(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側、内側の一対の屈折面を有し、頂点屈折力SPH[単位:Dptr]が負であり、少なくとも一方の屈折面が非球面である眼鏡レンズにおいて、
レンズ素材の屈折率をｎ、前記レンズの光軸から距離ｈ[単位:mm]の位置における前記外側屈折面と光軸を含む平面との交線の曲率をＣ1(h)[単位:1/m]、同様に前記内側屈折面との交線の曲率をＣ2(h)[単位:1/m]、前記外側屈折面の近似球面曲率をＣs1(h)[単位:1/m]としたときに、
０．３×SPH＋４．０＜(ｎ−１)×Ｃs1(25)  …(１)
を満たし、少なくとも０＜ｈ＜２５のいずれかの位置において、
Ｃ1(h)−Ｃ2(h)＜Ｃ1(0)−Ｃ2(0)  …(２)
を満たすことを特徴とする眼鏡レンズ。
【請求項２】
前記外側屈折面が非球面、前記内側屈折面が球面またはトーリック面であり、ｈ＞０のいずれか位置において、
Ｃ1(h)＜Ｃ1(0)  …(３)
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の眼鏡レンズ。
【請求項３】
前記外側屈折面が球面またはトーリック面、前記内側屈折面が非球面であり、０＜ｈ＜２５のいずれかの位置において、
Ｃ2(h)＞Ｃ2(0)  …(４)
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の眼鏡レンズ。
【請求項４】
前記非球面は光軸回りに回転対称な面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】
ｈ＞２５のいずれかの位置において、
Ｃ2(h)＜Ｃ2(0)  …(５)
を満たす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】
ｈ＞２５のいずれかの位置において、
Ｃ2(h)＜０  …(６)
を満たすことを特徴とする請求項５に記載の眼鏡レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、視力補正用眼鏡レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、従来の眼鏡レンズの一例を示すレンズ断面図である。この眼鏡レンズ１は、外側屈折面２、内側屈折面３が共に球面で構成される球面レンズである。この眼鏡レンズ１は、レンズ中心で所望の頂点屈折力が得られ、有効視野内で像面湾曲と非点収差とができる限り小さくなるように各面の曲率が定められている。具体的な構成は以下の表１に示される。
【０００３】
【表１】
頂点屈折力        SPH    −６．００[Dptr]
外側屈折面曲率    Ｃ1      ４．４４[1/m]
内側屈折面曲率    Ｃ2    １６．４６[1/m]
中心厚            Ｔ       ２．００[mm]
屈折率            ｎ       １．５０
外径              φ     ７０．００[mm]
【０００４】
表１の構成による眼鏡レンズ１の収差は図１７に示される。図１７(Ａ)の破線はメリディオナルの屈折力の近軸屈折力からの差、実線はサジタルの屈折力の近軸屈折力からの差を示しており、これらの平均が像面湾曲、差が非点収差となる。図１７(Ｂ)は、歪曲収差を示す。歪曲収差は、屈折面のカーブを深くすることにより、すなわち、両屈折面のカーブがきつくなるようにすれば低減されることが知られているが、カーブを深くすると像面湾曲が許容レベルを越えて大きくなる。球面の眼鏡レンズ１は、像面湾曲と非点収差の補正に主眼をおいて設計されており、歪曲収差は残存したままであった。
【０００５】
特開平２−２８９８１８号公報には、上述した球面レンズよりレンズ厚、重量を低減する目的で、一方の屈折面を回転対称な非球面とした眼鏡レンズが開示されている。図１８は、上記公報に開示されるタイプの眼鏡レンズの一例である。
この例の眼鏡レンズ１ａは、外側屈折面２ａが非球面、内側屈折面３ａが球面で構成される。外側屈折面２ａの曲率Ｃ1を中心から周辺にかけて徐々に増加させることにより、レンズ厚を球面レンズの場合より薄くしつつ、像面湾曲、非点収差を補正している。このレンズの具体的な構成は以下の表２に示される。
【０００６】
【表２】
頂点屈折力        SPH    −６．００[Dptr]
外側屈折面曲率    Ｃ1      ２．００[1/m]
内側屈折面曲率    Ｃ2    １４．００[1/m]
中心厚            Ｔ       ２．００[mm]
屈折率            ｎ       １．５０
外径              φ     ７０．００[mm]
【０００７】
表２の構成による眼鏡レンズ１ａの収差は図１９に示される。また、外側屈折面２ａの曲率Ｃ1の変化は図２０に示される。外側屈折面２ａは、近軸球面に対して光軸からの距離が離れるにしたがってカーブがきつくなる非球面である。これにより周辺部のレンズ厚を球面の場合より薄くすることができる。ただし、図１９に示されるように、非球面を利用した場合には、歪曲収差は球面のレンズより大きく発生する。
【０００８】
眼鏡レンズの光学設計においては、通常ある標準的な装用状態を想定して収差が補正されているが、実際に眼鏡を顔にかけた場合には設計時に想定していた装用状態からずれる場合があることは容易に想像できる。したがって、標準的な装用状態からずれた際の性能が、標準的な装用状態における性能から大きくずれない方が望ましい。眼鏡の装用状態のズレとしては、図２１(Ａ)に示す光軸方向に沿った前後移動、(Ｂ)に示す光軸と垂直な方向への上下移動、(Ｃ)に示す傾きが考えられる。
【０００９】
以下の表３は、従来の眼鏡レンズ１、１ａの視角３０゜での前後移動、上下移動、傾きの単位変化当たりの性能変化の感度を示す。
【００１０】
【表３】
0004036921.tif 000002
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の眼鏡レンズ１あるいは１ａでは、歪曲収差が残存しているために視野の周辺部で物体が歪んで見えるという問題、および、装用状態のズレに対する性能の変化が大きいという問題がある。
【００１２】
この発明は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、像面湾曲、非点収差、歪曲収差を共に抑えつつ、装用状態のズレに対する性能の変化が小さい眼鏡レンズを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる眼鏡レンズは、上記の目的を達成させるため、外側、内側の一対の屈折面を有し、頂点屈折力SPH[単位:Dptr]が負であり、少なくとも一方の屈折面が非球面である眼鏡レンズにおいて、レンズ素材の屈折率をｎ、レンズの光軸から距離ｈ[単位:mm]の位置における外側屈折面と光軸を含む平面との交線の曲率をＣ1(h)[単位:1/m]、同様に内側屈折面との交線の曲率をＣ2(h)[単位:1/m]、外側屈折面の近似球面曲率をＣs1(h)[単位:1/m]としたときに、
０．３×SPH＋４．０＜(ｎ−１)×Ｃs1(25)  …(１)
を満たし、少なくとも０＜ｈ＜２５のいずれかの位置において、
Ｃ1(h)−Ｃ2(h)＜Ｃ1(0)−Ｃ2(0)  …(２)
を満たすことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる眼鏡レンズの実施形態を説明する。実施形態の眼鏡レンズは、外側、内側の一対の屈折面を有し、頂点屈折力SPH[単位:Dptr]が負であり、一方、あるいは両方の屈折面が非球面である。また、レンズ素材の屈折率をｎ、レンズの光軸から距離ｈ[単位:mm]の位置における外側屈折面と光軸を含む平面との交線の曲率をＣ1(h)[単位:1/m]、同様に内側屈折面との交線の曲率をＣ2(h)[単位:1/m]、外側屈折面の近似球面曲率をＣs1(h)[単位:1/m]としたときに、    ０．３×SPH＋４．０＜(ｎ−１)×Ｃs1(25)  …(１)を満たし、少なくとも０＜ｈ＜２５のいずれかの位置において、Ｃ1(h)−Ｃ2(h)＜Ｃ1(0)−Ｃ2(0)  …(２)を満たす。なお、近似球面曲率Ｃs1(h)は、光軸上で外側屈折面に接すると共に、光軸からの距離ｈで外側屈折面と交差する球面の曲率として定義される。
【００１５】
条件(１)を満たす程度に屈折面のカーブを深くすることにより歪曲収差を補正し、条件(２)を満たすような曲率の関係を有する非球面を導入することにより、像面湾曲、非点収差の発生を抑えている。また、屈折面のカーブが深くなると、視角の変化に伴う光線の眼鏡レンズへの入射角度の変化が小さくなるため、眼鏡が標準的な装用状態からずれた場合にも、性能の変化を小さく抑えることができる。
【００１６】
さらに、外側屈折面が非球面、内側屈折面が球面またはトーリック面の場合には、ｈ＞０のいずれかの位置において、
Ｃ1(h)＜Ｃ1(0)  …(３)
を満たし、外側屈折面が球面またはトーリック面、内側屈折面が非球面である場合には、０＜ｈ＜２５のいずれかの位置において、
Ｃ2(h)＞Ｃ2(0)  …(４)
を満たすことが望ましい。これらの条件(３)、(４)は、曲率の絶対値が近軸曲率より小さくなるようにするための条件である。
【００１７】
非球面は、光軸回りに回転対称な面であることが望ましい。なお、内側屈折面は、ｈ＞２５のいずれかの位置において、
Ｃ2(h)＜Ｃ2(0)  …(５)
を満たすことが望ましく、より好ましくはｈ＞２５のいずれかの位置において、
Ｃ2(h)＜０  …(６)
を満たすことが望ましい。
【００１８】
条件(５)、(６)は、眼鏡レンズの有効径内の周辺部において、内側屈折面の曲率を近軸曲率より弱くすること、あるいは０より小さくすることをそれぞれ規定している。条件(４)を満たす場合、内側屈折面の曲率は近軸曲率より大きくなるが、これを周辺部で逆転させることにより、周辺部のレンズ厚が過大になるのを防ぐことができる。以下、上記の条件を満たすこの発明の実施例にかかる眼鏡レンズを５例示す。
【００１９】
【実施例１】
図１は、実施例１の眼鏡レンズ１ｂの形状を示す斜視図である。実施例１の眼鏡レンズは、従来例と同様の頂点屈折力−６．００Dptrを有するが、外側屈折面２ｂ、内側屈折面３ｂが共に非球面である。図中、ＰＰ'は眼鏡レンズ１ｂの光軸、Ｏ1は光軸ＰＰ'と外側屈折面２ｂとの交点、Ｏ2は光軸ＰＰ'と内側屈折面３ｂとの交点である。光軸ＰＰ'からの高さｈの位置における各屈折面の曲率は、光軸ＰＰ'を含む平面と屈折面との交線の曲率Ｃ1(h)、Ｃ2(h)として表される。
【００２０】
図２は、実施例１の眼鏡レンズ１ｂの断面図である。図１、図２では、屈折面の形状を容易に理解できるように、外径７０ｍｍまでの形状を示しているが、実際に眼鏡フレームに取り付けられる際には、周辺部は削除され、外径３０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の範囲がレンズとして用いられる。
【００２１】
実施例１の眼鏡レンズ１ｂの具体的な構成は以下の表４に示される。近軸曲率は従来例で示した非球面を用いた眼鏡レンズ１ａと同一であるが、両屈折面が非球面である点が従来例とは異なる。両屈折面の非球面形状は、図３のグラフに光軸からの距離ｈに対する曲率Ｃ1(h)、Ｃ2(h)の変化として示されている。また、非球面は、光軸からの高さがｈとなる非球面上の座標点の非球面の光軸上での接平面からの距離(サグ量)をＸ、非球面の光軸上での曲率をＣn(0)[n=1,2]、円錐係数をＫ、４次、６次、８次、１０次の非球面係数をＡ4，Ａ6，Ａ8，Ａ10として、以下の式(７)で表される。
0004036921.tif 000003
【００２２】
各屈折面の円錐係数、非球面係数は表５に示される。なお、表における表記Eは、10を基数、Eの右の数字を指数とする累乗を表しており、例えば表５の非球面係数Ａ4の値「3.59180E-6」は「0.00000359180」を意味する。
【００２３】
【表４】
0004036921.tif 000004
【００２４】
【表５】
0004036921.tif 000005
【００２５】
表４，５の構成による実施例１の眼鏡レンズ１ｂの収差は図４に示される。図４(Ａ)の破線はメリディオナルの屈折力の近軸屈折力からの差、実線はサジタルの屈折力の近軸屈折力からの差を示しており、これらの平均が像面湾曲、差が非点収差となる。図４(Ｂ)は、歪曲収差を示す。また、以下の表６は、実施例１の眼鏡レンズ１ｂの視角３０゜での前後移動、上下移動、傾きの単位変化当たりの性能変化の感度を示す。
【００２６】
【表６】
0004036921.tif 000006
【００２７】
実施例１の構成によれば、像面湾曲、非点収差を所定のレベルに抑えつつ、歪曲収差を従来例より低減することができる。また、標準的な装用状態からのズレによる性能の変化を球面レンズを用いた従来例と比較すると、上下移動による非点収差の感度を除き、従来例の感度の３０％〜９０％程度に小さく抑えることができる。非球面を用いた従来例と比較すると、全ての移動に対する感度を３０％〜８０％程度に小さく抑えることができる。特に、傾きに対する非点収差の変動感度はいずれの従来例に対しても１／４程度に抑えることができる。
【００２８】
【実施例２】
図５は、実施例２の眼鏡レンズ１ｃの断面図である。実施例２の眼鏡レンズ１ｃは、頂点屈折力−８．００Dptrを有し、外側屈折面２ｃが非球面、内側屈折面３ｃが球面として構成されている。実施例２の眼鏡レンズ１ｃの具体的な構成は以下の表７に示される。外側屈折面２ｃの非球面形状は、図６のグラフに光軸からの距離ｈに対する曲率Ｃ1(h)の変化として示されている。外側屈折面２ｃの円錐係数、非球面係数は表８に示される。
【００２９】
【表７】
0004036921.tif 000007
【００３０】
【表８】
0004036921.tif 000008
【００３１】
表７，８の構成による実施例２の眼鏡レンズ１ｃの収差は図７に示される。また、以下の表９は、実施例２の眼鏡レンズ１ｃの視角３０゜での前後移動、上下移動、傾きの単位変化当たりの性能変化の感度を示す。
【００３２】
【表９】
0004036921.tif 000009
【００３３】
実施例２の構成によれば、同程度の屈折力を持つ球面レンズと比較して、像面湾曲、非点収差を所定のレベルに抑えつつ、歪曲収差を低く抑えることができる。また、標準的な装用状態からのズレによる性能の変化は、球面レンズを用いた場合より小さく抑えられる。
【００３４】
【実施例３】
図８は、実施例３の眼鏡レンズ１ｄの断面図である。実施例３の眼鏡レンズ１ｄは、頂点屈折力−８．００Dptrを有し、外側屈折面２ｃが球面、内側屈折面３ｃが非球面として構成されている。実施例３の眼鏡レンズ１ｄの具体的な構成は以下の表１０に示される。内側屈折面３ｃの非球面形状は、図９のグラフに光軸からの距離ｈに対する曲率Ｃ2(h)の変化として示されている。内側屈折面３ｃの円錐係数、非球面係数は表１１に示される。
【００３５】
【表１０】
0004036921.tif 000010
【００３６】
【表１１】
0004036921.tif 000011
【００３７】
表１０，１１の構成による実施例３の眼鏡レンズ１ｄの収差は図１０に示される。また、以下の表１２は、実施例３の眼鏡レンズ１ｄの視角３０゜での前後移動、上下移動、傾きの単位変化当たりの性能変化の感度を示す。
【００３８】
【表１２】
0004036921.tif 000012
【００３９】
実施例３の構成によれば、同程度の屈折力を持つ球面レンズと比較して、像面湾曲、非点収差を所定のレベルに抑えつつ、歪曲収差を低く抑えることができる。また、標準的な装用状態からのズレによる性能の変化は、球面レンズを用いた場合より小さく抑えられる。
【００４０】
【実施例４】
図１１は、実施例４の眼鏡レンズ１ｅの断面図である。実施例４の眼鏡レンズ１ｅは、頂点屈折力−４．００Dptrを有し、外側屈折面２ｅ、内側屈折面３ｅが共に非球面として構成されている。実施例４の眼鏡レンズ１ｅの具体的な構成は以下の表１３に示される。各屈折面の非球面形状は、図１２のグラフに光軸からの距離ｈに対する曲率Ｃ1(h)、Ｃ2(h)の変化として示されている。各屈折面の円錐係数、非球面係数は表１４に示される。
【００４１】
【表１３】
0004036921.tif 000013
【００４２】
【表１４】
0004036921.tif 000014
【００４３】
表１３，１４の構成による実施例４の眼鏡レンズ１ｃの収差は図１３に示される。また、以下の表１５は、実施例４の眼鏡レンズ１ｅの視角３０゜での前後移動、上下移動、傾きの単位変化当たりの性能変化の感度を示す。
【００４４】
【表１５】
0004036921.tif 000015
【００４５】
実施例４の構成によれば、同程度の屈折力を持つ球面レンズと比較して、像面湾曲、非点収差を所定のレベルに抑えつつ、歪曲収差を低く抑えることができる。また、標準的な装用状態からのズレによる性能の変化は、球面レンズを用いた場合より小さく抑えられる。
【００４６】
【実施例５】
図１４は、実施例５の眼鏡レンズ１ｆの断面図である。実施例５の眼鏡レンズ１ｆは、実施例３の眼鏡レンズ１ｄのｈ＞３０ｍｍの領域の曲率を−５０[1/m]にしたものである。図１５に示されるように、実施例３のような強度近視用の眼鏡レンズ１ｄでは内側屈折面の周辺部は光線が通過しない。そこで、光線が通過しない周辺部の曲率を小さくすることにより、レンズの縁厚を薄くしている。実施例３の眼鏡レンズ１ｄの縁厚が１３．３６ｍｍであるのに対し、実施例５の眼鏡レンズ１ｆの縁厚は１０．７１ｍｍである。なお、実施例５の眼鏡レンズ１ｆの光学的な特性は実施例３の眼鏡レンズ１ｄと同一である。
【００４７】
上記の実施例では、単一のレンズから構成される眼鏡レンズを例としたが、この発明は複数のレンズを貼り合わせて構成される複合眼鏡レンズにも適用可能である。その場合、最も外側の面が外側屈折面、最も眼側の面が内側屈折面となる。また、上記実施例で示される球面は、乱視矯正が必要な場合にはトーリック面とされる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、屈折面のカーブを従来より深くすることにより、歪曲収差の発生を抑え、かつ、眼鏡が標準的な装用状態からずれた場合にも性能の変化を小さく抑えることができる。また、両面の曲率を所定の条件を満たすよう設定することにより、像面湾曲、非点収差の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１の眼鏡レンズの形状を示す斜視図である。
【図２】  実施例１の眼鏡レンズの断面図である。
【図３】  実施例１の眼鏡レンズの非球面の形状を示すグラフである。
【図４】  実施例１の眼鏡レンズの収差を示すグラフである。
【図５】  実施例２の眼鏡レンズの断面図である。
【図６】  実施例２の眼鏡レンズの非球面の形状を示すグラフである。
【図７】  実施例２の眼鏡レンズの収差を示すグラフである。
【図８】  実施例３の眼鏡レンズの断面図である。
【図９】  実施例３の眼鏡レンズの非球面の形状を示すグラフである。
【図１０】  実施例３の眼鏡レンズの収差を示すグラフである。
【図１１】  実施例４の眼鏡レンズの断面図である。
【図１２】  実施例４の眼鏡レンズの非球面の形状を示すグラフである。
【図１３】  実施例４の眼鏡レンズの収差を示すグラフである。
【図１４】  実施例５の眼鏡レンズの断面図である。
【図１５】  実施例３の眼鏡レンズを通過する光線を示す説明図である。
【図１６】  従来例１の眼鏡レンズの断面図である。
【図１７】  従来例１の眼鏡レンズの収差を示すグラフである。
【図１８】  従来例２の眼鏡レンズの断面図である。
【図１９】  従来例２の眼鏡レンズの収差を示すグラフである。
【図２０】  従来例２の眼鏡レンズの非球面の形状を示すグラフである。
【図２１】  眼鏡レンズの標準的な装用状態からのズレを示す説明図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ  眼鏡レンズ
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ  外側屈折面
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ  内側屈折面
【図１】
0004036921.tif 000016
【図２】
0004036921.tif 000017
【図３】
0004036921.tif 000018
【図４】
0004036921.tif 000019
【図５】
0004036921.tif 000020
【図６】
0004036921.tif 000021
【図７】
0004036921.tif 000022
【図８】
0004036921.tif 000023
【図９】
0004036921.tif 000024
【図１０】
0004036921.tif 000025
【図１１】
0004036921.tif 000026
【図１２】
0004036921.tif 000027
【図１３】
0004036921.tif 000028
【図１４】
0004036921.tif 000029
【図１５】
0004036921.tif 000030
【図１６】
0004036921.tif 000031
【図１７】
0004036921.tif 000032
【図１８】
0004036921.tif 000033
【図１９】
0004036921.tif 000034
【図２０】
0004036921.tif 000035
【図２１】
0004036921.tif 000036