図面の簡単な説明
【図 1】 本発明の累進多焦点レンズの概略構成を示すもので、 (a ) は正面図、 ( b ) は物体側の屈折面に合成屈折面を付与した断面図、 (c ) は眼球側の屈折 面に合成屈折面を付与した断面図、 (d ) は X座標が乱視軸と一致することを示 す平面図である。
【図 2】 曲率をサインカーブで分布させることを説明するグラフである。
【図 3】 実施例 1の累進多焦点レンズの目艮球側の z座標値を示す座標の分布図 である。 '
【図 4】 (a ) は、 物体側に累進面、 眼球側にトーリック面を設けた多焦点レ ンズの非点収差図、 (b ) は、 眼球側に累進面とトーリック面を合成した実施例 1の累進多焦点レンズの非点収差図である。
【図 5】 実施例 2の累進多焦点レンズの眼球側の z座標値を示す座標の分布図 である。
【図 6】 (a ) は、 物体側に累進面、 眼球側にトーリック面を設けた多焦点レ ンズの非点収差図、 (b ) は、 眼球側に累進面とトーリック面を合成した実施例 2の累進多焦点レンズの非点収差図である。
【図 7】 実施例 3の累進多焦点レンズの眼球側の z座標値を示す座標の分布図 である。
【図 8】 (a ) は、 物体側に累進面、 眼球側にトーリック面を設けた多焦点レ ンズの非点収差図、 (b ) は、 眼球側に累進面とトーリック面を合成した実施例 3の累進多焦点レンズの非点収差図である。
【図 9】 実施例 4の累進多焦点レンズの眼球側の z座標値を示す座標の分布図 である。 ,
【図 1 0】 (a ) は、 物体側に累進面、 眼球側にトーリック面を設けた多焦点 レンズの非点収差図、 (b ) は、 眼球側に累進面と トーリック面を合成した実施 例 4の累進多焦点レンズの非点収差図'である。
【図 1 1】 従来の累進多焦点レンズの概略構成を示すもので、 (a ) は正面図、
( b ) は物体側の屈折面に累進屈折面を付与した例の断面図、 (c ) は眼球側の 屈折面に累進屈折面を付与した例の断面図を示す。
発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の累進多焦点レンズ及びその設計方法の実施の形態について説明 するが、 本発明は以下の実施の^態に限定されるものではない。
本発明の累進多焦点レンズは、 異なる屈折力を備えた遠用部及び近用部と、 こ れらの間で屈折力が累進的に変化する累進部とを備えた累進屈折面を眼球側の屈 折面又は物体側の屈折面に有する。
図 1 ( a ) に示すように、 本発明の累進多焦点レンズ 1は、 遠距離の物を見る ための視野部分である遠用部 1 1が上方に設けられ、 近距離の物をみるために遠 用部 1 1と異なる屈折力を備えた視野部分が近用部 1 2として遠用部 1 1の下方 に設けられている。 そして、 これら遠用部 1 1と近用部 1 2が、 遠距離と近距離 の中間距離の物を見るために連続的に変化する屈折力を備えた視野部分である累 進部 1 3によって滑らかに連絡されている。
本発明の累進多焦点レンズでは、 これらの遠用部 1 1、 近用部 1 2及ぴ累進部 1 3を備える累進屈折面 1 4を、図 1 ( b ) に示すように、物体側の屈折面 3 (凸 面、外面ともいう)に設けた外面累進多焦点レンズ 1 aとしてもよい。あるいは、 図 1 ( c ) に示すように、 累進屈折面 1 4を眼球側の屈折面 2 (凹面、 内面とも いう) に設けた内面累進多焦点レンズ 1 bとしてもよい。 '
内面累進多焦点レンズ 1 bは、 外面に累進屈折面 1 4を有する累進多焦点レン ズ 1 aと比 して、 遠用部 1 1と近用部 1 2における倍率の差を縮小でき、 これ に起因する像の揺れや歪みを大幅に低減できる。 眼球側の屈折面 2に累進屈折面 の曲率を付与すると、主注 線 1 6に沿った累進屈折面の曲率(曲率半径の逆数) は、 遠用部 1 1と比較し近用部 1 2の方が小さくなる。 また、 遠用部 1 1におい ては少なくとも一部の領域で累進屈折面の曲率が主注視線 1 6から離れるに従つ て小さくなつており、 また、 近用部 1 1においては少なくとも 1部の領域で累進 屈折面の曲率が主注視線 1 6から離れるに従って大きくなる。
さらに、 累進屈折面 1 4としては、 主注視線 1 6上において累進屈折面を構成 する上での非点収差を最小限とすることが望ましく、 そのためには、 主注視線 1
6の少なくとも 1部の領域で、 累進屈折面の曲率は直交する 2方向の曲率が等し くなるようにすることが望ましい。
本発明の累進多焦点レンズ 1においては、 物体側の屈折面 3と眼球側の屈折面 2のいずれか一方の屈折面が視力補正能力と乱視矯正能力の両方の能力を有する 合成屈折面 1 4 + 1 5で構成されている。 図 1 ( b ) に示す外面累進多焦点レン ズ l aの場合、 物体側の屈折面 3に設けられている合成屈折面 1 4 + 1 5と反対 側の眼球側の屈折面 2は、 球面又は回転対称非球面である。 図 1 ( c ) に示す内 面累進多焦点レンズ 1 bの場合、 眼球側の屈折面 2に設けられている合成屈折面 1 4 + 1 5と反対側の物体側の屈折面 3は、 球面又は回転対称非球面である。 眼 球側の屈折面 2に合成屈折面 1 4 + 1 5を設けると、 上述したように、 乱視を矯 正することが可能であると共に、 遠用部 1 1と近用部 1 2の倍率差を必要最小限 に止めることができ、 像の歪みや揺れが少ないため、 乱視を有するユーザーに対 してもさらに快適な視野を提供することができる。 " このような一方の屈折面が視力捕正能力と乱視矯正能力の両方の能力を有する 累進多焦点レンズの設計は、 所望の視力補正特性を発揮することのみを目的とし て設定された累進屈折面 (以降においてはオリジナル累進屈折面) を求める第 1 の工程と、 眼球側の屈折面 2又は物体側の屈折面 3が所望の乱視矯正特性を発揮 することのみを目的として設定されたトーリック面 (以降においてはオリジナル トーリック面) を求める第 2の工程と、 オリジナル累進屈折面及びオリジナルト ーリック面から合成式を用いて合成屈折面を求める第 3の工程とで行うことがで さる。
第 1の工程では、 ユーザーの老視の程度や眼鏡の使い方などの状況に合わせた パラメータによってオリジナル累進屈折面を求め、 その結果を座標あるいは曲率 などとして記憶する。
第 2の工程では、 乱視軸に沿った断面と乱視軸と直交する方向の断面がそれぞ れ円弧である円弧間の補間方法として曲率をサインカーブで分布させた面形状を 想定して、 オリジナルトーリック面を求める。
そして、 第 3の工程では、 オリジナル累進屈折面とオリジナルトーリック面と が合成された合成屈折面を、 次の合成式 (1 ) 又は (2 ) で求める。
【数 9】
【数 1 0】
ここで、 図 1 (b ) 、 (c ) 及び(d) に示すように、 眼鏡装用状態において、 物体側から眼球側に累進屈折面の中心を通る軸を ,ζ軸、 オリジナルトーリック面 の乱視軸方向を X軸、 ζ軸と X軸とに直交する軸を y軸としたとき、 Z pは物体側 又は眼球側の屈折面の垂直方向の z座標を示す。 物体側の屈折面 3に対しては物 体側の屈折面 3と z軸が交わる点を原点に、 眼球側の屈折面 2に対しては眼球側 の屈折面 2と z軸が交わる点を原点とする。
曲率 C pは、 オリジナル累進屈折面の任意の点 P (X p, y p, z p) における 近似曲率であり、曲率 C Xは X軸方向の曲率、曲率 C yは y軸方向の曲率である。 近似曲率 C pとしては、 例えば半径方向の平均曲率を採用することができ、 オリ ジナル累進屈折面上の任意の点 P (x p, y p, z p) を含み Z軸 (レンズ中心ま たは内側頂点 (0, 0, 0) を通る) に垂直な X y平面において、 点 Pと回転対 称にある点 P, (一 x p, 一 y p, — z p) 及び内側頂点 (0 , 0 , 0) 又は外側 頂点 (0 , 0, 0) の 3点を通る円の半径の逆数を用いる。
次に、 上記合成式 ( 1 ) の算出手順について説明する。 図 2に示すような、 0 度, 180度, 360度の時、 X軸方向の曲率 C Xとなり、 90度, 270度の時、 y軸方向 の曲率 C yとなるようなサインカーブによる補間を考える。 このときの式は
r l + cos26>、
2 ノ となる。 この式を変形する,
2 cos'
= + cx -c ) =c + cos29(cr -c ) = c +cx cos2 θ-c cos2 Θ
2
= c
x cos
— cos Θ) = c
x cos Θ+Cy sin Θ この式を X、 y座標に変換する。
【数 1 3】
卜 一リック面として、 乱視軸に沿った断面と乱視軸と直交する方向の断面が円弧で ある円弧間の補間方法として曲率をサインカープで分布させる面形状を想定する,
Z座標は曲率 c(x,y)の中心からの距離
の円弧であるので、 円弧を表す次の式 (4) で表せる。
【数 16】
式 (4) に式 (3) を代入すると、 次の式 (5) が得られる。
この式 (5) で表される面形状がオリジナルトーリック面である。
c x、 c yにそれぞれ Cpを合成すると、 下記合成式 (1) が得られる,
【数 18】
な お、 オリジナル累進屈折面と前記オリジナルトーリック面の座標系が乱視軸の角 度 a Xだけずれている場合は、 オリジナル累進屈折面の座標系において、 以下の (p X , p y, p z ) における近似曲率 C pを用いればよい。
【数 1 9】
ρχ = cos( x)xp― sin( x)yp
上記合成式 (1 ) は、 特許文献 1で提案された合成式と比較するとやや計算量 が多くなる。 また、 眼球側の屈折面 2をこの合成式 (1 ) で表されるトーリック 面と累進屈折面とを合成した合成屈折面 1 4 + 1 5とした内面累進多焦点レンズ l bは、 遠用部と近用部における倍率の差を縮小でき、 これに起因する像の揺れ や歪みを大幅に低減できる。
なお、 乱視矯正特性を備えたオリジナルトーリック面を構成するための Z座標 の値に、 視力補正特性を備えたオリジナル累進屈折面を構成する z座標の値を付 加して乱視矯正特性を備えた累進屈折面を構成すると、 従来の乱視矯正用の累進 多焦点レンズと全く同等の視力の補正と乱視矯正能力は得にくい。
また、 物体側の屈折面又は眼球側の屈折面に累進屈折面を設けた累進多焦点レ ンズにおいても、 基底 2 7 0度方向のプリズムを付加することにより、 薄型化す ることが可能である。
このように、 累進屈折面とトーリック面とを一体化させた累進多焦点レンズの 合成屈折面の座標値を求めた後、 この座標値に基づいて、 数値制御研磨装置を用 い、 物体側の屈折面又は眼球側の屈折面のいずれかを球面又は回転対称非球面と したレンズ成形品の反対側の面を切削、 研削、 鏡面研磨等で合成屈折面を創成す ることにより、 本発明の累進多焦点レンズを製造することができる。
次に、 上記合成式 (2 ) の算出手順について説明する。 図 2に示すような、 0 度, 1 8 0度, 3 6 0度の時、 aとなり、 9 0度, 2 7 0度の時、 bとなるよう なサインカープによる補間を考える。 このときの式は
【数 2 1】
=
= a cos7" Q + b(l - cos2 Q) = acos2 Θ +ろ sin2 Θ
この式を x、 y座標に変換する。
【数 2 2】
COS =
【数 2 3】 j.( ヽ αχ'- +み
f(x,y) =― 2 -(e )
トーリック面として、 乱視軸に沿った断面と乱視軸と直交する方向の断面が円 弧である円弧間の補間方法として、 X y平面において点
の Ζ座標 ζ χ、 および点
【数 2 5】
( ^x2 +y2)
の z座標 z yをサインカーブで補間する。 式 (6) より
【数 26】
また、 X Z平面おょぴ y Z平面での切り口はともに円弧である。 円弧は次式で 表される。
【数 27】
―
z =— '
\ + -cy 2y2 ここで c xは乱視軸方向 (X軸) の円弧の半径 Rxの逆数で、 乱視軸方向の曲率 を示す。 c yは乱視軸と直交する方向 (y軸) の円弧の半径 Ryの逆数で、 乱視軸 と直交する方向の曲率を示す。 この式から、 次のようになる。
【数 28】 cx(x2+y2)
ι + ΐ— 2 2+ つ
cy(xz+y2) ,
l + ^-cy 2(x2+y2) それぞれを式 (7) に代入すると、 次の式 (8) が得られる。
【数 29】 z =― cx(x2+y 2)x2 i Qy(x2 +y2)y2
, この式 (8) で表される面形状がオリジナルトーリック面である。
c x、 c yにそれぞれ c pを合成すると、 下記合成式 (2) が得られる。
【数 30】
-なお、 オリジナル累進屈折面と前記オリジナルトーリック面の座標系が乱視軸 の角度 a Xだけずれている場合は、 オリジナル累進屈折面の座標系において、 以 下の(p x, p y, ; z) における近似曲率 C pを用いればよい。上記合成式(2) は、 W097Z1 938 2で提案された合成式と比較するとやや計算量が多くな る。 また、 眼球側の屈折面 2をこの合成式 (2) で表されるトーリック面と累進 屈折面とを合成した合成屈折面 14 + 1 5とした内面累進多焦点レンズ 1 bは、 遠用部と近用部における倍率の差を縮小でき、 これに起因する像の揺れや歪みを 大幅に低減できる。
なお、 乱視矯正特性を備えたオリジナルトーリック面を構成するための Z座標 の値に、 視力補正特性を備えたオリジナル累進屈折面を構成する z座標の値を付 加して乱 ¾矯正特性を備えた累進屈折面を構成すると、 従来の乱視矯正用の累進 多焦点レンズと全く同等の視力の補正と乱視矯正能力は得にくい。
また、 物体側の屈折面又は眼球側の屈折面に累進屈折面を設けた累進多焦点レ ンズにおいても、 基底 270度方向のプリズムを付加することにより、 薄型化す ることが可能である。
このように、 累進屈折面とトーリック面とを一体化させた累進多焦点レンズの 合成屈折面の座標値を求めた後、 この座標値に基づいて、 数値制御研磨装置を用 い、 物体側の屈折面又は眼球側の屈折面のいずれかを球面又は回転対称非球面と したレンズ成形品の反対側の面を切削、 研削、 鏡面研磨等で合成屈折面を創成す ることにより、 本発明の累進多焦点レンズを製造することができる。'
【実施例】
ぐ実施例 1 >
本例の累進多焦点レンズは、 物体側が球面であり、 ベースカーブは 4. 00 D で一定である。 トーリック面を合成する前のオリジナル累進屈折面は、 眼球側へ 設けられ、 遠用部の平均面屈折力が 4. 00D、 近用部の平均面屈折力が 2. 0 0D、 加入度数が 2. 00Dに設定されている。 オリジナルトーリック面は、 乱 視軸が 90度で、 球面屈折力 Sがー 2. 00D、 円柱屈折力 Cが— 2. 00Dで ある。 これらのオリジナル累進屈折面とオリジナルトーリック面とを合成式(1) を用いて合成屈折面を求めた。 また、 レンズ中心厚さ tが 3. Omm, レンズ径 dが 70. 0mmとなっている。
図 3に、 実施例 1の累進多焦点レンズの眼球側の z座標値を示す。 また、 図 4 (a) に、 従来の外面側に累進面を設け、 内面側へトーリック面を設けた外面累 進多焦点レンズの非点収差分布を示す。 また、 図 4 (b) に、 同じ累進面とトー リック面を合成式 (1) を用いて合成した合成屈折面を内面側に設けた累進多焦 点レンズの非点収差分布を示す。 .
図 4から、 內面に累進屈折面とトーリック面とを合成式 (1) を用いて合成し た合成屈折面を有する実施例 1の累進多焦点レンズは、 物体側に累進面を設け、 眼球側にトーリック面を設けた外面累進多焦点レンズと同等の性能を有すること が認められる。
<実施例 2>
本例の累進多焦点レンズは、 物体側が球面であり、 ベースカーブは 4. G OD で一定である。 トーリック面を合成する前のオリジナル累進屈折面は、 眼球側へ 設けられ、 遠用部の平均面屈折力が 4. 00D、 近用部の平均面屈折力が 0. 5 0D、 加入度数が 3. 50Dに設定されている。 オリジナルトーリック面は、 乱
視軸が 45度で、 球面屈折力 Sが' 0. 00D、 円柱屈折力 Cがー 6. O ODであ る。 これらのオリジナル累進屈折面とオリジナルトーリック面とを合成式 (1) を用いて合成屈折面を求めた。 また、 レンズ中心厚さ tが 3. Omm, レンズ径 dが 70. Ommとなっている。
図 5に、 実施例 2の累進多焦点レンズの眼球側の z座標値を示す。 また、 図 6 (a) に、 従来の物体側に累進面を設け、 眼球側へトーリック面を設 た外面累 進多焦点レンズの非点収差分布を示す。 また、 図 6 (b) に、 同じ累進面と トー リック面を合成式 (1) を用いて合成した合成屈折面を眼球側に設けた累進多焦 点レンズの非点収差分布を示す。
図 6から、 眼球側に累進屈折面とトーリック面とを合成式 (1) を用いて合成 した合成屈折面を有する実施例 2の累進多焦点レンズは、物体側に累進面を設け、 眼球側にトーリック面を設けた外面累進多焦点レンズと同等の性能を有すること が認められる。
ぐ実施例 3 >
本例の累進多焦点レンズは、 物体側が球面であり、 ベースカーブは 4. 00 D で一定である。 トーリック面を合成する前のオリジナル累進屈折面は、 眼球側へ 設けられ、 遠用部の平均面屈折力が 4. 0ひ D、 近用部の平均面屈折力が 2. 0 0D、 加入度数が 2. 00Dに設定されている。 オリジナルトーリック面は、 乱 視軸が 90度で、 球面屈折力 Sがー 2. O OD、 円柱屈折力 Cがー 2. 00Dで ある。 これらのオリジナル累進屈折面とオリジナルトーリック面とを合成式(2) を用いて合成屈折面を求めた。 また、 レンズ中心厚さ tが 3. Omm、 レンズ径 dが 70. Ommとなっている。
図 7に、 実施例 3の累進多焦点レンズの眼球側の z座標値を示す。 また、 図 8 (a) に、 従来の外面側に累進面を設け、 内面側へトーリック面を設けた外面累 進多焦点レンズの非点収差分布を示す。 また、 図 8 (b) に、 同じ累進面とトー リック面を合成式 (2) を用いて合成した合成屈折面を内面側に設けた累進多焦 点レンズの非点収差分布を示す。
図 8から、 内面に累進屈折面とトーリック面とを合成式 (2) を用いて合成し た合成屈折面を有する実施例 3の累進多焦点レンズは、 物体側に累進面を設け、
眼球側にトーリック面を設けた外面累進多焦点レンズと同等の性能を有すること が認められる。 '
<実施例 4 > '
本例の累進多焦点レンズは、 物体側が球面であり、 ベースカーブは 4. O OD で一定である。 トーリック面を合成する前のオリジナル累進屈折面は、 眼球側へ 設けられ、 遠用部の平均面屈折力が 4. 0 OD、 近用部の平均面屈折力が 0. 5 0D、 加入度数が 3. 50Dに設定されている。 オリジナルトーリック面は、 乱 視軸が 45度で、 球面屈折力 Sが 0. 00D、 円柱屈折力 Cがー 6. 00Dであ る。 これらのオリジナル累進屈折面とオリ.ジナルトーリック面とを合成式 (2) を用いて合成屈折面を求めた。 また、 レンズ中心厚さ tが 3. Omm、 レンズ径 dが 70. Ommとなっている。
図 9に、 実施例 4の累進多焦点レンズの眼球側の z座標値を示す。 また、 図 1 0 (a) に、 従来の物体側に累進面を設け、 眼球側へトーリック面を設けた外面 累進多焦点レンズの非点収差分布を示す。 また、 図 1 0 (b) に、 同じ累進面と トーリック面を合成式 (2) を用いて合成した合成屈折面を眼球側に設けた累進 多焦点レンズの非点収差分布を示す。
図 10から、 眼球側に累進屈折面とトーリック面とを合成式 (2) を用いて合 成した合成屈折面を有する実施例 4の累進多焦点レンズは、 物体側に累進面を設 け、 眼球側にトーリック面を設けた外面累進多焦点レンズと同等の性能を有する ことが認められる。 '
本発明の累進多焦点レンズは、 累進屈折面とトーリック面とを合成した合成屈 折面を有し、 物体側又は眼球側のいずれか一方の屈折面に視力捕正能力と乱視矯 正能力を付与することができる。
また、 ; Φ:発明の累進多焦点レンズの設計方法は、 物体側又は眼球側のいずれか 一方の屈折面に累進屈折面と トーリック面とを合成した合成屈折面を付与した累 進多焦点レンズを設計することができる。
請求の範囲
1. 異なる屈折力を備えた 用部及び近用部と、 これらの間で屈
折力が累進的に変化する累進部とを備えた累進屈折面を眼球側の屈折面又は物体 側の屈折面に有する視力補正用の累進多焦点レンズにおいて、 前記眼球側の屈折 面又は物体側の屈折面が、 所望の視力補正特性を発揮することのみを目的として 設定されたオリジナル累進屈折面と、 所望の乱視矯正特性を発揮することのみを 目的として設定されたオリジナルトーリック面とが合成された合成屈折面であり、 物体側から眼球側に前記累進屈折面の中心を通る軸を z軸、 前記オリジナルトー リック面の乱視軸方向を X軸、 z軸と X軸とに直交する軸を y軸としたとき、 前 記オリジナ/レ累進屈折面の近似曲率 C p、 X軸方向の曲率 C x、 y軸方向の曲率 Cyを用いて、 前記合成屈折面の任意の点 P (xp, y ρ) ζ ρ) における前記値 ζ ρが、次の式(1)又は式(2)で表されることを特徴とする累進多焦点レンズ。 【数 1】
_ ( + cx)x2 + (cp + cy)y2 ("
P " I ((cp + cx)x2 + (cp + cy)y2)2
1 +、 2 2
x + y
2. 請求項 1記載の累進多焦点レン-ズにおいて、 前記合成屈折面が設けられた面 と反対側の眼球側の屈折面又は物体側の屈折面が、 球面又は回転対称非球面であ ることを特徴とする累進多焦点レンズ。
3. 異なる屈折力を備えた遠用部及び近用部と、 これらの間で屈
折力が累進的に変化する累進部とを備えた累進屈折面を眼球側の屈折面又は物体 側の屈折面に有する視力補正用の累進多焦点レンズの設計方法において、 前記眼
球側の屈折面又は物体側の屈折面が視力捕正特性を発揮することのみを目的とす るオリジナル累進屈折面を求める第 1の工程と、 前記眼球側の屈折面又は物体側 の屈折面が所望の乱視矯正特性を発揮することのみを目的とするオリジナルト一 リック面を求める第 2の工程と、前記眼球側の屈折面又は物体側の屈折面として、 所望の視力補正特性を発揮することのみを目的として設定されたオリジナル累進' 屈折面と、 所望の乱視矯正特性を発揮することのみを目的として設定されたオリ ジナルトーリック面とが合成された合成屈折面を求める第 3の工程とを有し、 前 記第 3の工程が、 物体側から眼球側に前記累進屈折面の中心を通る軸を z軸、 前 記オリジナルトーリック面の乱視軸方向を X軸、 z軸と X軸とに直交する軸を y 軸としたとき、前記オリジナル累進屈折面の近似曲率 C p、 X軸方向の曲率 C .x、 y軸方向の曲率 C yを用い、 前記合成屈折面の任意の点 P ( x p , y p , z p ) に おける前記値 z pを、 次の式(1 ) 又は (2 ) から求めることを特徴とする累進多 焦点レンズの設計方法。
【数 3】
【数 4】