JPH02289818A - 眼鏡レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明はＯｆｆ鏡レンズの前方凸面側の表面形状に関し
，特に近視矯正に用いられる眼鏡レンズの表面形状に関
する． 〔従来の技術１ 従来、近視矯正を目的とする眼鏡レンズの前方凸面側の
屈折面（以下、前方屈折面と称す）は、加工の容易さの
ために球面が採用されている．以下このレンズを球面レ
ンズと呼ぶ．一般にレンズの屈折力はディ才ブトリ−（
以下、Ｄ）という単位で表され、レンズの表面における
屈折力（面屈折力）はその面の曲率ρ（単位はｍ−１）
とレンズ素材の屈折率ｎとにより、下式のように定義さ
れる． 面屈折力”（ｎ−１）ｘρ レンズ前方屈折面の面屈折力は特にベースカーブと呼ば
れる．以下ベースカーブに対応する曲率をベースカーブ
の曲率と呼ぶ．レンズの度数は主に前方及び後方の２つ
の屈折面の屈折力により決定されるため、その組み合せ
の仕方によってベースカーブはいろいろな値をとること
ができる．しかし実際には光学性能，特にレンズの光軸
から離れた側方部分を通して見たとき目に作用する非点
収差を小さくするために、ベースカーブはレンズの度数
に対して特定の範囲内に限定される．第２図はその一例
として屈折率１．５０のものの例を示したものであり，
縦軸をベースカーブ、横軸をレンズ度数としたときに眼
鏡の装用状態で光軸より３０゜側方を見た場合の非点収
差の発生状況を示している．実線は遠方視時の非点収差
で線に付された数字は非点収差の量を示し、非点収差が
無い（ＯＤ）の線を挟み両側に非点収差０．３Ｄの線が
示されている．破線は近方視（３０ｃｍ）において非点
収差を同様に表わしたものである．この図からわかる様
に非点収差が零となる最適のベースカーブは遠方視と近
方視で異なる．そこで遠方視及び近方視が同等に良《な
るように、図中のａで示される斜線範囲のベースカーブ
が一般に採用される． ところで近視矯正用レンズの欠点としてレンズのフチ厚
（レンズの外周端での厚み）が、強度の近視になるにつ
れて厚くなることがあげられる．第３図はその一例を示
すものであり，度数−６Ｄ、レンズ径７５ｍｍのレンズ
の断面を示している．このレンズは一般に使用されてい
る屈折率１．５のプラスチックレンズで、ベースカーブ
は２．０Ｄ、レンズ中心厚は２ｍｍである．この例の場
合、レンズのフチ厚は１１．７ｍｍとなり、眼鏡にした
ときにフチの厚い見苦しいものとなる．これを解決する
方法として、ベースカーブを小さくすることが考λられ
る．第４図は第３図と同じ条｛牛のレンズでベースカー
ブを１．０Ｄとしたものである．このレンズのフチ厚は
１１．２ｍｍとなり０．５ｍｍのフチ厚の減少ができる
．ところが、先に述べたようにベースカーブは光学性能
上から決定されるもので、第５図及び第６図に示すよう
に、１，０ベースにすると光学性能が著しく悪くなる．
第５図、第６図はそれぞれベースカーブ２。ＯＤ及び１
．０Ｄのものの装用状態での視野における非点収差を示
しており、縦軸は視野の角度（単位：０）、横軸は球欠
方向の屈折力を基準とした非点収差（単位：Ｄ）を表わ
している．図には見る距離が無限遠（ｏｏ）．１ｍ、０
．３ｍのそれぞの場合における各視野での非点収差が示
されている． 一方、このような近視矯正用のレンズの外観上の欠点を
解決するものとして、レンズの前方屈折面あるいは後方
屈折面を非球面とする（２つ以上の球面の組み合わせを
含む）方法がいくつか提案されている．以下，それらの
方法とその問題点を述べる． 前方屈折面を非球面化したものとしては、特開昭５３−
９４９４７、特公昭５９−４　１　１　６４（ＵＳ４，
２７９，４８０）がある．特開昭５３−９４９４７には
前方屈折面を中心部分（実施例によれば直径４０ｍｍ）
とその外側周辺部分に分け，中心部を１つの球面とし、
外側周辺部分はその中心部球面の曲率より大きな曲率を
もつ円環体面で構成するものが開示されている．この場
合、中心部に大きな球面部分をもつため、外側周辺部の
光学性能を大きく損なわないためには、中心部に対して
あまり極端な曲率の差はつけられないため，大きな薄形
化効果は得られない．特公昭５９−４１１６４　（ＵＳ
４，２７９，４８０）には、前方屈折面を特殊な関数で
与＾られる非球面としたものが開示されている．この場
合、レンズ屈折面がレンズの回転中心から周辺方向にか
けて前方側に一端突出したのち後方に向うのが特徴であ
る．このレンズの問題点はその独特の形状にあり，その
うめ占ようなレンズ前方屈折面において著しく不均一な
反射が起こるため外観的に好ましくない点である． つぎに後方屈折面を非球面化したものとしては，特開昭
５３−８４７４　１．特開昭５３−８４７４２、特開昭
５８−１９５８２６　（ＩＴ４８３１５／８２）．特開
昭６０−６０７２４がある．これら後面屈折面を非球面
化したものにおける共通の問題点は、乱視付きのレンズ
において前方屈折面を凸状のトーリック面あるいは円柱
面とするため、眼鏡にしたときに外観が悪いことである
．また現在一般に普及している眼鏡レンズは後方屈折面
を凹面状のトーリック面としておりレンズの加工機もそ
れ用に作られているため、これらの後方屈折面を非球面
としたレンズを扱うには、設備面で大きな変更をしなけ
ればならないという問題もある． 以上のように従来の非球面を用いたレンズにおいても、
種々の問題があった． ［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上述したような近視矯正用眼鏡レンズにおける
問題を解決し、光学性能的にも優れかつフチ厚も薄い眼
鏡レンズを提供するものである．〔課題を解決するため
の手段〕 本発明はレンズ前方屈折面を特殊な非球面形状とするこ
とにより、前述の問題を解決するものである．第１図は
本発明を説明する図で本発明によるレンズ断面の形状を
模式的に示したものである．図中の１は本発明による前
方屈折面の断面（子午ＩＩ）．２は後方屈折面，３はレ
ンズの対称軸である．本発明は対称軸３のまわりに１に
示される非円形の子午線を回転させてできる面を前方屈
折面とするものである．４は前方屈折面の回転の中心０
における曲率半径（曲率半径は曲率の逆数）によって描
かれた円形断面を示す．すなわち４は前方屈折面が球面
である従来の眼鏡レンズの断面を示す．以下、本発明を
実施例により詳細に説明する． 〔実施例ｌ１ 第７、８図は本発明の第１の実施例で、前述の度数−６
Ｄ．ベースカーブ１、ＯＤのものに本発明を実施したも
のである．第７図は前方屈折面の子午線における曲率の
変化を示したもので、横軸が対称軸からの距離、縦軸が
曲率のベースカーブの曲串からの変化量を示す．具体的
な曲率の変化量△Ｃは表１のとおりである．第７図に示
される如く、子午線の曲率は対称軸から離れるに従って
増加の度合を強めながら徐々に増加し、ｌＯ〜１５ｍｍ
の間で増加の度合が落ち始め，２０〜２５ｍｍの間で増
加が零になり、逆に減少に転じている．それを数学的に
表現すると対称軸からの距龍ｒに対して曲率な関数Ｃ　
（ｒ）としたとき，一トし離れるにつれ徐々に増加し、
１０〜１５ｍｍの間でピークを迎えたあと減少している
．このような曲率の変化を与えることにより前方屈折面
の形状は第１図に示すようなベースカーブの円弧に対し
て対称軸から離れるにつれてレンズ後方屈折面側に移動
した形状となり、レンズのフチ厚を薄くすることができ
る．この実施例の場合フチ厚は１０．８ｍｍとなり、球
面のものが１１．２ｍｍであったのに対し更に０。４ｍ
ｍ薄くなっている．従って通常のベースカーブ（２．０
Ｄ）の球面のものに比べると０．９ｍｍものフチ厚の薄
形化が図られている． 第８図はこの実施例のレンズの非点収差を示したもので
、従来のものが第６図のようにベースカーブを通常より
低くしたことにより非点収差が増大して悪かったのに比
べ、同じベースカーブであっても非球面化により著しく
非点収差が改善されていることがわかる． 表　　　１ ［実　施　例　２１ 第９、１０図は本発明の第２の実施例であり、第１の実
施例と同様，レンズ度数−６Ｄ、ベースカーブ１．０Ｄ
のものに本発明を実施したものである．第９図は前方屈
折面の曲率の変化を示しており、具体的な曲率の変化量
は表２に示される．これらと先の実施例の第７図及び表
１を比較してわかるように，この第２の実施例では対称
軸から１５ｍｍまでは全く第１の実施例と同じであり、
そこから外周にかけて急激に曲率が増加している．この
結果レンズ外周で子午線が第１の実施例のものより更に
後方屈折面側に移動するため、第１の実施例よりも更に
フチ厚が薄くなる．この実施例ではフチ厚１０．５ｍｍ
となり第１の実施例のものより更に０．３ｍｍ薄くなっ
ている．第ｌＯ図はこの実施例の非点収差を示しており
、レンズ上での１　５ｍｍにほぼ対応する視野３０’　
までは第８図の第１の実施例と同じであるが、そこから
外側では急激に非点収差が増大していることがわかる．
この実施例は通常の使用で使用頻度が高く良好な光学特
性を要求される範囲、すなわちレンズ上で対称軸より１
　５ｍｍ以内においては第１の実施例と同じように漸増
する曲率変化により光学特性の向上を図り、それより外
側では曲率なより急激に増加させることによりフチ厚の
より薄形化を図ったものである． ［実　施　例　３１ 第１１、１２図は本発明の第３の実施例であり、これは
前出のレンズ度数−６Ｄ、ベースカーブ２、ＯＤのもの
について本発明を実施したものである． 表 表 この実施例においては、第１１図及び表３からわかると
おり、曲率は一担増加した後減少しレンズの外周に近い
部分ではベースカーブの曲率よりも小さくなってしまっ
ている．この実施例ではフチ厚は１１．５ｍｍと球面の
ものに対して０．２ｍｍｂか薄形化効果はみられないが
、第１２図に示すように光学性能面での改良がみられる
．〔実施例４Ｊ 第１３、１４図は本発明の第４の実施例であり、これは
先の第１の実施例のものについて、中央部に半径５ｍｍ
の球面部分を設けたものである．この実施例では、第１
３図及び表４からわかるとおり、曲率は５ｍｍまでは一
定で変化はなく、その後第１の実施例と同様に外周に向
って一旦増加した後減少するという変化をしている．こ
の結果非点収差は第１４図に示すように中央の球面部分
において、ベースカーブを小さくしていることによる非
点収差の増加が見られるが、それより外側は非球面化に
より第１の実施例と同様に非点収差の改善が見られる．
この非点収差の中央部における一時的な増加は、その増
加量を０．１ＤないしＯ．ｌ５Ｄ以内となるようにベー
スカーブと中央球面部の大きさを調整することにより、
視覚的には支障なく使用できる．このときのフチ厚は、
ｌｏ．９ｍｍと第１の実施例よりも多少薄形化効果は減
少するが、従来のものに比べて依然として大きな薄形化
効果をもっている． またこの実施例のものは前出の３つの実施例に比べつぎ
のようなメリットがある． まずレンズ度数測定時に安定した測定結果が得られる．
すなわち、前出の３つの実施例のものは、中央に球面が
ない全面非球面であるため、その先軸（通常は対称軸と
一致）におけるレンズメーターによる度数測定において
、測定位置がわずかにずれるだけで、非球面の影響によ
り度数がずれたり、乱視収差が付いてしまったりするが
、中央部に球面を設けることによりそれが解消される．
（第８図と第１４図を比べると逆のようにみ＾るが、両
図はレンズを装用した状態での中心から外周へかけての
非点収差を示したものであり、レンズメーターによる度
数測定では光線の通過角度が異なるため上述のように第
８図及び第１４図とは逆の結果となる．） 表　　　４ また一般の前方屈折面が球面であるものと同じ様に偏心
の注文に応じることができる．すなわち上述の如く中央
の球面部分では全面非球面のものに比べ安定した度数が
得られるので，丈の範囲内で偏心加工をしても全面非球
面のものとちがい指定の度数が得られる． なお以上のようなメリットを得るためには、少なくとも
半径３ｍｍ、好ましくは半径５ｍｍ以上の中央の球面部
分が必要となる．というのは通常のレンズメーターの測
定部の開口径が５〜１０ｍｍあるためである． ［実施例５］ 第１５．１６図は本発明の第５の実施例でレンズの度数
は前出の実施例と同じ−６Ｄでレンズ径、中心厚とも同
じである．ただし、レンズの素材は屈折率が１．６０、
アツへ数３５であり、ベースカーブは１、ＯＤである．
第１５図は前方屈折面の子午線における曲率の変化を示
したもので、横軸が対称軸からの距離、縦軸が曲率のべ
一スカーブの曲率からの変化量を示す．具体的な変化量
ΔＣは表１のとおりである．この実施例は先の実施例３
と同様に中央部に球面をもつものであって、第１５図に
示される如く、子午線の曲率は回転軸から５ｍｍまでは
一定であり、５ｍｍを過ぎると対称軸から離れるに従っ
て増加の度合を強めながら徐々に増加し、１０〜１　５
ｍｍの間で増加の度合が落ち始め、２５ｍｍ前後で増加
が零になり減少に転じている．それを数学的に表現する
と、対称軸からの距離ｒに対する曲率を関数Ｃ図のよう
にベースカーブを低くしたことにより非点収差が著しく
増大してしまうので対し、同じベースカーブであっても
上述のような曲率の変化をもたせた非球面設計をしたこ
とにより、著しく非点収差が改良されている． 称軸か６５ｍｍまでは零であり、そこからｒが大きくな
る（対称軸から離れる）につれ徐々に増加し、ｌＯ〜１
５ｍｍの間でピークを迎えたあと減少している．この実
施例では、フチ厚は９．０ｍｍであり、前出の従来の屈
折率が１．５０の球面レンズが１１．７ｍｍまたは１１
．２ｍｍであったのに対して，それぞれ２．７ｍｍ　（
２３％）、２．２ｍｍ　（２０％）も薄くなっている．
また同様の曲率の変化をもつ実施例４に比べても素材の
屈折率を高めた効果として、１０．９ｍｍが９．０ｍｍ
と１．９ｍｍ　（１７．４％）もの薄形化効果がある． 一方、第１６図はこの実施例のレンズの非点収差を示し
たもので、従来の球面設計のものが第６表５ なお以上の実施例ではｌｍの距離のものを見る場合の非
点収差をほとんど零にすることを狙った設計（中間視に
合わせた設計）であり，それが達成されていることがわ
かる．（ただし、実施例２では視野角で３０１以内に限
定した改善．）この他にも遠方を見るときの非点収差を
零にすることを狙った設計（遠方視に合わせた設計）や
３０ｃｍ程度の近距離を見るときの非点収差を零にする
ことを狙った設計（近方視に合わせた設計）も可能であ
る．どの場合でも基本的な曲率の変化は本実施例のもの
と同じであるが、遠方視に合わせたものは本実施よりに
曲率の変化の量が大きく，近方視に合わせたものでは本
実施例のものより曲率の変化量は小さくなる．その場合
、遠方視に合わせた設計では本実施例のものよりフチ厚
が薄くなり、近方視に合わせた設計ではフチ厚は本実施
例のものよりフチ厚は厚くなる（ただし球面のものより
は薄い）．この非点収差の改善をどの距離に合わせるか
については、本発明者の研究によれば、遠方視に合わせ
るとレンズ側方部での矯正度数が不足になり、ｌｍの中
間距離に合わせると側方部での矯正度数がほぼ中央と同
じかわずかに矯正不足ぎみとなり、近方視に合わせると
側方部での矯正度数が多少過矯正となることがわかって
いる．従って、レンズの使用目的に応じて，先の薄形化
効果とのバランスを採ってその設計距離を決めれば良い
が，日常的な使用においては１ｍぐらいの中間距離に合
せたものが良い結果が得られている． 〔発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、近視矯正用眼錆レンズ
においてフチ厚の薄形化を図ると同時に光学性能の改良
が達成される．特に対称軸から１　５ｍｍ以内において
子午線の曲率な徐々に増加させることは，レンズのフチ
厚を薄くすることと、光学性能の向上の両方において効
果がある．また曲串Ｃ　（ｒ）の一次微係数をレンズの
対称軸から一担増加させたのち減少させることは，光学
性能向上のために有効であることがわかった．また上述
したような曲率変化と通常の球面レンズでは光学性能上
用いることができないベース力ーブ（本発明においては
対称軸の近傍におけるカーブ値）、たとえばレンズの等
価球面度数Ｓに関して、 ア）−６≦Ｓ≦−２のとき （ｎ−１）ｘρａ　≦０．５ｘ　　（Ｓ＋６）＋１．５
イ）Ｓ＜−６のとき （ｎ−１）Ｘρ。≦１．５ （ここでｎはレンズ素材の屈折率、ρ。は対称軸近傍に
おける曲率、すなわちベースカープの曲率） を満たすような低いベースカーブとを組み合わせること
により、光学性能的にも優れかつフチ厚も大巾に薄形化
された眼鏡レンズが可能となる．更に実施例に示される
ように高屈折率（プラスチック眼鏡レンズでは屈折率が
通常の１．５０に比べ１．５５を超えるようなものを中
屈折率または高屈折率と呼んでいる．）の素材と組み合
せた場合には大きな薄形化効果が得られる．また一般に
高屈折率素材ではアツベ数が小さくなり（プラスチック
素材の場合は１．５５以上の屈折率になるとアッペ数は
ほぼ４０以下となる）、レンズの周辺部を通して物を見
たときレンズのもつプリズム作用により光が色の成分に
分光されて輸部に色のにじみが出る色収差と呼ばれる欠
点が生じる．しかし、本発明による非球面設計を行な＾
ば，第１図に示すように周辺部での前方屈折面と後方屈
折面とによってできるくさび形状が、球面レンズに比べ
小さくなる，すなわちプリズム作用が小さくなることに
より、色収差が改善される． また他の効果としては回転軸から５ｍｍの間での曲率変
化を零とする、すなわちレンズの中央部分に１０ｍｍの
球面部を設けた場合には、光軸（通常は回転軸と一致）
におけるレンズメーターによる度数測定において加工上
で１〜２ｍｍの光軸のずれがあっても、非球面による影
響を受けることなく安定した度数が得られる．また、こ
のことから２〜３ｍｍ以内であれば偏心（意図的に光軸
をずらしたもの）の特別注文にも応じることができる． また本発明によれば，従来の近視矯正用の非球面レンズ
に見られたような外観上及び加工上の問題がなく、充分
な薄形化効果と優れた光学性能を兼ね備えた近視矯正用
の眼鏡レ．ンズが提供できる． 尚、本発明の実施例においては前方屈折面の曲率が連続
的に変化しているものを示した，４５、それ以外のもの
例えば第１７図に示すように対称軸から遠去かるにつれ
て階段状に微小ステップで曲率が変わるものや、微小な
変動があっても、実質的に本発明の実施例に示すような
変化を示すものは本発明に含まれる．

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるレンズの子午線断面を示す図．
１は本発明のレンズの前方屈折面、２は後方屈折面、３
は回転対称の対称軸、４は従来レンズの球面による前方
屈折面． 第２図は、従来の球面レンズのレンズ度数とペースカー
ブの組み合わせにより発生する非点収差を示す図． 第３、４図は従来の球面レンズの断面図．第３図は度数
−６Ｄ．ベースカープ２．０Ｄのもの．第４図は度数−
６Ｄ、ベースカーブ１，ＯＤのもの． 第５、６図はそれぞれ第３図及び第４図に示す従来の球
面レンズの視野の角度による非点収差の量を示す図． 第７、８図は本発明の第１の実施例で第７図は子午線の
曲率の変化を示す図であり、第８図は視野の角度による
非点収差の量を示す図．第９、ｌＯ図は本発明の第２の
実施例で第９図は子午線の曲率の変化を示す図であり，
第ｌＯ図は視野の角度による非点収差の量を示す図．第
１１、１２図は本発明の第３の実施例で第１１図は子午
線の曲率の変化を示す図であり，第１２図は視野の角度
による非点収差の量を示す図． 第１３、１４図は本発明の第４の実施例で第１３図は子
午線の曲率の変化を示す図であり、第１４図は視野の角
度による非点収差の量を示す図． 第１５、１６図は本発明の第５の実施例で第１５図は子
午線の曲率の変化を示す図であり、第１６図は視野の角
度による非点収差の量を示す図． 第１７図は本発明の第６の実施例で、子午線の曲率の変
化を示す図． 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴　木　喜三郎（他Ｉ名）第３図 第斗因 （転）Ｌ固 第Ｚ図 名とｒｉ３ 第ｑ口 第ＩＩ已 第ＩＺＩＡ 第９ｎ 楽ｊ３（２） メ ｂ目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、前方及び後方の１対の屈折面を有し、該前方屈折面
   が回転軸対称形状である眼鏡レンズにおいて、該前方屈
   折面の子午線の曲率が前記回転軸対称の対称軸からレン
   ズ外周方向に少なくとも１５ｍｍ以内の間に実質的に増
   加することを特徴とする眼鏡レンズ。 ２、前記子午線の曲率が少なくとも前記対称軸から１５
   ｍｍ内の範囲で該対称軸から遠去かる方向に単調に増加
   することを特徴とする請求項１に記載の眼鏡レンズ。 ３、前記子午線の曲率を前記回転軸からの距離ｒの関数
   としてＣ（ｒ）と表現するとき、該関数Ｃの一次微分係
   数ｄｃ／ｄｒは前記対称軸から遠去かるにつれて少なく
   とも１回一担増加した後減少することを特徴とすること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の眼鏡レン
   ズ。 ４、前記前方屈折面の前記対称軸近傍における曲率の値
   をρ＿０［ｍ＾−＾１］、レンズの等価球面度数をＳ［
   ディオプトリー］とするとき、 ア）−６≦Ｓ≦−２のとき （ｎ−１）×ρ＿０≦０．５×（Ｓ＋６）＋１．５イ）
   Ｓ＜−６のとき （ｎ−１）×ρ＿０≦１．５ を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２また
   は請求項３に記載の眼鏡レンズ。ここでｎはレンズ素材
   の屈折率。 ５、前記前方屈折面の子午線の曲率が、前記対称軸から
   外周方向に少なくとも３ｍｍ以上、好ましくは５ｍｍ以
   上の間一定であり、その後増加することを特徴とする請
   求項１または請求項２または請求項３または請求項４に
   記載の眼鏡レンズ。 ６、素材の屈折率が１．５５以上、アッベ数が４０以下
   であることを特徴とする請求項１または請求項２または
   請求項３または請求項４または請求項５に記載の眼鏡レ
   ンズ。