JP6815027B2 - 累進屈折力レンズの設計方法 - Google Patents

Description

この発明は、累進屈折面の周辺領域に非球面形状を設定する累進屈折力レンズの設計方法に関する。

従来、老視などの調整力の不足を補うための眼鏡用レンズとして累進屈折力レンズが用いられている。累進屈折力レンズは、遠方視のための遠用部と、近方視のための近用部と、これら遠用部及び近用部の間に設けられた中間視のための累進部とを有し、遠距離から近距離まで連続的に明視することができる利点がある。しかしながら、限られたレンズの面積のなかで遠用部、近用部及び累進部を配置するため、像を明瞭に視認できる明視領域は、遠・中・近のそれぞれにおいて広さが十分でない。このため累進屈折力レンズでは非点収差をできるだけ抑えて、明視領域の拡大を図るための工夫がなされており、その一例として下記特許文献１で示すように累進屈折面を非球面形状としたものがある。

この特許文献１には、累進屈折力レンズの累進屈折面における遠用部と近用部とにそれぞれ放射状に延びる基準線を設定し、各基準線に沿って非球面の式を導入して、元となったレンズ屈折面の形状に対して非球面付加量を加えた点が開示されている。

特開２００６−２１５３０３号公報

上記特許文献１のように、非球面の式を用いて屈折面の非球面化を行なう際には、光学性能が目標値を満足するようになるまでその非球面の式で用いられる非球面係数の値を変化させながら光線追跡によるシミュレーションが行なわれ、非球面係数の最適化が図られる。しかしながら、遠用度数及び加入度数に加えて、更に乱視矯正用の成分が処方されたレンズにあっては、累進屈折面が累進特性とともに乱視特性を併せ持つ面として形成され、その乱視軸が処方によって０〜１８０°の範囲で変化し、また乱視を矯正する度数も処方ごとに異なるため、仮に遠用度数及び加入度数の処方に変更がないレンズであっても、乱視軸及び乱視度数が異なれば、累進屈折面における最適な非球面係数も異なったものとなってしまう。このため、全ての処方の組み合わせに対してそれぞれ最適な非球面係数を求めようとすれば、最適化に要する作業量が増大し、生産性が低下してしまう問題が生じる。

本発明は以上のような事情を背景とし、乱視矯正用の処方内容が異なるレンズについて簡便に非球面形状を設定し得て、非点収差を低減させたレンズの設計が可能な累進屈折力レンズの設計方法を提供することを目的としてなされたものである。

而して請求項１は、遠方視に対応する遠用部と、近方視に対応する近用部と、これら遠用部及び近用部の間に位置し面屈折力が累進的に変化する累進部と、が形成された累進屈折面を有する累進屈折力レンズの設計方法であって、処方度数に基づいて前記累進屈折面の基となるレンズ面の形状を決定する球面設計工程と、前記累進屈折面を、前記遠用部の一部及び前記近用部の一部を含むレンズ中央領域と、該レンズ中央領域よりも外側の周辺領域とに区画する工程と、前記周辺領域に付加する非球面付加量を決定する工程と、を備え、
前記周辺領域に付加する非球面付加量を決定する工程を、処方された遠用度数及び近用度数に基づいて非球面付加量を決定する第１の工程と、処方された乱視度数に基づいて非球面付加量を決定する第２の工程と、に分割し、これら第１の工程と第２の工程に分けて決定された前記非球面付加量をそれぞれ前記球面設計工程にて得られた前記累進屈折面の基となるレンズ面に付加することで、前記累進屈折面の周辺領域に非球面形状を設定したことを特徴とする。

請求項２は、請求項１において、前記第１の工程は、前記遠用部に設けられた第１非球面部に、前記処方された遠用度数に基づいて導出された下記非球面の式（１）の第２項で表される第１非球面付加量を、また前記近用部に設けられた第２非球面部に、前記処方された近用度数に基づいて導出された下記非球面の式（１）の第２項で表される第２非球面付加量を、それぞれ設定し、これら第１非球面部と第２非球面部との間に位置する前記周辺領域の非球面付加量を補間により導出することを特徴とする。
ここでＺ：累進屈折面のサグ値、Ｘ：光軸からの距離、Ｒ：頂点曲率半径、ｋ：円錐定数、Ａｎ：非球面係数、ｎ：正の整数

請求項３は、請求項２において、前記第２の工程は、乱視軸と直交する直交線上に設けられた第３非球面部に、前記処方された乱視度数に基づいて導出された前記非球面の式（１）の第２項で表される第３非球面付加量を設定し、
前記第３非球面部と、前記乱視軸上に設けられた非球面付加量がゼロとなる領域との間に位置する前記周辺領域の非球面付加量を補間により導出することを特徴とする。

以上のように本発明の設計方法は、累進屈折面の周辺領域に非球面形状を設定するに際し、周辺領域に付加する非球面付加量を決定する工程を、処方された遠用度数及び近用度数に基づいて非球面付加量を決定する第１の工程と、処方された乱視度数に基づいて非球面付加量を決定する第２の工程と、に分割したものである。
本発明の設計方法によれば、遠用度数及び近用度数に基づく非球面付加量と、乱視度数に基づく非球面付加量とをそれぞれ独立して決定することができるため、例えば遠用度数及び近用度数の処方に変更がなく、乱視矯正に関する処方のみが異なる累進屈折力レンズを新たに設計する場合に、遠用度数及び近用度数に基づいて決定した非球面付加量についてはそれまでの値をそのまま使用することができ、乱視度数に基づいて決定する非球面付加量の値を変更（最適化）するのみで累進屈折面の設計を行なうことができるため、乱視矯正に関する処方内容が異なる非球面レンズを簡便に設計することができる。

本発明の設計方法における第１の工程では、遠用部に設けられた第１非球面部に、遠用度数に基づいて導出された非球面の式（１）の第２項で表される非球面付加量を、また近用部に設けられた第２非球面部に、近用度数に基づいて導出された非球面の式（１）の第２項で表される非球面付加量を、それぞれ設定し、これら第１非球面部と第２非球面部との間に位置する周辺領域の非球面付加量を補間により導出することができる（請求項２）。
非球面の式（１）の第２項で表される非球面付加量は、非球面係数Ａｎを光線追跡により最適化することで求めることができる。請求項２によれば、第１非球面部と第２非球面部の２箇所について非球面係数の最適化を図ることで、遠用度数及び近用度数を考慮した非球面付加量を、周辺領域に簡便に付加することができる。

また、本発明の設計方法における第２の工程では、乱視軸と直交する直交線上に設けられた第３非球面部に、処方された乱視度数に基づいて導出された非球面の式（１）の第２項で表される第３非球面付加量を設定し、第３非球面部と、乱視軸上に設けられた非球面付加量がゼロとなる領域との間に位置する周辺領域の非球面付加量を補間により導出することができる（請求項３）。この請求項３によれば、周辺領域に付加する、乱視度数に基づく非球面付加量を決定するに際し、乱視軸と直交する直交線上の一方向について非球面係数の最適化を図れば良く、乱視度数を考慮した非球面付加量を、周辺領域に簡便に付加することができる。

本発明の設計方法の適用対象となる累進屈折力レンズを模式的に示した図である。 本発明の一実施形態の設計方法における球面設計工程についての説明図である。 図２に続く球面設計工程についての説明図である。 同実施形態の設計方法における第１の非球面付加量決定工程についての説明図である。 最適化された非球面係数の一例を示した表である。 周辺補間領域における非球面付加量を導出するための補間方法についての説明図である。 同実施形態の設計方法における第２の非球面付加量決定工程についての説明図である。 従来例１及び参考例１のレンズについての非点収差等高線図を示した図である。 従来例２及び実施例１のレンズについての非点収差等高線図を示した図である。

次に本発明の実施形態を以下に説明する。図１は、本実施形態の設計方法が適用された累進屈折力レンズ（以下単にレンズとする場合がある）１０を模式的に示した図で、同図（Ａ）はレンズ１０の正面図、（Ｂ）はレンズ１０の断面図である。尚、以下の説明において、レンズの「上方」、「下方」とは当該レンズを用いた眼鏡を装用したときの装用者にとっての「上方」、「下方」とする。

このレンズ１０は眼鏡用フレームの形状に合わせてレンズの外形を加工する前の形状であり、正面視で円形状をなしている。レンズ１０の外面（物体側屈折面）２２は球面で構成され、レンズ１０の内面（眼球側屈折面）２０に累進屈折面が形成されている。尚、図１において、レンズ１０の幾何学中心Ｏを通って左右方向に延びる軸をＸ軸、幾何学中心Ｏを通って上下方向に延びる軸をＹ軸、幾何学中心Ｏを通ってＸ軸及びＹ軸に直交する軸をＺ軸とする。

レンズ１０の内面２０には、レンズ上方に位置し、境界線Ｅ₁，Ｅ₂で区画された遠方視に対応する遠用部１２と、レンズ下方に位置し、境界線Ｋ₁，Ｋ₂で区画された近方視に対応する近用部１４と、遠用部１２と近用部１４の間に位置し面屈折力が累進的に変化する累進部１６と、が設けられている。

図１（Ａ）において、Ｅ₀は遠用部１２の下端に位置する遠用設計基準点で、本例では幾何学中心Ｏ上に設定されている。また、Ｋ₀は近用部１４の上端に位置する近用設計基準点で、幾何学中心Ｏを通り上下方向に延びる中心線（Ｙ軸）上に設定されている。遠用設計基準点Ｅ₀から近用設計基準点Ｋ₀にかけては面屈折力が連続的に変化しており、この間の領域が累進部１６に相当する。遠用設計基準点Ｅ₀と近用設計基準点Ｋ₀との上下方向の距離Ｌが累進帯長である。

尚、本例では、近用設計基準点Ｋ₀を幾何学中心Ｏを通る中心線（Ｙ軸）上に設定しているが、輻輳を考慮して近用設計基準点Ｋ₀を中心線よりも鼻側寄りに内寄せして設けることも可能である。

レンズ１０では、レンズ内面２０の周辺領域に非球面形状を設定する。このレンズ１０における累進屈折面（レンズ内面）の設計方法を図２〜図７を用いて説明する。本例では、まず球面設計工程において、レンズ１０に設定した度数分布に基づいて、レンズ内面２０の各微小エリア毎に設定された度数に対応する微小円弧を求め、これら微小円弧を接続することでレンズ内面２０の形状を求める。次に、第１の非球面付加量決定工程において、処方された遠用度数及び近用度数に基づいて、レンズ内面２０の周辺領域２５に付加する非球面付加量を決定する。次に、第２の非球面付加量決定工程において、処方された乱視度数に基づいて、レンズ内面２０の周辺領域２５に付加する非球面付加量を決定する。このように２回に分けて決定された非球面付加量を、それぞれ球面設計工程にて得られた基となるレンズ内面２０のサグ値に付加することで、レンズ内面２０の周辺領域２５に非球面形状を設定する。以下、各工程について詳しく説明する。

＜球面設計工程＞
（ステップ１）
球面設計工程では、非球面形状が付与される前のレンズ内面２０の形状を設定する。具体的には、図２（Ａ）で示すように、遠用部１２を遠用設計基準点Ｅ₀からそれぞれレンズ縁部に向かって斜め上方に延びる左右一対の遠用境界線Ｅ₁，Ｅ₂により区画し、遠用部１２の全域に亘って処方された遠用度数を設定する。

（ステップ２）
近用部１４は、近用設計基準点Ｋ₀からレンズ縁部に向かって斜め下方に延びる左右一対の近用境界線Ｋ₁，Ｋ₂により区画する。詳しくは、図２（Ａ）で示すように、近用境界線Ｋ₁，Ｋ₂を近用設計基準点Ｋ₀から水平方向に近用幅Ｑだけ離間させた後、斜め下方に延びるように設定する。そして、近用設計基準点Ｋ₀から下方に延びる中心線（Ｙ軸）から水平方向に近用幅Ｑ（この例では３ｍｍ）以内を近用中心部２６とし、近用中心部２６の全域に亘って処方された近用度数を設定する。ここで近用度数とは、遠用度数に対し加入度数を加えたものである。

一方、近用部１４のうち近用中心部２６よりも左右方向外側の近用外側部２８には、近用中心部２６から左右方向外側に向かうにつれて、近用度数から遠用度数へ漸次変化するように度数を設定する。例えば、図２（Ａ）で示すように、遠用度数を０ディオプタ（以降”Ｄ”とする場合がある）、加入度数を２．０Ｄ、近用度数を２．０Ｄとした場合、本例では中心線（Ｙ軸）から６ｍｍ離れた位置では近用度数２．０Ｄに対し加入度数の半分を減じた度数１．０Ｄを設定し、更に中心線（Ｙ軸）から９ｍｍ以上離れた領域では遠用度数と同じ値０Ｄを設定する。但し、左右方向外側への距離と設定する度数との関係はこの例に限定されるものではない。

尚、上記ステップ１、ステップ２では、乱視矯正のための処方が含まれていない場合を例に説明したが、乱視度数及び乱視軸が処方されている場合は、上記ステップ１、ステップ２において、レンズの各エリアに設定される遠用度数又は近用度数の値に、乱視矯正用に処方された乱視の度数成分を付加する。

（ステップ３）
次に、図２（Ｂ）で示すように、遠用部１２と近用部１４との間に位置する中間部１８は、遠用境界線Ｅ₁，Ｅ₂にて遠用部１２と同じ度数となるよう、また近用境界線Ｋ₁，Ｋ₂にて近用部１４と同じ度数となるよう度数を設定する。これら境界線の間に位置する部分では上下方向にｓｉｎの２乗曲線（ｓｉｎ²θ）に基づいて度数を変化させる。これにより中間部１８における度数分布が得られる。

（ステップ４）
次に、レンズ１０の内面２０を分割した微小エリア毎に、上記ステップで設定された度数を得るために必要な微小円弧の頂点曲率半径Ｒ（単位：ｍｍ）を、下記式（２），式（３）より求める。
Ｒ＝（ｎ−１）／Ｋ×１０００・・・式（２）
Ｋ＝（−１）×（ＢＣ−Ｓ）／（１−（ＣＴ×ＢＣ／（ｎ×１０００）））・・・式（３）
ここで、ｎはレンズ素材の屈折率、Ｋは内面カーブ（曲率）、ＢＣはレンズ外面２２のベースカーブ、Ｓは上記ステップで求めた微小エリア毎に設定された度数、ＣＴはレンズ中心厚である。

得られた微小円弧を上下方向及び左右方向で接続することで、レンズ１０の内面２０の面形状が生成される。例えば図３で示すように得られた微小円弧を０．１ｍｍ間隔で中心線（Ｙ軸）に沿って上下方向に接続する。乱視の処方がなされていない場合で説明すると、遠用設計基準点Ｅ₀より上方では遠用度数より算出された曲率半径Ｒ₀の円弧が連続的に接続されている。また近用設計基準点Ｋ₀より下方では近用度数より算出された曲率半径Ｒｍの円弧が連続的に接続されている。遠用設計基準点Ｅ₀から近用設計基準点Ｋ₀に至る部分では曲率半径をＲ₁，Ｒ₂，Ｒ₃・・・と変化させながら微小円弧が連続的に接続され縦方向（上下方向）の面形状が生成される。
また同様に中心線（Ｙ軸）から左右方向に０．１ｍｍ間隔で算出した微小円弧を接続することでレンズ１０の内面２０の横方向（左右方向）の面形状が生成される。

この時、内面２０の微小エリアのＺ軸方向の座標（サグ値）は下記球面の式（４）により求められる。
ここで、Ｚは内面２０におけるサグ値（単位：ｍｍ）である。
式中のＸは幾何学中心Ｏを通る光軸Ｐからの距離（０〜外径／２、単位：ｍｍ）、
Ｒは内面２０の頂点曲率半径（単位：ｍｍ）、ｋは円錐定数でここでは１．００である。

＜領域区画工程＞
（ステップ５）
次に、図４で示すように、レンズ１０の内面２０を、レンズ中央に円形に設定されたレンズ中央領域としての球面設計領域２４と、球面設計領域２４よりも径方向外側に位置しレンズ端にまで至る周辺領域２５と、に区画する。

この球面設計領域２４は、累進部１６、遠用設計基準点Ｅ₀、近用設計基準点Ｋ₀を含むように設定され、遠用部１２の内側領域１２ｂ及び近用部１４の内側領域１４ｂが球面設計領域２４に含まれる。球面設計領域２４は、上記球面設計工程によって得られた面形状を有している。レンズ１０では、球面設計領域２４内の遠用部１２（１２ｂ）及び近用部１４（１４ｂ）に、遠用度数や近用度数の測定基準点（図示省略）が設けられる。

＜第１の非球面付加量決定工程＞
（ステップ６）
以降の工程では、球面設計領域２４よりも径方向外側にあり、レンズ端にまで至るレンズ１０の周辺領域２５において、上記球面の式（４）で表される形状（サグ値）に対し付加される非球面付加量を決定する。先ず、図４で示すように、遠用部１２の周辺領域１２ａの全域を第１非球面部３０とし、この第１非球面部３０に、処方された遠用度数に基づいて下記非球面の式（５）の第２項以降で表される第１非球面付加量δ₁を設定する。
ここで、Ｚは内面２０におけるサグ値（単位：ｍｍ）である。
式中のＸは幾何学中心Ｏを通る光軸Ｐからの距離（０〜外径／２、単位：ｍｍ）、ｋは円錐定数（ここでは１．００）である。
Ｒは内面２０の頂点曲率半径（単位：ｍｍ）で、上記式（２），式（３）より求められる。そしてａ₄、ａ₆、ａ₈、ａ₁₀は非球面係数である。
即ち、この非球面の式（５）は、上記球面の式（４）に対して、第二項以降で表されている非球面付加量δ（δ＝ａ₄Ｘ⁴＋ａ₆Ｘ⁶＋ａ₈Ｘ⁸＋ａ₁₀Ｘ¹⁰）が付加されたものである。

処方された遠用度数に基づいて設定される非球面付加量を第１非球面付加量δ₁とすると、処方された遠用度数から算出した頂点曲率半径Ｒを代入した式（５）を用いて、光線追跡によるシミュレーションを行い収差・度数・厚みを評価して最適な非球面係数ａ₄、ａ₆、ａ₈、ａ₁₀を求め、これら非球面係数から第１非球面付加量δ₁を得ることができる。このようにして求められた非球面係数の値は、図５で示すように、屈折率、ベースカーブ、遠用度数からなる組合せと関連付けておけば、（近用度数や乱視度数の異なるレンズであっても、）屈折率、ベースカーブ、遠用度数の組合せが同じレンズの設計において流用することも可能である。

（ステップ７）
次に、近用部１４の周辺領域１４ａに、詳しくは、図４で示すように、近用部１４の周辺領域１４ａの一部分（Ｙ軸上）に、第２非球面部３２を設定する。そして、この第２非球面部３２に、処方された近用度数に基づいて上記非球面の式（５）の第２項以降で表される第２非球面付加量δ₂を設定する。具体的には、処方された近用度数から算出した頂点曲率半径Ｒを代入した式（５）を用いて、光線追跡によるシミュレーションを行い収差・度数・厚みを評価して最適な非球面係数ａ₄、ａ₆、ａ₈、ａ₁₀を求め、これら非球面係数から第２非球面付加量δ₂を得ることができる。このようにして求められた非球面係数の値は、屈折率、ベースカーブ、近用度数からなる組合せと関連付けておけば、（遠用度数や乱視度数の異なるレンズであっても、）屈折率、ベースカーブ、近用度数の組合せが同じレンズの設計において流用することも可能である。

（ステップ８）
次に、遠用部１２における第１非球面部３０と、近用部１４における第２非球面部３２との間の周辺補間領域３４，３６についての非球面付加量を、補間により導出する。例えば、周辺補間領域３６では、第１非球面部３０との境界において第１非球面部３０と同じ非球面付加量となるよう、また第２非球面部３２との境界において第２非球面部３２と同じ非球面付加量となるよう、第１非球面部３０との境界から第２非球面部３２との境界までを周方向（図４の曲線ｗ₁参照）に沿ってコサインカーブ（半波長分）にて滑らかに接続し（図６参照）、周辺補間領域３６についての非球面付加量を導出する。他方の周辺補間領域３４についても同様の方法で非球面付加量を導出する。このようにすることで、第１の非球面付加量決定工程では、処方された遠用度数及び近用度数に基づいて周辺領域２５を構成する各領域３０，３２，３４，３６についての非球面付加量が決定される。

＜第２の非球面付加量決定工程＞
（ステップ９）
更に、乱視矯正のための乱視度数及び乱視軸が処方されている場合、以下で示す第２の非球面付加量決定工程を実施する。この第２の非球面付加量決定工程では、レンズ内面２０の周辺領域２５に、処方された乱視度数に基づいて非球面付加量を決定する。具体的には、図７で示すように、処方された乱視軸３８に対して幾何学中心Ｏを中心に９０度回転させた直交線４２上に第３非球面部４３，４４を設定し、これら第３非球面部４３，４４に乱視度数に基づいて上記式（５）の第２項以降で表される第３非球面付加量δ₃を設定する。

詳しくは、処方された乱視度数から算出した頂点曲率半径Ｒを代入した式（５）を用いて、光線追跡によるシミュレーションを行い収差・度数・厚みを評価して最適な非球面係数ａ₄、ａ₆、ａ₈、ａ₁₀を求め、これら非球面係数から第３非球面付加量δ₃を得ることができる。このようにして求められた非球面係数の値は、屈折率、ベースカーブ、乱視度数からなる組合せと関連付けておけば、（遠用度数や近用度数の異なるレンズであっても、）屈折率、ベースカーブ、乱視度数の組合せが同じレンズの設計において流用することも可能である。

尚、乱視軸３８上に設定された領域３９，４０は、乱視度数がゼロであるため、乱視度数に基づく非球面付加量もゼロとする。

（ステップ１０）
そして、これらの領域３９，４０，４３、４４の間に位置する周辺補間領域４６，４７，４８，４９についての非球面付加量を、補間により導出する。例えば、周辺補間領域４７では、第３非球面部４３との境界において第３非球面部４３と同じ非球面付加量となるよう、また領域４０との境界において領域４０と同じ非球面付加量となるよう、第３非球面部４３との境界から領域４０との境界までを周方向（図７の曲線ｗ₂参照）に沿ってコサインカーブ（半波長分）にて滑らかに接続し、周辺補間領域４７についての非球面付加量を導出する。残りの周辺補間領域４６，４８，４９についても同様の方法で非球面付加量を導出する。このようにすることで、第２の非球面付加量決定工程では、処方された乱視度数に基づいて周辺領域２５を構成する各領域３９，４０，４３、４４，４６，４７，４８，４９についての非球面付加量が決定される。

そして、球面設計工程にて得られたレンズ内面２０の周辺領域２５の基の形状（サグ値）に、第１の非球面付加量決定工程で得られた非球面付加量と、第２の非球面付加量決定工程で得られた非球面付加量を、それぞれ付加することで、レンズ内面２０の周辺領域２５に、遠用度数、近用度数及び乱視度数が考慮された非球面形状が設定される。尚、レンズの面形状を、所定ピッチの格子上に位置する点群により表す場合には、上記乱視軸や直交軸が点群上に位置しない場合も考えられるが、このような場合は乱視軸や直交軸に近接する点を含む領域に第３非球面部４３，４４や領域３９，４０を設定することも可能である。

次に、本実施形態の設計方法で設計された累進屈折力レンズの実施例を参考例及び従来例とともに示す。ここでは、上記の球面設計工程によってレンズ内面２０の形状を求めたものを従来例とし、球面設計工程の後、第１の非球面付加量決定工程によってレンズ内面２０の周辺領域２５に非球面形状を付与したものを参考例とし、球面設計工程の後、第１の非球面付加量決定工程を実施し、更にその後に実施した第２の非球面付加量決定工程によってレンズ内面２０の周辺領域２５に非球面形状を付与したものを実施例とする。

レンズ５２（参考例１）及びレンズ５０（従来例１）は、乱視矯正用の処方が施されていない例である。何れもＳ＋３．００ Ｃ−０．００ ＡＸ０ ＡＤＤ２．００の処方データに基づいて設計された遠視矯正用のレンズで、以下で示す緒元に関しては共通である。
遠用度数（Ｄ） ３．００
屈折率ｎ １．６７
加入度数（Ｄ） ２．００
累進帯長（ｍｍ） １２
内寄せ量Ｈ（ｍｍ） ２．５
レンズ外径（ｍｍ） Φ６０

レンズ５０は、上記の球面設計工程によってレンズ内面２０の形状を求めたものである。これに対し、レンズ５２は、球面設計工程の後、第１の非球面付加量決定工程によってレンズ内面２０の周辺領域２５に非球面付加量が付加されたものである。尚、レンズ５２にて用いられた非球面係数は以下の通りである。
非球面係数 ｋ ａ₄ ａ₆ ａ₈ ａ₁₀
第１非球面部 1.00 1.40E-07 2.80E-11 2.51E-14 -1.85E-17
第２非球面部 1.00 3.51E-07 1.80E-12 -1.71E-14 5.02E-19
尚、第１非球面部及び第２非球面部の非球面係数ａ₄，ａ₆，ａ₈，ａ₁₀において、E及びEの右側の数字は、１０を基数としEの右側の数字を指数とする累乗を表している。

図８（Ａ）及び（Ｂ）は、レンズ５０及びレンズ５２についての非点収差等高線図で、収差量０．５Ｄのステップ幅で等高線を表している。尚、この図８（後に示す図９も同様）において図中点線で示されているのは５ｍｍピッチの格子である。これら図８（Ａ）と（Ｂ）の非点収差等高線図を比較すると、図８（Ａ）で示すレンズ５０で、レンズ下方（近用部側）及びレンズ上方（遠用部側）に現れていた非点収差の大きい領域が、図８（Ｂ）で示すレンズ５２では縮小されており、レンズ５２では遠用部から近用部にかけて０．５Ｄ以下の低収差領域（明視領域）が広くなっている。
尚、レンズ５０のベースカーブは６．３６Ｄであるのに対し、レンズ５２はベースカーブを浅く（５．１２Ｄ）設定しているため、レンズ５０のレンズ中心厚は５．２ｍｍであるのに対し、レンズ５２のレンズ中心厚は４．９ｍｍであった。即ち、レンズ周辺領域に非球面形状が付与されたレンズ５２は、レンズ５０に対しレンズ中心の厚みを０．３ｍｍ低減した上で、レンズ５０よりも広い範囲で低収差領域が確保されている。

次に示す表１は、上記レンズ５２及びレンズ５０と同様に、屈折率ｎが１．６７、加入度が２．００Ｄ、累進帯長が１２ｍｍの累進屈折力レンズにおいて、遠用度数を変化させ、上記の球面設計工程によってレンズ内面２０の形状を求めた従来例のレンズと、球面設計工程の後、第１の非球面付加量決定工程によってレンズ内面２０の周辺領域２５に非球面付加量を付加した参考例のレンズとで、遠用部側及び近用部側でのレンズの縁厚、レンズ中心厚、遠用部及び近用部における非点収差、加入度数安定領域の広さを比較した結果を示している。

この表１において、遠用部側縁厚及び近用部側縁厚では、参考例と従来例とを比較して、参考例の方が縁厚が薄い場合を○、そうでない場合を−とした。レンズ中心厚では、参考例の方が中心厚が薄い場合を○、そうでない場合を−とした。遠用部収差及び近用部収差では、非点収差等高線図を比較して、参考例の方が０．５Ｄ以下の低収差領域が広い場合を○、そうでない場合を−とした。加入度数安定領域では、それぞれのレンズにおいて得られた度数分布図を比較して、参考例の方が、近用部において目標とする度数（加入度数）が得られている領域が広い場合を○、そうでない場合を−とした。

この表１の結果に示すように、周辺領域２５に非球面形状を付与した参考例のレンズによれば、遠用度数がマイナスの近視矯正用レンズの場合において、レンズの遠用部（上方）、近用部（下方）の縁厚を薄くすることができ、また遠用部における低収差領域を拡大させることができている。また近用部において目標とする度数が得られている領域も広くなっている。
他方、遠用度数がプラスの遠視矯正用レンズの場合においては、レンズ中心厚を薄くすることができている（これは浅いベースカーブを採用することができた結果である）。また、遠用部及び近用部における低収差領域を拡大させることができている。

次に、レンズ５６（実施例１）及びレンズ５４（従来例２）は、乱視矯正用の処方が施された例である。何れもＳ−２．００ Ｃ−３．００ ＡＸ４５ ＡＤＤ２．００の処方データに基づいて設計された近視矯正用のレンズで、以下で示す緒元に関しては共通である。
遠用度数（Ｄ） −２．００
屈折率ｎ １．６７
加入度数（Ｄ） ２．００
累進帯長（ｍｍ） １２
内寄せ量Ｈ（ｍｍ） ２．５
ベースカーブ（Ｄ） ５．１２
レンズ外径（ｍｍ） Φ６０
乱視度数Ｃ（Ｄ） −３．００
乱視軸 ４５度

レンズ５４は、上記の球面設計工程によってレンズ内面２０の形状を求めたものである。これに対し、レンズ５６は、上記の球面設計工程の後、第１の非球面付加量決定工程を実施し、更にその後に第２の非球面付加量決定工程を実施し、これらの工程で得られた非球面付加量をレンズ内面２０の周辺領域２５に付加したものである。
尚、レンズ５６において設定された非球面係数は以下の通りである。
非球面係数 ｋ ａ₄ ａ₆ ａ₈ ａ₁₀
第１非球面部 1.00 -1.62E-07 6.55E-11 -2.07E-14 4.06E-18
第２非球面部 1.00 -2.50E-09 -2.76E-12 1.31E-15 -2.44E-19
第３非球面部 1.00 -9.92E-08 7.06E-11 8.59E-15 -8.65E-19

図９（Ａ）及び（Ｂ）は、レンズ５４及びレンズ５６についての非点収差等高線図である。図９（Ａ）と（Ｂ）の非点収差等高線図を比較すると、同図（Ｂ）で示すレンズ５６では同図（Ａ）で示すレンズ５４に比べて乱視軸３８に対して９０度の角度を有する直交線４２の線上での収差が低減されているのが分かる。これは第２の非球面付加量決定工程で決定した乱視度数に基づく非球面付加量を付加したことによる効果である。
また、レンズ５４についてはレンズの縁厚が６．８ｍｍであったのに対し、レンズ５６ではレンズの縁厚が６．７ｍｍとレンズの薄型化が図られている。

以上のように本実施形態の設計方法は、累進屈折面であるレンズ内面２０の周辺領域２５に非球面形状を付与するもので、本実施形態の設計方法によって設計されたレンズでは非点収差を抑えて低収差領域、即ち明視領域を拡大させることができる。また、累進屈折面の周辺領域２５を非球面形状とすることで、かかる累進屈折力レンズが遠用度数としてマイナス度数が処方された近視矯正用である場合にはレンズ端の厚みを薄くすることができ、遠用度数としてプラス度数が処方された遠視矯正用である場合にはベースカーブを浅くすることでレンズ中心厚の厚みを薄くすることができる。このため、累進屈折力レンズの軽量化が図れるとともに、レンズを装用した際の見た目や掛け心地を向上させることができる。

ここで本実施形態の設計方法は、レンズ内面２０の周辺領域２５に非球面形状を設定するに際し、周辺領域２５に付加する非球面付加量を決定する工程を、処方された遠用度数及び近用度数に基づいて非球面付加量を決定する第１の非球面付加量決定工程と、処方された乱視度数に基づいて非球面付加量を決定する第２の非球面付加量決定工程と、に分割したもので、遠用度数及び近用度数に基づく非球面付加量と、乱視度数に基づく非球面付加量とをそれぞれ独立して決定することができるため、例えば遠用度数及び近用度数の処方に変更がなく、乱視矯正に関する処方のみが異なる累進屈折力レンズを新たに設計する場合には、遠用度数及び近用度数に基づいて決定した非球面付加量についてはそれまでの値をそのまま使用することができ、乱視度数に基づいて決定する非球面付加量の値を変更（最適化）するのみでレンズ内面２０の設計を行なうことができるため、乱視矯正に関する処方内容が異なる非球面レンズを簡便に設計することができる。

本実施形態の設計方法における第１の工程(第１の非球面付加量決定工程)では、遠用部１２に設けられた第１非球面部３０に、遠用度数に基づいて導出された非球面の式（５）の第２項以降で表される第１非球面付加量δ₁を、また近用部１４に設けられた第２非球面部３２に、近用度数に基づいて導出された非球面の式（５）の第２項以降で表される第２非球面付加量δ₂を、それぞれ設定し、これら第１非球面部３０と第２非球面部３２との間に位置する周辺領域３４，３６の非球面付加量を補間により導出する。このようにすれば、第１非球面部３０と第２非球面部３２の２箇所について非球面係数の最適化を図ることで、遠用度数及び近用度数を考慮した非球面付加量を、周辺領域２５に簡便に付加することができる。

また、本実施形態の設計方法における第２の工程(第２の非球面付加量決定工程)では、乱視軸３８と直交する直交線４２上に設けられた第３非球面部４３，４４に、処方された乱視度数に基づいて導出された非球面の式（５）の第２項以降で表される第３非球面付加量δ₃を設定し、第３非球面部４３，４４と、乱視軸３８上に設けられた非球面付加量がゼロとなる領域３９，４０との間に位置する周辺領域４６，４７，４８，４９の非球面付加量を補間により導出する。このようにすれば、周辺領域２５に付加する、乱視度数に基づく非球面付加量を決定するに際し、直交線４２上の一方向について非球面係数の最適化を図れば良く、乱視度数を考慮した非球面付加量を、周辺領域２５に簡便に付加することができる。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまでも一例示である。上記実施形態においては非球面の式（５）の、４次、６次、８次、１０次の項についての非球面係数を求めているが、場合によってはこれとは異なる次数の非球面係数を求めるようにすることも可能である。また遠用部や近用部、第１〜第３非球面部等の位置・大きさは目標とする光学特定等に応じて適宜変更可能である。また上記実施形態では累進屈折面をレンズ内面に設けているが、累進屈折面をレンズの外面に設けることも可能である等、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において様々変更を加えた形態で実施可能である。

１０，５０，５２，５４、５６ 累進屈折力レンズ
１２ 遠用部
１４ 近用部
１６ 累進部
２０ 内面（眼球側屈折面）
２２ 外面（物体側屈折面）
２４ 球面設計領域（レンズ中央領域）
２５ 周辺領域
３０ 第１非球面部
３２ 第２非球面部
３８ 乱視軸
３９，４０ 領域
４２ 直交線
４３，４４ 第３非球面部

Claims (3)

1. 遠方視に対応する遠用部と、近方視に対応する近用部と、これら遠用部及び近用部の間に位置し面屈折力が累進的に変化する累進部と、が形成された累進屈折面を有する累進屈折力レンズの設計方法であって、
   処方度数に基づいて前記累進屈折面の基となるレンズ面の形状を決定する球面設計工程と、
   前記累進屈折面を、前記遠用部の一部及び前記近用部の一部を含むレンズ中央領域と、該レンズ中央領域よりも外側の周辺領域とに区画する工程と、
   前記周辺領域に付加する非球面付加量を決定する工程と、
   を備え、
   前記周辺領域に付加する非球面付加量を決定する工程を、処方された遠用度数及び近用度数に基づいて非球面付加量を決定する第１の工程と、処方された乱視度数に基づいて非球面付加量を決定する第２の工程と、に分割し、
   これら第１の工程と第２の工程に分けて決定された前記非球面付加量をそれぞれ前記球面設計工程にて得られた前記累進屈折面の基となるレンズ面に付加することで、前記累進屈折面の周辺領域に非球面形状を設定したことを特徴とする累進屈折力レンズの設計方法。
2. 前記第１の工程は、
   前記遠用部に設けられた第１非球面部に、前記処方された遠用度数に基づいて導出された下記非球面の式（１）の第２項で表される第１非球面付加量を、
   また前記近用部に設けられた第２非球面部に、前記処方された近用度数に基づいて導出された下記非球面の式（１）の第２項で表される第２非球面付加量を、それぞれ設定し、
   これら第１非球面部と第２非球面部との間に位置する前記周辺領域の非球面付加量を補間により導出することを特徴とする請求項１に記載の累進屈折力レンズの設計方法。
   ここでＺ：累進屈折面のサグ値、Ｘ：光軸からの距離、Ｒ：頂点曲率半径、ｋ：円錐定数、Ａｎ：非球面係数、ｎ：正の整数
3. 前記第２の工程は、
   乱視軸と直交する直交線上に設けられた第３非球面部に、前記処方された乱視度数に基づいて導出された前記非球面の式（１）の第２項で表される第３非球面付加量を設定し、
   前記第３非球面部と、前記乱視軸上に設けられた非球面付加量がゼロとなる領域との間に位置する前記周辺領域の非球面付加量を補間により導出することを特徴とする請求項２に記載の累進屈折力レンズの設計方法。