視力矯正用レンズの設計方法
【課題】「ユーザーにとってもっともはっきり見えると考えられる度数のレンズ」ではない度数のレンズの設計を採用する際に、それに伴って収差が増大することがあるため、その収差を軽減してより快適な装用感を得られるレンズを提供することのできる視力矯正用レンズの設計方法を提供すること。
【解決手段】ユーザー固有の矯正度数データとは異なる注文度数データで当該ユーザーの累進屈折力レンズを設計することに伴い発生する収差を減少させるために、近用度数をチェックするための領域についてその矯正度数データに基づいて修正し、遠用度数をチェックするための領域については注文度数データの設計を維持するようにレンズを設計するようにした。
【解決手段】ユーザー固有の矯正度数データとは異なる注文度数データで当該ユーザーの累進屈折力レンズを設計することに伴い発生する収差を減少させるために、近用度数をチェックするための領域についてその矯正度数データに基づいて修正し、遠用度数をチェックするための領域については注文度数データの設計を維持するようにレンズを設計するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はユーザーの注文によって所定の度数で設計されるレンズを、より収差の少ない見やすいレンズに修正するための視力矯正用レンズの設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
視力矯正用レンズ、例えば眼鏡レンズではそのレンズがどのような設計方針で作製されるものか（あるいは作製されているか）を客観的に判断するためにいくつかの指標が使用されている。よく知られているのはＳ度数とＣ度数及び乱視の軸方向の角度の各データである。一般にユーザーは眼科や眼鏡店でＳ度数、Ｃ度数及び乱視の軸方向の角度を測定し、それらデータに基づいて注文（処方）度数を決定し所望のレンズを作製する。
その他、レンズカーブデータやプリズムデータについて、あるいは累進屈折力レンズやバイフォーカルレンズにおいては加入度データも指標とされる。更に、累進屈折力レンズでは累進帯の長さや累進特性の違いによる設計タイプも指標の１つに挙げることが可能である。これらのような指標について記載されている先行文献の一例を特許文献１として挙げる。
【０００３】
上記のように眼科や眼鏡店で測定されたＳ度数、Ｃ度数及び乱視の軸方向の角度に基づいてそのユーザーが最も高い視力が得られる度数、すなわち完全矯正度数に基づくレンズが選択されるか、あるいは注文（処方）度数を検討する際の判断基準とされる。完全矯正度数はトライアルレンズを使用してユーザーが自覚的に得られる場合、あるいはレチノスコープやオートレフによって他覚的に検眼することによって得られるＳ度数、Ｃ度数及び乱視の軸方向の角度について無限遠に焦点が合う度数である。理論的にはこの完全矯正度数に基づくレンズを選択すればよいはずであるが、実際には異なるレンズが選択される場合がある。例えば次のようなケースである。
１）近視を矯正するためにレンズのＳ度数にマイナス度数を設定するのであるが、完全矯正度数のＳ度数とした場合に遠くのものがあまりはっきり見えすぎて眼精疲労が生じたり、視野全体で物が小さく見える歪みを感じる場合があるため、若干マイナス度数を弱めにした注文度数とする。
２）ユーザーがＣ度数を有する場合にその乱視を矯正しない、あるいは矯正の度合いを緩やかにすることで乱視レンズ特有の非対称な歪みや眼精疲労を抑制するようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−８６５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のようにユーザーにもっとも見やすいと考えられる設計のレンズではない設計で敢えてレンズを作製する場合には、レンズ特性によってはかえって収差が大きくなってしまう場合がある。
例えば、非球面レンズについてＳ度数やＣ度数を完全矯正度数とは異なる設計にすると、正面視をした場合は完全矯正レンズの場合よりも快適な装用感が得られるかもしれないが、レンズ周縁ほど収差が大きくなるケースが生じることがある。あるいは、累進屈折力レンズではレンズ周縁ほど収差が大きくなったり、近用領域の中心付近が特に見にくくなったりすることがある。
もともと、完全矯正度数でレンズを作製した場合に視野の中央付近で「はっきりと見えること」がレンズに最も求められる条件であるため、そのことが重視されてレンズ周縁では種々の収差が残存するのが一般的である。完全矯正度数とは異なる設計とした場合にレンズ周縁の収差が軽減されるならばよいが、かえって収差が大きくなることはせっかく快適な装用感をめざしたにも関わらず快適性を阻害する要因となってしまう。
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。「ユーザーにとってもっともはっきり見えると考えられる度数のレンズ」ではない度数のレンズの設計を採用する際に、それに伴って収差が増大することがある。本発明の目的は、その収差を軽減してより快適な装用感を得られるレンズを提供することのできる視力矯正用レンズの設計方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために請求項１の発明では、ユーザー固有の矯正度数データとは異なる注文度数データで当該ユーザーのレンズを設計することに伴い発生する収差を前記矯正度数データに基づいて修正するとともに、特定の領域については注文度数データの設計を維持するようにレンズを設計することをその要旨とする。
また請求項２の発明では請求項１に記載の発明の構成に加え、前記特定の領域は当該レンズの度数のチェックをするための領域を含むことをその要旨とする。
また請求項３の発明では請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記矯正度数データとは当該ユーザーの完全矯正度数データであることをその要旨とする。
また請求項４の発明では請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記矯正度数データとは当該ユーザーの眼が有する波面収差を矯正するための波面収差矯正データであることをその要旨とする。
また請求項５の発明では請求項１〜４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記収差は完全矯正されずに残存する乱視度数に由来するものであることをその要旨とする。
また請求項６の発明では請求項１〜５のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記収差は完全矯正されずに残存する平均度数に由来するものであることをその要旨とする。
【０００７】
また請求項７の発明では請求項１〜６のいずれかに記載の発明の構成に加え、累進屈折力レンズが視力矯正用レンズであることをその要旨とする。
また請求項８の発明では請求項７に記載の発明の構成に加え、前記矯正度数に基づいて修正される領域には前記累進屈折力レンズの近用度数をチェックするための領域が含まれることをその要旨とする。
また請求項９の発明では請求項８に記載の発明の構成に加え、近用度数をチェックするための領域を修正した場合でも前記累進屈折力レンズの遠用度数をチェックするための領域は前記矯正度数データに基づいて修正しないことをその要旨とする。
また請求項１０の発明では請求項１〜６のいずれかに記載の発明の構成に加え視力矯正用レンズが非球面の単焦点レンズであることをその要旨とする。
【０００８】
上記のような構成では、ユーザー固有の矯正度数データとは異なる注文度数データで当該ユーザーのレンズを設計することに伴って収差が発生するが、特定の領域については注文度数データの設計を維持したままその収差をユーザー固有の矯正度数データに基づいて修正するようにレンズを設計することで、当該ユーザーは注文度数のレンズでなおかつ発生する収差が修正されるため、収差が軽減されたより快適な装用感のレンズを得ることができる。
ここに、ユーザー固有の矯正度数データとしては例えば完全矯正度数データが挙げられる。完全矯正度数とは一般にＳ度数、Ｃ度数及び乱視の軸方向の角度について最良の視力が得られる度数であって、Ｓ度数は眼球内に入ってきた平行光線が、調節力を働かせていない状態で、網膜上に焦点を結べない場合に網膜上に焦点を結ばせるにはどの程度調整が必要であるかを判定する指標である。近視であればＳ度数について所定のマイナス度数となり、遠視であれば所定のプラス度数となる。Ｓ度数、Ｃ度数は光学的には波面収差において把握しやすい低次の収差を選択したものと考えることが可能であるため、これら以外の波面収差成分を考慮して、そのような収差に対しても最良の視力が得られる度数を完全矯正度数とすることも可能である。
Ｃ度数は角膜や水晶体の歪みによって生じる乱視の指標であって、歪みがあれば自動的に歪みの方向を示すための乱視軸方向も決定されるものである。よってＣ度数が０であれば乱視の軸方向の角度はない。
ユーザー固有の矯正度数データとして一般的な完全矯正度数データ以外に当該ユーザーの眼が有する波面収差を矯正した波面収差矯正データを挙げることができる。波面収差矯正データについては後述する。
「特定の領域については注文度数データの設計を維持する」とはユーザー固有の矯正度数データとしないほうが好ましい領域については矯正せずに注文度数データで通りの度数のままとするという意である。これは、例えばシングルビジョン（ＳＶ）レンズでは度数のチェックをするためのフィッティングポイントのあるレンズ中央近傍であり、累進屈折力レンズでは遠用フィッティングポイント及び近用フィッティングポイントやそれらの度数測定ポイントを含む領域である。特にこれらの領域は注文度数データの設計を維持することが好ましい。
レンズとは眼鏡レンズのみならずコンタクトレンズや眼内レンズも含む概念である。
【０００９】
ここに、強い矯正とは、プラス度数であればプラス度数がより強い（プラスの値が大きい）ことであり、マイナス度数であればマイナス度数がより強い（絶対値が大きい）ことである。異なる注文度数データは一般に完全矯正度数よりも弱い矯正の状態で設定されることが多い。つまり、完全矯正度数がより強い矯正であるとして、それよりも弱い矯正が異なる注文度数データであることが一般的である。ユーザーが完全矯正度数データに基づいて設計されたレンズを装用すれば確かにはっきりと見えるものの眼精疲労が生じる可能性が高いため眼精疲労を軽減する目的からである。しかし、注文によっては完全矯正度数よりも強い矯正となる度数を排除するものではない。
ユーザー固有の矯正度数データとは異なる注文度数データで当該ユーザーのレンズを設計することによって、そのユーザー固有の矯正度数データで設計した場合よりも収差が軽減されるのであればもとより修正は不要である。しかし、一般にはユーザー固有の矯正度数データに基づいて作製されるレンズよりも大きななんらかの収差が発生することが多い。例えば度数チェック位置近傍においては本来ほとんどなかったはずの収差が必ず発生することとなり、周辺領域においてはもともと収差があるのであるがそれが増加する可能性がある。
そのような場合にどのように収差を修正するかが問題である。
度数チェック位置近傍においてはこのような注文度数データとすることで本来ほとんどなかったはずの収差（ＳＣ軸の低次収差および高次収差）が必ず発生することになる。一方、周辺領域においてはもともと収差があって、注文度数データとすることで増加する可能性があり、減る可能性もある。本発明では、特に周辺領域において増加する収差を低減させることが望ましいものである。
【００１０】
ここに、レンズが累進屈折力レンズである場合に、矯正度数に基づいて修正される領域には前記累進屈折力レンズの近用度数をチェックするための領域が含まれることが好ましい。また、その際に近用度数をチェックするための領域を修正した場合でも前記累進屈折力レンズの遠用度数をチェックするための領域は前記矯正度数データに基づいて修正しないことが好ましい。つまり、遠用度数をチェックするための領域は注文度数データで設計し、近用度数をチェックするための領域をユーザー固有の矯正度数データによって修正するようにすることが累進屈折力レンズでは好ましい。遠用度数をチェックするための領域は注文度数データで遠用視できるため、通常の遠方への正面視の状態で注文度数のままで目視できる一方、累進屈折力レンズでは近用領域に斜乱視が生じるため、これを矯正しないと特に近用領域においては累進帯の鼻側あるいは耳側の一方がよく見え反対側が見えにくくなるという装用感となって、あたかも累進帯が左右にずれたような感じを受けるようになる。そのため近用度数をチェックするための領域についてユーザー固有の矯正度数データによって修正するようにするものである。
また、Ｓ度数とＣ度数に関してジャクソン・クロス・シリンダーの概念を取り入れ、平均度数、Ｊ００、Ｊ４５で表現して修正するようにしてもよい。
平均度数 ＝ 0.5 * Ｃ度数 + Ｓ度数
Ｊ００ ＝ -0.5 * Ｃ度数 * cos(乱視軸 * 2.)
Ｊ４５ ＝ -0.5 * Ｃ度数 * sin(乱視軸 * 2.)
【００１１】
人の眼は上記のようにＳ度数、Ｃ度数及び乱視の軸方向の角度を修正した完全矯正度数で矯正すればまったくボケがなくなるわけではない。人の眼はこれらＳ度数、Ｃ度数及び乱視の軸方向の角度だけでは定義できない他の収差成分を有している。それらを評価してレンズによってそのような収差成分を修正するために波面収差を考える。
無限遠方から発せられた光はレンズに達した際に近似的に平面的な波面を有する。そして、その波面がレンズの外面及び内面を透過した場合にレンズの外面及び内面が平面でなければその透過した光は平面にはならず乱れが生じる。これを収差成分として評価したものが波面収差である。従って、ユーザー固有の矯正度数データとしてこの波面収差を極力少なくするようにレンズを作製することが理想である。そこで、ユーザー固有の矯正度数データとして完全矯正度数データのみならずこの波面収差を極力少なくするような波面収差矯正データを採用することも可能である。
ユーザーの眼の固有の波面収差は例えば特開２００６−１４９８７１号公報に開示されるような測定装置によって測定可能である。レンズはこの測定された波面収差をキャンセルするような特性で作製されることが必要である。装用者の眼が有する波面収差とこれをキャンセルするためのレンズの波面収差との差分がレンズと眼を含む系の波面収差の合計を表す。波面収差の合計は、それぞれの波面から求めたゼルニケ多項式の係数同士を加算することによっても得られる。
ゼルニケ多項式とは光学分野でよく使われる数式であって、半径が１の単位円上の複素関数であり、極座標の引数（ｒ，θ）を有する。理論上は複素関数を用いるが実用的には実数関数として使用される。ゼルニケ多項式は、光学分野では主としてレンズの収差成分を解析するために使用されており、波面収差をゼルニケ多項式に分解することで収差成分を知ることが可能である。下記式において、Ｗ（Ｘ，Ｙ）は波面収差、Ｃｉ2j-iはゼルニケ多項式、Ｚｉ2j-iはゼルニケ係数を示す。
【００１２】
【数１】
【００１３】
ゼルニケ多項式は各項毎に異なるゼルニケ係数を伴う。Ｓ度数、Ｃ度数及びプリズム量は１次や２次収差として現れ、その他のコマ収差、球面収差、あるいは局所的な変形などが３次以降の収差として現れる。波面収差成分はゼルニケ多項式を用いて各次数に収差を分解して評価し、各収差成分に応じて波面収差を矯正することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
上記各請求項の発明では、必ずしもユーザーにもっとも見やすいと考えられる設計のレンズではない注文度数データでレンズを作製する場合に、注文度数データとすることで発生する収差をユーザー固有の矯正度数データに基づいて修正することで、より快適な装用感を得られるレンズを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】累進特性設計パターンＡの平均度数、乱視度数の絶対値、Ｊ００、Ｊ４５の各度数分布図。
【図２】累進特性設計パターンＢの平均度数、乱視度数の絶対値、Ｊ００、Ｊ４５の各度数分布図。
【図３】累進特性設計パターンＣの平均度数、乱視度数の絶対値、Ｊ００、Ｊ４５の各度数分布図。
【図４】目標とする累進特性設計パターンの平均度数、乱視度数の絶対値、Ｊ００、Ｊ４５の各度数分布図。
【図５】累進特性設計パターンの乱視度数分布における重みの設定量を説明する説明図。
【図６】累進特性設計パターンＡの平均度数、Ｊ００、Ｊ４５について、縦横５ｍｍ間隔で区画された格子領域の度数を重ねて説明する度数分布図。
【図７】累進特性設計パターンＢの平均度数、Ｊ００、Ｊ４５について、縦横５ｍｍ間隔で区画された格子領域の度数を重ねて説明する度数分布図。
【図８】累進特性設計パターンＣの平均度数、Ｊ００、Ｊ４５について、縦横５ｍｍ間隔で区画された格子領域の度数を重ねて説明する度数分布図。
【図９】マイナスレンズにおける幾何中心からの実効度数の変化をサジタル方向とメリジオナル方向について示すグラフ。
【図１０】実施例２における計算に使用するパラメータを説明するための説明図。
【図１１】実施例３において近用領域における斜乱視成分の付加方法を説明するための説明図。
【図１２】実施例３において近用領域における斜乱視成分の分布を説明するための説明図。
【００１６】
以下、眼鏡レンズに特化した具体的な実施の形態の説明をする。
本実施の形態の設計では図示しないレンズ特性算出用コンピュータによって具体的なレンズ設計がなされる。レンズ特性算出用コンピュータはＣＰＵ（中央処理装置）及びその周辺装置によって構成される。ＣＰＵは各種プログラムや入力されたレンズ特性データ（Ｓ度数データ、Ｃ度数データ、乱視軸データ、加入度データ、アイポイントデータ、プリズムデータ等）に基づいて所定の度数分布及び非点収差分布のレンズ形状データを設計する。記憶装置にはレンズ形状データを作成するための各種プログラムの他にＣＰＵの動作を制御するためのプログラム、複数のプログラムに共通して適用できる機能を管理するＯＡ処理プログラム（例えば、日本語入力機能や印刷機能等）等の基本プログラムが格納されている。
レンズ特性算出用コンピュータで設計されたレンズ形状データに基づいて「セミフィニッシュ」と呼称される十分な厚みを有する材料ブロックを図示しないＣＡＭ（computer aided manufacturing）装置によって加工してレンズを作製する。以下、このような実施の形態のレンズ特性算出用コンピュータによって設計されたレンズについて具体的な設計例（実施例）を挙げて説明する。
【００１７】
（実施例１）
実施例１は累進屈折力レンズについての設計例である。ここでは表面が球面で、裏面（内面/）が累進面と乱視面の合成である内面累進屈折力レンズを前提として説明するが、裏面が球面で、表面が累進面で、裏面が球面または乱視面である外面累進屈折力レンズに適用することも可能である。実施例１ではユーザーに乱視度数があるため完全矯正度数ではその乱視を矯正しているが、実際の注文度数として乱視を残している設計である。本来であれば注文度数で設計するのであるが、完全矯正度数に基づいて修正した設計とした。完全矯正度数と注文度数は下記の通りである。完全矯正度数では斜乱視を矯正しているが、注文度数では斜乱視を矯正していない。
１．レンズのデータ
完全矯正度数： Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度
注文度数 ： Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．００Ｄ
いずれのレンズも素材屈折力：１．６、累進帯長：１３ｍｍ、加入度：２．００Ｄ
【００１８】
２．設計手法
実施例１では遠用領域と近用領域に分け、遠用領域については注文度数で設計し、近用領域については斜乱視を矯正するため完全矯正度数の乱視の矯正度数であるＣ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度を目標値とするようにした。
近用領域について斜乱視を矯正するのは、注文度数のように斜乱視をまったく矯正しないと特に近用領域においては累進帯の鼻側あるいは耳側の一方がよく見え反対側が見えにくくなるという装用感となって、あたかも累進帯が左右にずれたような感じを受けるようになるのでこれを矯正するためである。
ここでは複数の累進特性設計パターンを用意し、目標値にもっとも近い累進特性設計パターンを適用するという手法を採用する。
本実施例１では図１〜図３に示すような３種類の累進特性設計パターンを一例として用意する。Ａは累進特性として標準的な設計である。Ｂは全体に加入度数が強めで、側方の非点収差が大きい設計である。Ｃは加入度数が弱めで、側方の非点収差が小さい設計である。これらの図において平均度数分布は遠用度数−４．００Ｄから近用度数−２．００Ｄまで変化している。また、乱視度数分布は視野中心領域が乱視０．５０Ｄ以下で、側方に向かって値が増加する。最大等高線は２．５０Ｄを表す。
一方、目標値を図４に示すような設計パターンとした。
平均度数分布についてはレンズ上方の遠用領域においては、正面領域と側方領域のいずれにおいても、処方度数である−４．００Ｄを目標値とする。中間部領域および近用領域の目標値は、標準的な設計である累進特性設計パターンＡの平均度数分布とした。
乱視度数分布については遠用領域においては正面と側方のいずれにおいても、処方度数である乱視０．００Ｄを目標値とする。これはＪ００＝０．００Ｄ、Ｊ４５＝０．００Ｄに相当する。近用領域においては、Ｓ度数を任意として、Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度となるように目標値を設定する。これはＪ００＝０．００Ｄ、Ｊ４５＝０．２５Ｄに相当する。Ｊ００の目標設定例は、全面において目標値が０．００Ｄである。Ｊ４５の目標設定例は、０．２５Ｄステップ等高線を点線で表した。フィッティングポイント高さの水平線が０．００Ｄを表し、その位置から近用領域の入り口（フィッティングポイントの１３ｍｍ下方）にかけて０．２５Ｄに漸増する。
【００１９】
３．重み
図５に示すように、累進特性設計パターンの乱視度数分布を利用して重み設定し、各累進特性設計パターンＡ〜Ｃを付与した。具体的には乱視度数分布の乱視の値をマイナスにして、さらに全体の数値を均一に増加させて視野中心領域（乱視がほとんど０となる領域）において最大値３．０となるように調整し、それを重みの値として設定する。側方に向かって等高線１本ごとに０．５ずつ重みが小さくなってゆく。
４．評価関数の計算
図６〜図８に示すように、上記Ａ〜Ｃの累進特性設計パターンについて、縦横５ｍｍ間隔で区画された格子領域を想定する。この目標値についても同様に縦横５ｍｍ間隔の格子領域を想定する。格子領域において、平均度数・Ｊ００・Ｊ４５の目標値とデータ値の差の二乗和を算出し、その値に各格子領域に対応する重みを乗じて、それを全部の格子領域について足し合わせることによって評価関数の値を得る。この数値が小さいほど性能が良い（つまり所望する性能に近い）レンズである。下記表１のようにＣの累進特性設計パターンが最良であるため、これを当該ユーザーのための設計レンズとする。
【００２０】
【表１】
【００２１】
（実施例２）
実施例２も累進屈折力レンズについての設計例である。実施例２では表面が球面で、裏面（内面）が累進面と乱視面の合成である内面累進屈折力レンズを前提として説明する。また、実施例２もユーザーに乱視度数があるため完全矯正度数ではその乱視を矯正しているが、実際の注文度数として乱視を残している設計である。本来であれば注文度数で設計するのであるが、完全矯正度数に基づいて修正した設計とした。完全矯正度数と注文度数は下記の通りである。完全矯正度数では斜乱視を矯正しているが、注文度数では斜乱視を矯正していない。
１．レンズデータ
完全矯正度数： Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度
注文度数 ： Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．００Ｄ
いずれのレンズも素材屈折力：１．６、累進帯長：１３ｍｍ、加入度：２．００Ｄ
【００２２】
２．設計手法
実施例２でも遠用領域と近用領域に分け、遠用領域については注文度数で設計し、近用領域については斜乱視を矯正するため完全矯正度数の乱視の矯正度数であるＣ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度を目標値とするようにした。
そのため、ここでは２種類の累進特性設計パターンを用意し、それらを遠用領域と近用領域にそれぞれ適用するという手法を採用する。
第１の累進特性設計パターンＤ（以下パターンＤ）は次のような設計である。
・Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．００Ｄ 加入２．００Ｄ
・表カーブ２．８カーブ（１．５２３換算） 曲率半径１８６．７８６ｍｍ
・１．００プリズムダウン
・幾何中心の裏面の傾き １．０２５２８９７度
・幾何中心厚さ １．０２２９６２１ｍｍ
・アイポイント厚さ １．０００００００ｍｍ
・フィッティングポイント：幾何中心の ２ｍｍ上
・遠用度数測定位置 ：幾何中心の ８ｍｍ上 Ａ点
・近用アイポイント ：幾何中心の１１ｍｍ下
・近用度数測定位置 ：幾何中心の１４ｍｍ下 Ｂ点
また、第２の累進特性設計パターンＥ（以下パターンＥ）は次のような設計である。
・Ｓ−３．７５Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度 加入２．００Ｄ
・表カーブ２．８カーブ
・１．００プリズムダウン
・幾何中心の裏面の傾き １．０２５２９１４度
・幾何中心厚さ １．０２２９６２１ｍｍ
・アイポイント厚さ １．０００００００ｍｍ
・フィッティングポイント：幾何中心の ２ｍｍ上
・遠用度数測定位置 ：幾何中心の ８ｍｍ上 Ａ点
・近用アイポイント ：幾何中心の１１ｍｍ下
・近用度数測定位置 ：幾何中心の１４ｍｍ下 Ｂ点
上記において、幾何中心の裏面の傾きとは図１０に示すように裏面の垂直方向の接線Ｔ１が表面の垂直方向の接線Ｔ０となす角度である。
【００２３】
パターンＤは注文度数通りであり、これを遠用領域のベース設計とし、完全矯正度数であるパターンＥを近用領域のベース設計とし、両設計をなめらかに接合させるように設計をする。
本実施例２では次のようにパターンＤ及びパターンＥを接合させた設計を行う。両者ともベースカーブの曲率は同じであるので、累進面をどのように接合させるのかが課題となる。今、パターンＤ及びパターンＥを接合させる位置を例えば上記Ａ点とＢ点の中間点であるＣ点、つまり幾何中心の３ｍｍ下に設定する。すると、パターンＤではその位置において厚さ： １．１０４７９２８ｍｍ、裏面の傾き：２．９９５０８９９度となり、パターンＥでは厚さ：１．１０４７９３０ｍｍ、裏面の傾き：２．９９５０９５１度となり、そのままではこの位置に段差ができてしまう。
そのため、ここではＡ点〜Ｂ点において滑らかにパターンＤ及びパターンＥを接合させるための滑らかな付加形状を考える。
今、パターンＥを変形した次のようなパターンＥ'を考える。
・Ｓ−３．７５Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度 加入２．００Ｄ
・表カーブ２．８カーブ
・１．００プリズムダウン
・幾何中心の裏面の傾き １．０２５２８６２度
・幾何中心厚さ １．０２２９６２３ｍｍ
・アイポイント厚さ １．００００００２ｍｍ
ここにパターンＥ'幾何中心の裏面の傾きは、Ｃ点でのパターンＤとパターンＥの差分を考慮して1.0252914−（2.9950899−2.9950951）という計算で設定している。同様に、幾何中心厚さは1.0229621−（1.1047928−1.1047930）、同様にアイポイント厚さは1.0000000−（1.1047928−1.1047930）である。つまり、パターンＥ'はＣ点でパターンＤと滑らかに接続されるパターンＥと同じ累進特性である。
尚、パターンＥからパターンＥ'への変化量はごくわずかであり、加工精度の上では無視しても問題ない。しかしレンズの度数や累進帯長さの条件によっては、変化量が無視できない程度になることもある。ここでは原理を示す目的で小さい位の数値まで表示するものとする。
パターンＤとパターンＥ'との間で、Ａ点からＢ点にかけてのレンズ厚さを、幾何中心からの高さｘ（ｍｍ）の関数ｆ（ｘ）を用いて表すと、
パターンＥ'の厚さ×ｆ（ｘ）＋パターンＤの厚さ×（１−ｆ（ｘ））
となる。ｆ（ｘ）はＡ点でパターンＥ'を滑らかにパターンＤに接続させるようなサグ量を付加する関数である。以下に、このｆ（ｘ）を計算で求めることとする。
【００２４】
以下の計算においてはｆ（ｘ）はＡ点（ｘ＝８）においてｆ（ｘ）の値が０で一階微分値が０、Ｂ点（ｘ＝−１４）においてｆ（ｘ）の値が１で一階微分値が０という条件を満たすものとする。
ｆ（ｘ）＝ａｘ３＋ｂｘ２＋ｃｘ＋ｄ とし、ｆ(ｘ)の一階導関数をｆ'（ｘ）＝３ａｘ２＋２ｂｘ＋ｃとして、係数ａｂｃｄの値を下記条件より決定する。
ｆ（８）＝ ５１２ａ＋ ６４ｂ＋ ８ｃ＋ｄ＝０ ・・・（１）
ｆ'（８）＝ １９２ａ＋ １６ｂ＋ ｃ ＝０ ・・・（２）
ｆ（−１４）＝ −２７４４ａ＋１９６ｂ−１４ｃ＋ｄ＝１ ・・・（３）
ｆ'（−１４）＝ ５８８ａ− ２８ｂ＋ ｃ＝０ ・・・（４）
これらから、
ａ＝ ０．０００１８７８２８７００２
ｂ＝ ０．００１６９０４５８３０２０
ｃ＝−０．０６３１１０４４３２７５７
ｄ＝ ０．３００５２５９２０３６０６
が導かれる。
求めたｆ（ｘ）に基づいてパターンＤの厚さとパターンＥ'の厚さのサグ量を決定し、数値を補正して適用し、実施例２のレンズを得る。
【００２５】
３．チェック度数
上記において、Ａ点及びＢ点はチェック度数の測定点でもある。チェック度数は注文度数と異なる度数を測定することによって商品特性を検査する際のその異なる度数をいう。ユーザーが実際にレンズを装用した状態によって、光線がレンズを斜めに透過して眼に到達することを考慮するものである。
ここでは、
パターンＤでは、
・注文度数 Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．００Ｄ 加入２．００Ｄ
・遠用チェック度数 Ｓ−３．８２Ｄ Ｃ−０．１８Ｄ ＡＸ９０度
・近用チェック度数 Ｓ−１．９２Ｄ Ｃ−０．０８Ｄ ＡＸ９０度
・加入チェック度数 １．９５Ｄ
とし、
パターンＥでは、
・注文度数 Ｓ−３．７５Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度 加入２．００Ｄ
・遠用チェック度数 Ｓ−３．６４Ｄ Ｃ−０．５３Ｄ ＡＸ５４度
・近用チェック度数 Ｓ−１．７０Ｄ Ｃ−０．５１Ｄ ＡＸ４９度
・加入チェック度数 １．９５Ｄ
とした。
【００２６】
（実施例３）
実施例３も累進屈折力レンズについての設計例である。実施例３でも表面が球面で、裏面（内面）が累進面と乱視面の合成である内面累進屈折力レンズを前提として説明する。また、実施例３のレンズもユーザーに乱視度数があるため完全矯正度数ではその乱視を矯正しているが、実際の注文度数として乱視を残している設計である。本来であれば注文度数で設計するのであるが、完全矯正度数に基づいて修正した設計とした。完全矯正度数と注文度数は下記の通りである。完全矯正度数では斜乱視を矯正しているが、注文度数では斜乱視を矯正していない。
１．レンズデータ
完全矯正度数 Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度
注文度数 Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．００Ｄ
いずれのレンズも素材屈折力：１．６、累進帯長：１３ｍｍ、加入度：２．００Ｄ
【００２７】
２．設計手法
本実施例３のレンズでは目標とするレンズ度数を、
遠用度数 Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．００Ｄ
近用度数 Ｓ−１．７５Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度
とした。基本的な設計思想として、遠用度数を注文度数の通りにし、近用度数については等価球面度数を−２．００Ｄとする。すなわち、遠用と近用の等価球面度数の差を２．００Ｄにして、実質的に２．００Ｄの加入度を得られるようにする。そして近用の乱視は完全矯正と同じ条件にするというものである。
１） 累進成分について
本実施例３のレンズでは上記実施例１の累進特性設計パターンＣの累進成分に基づいて設計を行った。累進特性設計パターンＣにおける累進成分を１．７５／２．００＝０．８７５倍とした。すなわち、累進成分による加入度が１．７５Ｄになるようにする。そのためには、内面累進レンズにおける内面サグ成分を球面成分と累進成分に分けて、累進成分のみ０．８７５倍する。
実施例３のレンズは具体的に次のような形状とした。
・素材屈折率 １．６００
・表面カーブ ２．８００（１．５２３換算） ３．２１２（１．６００換算）
・裏面曲率半径 ５２３／２．８０＝１８６．７５６ｍｍ
・中心厚 １．０００ｍｍ
・ 裏面カーブ ７．２１９（１．６００換算）
・ 裏面曲率半径 ８３．１１７ｍｍ
内面サグ（ｘ、ｙ）＝内面サグ球面成分（ｘ、ｙ）＋内面サグ累進成分（ｘ、ｙ）
内面サグ球面成分（ｘ、ｙ）＝裏面曲率半径−sqrt（裏面曲率半径２−ｘ２＋ｙ２）
で表すことができる。ここに、ｘ、ｙはレンズ幾何中心を原点とした水平・垂直の座標（ｍｍ）である。内面サグ累進成分（ｘ、ｙ）は公知の様々な方法で決定される。
尚、累進成分として累進特性設計パターンＡや累進特性設計パターンＢに基づいてもよく、これらの中から最良のものを選択するようにしてもよい。
２） 斜乱視成分について
累進成分を０．８７５倍にすると、近用度数は Ｓ−２．２５Ｄ Ｃ−０．００Ｄ になる。これを目標値のＳ−１．７５Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度 にするには、近用領域において Ｓ＋０．００Ｄ Ｃ＋０．５０Ｄ ＡＸ１３５度 の度数を加えるようにする。すなわち、図１１に示すように、近用においてＣ度数のない状態に４５度方向に＋０．５０Ｄの度数を加えると考えれば良い。これは、図１２のように平均度数＝０．２５Ｄ、Ｊ００＝０．００Ｄ、Ｊ４５＝０．２５Ｄに相当する。
【００２８】
３）サグ量の付加
上記のような設計のレンズとするために、斜め乱視成分に必要とされる付加サグ量を以下のような手順で定める。例えば、特開２００１−２１８４６号にこの手順が詳しく開示されているが、ここでは簡略化して説明する。
遠用フィッティングポイントから近用フィッティングポイントまで、垂直方向の距離は１３ｍｍ、斜め方向は１３／sqrt(２)＝９．１９２４ｍｍである。
この距離で０．５０Ｄの加入を得るには、以下の手順による。まず、遠用ＥＰを通る斜線の左下に向けての距離をｒとする。
遠用ＥＰを通る斜線の右上領域では、ｒがマイナスだが、その値によらず、ｆｆ（ｒ）＝０ とする。
中間領域の最も簡単な表現方法は３次式である。ここではそれをｆｍ（ｒ）＝ａ・ｒ３＋ｂ・ｒ２＋ｃ・ｒ＋ｄとする。
近用部の最も簡単な表現方法は２次式である。ここではそれをｆｎ（ｒ）＝ｅ・ｒ２＋ｆ・ｒ＋ｇ とする。
また、近用部の２次係数 ≒ ０．５×度数変化量／（素材屈折率−１） という近似が成り立つ。
これまでに扱った度数変化量は、Ｄ（＝ｍ−１）単位であるが、ｒおよびサグの単位はｍｍなので単位をそろえるため、
近用部の２次係数≒ ０．５×度数変化量×０．００１／（素材屈折率−１）≒ｅ とする。
ここで度数変化量＝０．５０Ｄ 素材屈折率＝１．６００である。
従って、ｅ＝０．５×０．５０×０．００１×（１．６−１．０）＝０．０００１５
ｒ＝０ において、ｆｍ（ｒ）の値＝１階微分値＝２階微分値＝０ である。
ｆｍ（０）＝ｄ＝０
ｆｍ'（０）＝ｃ＝０
ｆｍ"（０）＝２ｂ＝０
ｒ＝９．１９２４ において ｆｆ（ｒ）とｆｍ（ｒ）の値・１階微分値・２階微分値はそれぞれ等しい。
ｆｍ（ｒ）＝ｆｎ（ｒ） → ａ・ｒ３＝ｅ・ｒ２＋ｆ・ｒ＋ｇ
ｆｍ'（ｒ）＝ｆｎ'（ｒ） → ３ａ・ｒ２＝２ｅ・ｒ＋ｆ
ｆｍ"（ｒ）＝ｆｎ"（ｒ） → ６ａ・ｒ＝２ｅ
ａ＝ｅ／（３・ｒ）＝０．０００００５４３９
ｆ＝３ａ・ｒ２−２ｅ・ｒ＝−０．００１３７９
ｇ＝ａ・ｒ３−ｅ・ｒ２−ｆ・ｒ＝０．００４２２５
が導かれる。
これらの値から求めたｆｍ（ｒ）とｆｎ（ｒ）に基づいて中間領域〜近用部のサグ量を決定し、数値を補正して適用し、実施例３のレンズを得る。
【００２９】
（実施例４）
実施例４は非球面のマイナスの単焦点（ＳＶ）レンズについての設計例である。実施例４では完全矯正度数では斜乱視を矯正しているが、注文度数では斜乱視を矯正していない。
完全矯正度数： Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ１８０度
注文度数 ： Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．００Ｄ
いずれのレンズも素材屈折力：１．６
一般に球面タイプまたは非球面タイプのＳＶレンズにおいて、周辺領域の光学性能は中心領域と異なる。一般に、中心付近の性能は処方値の通りであって、中心領域から離れるほど処方値から離れていく。図９はマイナスレンズにおける幾何中心からの実効度数の変化を示すものである。マイナス度数のレンズでは実効の度数ではカーブが深い場合にプラス側にシフトするが（Ａ）、カーブが浅くなると実効の度数はマイナス側にシフトする（Ｃ）。更に、変化はサジタル光線よりもメリジオナル光線のほうが変化が大きいため、レンズ周辺では乱視軸が変化することがある（Ｂ）。しかし、レンズが非球面であるとカーブが浅くとも実効の度数はプラス側にシフトするようになる（Ｄ）。非球面量が多くなると実効の度数はプラス側に大きくシフトするようになる（Ｅ）。
ここにメリジオナル方向とは、レンズ中心から半径に沿って外側に向かう方向で、子午方向とも呼ぶ。サジタル方向とはメリジオナル方向に垂直な方向で、球欠方向とも呼ぶ。レンズ表面と裏面が平行の関係にある位置を通過する直線は、表面と裏面の両方の法線である。この直線を光軸と呼ぶ。光軸を含む平面を子午方向断面（メリジオナル面）と呼び、メリジオナル面に含まれる光線をメリジオナル光線と呼ぶ。物体から発して目に到達する光線が、レンズ面の光軸から離れた位置を透過するとき、この光線を含んで子午方向断面と垂直な面を球欠断面（サジタル面）と呼び、サジタル面に含まれる光線をサジタル光線と呼ぶ。
このようなことから、実施例４の注文度数のレンズでは水平方向を完全矯正して、垂直方向を弱めに矯正することになる。そのための上記図９から（Ｄ）又は（Ｅ）の形状を採用する。
ここで周辺視をどうするか考えるとき、中心領域から上下に離れた領域よりも左右に離れた領域を重視する。一般にフレーム形状は左右方向の方が上下方向よりも中央からの距離が長くなるためである。また、遠用視にあたっては視野の使いかたからいって、左右の周辺領域の方が重要だからである。実施例４の条件では、水平方向にくらべて垂直方向の度数を０．５０Ｄだけマイナス側に強くした度数が完全矯正になる。左右の周辺領域において垂直方向とはサジタル方向である。したがって、サジタル方向がややマイナスである設計を選択するのが良い。その場合図９の中では（Ｄ）か（Ｅ）が好ましい。（Ｄ）は周辺視の矯正が中央領域と同じ条件であり、他とくらべて無難である。（Ｅ）は周辺視の乱視がちょうどよく矯正される。その一方、平均度数は中央視野よりもさらに弱くなる。眼が疲れにくくそれが好適と考えられる場合は（Ｅ）を選択するが、度数が弱くなるデメリットを重視する場合は（Ｄ）を選択する。
【００３０】
実施例５も非球面のマイナスの単焦点（ＳＶ）レンズについての設計例である。実施例５では完全矯正度数よりもＳ度数が弱い注文度数とした場合である。
完全矯正 Ｓ−４．５０Ｄ Ｃ−０．００Ｄ
処方度数 Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．００Ｄ
いずれのレンズも素材屈折力：１．６
実施例５では（Ｄ）の形状を採用した。ここに（Ａ）や（Ｅ）では（Ｄ）に比べて周辺のマイナス度数が非常に弱くなってしまうため好ましくなく、また、（Ｃ）を採用することはレンズ中央領域よりかえってマイナスが強くなってアンバランスとなるため好ましくない。また、（Ｂ）では周辺に乱視があるためである。
【００３１】
（実施例６）
実施例６も非球面のマイナスの単焦点（ＳＶ）レンズについての設計例である。実施例３では完全矯正度数では倒乱視を矯正しているが、注文度数では倒乱視を矯正していない。
完全矯正度数： Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ９０度
注文度数 ： Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．００Ｄ
いずれのレンズも素材屈折力：１．６
実施例６の注文度数のレンズでは垂直方向を完全矯正して、水平方向を弱めに矯正することになる。そのための図９から（Ｂ）又は（Ｄ）の形状を採用する。これらを採用した理由は次の通りである。
実施例６の条件では、垂直方向にくらべて水平方向の度数を０．５０Ｄだけマイナス側に強くしたような度数が完全矯正となる。ここで周辺視をどうするか考えるとき、中心領域から上下に離れた領域よりも左右に離れた領域を重視する。一般にフレーム形状は左右方向の方が上下方向よりも中央からの距離が長くなるためである。また、遠用視にあたっては視野の使いかたからいって、左右の周辺領域の方が重要だからである。そこで、左右の周辺領域の遠用の見やすさを重視し、メリジオナル方向がややマイナスである設計を基本的に選択するものとする。すると、（Ｂ）〜（Ｄ）のいずれかがよい。しかし、(Ｃ)はメリジオナル方向がマイナスで、サジタル方向がほぼ０に近いので、左右周辺領域が完全矯正に近くなる。この実施例では中心領域のマイナス度数をあえて弱くしているため、周辺領域が完全矯正というのはバランスが悪いため、これを除外する。また、（Ｂ）と（Ｄ）を検討すると（Ｂ）は中央領域よりも周辺領域のほうが乱視が改善されてボケが少なくなる。したがって（Ｂ）を選択しても良いが、中央領域にボケがあって周辺でボケが少ないことをアンバランスであると考える場合は（Ｄ）を選択する。
【００３２】
尚、この発明は、次のように変更して具体化することも可能である。
・実施例１において、より多くの累進特性設計パターンを用意してそれらから選択するようにしてもよい。
・実施例１において、重みを次のように設定することも可能である。
（ａ）鼻側の端は耳側の端にくらべて枠いれ時にカットされることが多いので、重みを小さくしてもよい。
（ｂ）あらかじめ枠入れされる玉型の情報を得て、カットされる領域の重みを小さくしてもよい。
・実施例１においては平均度数・Ｊ００・Ｊ４５の三要素に差を設けなかったが、以下の様に、平均度数・Ｊ００・Ｊ４５の重み配分を変えることもできる。
（ａ）平均度数を目標通りに設定することは非常に重要なので、他の要素よりも重視する。
（ｂ）乱視が大きくなることを容認して平均度数を目標通りにすることを重視する。
（ｃ）斜め乱視が装用感を悪くするので、Ｊ００にくらべてＪ４５の低減を重視する。
（ｄ）常用眼鏡のためのレンズ度数を決定するにあたっては、直乱視は少し残したほうが快適で倒乱視はあまり残さないほうが快適であるとする考え方がある。そこで、直乱視よりも倒乱視のときに評価関数の値が大きくなるように、Ｊ００の符号によって係数の大きさを変化させる。
・実施例２において、サグ量を付加するための関数としては３次関数を使用したが、３次関数以外の他の複次関数を使用することも可能である。また、三角関数等を使用することも可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明はユーザーの注文によって所定の度数で設計されるレンズを、より収差の少ない見やすいレンズに修正するための視力矯正用レンズの設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
視力矯正用レンズ、例えば眼鏡レンズではそのレンズがどのような設計方針で作製されるものか（あるいは作製されているか）を客観的に判断するためにいくつかの指標が使用されている。よく知られているのはＳ度数とＣ度数及び乱視の軸方向の角度の各データである。一般にユーザーは眼科や眼鏡店でＳ度数、Ｃ度数及び乱視の軸方向の角度を測定し、それらデータに基づいて注文（処方）度数を決定し所望のレンズを作製する。
その他、レンズカーブデータやプリズムデータについて、あるいは累進屈折力レンズやバイフォーカルレンズにおいては加入度データも指標とされる。更に、累進屈折力レンズでは累進帯の長さや累進特性の違いによる設計タイプも指標の１つに挙げることが可能である。これらのような指標について記載されている先行文献の一例を特許文献１として挙げる。
【０００３】
上記のように眼科や眼鏡店で測定されたＳ度数、Ｃ度数及び乱視の軸方向の角度に基づいてそのユーザーが最も高い視力が得られる度数、すなわち完全矯正度数に基づくレンズが選択されるか、あるいは注文（処方）度数を検討する際の判断基準とされる。完全矯正度数はトライアルレンズを使用してユーザーが自覚的に得られる場合、あるいはレチノスコープやオートレフによって他覚的に検眼することによって得られるＳ度数、Ｃ度数及び乱視の軸方向の角度について無限遠に焦点が合う度数である。理論的にはこの完全矯正度数に基づくレンズを選択すればよいはずであるが、実際には異なるレンズが選択される場合がある。例えば次のようなケースである。
１）近視を矯正するためにレンズのＳ度数にマイナス度数を設定するのであるが、完全矯正度数のＳ度数とした場合に遠くのものがあまりはっきり見えすぎて眼精疲労が生じたり、視野全体で物が小さく見える歪みを感じる場合があるため、若干マイナス度数を弱めにした注文度数とする。
２）ユーザーがＣ度数を有する場合にその乱視を矯正しない、あるいは矯正の度合いを緩やかにすることで乱視レンズ特有の非対称な歪みや眼精疲労を抑制するようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−８６５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のようにユーザーにもっとも見やすいと考えられる設計のレンズではない設計で敢えてレンズを作製する場合には、レンズ特性によってはかえって収差が大きくなってしまう場合がある。
例えば、非球面レンズについてＳ度数やＣ度数を完全矯正度数とは異なる設計にすると、正面視をした場合は完全矯正レンズの場合よりも快適な装用感が得られるかもしれないが、レンズ周縁ほど収差が大きくなるケースが生じることがある。あるいは、累進屈折力レンズではレンズ周縁ほど収差が大きくなったり、近用領域の中心付近が特に見にくくなったりすることがある。
もともと、完全矯正度数でレンズを作製した場合に視野の中央付近で「はっきりと見えること」がレンズに最も求められる条件であるため、そのことが重視されてレンズ周縁では種々の収差が残存するのが一般的である。完全矯正度数とは異なる設計とした場合にレンズ周縁の収差が軽減されるならばよいが、かえって収差が大きくなることはせっかく快適な装用感をめざしたにも関わらず快適性を阻害する要因となってしまう。
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。「ユーザーにとってもっともはっきり見えると考えられる度数のレンズ」ではない度数のレンズの設計を採用する際に、それに伴って収差が増大することがある。本発明の目的は、その収差を軽減してより快適な装用感を得られるレンズを提供することのできる視力矯正用レンズの設計方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために請求項１の発明では、ユーザー固有の矯正度数データとは異なる注文度数データで当該ユーザーのレンズを設計することに伴い発生する収差を前記矯正度数データに基づいて修正するとともに、特定の領域については注文度数データの設計を維持するようにレンズを設計することをその要旨とする。
また請求項２の発明では請求項１に記載の発明の構成に加え、前記特定の領域は当該レンズの度数のチェックをするための領域を含むことをその要旨とする。
また請求項３の発明では請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記矯正度数データとは当該ユーザーの完全矯正度数データであることをその要旨とする。
また請求項４の発明では請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記矯正度数データとは当該ユーザーの眼が有する波面収差を矯正するための波面収差矯正データであることをその要旨とする。
また請求項５の発明では請求項１〜４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記収差は完全矯正されずに残存する乱視度数に由来するものであることをその要旨とする。
また請求項６の発明では請求項１〜５のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記収差は完全矯正されずに残存する平均度数に由来するものであることをその要旨とする。
【０００７】
また請求項７の発明では請求項１〜６のいずれかに記載の発明の構成に加え、累進屈折力レンズが視力矯正用レンズであることをその要旨とする。
また請求項８の発明では請求項７に記載の発明の構成に加え、前記矯正度数に基づいて修正される領域には前記累進屈折力レンズの近用度数をチェックするための領域が含まれることをその要旨とする。
また請求項９の発明では請求項８に記載の発明の構成に加え、近用度数をチェックするための領域を修正した場合でも前記累進屈折力レンズの遠用度数をチェックするための領域は前記矯正度数データに基づいて修正しないことをその要旨とする。
また請求項１０の発明では請求項１〜６のいずれかに記載の発明の構成に加え視力矯正用レンズが非球面の単焦点レンズであることをその要旨とする。
【０００８】
上記のような構成では、ユーザー固有の矯正度数データとは異なる注文度数データで当該ユーザーのレンズを設計することに伴って収差が発生するが、特定の領域については注文度数データの設計を維持したままその収差をユーザー固有の矯正度数データに基づいて修正するようにレンズを設計することで、当該ユーザーは注文度数のレンズでなおかつ発生する収差が修正されるため、収差が軽減されたより快適な装用感のレンズを得ることができる。
ここに、ユーザー固有の矯正度数データとしては例えば完全矯正度数データが挙げられる。完全矯正度数とは一般にＳ度数、Ｃ度数及び乱視の軸方向の角度について最良の視力が得られる度数であって、Ｓ度数は眼球内に入ってきた平行光線が、調節力を働かせていない状態で、網膜上に焦点を結べない場合に網膜上に焦点を結ばせるにはどの程度調整が必要であるかを判定する指標である。近視であればＳ度数について所定のマイナス度数となり、遠視であれば所定のプラス度数となる。Ｓ度数、Ｃ度数は光学的には波面収差において把握しやすい低次の収差を選択したものと考えることが可能であるため、これら以外の波面収差成分を考慮して、そのような収差に対しても最良の視力が得られる度数を完全矯正度数とすることも可能である。
Ｃ度数は角膜や水晶体の歪みによって生じる乱視の指標であって、歪みがあれば自動的に歪みの方向を示すための乱視軸方向も決定されるものである。よってＣ度数が０であれば乱視の軸方向の角度はない。
ユーザー固有の矯正度数データとして一般的な完全矯正度数データ以外に当該ユーザーの眼が有する波面収差を矯正した波面収差矯正データを挙げることができる。波面収差矯正データについては後述する。
「特定の領域については注文度数データの設計を維持する」とはユーザー固有の矯正度数データとしないほうが好ましい領域については矯正せずに注文度数データで通りの度数のままとするという意である。これは、例えばシングルビジョン（ＳＶ）レンズでは度数のチェックをするためのフィッティングポイントのあるレンズ中央近傍であり、累進屈折力レンズでは遠用フィッティングポイント及び近用フィッティングポイントやそれらの度数測定ポイントを含む領域である。特にこれらの領域は注文度数データの設計を維持することが好ましい。
レンズとは眼鏡レンズのみならずコンタクトレンズや眼内レンズも含む概念である。
【０００９】
ここに、強い矯正とは、プラス度数であればプラス度数がより強い（プラスの値が大きい）ことであり、マイナス度数であればマイナス度数がより強い（絶対値が大きい）ことである。異なる注文度数データは一般に完全矯正度数よりも弱い矯正の状態で設定されることが多い。つまり、完全矯正度数がより強い矯正であるとして、それよりも弱い矯正が異なる注文度数データであることが一般的である。ユーザーが完全矯正度数データに基づいて設計されたレンズを装用すれば確かにはっきりと見えるものの眼精疲労が生じる可能性が高いため眼精疲労を軽減する目的からである。しかし、注文によっては完全矯正度数よりも強い矯正となる度数を排除するものではない。
ユーザー固有の矯正度数データとは異なる注文度数データで当該ユーザーのレンズを設計することによって、そのユーザー固有の矯正度数データで設計した場合よりも収差が軽減されるのであればもとより修正は不要である。しかし、一般にはユーザー固有の矯正度数データに基づいて作製されるレンズよりも大きななんらかの収差が発生することが多い。例えば度数チェック位置近傍においては本来ほとんどなかったはずの収差が必ず発生することとなり、周辺領域においてはもともと収差があるのであるがそれが増加する可能性がある。
そのような場合にどのように収差を修正するかが問題である。
度数チェック位置近傍においてはこのような注文度数データとすることで本来ほとんどなかったはずの収差（ＳＣ軸の低次収差および高次収差）が必ず発生することになる。一方、周辺領域においてはもともと収差があって、注文度数データとすることで増加する可能性があり、減る可能性もある。本発明では、特に周辺領域において増加する収差を低減させることが望ましいものである。
【００１０】
ここに、レンズが累進屈折力レンズである場合に、矯正度数に基づいて修正される領域には前記累進屈折力レンズの近用度数をチェックするための領域が含まれることが好ましい。また、その際に近用度数をチェックするための領域を修正した場合でも前記累進屈折力レンズの遠用度数をチェックするための領域は前記矯正度数データに基づいて修正しないことが好ましい。つまり、遠用度数をチェックするための領域は注文度数データで設計し、近用度数をチェックするための領域をユーザー固有の矯正度数データによって修正するようにすることが累進屈折力レンズでは好ましい。遠用度数をチェックするための領域は注文度数データで遠用視できるため、通常の遠方への正面視の状態で注文度数のままで目視できる一方、累進屈折力レンズでは近用領域に斜乱視が生じるため、これを矯正しないと特に近用領域においては累進帯の鼻側あるいは耳側の一方がよく見え反対側が見えにくくなるという装用感となって、あたかも累進帯が左右にずれたような感じを受けるようになる。そのため近用度数をチェックするための領域についてユーザー固有の矯正度数データによって修正するようにするものである。
また、Ｓ度数とＣ度数に関してジャクソン・クロス・シリンダーの概念を取り入れ、平均度数、Ｊ００、Ｊ４５で表現して修正するようにしてもよい。
平均度数 ＝ 0.5 * Ｃ度数 + Ｓ度数
Ｊ００ ＝ -0.5 * Ｃ度数 * cos(乱視軸 * 2.)
Ｊ４５ ＝ -0.5 * Ｃ度数 * sin(乱視軸 * 2.)
【００１１】
人の眼は上記のようにＳ度数、Ｃ度数及び乱視の軸方向の角度を修正した完全矯正度数で矯正すればまったくボケがなくなるわけではない。人の眼はこれらＳ度数、Ｃ度数及び乱視の軸方向の角度だけでは定義できない他の収差成分を有している。それらを評価してレンズによってそのような収差成分を修正するために波面収差を考える。
無限遠方から発せられた光はレンズに達した際に近似的に平面的な波面を有する。そして、その波面がレンズの外面及び内面を透過した場合にレンズの外面及び内面が平面でなければその透過した光は平面にはならず乱れが生じる。これを収差成分として評価したものが波面収差である。従って、ユーザー固有の矯正度数データとしてこの波面収差を極力少なくするようにレンズを作製することが理想である。そこで、ユーザー固有の矯正度数データとして完全矯正度数データのみならずこの波面収差を極力少なくするような波面収差矯正データを採用することも可能である。
ユーザーの眼の固有の波面収差は例えば特開２００６−１４９８７１号公報に開示されるような測定装置によって測定可能である。レンズはこの測定された波面収差をキャンセルするような特性で作製されることが必要である。装用者の眼が有する波面収差とこれをキャンセルするためのレンズの波面収差との差分がレンズと眼を含む系の波面収差の合計を表す。波面収差の合計は、それぞれの波面から求めたゼルニケ多項式の係数同士を加算することによっても得られる。
ゼルニケ多項式とは光学分野でよく使われる数式であって、半径が１の単位円上の複素関数であり、極座標の引数（ｒ，θ）を有する。理論上は複素関数を用いるが実用的には実数関数として使用される。ゼルニケ多項式は、光学分野では主としてレンズの収差成分を解析するために使用されており、波面収差をゼルニケ多項式に分解することで収差成分を知ることが可能である。下記式において、Ｗ（Ｘ，Ｙ）は波面収差、Ｃｉ2j-iはゼルニケ多項式、Ｚｉ2j-iはゼルニケ係数を示す。
【００１２】
【数１】
【００１３】
ゼルニケ多項式は各項毎に異なるゼルニケ係数を伴う。Ｓ度数、Ｃ度数及びプリズム量は１次や２次収差として現れ、その他のコマ収差、球面収差、あるいは局所的な変形などが３次以降の収差として現れる。波面収差成分はゼルニケ多項式を用いて各次数に収差を分解して評価し、各収差成分に応じて波面収差を矯正することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
上記各請求項の発明では、必ずしもユーザーにもっとも見やすいと考えられる設計のレンズではない注文度数データでレンズを作製する場合に、注文度数データとすることで発生する収差をユーザー固有の矯正度数データに基づいて修正することで、より快適な装用感を得られるレンズを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】累進特性設計パターンＡの平均度数、乱視度数の絶対値、Ｊ００、Ｊ４５の各度数分布図。
【図２】累進特性設計パターンＢの平均度数、乱視度数の絶対値、Ｊ００、Ｊ４５の各度数分布図。
【図３】累進特性設計パターンＣの平均度数、乱視度数の絶対値、Ｊ００、Ｊ４５の各度数分布図。
【図４】目標とする累進特性設計パターンの平均度数、乱視度数の絶対値、Ｊ００、Ｊ４５の各度数分布図。
【図５】累進特性設計パターンの乱視度数分布における重みの設定量を説明する説明図。
【図６】累進特性設計パターンＡの平均度数、Ｊ００、Ｊ４５について、縦横５ｍｍ間隔で区画された格子領域の度数を重ねて説明する度数分布図。
【図７】累進特性設計パターンＢの平均度数、Ｊ００、Ｊ４５について、縦横５ｍｍ間隔で区画された格子領域の度数を重ねて説明する度数分布図。
【図８】累進特性設計パターンＣの平均度数、Ｊ００、Ｊ４５について、縦横５ｍｍ間隔で区画された格子領域の度数を重ねて説明する度数分布図。
【図９】マイナスレンズにおける幾何中心からの実効度数の変化をサジタル方向とメリジオナル方向について示すグラフ。
【図１０】実施例２における計算に使用するパラメータを説明するための説明図。
【図１１】実施例３において近用領域における斜乱視成分の付加方法を説明するための説明図。
【図１２】実施例３において近用領域における斜乱視成分の分布を説明するための説明図。
【００１６】
以下、眼鏡レンズに特化した具体的な実施の形態の説明をする。
本実施の形態の設計では図示しないレンズ特性算出用コンピュータによって具体的なレンズ設計がなされる。レンズ特性算出用コンピュータはＣＰＵ（中央処理装置）及びその周辺装置によって構成される。ＣＰＵは各種プログラムや入力されたレンズ特性データ（Ｓ度数データ、Ｃ度数データ、乱視軸データ、加入度データ、アイポイントデータ、プリズムデータ等）に基づいて所定の度数分布及び非点収差分布のレンズ形状データを設計する。記憶装置にはレンズ形状データを作成するための各種プログラムの他にＣＰＵの動作を制御するためのプログラム、複数のプログラムに共通して適用できる機能を管理するＯＡ処理プログラム（例えば、日本語入力機能や印刷機能等）等の基本プログラムが格納されている。
レンズ特性算出用コンピュータで設計されたレンズ形状データに基づいて「セミフィニッシュ」と呼称される十分な厚みを有する材料ブロックを図示しないＣＡＭ（computer aided manufacturing）装置によって加工してレンズを作製する。以下、このような実施の形態のレンズ特性算出用コンピュータによって設計されたレンズについて具体的な設計例（実施例）を挙げて説明する。
【００１７】
（実施例１）
実施例１は累進屈折力レンズについての設計例である。ここでは表面が球面で、裏面（内面/）が累進面と乱視面の合成である内面累進屈折力レンズを前提として説明するが、裏面が球面で、表面が累進面で、裏面が球面または乱視面である外面累進屈折力レンズに適用することも可能である。実施例１ではユーザーに乱視度数があるため完全矯正度数ではその乱視を矯正しているが、実際の注文度数として乱視を残している設計である。本来であれば注文度数で設計するのであるが、完全矯正度数に基づいて修正した設計とした。完全矯正度数と注文度数は下記の通りである。完全矯正度数では斜乱視を矯正しているが、注文度数では斜乱視を矯正していない。
１．レンズのデータ
完全矯正度数： Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度
注文度数 ： Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．００Ｄ
いずれのレンズも素材屈折力：１．６、累進帯長：１３ｍｍ、加入度：２．００Ｄ
【００１８】
２．設計手法
実施例１では遠用領域と近用領域に分け、遠用領域については注文度数で設計し、近用領域については斜乱視を矯正するため完全矯正度数の乱視の矯正度数であるＣ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度を目標値とするようにした。
近用領域について斜乱視を矯正するのは、注文度数のように斜乱視をまったく矯正しないと特に近用領域においては累進帯の鼻側あるいは耳側の一方がよく見え反対側が見えにくくなるという装用感となって、あたかも累進帯が左右にずれたような感じを受けるようになるのでこれを矯正するためである。
ここでは複数の累進特性設計パターンを用意し、目標値にもっとも近い累進特性設計パターンを適用するという手法を採用する。
本実施例１では図１〜図３に示すような３種類の累進特性設計パターンを一例として用意する。Ａは累進特性として標準的な設計である。Ｂは全体に加入度数が強めで、側方の非点収差が大きい設計である。Ｃは加入度数が弱めで、側方の非点収差が小さい設計である。これらの図において平均度数分布は遠用度数−４．００Ｄから近用度数−２．００Ｄまで変化している。また、乱視度数分布は視野中心領域が乱視０．５０Ｄ以下で、側方に向かって値が増加する。最大等高線は２．５０Ｄを表す。
一方、目標値を図４に示すような設計パターンとした。
平均度数分布についてはレンズ上方の遠用領域においては、正面領域と側方領域のいずれにおいても、処方度数である−４．００Ｄを目標値とする。中間部領域および近用領域の目標値は、標準的な設計である累進特性設計パターンＡの平均度数分布とした。
乱視度数分布については遠用領域においては正面と側方のいずれにおいても、処方度数である乱視０．００Ｄを目標値とする。これはＪ００＝０．００Ｄ、Ｊ４５＝０．００Ｄに相当する。近用領域においては、Ｓ度数を任意として、Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度となるように目標値を設定する。これはＪ００＝０．００Ｄ、Ｊ４５＝０．２５Ｄに相当する。Ｊ００の目標設定例は、全面において目標値が０．００Ｄである。Ｊ４５の目標設定例は、０．２５Ｄステップ等高線を点線で表した。フィッティングポイント高さの水平線が０．００Ｄを表し、その位置から近用領域の入り口（フィッティングポイントの１３ｍｍ下方）にかけて０．２５Ｄに漸増する。
【００１９】
３．重み
図５に示すように、累進特性設計パターンの乱視度数分布を利用して重み設定し、各累進特性設計パターンＡ〜Ｃを付与した。具体的には乱視度数分布の乱視の値をマイナスにして、さらに全体の数値を均一に増加させて視野中心領域（乱視がほとんど０となる領域）において最大値３．０となるように調整し、それを重みの値として設定する。側方に向かって等高線１本ごとに０．５ずつ重みが小さくなってゆく。
４．評価関数の計算
図６〜図８に示すように、上記Ａ〜Ｃの累進特性設計パターンについて、縦横５ｍｍ間隔で区画された格子領域を想定する。この目標値についても同様に縦横５ｍｍ間隔の格子領域を想定する。格子領域において、平均度数・Ｊ００・Ｊ４５の目標値とデータ値の差の二乗和を算出し、その値に各格子領域に対応する重みを乗じて、それを全部の格子領域について足し合わせることによって評価関数の値を得る。この数値が小さいほど性能が良い（つまり所望する性能に近い）レンズである。下記表１のようにＣの累進特性設計パターンが最良であるため、これを当該ユーザーのための設計レンズとする。
【００２０】
【表１】
【００２１】
（実施例２）
実施例２も累進屈折力レンズについての設計例である。実施例２では表面が球面で、裏面（内面）が累進面と乱視面の合成である内面累進屈折力レンズを前提として説明する。また、実施例２もユーザーに乱視度数があるため完全矯正度数ではその乱視を矯正しているが、実際の注文度数として乱視を残している設計である。本来であれば注文度数で設計するのであるが、完全矯正度数に基づいて修正した設計とした。完全矯正度数と注文度数は下記の通りである。完全矯正度数では斜乱視を矯正しているが、注文度数では斜乱視を矯正していない。
１．レンズデータ
完全矯正度数： Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度
注文度数 ： Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．００Ｄ
いずれのレンズも素材屈折力：１．６、累進帯長：１３ｍｍ、加入度：２．００Ｄ
【００２２】
２．設計手法
実施例２でも遠用領域と近用領域に分け、遠用領域については注文度数で設計し、近用領域については斜乱視を矯正するため完全矯正度数の乱視の矯正度数であるＣ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度を目標値とするようにした。
そのため、ここでは２種類の累進特性設計パターンを用意し、それらを遠用領域と近用領域にそれぞれ適用するという手法を採用する。
第１の累進特性設計パターンＤ（以下パターンＤ）は次のような設計である。
・Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．００Ｄ 加入２．００Ｄ
・表カーブ２．８カーブ（１．５２３換算） 曲率半径１８６．７８６ｍｍ
・１．００プリズムダウン
・幾何中心の裏面の傾き １．０２５２８９７度
・幾何中心厚さ １．０２２９６２１ｍｍ
・アイポイント厚さ １．０００００００ｍｍ
・フィッティングポイント：幾何中心の ２ｍｍ上
・遠用度数測定位置 ：幾何中心の ８ｍｍ上 Ａ点
・近用アイポイント ：幾何中心の１１ｍｍ下
・近用度数測定位置 ：幾何中心の１４ｍｍ下 Ｂ点
また、第２の累進特性設計パターンＥ（以下パターンＥ）は次のような設計である。
・Ｓ−３．７５Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度 加入２．００Ｄ
・表カーブ２．８カーブ
・１．００プリズムダウン
・幾何中心の裏面の傾き １．０２５２９１４度
・幾何中心厚さ １．０２２９６２１ｍｍ
・アイポイント厚さ １．０００００００ｍｍ
・フィッティングポイント：幾何中心の ２ｍｍ上
・遠用度数測定位置 ：幾何中心の ８ｍｍ上 Ａ点
・近用アイポイント ：幾何中心の１１ｍｍ下
・近用度数測定位置 ：幾何中心の１４ｍｍ下 Ｂ点
上記において、幾何中心の裏面の傾きとは図１０に示すように裏面の垂直方向の接線Ｔ１が表面の垂直方向の接線Ｔ０となす角度である。
【００２３】
パターンＤは注文度数通りであり、これを遠用領域のベース設計とし、完全矯正度数であるパターンＥを近用領域のベース設計とし、両設計をなめらかに接合させるように設計をする。
本実施例２では次のようにパターンＤ及びパターンＥを接合させた設計を行う。両者ともベースカーブの曲率は同じであるので、累進面をどのように接合させるのかが課題となる。今、パターンＤ及びパターンＥを接合させる位置を例えば上記Ａ点とＢ点の中間点であるＣ点、つまり幾何中心の３ｍｍ下に設定する。すると、パターンＤではその位置において厚さ： １．１０４７９２８ｍｍ、裏面の傾き：２．９９５０８９９度となり、パターンＥでは厚さ：１．１０４７９３０ｍｍ、裏面の傾き：２．９９５０９５１度となり、そのままではこの位置に段差ができてしまう。
そのため、ここではＡ点〜Ｂ点において滑らかにパターンＤ及びパターンＥを接合させるための滑らかな付加形状を考える。
今、パターンＥを変形した次のようなパターンＥ'を考える。
・Ｓ−３．７５Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度 加入２．００Ｄ
・表カーブ２．８カーブ
・１．００プリズムダウン
・幾何中心の裏面の傾き １．０２５２８６２度
・幾何中心厚さ １．０２２９６２３ｍｍ
・アイポイント厚さ １．００００００２ｍｍ
ここにパターンＥ'幾何中心の裏面の傾きは、Ｃ点でのパターンＤとパターンＥの差分を考慮して1.0252914−（2.9950899−2.9950951）という計算で設定している。同様に、幾何中心厚さは1.0229621−（1.1047928−1.1047930）、同様にアイポイント厚さは1.0000000−（1.1047928−1.1047930）である。つまり、パターンＥ'はＣ点でパターンＤと滑らかに接続されるパターンＥと同じ累進特性である。
尚、パターンＥからパターンＥ'への変化量はごくわずかであり、加工精度の上では無視しても問題ない。しかしレンズの度数や累進帯長さの条件によっては、変化量が無視できない程度になることもある。ここでは原理を示す目的で小さい位の数値まで表示するものとする。
パターンＤとパターンＥ'との間で、Ａ点からＢ点にかけてのレンズ厚さを、幾何中心からの高さｘ（ｍｍ）の関数ｆ（ｘ）を用いて表すと、
パターンＥ'の厚さ×ｆ（ｘ）＋パターンＤの厚さ×（１−ｆ（ｘ））
となる。ｆ（ｘ）はＡ点でパターンＥ'を滑らかにパターンＤに接続させるようなサグ量を付加する関数である。以下に、このｆ（ｘ）を計算で求めることとする。
【００２４】
以下の計算においてはｆ（ｘ）はＡ点（ｘ＝８）においてｆ（ｘ）の値が０で一階微分値が０、Ｂ点（ｘ＝−１４）においてｆ（ｘ）の値が１で一階微分値が０という条件を満たすものとする。
ｆ（ｘ）＝ａｘ３＋ｂｘ２＋ｃｘ＋ｄ とし、ｆ(ｘ)の一階導関数をｆ'（ｘ）＝３ａｘ２＋２ｂｘ＋ｃとして、係数ａｂｃｄの値を下記条件より決定する。
ｆ（８）＝ ５１２ａ＋ ６４ｂ＋ ８ｃ＋ｄ＝０ ・・・（１）
ｆ'（８）＝ １９２ａ＋ １６ｂ＋ ｃ ＝０ ・・・（２）
ｆ（−１４）＝ −２７４４ａ＋１９６ｂ−１４ｃ＋ｄ＝１ ・・・（３）
ｆ'（−１４）＝ ５８８ａ− ２８ｂ＋ ｃ＝０ ・・・（４）
これらから、
ａ＝ ０．０００１８７８２８７００２
ｂ＝ ０．００１６９０４５８３０２０
ｃ＝−０．０６３１１０４４３２７５７
ｄ＝ ０．３００５２５９２０３６０６
が導かれる。
求めたｆ（ｘ）に基づいてパターンＤの厚さとパターンＥ'の厚さのサグ量を決定し、数値を補正して適用し、実施例２のレンズを得る。
【００２５】
３．チェック度数
上記において、Ａ点及びＢ点はチェック度数の測定点でもある。チェック度数は注文度数と異なる度数を測定することによって商品特性を検査する際のその異なる度数をいう。ユーザーが実際にレンズを装用した状態によって、光線がレンズを斜めに透過して眼に到達することを考慮するものである。
ここでは、
パターンＤでは、
・注文度数 Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．００Ｄ 加入２．００Ｄ
・遠用チェック度数 Ｓ−３．８２Ｄ Ｃ−０．１８Ｄ ＡＸ９０度
・近用チェック度数 Ｓ−１．９２Ｄ Ｃ−０．０８Ｄ ＡＸ９０度
・加入チェック度数 １．９５Ｄ
とし、
パターンＥでは、
・注文度数 Ｓ−３．７５Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度 加入２．００Ｄ
・遠用チェック度数 Ｓ−３．６４Ｄ Ｃ−０．５３Ｄ ＡＸ５４度
・近用チェック度数 Ｓ−１．７０Ｄ Ｃ−０．５１Ｄ ＡＸ４９度
・加入チェック度数 １．９５Ｄ
とした。
【００２６】
（実施例３）
実施例３も累進屈折力レンズについての設計例である。実施例３でも表面が球面で、裏面（内面）が累進面と乱視面の合成である内面累進屈折力レンズを前提として説明する。また、実施例３のレンズもユーザーに乱視度数があるため完全矯正度数ではその乱視を矯正しているが、実際の注文度数として乱視を残している設計である。本来であれば注文度数で設計するのであるが、完全矯正度数に基づいて修正した設計とした。完全矯正度数と注文度数は下記の通りである。完全矯正度数では斜乱視を矯正しているが、注文度数では斜乱視を矯正していない。
１．レンズデータ
完全矯正度数 Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度
注文度数 Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．００Ｄ
いずれのレンズも素材屈折力：１．６、累進帯長：１３ｍｍ、加入度：２．００Ｄ
【００２７】
２．設計手法
本実施例３のレンズでは目標とするレンズ度数を、
遠用度数 Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．００Ｄ
近用度数 Ｓ−１．７５Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度
とした。基本的な設計思想として、遠用度数を注文度数の通りにし、近用度数については等価球面度数を−２．００Ｄとする。すなわち、遠用と近用の等価球面度数の差を２．００Ｄにして、実質的に２．００Ｄの加入度を得られるようにする。そして近用の乱視は完全矯正と同じ条件にするというものである。
１） 累進成分について
本実施例３のレンズでは上記実施例１の累進特性設計パターンＣの累進成分に基づいて設計を行った。累進特性設計パターンＣにおける累進成分を１．７５／２．００＝０．８７５倍とした。すなわち、累進成分による加入度が１．７５Ｄになるようにする。そのためには、内面累進レンズにおける内面サグ成分を球面成分と累進成分に分けて、累進成分のみ０．８７５倍する。
実施例３のレンズは具体的に次のような形状とした。
・素材屈折率 １．６００
・表面カーブ ２．８００（１．５２３換算） ３．２１２（１．６００換算）
・裏面曲率半径 ５２３／２．８０＝１８６．７５６ｍｍ
・中心厚 １．０００ｍｍ
・ 裏面カーブ ７．２１９（１．６００換算）
・ 裏面曲率半径 ８３．１１７ｍｍ
内面サグ（ｘ、ｙ）＝内面サグ球面成分（ｘ、ｙ）＋内面サグ累進成分（ｘ、ｙ）
内面サグ球面成分（ｘ、ｙ）＝裏面曲率半径−sqrt（裏面曲率半径２−ｘ２＋ｙ２）
で表すことができる。ここに、ｘ、ｙはレンズ幾何中心を原点とした水平・垂直の座標（ｍｍ）である。内面サグ累進成分（ｘ、ｙ）は公知の様々な方法で決定される。
尚、累進成分として累進特性設計パターンＡや累進特性設計パターンＢに基づいてもよく、これらの中から最良のものを選択するようにしてもよい。
２） 斜乱視成分について
累進成分を０．８７５倍にすると、近用度数は Ｓ−２．２５Ｄ Ｃ−０．００Ｄ になる。これを目標値のＳ−１．７５Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ４５度 にするには、近用領域において Ｓ＋０．００Ｄ Ｃ＋０．５０Ｄ ＡＸ１３５度 の度数を加えるようにする。すなわち、図１１に示すように、近用においてＣ度数のない状態に４５度方向に＋０．５０Ｄの度数を加えると考えれば良い。これは、図１２のように平均度数＝０．２５Ｄ、Ｊ００＝０．００Ｄ、Ｊ４５＝０．２５Ｄに相当する。
【００２８】
３）サグ量の付加
上記のような設計のレンズとするために、斜め乱視成分に必要とされる付加サグ量を以下のような手順で定める。例えば、特開２００１−２１８４６号にこの手順が詳しく開示されているが、ここでは簡略化して説明する。
遠用フィッティングポイントから近用フィッティングポイントまで、垂直方向の距離は１３ｍｍ、斜め方向は１３／sqrt(２)＝９．１９２４ｍｍである。
この距離で０．５０Ｄの加入を得るには、以下の手順による。まず、遠用ＥＰを通る斜線の左下に向けての距離をｒとする。
遠用ＥＰを通る斜線の右上領域では、ｒがマイナスだが、その値によらず、ｆｆ（ｒ）＝０ とする。
中間領域の最も簡単な表現方法は３次式である。ここではそれをｆｍ（ｒ）＝ａ・ｒ３＋ｂ・ｒ２＋ｃ・ｒ＋ｄとする。
近用部の最も簡単な表現方法は２次式である。ここではそれをｆｎ（ｒ）＝ｅ・ｒ２＋ｆ・ｒ＋ｇ とする。
また、近用部の２次係数 ≒ ０．５×度数変化量／（素材屈折率−１） という近似が成り立つ。
これまでに扱った度数変化量は、Ｄ（＝ｍ−１）単位であるが、ｒおよびサグの単位はｍｍなので単位をそろえるため、
近用部の２次係数≒ ０．５×度数変化量×０．００１／（素材屈折率−１）≒ｅ とする。
ここで度数変化量＝０．５０Ｄ 素材屈折率＝１．６００である。
従って、ｅ＝０．５×０．５０×０．００１×（１．６−１．０）＝０．０００１５
ｒ＝０ において、ｆｍ（ｒ）の値＝１階微分値＝２階微分値＝０ である。
ｆｍ（０）＝ｄ＝０
ｆｍ'（０）＝ｃ＝０
ｆｍ"（０）＝２ｂ＝０
ｒ＝９．１９２４ において ｆｆ（ｒ）とｆｍ（ｒ）の値・１階微分値・２階微分値はそれぞれ等しい。
ｆｍ（ｒ）＝ｆｎ（ｒ） → ａ・ｒ３＝ｅ・ｒ２＋ｆ・ｒ＋ｇ
ｆｍ'（ｒ）＝ｆｎ'（ｒ） → ３ａ・ｒ２＝２ｅ・ｒ＋ｆ
ｆｍ"（ｒ）＝ｆｎ"（ｒ） → ６ａ・ｒ＝２ｅ
ａ＝ｅ／（３・ｒ）＝０．０００００５４３９
ｆ＝３ａ・ｒ２−２ｅ・ｒ＝−０．００１３７９
ｇ＝ａ・ｒ３−ｅ・ｒ２−ｆ・ｒ＝０．００４２２５
が導かれる。
これらの値から求めたｆｍ（ｒ）とｆｎ（ｒ）に基づいて中間領域〜近用部のサグ量を決定し、数値を補正して適用し、実施例３のレンズを得る。
【００２９】
（実施例４）
実施例４は非球面のマイナスの単焦点（ＳＶ）レンズについての設計例である。実施例４では完全矯正度数では斜乱視を矯正しているが、注文度数では斜乱視を矯正していない。
完全矯正度数： Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ１８０度
注文度数 ： Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．００Ｄ
いずれのレンズも素材屈折力：１．６
一般に球面タイプまたは非球面タイプのＳＶレンズにおいて、周辺領域の光学性能は中心領域と異なる。一般に、中心付近の性能は処方値の通りであって、中心領域から離れるほど処方値から離れていく。図９はマイナスレンズにおける幾何中心からの実効度数の変化を示すものである。マイナス度数のレンズでは実効の度数ではカーブが深い場合にプラス側にシフトするが（Ａ）、カーブが浅くなると実効の度数はマイナス側にシフトする（Ｃ）。更に、変化はサジタル光線よりもメリジオナル光線のほうが変化が大きいため、レンズ周辺では乱視軸が変化することがある（Ｂ）。しかし、レンズが非球面であるとカーブが浅くとも実効の度数はプラス側にシフトするようになる（Ｄ）。非球面量が多くなると実効の度数はプラス側に大きくシフトするようになる（Ｅ）。
ここにメリジオナル方向とは、レンズ中心から半径に沿って外側に向かう方向で、子午方向とも呼ぶ。サジタル方向とはメリジオナル方向に垂直な方向で、球欠方向とも呼ぶ。レンズ表面と裏面が平行の関係にある位置を通過する直線は、表面と裏面の両方の法線である。この直線を光軸と呼ぶ。光軸を含む平面を子午方向断面（メリジオナル面）と呼び、メリジオナル面に含まれる光線をメリジオナル光線と呼ぶ。物体から発して目に到達する光線が、レンズ面の光軸から離れた位置を透過するとき、この光線を含んで子午方向断面と垂直な面を球欠断面（サジタル面）と呼び、サジタル面に含まれる光線をサジタル光線と呼ぶ。
このようなことから、実施例４の注文度数のレンズでは水平方向を完全矯正して、垂直方向を弱めに矯正することになる。そのための上記図９から（Ｄ）又は（Ｅ）の形状を採用する。
ここで周辺視をどうするか考えるとき、中心領域から上下に離れた領域よりも左右に離れた領域を重視する。一般にフレーム形状は左右方向の方が上下方向よりも中央からの距離が長くなるためである。また、遠用視にあたっては視野の使いかたからいって、左右の周辺領域の方が重要だからである。実施例４の条件では、水平方向にくらべて垂直方向の度数を０．５０Ｄだけマイナス側に強くした度数が完全矯正になる。左右の周辺領域において垂直方向とはサジタル方向である。したがって、サジタル方向がややマイナスである設計を選択するのが良い。その場合図９の中では（Ｄ）か（Ｅ）が好ましい。（Ｄ）は周辺視の矯正が中央領域と同じ条件であり、他とくらべて無難である。（Ｅ）は周辺視の乱視がちょうどよく矯正される。その一方、平均度数は中央視野よりもさらに弱くなる。眼が疲れにくくそれが好適と考えられる場合は（Ｅ）を選択するが、度数が弱くなるデメリットを重視する場合は（Ｄ）を選択する。
【００３０】
実施例５も非球面のマイナスの単焦点（ＳＶ）レンズについての設計例である。実施例５では完全矯正度数よりもＳ度数が弱い注文度数とした場合である。
完全矯正 Ｓ−４．５０Ｄ Ｃ−０．００Ｄ
処方度数 Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．００Ｄ
いずれのレンズも素材屈折力：１．６
実施例５では（Ｄ）の形状を採用した。ここに（Ａ）や（Ｅ）では（Ｄ）に比べて周辺のマイナス度数が非常に弱くなってしまうため好ましくなく、また、（Ｃ）を採用することはレンズ中央領域よりかえってマイナスが強くなってアンバランスとなるため好ましくない。また、（Ｂ）では周辺に乱視があるためである。
【００３１】
（実施例６）
実施例６も非球面のマイナスの単焦点（ＳＶ）レンズについての設計例である。実施例３では完全矯正度数では倒乱視を矯正しているが、注文度数では倒乱視を矯正していない。
完全矯正度数： Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．５０Ｄ ＡＸ９０度
注文度数 ： Ｓ−４．００Ｄ Ｃ−０．００Ｄ
いずれのレンズも素材屈折力：１．６
実施例６の注文度数のレンズでは垂直方向を完全矯正して、水平方向を弱めに矯正することになる。そのための図９から（Ｂ）又は（Ｄ）の形状を採用する。これらを採用した理由は次の通りである。
実施例６の条件では、垂直方向にくらべて水平方向の度数を０．５０Ｄだけマイナス側に強くしたような度数が完全矯正となる。ここで周辺視をどうするか考えるとき、中心領域から上下に離れた領域よりも左右に離れた領域を重視する。一般にフレーム形状は左右方向の方が上下方向よりも中央からの距離が長くなるためである。また、遠用視にあたっては視野の使いかたからいって、左右の周辺領域の方が重要だからである。そこで、左右の周辺領域の遠用の見やすさを重視し、メリジオナル方向がややマイナスである設計を基本的に選択するものとする。すると、（Ｂ）〜（Ｄ）のいずれかがよい。しかし、(Ｃ)はメリジオナル方向がマイナスで、サジタル方向がほぼ０に近いので、左右周辺領域が完全矯正に近くなる。この実施例では中心領域のマイナス度数をあえて弱くしているため、周辺領域が完全矯正というのはバランスが悪いため、これを除外する。また、（Ｂ）と（Ｄ）を検討すると（Ｂ）は中央領域よりも周辺領域のほうが乱視が改善されてボケが少なくなる。したがって（Ｂ）を選択しても良いが、中央領域にボケがあって周辺でボケが少ないことをアンバランスであると考える場合は（Ｄ）を選択する。
【００３２】
尚、この発明は、次のように変更して具体化することも可能である。
・実施例１において、より多くの累進特性設計パターンを用意してそれらから選択するようにしてもよい。
・実施例１において、重みを次のように設定することも可能である。
（ａ）鼻側の端は耳側の端にくらべて枠いれ時にカットされることが多いので、重みを小さくしてもよい。
（ｂ）あらかじめ枠入れされる玉型の情報を得て、カットされる領域の重みを小さくしてもよい。
・実施例１においては平均度数・Ｊ００・Ｊ４５の三要素に差を設けなかったが、以下の様に、平均度数・Ｊ００・Ｊ４５の重み配分を変えることもできる。
（ａ）平均度数を目標通りに設定することは非常に重要なので、他の要素よりも重視する。
（ｂ）乱視が大きくなることを容認して平均度数を目標通りにすることを重視する。
（ｃ）斜め乱視が装用感を悪くするので、Ｊ００にくらべてＪ４５の低減を重視する。
（ｄ）常用眼鏡のためのレンズ度数を決定するにあたっては、直乱視は少し残したほうが快適で倒乱視はあまり残さないほうが快適であるとする考え方がある。そこで、直乱視よりも倒乱視のときに評価関数の値が大きくなるように、Ｊ００の符号によって係数の大きさを変化させる。
・実施例２において、サグ量を付加するための関数としては３次関数を使用したが、３次関数以外の他の複次関数を使用することも可能である。また、三角関数等を使用することも可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザー固有の矯正度数データとは異なる注文度数データで当該ユーザーのレンズを設計することに伴い発生する収差を前記矯正度数データに基づいて修正するとともに、特定の領域については注文度数データの設計を維持するようにレンズを設計することを特徴とする視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項２】
前記特定の領域は当該レンズの度数のチェックをするための領域を含むことを特徴とする請求項１に記載の視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項３】
前記矯正度数データとは当該ユーザーの完全矯正度数データであることを特徴とする請求項１又は２に記載の視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項４】
前記矯正度数データとは当該ユーザーの眼が有する波面収差を矯正するための波面収差矯正データであることを特徴とする請求項１又は２に記載の視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項５】
前記収差は完全矯正されずに残存する乱視度数に由来するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項６】
前記収差は完全矯正されずに残存する平均度数に由来するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項７】
視力矯正用レンズは累進屈折力レンズであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項８】
前記矯正度数に基づいて修正される領域には前記累進屈折力レンズの近用度数をチェックするための領域が含まれることを特徴とする請求項７に記載の視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項９】
近用度数をチェックするための領域を修正した場合でも前記累進屈折力レンズの遠用度数をチェックするための領域は前記矯正度数データに基づいて修正しないことを特徴とする請求項８に記載の視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項１０】
視力矯正用レンズは非球面の単焦点レンズであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項１】
ユーザー固有の矯正度数データとは異なる注文度数データで当該ユーザーのレンズを設計することに伴い発生する収差を前記矯正度数データに基づいて修正するとともに、特定の領域については注文度数データの設計を維持するようにレンズを設計することを特徴とする視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項２】
前記特定の領域は当該レンズの度数のチェックをするための領域を含むことを特徴とする請求項１に記載の視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項３】
前記矯正度数データとは当該ユーザーの完全矯正度数データであることを特徴とする請求項１又は２に記載の視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項４】
前記矯正度数データとは当該ユーザーの眼が有する波面収差を矯正するための波面収差矯正データであることを特徴とする請求項１又は２に記載の視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項５】
前記収差は完全矯正されずに残存する乱視度数に由来するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項６】
前記収差は完全矯正されずに残存する平均度数に由来するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項７】
視力矯正用レンズは累進屈折力レンズであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項８】
前記矯正度数に基づいて修正される領域には前記累進屈折力レンズの近用度数をチェックするための領域が含まれることを特徴とする請求項７に記載の視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項９】
近用度数をチェックするための領域を修正した場合でも前記累進屈折力レンズの遠用度数をチェックするための領域は前記矯正度数データに基づいて修正しないことを特徴とする請求項８に記載の視力矯正用レンズの設計方法。
【請求項１０】
視力矯正用レンズは非球面の単焦点レンズであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の視力矯正用レンズの設計方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２３３９３３（Ｐ２０１２−２３３９３３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１００３３７（Ｐ２０１１−１００３３７）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００２１９７３８）東海光学株式会社 (112)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００２１９７３８）東海光学株式会社 (112)
【Ｆターム（参考）】
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