(57)【要約】【課題】視野レンズの側面部１２について帯状プリズムが連なって成るフレネル光学素子を用い、像の見え方の異常を好適に抑制でき、高精度且つ安価に製造できる形態の水中眼鏡及び水中眼鏡用レンズを提供すること。【解決手段】視野レンズ１０の前面部１１が平面状に設けられることで、水中及び大気中において前方の視野を確保する。その前面部１１に連続した視野レンズ１０の側面部１２がトーリック面に設けられ、その側面部１２には水中において負の光学的屈折力を補正するフレネルレンズ部１３が設けられたことを特徴とする。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
視野レンズの前面部が平面状に設けられ、該前面部に連続した視野レンズの側面部がトーリック面状に設けられると共に、該側面部には水中における負の光学的屈折力を補正するフレネルレンズ部が設けられたことを特徴とする水中眼鏡。
【請求項２】
前記視野レンズが２層以上の透明素材からなり、該層同士が対向する面の少なくとも一つの面に前記フレネルレンズ部が設けられたことを特徴とする請求項１記載の水中眼鏡。
【請求項３】
前記視野レンズが外側層と内側層の２層からなり、前記外側層の内面に前記フレネルレンズ部が設けられたことを特徴とする請求項２記載の水中眼鏡。
【請求項４】
前記視野レンズが左右に分割された形態であって、該左右の視野レンズが同一形状であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の水中眼鏡。
【請求項５】
前記視野レンズの最内面が、所要の視力矯正力を有する曲面に形成されたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の水中眼鏡。
【請求項６】
前記トーリック面が始まる位置を、人間の平均的瞳孔位置と同等若しくはそれより外側にすることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の水中眼鏡。
【請求項７】
前記視野レンズの最内面に、曇り止め処理を施したことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の水中眼鏡。
【請求項８】
前記請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の水中眼鏡に用いられるべく設けられたことを特徴とする水中眼鏡用レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、視野レンズの側面部における光学的屈折力の補正を行い、水中での視野を好適に拡大できる水中眼鏡及び水中眼鏡用レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
水中眼鏡にあっては、図１に示すように視野レンズ１００の前面部１０１が平面に設けられ、その前面部１０１に連続した側面部１０２を有する形態が考えられる。側面部１０２の形状は円筒側壁の一部に相当する曲面となっている。
この場合、図２（Ａ）に示すように視野レンズ１００が一定の厚さで形成されると、側面部１０２を通して見える像が、図２（Ｂ）に示すように歪んで見える。（図２（Ａ）は視野レンズの断面図であり、図２（Ｂ）は各視線位置ａ〜ｄに対応する像の見え方である。）これは、水と空気との屈折率の違いから、視野レンズ１００の側面部１０２が横方向について凹レンズ化するためである。つまり、横方向については、魚眼レンズ様となって像が縮小された状態に見える。
【０００３】
このような見え方の異常を解消する方法の一つとしては、図３に示すように視野レンズ１００ａの側面部１０２ａにプリズム１０５を設けることが考えられる（特許文献１参照）。（図３（Ａ）は視野レンズの断面図であり、図３（Ｂ）は各視線位置ａ〜ｄに対応する像の見え方である。）これによれば、視野レンズ１００の側面部１０２ａの屈折力を補正し、像の見え方を改善できる。なお、１０１ａは前面部である。しかし、図３（Ｂ）に示すように、像の歪みが充分に解消されず、側面部１０２ａとプリズム１０５の繋ぎ目が不連続であるため、像に死角や重複が生じる。また、プリズム１０５が大きく、水中眼鏡が大きくなってしまう。
【特許文献１】米国特許第５４２０６４９号公報（第１頁）
【０００４】
これに対して、本願発明者は、図４に示すように視野レンズ１００ｂの側面部１０２ｂにフレネルレンズ部１０３ｂを設けた水中眼鏡を考案した。（図４は視野レンズの断面図である。）なお、１１０は外側層のレンズであり、１２０は内側層のレンズである。また、ｅは眼球であり、１０１ｂは前面部である。
これによれば、水中において、屈折力の異常と像の歪みと立体視の異常とを抑制しながら死角や重複のない広い視野を確保できる。また、コンパクトに設けることができる。
しかしながら、側面部１０２ｂの円筒状曲面にフレネルレンズ部１０３ｂを形成するには、精密且つ高価な製造技術を要する。例えば、量産用の金型を製作する場合、円筒状曲面に複数の平行溝を軸線と並行に形成することが必要となる。そのような金型を精度良く製作することは難しい。このため、安価に量産ができなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水中眼鏡及び水中眼鏡用レンズに関して解決しようとする問題点は、像の見え方の異常を抑制して広い視野を確保できるものを、高精度且つ安価に製造できない点にある。
そこで本発明の目的は、像の見え方の異常を好適に抑制でき、高精度且つ安価に製造できる形態の水中眼鏡及び水中眼鏡用レンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる水中眼鏡の一形態によれば、視野レンズの前面部が平面状に設けられ、該前面部に連続した視野レンズの側面部がトーリック面状に設けられると共に、該側面部には水中における負の光学的屈折力を補正するフレネルレンズ部が設けられたことを特徴とする。
また、本発明にかかる水中眼鏡の一形態によれば、前記視野レンズが２層以上の透明素材からなり、該層同士が対向する面の少なくとも一つの面に前記フレネルレンズ部が設けられたことを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる水中眼鏡の一形態によれば、前記視野レンズが外側層と内側層の２層からなり、前記外側層の内面に前記フレネルレンズ部が設けられたことを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる水中眼鏡の一形態によれば、前記視野レンズが左右に分割された形態であって、該左右の視野レンズが同一形状であることを特徴とすることができる。
【０００７】
また、本発明にかかる水中眼鏡の一形態によれば、前記視野レンズの最内面が、所要の視力矯正力を有する曲面に形成されたことを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる水中眼鏡の一形態によれば、前記トーリック面が始まる位置を、人間の平均的瞳孔位置と同等若しくはそれより外側にすることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる水中眼鏡の一形態によれば、前記視野レンズの最内面に、曇り止め処理を施したことを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる水中眼鏡用レンズの一形態によれば、以上に記載の水中眼鏡に用いられるべく設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の水中眼鏡及び水中眼鏡用レンズによれば、像の見え方の異常を抑制して広い視野を確保でき、高精度且つ安価に製造できるという特別顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る水中眼鏡及び水中眼鏡用レンズの最良の形態の一例を添付図面に基いて詳細に説明する。図５は本発明に係る水中眼鏡の外観を示す斜視図である。図６（Ａ）は水中眼鏡用の視野レンズの断面図であり、図６（Ｂ）は各視線位置ａ〜ｄに対応する像の見え方の説明図である。
１０は視野レンズであり、前面部１１が平面状に設けられ、その前面部１１に連続した側面部１２がトーリック面状に設けられている。そして、その側面部１２には水中における負の光学的屈折力を補正するフレネルレンズ部１３が設けられている。また、側面部１２は使用者の顔面に沿うように湾曲した形態となっている。ここで、トーリック面とは、円形の周線を曲率半径の中心として形成される曲面である。
なお、上記のトーリック面状とは、厳密な意味でのトーリック面に限定されず、トーリック面に相当する曲面を含むことを意味する。従って、トーリック面状とは、少なくとも回転体に設けられる曲面であればよい（図７参照）。すなわち、旋盤加工によって樹脂成形金型に設けることができる形状であればよい。
【００１０】
前面部１１が平面状に設けられることで、水中及び大気中において、高分解能の観察や両眼視が可能な前方の視野を好適に確保できる。
また、側面部１２は、正の屈折力を持つフレネルレンズ（フレネルレンズ部１３）となっている。従って、水中において、側面部１２の湾曲による負の屈折力を相殺し、屈折力の異常や歪みを抑制できる。さらに、前面部１１と側面部１２との境界において光学的特性が滑らかに連続しているので、死角や重複のない視野を確保できる。
【００１１】
本形態例の視野レンズ１０は、外側層２０と内側層３０の２層の透明素材から構成されている。どちらの層２０、３０もトーリック面状に設けられた曲面部（側面部１２）を備える板状である。また、２つの層２０、３０は、フレネルレンズ素子を形成する溝の部分を除いて接触する状態で重ね合わされている。そして、外側層２０の内面にフレネルレンズ部１３が設けられている。
本発明の視野レンズ１０は、これに限らず、さらに多くの層から構成されてもよい。また、層同士が対向する面の少なくとも一つの面にフレネルレンズ部１３が設けられればよく、複数の面にフレネルレンズ部１３が形成されてもよい。
また、本形態例の視野レンズ１０は、左右に分割された形態であって、その左右の視野レンズ１０が同一形状に設けられている。
【００１２】
このように視野レンズ１０が形成されているため、樹脂成形金型を用いて高精度且つ安価に製造できる。その理由を以下に説明する。
先ず、側面部１２をトーリック面状としたため、図７に示すような円形状の形態に金型５０を製作することができる。（図７はトーリック面状の側面部１２にフレネルレンズ部１３を形成するための金型５０の斜視図である。）これによれば、金型５０を、旋盤加工（切削加工）で高精度且つ安価に製作できる。なお、図７に示した回転体の一部を視野レンズ１０の金型として用いればよい。
さらに、外側層２０の内面にフレネルレンズ部１３を設けるため、金型５０の凸面に複数のフレネル光学素子を設けるためのリング状溝５１が刻設されている（図７）。金型５０の凸面（トーリック面）を加工する方が、凹面を加工する場合よりも製作し易い利点がある。
また、側面部１２をトーリック面状としたため、対称性があり、左右の視野レンズ１０を同一形状としても好適な形態となる。このため、左右の視野レンズ１０を一つの金型で製造することが可能となる。
従って、水中眼鏡及び水中眼鏡用レンズを、品質良く且つ安価に量産できる。
【００１３】
また、図８に示すように、視野レンズ１０ａの最内面が、所要の視力矯正力を有する曲面に形成されてもよい。視野レンズ１０ａの最内面とは、内側層３０ａの内面である。本形態例では、前面視野を球面レンズ３３で矯正し、側面視野を度入りのトーリックレンズ３５で矯正するように設けられている。なお、視野レンズ１０の前面部１１における視力矯正用レンズのレンズ光軸（近視用では最薄部、遠視用では最厚部のレンズ面に対する法線）が、使用時において視軸と略一致するように設定するとよい。このような度入りの形態のレンズも、外側層２０のレンズと同様に旋盤加工で金型を製作できる。従って、品質良く且つ安価に量産できる。
【００１４】
また、上記のトーリック面が始まる位置を、人間の平均的瞳孔位置と同等若しくはそれより外側にするとよい。さらに、注視野に対応する視野レンズ１０の部位を平面状の前面部１１とし、その外側をトーリック面の側面部１２としてもよい。これによれば、陸上における前方視野を好適に確保できる。なお、注視野とは人間が高い分解能で見ることのできる視野のことである。これに対して静視野とは注視野の外側まで広がっている視野のことである。
また、視野レンズ１０の最内面に、曇り止め処理を施すとよい。
【００１５】
さらに、本発明に係る具体例の詳細について以下に説明する。
本形態例では、前面部１１と側面部１２は、窓枠を介在せずに一体的に構成されている。また、視野レンズ１０は、外側層２０と内側層３０とを重ねて配置し且つ気密した二重構造になっている。なお、外側層２０と内側層３０との間の気密は、各層２０、３０の外周部分を接着、溶着又はゴム素材のガスケット等を用いて行うことができる。
また、フレネルレンズ部１３の各帯状プリズムの凹凸面は、外側層２０の内側層３０へ面する側に形成され、上記のように気密されている。これにより、帯状プリズムの凹凸部分が常に乾燥した状態に保たれ、帯状プリズムのピッチを０．５ｍｍ未満にしても、毛細管現象で凹凸部分に水が付着することを防止できる。このため、フレネル光学素子の効果が失われることはない。従って、ピッチの細かいフレネルレンズを用いて、高分解能の視野を確保できる。
【００１６】
また、各帯状プリズムの境界部分に存在する光学的に利用されない段差面を、その段差面の傾斜角を調整することにより、視野から取り除くことが可能である。従って、段差面によるゴースト像やフレアを抑えて、コントラストの高い視野を確保することができる。
【００１７】
本発明に係る水中眼鏡用レンズの光学系を構成する剛性のある透明材料としては、カーボネート系、アクリル系、ポリエチレン系、ウレタン系、エポキシ系その他の各種プラスチック材料、或いはガラス材料を用いることができる。
本発明に係る水中眼鏡用レンズが有するフレネル光学素子は、プレス成形、射出成形、紫外線硬化型樹脂成形、真空圧空成形その他の各種成形方法によって成形することができる。
【００１８】
また、本発明に係る水中眼鏡用レンズにおいて、平板状の前面部１１の外面は、完全な平面である必要はなく、微小な曲率を持つ曲面であってもよい。
さらに、本発明に係る水中眼鏡レンズにおいて、フレネル光学素子を備えた側面部１２は、左右の側面だけでなく、上下の側面に配置してもよい。
【００１９】
本発明に係る水中眼鏡は、スキューバ・ダイビング用、又はスキン・ダイビング用として好適に用いることができる。また、スイミング・ゴーグルとしても好適に用いることができる。また、以上に説明した水中眼鏡に用いられるべく設けられた水中眼鏡用レンズは、部品として単体で流通させることができる。
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】水中眼鏡の一形態を示す斜視図である。
【図２】視野レンズの断面図および像の見え方の説明図である。
【図３】プリズムを用いた視野レンズの断面図および像の見え方の説明図である。
【図４】フレネルレンズを用いた視野レンズの断面図である。
【図５】本発明に係る水中眼鏡の一形態を示す斜視図である。
【図６】図５に用いられる視野レンズの断面図および像の見え方の説明図である。
【図７】本発明に係る水中眼鏡用レンズ製造用の型を説明する斜視図である。
【図８】本発明に係る度入りの視野レンズの断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  視野レンズ
１１  前面部
１２  側面部
１３  フレネルレンズ部
２０  外側層
３０  内側層
３３  球面レンズ
３５  度入りのトーリックレンズ
５０  金型
【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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