JP5057229B2 - 可変焦点レンズ - Google Patents

Description

本発明は、概して、過去数年の間に、明らかに区画された近視領域および遠視用の専用領域を有する、いわゆる二焦点レンズの大部分に取って代わった、プログレッシブ可変焦点レンズに関する。特に、本発明はいわゆる個別の可変焦点レンズに関するが、それに限定するものではない。

プログレッシブ可変焦点レンズはここ数年来知られており、通常レンズ上部に遠視専用領域、およびレンズ下部に、例えば読書などのための近視専用領域を備える。これらの２つの領域の間にいわゆるプログレッションゾーンがあり、ゾーン内の平均球面屈折力はさまざまである。そのようなレンズを設計および描写する際には、近視基準点あるいは制御点だけでなく、遠視領域に位置する遠視基準点にも通常言及され、前記点において、着用者の非正視を矯正するためのジオプターでの各視覚的効果が支配的となる。２つの基準点はいわゆる主要なプログレッション経線上に位置し、それに沿って、加入度の増加が行われる。プログレッションの主経線は通常、非処方のプログレッシブな表面の約０．５の等乱視線の間に延びる線のような、表面性質に基づいて定義される。また、散発的にではあるが、アンビリカルラインあるいは主景の線と呼ばれる場合もあり、従って通常、眼を動かして近視から遠視へ、またその逆に移る場合の、着用者の視界の各貫通点と事実上一致する。可変焦点レンズの設計には、少なくともこれが考慮される。

現在市場で入手可能な可変焦点レンズの場合は、第一段階において、表面設計が開発され、特定の表面性質に基づき、基底および加入度数がそれぞれ一致するレンズグループ全体が生産される。そして、眼鏡技師は処方箋に従って、着用者に最も適したレンズを選択し、必要な場合は、着用者の特定の要望に合わせてレンズを適合させる。

先に述べた可変焦点レンズグループの代替として、いわゆる個別の可変焦点レンズがますます頻繁に使用されており、それはほとんど、可変焦点レンズが生理的データに従いレンズの各着用者用に設計され製造されていることを意味している。

両方の場合、一方の表面をプログレッシブな、あるいは可変焦点面を提供するために、もう一方の表面を球面および／または円環の矯正を提供するために使用することが可能であり、またあるいは、両方の矯正を一方の同一側に提供したり、プログレッションを両方の面に分布させたり、あるいはプログレッシブな面とリグレッシブな面を組み合わせることも可能である。

設計および製造に関する限り、完全なレンズグループであろうが個別の可変焦点レンズであろうが、極度に複雑な数学的計算、特に表面の計算が必要である。これに関する詳細は、特に、ハイデルベルクのＯｐｔｉｓｃｈｅ Ｆａｃｈｖｅｒoｆｆｅｎｔｌｉｃｈｕｎｇ社により２００２年に発行された、Ｈｅｉｎｚ ＤｉｅｐｅｓおよびＲａｌｆ Ｂｌｅｎｄｏｗｓｋｅ著、「Ｏｐｔｉｋ ｕｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｋ ｄｅｒ Ｂｒｉｌｌｅ」に見られる。そこではとりわけ、可変焦点レンズの設計および構造に関する一般的な方法が説明されており、ここで、第１の点のｘおよびｙ座標は、遠視領域の遠視基準点とレンズのいわゆるレンズの中心点あるいは制御点との間の閉区間において決定され、第２の点のｘおよびｙ座標は、近視領域の近視基準点として決定される。これらの２点が定義されると、好ましくは直線的に上昇する、平均球面屈折値を決定する数学関数を決定しようとする。ここで、表面に関連した屈折力、あるいは平均球面屈折力がこれ以上変化することのない、１つまたは複数の遠視領域および１つまたは複数の近視領域への移行は、最も調和する方法で達成されることが好ましい。換言すれば、局所的な極値としての各端点を含む数学関数を決定し、該２点間に単一の屈折点を有することが望ましい。この方法は通常、上述の文献で説明されているように、境界条件を定義することによって決定される、三次多項式によって近似値がとられる。

数学的記述の代案として、いわゆるスプライン関数を同様に使用し、適切な結果を得ることができる。いずれの場合においても、各種類のレンズは、つまり、完全な可変焦点レンズグループを設計する際、あるいは個別の可変焦点レンズを提供する際、それぞれの重要性の設定あるいは評価後、一般的にそうであるように、表面の乱視あるいは円柱の、また中間領域および遠視領域近傍の各視野の、好適には均一な分布を提供することを可能にするには、完全な自由表面を計算するために相当な計算を要する。

可変焦点レンズの設計に際して、上述の計算量を軽減するため、特許ＥＰ−Ｂ１ ０９６９３０９において、プログレッションの主経線の進行を近似式に置くことが、さらに提案されている。特許刊行物の開示によれば、ｘ／ｙ面に投影された主線のオフセットｘ_０は以下のとおり定義される。
ｘ_０（ｙ）＝ｂ”＋ａ”−ａ”：（１＋ｅ^{ｃ（ｙ＋ｄ）}）、ここで、係数は、２＜ａ”＜４、３ｍｍ；０、０３＜ｂ”＜０ｍｍ；−０、４＜ｃ＜−０、３ｍｍ^−１；４、５＜ｄ＜５、１ｍｍである。
Ｈｅｉｎｚ Ｄｉｅｐｅｓ，Ｒａｌｆ Ｂｌｅｎｄｏｗｓｋｅ著、「Ｏｐｔｉｋ ｕｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｋ ｄｅｒ Ｂｒｉｌｌｅ」Ｏｐｔｉｓｃｈｅ Ｆａｃｈｖｅｒoｆｆｅｎｔｌｉｃｈｕｎｇ社出版、２００２年 欧州特許０９６９３０９号明細書

上述の通り、相当量の複雑な計算を勘案し、可変焦点レンズの設計、構成、製造に際しての計算に必要な労力を大幅に軽減する方法を提供することが、本発明の目的である。
本発明のさらなる目的は、生理学的に適合し、費用効率の高い、効率的な方法で設計および作製が可能である可変焦点レンズ、あるいは可変焦点レンズグループのそれぞれを提供することである。本発明によれば、これらの目的は、製法限定請求項はもちろん独立請求項で説明される方法および可変焦点レンズによって解決され、好適な実施形態は独立請求項の主題である。

特に本発明は、遠視領域、近視領域、および中間プログレッション領域を有するプログレッシブ可変焦点レンズを構成する方法を提案し、ここで前記方法は、一般的な様式では、前記遠視領域の遠視基準点と中心点との間の閉区間における第１の点のｘおよびｙ座標を決定するステップａ）と、第２の点のｘおよびｙ座標を前記近視領域の近視基準点として決定するステップｂ）と、局所的な極値としての前記第１および第２の点を含み、前記２点の間の開区間において、正確に１つの屈折点を含み；前記第１および第２の点を結ぶプログレッションの主経線に沿って、前記関数に準じて加入度を分布させる；という条件に従う数学関数Ｄ（ｙ）を決定するステップｃ）と、可変焦点レンズを作製するステップｄ）とを含む。当業者には、上述の文献Ｈｅｉｎｚ ＤｉｅｐｅｓおよびＲａｌｆ Ｂｌｅｎｄｏｗｓｋｅ著、「Ｏｐｔｉｋ ｕｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｋ ｄｅｒ Ｂｒｉｌｌｅ」から、それぞれの方法が想起され、請求項１の前文に提示されている。スプラインあるいは多項式近似を用いて加入度の上昇の最適なプログレッションを決定する一般的な技巧と完全に反して、本発明によれば、三角関数の偶数乗、特に区間０からπ／２のサイン二乗関数を基本的に使用することが提案されている。選択された関数は、勿論、関連する区間上で適宜スケールされ、それぞれ目的とする範囲の数値に調節される。三角関数の意外な使用は、つまり円関数であるが、非常に予期せぬ様式で、プログレッションの生理学的に有益な進行に従い、一方では単純な再公式化を許し、もう一方で導関数の単純な表現を許す多用途の三角法の定理であるため、表面計算は大幅に簡素化される。三角関数の累乗を選択することにより、特に簡単な様式で眼鏡の着用者の個人的な好みを考慮できるように、ほぼ直線部である傾斜が実質的に決定される。

好適な実施例によると、平均球面屈折力の勾配、あるいは表面に関連する屈折力は、遠視領域の遠視基準点および中心点との間の区間において、事実上ゼロである。換言すれば、好適な実施例によると、遠視領域は事実上中心点まで下方へ続き、一般的な様式で、遠視基準点はレンズの幾何学上の中央である上方約８ｍｍに位置することができるのに反して、該中心点はレンズの幾何学中心の上方約４ｍｍに位置することが可能であり、レンズの幾何学上の中央は、ここで使用される座標系の原点とみなされる。

好ましくは、ステップａ）のｘ座標は、ステップｂ）のｘ座標に基づき、また着用者の生理的データに従って決定され、あるいはステップｂ）で決定された座標は、ステップａ）で決定されたものに関連して、また着用者の生理的データに従って決定される。ここで、第１の点の座標あるいは近視基準点の座標が、それぞれもう一方の座標によって決定されるかどうかという選択は、どの領域に、つまりどの遠視平均あるいはどの近視平均に大きな比重を割り当てるべきかに著しく依存する。個別の可変焦点レンズの場合特に好まれているように、遠視に対するいわゆる水平方向のセンタリングが通常行われ、それに応じて近視領域、また特に近視基準点の座標は、遠視領域、また特に遠視基準点、あるいは交差するそれぞれの位置により決定されるだろう。さらに組み込まれる生理的データには、特に着用者の瞳孔距離および／または屈折点の頂点距離があってよい。個別の可変焦点レンズ設計時には各個人の測定が行われるが、いわゆる可変焦点グループの設計時には、通常、平均的な生理パラメータが使用され、それらは広範囲にわたる臨床テストにより決定され得る。

本発明による方法は、第１および第２の点を結ぶ線のｘ座標が、三角関数の偶数の相乗、特に０からπ／２の区間のサイン二乗関数に基づく方程式を使用して決定され、パラメータとして着用者の生理的データを含む場合、特に有益な結果に至る。プログレッションの進行の決定に関しても同様、円関数とも呼ばれる三角関数は、それぞれ自由表面が場合によって、また再公式化によって供給され得るように、容易にスケールでき、球面あるいは本明細書に関連する非球面部分にとても近い数字を提供し、高次まで連続微分可能であるという利点を提示する。

また、主要なプログレッション経線の進行を決定する際には、瞳孔距離および／または屈折点の頂点距離のような着用者の生理的データの形で、好ましいパラメータが与えられる。つまり、それらのパラメータは一方で人間工学に起因する生理的データを含み、また一方で行動関連技術、つまり特定の着用者が通常どのように特定のフレームを着用するかに起因する生理的データを含む。

本発明による方法は、特に個別の可変焦点レンズを構成する場合、屈折点の頂点距離および／または着用者が遠視および近視間で移行する際の、眼の動きと頭の動きとの比率を考慮して第１および／または第２の点のｙ座標が決定されるという点において、最適化され得る。眼鏡の着用者が異なれば、フレームの鼻上の配置に関して、遠視領域および近視領域、またその逆の間で移行する際の、頭の動き、あるいは眼の動きのそれぞれの程度に関して、異なる眼鏡の着用行動を示すことが一般的に知られている。完全な可変焦点レンズグループの提供に際して、しばしば、例えば、一方ではいわゆる眼を動かす者、もう一方で眼を動かす者のための、２つの基本的な形を区別する。大抵、可変焦点レンズの長期の着用者は、遠視から近視、あるいはその逆に変わる際に、頭を動かすよりも眼を使用しがちであるため、頭と眼の動きの傾向性の比率はまた、可変焦点レンズを通しての視力経験によって著しく決定される。このような状況においても同様に、選択された基本としての三角関数は、例えばより短いプログレッション長さを提供するための関数は単に縮小され、長いプログレッション長さの場合は拡大されるので、特に偶数乗、例えばサイン二乗の形で特に有利である。

本発明による方法にとって極めて重要なことは、最後に、プログレッションの進行に関してレンズを設計する際に偶数乗の各円関数あるいは三角関数が使用されると、幾何学的だけでなく光学上の意味合いにおいても、特に容易に適合可能であるという意外な識見である。最終的にはまだ決定されていなかもしれないが、三角関数の偶数乗のこの特別な適用性が、球面部あるいは非球面部への容易な適合が可能になるように円関数に関連する、あるいは三角関数がビーム光学の角度依存性の構成に特に適するという事実の上に築かれているかどうかは、特に結果として生じる利点が、例えばそれぞれ主要な表面の乱視を決定するための各導関数が特に容易な様式で決定されることが可能であり、またそれにより計算労力を軽減することができるように、容易な数学処理能力に存するということを決定する必要がある。

本発明による方法を使用してすでに取得可能であるレンズに加えて、本発明はまた、着用者に特に快適であり、一方で容易な計算および構成を可能にする可変焦点レンズを提案する。この目的を達成するために、本発明に従って、遠視基準点を含む遠視領域、近視基準点を含む近視領域、その中間に位置してレンズの中心点を含むプログレッシブ領域を有するプログレッシブ可変焦点レンズであって、表面屈折力あるいは平均球面屈折力の勾配が、前記遠視基準点のレベルと前記中心点のレベルとの間のプログレッションの主経線に沿ってほとんどゼロであるプログレッシブ可変焦点レンズが提案される。本実施例の、例えば本明細書で使用される座標系の原点を形成する角度の幾何学上の中央に対する、高さ８ｍｍと４ｍｍの間のプログレッションの主経線に沿った表面に関連する屈折の中央値の不変性により、遠方を見る時にわずかな程度目を下げる場合、着用者は事実上全く障害を被らないようになる。本明細書で提案される設計は、可変焦点レンズにすでに慣れており、従って、頭を動かすよりも眼を動かす傾向のある眼鏡の着用者に著しく適している。

レンズグループ全体、またあるいは個別に製造された可変焦点レンズの構成要素であってよいプログレッシブ可変焦点レンズの好適な実施例は、遠視基準点を含む遠視領域、近視基準点を含む近視領域、レンズの中心点を含む中間プログレッシブ領域を有し、表面に関連する屈折力の勾配は、主要なプログレッション経線に沿って、前記遠視基準点と前記中心点との間の区間における第１のレベルと、前記近視基準点のレベルとの間で、前記第１のレベルおよび前記近視基準点の前記レベルに局所的な極値を有し、前記第１のレベルと前記近視基準点の間の開区間に正確に１つの屈折点を含むという条件に従う数学関数Ｄ（ｙ）を満たし、前記プログレッションの進行、つまり関数Ｄ（ｙ）は、実質的に三角関数の偶数乗、特に０からπ／２の区間のサイン二乗関数に従う。換言すれば、出願人によって発見されたように、プログレッションが然るべく具現されれば、設計時にサイン二乗関数として、あるいは三角関数の別の偶数乗としてすでに選択されているかどうかという問題にかかわらず、進行は結果的に、特に生理的に着用しやすい可変焦点レンズとなる場合、特に利点があることを示している。

これまでのところ知られている調査はまだないが、主要なビジョン線あるいは主要なプログレッション経線に至る目の動きが生じ、三角関数の偶数乗、特に０からπ／２の区間のサイン二乗関数に従うことにより決定され得る。出願人は主要なビジョン線あるいはプログレッションの主経線の形成が、生産技術に関する限り特に容易に構成され、数学的に特に取り扱い易く、可変焦点レンズの着用者にとって極めて快適であり、プログレッションの主経線がｙ座標の各関数として決定されることが可能であり、あるいはそのような関数にそれぞれ従う、極めて意外な様式で可変焦点レンズをレンズグループの構成要素として、あるいは個別のレンズとして決定することができるということに気付いた。

前述の通り、本発明の出願時点で、特に三角関数の偶数乗がそのような、特に有益な実施例をもたらす理由を最終的に明らかにすることができなかったが、三角関数の偶数乗が特に容易にスケールされ、適した区間の値に適合され、正しく数学的な微分条件および連続条件に従い、その性質のために、それぞれ既知の数学の定理を使用することにより容易に変形させることができ、ビーム誘導光学の枠組み内で角度関連の依存性もまた同時に処理しながら、一方では円部分への局所近似により、本明細書において適用される複雑な表面構造も特に上手く処理することができる、という重要性がないわけではないと考えられる。

このような状況において、当業者には明らかであるように、プログレッションの主経線の形の定義により、ｘ／ｙ面でそれぞれの形成につながる一方、プログレッションの進行がｙ／ｚ面でそれぞれの進行につながるため、レンズ上のプログレッションの主経線の幾何学的進行、および目的とする加入度の偏差に関連する各設定により、三角関数の偶数乗をそれぞれ適用し、らせん状の構造を構成し、数学的に取り扱うことができることにさらに留意されたい。

続いて、図面として付随するグラフを参照して、本発明をさらに説明する。図１は、＋２ジオプターの球面屈折力と２．５の加入度を有するレンズの角度の好適な進行を表し、図２乃至４は、プログレッションの主経線の異なる進行を投影図で表し、ここで、１つのレンズが、それぞれ−２ジオプターの球面屈折力と２．０の加入度、０ジオプターの球面屈折力と１の加入度、０ジオプターの球面屈折力と２．０の加入度を表す。

特に図１のグラフ結果の通り、１つだけの屈折点を有する目的とする構成だけでなく、遠視領域および近視領域それぞれに関連する調和的進行が示されている。図１のグラフから、特に見事に三角関数の偶数乗との一致を認めることができ、それはもちろん、それぞれのスケールおよび適合数値範囲への適合後である。

図２乃至４の結果から明らかなように、プログレッションの主経線の進行は、三角関数の偶数乗にはっきりと従い、やはり、しかるべくスケールされ、数値範囲に関して適合されている。当事者は、偶数乗を選択すると、近視領域および遠視領域は相互関係で互いに接近させられるが、一方で連続性の連続条件および１つだけの屈折点の存在を維持しているということに気付くであろう。示すすべての図において、当該設計は、サイン二乗関数を用いていることに留意されたい。

本発明を以上において記載し説明したが、当業者は、特許請求の範囲の枠組み内において、さまざまな変更および修正が可能であることに気付くはずである。本発明にとって重要であるのは、結局、少なくともプログレッション範囲の該当部分のために三角関数の偶数乗に従う、プログレッション進行および／またはプログレッションの進行の主経線の使用あるいは存在である。

図１は、＋２ジオプターの球面屈折力と２．５の加入度を有するレンズの角度の好適な進行を表す図である。 図２は、プログレッションの主経線の異なる進行を表す投影図であり、１つのレンズが、−２ジオプターの球面屈折力と２．０の加入度である場合を表す。 図３は、プログレッションの主経線の異なる進行を表す投影図であり、１つのレンズが、０ジオプターの球面屈折力と１の加入度である場合を表す。 図４は、プログレッションの主経線の異なる進行を表す投影図であり、１つのレンズが、０ジオプターの球面屈折力と２．０の加入度である場合を表す。

Claims (1)

1. プログレッシブ可変焦点レンズであって、前記レンズのx／y平面内に設けられた遠視基準点を含む遠視領域、前記レンズのx／y平面内に設けられた近視基準点を含む近視領域、および前記レンズの中心点を含む中間プログレッション領域を有し、前記近視基準点および前記遠視基準点を通過する前記レンズのプログレッションの主経線は、前記遠視基準点と前記中心点との間の閉区間における第１の点と、前記近視基準点と、の間において数学関数Ｍ（ｙ）に従い、
   前記関数Ｍ（ｙ）は、区間［０、π／２］のｙ座標のSin二乗関数に従うことを特徴とするプログレッシブ可変焦点レンズ。

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