(57)【要約】【課題】マイクロプリズムアレイを用いて薄くて軽量の眼鏡用単焦点レンズおよび、歪の無い眼鏡用累進焦点レンズを得る。また、マイクロプリズムアレイ特有の収差および迷光を低減するコーティングを施すことにより、装用時にぎらつきを感じにくい、外観のよい眼鏡用光学レンズを得る。【解決手段】内面あるいは外面に人間の眼の解像度相当、あるいはそれ以上の微細さでマイクロプリズムを集積的に配置し、部位によりそのマイクロレンズによる屈折力を変化させたことを特徴とする眼鏡用レンズとし、波長400〜430ｎｍ付近および555〜600ｎｍ付近の帯域の可視光の透過率を下げる多層膜コーティングを施したことを特徴とする。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面あるいは外面に人間の眼の解像度相当、あるいはそれ以上の微細さでマイクロプリズムを集積的に配置し、部位によりそのマイクロレンズによる屈折力を変化させたことを特徴とする眼鏡用レンズ。
【請求項２】
波長400〜430ｎｍ付近および555〜600ｎｍ付近の帯域の可視光の透過率を下げる多層膜コーティングを施したことを特徴とする請求項1記載の眼鏡用レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単焦点および累進焦点を持つ眼鏡用レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、眼鏡用のレンズは、レンズの内面と外面のカーブ差により度数が形成されている。特殊なレンズ、例えば累進焦点レンズは一方あるいは両面を、非球面あるいは球面として表面と裏面のカーブ差を以って累進部の屈折力を形成している。その累進部を形成するために、累進部の左右に度数測定の出来ない歪んだ領域が出来る。特に、累進部の加入度数が大きくなると歪が大きくなる傾向にあり、首を左右に振ると景色が揺れるようにも見え、装用者にとってはこれが不快であっても、累進焦点レンズを使う場合、装用者はその歪に慣れなければならない。近年の累進焦点レンズはこの歪を感じにくくするために様々な設計上の工夫を行っているが、表面と裏面の二つのカーブ差で屈折度を得ている累進焦点レンズにおいては、その歪を無くすことは出来ない。
【０００３】
従来技術としては、特許文献１『ＭＵＬＴＩＰＬＥ  ＦＯＣＡＬ  ＬＥＮＧＴＨ  ＬＥＮＳ』のように、フレネルレンズにおいて、隣り合うプリズムの屈折力を変えて、複数の焦点位置を得ようとするものもあるが、このような同心円上のプリズムの屈折率を交互に変えて形成する方法では、1焦点単位での光の屈折経路に間隔があることから、光学レンズとして高い解像度を得ることは難しい。
【特許文献１】米国特許第３，００４，４７０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
表面と裏面の二つのカーブ差で屈折度を得ている従来の眼鏡レンズにおいては、高い度数差を設けると、レンズの周辺、ないしは中央部での厚みが大きくなり、レンズの重量が増大してしまう。高い屈折率のレンズ素材を選択することである程度は軽減できるが、総じて屈折率が高いレンズ素材ほど色分散が大きくなる傾向にあり、色のにじみを感じやすくなる欠点が出ることもある。
【０００５】
近年の眼鏡用レンズの主素材はＣＲ３９と呼ばれるプラスチック系の素材が使われることが多いが、この素材を用いて、マイクロレンズアレイと同様の生産方法でマイクロプリズムアレイを成型する場合、まず金型を製作しそこに射出成型や熱重合後に徐冷し形成する方法等が考えられる。この場合、素材の粘度等の諸条件により、型の隅々まで素材が十分充填されない場合が発生し、特にプリズムのエッジの部分は、ごく微細に欠落するかあるいは丸く形成される。さらに、微細なプリズムを並べるに当たっては隣あうプリズム同士では高さの差が出来、プリズムの基底が隣のプリズムの頂点より突出する。このような部位に外光が入光した場合、それは反射光や迷光となり、装用時の不快感の原因となる恐れがあることから、これを装用者に感じにくくする処理を必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、眼鏡レンズの表面あるいは裏面に微細加工により成型した多数のセル化したマイクロプリズムを集積的にアレイ状に並べ、マイクロプリズムアレイとして眼鏡用レンズを成型することにより、課題を解決する。
【０００７】
本発明の請求項１に記載された発明は、眼鏡用レンズにおいて、内面あるいは外面に人間の眼の解像度相当、あるいはそれ以上の微細さでマイクロプリズムを集積的に配置し、部位によりそのマイクロレンズによる屈折力を変化させることで、歪の無い、眼鏡用レンズを得るものとする。
【０００８】
本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１の眼鏡用レンズにおいて、マイクロプリズムで発生する収差や迷光などの不快な波長の光を、多層コーティングにより光の透過帯域を制御するもので、波長400〜430ｎｍ付近および555〜600ｎｍ付近の帯域の可視光の透過率を下げる多層膜コーティングを施したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
マイクロプリズムをメニスカスレンズ等の光学レンズの内面、外面にカーブを持つレンズ状の素材の上に集積的に配置することにより、眼鏡用光学レンズとしての機能を達成する。このようにして形成した眼鏡用単焦点レンズの製作においては、表面あるいは裏面に、プリズムの屈折により光を一つの焦点位置に集め、また、累進焦点眼鏡レンズ製作においては、部位により異なる屈折力を持つマイクロプリズムを集積的に配置し、眼鏡用レンズを、成型、製作し、眼鏡として使用出来る、単焦点レンズおよび歪の無い眼鏡用累進焦点レンズを得る。その上で、特定波長のみを透過するコーティングを施すことにより、眼鏡レンズとしての機能を達成する。
【００１０】
従来、眼鏡レンズでは外面カーブと内面カーブの差により度数を得ていたが、この方法によれば、各微小なマイクロプリズムによって眼鏡レンズと等しい屈折力を生成するため、従来の眼鏡レンズのように、凹レンズにおいての周辺厚、凸レンズにおいての中心厚が増大することもなく、軽量の眼鏡用レンズが出来る。マイクロプリズムアレイを眼鏡用レンズに用い製作することにより、従来、薄型レンズを製作する為には、素材の屈折率を上げるしかなかったものが、低屈折率の素材であっても、マイクロプリズムの屈折力を成型段階で調整することにより、眼鏡用として凹凸ともに薄いレンズを製作することが可能となる。
【００１１】
また、外面、内面の研磨によらずに屈折力を形成できることから、部位により異なる屈折力を持つマイクロレンズを任意に配置することが可能となり、従来のような内外面カーブ差により発生する歪の無い眼鏡用多焦点レンズをも製作することが出来る。また、従来の研磨方法では歪が大きくなり過ぎて実用に耐えない位の度数差を、マイクロプリズムを用いると、歪も無く任意に設定することが可能となる。このようにマイクロプリズムで形成された眼鏡用レンズは、プリズムによる形成であるが故にそのプリズムセル間の境界面で反射や迷光が発生するが、これをコートにより分光透過率をコントロールし抑制することによりこの問題は解決する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１にこのマイクロプリズムアレイを拡大した摸式図を表す。同時にマイクロプリズムアレイ化することで発生する、従来レンズでは発生していなかった新たな課題を解決する。さらに、従来のフレネルレンズでは形成出来なかった、同心円上ではなく局所的な屈折力変化を作る。
【００１３】
人間の眼の網膜にある錐体の直径は約4.5μｍから約5.4μｍと推計されており、２点から発した光が網膜上に結像した時、この距離以上離れていなければそれを２点として識別することは出来ない。また、視力の標準値である1.0は、５メートル離れた位置から直径が7.5ｍｍ、すきまが直径の５分の１、すなわち1.5ｍｍの環の切れ目が識別出来たら視力1.0としている。この時、５ｍの距離に対して、1.5ｍｍの幅がつくる角度すなわち視角はちょうど1分、つまり1/60度となっており、このため、標準視力の眼で２点を弁別するためには、２点と眼を結ぶ角度つまり視角は1分以上必要となり、明視の距離の30ｃｍ付近では，視角が1分になる２点間の距離は約0.09mmすなわち約90μｍとなる。
【００１４】
さらに、人間の眼の調節力は年齢により変化するが、１０代においては近点位置は概ね眼前10ｃｍ前後であり、この近点付近での視角が1分となる２点間の距離は約0.03ｍｍすなわち約30μｍである。これを印刷物の解像度に換算すると約870ＤＰＩであり、近点で目をこらして見ても、肉眼においてこれ以上の解像度の微細な２点の差を識別することは出来ない。
【００１５】
眼鏡において装用時の眼と眼鏡用レンズの距離すなわち頂間距離はおおよそ12ｍｍである。眼前12ｍｍのこの距離において視角が1分となる２点間の距離は、約0.0035ｍｍ、すなわち約3.5μｍとなり、これは錐体の直径より小さくなる。しかし、装用時の眼鏡レンズは人間の眼の近点より内側にあり、そのレンズ面上の２点を識別するわけではなく、また一つのプリズムセルで一つの点からの光のみを透過させる目的で形成するものではないことから、実用上はここまで微細なプリズムセルを形成する必要は無い。
【００１６】
レンズの解像度としては、一般的な“MTF”(Modulation Transfer Function)のテスト、50本／ｍｍすなわち1ｍｍの間に10μｍの線を等間隔で５０本引いたものを分解する能力に対応する微細さであれば実用上は問題は無いと考えられ、眼鏡用レンズで実用的な範囲で必要なマイクロプリズムアレイの各プリズムセルの１辺の大きさは、概ね5μｍから30μｍの範囲であり、また、場合により一つのプリズムセルの一辺が90μｍ以上であっても眼鏡レンズとしては使用出来る範囲にある。現在のナノテクノロジーの微細加工技術においては、加工技術の進歩により、直径数μｍから数百μｍの範囲のマイクロレンズが製作可能であり、このような人間の眼の解像度に近い微細さに対応する高密度で微細なマイクロレンズあるいはマイクロプリズムを形成することが出来る。
【００１７】
しかし、現在の生産技術では微細セル化したマイクロプリズムの個々の屈折力を精密にコントロールするためにはより高い技術が要求される。この問題の解決は、従来技術との組み合わせ、即ち、マイクロレンズの並ぶ面とは異なるレンズ面、すなわち内面あるいは外面の片面を研磨しカーブ差をつけることにより解決する。
【００１８】
このように、人間の視細胞の弁別能力に近い解像度で、高密度のマイクロプリズムアレイを製作し、眼鏡レンズとして用いると、解像度等の劣化の少ない眼鏡用レンズが得られる。さらに、マイクロプリズムアレイ上の各プリズムセルの屈折力は部位により任意に設定することが出来ることから、単焦点眼鏡レンズのみならず、複数の焦点距離を持つ多焦点レンズを、一枚の眼鏡レンズとして成型することが出来る。また、このマイクロプリズムアレイを用いた多焦点レンズは、無数の微細なプリズムが並んだ形で形成されることから、装用者以外から外観からは度数の変化は判り難く、所謂、境目の無い多焦点レンズとなる。
【００１９】
従来の累進多焦点眼鏡レンズでは遠距離用、中距離用、近距離用といった目的距離に応じて度数を生成するため、表面および裏面に複雑な研磨を行っているが、それでも、部分的に強い加入度数を形成しようとすると、歪も大きなものとなった。しかし、マイクロプリズムアレイで眼鏡レンズを形成した場合、部分的に屈折力の強いプリズムを形成するだけでよく、従来の累進多焦点レンズで考えられなかったような、大きな度数差を一枚のレンズの中に形成することが出来る。
【００２０】
マイクロプリズムアレイで眼鏡レンズを形成すると、各プリズムセルとプリズムセルの間には境界線が出来、また隣り合うプリズム間では微妙な高低差が出来る。図２にマイクロプリズムアレイの断面における各プリズムセル同士の境界面を模式的に表す。この境界面では反射が起こると同時に、迷光が発生し、結果としてレンズを通して見る像を不鮮明にさせる原因となる。従って、マイクロプリズムアレイの形成においてはこの境界面で発生する光学的影響を最小限にとどめるようなアレイの設計を行うと同時に、この反射や迷光を装用者に強く感じさせないためのコーティング処理が必要となる。
【００２１】
マイクロプリズムアレイのコーティングにおいては、まず連続するプリズムセルを埋めてしまうような厚みのコート層を乗せる事は出来ない。各プリズムセル間の段差は個々のセルの大きさに拠るが、概ね1μｍ以下になることから、多層化してもコート層の厚みは300ｎｍ程度まででなければならない。従って、３層から４層程度迄の多層コートにより、反射光や迷光を抑えるようなコート設計を行う。
【００２２】
装用者が反射光や迷光として刺激を感じやすい光は、可視光の中でも短波長側の帯域と比視感度の高い帯域の光であり、コート設計はこの二つの帯域の光をコートにより透過率を下げる。具体的には波長400〜430ｎｍ付近の可視光および、555ｎｍから600ｎｍ付近の帯域の可視光の透過率を下げるようなコートを行う。図３にそのコートによる分光透過率の制御による分光透過率曲線グラフの例を示す。
【実施例】
【００２３】
眼鏡レンズをマイクロプリズムアレイとして形成する場合、プリズムアレイがレンズの中に占める領域および位置は二種類あり、一つはレンズ面の全面にマイクロプリズムアレイを配置する方法、一つは部分的に配置する方法である。例えば、眼鏡用遠近両用レンズにおいて、遠方には矯正度数を必要としない場合、マイクロプリズムアレイはレンズの下半分、すなわち近方用の領域のみに形成し、遠方、近方ともに矯正の為の度数を必要とする場合はレンズ全面にマイクロプリズムを配置、形成する。
【００２４】
眼鏡用レンズをマイクロプリズムアレイ化することにより、任意の位置に任意の屈折力を歪無く設定することが可能となることから、従来の研磨方法では歪が大きくなり過ぎて使用に耐えないような部位によると屈折度数差であっても、装用感を損なわずに形成することが出来る。図４に極端な度数差を持たせて多焦点レンズを形成した場合の例を示す。
【００２５】
さらに、眼鏡用レンズにおいてマイクロプリズムアレイを形成する手段は二種類あり、一つは矩形のプリズムセルを碁盤の目状に隙間無く配列していく方法、もう一つは眼鏡レンズの任意の中心点あるいは幾何学的中心点より描かれる無数の放射線と、無数の同心円で囲まれる扇型の領域をマイクロプリズムの1セルとする方法である。このように矩形あるいは扇形にプリズムセルを形成することにより、同一同心円上にあるプリズムセルであっても屈折力を変化させることが可能であり、従来のフレネルレンズのように、同一同心円上のプリズムが同じ屈折力を持つのではなく、同一同心円上であっても部位により屈折力を変化させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】マイクロプリズムアレイを拡大した摸式図を示す。
【図２】マイクロプリズムアレイの断面における各プリズムセル同士の境界面を模式的に示す。
【図３】コートによる分光透過率の制御による分光透過率曲線グラフの例を示す。
【図４】極端な度数差を持たせて多焦点レンズを形成した場合の例を示す。
【図３】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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