(57)【要約】【課題】視認対象物に対するピント合わせが容易で、暗所におけるコントラスト感度を向上可能な累進屈折力レンズを提供する。【解決手段】遠方視に対応する遠用部３２と、近方視に対応する近用部３４と、これら遠用部及び近用部の間に位置し面屈折力が累進的に変化する累進部３６と、が形成された屈折面Ｓを有する累進屈折力レンズであって、レンズの幾何学中心を通る前後方向の軸をｚ軸、レンズの後方に向かう方向をｚ軸の正方向としたとき、処方度数に基づいて決定される屈折面Ｓにおける遠用部３２及び近用部３４のｚ座標値に、Ａｒ3（但し、ｒはｚ軸からの距離、Ａは定数）で表される被写界深度成分が付加されている。【選択図】        図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠方視に対応する遠用部と、近方視に対応する近用部と、これら遠用部及び近用部の間に位置し面屈折力が累進的に変化する累進部と、が形成された屈折面を有する累進屈折力レンズの設計方法であって、
レンズの幾何学中心を通る前後方向の軸をｚ軸、レンズの後方に向かう方向をｚ軸の正方向としたとき、処方度数に基づいて決定される前記屈折面における遠用部及び近用部のｚ座標値に、Ａｒ3（但し、ｒはｚ軸からの距離、Ａは定数）で表される被写界深度成分を付加することを特徴とする累進屈折力レンズの設計方法。
【請求項２】
前記遠用部と近用部とに、それぞれ定数Ａの値が異なる前記被写界深度成分を付加することを特徴とする請求項１に記載の累進屈折力レンズの設計方法。
【請求項３】
前記屈折面を、遠用部の一部及び前記近用部の一部を含むレンズ中央領域と、該レンズ中央領域よりも外側の周辺領域とに区画した後、該周辺領域における前記遠用部及び近用部にのみ前記被写界深度成分を付加することを特徴とする請求項１，２の何れか１項に記載の累進屈折力レンズの設計方法。
【請求項４】
処方度数に基づいて決定される前記屈折面における遠用部及び近用部のｚ座標値に、Ｂｒ4＋Ｃｒ6＋Ｄｒ8＋Ｅｒ10（但し、ｒはｚ軸からの距離、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは定数）で表される平均度数最適化成分を付加することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の累進屈折力レンズの設計方法。
【請求項５】
遠方視に対応する遠用部と、近方視に対応する近用部と、これら遠用部及び近用部の間に位置し面屈折力が累進的に変化する累進部と、が形成された屈折面を有する累進屈折力レンズであって、
レンズの幾何学中心を通る前後方向の軸をｚ軸、レンズの後方に向かう方向をｚ軸の正方向としたとき、処方度数に基づいて決定される前記屈折面における遠用部及び近用部のｚ座標値に、Ａｒ3（但し、ｒはｚ軸からの距離、Ａは定数）で表される被写界深度成分が付加されていることを特徴とする累進屈折力レンズ。
【請求項６】
前記遠用部と近用部とに、それぞれ定数Ａの値が異なる前記被写界深度成分が付加されていることを特徴とする請求項５に記載の累進屈折力レンズ。
【請求項７】
前記被写界深度成分が付加される屈折面がレンズの後面であって、前記遠用部に付加される前記被写界深度成分の定数Ａが負の値で、且つ前記近用部に付加される前記被写界深度成分の定数Ａが正の値で表されることを特徴とする請求項６に記載の累進屈折力レンズ。
【請求項８】
前記被写界深度成分が付加される屈折面がレンズの後面であって、前記遠用部に付加される前記被写界深度成分の定数Ａが正の値で、且つ前記近用部に付加される前記被写界深度成分の定数Ａが負の値で表されることを特徴とする請求項６に記載の累進屈折力レンズ。
【請求項９】
前記定数Ａの絶対値が６．４０×１０-7〜２．４０×１０-5の範囲内にあることを特徴とする請求項５〜８の何れか１項に記載の累進屈折力レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、累進屈折力レンズ及びその設計方法に関し、特に被写界深度延長効果のある累進屈折力レンズ及びその設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、入射する光波について撮像光学系である第１光学系の前に配置される第２光学系の光学板であって、焦点深度を延長可能な光学板が記載されている。この光学板は、厚さが、当該光学板内の基点からの距離の３次の冪関数に概略比例して増加するとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８２３９１号公報（請求項１、請求項２参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の眼鏡レンズでは、レンズ前方の焦点位置にある対象物を鮮明に視認することができる一方で、焦点から少しずれた位置の対象物についてはボケが生じて不鮮明となることから、眼鏡装用者は常にピント合わせのための調節を行わなければならず調節性疲労が生じやすい問題があった。また、老化や疲労により眼の調節力が低下した者は、夕方や夜間等、照度が低い暗所では、コントラストを感じ難くなり、眼鏡を使用しても見え難さを感じてしまうという問題があった。これらは単焦点レンズのほか累進屈折力レンズにおいても共通する問題である。
【０００５】
本発明は、上述した問題を解決するものであり、視認対象物に対するピント合わせが容易で、暗所におけるコントラスト感度を向上可能な累進屈折力レンズの設計方法及び累進屈折力レンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の累進屈折力レンズの設計方法は、遠方視に対応する遠用部と、近方視に対応する近用部と、これら遠用部及び近用部の間に位置し面屈折力が累進的に変化する累進部と、が形成された屈折面を有する累進屈折力レンズの設計方法であって、
レンズの幾何学中心を通る前後方向の軸をｚ軸、レンズの後方に向かう方向をｚ軸の正方向としたとき、処方度数に基づいて決定される前記屈折面における遠用部及び近用部のｚ座標値に、Ａｒ3（但し、ｒはｚ軸からの距離、Ａは定数）で表される被写界深度成分を付加することを特徴とする。この設計方法により設計された累進屈折力レンズによれば、遠用視及び近用視における被写界深度が延長されて、元の焦点の前方又は後方にある対象物にも容易にピントを合わせることができる。また暗所では、短く（浅く）なる被写界深度（焦点深度）が延長されて、暗所でのコントラスト感度を向上可能である。
【０００７】
ここで本発明の設計方法では、前記遠用部と近用部とに、それぞれ定数Ａの値が異なる前記被写界深度成分を付加することができる。このようにすることで、目標とするレンズ特性に応じて遠用部及び近用部のそれぞれに付加する被写界深度成分の最適化を図ることができる。
【０００８】
また、本発明の設計方法では、前記屈折面を、遠用部の一部及び前記近用部の一部を含むレンズ中央領域と、該レンズ中央領域よりも外側の周辺領域とに区画した後、該周辺領域における前記遠用部及び近用部にのみ前記被写界深度成分を付加することができる。
被写界深度成分が付加された部位ではレンズの径方向に沿って度数が変化する。遠用度数や近用度数の測定基準点が設けられるレンズ中央領域については、被写界深度成分を付加しないようにすることで、測定基準点における測定値のばらつきを防止することができる。
【０００９】
また、本発明の設計方法では、処方度数に基づいて決定される前記屈折面における遠用部及び近用部のｚ座標値に、Ｂｒ4＋Ｃｒ6＋Ｄｒ8＋Ｅｒ10（但し、ｒはｚ軸からの距離、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは定数）で表される平均度数最適化成分を付加することができる。Ａｒ3で表される被写界深度成分は、度数が一定の面（度数変化の無い面）に対して付加されることで目的とする被写界深度延長効果を安定して発揮する。このため被写界深度成分が付加される前の遠用部及び近用部に対して、平均度数最適化成分を付加し、遠用部及び近用部での度数変化を予め小さくしておくことが有効である。
【００１０】
本発明の累進屈折力レンズは、遠方視に対応する遠用部と、近方視に対応する近用部と、これら遠用部及び近用部の間に位置し面屈折力が累進的に変化する累進部と、が形成された屈折面を有する累進屈折力レンズであって、
レンズの幾何学中心を通る前後方向の軸をｚ軸、レンズの後方に向かう方向をｚ軸の正方向としたとき、処方度数に基づいて決定される前記屈折面における遠用部及び近用部のｚ座標値に、Ａｒ3（但し、ｒはｚ軸からの距離、Ａは定数）で表される被写界深度成分が付加されていることを特徴とする。本発明の累進屈折力レンズによれば、遠用視及び近用視における被写界深度が延長されて、元の焦点の前方又は後方にある対象物にも容易にピントを合わせることができる。また暗所では、短く（浅く）なる被写界深度（焦点深度）が延長されて、暗所でのコントラスト感度を向上可能である。
【００１１】
本発明の累進屈折力レンズでは、前記遠用部と近用部とに、それぞれ定数Ａの値が異なる前記被写界深度成分を付加させておくことができる。
【００１２】
累進屈折力レンズは、限られたレンズの面積のなかで遠用部、近用部及び累進部を配置するため、対象物を明瞭に視認できる明視領域は、遠・中・近のそれぞれにおいて広さが十分でなく、累進屈折力レンズでは非点収差をできるだけ抑えることが求められる。本発明の累進屈折力レンズでは、前記被写界深度成分が付加される屈折面がレンズの後面であって、前記遠用部に付加される前記被写界深度成分の定数Ａが負の値で、且つ前記近用部に付加される前記被写界深度成分の定数Ａが正の値で表される場合、遠用部と近用部の度数差を縮小させる方向に被写界深度成分が付加されるため、被写界深度延長効果とともに非点収差を軽減する効果を得ることができる。
【００１３】
また、本発明の累進屈折力レンズでは、前記被写界深度成分が付加される屈折面がレンズの後面であって、前記遠用部に付加される前記被写界深度成分の定数Ａが正の値で、且つ前記近用部に付加される前記被写界深度成分の定数Ａが負の値で表される場合、遠用部においてはレンズ縁部に向かって度数がマイナス方向に変化し、被写界深度が元の焦点位置より遠方に延長されて処方された遠用度数よりも遠方を明視することができる。近用部においてはレンズ縁部に向かって度数がプラス方向に変化し、被写界深度が元の焦点位置より近方に延長されて処方された近用度数よりも近方を明視することができる。即ち遠方及び近方に明視可能な領域を拡大させることができる。
【００１４】
また、本発明の累進屈折力レンズでは、前記定数Ａの絶対値が６．４０×１０-7〜２．４０×１０-5の範囲内となるように、前記定数Ａを設定することが好ましい。定数Ａが大きい程、被写界深度延長効果は大きくなるが、レンズの径方向に沿った度数変化も大きくなりレンズの中央部と周縁部とで大きな度数差が生じる。それらのバランスを考慮した範囲が、上記範囲である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は被写界深度成分が付加された単焦点レンズの全体の概略図、（ｂ）は同レンズの上半分を拡大した概略図である。
【図２】図１の単焦点レンズを説明するための図である。
【図３】（ａ）は通常の単焦点レンズによる光束の集束状態の模式図、（ｂ）は図１の単焦点レンズによる光束の集束状態の模式図である。
【図４】（ａ）は明所における通常の単焦点レンズの焦点深度、（ｂ）は暗所における通常の単焦点レンズの焦点深度、（ｃ）は暗所における図１の単焦点レンズの焦点深度について説明するための図である。
【図５】被写界深度成分が付加された単焦点レンズの効果を説明するための図である。
【図６】図５とは異なる効果の説明図である。
【図７】（ａ）は図１のレンズとは異なる方向に被写界深度成分が付加された単焦点レンズの全体の概略図、（ｂ）は同レンズの上半分を拡大した概略図である。
【図８】本発明の一実施形態の累進屈折力レンズを模式的に示した図である。
【図９】図８の累進屈折力レンズの設計方法における球面設計工程についての説明図である。
【図１０】図９に続く球面設計工程についての説明図である。
【図１１】同設計方法における非球面成分付加工程についての説明図である。
【図１２】図１１に続く非球面成分付加工程についての説明図である。
【図１３】（ａ）は比較例のレンズ６０の概略図、（ｂ）は実施例のレンズ６２の概略図、（ｃ）は実施例のレンズ６４の概略図である。
【図１４】実施例のレンズ６２及び比較例のレンズ６０の非点収差等高線図を示した図である。
【図１５】実施例のレンズ６４及び比較例のレンズ６０の度数分布図を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、レンズを用いた眼鏡を装用した装用者にとっての前後、左右、上下を、それぞれ、当該レンズにおける前後、左右、上下とする。
【００１７】
先ず単焦点レンズに被写界深度成分を付加した例について説明する。図１において、レンズ１は、装用者の視力を矯正するための単焦点レンズである。レンズ１は、後面２が式（ｉ）で定義される凹面とされ、前面３が式（ii）で定義される凸面とされている。なお、レンズ１の幾何学中心（後面２では基点Ｏ1、前面３では基点Ｏ2）を通る前後方向の軸をｚ軸とし、レンズ１の後方に向かう方向をｚ軸の正方向とする。ｚ軸はレンズ１の光軸に一致する。
【００１８】
ｚ＝ｒ2／（Ｒ1＋（Ｒ12−Ｋｒ2）1/2）＋Ａｒ3  …（ｉ）
ｚ＝ｒ2／（Ｒ2＋（Ｒ22−Ｋｒ2）1/2）  …（ii）
【００１９】
式（ｉ）、（ii）のｒはｚ軸からの距離である。すなわち、後面２では基点Ｏ1、前面３では基点Ｏ2を中心として、ｚ軸に直交する左右方向、上下方向の軸をそれぞれｘ軸、ｙ軸とする直交座標系を考えた場合、ｒ＝（ｘ2＋ｙ2）1/2である。Ｒ1、Ｒ2は面の頂点における曲率半径、Ｋは１、Ａは正の定数である。したがって、レンズ１の前面３は球面、後面２は非球面となる。なお、Ｒ1、Ｒ2は、処方度数（詳しくは、Ｓ度数、Ｃ度数、及び、乱視軸ＡＸ）によって決まる。レンズ１は、近視者のための遠用レンズであるため、Ｒ1＜Ｒ2である。
【００２０】
式（ｉ）に示すように、後面２は、処方度数に基づいて次の式（iii）で定義される屈折面のｚ座標値に、ｒの３次の項Ａｒ3が付加されている。
ｚ＝ｒ2／（Ｒ1＋（Ｒ12−Ｋｒ2）1/2）  …（iii）
【００２１】
項Ａｒ3は、被写界深度延長のために付加された被写界深度延長成分である。基点からの距離ｒの３次の冪関数に比例させて厚さを変化させた光学板に光を通すことにより、被写界深度を延長可能であることは、上記特許文献１に記載されている。レンズ１はこれを応用したものであり、処方度数に基づいて決定される屈折面（本例では、曲率半径Ｒ1の球面。以下、元の球面ともいい、図１の（ｂ）に符号Ｓで示す。）に、ｚ軸からの距離（すなわち、後面２では、図１に示すｚ軸と後面２との交点である基点Ｏ1からの距離）ｒの３次の冪関数に比例して厚さが変化する部分（被写界深度延長成分）を付加して後面２を形成したものである。上記式（ｉ）及び（iii）から、後面２は、曲率半径Ｒ1の球面と、Ａｒ3で表される非球面とを合成したものといえ、換言すれば、後面２は、図２に模式的に示すように、処方度数を実現するための度数成分と、被写界深度を延長するための被写界深度延長成分（非球面成分）とが合成されて形成されている。
【００２２】
定数Ａは、６．４０×１０-7〜２．４０×１０-5の範囲内から選択される。通常のサイズの眼鏡レンズ（直径５０〜８０ｍｍ）において定数Ａがこの範囲であれば、被写界深度延長効果（換言すれば焦点深度延長効果）が適度に得られ、かつ、レンズの中央部と周縁部との間で生じる度数差を抑制することができるからである。例えば、屈折率１．６０、Ｓ度数０．０ディオプタ（以降”Ｄ”とする場合がある）の単焦点レンズで試算すると、定数Ａが６．４０×１０-7の場合、眼球を６０度旋回させるとレンズ中心視よりも度数が０．１０Ｄ変化する。また２．４０×１０-5の場合、眼球を６０度旋回させるとレンズ中心視よりも度数が２．０Ｄ変化する。
【００２３】
本例では、Ａ＝７．６８×１０-6とされている。これは、図１の（ｂ）に示すように、Δを元の球面Ｓを基準とする半径ａでのｚ軸方向の高さ（すなわち、元の球面Ｓからの厚みの増加分）とすると、ａが２５ｍｍのとき、Δは１２０μｍとなる値である。なお、Ａ＝Δ／１０００／ａ3が成り立つ（但し、ａの単位：ｍｍ、Δの単位：μｍ）。ちなみに、ａが２５ｍｍ、Δが１０μｍのとき、Ａ＝６．４０×１０-7となり、ａが２５ｍｍ、Δが３７５μｍのとき、Ａ＝２．４０×１０-5となる。
【００２４】
次に、レンズ１の設計方法について説明する。
【００２５】
まず、処方度数に基づいてレンズ１の前面３の屈折面及び後面２の屈折面を決定する。この決定方法については、周知であるため、ここでは詳述しない。そして、決定した前面３の屈折面及び後面２の屈折面のいずれかのｚ座標値に、Ａｒ3（但し、ｒはｚ軸からの距離、Ａは定数）で表される被写界深度延長成分を付加する。
【００２６】
本例では、処方度数に基づいてレンズ１の前面３の屈折面及び後面２の屈折面を、それぞれ、上記式（ii）及び（iii）で表される球面として決定し、後面２の屈折面のｚ座標値に被写界深度延長成分Ａｒ3（但し、Ａ＝７．６８×１０-6）を付加した。
【００２７】
次に、被写界深度延長（焦点深度延長）の効果について説明する。尚、以下の説明ではレンズ後方において対象物の識別が可能な程度に光が集束する範囲を焦点深度とし、視認対象物が位置するレンズ前方においてピントが合って見える範囲を被写界深度としている。
【００２８】
図３の（ａ）は、処方度数に基づいて前面及び後面の屈折面が決定された通常のレンズ１０による光束２２の集束状態の模式図であり、レンズ１０に入射した光軸に平行な光束２２は、レンズ後方の焦点位置Ｐ3に集中的に集まるため、焦点位置Ｐ3では、信号強度が高く鮮明に対象物が見えるが、例えば位置Ｐ4のように焦点を少しずれた位置では、急激にぼやけて見えなくなる。すなわち、焦点深度（換言すれば、被写界深度）は浅い。なお、図の下部に示す点の集合は、それぞれ位置Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4、Ｐ5における光束２２の集束の具合を模式的に表したものである。
【００２９】
図３の（ｂ）は、レンズ１による光束２２の集束状態の模式図であり、レンズ１に入射した光軸に平行な光束２２は、焦点位置Ｐ3を含むある程度の範囲に分散して集まり、焦点深度は深くなる。したがって、焦点位置Ｐ3でも若干のボケは残るが、例えば位置Ｐ4のように焦点を少しずれた位置でも、中心部の信号強度がある程度高いため、対象物の識別が可能となる。なお、定数Ａを正の値とした場合、焦点深度は、元の焦点位置Ｐ3の後側（奥側）に延長される。
【００３０】
焦点深度延長の効果は、特に夜間など照度が低い暗所で大きい。以下、図４を用いて説明する。図４は、虹彩２１を含む眼球２０の状態を示したものである。なお、図４における符号Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3は、焦点深度の深さ（長さ）を表している。
【００３１】
図４の（ａ）は、昼間など照度が高い明所での状態を示したものであり、虹彩２１が閉じて、入射する光束２２が細くなるため、光が集中する範囲が長くなり、焦点深度Ｆ1が深く（長く）なる。したがって、比較的長い距離で焦点が合う。
【００３２】
図４の（ｂ）は、暗所での状態を示したものであり、虹彩２１が開いて、入射する光束２２が太くなるため、光が集中する範囲が短くなり、焦点深度Ｆ2が浅く（短く）なる。したがって、焦点の合う距離が短くなる。
【００３３】
図４の（ｃ）は、暗所でレンズ１を用いた状態を示したものであり、虹彩２１が開いて、入射する光束２２が太くなるが、焦点深度Ｆ3は深いため、比較的長い距離で焦点が合う。したがって、レンズ１によれば、特に暗所での対象物の識別が容易となる。
【００３４】
また、レンズ１のように、定数Ａが正の値である被写界深度成分が付加された場合には以下のような効果を有する。
被写界深度成分が付加されていない通常のレンズ１０にあっては、レンズ周縁部にまで均一な度数が設定されているため、図５（ａ）に示すようにレンズ前方の焦点の位置が２点鎖線Ｊで示すように球面状に設定される。このため、眼鏡装用者の正面に広がる平面状のスクリーン２５の中央にピントが合った状態ではスクリーン２５の周辺部の画像にまで焦点が届かず、眼鏡装用者は眼の調整力を使ってピント合せを行う必要がある。
これに対し被写界深度成分が付加された（詳しくは定数Ａが正の値とされた被写界深度成分が付加された）レンズ１では、レンズ周縁部に向かってマイナス方向に度数が変化するため、図５（ｂ）に示すようにレンズ周縁部にあっては被写界深度が元の焦点位置Ｊより遠方に延長される。同図においてハッチングで示した領域２６が被写界深度延長効果によりピントがあって見える領域である。このため眼鏡装用者は、視線を移動させるだけでスクリーン２５の中央から周辺部に亘る広い範囲でボケの少ない画像を得ることができる。
【００３５】
また、左右方向に移動している対象物を視認する場合、通常のレンズ１０では眼の調節力を使ってピントをシビアに合わせないと、図６（ａ）に示すようにボケが大きくなってしまうが、被写界深度成分が付加されたレンズ１では図６（ｂ）に示すように被写界深度延長効果により、ピントが合って見える範囲が広いため眼の調節がルーズであっても対象物を認識することができる。このように定数Ａが正の値である被写界深度成分が付加された場合にはピントが合って見える範囲が眼鏡装用者の左右方向若しくは上下方向に拡大されるため、移動する物体や背景の認識が容易となる。
【００３６】
上記レンズ１は近視者用の単焦点レンズ、即ち遠用レンズであったが、遠視者用の近用レンズに被写界深度延長成分Ａｒ3を付加することも可能である。図７に示すレンズ５はその例を示している。
【００３７】
レンズ５では、後面２が上記式（ｉ）、前面３が上記式（ii）で定義され、レンズの凹面（後面２）に被写界深度延長成分Ａｒ3が付加されているが、定数Ａは負の値とされている。また、Ｒ1＞Ｒ2である。
【００３８】
図７において、（ａ）はレンズの全体の概略図、（ｂ）は上半分を拡大した概略図を示す。図７の（ｂ）に示すように、レンズ５の場合、二点鎖線で示される元の球面Ｓから厚みが減少され、その厚みの減少量がレンズの縁に近い程大きくなる。
【００３９】
レンズ５は、定数Ａを負の値とする被写界深度延長成分が付加されたもので、元の球面Ｓからの高さが基点Ｏ1からの距離ｒの３次の冪関数に比例して減少する。このためレンズ周縁部に向かってプラス側に度数が変化し、被写界深度はレンズ１の場合とは逆に元の焦点位置より近方に延長される。この場合も被写界深度（焦点深度）の延長により、暗所でのコントラスト感度を向上させることができる。
【００４０】
これまで説明したレンズ１，５は、単焦点レンズに被写界深度延長成分を付加した例であったが、累進レンズに被写界深度延長成分を付加することも可能である。遠用部及び近用部に被写界深度延長成分を付加した場合には、上記単焦点レンズに被写界深度延長成分を付加した場合と同様の効果を、遠用部及び近用部においてそれぞれ得ることができる。
【００４１】
図８は、本発明の一実施形態の累進屈折力レンズ３０（以下、単にレンズ３０とする場合がある）を示した図である。このレンズ３０は眼鏡用フレームの形状に合わせてレンズの外形を加工する前の形状であり、正面視で円形状をなしている。レンズ３０の前面４２は球面で構成され、レンズ３０の後面４０に累進屈折面が形成されている。被写界深度を延長するための被写界深度延長成分はこの後面４０に付加されている。詳しくは、後面４０の周辺領域における遠用部３２ａと近用部３４ａとに被写界深度延長成分が付加されている。
【００４２】
同図において、レンズ３０の幾何学中心（後面２では基点Ｏ1、前面３では基点Ｏ2）を通る前後方向の軸をｚ軸とし、レンズ３０の後方に向かう方向をｚ軸の正方向とする。ｚ軸はレンズ３０の光軸に一致する。そしてｚ軸に直交する左右方向、上下方向の軸をそれぞれｘ軸、ｙ軸とする。
【００４３】
レンズ３０の後面４０には、レンズ上方に位置し、境界線Ｅ1，Ｅ2で区画された遠方視に対応する遠用部３２と、レンズ下方に位置し、境界線Ｋ1，Ｋ2で区画された近方視に対応する近用部３４と、遠用部３２と近用部３４の間に位置し面屈折力が累進的に変化する累進部３６と、が設けられている。
【００４４】
図８（ａ）において、Ｅ0は遠用部３２の下端に位置する遠用設計基準点で、本例では基点Ｏ1上に設定されている。また、Ｋ0は近用部３４の上端に位置する近用設計基準点で、基点Ｏ1を通り上下方向に延びる中心線（ｙ軸）上に設定されている。遠用設計基準点Ｅ0から近用設計基準点Ｋ0にかけては面屈折力が連続的に変化しており、この間の領域が累進部３６に相当する。遠用設計基準点Ｅ0と近用設計基準点Ｋ0との上下方向の距離Ｌが累進帯長である。
【００４５】
尚、本例では、近用設計基準点Ｋ0を基点Ｏ1を通る中心線（ｙ軸）上に設定しているが、輻輳を考慮して近用設計基準点Ｋ0を中心線よりも鼻側寄りに内寄せして設けることも可能である。
【００４６】
このレンズ３０における累進屈折面（レンズ後面）の設計方法（第１実施形態の設計方法）を図８〜図１２を用いて説明する。本例では、まず球面設計工程において、レンズ３０に設定した度数分布に基づいて、レンズ後面４０の各微小エリア毎に設定された度数に対応する微小円弧を求め、これら微小円弧を接続することで処方度数に基づいて決定される屈折面Ｓ（図８（ｂ）参照）を設定する。そして球面設計工程にて得られた屈折面Ｓに対し被写界深度を延長するための被写界深度延長成分（非球面成分）を付加する。以下、各工程について詳しく説明する。
【００４７】
＜球面設計工程＞
（ステップ１）
球面設計工程では、被写界深度延長成分が付与される前のレンズ後面４０の形状、即ち屈折面Ｓの形状を設定する。具体的には、図９（ａ）で示すように、遠用部３２を遠用設計基準点Ｅ0からそれぞれレンズ縁部に向かって斜め上方に延びる左右一対の遠用境界線Ｅ1，Ｅ2により区画し、遠用部３２の全域に亘って処方された遠用度数を設定する。
【００４８】
（ステップ２）
近用部３４は、近用設計基準点Ｋ0からレンズ縁部に向かって斜め下方に延びる左右一対の近用境界線Ｋ1，Ｋ2により区画する。詳しくは、図９（ａ）で示すように、近用境界線Ｋ1，Ｋ2を近用設計基準点Ｋ0から水平方向に近用幅Ｑだけ離間させた後、斜め下方に延びるように設定する。そして、近用設計基準点Ｋ0から下方に延びる中心線（ｙ軸）から水平方向に近用幅Ｑ（この例では３ｍｍ）以内を近用中心部４６とし、近用中心部４６の全域に亘って処方された近用度数を設定する。ここで近用度数とは、遠用度数に対し加入度数を加えたものである。
【００４９】
一方、近用部３４のうち近用中心部４６よりも左右方向外側の近用外側部４８には、近用中心部４６から左右方向外側に向かうにつれて、近用度数から遠用度数へ漸次変化するように度数を設定する。例えば、図９（ａ）で示すように、遠用度数を０ディオプタ（以降”Ｄ”とする場合がある）、加入度数を２．０Ｄ、近用度数を２．０Ｄとした場合、本例では中心線（ｙ軸）から６ｍｍ離れた位置では近用度数２．０Ｄに対し加入度数の半分を減じた度数１．０Ｄを設定し、更に中心線（ｙ軸）から９ｍｍ以上離れた領域では遠用度数と同じ値０Ｄを設定する。但し、左右方向外側への距離と設定する度数との関係はこの例に限定されるものではない。
【００５０】
尚、上記ステップ１、ステップ２では、乱視矯正のための処方が含まれていない場合を例に説明したが、乱視度数及び乱視軸が処方されている場合は、上記ステップ１、ステップ２において、レンズの各エリアに設定される遠用度数又は近用度数の値に、乱視矯正用に処方された乱視の度数成分を付加する。
【００５１】
（ステップ３）
次に、図９（ｂ）で示すように、遠用部３２と近用部３４との間に位置する中間部３８は、遠用境界線Ｅ1，Ｅ2にて遠用部３２と同じ度数となるよう、また近用境界線Ｋ1，Ｋ2にて近用部３４と同じ度数となるよう度数を設定する。これら境界線の間に位置する部分では上下方向にｓｉｎの２乗曲線（ｓｉｎ2θ）に基づいて度数を変化させる。これにより中間部３８における度数分布が得られる。
【００５２】
（ステップ４）
次に、レンズ３０の後面４０を分割した微小エリア毎に、上記ステップで設定された度数を得るために必要な微小円弧の頂点曲率半径Ｒ1（単位：ｍｍ）を、下記式（iv），式（ｖ）より求める。
Ｒ1＝（ｎ−１）／Ｋ×１０００・・・（iv）
Ｋ＝（−１）×（ＢＣ−Ｍ）／（１−（ＣＴ×ＢＣ／（ｎ×１０００）））・・・（ｖ）
ここで、ｎはレンズ素材の屈折率、Ｋは内面カーブ（曲率）、ＢＣはレンズ前面４２のベースカーブ、Ｍは上記ステップで求めた微小エリア毎に設定された度数、ＣＴはレンズ中心厚である。
【００５３】
得られた微小円弧を上下方向及び左右方向で接続することで、レンズ３０の後面４０の面形状（処方度数に基づいて決定された屈折面Ｓ）が生成される。例えば図１０で示すように得られた微小円弧を０．１ｍｍ間隔で中心線（ｙ軸）に沿って上下方向に接続する。乱視の処方がなされていない場合で説明すると、遠用設計基準点Ｅ0より上方では遠用度数より算出された曲率半径Ｒ1aの円弧が連続的に接続されている。また近用設計基準点Ｋ0より下方では近用度数より算出された曲率半径Ｒ1mの円弧が連続的に接続されている。遠用設計基準点Ｅ0から近用設計基準点Ｋ0に至る部分では曲率半径をＲ1b，Ｒ1c，Ｒ1d・・・と変化させながら微小円弧が連続的に接続され縦方向（上下方向）の面形状が生成される。
また同様に中心線（ｙ軸）から左右方向に０．１ｍｍ間隔で算出した微小円弧を接続することでレンズ３０の後面４０の横方向（左右方向）の面形状が生成される。
【００５４】
この時、後面４０（屈折面Ｓ）の微小エリアのｚ軸方向の座標（サグ値）は次の式（iii）により求められる。
ｚ＝ｒ2／（Ｒ1＋（Ｒ12−Ｋｒ2）1/2）  …（iii）
ここで、ｚは後面４０におけるサグ値（単位：ｍｍ）である。
式中のｒは基点Ｏ1を通るｚ軸からの距離（０〜外径／２、単位：ｍｍ）、
Ｒ1は後面４０の頂点曲率半径（単位：ｍｍ）、Ｋは円錐定数でここでは１である。
【００５５】
＜領域区画工程＞
（ステップ５）
次に、図１１で示すように、レンズ３０の後面４０を、レンズ中央に円形に設定されたレンズ中央領域としての球面設計領域４４と、球面設計領域４４よりも径方向外側に位置しレンズ端にまで至る周辺領域４５と、に区画する。
【００５６】
この球面設計領域４４は、累進部３６、遠用設計基準点Ｅ0、近用設計基準点Ｋ0を含むように設定され、遠用部３２の内側領域３２ｂ及び近用部３４の内側領域３４ｂが球面設計領域４４に含まれる。球面設計領域４４は、上記球面設計工程によって得られた面形状を有している。レンズ３０では、球面設計領域４４内の遠用部３２（３２ｂ）及び近用部３４（３４ｂ）に、遠用度数や近用度数の測定基準点（図示省略）が設けられる。
【００５７】
＜非球面成分付加工程＞
（ステップ６）
以降の工程では、球面設計領域４４よりも径方向外側にありレンズ端にまで至るレンズ３０の周辺領域４５に付加する非球面成分の付加量を決定する。先ず、図１１で示すように、遠用部３２の周辺領域３２ａの全域を第１非球面部５０とし、この第１非球面部５０に、Ａｒ3（但し、ｒはｚ軸からの距離、Ａは定数）で表される被写界深度延長成分を付加する。ここで定数Ａの値は適宜設定することが可能であるが、定数Ａの絶対値が６．４０×１０-7〜２．４０×１０-5の範囲内とすることが望ましい。
【００５８】
（ステップ７）
次に、近用部３４の周辺領域３４ａに、詳しくは、図１１で示すように、近用部３４の周辺領域３４ａの一部分（この例ではｙ軸上）に、第２非球面部５２を設定する。そしてこの第２非球面部５２にＡｒ3で表される被写界深度延長成分を付加する。ここで定数Ａの値は適宜設定することが可能である。上記の第１非球面部５０に設定した値と異なる値を採用することも可能であるが、その絶対値が６．４０×１０-7〜２．４０×１０-5の範囲内とすることが望ましい。
【００５９】
（ステップ８）
次に、遠用部３２における第１非球面部５０と、近用部３４における第２非球面部５２との間の周辺補間領域５４，５６についての非球面成分の付加量を、補間により導出する。例えば、周辺補間領域５６では、第１非球面部５０との境界において第１非球面部５０と同じ非球面成分の付加量となるよう、また第２非球面部５２との境界において第２非球面部５２と同じ非球面成分の付加量となるよう、第１非球面部５０との境界から第２非球面部５２との境界までを周方向（図１１の曲線ｗ1参照）に沿ってコサインカーブ（半波長分）にて滑らかに接続し（図１２参照）、周辺補間領域５６についての非球面付加量を導出する。他方の周辺補間領域３４についても同様の方法で非球面成分の付加量を導出する。このようにすることで、非球面成分付加工程では、周辺領域４５を構成する各領域５０，５２，５４，５６に非球面成分が付加される。
【００６０】
以上のような本実施形態の設計方法によれば、処方度数に基づいて決定される元の屈折面Ｓおける遠用部３２（詳しくは３２ａ）及び近用部３４（詳しくは３４ａ）のｚ座標値に、Ａｒ3（但し、ｒはｚ軸からの距離、Ａは定数）で表される被写界深度成分が付加された累進屈折力レンズを得ることができる。この設計方法により作成された累進屈折力レンズによれば、遠用視及び近用視における被写界深度が延長されて、元の焦点の前方又は後方にある対象物にも容易にピントを合わせることができる。また暗所では、短く（浅く）なる被写界深度（焦点深度）が延長されて、暗所でのコントラスト感度を向上可能である。
【００６１】
尚、遠用部３２及び近用部３４には、それぞれ定数Ａの値が異なる被写界深度成分を付加することができる。
【００６２】
また、本実施形態の設計方法では、レンズ後面４０を、遠用部３２の一部及び近用部３４の一部を含むレンズ中央領域４４と、レンズ中央領域４４よりも外側の周辺領域４５とに区画した後、周辺領域４５における遠用部３２ａ及び近用部３４ａにのみ被写界深度成分を付加することができる。被写界深度成分が付加された部位では径方向に沿って度数が変化するため、遠用度数や近用度数の測定基準点が設けられるレンズ中央領域４４については被写界深度成分を付加しないようにすることで、測定基準点における測定値のばらつきを防止することができる。
【００６３】
図１３では、本実施形態の設計方法で作成された累進屈折力レンズ６２，６４を比較例の累進屈折力レンズ６０とともに示している。同図において、レンズ６０（図１３（ａ）参照）は、上記の球面設計工程によって処方度数に基づいて決定された屈折面Ｓをレンズ後面４０の形状としたもので、被写界深度延長成分は付加されていない。一方レンズ６２、６４は屈折面Ｓにおける遠用部３２及び近用部３４に被写界深度成分が付加されている。これらレンズ６０，６２，６４にて、以下で示す緒元は共通である。
遠用度数（Ｄ）          ０．００
屈折率ｎ                １．６０
加入度数（Ｄ）          ２．００
累進帯長（ｍｍ）        １２
内寄せ量Ｈ（ｍｍ）      ２．５
レンズ外径（ｍｍ）      Φ５０
【００６４】
レンズ６２は、レンズ後面４０の遠用部３２（詳しくは遠用部の周辺領域３２ａ）に定数Ａが負の値（具体的には−７．６８×１０-6）の被写界深度延長成分が付加され、近用部３４（詳しくは近用部の周辺領域３４ａ）に定数Ａが正の値（具体的には７．６８×１０-6）の被写界深度延長成分が付加されており、それぞれ定数Ａの絶対値を６．４０×１０-7〜２．４０×１０-5の範囲内で設定した例である。レンズ６２では、図１３（ｂ）に示すように２点鎖線で示す処方度数に基づいて決定される屈折面Ｓに比べて遠用部３２の厚みが薄く、近用部３４の厚みが厚くなっている。
【００６５】
図１４（ａ）及び（ｂ）は、レンズ６０及びレンズ６２についての非点収差等高線図で、収差量０．５Ｄのステップ幅で等高線が表されている。尚、この図１４（後に示す図１５も同様）において図中点線で示されているのは５ｍｍピッチの格子である。これらの非点収差等高線図を比較すると、図１４（ａ）で示すレンズ６０においてレンズ下方（近用部の側方）に現れていた非点収差の大きい領域が、図１４（ｂ）で示すレンズ６２では縮小されており、レンズ６２では遠用部から近用部にかけて０．５Ｄ以下の低収差領域（明視領域）がレンズ６０よりも広くなっている。
このように、遠用部３２に付加される被写界深度成分の定数Ａが負の値で、且つ近用部３４に付加される被写界深度成分の定数Ａが正の値で表されるレンズ６２にあっては、遠用部３２と近用部３４の度数差を縮小させる方向に被写界深度成分が付加されるため、被写界深度延長効果とともに非点収差を軽減する効果を得ることができる。
【００６６】
一方、レンズ６４は、図１３（ｃ）に示すように、後面４０の遠用部３２（詳しくは遠用部の周辺領域３２ａ）に定数Ａが正の値（具体的には７．６８×１０-6）の被写界深度延長成分が付加され、近用部３４（詳しくは近用部の周辺領域３４ａ）に定数Ａが負の値（具体的には−７．６８×１０-6）の被写界深度延長成分が付加されており、それぞれ定数Ａの絶対値を６．４０×１０-7〜２．４０×１０-5の範囲内で設定した例である。レンズ６４では、２点鎖線で示す屈折面Ｓに比べて遠用部３２の厚みが厚く、近用部３４の厚みが薄くなっている。
【００６７】
図１５（ａ）及び（ｂ）は、レンズ６０及びレンズ６４についての度数分布図で、０．２５Ｄのステップ幅で等高線が表されている。図１５（ｂ）に示すレンズ６４の度数分布図をみると、遠用部３２においてはレンズ縁部（レンズの上方）に向かって度数がマイナス方向に変化し、上縁での度数は処方された遠用度数０Ｄよりも更に小さく（マイナス側）なっている。近用部３４においてはレンズ縁部（レンズの下方）に向かって度数がプラス方向に変化し、下縁での度数は処方された近用度数（加入度数）２．０Ｄよりも更に大きく（プラス側）なっている。
【００６８】
このように、遠用部３２に付加される被写界深度成分の定数Ａが正の値で、且つ近用部３４に付加される被写界深度成分の定数Ａが負の値で表されるレンズ６４にあっては、遠用部３２においてレンズ縁部に向かって度数がマイナス方向に変化し、被写界深度が元の焦点位置より遠方に延長され、処方された遠用度数よりも遠方を明視することができる。また近用部３４においてはレンズ縁部に向かって度数がプラス方向に変化し、被写界深度が元の焦点位置より近方に延長され、処方された近用度数よりも近方を明視することができる。即ち、遠方及び近方に明視可能な領域を拡大させることができる。
【００６９】
次に、本発明の他の実施形態の設計方法（第２実施形態の設計方法）について説明する。この設計方法では、レンズ後面４０の遠用部３２及び近用部３４に平均度数最適化成分を付加させる。
遠用部領域及び近用部領域の度数は、本来的にはそれぞれ一定であることが望ましい。Ａｒ3で表される被写界深度延長成分は、度数が一定の面（度数変化の無い面）に対して付加されることで目的とする被写界深度延長効果を安定して発揮する。しかしながら実際に設計されたレンズにおいては、レンズ周辺部に近づくにつれ、度数がプラス側やマイナス側に変化してしまう場合もある（図１５（ａ）の度数分布図においてもそのような傾向が認められる）。このような場合には、被写界深度延長成分が付加される前の遠用部３２及び近用部３４に対して、平均度数最適化成分としての非球面成分を付加し、遠用部及び近用部での度数変化を小さくしておくことが望ましい。
【００７０】
この例では、前述の第１実施形態の設計方法における非球面成分付加工程を、平均度数最適化成分を付加するための第１の非球面成分付加工程と、被写界深度成分を付加するための第２の非球面成分付加工程と、に分割し、先ず第１の非球面成分付加工程において遠用部及び近用部での度数変化を抑える平均度数最適化成分を付与した後、第２の非球面成分付加工程において被写界深度延長成分を付与する。
【００７１】
第１の非球面成分付加工程では、先ず球面設計領域４４よりも径方向外側にある遠用部としての第１非球面部５０（図１１参照）に付加する平均度数最適化成分δ1を決定する。平均度数最適化成分δ1は、下記非球面の式（vi）の第２項以降、具体的にはＢｒ4＋Ｃｒ6＋Ｄｒ8＋Ｅｒ10で表される。
ｚ＝ｒ2／（Ｒ1＋（Ｒ12−Ｋｒ2）1/2）＋Ｂｒ4＋Ｃｒ6＋Ｄｒ8＋Ｅｒ10  …（vi）
ここで、ｚは後面４０におけるサグ値、ｒはｚ軸からの距離、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは定数（非球面係数）である。
【００７２】
処方された遠用度数に基づいて設定される平均度数最適化成分δ1は、処方された遠用度数から算出した頂点曲率半径Ｒを代入した式（vi）を用いて、光線追跡によるシミュレーションを行い、度数（詳しくはメリジオナル方向の屈折力とサジタル方向の屈折力との平均である平均度数）の変化を抑制するのに最適な非球面係数Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを求め、これら非球面係数から平均度数最適化成分δ1を得ることができる。
【００７３】
次に、球面設計領域４４よりも径方向外側にある近用部としての第２非球面部５２（図１１参照）に付加する平均度数最適化成分δ2を決定する。その求め方は平均度数最適化成分δ1の場合と同様である。
【００７４】
次に、遠用部３２における第１非球面部５０と、近用部３４における第２非球面部５２との間の周辺補間領域５４，５６についての非球面成分の付加量を、補間により導出する。例えば、周辺補間領域５６では、第１非球面部５０との境界において第１非球面部５０と同じ非球面成分の付加量となるよう、また第２非球面部５２との境界において第２非球面部５２と同じ非球面成分の付加量となるよう、第１非球面部５０との境界から第２非球面部５２との境界までを周方向（図１１の曲線ｗ1参照）に沿ってコサインカーブ（半波長分）にて滑らかに接続し（図１２参照）、周辺補間領域５６についての非球面付加量を導出する。他方の周辺補間領域３４についても同様の方法で非球面成分の付加量を導出する。このようにすることで、第１の非球面成分付加工程では、周辺領域４５を構成する各領域５０，５２，５４，５６に非球面成分が付加される。
尚、この後行なわれる第２の非球面成分付加工程の内容は、前述の設計方法における非球面成分付加工程と同様である。
【００７５】
この例においては、処方度数に基づいて決定される屈折面Ｓ（図８参照）における遠用部３２（詳しくは３２ａ）に平均度数最適化成分δ1が含まれ、近用部３４（詳しくは３４ａ）に平均度数最適化成分δ2が含まれる。このため、遠用部３２及び近用部３４における度数変化を抑えた状態で、被写界深度成分Ａｒ3が付加されるため、目的とする被写界深度延長効果を安定して発揮することができる。
【００７６】
以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまでも一例示である。遠用部及び近用部に付加される被写界深度成分の値は上記の例に限定されるものではない。また本実施形態では遠用部及び近用部にのみ被写界深度延長成分を付加しているが、場合によっては遠用部と近用部と累進部を含む屈折面の全体に被写界深度延長成分を付加することも可能である等、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において様々変更を加えた形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００７７】
３０，６２，６４  累進屈折力レンズ
３２  遠用部
３４  近用部
３６  累進部
４０  後面
４４  球面設計領域（レンズ中央領域）
４５  周辺領域
Ｓ  屈折面
【図１】
2018084788.tif 000003
【図２】
2018084788.tif 000004
【図３】
2018084788.tif 000005
【図４】
2018084788.tif 000006
【図５】
2018084788.tif 000007
【図６】
2018084788.tif 000008
【図７】
2018084788.tif 000009
【図８】
2018084788.tif 000010
【図９】
2018084788.tif 000011
【図１０】
2018084788.tif 000012
【図１１】
2018084788.tif 000013
【図１２】
2018084788.tif 000014
【図１３】
2018084788.tif 000015
【図１４】
2018084788.tif 000016
【図１５】
2018084788.tif 000017