JP5115364B2 - 眼鏡レンズの傾き角算出方法、眼鏡、眼鏡の製造方法 - Google Patents
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ラップアラウンド型の眼鏡レンズは、物体側に光学凸面が形成され、眼球側に近光学凹面が配置されるものであり、正面視線に対して傾いて眼鏡フレームに取り付けられている(特許文献1)。
従来、眼鏡フレームの外形を基準とし、この外形に沿うように物体側に位置する光学凸面を当てはめて眼鏡レンズを眼鏡フレームに取り付けている。
ここで、眼球側の光学凹面は使用者の視力等に応じて処方されているので、その面は眼球レンズ毎に相違する。
従来の眼鏡レンズは、眼鏡フレームの外形を基準として取り付けているだけなので、眼球側の光学凹面は、光学凹部に施される処方によっては眼鏡フレームに対して適正な角度とはならないという課題がある。
光学凹面が適正な角度より傾いている状態では、平均度数誤差、非点収差、プリズム誤差が生じる。このような誤差は使用者にとって目の疲れ等を生じさせることにもなる。
具体的には、本発明の眼鏡レンズの設計方法は、物体側に配置される球面の光学凸面と眼球側に配置される処方に対応した光学曲面の光学凹面とが形成され、正面視線に対して傾いて眼鏡フレームに取り付けられる眼鏡レンズを設計する方法であって、前記光学凹面の前記正面視線に当たる点を設計基準点とし、この設計基準点における接線と前記正面視線と直交する平面とのなす角度で規定されるレンズ傾き角度θを用いることを特徴とする。
このため、光学凹面の傾きを、レンズ傾き角度θを設定することで適正なものにできるので、近視・遠視等の処方にかかわらず光学凹面が適切な角度となるように眼鏡レンズを眼鏡フレームに取り付けることができる。従って、平均度数誤差、非点収差、プリズム誤差が減少し、眼鏡使用者に目の疲れ等を生じさせない。
この構成の発明では、平均度数誤差、非点収差、プリズム誤差をさらに減少させることができる。
この構成の発明では、レンズ傾き角度θを規定するためのパラメータが処方によって形状が異なる光学凹面にかかわらず設定されているので、レンズ傾き角度θを容易に求めることができる。
この演算に際しては、眼鏡レンズの物体側の光学凸面と眼球側の光学凹面とは互いに平行な2つの平行面を有する板状のプリズムと近似する。この板材のプリズムの物体側面に入射した光線は板材の内部で一度屈折して直進した後、眼球側面から再度屈折して眼球側に出射するが、この板材の入射面及び出射斜面と前記正面視線と直交する平面とのなす角度は入射する光線の位置により相違するので、複数の入射光線毎に出射する位置をシミュレーションで求めておき、この出射する位置が正面視線と一致する入射光線を、例えば、収束演算法で求める。
正面視線と出射光線が一致した入射光線の入射面と直交平面とのなす角度をレンズ傾き角度θとする。
従って、本発明では、処方にかかわらず、光学凹面の傾きを前述のパラメータを用いて演算により求めることができるから、より正確なレンズ傾き角度θを設定することができる。
この構成の発明では、前述の効果を奏することができる眼鏡を提供することができる。
図1は本実施形態の眼鏡の概略水平断面図である。
図1において、眼鏡は、2個の眼鏡レンズ1がそれぞれ正面視線Pに対して傾いて眼鏡フレーム2に取り付けられている。
眼鏡レンズ1は、物体側に配置された光学凸面11と、眼球側に配置された光学凹面12とを有するメニスカスレンズである。光学凸面11の曲率半径、つまり、フロント曲率rが所定寸法の球面状に形成されている。
眼鏡レンズ1の光学凸面11は、球面に形成され、その球面が眼鏡フレーム2の正面部分の球面に形成された湾曲部分と対応するように眼鏡レンズ1が眼鏡フレーム2に装着されている。
光学凹面12は、近視や遠視等の必要な処理が施されているため、非球面形状である。
眼鏡フレーム2のブリッジ21は、鼻幅寸法がブリッジ長さLとして規定されている。このブリッジ長さLは、正面視線Pを含む平面内におけるブリッジ21の正面側の直線寸法である。ブリッジ長さLは隣り合う眼鏡レンズ1の光学凸面11の端縁同士の寸法でもある。
図2において、眼鏡レンズ1は、その玉幅がWであり、そのフロント反り角度がαである。玉幅Wは、光学凸面11の正面視線Pを含む平面内における互いに離れた端縁11A,11Bの間の寸法であり、フロント反り角度αは、2本の正面視線Pを含む平面内における光学凸面11の端縁11A,11Bを結ぶ直線Sと、正面視線Pと直交する平面Qとのなす角度で規定される。
光学凹面12の正面視線Pに当たる点を設計基準点Piとし、この設計基準点Piにおける水平面内、つまり、2本の正面視線Pを含む平面内での接線Cと正面視線Pと直交する平面Qとのなす角度がレンズ傾き角度θである。
また、眼鏡レンズ1の設計基準点Piにおける厚み寸法が中心厚tとされている。
図3は眼鏡レンズ1の設計方法を説明するための概略図である。
まず、眼鏡レンズの光学凸面11の球面の式を眼鏡レンズ1の玉幅W、フロント反り角α、ブリッジ長さL、フロント曲率rから求める。
光学凸面11の球面の式は(X−Xo)2+(Y−Yo)2+(Z−Zo)2=r2となる。
ここで、Xo、Yo、Zoを球面の中心位置の座標とすると、この中心位置を眼鏡レンズ1の玉幅W、フロント反り角α、ブリッジ長さLから求める。
この接線Cnの式に瞳孔に入射する複数の光線Pn(n=1,2,3…)の条件を設定するとともにこれらの条件で出射する光線Pnが瞳孔Iを通る光線を収束演算法で演算して適切な入射光線を選定する(図3参照)。
この演算に際しては、眼鏡レンズ1の物体側の光学凸面11と眼球側の光学凹面12とを、互いに平行な2つの接線Cnと近似する。そして、眼鏡レンズ1を、2つの接線Cnの間の距離が眼鏡レンズ1の中心厚tと同じ寸法とする。換言すれば、傾斜角度が異なる光学凹面12と球面の光学凸面11とを有する眼鏡レンズ1を互いに平行な入射面と出射面とを有する板状のプリズムとして扱う。
入射面である接線Cnと正面視線Pに直交する平面Qnとのなす角度θnは入射する光線Pnの水平面内での位置により相違する。
例えば、図3に示される通り、入射する光線Pnが最も右側に位置する光線P1である場合、この光線P1は入射側の接線C1で屈折し、出射側の接線C1で再度屈折して出射光P1’となる。この場合、平面Q1と接線C1とのなす角度はθ1である。
これに対して、入射する光線Pnが最も左側に位置する光線P2である場合、この光線P2は入射側の接線C2で屈折し、出射側の接線C2で再度屈折して出射光P2’となる。この場合、平面Q2と接線C2とのなす角度はθ2である。角度θ2はθ1より大きい。
そのため、複数の入射光線Pn毎に出射する光線Pn’をシミュレートする。
まず、1番目の光線P1を出射し、この光線P1の出射光P1’と正面視線Pとの距離(図3のY軸方向の寸法)を求める。この距離が例えばプラスであるとしたら、2番目の光線P2をマイナス方向から出射し、光線P2の出射光P2’と正面視線Pとの距離を求める。この距離が例えばマイナスであるとしたら、光線P1とP2との間の位置で3番目の光線P3を出射する。このシミュレーションを繰り返し、出射光線Pn’が正面視線Pと一致するまで行い、一致した入射光線Pn、例えば、入射光線P3の入射面である接線C3と直交平面Q3とのなす角度θ3がレンズ傾き角度θとなる。
なお、本実施形態では必要に応じてプリズム補正がされる。
図4(a)〜(d)は、眼鏡レンズ1の製造工程を示す概略断面図である。
まず、図4(a)に示される通り、本実施形態では、第1成形型110と第2成形型120の2つの成形型を用いる。第1成形型110は、セミフィニッシュトレンズブランクの凹面側を成形する凸面111と非成形面の下面112とを有する。第2成形型120は、セミフィニッシュトレンズブランクの凸面側を成形する凹面121と非成形面の上面122とを有する。
第2成形型120は、凹面121の成形面と上面122とが共に球面に形成され、凹面121だけでなく上面122も光学面に形成されているガラス型である。上面122の球面の中心は幾何学中心線上にあり、そのため幾何学中心線を対称軸とする回転対称面である。凹面121の中心は幾何学中心線から耳側へずれている傾斜した球面である。そのため、第2成形型120の厚みは均一ではなく、厚みに偏りがある。両面が球面で構成され、厚みに偏りがあると、レンズの幾何学中心線上においては、プリズム屈折力が生じる。基準点としてレンズの前面上に設定されるフィッティングポイントは、第2成形型120の凹面121の幾何学中心から離れた位置で第2成形型120の厚みが増している側の所定の位置に設定されている。また、第2成形型120の凹面121には、図示しないが基準のフィッティングポイントの位置を知らせるための隠しマークが例えばフィッティングポイントから等距離にある一直線上の両側に刻印され、セミフィニッシュトレンズブランク3の凸面31に転写されるようになっている(図4(c)参照)。
このように組み立てられた成形型150は、第1成形型110の下面112と凸面111及び第2成形型120の上面122が幾何学中心線上に中心を有する球面であり、第2成形型120の凹面121の球面のみが幾何学中心線上に中心が一致しない傾斜した球面である。
重合硬化後、粘着テープ130を剥がし、第1成形型110と第2成形型120とを離隔して、図4(c)に示される通り、セミフィニッシュトレンズブランク3を得る。このセミフィニッシュトレンズブランク3は、凸面31と凹面32がそれぞれ球面であり、幾何学中心線上においてプリズム屈折力を有し、幾何学中心からフィッティングポイントが鼻側へ偏位している偏心レンズである。
図4(d)に示される通り、得られたセミフィニッシュトレンズブランク3の凹面側(眼球側)32が切削・研削され、鏡面研磨されることによって光学凹面12となる。
このように製造された眼鏡レンズ1を眼鏡フレーム2に取り付ける。この際、眼鏡レンズ1の選定にあたり、レンズ傾き角度θも基準とする。
(1)光学凹面12の正面視線Pに当たる点を設計基準点Piとし、この設計基準点Piにおける接線Cと正面視線Pと直交する平面Qとのなすレンズ傾き角度θを用いて眼鏡レンズ1を設計するから、光学凹面12が処方によって複雑な非球面形状であっても、平均度数誤差、非点収差、プリズム誤差が生じることがなくなる。
例えば、前記実施形態では、レンズ傾き角度θを収束演算法等により求めたが、本発明では、レンズ傾き角度θを求める手法は収束演算法に限定されるものではなく、例えば、数学で多用されている種々の演算法を用いることができる。
また、本発明では、レンズブランクの両面を研磨等して眼鏡レンズ1を製造するものでもよい。
さらに、本発明では、光学凹面12は球面であってもよい。
Claims (5)
- 物体側に配置される球面の光学凸面と眼球側に配置される処方に対応した光学曲面の光学凹面とが形成され、正面視線に対して傾いて眼鏡フレームに取り付けられる眼鏡レンズの傾き角を算出する方法であって、
前記光学凹面の前記正面視線に当たる点を設計基準点とし、
瞳孔間距離と、前記眼鏡レンズの玉幅と、この玉幅を規定する前記光学凸面側の互いに反対側に形成される周縁を結ぶ直線と前記正面視線に直交する直交平面とのなす角度からなるフロント反り角度と、隣り合う前記眼鏡レンズの間の寸法から規定されるブリッジ長さと、前記光学凸面の曲率半径からなるフロント曲率と、前記眼鏡レンズの中心厚さとを求め、
前記眼鏡レンズの玉幅、前記フロント反り角、前記ブリッジ長さ、前記フロント面の曲率から前記球面の式を求め、
前記光学凸面と前記光学凹面とを互いに平行な物体側面と眼球側面とを有する板状のプリズムと近似しつつ、複数の入射光線が前記プリズムの物体側面に入射し、前記プリズムの内部で一度屈折して直進した後、眼球側面から再度屈折して出射する光路をシミュレーションで求め、
前記眼球側面から出射した後の前記光路が前記正面視線と一致する前記複数の入射光線の一つを求め、
前記眼球側面から出射した後の光路が前記正面視線と一致した前記複数の入射光線の一つの前記出射位置を前記設計基準点とし、
前記設計基準点における接線と前記正面視線と直交する平面とのなす角度を前記レンズ傾き角とする、眼鏡レンズの傾き角算出方法。 - 請求項1に記載された眼鏡レンズの傾き角算出方法において、
前記光学凹面は非球面である、眼鏡レンズの傾き角算出方法。 - 請求項1又は請求項2に記載された方法により傾き角が算出された眼鏡レンズを、前記眼鏡フレームに取り付けた、眼鏡。
- 物体側に配置される球面の光学凸面と眼球側に配置される処方に対応した光学曲面の光学凹面とが形成され、正面視線に対して傾いて眼鏡フレームに眼鏡レンズを取り付ける眼鏡の製造方法であって、
前記光学凹面の前記正面視線に当たる点を設計基準点とし、
瞳孔間距離と、前記眼鏡レンズの玉幅と、この玉幅を規定する前記光学凸面側の互いに反対側に形成される周縁を結ぶ直線と前記正面視線に直交する直交平面とのなす角度からなるフロント反り角度と、隣り合う前記眼鏡レンズの間の寸法から規定されるブリッジ長さと、前記光学凸面の曲率半径からなるフロント曲率と、前記眼鏡レンズの中心厚さとを求め、
前記眼鏡レンズの玉幅、前記フロント反り角、前記ブリッジ長さ、前記フロント面の曲率から前記球面の式を求め、
前記光学凸面と前記光学凹面とを互いに平行な物体側面と眼球側面とを有する板状のプリズムと近似しつつ、複数の入射光線が前記プリズムの物体側面に入射し、前記プリズムの内部で一度屈折して直進した後、眼球側面から再度屈折して出射する光路をシミュレーションで求め、
前記眼球側面から出射した後の前記光路が前記正面視線と一致する前記複数の入射光線の一つを求め、
前記眼球側面から出射した後の光路が前記正面視線と一致した前記複数の入射光線の一つの前記出射位置を前記設計基準点とし、
前記設計基準点における接線と前記正面視線と直交する平面とのなす角度を前記レンズ傾き角とし、
前記レンズ傾き角度に応じて眼鏡レンズを眼鏡フレームに取り付ける、眼鏡の製造方法。 - 請求項4に記載された眼鏡の製造方法において、
前記光学凹面は非球面である、眼鏡の製造方法。
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