 성능이 최적으로 되도록 각 기준 경선 상의 비구면량을 구한다. 이 경우의 비구면량이란, 설계 기준점 D와 렌즈 가장자리를 포괄하는 구면을 기준 구면으로 하고, 이 기준 구면과 시준선(z축) 방향의 차를 말한다. 구체적으로는, 예컨대 각 기준 경선에 대하여 광선 추적법을 적용하여, 휨 각, 경사각, 도수, 난시 교정용의 난시 도수에 의한 영향을 보정하여 광학 성능이 최적으로 되도록 각 기준 경선 상의 z축 방향의 좌표값으로서 예를 들어 다음의 비구면식 계수를 구한다.
Figure 112007053759910-PAT00001
단, z는 곡면의 z방향의 좌표값, r은 광축과 직교하는 방향에서의 광축으로부터의 거리, c는 렌즈 정점에서의 곡율, k, Ai는 각각 비구면 계수이다. 비구면식의 제 2 항 이하가 비구면항이고, 계수 Ai에 의해서 비구면의 정도, 즉 비구면량이 구해진다.
본 발명의 안경 렌즈의 설계 방법은, 제 2 공정에서 기준 경선 상의 비구면량을 구한 후, 보간함으로써 기준 경선간의 비구면량을 구하고, 비구면으로 하는 굴절면 전면의 각 점에서의 비구면량을 구한다. 얻어진 비구면량을 비구면으로 하는 굴절면의 면형상에 가함으로써, 렌즈 전면의 광학 성능을 양호하게 보정할 수 있다. 보간 방법으로서는, 예컨대, 상기 각 다음의 비구면 계수 Ai를 기준 경선의 각도에 대하여 각각 플롯하여, 이들 비구면 계수를 매끄럽게 연결하는 곡선을 구하고, 이 곡선으로부터, 임의의 각도에서의 각 다음의 비구면 계수를 구하여, 비구면항을 구할 수 있다.
기준 경선으로서, 휨 각과 경사각에 의해서 결정되는 설계 기준점에서의 법선의 경사 방향과 이것에 직교하는 방향을 설정하는 것은, 휨 각과 경사각에 의한 경사가 최대로 변화되는 방향과 최소로 변화되는 방향이며, 경사에 의한 수차나 목적으로 하는 도수로부터의 도수 편차가 가장 커지는 방향과, 경사에 의한 수차나 목적으로 하는 도수로부터의 도수 편차가 가장 작아지는 방향 때문에, 보간할 때의 정밀도가 향상한다. 예를 들면, 경사각이 없거나 무시할 수 있는 경우, 설계 기준점 D를 지나는 수직선이 제 3 기준 경선(A3) 및 제 4 기준 경선(A4)으로 되어, 이 들 경선이 휨 각에 의한 영향을 가장 받지 않는 경선으로 된다.
난시축을 기준 경선으로서 설정하는 것은, 난시축과 이것과 직교하는 방향이 최대의 굴절력을 갖는 방향과 최소의 굴절력을 갖는 방향을 나타내어, 보간할 때의 정밀도가 향상한다.
또한, 휨 각과 경사각에 의한 설계 기준점에서의 렌즈의 도수 편차를 보정하기 위해, 전면 또는 후면에 난시 굴절력을 부가하지만, 처방된 난시 교정용의 난시 굴절력과 보정을 위한 난시 굴절력을 합성하면, 보정 후의 난시축과 보정 전의 난시축이 일치하지 않는 경우가 있다. 그 경우, 기준 경선 중 난시축 방향 및 난시축과 직교하는 방향의 기준 경선은, 보정 전의 난시축을 설정해도, 보정 후의 난시축을 설정해도 무방하다.
본 발명의 안경 렌즈의 설계 방법은, 휨 각이 큰 랩어라운드형의 안경 프레임에 조립되는 안경 렌즈의 광학 특성을 최적으로 할 수 있다. 특히, 난시 교정 특성을 부가하는 경우, 난시 처방을 위해 경선의 각도에 의해서 목표로 하는 도수가 변화함에 따른 영향을 보정하는 비구면량의 부가를, 휨 각이나 경사각에 의해서 발생하는 영향을 보정하는 비구면량의 부가와 함께 동시에 구하는 것이 가능하게 되었다. 이에 따라서, 휨 각이 200°를 넘는 랩어라운드형의 안경 프레임에 조립되는 안경 렌즈에 처음으로 난시 교정 특성을 부가하는 것이 가능하게 되었다.
휨 각이 200°를 넘는 랩어라운드형의 안경 프레임에 난시 교정 특성을 부가한 안경 렌즈를 조립한 안경의 개발은, 난시를 교정할 필요가 있지만, 랩어라운드형의 안경 프레임을 원하는 사람에게는 희소식이다.
[실시예]
물체측 굴절면(전면)이 굴절력 8.00D(디옵터)의 구면, 안구측 굴절면(후면)이 전면측에서 보아서 45° 방향의 굴절력이 11.04D, 135° 방향의 굴절력이 13.04D의 난시면, 구면 굴절력 -3.00D, 난시 굴절력 -2.00D, 난시축 45°, 중심 두께가 1.1㎜, 소재 굴절률 1.662의 오른쪽 안구용 렌즈를 기본 렌즈로서 이용하였다.
(실시예 1)
이하의 렌즈 No.1~No.4의 렌즈에 대해서, 도 5에, 비쥬얼 수차도, 비쥬얼 평균 도수 분포도, 비쥬얼 수차도로부터 난시 처방 도수를 제거한 난시 처방 안된 비쥬얼 수차도를 나타내었다. 도면은 모두 렌즈 후면측에서 보았을 때인 것으로서, 도면의 기하학 중심이 설계 기준점이다. 등고선은 0.25디옵터마다 나타내었다.
렌즈 No.1의 렌즈는 기본 렌즈를 휨 각이 180°이고 경사각이 0°인 프레임에 조립했을 때의 것이다.
렌즈 No.2의 렌즈는 후면 상의 원용 비쥬얼 포인트를 중심으로 기울인 기본 렌즈를, 휨 각이 212°이고 경사각이 0°인 프레임에 조립했을 때의 것이다. 후면 상의 원용 비쥬얼 포인트를 설계 기준점으로 하였다.
렌즈 No.3의 렌즈는 No.2의 렌즈의 설계 기준점에서, 휨 각의 영향을 보정한 것으로서, 후면을 전면측에서 보아서 41.15° 방향의 굴절력이 10.81D, 131.15° 방향의 굴절력이 12.83D인 난시면으로 하고, 또한, 후면을 코쪽이 기저 방향으로 되도록 설계 기준점을 중심으로 하여 수평 방향으로 0.128°(프리즘 굴절력 0.157 프리즘 디옵터) 기울이는 프리즘 보정을 하였다.
렌즈 No.4의 렌즈는 No.3의 렌즈의 후면에, 휨 각에 의한 영향과 난시 도수에 의한 영향을 동시에 보정하는 비구면 성분을 부가한 본 발명의 설계 방법에 의해 설계한 것이다. 후면 상의 원용 비쥬얼 포인트를 설계 기준점으로 하였다. 기준 경선에는, 전면측에서 보아서 0°(제 1 기준 경선), 45°(제 1 난시 기준 경선), 90°(제 3 기준 경선), 135°(제 3 난시 기준 경선), 180°(제 2 기준 경선), 225°(제 2 난시 기준 경선), 270°(제 4 기준 경선), 315°(제 4 난시 기준 경선)의 8개의 경선을 이용하였다.
(실시예 2)
이하의 렌즈 No.5~No.8의 렌즈에 대해서, 도 6에, 비쥬얼 수차도, 비쥬얼 평균 도수 분포도, 비쥬얼 수차도로부터 난시 처방 도수를 제거한 난시 처방 안된 비쥬얼 수차도를 나타내고 있다. 도면은 모두 렌즈 후면측에서 보았을 때의 것이고, 도면의 기하학 중심이 설계 기준점이다. 등고선은 0.25디옵터마다 나타내었다.
렌즈 No.5의 렌즈는 기본 렌즈를 휨 각이 180°이고 경사각이 0°인 프레임에 조립했을 때의 것이다(렌즈 No.1과 동일함).
렌즈 No.6의 렌즈는 후면 상의 원용 비쥬얼 포인트를 중심으로 기울인 기본 렌즈를, 휨 각이 210.91°이고 경사각이 4.14°(경사 방향 345°, 경사각 16°)인 프레임에 조립했을 때의 것이다. 또한, 후면 상의 원용 비쥬얼 포인트를 설계 기 준점으로 한다.
렌즈 No.7의 렌즈는 No.6의 렌즈의 설계 기준점에서, 경사각의 영향을 보정한 것이며, 후면을 전면측에서 보아서 42.48° 방향의 굴절력이 10.78D, 132.48° 방향의 굴절력이 12.89D의 난시면으로 하고, 또한, 후면을 경사 방향과 반대쪽(전면측에서 보아서 165° 방향)이 기저 방향으로 되도록 설계 기준점을 중심으로 하여 0.128°(프리즘 굴절력 0.157 프리즘 디옵터) 기울이는 프리즘 보정을 행하였다.
렌즈 No.8의 렌즈는 No.7의 렌즈의 후면에, 휨 각 및 경사각에 의한 영향과 난시 도수에 의한 영향을 동시에 보정하는 비구면 성분을 부가한 본 발명의 설계 방법에 의해 설계한 것이다. 기준 경선에는, 전면측에서 보아서 15°, 45°(난시축 방향), 75°(경사 방향과 직교하는 방향), 105°, 135°(난시축과 직교하는 방향), 165°(경사 방향), 195°, 225°(난시축 방향), 255°(경사 방향과 직교하는 방향), 285°, 315°(난시축과 직교하는 방향), 345°(경사 방향)의 12개의 경선을 이용하였다.
본 발명의 효과는 실시예 중 No.3과 No.4의 비교, 또한, No.7과 No.8의 비교로부터 알 수 있다. No.3 및 No.7의 렌즈에서는 중심으로부터 외주에 걸친 비쥬얼 평균 도수의 변화가 심하여, 렌즈 외주에서 교정 부족으로 된다. 본 발명을 이용한 No.4 및 No.8의 렌즈에서는 비쥬얼 평균 도수가 렌즈 전면에 있어서 거의 균일 하게 되어 있어, 처방 도수로부터의 편차의 문제를 해결하고 있다.
본 발명의 안경 렌즈의 설계 방법은, 랩어라운드형의 휨 각이 큰 안경 프레임에 조립되었을 때에 착용자의 시력을 양호하게 보정하는 안경 렌즈의 제조시에 이용할 수 있다.

Claims (6)

  1. 휨 각이 200° 이상인 안경 프레임에 조립되는 안경 렌즈의 설계 방법으로서,
    상기 안경 렌즈의 물체측 굴절면 또는 안구측 굴절면에 상기 안경 프레임의 휨 각에 의해서 발생하는 수차를 상기 안경 렌즈의 설계 기준점에서 상쇄하는 난시 굴절력을 부가하는 난시 굴절력 부가 공정과,
    상기 안경 렌즈의 물체측 굴절면 또는 안구측 굴절면에 상기 안경 프레임의 휨 각에 의해서 발생하는 굴절력을 상기 안경 렌즈의 설계 기준점에서 상쇄하는 프리즘 굴절력을 부가하는 프리즘 굴절력 부가 공정과,
    상기 안경 프레임의 휨 각을 상기 안경 렌즈에 부여했을 때의 상기 안경 렌즈의 설계 기준점에서의 법선을 시준선(visual axis)과 직교하는 평면으로 투영했을 때에 상기 설계 기준점으로부터 상기 안경 렌즈의 가장자리까지 연장한 선을 제 1 기준 경선, 이 제 1 기준 경선을 상기 설계 기준점으로부터 상기 안경 렌즈의 가장자리에 대해 반대쪽의 가장자리까지 연장한 선을 제 2 기준 경선, 상기 제 1 기준 경선과 상기 설계 기준점에서 직교하고 상기 안경 렌즈의 가장자리까지 연장한 선을 제 3 기준 경선, 이 제 3 기준 경선을 상기 설계 기준점으로부터 상기 안경 렌즈의 가장자리에 대해 반대쪽의 가장자리까지 연장한 선을 제 4 기준 경선이라고 할 때,
    적어도 상기 제 1 ~ 제 4 기준 경선을 포함하는 복수의 기준 경선을 설정하 는 제 1 공정과,
    상기 제 1 공정 후, 각각의 상기 기준 경선에서의 광학 성능이 최적으로 되도록 비구면량을 구하는 제 2 공정과,
    상기 제 2 공정 후, 보간함으로써 상기 기준 경선간의 비구면량을 구하는 제 3 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 안경 렌즈의 설계 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안경 렌즈가 난시 교정 특성을 갖는 안경 렌즈일 때,
    상기 난시를 교정하는 난시 굴절력의 난시축이 상기 안경 렌즈의 설계 기준점으로부터 상기 안경 렌즈의 가장자리에 도달해 있는 한쪽의 선을 제 1 난시 기준 경선, 이 제 1 난시 기준 경선을 설계 기준점으로부터 상기 안경 렌즈의 가장자리에 대해 반대쪽의 가장자리까지 연장한 선을 제 2 난시 기준 경선, 상기 제 1 난시 기준 경선과 설계 기준점에서 직교하고 상기 안경 렌즈의 가장자리까지 연장한 선을 제 3 난시 기준 경선, 이 제 3 난시 기준 경선을 상기 설계 기준점으로부터 상기 안경 렌즈의 가장자리에 대해 반대쪽의 가장자리까지 연장한 선을 제 4 난시 기준 경선이라고 할 때,
    적어도 상기 제 1 ~ 제 4 기준 경선 및 상기 제 1 ~ 제 4 난시 기준 경선을 포함하는 복수의 기준 경선을 설정하는 제 1 공정을 갖는 것
    을 특징으로 하는 안경 렌즈의 설계 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 안경 렌즈의 물체측 굴절면 또는 안구측 굴절면에 상기 안경 프레임의 경사각에 의해서 발생하는 수차를 상기 설계 기준점에서 상쇄하는 난시 굴절력을 부가하는 난시 굴절력 부가 공정과,
    상기 안경 렌즈의 물체측 굴절면 또는 안구측 굴절면에 상기 경사각에 의해서 발생하는 프리즘 굴절력을 상기 설계 기준점에서 상쇄하는 프리즘 굴절력을 부가하는 프리즘 굴절력 부가 공정과,
    상기 휨 각 및 경사각을 상기 안경 렌즈에 부여했을 때의 상기 설계 기준점에서의 법선을 시준선과 직교하는 평면으로 투영했을 때에 상기 설계 기준점으로부터 상기 안경 렌즈의 가장자리까지 연장한 선을 제 1 기준 경선으로 하는 것
    을 특징으로 하는 안경 렌즈의 설계 방법.
  4. 청구항 1에 기재된 안경 렌즈의 설계 방법을 이용하여 제조된 안경 렌즈.
  5. 휨 각이 200° 이상인 안경 프레임에 조립되는 안경 렌즈로서,
    난시 교정 특성이 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 안경 렌즈.
  6. 난시 교정 특성이 부가되어 있는 안경 렌즈를 휨 각이 200° 이상인 안경 프레임에 조립하여 이루어지는 안경.
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