ポスター・機械展示 No.38 単焦点両面非球面レンズ フィールド設計 福井 慎一 伊藤光学工業株式会社，光学設計・製造部 開発Ｇ Field design of double-sided aspherical lens Shinichi Fukui Itoh Optical Industrial Co. Ltd., Optical Design & Manufacturing Department Research & Development Group １．はじめに 一般に眼鏡を購入する際に求められること として、レンズでは見やすさ・掛け心地・厚 さなどが挙げられる。従来の非球面レンズは、 主に見え方または薄さのどちらかを重視した ものであった。そこで、一枚のレンズに複数 の領域を設け、それぞれ異なる機能を持つ単 焦点両面非球面レンズを開発した。領域の大 きさは、人間の視野特性に基づき設計した。 ２．人間の視野特性 1) 図１：人間の視野特性 1) 人間の視野は一般に水平約２００度、垂直 約１２５度とされている。しかし、この領域 の全ての情報を瞬時に識別できるわけではな ３．眼鏡レンズの設計方法 弁別視野と有効視野を合わせた領域は、情 く、視力や色弁別などの機能特性、視線や頭 部運動による注視動作、心理的効果などから、 広い領域を図１のように機能分担している。 視野中心部の視機能が優れている領域は弁 別視野と呼び、中心約５度以内である。また、 眼球運動だけで瞬時に情報受容できる領域を 有効視野と呼び、水平約３０度、垂直約２０ 報を瞬時に識別できるため、この領域に対応 する眼鏡レンズの特性としては、ぼけが少な く解像度が高いことが要求される。安定注視 野では、眼球と頭部が同時に動いても距離感 を失わないように、ゆがみが少なく安定した 像が求められる。誘導視野と補助視野に対応 する部分は、像の解像度は低くても物の存在 度以内である。 有効視野の外側には、眼球運動あるいは頭 部運動により視線を移動することで効果的な を確実に認識できることが要求される。 本眼鏡レンズ設計では図２のように、一枚 のレンズに複数の領域を設け、それぞれの領 情報受容ができる領域が存在する。この領域 を安定注視野と呼び、水平約６０～９０度、 垂直４５～７０度以内である。 ９０度以上の領域は、情報識別能力が低い 誘導視野と補助視野と呼ぶ二つの領域がある。 誘導視野は、空間座標系に誘導効果が生じ、 立体感や臨場感を引き起こす領域である。一 方、補助視野は刺激の存在がわかる程度の領 域である。 域に中心から非点収差の軽減（CLEAR-AREA）、 歪みの軽減（FINE-AREA）、薄型化（SLIM-AREA） の機能を持たせるフィールド設計を行う。レ ンズ形状は両面非球面形状とし、外面と内面 に機能を分配することで複数の領域・機能を 持たせることを可能とする。領域の大きさは、 人間の視野特性に基づき、CLEAR-AREA は０～ ３ ０ φ 、 FINE-AREA は ３ ０ ～ ５ ０ φ 、 SLIM-AREA は５０φ 以上として設計する。 3.3 SLIM-AREA の効果 眼鏡レンズの光学性能と薄さは、レンズの ベースカーブ（BC）によって左右される。一 般的に BC が深いと光学性能が優れているが レンズは厚くなる。対して、BC が浅いとレン ズは薄くなるが光学性能は悪化する。フィー ルド設計は、相反する二つの特徴を 図２：フィールド設計（イメージ） が低く、刺激の存在がわかる程度である。 SLIM-AREA は眼球の回旋角度１００度以上 ３．効果 3.1 SLIM-AREA で両立できる。 人間の視野は、９０度以上は情報識別能力 CLEAR-AREA の効果 のため、像の解像度を求める必要性が低い。 CLEAR-AREA の 大 き さ を 眼 球 の 回 旋 角 度 で 本眼鏡レンズでは SLIM-AREA でレンズの薄型 表すと、約０～６０度となる。そのため、図 化を行うことにより、図５のように、光学性 ３のように、弁別視野と有効視野を含む。 CLEAR-AREA は 非 点 収 差 を 抑 え て ボ ケ を 少 能と薄さの両立を提供する。 なくしているため、解像度の高いクリアな視 界を提供する。 図５：非点収差 MAP 図とレンズ縁厚 ４．結論 非球面設計技術の発展により、カスタム設 図３：CLEAR-AREA と視野 3.2 FINE-AREA の効果 FINE-AREA の大きさを眼球の回旋角度で表 すと、約６０～１００度となる。そのため、 計のように複雑な眼鏡レンズ設計が行えるよ うになってきた。しかしながら、カスタム設 計は様々な装用状態に対して、レンズのぼけ を最小限にすることを目標にしているに過ぎ ない。 図４のように安定注視野を含む。 FINE-AREA は歪みを軽減しているため、頭 部を動かしたときに像が大きく変形すること 本眼鏡レンズでは人間の視野特性に注目し て、より複雑な光学特性を有する設計を試み た。視野特性に応じた複数の領域を設け、そ がなく、目標に視線を合わせやすくなってい る。また、目や頭を動かしても揺れや歪みを れぞれ異なる機能を持たせるフィールド設計 により、眼鏡レンズに求められる見やすさ・ 感じにくく、良好な掛け心地を提供する 。 掛け心地と薄さを両立するレンズを提供でき る。 【参考文献】 1) 畑 田 豊 彦 ほ か : 眼 ・ 色 ・ 光 よ り 優 れ た 色再現を求めて ; 日本印刷技術協会, p.9 (2007) 図４：FINE-AREA と視野
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