專利名稱：光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法和設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鏡片和其他光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法，和使用該評(píng)價(jià)方法的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，以及利用該設(shè)計(jì)方法制造的光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眼鏡鏡片的設(shè)計(jì)是在滿足預(yù)先決定的眼鏡鏡片規(guī)格的范圍，通過進(jìn)行計(jì)算而求得使其光學(xué)性能盡可能成為最佳的鏡片形狀。作為眼鏡鏡片的規(guī)格是給出關(guān)于該鏡片的材料和處方等的制約條件。在正鏡片時(shí)，作為附加的規(guī)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(shè)計(jì)，是使用規(guī)定的函數(shù)一邊評(píng)價(jià)該鏡片的光學(xué)性能一邊進(jìn)行。把這種函數(shù)叫做評(píng)價(jià)函數(shù)。
具體說就是，把定義眼鏡鏡片的參數(shù)預(yù)先分為固定參數(shù)和可變參數(shù)。固定參數(shù)是制約條件。與光學(xué)鏡片設(shè)計(jì)有關(guān)的主要項(xiàng)目是鏡片物理特性、形狀因數(shù)(折射力、阿貝數(shù)、比重、鏡片面形狀數(shù)據(jù)等)，與處方和使用狀態(tài)有關(guān)的因數(shù)(鏡片度數(shù)、散光軸、加入度數(shù)、棱鏡、基底方向、偏心、外徑、遠(yuǎn)用PD、近用PD、鏡片厚度、VR值(CR值+VC值))，光學(xué)因數(shù)(近用、遠(yuǎn)用的度數(shù)數(shù)據(jù)等)和其他的加工指定數(shù)據(jù)等。而且還有時(shí)加上眼鏡架數(shù)據(jù)(形狀、DBL、FPD、鏡架曲線等)，眼鏡架前傾角、V形種類等進(jìn)行設(shè)計(jì)。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(gè)評(píng)價(jià)點(diǎn)設(shè)定在眼鏡鏡片的折射面上。接著，一邊使可變參數(shù)的值以規(guī)定的級(jí)變化，一邊想像設(shè)定在各級(jí)中利用那時(shí)的該可變參數(shù)的值和固定參數(shù)的值被定義的假想眼鏡鏡片。
然后，根據(jù)該假想的眼鏡鏡片上各評(píng)價(jià)點(diǎn)的評(píng)價(jià)函數(shù)的值，來求得作為該整個(gè)鏡片的評(píng)價(jià)值。把使用各評(píng)價(jià)點(diǎn)的評(píng)價(jià)函數(shù)的值作為該整個(gè)鏡片的評(píng)價(jià)值進(jìn)行定義的函數(shù)叫做特征函數(shù)。把該評(píng)價(jià)值成為最佳值的級(jí)中的可變參數(shù)的值進(jìn)行特定。理想的情況是在滿足規(guī)格的范圍，特征函數(shù)取為極值。這樣，就求得了定義眼鏡鏡片的所有參數(shù)，所以作為結(jié)果是該鏡片被特定。
把以上這樣特定可變參數(shù)最佳值的計(jì)算叫做最佳化計(jì)算。這時(shí)最好使用衰減最小自乘法等方法。這樣就能以最少的計(jì)算量有效地特定可變參數(shù)的值。把這種計(jì)算方法叫做最小計(jì)算。(例如國(guó)際公開WO00/62116號(hào)公報(bào)，特公平02-38930號(hào)公報(bào)等)。
發(fā)明者在現(xiàn)有的技術(shù)中發(fā)現(xiàn)下面的課題。即現(xiàn)有的評(píng)價(jià)函數(shù)(特征函數(shù))是把眼鏡鏡片的光學(xué)性能通過該鏡片自身的像差量等進(jìn)行評(píng)價(jià)。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(dǎo)入評(píng)價(jià)函數(shù)，而且還要導(dǎo)入有關(guān)視力的評(píng)價(jià)函數(shù)，即規(guī)定通過光學(xué)系統(tǒng)看東西時(shí)的視力與該光學(xué)系統(tǒng)像差等關(guān)系的函數(shù)。下面，特別把這種函數(shù)叫做“視力函數(shù)”。關(guān)于視力與像差的關(guān)系，現(xiàn)有技術(shù)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(xiàn)中對(duì)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(shè)定為T，把徑向誤差設(shè)定為S時(shí)，其被定義為sphere error＝min(|T|、|S|)，cyl error＝||T|-|S||。
但該文獻(xiàn)中有以下3個(gè)課題。
1、沒說到色差。
2、沒說到散光眼的眼球運(yùn)動(dòng)(利斯廷氏定律)。
3、其是個(gè)別測(cè)定的“sphere error”和“cyl error”，而沒測(cè)定由“sphereerror”與“cyl error”的相互關(guān)系引起的視力惡化。
因此，在組合“sphere error”與“cyl error”的視力惡化數(shù)據(jù)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(hào)公報(bào)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(xiàn)有技術(shù)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(bào)與所述現(xiàn)有技術(shù)1同樣地沒有說到色差、散光眼的眼球運(yùn)動(dòng)。而且對(duì)成為導(dǎo)出視力V式的根據(jù)的理論和根據(jù)(測(cè)定數(shù)據(jù)等)都沒有公開，缺乏理論上的可靠性，沒有實(shí)用性。
這樣，使用像差等如何忠實(shí)地表現(xiàn)視力就是困難的問題。即若想更忠實(shí)地表現(xiàn)視力，則必須還考慮眼球運(yùn)動(dòng)等其他生理現(xiàn)象。
而且像差也有各種，其中特別是色差與視力的關(guān)系尚未明確。
例如，特公昭42-9416公報(bào)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?jǐn)?shù)視力V的關(guān)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(shù)除的值。但該說明書中，切向誤差是瞳孔徑的函數(shù)，其盡管說到放大率色差與該瞳孔徑?jīng)]有關(guān)系，盡管實(shí)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(shè)定為分別產(chǎn)生等量的視力惡化。
該假說任何根據(jù)科學(xué)數(shù)據(jù)的理由也沒有，不僅不能驗(yàn)證，而且對(duì)其結(jié)論也留有疑問。而且其在散光度數(shù)誤差的計(jì)算中沒說到對(duì)眼球運(yùn)動(dòng)(利斯廷氏定律)的考慮。
因此，在遞進(jìn)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(duì)視力越是理想的，且關(guān)于色差給予視覺功能影響的科學(xué)研究例并不是沒有。參照“鵜飼一彥、大頭仁、中島薰、進(jìn)藤修給予眼鏡鏡片的色差與視覺功能的影響(光學(xué)，7(1)21-28，1977”(以下叫做文獻(xiàn)1)。
但兩者的關(guān)系如前所述，現(xiàn)狀是至少還沒到能明確說明在現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中能應(yīng)用的程度。而且為了簡(jiǎn)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(shù)。但不但不能斷言色差與視力惡化之間完全沒有因果關(guān)系，而且也難說忽略色差的視力函數(shù)是正確的。
但在眼鏡鏡片設(shè)計(jì)中，利用最佳化計(jì)算忽略了色差。即使在不是視力函數(shù)的現(xiàn)有的單是評(píng)價(jià)函數(shù)中，實(shí)質(zhì)上不是把色差作為可變參數(shù)處理。這第一正是考慮與色差有密切關(guān)系的阿貝數(shù)的選擇范圍寬度由于原料的關(guān)系，從最初就有某種限制的緣故。即阿貝數(shù)的自由度比其他要素的自由度小。因此，在光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，阿貝數(shù)不是作為可變參數(shù)，而是作為制約條件(規(guī)格)來固定的。
而且第二，考慮正是由于有認(rèn)為眼球光學(xué)系統(tǒng)的白色光與單色光的成像特性幾乎沒有變化的緣故。關(guān)于這點(diǎn)，請(qǐng)參照下面的文獻(xiàn)?！癎.A.FryProgress in Optics，Vol VIII，p112，ed.by E.Wolf，North-Holland PublishingCompany，Amsterdam 1970”(以下叫做文獻(xiàn)2)，“Kraus Kopf J.J.Opt.Soc.Amer.，52，1046-1050(1962)”(以下叫做文獻(xiàn)3)，“KrausKopf J.J.Opt.Soc.Amer.，54，715-716(1964)”(以下叫做文獻(xiàn)4)。
該事情同時(shí)也表示出，盡管阿貝數(shù)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(jù)發(fā)明者的研究了解到，僅根據(jù)放大率色差以外像差的光學(xué)系統(tǒng)評(píng)價(jià)或設(shè)計(jì)是完全不充分的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種把光學(xué)系統(tǒng)的放大率色差考慮進(jìn)去而恰當(dāng)進(jìn)行關(guān)于視力的光學(xué)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)的技術(shù)。而且本發(fā)明的目的在于提供一種在把光學(xué)系統(tǒng)的放大率色差考慮進(jìn)去，并且恰當(dāng)設(shè)計(jì)該光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供的光學(xué)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法是，通過光學(xué)系統(tǒng)看時(shí)的視力與該光學(xué)系統(tǒng)放大率色差的相關(guān)關(guān)系，在使用對(duì)數(shù)視力表示所述視力時(shí)，其是根據(jù)該對(duì)數(shù)視力與所述放大率色差大致成比例惡化的比例關(guān)系的相關(guān)關(guān)系，或者根據(jù)與該相關(guān)關(guān)系實(shí)質(zhì)上是等價(jià)的所述視力與關(guān)于所述放大率色差的光學(xué)值的相關(guān)關(guān)系，其具有評(píng)價(jià)所述光學(xué)系統(tǒng)性能的光學(xué)性能評(píng)價(jià)工序。
在此所說的對(duì)數(shù)視力，是指在視力的表現(xiàn)形式中特別使用對(duì)數(shù)進(jìn)行表現(xiàn)的形式。作為對(duì)數(shù)視力例如能舉出如下的內(nèi)容。
logMAR單位的對(duì)數(shù)視力＝log10(1/V)中川式的對(duì)數(shù)視力＝50×log10V+100AGO單位的對(duì)數(shù)視力＝4×log2210V在此，V是能分辨兩點(diǎn)或兩線的最小視角，即最小分離閾(MARMinimum Angular Resolution)的倒數(shù)。該最小分離閾的倒數(shù)V，與小數(shù)視力(desimal visual acuity)或分?jǐn)?shù)視力(fractional visual acuity)等是等價(jià)的。以下，把logMAR單位的對(duì)數(shù)視力叫做“l(fā)ogMAR視力”。
相關(guān)關(guān)系是指作為包括對(duì)數(shù)視力和小數(shù)視力等概念的視力與放大率色差的相關(guān)關(guān)系，特別是不一定僅限定于對(duì)數(shù)視力與放大率色差的大致比例關(guān)系。因此，其包括與這種大致比例關(guān)系實(shí)質(zhì)上等價(jià)的所有相關(guān)關(guān)系。
例如把logMAR視力(＝log10(1/V))與放大率色差的大致比例關(guān)系換算成小數(shù)視力V與放大率色差的相關(guān)關(guān)系時(shí)，則如下所示。即對(duì)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(guān)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(shù)視力V的情況是隨著放大率色差的增大而成指數(shù)函數(shù)地惡化(降低)。這種指數(shù)函數(shù)的關(guān)系實(shí)質(zhì)上也與所述比例關(guān)系是等價(jià)的。
作為關(guān)于放大率色差的光學(xué)值，例如能舉出該光學(xué)系統(tǒng)的阿貝數(shù)和棱鏡屈光度等。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供的光學(xué)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)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(xué)系統(tǒng)看時(shí)的視力由該光學(xué)系統(tǒng)的像差引起的總惡化量時(shí)的兩者的合成法則，在把所述視力由對(duì)數(shù)視力表示時(shí)，根據(jù)該對(duì)數(shù)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(píng)價(jià)所述光學(xué)系統(tǒng)性能的光學(xué)性能評(píng)價(jià)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(shí)由作為包括對(duì)數(shù)視力和小數(shù)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(duì)數(shù)視力表示時(shí)的僅是和的關(guān)系。
例如把使用logMAR視力(＝log10(1/V))表示時(shí)的合成法則，換算成使用小數(shù)視力V表示時(shí)的合成法則時(shí)，則如下所示。即對(duì)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(shí)質(zhì)上也與所述和關(guān)系是等價(jià)的。
本發(fā)明所說的光學(xué)系統(tǒng)是指介于眼的水晶體與視覺對(duì)象物之間的光學(xué)系統(tǒng)。即指與眼的水晶體連貫結(jié)合的全部光學(xué)系統(tǒng)。作為這種光學(xué)系統(tǒng)例如能舉出眼鏡鏡片、隱形眼鏡、眼內(nèi)鏡片、頭安裝顯示器(HMD)、望遠(yuǎn)鏡、雙目鏡、顯微鏡等。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供的光學(xué)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法是，在第二方面的所述光學(xué)性能評(píng)價(jià)工序中，使用視力函數(shù)評(píng)價(jià)所述光學(xué)系統(tǒng)的性能，該視力函數(shù)，其把求出所述第一惡化量的第一項(xiàng)與求出所述第二惡化量的第二項(xiàng)根據(jù)所述合成法則進(jìn)行合成，而從所述視力的總惡化量定義該視力值而構(gòu)成的。
在此，所述第一項(xiàng)最好是包括表示光焦度誤差(也叫做場(chǎng)曲或平均度數(shù)誤差)的參數(shù)和表示像散或殘留像散參數(shù)的結(jié)構(gòu)。
理想的是，所述第一項(xiàng)在所述光學(xué)系統(tǒng)是由球面鏡片構(gòu)成時(shí)，其是包括表示光焦度誤差的參數(shù)和表示像散參數(shù)的結(jié)構(gòu)，在所述光學(xué)系統(tǒng)是由非球面鏡片構(gòu)成時(shí)，所述第一項(xiàng)是包括表示光焦度誤差的參數(shù)和表示殘留像散參數(shù)的結(jié)構(gòu)。
在此，所說的殘留像散，是指根據(jù)利斯廷氏定律眼球旋轉(zhuǎn)的眼球坐標(biāo)系中的像散與由所述光學(xué)系統(tǒng)而產(chǎn)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(shí)也影響視力。第二是視力在視網(wǎng)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(duì)視力沒有大影響的緣故。
這三個(gè)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(tǒng)。參照“池田光男視覺的心理物理學(xué)(森北出版，1975)”(以下叫做文獻(xiàn)5)，和“池田光男色彩光學(xué)基礎(chǔ)(朝倉(cāng)書店，1980)”(以下叫做文獻(xiàn)6)。
發(fā)明者銳意研究的結(jié)果是，首次發(fā)現(xiàn)通過光學(xué)系統(tǒng)看時(shí)的logMAR視力與該光學(xué)系統(tǒng)的放大率色差是大致直線的關(guān)系。下面進(jìn)行詳細(xì)說明。
色差有軸上色差和放大率色差。其中有軸上色差對(duì)視力沒有影響的報(bào)告。參照所述文獻(xiàn)1和“鵜飼一彥色差與眼鏡(眼鏡的科學(xué)，vol.2，23-49，1978)”(以下叫做文獻(xiàn)7)。
發(fā)明者對(duì)放大率色差與視力的關(guān)系進(jìn)行了研究。遺憾的是沒有在僅放大率色差對(duì)視力影響的條件下進(jìn)行的視力惡化的好的測(cè)定例。于是，進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)，根據(jù)從該實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，調(diào)查放大率色差與視力惡化的關(guān)系。把該實(shí)驗(yàn)的情況表示在圖1。實(shí)驗(yàn)的方法如下。
(a)請(qǐng)被試驗(yàn)者坐在檢驗(yàn)椅子上，在與其相隔5[m]的位置上配置國(guó)際視力表1。使用自覺式云霧法測(cè)定被試驗(yàn)者的視力。把室內(nèi)的明亮度調(diào)節(jié)到500[lx]。
(b)具體的是，對(duì)被試驗(yàn)者7人的每個(gè)，分別首先測(cè)定左右的裸眼視力，再使用自覺式測(cè)定兩眼視力。
(c)然后，使用同樣的自覺式分別測(cè)定左右矯正視力，且測(cè)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(gòu)成的組，按阿貝數(shù)準(zhǔn)備4組。然后把這些棱鏡從度數(shù)強(qiáng)的開始順次配置在眼鏡鏡片3的前方來測(cè)定視力。棱鏡2的配置中使用試用眼鏡架。
該實(shí)驗(yàn)中使用的棱鏡的折射率和阿貝數(shù)表示在表1。


把7名被試驗(yàn)者(設(shè)定是№1～№7)的裸眼視力、矯正視力和實(shí)驗(yàn)的視力測(cè)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(hào)p的視力值，是其視力值的中間值。在此，使用兩眼進(jìn)行視力測(cè)定，是由于為了與使用眼鏡時(shí)設(shè)定為相同條件的緣故。而且通常兩眼都使用相同阿貝數(shù)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(biāo)平面上，把表2～表8的視力測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行圖示。其結(jié)果表示在圖2。
對(duì)圖2橫軸的值進(jìn)行說明。橫軸的值能從表1表示的阿貝數(shù)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(shù)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(shù)。
圖2中，放大率色差是使用d線測(cè)定的結(jié)果，但即使是使用e線，棱鏡值也是以與阿貝數(shù)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(duì)以后的論述沒有影響。
下面對(duì)圖2的縱軸進(jìn)行說明。對(duì)7名被試驗(yàn)者的每個(gè)矯正視力不同。于是把矯正視力(單位是小數(shù)視力)標(biāo)準(zhǔn)化成全部被試驗(yàn)者都是1.0。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)化，視力測(cè)定條件(例如視力表的亮度和測(cè)定距離的精度等)偏差的影響被大大降低。然后把該標(biāo)準(zhǔn)化值換算成logMAR視力。
使用[logMAR]單位表示視力的理由，是根據(jù)生理現(xiàn)象幾乎都能使用對(duì)數(shù)進(jìn)行表示的事實(shí)。即與小數(shù)視力和分?jǐn)?shù)視力相比，對(duì)數(shù)視力更忠實(shí)表示生理現(xiàn)象的緣故。從小數(shù)視力向logMAR視力的換算能使用下式。
logMAR＝log10(1/小數(shù)視力)從圖2的圖示了解到下面內(nèi)容。
(1)發(fā)現(xiàn)在№1～№7所有的被試驗(yàn)者中，其放大率色差與logMAR視力之間有直線的相關(guān)關(guān)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l(wèi)ogMAR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(guān)關(guān)系容易明白，在表示№2和№3被試驗(yàn)者視力惡化的圖示上付與了近似直線。
圖2所示標(biāo)準(zhǔn)化的logMAR視力和放大率色差的圖示，是發(fā)明者的首次嘗試。發(fā)明者從對(duì)該圖示的考察中發(fā)現(xiàn)，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(guān)關(guān)系每個(gè)人的差別大。從該事實(shí)考慮這正是該相關(guān)關(guān)系與裸眼視力有關(guān)系。遠(yuǎn)視的被試驗(yàn)者其矯正鏡片是正鏡片，與近視的被試驗(yàn)者相比其有更強(qiáng)的色差的影響。即遠(yuǎn)視的被試驗(yàn)者(№2和№6)與近視的被試驗(yàn)者(№3)相比，其有更強(qiáng)的色差的影響。其理由是，第一，由于是對(duì)帶遠(yuǎn)視眼鏡、近視眼鏡這兩者進(jìn)行測(cè)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(yuǎn)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(yàn)者的數(shù)量少的課題。
(3)由于小視野第三色盲現(xiàn)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(xiàn)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(fā)生logMAR視力的直線惡化。發(fā)明者通過該實(shí)驗(yàn)首次發(fā)現(xiàn)，即使看不到顏色，logMAR視力與放大率色差的比例關(guān)系也持續(xù)到該放大率色差成為零。
通過以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(cè)定來制作視力函數(shù)，而是若能根據(jù)眼球模型的計(jì)算來制作視力函數(shù)就方便了。但現(xiàn)時(shí)刻是，任何模型對(duì)眼球光學(xué)的成像特性評(píng)價(jià)都是不恰當(dāng)?shù)?，通常認(rèn)為能定量求得色散的恰當(dāng)?shù)哪Ｐ椭两襁€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(xué)，30(30)407-413，2001”(以下叫做文獻(xiàn)8))。而且用于包括視網(wǎng)膜處理和腦內(nèi)處理的視力計(jì)算的整個(gè)的視覺模型，從精度等的觀點(diǎn)看，其制作是困難的。因此，本發(fā)明采用根據(jù)實(shí)測(cè)的視覺數(shù)據(jù)來定義視力函數(shù)的方法。
以上判明了由放大率色差起因而視力產(chǎn)生惡化。下面對(duì)如何把這點(diǎn)與由放大率色差以外的像差引起的視力惡化進(jìn)行合成作說明。合成法則通過對(duì)所述文獻(xiàn)1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)再討論和把一部分?jǐn)?shù)據(jù)再調(diào)整和進(jìn)行新的補(bǔ)充，而能發(fā)現(xiàn)新的結(jié)論。
首先，說明所述文獻(xiàn)1公開的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。如圖3所示，在文獻(xiàn)1中，進(jìn)行了使用眼鏡并且側(cè)看時(shí)的MTF測(cè)定。作為眼鏡鏡片4使用了阿貝數(shù)各自不同的4種鏡片(№1～№4)。
所謂的MTF(Modulation Transfer Function調(diào)制傳遞函數(shù))就是把鏡片等光學(xué)系統(tǒng)具有何種光學(xué)性能使用空間頻率來進(jìn)行表示。MTF是把從物體(這時(shí)是莫爾圖形(條紋))到最終處理(這時(shí)是眼)的像質(zhì)進(jìn)行定量表現(xiàn)的恰當(dāng)方法。
文獻(xiàn)1所示的實(shí)驗(yàn)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(cè)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(cè)定MTF。
(2)視野是圓形，視角是4°。
(3)使用的鏡片的度數(shù)是-6.5[D]。
(4)從鏡片后方頂點(diǎn)到眼球旋轉(zhuǎn)中心的距離是25[mm]。
(5)被試驗(yàn)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(jìn)行MTF測(cè)定。
文獻(xiàn)1的實(shí)驗(yàn)結(jié)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(duì)視力有影響的像差(光焦度、像散)引起的視力惡化進(jìn)行合成條件下的唯一公知的數(shù)據(jù)。把該實(shí)驗(yàn)中使用的鏡片4的折射率和阿貝數(shù)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(shí)質(zhì)上是相同的。于是，通過實(shí)驗(yàn)求僅由阿貝數(shù)引起的視力惡化。視力測(cè)定結(jié)果表示在文獻(xiàn)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(shù)的倒數(shù)取在橫軸上的圖。
為了能把圖4的視力惡化數(shù)據(jù)與僅由放大率色差引起的視力惡化數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，把圖4的數(shù)據(jù)像圖2那樣變成視力與放大率色差的關(guān)系容易關(guān)聯(lián)上的相同形式而再次圖示、調(diào)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(cè)面的位置42處的截止頻率數(shù)據(jù)。然后把距離中心20[mm]的側(cè)面的位置42處的截止頻率數(shù)據(jù)向logMAR單位的視力惡化數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化以使№1～№4鏡片中心的截止頻率數(shù)據(jù)在logMAR視力下變?yōu)榱?。通過該標(biāo)準(zhǔn)化能把在該實(shí)驗(yàn)條件下的機(jī)械近視、指標(biāo)亮度、指標(biāo)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(shù)的倒數(shù)(1/νd)換算成放大率色差的單位，即棱鏡值/阿貝數(shù)。但距離中心20[mm]的側(cè)面的位置42處的鏡片開口部的棱鏡數(shù)據(jù)在文獻(xiàn)1中沒有記載。而且要通過計(jì)算棱鏡數(shù)據(jù)來求，則需要該實(shí)驗(yàn)中使用的眼鏡鏡片4的形狀數(shù)據(jù)，但該形狀數(shù)據(jù)在文獻(xiàn)1中沒有記載。
于是推定該實(shí)驗(yàn)中使用的眼鏡鏡片4的距離中心20[mm]的側(cè)面的位置42處的棱鏡值。為此假定以下的事項(xiàng)。
(1)首先，進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)的當(dāng)時(shí)的眼鏡鏡片是球面鏡片。
(2)該實(shí)驗(yàn)中所用的眼鏡鏡片的形狀，即使設(shè)定與當(dāng)時(shí)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(cè)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(shí)質(zhì)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(jù)從鏡片中心離開位置處的棱鏡值，與鏡片中心的度數(shù)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(shù)，眼鏡鏡片№1～№4以中心度數(shù)大致0.01[D]的誤差并不是本質(zhì)的差。
于是推定鏡片形狀數(shù)據(jù)，表示在表10。


使用該表10的數(shù)據(jù)，距離鏡片中心20[mm]的側(cè)面的位置處的棱鏡值(棱鏡屈光度)能如表11那樣計(jì)算。


把該棱鏡屈光度用№1～№4各鏡片的阿貝數(shù)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(shù)的倒數(shù)換算成放大率色差的通常單位，即棱鏡值/阿貝數(shù)。以上這樣求出橫軸的值。
在此，把如上所述再計(jì)算圖4的數(shù)據(jù)所得到的數(shù)據(jù)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(cè)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(shù)據(jù)。
文獻(xiàn)1如圖4所示，把截止頻率取在縱軸上，把阿貝數(shù)的倒數(shù)取在橫軸上來推定不存在色差時(shí)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(jié)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(jié)論。
對(duì)該上述的結(jié)論，使用下面的方法發(fā)現(xiàn)把色差與其以外的色差進(jìn)行分離的方法。眼鏡鏡片色差以外的軸外像差對(duì)視力影響能通過下面所述的方法進(jìn)行計(jì)算。
首先，重新通過使用實(shí)測(cè)的視力數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)測(cè)值與色差以外的鏡片像差聯(lián)系起來的基礎(chǔ)文獻(xiàn)，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(xiàn)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?jīng)]關(guān)系的光焦度誤差和像散。
文獻(xiàn)9的圖表示了要求常使用眼鏡的被試驗(yàn)者把眼鏡摘下來而進(jìn)行視力測(cè)定的結(jié)果。引用該圖表示在圖5。這是把球面度數(shù)取在橫軸上，把散光度數(shù)取在縱軸上，以分?jǐn)?shù)視力的單位表示視力測(cè)定值的圖。由于是把眼鏡摘下來，所以當(dāng)然不能很好看到產(chǎn)生的視力惡化。而且由于是不使用眼鏡狀態(tài)下的視力測(cè)定，所以眼球的軸上色差在所述文獻(xiàn)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(shù)據(jù)。
使用該數(shù)據(jù)，計(jì)算在去除色差條件下的視力惡化。這時(shí)，設(shè)定被試驗(yàn)者把眼鏡摘下來狀態(tài)的視力惡化，與被試驗(yàn)者在使用眼鏡的狀態(tài)下再通過具有與眼鏡鏡片的球面度數(shù)和與散光度數(shù)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(shù)據(jù)的值保持原值不變化，把橫軸的球面度數(shù)和縱軸的散光度數(shù)的符號(hào)分別反過來時(shí)，則該數(shù)據(jù)就表示正視眼的被試驗(yàn)者在使用相反球面度數(shù)和散光度數(shù)的眼鏡時(shí)的視力惡化。
在此，先敘述一下視力惡化與眼球運(yùn)動(dòng)(利斯廷氏定律)的關(guān)系。所謂的利斯廷氏定律是說眼球在向遠(yuǎn)方前方看時(shí)(第一眼位)，包括眼球旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的其眼位在垂直面(利斯廷面)內(nèi)具有眼球運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸。
在所述文獻(xiàn)1的放大率色差測(cè)定中，鏡片的球面度數(shù)是-6.50[D]，且一般是假定有散光度數(shù)。在有散光度數(shù)時(shí)，知道考慮利斯廷氏定律的設(shè)計(jì)系統(tǒng)(參照特開昭57-10112號(hào)公報(bào)等)。
但該公報(bào)中，僅進(jìn)行了從光學(xué)計(jì)算導(dǎo)出的像差評(píng)價(jià)，與視力的關(guān)系沒有敘述。以下就根據(jù)該上述公報(bào)簡(jiǎn)單說明利斯廷氏定律。
根據(jù)利斯廷氏定律，在使用散光眼鏡時(shí)，眼球沿眼鏡主經(jīng)線從第一眼位根據(jù)該利斯廷氏定律旋轉(zhuǎn)時(shí)，眼鏡主經(jīng)線與根據(jù)利斯廷氏定律而旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系的軸是相互平行的，其夾角是零。
但在向與眼鏡主經(jīng)線不同的方向變化時(shí)，眼鏡主經(jīng)線與根據(jù)利斯廷氏定律而旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)軸的夾角不是零。這時(shí)就發(fā)生如上述公報(bào)那樣的角偏差。
通過考慮該坐標(biāo)系的角偏差，就能計(jì)算正確的光焦度誤差和像散。典型的是，即使是具有與基準(zhǔn)像散(鏡片中心的散光量和散光軸)的絕對(duì)值相同值的絕對(duì)值的像散，也由于該像散具有矢量值那樣的方向性而新產(chǎn)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(biāo)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(shù)、散光度數(shù)的關(guān)系。通過把球面度數(shù)、散光度數(shù)看作是像差量，在殘留像散和散光度數(shù)是正時(shí)，有下式的關(guān)系。即使在殘留像散和散光度數(shù)是負(fù)的情況下，也定義上的事情，沒有物理上的不同。
球面度數(shù)＝光焦度誤差-殘留像散/2(1)
散光度數(shù)＝殘留像散 (2)下面看圖5，了解到橫軸(球面度數(shù))的值對(duì)原點(diǎn)并不對(duì)稱。而且縱軸(散光度數(shù))的值也是生理特有的非線形數(shù)據(jù)。例如看橫軸值的絕對(duì)值相同但符合不同的視力值時(shí)，則了解到其不具有簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系。即視力值對(duì)光學(xué)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(fā)明首先根據(jù)圖5的數(shù)據(jù)求出插補(bǔ)函數(shù)V。具體就是，把橫軸值(球面度數(shù))、縱軸值(散光度數(shù))分別以0.1～1屈光度刻出，把視力值進(jìn)行離散圖示。然后把該平面坐標(biāo)上的視力值通過使用公知的插補(bǔ)法進(jìn)行插補(bǔ)，把球面度數(shù)和散光度數(shù)作為參數(shù)來求出包括的插補(bǔ)函數(shù)V。插補(bǔ)函數(shù)V由下式表示。
第一插補(bǔ)函數(shù)V＝V(球面度數(shù)，散光度數(shù)) (3)根據(jù)該(3)式，作為參數(shù)的球面度數(shù)和散光度數(shù)即使是連續(xù)值，也能計(jì)算出插補(bǔ)函數(shù)V的值。該插補(bǔ)函數(shù)V的值就是分?jǐn)?shù)視力(＝小數(shù)視力)。
在該(3)式的球面度數(shù)、散光度數(shù)中若分別代入(1)、(2)式，則能得到下面的(4)式。
第二插補(bǔ)函數(shù)V＝V(光焦度誤差，殘留像散) (4)根據(jù)該(4)式，通過光學(xué)計(jì)算求出的光焦度誤差和殘留像散和插補(bǔ)函數(shù)的值是有關(guān)系的。該插補(bǔ)函數(shù)V的值就是分?jǐn)?shù)視力(＝小數(shù)視力)。
也能把該(4)式的第二插補(bǔ)函數(shù)V原樣地作為分?jǐn)?shù)視力(小數(shù)視力)單位的視力函數(shù)使用。但由于其非線形性強(qiáng)，且沒有物理上的意義，所以難于說其是最佳化計(jì)算中最好的狀態(tài)。于是最好如下面的(5)式那樣，把(4)式的單位換算成現(xiàn)在一般采用的logMAR。
第一視力函數(shù)[logMAR]＝log10(1/V(光焦度誤差，殘留像散)) (5)通過以上的處理，就導(dǎo)出考慮了從生理的光學(xué)性能看的非線形性質(zhì)的視力函數(shù)(參照本件發(fā)明者的國(guó)際專利申請(qǐng)PCT/JP02/04244，P11～P22，圖1～圖12)。當(dāng)然，生理的視力隨年齡、測(cè)量環(huán)境等而有大的變化。實(shí)際上，上述的基本方法中最佳化計(jì)算的計(jì)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(shù)＝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(shù)，其最好是0.4751。K是0.2≤K＜1范圍的系數(shù)。
使用該(6)式，以表10表示的條件來計(jì)算距離鏡片中心20[mm]的側(cè)面位置處的光焦度誤差、殘留像散和視力。這樣就計(jì)算了沒有色差影響時(shí)的視力。把得到的數(shù)據(jù)表示在表13。


圖6是本發(fā)明者重新把根據(jù)表12、13的數(shù)據(jù)(以下叫做“合成數(shù)據(jù)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(xiàn)1導(dǎo)出的表12的數(shù)據(jù)(放大率色差)，導(dǎo)出如在圖2的考察中所述那樣的直線關(guān)系。而且在橫軸的放大率色差成為零時(shí)的切片視力應(yīng)如表13表示的那樣成為0.127。即該數(shù)值是根據(jù)7251人的測(cè)定數(shù)據(jù)的結(jié)果而采用的。
因此，即使說是使用了近似式的視力函數(shù)(6)式，其也是對(duì)其他數(shù)據(jù)有壓倒可靠度高的數(shù)據(jù)。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(jìn)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(shù)據(jù)中把№3被試驗(yàn)者數(shù)據(jù)(折射率1.7000、阿貝數(shù)48.1)的近似直線進(jìn)行了大致平行移動(dòng)。即圖6中放大率色差和其以外的像差這兩者對(duì)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(duì)視力影響的條件下所求得的№3被試驗(yàn)者數(shù)據(jù)的近似直線，向上方移動(dòng)了僅由放大率色差以外的像差對(duì)視力影響時(shí)的視力即切片視力這部分。
發(fā)明者根據(jù)該事實(shí)首次發(fā)現(xiàn)，在以[logMAR]單位表示視力時(shí)，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(yàn)證該上述結(jié)論，把距離文獻(xiàn)1Fig11中心10[mm]側(cè)面位置處的截止頻率數(shù)據(jù)以與計(jì)算表12數(shù)據(jù)同樣的方法進(jìn)行變形而采用，即進(jìn)行l(wèi)ogMAR、放大率色差、視力數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、沒有色差情況下的視力計(jì)算。該數(shù)據(jù)表示從Fig11所示的№14的數(shù)據(jù)計(jì)算出的數(shù)據(jù)。
首先使用表10的形狀數(shù)據(jù)計(jì)算出距離中心10[mm]的截止頻率數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)表示在表14。


把使用該數(shù)據(jù)并且把文獻(xiàn)1的Fig11標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(shù)據(jù)(以下叫做“合成數(shù)據(jù)2”)與圖2的數(shù)據(jù)同時(shí)表示時(shí)，則成為圖7。圖7中也表示了合成數(shù)據(jù)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(qū)域成比例。根據(jù)以上的數(shù)據(jù)能驗(yàn)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(fā)現(xiàn)使用數(shù)式表現(xiàn)時(shí)，就是在(6)式中加上放大率色差的項(xiàng)，成為下面的(7)式。
第三視力函數(shù)＝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(shù)，其最好是0.4751。β是對(duì)每個(gè)個(gè)人變化的0.2≤β≤1.2范圍的系數(shù)，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(cè)定數(shù)據(jù)數(shù)而變化。K是0.2≤K＜1范圍的系數(shù)，其最好是0.2≤K＜0.6。
在此，作為有關(guān)放大率色差的光學(xué)值，定義殘留棱鏡。所謂殘留棱鏡就是依據(jù)利斯廷氏定律從坐標(biāo)系測(cè)的具有棱鏡方向的量。在(7)式中使用該絕對(duì)值。(7)式中的放大率色差是把殘留棱鏡的絕對(duì)值使用阿貝數(shù)除的值。
上述(7)式的視力函數(shù)，由于考慮了利斯廷氏定律，所以在散光鏡片等的設(shè)計(jì)或評(píng)價(jià)中使用，就能更忠實(shí)表現(xiàn)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(jīng)線上所述殘留像散的值與像散是等價(jià)的，所以在該球面鏡片的設(shè)計(jì)或評(píng)價(jià)中不一定需要考慮利斯廷氏定律。于是，相對(duì)球面鏡片，下面(8)式的視力函數(shù)也能適用。
第四視力函數(shù)＝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(shù)，其最好是0.4751。β是對(duì)每個(gè)個(gè)人變化的0.2≤β≤1.2范圍的系數(shù)，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(cè)定數(shù)據(jù)數(shù)而變化。K是0.2≤K＜1范圍的系數(shù)，其最好是0.2≤K＜0.6。
如前所述，一般的設(shè)計(jì)方法是在光學(xué)系統(tǒng)像差修正的過程中，把由幾個(gè)像差和鏡片形狀等的評(píng)價(jià)函數(shù)構(gòu)成的特征函數(shù)，使用公知的最佳化計(jì)算進(jìn)行最小計(jì)算(例如參照特公平2-38930號(hào)公報(bào))。
首先，作為構(gòu)成特征函數(shù)的要素能組成各種評(píng)價(jià)指標(biāo)。例如雖然與視力值沒有直接關(guān)系，但對(duì)眼鏡來說作為應(yīng)矯正的像差有畸變。眾所周知的是畸變作為在使用初期產(chǎn)生搖晃和歪曲的原因。
現(xiàn)有，眼鏡的畸變是作為視角倍率M表現(xiàn)的(參照“三宅和夫再述角倍率，光學(xué)第19卷第10號(hào)”(以下叫做文獻(xiàn)10))。把中心的視角倍率作為M0式表現(xiàn)。
M0＝lim射出角→0(tan(射出角)/tan(射入角)) (9)在此，M0利用近軸光學(xué)計(jì)算能容易計(jì)算。進(jìn)行簡(jiǎn)單的M0的說明。在射出光線通過眼球射入瞳孔中心時(shí)，M0通常被叫做眼鏡倍率。但在射出光線通過眼球旋轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)，則按照文獻(xiàn)10的三宅所述，把它叫做旋轉(zhuǎn)視角倍率更恰當(dāng)。
把周邊的視角倍率設(shè)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(xiàn)有導(dǎo)出的關(guān)系式。通常，射出光線通過眼球旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，DIST被叫做眼鏡動(dòng)的畸變。
在此，從考慮眼球運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)方法來討論(11)式。與對(duì)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(chǎn)生殘留DIST。
即現(xiàn)有的M0和M，其背景作為前提是作為在同一方向時(shí)計(jì)算DIST。如果例如同一方向的M0和M是相同量，則通過(11)式計(jì)算為DIST＝0。由于把眼球運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的所述角偏差放入到計(jì)算中，所以進(jìn)行M0和M都是矢量的自然的擴(kuò)張定義。
這樣，在鏡片是散光鏡片等時(shí)，M0就成為在鏡片度數(shù)基準(zhǔn)點(diǎn)(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(jì)算中的鏡片評(píng)價(jià)點(diǎn)，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(nèi)積的正負(fù)符號(hào)，則考慮了利斯廷氏定律的本發(fā)明擴(kuò)張的眼鏡畸變的定義就成為下面的(12)、(13)式。而且圖示其關(guān)系的是圖8。
殘留視角倍率＝視角倍率M-視角倍率M0(12)擴(kuò)張DIST＝Sign×100×(|殘留視角倍率|/|視角倍率M0|)(13)本發(fā)明的鏡片設(shè)計(jì)是在鏡片中通過光線，使用光線追跡法進(jìn)行計(jì)算，對(duì)鏡片的各評(píng)價(jià)點(diǎn)計(jì)算(7)、(13)式。
所說的評(píng)價(jià)點(diǎn)，是為了評(píng)價(jià)眼鏡鏡片的光學(xué)系統(tǒng)而在該眼鏡鏡片上設(shè)定的多個(gè)假想的點(diǎn)。評(píng)價(jià)點(diǎn)在是軸對(duì)稱鏡片時(shí)能設(shè)定5～10點(diǎn)左右，在是非軸對(duì)稱的鏡片時(shí)能設(shè)定15～10000點(diǎn)左右。
(7)式情況，則根據(jù)評(píng)價(jià)的物體距離成為不同的值。采用哪種距離則根據(jù)鏡片的情況和設(shè)計(jì)者考慮而定。例如嚴(yán)格地說，在下面的(14)式中雖不是遠(yuǎn)方的視力實(shí)測(cè)值，但對(duì)光焦度誤差、殘留像散的舉動(dòng)是與(7)式的遠(yuǎn)方視力同樣地進(jìn)行假定計(jì)算。
眼鏡的動(dòng)的畸變?cè)诶碚撋吓c距離沒關(guān)系，但視力與畸變?nèi)绾芜M(jìn)行分配，則沒有明確的判斷資料，而是由設(shè)計(jì)者考慮。如上所述，本發(fā)明的一般的評(píng)價(jià)函數(shù)的組合函數(shù)，即單一評(píng)價(jià)尺度的特征函數(shù)是下面的(14)式。
其中，m是表示設(shè)定的評(píng)價(jià)點(diǎn)個(gè)數(shù)的自然數(shù)，n是在各評(píng)價(jià)點(diǎn)分配的自然數(shù)，所謂遠(yuǎn)方的視力是看該評(píng)價(jià)點(diǎn)上視力函數(shù)的遠(yuǎn)方區(qū)域時(shí)的值，所謂近處的視力是看該評(píng)價(jià)點(diǎn)上視力函數(shù)的近處區(qū)域時(shí)的值。在該(14)式中使用的視力函數(shù)是包括色差的(7)式的函數(shù)。
而且a、b、c分別是表示(14)式中各項(xiàng)加權(quán)分配的規(guī)定系數(shù)，u、v、w分別是表示各評(píng)價(jià)點(diǎn)上的加權(quán)分配系數(shù)。加權(quán)也包括零的概念。但在此，作為加權(quán)不采用零。
在此，所說的遠(yuǎn)方區(qū)域例如能定義成從基準(zhǔn)點(diǎn)到10[m]乃至無限遠(yuǎn)的范圍。把該范圍以屈光度單位表示時(shí)，則成為0[D]到0.1[D]。所說的近處區(qū)域，例如能定義成從基準(zhǔn)點(diǎn)到30[cm]乃至33[cm]的范圍。把該范圍以屈光度單位表示時(shí)，則大致成為3[D]到3.33[D]。把基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)定在何處雖然沒有統(tǒng)一的基準(zhǔn)，但通常是設(shè)定在眼球的旋轉(zhuǎn)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(shí)，能對(duì)視力進(jìn)行更忠實(shí)的評(píng)價(jià)或設(shè)計(jì)。
所述(14)式對(duì)球面鏡片也能適用。但在球面鏡片的主經(jīng)線上所述殘留像散的值與像散是等價(jià)的，而且殘留DIST與DIST(畸變)是等價(jià)的，所以在該球面鏡片的設(shè)計(jì)或評(píng)價(jià)中不一定需要考慮利斯廷氏定律。于是，對(duì)球面鏡片來說能適用下面(15)式的特征函數(shù)。
其中，m是表示設(shè)定的評(píng)價(jià)點(diǎn)個(gè)數(shù)的自然數(shù)，n是在各評(píng)價(jià)點(diǎn)分配的自然數(shù)，所謂遠(yuǎn)方的視力是看該評(píng)價(jià)點(diǎn)上所述視力函數(shù)的所述遠(yuǎn)方區(qū)域時(shí)的值，所謂近處的視力是看該評(píng)價(jià)點(diǎn)上所述視力函數(shù)的所述近處區(qū)域時(shí)的值，DIST是該評(píng)價(jià)點(diǎn)上畸變的值，a、b、c分別是表示(15)式中各項(xiàng)加權(quán)分配的規(guī)定系數(shù)，u、v、w分別是表示各評(píng)價(jià)點(diǎn)上的加權(quán)分配系數(shù)。
為了設(shè)計(jì)好的鏡片，要進(jìn)行鏡片的性質(zhì)、審美上、經(jīng)濟(jì)上、光學(xué)上等的考慮，根據(jù)設(shè)計(jì)者的考慮決定進(jìn)行加權(quán)分配。而且還有時(shí)要在特征函數(shù)上加上鏡片形狀等與視力沒有直接關(guān)系的項(xiàng)。在這時(shí)，所述式是主因子的情況也是本發(fā)明的范圍。
在特征函數(shù)中把色差以陽性表示(直接表現(xiàn))時(shí)，還有下面的式子。
特征函數(shù)＝ (16)式的視力函數(shù)是不包括色差的(6)式。a、b、c是各評(píng)價(jià)函數(shù)的加權(quán)分配。u、v、w、s是各評(píng)價(jià)點(diǎn)的加權(quán)分配。n是鏡片的評(píng)價(jià)點(diǎn)。(16)式中a、b的比是(7)式α、β的比。
該(16)式的特征函數(shù)，實(shí)質(zhì)上與(14)式也是等價(jià)的。代替(16)式中的殘留DIST而采用DIST的特征函數(shù)實(shí)質(zhì)上與(15)式是等價(jià)的。
從設(shè)計(jì)自由度的觀點(diǎn)來考察特征函數(shù)。在把眼鏡鏡片的度數(shù)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(shè)計(jì)時(shí)，特征函數(shù)通過把第一項(xiàng)或第二項(xiàng)進(jìn)行兩個(gè)面的變形合成就能使其滿足。即對(duì)一定的物體距離能把視力函數(shù)的結(jié)構(gòu)要素，即光焦度誤差、殘留像散都變成零。
但對(duì)鏡片的一個(gè)面，即前面有審美上、經(jīng)濟(jì)上的軸對(duì)稱限制條件時(shí)，在整個(gè)眼鏡鏡片(兩面)上就不能對(duì)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(shù)的面結(jié)構(gòu)中，對(duì)其他的評(píng)價(jià)函數(shù)沒有影響，所以變成零是困難的。
因此，系數(shù)、加權(quán)就是設(shè)計(jì)者的考慮。根據(jù)設(shè)計(jì)自由度的觀點(diǎn)，前面若被固定成球面等，則設(shè)計(jì)者的自由度就被限制，控制特征函數(shù)中第三項(xiàng)，即殘留DIST的空間變少。若進(jìn)一步說明這點(diǎn)，則是，由設(shè)計(jì)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(shù)即特征函數(shù)就能自由控制，但對(duì)面若有球面等設(shè)計(jì)限制，則對(duì)所述特征函數(shù)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(jìn)行的測(cè)定實(shí)驗(yàn)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(cè)而進(jìn)行的測(cè)定實(shí)驗(yàn)的模式圖；圖4是引用所述文獻(xiàn)1的Fig10進(jìn)行表示的圖；圖5是引用所述文獻(xiàn)9的視力測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)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(rèn)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(shù)的關(guān)系按阿貝數(shù)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(shù)與度數(shù)的關(guān)系的圖；圖12是把視角60°的logMAR視力按阿貝數(shù)表示的圖。
符號(hào)說明1國(guó)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(cè)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(zhuǎn)點(diǎn)(眼球旋轉(zhuǎn)中心)、14后方頂點(diǎn)、15后平面、θ明視視角、R明視徑、VR從后方頂點(diǎn)到眼球旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的距離。
具體實(shí)施例方式
下面說明本發(fā)明鏡片評(píng)價(jià)方法的實(shí)施例。
本發(fā)明是使用計(jì)算機(jī)的使用公知的一般的光線跟蹤法的鏡片設(shè)計(jì)方法，詳細(xì)的設(shè)計(jì)方法說明在現(xiàn)有技術(shù)中有記載，因此省略。但光學(xué)性能計(jì)算及其計(jì)算結(jié)果的表示程序中，包括有關(guān)于后述的明視角、明視徑的計(jì)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(shù)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(qū)域。明視域例如也被叫做明了區(qū)域和標(biāo)準(zhǔn)視域。
具體說就是，明視域是根據(jù)(7)式的視力函數(shù)值，即logMAR視力的值來定義的。詳細(xì)說就是，把logMAR視力的值是零時(shí)作為最能明了看到的時(shí)候，最好把零～0.1到0.2的范圍區(qū)域作為明視域來定義。若把該范圍以小數(shù)視力表示，則成為1～約0.6到0.8。該范圍作為常識(shí)視力值是能進(jìn)行評(píng)價(jià)的理想基準(zhǔn)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(shè)定。
以下本實(shí)施例就把logMAR視力是0.1以內(nèi)的區(qū)域定義為明視域。
然后，假定具有與從眼球的旋轉(zhuǎn)中心(眼球旋轉(zhuǎn)點(diǎn))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(duì)稱的球部分，根據(jù)該球部分來求明視視角。
(詳細(xì)情況參照特愿2002-211641號(hào))
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(duì)稱球部分12來計(jì)算立體角(球面角度)。球部分12以眼球旋轉(zhuǎn)點(diǎn)13作為頂點(diǎn)而在眼鏡鏡片10側(cè)具有球面部分。
計(jì)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(shí)，則是容易明白的表現(xiàn)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(shí)得到的頂角θ。明視視角這詞是發(fā)明者給起的名，例如也可以換言叫做平均視角或等價(jià)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(shù)與立體角的比例關(guān)系有偏差的緣故。但下面的(15)式，相對(duì)具有在通常的眼鏡業(yè)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(shí)質(zhì)上不受所述比例關(guān)系的影響，能沒問題地適用。
其中，L是從眼球旋轉(zhuǎn)點(diǎn)12把多根光線以等角度間隔向眼鏡鏡片2射入時(shí)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(shù)。
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(duì)大小的值。該明視視角的值能作為眼鏡鏡片10的光學(xué)性能值而恰當(dāng)?shù)厥褂谩?br> 然后在圖9中，計(jì)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(diǎn)14的平面15投影得到的圓直徑R相當(dāng)?shù)拿饕晱絉的值。該明視徑R能根據(jù)明視視角(等價(jià)視角)θ和從后方頂點(diǎn)14到眼球旋轉(zhuǎn)點(diǎn)13的距離VR的值，使用下面的式(18)進(jìn)行近似計(jì)算。明視徑這詞是發(fā)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(duì)大小的值。這些值分別能以角度的單位、長(zhǎng)度的單位進(jìn)行表示，所以即使是沒有關(guān)于鏡片專門知識(shí)的人，也容易理解。
以上說明了明視徑的計(jì)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(jì)算明視徑時(shí)，與散光鏡片比較，其進(jìn)行考慮眼球運(yùn)動(dòng)(利斯廷氏定律)的計(jì)算。使用(7)式的α是2.986，把β作為0.62進(jìn)行計(jì)算。從鏡片后方頂點(diǎn)到眼球旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的距離VR使用下面的式子計(jì)算。
VR(mm)＝27.0-(平均度數(shù)/6) (19)把對(duì)應(yīng)于表18各度數(shù)的明視徑的值，在沒有色差的情況下、阿貝數(shù)是40、60的情況下分別計(jì)算出。計(jì)算的結(jié)果表示在表19。而且表18、19的度數(shù)表示都是C是負(fù)表示的。



把表19的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖示表示在圖10。圖10把鏡片的球面度數(shù)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(shù)全都具有表12鏡片數(shù)據(jù)的同一形狀，在沒有色差的情況下和阿貝數(shù)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(shí)的明視徑、阿貝數(shù)60情況下的明視徑、阿貝數(shù)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(shí)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(shí)明視徑的折線到表示阿貝數(shù)60情況下的明視徑的折線、或到表示阿貝數(shù)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(jù)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(shù)與明視徑的關(guān)系。本實(shí)施例主要能適用于在開發(fā)鏡片原料時(shí)由阿貝數(shù)變化引起的光學(xué)性能計(jì)算。
本實(shí)施例能回答在開發(fā)眼鏡鏡片原料時(shí)，阿貝數(shù)需要何種程度的疑問。本實(shí)施例適用的鏡片的各數(shù)據(jù)表示在表20。其他計(jì)算條件與實(shí)施例1相同。
計(jì)算方法是使阿貝數(shù)從小的值逐漸變大，在視角30°中，成為(眼球旋轉(zhuǎn)角15°)明視域時(shí)以停止計(jì)算的方法進(jìn)行該計(jì)算方法。在此，明視域被定義成logMAR視力是0.1以下的區(qū)域。計(jì)算結(jié)果表示在表21和圖11。




圖11把度數(shù)取在橫軸上，把用于在視角30°(眼球旋轉(zhuǎn)角15°)明視域內(nèi)具有的必要的阿貝數(shù)取在縱軸上。如圖11所示，必要的阿貝數(shù)能定量提示所依賴的鏡片度數(shù)。
例如從圖11知道，阿貝數(shù)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(zhuǎn)角15°)是準(zhǔn)明視域所必要的阿貝數(shù)。在此，準(zhǔn)明視域被定義為是logMAR視力是0.2以內(nèi)的區(qū)域。
以上判明了在何種程度的視角需要何種程度的阿貝數(shù)。因此，可以說(7)式是眼鏡鏡片在設(shè)計(jì)上、在原料的開發(fā)上重要的判斷基準(zhǔn)。
過去很多的文獻(xiàn)以眼球旋轉(zhuǎn)角30°設(shè)計(jì)了減少像差的眼鏡鏡片。或以眼球旋轉(zhuǎn)角30°作為像差修正的目標(biāo)。從視力的觀點(diǎn)來看，視角60°的性能評(píng)價(jià)是重要的。于是作為鏡片形狀數(shù)據(jù)，使用表20的鏡片各數(shù)據(jù)試計(jì)算出視角60°(眼球旋轉(zhuǎn)角30°)的logMAR視力。把計(jì)算結(jié)果表示在表22和圖12。


從圖12清楚地了解到，在沒有色差時(shí)提示的度數(shù)范圍是大致準(zhǔn)明視域。在此，準(zhǔn)明視域被定義為是logMAR視力是小于或等于0.2的區(qū)域。
而且了解到在阿貝數(shù)60、度數(shù)負(fù)的范圍是大致準(zhǔn)明視域。
表16中的光焦度誤差、像散的數(shù)據(jù)是使用表14的鏡片形狀數(shù)據(jù)計(jì)算的視角60°(眼球旋轉(zhuǎn)角30°)的光焦度誤差、像散。從該數(shù)據(jù)判明的是，光焦度誤差在提示的度數(shù)范圍大致在度數(shù)制作最小單位0.25[D]以下，且像散在等于或大于+6[D]時(shí)盡管是若干大，但滿足眼鏡鏡片設(shè)計(jì)規(guī)范中常使用的像散0.5[D]。
即提示的度數(shù)范圍(±8[D]以內(nèi))，即使在現(xiàn)有進(jìn)行設(shè)計(jì)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(shí)的視力函數(shù)中，到底哪個(gè)度數(shù)部分的設(shè)計(jì)需要修正，都不明確。
但根據(jù)本實(shí)施例，通過使用包括該色差的視力函數(shù)，眼鏡鏡片的性能就清楚了，眼鏡鏡片的性能修正設(shè)計(jì)變得非常容易。
根據(jù)眼鏡鏡片的性能修正觀點(diǎn)判明，即，視角雖然是50°但是準(zhǔn)明視域是適當(dāng)?shù)摹?br> 本實(shí)施例使用了明視徑的表現(xiàn)，但除此之外也可以把根據(jù)相對(duì)鏡片面的明視域的百分比率的評(píng)價(jià)或明視域直接進(jìn)行表示評(píng)價(jià)。
而且也可以把視力函數(shù)在所述現(xiàn)有技術(shù)的“Measurment of visualacuitya critical review，A M A Arch Ophthal”(45(6)704-725，1951)和特公昭42-9416號(hào)公報(bào)中所公開的(或改良的)中，加上色差進(jìn)行改良。這時(shí)例如能導(dǎo)出下面的視力函數(shù)。
視力函數(shù)＝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(shù)，sphere error和cyl error在把切向誤差設(shè)定是T，把徑向誤差設(shè)定是S時(shí)，分別以下面的(d)、(e)式來表示。
sphere error＝min(|T|，|S|) (d)cyl error＝||T|-|S|| (e)產(chǎn)業(yè)上的利用可能性根據(jù)本發(fā)明，能在考慮進(jìn)該光學(xué)系統(tǒng)的放大率色差而恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行關(guān)于視力的光學(xué)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。根據(jù)本發(fā)明能一邊考慮光學(xué)系統(tǒng)的放大率色差一邊恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)該光學(xué)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，其是通過光學(xué)系統(tǒng)看時(shí)的視力與該光學(xué)系統(tǒng)放大率色差的相關(guān)關(guān)系，在使用對(duì)數(shù)視力表示所述視力時(shí)，根據(jù)該對(duì)數(shù)視力成為與所述放大率色差大致成比例惡化的比例關(guān)系的相關(guān)關(guān)系，或者根據(jù)與該相關(guān)關(guān)系實(shí)質(zhì)上是等價(jià)的所述視力與關(guān)于所述放大率色差的光學(xué)值的相關(guān)關(guān)系，具有評(píng)價(jià)所述光學(xué)系統(tǒng)性能的光學(xué)性能評(píng)價(jià)工序。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述比例關(guān)系即使在由小視野第三色盲現(xiàn)象產(chǎn)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(duì)數(shù)視力惡化的關(guān)系。
3.一種光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，把通過光學(xué)系統(tǒng)看時(shí)視力由該光學(xué)系統(tǒng)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(shí)的兩者的合成法則，在把所述視力由對(duì)數(shù)視力表示時(shí)，根據(jù)該對(duì)數(shù)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(píng)價(jià)所述光學(xué)系統(tǒng)性能的光學(xué)性能評(píng)價(jià)工序。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述光學(xué)性能評(píng)價(jià)工序中，通過把求出所述第一惡化量的第一項(xiàng)與求出所述第二惡化量的第二項(xiàng)根據(jù)所述合成法則進(jìn)行合成，使用從所述視力的總惡化量定義該視力值而構(gòu)成的視力函數(shù)評(píng)價(jià)所述光學(xué)系統(tǒng)的性能。
5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述光學(xué)性能評(píng)價(jià)工序中，是以對(duì)數(shù)視力表示所述視力時(shí)的所述視力函數(shù)，使用包括求出所述第一惡化量的第一項(xiàng)與求出所述第二惡化量的第二項(xiàng)的和構(gòu)成的視力函數(shù)評(píng)價(jià)所述光學(xué)系統(tǒng)的性能。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述第二項(xiàng)包括表示所述放大率色差值的參數(shù)和規(guī)定的比例常數(shù)的積。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述第二項(xiàng)的定義域包括由小視野第三色盲現(xiàn)象產(chǎn)生的所述放大率色差的范圍。
8.如權(quán)利要求5到7任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述第一項(xiàng)其結(jié)構(gòu)包括，通過所述光學(xué)系統(tǒng)向規(guī)定方向的遠(yuǎn)方區(qū)域看時(shí)，和在其方向上向比所述遠(yuǎn)方區(qū)域近的眼球側(cè)的近處區(qū)域看時(shí)，不同值的參數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述第一項(xiàng)包括表示光焦度誤差的參數(shù)和表示像散或殘留像散的參數(shù)。
10.如權(quán)利要求5到9任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述視力函數(shù)由下面的(a)式表示，視力函數(shù)＝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(shù)，β是0.2≤β≤1.2范圍的系數(shù)，K是0.2≤K＜1范圍的系數(shù)。
11.如權(quán)利要求5到9任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述視力函數(shù)由下面的(b)式表示，視力函數(shù)＝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(shù)，β是0.2≤β≤1.2范圍的系數(shù)，K是0.2≤K＜1范圍的系數(shù)。
12.如權(quán)利要求5到8任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述視力函數(shù)由下面的(c)式表示，視力函數(shù)＝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(shù)，sphere error和cyl error在把切向誤差設(shè)定是T，把徑向誤差設(shè)定是S時(shí)，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(quán)利要求1到12任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，其還具有在構(gòu)成所述光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)要素光線通過的面上，預(yù)先設(shè)定多個(gè)評(píng)價(jià)點(diǎn)的評(píng)價(jià)點(diǎn)設(shè)定工序，然后在所述光學(xué)性能評(píng)價(jià)工序中來評(píng)價(jià)在各個(gè)所述設(shè)定的評(píng)價(jià)點(diǎn)上的光學(xué)性能。
14.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，其還具有在構(gòu)成所述光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)要素光線通過的面上，預(yù)先設(shè)定多個(gè)評(píng)價(jià)點(diǎn)的評(píng)價(jià)點(diǎn)設(shè)定工序，然后在所述光學(xué)性能評(píng)價(jià)工序中通過以使用所述視力函數(shù)構(gòu)成的下式(f)式表示的特征函數(shù)，或與該特征函數(shù)實(shí)質(zhì)上等價(jià)的函數(shù)來評(píng)價(jià)所述光學(xué)系統(tǒng)性能，[數(shù)1] 其中，m是表示設(shè)定的評(píng)價(jià)點(diǎn)個(gè)數(shù)的自然數(shù)，n是在各評(píng)價(jià)點(diǎn)分配的自然數(shù)，所謂遠(yuǎn)方的視力是看該評(píng)價(jià)點(diǎn)上所述視力函數(shù)的所述遠(yuǎn)方區(qū)域時(shí)的值，所謂近處的視力是看該評(píng)價(jià)點(diǎn)上所述視力函數(shù)的所述近處區(qū)域時(shí)的值，DIST是該評(píng)價(jià)點(diǎn)上畸變的值，a、b、c分別是表示(f)式中各項(xiàng)加權(quán)分配的規(guī)定系數(shù)，u、v、w分別是表示各評(píng)價(jià)點(diǎn)上的加權(quán)分配系數(shù)。
15.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于，其還具有在構(gòu)成所述光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)要素光線通過的面上，預(yù)先設(shè)定多個(gè)評(píng)價(jià)點(diǎn)的評(píng)價(jià)點(diǎn)設(shè)定工序，然后在所述光學(xué)性能評(píng)價(jià)工序中通過以使用所述視力函數(shù)構(gòu)成的下式(g)式表示的特征函數(shù)，或與該特征函數(shù)實(shí)質(zhì)上等價(jià)的函數(shù)來評(píng)價(jià)所述光學(xué)系統(tǒng)性能，[數(shù)2] 其中，m是表示設(shè)定的評(píng)價(jià)點(diǎn)個(gè)數(shù)的自然數(shù)，n是在各評(píng)價(jià)點(diǎn)分配的自然數(shù)，所謂遠(yuǎn)方的視力是看該評(píng)價(jià)點(diǎn)上所述視力函數(shù)的所述遠(yuǎn)方區(qū)域時(shí)的值，所謂近處的視力是看該評(píng)價(jià)點(diǎn)上所述視力函數(shù)的所述近處區(qū)域時(shí)的值，殘留DIST是該評(píng)價(jià)點(diǎn)上殘留畸變的值，a、b、c分別是表示(g)式中各項(xiàng)加權(quán)分配的規(guī)定系數(shù)，u、v、w分別是表示各評(píng)價(jià)點(diǎn)上的加權(quán)分配系數(shù)。
16.一種光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，其使用權(quán)利要求1到15任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法。
17.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，其具有最佳化計(jì)算工序，是把構(gòu)成所述光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)要素進(jìn)行定義的參數(shù)預(yù)先區(qū)分成固定參數(shù)和可變參數(shù)，使所述可變參數(shù)的值以規(guī)定的級(jí)變化，并且通過使用所述光學(xué)性能評(píng)價(jià)方法來對(duì)視力評(píng)價(jià)光學(xué)要素的性能，該光學(xué)要素的性能是把在各級(jí)中通過當(dāng)時(shí)該可變參數(shù)的值與所述固定參數(shù)的值定義而假想的，把所述評(píng)價(jià)最恰當(dāng)?shù)募?jí)中的所述可變參數(shù)的值進(jìn)行特定。
18.如權(quán)利要求17所述的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述可變參數(shù)中包括所述光學(xué)要素的放大率色差或關(guān)于該放大率色差的光學(xué)值。
19.一種光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，其是使用權(quán)利要求16到18任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法制造的。
全文摘要
一種光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法和設(shè)計(jì)方法，其把該光學(xué)系統(tǒng)的放大率色差考慮進(jìn)去而恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行關(guān)于視力的光學(xué)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。是通過光學(xué)系統(tǒng)看時(shí)的視力與該光學(xué)系統(tǒng)放大率色差的相關(guān)關(guān)系，在使用對(duì)數(shù)視力表示視力時(shí)，根據(jù)該對(duì)數(shù)視力成為與放大率色差大致成比例惡化的比例關(guān)系的相關(guān)關(guān)系，或者根據(jù)與該相關(guān)關(guān)系實(shí)質(zhì)上是等價(jià)的視力與關(guān)于放大率色差的光學(xué)值的相關(guān)關(guān)系，而對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。
文檔編號(hào)A61B3/10GK1675528SQ0381976
公開日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2003年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月20日
發(fā)明者山梶哲馬 申請(qǐng)人:Hoya株式會(huì)社