(57)【要約】【課題】枚のレンズ素子を前後方向に重ねて相対的にずらすことで球面度数を変更することが可能な眼鏡レンズにおいて、より明視域が広く使いやすい眼鏡レンズ及びそのようなレンズを搭載した遠近両用眼鏡を提供する。【解決手段】第１及び第２のレンズ素子を光軸が平行となるように前後方向に並列配置させ、光軸に対して近似的に直交する方向に相対的に逆方向に移動させてＳ度数を変更可能とした眼鏡レンズにおいて、外側に配置された第１のレンズ素子の物体側の面及び内側に配置された第２のレンズ素子の眼球側の面に下記の式で示される曲線を付加サグ量として合成し、両レンズ素子をそれぞれのｘ軸及びｙ軸方向に一致するように並列配置させ、両レンズ素子をｘ軸方向にのみ相対的に逆方向に移動可能とするとともに、前記両レンズ素子の表裏少なくとも１つの面を非球面化する。2013137179.tif 000011【選択図】図１
2013137179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２のレンズ素子を光軸が平行となるように前後方向に並列配置させ、光軸に対して近似的に直交する方向に相対的に逆方向に移動させてＳ度数を変更可能とした眼鏡レンズにおいて、
外側に配置された前記第１のレンズ素子の物体側の面及び内側に配置された前記第２のレンズ素子の眼球側の面にはそれぞれｘとｙによって偏微分して得られる偏導関数ｇｘｙがｙのみの関数または定数で表されるような同一又は異なる曲面の関数ｇ（ｘ、ｙ）を付加サグ量として合成し、前記両レンズ素子をｘ軸方向にのみ相対的に逆方向に移動可能とするとともに、前記両レンズ素子の表裏少なくとも１つの面を非球面化して収差を低減させるようにしたことを特徴とする眼鏡レンズ。
【請求項２】
前記第１及び第２のレンズ素子に付加サグ量として合成される３次曲面の関数ｇ（ｘ、ｙ）は下記式で定義されることを特徴とする請求項１に記載の眼鏡レンズ。
【数１】
2013137179.tif 000010
【請求項３】
前記第１及び第２のレンズ素子に付加サグ量を合成するための基準となる面は球面、平面又は乱視面のいずれかの形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の眼鏡レンズ。
【請求項４】
前記Ｓ度数の可変範囲は４ディオプター以内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の眼鏡レンズ。
【請求項５】
前記第１及び第２のレンズ素子のいずれか一方を固定し、いずれか他方のみを移動可能としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の眼鏡レンズ。
【請求項６】
非球面設計は前記第１及び第２のレンズ素子のうち、固定する側の前記レンズ素子のみに実行されていることを特徴とする請求項５に記載の眼鏡レンズ。
【請求項７】
乱視矯正設計は前記第１及び第２のレンズ素子のうち、固定する側の前記レンズ素子のみに実行されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の眼鏡レンズ。
【請求項８】
前記第２のレンズ素子を固定し、前記第１のレンズ素子のみを移動可能とするとともに、前記第１及び第２のレンズ素子を透過する光線に関する屈折力をプラス側にシフトさせるような前記第１又は第２のレンズ素子の移動によるプリズム変化が、インプリズムの増加またはアウトプリズムの減少であることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の眼鏡レンズ。
【請求項９】
前記第２のレンズ素子側を固定し、前記第１のレンズ素子側のみを移動可能としたことを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の眼鏡レンズ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の眼鏡レンズを搭載した遠近両用眼鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２枚のレンズ素子を前後方向に重ね、それらレンズ素子を相対的にずらすことでＳ度数を変更することが可能な眼鏡レンズ及びそのようなレンズを搭載した遠近両用眼鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から２枚のレンズ素子を組み合わせてユーザーの任意のＳ度数（球面度数）を設定する眼鏡が提案されている。例えば、下記非特許文献１には災害時や緊急時における眼鏡として開発されたアルバレスレンズを利用した眼鏡が開示されている。この眼鏡は左右それぞれ２枚のレンズ素子で構成された眼鏡であってツマミを回してそれらレンズをスライド移動させ、レンズの重なり度合いを調節して球面度数を変化させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】アドレンズ・ジャパン株式会社、『アドレンズエマージェンシー』［平成２４年２月１５日検索］、インターネット＜http://adlensjapan.co.jp/product_emergensee/＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この非特許文献１の眼鏡レンズはあくまでも災害時や緊急時において本来の自分の眼鏡を紛失した場合等を想定しており、必ずしも使い勝手がよいとはいえないものである。この例ではＳ度数可変領域は−６Ｄ（ディオプター、以下略）から＋３Ｄまでをカバーしており、収差補正もしていないため明視域が狭く眼鏡レンズとして満足できる性能ではない。しかし、このように２枚のレンズ素子をスライド移動させることで単焦点レンズとして使用しつつ遠用視する際と近用視する際に球面度数を変更して老視に対応することができる眼鏡レンズは遠近両用眼鏡に応用することで十分な需要を見込むことができるものである。そのため、この種の眼鏡レンズにおいて、より明視域が広くて使いやすい災害時や緊急時以外の日常においても十分使用可能な遠近両用眼鏡に適用できるものが求められていた。
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。本発明の目的は、２枚のレンズ素子を前後方向に重ねて相対的にずらすことで球面度数を変更することが可能な眼鏡レンズにおいて、より明視域が広く使いやすい眼鏡レンズ及びそのようなレンズを搭載した遠近両用眼鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために手段１では、第１及び第２のレンズ素子を光軸が平行となるように前後方向に並列配置させ、光軸に対して近似的に直交する方向に相対的に逆方向に移動させてＳ度数を変更可能とした眼鏡レンズにおいて、外側に配置された前記第１のレンズ素子の物体側の面及び内側に配置された前記第２のレンズ素子の眼球側の面にはそれぞれｘとｙによって偏微分して得られる偏導関数ｇｘｙがｙのみの関数または定数で表されるような同一又は異なる曲面の関数ｇ（ｘ、ｙ）を付加サグ量として合成し、前記両レンズ素子をｘ軸方向にのみ相対的に逆方向に移動可能とするとともに、前記両レンズ素子の表裏少なくとも１つの面を非球面化して収差を低減させるようにしたことをその要旨とする。【０００６】
また手段２では手段１の構成に加え前記第１及び第２のレンズ素子に付加サグ量として合成される３次曲面の関数ｇ（ｘ、ｙ）は下記式で定義されることをその要旨とする。【０００７】
【数１】
2013137179.tif 000003
【０００８】
また手段３では手段１又は２の構成に加え、前記第１及び第２のレンズ素子に付加サグ量を合成するための基準となる面は球面、平面又は乱視面のいずれかの形状としたことをその要旨とする。
また手段４では手段１〜３のいずれかに記載の構成に加え、前記Ｓ度数の可変範囲は４Ｄ以内であることをその要旨とする。【０００９】
また手段５では手段１〜４のいずれかに記載の構成に加え、前記第１及び第２のレンズ素子のいずれか一方を固定し、いずれか他方のみを移動可能としたことをその要旨とする。
また手段６では手段５に記載の構成に加え、非球面設計は前記第１及び第２のレンズ素子のうち、固定する側の前記レンズ素子のみに実行されていることをその要旨とする。
また手段７では手段５又は６に記載の構成に加え、乱視矯正設計は前記第１及び第２のレンズ素子のうち、固定する側の前記レンズ素子のみに実行されていることをその要旨とする。
また手段８では手段５〜７のいずれかに記載の構成に加え、前記第１及び第２のレンズ素子を透過する光線に関する屈折力をプラス側にシフトさせるような前記第１又は第２のレンズ素子の移動によるプリズム変化が、インプリズムの増加またはアウトプリズムの減少であることをその要旨とする。
また手段９では手段５〜８のいずれかに記載の構成に加え、前記第２のレンズ素子側を固定し、前記第１のレンズ素子側のみを移動可能としたことをその要旨とする。
また手段１０では手段１〜９のいずれかに記載の構成に加え、上記手段１〜１１のいずれかに記載の遠近両用眼鏡に眼鏡レンズ搭載するようにしたことをその要旨とする。【００１０】
上記のように構成することで、第１及び第２のレンズ素子を光軸が平行となるように前後方向に並列配置させ、光軸に対して近似的に直交する方向に相対的に逆方向に移動させることで球面度数を変更することを可能とした眼鏡レンズにおいて、非点収差が少なく明視域が広いものを提供することが可能となる。
ここに、水平方向をｘ軸方向、垂直方向をｙ軸方向として設定した際に、外側に配置された第１のレンズ素子の物体側の面及び内側に配置された第２のレンズ素子の眼球側の面にそれぞれ偏導関数ｇｘｙ（ｘ、ｙ）がｙのみの関数または定数で表されるような３次曲面の関数ｇ（ｘ、ｙ）を付加サグ量として合成することが必要である。偏導関数ｇｘｙ（ｘ、ｙ）とは、関数ｇ（ｘ、ｙ）をｘとｙによって偏微分して得られる導関数である。【００１１】
ここで、偏導関数ｇｘｙ（ｘ、ｙ）がｙのみの関数または定数で表されることが条件になる理由を説明する。
Ｓ度数・Ｃ度数・乱視軸で表されるすべての度数は、平均度数をあらわすｍｄｐ成分と、水平垂直方向の乱視度数であり平均度数が０ＤであるＪ００成分と、４５度斜め方向の乱視度数であり平均度数が０ＤであるＪ４５成分の、ジャクソンクロスシリンダの３成分に分離して表すことができる。
ここで、２つのレンズ素子に配置された３次曲面によって生ずるＪ００成分とＪ４５成分について説明する。それぞれの３次曲面は、いたるところにおいて面乱視のＪ００成分とＪ４５成分の値がｘ座標によらずｙ座標のみによって定まるという特性を持つ必要がある。それは、２つのレンズ素子を相対的にｘ軸方向に移動させて利用するからである。そして、２つのレンズ素子を相対的にｘ軸方向に移動させるときに乱視を発生させないことが必要である。
仮にＪ００成分またはＪ４５成分の値がｘ座標によって異なる値であったとすると、２つのレンズ素子を透過する光線に関する屈折力のＪ００成分またはＪ４５成分の値が、レンズ素子をｘ軸方向に移動することによって変化してしまう。これは乱視度数の変動を意味するので、レンズ素子がそのような曲面をもつ場合は本発明から排除される。
一方、面乱視のＪ００成分とＪ４５成分の値がｙ座標によって異なっていても、ある光線が２つの面を透過するときの対応する２点はｙ座標が近似的に等しい（光線が光軸に対して傾いていても、レンズ素子の厚さが十分に薄ければ対応する２点のｙ座標の差は小さい）ので、面乱視は相殺される。仮に２つのレンズ素子の３次曲面の式が異なっていた場合であっても、対応する２点の面乱視によって透過光線に生じる乱視度数は、レンズ素子をｘ軸方向に移動しても変化せず一定である。
面乱視のＪ００成分とは、水平方向の屈折力と垂直方向の屈折力の差である。それはｘで２階偏微分した導関数の値とｙで２階偏微分した導関数の値との差に比例するものであり、その差の値がｘ座標によらずｙ座標のみによって定まるようにする。
面乱視のＪ４５成分とは、斜め４５度方向の屈折力と斜め１３５度方向の屈折力の差である。それはｘとｙで偏微分した導関数の値に比例するものであり、その値がｘ座標によらずｙ座標のみによって定まるようにする。
ここで、Ｊ４５成分がｘとｙで偏微分した導関数の値に比例する理由を説明する。面形状を表すある関数ｆ（ｘ、ｙ）＝Ａｘｙ、Ａ＞０を想定すると、関数ｆの値はｙ＝ｘの直線上においてｘ＝ｙ＝０の原点から離れるに従って距離の２乗に比例して増大する正の値となり、ｙ＝−ｘの直線上においてｘ＝ｙ＝０の原点から離れるに従って距離の２乗に比例して減少する負の値となる。このような面は面屈折力の平均値は０であり、軸が斜め方向の面乱視をもつ。その面乱視の強さはＡに比例する。
具体的には、それぞれの３次曲面の偏導関数
∂２ｇ（ｘ、ｙ）／∂ｘ２−∂２ｇ（ｘ、ｙ）／∂ｙ２
及び
∂２ｇ（ｘ、ｙ）／∂ｘ∂ｙ
がｙのみの関数又は定数であることが必要な条件である。但し、ここで「ｘ座標と無関係でｙ座標のみによって定まる」「いたるところで一定である」とは近似的な意味であり、レンズ周辺領域において許容できる程度の誤差が発生することは構わない。【００１２】
３次曲面の関数ｇ（ｘ、ｙ）として、具体的には例えば上記数１の式で示すものが考えられる。数１では導関数は、
∂２ｇ（ｘ、ｙ）／∂ｘ２−∂２ｇ（ｘ、ｙ）／∂ｙ２＝０
∂２ｇ（ｘ、ｙ）／∂ｘ∂ｙ＝Ａｙ
であり、上記の条件を満たす。
また、第１のレンズを固定して第２のレンズを耳側に移動させる場合には第１のレンズにおいて３次曲面は瞳位置を基準に耳側が前方に凸となるような曲面であることがよい（例えば図１９（ａ）〜図２０（ｂ）の説明図のようなイメージ）。この場合には当然第２のレンズにおいて３次曲面面は鼻側が後方に凸となる。
また、第１及び第２のレンズ素子の向かい合った面を完全に密着させながら両者をスライド移動させる必要があり、そのため向かい合った面は平面あるいは同カーブの球面で構成されなければならない。【００１３】
前記第１及び第２のレンズ素子に付加サグ量を合成するための基準となる面は球面、平面又は乱視面のいずれかの形状であることがレンズ設計上の容易性から好ましい。
２つのレンズ素子のどちらかのベース形状が、それを透過する光線に関して屈折力を生じる場合、これをベース屈折力と呼ぶこととする。ベース屈折力がレンズ面上の場所によって一定でない場合には、そのレンズ素子の移動にともなってベース屈折力の分布が変化する。レンズ面上の各点において断面方向別の屈折力が変化すると、その点における乱視度数が変化することになるが、本発明ではレンズ素子の移動にともなって乱視度数が変化することは好ましくないので、レンズ素子の移動にともなってベース屈折力の分布が大きく変わることは好ましくない。以上のことから、ベース屈折力は各断面方向それぞれについてできるだけ一定であることが好ましい。ただし、異なる断面方向に関して屈折力が異なることは構わない。たとえば両面がトリック面、あるいは片面球面で片面トリック面であるような乱視レンズはそのようなベース形状になりうる。
また、これらの面にｘ１次、ｙ１次の式で表される傾きの要素を加えたものもベース形状になりうる。
また、ｙ座標が一定でｘ軸方向に沿った方向、すなわちｙ＝定数で表される直線上においてベース屈折力が各断面方向それぞれについて一定であれば、ｙ座標が異なる点同士では各断面方向のベース屈折力が異なっても、２つのレンズ素子をｘ軸方向に相対移動したときに屈折力の変化を生じない。したがって、ｘ０次であれば、ｙ３次以上のいかなる項も、またｘを含まないｙだけの特殊関数であっても、滑らかでありさえすればベース形状に加えることができる。
また、第１及び第２のレンズ素子の付加サグ量を合成する前の形状（ベース形状）は同一でも異なっていても構わない。第２のレンズ素子の屈折力を第１のレンズ素子の屈折力よりも大きくするような場合ではベース形状は自ずと異なることとなる。【００１４】
また、Ｓ度数を変更させる場合には無限遠方から手前２５ｃｍ程度の間をカバーする屈折力の変化に限定するほうがレンズ設計において無理が生じずに収差発生を抑制することができる。そのような屈折力とするためにＳ度数の可変範囲を４Ｄ以内とすることが好ましい。【００１５】
Ｓ度数を変化させる際には前記第１及び第２のレンズ素子のいずれか一方を固定し、いずれか他方のみを移動させるようにすることが好ましい。眼鏡フレームに保持させる際に両方移動させるよりも片方を固定しておくほうが機構的にシンプルとなるからである。
しかし、片方のレンズ素子のみの移動をさせる場合にはいくつかの問題がある。まず、両方のレンズ素子を均等に移動させる場合に比べて、非点収差が大きくなる傾向となる。片方のレンズ素子のみの移動をさせる場合は、移動前に光学的に使用していなかった領域から大きく離れた部位を使用することになり、離れた領域においては付加する３次曲面のサグ量が大きくなるため、その面を透過する光線が近似的なふるまいをする状態から離れ、非点収差を含む高次収差が大きくなる傾向となるためである。
しかし、本発明では上記のように非球面化をおこなっているため、非点収差は緩和される。
また、片方のレンズ素子のみの移動をさせる場合にはプリズム発生の問題がある。今、図１９（ａ）の状態から図１９（ｂ）のように、眼の瞳孔位置において同じ曲面形状の第１及び第２のレンズ素子を等量移動させたとする。この場合では両レンズ素子の曲面の傾斜が平行に配置されるため、理論的にはプリズムは生じない。
しかし、図２０（ａ）及び（ｂ）のように一方のレンズ素子を固定し（ここでは眼球側）、他方のレンズ素子（ここでは物体側）のみを移動させた場合には対応する両レンズ素子の曲面の傾斜が一致しないため、プリズムが発生することとなる。そのため、一方のレンズ素子を固定する場合にはプリズムを小さく抑制する必要がある。例えば、プリズムが小さくなるように３次曲面の関数ｇ（ｘ、ｙ）を設計する必要がある。
また、プリズムの抑制手段として、固定する側のレンズ素子の屈折力を移動させる側のレンズ素子の屈折力よりも大きく設定することが考えられる。これは次のような理由からである。
レンズが屈折力をもつということは、プリズムの分布をもつことに相当する。例えばマイナス度数をもつレンズにおいて中心のプリズムが０であったとすると、その中心から離れた位置においてはレンズ周辺方向をベース方向とする（レンズ周辺方向がより厚い形状の）プリズムがある。そのプリズム量はレンズの中心から離れるほうど大きくなる。また、発生するプリズム量はレンズの度数に比例する。そのようなレンズを眼に対して移動させると、装用者の眼に感じられるプリズム量が変化する。従って、片方のレンズ素子のみを移動するのであれば、移動させるほうのレンズ素子が中心以外の領域においてできるだけプリズム量を小さい状態にすることが好ましい。
また、固定する側のレンズ素子は眼球側（後ろ側）の第２のレンズ素子側であることが好ましい。移動させる側のレンズが物体側であれば眼鏡フレームのツルに当たらないからである。【００１６】
また、非球面設計や乱視矯正設計は固定する側のレンズ素子のみに実行されることが好ましい。これらの設計は瞳孔位置が固定されていることを前提に設計されるものであるためである。例えば乱視矯正設計においては乱視軸方向が決められるが、そもそも乱視軸は必ずレンズの幾何中心を通過することを前提とするにも関わらず、移動する側のレンズ素子に乱視軸を設定した場合、非球面による光学的な効果の分布が眼に対してずれてしまうこととなる。更に乱視の度数が眼に対して移動するということは、ある方向の断面屈折力に随伴して存在する「中心から離れた位置におけるプリズム」が移動することとなってしまうからである。
また、移動する側の前記レンズ素子の移動によって発生するプリズムがインプリズムとなるように第１及び第２のレンズ素子が配置されることが好ましい。これを図２０（ａ）及び（ｂ）並びに図２１に基づいて説明する。図２０（ａ）及び（ｂ）では左眼に対して外側となる第１のレンズ素子の物体側の面に形成された３次曲面は耳側が厚く、鼻側が薄くなるようなカーブ面である。一方、第２のレンズ素子の眼球側の面に形成された３次曲面は逆に鼻側が厚く、耳側が薄くなるようなカーブ面である。このような配置状態で図２０（ａ）から第１のレンズ素子を耳側に移動させると（図２０（ｂ）の状態）、左眼に対するインプリズムが発生することとなる。基本的にはプリズムは抑制されるべきであるが、図２１のようにインプリズムは近用視の際の輻輳を楽に行わせる作用があるため、必ずしも眼鏡レンズとして不利なわけではない。そのため、一方のレンズ素子を固定する場合にプリズムの発生が避けられないならば、このようにインプリズムとなるように第１及び第２のレンズ素子を移動させることが好ましい。その場合には第２のレンズ素子側固定することがよい。図２０（ａ）及び（ｂ）においては第１のレンズ素子を耳側に移動させるとインプリズムとなったが、もちろん３次曲面のカーブ特性が逆になれば鼻側に移動させることでインプリズムとなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、２枚のレンズ素子を前後方向に重ねて相対的にずらすことで球面度数を変更することが可能な眼鏡レンズを搭載した遠近両用眼鏡において明視域が広く使いやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】(ａ)及び（ｂ）はそれぞれ実施例１における平均度数と非点収差の分布図である。
【図２】(ａ)及び（ｂ）はそれぞれ実施例２における平均度数と非点収差の分布図である。
【図３】(ａ)及び（ｂ）はそれぞれ実施例３における平均度数と非点収差の分布図である。
【図４】(ａ)及び（ｂ）はそれぞれ実施例４における平均度数と非点収差の分布図である。
【図５】(ａ)及び（ｂ）はそれぞれ比較例１における平均度数と非点収差の分布図である。
【図６】(ａ)及び（ｂ）はそれぞれ比較例２における平均度数と非点収差の分布図である。
【図７】実施例５における基準位置での平均度数と非点収差の分布図である。
【図８】実施例５における両方のレンズ素子を等距離移動させた状態の平均度数と非点収差の分布図である。
【図９】実施例５における第２のレンズ素子を固定した状態の平均度数と非点収差の分布図である。
【図１０】実施例６における基準位置での平均度数と非点収差の分布図である。
【図１１】実施例６における両方のレンズ素子を等距離移動させた状態の平均度数と非点収差の分布図である。
【図１２】実施例６における第２のレンズ素子を固定した状態の平均度数と非点収差の分布図である。
【図１３】比較例３における基準位置での平均度数と非点収差の分布図である。
【図１４】比較例３における両方のレンズ素子を等距離移動させた状態の平均度数と非点収差の分布図である。
【図１５】実比較例３における第２のレンズ素子を固定した状態の平均度数と非点収差の分布図である。
【図１６】比較例４における基準位置での平均度数と非点収差の分布図である。
【図１７】比較例４における両方のレンズ素子を等距離移動させた状態の平均度数と非点収差の分布図である。
【図１８】実比較例４における第２のレンズ素子を固定した状態の平均度数と非点収差の分布図である。
【図１９】（ａ）は移動前、（ｂ）は移動後において同じ特性の曲面を有する同じ屈折力のレンズ素子を逆方向に等量移動させる場合を説明する説明図。
【図２０】（ａ）は移動前、（ｂ）は移動後において同じ特性の曲面を有する同じ屈折力のレンズ素子の一方のみを移動させる場合を説明する説明図。
【図２１】インプリズムの発生によって透過光が内側に屈折することを説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
１．眼鏡の構造について
実施の形態の眼鏡レンズは実際にはフレームに搭載して遠近両用眼鏡として使用するものである。眼鏡レンズはメニスカスレンズ形状であって、以下のすべての実施例で直径５０ｍｍで素材屈折率１．６００のものを使用した。外側に配置された第１のレンズ素子と内側に配置された第２のレンズ素子は所定の球面形状の（非球面であってはいけない）ベースカーブ面で面接触されている。両レンズ素子は共にｘ軸方向が水平となるようにフレームに搭載されている。レンズ素子の移動手段としては、例えばレンズに固定されたラックに対してギア（ピニオン）を手動で回動させてフレームに対して左右に移動させるような方法が考えられる。以下の実施例及び比較例ではいずれも第１及び第２のレンズ素子のｘ軸方向及びｙ軸方向を一致させ、更に第１及び第２のレンズ素子の外周が一致する位置を基準位置としてｘ軸方向に移動させる場合についての光学特性を検証した。
２．実施例
以下、本発明の具体的な実施例を図面に基づいて説明する。以下の各実施例は球面サグ関数として、
【００２０】
【数２】
2013137179.tif 000004
【００２１】
とし、第１のレンズ素子の物体側の面及び内側に配置された第２のレンズ素子の眼球側の面に与える３次曲面のサグ関数を上記数１の式とする。
また、実施例１〜４における非球面化のサグ関数を以下の数３の式と数４の式とする。数３の式は回転非対称非球面の非球面サグを与える関数式であり、数４の式は回転対称非球面の非球面サグを与える関数式である。実施例１〜４では両方の式の結果を加算して非球面サグを与えるものとする。
また、実施例５及び６における非球面化のサグ関数を以下の数５〜数７の式とする。実施例５及び６では３つの式の結果を加算して非球面サグを与えるものとする。
【００２２】
【数３】
2013137179.tif 000005
【００２３】
【数４】
2013137179.tif 000006
【００２４】
【数５】
2013137179.tif 000007
【００２５】
【数６】
2013137179.tif 000008
【００２６】
【数７】
2013137179.tif 000009
【００２７】
尚、以下では係数Ａをアルバレス係数と呼ぶこととする。
以下の実施例ではこれらの関数で与えられる合成曲面をベース形状に付加するシミュレーションを行いレンズを設計し、平均度数と非点収差を算出した。
【００２８】
（実施例１）
実施例１では第２のレンズ素子を固定して、第１のレンズ素子のみを移動させるものとする。また、遠用視状態から近用視状態への移行の際の第１のレンズ素子の移動方向は耳側方向とする。
実施例１の眼鏡レンズの設定条件は以下の通りである。３次曲面は第１のレンズ素子において瞳位置を基準に耳側が前方に凸となるように配置する。以下の各実施例及び比較例も同様である。実施例１では非球面のサグは第２のレンズ素子の裏面側にのみ与えている。
第１のレンズ素子
表カーブ０、裏カーブ０（１．５２３換算）
アルバレス係数（Ａ）０．０００５
第２のレンズ素子
表カーブ０、裏カーブ０（１．５２３換算）
アルバレス係数（Ａ）０．０００５
ｈＡ（ｒ）の各項の非球面係数
４次の項：４×１０−７、５次の項：−４×１０−９、６次の項：１×１０−１２、８次の項：１×１０−１５
ｈＢ（ｒ）の各項の非球面係数
４次の項：１．５×１０−７、５次の項：１．５×１０−９、６次の項：０、８次の項０
【００２９】
図１（ａ）は実施例１の眼鏡レンズにおいて第１のレンズ素子を水平方向に１３．５ｍｍ移動させた遠用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。太い等高線は１Ｄ刻みで、細い等高線は０．２５Ｄ刻みである（以下の実施例、比較例でも同様）。この状態でＳ度数は−４．００Ｄとされ、プリズムはイン側に２．７３であった。若干高めのプリズムである。
また、図１（ｂ）は同じく第１のレンズ素子を水平方向に６．７０ｍｍ移動させた状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−２．００Ｄとされ、プリズムはイン側に０．６７であった。イン側にこの程度のプリズムが発生することは問題がない。第２のレンズ素子を固定しているため、非点収差が大きくなる傾向になるのであるが、この実施例１では第２のレンズ素子を非球面化しているため後述する比較例２に対して平均度数も非点収差もいずれ好結果が得られた。
【００３０】
（実施例２）
実施例２では両方のレンズ素子を互いに逆方向に等距離移動させるものとする。また、非球面のサグは第２のレンズ素子の裏面側にのみ与えている。
実施例２の眼鏡レンズの設定条件は次の通りである。
第１のレンズ素子
表カーブ０、裏カーブ０（１．５２３換算）
アルバレス係数（Ａ）０．０００５
第２のレンズ素子
表カーブ０、裏カーブ２（１．５２３換算）
アルバレス係数（Ａ）０．０００５
ｈＡ（ｒ）の各項の非球面係数
４次の項：４×１０−７、５次の項：−４×１０−９、６次の項：１×１０−１２、８次の項：１×１０−１５
ｈＢ（ｒ）の各項の非球面係数
４次の項：１×１０−７、５次の項：１×１０−９、６次の項：０、８次の項０
【００３１】
図２（ａ）は両方のレンズ素子を水平方向にそれぞれ３．３６ｍｍ（トータルで６．７０ｍｍ弱）移動させた遠用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−４．００Ｄとされ、プリズムはアウト側に０．６７であった。アウトプリズムは好ましくないがこの場合には両レンズ素子を互いに逆方向に１８０度回転させて使用すればカーブの向きが逆になってプリズムはイン側に発生するので問題はない。
また、図２（ｂ）は実施例２の眼鏡レンズにおいて両レンズ素子をずらさずに一致させた基準位置における近用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。実施例２では第１のレンズ素子の屈折力を０Ｄとし第２のレンズ素子の屈折力を２Ｄとしている。つまり、両レンズ素子をずらしていない状態でＳ度数は−２．００Ｄとされる。プリズムは０であった。
両方のレンズ素子を等距離移動させているにもかかわらずプリズムが発生するのは両レンズ素子の屈折力が不均衡だからである。
この実施例２では両レンズ素子を等距離移動させているため実施例１のような第２のレンズ素子を固定した場合に発生する非点収差は改善されるものの、両レンズ素子の屈折力が不均衡性から生じる非点収差が発生することとなる。しかし、非球面化しているためトータルとして非点収差が改善されている。
【００３２】
（実施例３）
実施例３では第２のレンズ素子を固定して、第１のレンズ素子のみを移動させるものとする。また、遠用視状態から近用視状態への移行の際の第１のレンズ素子の移動方向は耳側方向とする。また、非球面のサグは第２のレンズ素子の表面側のみに与えている。
実施例３の眼鏡レンズの設定条件は次の通りである。
第１のレンズ素子
表カーブ０、裏カーブ０（１．５２３換算）
アルバレス係数（Ａ）０．０００５
第２のレンズ素子
表カーブ０、裏カーブ２（１．５２３換算）
アルバレス係数（Ａ）０．０００５
ｈＡ（ｒ）の各項の非球面係数
４次の項：−２×１０−７、５次の項：４×１０−９、６次の項：−１×１０−１２、８次の項：−１×１０−１５
ｈＢ（ｒ）の各項の非球面係数
４次の項：−１×１０−７、５次の項：−１×１０−９、６次の項：０、８次の項０
【００３３】
図３（ａ）は第１のレンズ素子を水平方向に６．５４ｍｍ移動させた遠用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−４．００Ｄとされ、プリズムは０であった。
また、図３（ｂ）は実施例３の眼鏡レンズにおいて両レンズ素子をずらさずに一致させた基準位置における近用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。実施例３では第１のレンズ素子の屈折力を０Ｄとし第２のレンズ素子の屈折力を２Ｄとしている。つまり、両レンズ素子をずらしていない状態でＳ度数は−２．００Ｄとされる。イン側に０．６６であった。イン側この程度のプリズムが発生することは問題がない。
この実施例３では第２のレンズ素子を固定しているため非点収差が発生しやすくなるものの、第２のレンズ素子側のみに屈折力を与えたことからその非点収差が改善されている。また、第２のレンズ素子側のみに屈折力を与えることによって例えば実施例１と比較してプリズムも小さくなっている。また、非球面化しているためトータルとして非点収差が改善されている。
【００３４】
（実施例４）
実施例４では第２のレンズ素子を固定して、第１のレンズ素子のみを移動させるものとする。また、遠用視状態から近用視状態への移行の際の第１のレンズ素子の移動方向は耳側方向とする。また、非球面のサグは第２のレンズ素子の裏面に与えている。
実施例３の眼鏡レンズの設定条件は次の通りである。
第１のレンズ素子
表カーブ０、裏カーブ０（１．５２３換算）
アルバレス係数（Ａ）０．０００５
第２のレンズ素子
表カーブ０、裏カーブ２（１．５２３換算）
アルバレス係数（Ａ）０．０００５
ｈＡ（ｒ）の各項の非球面係数
４次の項：３×１０−７、５次の項：−４×１０−９、６次の項：１×１０−１２、８次の項：１×１０−１５
ｈＢ（ｒ）の各項の非球面係数
４次の項：１×１０−７、５次の項：１×１０−９、６次の項：０、８次の項０
【００３５】
図４（ａ）は第１のレンズ素子を水平方向に６．５４ｍｍ移動させた遠用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−４．００Ｄとされ、プリズムはプリズムは０であった。
また、図４（ｂ）は実施例４の眼鏡レンズにおいて両レンズ素子をずらさずに一致させた基準位置における近用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。実施例４では第１のレンズ素子の屈折力を０Ｄとし第２のレンズ素子の屈折力を２Ｄとしている。つまり、両レンズ素子をずらしていない状態でＳ度数は−２．００Ｄとされる。イン側に０．６８であった。イン側この程度のプリズムが発生することは問題がない。
この実施例４では第２のレンズ素子を固定しているため非点収差が発生しやすくなるものの、第２のレンズ素子側のみに屈折力を与えるようにしたことからその非点収差が改善されている。また、第２のレンズ素子側のみに屈折力を与えることによってプリズムも小さくなっている。また、非球面化しているためトータルとして非点収差が改善されている。実施例３と同様の改善傾向であるが、非球面のサグを第２のレンズ素子の裏面側に与えているために表側に与えた全体に実施例３よりも好結果であった。
【００３６】
以下、第１及び第２のレンズ素子について実施例１と同じカーブの大きさ、アルバレス係数、非球面係数を設定条件として非球面処理を行っていない比較例について、実施例１との違いを説明する。
（比較例１）
比較例１では両方のレンズ素子を互いに逆方向に等距離移動させるものとする。
図５（ａ）は第１のレンズ素子を水平方向にそれぞれ６．６８ｍｍずつ（トータルで１３．５ｍｍ弱）移動させた遠用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−４．００Ｄとされ、プリズムは０である。
また、図５（ｂ）は同じく比較例１の眼鏡レンズにおいて両方のレンズ素子を水平方向にそれぞれ３．３４ｍｍずつ（トータルで６．７０ｍｍ弱）移動させた近用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−２．００Ｄとされ、プリズムは屈折力の同じレンズを等量動かしているため０である。
比較例１では両方のレンズ素子を等距離移動させているため、例えば上記実施例１と比較するとあまり大差を感じない。しかし、実施例１では第２のレンズ素子を固定しているため非点収差の発生する要素が多いのであるが、非球面化を行っているためそれが緩和されて両方のレンズ素子を等距離移動させた場合に匹敵する好結果が得られている。
【００３７】
（比較例２）
比較例２では第２のレンズ素子を固定して、第１のレンズ素子のみを移動させるものとする。また、遠用視状態から近用視状態への移行の際の第１のレンズ素子の移動方向は耳側方向とする。
図６（ａ）は同じく第１のレンズ素子を水平方向に６．７０ｍｍ移動させた遠用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−４．００Ｄとされ、プリズムはイン側に２．７３であった。
また、図６（ｂ）は比較例１の眼鏡レンズにおいて第１のレンズ素子を水平方向に６．７０ｍｍ移動させた近用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−２．００Ｄとされ、プリズムはイン側に０．６７であった。
この比較例１は非球面化していない点が異なるだけである。実施例１も両レンズ素子の屈折力が均等なので非点収差があまり抑制されていないが、非球面化されているため大きくは非点収差は発生しておらず、比較例２の非点収差は大きくなっており、非点収差の点で実施例１のほうが良好である。
【００３８】
（実施例５）
実施例５の眼鏡レンズの設定条件は以下の通りである。実施例５では非球面のサグは第２のレンズ素子の裏面側にのみ与えている。
第１のレンズ素子
表カーブ２、裏カーブ２（１．５２３換算）
アルバレス係数（Ａ）０．０００２５
第２のレンズ素子
表カーブ２、裏カーブ４（１．５２３換算）
アルバレス係数（Ａ）０．０００２５
ＡＳｃ（非球面係数）＝４×１０−９
ＡＳｄ（非球面係数）＝１．５×１０−８
ＡＳｅ（非球面係数）＝１．５×１０−９
ＡＳｆ（非球面係数）＝６．０×１０−１４
【００３９】
実施例５では、１）基準位置、２）両方のレンズ素子を互いに逆方向に等距離移動させる（以下、両方移動）、３）第２のレンズ素子を固定する（以下、裏固定）のそれぞれの位置における遠用視状態を検討した。
図７は基準位置における遠用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−４．００Ｄとされ、プリズム量は０であった。図８はそれぞれのレンズ素子を水平方向に６．７０ｍｍ移動させた遠用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−２．００Ｄとされ、プリズムはイン側に０．０２であった。図９は第１のレンズ素子のみを水平方向に１３．３０ｍｍ移動させた遠用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−２．００Ｄとされ、プリズムはイン側に１．３４であった。
【００４０】
（実施例６）
実施例６は実施例５の設定条件において、第１及び第２のレンズ素子のアルバレス係数（Ａ）を０．０００２５（つまり、実施例５の倍）に設定したものであって、他の条件は同じである。実施例６でも、１）基準位置、２）両方移動、３）裏固定のそれぞれの位置における遠用視状態を検討した。
図１０は基準位置における遠用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−４．００Ｄとされ、プリズム量は０であった。図１１はそれぞれのレンズ素子を水平方向に３．２７ｍｍ移動させた遠用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−２．００Ｄとされ、プリズム量は０であった。図１２は第１のレンズ素子のみを水平方向に６．６０ｍｍ移動させた遠用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−２．００Ｄとされ、プリズムはイン側に０．６６であった。
ここで、実施例６で実施例５に対して移動量が半分であるのは、アルバレス係数が実施例５の倍であるため実施例５と同じレンズ度数（ここでは−２Ｄ）とするためには移動量は半分でよいためである。つまり、ここでは移動量を少なくしたければアルバレス係数を相対的に大きくすることで実現でき、その場合には移動量が少ないためプリズム量も少なくなる。但し、アルバレス係数を大きくすることは非点収差の点では不利となる。
【００４１】
（比較例３）
比較例３は第１及び第２のレンズ素子について実施例５と同じカーブの大きさ、アルバレス係数、非球面係数を設定条件として非球面処理を行っていないものである。
比較例３でも、１）基準位置、２）両方移動、３）裏固定のそれぞれの位置における遠用視状態を検討した。
図１３は基準位置における遠用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−４．００Ｄとされ、プリズム量は０であった。図１４はそれぞれのレンズ素子を水平方向に６．６０ｍｍ移動させた遠用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−２．００Ｄとされプリズム量は０であった。図１５は第１のレンズ素子のみを水平方向に１３．３０ｍｍ移動させた遠用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−２．００Ｄとされ、プリズムはイン側に１．３４であった。
【００４２】
（比較例４）
比較例４は第１及び第２のレンズ素子について実施例６と同じカーブの大きさ、アルバレス係数、非球面係数を設定条件として非球面処理を行っていないものである。
比較例４でも、１）基準位置、２）両方移動、３）裏固定のそれぞれの位置における遠用視状態を検討した。
図１６は基準位置における遠用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−４．００Ｄとされ、プリズム量は０であった。図１７はそれぞれのレンズ素子を水平方向に３．３０ｍｍ移動させた遠用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−２．００Ｄとされプリズム量は０であった。図１８は第１のレンズ素子のみを水平方向に６．５０ｍｍ移動させた遠用視状態の平均度数と非点収差の数値に基づく分布図である。この状態でＳ度数は−２．００Ｄとされ、プリズムはイン側に０．６６であった。
【００４３】
（実施例５及び６並びに比較例３及び４の対比）
さて、非点収差の点から見ると、対応関係にある実施例５は比較例３とでは明らかに非球面処理をされている実施例５のほうが良好である。また、同様に対応関係にある実施例６は比較例４とでも明らかに非球面処理をされている実施例６のほうが良好である。
一方、実施例５及び６、比較例３及び４の全体で検討した場合では移動量の少ない実施例６が収差が少なく、移動させた場合では実施例６において裏固定した場合が最もよい結果であった。
【００４４】
尚、この発明は、次のように変更して具体化することも可能である。
・上記実施例ではすべて乱視度数のないケースでシミュレーションしたが、乱視度数を設定する場合には第２のレンズ素子側に設定することが非点収差の軽減のために好ましい。
・上記実施例の３次曲面のサグ関数や非球面化のサグ関数について上記は一例であって、他の関数式を使用することも自由である。
・第１のレンズ素子だけに非球面サグを与えたり、第１のレンズ素子と第２のレンズ素子の両方にそれぞれ非球面サグを与えるようにしてもよい。
・レンズ素子を遠用度数の状態→近用度数の状態に移動したときに、ダウンプリズムが増加するものであっても良い。このとき、レンズ素子を移動させる方向は垂直方向である。また、インプリズムとダウンプリズムの両方が増加するものであっても良い。このとき、レンズ素子を移動させる方向は斜め方向である。
その他、本実施の形態は他の態様で実施するようにしても構わない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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