KR20230153354A - 안경 렌즈 및 그 설계 방법 - Google Patents

안경 렌즈 및 그 설계 방법 Download PDF

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KR20230153354A
KR20230153354A KR1020237023657A KR20237023657A KR20230153354A KR 20230153354 A KR20230153354 A KR 20230153354A KR 1020237023657 A KR1020237023657 A KR 1020237023657A KR 20237023657 A KR20237023657 A KR 20237023657A KR 20230153354 A KR20230153354 A KR 20230153354A
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defocus area
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쇼헤이 마츠오카
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호야 렌즈 타일랜드 리미티드
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Abstract

물체측의 면으로부터 입사한 광속을 안구측의 면으로부터 출사시켜, 안구를 거쳐 망막 상에 수속시키는 베이스 영역과, 베이스 영역에 둘러싸인 디포커스 영역으로서, 디포커스 영역의 적어도 일부를 통과하는 광속이 발산광으로서 망막에 입사하는 성질을 가지는 복수의 디포커스 영역을 구비하고, 디포커스 영역은, 안경 렌즈 상의 소정 위치 A에 마련된 디포커스 영역 a와 소정 위치 B에 마련된 디포커스 영역 b를 포함하고, 베이스 영역에 의해 구성되는 베이스면을 기준으로 하여, 베이스면의 법선 방향으로서 렌즈 외부로 향하는 방향을 양의 새그값, 렌즈 내부로 향하는 방향을 음의 새그값으로 했을 때, 디포커스 영역 b의 입체 형상의 새그값은, 디포커스 영역 a의 입체 형상의 새그값을 증가시킨 값인 기술을 제공한다.

Description

안경 렌즈 및 그 설계 방법
본 발명은 안경 렌즈 및 그 설계 방법에 관한 것이다.
근시 등의 굴절 이상의 진행을 억제하는 안경 렌즈로서, 렌즈 상에 복수의 처방 굴절력보다 플러스의 굴절력을 가지는 섬 모양 영역이 형성된 것이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이하, 이 섬 모양 영역을 디포커스 영역이라고 부른다.
이 구성의 안경 렌즈에 의하면, 물체측의 면으로부터 입사하여 안구측의 면으로부터 출사하는 광속 중, 디포커스 영역 이외를 통과한 광속에서는 착용자의 망막 상에 초점을 맺지만, 디포커스 영역의 부분을 통과한 광속은 망막 상 보다도 앞쪽 위치에서 초점을 맺게 되어 있어, 이것에 의해 근시의 진행이 억제되게 된다.
본 명세서에 있어서, 광축 방향에 있어서 시인해야 할 물체가 존재하는 전방 방향을 앞쪽이라고 칭하고, 앞쪽의 역방향으로서, 광축 방향에 있어서 후방 즉 안경 렌즈로부터 안구로 향하는 깊이 방향을 안쪽이라고 칭한다.
미국 출원 공개 제2017/0131567호
안경 렌즈의 어느 위치의 디포커스 영역으로부터 광속이 입사 및 출사했는지에 따라, 최종적으로 착용자에게 가져다주어야 할 최량(最良)의 핀트 위치(Best Focal)가 상위하다. 그 이유는 이하와 같다. 착용자에 따라 다른, 근시 진행의 정도, 맥락막의 양태, 착용시의 입사각, 눈의 수차(상면(像面) 만곡), 망막의 만곡에 의해서, 최량의 핀트 위치는 변화한다. 그 변화의 정도는, 대부분의 경우 렌즈 중심으로부터 떨어질수록 커진다. 즉, 착용자에게 주어야 할 디포커스 파워는, 착용자에 따라서 혹은 렌즈의 위치에 따라서 바뀐다. 최량의 핀트 위치를, 간단하게 「핀트 위치」라고도 칭한다.
본 명세서에 있어서의 「핀트 위치」란, 초점 위치를 말한다. 단, 핀트 위치는, 디포커스 영역의 형상(예를 들면 곡률 반경(R)의 구면(球面) 형상)에 의해서 정해지는 기하학적 초점(Geometric Focal)과는 의미가 약간 다르다. 핀트 위치는, 눈의 주파수 특성(예를 들면 저주파에 피크를 가짐)을 고려한 파동 광학적인 콘트라스트의 최량 위치이다.
일반적으로 핀트 위치는 대상으로 하는 공간 주파수의 콘트라스트가 가장 높게 되는 위치, 에너지가 가장 높게 되는 위치, 광선의 편차가 가장 작게 되는 위치 등 사상이나 용도에 따라서 바뀐다. 그 때문에, 핀트 위치를 가져다주는 디포커스 영역에 대한 대처는 유연하게 행해지는 것이 바람직하다. 발명자는 망막이 특정 공간 주파수에 대해서 반응하는 세포 집합인 것에 주목하여, 핀트 위치에 관한 전술한 정의를 채용했다.
본 발명의 일 실시예는, 안경 렌즈 상의 위치에 따른, 디포커스 영역이 착용자에게 가져다주어야 할 핀트 위치를 유연하게 변경 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 디포커스 영역의 면 형상이 서로 동등한 채로 핀트 위치를 유연하게 변경 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양태는,
물체측의 면으로부터 입사한 광속을 안구측의 면으로부터 출사시켜, 안구를 거쳐 망막 상에 수속시키는 베이스 영역과,
상기 베이스 영역에 둘러싸인 디포커스 영역으로서, 상기 디포커스 영역의 적어도 일부를 통과하는 광속이 발산광으로서 망막에 입사하는 성질을 가지는 복수의 디포커스 영역을 구비하고,
상기 디포커스 영역은 안경 렌즈 상의 소정 위치 A에 마련된 디포커스 영역 a와 소정 위치 B에 마련된 디포커스 영역 b를 포함하고,
상기 베이스 영역에 의해 구성되는 베이스면을 기준으로 하여, 상기 베이스면의 법선 방향으로서 렌즈 외부로 향하는 방향을 양의 새그(sag)값, 렌즈 내부로 향하는 방향을 음의 새그값으로 했을 때, 상기 디포커스 영역 b의 입체 형상의 새그값은, 상기 디포커스 영역 a의 입체 형상의 새그값을 증가시킨 값인 안경 렌즈이다.
본 발명의 제2 양태는,
상기 디포커스 영역 a 및 상기 디포커스 영역 b의 적어도 중심 개소는, 렌즈 외부를 향하여 돌출되는 곡면 형상인, 제1 양태에 기재된 안경 렌즈이다.
본 발명의 제3 양태는,
상기 디포커스 영역 a의 중심 개소의 곡률 반경과, 상기 디포커스 영역 b의 중심 개소의 곡률 반경은 동등한, 제2 양태에 기재된 안경 렌즈이다.
본 발명의 제4 양태는,
상기 입체 형상에 있어서의 새그값의 증가량은 일정한, 제1~제3 중 어느 하나의 양태에 기재된 안경 렌즈이다.
본 발명의 제5 양태는,
상기 디포커스 영역 a의 저면적과, 상기 디포커스 영역 b의 저면적은 동등한, 제1~제4 중 어느 하나의 양태에 기재된 안경 렌즈이다.
본 발명의 제6 양태는,
상기 소정 위치 A는 렌즈 주변 근처의 위치이고, 상기 소정 위치 B는 렌즈 중앙 근처의 위치이거나, 또는,
상기 소정 위치 A는 렌즈 중앙 근처의 위치이고, 상기 소정 위치 B는 렌즈 주변 근처의 위치인, 제1~제5 중 어느 하나의 양태에 기재된 안경 렌즈이다.
본 발명의 제7 양태는,
상기 디포커스 영역 a의 입체 형상에 있어서 상기 베이스 영역 근방의 새그값은 음인, 제1~제6 중 어느 하나의 양태에 기재된 안경 렌즈이다.
본 발명의 제8 양태는,
전 디포커스 영역의 80% 이상의 수의 디포커스 영역의 집합 T로서 상기 디포커스 영역 b 및 상기 디포커스 영역 a를 포함하는 디포커스 영역 T에서는 각각의 중심 개소의 곡률 반경이 동등하고, 또한, 상기 디포커스 영역 T 중 상기 디포커스 영역 a와 새그값이 동등한 디포커스 영역의 수는 10~90%이며, 상기 디포커스 영역 T 중 상기 디포커스 영역 b와 새그값이 동등한 디포커스 영역의 수는 10~90%인, 제1~제7 중 어느 하나의 양태에 기재된 안경 렌즈이다.
적합하게는, 전 디포커스 영역의 90% 이상, 95% 이상의 수의 디포커스 영역의 집합 T로 한다.
본 발명의 제9 양태는,
상기 디포커스 영역 a 및 상기 디포커스 영역 b의 적어도 중심 개소는, 렌즈 외부를 향하여 돌출되는 곡면 형상이고,
상기 새그값의 증가량은 일정하며,
상기 디포커스 영역 a의 중심 개소의 곡률 반경과, 상기 디포커스 영역 b의 중심 개소의 곡률 반경은 동등하고,
상기 디포커스 영역 a의 저면적과, 상기 디포커스 영역 b의 저면적은 동등하며,
상기 소정 위치 A는 렌즈 주변 근처의 위치이고, 상기 소정 위치 B는 렌즈 중앙 근처의 위치이거나, 또는,
상기 소정 위치 A는 렌즈 중앙 근처의 위치이고, 상기 소정 위치 B는 렌즈 주변 근처의 위치이며,
전 디포커스 영역의 80% 이상의 수의 디포커스 영역의 집합 T로서 상기 디포커스 영역 a 및 상기 디포커스 영역 b를 포함하는 디포커스 영역 T에서는 각각의 중심 개소의 굴절력이 동등하고, 또한, 상기 디포커스 영역 T 중 상기 디포커스 영역 a와 새그값이 동등한 디포커스 영역의 수는 10~90%이며, 상기 디포커스 영역 T 중 상기 디포커스 영역 b와 새그값이 동등한 디포커스 영역의 수는 10~90%인, 제1 양태에 기재된 안경 렌즈이다.
적합하게는, 전 디포커스 영역의 90% 이상, 95% 이상의 수의 디포커스 영역의 집합 T로 한다.
본 발명의 제10 양태는,
안경 렌즈는 근시 진행 억제 렌즈인, 제1~제9 중 어느 하나의 양태에 기재된 안경 렌즈이다.
본 발명의 제11 양태는,
물체측의 면으로부터 입사한 광속을 안구측의 면으로부터 출사시켜, 안구를 거쳐 망막 상에 수속시키는 베이스 영역과,
상기 베이스 영역에 둘러싸인 디포커스 영역으로서, 상기 디포커스 영역의 적어도 일부를 통과하는 광속이 발산광으로서 망막에 입사하는 성질을 가지는 복수의 디포커스 영역을 구비하는 안경 렌즈의 설계 방법으로서,
상기 베이스 영역에 의해 구성되는 베이스면을 기준으로 하여, 상기 베이스면의 법선 방향으로서 렌즈 외부로 향하는 방향을 양의 새그값, 렌즈 내부로 향하는 방향을 음의 새그값으로 했을 때,
상기 디포커스 영역의 입체 형상의 새그값을 증가시켜 상기 베이스면에 대해서 상기 디포커스 영역을 융기(隆起)시키는 것에 의해, 또는,
상기 디포커스 영역의 입체 형상의 새그값을 감소시켜 상기 베이스면에 대해서 상기 디포커스 영역을 침하(沈下)시키는 것에 의해,
착용자에게 있어서의, 안경 렌즈 상에 있어서의 상기 디포커스 영역이 마련된 위치에 따라 핀트 위치를 변경하는, 안경 렌즈의 설계 방법이다.
본 발명의 제12 양태는,
상기 디포커스 영역과 상기 베이스면과의 사이의 부분으로서 양의 새그값을 가지는 부분의 체적으로부터, 상기 디포커스 영역과 상기 베이스면과의 사이의 부분으로서 음의 새그값을 가지는 부분의 체적을 뺀 값을, 상기 디포커스 영역의 저면적으로 나누어 얻어지는 값을 변화시키는 것에 의해 핀트 위치를 변경하는, 제11 양태에 기재된 안경 렌즈의 설계 방법이다.
상기 양태에 대해서 조합 가능한 본 발명의 다른 양태는 이하와 같다.
소정 위치 A의 디포커스 영역 a의 입체 형상 전체의 새그값, 및 소정 위치의 디포커스 영역 b의 입체 형상 전체의 새그값을, 모두 양으로 해도 되고, 모두 음으로 해도 된다. 평면시(平面視) 중심(中心)(또는 무게 중심(重心))의 개소의 새그값을, 모두 양으로 해도 되고, 모두 음으로 해도 된다.
디포커스 영역 a의 입체 형상 중 적어도 중심 개소와, 디포커스 영역 b의 입체 형상 중 적어도 중심 개소는, 모두 구면 형상이어도 된다.
디포커스 영역 a의 입체 형상 전체의 새그값은 양이어도 된다.
디포커스 영역 a의 입체 형상과 디포커스 영역 b의 입체 형상을 평면시 중심(또는 무게 중심) 및 베이스면에서 위치 맞춤하여 중첩시켰다고 가정했을 때에, 디포커스 영역 a의 입체 형상으로부터 보아 +Z방향으로 디포커스 영역 b의 입체 형상이 존재하는 것이 바람직하다.
상기 가정에 있어서, 디포커스 영역 a의 입체 형상은, 디포커스 영역 b의 입체 형상으로부터는 비어져나오지 않는 것이 바람직하다. 적합하게는, 상기 중첩을 가정했을 때, 양 형상은 접촉하지 않는다.
상기 새그값의 관계는, 디포커스 영역 a, b가 형성된 렌즈 기재에 있어서 충족되어도 된다. 상기 새그값의 관계는, 해당 렌즈 기재에 하드 코트막이 형성된 것에 있어서 충족되어도 되고, 또한 반사 방지막 하드 코트막 상에 형성된 것에 있어서 충족되어 있어도 된다. 하드 코트막을 형성하는 경우, 디포커스 영역 a, b가 형성되어 있지 않은 렌즈 기재에 대해, 하드 코트막에 의해, 디포커스 영역 a, b를 실현해도 된다.
소정 위치 A는 코측의 위치로 하고, 소정 위치 B는 귀측의 위치로 해도 된다. 반대로, 소정 위치 A는 귀측의 위치로 하고, 소정 위치 B는 코측의 위치로 해도 된다. 어느 것으로 해도, 소정 위치 A의 디포커스 영역 a의 입체 형상에 있어서 베이스 영역 근방의 새그값은 음으로 해도 된다.
안경 렌즈의 중앙부 주위에, 둘레 방향 및 지름 방향으로 등간격으로, 대략 원 형상의 디포커스 영역이 섬 모양으로(즉, 서로 인접하지 않고 이간한 상태로) 배치되어도 된다. 디포커스 영역의 평면시에서의 배치의 일례로서는, 각 디포커스 영역의 중심이 정삼각형의 정점이 되도록 각각 독립하여 이산(離散) 배치(허니컴 구조의 정점에 각 디포커스 영역의 중심이 배치)하는 예를 들 수 있다. 이 배치를 「육방(六方) 배치」라고도 한다. 본 명세서에서는 이 예를 중심으로 설명하고 있다.
복수의 디포커스 영역(전 디포커스 영역) 중 절반 이상의 개수는 평면시에서 동일 주기로 배치되는 것이 바람직하다. 동일 주기인 패턴의 일례로서는 상기 육방 배치를 들 수 있다. 주기의 방향은 둘레 방향 및/또는 지름 방향이면 된다. 적합하게는 80% 이상, 보다 적합하게는 90% 이상, 더 적합하게는 95% 이상이다.
디포커스 영역 a의 입체 형상의 새그값(예: 최대 새그값)이 전 디포커스 영역 중에서 가장 작은 경우, 전 디포커스 영역의 80% 이상의 수의 디포커스 영역에 있어서, "디포커스 영역 b의 입체 형상의 새그값은, 디포커스 영역 a의 입체 형상의 새그값을 증가시킨 값이다"라고 하는 관계를 충족하는 것이 바람직하다. 이것은, 디포커스 영역 b뿐만 아니라, 상기 관계를 충족하는 디포커스 영역 c, d, e …(모두 디포커스 영역 a보다도 새그값이 크고, 디포커스 영역 b와는 새그값의 증가량이 다름)가 존재하는 것을 의미한다.
디포커스 영역의 평면시에서의 직경은, 0.6~2.0mm 정도가 적합하다. 디포커스 영역의 새그량(돌출 높이, 돌출량)은, 0.1~10㎛ 정도, 바람직하게는 0.4~2.0㎛이다. 볼록부 영역의 곡률 반경은, 50~250mm, 바람직하게는 86mm 정도의 구면 모양이다.
안경 렌즈 상의 디포커스 영역이 가져다주는 디포커스 파워의 최소값은 0.50~4.50D의 범위 내, 최대값은 3.00~10.00D의 범위 내인 것이 바람직하다. 최대값과 최소값의 차는 1.00~5.00D의 범위 내인 것이 바람직하다.
렌즈 기재에 마련되는 피막의 막 두께는, 예를 들면 0.1~100㎛(바람직하게는 0.5~5.0㎛, 더 바람직하게는 1.0~3.0㎛)의 범위로 해도 된다.
물체측의 면으로부터 입사한 광속을 안구측의 면으로부터 출사시켜, 안구를 거쳐 망막 상에 수속시키는 베이스 영역과,
베이스 영역에 둘러싸인 디포커스 영역으로서, 디포커스 영역의 적어도 일부를 통과하는 광속이 발산광으로서 망막에 입사하는 성질을 가지는 복수의 디포커스 영역을 구비하는 안경 렌즈의 설계 시스템으로서,
베이스 영역에 의해 구성되는 베이스면을 기준으로 하여, 베이스면의 법선 방향으로서 렌즈 외부로 향하는 방향을 양의 새그값, 렌즈 내부로 향하는 방향을 음의 새그값으로 했을 때,
디포커스 영역의 입체 형상의 새그값을 증가시켜 베이스면에 대해서 디포커스 영역을 융기시키는 것에 의해, 또는,
디포커스 영역의 입체 형상의 새그값을 감소시켜 베이스면에 대해서 디포커스 영역을 침하시키는 것에 의해,
착용자에게 있어서의, 안경 렌즈 상에 있어서의 디포커스 영역이 마련된 위치에 따라 핀트 위치를 변경하는 연산부를 구비한, 안경 렌즈의 설계 시스템.
물체측의 면으로부터 입사한 광속을 안구측의 면으로부터 출사시켜, 안구를 거쳐 망막 상에 수속시키는 베이스 영역과,
베이스 영역에 둘러싸인 디포커스 영역으로서, 디포커스 영역의 적어도 일부를 통과하는 광속이 발산광으로서 망막에 입사하는 성질을 가지는 복수의 디포커스 영역을 구비하는 안경 렌즈의 설계 프로그램으로서,
베이스 영역에 의해 구성되는 베이스면을 기준으로 하여, 베이스면의 법선 방향으로서 렌즈 외부로 향하는 방향을 양의 새그값, 렌즈 내부로 향하는 방향을 음의 새그값으로 했을 때,
디포커스 영역의 입체 형상의 새그값을 증가시켜 베이스면에 대해서 디포커스 영역을 융기시키는 것에 의해, 또는,
디포커스 영역의 입체 형상의 새그값을 감소시켜 베이스면에 대해서 디포커스 영역을 침하시키는 것에 의해,
착용자에게 있어서의, 안경 렌즈 상에 있어서의 디포커스 영역이 마련된 위치에 따라 핀트 위치를 변경하는 연산부로서 컴퓨터 장치를 기능시키는, 안경 렌즈의 설계 프로그램.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 안경 렌즈 상의 위치에 따른, 디포커스 영역이 착용자에게 가져다주어야 할 핀트 위치를 유연하게 변경 가능한 기술을 제공할 수 있다. 특히, 디포커스 영역의 면 형상이 서로 동등한 채로 핀트 위치를 유연하게 변경 가능한 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 디포커스 영역의 입체 형상(도 1의 (a))의 새그값을 증가시켜, 베이스면에 대해서 디포커스 영역을 융기시키고, 다른 디포커스 영역의 입체 형상(도 1의 (b))을 설정하는 모습을 나타내는 개략 (X-Z) 단면도이다. 도 1의 (c)는, 양 입체 형상의 새그값의 차이를 나타내기 위해 베이스면에서 양 입체 형상의 평면시 중심에서 위치 맞춤했을 때의 설명 단면도이다.
도 2는 디포커스 영역의 입체 형상(도 2의 (a))의 새그값을 감소시켜, 베이스면에 대해서 디포커스 영역을 침하시키고, 다른 디포커스 영역의 입체 형상(도 2의 (b))을 설정하는 모습을 나타내는 개략 (X-Z) 단면도이다. 도 2의 (c)는, 양 입체 형상의 새그값의 차이를 나타내기 위해 베이스면에서 양 입체 형상의 평면시 중심에서 위치 맞춤했을 때의 설명 단면도이다.
도 3의 (a)는, 디포커스 영역을 직경 1mm의 구면 형상, 안경 렌즈의 굴절률을 1.59로 했을 경우에 있어서의, 세로축을 VSOTF(Visual Strehl ratio based on OTF)로 하고, 가로축을 디포커스량(단위: D(디옵터), 제로는 망막 위치)로 했을 때의 그래프이다. 도 3의 (b)는, 도 3의 (a)의 확대도이다.
도 4의 (a)는, 디포커스 영역을 직경 1mm의 구면 형상 및 굴절력 4.00D, 안경 렌즈의 굴절률을 1.59로 했을 경우에 있어서의, 세로축을 VSOTF(Visual Strehl ratio based on OTF)로 하고, 가로축을 디포커스량(단위: D(디옵터), 제로는 망막 위치)로 했을 때의 그래프이다. 도 4의 (b)는, 도 4의 (a)의 확대도이다.
도 5는, 제르니케(Zernike) 다항식에 의한 형상 분해의 일 구체예를 나타내는 설명도이다.
도 6의 (a)는, 입체 형상에 있어서의 새그값의 증가량이, 중심 개소로부터 주변으로 향하여 증가하는 경우의 단면 개략도이고, 도 6의 (b)는, 입체 형상에 있어서의 새그값의 증가량이, 중심 개소로부터 주변으로 향하여 감소하는 경우의 단면 개략도이다.
도 7은, 실시예 1A에 있어서, 세로축을 기준으로부터의 새그값의 변화량(단위: ㎛)으로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
도 8은, 실시예 1A에 있어서, 세로축을 세그먼트 파워(단위: D)로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
도 9는, 실시예 1B에 있어서, 세로축을 기준으로부터의 새그값의 변화량(단위: ㎛)으로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
도 10은, 실시예 1B에 있어서, 세로축을 세그먼트 파워(단위: D)로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
도 11은, 실시예 1C에 있어서, 세로축을 기준으로부터의 새그값의 증가량(단위: ㎛)으로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
도 12는, 실시예 1C에 있어서, 세로축을 세그먼트 파워(단위: D)로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
도 13은, 실시예 2A에 있어서, 세로축을 기준으로부터의 새그값의 변화량(단위: ㎛)으로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
도 14는, 실시예 2A에 있어서, 세로축을 세그먼트 파워(단위: D)로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
도 15는, 실시예 2B에 있어서, 세로축을 기준으로부터의 새그값의 변화량(단위: ㎛)으로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
도 16은, 실시예 2B에 있어서, 세로축을 세그먼트 파워(단위: D)로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
도 17은, 실시예 2C에 있어서, 세로축을 기준으로부터의 새그값의 증가량(단위: ㎛)으로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
도 18은, 실시예 2C에 있어서, 세로축을 세그먼트 파워(단위: D)로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 기술한다. 이하에 있어서의 도면에 기초하는 설명은 예시이며, 본 발명은 예시된 양태로 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에 기재가 없는 내용은, 특허문헌 1의 기재가 모두 기재되어 있는 것으로 하고, 특허문헌 1에 기재가 없는 내용(특히 제조 방법에 관한 내용)은 WO2020/004551호 공보의 기재가 모두 기재되어 있는 것으로 한다. 특허문헌 1의 기재 내용과 해당 공보의 기재 내용에 어긋남이 있는 경우는 해당 공보의 기재를 우선한다.
본 명세서에서 설명하는 안경 렌즈는, 물체측의 면과 안구측의 면을 가진다. 「물체측의 면」이란, 안경 렌즈를 구비한 안경이 착용자에게 착용되었을 때에 물체 측에 위치하는 표면이며, 「안구측의 면」이란, 그 반대, 즉 안경 렌즈를 구비한 안경이 착용자에게 착용되었을 때에 안구측에 위치하는 표면이다. 이 관계는, 안경 렌즈의 기초가 되는 렌즈 기재에 있어서도 적용된다. 즉, 렌즈 기재도 물체측의 면과 안구측의 면을 가진다.
본 명세서에서는, 안경 렌즈를 착용한 상태에서의 수평 방향을 X방향, 천지(天地)(상하) 방향을 Y방향, 안경 렌즈의 두께 방향으로서 X방향 및 Y방향과 수직인 방향을 Z방향으로 한다. 착용자를 향하여 우측을 +X방향, 좌측을 -X방향, 상측을 +Y방향, 하측을 -Y방향, 물체측 방향을 +Z방향, 그 역방향(안쪽 방향)을 -Z방향으로 한다.
본 명세서에 있어서 「~」는 소정의 값 이상이면서 소정의 값 이하를 가리킨다. 이후, 부호를 부여하지만, 처음 나오는 항목만 부호를 부여하고, 이후는 생략한다.
＜안경 렌즈＞
본 발명의 일 양태에 따른 안경 렌즈는, 물체측의 면으로부터 입사한 광속을 안구측의 면으로부터 출사시켜, 안구를 거쳐 망막 상에 수속시키는 베이스 영역과, 베이스 영역에 둘러싸인 디포커스 영역으로서, 디포커스 영역의 적어도 일부를 통과하는 광속이 발산광으로서 망막에 입사하는 성질을 가지는 복수의 디포커스 영역을 구비한다.
베이스 영역이란, 기하 광학적인 관점에 있어서 착용자의 처방 굴절력을 실현 가능한 형상의 부분이며, 특허문헌 1의 제1 굴절 영역에 대응하는 부분이다.
디포커스 영역이란, 기하 광학적인 관점에 있어서 그 영역 중의 적어도 일부가 베이스 영역에 의한 집광 위치에는 집광시키지 않는 영역이다. 디포커스 영역이란, 특허문헌 1의 미소 볼록부에 해당하는 부분이다. 본 발명의 일 양태에 따른 안경 렌즈는, 특허문헌 1에 기재된 안경 렌즈와 마찬가지로, 근시 진행 억제 렌즈이다. 특허문헌 1의 미소 볼록부와 마찬가지로, 본 발명의 일 양태에 따른 복수의 디포커스 영역은, 안경 렌즈의 물체측의 면 및 안구측의 면 중 적어도 어느 것에 형성되면 된다. 본 명세서에 있어서는, 안경 렌즈의 물체측의 면에만 복수의 디포커스 영역을 마련한 경우를 주로 예시한다. 이후, 특별히 기재 없는 한, 디포커스 영역은, 렌즈 외부를 향하여 돌출되는 곡면 형상인 경우를 예시한다.
특허문헌 1의 도 10에 기재된 바와 같이, 안경 렌즈의 중앙부에 디포커스 영역을 형성해도 되고, 특허문헌 1의 도 1에 기재된 바와 같이, 안경 렌즈의 중앙부에 디포커스 영역을 형성하지 않아도 된다. 본 발명의 일 양태에서는, 안경 렌즈의 중앙부에 디포커스 영역을 형성하지 않는 경우를 예시한다.
「안경 렌즈의 중앙부」란, 렌즈 중심의 근방을 가리킨다. 본 명세서에서는, 센터링 중심 및 그 근방의 경우를 예시한다. 해당 센터링 중심을 렌즈 중심이라고도 한다. 본 명세서에서는, 착용자가 정면시(正面視)했을 때에 렌즈 중심을 통과하는 경우를 예시한다.
본 발명의 일 양태의 안경 렌즈에 있어서의 디포커스 영역은, 안경 렌즈 상의 소정 위치 A에 마련된 디포커스 영역 a와 소정 위치 B에 마련된 디포커스 영역 b를 포함한다.
베이스 영역에 의해 구성되는 베이스면을 기준으로 하여, 베이스면의 법선 방향으로서 렌즈 외부로 향하는 방향을 양의 새그값, 렌즈 내부로 향하는 방향을 음의 새그값으로 설정한다.
엄밀하게는, 각 디포커스 영역에 있어서 베이스면의 법선 방향은 다르지만, 상위는 미세한 차이다. 그 때문에, 본 명세서에서는, 해당 법선 방향을 Z방향으로서 취급한다. 즉, 렌즈 외부로 향하는 방향(본 예에서는 안구측의 면으로부터 물체측의 면으로 향하는 방향)은 +Z방향으로 하고, 렌즈 내부로 향하는 방향(본 예에서는 그 역방향)은 -Z방향으로서 취급한다. 본 명세서에서는, 평면시란, +Z방향으로부터 -Z방향을 보았을 때의 도면이다.
「베이스면」은 디포커스 영역이 없다고 가정했을 때의 안경 렌즈의 한 주면(본 예에서는 물체측의 면)이다.
본 발명의 일 양태의 안경 렌즈의 디포커스 영역 b의 입체 형상의 새그값은, 디포커스 영역 a의 입체 형상의 새그값을 증가시킨 값으로 한다(융기, 쌓아올림). 달리 말하면, 디포커스 영역 a의 입체 형상의 새그값은, 디포커스 영역 b의 입체 형상의 새그값을 감소시킨 값으로 한다(침하, 파내려감).
도 1은 디포커스 영역의 입체 형상(도 1의 (a))의 새그값을 증가시켜, 베이스면에 대해서 디포커스 영역을 융기시키고, 다른 디포커스 영역의 입체 형상(도 1의 (b))을 설정하는 모습을 나타내는 개략 (X-Z) 단면도이다. 도 1의 (c)는, 양 입체 형상의 새그값의 차이를 나타내기 위해 베이스면에서 양 입체 형상의 평면시 중심에서 위치 맞춤했을 때의 설명 단면도이다. 실선은, 새그값을 증가시킨 부분의 입체 형상을 나타낸다. 파선은, 베이스 영역(1)에 의해 구성되는 베이스면(1s)에 대한 디포커스 영역(2)의 융기에 수반하여 새롭게 형성된 토대 부분(3)이다. 도 1의 (c)의 장파선은 도 1의 (a)의 디포커스 영역의 입체 형상을 나타내고, 도 1의 (c)의 실선은 도 1의 (b)의 디포커스 영역의 입체 형상을 나타낸다.
도 2는 디포커스 영역의 입체 형상(도 2의 (a))의 새그값을 감소시켜, 베이스면에 대해서 디포커스 영역을 침하시키고, 다른 디포커스 영역의 입체 형상(도 2의 (b))를 설정하는 모습을 나타내는 개략 (X-Z) 단면도이다. 도 2의 (c)는, 양 입체 형상의 새그값의 차이를 나타내기 위해 베이스면에서 양 입체 형상의 평면시 중심에서 위치 맞춤했을 때의 설명 단면도이다. 점선은 베이스면을 나타낸다. 파선은, 디포커스 영역의 침하에 수반하여, 베이스 영역과 디포커스 영역과의 사이에 새롭게 형성된 함요(陷凹) 부분(4)이다. 도 2의 (c)의 장파선은 도 2의 (b)의 디포커스 영역의 입체 형상을 나타내고, 도 2의 (c)의 실선은 도 2의 (a)의 디포커스 영역의 입체 형상을 나타낸다.
또한, 도 2의 상기 설명은, (a)로부터 (b)로의 변화에 관한 것이다. 그 한편, (b)로부터 (a)로의 변화도 허용된다. 그 경우, (b)의 디포커스 영역의 입체 형상의 새그값을 증가시켜, 베이스면에 대해서 디포커스 영역을 융기시키고, 다른 디포커스 영역의 입체 형상을 설정하고 있다고 할 수 있다.
본 명세서에 있어서의 「디포커스 영역 b의 입체 형상의 새그값은, 디포커스 영역 a의 입체 형상의 새그값을 증가시킨 값」이란, 도 1의 (c) 및 도 2의 (c)가 나타내는 바와 같이, 새그값의 증가 전의 디포커스 영역 a의 입체 형상을 +Z방향으로 변위시키는 것을 가리킨다.
예를 들어, 디포커스 영역 b에서의 개소 b1(예: 볼록부 영역 정점)의 새그값은, 디포커스 영역 a에서의 개소 a1(예: 볼록부 영역 정점)의 새그값보다도 양으로 커진다. 또한, 양 새그값은 모두 양이어도 된다. 단, 베이스 영역과의 경계는 새그값 제로여도 된다. 그 때문에, 여기서 말하는 입체 형상이란, 베이스 영역과의 경계보다도 내측의 형상인 것으로 한다.
볼록부 영역 정점을 채용하는 경우, 볼록부 영역 정점을 포함하는 중심 개소 전체에 있어서 상기 새그값의 관계를 가져도 된다(도 1의 (c) 및 도 2의 (c)). 경우에 따라서는, 볼록부 영역의 외연(外緣)에서도 마찬가지의 새그값의 관계를 가진다(도 2의 (c)). 볼록부 영역 정점 대신에, 평면시 중심(또는 무게 중심)의 개소에 있어서 상기 새그값의 관계를 가져도 된다.
상기 새그값의 관계는, 달리 말하면 이하와 같이도 말할 수 있다. 도 1의 (c) 및 도 2의 (c)에 나타내는 바와 같이 디포커스 영역 a의 입체 형상과 디포커스 영역 b의 입체 형상을 평면시 중심(또는 무게 중심) 및 베이스면에서 위치 맞춤하여 중첩시켰다고 가정했을 때에, 디포커스 영역 a의 입체 형상으로부터 보아 +Z방향으로 디포커스 영역 b의 입체 형상이 존재한다. 상기 가정(도 1의 (c) 및 도 2의 (c))에 있어서, 디포커스 영역 a의 입체 형상은, 디포커스 영역 b의 입체 형상에 대해서 접촉(예를 들면 디포커스 영역의 최(最)외연끼리에서 접촉)할 수 있었다고 해도, 해당 입체 형상으로부터는 비어져나오지 않는다. 적합하게는, 상기 중첩을 가정했을 때, 양 형상은 접촉하지 않는다.
상기 새그값의 관계는, 디포커스 영역 a, b가 형성된 렌즈 기재에 있어서 충족되어도 된다. 상기 새그값의 관계는, 해당 렌즈 기재에 하드 코트막이 형성된 것에 있어서 충족되어도 되고, 나아가 반사 방지막 하드 코트막 상에 형성된 것에 있어서 충족되어 있어도 된다. 하드 코트막을 형성하는 경우, 디포커스 영역 a, b가 형성되어 있지 않은 렌즈 기재에 대해, 하드 코트막에 의해, 디포커스 영역 a, b를 실현해도 된다.
본 발명의 일 양태에서는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 베이스면에 대한 새그값을, 각 디포커스 영역의 안경 렌즈 상의 위치에 따라 다르게 한다. 그것에 의해, 안경 렌즈 상의 위치에 따른, 디포커스 영역이 착용자에게 가져다주는 핀트 위치를 유연하게 변경할 수 있다. 다른 측면에서 보면, 본 발명의 일 양태에서는, 파동 광학적인 콘트라스트의 최량 위치를 제어할 수 있다. 이하, 그 이유에 대해 상세히 설명한다.
도 3의 (a)는, 디포커스 영역을 직경 1mm의 구면 형상, 안경 렌즈의 굴절률을 1.59로 했을 경우에 있어서의, 세로축을 VSOTF(Visual Strehl ratio based on OTF)로 하고, 가로축을 디포커스량(단위: D(디옵터), 제로는 망막 위치)로 했을 때의 그래프이다.
도 3의 (b)는, 도 3의 (a)의 확대도이다.
파선은 디포커스 영역의 굴절력을 3.50D로 했을 때의 플롯이다. 실선은 디포커스 영역의 굴절력을 4.00D로 했을 때의 플롯이다. 점선은 디포커스 영역의 굴절력을 4.50D로 했을 때의 플롯이다. 디포커스 영역의 직경 및 안경 렌즈의 굴절률 이외의 설정은, 뒤에 개시하는 실시예 1의 기재를 채용한다.
도 4의 (a)는, 디포커스 영역을 직경 1mm의 구면 형상 및 굴절력 4.00D, 안경 렌즈의 굴절률을 1.59로 했을 경우에 있어서의, 세로축을 VSOTF(Visual Strehl ratio based on OTF)로 하고, 가로축을 디포커스량(단위: D(디옵터), 제로는 망막 위치)로 했을 때의 그래프이다.
도 4의 (b)는, 도 4의 (a)의 확대도이다.
실선은 디포커스 영역의 굴절력을 4.00D로 했을 때의 플롯으로, 도 3의 (a)에 기재된 플롯과 동일하다. 파선은 실선의 디포커스 영역을 0.23㎛ 침하시켰을 때의 플롯이다(예를 들면 도 2). 점선은 실선의 디포커스 영역을 0.23㎛ 융기시켰을 때의 플롯이다(예를 들면 도 1).
VSOTF는 망막 구조 또는 신경계에 기인한다고 생각되는 콘트라스트 감도 특성을 가미한 스칼라량이다. VSOTF는 눈의 공간 주파수마다의 감도 특성을 고려하여 가중치 부여한 OTF의 실수부의 합이다. 구체적인 수식을 들면 이하와 같다.
분자의 OTF: 실제 렌즈에 있어서의 OTF(Optical Transfer Function)이다.
분모의 OTFDL: 렌즈에 있어서 무수차(無收差)로 가정했을 때의 OTF이다.
CSF: 사람의 시각의 공간 주파수에 대한 콘트라스트 감도 함수(Contrast Sensitivity Function)이다. CSF는 절단 주파수에 대해서 충분히 낮은 저주파에서 감도의 피크를 가진다.
VSOTF에 관해서는, 이하의 문헌 「Thibos LN, Hong X, Bradley A, Applegate RA. Accuracy and precision of objective refraction from wavefront aberrations. J Vis. 2004 Apr 23;4(4): 329-51.」에 기재되어 있고, 여기서의 설명은 생략한다.
OTF란, 렌즈 성능을 평가하는 척도 중 하나로서, 시인 대상이 가지는 콘트라스트를 상면(像面) 상에서 얼마나 충실히 재현할 수 있는가를 공간 주파수 특성으로 하여 나타낸 것이다. OTF의 절대값인 MTF(Modulation Transfer Function)값이 큰 것은, 렌즈를 거쳐 물체를 보았을 때에 착용자가 인식하는 콘트라스트가 높은 것을 의미한다.
도 3의 (b)가 나타내는 바와 같이, 베이스 영역에 의해 망막 상(가로축 제로값)에 집광하는 광속과는 별개로, 망막 앞쪽에서 광속이 수속하고, 광속은 발산광으로서 망막에 입사한다. 그리고, 디포커스 영역의 굴절력에 따라서, 그 때의 디포커스량이 다르다.
그리고, 도 4의 (b)가 나타내는 바와 같이, 디포커스 영역을 융기시키는 것에 의해, 디포커스 영역의 굴절력을 증가시켰을 때와 동일한 상황을 재현할 수 있는 것을, 본 발명자는 깨달았다. 그리고, 디포커스 영역을 침하시키는 것에 의해, 디포커스 영역의 굴절력을 감소시켰을 때와 동일한 상황을 재현할 수 있는 것을, 본 발명자는 깨달았다.
세로축이 VSOTF인 것을 고려하면, 상기 지견을 활용하는 것에 의해, 안경 렌즈 상의 위치에 따른, 디포커스 영역이 착용자에게 가져다주어야 할 핀트 위치를 유연하게 변경 가능한 기술을 제공 가능하게 되는 것을 깨달았다. 이 지견은, 디포커스 영역을 구비하는 안경 렌즈를 착용한 사람에 대해, 디포커스 영역의 위치에 따라 최량의 핀트 위치를 제공 가능하게 하는 것으로도 장래적으로는 이어진다. 이하, 이 원리에 대해서, 일례를 이용하여 설명한다. 이하의 일례에서는, 물체측의 면에 대해, +Z방향으로 돌출된 볼록부 영역으로서 구면 형상의 디포커스 영역이 복수 마련되는 경우를 예시한다.
먼저, VSOTF에 기초하는 핀트 위치의 산출에, 안경 렌즈의 파면 및 제르니케 다항식을 활용해도 된다.
안경 렌즈의 파면이란, 안경 렌즈를 투과하여 눈동자에서 지름이 규정되는 광속의 파면을 말한다. 베이스 영역에 대한 각 디포커스 영역에서의 파면의 진행량(w)의 특정은, 그 수법이 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 파동 광학적인 계산을 이용한 시뮬레이션 처리에 의해서 행할 수 있다.
제르니케 다항식은, 반경 1의 단위 원의 내부에서 정의된 함수(직교 다항식)이다. 구체적으로는, 이하의 (1)식에 의해서 나타내진다.
(1)식에 있어서, W(x, y)는 좌표 x, y에 있어서의 파면, Zj(x, y)는 j번째의 제르니케 다항식, cj는 j번째의 제르니케 다항식에 대응하는 제르니케 계수, J는 전개에 이용하는 제르니케 다항식의 수이다.
이와 같은 제르니케 다항식에 의하면, 모든 면 형상은, 제르니케 다항식을 모두 더하여 (근사적으로) 표현할 수 있다.
도 5는 제르니케 다항식에 의한 형상 분해의 일 구체예를 나타내는 설명도이다.
구체적으로는, 예를 들면, 어느 면 형상에 대해서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제르니케 다항식에 의해서, 0차 수차로부터 n(n은 자연수)차 수차까지 형상 분해를 할 수 있다.
또한, 도면 중에 있어서, 중앙 부근의 테두리로 둘러싸인 각 성분은 회전 대칭 성분을, 그 이외의 각 성분은 비회전 대칭 성분을, 각각 나타내고 있다. 또한, 도면 중에 있어서, 회전 대칭 성분에 속하는 2차 수차의 성분은 일반적으로 도수 오차(디포커스)라고 불리며, 해당 수차의 계수는 파면 수차가 최소가 되는 핀트 위치에 대응한다. 회전 대칭 성분에 속하는 4차 수차의 성분은, 구면 수차에 상당하는 성분이다. 회전 대칭 성분에 속하는 각 성분의 계수의 총 합은, PSF(Point Spread Function)가 최소가 되는 핀트 위치에 대응한다. PSF는 광선 추적법에 의해 구하면 된다.
또한, 예를 들어, 상기의 다항식 또는 직교 다항식에 있어서의 전개 계수에 대해서, 제르니케 다항식에 의한 전개를 했을 때의 회전 대칭 성분(도 5 참조)의 각 가중치 부여를 1로 하도록 해도 된다. 회전 대칭 성분의 각 가중치 부여를 1로 하면, PSF 최소가 되는 핀트 위치가 산출 가능하게 된다. 다만, 유의미한 양을 갖지 않는 성분의 가중치는 생략해도 된다.
제르니케 다항식의 전개 계수로부터 핀트 위치가 산출 가능한 것은 이하로부터 설명할 수 있다. 굴절률 N의 안경 렌즈로서 완만한 커브를 그리는 면에 각도 α로 광속이 입사하고, 각도 α'로 출사하는 경우를 상정한다. 그 경우, 렌즈 형상을 나타내는, 베이스면으로부터의 변위량인 새그값(Z)과, 파면 수차(W)는, 이하와 같은 비례 관계가 된다.
hx, hy는 ±1로 규격화된 광선의 눈동자 높이이다. x, y는, hx, hy의 설정에 대응하는 렌즈 상의 좌표이다. 디포커스 영역의 직경(여기에서는 평면시 직경)을 φ라고 하면, 이하의 식이 성립된다. 파면과 디포커스 영역의 입체 형상의 새그값(Z)과는 비례의 대응 관계에 있다.
렌즈로부터 거리 l만큼 떨어진 광선 수차(가로 수차) Dx, Dy는 아래 식과 같이 파면 수차(W)의 h에 의한 미분과 디포커스 영역의 F값(하나의 디포커스 영역을 렌즈로 간주했을 때)의 곱으로 나타낼 수 있다.
일반적으로 핀트 위치의 정의는, 대상으로 하는 공간 주파수의 콘트라스트가 가장 높게 되는 위치, 에너지가 가장 높게 되는 위치, 광선의 편차가 가장 작게 되는 위치 등 사상이나 용도에 따라서 다양한 것이 이용된다. 에너지가 가장 높게 되는 위치는 「전 공간 주파수의 콘트라스트의 총 합이 가장 높게 되는 위치」와 등가이며, 광선의 편차가 가장 작게 되는 위치(구체적으로는 PSF가 최소가 되는 위치)는 「제로에 한없이 가까운 저(低)공간 주파수의 콘트라스트가 가장 높게 되는 위치」와 등가이다.
안경에 있어서는, 눈의 감도 특성의 피크가 충분히 저주파 근처인 것을 감안하여, 저주파에 있어서의 콘트라스트를 중시(重視)하여 핀트 위치를 정하는 것이 타당하다. 에너지가 가장 높게 되는 위치, 광선의 편차가 가장 작게 되는 위치의 중간적인 위치가, 핀트 위치가 된다.
에너지가 가장 높게 되는 위치는, 파면의 곡률로부터 구해지는 이른바 초점 거리에 해당한다. 광선의 편차가 가장 작게 되는 위치는, 핀트 위치로서, 이하와 같이 광선 수차량으로부터 산출 가능하다.
광선 수차에 포함되는 디포커스 기인의 수차가 모두 제거된 상태, 즉 디포커스 수차를 제외한 후의 잔존 수차가 최소가 되는 위치가 핀트 위치가 된다. 이것을 수식으로 나타낸다. 어느 상면에서의 광선 위치를 나타내는 함수인 PSF의 분산은, 아래 식과 같이 가로 수차의 제곱합이다.
디포커스량(P)에 의한 광선 수차는 (hx, hy)의 일차 함수이다. 그 때문에, 광선 수차량에 있어서 수차를 일차 함수로 근사시켰을 때의 잔차가 최소가 되는 위치가, PSF의 분산의 최소 위치가 된다. 즉, 상면으로부터 디포커스량만큼 시프트한 위치가 핀트 위치가 된다. 이 상황을 나타내는 것이 이하의 식이다.
위 식을 풀면 이하와 같이 된다.
여기서, 파면 수차와 광선 수차의 관계를 이용한다. 이 관계는, 상기 [수학식 5]를 기초로 이하와 같이 구해진다.
위 식을 부분 적분하고, 극좌표 표시로 하면 아래 식과 같이 된다. 디포커스 영역은 r＜1인 폐구간으로 하고, r=1인 원주 상은 베이스 영역으로서 취급한다.
우변 첫번째 괄호 안은, 디포커스 영역의 평면시에서의 반경(φ／2)의 제곱의 역수이므로, 저면적의 역수가 된다.
우변 두번째 괄호 안의 제1항은, 디포커스 영역 전체에서의 파면 수차의 적분값이다. 파면 수차는 렌즈의 새그량과 대응하고 있기 때문에, 이 항은 렌즈의 새그량의 적분 즉 체적에 대응한다.
디포커스 영역은 r＜1의 폐구간으로서 정의되어 있기 때문에, 우변 두번째 괄호 안의 제2항의 높이는 디포커스 영역의 주위를 둘러싸는 베이스면의 평균 높이가 된다.
정리하면, 우변 두번째 괄호 안은, 도 1의 해치 부분, 또는, 도 2의 해치 부분의 체적을 가리킨다. 도 1의 경우, 우변 두번째 괄호 안은, 디포커스 영역의 입체 형상의 전체 새그값은 양이므로, 해치(j) 부분 전체의 체적을 가리킨다. 도 2의 경우, 우변 두번째 괄호 안은, 디포커스 영역에 있어서 베이스면보다 위 부분의 체적(해치(j))으로부터, 베이스면보다 아래 부분의 해치(k)의 체적을 뺀 값을 가리킨다.
즉, 디포커스량(P) 나아가서 핀트 위치는, 평면시에서 디포커스 영역에 인접하고 또한 디포커스 영역의 주위를 둘러싸는 베이스면(이후, 간단하게 「최외주」라고도 함.)의 높이를 기준으로 했을 때의 새그값의 적분값을, 디포커스 영역의 저면적으로 나눈 값에 대응한다.
보다 상세하게 말하면, 디포커스 영역과 베이스면과의 사이의 부분으로서 양의 새그값을 가지는 부분의 체적(적분값)으로부터, 디포커스 영역과 베이스면과의 사이의 부분으로서 음의 새그값을 가지는 부분의 체적(적분값)을 뺀 값을, 디포커스 영역의 저면적으로 나누어 얻어지는 값에 비례한다.
그리고, 제르니케 다항식의 회전 대칭 성분의 합은, 디포커스 영역의 최외주를 기준으로 한 파면의 진행도의 적분값이다. 이것은, 디포커스 영역의 최외주를 기준으로 한 새그값의 적분값에 상당한다.
이상의 결과, 디포커스 영역의 새그값을 증감함으로써, 디포커스 영역을 융기, 침하(달리 말하면 쌓아올림, 파내려감)시키는 것에 의해, 핀트 위치를 제어할 수 있다.
이와 관련하여, 안경에 있어서는, 눈의 감도 특성의 피크가 충분히 저주파 근처인 것을 기술했다. 그리고, 저주파에 있어서의 콘트라스트를 중시하여 핀트 위치를 정하는 것이 타당한 것을 기술했다.
예를 들어, 전 주파수의 평균인 중주파에서는, MTF에 의한 핀트 위치는, 디포커스 영역의 곡률 반경(R)에 의해 대체로 결정된다. 그 한편, 매우 제로에 가까운 저주파에서는, MTF에 의한 핀트 위치는, 디포커스 영역의 최외주를 기준으로 했을 때의 새그값(Z)의 적분값에 의해 대체로 결정된다. 그 결과, 눈의 주파수 특성(저~중주파를 총합한 것)에서의 핀트 위치는, 곡률 반경(R)과 새그값(Z)의 적분값에 의해 결정된다.
일례를 들면, 디포커스 영역의 곡률 반경(R)에 의해 결정되는 기하학적 초점(Geometric Focal)과, 디포커스 영역의 새그값(Z)의 적분값으로 정해지는 초점(저주파에 있어서의 최량의 핀트 위치)과의 사이를 4등분했을 때의 망막 근처의 위치가, 눈에 있어서의 핀트 위치로서 들 수 있다. 식으로서 나타내면 이하와 같다.
((망막으로부터의 중주파 핀트 위치까지의 거리)×3+(망막으로부터의 저주파 핀트 위치까지의 거리))/4 = (눈에 있어서의 핀트 위치로서 망막으로부터의 거리)
이 핀트 위치를 가져다주는 디포커스 영역의 파워를 세그먼트 파워라고도 칭한다.
만일, 각 디포커스 영역의 저면적을 동등하게 했을 경우, 디포커스 영역의 새그값을 증가 또는 감소시켜 각 디포커스 영역을 상하로 변위시키는 것만으로, 착용자에 대한 디포커스 영역의 핀트 제어가 가능하게 된다. 또한, 이 「동등하다」는 것은, 각 디포커스 영역의 저면적에 있어서, 각 디포커스 영역의 저면적의 평균값으로부터의 오차가 10% 이하(적합하게는 5% 이하, 3% 이하, 1% 이하)인 것을 가리킨다.
이것에 의해, 안경 렌즈 상의 위치에 따라 디포커스 영역의 면 형상을 변경하지 않고, 핀트 위치의 변경이 가능하게 된다. 핀트 위치의 변경에 맞추어 면 형상을 변경하는 것과 비교하여, 간섭 계측시의 널(NULL) 파면 작성 등을 일괄적으로 할 수 있는 등 제조가 간편하게 된다.
본 명세서에서의 「저면적」은, 디포커스 영역의 최외주로 포위된 부분의 면적으로 한다. 최외주의 새그값이 양인 경우는, 베이스면과 중첩되는 영역의 면적을 저면적으로 한다. 최외주의 새그값이 음인 경우는, 가장 음으로 큰 새그값으로 포위된 부분의 면적을 저면적으로 한다. 평면시에서의 디포커스 영역(혹은 볼록부 영역)의 면적을 저면적으로서 채용해도 된다.
또한, 착용자에게 주어야 할 디포커스 파워가 착용자에 따라서 혹은 렌즈의 위치에 따라서 바뀌는 것을 기술했다. 이것은, 안경 렌즈 상의 디포커스 영역의 위치에 따라 디포커스 영역의 새그값을 증가 또는 감소시키는 것을 의미한다. 이 사상 및 용도의 일례를 이하에 열거한다.
(파워 에러: 새그값이 비교적 높은 소정 위치 B는 렌즈 중앙 근처의 위치)
렌즈 중심으로부터 떨어진 부분(렌즈 주변 근처의 부분, 렌즈 주변부)에서는 주변시(周邊視)시에 이용되기 때문에, 경사 입사에 의한 비점수차와 파워 에러가 발생한다. 그 때문에, 렌즈 중심에 대해 입사 및 출사하는 광속이 착용자에게 가져다주는 디포커스 파워와, 렌즈 주변 근처의 부분에 대해서 입사 및 출사하는 광속이 착용자에게 가져다주는 디포커스 파워는 상위하다.
이 상위를 메우기 위해, 소정 위치 B는 렌즈 중앙 근처의 위치로 하고, 소정 위치 A는 렌즈 주변 근처의 위치로 해도 된다. 즉, 렌즈 중앙 근처에서는 디포커스 영역의 새그값을 높게 설정하고, 렌즈 주변 근처에서는 디포커스 영역의 새그값을 낮게 설정하는 것에 의해, 파워 에러에 수반하는 도수(度數) 증가를 캔슬해도 된다. 이때, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 소정 위치 A의 디포커스 영역 a의 입체 형상에 있어서 베이스 영역 근방의 새그값은 음으로 해도 된다. 물론, 도 1의 (b)에 나타내는 바와 같이, 디포커스 영역 a의 입체 형상 전체의 새그값을 양으로 해도 된다.
(중심와(中心窩) 부분으로부터 떨어진 망막의 주연(周緣) 부분에서의 안구 광학계의 상면 만곡 및 망막의 만곡의 고려)
안경 렌즈 상의 위치의 상위가 초래하는 디포커스 파워의 상위의 다른 예로서는, 이하의 내용이 있다.
안구 광학계는 페츠발(Petzval)의 법칙에 기초하여 상면 만곡을 가지지만, 망막의 만곡은 그것보다도 강한 곡률을 가진다. 그 때문에, 일반적으로 망막 주변부에서는 광속의 집광 위치가 망막보다도 안쪽이 된다. 특히 근시자에게 있어서는 안축 길이의 신장에 의해, 망막의 곡률이 보다 강하고, 집광 위치도 보다 안쪽이 되는 경향이 있다.
이것을 감안하면, 측정한 망막 형상이나, 안축 길이, 근시 진행의 정도 등의 정보를 기초로 망막의 곡률이 높다고 추정되는 착용자에게는, 주변부에서의 디포커스 파워가 높은 안경을 처방해야 한다고 생각된다.
이것을 실현하기 위해, 소정 위치 A는 렌즈 중앙 근처의 위치로 하고, 소정 위치 B는 렌즈 주변 근처의 위치로 해도 된다. 즉, 렌즈 주변 근처에서는 디포커스 영역의 새그값을 높게 설정하고, 렌즈 중앙 근처에서는 디포커스 영역의 새그값을 낮게 설정하는 것에 의해, 망막의 주연 부분의 만곡에 대응해도 된다. 이때, 소정 위치 A의 디포커스 영역 a의 입체 형상에 있어서 베이스 영역 근방의 새그값은 음으로 해도 된다.
(상기 만곡에 대한 고려에 관하여, 렌즈 주변부의 코측과 귀측에서 비대칭인 경우)
눈의 상면 만곡이나 망막의 만곡은, 코측과 귀측에서 비대칭인 것이 알려져 있고, 그 정도에도 개인차가 있다. 따라서, 착용자에 따라서는 디포커스 파워를 귀측과 코측 값에서 비대칭으로 하는 쪽이 바람직하다.
또한, 얼굴의 형상을 따라서 구부러진 소위 하이 커브(high curve) 렌즈 등에서는, 귀측과 코측에서 입사각이 다르다. 이 경우도, 귀측과 코측에서 비대칭인 입사각에 맞추어, 디포커스 파워를 비대칭으로 설정할 필요가 있다.
이때, 코측과 귀측의 비대칭성을 고려하여, 렌즈 주변 근처로 해도 코측의 주변 근처인지 귀측의 주변 근처인지에 의해, 새그값의 증가 정도를 다르게 해도 된다. 소정 위치 A는 코측의 위치로 하고, 소정 위치 B는 귀측의 위치로 해도 된다. 반대로, 소정 위치 A는 귀측의 위치로 하고, 소정 위치 B는 코측의 위치로 해도 된다. 이때, 소정 위치 A의 디포커스 영역 a의 입체 형상에 있어서 베이스 영역 근방의 새그값은 음으로 해도 된다.
＜안경 렌즈의 적합예 및 변형예＞
본 발명의 일 양태에 있어서의 안경 렌즈의 적합예 및 변형예에 대해서, 이하에 기술한다.
소정 위치 A의 디포커스 영역 a의 입체 형상 전체의 새그값, 및 소정 위치의 디포커스 영역 b의 입체 형상 전체의 새그값을, 모두 양으로 해도 되고, 모두 음으로 해도 된다.
소정 위치 B가 렌즈 주변 근처의 위치이고, 소정 위치 A가 렌즈 중앙 근처의 위치라고 가정하여 각 새그값을 모두 양으로 하는 경우, 디포커스 영역 b는 디포커스 영역 a를 융기시킨 형상이다(예를 들면 도 1). 그 때문에, 디포커스 영역 b를 구비하는 볼록부 영역의 체적쪽이, 디포커스 영역 a를 구비하는 볼록부 영역의 체적보다도 크게 된다. 또한, 디포커스 영역 b의 입체 형상의 중심 개소의 새그값은, 디포커스 영역 a의 입체 형상의 중심 개소(경우에 따라서는 전체)의 새그값을 소정값 증가시킨 값과 동등하게 해도 된다. 융기에 의해 생기는 토대 부분의 형상은, 베이스 영역과 연결하도록 적절히 설정하면 된다.
소정 위치 B가 렌즈 주변 근처의 위치이고, 소정 위치 A가 렌즈 중앙 근처의 위치라고 가정했을 경우, 그 중간 위치 M의 디포커스 영역 m의 입체 형상을 기준으로 하여, 소정 위치 B의 디포커스 영역 b는 디포커스 영역 m의 입체 형상의 중심 개소의 새그값을 증가시킨 값으로 하면서(융기, 쌓아올림), 소정 위치 A의 디포커스 영역 a는 디포커스 영역 m의 입체 형상의 새그값을 감소시킨 값으로 해도 된다(침하, 파내려감).
도 6의 (a)는, 입체 형상에 있어서의 새그값의 증가량이, 중심 개소로부터 주변으로 향하여 증가하는 경우의 단면 개략도이고, 도 6의 (b)는, 입체 형상에 있어서의 새그값의 증가량이, 중심 개소로부터 주변으로 향하여 감소하는 경우의 단면 개략도이다. 일점 쇄선은, 새그값을 증가시키기 전의 디포커스 영역의 입체 형상을 나타낸다.
도 1에 나타내는 바와 같이 입체 형상에 있어서의 새그값의 증가량은 일정해도 되고, 도 6의 (a) (b)에 나타내는 바와 같이 입체 형상의 개소에 따라 증가량을 변화시켜도 된다.
도 1의 경우, 적어도 중심 개소에 있어서, 디포커스 영역 a, b의 표면 형상은 동등하게 된다. 또한, 이 「동등하다」는 것은, 각 디포커스 영역의 임의의 개소(예를 들면, 디포커스 영역 a에서의 개소 a1(예: 볼록부 영역 정점), 디포커스 영역 b으로서 해당 개소 a1에 대응하는 개소 b1(예: 볼록부 영역 정점))에 있어서, 각 디포커스 영역의 입체 형상의 새그값의 평균값((개소 a1의 새그값+개소 b1의 새그값)/2)으로부터의 오차가 10% 이하(적합하게는 5% 이하, 3% 이하, 1% 이하)인 것을 가리킨다.
도 1이든 도 6의 (a) (b)이든, 상기 개소 b1의 새그값은 상기 개소 a1의 새그값을 초과한 값이 된다. 상기 개소로서는, 예를 들면, 볼록부 영역 정점 및 볼록부 영역의 외연 중 적어도 어느 것(적합하게는 양방)을 들 수 있다.
디포커스 영역 a의 중심 개소(경우에 따라서는 전체)의 곡률 반경과, 디포커스 영역 b의 중심 개소(경우에 따라서는 전체)의 곡률 반경은 동등하게 해도 된다. 이 경우, 디포커스 영역의 면 형상이 서로 동등한 채로 핀트 위치를 유연하게 변경할 수 있다.
본 명세서에 있어서의 「곡률 반경이 동등하다」는 것은, 각 디포커스 영역의 중심 개소의 곡률 반경의 평균값으로부터의 오차가 10% 이하(적합하게는 5% 이하, 3% 이하, 1% 이하)인 것을 가리킨다. 각 디포커스 영역의 곡률 반경이 동등하다고 하는 것은, 각 디포커스 영역의 중심 개소(경우에 따라서는 전체)에 있어서, 새그값(높이)은 다르지만 동일 형상을 가지는 것을 의미한다. 이것에 의해, 설계 및 제조(예를 들면 잉크젯 등을 이용한 디포커스 영역의 형성)가 용이하게 된다.
디포커스 영역의 중심 개소가 비구면 형상인 경우, 양 곡률 반경을 동등하게 하는 것에 더하여, 비구면 계수를 동등하게 해도 된다. 본 명세서에 있어서의 「비구면 계수가 동등하다」는 것은, 각 디포커스 영역의 중심 개소의 비구면 계수의 평균값으로부터의 오차가 10% 이하(적합하게는 5% 이하, 3% 이하, 1% 이하)인 것을 가리킨다.
디포커스 영역의 중심 개소가 비구면 형상인 경우는 근사 곡률 반경을 채용해도 된다. 근사 곡률 반경(R)은, 외연을 이루는 평면시의 원의 직경을 C, 해당 외연으로부터의 새그값을 h로 했을 때, 이하의 식으로 나타내진다.
R = {h2+(C/2)2}/2h
안경 렌즈의 중앙부의 주위에, 둘레 방향 및 지름 방향으로 등간격으로, 대략 원 형상의 디포커스 영역이 섬 모양으로(즉, 서로 인접하지 않고 이간한 상태로) 배치되어도 된다. 디포커스 영역의 평면시에서의 배치의 일례로서는, 각 디포커스 영역의 중심이 정삼각형의 정점이 되도록 각각 독립하여 이산 배치(허니컴 구조의 정점에 각 디포커스 영역의 중심이 배치)하는 예를 들 수 있다. 이 배치를 「육방 배치」라고도 한다. 본 명세서에서는 이 예를 중심으로 설명하고 있다.
복수의 디포커스 영역(전 디포커스 영역) 중 절반 이상의 개수는 평면시에서 동일 주기로 배치되는 것이 바람직하다. 동일 주기인 패턴의 일례로서는 상기 육방 배치를 들 수 있다. 주기의 방향은 둘레 방향 및/또는 지름 방향이면 된다. 적합하게는 80% 이상, 보다 적합하게는 90% 이상, 더 적합하게는 95% 이상이다. 이후, 「전 디포커스 영역의 절반 이상의 수(또는 80% 이상의 수)」의 적합예는, 상기와 마찬가지로 적합한 순서로 80% 이상, 90% 이상, 95% 이상으로 하고, 반복되는 기재를 생략한다.
전 디포커스 영역의 80% 이상의 수의 디포커스 영역의 집합 T로서 디포커스 영역 a 및 디포커스 영역 b를 포함하는 디포커스 영역 T에서는 각각의 중심 개소의 곡률 반경이 동등하고, 또한, 디포커스 영역 T 중 디포커스 영역 a와 새그값이 동등한 디포커스 영역의 수는 10~90%이며, 디포커스 영역 T 중 디포커스 영역 b와 새그값이 동등한 디포커스 영역의 수는 10~90%인 것이 바람직하다. 즉, 디포커스 영역 a와 디포커스 영역 b의 수는 상당수 확보하는 것이 바람직하다.
디포커스 영역 a의 입체 형상의 새그값(예: 최대 새그값)이 전 디포커스 영역 중에서 가장 작은 경우, 전 디포커스 영역의 80% 이상의 수의 디포커스 영역에 있어서, "디포커스 영역 b의 입체 형상의 새그값은, 디포커스 영역 a의 입체 형상의 새그값을 증가시킨 값이다"라고 하는 관계를 충족하는 것이 바람직하다. 이것은, 디포커스 영역 b뿐만 아니라, 상기 관계를 충족하는 디포커스 영역 c, d, e …(모두 디포커스 영역 a보다도 새그값이 크고, 디포커스 영역 b와는 새그값의 증가량이 다름)이 존재하는 것을 의미한다.
디포커스 영역은 구면 형상, 비구면 형상, 토릭면(toric面) 형상 또는 그것들이 혼재한 형상(예를 들면 각 디포커스 영역의 중심 개소가 구면 형상, 중심 개소의 외측의 주변 개소가 비구면 형상)이어도 된다. 디포커스 영역(혹은 볼록부 영역)의 평면시의 반경의 1/3~2/3의 부분에 중심 개소와 주변 개소의 경계를 마련해도 상관없다. 단, 디포커스 영역 a 및 디포커스 영역 b의 적어도 중심 개소는, 렌즈 외부를 향하여 돌출되는 볼록의 곡면 형상인 것이 바람직하다. 또한, 복수의 디포커스 영역(전 디포커스 영역) 중 절반 이상의 개수는 평면시에서 동일 주기로 배치되는 것이 바람직한 것에 수반하여, 디포커스 영역은 구면인 것이 바람직하다.
＜안경 렌즈의 일 구체예＞
복수의 디포커스 영역의 배치 양태는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 디포커스 영역의 외부로부터의 시인성, 디포커스 영역에 의한 디자인성 부여, 디포커스 영역에 의한 굴절력 조정 등의 관점에서 결정할 수 있다.
안경 렌즈의 중앙부의 주위에, 둘레 방향 및 지름 방향으로 등간격으로, 대략 원 형상의 디포커스 영역이 섬 모양으로(즉, 서로 인접하지 않고 이간한 상태로) 배치되어도 된다. 디포커스 영역의 평면시에서의 배치의 일례로서는, 각 볼록부 영역의 중심이 정삼각형의 정점이 되도록 각각 독립하여 이산 배치(허니컴 구조의 정점에 각 디포커스 영역의 중심이 배치: 육방 배치)하는 예를 들 수 있다. 그 경우, 디포커스 영역끼리의 간격은 1.0~2.0mm여도 된다. 또한, 디포커스 영역의 개수는 100~100000개여도 된다.
각각의 디포커스 영역은, 예를 들면, 이하와 같이 구성된다. 디포커스 영역의 평면시에서의 직경은, 0.6~2.0mm 정도가 적합하다. 디포커스 영역의 새그량(돌출 높이, 돌출량)은, 0.1~10㎛ 정도, 바람직하게는 0.4~2.0㎛이다. 볼록부 영역의 곡률 반경은, 50~250mm, 바람직하게는 86mm 정도의 구면 모양이다.
각 디포커스 영역에 있어서의 디포커스 파워의 구체적인 수치에 한정은 없지만, 예를 들면, 안경 렌즈 상의 디포커스 영역이 가져다주는 디포커스 파워의 최소값은 0.50~4.50D의 범위 내, 최대값은 3.00~10.00D의 범위 내인 것이 바람직하다. 최대값과 최소값의 차는 1.00~5.00D의 범위 내인 것이 바람직하다.
「디포커스 파워(량)」는, 각 디포커스 영역의 굴절력과, 각 디포커스 영역 이외의 부분의 굴절력의 차를 가리킨다. 달리 말하면, 「디포커스 파워(량)」란, 디포커스 영역의 소정 개소의 최소 굴절력과 최대 굴절력의 평균값으로부터 베이스 부분의 굴절력을 뺀 차분이다. 본 명세서에 있어서는, 디포커스 영역이 볼록부 영역인 경우를 예시하고 있다.
본 명세서에 있어서의 「굴절력」은, 굴절력이 최소가 되는 방향의 굴절력과, 굴절력이 최대가 되는 방향(해당 방향에 대해서 수직 방향)의 굴절력의 평균값인 평균 굴절력을 가리킨다.
렌즈 기재는, 예를 들면, 티오 우레탄, 아릴, 아크릴, 에피티오 등의 열경화성 수지 재료에 의해서 형성되어 있다. 또한, 렌즈 기재를 구성하는 수지 재료로서는, 원하는 굴절도가 얻어지는 다른 수지 재료를 선택해도 된다. 또한, 수지 재료가 아니라, 무기 유리제의 렌즈 기재로 해도 된다.
하드 코트막은, 예를 들면, 열가소성 수지 또는 UV 경화성 수지를 이용하여 형성되어 있다. 하드 코트막은, 하드 코트액에 렌즈 기재를 침지시키는 방법이나, 스핀 코트 등을 사용하는 것에 의해, 형성할 수 있다. 이와 같은 하드 코트막의 피복에 의해서, 안경 렌즈의 내구성 향상이 도모되게 된다.
반사 방지막은, 예를 들면, ZrO2, MgF2, Al2O3 등의 반사 방지제를 진공 증착에 의해 성막하는 것에 의해, 형성되어 있다. 이와 같은 반사 방지막의 피복에 의해서, 안경 렌즈를 투과한 상의 시인성 향상이 도모되게 된다.
상술한 바와 같이, 렌즈 기재의 물체측의 면에는, 복수의 디포커스 영역이 형성되어 있다. 따라서, 그 면을 하드 코트막 및 반사 방지막에 의해서 피복하면, 렌즈 기재에 있어서의 디포커스 영역을 따라서, 하드 코트막 및 반사 방지막에 의해서도 복수의 디포커스 영역이 형성되게 된다.
안경 렌즈의 제조에 있어서는, 먼저, 렌즈 기재를, 주형(注型) 중합 등의 공지된 성형법에 의해 성형한다. 예를 들면, 복수의 오목부가 구비된 성형면을 가지는 성형형을 이용하여, 주형 중합에 의한 성형을 행하는 것에 의해, 적어도 일방의 표면에 디포커스 영역을 가지는 렌즈 기재가 얻어진다.
그리고, 렌즈 기재를 얻으면, 이어서, 그 렌즈 기재의 표면에, 하드 코트막을 성막한다. 하드 코트막은, 하드 코트액에 렌즈 기재를 침지시키는 방법이나, 스핀 코트 등을 사용하는 것에 의해, 형성할 수 있다.
하드 코트막을 성막하면, 추가로, 그 하드 코트막의 표면에, 반사 방지막을 성막한다. 반사 방지막은, 반사 방지제를 진공 증착에 의해 성막하는 것에 의해, 형성할 수 있다.
이와 같은 절차의 제조 방법에 의해, 물체측을 향하여 돌출되는 복수의 디포커스 영역을 물체측의 면에 가지는 안경 렌즈가 얻어진다.
이상의 공정을 거쳐 형성되는 피막의 막 두께는, 예를 들면 0.1~100㎛(바람직하게는 0.5~5.0㎛, 더 바람직하게는 1.0~3.0㎛)의 범위로 해도 된다. 다만, 피막의 막 두께는, 피막에 요구되는 기능에 따라 결정되는 것이며, 예시한 범위로 한정되는 것은 아니다.
피막 상에는, 추가로 하나의 층 이상의 피막을 형성할 수도 있다. 그와 같은 피막의 일례로서는, 반사 방지막, 발수성 또는 친수성의 방오(防汚)막, 방담(防曇)막 등의 각종 피막을 들 수 있다. 이러한 피막의 형성 방법에 대해서는, 공지 기술을 적용할 수 있다.
＜안경 렌즈의 설계 방법＞
본 발명은 안경 렌즈의 설계 방법에도 적용 가능하다. 구체적으로는, 상기 식 1을 충족하도록 조건 설정하여 안경 렌즈를 설계한다. 본 설계 방법의 각 구성 내용의 상세는, ＜안경 렌즈＞와 기재 내용이 중복되기 때문에 생략한다. 또한, 본 설계 방법을 이용하여 설계한 안경 렌즈를 제조하는 방법에도 본 발명의 기술적 사상이 반영되어 있다.
이하, 안경 렌즈의 설계 방법의 하나의 구성을 기재한다.
「물체측의 면으로부터 입사한 광속을 안구측의 면으로부터 출사시켜, 안구를 거쳐 망막 상에 수속시키는 베이스 영역과,
베이스 영역에 둘러싸인 디포커스 영역으로서, 디포커스 영역의 적어도 일부를 통과하는 광속이 발산광으로서 망막에 입사하는 성질을 가지는 복수의 디포커스 영역을 구비하는 안경 렌즈의 설계 방법으로서,
베이스 영역에 의해 구성되는 베이스면을 기준으로 하여, 베이스면의 법선 방향으로서 렌즈 외부로 향하는 방향을 양의 새그값, 렌즈 내부로 향하는 방향을 음의 새그값으로 했을 때,
디포커스 영역의 입체 형상의 새그값을 증가시켜 베이스면에 대해서 디포커스 영역을 융기시키는 것에 의해, 또는,
디포커스 영역의 입체 형상의 새그값을 감소시켜 베이스면에 대해서 디포커스 영역을 침하시키는 것에 의해,
착용자에게 있어서의, 안경 렌즈 상에 있어서의 디포커스 영역이 마련된 위치에 따라 핀트 위치를 변경하는, 안경 렌즈의 설계 방법.」
이때, 근시 진행의 정도, 맥락막의 양태, 착용시의 입사각, 눈의 수차(상면 만곡), 망막의 만곡이라고 하는 착용자에 관한 파라미터에 의한 핀트 위치의 변화에 대응하도록, 각 디포커스 영역의 새그값을 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기술적 범위는 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 발명의 구성 요건이나 그 조합에 의해서 얻어지는 특정 효과를 도출할 수 있는 범위에 있어서, 다양한 변경이나 개량을 가한 형태도 포함한다.
본 발명의 일 양태인 안경 렌즈의 설계 방법은, 컴퓨터 장치(예를 들면 장치내의 연산부)를 이용하여 행해져도 된다. 즉, 컴퓨터 장치를 이용한 안경 렌즈의 설계 시스템에도 본 발명의 기술적 사상이 반영되어 있다.
즉, CPU(Central Processing Unit) 등을 가지는 연산부, 플래시 메모리나 HDD(Hard Disk Drive) 등의 메모리, 입출력 인터페이스 등과 같은 하드웨어 자원을 구비하여 구성된 컴퓨터 장치를 이용하면서, 메모리에 미리 인스톨된 소정 프로그램을 연산부에 실행시키는 것에 의해, 안경 렌즈 상의 디포커스 영역의 위치에 따라 각 디포커스 영역의 새그값을 설정해도 된다. 이때, 상기 착용자에 관한 파라미터는 상기 메모리에 보존되어 있어도 되고, 네트워크 상의 클라우드로부터 취득해도 된다.
또한, 컴퓨터 장치에 안경 렌즈의 설계를 실행시키기 위한 소정 프로그램은, 해당 컴퓨터 장치에 인스톨 가능한 것이면, 해당 컴퓨터 장치에서 판독 가능한 기록 매체(예를 들면, 자기 디스크, 광 디스크, 광자기 디스크, 반도체 메모리 등)에 격납되어 제공되는 것이어도 되고, 인터넷이나 전용 회선 등의 네트워크를 통해서 외부로부터 제공되는 것이어도 된다.
실시예
다음으로 실시예를 나타내어, 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1A~1C)
이하의 렌즈 기재를 제작했다. 또한, 렌즈 기재에 대한 타물질에 의한 적층은 행하지 않았다. 처방 도수에 관해서는, S(구면 도수)는 0.00D로 하고, C(난시 도수)는 0.00D로 했다.
렌즈 기재의 평면시에서의 직경: 100mm
렌즈 기재의 종류: PC(폴리카보네이트)
렌즈 기재의 굴절률: 1.589
렌즈 기재의 베이스 커브: 3.30D
볼록부 영역의 형성면: 물체측의 면
볼록부 영역의 형상: 구면
볼록부 영역의 평면시에서의 형상: 정원(正圓)(직경 1mm)
볼록부 영역의 평면시에서의 배치: 각 볼록부 영역의 중심이 정삼각형의 정점이 되도록 각각 독립하여 이산 배치(허니컴 구조의 정점에 각 볼록부 영역의 중심이 배치)
볼록부 영역이 형성된 범위: 렌즈 중심으로부터 반경 23.5mm의 원 내(단 렌즈 중심으로부터 반경 3.0mm의 원을 내접원으로 하는 정육각형 모양의 영역은 제외함)
각 볼록부 영역 간의 피치(볼록부 영역의 중심 사이의 거리): 1.5mm
실시예 1A~1C에 있어서는, 렌즈 중심(렌즈 중앙 근처)으로부터 렌즈 주변부(렌즈 주변 근처)로 향하여, 세그먼트 파워를 감소시켰다.
도 7은, 실시예 1A에 있어서, 세로축을 기준으로부터의 새그값의 변화량(단위: ㎛)으로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다. 이후, 해당 위치를 세그먼트 위치라고도 한다.
도 8은, 실시예 1A에 있어서, 세로축을 세그먼트 파워(단위: D)로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
실시예 1A에 있어서는, 최외주에 배치한 디포커스 영역의 입체 형상을 기준으로 했다(이후, 기준이 되는 입체 형상의 최대 새그값은 0.74㎛). 그리고, 해당 디포커스 영역으로부터 보아 렌즈 중앙 근처의 디포커스 영역의 입체 형상은, 이 기준의 입체 형상의 새그값을 일정값 증가시켜 쌓아올리는 것에 의해 설계했다. 렌즈 중심에 가까워짐에 따라, 해당 일정값을 증가시켰다. 또한, 쌓아올림에 의해 새롭게 형성된 토대 부분의 측면 형상은, 디포커스 영역의 저면적을 일정하게 하면서 입체 형상과 베이스면을 연결하는 단면시(斷面視) 직선 형상(Z방향 직선)으로 했다(예를 들면 도 1. 이후, 쌓아올림에 대해서는 마찬가지).
그 결과, 렌즈 중심에 가까운 디포커스 영역일수록 세그먼트 파워가 커지고, 렌즈 중심으로부터 떨어짐에 따라 디포커스 영역의 세그먼트 파워는 감소했다.
도 9는, 실시예 1B에 있어서, 세로축을 기준으로부터의 새그값의 변화량(단위: ㎛)으로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
도 10은, 실시예 1B에 있어서, 세로축을 세그먼트 파워(단위: D)로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
실시예 1B에 있어서는, 가장 렌즈 중심에 가까운 위치에 배치한 디포커스 영역의 입체 형상을 기준으로 했다. 그리고, 해당 디포커스 영역으로부터 보아 렌즈 주변 근처의 디포커스 영역의 입체 형상은, 이 기준의 입체 형상의 새그값을 일정값 감소시켜 파내려가는 것에 의해 설계했다. 렌즈 중심으로부터 떨어짐에 따라, 해당 일정값은 증가시켜, 감소량을 증가시켰다.
그 결과, 렌즈 중심에 가까운 디포커스 영역일수록 세그먼트 파워가 커지고, 렌즈 중심으로부터 떨어짐에 따라 디포커스 영역의 세그먼트 파워는 감소했다.
도 11은, 실시예 1C에 있어서, 세로축을 기준으로부터의 새그값의 증가량(단위: ㎛)으로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
도 12는, 실시예 1C에 있어서, 세로축을 세그먼트 파워(단위: D)로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
실시예 1C에 있어서는, 평면시 중심이 렌즈 중심으로부터 12.5mm 떨어진 개소에 있는 디포커스 영역의 입체 형상을 기준으로 했다.
해당 디포커스 영역으로부터 보아 렌즈 중앙 근처의 디포커스 영역의 입체 형상은, 이 기준의 입체 형상의 새그값을 일정값 증가시켜 쌓아올리는 것에 의해 설계했다. 렌즈 중심에 가까워짐에 따라, 해당 일정값은 증가시켰다.
해당 디포커스 영역으로부터 보아 렌즈 주변 근처의 디포커스 영역의 입체 형상은, 이 기준의 입체 형상의 새그값을 일정값 감소시켜 파내려가는 것에 의해 설계했다. 렌즈 중심으로부터 떨어짐에 따라, 해당 일정값은 증가시켜, 감소량을 증가시켰다.
그 결과, 렌즈 중심에 가까운 디포커스 영역일수록 세그먼트 파워가 커지고, 렌즈 중심으로부터 떨어짐에 따라 디포커스 영역의 세그먼트 파워는 감소했다.
(실시예 2A~2C)
실시예 2A~2C에 있어서는, 렌즈 중심(렌즈 중앙 근처)으로부터 렌즈 주변부(렌즈 주변 근처)로 향하여, 세그먼트 파워를 증가시켰다. 그 이외는, 실시예 1에 기재된 내용과 동일하다.
도 13은, 실시예 2A에 있어서, 세로축을 기준으로부터의 새그값의 변화량(단위: ㎛)으로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
도 14는, 실시예 2A에 있어서, 세로축을 세그먼트 파워(단위: D)로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
실시예 2A에 있어서는, 최외주에 배치한 디포커스 영역의 입체 형상을 기준으로 했다.
그리고, 해당 디포커스 영역으로부터 보아 렌즈 중앙 근처의 디포커스 영역의 입체 형상은, 이 기준의 입체 형상의 새그값을 일정값 감소시켜 파내려가는 것에 의해 설계했다. 렌즈 중심에 가까워짐에 따라, 해당 일정값은 증가시켜, 감소량을 증가시켰다.
그 결과, 렌즈 중심에 가까운 디포커스 영역일수록 세그먼트 파워가 작아지고, 렌즈 중심으로부터 떨어짐에 따라 디포커스 영역의 세그먼트 파워는 증가했다.
도 15는, 실시예 2B에 있어서, 세로축을 기준으로부터의 새그값의 변화량(단위: ㎛)으로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
도 16은, 실시예 2B에 있어서, 세로축을 세그먼트 파워(단위: D)로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
실시예 2B에 있어서는, 가장 렌즈 중심에 가까운 위치에 배치한 디포커스 영역의 입체 형상을 기준으로 했다. 그리고, 해당 디포커스 영역으로부터 보아 렌즈 주변 근처의 디포커스 영역의 입체 형상은, 이 기준의 입체 형상의 새그값을 일정값 증가시켜 쌓아올리는 것에 의해 설계했다. 렌즈 중심으로부터 떨어짐에 따라, 해당 일정값은 증가시켰다.
그 결과, 렌즈 중심에 가까운 디포커스 영역일수록 세그먼트 파워가 작아지고, 렌즈 중심으로부터 떨어짐에 따라 디포커스 영역의 세그먼트 파워는 증가했다.
도 17은, 실시예 2C에 있어서, 세로축을 기준으로부터의 새그값의 증가량(단위: ㎛)으로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
도 18은, 실시예 2C에 있어서, 세로축을 세그먼트 파워(단위: D)로 하고, 가로축을 디포커스 영역의 평면시 중심의 위치(원점은 렌즈 중심)(단위: mm)로 했을 때의 그래프이다.
실시예 2C에 있어서는, 평면시 중심이 렌즈 중심으로부터 12.5mm 떨어진 개소에 있는 디포커스 영역의 입체 형상을 기준으로 했다.
해당 디포커스 영역으로부터 보아 렌즈 중앙 근처의 디포커스 영역의 입체 형상은, 이 기준의 입체 형상의 새그값을 일정값 감소시켜 파내려가는 것에 의해 설계했다. 렌즈 중심에 가까워짐에 따라, 해당 일정값은 증가시켜, 감소량을 증가시켰다.
해당 디포커스 영역으로부터 보아 렌즈 주변 근처의 디포커스 영역의 입체 형상은, 이 기준의 입체 형상의 새그값을 일정값 증가시켜 쌓아올리는 것에 의해 설계했다. 렌즈 중심으로부터 떨어짐에 따라, 해당 일정값은 증가시켰다.
그 결과, 렌즈 중심에 가까운 디포커스 영역일수록 세그먼트 파워가 작아지고, 렌즈 중심으로부터 떨어짐에 따라 디포커스 영역의 세그먼트 파워는 증가했다.
1…베이스 영역 1s…베이스면
2…디포커스 영역 3…토대 부분
4…함요 부분

Claims (12)

  1. 물체측의 면으로부터 입사한 광속을 안구측의 면으로부터 출사시켜, 안구를 거쳐 망막 상에 수속시키는 베이스 영역과,
    상기 베이스 영역에 둘러싸인 디포커스 영역으로서, 상기 디포커스 영역의 적어도 일부를 통과하는 광속이 발산광으로서 망막에 입사하는 성질을 가지는 복수의 디포커스 영역을 구비하고,
    상기 디포커스 영역은 안경 렌즈 상의 소정 위치 A에 마련된 디포커스 영역 a와 소정 위치 B에 마련된 디포커스 영역 b를 포함하고,
    상기 베이스 영역에 의해 구성되는 베이스면을 기준으로 하여, 상기 베이스면의 법선 방향으로서 렌즈 외부로 향하는 방향을 양의 새그값, 렌즈 내부로 향하는 방향을 음의 새그값으로 했을 때, 상기 디포커스 영역 b의 입체 형상의 새그값은, 상기 디포커스 영역 a의 입체 형상의 새그값을 증가시킨 값인 안경 렌즈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 디포커스 영역 a 및 상기 디포커스 영역 b의 적어도 중심 개소는, 렌즈 외부를 향하여 돌출되는 곡면 형상인 안경 렌즈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 디포커스 영역 a의 중심 개소의 곡률 반경과, 상기 디포커스 영역 b의 중심 개소의 곡률 반경은 동등한 안경 렌즈.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입체 형상에 있어서의 새그값의 증가량은 일정한 안경 렌즈.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디포커스 영역 a의 저면적과, 상기 디포커스 영역 b의 저면적은 동등한 안경 렌즈.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정 위치 A는 렌즈 주변 근처의 위치이고, 상기 소정 위치 B는 렌즈 중앙 근처의 위치이거나, 또는,
    상기 소정 위치 A는 렌즈 중앙 근처의 위치이고, 상기 소정 위치 B는 렌즈 주변 근처의 위치인 안경 렌즈.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디포커스 영역 a의 입체 형상에 있어서 상기 베이스 영역 근방의 새그값은 음인 안경 렌즈.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    전 디포커스 영역의 80% 이상의 수의 디포커스 영역의 집합 T로서 상기 디포커스 영역 b 및 상기 디포커스 영역 a를 포함하는 디포커스 영역 T에서는 각각의 중심 개소의 곡률 반경이 동등하고, 또한, 상기 디포커스 영역 T 중 상기 디포커스 영역 a와 새그값이 동등한 디포커스 영역의 수는 10~90%이며, 상기 디포커스 영역 T 중 상기 디포커스 영역 b와 새그값이 동등한 디포커스 영역의 수는 10~90%인 안경 렌즈.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 디포커스 영역 a 및 상기 디포커스 영역 b의 적어도 중심 개소는, 렌즈 외부를 향하여 돌출되는 곡면 형상이고,
    상기 새그값의 증가량은 일정하며,
    상기 디포커스 영역 a의 중심 개소의 곡률 반경과, 상기 디포커스 영역 b의 중심 개소의 곡률 반경은 동등하고,
    상기 디포커스 영역 a의 저면적과, 상기 디포커스 영역 b의 저면적은 동등하며,
    상기 소정 위치 A는 렌즈 주변 근처의 위치이고, 상기 소정 위치 B는 렌즈 중앙 근처의 위치이거나, 또는,
    상기 소정 위치 A는 렌즈 중앙 근처의 위치이고, 상기 소정 위치 B는 렌즈 주변 근처의 위치이며,
    전 디포커스 영역의 80% 이상의 수의 디포커스 영역의 집합 T로서 상기 디포커스 영역 a 및 상기 디포커스 영역 b를 포함하는 디포커스 영역 T에서는 각각의 중심 개소의 굴절력이 동등하고, 또한, 상기 디포커스 영역 T 중 상기 디포커스 영역 a와 새그값이 동등한 디포커스 영역의 수는 10~90%이며, 상기 디포커스 영역 T 중 상기 디포커스 영역 b와 새그값이 동등한 디포커스 영역의 수는 10~90%인 안경 렌즈.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    안경 렌즈는 근시 진행 억제 렌즈인 안경 렌즈.
  11. 물체측의 면으로부터 입사한 광속을 안구측의 면으로부터 출사시켜, 안구를 거쳐 망막 상에 수속시키는 베이스 영역과,
    상기 베이스 영역에 둘러싸인 디포커스 영역으로서, 상기 디포커스 영역의 적어도 일부를 통과하는 광속이 발산광으로서 망막에 입사하는 성질을 가지는 복수의 디포커스 영역을 구비하는 안경 렌즈의 설계 방법으로서,
    상기 베이스 영역에 의해 구성되는 베이스면을 기준으로 하여, 상기 베이스면의 법선 방향으로서 렌즈 외부로 향하는 방향을 양의 새그값, 렌즈 내부로 향하는 방향을 음의 새그값으로 했을 때,
    상기 디포커스 영역의 입체 형상의 새그값을 증가시켜 상기 베이스면에 대해서 상기 디포커스 영역을 융기시키는 것에 의해, 또는,
    상기 디포커스 영역의 입체 형상의 새그값을 감소시켜 상기 베이스면에 대해서 상기 디포커스 영역을 침하시키는 것에 의해,
    착용자에게 있어서의, 안경 렌즈 상에 있어서의 상기 디포커스 영역이 마련된 위치에 따라 핀트 위치를 변경하는 안경 렌즈의 설계 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 디포커스 영역과 상기 베이스면과의 사이의 부분으로서 양의 새그값을 가지는 부분의 체적으로부터, 상기 디포커스 영역과 상기 베이스면과의 사이의 부분으로서 음의 새그값을 가지는 부분의 체적을 뺀 값을, 상기 디포커스 영역의 저면적으로 나누어 얻어지는 값을 변화시키는 것에 의해 핀트 위치를 변경하는 안경 렌즈의 설계 방법.
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