復(fù)曲面眼用透鏡的制作方法
【專利摘要】提供了一種復(fù)曲面眼用透鏡，其中透鏡的折射率在垂直于透鏡的光軸的平面上的第一方向和平面上的與第一方向不同的第二方向之間不同。此外，作為第一方向上的折射率和第二方向上的折射率之間的差的折射率差取決于徑向方向上的透鏡的位置而變化。
【專利說(shuō)明】
復(fù)曲面眼用透鏡
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本文所討論的實(shí)施例涉及用于矯正散光的復(fù)曲面眼用透鏡。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為用于矯正散光的眼用透鏡的示例，提名了眼鏡、隱形眼鏡、眼內(nèi)透鏡等。這些 眼用透鏡具有被稱為復(fù)曲面表面的光學(xué)表面。要注意的是，"復(fù)曲面表面"是其中如在橄欖 球或甜甜圈的側(cè)表面的情況下那樣至少兩個(gè)經(jīng)線(meridian)的曲率半徑彼此不同的透鏡 的表面形狀。因此，具有這樣的復(fù)曲面表面的透鏡被稱為復(fù)曲面透鏡(圓環(huán)形透鏡）。
[0003] 由于復(fù)曲面表面，透鏡的折射率在設(shè)定在復(fù)曲面表面上的彼此正交的方向之間不 同。散光可以通過(guò)利用折射率的差來(lái)矯正。一般，折射率的這種差被稱為圓柱折射率。在復(fù) 曲面表面上，其中折射率是大的方向上的經(jīng)線被稱為陡峭（steep)經(jīng)線，并且其中折射率是 小的方向上的經(jīng)線被稱為平坦(flat)經(jīng)線。另外，這兩個(gè)經(jīng)線上的折射率的平均值被稱為 球面等效度數(shù)(spherical equivalent power)(或簡(jiǎn)稱為球面度數(shù)）。通常，在用于矯正散 光的眼用透鏡中，作為指示光學(xué)性能的指標(biāo)，使用等效球面度數(shù)和圓柱折射率。常規(guī)地，已 經(jīng)提出了一種透鏡，其中，關(guān)于設(shè)置在透鏡之前和之后的光學(xué)表面，將矯正視力中的散光異 常的功能賦予一個(gè)光學(xué)表面，并且將矯正球面像差的功能賦予另一光學(xué)表面(專利文獻(xiàn)1)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn) 1: JP-A-2009-544059。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明要解決的課題 最近，隨著眼科學(xué)中的測(cè)量?jī)x器的發(fā)展，可以準(zhǔn)確地測(cè)量眼球中的角膜散光。例如，在 前眼部形狀分析器（諸如Pentacam(注冊(cè)商標(biāo)）（由0CULUS制造）或TMS-5(由Τ0ΜΕΥ CORPORATION制造））中，可以測(cè)量角膜的形狀，并且可以測(cè)量從角膜的中央到外圍的折射力 (refractive power)的分布。大致相同的測(cè)量也可以應(yīng)用到具有散光的眼睛，以使得也可 以測(cè)量范圍從角膜的中央到外圍的散光量。
[0006] 然而，在用于矯正散光的常規(guī)眼用透鏡中，僅公開(kāi)了其中透鏡的一個(gè)光學(xué)表面被 用作復(fù)曲面表面的配置，并且未考慮對(duì)復(fù)曲面表面上的圓柱折射率的控制。因此，即使當(dāng)范 圍從角膜的中央到外圍的散光量可以通過(guò)上述的測(cè)量來(lái)掌握時(shí)，在常規(guī)的用于矯正散光的 眼用透鏡中散光成分也不能恰當(dāng)?shù)卦谡麄€(gè)角膜之上移除，由此視覺(jué)功能的恰當(dāng)改進(jìn)是有限 的。
[0007] 本公開(kāi)的技術(shù)鑒于上述情況而做出，并且本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)能夠更恰當(dāng)?shù)爻C正 角膜的散光量的復(fù)曲面眼用透鏡。
[0008] 用于解決課題的方案 根據(jù)實(shí)施例，提供了一種復(fù)曲面眼用透鏡，其中透鏡的折射率在垂直于透鏡的光軸的 平面上的第一方向和平面上的與第一方向不同的第二方向之間不同，其中作為第一方向上 的折射率和第二方向上的折射率之間的差的折射率差取決于徑向方向上的透鏡的位置而 變化。此外，根據(jù)本實(shí)施例的復(fù)曲面眼用透鏡，折射率差變化為使得衰減透鏡安裝在其中的 眼球的角膜中的關(guān)于徑向方向或圓周方向的折射率的變化。利用這樣的配置，通過(guò)分別控 制透鏡的中央部中的散光量和透鏡的外圍部中的散光量，有可能提供一種與現(xiàn)有技術(shù)相比 可以更恰當(dāng)?shù)貓?zhí)行散光的矯正的復(fù)曲面眼用透鏡。
[0009] 此外，根據(jù)本公開(kāi)的復(fù)曲面眼用透鏡是一種如下的復(fù)曲面眼用透鏡，其中關(guān)于第 一方向上的透鏡的近軸部中的第一折射率、第一方向上的透鏡的外圍部中的第二折射率、 第二方向上的透鏡的近軸部中的第三折射率、以及第二方向上的透鏡的外圍部中的第四折 射率，第一折射率和第三折射率之間的差是透鏡的近軸部中的折射率差，并且第二折射率 和第四折射率之間的差是透鏡的外圍部中的折射率差，并且透鏡的近軸部中的折射率差和 透鏡的外圍部中的折射率差被控制成彼此不同?？商娲?，提供了一種復(fù)曲面眼用透鏡，其 中單獨(dú)地控制第一方向上的第一球面像差量和第二方向上的第二球面像差量。
[0010] 發(fā)明效果 根據(jù)本公開(kāi)的技術(shù)，有可能實(shí)現(xiàn)一種能夠更恰當(dāng)?shù)爻C正眼球的散光量的復(fù)曲面眼用透 鏡。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1是圖示透鏡的球面像差的示意圖； 圖2(a)和圖2(b)是圖示復(fù)曲面透鏡的球面像差的示意圖； 圖3是圖示根據(jù)本實(shí)施例的復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡和常規(guī)的復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡的模擬結(jié)果的一 個(gè)示例的表； 圖4是圖示針對(duì)評(píng)價(jià)復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡所準(zhǔn)備的模型眼的示意性構(gòu)造的圖； 圖5是圖示圖4中所圖示的模型眼的評(píng)價(jià)結(jié)果的一個(gè)示例的表； 圖6(a)至6(c)是圖示根據(jù)本實(shí)施例的復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡的MTF的測(cè)量結(jié)果的一個(gè)示例的 圖形；以及 圖7(a)至7(c)是圖示常規(guī)的復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡的MTF的測(cè)量結(jié)果的一個(gè)示例的圖形。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下文，參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。雖然將在下文所做出的描述中描述復(fù)曲 面眼內(nèi)透鏡，但是本發(fā)明不限于眼內(nèi)透鏡并且也可以適用于各種眼用透鏡，包括隱形眼鏡。
[0013] 首先，參照?qǐng)D1來(lái)描述作為塞德耳的五個(gè)像差之一的球面像差。當(dāng)發(fā)生球面像差 時(shí)，在旋轉(zhuǎn)對(duì)稱型透鏡的中央部(近軸部)和外圍部之間產(chǎn)生能力(power)差。球面像差是其 中穿過(guò)透鏡的中央部的光和穿過(guò)透鏡的外圍部的光不在同一焦點(diǎn)上會(huì)聚的現(xiàn)象。
[0014] 如圖1中所圖示的，假設(shè)透鏡L1的后側(cè)主點(diǎn)為H'，近軸焦點(diǎn)為F，焦距為f，并且從后 側(cè)主點(diǎn)Η '到外圍光束（穿過(guò)透鏡的外圍部的光）的焦點(diǎn)的距離為f '，則透鏡L1的近軸折射率 P使用焦距f通過(guò)下式（1)表達(dá)。盡管關(guān)于其中空氣存在于透鏡之前和之后并且折射指數(shù)被 設(shè)定為1的情況來(lái)做出描述，但是本發(fā)明不限于這樣的情況。
[0015] 在本實(shí)施例中，其中產(chǎn)生球面像差的情況意味著其中外圍光束的焦點(diǎn)F'的位置和 近軸焦點(diǎn)F的位置彼此不同的情況，并且透鏡L1的外圍部的折射率P'使用距離f'通過(guò)下式 (2)表達(dá)。
[0016] 在圖1中，外圍光束的焦點(diǎn)F'比近軸焦點(diǎn)F更靠近后側(cè)主點(diǎn)H'，并且因此，下式（3) 成立。也就是說(shuō)，當(dāng)在透鏡L1中產(chǎn)生球面像差時(shí)，在透鏡L1的中央部和外圍部之間的折射率 中產(chǎn)生差。
[0017] 接下來(lái)，參照?qǐng)D2(a)和圖2(b)來(lái)描述在復(fù)曲面透鏡L2中產(chǎn)生的球面像差。出于描 述方便起見(jiàn)，通過(guò)假設(shè)在Z軸上取得復(fù)曲面透鏡L2的光軸、設(shè)定與光軸正交的XY平面、以及X 軸和Y軸彼此正交來(lái)做出描述。然而，X軸和Y軸可能不總是彼此正交，并且可以被配置成使 得X軸在XY平面上的第一方向上延伸并且Y軸在與第一方向不同的第二方向上延伸。圖2(a) 和圖2(b)分別圖示了其中復(fù)曲面透鏡L2的X軸方向和Y軸方向上的光束會(huì)聚的狀態(tài)。如圖2 (a)中所圖示的，假設(shè)復(fù)曲面透鏡L2的后側(cè)主點(diǎn)為H'，透鏡的X軸方向上的近軸焦點(diǎn)為Fx，透 鏡的X軸方向上的焦距為fx，并且從后側(cè)主點(diǎn)H'到透鏡的X軸方向上的外圍光束的焦點(diǎn)的距 離為fx'。以相同方式，如圖2(b)中所圖示的，也關(guān)于透鏡的Y軸方向而分別設(shè)定Fy、fy、fy'。
[0018] 在該情況下，如參照?qǐng)D1所描述的，下式(4)至(7)成立。
[0019]此處，SAx、SAy分別指示透鏡的X軸方向上的球面像差量的距離和透鏡的Y軸方向 上的球面像差量的距離。例如，圖2(a)和圖2(b)中所圖示的復(fù)曲面透鏡L2中的SAx、SAy取負(fù) 值。
[0020] 通過(guò)下式(8)和(9)來(lái)表達(dá)復(fù)曲面透鏡L2的近軸部中的圓柱折射率Pc和復(fù)曲面透 鏡L2的外圍部中的圓柱折射率Pc '。
[0021] 圓柱折射率Pc、Pc'二者均對(duì)應(yīng)于第一方向上的折射率和第二方向上的折射率之 間的差。此外，Px、Px '、Py和Py '分別對(duì)應(yīng)于第一折射率、第二折射率、第三折射率和第四折 射鑾"
[0022] 在本實(shí)施例中，出于通過(guò)測(cè)量眼球的形狀來(lái)減輕角膜在徑向方向上或在圓周方向 上的散光的目的，通過(guò)將透鏡側(cè)上的Pc和Pc'確定成使得眼內(nèi)透鏡被插入到其中的眼睛的 近軸部和外圍部的圓柱折射率在式(8)和(9)中彼此抵消來(lái)制造復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡。可替代 地，通過(guò)單獨(dú)地將SAx、SAy確定成使得眼內(nèi)透鏡被插入到其中的眼睛的近軸部和外圍部的 圓柱折射率在式(5)和(7)中彼此抵消來(lái)制造復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡。因此，不僅可以控制透鏡的 中央部中的散光量而且可以控制透鏡的外圍部中的散光量，并且因此，有可能提供與常規(guī) 的復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡相比具有更良好的散光矯正功能的透鏡。根據(jù)本發(fā)明的復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡 不限于其中折射率的差在近軸部和外圍部之間在兩個(gè)階段中不同的配置，并且復(fù)曲面眼內(nèi) 透鏡可以被配置成使得折射率的差從透鏡的中央到外圍以無(wú)級(jí)方式連續(xù)地變化。
[0023] 接下來(lái)，在本實(shí)施例中，參照?qǐng)D3,關(guān)于當(dāng)復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡使用式(8)和(9)來(lái)設(shè)計(jì) 時(shí)通過(guò)復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡所獲取的蘭杜特環(huán)圖像上的模擬結(jié)果來(lái)做出描述。圖3圖示了其中 常規(guī)的復(fù)曲面透鏡和根據(jù)本實(shí)施例的復(fù)曲面透鏡被應(yīng)用到預(yù)定條件之下的散光眼作為眼 內(nèi)透鏡的所謂最佳聚焦中的蘭杜特環(huán)圖像、當(dāng)圖像平面在模擬中移動(dòng)離開(kāi)透鏡〇.〇4mm(+) 時(shí)所獲取的蘭杜特環(huán)圖像、以及當(dāng)圖像平面做出接近透鏡〇.〇4mm(_)時(shí)的蘭杜特環(huán)圖像。
[0024] 如可以從圖3中所圖示的最佳聚焦中的蘭杜特環(huán)所理解的，在根據(jù)本實(shí)施例的復(fù) 曲面眼內(nèi)透鏡中，散光良好地降低，使得獲取清晰的蘭杜特環(huán)圖像。另一方面，在常規(guī)的復(fù) 曲面眼內(nèi)透鏡中，雖然在圖像可識(shí)別的程度上確認(rèn)蘭杜特環(huán)圖像，但是在蘭杜特環(huán)周圍產(chǎn) 生所謂的模糊。
[0025] 此外，當(dāng)移動(dòng)圖像平面使得圖像散焦時(shí)也出現(xiàn)蘭杜特環(huán)圖像中的差。如圖3中所圖 示的，在根據(jù)本實(shí)施例的復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡中，即使當(dāng)圖像平面從用于最佳聚焦的位置移位 時(shí)，也產(chǎn)生具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的模糊。也就是說(shuō)，可以肯定地說(shuō)，散光基本上完全消除。另一 方面，在常規(guī)的復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡中，模糊在縱向方向（圖3繪制在其上的紙上的垂直方向）上 延伸（像平面：+〇. 〇4mm)或在橫向方向（圖3繪制在其上的紙上的左右方向）上延伸（像平 面:-0.04mm)，并且因此，理解到，散光未完全消除。根據(jù)以上，可以肯定地說(shuō)，根據(jù)本實(shí)施例 的復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡可以獲取與現(xiàn)有技術(shù)相比更有效的散光矯正效果。
[0026] 接下來(lái)，對(duì)關(guān)于其中制造在透鏡的中央部和外圍部之間在散光量方面不同的散光 角膜透鏡的情況的評(píng)價(jià)結(jié)果做出描述。圖4圖示了被用于評(píng)價(jià)的模型眼的示意性配置。在圖 4中所圖示的模型眼中，散光角膜透鏡L3可繞光軸合適地旋轉(zhuǎn)。因此，有可能使得散光角膜 透鏡L3的散光軸和復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡L4的散光軸彼此一致。在圖4中，散光角膜透鏡L3由雙凸 透鏡形成。然而，散光角膜透鏡L3可以是彎月形透鏡或雙凹透鏡。
[0027] 在圖4中所圖示的模型眼中，通過(guò)估計(jì)其中復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡L4被設(shè)置在眼睛內(nèi)的 情況而將復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡L4布置在水中。然而，模型眼可以被配置成使得復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡 L4被布置在空氣中。作為關(guān)于圖4中所圖示的模型眼進(jìn)行觀察的指標(biāo)，使用具有長(zhǎng)度為3m的 視力表上所描述的蘭杜特環(huán)。要成像的指標(biāo)是1 ·〇視力的試視力字體（op to type)。允許 546nm的光穿過(guò)其的過(guò)濾器被安裝在形成光源的鹵素?zé)羯?，并且從視力表的背?cè)向視力表 照射穿過(guò)過(guò)濾器的光。攝像機(jī)10可以在關(guān)于復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡L4的光軸的方向上前后移動(dòng)以 用于聚焦。如圖4中所圖示的，復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡L4被定位在近似長(zhǎng)方體的殼體100內(nèi)，其中殼 體100的兩個(gè)表面均由平面玻璃101、101形成。如前所述，殼體100內(nèi)充滿水，并且光圈 (stop)S被安裝在復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡L4的散光角膜透鏡L3側(cè)上。
[0028] 圖5圖示通過(guò)在使用圖4中所圖示的模型眼時(shí)由攝像機(jī)對(duì)作為指標(biāo)的蘭杜特環(huán)進(jìn) 行成像而獲得的結(jié)果。如圖5中所圖示的，以與圖3中所圖示的模擬結(jié)果相同的方式，在本實(shí) 施例的復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡L4中，蘭杜特環(huán)清晰地成像在最佳聚焦中。此外，同樣關(guān)于通過(guò)在復(fù) 曲面眼內(nèi)透鏡L4的光軸方向上移動(dòng)攝像機(jī)10而被有意散焦的圖像，模糊旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地發(fā)生。 因此，理解的是，散光良好地降低。另一方面，在常規(guī)的復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡中，盡管在最佳聚焦 中識(shí)別出蘭杜特環(huán)，但是當(dāng)圖像被有意散焦時(shí)，圖像顯著降級(jí)。因此，理解的是，散光減少得 不充分。
[0029]圖6(a)至6(c)圖示了通過(guò)使用圖5中所圖示的模型眼的配置來(lái)測(cè)量本實(shí)施例的復(fù) 曲面眼內(nèi)透鏡的MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))而獲得的結(jié)果。在圖中，在橫軸上取得指示被用作要成 像的對(duì)象的條紋圖案的條紋的距離的空間頻率，并且在縱軸上圖示由復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡聚焦 在攝像機(jī)的光接收表面上的條紋圖案的圖像的MTF的值。實(shí)線指示復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡的徑向 (輻射)方向（在本情況下，〇度方向）上的數(shù)值，并且虛線指示復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡的經(jīng)線（同心） 方向（在本情況下，90度方向）上的數(shù)值。如圖6(a)到6(c)中所圖示的，在本實(shí)施例的復(fù)曲面 眼內(nèi)透鏡被插入到其中的模型眼的情況下，理解的是，MTF在最佳聚焦中在0度方向上以及 在90度方向上均表現(xiàn)出良好的值。此外，即使在散焦中，盡管MTF的值降低，但是MTF在0度方 向上以及在90度方向上均表現(xiàn)出基本上相同的改變，并且因此，理解的是，基本上不產(chǎn)生散 光。
[0030] 接下來(lái)，圖7(a)至7(c)圖示了通過(guò)使用圖5中所圖示的模型眼的配置來(lái)測(cè)量常規(guī) 復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡的MTF而獲得的結(jié)果。如圖7(a)至7(c)中所圖示的，在常規(guī)的復(fù)曲面眼內(nèi)透 鏡中，在最佳聚焦中，100線/mm的空間頻率處的MTF為0.2或更多，并且因此，認(rèn)為模型眼可 以看到1.0的視力。然而，如可以從圖6(a)至6(c)所理解的，與本實(shí)施例的復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡 相比，MTF表現(xiàn)出低值。此外，如圖7(a)至7(c)中所圖示的，在常規(guī)的復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡中，甚 至在散焦時(shí)，MTF在0度方向上以及在90度方向上也表現(xiàn)出不同的改變。因此，可以肯定地 說(shuō)，散光仍然殘留在常規(guī)的復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡中。如以上已經(jīng)闡述的，借助于根據(jù)本實(shí)施例的 通過(guò)不僅考慮透鏡的中央部處的散光量而且考慮透鏡的外圍部處的散光量而以上述方式 設(shè)計(jì)的復(fù)曲面眼內(nèi)透鏡，散光的矯正可以與現(xiàn)有技術(shù)相比更良好地執(zhí)行。
[0031] 附圖標(biāo)記的說(shuō)明 L1透鏡 L2復(fù)曲面透鏡 L3散光角膜透鏡
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種復(fù)曲面眼用透鏡，其中透鏡的折射率在垂直于透鏡的光軸的平面上的第一方向 和平面上的與第一方向不同的第二方向之間不同，其中 作為第一方向上的折射率和第二方向上的折射率之間的差的折射率差取決于徑向方 向上的透鏡的位置而變化。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)曲面眼用透鏡，其中折射率差變化為使得衰減透鏡被安裝 在其中的眼球的角膜中的關(guān)于徑向方向或圓周方向的折射率的變化。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的復(fù)曲面眼用透鏡，其中關(guān)于第一方向上的透鏡的 近軸部中的第一折射率、第一方向上的透鏡的外圍部中的第二折射率、第二方向上的透鏡 的近軸部中的第三折射率、以及第二方向上的透鏡的外圍部中的第四折射率，第一折射率 和第三折射率之間的差是透鏡的近軸部中的折射率差，并且第二折射率和第四折射率之間 的差是透鏡的外圍部中的折射率差，并且透鏡的近軸部中的折射率差和透鏡的外圍部中的 折射率差被控制成彼此不同。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的復(fù)曲面眼用透鏡，其中單獨(dú)地控制第一方向上 的第一球面像差量和第二方向上的第二球面像差量。
【文檔編號(hào)】G02C7/02GK105980915SQ201580004731
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2015年1月16日
【發(fā)明人】清水公也, 石川治雄
【申請(qǐng)人】興和株式會(huì)社