JP2020187285A - 双眼拡大鏡およびその設計方法 - Google Patents

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白柳 守康
Moriyasu Shirayanagi
守康 白柳
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Abstract

【課題】良好な像性能で、自然な両眼視が可能な近方視用の双眼拡大鏡およびその関連技術を提供する。【解決手段】正の屈折力を持つ右眼用の単レンズRと、正の屈折力を持つ左眼用の単レンズLとにより像の拡大を実現する近方視用の双眼拡大鏡であって、単レンズR,Lの各々において、玉形中心におけるプリズム屈折力がベースインであり、単レンズR,Lの各々において、物体側の面および眼球側の面の少なくともいずれかの形状は、水平方向に非対称な非球面形状である、双眼拡大鏡およびその関連技術を提供する。【選択図】図7F

Description

本発明は、双眼拡大鏡およびその設計方法に関し、特に、近方視用で左右それぞれが単レンズからなる双眼拡大鏡およびその設計方法に関する。
特許文献1には、左右各レンズの光軸を注視線方向と平行にし、光学中心を鼻側に偏心させた双眼拡大鏡が開示されている。
特許文献2には、眼の輻輳と調節の乖離が大きくならないように、レンズの焦点距離、偏心量、レンズの有効径および作業距離の満たすべき条件が開示されている。左右レンズの光軸が平行な図が示されている。また、面形状については軽量化を狙ってフレネルレンズとすることが開示されている。
実開昭63−38120号公報 特開平6−95011号公報
特許文献1に記載の双眼拡大鏡の構成では、レンズの光軸を傾けていない場合よりも、レンズの光軸を注視線方向と平行にしたことに起因する若干の像性能の改善が見られる。ただし、他にも改善すべき点が多い。例えば、レンズの光軸から離れた部分における像面湾曲、屈折力誤差、非点収差等の対策は特許文献1では講じられていない。
しかも、特許文献1に記載の双眼拡大鏡の構成だと、物体平面に対してレンズの光軸が傾いている。そのため、耳側視野と鼻側視野とで像の拡大率が異なるうえ、歪曲収差分布も異なる。これは、両眼視および立体視が不自然となることにつながる。
特許文献2に記載の双眼拡大鏡の構成では、特許文献1のようにレンズの光軸を傾けるのではなく、左右眼用のレンズにおける光軸の位置が互いに近づくように偏心させている。それに起因して視線が通過する部分でのプリズム屈折力が過剰となる。その結果、視野中心でも少なからぬ非点収差および色収差が発生する。更には、鼻側視野での平均屈折力誤差および非点収差が大きくなる。
本発明の一実施例は、良好な像性能で、自然な両眼視が可能な近方視用の双眼拡大鏡およびその関連技術を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様は、
正の屈折力を持つ右眼用の単レンズRと、正の屈折力を持つ左眼用の単レンズLとにより像の拡大を実現する近方視用の双眼拡大鏡であって、
前記単レンズR,Lの各々において、玉形中心におけるプリズム屈折力がベースインであり、
前記単レンズR,Lの各々において、物体側の面および眼球側の面の少なくともいずれかの形状は、水平方向に非対称な非球面形状である、双眼拡大鏡である。
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の態様であって、
前記物体側の面の玉形中心を原点とする直交座標系をx−y−zとしたうえで、前記原点において前記物体側の面と接するようにx−y平面を設定し、双眼拡大鏡の装用時の水平鼻側方向をx軸の正の方向、天地の天の側をy軸の正の方向、x−y平面に垂直な軸であって物体側から眼球側に向かう方向をz軸の正の方向と設定し、
前記物体側の面とx−z平面の交線に沿ったx[単位:mm]の位置における断面屈折力をD1(x)[単位:ディオプター]、前記眼球側の面とx−z平面の交線に沿ったx〔単位:mm〕の位置における断面屈折力をD2(x)[単位:ディオプター]と設定した時、以下の関係を満たす。
D1(−15)+D2(−15)>D1(15)+D2(15) ・・・[式1]
本発明の第3の態様は、第2の態様に記載の態様であって、
更に以下の関係を満たす。
{D1(−15)+D2(−15)}−{D1(15)+D2(15)}>0.25 ・・・[式2]
本発明の第4の態様は、第1〜第3のいずれかの態様に記載の態様であって、
前記単レンズR,Lの各々の玉形中心における平均屈折力D[単位:ディオプター]が以下の関係を満たす。
2≦D≦4 ・・・[式3]
本発明の第5の態様は、第1〜第4のいずれかの態様に記載の態様であって、
前記単レンズR,Lの光軸間角度α[単位:度]が以下の関係を満たす。
−5≦α≦5 ・・・[式4]
本発明の第6の態様は、第1〜第5のいずれかの態様に記載の態様であって、
前記単レンズR,Lの光学中心間距離OCD[単位:mm]が以下の関係を満たす。
40≦OCD≦50 ・・・[式5]
本発明の第7の態様は、第1〜第6のいずれかの態様に記載の態様であって、
前記単レンズR,Lの角膜頂点間距離BVD[単位:mm]が以下の関係を満たす。
15≦BVD≦30 ・・・[式6]
本発明の第8の態様は、
正の屈折力を持つ右眼用の単レンズRと、正の屈折力を持つ左眼用の単レンズLとにより像の拡大を実現する近方視用の双眼拡大鏡の設計方法であって、
前記単レンズR,Lの各々において、玉形中心におけるプリズム屈折力をベースインとし、
前記単レンズR,Lの各々において、物体側の面および眼球側の面の少なくともいずれかの形状を、水平方向に非対称な非球面形状とする、双眼拡大鏡の設計方法である。
本発明の他の態様は、
正の屈折力を持つ右眼用の単レンズRと、正の屈折力を持つ左眼用の単レンズLとにより像の拡大を実現する近方視用の双眼拡大鏡用の単レンズRまたはLであって、
前記単レンズにおいて、玉形中心におけるプリズム屈折力がベースインであり、
前記単レンズにおいて、物体側の面および眼球側の面の少なくともいずれかの形状は、水平方向に非対称な非球面形状である、双眼拡大鏡用の単レンズである。
本発明の一実施例によれば、良好な像性能で、自然な両眼視が可能な近方視用の双眼拡大鏡およびその関連技術を提供できる。
図1は、本発明の一態様に係る双眼拡大鏡の上面図である。 図2は、本発明の一態様に係る双眼拡大鏡の正面図である。 図3Aは、従来例1の双眼拡大鏡の上面図である。 図3Bは、従来例1の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。 図3Cは、従来例1の双眼拡大鏡の単レンズの眼球側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。 図3Dは、従来例1の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面の水平断面屈折力とそれらの和のグラフである。 図3Eは、従来例1の双眼拡大鏡の単レンズの水平断面のプリズム屈折力のグラフである。 図3Fは、従来例1の双眼拡大鏡を装用して眼前353mmに置かれた近方物体を見たときの平均屈折力誤差と非点収差の3Dマップである。 図3Gは、図3Fにおける原点である第1眼位を含む垂直断面および水平断面における平均屈折力誤差(実線)および非点収差(破線)の値を示すグラフである。 図3Hは、従来例1の双眼拡大鏡を装用して眼前353mmに置かれた格子状チャートを見たときの像の歪みを表す図である。 図4Aは、従来例2の双眼拡大鏡の上面図である。 図4Bは、従来例2の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。 図4Cは、従来例2の双眼拡大鏡の単レンズの眼球側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。 図4Dは、従来例2の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面の水平断面屈折力とそれらの和のグラフである。 図4Eは、従来例2の双眼拡大鏡の単レンズの水平断面のプリズム屈折力のグラフである。 図4Fは、従来例2の双眼拡大鏡を装用して眼前353mmに置かれた近方物体を見たときの平均屈折力誤差と非点収差の3Dマップである。 図4Gは、図4Fにおける原点である第1眼位を含む垂直断面および水平断面における平均屈折力誤差(実線)および非点収差(破線)の値を示すグラフである。 図5Aは、従来例3の双眼拡大鏡の上面図である。 図5Bは、従来例3の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。 図5Cは、従来例3の双眼拡大鏡の単レンズの眼球側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。 図5Dは、従来例3の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面の水平断面屈折力とそれらの和のグラフである。 図5Eは、従来例3の双眼拡大鏡の単レンズの水平断面のプリズム屈折力のグラフである。 図5Fは、従来例3の双眼拡大鏡を装用して眼前368mmに置かれた近方物体を見たときの平均屈折力誤差と非点収差の3Dマップである。 図5Gは、図5Fにおける原点である第1眼位を含む垂直断面および水平断面における平均屈折力誤差(実線)および非点収差(破線)の値を示すグラフである。 図6Aは、従来例4の双眼拡大鏡の上面図である。 図6Bは、従来例4の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。 図6Cは、従来例4の双眼拡大鏡の単レンズの眼球側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。 図6Dは、従来例4の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面の水平断面屈折力とそれらの和のグラフである。 図6Eは、従来例4の双眼拡大鏡の単レンズの水平断面のプリズム屈折力のグラフである。 図6Fは、従来例4の双眼拡大鏡を装用して眼前284mmに置かれた近方物体を見たときの平均屈折力誤差と非点収差の3Dマップである。 図6Gは、図6Fにおける原点である第1眼位を含む垂直断面および水平断面における平均屈折力誤差(実線)および非点収差(破線)の値を示すグラフである。 図7Aは、実施例1の双眼拡大鏡の上面図である。 図7Bは、実施例1の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。 図7Cは、実施例1の双眼拡大鏡の単レンズの眼球側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。 図7Dは、実施例1の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面の水平断面屈折力とそれらの和のグラフである。 図7D−1は、実施例1の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)のグラフである。 図7D−2は、実施例1の双眼拡大鏡の単レンズのD2(x)のグラフである。 図7D−3は、実施例1の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)+D2(x)のグラフである。 図7Eは、実施例1の双眼拡大鏡の単レンズの水平断面のプリズム屈折力のグラフである。 図7Fは、実施例1の双眼拡大鏡を装用して眼前353mmに置かれた近方物体を見たときの平均屈折力誤差と非点収差の3Dマップである。 図7Gは、図7Fにおける原点である第1眼位を含む垂直断面および水平断面における平均屈折力誤差(実線)および非点収差(破線)の値を示すグラフである。 図7Hは、実施例1の双眼拡大鏡を装用して眼前353mmに置かれた格子状チャートを見たときの像の歪みを表す図である。 図8Aは、実施例2の双眼拡大鏡の上面図である。 図8Bは、実施例2の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。 図8Cは、実施例2の双眼拡大鏡の単レンズの眼球側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。 図8Dは、実施例2の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面の水平断面屈折力とそれらの和のグラフである。 図8D−1は、実施例2の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)のグラフである。 図8D−2は、実施例2の双眼拡大鏡の単レンズのD2(x)のグラフである。 図8D−3は、実施例2の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)+D2(x)のグラフである。 図8Eは、実施例2の双眼拡大鏡の単レンズの水平断面のプリズム屈折力のグラフである。 図8Fは、実施例2の双眼拡大鏡を装用して眼前270mmに置かれた近方物体を見たときの平均屈折力誤差と非点収差の3Dマップである。 図8Gは、図8Fにおける原点である第1眼位を含む垂直断面および水平断面における平均屈折力誤差(実線)および非点収差(破線)の値を示すグラフである。 図9Aは、実施例3の双眼拡大鏡の上面図である。 図9Bは、実施例3の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。 図9Cは、実施例3の双眼拡大鏡の単レンズの眼球側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。 図9Dは、実施例3の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面の水平断面屈折力とそれらの和のグラフである。 図9D−1は、実施例3の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)のグラフである。 図9D−2は、実施例3の双眼拡大鏡の単レンズのD2(x)のグラフである。 図9D−3は、実施例3の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)+D2(x)のグラフである。 図9Eは、実施例3の双眼拡大鏡の単レンズの水平断面のプリズム屈折力のグラフである。 図9Fは、実施例3の双眼拡大鏡を装用して眼前353mmに置かれた近方物体を見たときの平均屈折力誤差と非点収差の3Dマップである。 図9Gは、図9Fにおける原点である第1眼位を含む垂直断面および水平断面における平均屈折力誤差(実線)および非点収差(破線)の値を示すグラフである。 図10Aは、実施例4の双眼拡大鏡の上面図である。 図10Bは、実施例4の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。 図10Cは、実施例4の双眼拡大鏡の単レンズの眼球側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。 図10Dは、実施例4の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面の水平断面屈折力とそれらの和のグラフである。 図10D−1は、実施例4の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)のグラフである。 図10D−2は、実施例4の双眼拡大鏡の単レンズのD2(x)のグラフである。 図10D−3は、実施例4の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)+D2(x)のグラフである。 図10Eは、実施例4の双眼拡大鏡の単レンズの水平断面のプリズム屈折力のグラフである。 図10Fは、実施例4の双眼拡大鏡を装用して眼前353mmに置かれた近方物体を見たときの平均屈折力誤差と非点収差の3Dマップである。 図10Gは、図10Fにおける原点である第1眼位を含む垂直断面および水平断面における平均屈折力誤差(実線)および非点収差(破線)の値を示すグラフである。 図11Aは、実施例5の双眼拡大鏡の上面図である。 図11Bは、実施例5の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。 図11Cは、実施例5の双眼拡大鏡の単レンズの眼球側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。 図11Dは、実施例5の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面の水平断面屈折力とそれらの和のグラフである。 図11D−1は、実施例5の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)のグラフである。 図11D−2は、実施例5の双眼拡大鏡の単レンズのD2(x)のグラフである。 図11D−3は、実施例5の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)+D2(x)のグラフである。 図11Eは、実施例5の双眼拡大鏡の単レンズの水平断面のプリズム屈折力のグラフである。 図11Fは、実施例5の双眼拡大鏡を装用して眼前270mmに置かれた近方物体を見たときの平均屈折力誤差と非点収差の3Dマップである。 図11Gは、図11Fにおける原点である第1眼位を含む垂直断面および水平断面における平均屈折力誤差(実線)および非点収差(破線)の値を示すグラフである。
本明細書において「単レンズ」とは、例えば、接眼レンズと対物レンズとの組み合わせではないことを意味する。その一方、右眼用の単レンズと左眼用の単レンズとが一体となっていたとしても、右眼用のレンズとしては一つの部分には違いない。そのため、右眼用の単レンズと左眼用の単レンズとが一体となっていたとしても、右眼または左眼の前に配置された各レンズのことを単レンズと称する。
また、本明細書における「双眼拡大鏡」は、右眼用の単レンズと左眼用の単レンズとを含み、具体的な一態様としては、右眼用の単レンズと左眼用の単レンズとを保持するフレームを含む。
本明細書において単レンズの「眼球側の面」とは、単レンズを備えた双眼拡大鏡が装用者に装用された際に眼球側に配置される面をいい、「物体側の面」とは該眼球側の面に対向する側の面であって物体側に配置される面をいう。
本明細書において、面形状に由来する平均屈折力および非点収差は、「平均“面”屈折力」「“面”非点収差」というように面であることを特記する。“面”であることの特記が無い場合は、装用時の場合の性能を指す。つまり、「平均屈折力誤差」「非点収差」とは、双眼拡大鏡の装用時において単レンズ2R,2Lを透過した際の場合の性能を指す。
また、「平均屈折力誤差」とは、所定距離に対する最大屈折力と最小屈折力の平均値から近軸屈折力を引いたものである。「非点収差」とは、最大屈折力から最小屈折力を引いたものである。
本明細書においては、「〜」は所定の値以上且つ所定の値以下を示す。また、以下に記載する数値限定はいずれも、「〜以上」を「〜を超え」とするのがより好ましく、「〜以下」を「〜未満」とするのがより好ましい。
[本発明の一態様に係る双眼拡大鏡]
図1は、本発明の一態様に係る双眼拡大鏡の上面図である。
図2は、本発明の一態様に係る双眼拡大鏡の正面図である。
本発明の一態様に係る双眼拡大鏡は、正の屈折力を持つ右眼1R用の単レンズ2Rと、正の屈折力を持つ左眼1L用の単レンズ2Lとにより像の拡大を実現する。なお、単レンズ2R,2Lのことを単レンズR,Lとも称する。
そして、単レンズ2R,2Lの各々において、玉形中心におけるプリズム屈折力がベースインである。「玉形中心」とは、例えば単レンズ2Rをボクシングしたときの中心点を意味する。この玉形中心に関する定義はJIS_B_7281に準ずる。「ボクシングする」とは、単レンズ2Rに外接する長方形を想定することを意味する。そしてこの長方形の中心点が玉形中心となる。なお、「玉形幅」とは該長方形における水平方向の幅のことを指す。「玉形高さ」とは該長方形における垂直方向の幅のことを指す。
右眼用の単レンズ2Rの玉形中心を7Rとし、光学中心を5Rとし、光軸を6Rとする。玉形中心は、いわゆるボクシングセンターのことであり、以降「BC」とも称する。
左眼用の単レンズ2Lの玉形中心(いわゆるボクシングセンター)を7Lとし、光学中心を5Lとし、光軸を6Lとする。
本発明の一態様に係る双眼拡大鏡では、単レンズ2R,2Lの各々において、玉形中心におけるプリズム屈折力がベースインである。「ベースイン」とは、プリズム屈折力(単位:Δ)により光線が内側すなわち水平鼻側へと屈折するようなプリズム屈折力であることを意味する。ベースインのことはインプリズムとも呼ばれる。なお、プリズム屈折力の単位Δは、光線の屈折度合いを示す単位であり、屈折光線が1m進行する際に、入射光線の延長と垂直な方向に1cm光線が偏位することを指す。本明細書では、ベースインの方向すなわち光線が水平鼻側へと屈折する方向を正とする。玉形中心におけるプリズム屈折力がベースインであることが、自然な両眼視につながる。
そして本発明の一態様においては、単レンズ2R,2Lの各々において、物体側の面3R,3Lおよび眼球側の面4R,4Lの少なくともいずれかの形状は、水平方向に非対称な非球面形状である。
「水平方向に非対称」とは、例えば単レンズ2Rをボクシングした際に、y−z平面に対して単レンズ2Rの面形状がx軸の正負方向で対称(左右対称)ではないことを指す。なお、単レンズ2Rの輪郭形状のせいで面形状が左右対称ではなくなっていることは、「水平方向に非対称」から除外して考える。例えば、単レンズ2R,2Lの周縁において、該y−z平面から見てxが正の側だと単レンズ2Rが存在するがxが負の側だと存在しない場合の左右非対称は、「水平方向に非対称」から除外して考える。
なお、本発明の一態様は、水平方向に非対称である。言い方を変えると、本発明の一態様は、それ以外の態様に関しては特に限定は無い。例えば、x−z平面に対して面形状がy軸の正負方向で対称(上下対称)であってもよいし、そうでなくともよい。
「非球面形状」とは、その名の通り球面形状ではないことを意味する。特許文献1および特許文献2に記載の双眼拡大鏡では、レンズを非球面形状とすることの記載も示唆もない。それに対して、本発明の一態様では少なくとも一方の面を水平方向に非対称な非球面形状を採用する。非対称な非球面形状は、物体側の面3R,3Lに設定してもよいし、眼球側の面4R,4Lに設定してもよいし、両面に設定してもよい。非対称な非球面を設定しなかった面の形状は、回転対称非球面・球面のいずれであってもよい。このような非対称な構成を採用することで、平均屈折力誤差、非点収差、歪曲収差等を低減し、耳側と鼻側の性能のバランスを整え、良好な像性能で、自然な両眼視が可能な近方視用の双眼拡大鏡を提供可能となる。
[本発明の一態様に係る双眼拡大鏡の好適例および変形例]
以下、本発明の一態様の詳細、好適例および変形例について説明する。
物体側の面の玉形中心を原点とする直交座標系をx−y−zとしたうえで、原点において物体側の面3R,3Lと接するようにx−y平面を設定し、双眼拡大鏡の装用時の水平鼻側方向をx軸の正の方向、天地の天の側をy軸の正の方向、x−y平面に垂直な軸であって物体側から眼球側に向かう方向をz軸の正の方向と設定し、
物体側の面とx−z平面の交線に沿ったx[単位:mm]の位置における断面屈折力をD1(x)[単位:ディオプター、D、dpt]、眼球側の面4R,4Lとx−z平面の交線に沿ったx〔単位:mm〕の位置における断面屈折力をD2(x)[単位:ディオプター]と設定した時、以下の関係を満たすのが好ましい。
D1(−15)+D2(−15)>D1(15)+D2(15) ・・・[式1]
式1の規定は、単レンズ2R,2Lの各々において水平耳側でのレンズとしての屈折力を、水平鼻側よりも大きくしたことを意味する。このレンズとしての屈折力とは、すなわち物体側の面3R,3Lと眼球側の面4R,4Lとの組み合わせによりもたらされる屈折力を意味する。式1を採用することにより、視野周辺での平均屈折力誤差および非点収差が改善される。
更に以下の関係を満たすのが好ましい。
{D1(−15)+D2(−15)}−{D1(15)+D2(15)}>0.25 ・・・[式2]
単レンズ2R,2Lの各々の玉形中心における平均屈折力D[単位:ディオプター]が以下の関係を満たすのが好ましい。
2≦D≦4 ・・・[式3]
平均屈折力Dが2ディオプターより小さいと十分な倍率が得られず、4ディオプターより大きいと視野が狭くなって使い勝手が悪くなる。
単レンズ2R,2Lの光軸6R,6L間角度α[単位:度]が以下の関係を満たすのが好ましい。
−5≦α≦5 ・・・[式4]
式4を満たす場合、単レンズ2R,2Lの各々の光軸が適度に平行に近い。そのため、耳側視野と鼻側視野とで倍率および歪曲収差がそれほど大きくは異ならないことになり、立体視が自然な状態となる。
本発明の一態様に係る双眼拡大鏡は、
単レンズ2R,2Lの光学中心間距離OCD[単位:mm]が以下の関係を満たすのが好ましい。
40≦OCD≦50 ・・・[式5]
式5を満たす場合、快適な両眼視が得られる。つまり、OCDを40mm以上とすると、双眼拡大鏡の装用・非装用の瞬時の切り替えに伴う輻輳と調節力とのバランスが取れる。しかも、視野中心でのプリズム屈折力が小さく済む。そのため、色収差が目立たないうえ、単レンズ2R,2Lの薄肉化も図れる。OCDを50mm以下とすると、装用時の輻輳の負荷を適度に抑えることができ、眼精疲労をもたらさずに済む。
本発明の一態様に係る双眼拡大鏡は、
単レンズ2R,2Lの角膜頂点間距離BVD[単位:mm]が以下の関係を満たすのが好ましい。
15≦BVD≦30 ・・・[式6]
BVDは、人間の顔の平均形状モデルを設定することにより、フレームを有する双眼拡大鏡から測定可能である。
式6を満たす場合、適切な倍率と安定した装用状態が得られる。BVDが大きいほど倍率も大きく設定できはするが、装用時に双眼拡大鏡と装用者の眼球との位置関係が不安定となるうえ、鼻への重量負荷も大きくなる。そのため、式6を満たすのが好ましい。
なお、眼鏡レンズにおけるOCDは56〜66mm程度であり、本発明は眼鏡レンズとは一線を画す。また、眼鏡レンズにおけるBVDは12mmを前提とする。これらの点で、本発明の一態様に係る双眼拡大鏡と眼鏡とでは大きく異なる。
本発明の一態様に係る単レンズ2R,2Lの各々において、装用時の平均屈折力誤差の絶対値を0.50ディオプター以下(好ましくは0.45ディオプター以下、更に好ましくは0.40ディオプター以下)とすることが可能である。
また、平均屈折力誤差の平均値の絶対値は0.20ディオプター以下が好ましく、0.15ディオプター以下がより好ましい。
なお、装用時の平均屈折力誤差の絶対値の上記数値範囲は、単レンズ2R,2Lにおける注視野範囲A内の領域での数値範囲である。本明細書において、注視野範囲Aとは、眼球の回旋角Vx、Vy[単位:度]に対して−50≦Vx≦50、−40≦Vy≦40の範囲のことを指す。なお、注視野とは、頭部を固定した状態で眼球のみにより注視できる範囲の視野のことを指す。以降、平均屈折力誤差および非点収差の値は、単レンズ2R,2Lにおける注視野範囲A内の領域に関するものとする。
また、単レンズ2R,2Lの各々の注視野範囲A内において、装用時の平均屈折力誤差の絶対値が0.50ディオプター以下の領域が占める面積の割合は90%以上(好ましくは95%以上、更に好ましくは100%)とすることも可能である。同様に、平均屈折力誤差の絶対値が0.25ディオプター以下の領域が占める面積の割合は60%以上(好ましくは70%以上、更に好ましくは80%以上)とすることも可能である。
本発明の一態様に係る単レンズ2R,2Lの各々の注視野範囲A内において、装用時の非点収差を0.50ディオプター以下(好ましくは0.30ディオプター以下、更に好ましくは0.25ディオプター以下)とすることが可能である。また、各々の注視野範囲A内における非点収差の平均値は0.17ディオプター以下が好ましく、0.10ディオプター以下がより好ましい。
また、単レンズ2R,2Lの各々の注視野範囲A内において、装用時の非点収差が0.50ディオプター以下の領域が占める面積の割合は95%以上(好ましくは99%以上、更に好ましくは100%)とすることも可能である。同様に、非点収差が0.25ディオプター以下の領域が占める面積の割合は80%以上(好ましくは90%以上、更に好ましくは100%以上)とすることも可能である。
また、後述の図3Fに示すように、平均屈折力誤差を高さ軸とし、眼球の回旋角によって平均屈折力誤差の値がどのように変化するかを後述の実施例にて調べている。その結果、本発明の一態様に係る単レンズ2R,2Lでは、平均屈折力誤差の重心は回旋角12deg(度)以下の範囲内に存在させている。このように等高線が配置されると、単レンズ2R,2Lを通して左方向にある物体を拡大視するときも右方向にある物体を拡大視するときも、見え方が同じようになる。
なお、非点収差の値が小さい場合、非点収差の重心がどの場所に配置されたとしても、良好な像性能で、自然な両眼視が可能となる。そのため、以下のいずれかの規定を満たすのが好ましい。
・単レンズ2R,2Lの注視野範囲A内において、装用時の非点収差が0.25ディオプター以下である。
・単レンズ2R,2Lの注視野範囲A内において、装用時の非点収差が0.25ディオプターを超える場合、非点収差が0.25ディオプター以下の領域が占める面積の割合は80%以上であり且つ非点収差の重心を回旋角7.0deg以下の範囲内に存在させる。
[双眼拡大鏡の設計方法]
本発明の技術的思想は、双眼拡大鏡の設計方法にも適用可能である。この設計方法の構成は以下のとおりである。
「正の屈折力を持つ右眼用の単レンズRと、正の屈折力を持つ左眼用の単レンズLとにより像の拡大を実現する近方視用の双眼拡大鏡の設計方法であって、
前記単レンズR,Lの各々において、玉形中心におけるプリズム屈折力をベースインとし、
前記単レンズR,Lの各々において、物体側の面および眼球側の面の少なくともいずれかの形状を、水平方向に非対称な非球面形状とする、双眼拡大鏡の設計方法。」
[双眼拡大鏡の製造方法]
本発明の技術的思想は、上記設計方法を採用した場合の、双眼拡大鏡の製造方法にも適用可能である。つまり、上記設計方法により単レンズを設計する工程と、該設計に基づいて単レンズを製造する工程と、を有する、双眼拡大鏡の製造方法には、本発明の技術的思想が反映されている。
[双眼拡大鏡用の単レンズ]
本発明の技術的思想は、双眼拡大鏡の定義に含まれる右眼用の単レンズ2Rと左眼用の単レンズ2Lとのセットのみならず、非球面を採用した単レンズ2Rまたは2Lそのものにも適用可能である。この単レンズ2Rまたは2Lの構成は以下のとおりである。
「正の屈折力を持つ右眼1R用の単レンズ2Rと、正の屈折力を持つ左眼1L用の単レンズ2Lとにより像の拡大を実現する近方視用の双眼拡大鏡用の単レンズ2Rまたは2Lであって、
単レンズ2Rまたは2Lにおいて、玉形中心におけるプリズム屈折力がベースインであり、
単レンズ2Rまたは2Lにおいて、物体側の面3R,3Lおよび眼球側の面4R,4Lの少なくともいずれかの形状は、水平方向に非対称な非球面形状である、双眼拡大鏡用の単レンズ。」
本発明の技術的範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
次に、本発明について実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されない。以降、説明の便宜上、符号は省略する。なお、面性能に関する各マップでは、[0036]に記載のx−y−zの直交座標系を採用している。x軸の場合、各マップの向かって右側が正(水平鼻側)であり、y軸の場合、各マップの向かって上側が正(上方)である。なお、原点は玉形中心(ボクシングセンター)である。
また、各例では右眼用の単レンズを例示する。左眼用の単レンズの試験結果は、右眼用の単レンズの形状を左右対称にした場合と同一であるため、記載を省略する。
<従来例1>
従来の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面は共に球面形状により構成される。そのため、本明細書における従来例では、両面が球面形状の単レンズを右眼用と左眼用に用意し、以下の表1に記載の条件を採用し、各試験を行った。表1には他の各例の条件も記載する。なお、従来例1では、他の従来例および実施例とは異なり、光軸を傾けており式4は満たさない。なお、従来例1以外の例は、[0039][0041][0043][0045]に記載の式3〜式6の条件は満たしている。従来例1は、式3、式5、式6は満たしている。
図3Aは、従来例1の双眼拡大鏡の上面図である。
右眼および左眼各々の回旋中心から延びる実線は視線を表す。各眼の前に配置された単レンズの断面形状が図3Aに示されている。一点鎖線は、各単レンズの光軸(プリズム0点を通る物体側の面および眼球側の面に対する法線)を示す。図3Aを参照することにより、各単レンズの断面形状および各眼対する位置関係を把握できる。
図3Bは、従来例1の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。横軸は、単レンズを正面視した際のx座標[単位:mm]、縦軸は、単レンズを正面視した際のy座標[単位:mm]を示す。なお、マップの描画範囲は、−25≦x≦25、−20≦y≦20としている。
従来例1では、物体側の面も眼球側の面も球面形状であるため、面非点収差および平均屈折力誤差は存在しない。または製造誤差によって存在するとしても高々0.25ディオプター以内である。
図3Cは、従来例1の双眼拡大鏡の単レンズの眼球側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。横軸は、単レンズを正面視した際のx座標[単位:mm]、縦軸は、単レンズを正面視した際のy座標[単位:mm]を示す。なお、図3Cではマップ全体が0〜0.25ディオプターの領域である。
物体側の面と同様、眼球側の面は球面形状であるため面非点収差および平均屈折力誤差は存在しない。
図3Dは、従来例1の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面の水平断面屈折力とそれらの和のグラフである。横軸は、単レンズを正面視した際のx座標[単位:mm]、縦軸は断面屈折力[単位:ディオプター]を示す。D1(x)は一点鎖線、D2(x)は二点鎖線、D1(x)+D2(x)は実線で示す。
図中に記載のD1(x)、D2(x)およびD1(x)+D2(x)は、[0036]にて定義した断面屈折力である。従来例1では物体側の面も眼球側の面も球面形状であるため、D1(x)、D2(x)およびD1(x)+D2(x)の値は、xの値にかかわらずいずれも一定値である。この場合、式1の条件は満たさない。
図3Eは、従来例1の双眼拡大鏡の単レンズの水平断面のプリズム屈折力のグラフである。横軸は、単レンズを正面視した際のx座標[単位:mm]、縦軸はプリズム屈折力[単位:Δ]を示す。
ベースインの定義にて述べたように、玉形中心(ボクシングセンター)であるx=0の部分では、プリズム屈折力が正の値となっている。従来例1は、本発明の一態様における「単レンズR,Lの各々において、玉形中心におけるプリズム屈折力がベースインである」という要件は満たしている。
図3Fは、従来例1の双眼拡大鏡を装用して眼前353mmに置かれた近方物体を見たときの平均屈折力誤差と非点収差の3Dマップである。なお、物体距離は、各レンズの近軸屈折力より、眼の調節が0.50ディオプター、即ちあまり調節しなくても明視できる距離を標準として決定している。
平均屈折力誤差および非点収差は、注視野範囲A内での値である。横軸はx方向の眼球の回旋角Vx[単位:deg]、縦軸はy方向の眼球の回旋角Vy[単位:deg]である。高さ方向の軸は、平均屈折力誤差[単位:ディオプター]または非点収差[単位:ディオプター]を示す。なお、等高線で区切られた領域のうち、白色部分が−0.25〜0ディオプターの領域であり、その部分より一段高い部分は0〜0.25ディオプターの領域であり、更に一段高い部分は0.25〜0.50ディオプターの領域であり、更に一段高い部分すなわち平均屈折力誤差のマップにおける最も右側(水平鼻側)の部分は0.50〜0.75ディオプターの領域である。非点収差のマップだと、最も右側(水平鼻側)の部分が0〜0.25ディオプターの領域であり、その左側の部分が0.25〜0.50ディオプターの領域であり、最も左側(水平耳側)の部分が0.50〜0.75ディオプターの領域である。表1中における明視面積は、平均屈折力誤差または非点収差が0.50ディオプター以下または0.25ディオプター以下の領域の面積[単位:degの二乗]である。括弧内の%は、注視野範囲Aの面積[単位:degの二乗]に対する明視面積の割合を示す。
図3Gは、図3Fにおける原点である第1眼位を含む垂直断面および水平断面における平均屈折力誤差(実線)および非点収差(破線)の値を示すグラフである。垂直断面のグラフにおいては横軸は平均屈折力誤差または非点収差[単位:ディオプター]であり、縦軸はy方向の眼球の回旋角Vy[単位:deg]である。水平断面のグラフ(右側)においては横軸はx方向の眼球の回旋角Vx[単位:deg]であり、縦軸は平均屈折力誤差または非点収差[単位:ディオプター]である。
従来例1の平均屈折力誤差のマップだと、水平鼻側において0.50ディオプター以上という高い値が示された。また、従来例1の非点収差のマップだと、水平耳側において0.50ディオプター以上という高い値が示された。これでは、良好な像性能の実現は困難であり、自然な両眼視の実現も困難である。
図3Hは、従来例1の双眼拡大鏡を装用して眼前353mmに置かれた格子状チャートを見たときの像の歪みを表す図である。
玉形中心における平均屈折力が従来例1と同等である後掲の実施例1に係る同図(図7H)と比べ、従来例1だと像の歪みが大きい。従来例1では、単レンズ2R,2Lの光軸6R,6L間角度α[単位:度]を20度に設定しており、視線方向と光軸とを略一致させている。そのため、平均屈折力誤差の平均値および非点収差の平均値は、他の従来例に比べると良好な値を示している。その一方、従来例1の図3Hと実施例1の図7Hとの比較が示すように、実施例1に比べて従来例1だと像の歪みが大きい。更に、平均屈折力誤差および非点収差は、後掲の全ての実施例よりも高い値を示している。
<従来例2>
表1に記載の条件を採用し、各試験を行った。以降、従来例1の項目で述べた内容と重複する内容は記載を省略する。
図4Aは、従来例2の双眼拡大鏡の上面図である。
図4Bは、従来例2の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。
図4Cは、従来例2の双眼拡大鏡の単レンズの眼球側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。
従来例2では物体側の面も眼球側の面も球面形状であるため面非点収差および平均屈折力誤差は存在しない。
図4Dは、従来例2の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面の水平断面屈折力とそれらの和のグラフである。
従来例2では物体側の面も眼球側の面も球面形状であるため、D1(x)、D2(x)およびD1(x)+D2(x)の値は、xの値にかかわらずいずれも一定値である。この場合、式1の条件は満たさない。
図4Eは、従来例2の双眼拡大鏡の単レンズの水平断面のプリズム屈折力のグラフである。
従来例2は、本発明の一態様における「単レンズR,Lの各々において、玉形中心におけるプリズム屈折力がベースインである」という要件は満たしている。
図4Fは、従来例2の双眼拡大鏡を装用して眼前353mmに置かれた近方物体を見たときの平均屈折力誤差と非点収差の3Dマップである。
図4Gは、図4Fにおける原点である第1眼位を含む垂直断面および水平断面における平均屈折力誤差(実線)および非点収差(破線)の値を示すグラフである。
従来例2の平均屈折力誤差のマップだと、水平鼻側において0.50ディオプター以上という高い値が示された。また、従来例2の非点収差のマップだと、水平耳側において0.50ディオプター以下ではあるが、0.25ディオプター以下の領域の明視面積は狭い。これでは、良好な像性能の実現は困難であり、自然な両眼視の実現も困難である。
<従来例3>
図5Aは、従来例3の双眼拡大鏡の上面図である。
図5Bは、従来例3の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。
図5Cは、従来例3の双眼拡大鏡の単レンズの眼球側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。
従来例3では物体側の面も眼球側の面も球面形状であるため面非点収差および平均屈折力誤差は存在しない。
図5Dは、従来例3の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面の水平断面屈折力とそれらの和のグラフである。
従来例3では物体側の面も眼球側の面も球面形状であるため、D1(x)、D2(x)およびD1(x)+D2(x)の値は、xの値にかかわらずいずれも一定値である。この場合、式1の条件は満たさない。
図5Eは、従来例3の双眼拡大鏡の単レンズの水平断面のプリズム屈折力のグラフである。
従来例3は、本発明の一態様における「単レンズR,Lの各々において、玉形中心におけるプリズム屈折力がベースインである」という要件は満たしている。
図5Fは、従来例3の双眼拡大鏡を装用して眼前368mmに置かれた近方物体を見たときの平均屈折力誤差と非点収差の3Dマップである。
図5Gは、図5Fにおける原点である第1眼位を含む垂直断面および水平断面における平均屈折力誤差(実線)および非点収差(破線)の値を示すグラフである。
従来例3の平均屈折力誤差のマップだと、水平鼻側において0.50ディオプター以上という高い値が示された。また、従来例3の非点収差のマップだと、水平耳側において0.50ディオプター以下ではあるが、0.25ディオプター以下の領域の明視面積は狭い。これでは、良好な像性能の実現は困難であり、自然な両眼視の実現も困難である。
<従来例4>
従来例4は、従来例3と屈折力が異なる。従来例4においては、表1に記載の条件を採用し、各試験を行った。以降、従来例1の項目で述べた内容と重複する内容は記載を省略する。
図6Aは、従来例4の双眼拡大鏡の上面図である。
図6Bは、従来例4の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。
図6Cは、従来例4の双眼拡大鏡の単レンズの眼球側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。
従来例4では、物体側の面も眼球側の面も球面形状であるため面非点収差および平均屈折力誤差は存在しない。
図6Dは、従来例4の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面の水平断面屈折力とそれらの和のグラフである。
従来例4では物体側の面も眼球側の面も球面形状であるため、D1(x)、D2(x)およびD1(x)+D2(x)の値は、xの値にかかわらずいずれも一定値である。この場合、式1の条件は満たさない。
図6Eは、従来例4の双眼拡大鏡の単レンズの水平断面のプリズム屈折力のグラフである。
従来例4は、本発明の一態様における「単レンズR,Lの各々において、玉形中心におけるプリズム屈折力がベースインである」という要件は満たしている。
図6Fは、従来例4の双眼拡大鏡を装用して眼前284mmに置かれた近方物体を見たときの平均屈折力誤差と非点収差の3Dマップである。
図6Gは、図6Fにおける原点である第1眼位を含む垂直断面および水平断面における平均屈折力誤差(実線)および非点収差(破線)の値を示すグラフである。
従来例4の平均屈折力誤差のマップだと、水平鼻側において1.25ディオプター以上という高い値が示された。また、従来例4の非点収差のマップだと、鼻側において0.75ディオプター以上という高い値が示された。これでは、良好な像性能の実現は困難であり、自然な両眼視の実現も困難である。
<実施例1>
図7Aは、実施例1の双眼拡大鏡の上面図である。
図7Bは、実施例1の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。
図7Cは、実施例1の双眼拡大鏡の単レンズの眼球側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。
実施例1では、眼球側の面が、水平方向に非対称の非球面形状である。以降、この非球面形状のことを単に「非対称非球面」ともいう。図7Cの面非点収差に関しては、面非点収差方向が存在することから0ディオプターではないものの、全体が白色領域であることから、全体が−0.25〜0ディオプターであることがわかる。なお、面非点収差方向を示す棒が、水平耳側の部分に比べて水平鼻側の部分において長い。これは、単レンズの水平鼻側に面非点収差を比較的大きく存在させていることを示す。この面非点収差は意図的に存在させている。人間の眼は近方視の際に輻輳するため、単レンズの水平鼻側に視線が寄る。その場合、眼球側の面に対する視線は、眼球側の面に対して垂直方向から大きくずれる。物体側の面も眼球側の面も共に球面形状の場合、このずれに起因する非点収差等の欠陥を低減する手段に乏しい。その一方、実施例1では、眼球側の面に対して水平方向に非対称な非球面を配置している。その結果、該欠陥を低減することが可能となり、良好な像性能で、自然な両眼視が可能な近方視用の双眼拡大鏡を提供可能となる。
なお、図7Cの平均面屈折力誤差に関しては、水平耳側にて0〜0.25ディオプターの領域を設定し、水平鼻側にて−0.25〜0ディオプターの白色領域を設定している。
図7Dは、実施例1の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面の水平断面屈折力とそれらの和のグラフである。
実施例1では、眼球側の面に対して非対称非球面形状を採用し、図7Dに示す関係となるよう設定し、上記式1の条件を満たすようにしている。
なお、縮尺の関係上、D1(x)、D2(x)およびD1(x)+D2(x)の変化の様子がわかりにくいので、D1(x)、D2(x)およびD1(x)+D2(x)の各々のグラフを別々に示す。
図7D−1は、実施例1の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)のグラフである。
図7D−2は、実施例1の双眼拡大鏡の単レンズのD2(x)のグラフである。
図7D−3は、実施例1の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)+D2(x)のグラフである。
図7D−3に示すように、実施例1では上記式1の条件を満たす。
図7Eは、実施例1の双眼拡大鏡の単レンズの水平断面のプリズム屈折力のグラフである。
ベースインの定義にて述べたように、玉形中心(ボクシングセンター)であるx=0の部分では、プリズム屈折力が正の値となっている。実施例1は、本発明の一態様における「単レンズR,Lの各々において、玉形中心におけるプリズム屈折力がベースインである」という要件は満たしている。
図7Fは、実施例1の双眼拡大鏡を装用して眼前353mmに置かれた近方物体を見たときの平均屈折力誤差と非点収差の3Dマップである。
図7Gは、図7Fにおける原点である第1眼位を含む垂直断面および水平断面における平均屈折力誤差(実線)および非点収差(破線)の値を示すグラフである。
実施例1の平均屈折力誤差のマップだと、−0.25〜0ディオプターの白色領域、0〜0.25ディオプターの領域および0.25〜0.50ディオプターの領域が、ほぼ同心円状に配置されている。つまり、このマップだと視野中心から見たときの対称性は高い。しかも、従来例とは異なり、0.50ディオプター以上という高い値の領域は存在しない。
また、実施例1の非点収差のマップだと、0.25ディオプター以上の領域が存在しない。
図3Hは、実施例1の双眼拡大鏡を装用して眼前353mmに置かれた格子状チャートを見たときの像の歪みを表す図である。
単レンズ2R,2Lの光軸6R,6L間角度α[単位:度]を20度に設定して視線方向と光軸とを略一致させた従来例1と比べ、実施例1の方が像の歪みが小さい。
結局のところ、実施例1の双眼拡大鏡の単レンズだと、良好な像性能を実現でき、自然な両眼視も実現できることがわかった。
<実施例2>
図8Aは、実施例2の双眼拡大鏡の上面図である。
図8Bは、実施例2の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。
図8Cは、実施例2の双眼拡大鏡の単レンズの眼球側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。
実施例2では、眼球側の面が、水平方向に非対称の非球面形状である。図8Cの面非点収差に関しては、面非点収差方向が存在することから0ディオプターではない。そして、−0.25〜0ディオプターの白色領域の右側の色付き領域は、−0.50〜−0.25ディオプターの領域である。
なお、図8Cの平均面屈折力誤差に関しては、水平耳側にて0〜0.25ディオプターの領域を設定し、中央にて−0.25〜0ディオプターの白色領域を設定し、水平鼻側にて−0.50〜−0.25ディオプターの領域を設定している。
図8Dは、実施例2の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面の水平断面屈折力とそれらの和のグラフである。
実施例2では、眼球側の面に対して非対称非球面形状を採用し、図8Dに示す関係となるよう設定し、上記式1の条件を満たすようにしている。
図8D−1は、実施例2の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)のグラフである。
図8D−2は、実施例2の双眼拡大鏡の単レンズのD2(x)のグラフである。
図8D−3は、実施例2の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)+D2(x)のグラフである。
図8D−3に示すように、実施例2では上記式1の条件を満たす。
図8Eは、実施例2の双眼拡大鏡の単レンズの水平断面のプリズム屈折力のグラフである。
実施例2は、本発明の一態様における「単レンズR,Lの各々において、玉形中心におけるプリズム屈折力がベースインである」という要件は満たしている。
図8Fは、実施例2の双眼拡大鏡を装用して眼前270mmに置かれた近方物体を見たときの平均屈折力誤差と非点収差の3Dマップである。
図8Gは、図8Fにおける原点である第1眼位を含む垂直断面および水平断面における平均屈折力誤差(実線)および非点収差(破線)の値を示すグラフである。
実施例2の平均屈折力誤差のマップだと、−0.25〜0ディオプターの白色領域、0〜0.25ディオプターの領域および0.25〜0.50ディオプターの領域が、ほぼ同心円状に配置されている。つまり、このマップだと視野中心から見たときの対称性は高い。しかも、従来例とは異なり、0.50ディオプター以上という高い値の領域は存在しない。
また、実施例2の非点収差のマップだと、0.50ディオプター以上という高い値の領域は存在しない。
つまり、実施例2の双眼拡大鏡の単レンズだと、良好な像性能を実現でき、自然な両眼視も実現できることがわかった。
<実施例3>
図9Aは、実施例3の双眼拡大鏡の上面図である。
図9Bは、実施例3の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。
図9Cは、実施例3の双眼拡大鏡の単レンズの眼球側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。
実施例3では、物体側の面が、水平方向に非対称の非球面形状である。図9Bの面非点収差に関しては、面非点収差方向が存在することから0ディオプターではなく、全体が0〜0.25ディオプターの領域である。
なお、図9Bの平均面屈折力誤差に関しては、水平耳側にて0〜0.25ディオプターの領域を設定し、水平鼻側にて−0.25〜0ディオプターの白色領域を設定している。
図9Dは、実施例3の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面の水平断面屈折力とそれらの和のグラフである。
実施例3では、物体側の面に対して非対称非球面形状を採用し、図9Dに示す関係となるよう設定し、上記式1の条件を満たすようにしている。
図9D−1は、実施例3の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)のグラフである。
図9D−2は、実施例3の双眼拡大鏡の単レンズのD2(x)のグラフである。
図9D−3は、実施例3の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)+D2(x)のグラフである。
図9D−3に示すように、実施例3では上記式1の条件を満たす。
図9Eは、実施例3の双眼拡大鏡の単レンズの水平断面のプリズム屈折力のグラフである。
実施例3は、本発明の一態様における「単レンズR,Lの各々において、玉形中心におけるプリズム屈折力がベースインである」という要件は満たしている。
図9Fは、実施例3の双眼拡大鏡を装用して眼前353mmに置かれた近方物体を見たときの平均屈折力誤差と非点収差の3Dマップである。
図9Gは、図9Fにおける原点である第1眼位を含む垂直断面および水平断面における平均屈折力誤差(実線)および非点収差(破線)の値を示すグラフである。
実施例3の平均屈折力誤差のマップだと、−0.25〜0ディオプターの白色領域、0〜0.25ディオプターの領域および0.25〜0.50ディオプターの領域が、ほぼ同心円状に配置されている。つまり、このマップだと視野中心から見たときの対称性は高い。しかも、従来例とは異なり、0.50ディオプター以上という高い値の領域は存在しない。
また、実施例3の非点収差のマップだと、0.50ディオプター以上という高い値の領域は存在しない。
つまり、実施例3の双眼拡大鏡の単レンズだと、良好な像性能を実現でき、自然な両眼視も実現できることがわかった。
<実施例4>
図10Aは、実施例4の双眼拡大鏡の上面図である。
図10Bは、実施例4の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。
図10Cは、実施例4の双眼拡大鏡の単レンズの眼球側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。
実施例4では、眼球側の面が、水平方向に非対称の非球面形状である。更に、物体側の面が回転対称非球面である。図10Cの面非点収差に関しては、面非点収差方向が存在することから0ディオプターではない。そして、−0.25〜0ディオプターの白色領域の右側の色付き領域は、−0.50〜−0.25ディオプターの領域である。
なお、図10Cの平均面屈折力誤差に関しては、水平耳側寄り中央領域にて0〜0.25ディオプターの領域を設定し、その領域を囲むように−0.25〜0ディオプターの白色領域を設定し、その白色領域に対して水平鼻側にて−0.50〜−0.25ディオプターの領域を設定し、さらにその領域に対する水平鼻側の水平鼻側端部にて−0.75〜−0.50ディオプターの領域を設定している。
ちなみに、物体側の面が回転対称非球面であるため、図10Bの面非点収差に関しては面非点収差の方向が存在し、全体が0〜0.25ディオプターの領域となっている。また、図10Bの平均面屈折力誤差に関しては、ほぼ全体が0〜0.25ディオプターの領域で、水平鼻側端部および水平耳側端部において0.25ディオプター以上の領域がわずかに存在する。
図10Dは、実施例4の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面の水平断面屈折力とそれらの和のグラフである。
実施例4では、物体側の面に対して非対称非球面形状を採用し、図10Dに示す関係となるよう設定し、上記式1の条件を満たすようにしている。
図10D−1は、実施例4の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)のグラフである。
図10D−2は、実施例4の双眼拡大鏡の単レンズのD2(x)のグラフである。
図10D−3は、実施例4の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)+D2(x)のグラフである。
図10D−3に示すように、実施例4では上記式1の条件を満たす。
図10Eは、実施例4の双眼拡大鏡の単レンズの水平断面のプリズム屈折力のグラフである。
実施例4は、本発明の一態様における「単レンズR,Lの各々において、玉形中心におけるプリズム屈折力がベースインである」という要件は満たしている。
図10Fは、実施例4の双眼拡大鏡を装用して眼前353mmに置かれた近方物体を見たときの平均屈折力誤差と非点収差の3Dマップである。
図10Gは、図10Fにおける原点である第1眼位を含む垂直断面および水平断面における平均屈折力誤差(実線)および非点収差(破線)の値を示すグラフである。
実施例4の平均屈折力誤差のマップだと、−0.25〜0ディオプターの白色領域、0〜0.25ディオプターの領域および0.25〜0.50ディオプターの領域が、ほぼ同心円状に配置されている。つまり、このマップだと視野中心から見たときの対称性は高い。しかも、従来例とは異なり、0.50ディオプター以上という高い値の領域は存在しない。
また、実施例4の非点収差のマップだと、0.50ディオプター以上という高い値の領域は存在しない。
つまり、実施例4の双眼拡大鏡の単レンズだと、良好な像性能を実現でき、自然な両眼視も実現できることがわかった。
<実施例5>
図11Aは、実施例5の双眼拡大鏡の上面図である。
図11Bは、実施例5の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。
図11Cは、実施例5の双眼拡大鏡の単レンズの眼球側の面の面非点収差および平均面屈折力誤差のマップである。
実施例5では、眼球側の面が、水平方向に非対称の非球面形状である。更に、物体側の面が回転対称非球面である。図11Cの面非点収差に関しては、面非点収差方向が存在することから0ディオプターではない。そして、−0.25〜0ディオプターの白色領域を囲む略C字の色付き領域は、−0.50〜−0.25ディオプターの領域である。
なお、図11Cの平均面屈折力誤差に関しては、水平耳側端部におけるわずかな領域にて0.50ディオプター以上の領域を設定し、その右側に0.25〜0.50ディオプターの領域を設定し、その右側に0〜0.25ディオプターの領域を設定し、更にその右側に−0.25〜0ディオプターの白色領域を設定している。
ちなみに、物体側の面が回転対称非球面であるため、図11Bの面非点収差に関しては面非点収差の方向が存在し、中心に0〜0.25ディオプターの領域を設定し、その外側に円環状に0.25〜0.50ディオプターの領域を設定している。また、図11Bの平均面屈折力誤差に関しては、中心に−0.25〜0ディオプターの白色領域を設定し、その外側に円環状に−0.50〜−0.25ディオプターの領域を設定している。
図11Dは、実施例5の双眼拡大鏡の単レンズの物体側の面および眼球側の面の水平断面屈折力とそれらの和のグラフである。
実施例5では、物体側の面に対して非対称非球面形状を採用し、図11Dに示す関係となるよう設定し、上記式1の条件を満たすようにしている。
図11D−1は、実施例5の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)のグラフである。
図11D−2は、実施例5の双眼拡大鏡の単レンズのD2(x)のグラフである。
図11D−3は、実施例5の双眼拡大鏡の単レンズのD1(x)+D2(x)のグラフである。
図11D−3に示すように、実施例5では上記式1の条件を満たす。
図11Eは、実施例5の双眼拡大鏡の単レンズの水平断面のプリズム屈折力のグラフである。
実施例5は、本発明の一態様における「単レンズR,Lの各々において、玉形中心におけるプリズム屈折力がベースインである」という要件は満たしている。
図11Fは、実施例5の双眼拡大鏡を装用して眼前270mmに置かれた近方物体を見たときの平均屈折力誤差と非点収差の3Dマップである。
図11Gは、図11Fにおける原点である第1眼位を含む垂直断面および水平断面における平均屈折力誤差(実線)および非点収差(破線)の値を示すグラフである。
実施例5の平均屈折力誤差のマップだと、−0.25〜0ディオプターの白色領域、0〜0.25ディオプターの領域および0.25〜0.50ディオプターの領域が、ほぼ同心円状に配置されている。つまり、このマップだと視野中心から見たときの対称性は高い。しかも、従来例とは異なり、0.50ディオプター以上という高い値の領域は存在しない。
また、実施例5の非点収差のマップだと、0〜0.25ディオプターの領域および0.25〜0.50ディオプターの領域が、ほぼ同心円状に配置されている。つまり、このマップだと視野中心から見たときの対称性は高い。しかも、0.50ディオプター以上という高い値の領域は存在しない。
つまり、実施例5の双眼拡大鏡の単レンズだと、良好な像性能を実現でき、自然な両眼視も実現できることがわかった。
1R,1L ・・・右眼および左眼
2R,2L ・・・右眼用の単レンズおよび左眼用の単レンズ
3R,3L ・・・物体側の面
4R,4L ・・・眼球側の面
5R,5L ・・・光学中心(プリズム0点)
6R,6L ・・・光軸(プリズム0点を通る物体側の面に対する法線)
7R,7L ・・・玉形中心(ボクシングセンター)
OCD ・・・光学中心(プリズム0点)間距離
BVD ・・・頂点間距離

Claims (8)

  1. 正の屈折力を持つ右眼用の単レンズRと、正の屈折力を持つ左眼用の単レンズLとにより像の拡大を実現する近方視用の双眼拡大鏡であって、
    前記単レンズR,Lの各々において、玉形中心におけるプリズム屈折力がベースインであり、
    前記単レンズR,Lの各々において、物体側の面および眼球側の面の少なくともいずれかの形状は、水平方向に非対称な非球面形状である、双眼拡大鏡。
  2. 前記物体側の面の玉形中心を原点とする直交座標系をx−y−zとしたうえで、前記原点において前記物体側の面と接するようにx−y平面を設定し、双眼拡大鏡の装用時の水平鼻側方向をx軸の正の方向、天地の天の側をy軸の正の方向、x−y平面に垂直な軸であって物体側から眼球側に向かう方向をz軸の正の方向と設定し、
    前記物体側の面とx−z平面の交線に沿ったx[単位:mm]の位置における断面屈折力をD1(x)[単位:ディオプター]、前記眼球側の面とx−z平面の交線に沿ったx〔単位:mm〕の位置における断面屈折力をD2(x)[単位:ディオプター]と設定した時、以下の関係を満たす、請求項1に記載の双眼拡大鏡。
    D1(−15)+D2(−15)>D1(15)+D2(15) ・・・[式1]
  3. 更に以下の関係を満たす、請求項2に記載の双眼拡大鏡。
    {D1(−15)+D2(−15)}−{D1(15)+D2(15)}>0.25 ・・・[式2]
  4. 前記単レンズR,Lの各々の玉形中心における平均屈折力D[単位:ディオプター]が以下の関係を満たす、請求項1〜3のいずれかに記載の双眼拡大鏡。
    2≦D≦4 ・・・[式3]
  5. 前記単レンズR,Lの光軸間角度α[単位:度]が以下の関係を満たす、請求項1〜4のいずれかに記載の双眼拡大鏡。
    −5≦α≦5 ・・・[式4]
  6. 前記単レンズR,Lの光学中心間距離OCD[単位:mm]が以下の関係を満たす、請求項1〜5のいずれかに記載の双眼拡大鏡。
    40≦OCD≦50 ・・・[式5]
  7. 前記単レンズR,Lの角膜頂点間距離BVD[単位:mm]が以下の関係を満たす、請求項1〜6のいずれかに記載の双眼拡大鏡。
    15≦BVD≦30 ・・・[式6]
  8. 正の屈折力を持つ右眼用の単レンズRと、正の屈折力を持つ左眼用の単レンズLとにより像の拡大を実現する近方視用の双眼拡大鏡の設計方法であって、
    前記単レンズR,Lの各々において、玉形中心におけるプリズム屈折力をベースインとし、
    前記単レンズR,Lの各々において、物体側の面および眼球側の面の少なくともいずれかの形状を、水平方向に非対称な非球面形状とする、双眼拡大鏡の設計方法。
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