JPH0812339B2 - 眼鏡レンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は眼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〕

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オプトリー
（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）×ρ 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
（0D）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くなるように、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2.0
D、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えられる。第４図は第３図
と同じ条件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
2.0D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:O）、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（∞）、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59−41164（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
（US4,279,480）には、前方屈折面を特殊な関数で与え
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 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53−84741、特開昭53−84742、特開昭58−195826（IT
48315/82）、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（子午線）、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 １〕 第７、８図は本発明の第１の実施例で、前述の度数−
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率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、10〜15mm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
からの距離ｒに対して曲率を関数Ｃ（ｒ）としたとき、
その一次微係数dc/drは対称軸において零からスタート
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0.4mm薄くなっている。従って通常のベースカーブ
（2.0D）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。

〔実施例 ２〕 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10図はこの
実施例の非点収差を示しており、レンズ上での15mm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15mm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を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 ３〕 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2.0Dのものについて
本発明を実施したものである。

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0.2mmし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 ４〕 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13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0.15D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、10.9mm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、その光軸（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えるが、
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。） 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、そ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、アッベ数
35であり、ベースカーブは1.0D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、縦軸が曲率のベースカーブの曲率
からの変化量を示す。具体的な変化量△Ｃ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、10〜15mm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（ｒ）で表わすとき、その一次微分係数dc/drは
対称軸から5mm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、10〜15mm
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。

なお以上の実施例では1m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30゜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30
cm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、1m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、近視矯正用眼鏡レン
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15mm以内において子午
線の曲率を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。また曲率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カーブ（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）×ρ_０≦0.5×（Ｓ＋６）＋1.5 イ）Ｓ＜−６のとき （ｎ−１）×ρ_０≦1.5 （ここでｎはレンズ素材の屈折率、ρ_０は対称軸近傍に
おける曲率、すなわちベースカーブの曲率） 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ッベ数が小さくなり
（プラスチック素材の場合は1.55以上の屈折率になると
アッベ数はほぼ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輪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
を行なえば、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が、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ベースカー
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、ベースカーブ2.0Dのもの。第４図は度数−6D、ベ
ースカーブ1.0D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、10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10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。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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. 【請求項２】前記子午線の曲率が少なくとも前記対称軸
   から15mm以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. 【請求項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
   なくとも一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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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。