JPH01316719A - 単焦点の眼鏡用レンズの最大厚みを最小限にする方法及びこの方法を用いて製造された屈折率に勾配がある単焦点の眼鏡用レンズ - 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〉 本発明は一般に単焦点の眼鏡用レンズ、すなわち収束レ
ンズ（正の倍率）であれ発散レンズ（負けの倍率）であ
れ、倍率が一定のレンズに関する。

とくに、前のとつ面と後のおう面がいずれも部分球面状
のレンズに関する。

〈従来の技術〉 このようなレンズは比較的加工し易いという利点を備え
ている。しかしこれらのレンズには２つの問題点がある
。

その１つは倍率が比較的高い場合、その最大もしくは臨
界厚み（すなわち正の倍率の場合はレンズ中央の厚みで
、負の倍率の場合はレンズ周辺の厚み）は比較的大きく
、このことは美観上の観点から、又、結果的に重くなる
ので利用者の快適さの観点から不都合である。

第２の問題点は、とくに倍率が高い場合に、利用者の視
覚軸がレンズの光軸から離れると収差及びとくに非点収
差及び視界曲率収差の影響度が高まることである。

このような収差を最小限にするため通例ではレンズの少
なくとも一面を非球面状にするが、これは加工が複雑に
なる。

更に、眼鏡用レンズを形成する材料の屈折率は通常は均
一である。

部分球面状のとつ面及びおう面を有する眼鏡用レンズの
場合は倍率は屈折率と表面の曲率半径と中央の厚みとに
よって幾何学的に決定される。

しかし、眼鏡用レンズの光軸から周辺へと径方向に屈折
率を変化させることが既に提案されている。

これは例えば英国特許Ｎｏ、１５７１９３０号及び公刊
されているフランス特許比Ｉｉ　Ｎ　ｏ。

２５９９１５７号に開示されている。

いずれの場合も収差を修正することが基本的な課題であ
る。

より詳しく述べると、英国特許Ｎｏ、１５７１９３０号
では屈折率は準直線的に変化し、その特徴的な構造は、
屈折率を前記のように変化させても当該レンズのおう面
及びとつ面はなお実質的に部分球面状であることである
。

公刊されているフランス特許出願Ｎｏ、　２５９９１５
７号においてはおう面及びとつ面は必然的に部分球面状
であり、基本的にはレンズの臨界厚みを最小限にすると
いう課題に関するものである。

しかし、この文献に開示されている実施例によれば屈折
率は最も利用度が高い部分であるレンズの中央部でから
なずしも大幅には変化せず、更に最も重要な点はレンズ
の光学的倍率はその幾何学的倍率とさほど変らないとい
うことである。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は屈折率を適正に変化させることによってレンズ
の光学的倍率をその幾何学的倍率に対して大幅に改変し
、同時に非点収差及び視界曲率の適正な修正を達成可能
であるという従来は明示されていない事実に基゛づいて
いる。

本発明の目的は好適に精密な部分球面状のおう面及びと
つ面を有し、従って加工し易く、非点収差及び視野曲率
収差の十分な修正を達成しかつ好適に最大厚みを縮小し
た単焦点の眼鏡用レンズを製造することである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明の一側面は部分球面状のとつ面及びおう面を有し
、レンズの光軸からその周辺へと径方向に屈折率が変化
する単焦点の眼鏡用レンズの最大厚みを最小限にする方
法から成り、この方法においては、屈折率を変化させる
方式はレンズの光軸上の屈折率を用いて光学的倍率を計
算するとレンズの光学的倍率の絶対値が幾何学的倍率よ
りも大幅に大きいという法則によって定義される。

実際に本発明によれば、この光学的倍率の絶対値は幾何
学的倍率の少なくとも１．５倍である。

その結果、最大厚みを所望のとうり最小限にすることが
でき、美観と重さの点で有利である。

そこで本発明に基づき、所定の光学的倍率にて同じ形式
と同じ倍率の従来の眼鏡用レンズと比較して最大厚みが
縮小した球状のおう面ととつ面を有し、しかも非点収差
及び視界曲率収差が許容に値するに十分修正される単焦
点の眼鏡用レンズを実現することができる。

本発明の別の側面は部分球面状のおう面及びとつ面を有
し、レンズの光軸からその周辺に向って径方向に屈折率
が変化する単焦点の眼鏡用レンズであり、このレンズに
おける屈折率の変化はレンズの光軸上の屈折率を用いて
光学的倍率を計算するとレンズの光学的倍率の絶対値が
幾何学的倍率よりも大幅に大きいという法則によって定
義される。

要するに本発明によって部分球面状のおう面及びとつ面
の利用と最大厚みの縮小及び良質な画質の利点を好適に
組合わせることができる。

〈実施例〉 次に本発明の実施例を添付図面を参照しつつ詳細に説明
する。

第１図乃至第３図は眼鏡用収束レンズ（正の倍率）に応
用した本発明の実施例を示している。

前記レンズはとつ面１０とおう面１１とを有している。

双方とも部分球面状である。

Ｒｃｘはとつ面ｌＯの半径を示しＲＣＶはおう面１１の
半径を示す。

ｅｏはレンズの光軸Ｘに沿って測定した中央部の厚みで
ある。

当該レンズが製造される材料の屈折率が均一でありｎｏ
の値を有するならば、レンズの倍率は屈折率ｎ０の値と
並んでレンズのとつ面及びおう面の半径ＰＣＩ＋及びＲ
ＣＶ及び中央部の厚みｅｏに応じて専らレンズの幾何的
要因によって定まる。

以後幾何学的倍率と称するこの倍率をｐ、とすると、こ
の値は実際的に以下の方程式によって定まる。

ｎ。

ここでＤ＋＝　（ｎ＋−１）／Ｒｃｘ　。

Ｄｚ”　（ｎｏ　　１）／Ｒｅｖ 収束単焦点眼鏡用レンズの場合は中央部の厚みｅｏが最
大もしくは臨界厚みである。

この最大厚みを最小限にするため、別の条件、とりわけ
倍率は一定のままレンズの光軸Ｘからレンズ周辺に向っ
て径方向に変化する屈折率ｎを利用することが既に提案
されている。

屈折率ユは光軸Ｘまでの距離Ｌ（これは光軸Ｘと平行に
測定したレンズの厚み工と実質的に同じである）の関数
として変化するので、今後レンズの光学的倍率ｐ　、　
／と称するレンズの実際の倍率はその幾何学的倍率ＰＧ
′とはわずかに異なる。

何故ならば屈折率ユがその計算に含まれるからである。

本発明に基づき、屈折重重の変化を定義する法則は光学
的倍率Ｐ、をレンズの光軸Ｘ上の屈折率ｎ０を用いて計
算すると、レンズの光学的倍率Ｐ０の絶対値はその幾何
学的倍率ＰＧよりも大幅に大きくなるように選択される
。

この変化法則は好適に光学的倍率Ｐ０の絶対値が幾何学
的倍率の少な（とも１．５倍であるように選択される。

このように、本発明に基づき、屈折率の変化が光学的倍
率をく作成〉するために利用される。

実際には屈折重工の変化を定義する法則はレン訳される
。ここで王は前述したようにレンズの任意の点から光軸
Ｘまでの距離である。

この方程式はレンズの中央領域の点を含めたレンズの全
ての点で、屈折重重の変化は直線的なものではなく多少
の勾配を有していることを意味している。

従って本発明の１つの特徴に基つき、屈折率の変化によ
って光学的倍率が〈作成〉されるのは勾配効果によるも
のであって分布効果によるものではない。

勿論、収差、とくに非点収差と視界曲率収差は修正され
なければならない。

しかし本発明によれば、該当する修正は極値にまで推進
されるのではなく、収差を一般に十分であるとみなされ
る許容差限度、例えば同種類の従来の眼鏡用レンズに適
用されるような限度内に留めるのに丁度十分なだけの修
正が行なわれる。

このように本発明によれば屈折率ユの変化は収差を修正
するよりもむしろ、倍率の絶対値を増大するために、又
、部分球面状のおう面及びとつ面を有し、それ故加工し
易いと同時に倍率が増加するので軽量で美観がよく、に
もかかわらず非点収差及び視界曲率収差が通常許容され
るよりも悪化しないように十分修正される単焦点眼鏡用
レンズを産出するために利用される。本発明を実施する
に際して、実際には、幾何学的倍率ＰＧよりも大幅に大
きい光学的倍率Ｐ０を得られると同時に非点収差と視界
曲率収差とが十分に修正されるための屈折率ユの変化を
定義する法則を選択する方法を知るためには、当業者は
所望のレンズの幾何学的特性、この例ではレンズのとつ
面とおう面の半径ＲＣＫ及びＲｅｖ及びレンズの厚みを
決定するだけで十分である。

屈折率ユの変化を定義する法則は例えば次のように表現
することができる。

ｎｏは光軸Ｘ上の屈折率、ａ、は係数及び前述のとおり
二は光軸までの距離である。

次に収束単焦点眼鏡用レンズの２つの実施例にいついて
これに限定されない数値を例示する。

貫−上 Ｒｃ、Ｉ＝１６０ＩＩ１１ Ｒｃ−＝　２３７ｎｕｓ ｅｏ＝３ｍｎ＋ 屈折率ｎ０力月、５であるこの幾何的条件の場合、幾何
学的倍率は、 Ｐ６＝１ディオプトル（ｄｐｔ）である。

本発明に基づき屈折率の変化は該当する法則の係数工が
以下の値であるような変化である。

ａｌ＝−４，０７６１Ｘ　１　０−’ ａｔ”　　　１０−” ａｉ＝０ ａ４＝−５Ｘ１０−” ａｓ＝６　Ｘ　１　０−” このような屈折率の変化−によって得られる光学的倍率
Ｐ０は Ｐ、＝３．５ｄｐｔである。

従って、これは幾何学的倍率の３．５倍高い。

光軸Ｘから１５ｍｍだけ径方向に距離を隔てた点におけ
る屈折率ユは（この径方向距離は実質的に光軸に対して
３０’の視角に対応する）、ｎ　ｌｓ＋ｅ＊＝　１．４
１７である。

この屈折率ユと光軸Ｘ上の屈折率ｎ。との差Δｎは従っ
て０．０８３である。

従って絶対項では０．０７よりも大きい。

それにもとずき作製された収束眼鏡用レンズに生じる非
点収差及び視界曲率収差は第２図のグラフから明らかに
なる。

このグラフ中、水平軸はディオブトル単位の光学的倍率
Ｐ。を示し、垂直軸は光軸Ｘに対する視角Ａを度で示す
。

周知のとおり、眼鏡用レンズをそのおう後面１１が目の
回転の中心ＣＲからほぼ２５鶴の距離を隔てるように配
置すると仮定すると、前記視角Ａは目の回転中心ＣＲに
対する角度である。

意図的に３０°に限定されている第２図のグラフは、こ
の視角が人間の目の最大垂直走査範囲に対応し、非点収
差Ａｓｔは０．２１デイオプトル以下であり、この値に
は３０＠の角度で到達し、かつ視界曲率ＣＣの絶対項は
０．１４デイオプトル以傘にとどまり、２５１でこの値
に到達することを示している。すなわち、 ＡＳｊ＋ｓａｘ　＝　３０　”にて０．２１ｄｐｉ、及
びＣＣ，、、＝２５＠にて一〇、１３ｄ９ｔである。

非点収差及び視界曲率収差の前記の値は完全に許容でき
る値である。

更に視界曲率の値は負であるので、これは容易に目の調
節によって補正することができる。

■−１ Ｒｃｘ＝１００ｍ Ｒｅｖ＝４８１５ｍ ｅ６＝７ｍ 従って、 Ｐａ　＝　５ｄｐｔ　　（ｎｏ　”　ｔ、　５の場合）
ａ、−−４，８３Ｘ１０−’ ａｘ　＝−２，３Ｘ１　Ｇ−’ ａ、＝２Ｘ１０−” ａｍ　−一５Ｘ１０−’ ａｓ　　＝−５ｘｌＯ−” ｎｏ＝１．５ 従って Ｐｏ−１２ｄｐｔ’　　１１ｔｓｓ＋ｍ＝１．３９Δｎ
＝−０，１１ Ａ３Ｌｍｘ　”　２５°で−０，１７ ＣＣ１□＝３０°で−０，６３ 該当する収差眼鏡用レンズは高倍率であるが修正は十分
であることに留意されたい。

例２のＳ及び１曲線が第３図に示されている。

第４図乃至第６図は拡散（負の倍率）単焦点眼鏡用レン
ズに本発明を応用した実施例を示す。

その中から２つの実施例を前記と同一条件を適用して開
示する。

■−主 Ｒｃｘ−１６０ｍ Ｒｅｖ＝　１００　ｍ ６ｍ２ｍ 従って、　・ Ｐｃ　”　　２ｄｐｔ　　（ｎｏ　−１，５の場合）ａ
ｌ　　＝５．３３Ｘ１０−’ ａｍ　　＝−４，５Ｘ　１０−’ ａ３　＝Ｏ ａｍ　＝５Ｘ１０−３ ａｓ　　＝　１　０−” ｎｏ＝１．５ 従って Ｐａ　纂−４ｄＰｔ　　　ｒｌ＋５ａａ＝　１．５８６
ｎ＝＋０．０８６ Ａｓｔ、、、　＝　３０°で一〇、２３ｄｐｔＣＣ，□
−１５＠で−ｏ、ｏ３ｄｐｔ 第５図は例３のＳ及び１曲線を示す。

■−土 Ｒｃｘ＝２００ｍ Ｒｅｖ＝７７鶴 ｅｏ＝３鶴 従って、 Ｐｃｍ−４ｄａｔ　　（ｎｏ　＝１．５の場合）ａｒ　
＝５．０Ｉ７Ｘ１０−’ ａｔ−−５Ｘ１０−’ ａ、二〇 ａｍ　−５Ｘ１０−” ａｓ　　＝１．５Ｘ１０−” ｎｏ＝１．５ 従って Ｐｏ　”　−７ｄＰｔｎ　＋ｓａ＋ｍ−１，５７７ｎ＝
＋０．０７７ Ａｓｔ、、Ｘ−２０°で−０，２５ｄｐｉＣＣ，、ヨ冨
２０＠で−０，１５ｄｐｔ第６図は例４のＳ及び１曲線
を示す。

前例のように収差は右方向に向い、許容限度内に留って
いる。

以下に示す表はこれまでの例の主要なパラメタを要約し
、かつ更に別の例５乃至１０の補足的パラメタを加えた
ものである。

光軸上の屈折率と、そこから１５ｍの径方向距離を隔て
た点での屈折率との差Δｎは絶対値で常に０．０７以上
であり通例は０．１の位数にあることに留意されたい。

更に、光学的倍率Ｐ０と幾何学的倍率Ｐａとの比率は例
１乃至例６では３．５に及ぶことに留意されたい。

この分野における通常の技術が選択された屈折率の変化
を実際に実現するために利用されるが、このような技術
は本発明の一部を構成するものではないのでここでは説
明しない。

例えば材料棒に応用する場合、このような技術は円筒状
の等屈折率表面を作製し、このように加工された棒は次
に半加工品の状態で切断されて眼鏡レンズへと加工され
る。

勿論、本発明は開示された例に限定されるものではなく
、その変更型実施例をも含むものである。

更に、これまでの説明では簡単にするために本発明に基
づく単焦点レンズ自体が発明の実質であるものと想定さ
れているが、本発明を例えば２焦点レンズのような多焦
点レンズにも同様に応用でき、かつ、この種の多焦点レ
ンズの作成に有効であり、それ自体は本発明の一部であ
るに過ぎないことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく単焦点眼鏡用レンズの概略断面
図である。 第２図はこのレンズの非点収差及び視界曲率収差に関す
るグラフである。 第３図は前記レンズと同種類であるが別の特性を有する
レンズの、第２図と同様のグラフである。 第４図、第５図及び第６図は本発明に基づく別の単焦点
眼鏡用レンズの、第１図、第２図及び第３図にそれぞれ
対応する図である。 図中符合 １０・・・・・・とつ前面　　　　　Ｘ・・・・・・光
軸１１・・・・・・おう後面　　　　　ｎ・・・・・・
屈折率ＲＣＸ・・・・・・とつ前面の半径　Ｐ、・・・
・・・幾何学的倍率ＲＣＶ・・・・・・おう後面の半径
　Ｐｏ・・・・・・光学的倍率ｅ０・・・・・・中心厚
み　　　　　Ａ・・・・・・視角ＣＲ・・・・・・目の
回転中心

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、部分球面状のとつ面及びおう面を有し、レンズの光
   軸から周辺に向って径方向に屈折率が変化する単焦点の
   眼鏡用レンズの最大厚みを最小限にする方法において、
   屈折率を変化させる方式はレンズの光軸上の屈折率を用
   いて光学的倍率を計算するとレンズの光学的倍率の絶対
   値が幾何学的倍率よりも大幅に大きいという法則によっ
   て定義されることを特徴とする方法。 ２、レンズの光学的倍率の絶対値はその幾何学的倍率の
   少なくとも１．５倍であることを特徴とする請求項１記
   載の方法。 ３、部分球面状のとつ面とおう面とを有し、レンズの光
   軸から周辺に向って径方向に屈折率が変化する単焦点の
   眼鏡用レンズにおいて、このレンズの屈折率の変化はレ
   ンズの光軸上の屈折率を用いて光学的倍率を計算すると
   レンズの光学的倍率の絶対値が幾何学的倍率よりも大幅
   に大きいという法則によって定義されることを特徴とす
   るレンズ。 ４、レンズの光学的倍率の絶対値はその幾何学的倍率の
   少なくとも１．５倍であることを特徴とする請求項３記
   載のレンズ。 ５、レンズの光学的倍率の幾何学的倍率に対する比率は
   ３．５であることを特徴とする請求項４記載のレンズ。 ６、前記法則は方程式、（ｄ＋〔勾配ｎ〕）／（ｄｒ）
   ≠０（￥ｒ￥はレンズの任意の点から光軸までの距離）
   によって定義されることを特徴とする請求項３記載のレ
   ンズ。 ７、前記法則は方程式ｎ−ｎ＿Ｏ＋▲数式、化学式、表
   等があります▼ａ＿Ｊｒ＾２＾Ｊ（ｎ＿Ｏは光軸上の屈
   折率、ａ＿Ｊは係数、￥ｒ￥は光軸からレンズの任意の
   点までの距離）によって定義されることを特徴とする請
   求項３記載のレンズ。 ８、光軸上の屈折率と光軸から１５ｍｍの径方向距離を
   隔てた任意の点の屈折率の差の絶対値は０．０７以上で
   あることを特徴とする請求項３記載のレンズ。 ９、光軸上の屈折率と光軸から１５ｍｍの径方向距離を
   隔てた任意の点の屈折率の差の絶対値は０．１の位数で
   あることを特徴とする請求項３記載のレンズ。