Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico, caracterizado porque comprende:

evaluar un rendimiento del sistema óptico basándose en una correlación entre una agudeza visual cuando se mira a través del sistema óptico y una aberración cromática de aumento del sistema óptico, siendo la correlación una relación proporcional de manera que, cuando la agudeza visual se expresa mediante una agudeza visual logarítmica, la agudeza visual logarítmica se deteriora sustancialmente en proporción a la aberración cromática de aumento

Método para evaluar el rendimiento de un sistema óptico y método para su diseño.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico tal como una lente o similar, a un método de diseño de un sistema óptico usando el método de evaluación, y a un sistema óptico fabricado mediante el método de diseño.

Técnica anterior

El diseño de una lente de gafas, se realiza para obtener mediante cálculo una forma de lente que logra un rendimiento óptico lo más óptimo posible, dentro de un intervalo que satisface una especificación determinada previamente de la lente de gafas. Como especificación de la lente de gafas, se dan condiciones de limitación con respecto al material, la prescripción, o similar de la lente. En el caso de una lente positiva, se da una condición de limitación en el espesor central de la lente como otra especificación adicional. Entonces, el diseño de la lente de gafas se lleva a cabo mientras se evalúa el rendimiento óptico de la lente usando una función predeterminada. Una función de este tipo se denomina una función de evaluación.

Específicamente, un parámetro que define la lente de gafas se categoriza por adelantado en un parámetro fijo y un parámetro variable. El parámetro fijo es una condición de limitación. Los puntos principales relacionados con el diseño de la lente óptica incluyen un factor de fisicalidad/forma de la lente (potencia de refracción, número de Abbe, peso específico, datos de la forma de superficie de la lente, y similares), un factor relacionado con el estado de ajuste y la prescripción (dioptrías de la lente, eje astigmático, adición, prisma, posición de base, descentrado, diámetro exterior, PD de visión lejana, PD de visión cercana, espesor de la lente, valor de VR (valor de CR + valor de VC)), un factor óptico (datos de dioptrías de la visión cercana, visión lejana, y similares) y otros datos específicos de los bordes. También puede haber un caso en el que se añaden al diseño de la lente datos de la montura (forma, DBL, FPD, curva de la montura, y similares), un ángulo de inclinación hacia delante de la montura, un tipo de bisel y similares. Entonces, en primer lugar, se usa un método de trazado de rayos, un método de trazado de frente de onda o similar para establecer varios puntos de evaluación que tienen diferentes longitudes desde un eje óptico sobre una superficie de refracción de la lente de gafas. A continuación, mientras se cambia el valor del parámetro variable mediante etapas predeterminadas, se supone en cada etapa una lente de gafas virtual, que está definida por un valor del parámetro variable en ese momento y un valor del parámetro fijo.

Entonces, se obtiene un valor de evaluación de toda la lente a partir de los valores de la función de evaluación en los puntos de evaluación respectivos de la lente de gafas virtual. Debe observarse que una función que define un valor de evaluación de toda la lente usando valores de una función de evaluación en los puntos de evaluación respectivos se denomina una función de mérito. Entonces se especifica el valor del parámetro variable en una etapa en la que el valor de evaluación se convierte en un valor óptimo. En un caso preferible, la función de mérito se convierte en un valor extremo dentro de un intervalo que satisface una especificación. Por consiguiente, se obtienen todos los parámetros que definen la lente de gafas, y la lente se especifica como resultado.

Un cálculo que especifica el valor óptimo del parámetro variable como se describió anteriormente se denomina un cálculo de optimización. En este momento, se prefiere usar un método tal como un método de mínimos cuadrados amortiguado o similar. Según este método, el valor del parámetro variable se especifica de manera eficaz mediante la cantidad de cálculo mínimo. Un método de cálculo de este tipo se denomina cálculo mínimo. (Por ejemplo, publicación internacional WO 00/62116, publicación de patente examinada japonesa n.º Hei 02-38930, o similar.).

El inventor encontró los siguientes problemas en las técnicas anteriores. Específicamente, las funciones de evaluación convencionales (funciones de mérito) pretenden evaluar el rendimiento óptico de una lente de gafas mediante una cantidad de aberración o similar de la propia lente. Sin embargo, puesto que la lente de gafas es esencialmente para la corrección de la agudeza visual, el grado de deterioro de la agudeza visual debido a la aberración es más importante que la propia cantidad de aberración. Por tanto, es preferible implementar no una simple función de evaluación, sino un tipo de una función de evaluación con respecto a la agudeza visual, concretamente, una función que prescribe una relación entre la agudeza visual mientras se mira a través de un sistema óptico y la aberración o similar del sistema óptico. A continuación en el presente documento, una función de este tipo se denomina particularmente una "función de la agudeza visual". En lo que respecta a la relación entre la agudeza visual y la aberración, se conoce una técnica anterior 1 (Sloan, Louise, "Measurement of visual acuity: a critical review, A. M. A. Arch. Ophthal" (45(6): 704-725, 1951)). En este documento, se facilita una ecuación I como una parte de deterioro de la agudeza visual de un umbral de separación mínima.

En esta ecuación I, se define que el error de esfera = min (|T|, |S|), el error de cilindro = ||T| - |S||, donde T es un error tangencial, y S es un error sagital.

Sin embargo, en este documento, hay tres problemas tal como sigue.

1. No hace referencia a la aberración cromática.

2. No hace referencia al movimiento de un globo ocular (ley de Listing) de un ojo astigmático.

3. El "error de esfera" y el "error de cilindro" se miden por separado, pero no se mide un deterioro de la agudeza visual debido a una interrelación entre el "error de esfera" y el "error de cilindro".

Por lo tanto, los datos de deterioro de la agudeza visual en los que se combina el "error de esfera" y el "error de cilindro" son poco fiables, y una teoría provisional de presunción es poco convincente.

Además, en la patente japonesa abierta a consulta por el público n.º Sho 58-24112, se da a conocer la siguiente definición de agudeza visual V.

Aquí, ΔR y ΔS son sinónimos del "error de esfera" y el "error de cilindro", respectivamente en la ecuación I en la técnica anterior 1 descrita anteriormente. Específicamente, se definen como ΔR = min (|S|, |T|), y ΔS = ||S| - |T||.

En esta publicación, de manera similar a la técnica anterior 1 descrita anteriormente, no se hace referencia a la aberración cromática ni al movimiento del globo ocular de un ojo astigmático. Además, no se da a conocer ninguna teoría o motivo (datos medidos o similares) como base para deducir la ecuación de la agudeza visual V, de modo que es teóricamente poco fiable y poco práctica.

Por tanto, es un problema difícil expresar fielmente la agudeza visual usando la aberración o similar. Dicho de otro modo, cuando se intenta expresar fielmente la agudeza visual, deben tenerse en cuenta otros fenómenos biológicos tales como el movimiento del globo ocular y similares.

Además, entre los diversos tipos de aberraciones, todavía no se ha determinado especialmente una relación entre la aberración cromática y la agudeza visual.

Por ejemplo, en la publicación de patente examinada japonesa n.º Sho 42-9416, una parte de la ecuación I descrita anteriormente se define como un índice de Blur, y el "error de esfera" y el "error de cilindro" a los que se añade la aberración cromática se definen respectivamente de la siguiente forma. Además, la relación del índice de Blur con la agudeza visual V en fracción se muestra mediante la siguiente ecuación II a ecuación V.

En este caso, C es una aberración cromática de aumento (aberración cromática transversal), y es un valor obtenido...

1. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico, caracterizado porque comprende:

evaluar un rendimiento del sistema óptico basándose en una correlación entre una agudeza visual cuando se mira a través del sistema óptico y una aberración cromática de aumento del sistema óptico, siendo la correlación una relación proporcional de manera que, cuando la agudeza visual se expresa mediante una agudeza visual logarítmica, la agudeza visual logarítmica se deteriora sustancialmente en proporción a la aberración cromática de aumento.

2. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según la reivindicación 1, en el que

se produce un fenómeno de tritanopia de campo pequeño en un intervalo de la aberración cromática de aumento, y la agudeza visual logarítmica se deteriora sustancialmente en proporción a la aberración cromática de aumento en el intervalo.

3. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según la reivindicación 1, que comprende:

evaluar un rendimiento del sistema óptico considerando adicionalmente una relación de que una cantidad de deterioro de la agudeza cuando la agudeza visual se expresa como una agudeza visual logarítmica debido a dicha aberración está compuesta por una cantidad de deterioro de la agudeza que se debe a una aberración distinta de una aberración cromática de aumento (una primera cantidad de deterioro de la agudeza) y una cantidad de deterioro de la agudeza que se debe a la aberración cromática de aumento (una segunda cantidad de deterioro de la agudeza).

4. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según la reivindicación 3, en el que

la función de la agudeza visual incluye una suma del primer término y el segundo término cuando la agudeza visual se expresa mediante la agudeza visual logarítmica.

5. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según la reivindicación 4, en el que

el segundo término incluye un producto de un parámetro que expresa un valor de la aberración cromática de aumento y una constante proporcional predeterminada.

6. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según la reivindicación 5, en el que

el segundo término cubre un intervalo de la aberración cromática de aumento en el que se produce el fenómeno de tritanopia de campo pequeño.

7. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según una cualquiera de la reivindicación 4 a la reivindicación 6, en el que

el primer término incluye un parámetro que tiene un primer valor para una región lejana en una dirección predeterminada y un segundo valor para una región cercana que está más próxima a un lado del globo ocular que la región lejana en la dirección, siendo valores diferentes el primer valor y el segundo valor.

8. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según la reivindicación 7, en el que

el primer término incluye un parámetro que expresa un error de potencia, y un parámetro que expresa un astigmatismo o un astigmatismo residual.

9. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según una cualquiera de la reivindicación 4 a la reivindicación 6, en el que

la función de la agudeza visual se expresa mediante la siguiente ecuación (a):

donde, α es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,25 ≤qq α ≤qq 0,65, β es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,2 ≤q β ≤qq 1,2, y K es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,2 ≤q K < 1.

10. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según una cualquiera de la reivindicación 4 a la reivindicación 6, en el que

la función de la agudeza visual se expresa mediante la siguiente ecuación (b):

donde, α es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,25 ≤q α ≤q 0,65, β es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,2 ≤q β ≤q 1,2, y K es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,2 ≤q K < 1.

11. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según una cualquiera de la reivindicación 4 a la reivindicación 6, en el que

la función de la agudeza visual se expresa mediante la siguiente ecuación (c):

donde, L es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,5 ≤q L ≤q 0,8, y cuando un error tangencial está designado por T y un error sagital está designado por S, el error de esfera y el error de cilindro se expresan mediante las siguientes ecuaciones (d) y (e), respectivamente:

12. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según una cualquiera de la reivindicación 1 a la reivindicación 6, que comprende además:

establecer varios puntos de evaluación por adelantado sobre una superficie de un elemento óptico que forma el sistema óptico, en el que un rayo puede pasar a través de la superficie; y

evaluar el rendimiento del sistema óptico en cada uno de los puntos de evaluación.

13. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según la reivindicación 7, que comprende además:

establecer varios puntos de evaluación por adelantado sobre una superficie de un elemento óptico que forma el sistema óptico, en el que un rayo puede pasar a través de la superficie; y

en el que, en dicha evaluación del rendimiento del sistema óptico, el rendimiento del sistema óptico se evalúa mediante una función de mérito expresada mediante la siguiente ecuación (f) compuesta usando la función de la agudeza visual, o mediante una función que es sustancialmente equivalente a la función de mérito,

donde: m es un número natural que expresa un número de puntos de evaluación; n es un número natural asignado a los puntos de evaluación respectivos; la visión lejana es un valor cuando se mira la región lejana de la función de la agudeza visual en el punto de evaluación; la visión cercana es un valor cuando se mira la región cercana de la función de la agudeza visual en el punto de evaluación; DIST es un valor de una aberración de distorsión en el punto de evaluación; a, b, c, son coeficientes predeterminados que expresan respectivamente una distribución de ponderación de los términos respectivos en (f); u, v, w, son coeficientes que expresan respectivamente una distribución de ponderación de los puntos de evaluación respectivos.

14. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según la reivindicación 7, que comprende además:

establecer varios puntos de evaluación por adelantado sobre una superficie de un elemento óptico que forma el sistema óptico, en el que un rayo puede pasar a través de la superficie; y

en el que, en dicha evaluación del rendimiento del sistema óptico, el rendimiento del sistema óptico se evalúa mediante una función de mérito expresada mediante la siguiente ecuación (g) compuesta usando la función de la agudeza visual, o mediante una función que es sustancialmente equivalente a la función de mérito,

donde: m es un número natural que expresa un número de puntos de evaluación; n es un número natural asignado a los puntos de evaluación respectivos; la visión lejana es un valor cuando se mira la región lejana de la función de la agudeza visual en el punto de evaluación; la visión cercana es un valor cuando se mira la región cercana de la función de la agudeza visual en el punto de evaluación; DIST residual es un valor de una aberración de distorsión en el punto de evaluación; a, b, c, son coeficientes predeterminados que expresan respectivamente una distribución de ponderación de los términos respectivos en (g); u, v, w, son coeficientes que expresan respectivamente una distribución de ponderación de los puntos de evaluación respectivos.

15. Método de diseño de un sistema óptico que comprende el método de evaluación del rendimiento según una cualquiera de la reivindicación 1 a la reivindicación 6.

16. Método de diseño según la reivindicación 15, que comprende además:

cambiar un valor de un parámetro variable mediante etapas predeterminadas;

evaluar una agudeza visual de un elemento óptico virtual que está definido por un valor del parámetro variable y un valor de un parámetro fijo para cada una de las etapas predeterminadas basándose en una evaluación del método de evaluación del rendimiento óptico según la reivindicación 1; y

especificar un valor óptimo del parámetro variable que corresponde a una etapa determinada en la que la evaluación se hace óptima.

17. Método de diseño según la reivindicación 16, en el que

el parámetro variable incluye una aberración cromática de aumento del sistema óptico o un valor óptico del sistema óptico que corresponde a la aberración cromática de aumento.

18. Sistema óptico que se fabrica usando el método de diseño del sistema óptico según la reivindicación 15.

19. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según la reivindicación 7, en el que

la función de la agudeza visual se expresa mediante la siguiente ecuación (a):

donde, α es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,25 ≤q α ≤q 0,65, β es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,2 ≤q β ≤q 1,2, y K es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,2 ≤q K< 1.

20. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según la reivindicación 8, en el que

la función de la agudeza visual se expresa mediante la siguiente ecuación (a):

donde, α es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,25 ≤q α ≤q 0,65, β es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,2 ≤q β ≤q 1,2, y K es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,2 ≤q K < 1.

21. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según la reivindicación 7, en el que

la función de la agudeza visual se expresa mediante la siguiente ecuación (b):

donde, α es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,25 ≤q α ≤q 0,65, β es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,2 ≤q β ≤q 1,2, y K es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,2 ≤q K< 1.

22. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según la reivindicación 8, en el que

la función de la agudeza visual se expresa mediante la siguiente ecuación (b):

donde, α es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,25 ≤q α ≤q 0,65, β es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,2 ≤q β ≤q 1,2, y K es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,2 ≤q K < 1.

23. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según la reivindicación 7, en el que

la función de la agudeza visual se expresa mediante la siguiente ecuación (c):

donde, L es un coeficiente dentro de un intervalo de 0,5 ≤q L ≤q 0,8, y cuando un error tangencial está designado por T y un error sagital está designado por S, el error de esfera y el error de cilindro se expresan mediante las siguientes ecuaciones (d) y (e) respectivamente:

24. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según la reivindicación 7, que comprende además:

establecer varios puntos de evaluación por adelantado sobre una superficie de un elemento óptico que forma el sistema óptico, en el que un rayo puede pasar a través de la superficie; y

evaluar el rendimiento del sistema óptico en cada uno de los puntos de evaluación.

25. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según la reivindicación 8, que comprende además:

establecer varios puntos de evaluación por adelantado sobre una superficie de un elemento óptico que forma el sistema óptico, en el que un rayo puede pasar a través de la superficie; y

evaluar el rendimiento del sistema óptico en cada uno de los puntos de evaluación.

26. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según la reivindicación 9, que comprende además:

establecer varios puntos de evaluación por adelantado sobre una superficie de un elemento óptico que forma el sistema óptico, en el que un rayo puede pasar a través de la superficie; y

evaluar el rendimiento del sistema óptico en cada uno de los puntos de evaluación.

27. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según la reivindicación 10, que comprende además:

establecer varios puntos de evaluación por adelantado sobre una superficie de un elemento óptico que forma el sistema óptico, en el que un rayo puede pasar a través de la superficie; y

evaluar el rendimiento del sistema óptico en cada uno de los puntos de evaluación.

28. Método de evaluación del rendimiento de un sistema óptico según la reivindicación 11, que comprende además:

establecer varios puntos de evaluación por adelantado sobre una superficie de un elemento óptico que forma el sistema óptico, en el que un rayo puede pasar a través de la superficie; y

evaluar el rendimiento del sistema óptico en cada uno de los puntos de evaluación.