光學系統的性能評價方法和設計方法

專利名稱：光學系統的性能評價方法和設計方法
技術領域：
本發明涉及鏡片和其他光學系統的性能評價方法，和使用該評價方法的光學系統的設計方法，以及利用該設計方法制造的光學系統。
背景技術：
眼鏡鏡片的設計是在滿足預先決定的眼鏡鏡片規格的范圍，通過進行計算而求得使其光學性能盡可能成為最佳的鏡片形狀。作為眼鏡鏡片的規格是給出關于該鏡片的材料和處方等的制約條件。在正鏡片時，作為附加的規格還要給出該鏡片中心厚度的制約條件。而且眼鏡鏡片的設計，是使用規定的函數一邊評價該鏡片的光學性能一邊進行。把這種函數叫做評價函數。
具體說就是，把定義眼鏡鏡片的參數預先分為固定參數和可變參數。固定參數是制約條件。與光學鏡片設計有關的主要項目是鏡片物理特性、形狀因數(折射力、阿貝數、比重、鏡片面形狀數據等)，與處方和使用狀態有關的因數(鏡片度數、散光軸、加入度數、棱鏡、基底方向、偏心、外徑、遠用PD、近用PD、鏡片厚度、VR值(CR值+VC值))，光學因數(近用、遠用的度數數據等)和其他的加工指定數據等。而且還有時加上眼鏡架數據(形狀、DBL、FPD、鏡架曲線等)，眼鏡架前傾角、V形種類等進行設計。首先，使用光線追跡法和波陣面追跡法等，把距光軸距離不同的多個評價點設定在眼鏡鏡片的折射面上。接著，一邊使可變參數的值以規定的級變化，一邊想像設定在各級中利用那時的該可變參數的值和固定參數的值被定義的假想眼鏡鏡片。
然后，根據該假想的眼鏡鏡片上各評價點的評價函數的值，來求得作為該整個鏡片的評價值。把使用各評價點的評價函數的值作為該整個鏡片的評價值進行定義的函數叫做特征函數。把該評價值成為最佳值的級中的可變參數的值進行特定。理想的情況是在滿足規格的范圍，特征函數取為極值。這樣，就求得了定義眼鏡鏡片的所有參數，所以作為結果是該鏡片被特定。
把以上這樣特定可變參數最佳值的計算叫做最佳化計算。這時最好使用衰減最小自乘法等方法。這樣就能以最少的計算量有效地特定可變參數的值。把這種計算方法叫做最小計算。(例如國際公開WO00/62116號公報，特公平02-38930號公報等)。
發明者在現有的技術中發現下面的課題。即現有的評價函數(特征函數)是把眼鏡鏡片的光學性能通過該鏡片自身的像差量等進行評價。但特別是眼鏡鏡片，由于是矯正本來視力，所以不是像差量本身，而重要的是莫如由該像差而引起視力有何種程度的惡化。因此，最好不單是導入評價函數，而且還要導入有關視力的評價函數，即規定通過光學系統看東西時的視力與該光學系統像差等關系的函數。下面，特別把這種函數叫做“視力函數”。關于視力與像差的關系，現有技術1(Sloan Louise.，“Measurmentof visual acuetya critical review，A.M.A.Arch.Ophthal)(45(6)704-725，1951)中有記載。該文獻中對于最小分離閾的視力惡化部分給予了1式。
2.8[sphere error+0.8(cyl error)]I式該1式中，sphere error把切向誤差設定為T，把徑向誤差設定為S時，其被定義為sphere error＝min(|T|、|S|)，cyl error＝||T|-|S||。
但該文獻中有以下3個課題。
1、沒說到色差。
2、沒說到散光眼的眼球運動(利斯廷氏定律)。
3、其是個別測定的“sphere error”和“cyl error”，而沒測定由“sphereerror”與“cyl error”的相互關系引起的視力惡化。
因此，在組合“sphere error”與“cyl error”的視力惡化數據上缺乏可靠性，在推定的假說上也留有疑問。
還有，在特開昭58-24112號公報中公開了以下的視力V的定義。
V＝2-2·ΔR-ΔSVI式在此，ΔR、ΔS與現有技術1的I式“sphere error”、“cyl error”是同義異議語。即被定義為ΔR＝min(|T|、|S|)，ΔS＝||T|-|S||。
該公報與所述現有技術1同樣地沒有說到色差、散光眼的眼球運動。而且對成為導出視力V式的根據的理論和根據(測定數據等)都沒有公開，缺乏理論上的可靠性，沒有實用性。
這樣，使用像差等如何忠實地表現視力就是困難的問題。即若想更忠實地表現視力，則必須還考慮眼球運動等其他生理現象。
而且像差也有各種，其中特別是色差與視力的關系尚未明確。
例如，特公昭42-9416公報中，把所述I式中的一部分作為Blur Index定義，把加上色差的“sphere error”和“cyl error”分別定義如下。把與分數視力V的關系提示為下面的II式～V式。
Blur Index＝sphere error+0.8(cyl error) II式sphere error＝[(|T|+|C|+|S|)/2]-[(|T|+|C|-|S|)/2] III式cyl error＝|T|+|C|-|S| IV式V＝20/(20+56×Blur Index) V式在此，C是放大率色差(橫向色差)，是把透射鏡片的光線偏差角的棱鏡屈光度使用阿貝數除的值。但該說明書中，切向誤差是瞳孔徑的函數，其盡管說到放大率色差與該瞳孔徑沒有關系，盡管實際上是單位不同，但還是把切向誤差與放大率色差同列處理。即把切向誤差的1屈光度與放大率色差的1棱鏡屈光度作為等量信息處理，設定為分別產生等量的視力惡化。
該假說任何根據科學數據的理由也沒有，不僅不能驗證，而且對其結論也留有疑問。而且其在散光度數誤差的計算中沒說到對眼球運動(利斯廷氏定律)的考慮。
因此，在遞進鏡片、阿托利克(ァト一リック)鏡片等上不能使用。
另一方面，如周知的色差越少則對視力越是理想的，且關于色差給予視覺功能影響的科學研究例并不是沒有。參照“鵜飼一彥、大頭仁、中島薰、進藤修給予眼鏡鏡片的色差與視覺功能的影響(光學，7(1)21-28，1977”(以下叫做文獻1)。
但兩者的關系如前所述，現狀是至少還沒到能明確說明在現實光學系統的設計中能應用的程度。而且為了簡單忽略色差，還考慮僅著眼于該色差以外的像差而定義視力函數。但不但不能斷言色差與視力惡化之間完全沒有因果關系，而且也難說忽略色差的視力函數是正確的。
但在眼鏡鏡片設計中，利用最佳化計算忽略了色差。即使在不是視力函數的現有的單是評價函數中，實質上不是把色差作為可變參數處理。這第一正是考慮與色差有密切關系的阿貝數的選擇范圍寬度由于原料的關系，從最初就有某種限制的緣故。即阿貝數的自由度比其他要素的自由度小。因此，在光學系統的設計中，阿貝數不是作為可變參數，而是作為制約條件(規格)來固定的。
而且第二，考慮正是由于有認為眼球光學系統的白色光與單色光的成像特性幾乎沒有變化的緣故。關于這點，請參照下面的文獻。“G.A.FryProgress in Optics，Vol VIII，p112，ed.by E.Wolf，North-Holland PublishingCompany，Amsterdam 1970”(以下叫做文獻2)，“Kraus Kopf J.J.Opt.Soc.Amer.，52，1046-1050(1962)”(以下叫做文獻3)，“KrausKopf J.J.Opt.Soc.Amer.，54，715-716(1964)”(以下叫做文獻4)。
該事情同時也表示出，盡管阿貝數有些犧牲，但在使用折射率高的材料制作的重量輕且外觀好的鏡片，能更提高顧客的滿意度。
但根據發明者的研究了解到，僅根據放大率色差以外像差的光學系統評價或設計是完全不充分的。

發明內容
本發明的目的在于提供一種把光學系統的放大率色差考慮進去而恰當進行關于視力的光學系統的評價的技術。而且本發明的目的在于提供一種在把光學系統的放大率色差考慮進去，并且恰當設計該光學系統的技術。
根據本發明的第一方面，提供的光學系統性能評價方法是，通過光學系統看時的視力與該光學系統放大率色差的相關關系，在使用對數視力表示所述視力時，其是根據該對數視力與所述放大率色差大致成比例惡化的比例關系的相關關系，或者根據與該相關關系實質上是等價的所述視力與關于所述放大率色差的光學值的相關關系，其具有評價所述光學系統性能的光學性能評價工序。
在此所說的對數視力，是指在視力的表現形式中特別使用對數進行表現的形式。作為對數視力例如能舉出如下的內容。
logMAR單位的對數視力＝log10(1/V)中川式的對數視力＝50×log10V+100AGO單位的對數視力＝4×log2210V在此，V是能分辨兩點或兩線的最小視角，即最小分離閾(MARMinimum Angular Resolution)的倒數。該最小分離閾的倒數V，與小數視力(desimal visual acuity)或分數視力(fractional visual acuity)等是等價的。以下，把logMAR單位的對數視力叫做“logMAR視力”。
相關關系是指作為包括對數視力和小數視力等概念的視力與放大率色差的相關關系，特別是不一定僅限定于對數視力與放大率色差的大致比例關系。因此，其包括與這種大致比例關系實質上等價的所有相關關系。
例如把logMAR視力(＝log10(1/V))與放大率色差的大致比例關系換算成小數視力V與放大率色差的相關關系時，則如下所示。即對于logMAR視力的惡化是表示在其值增大上。所以能寫成log10(1/V)∝放大率色差。為了使該關系方便，則寫成log10(1/V)＝β×放大率色差，由于log10V＝-(β×放大率色差)，所以V＝10-(β×放大率色差)。
即，小數視力V的情況是隨著放大率色差的增大而成指數函數地惡化(降低)。這種指數函數的關系實質上也與所述比例關系是等價的。
作為關于放大率色差的光學值，例如能舉出該光學系統的阿貝數和棱鏡屈光度等。
根據本發明的第二方面，提供的光學系統性能評價方法是，使用僅由該像差中放大率色差以外的像差引起的第一惡化量和僅由該像差中放大率色差引起的第二惡化量表示通過光學系統看時的視力由該光學系統的像差引起的總惡化量時的兩者的合成法則，在把所述視力由對數視力表示時，根據該對數視力的所述總惡化量是所述第一惡化量和第二惡化量的和的合成法則，其具有評價所述光學系統性能的光學性能評價工序。
在此所說的合成法則，是指在使用第一惡化量和第二惡化量表示時由作為包括對數視力和小數視力等概念的視力像差引起的總惡化量的合成法則，特別是不一定被限定為使用對數視力表示時的僅是和的關系。
例如把使用logMAR視力(＝log10(1/V))表示時的合成法則，換算成使用小數視力V表示時的合成法則時，則如下所示。即對于logMAR視力的惡化是表示在其值增大上。所以為了方便能寫成log10(1/V)＝第一惡化量+第二惡化量，即log10V＝-(第一惡化量+第二惡化量)，所以合成法則成為
V＝10-(第一惡化量+第二惡化量)V＝10-第一惡化量×10-第二惡化量這種合成法則實質上也與所述和關系是等價的。
本發明所說的光學系統是指介于眼的水晶體與視覺對象物之間的光學系統。即指與眼的水晶體連貫結合的全部光學系統。作為這種光學系統例如能舉出眼鏡鏡片、隱形眼鏡、眼內鏡片、頭安裝顯示器(HMD)、望遠鏡、雙目鏡、顯微鏡等。
根據本發明的第三方面，提供的光學系統性能評價方法是，在第二方面的所述光學性能評價工序中，使用視力函數評價所述光學系統的性能，該視力函數，其把求出所述第一惡化量的第一項與求出所述第二惡化量的第二項根據所述合成法則進行合成，而從所述視力的總惡化量定義該視力值而構成的。
在此，所述第一項最好是包括表示光焦度誤差(也叫做場曲或平均度數誤差)的參數和表示像散或殘留像散參數的結構。
理想的是，所述第一項在所述光學系統是由球面鏡片構成時，其是包括表示光焦度誤差的參數和表示像散參數的結構，在所述光學系統是由非球面鏡片構成時，所述第一項是包括表示光焦度誤差的參數和表示殘留像散參數的結構。
在此，所說的殘留像散，是指根據利斯廷氏定律眼球旋轉的眼球坐標系中的像散與由所述光學系統而產生的像散的和。
作為放大率色差以外的像差選擇光焦度誤差與像散或殘留像散的理由，第一是這些像差在瞳孔徑即使是小口徑時也影響視力。第二是視力在視網膜上包括中心窩的約兩度是好的視力。第三是，由于斯泰爾茲克盧伏特(スタィルズ一クロフォ一ト)效果等而視軸附近是好的視力，所以球差和慧差對視力沒有大影響的緣故。
這三個理由暗示，都在視力上存在把影響瞳孔徑的狹義球差和軸上色差相抵消的視覺系統。參照“池田光男視覺的心理物理學(森北出版，1975)”(以下叫做文獻5)，和“池田光男色彩光學基礎(朝倉書店，1980)”(以下叫做文獻6)。
發明者銳意研究的結果是，首次發現通過光學系統看時的logMAR視力與該光學系統的放大率色差是大致直線的關系。下面進行詳細說明。
色差有軸上色差和放大率色差。其中有軸上色差對視力沒有影響的報告。參照所述文獻1和“鵜飼一彥色差與眼鏡(眼鏡的科學，vol.2，23-49，1978)”(以下叫做文獻7)。
發明者對放大率色差與視力的關系進行了研究。遺憾的是沒有在僅放大率色差對視力影響的條件下進行的視力惡化的好的測定例。于是，進行了下列實驗，根據從該實驗得到的數據，調查放大率色差與視力惡化的關系。把該實驗的情況表示在圖1。實驗的方法如下。
(a)請被試驗者坐在檢驗椅子上，在與其相隔5[m]的位置上配置國際視力表1。使用自覺式云霧法測定被試驗者的視力。把室內的明亮度調節到500[lx]。
(b)具體的是，對被試驗者7人的每個，分別首先測定左右的裸眼視力，再使用自覺式測定兩眼視力。
(c)然后，使用同樣的自覺式分別測定左右矯正視力，且測定直到使用兩眼矯正視力能看到的界限值。
(d)然后作為棱鏡2，把由棱鏡值分別是10Δ、8Δ、6Δ、4Δ、2Δ、的5種棱鏡構成的組，按阿貝數準備4組。然后把這些棱鏡從度數強的開始順次配置在眼鏡鏡片3的前方來測定視力。棱鏡2的配置中使用試用眼鏡架。
該實驗中使用的棱鏡的折射率和阿貝數表示在表1。


把7名被試驗者(設定是№1～№7)的裸眼視力、矯正視力和實驗的視力測定值分別表示在表2～表8。表中R是右眼，L是左眼，B是兩眼。











表2～表8中帶有符號p的視力值，是其視力值的中間值。在此，使用兩眼進行視力測定，是由于為了與使用眼鏡時設定為相同條件的緣故。而且通常兩眼都使用相同阿貝數的鏡片。
在把logMAR視力取在縱軸上，把放大率色差取在橫軸上的坐標平面上，把表2～表8的視力測定數據進行圖示。其結果表示在圖2。
對圖2橫軸的值進行說明。橫軸的值能從表1表示的阿貝數和表2～表8表示的棱鏡值(10Δ、8Δ、6Δ、4Δ、2Δ)求得。例如如果阿貝數νd＝40.2，棱鏡值＝6Δ，則放大率色差是把6Δ用40.2除的值為0.149。即放大率色差的單位是棱鏡屈光度/阿貝數。
圖2中，放大率色差是使用d線測定的結果，但即使是使用e線，棱鏡值也是以與阿貝數增加相同程度的比率增加。因此，放大率色差的值在e線的情況下也是與所述大致相同的值，對以后的論述沒有影響。
下面對圖2的縱軸進行說明。對7名被試驗者的每個矯正視力不同。于是把矯正視力(單位是小數視力)標準化成全部被試驗者都是1.0。根據該標準化，視力測定條件(例如視力表的亮度和測定距離的精度等)偏差的影響被大大降低。然后把該標準化值換算成logMAR視力。
使用[logMAR]單位表示視力的理由，是根據生理現象幾乎都能使用對數進行表示的事實。即與小數視力和分數視力相比，對數視力更忠實表示生理現象的緣故。從小數視力向logMAR視力的換算能使用下式。
logMAR＝log10(1/小數視力)從圖2的圖示了解到下面內容。
(1)發現在№1～№7所有的被試驗者中，其放大率色差與logMAR視力之間有直線的相關關系。由于一般來說視力越惡化，則logMAR視力的值就越大，所以圖2中logMAR視力表示出與放大率色差的增大成比例的惡化。為了使圖2中的直線相關關系容易明白，在表示№2和№3被試驗者視力惡化的圖示上付與了近似直線。
圖2所示標準化的logMAR視力和放大率色差的圖示，是發明者的首次嘗試。發明者從對該圖示的考察中發現，由色差引起的logMAR視力的惡化與放大率色差大致成比例。
(2)放大率色差與logMAR視力的相關關系每個人的差別大。從該事實考慮這正是該相關關系與裸眼視力有關系。遠視的被試驗者其矯正鏡片是正鏡片，與近視的被試驗者相比其有更強的色差的影響。即遠視的被試驗者(№2和№6)與近視的被試驗者(№3)相比，其有更強的色差的影響。其理由是，第一，由于是對帶遠視眼鏡、近視眼鏡這兩者進行測定的，所以要考慮由眼鏡不同引起的色差的影響。第二，要考慮由遠視眼和近視眼的不同所引起的色差的影響。但還留有被試驗者的數量少的課題。
(3)由于小視野第三色盲現象，所以黃色與蘭色的知覺最小視角是13[分]，紅色與綠色的知覺最小視角是8[分](“小視野第三色盲”是眼科用語，參照所述文獻6)。不感覺色斑的放大率色差大致是0.2Δ以下。如圖2所示，盡管看不到顏色，但在放大率色差約0.2Δ以下的范圍，也發生logMAR視力的直線惡化。發明者通過該實驗首次發現，即使看不到顏色，logMAR視力與放大率色差的比例關系也持續到該放大率色差成為零。
通過以上的實驗數據分析，由放大率色差引起的視力(logMAR視力)惡化就明確了。
但若不是通過視力測定來制作視力函數，而是若能根據眼球模型的計算來制作視力函數就方便了。但現時刻是，任何模型對眼球光學的成像特性評價都是不恰當的，通常認為能定量求得色散的恰當的模型至今還不知道。(參照“劉龍輝、加藤久幸、大頭仁折射率分布水晶體和模型眼，光學，30(30)407-413，2001”(以下叫做文獻8))。而且用于包括視網膜處理和腦內處理的視力計算的整個的視覺模型，從精度等的觀點看，其制作是困難的。因此，本發明采用根據實測的視覺數據來定義視力函數的方法。
以上判明了由放大率色差起因而視力產生惡化。下面對如何把這點與由放大率色差以外的像差引起的視力惡化進行合成作說明。合成法則通過對所述文獻1的實驗數據再討論和把一部分數據再調整和進行新的補充，而能發現新的結論。
首先，說明所述文獻1公開的實驗數據。如圖3所示，在文獻1中，進行了使用眼鏡并且側看時的MTF測定。作為眼鏡鏡片4使用了阿貝數各自不同的4種鏡片(№1～№4)。
所謂的MTF(Modulation Transfer Function調制傳遞函數)就是把鏡片等光學系統具有何種光學性能使用空間頻率來進行表示。MTF是把從物體(這時是莫爾圖形(條紋))到最終處理(這時是眼)的像質進行定量表現的恰當方法。
文獻1所示的實驗條件如下。
(1)如圖3所示，在距離眼鏡鏡片4表面中心位置41是20[mm]的側面的位置42處，蓋上具有徑8[mm]圓形開口51的掩膜5并且測定MTF。
(2)視野是圓形，視角是4°。
(3)使用的鏡片的度數是-6.5[D]。
(4)從鏡片后方頂點到眼球旋轉中心的距離是25[mm]。
(5)被試驗者26歲，近視眼，矯正視力是1.0。
(6)使用莫爾圖形提示裝置6，一邊變化該圖形的空間頻率，一邊進行MTF測定。
文獻1的實驗結果是，其由放大率色差引起的視力惡化，和由是色差以外的像差且是對視力有影響的像差(光焦度、像散)引起的視力惡化進行合成條件下的唯一公知的數據。把該實驗中使用的鏡片4的折射率和阿貝數表示在表9。


如表9所表示，在№1～№4所有的鏡片中，其折射率平均是1.700。在這樣所有的鏡片中，其由折射率引起的視力惡化實質上是相同的。于是，通過實驗求僅由阿貝數引起的視力惡化。視力測定結果表示在文獻1的Fig10。引用它的是圖4。圖4是把截止頻率取在縱軸上并且把阿貝數的倒數取在橫軸上的圖。
為了能把圖4的視力惡化數據與僅由放大率色差引起的視力惡化數據進行比較，把圖4的數據像圖2那樣變成視力與放大率色差的關系容易關聯上的相同形式而再次圖示、調整。再圖示的做法如下。
縱軸的值如下來求得。首先從圖4正確讀出鏡片中心41和距離中心20[mm]的側面的位置42處的截止頻率數據。然后把距離中心20[mm]的側面的位置42處的截止頻率數據向logMAR單位的視力惡化數據標準化以使№1～№4鏡片中心的截止頻率數據在logMAR視力下變為零。通過該標準化能把在該實驗條件下的機械近視、指標亮度、指標距離等的誤差因素大幅度降低。以上這樣來求出縱軸的值。
橫軸的值如下來求得。首先把圖4的橫軸，即阿貝數的倒數(1/νd)換算成放大率色差的單位，即棱鏡值/阿貝數。但距離中心20[mm]的側面的位置42處的鏡片開口部的棱鏡數據在文獻1中沒有記載。而且要通過計算棱鏡數據來求，則需要該實驗中使用的眼鏡鏡片4的形狀數據，但該形狀數據在文獻1中沒有記載。
于是推定該實驗中使用的眼鏡鏡片4的距離中心20[mm]的側面的位置42處的棱鏡值。為此假定以下的事項。
(1)首先，進行該實驗的當時的眼鏡鏡片是球面鏡片。
(2)該實驗中所用的眼鏡鏡片的形狀，即使設定與當時銷售的折射率1.702的玻璃制眼鏡鏡片的形狀相同，距離鏡片中心20[mm]的側面的位置處的光線偏角的值以及棱鏡值，在本論述上也沒有實質的影響。其理由是，從鏡片中心離開位置處的棱鏡值不隨鏡片形狀而有大的變化。這是根據從鏡片中心離開位置處的棱鏡值，與鏡片中心的度數和從中心到其位置的距離是近似成比例的普蘭迪司(プレンティス)公式。
(3)即使全部折射率是1.700，在鏡片中心的度數，眼鏡鏡片№1～№4以中心度數大致0.01[D]的誤差并不是本質的差。
于是推定鏡片形狀數據，表示在表10。


使用該表10的數據，距離鏡片中心20[mm]的側面的位置處的棱鏡值(棱鏡屈光度)能如表11那樣計算。


把該棱鏡屈光度用№1～№4各鏡片的阿貝數去除，把所得的值作為放大率色差。這樣，就能把橫軸即阿貝數的倒數換算成放大率色差的通常單位，即棱鏡值/阿貝數。以上這樣求出橫軸的值。
在此，把如上所述再計算圖4的數據所得到的數據表示在表12。


把表12是放大率色差作為橫軸值，把距離鏡片中心20[mm]的側面的位置處的logMAR視力作為縱軸值，這樣就得到與圖2同形式的數據。
文獻1如圖4所示，把截止頻率取在縱軸上，把阿貝數的倒數取在橫軸上來推定不存在色差時的截止頻率，嘗試想考察眼鏡鏡片色差以外的軸外像差的影響。但作為結果，得出了僅從MTF的變化不能分離眼鏡鏡片周邊的色差以及其以外的像差的影響結論。
對該上述的結論，使用下面的方法發現把色差與其以外的色差進行分離的方法。眼鏡鏡片色差以外的軸外像差對視力影響能通過下面所述的方法進行計算。
首先，重新通過使用實測的視力數據進行解析，判明由色差以外的軸外像差引起的視力惡化。作為把視力實測值與色差以外的鏡片像差聯系起來的基礎文獻，有“Peters，Henry B，The relationship between refractiveerror and visual acuity at three age levels，Am J Optom PhysiolOpt，38194-198，1961”(以下叫做文獻9)。在此所說的色差以外的像差，也是把影響視力的主要的色差以外的像差假定為僅是與瞳孔徑沒關系的光焦度誤差和像散。
文獻9的圖表示了要求常使用眼鏡的被試驗者把眼鏡摘下來而進行視力測定的結果。引用該圖表示在圖5。這是把球面度數取在橫軸上，把散光度數取在縱軸上，以分數視力的單位表示視力測定值的圖。由于是把眼鏡摘下來，所以當然不能很好看到產生的視力惡化。而且由于是不使用眼鏡狀態下的視力測定，所以眼球的軸上色差在所述文獻1中不影響視力，是想注意在沒有色差影響情況下的視力惡化數據。
使用該數據，計算在去除色差條件下的視力惡化。這時，設定被試驗者把眼鏡摘下來狀態的視力惡化，與被試驗者在使用眼鏡的狀態下再通過具有與眼鏡鏡片的球面度數和與散光度數相反值的鏡片看的情況下的視力惡化是相同的。
這樣，圖5視力惡化數據的值保持原值不變化，把橫軸的球面度數和縱軸的散光度數的符號分別反過來時，則該數據就表示正視眼的被試驗者在使用相反球面度數和散光度數的眼鏡時的視力惡化。
在此，先敘述一下視力惡化與眼球運動(利斯廷氏定律)的關系。所謂的利斯廷氏定律是說眼球在向遠方前方看時(第一眼位)，包括眼球旋轉點的其眼位在垂直面(利斯廷面)內具有眼球運動的旋轉軸。
在所述文獻1的放大率色差測定中，鏡片的球面度數是-6.50[D]，且一般是假定有散光度數。在有散光度數時，知道考慮利斯廷氏定律的設計系統(參照特開昭57-10112號公報等)。
但該公報中，僅進行了從光學計算導出的像差評價，與視力的關系沒有敘述。以下就根據該上述公報簡單說明利斯廷氏定律。
根據利斯廷氏定律，在使用散光眼鏡時，眼球沿眼鏡主經線從第一眼位根據該利斯廷氏定律旋轉時，眼鏡主經線與根據利斯廷氏定律而旋轉的坐標系的軸是相互平行的，其夾角是零。
但在向與眼鏡主經線不同的方向變化時，眼鏡主經線與根據利斯廷氏定律而旋轉的坐標軸的夾角不是零。這時就發生如上述公報那樣的角偏差。
通過考慮該坐標系的角偏差，就能計算正確的光焦度誤差和像散。典型的是，即使是具有與基準像散(鏡片中心的散光量和散光軸)的絕對值相同值的絕對值的像散，也由于該像散具有矢量值那樣的方向性而新產生不是零值的像散。以下把該像散叫做殘留像散。光焦度誤差在利斯廷氏定律的坐標變化中不變。
在此敘述一下眼鏡鏡片的軸外像差，即光焦度誤差、殘留像散與球面度數、散光度數的關系。通過把球面度數、散光度數看作是像差量，在殘留像散和散光度數是正時，有下式的關系。即使在殘留像散和散光度數是負的情況下，也定義上的事情，沒有物理上的不同。
球面度數＝光焦度誤差-殘留像散/2(1)
散光度數＝殘留像散 (2)下面看圖5，了解到橫軸(球面度數)的值對原點并不對稱。而且縱軸(散光度數)的值也是生理特有的非線形數據。例如看橫軸值的絕對值相同但符合不同的視力值時，則了解到其不具有簡單的函數關系。即視力值對光學性能值是非線形的。因此需要考慮生理特有的非線形性。
本發明首先根據圖5的數據求出插補函數V。具體就是，把橫軸值(球面度數)、縱軸值(散光度數)分別以0.1～1屈光度刻出，把視力值進行離散圖示。然后把該平面坐標上的視力值通過使用公知的插補法進行插補，把球面度數和散光度數作為參數來求出包括的插補函數V。插補函數V由下式表示。
第一插補函數V＝V(球面度數，散光度數) (3)根據該(3)式，作為參數的球面度數和散光度數即使是連續值，也能計算出插補函數V的值。該插補函數V的值就是分數視力(＝小數視力)。
在該(3)式的球面度數、散光度數中若分別代入(1)、(2)式，則能得到下面的(4)式。
第二插補函數V＝V(光焦度誤差，殘留像散) (4)根據該(4)式，通過光學計算求出的光焦度誤差和殘留像散和插補函數的值是有關系的。該插補函數V的值就是分數視力(＝小數視力)。
也能把該(4)式的第二插補函數V原樣地作為分數視力(小數視力)單位的視力函數使用。但由于其非線形性強，且沒有物理上的意義，所以難于說其是最佳化計算中最好的狀態。于是最好如下面的(5)式那樣，把(4)式的單位換算成現在一般采用的logMAR。
第一視力函數[logMAR]＝log10(1/V(光焦度誤差，殘留像散)) (5)通過以上的處理，就導出考慮了從生理的光學性能看的非線形性質的視力函數(參照本件發明者的國際專利申請PCT/JP02/04244，P11～P22，圖1～圖12)。當然，生理的視力隨年齡、測量環境等而有大的變化。實際上，上述的基本方法中最佳化計算的計算量變大。于是，代替所述(5)式也能使用下面(6)式那樣的近似式。
第二視力函數＝α×[(光焦度誤差)2+(K×殘留像散/2)2]1/2(6)其中α是0.25≤α≤0.65范圍的系數，其最好是0.4751。K是0.2≤K＜1范圍的系數。
使用該(6)式，以表10表示的條件來計算距離鏡片中心20[mm]的側面位置處的光焦度誤差、殘留像散和視力。這樣就計算了沒有色差影響時的視力。把得到的數據表示在表13。


圖6是本發明者重新把根據表12、13的數據(以下叫做“合成數據1”)的圖示附加在圖2上表示的圖，是把放大率色差和其以外的像差的視力惡化合成的圖。從文獻1導出的表12的數據(放大率色差)，導出如在圖2的考察中所述那樣的直線關系。而且在橫軸的放大率色差成為零時的切片視力應如表13表示的那樣成為0.127。即該數值是根據7251人的測定數據的結果而采用的。
因此，即使說是使用了近似式的視力函數(6)式，其也是對其他數據有壓倒可靠度高的數據。這樣，在圖6中把放大率色差和其以外的像差的視力惡化進行的合成就成為通過橫軸是零，縱軸是0.127的直線(以下叫做“合成直線1”)。
而且所述合成的直線是在視力惡化的數據中把№3被試驗者數據(折射率1.7000、阿貝數48.1)的近似直線進行了大致平行移動。即圖6中放大率色差和其以外的像差這兩者對視力影響的條件下所求得的所述合成直線，把僅由放大率色差對視力影響的條件下所求得的№3被試驗者數據的近似直線，向上方移動了僅由放大率色差以外的像差對視力影響時的視力即切片視力這部分。
發明者根據該事實首次發現，在以[logMAR]單位表示視力時，在由色差引起的視力惡化上單加上沒有色差的視力惡化便可。
下面，為了驗證該上述結論，把距離文獻1Fig11中心10[mm]側面位置處的截止頻率數據以與計算表12數據同樣的方法進行變形而采用，即進行logMAR、放大率色差、視力數據的標準化、沒有色差情況下的視力計算。該數據表示從Fig11所示的№14的數據計算出的數據。
首先使用表10的形狀數據計算出距離中心10[mm]的截止頻率數據。該數據表示在表14。


把使用該數據并且把文獻1的Fig11標準化了的截止頻率表示在表15。


距離中心10[mm]位置的光焦度誤差、像散、沒有色差的視力表示在表16。


在此從表12的20[mm]處的logMAR視力的值減去表13的沒有色差的視力的值，能作為放大率色差其本身進行處理。即成為與圖2相同的形式。同樣地，從表15的距離中心10[mm]處的logMAR視力值減去表16的視力值的值成為與圖2相同的形式。把它表示在表17。



把該表17的數據(以下叫做“合成數據2”)與圖2的數據同時表示時，則成為圖7。圖7中也表示了合成數據2的圖示近似直線(以下叫做“合成直線2”)。從圖7判明，logMAR視力的惡化與放大率色差成比例，且與放大率色差在小于或等于0.2的區域成比例。根據以上的數據能驗證，僅由色差以外的像差引起的視力惡化與僅由色差引起的視力惡化的和成為綜合視力惡化。
若把該發現使用數式表現時，就是在(6)式中加上放大率色差的項，成為下面的(7)式。
第三視力函數＝α×[(光焦度誤差)2+(K×殘留像散)2]1/2+β×放大率色差 (7)其中α是0.25≤α≤0.65范圍的系數，其最好是0.4751。β是對每個個人變化的0.2≤β≤1.2范圍的系數，其最好是0.2≤β≤1.0，更理想的是其是0.6。且α、β的值隨各自測定數據數而變化。K是0.2≤K＜1范圍的系數，其最好是0.2≤K＜0.6。
在此，作為有關放大率色差的光學值，定義殘留棱鏡。所謂殘留棱鏡就是依據利斯廷氏定律從坐標系測的具有棱鏡方向的量。在(7)式中使用該絕對值。(7)式中的放大率色差是把殘留棱鏡的絕對值使用阿貝數除的值。
上述(7)式的視力函數，由于考慮了利斯廷氏定律，所以在散光鏡片等的設計或評價中使用，就能更忠實表現視力。
而且所述(7)式還能在球面鏡片中適用。但在球面鏡片的主經線上所述殘留像散的值與像散是等價的，所以在該球面鏡片的設計或評價中不一定需要考慮利斯廷氏定律。于是，相對球面鏡片，下面(8)式的視力函數也能適用。
第四視力函數＝α×[(光焦度誤差)2+(K×像散)2]1/2+β×放大率色差 (8)其中α是0.25≤α≤0.65范圍的系數，其最好是0.4751。β是對每個個人變化的0.2≤β≤1.2范圍的系數，其最好是0.2≤β≤1.0，更理想的是其是0.6。且α、β的值隨各自測定數據數而變化。K是0.2≤K＜1范圍的系數，其最好是0.2≤K＜0.6。
如前所述，一般的設計方法是在光學系統像差修正的過程中，把由幾個像差和鏡片形狀等的評價函數構成的特征函數，使用公知的最佳化計算進行最小計算(例如參照特公平2-38930號公報)。
首先，作為構成特征函數的要素能組成各種評價指標。例如雖然與視力值沒有直接關系，但對眼鏡來說作為應矯正的像差有畸變。眾所周知的是畸變作為在使用初期產生搖晃和歪曲的原因。
現有，眼鏡的畸變是作為視角倍率M表現的(參照“三宅和夫再述角倍率，光學第19卷第10號”(以下叫做文獻10))。把中心的視角倍率作為M0式表現。
M0＝lim射出角→0(tan(射出角)/tan(射入角)) (9)在此，M0利用近軸光學計算能容易計算。進行簡單的M0的說明。在射出光線通過眼球射入瞳孔中心時，M0通常被叫做眼鏡倍率。但在射出光線通過眼球旋轉點時，則按照文獻10的三宅所述，把它叫做旋轉視角倍率更恰當。
把周邊的視角倍率設定為是M，則M＝tan(射出角)/tan(射入角) (10)這樣，眼鏡的畸變(DIST)通過使用(9)、(10)式就能如下面的(11)式那樣被定義。
DIST＝100×((M/M0)-1) (11)(11)式是從現有導出的關系式。通常，射出光線通過眼球旋轉點，DIST被叫做眼鏡動的畸變。
在此，從考慮眼球運動的設計方法來討論(11)式。與對殘留像散、殘留棱鏡的說明相同，即使是同一DIST，也由于DIST是矢量值而隨軸向的不同而產生殘留DIST。
即現有的M0和M，其背景作為前提是作為在同一方向時計算DIST。如果例如同一方向的M0和M是相同量，則通過(11)式計算為DIST＝0。由于把眼球運動產生的所述角偏差放入到計算中，所以進行M0和M都是矢量的自然的擴張定義。
這樣，在鏡片是散光鏡片等時，M0就成為在鏡片度數基準點(通常是鏡片中心部)，在放射方向上具有不同值的矢量值。這樣在最佳化計算中的鏡片評價點，就把殘留視角倍率定義為從視角倍率減去中心的視角倍率。
即殘留視角倍率＝M-M0，若把Sign定義為是殘留視角倍率與M0的內積的正負符號，則考慮了利斯廷氏定律的本發明擴張的眼鏡畸變的定義就成為下面的(12)、(13)式。而且圖示其關系的是圖8。
殘留視角倍率＝視角倍率M-視角倍率M0(12)擴張DIST＝Sign×100×(|殘留視角倍率|/|視角倍率M0|)(13)本發明的鏡片設計是在鏡片中通過光線，使用光線追跡法進行計算，對鏡片的各評價點計算(7)、(13)式。
所說的評價點，是為了評價眼鏡鏡片的光學系統而在該眼鏡鏡片上設定的多個假想的點。評價點在是軸對稱鏡片時能設定5～10點左右，在是非軸對稱的鏡片時能設定15～10000點左右。
(7)式情況，則根據評價的物體距離成為不同的值。采用哪種距離則根據鏡片的情況和設計者考慮而定。例如嚴格地說，在下面的(14)式中雖不是遠方的視力實測值，但對光焦度誤差、殘留像散的舉動是與(7)式的遠方視力同樣地進行假定計算。
眼鏡的動的畸變在理論上與距離沒關系，但視力與畸變如何進行分配，則沒有明確的判斷資料，而是由設計者考慮。如上所述，本發明的一般的評價函數的組合函數，即單一評價尺度的特征函數是下面的(14)式。
其中，m是表示設定的評價點個數的自然數，n是在各評價點分配的自然數，所謂遠方的視力是看該評價點上視力函數的遠方區域時的值，所謂近處的視力是看該評價點上視力函數的近處區域時的值。在該(14)式中使用的視力函數是包括色差的(7)式的函數。
而且a、b、c分別是表示(14)式中各項加權分配的規定系數，u、v、w分別是表示各評價點上的加權分配系數。加權也包括零的概念。但在此，作為加權不采用零。
在此，所說的遠方區域例如能定義成從基準點到10[m]乃至無限遠的范圍。把該范圍以屈光度單位表示時，則成為0[D]到0.1[D]。所說的近處區域，例如能定義成從基準點到30[cm]乃至33[cm]的范圍。把該范圍以屈光度單位表示時，則大致成為3[D]到3.33[D]。把基準點設定在何處雖然沒有統一的基準，但通常是設定在眼球的旋轉中心、鏡片表面、角膜中心這些中的某一處。
所述(14)式由于考慮了利斯廷氏定律，所以在適用于散光鏡片等時，能對視力進行更忠實的評價或設計。
所述(14)式對球面鏡片也能適用。但在球面鏡片的主經線上所述殘留像散的值與像散是等價的，而且殘留DIST與DIST(畸變)是等價的，所以在該球面鏡片的設計或評價中不一定需要考慮利斯廷氏定律。于是，對球面鏡片來說能適用下面(15)式的特征函數。
其中，m是表示設定的評價點個數的自然數，n是在各評價點分配的自然數，所謂遠方的視力是看該評價點上所述視力函數的所述遠方區域時的值，所謂近處的視力是看該評價點上所述視力函數的所述近處區域時的值，DIST是該評價點上畸變的值，a、b、c分別是表示(15)式中各項加權分配的規定系數，u、v、w分別是表示各評價點上的加權分配系數。
為了設計好的鏡片，要進行鏡片的性質、審美上、經濟上、光學上等的考慮，根據設計者的考慮決定進行加權分配。而且還有時要在特征函數上加上鏡片形狀等與視力沒有直接關系的項。在這時，所述式是主因子的情況也是本發明的范圍。
在特征函數中把色差以陽性表示(直接表現)時，還有下面的式子。
特征函數＝ (16)式的視力函數是不包括色差的(6)式。a、b、c是各評價函數的加權分配。u、v、w、s是各評價點的加權分配。n是鏡片的評價點。(16)式中a、b的比是(7)式α、β的比。
該(16)式的特征函數，實質上與(14)式也是等價的。代替(16)式中的殘留DIST而采用DIST的特征函數實質上與(15)式是等價的。
從設計自由度的觀點來考察特征函數。在把眼鏡鏡片的度數固定的限制條件下，使用能把鏡片的前面和鏡片的后面分別自由變形的自由曲面鏡片設計時，特征函數通過把第一項或第二項進行兩個面的變形合成就能使其滿足。即對一定的物體距離能把視力函數的結構要素，即光焦度誤差、殘留像散都變成零。
但對鏡片的一個面，即前面有審美上、經濟上的軸對稱限制條件時，在整個眼鏡鏡片(兩面)上就不能對一定的物體距離把光焦度誤差、殘留像散都變成零。況且放大率色差、殘留DIST一般地在有度數的面結構中，對其他的評價函數沒有影響，所以變成零是困難的。
因此，系數、加權就是設計者的考慮。根據設計自由度的觀點，前面若被固定成球面等，則設計者的自由度就被限制，控制特征函數中第三項，即殘留DIST的空間變少。若進一步說明這點，則是，由設計者把眼鏡鏡片的前面、后面都能自由變形的話，則該面的函數即特征函數就能自由控制，但對面若有球面等設計限制，則對所述特征函數的最小化有影響。


圖1是為了求出由放大率色差引起的視力惡化而進行的測定實驗的模式圖；圖2是表示由放大率色差引起的視力惡化的圖；圖3是為了求出由放大率色差引起的視力惡化與由色差以外的像差引起的視力惡化的合成側而進行的測定實驗的模式圖；圖4是引用所述文獻1的Fig10進行表示的圖；圖5是引用所述文獻9的視力測定數據進行表示的圖；圖6是表示合成視力惡化的圖；圖7是說明合成視力惡化確認的圖；圖8是殘留DIST的說明圖；圖9是明視視角和明視徑的說明圖；圖10是把眼鏡鏡片的明視徑與度數的關系按阿貝數表示的圖；
圖11是為了使視角30°是明視域而表示必要的阿貝數與度數的關系的圖；圖12是把視角60°的logMAR視力按阿貝數表示的圖。
符號說明1國際視力表、2棱鏡、3眼鏡鏡片、4眼鏡鏡片、41眼鏡鏡片的中心、42眼鏡鏡片的側方、5掩膜、51圓形開口、6莫爾圖形提示裝置、10眼鏡鏡片、11光軸、12球部分、13眼球旋轉點(眼球旋轉中心)、14后方頂點、15后平面、θ明視視角、R明視徑、VR從后方頂點到眼球旋轉點的距離。
具體實施例方式
下面說明本發明鏡片評價方法的實施例。
本發明是使用計算機的使用公知的一般的光線跟蹤法的鏡片設計方法，詳細的設計方法說明在現有技術中有記載，因此省略。但光學性能計算及其計算結果的表示程序中，包括有關于后述的明視角、明視徑的計算和表示的處理程序。
首先說明明視徑。先使用(7)式的視力函數定義眼鏡鏡片的明視域。所謂明視域就是眼鏡鏡片能清晰看到的區域。明視域例如也被叫做明了區域和標準視域。
具體說就是，明視域是根據(7)式的視力函數值，即logMAR視力的值來定義的。詳細說就是，把logMAR視力的值是零時作為最能明了看到的時候，最好把零～0.1到0.2的范圍區域作為明視域來定義。若把該范圍以小數視力表示，則成為1～約0.6到0.8。該范圍作為常識視力值是能進行評價的理想基準值。但定義明視域的logMAR視力值并沒被特別限定，在不脫離目的的范圍就能設定。
以下本實施例就把logMAR視力是0.1以內的區域定義為明視域。
然后，假定具有與從眼球的旋轉中心(眼球旋轉點)盯住明視域看的立體角相等的立體角，且圍繞眼鏡鏡片的光軸是軸對稱的球部分，根據該球部分來求明視視角。
(詳細情況參照特愿2002-211641號)
具體說就是如圖9所示，把眼鏡鏡片10作為圍繞光軸11的軸對稱球部分12來計算立體角(球面角度)。球部分12以眼球旋轉點13作為頂點而在眼鏡鏡片10側具有球面部分。
計算出該球部分12的頂角θ，若把它作為明視視角以角度單位表示時，則是容易明白的表現形式。球部分12的頂角θ，就是以包括光軸11的平面切取球部分12時得到的頂角θ。明視視角這詞是發明者給起的名，例如也可以換言叫做平均視角或等價視角。
具體地，明視視角可以使用下面的(17)式近似地求出。所說的近似，是由于視角大與光線根數與立體角的比例關系有偏差的緣故。但下面的(15)式，相對具有在通常的眼鏡業界使用的鏡片徑(具體說例如是80[mm]以下)的眼鏡鏡片來說，其立體角小，所以實質上不受所述比例關系的影響，能沒問題地適用。
其中，L是從眼球旋轉點12把多根光線以等角度間隔向眼鏡鏡片2射入時的該角度間隔(例如1°間距)，N是射入的光線中通過了明視域的光線根數。
以上這樣求得的明視視角的值，不依賴于鏡片徑，其是依賴于眼鏡鏡片10的明視域絕對大小的值。該明視視角的值能作為眼鏡鏡片10的光學性能值而恰當地使用。
然后在圖9中，計算出與把球部分12的立體角向與光軸11垂直且包括眼鏡鏡片10后方頂點14的平面15投影得到的圓直徑R相當的明視徑R的值。該明視徑R能根據明視視角(等價視角)θ和從后方頂點14到眼球旋轉點13的距離VR的值，使用下面的式(18)進行近似計算。明視徑這詞是發明者給起的名。
明視徑＝2×VR×tan(明視視角/2) (18)在此明視視角，使用上面的(17)式來求出。
以上所說明的明視視角、明視徑的值，是表示眼鏡鏡片明視域絕對大小的值。這些值分別能以角度的單位、長度的單位進行表示，所以即使是沒有關于鏡片專門知識的人，也容易理解。
以上說明了明視徑的計算方法。該方法適用于表18表示的眼鏡鏡片。這些眼鏡鏡片是球面鏡片，具有全部相同的折射率(1.60)。計算明視徑時，與散光鏡片比較，其進行考慮眼球運動(利斯廷氏定律)的計算。使用(7)式的α是2.986，把β作為0.62進行計算。從鏡片后方頂點到眼球旋轉點的距離VR使用下面的式子計算。
VR(mm)＝27.0-(平均度數/6) (19)把對應于表18各度數的明視徑的值，在沒有色差的情況下、阿貝數是40、60的情況下分別計算出。計算的結果表示在表19。而且表18、19的度數表示都是C是負表示的。



把表19的數據進行圖示表示在圖10。圖10把鏡片的球面度數取在橫軸上，把鏡片徑(明視徑)以[mm]為單位取在縱軸上。是各度數全都具有表12鏡片數據的同一形狀，在沒有色差的情況下和阿貝數是60、30明視徑的比較。圖10中連接圖中的各折線的圖線，是從鏡片徑大的開始，按順序分別表示鏡片徑、沒有色差時的明視徑、阿貝數60情況下的明視徑、阿貝數30情況下的明視徑。
在此，從表示鏡片徑的折線到表示沒有色差時明視徑的折線的距離，表示了由光焦度誤差和殘留像散引起的視力惡化。從表示沒有色差時明視徑的折線到表示阿貝數60情況下的明視徑的折線、或到表示阿貝數30情況下的明視徑的折線的距離，表示了由放大率色差引起的視力惡化。
這樣，根據圖10了解到，由色差(放大率色差)引起的視力惡化大于由光焦度誤差和殘留像散引起的視力惡化。這就暗示鏡片性能的改善不能忽略色差。
以上說明了阿貝數與明視徑的關系。本實施例主要能適用于在開發鏡片原料時由阿貝數變化引起的光學性能計算。
本實施例能回答在開發眼鏡鏡片原料時，阿貝數需要何種程度的疑問。本實施例適用的鏡片的各數據表示在表20。其他計算條件與實施例1相同。
計算方法是使阿貝數從小的值逐漸變大，在視角30°中，成為(眼球旋轉角15°)明視域時以停止計算的方法進行該計算方法。在此，明視域被定義成logMAR視力是0.1以下的區域。計算結果表示在表21和圖11。




圖11把度數取在橫軸上，把用于在視角30°(眼球旋轉角15°)明視域內具有的必要的阿貝數取在縱軸上。如圖11所示，必要的阿貝數能定量提示所依賴的鏡片度數。
例如從圖11知道，阿貝數是40，在約-6.5[D]～+5[D]滿足視角30°。在表21中，縱軸表示用于在視角30°(眼球旋轉角15°)是準明視域所必要的阿貝數。在此，準明視域被定義為是logMAR視力是0.2以內的區域。
以上判明了在何種程度的視角需要何種程度的阿貝數。因此，可以說(7)式是眼鏡鏡片在設計上、在原料的開發上重要的判斷基準。
過去很多的文獻以眼球旋轉角30°設計了減少像差的眼鏡鏡片。或以眼球旋轉角30°作為像差修正的目標。從視力的觀點來看，視角60°的性能評價是重要的。于是作為鏡片形狀數據，使用表20的鏡片各數據試計算出視角60°(眼球旋轉角30°)的logMAR視力。把計算結果表示在表22和圖12。


從圖12清楚地了解到，在沒有色差時提示的度數范圍是大致準明視域。在此，準明視域被定義為是logMAR視力是小于或等于0.2的區域。
而且了解到在阿貝數60、度數負的范圍是大致準明視域。
表16中的光焦度誤差、像散的數據是使用表14的鏡片形狀數據計算的視角60°(眼球旋轉角30°)的光焦度誤差、像散。從該數據判明的是，光焦度誤差在提示的度數范圍大致在度數制作最小單位0.25[D]以下，且像散在等于或大于+6[D]時盡管是若干大，但滿足眼鏡鏡片設計規范中常使用的像散0.5[D]。
即提示的度數范圍(±8[D]以內)，即使在現有進行設計修正的像差即光焦度誤差、像散的判斷中，和即使在沒考慮色差時的視力函數中，到底哪個度數部分的設計需要修正，都不明確。
但根據本實施例，通過使用包括該色差的視力函數，眼鏡鏡片的性能就清楚了，眼鏡鏡片的性能修正設計變得非常容易。
根據眼鏡鏡片的性能修正觀點判明，即，視角雖然是50°但是準明視域是適當的。
本實施例使用了明視徑的表現，但除此之外也可以把根據相對鏡片面的明視域的百分比率的評價或明視域直接進行表示評價。
而且也可以把視力函數在所述現有技術的“Measurment of visualacuitya critical review，A M A Arch Ophthal”(45(6)704-725，1951)和特公昭42-9416號公報中所公開的(或改良的)中，加上色差進行改良。這時例如能導出下面的視力函數。
視力函數＝log10[1+2.8×(sphere error+L×cyl error)]+β×放大率色差 (c)其中L是0.5≤L≤0.8范圍的系數，sphere error和cyl error在把切向誤差設定是T，把徑向誤差設定是S時，分別以下面的(d)、(e)式來表示。
sphere error＝min(|T|，|S|) (d)cyl error＝||T|-|S|| (e)產業上的利用可能性根據本發明，能在考慮進該光學系統的放大率色差而恰當地進行關于視力的光學系統的評價。根據本發明能一邊考慮光學系統的放大率色差一邊恰當地設計該光學系統。
權利要求
1.一種光學系統的性能評價方法，其特征在于，其是通過光學系統看時的視力與該光學系統放大率色差的相關關系，在使用對數視力表示所述視力時，根據該對數視力成為與所述放大率色差大致成比例惡化的比例關系的相關關系，或者根據與該相關關系實質上是等價的所述視力與關于所述放大率色差的光學值的相關關系，具有評價所述光學系統性能的光學性能評價工序。
2.如權利要求1所述的光學系統的性能評價方法，其特征在于，所述比例關系即使在由小視野第三色盲現象產生的所述放大率色差的范圍，也包括與該范圍的放大率色差大致成比例并且所述對數視力惡化的關系。
3.一種光學系統的性能評價方法，其特征在于，把通過光學系統看時視力由該光學系統的像差引起的總惡化量，使用僅由該像差中放大率色差以外的像差引起的第一惡化量和僅由該像差中放大率色差引起的第二惡化量表示時的兩者的合成法則，在把所述視力由對數視力表示時，根據該對數視力的所述總惡化量是所述第一惡化量和第二惡化量的和的合成法則，其具有評價所述光學系統性能的光學性能評價工序。
4.如權利要求3所述的光學系統的性能評價方法，其特征在于，所述光學性能評價工序中，通過把求出所述第一惡化量的第一項與求出所述第二惡化量的第二項根據所述合成法則進行合成，使用從所述視力的總惡化量定義該視力值而構成的視力函數評價所述光學系統的性能。
5.如權利要求4所述的光學系統的性能評價方法，其特征在于，所述光學性能評價工序中，是以對數視力表示所述視力時的所述視力函數，使用包括求出所述第一惡化量的第一項與求出所述第二惡化量的第二項的和構成的視力函數評價所述光學系統的性能。
6.如權利要求5所述的光學系統的性能評價方法，其特征在于，所述第二項包括表示所述放大率色差值的參數和規定的比例常數的積。
7.如權利要求6所述的光學系統的性能評價方法，其特征在于，所述第二項的定義域包括由小視野第三色盲現象產生的所述放大率色差的范圍。
8.如權利要求5到7任一項所述的光學系統的性能評價方法，其特征在于，所述第一項其結構包括，通過所述光學系統向規定方向的遠方區域看時，和在其方向上向比所述遠方區域近的眼球側的近處區域看時，不同值的參數。
9.如權利要求8所述的光學系統的性能評價方法，其特征在于，所述第一項包括表示光焦度誤差的參數和表示像散或殘留像散的參數。
10.如權利要求5到9任一項所述的光學系統的性能評價方法，其特征在于，所述視力函數由下面的(a)式表示，視力函數＝α×[(光焦度誤差)2+(K×像散)2]1/2+β×放大率色差(a)其中α是0.25≤α≤0.65范圍的系數，β是0.2≤β≤1.2范圍的系數，K是0.2≤K＜1范圍的系數。
11.如權利要求5到9任一項所述的光學系統的性能評價方法，其特征在于，所述視力函數由下面的(b)式表示，視力函數＝α×[(光焦度誤差)2+(K×殘留像散)2]1/2+β×放大率色差 (b)其中α是0.25≤α≤0.65范圍的系數，β是0.2≤β≤1.2范圍的系數，K是0.2≤K＜1范圍的系數。
12.如權利要求5到8任一項所述的光學系統的性能評價方法，其特征在于，所述視力函數由下面的(c)式表示，視力函數＝log10[1+2.8×(sphere error+L×cyl error)]+β×放大率色差(c)其中L是0.5≤L≤0.8范圍的系數，sphere error和cyl error在把切向誤差設定是T，把徑向誤差設定是S時，分別以下面的(d)、(e)式來表示，sphere error＝min(|T|，|S|)(d)cyl error＝||T|-|S||(e)。
13.如權利要求1到12任一項所述的光學系統的性能評價方法，其特征在于，其還具有在構成所述光學系統的光學要素光線通過的面上，預先設定多個評價點的評價點設定工序，然后在所述光學性能評價工序中來評價在各個所述設定的評價點上的光學性能。
14.如權利要求8所述的光學系統的性能評價方法，其特征在于，其還具有在構成所述光學系統的光學要素光線通過的面上，預先設定多個評價點的評價點設定工序，然后在所述光學性能評價工序中通過以使用所述視力函數構成的下式(f)式表示的特征函數，或與該特征函數實質上等價的函數來評價所述光學系統性能，[數1] 其中，m是表示設定的評價點個數的自然數，n是在各評價點分配的自然數，所謂遠方的視力是看該評價點上所述視力函數的所述遠方區域時的值，所謂近處的視力是看該評價點上所述視力函數的所述近處區域時的值，DIST是該評價點上畸變的值，a、b、c分別是表示(f)式中各項加權分配的規定系數，u、v、w分別是表示各評價點上的加權分配系數。
15.如權利要求8所述的光學系統的性能評價方法，其特征在于，其還具有在構成所述光學系統的光學要素光線通過的面上，預先設定多個評價點的評價點設定工序，然后在所述光學性能評價工序中通過以使用所述視力函數構成的下式(g)式表示的特征函數，或與該特征函數實質上等價的函數來評價所述光學系統性能，[數2] 其中，m是表示設定的評價點個數的自然數，n是在各評價點分配的自然數，所謂遠方的視力是看該評價點上所述視力函數的所述遠方區域時的值，所謂近處的視力是看該評價點上所述視力函數的所述近處區域時的值，殘留DIST是該評價點上殘留畸變的值，a、b、c分別是表示(g)式中各項加權分配的規定系數，u、v、w分別是表示各評價點上的加權分配系數。
16.一種光學系統的設計方法，其特征在于，其使用權利要求1到15任一項所述的光學系統的性能評價方法。
17.如權利要求16所述的光學系統的設計方法，其特征在于，其具有最佳化計算工序，是把構成所述光學系統的光學要素進行定義的參數預先區分成固定參數和可變參數，使所述可變參數的值以規定的級變化，并且通過使用所述光學性能評價方法來對視力評價光學要素的性能，該光學要素的性能是把在各級中通過當時該可變參數的值與所述固定參數的值定義而假想的，把所述評價最恰當的級中的所述可變參數的值進行特定。
18.如權利要求17所述的光學系統的設計方法，其特征在于，所述可變參數中包括所述光學要素的放大率色差或關于該放大率色差的光學值。
19.一種光學系統，其特征在于，其是使用權利要求16到18任一項所述的光學系統的設計方法制造的。
全文摘要
一種光學系統的性能評價方法和設計方法，其把該光學系統的放大率色差考慮進去而恰當地進行關于視力的光學系統的評價。是通過光學系統看時的視力與該光學系統放大率色差的相關關系，在使用對數視力表示視力時，根據該對數視力成為與放大率色差大致成比例惡化的比例關系的相關關系，或者根據與該相關關系實質上是等價的視力與關于放大率色差的光學值的相關關系，而對光學系統的性能進行評價。
文檔編號A61B3/10GK1675528SQ0381976
公開日2005年9月28日 申請日期2003年8月19日 優先權日2002年8月20日
發明者山梶哲馬 申請人:Hoya株式會社