2014年01月20日

メガネのレンズについて

前回の続き(NA〜光学的不変量〜輝度不変則)のお勉強は、もう少しまとまってからアップロードするとして、今日は身近な光学系のメガネについて考えてみます。

格安?メガネの作成

つい先日、メガネを新調しました。私の視力は0.1未満の超ド近眼(最強度近眼)なので、レンズにはかなりの屈折力(パワー)が必要です。

a0002_011005.jpg

「JINS」というメガネ界のユニクロ的存在のお店で、初めてメガネを作ったのですが、屈折率1.74の片側非球面レンズが、なんと「5,980円」ぽっきり!でした。
セール中だったので、もっと安いフレームなら4千円での作成も可能でした。すごい時代?になったものです。

最強度の近眼の場合、メガネの作成は「○○円ぽっきり!」と書いてあっても、高屈折率のレンズが必要なために、追加料金が必要になることが通例でした。それが追加料金なしで高屈折率のレンズが選べるなんて、ちょっと感激ものです。
これも、「プラスチック成形による大量生産」&「メイドインチャイナ」による恩恵なのでしょう。

気になる実際のメガネは、レンズが在庫になかったためまだ手元にはありませんが、評判もそこまで悪くはないようです。

さて、前置きはこれくらいにして、メガネのレンズについて光学的な情報を整理してみましょう。

メガネレンズの度数(屈折力・パワー)

いわゆる目の悪い(遠くが見えない)近視の人は、自身の目の屈折力(パワー)が強すぎるため、網膜の手前に焦点が来ます。そこで下記図のようにメガネ(凹レンズ)で焦点位置をずらして、網膜上に焦点を合わせます。

glass_image.png
ウィキペディアより引用(SVGをpngへ変換)
Made by A. Baris Toprak MD. Vectorized by CryptWizard.

ここまでは、学校の理科で習う(幾何光学の)範囲なので、知っている人も多いでしょう。

度数を表すD(ディオプター)

メガネのレンズには屈折力を表す「度数」というものがつきものです。日常会話でも「最近目が悪くなって、メガネの度(数)が合ってないみたい」などと耳にすることもあります。
この度(数)、単位は「D:ディオプター」で表わし、「-3D」とか「-5D」などと表現します。

ディオプター(ディオプトリー)の定義は、「焦点距離(単位:m)で表したものの逆数」となり式で表現すると、

 D = 1 (m) / 焦点距離 (m)

つまり「-5D」を例に焦点距離を算出すると、

 「-5Dの焦点距離」= 1(m) / -5(D) = -0.2(m)

焦点距離が入射方向(たいていの図では左側)へ20cm (200mm)のレンズを意味します。焦点距離が負ということは、凹レンズです。

20140115110325.png
「-5D」のレンズ:近視用

20140115110312.png
「-10D」のレンズ:近視用

20140115110627.png
「+2D」のレンズ:遠視用

メガネの役割は「裸眼で見える位置に像を結像させる」というように表現することもできます。
例えば、強度の近眼である「-10D」の人の場合、無限遠(遠くの物)を10cm手前に結像させて、それを裸眼で見ている、ということです。ちょうど下図のようなイメージです。

glass_lens_image.png
近視用メガネレンズの働き

これからすると、メガネの度数がわかっていれば、裸眼で自分がどれくらいの距離までフォーカスが合わせられるかが計算できます。単純にレンズの焦点距離が裸眼のMAX焦点距離になります。

 -1D:約100cm
 -3D:約30cm
 -5D:約20cm
-10D:約10cm
-15D:約7cm

私は「-10D」近辺なので、約10cmまでしか見えないことになります。実際もたしかにその程度です…裸眼では読書すらかなり顔に近づけないとままなりません。

つまり、「-10D」で矯正した場合…
 ・遠くのもの(無限遠)が、10cm先
 ・数メートル先が、9cmくらい
 ・焦点距離と同じ10cm先が、焦点距離の半分の5cmの位置
を、裸眼でフォーカシングしていることになります。

つまり、私の肉眼では「5cm〜10cm以下」くらいしか調整していないのです。なんて小さな調整範囲なのでしょう!あらためて数値で確認すると悲しくなってしまいます…

気を取り直し、次回は実際にメガネレンズを設計してみましょう。


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posted by ひよこデザイナ at 00:49 | Comment(0) | TrackBack(0) | メガネレンズ | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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