JP2014174482A - 近視防止用のメガネレンズ及びコンタクトレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】近傍の対象物を人工光源で見続けていると視細胞等に負担がかかったり、毛様体の緊張により眼精疲労を生じて、近視になる。
【解決手段】上下２つの領域で構成され、上方領域は遠方に焦点が合った屈折度数を有し、下方領域は近方に焦点が合った屈折度数を有し、これらの領域はいずれも人工光源の相対発光強度の分布を自然光の相対発光強度の分布に近づける光学フィルターになっている。近視又は遠視度数がN（０を含む）の人の場合、前記上方領域のレンズの屈折度数がＮＤ、前記下方領域のレンズの屈折度数が（０．７５＋N）D〜＋（２．０＋N）Dである。
【選択図】図１

Description

本発明は、室内における人工光源下での読書やパソコン作業など、近方を見る作業による眼精疲労を除去または軽減することで、室内における人工光源下での読書やパソコン作業など、近方を見る作業による近視化または偽近視化を防止する効果のある近視防止用のメガネレンズ及びコンタクトレンズに関するものである。

眼精疲労の原因の一つとして、人工光源下の作業で眼が疲れることが知られている。人工光源として例えば、現在最も普及しているアルゴンガスを封入した蛍光灯のほか、青色ＬＥＤ＋ＹＡＧ系蛍光灯、または紫外線ＬＥＤ＋ＲＧＢ蛍光体、または白熱灯、または水銀灯によるものなどがある。

これらの人工光源が発する波長はそれぞれ異なっている。例えば、アルゴンガスを封入した蛍光灯では波長４３０ナノメーター付近と波長５５０ナノメーター付近と波長５５０ナノメーター付近に相対発光強度のピークがある。特に波長５５０ナノメーター付近では非常に大きな相対発光強度を示す。これはヒトが光を認識できる波長域の波長３５０〜４００ナノメーター付近から波長７００〜７５０ナノメーター付近で計測した波長と相対発光強度の図表（図３）より明らかである。

また、例えば、青色ＹＧＡ系蛍光体では波長４６０ナノメーター付近と波長５７０ナノメーター付近に相対発光強度のピークがある。特に波長４６０ナノメーター付近では非常に大きな相対発光強度を示す。これはヒトが光を認識できる波長域の波長３５０〜４００ナノメーター付近から波長７００〜７５０ナノメーター付近で計測した波長と相対発光強度の図表（図４）より明らかである。

また、例えば、紫外線ＬＥＤ＋ＲＧＢ蛍光体では波長３８０ナノメーター付近と波長５２０ナノメーター付近と波長５２０ナノメーター付近と波長６７０ナノメーター付近と波長７１０ナノメーター付近に相対発光強度のピークがある。特に波長６７０ナノメーター付近では非常に大きな相対発光強度を示す。これはヒトが光を認識できる波長域の波長３５０〜４００ナノメーター付近から波長７００〜７５０ナノメーター付近で計測した波長と相対発光強度の図表（図５）より明らかである。

すなわち、人工光源はその種類によって特異な波長付近において周辺の波長とは異なる特異な相対発光強度のピークを示す。これはヒトが光を認識できる波長域の波長３５０〜４００ナノメーター付近から波長７００〜７５０ナノメーター付近で計測した波長と相対発光強度の図表（図６）より明らかである。

一方、自然光は波長４６０ナノメーター付近で最も大きな相対発光強度を示すが、特定の波長域で顕著な相対発光強度のピークを示さない。例えば波長４６０ナノメーターから波長７５０ナノメーターにかけて相対発光強度の多少の強弱はあってもその差は小さく、徐々に右方下がりで減少している。また、波長３７０ナノメーター付近から相対発光強度は増加し、波長４００ナノメーター付近で相対発光強度は一定値を示し、その後増加しているが、この増加の変化はアルゴンガスを封入した蛍光灯や青色ＹＧＡ系蛍光体や紫外線ＬＥＤ＋ＲＧＢ蛍光体などと比較しても小さなものである。これはヒトが光を認識できる波長域の波長３５０〜４００ナノメーター付近から波長７００〜７５０ナノメーター付近で計測した波長と相対発光強度の図表（図７）より明らかである。

ところで、ヒトの眼を通過した光は角膜や水晶体で曲げられ、毛様体が緊張せず水晶体が最も薄い状態の場合、近視や乱視や遠視がない正視の眼では遠方の光は網膜に結ぶことによってピントが合う（図８参照）。

網膜には視細胞という光を感じる細胞が分布している。例えば、ピントが結ぶ網膜の中心部である黄斑部には視細胞が存在する。視細胞には感度は低いが色を認識できる錐体細胞と感度は高いが色を認識できず明暗だけを認識する桿体細胞という２種類の細胞が存在する。錐体細胞は黄斑部の中央部にある中心窩に密集して存在し、ほとんどの桿体細胞は中心窩の周辺に存在する（図９参照）。

錐体細胞は個別には赤色に感じるＬ錐体細胞と緑色に感じるＭ錐体細胞と青色に感じるＳ錐体細胞とがある。Ｌ錐体細胞は長波長５６５ナノメーター付近の光を最もよく吸収し、Ｍ錐体細胞は中波長５３５ナノメーター付近の光を最もよく吸収し、Ｓ錐体細胞は短波長４５０ナノメーター付近の光を最もよく吸収する（図１０参照）。

錐体細胞にはフォトプシントいう物質が含まれており、フォトプシンにはタンパク質を構成する約３５０種類のアミノ酸の配列が異なる３種類のフォトプシンが存在する。この配列構造の違いによってL錐体細胞やM錐体細胞やS錐体細胞に分類され、配列構造の違いによって３種類の錐体細胞は赤色や緑色や青色の光を特異的に吸収する。

長波長５６７ナノメーター付近の光を人は赤色として感じ、中波長５３５ナノメーター付近の光を人は緑と感じ、短波長４５０ナノメーター付近の光を青色と感じる。

自然光で相対的発光強度の最大のピークは波長４５０ナノメーター付近にあり、S錐体細胞が最もよく吸収する波長と一致している。自然光の相対的発光強度の平均値は波長５５０ナノメーター付近にあり、M錐体細胞が最もよく吸収する波長５３５ナノメーターやL錐体細胞が最もよく吸収する波長５６５ナノメーターの中間値である。

S錐体細胞が最もよく吸収する４５０ナノメーターは相対発光強度がM錐体細胞やL錐体細胞が最もよく吸収する波長域より大きいため、錐体細胞の分布割合はM錐体細胞とL錐体細胞がそれぞれ約４５％ずつであるのに対してS錐体細胞の分布割合は５〜１０％と少ない。

ところで、白色に感じる自然光を見たとき、網膜に赤色や黄色や青色などのさまざまな波長が混ざって入ってくる。白色に感じる自然光をプリズムなどの分光器に通過させると、白色に感じる自然光は虹色や７色と称される多くの波長の光から構成されていることがわかる（図１１参照）。

例えば、住居の天井や電気スタンドとして多く用いられているアルゴンガスを封入した蛍光灯では波長４３０ナノメーター付近と波長５５０ナノメーター付近と波長５５０ナノメーター付近に相対発光強度のピークがあり、また、その他の特異的波長から構成されているので白色光にヒトは感じる。

また、近年、省エネルギーの目的からアルゴンガスを封入した蛍光灯の代用として青色ＬＥＤＹＡＧ系蛍光灯が普及しつつあるが、この青色ＬＥＤＹＡＧ系蛍光灯では波長４６０ナノメーター付近と波長５７０ナノメーター付近に相対発光強度のピークがあり、また、その他の特異的波長から構成されているので白色光に人は感じる。

自然光の白色光は波長４６０ナノメーター付近で最も大きな相対発光強度を示すが、特定の波長域で顕著な相対発光強度の特異的ピークを示さない。すなわち自然光は広範囲の波長域から構成されている。

２０万年ともいわれるヒトの発生過程で、ヒトの視細胞は自然光に感じるように進化してきた。視細胞の一つである錐体細胞は３種類の波長に特異的に感じる３種類の錐体細胞からなり、網膜に入るさまざまな波長を錐体細胞が吸収すると、複数の錐体細胞に繋がっている水平細胞がそれぞれの錐体細胞の光の吸収度合いを調節することによって微妙な色や形の差を見分けて映像を調節している。

アルゴンガスを封入した蛍光灯の相対発光強度や赤色LED＋YAG系蛍光体、紫外線LED＋RGB蛍光体など人工光源の相対発光強度のピークは錐体細胞の最もよく吸収する波長域と大きくずれているため、錐体細胞の自然光に合った受光メカニズムを歪めてしまう。

例えば、アルゴンガスを封入した蛍光灯の相対発光強度のピークは波長５５０ナノメーター付近にあるが、M錐体細胞やL錐体細胞が最もよく吸収する波長域５３５ナノメーターと５６５ナノメーターでは極端に相対発光強度が極端に小さい。また、S錐体細胞が最もよく吸収する波長域４５０ナノメーターでも相対発光強度が小さい。

自然光に感じるように進化してきた錐体細胞の吸収波長域から外れた人工光源下では受光メカニズムが歪められているため、視細胞の信号を調整して多彩な色を感じるように調整する機能も歪められ、そうした信号を受け取って情報処理する後脳にも負担が強いられる。こうした不自然な受光メカニズムが、人工光源下での作業をする時に眼に疲れを生じさせるのである。

例えば、アルゴンガスを封入した蛍光灯下でカラーフイルムを用いて撮影し、現像すると印画紙は全体に緑色がかった画面となる。これは、アルゴンガスを封入した蛍光灯の相対発光強度のピークが緑色の波長域で最大となっているからである。

これに対してアルゴンガスを封入した蛍光灯の相対発光強度をできるだけ自然光の相対強度に近づくように調整したフィルターを使ったメガネを用いて作業をすると、アルゴンガスを封入した蛍光灯下で作業した時のような眼の疲れは起こらないことが臨床的に確認されている。

アルゴンガスを封入した蛍光灯の相対発光強度をできるだけ自然光の相対強度に近づくように調整したフィルターをカメラのレンズに装着して、アルゴンガスを封入した蛍光灯下で撮影し、現像すると印画紙は緑色が強調されることはなく、自然光下と同じような色彩が得られる。なお、デジタルカメラで撮影した場合は、カメラの機能で色温度の補正をかけているためアルゴンガスを封入した蛍光灯下で撮影しても自然光下で撮影したような色になるように調節されている。

人工光源下での眼の疲れは青色LED＋YAG系蛍光体や紫外線LED＋RGB蛍光体など他の全ての人工光源についても同じように起こる。

このように、自然光の波長分布に対する人工光源の波長分布のずれから、視細胞の信号を調整して多彩な色を感じるように調整する機能が歪められ、視細胞の信号を受け取って情報処理する後脳にも負担が強いられ、こうした不自然な受光メカニズムが、人工光源下での作業をする時に眼に疲れを生じさせるのであるが、眼精疲労はこれ以外に、水晶体の厚さを調節している毛様体の疲労からも生ずるものである。

正視のヒトは水晶体が最も薄い状態の時、無限大から入射する光は網膜上に約プラスマイナス０．３ミリメートル以内に結像する。これは水晶体が最も薄い状態で無限大を見たときに屈折度数がプラスマイナス１以内ならば正視とすることによる。以下、説明を簡単にするため、正視のヒトは無限大を見たときに水晶体が最も薄くなり、入射する光は網膜上に結ぶとする。

この正視のヒトが近くを見ると、短時間ではあるが入射光は網膜の後方に結ぶ。これは凸レンズの性質によるものである。ピントを網膜上に結ぶためには水晶体を厚くする必要がある。水晶体は凸レンズ状の弾力に富む無色透明な組織で、水晶体の周囲にはチン氏体という細い糸状組織で牽引され、周囲の環状の筋肉である毛様体に結合している。

正視の人が近くを見ると、ピントを網膜上に結ぶために瞬時に毛様体が収縮してチン氏体を緩める。すると水晶体は牽引が緩んで厚くなる。この一連の動きによってピントは網膜上に引き寄せられる。すなわち、遠方を見るときには筋肉である毛様体は弛緩し、近くを見るときには毛様体は緊張する。

読書やパソコン操作など近方を見る作業を長時間続けることは、毛様体の緊張を継続させ、毛様体に乳酸が蓄積することで眼精疲労が生じる。読書やパソコン操作など近方を見る作業を習慣的に継続すると毛様体の緊張を軽減しようと眼が環境適応の変化を起こす。すなわち、徐々に眼軸が伸びていき、毛様体の緊張がなくても読書やパソコン操作など近方を見る作業を疲れなくすることができるようになる。

眼軸が伸びると近方を楽に見ることができるようになるが、半面、遠方を見たときにピントは網膜の手前に結ぶことになるため、遠方視力が低下する。これが近視の発生するメカニズムである。遠方がよく見えないためにメガネやコンタクトレンズで矯正して遠方視力を向上させた場合、正視と同じように再び毛様体の緊張が起こり、環境適応によって再び網膜が伸び、近視が増悪する。

現在、人はパソコン、スマートホンや携帯電話など近方を見る機会が増え、毛様体の緊張による眼精疲労によって、近視になる機会が増えている。こうした毛様体の緊張が原因で起こる近視を防止するためには毛様体の緊張が生じないようにしなければならない。

特開２００１−１７４７６１号公報 特開２００１−０２１８４６号公報 実用新案登録第３０３８４０７号公報

本発明が解決しようとする課題は、近傍の対象物を人工光源で見続けていると視細胞等に負担がかかったり、毛様体の緊張により眼精疲労を生じて、近視になる点である。

本発明は、錐体細胞での受光を自然光に変換することで、錐体細胞、水平細胞などの視細胞や後脳への負担からくる眼精疲労をメガネのフィルターによって解消するとともに、上下の異なる屈折度数を加入したレンズを用いることで毛様体の緊張を除去して眼精疲労を解消することによって近視を防止することを最も主要な特徴とする。

本発明の近視防止用のメガネレンズ及びコンタクトレンズは、人工光源下で対象物を見ても、目に入る光がフィルターにより自然光に近い状態に変換されるので、錐体細胞、水平細胞などの視細胞や後脳への負担を軽減し、眼精疲労により近視になることを防止するという利点がある。

また、近視防止用のメガネレンズ及びコンタクトレンズは、上下の異なる屈折度数を加入したレンズを用いることで毛様体の緊張を除去して眼精疲労を解消することによって近視を防止するという利点がある。

図１は本発明に係る近視防止メガネの説明図である。 図２は本発明に係る近視防止メガネの波長サンプルを示す説明図である。 蛍光灯の光の波長と相対発光強度との関係を示すグラフである。 青色ＬＥＤ＋ＹＡＧ系蛍光体の光の波長と相対発光強度との関係を示すグラフである。 紫外ＬＥＤ＋ＲＧＢ蛍光体の光の波長と相対発光強度との関係を示すグラフである。 青色ＬＥＤ＋ＺｎＳｅ単結晶基板発光体の光の波長と相対発光強度との関係を示すグラフである。 自然光の波長と相対発光強度との関係を示すグラフである。 眼球の説明図である。 網膜の中心窩付近を拡大した説明図である。 網膜の断面構造を示す説明図である。 自然光のスペクトルと各色の分光透過率曲線を示す説明図である。 近視が悪化するしくみを説明する説明図である。

人工光源下において近方の対象物を見続けても近視にならないようにするという目的を、メガネ又はコンタクトレンズの特性を損なわずに実現した。

図１は本発明に係る近視防止メガネの説明図である。本発明に係るメガネは、同図に示すように、所望の色で染色又は着色され、人工光源の不自然な相対発光強度のピーク波長の光をカットするフィルター、すなわち、人工光源の相対発光強度の分布を自然光と同じような分布にするフィルターになっている。

図２は本発明に係る近視防止メガネの波長サンプルを示す説明図であり、本発明に係る近視防止メガネの波長サンプルは、同図に示す通り、人工光源の相対発光強度の分布が自然光に近付けられており、錐体細胞、水平細胞などの視細胞や後脳への負担からくる眼精疲労が解消されることがわかる。

フィルターはメガネのレンズに用いてもよく、コンタクトレンズに用いてもよい。また、フィルターは染色して作成してもよく、真空蒸着によるコーティング処理などによって作成してもよい。また、染色とコーティング処理を合わせる作成方法でもよい。コーティングは単層コーティングでもよく、マルチコーティングでもよい。また、コーティングはフィルターの片面でもよく、両面でもよい。

ところで、人工光源の相対発光強度の分布を自然光に調整するフィルターによって読書やパソコン操作など近方を見る作業による眼精疲労は軽減するが、それだけでは眼精疲労を完全には除去することはできない。眼精疲労が長期に継続すると眼の環境適応によって近視が発生する。

そこで、本発明に係るメガネは、上下の異なる領域に屈折度数を加入したレンズを用いることで毛様体の緊張を除去して眼精疲労を解消することによって近視を防止することができるように構成されている。

レンズ１０の上方領域１２は遠方が見えるように屈折度数を調整して加入する。すなわち、正視の場合は屈折度数をゼロとし、屈折度数が−N度数である場合は−Nの度数をレンズに加入し、＋N度数である場合は＋N度数を加入する。乱視の場合においても乱視度数を解消するように円柱レンズを調整する。なお、Nは正の有理数である。

また、レンズ１０の下方領域１４は毛様体が緊張しないように屈折度数を調整して加入する。例えば、正視の場合は５０センチメートルを見る場合は水晶体が＋２Dほど厚くなるように毛様体が緊張する。そのため、本発明に係る眼鏡はそのレンズ１０の下に加入する屈折度数は約＋０．２５D〜＋４．０Dである。なお、Dは屈折度数を示すジオプターの略語である。

＋４Dのレンズを用いれば２５センチメートルの近くを見ても毛様体は緊張しないが、上下のレンズの度数変化によるジャンピング現象を軽減するため、実際の本発明に係るメガネに用いるレンズの下方の屈折度数でよく使われる度数は約＋０．７５D〜＋２．０Dである。

近視や遠視度数がNの人の場合は、＋（４＋N）Dのレンズを用いれば２５センチメートルの近くを見ても毛様体は緊張しないが、上下のレンズの度数変化によるジャンピング現象を軽減するため、実際の本発明に係るメガネに用いるレンズの下方の屈折度数は約＋（０．７５＋N）D〜＋（２．０＋N）Dである。なお、Nは正の有理数である）。

レンズの下部領域に対する屈折度数の加入方法は、短焦点レンズでも、二重焦点レンズでも、累進多焦点レンズでもよい。

本発明に係るメガネは以上説明した通りのものであり、先に述べた錐体細胞に入る光をフィルターを用いて自然光に変換することで眼精疲労を防止するとともに、近方作業時の毛様体の緊張を除去することで眼精疲労を防止し、近視になることを防止するものである。

１０ メガネ
１２ 上方領域
１４ 下方領域

Claims (8)

1. 上下２つの領域で構成され、上方領域は遠方に焦点が合った屈折度数を有し、下方領域は近方に焦点が合った屈折度数を有し、これらの領域はいずれも人工光源の相対発光強度の分布を自然光の相対発光強度の分布に近づける光学フィルターになっていることを特徴とする近視防止用のメガネレンズ又はコンタクトレンズ。
2. 近視又は遠視度数がN（０を含む）の人の場合、前記上方領域のレンズの屈折度数がＮＤ、前記下方領域のレンズの屈折度数が（０．７５＋N）D〜＋（２．０＋N）Dであることを特徴とする請求項１に記載のメガネレンズ又はコンタクトレンズ。
3. 前記下方領域のレンズが短焦点レンズ、二重焦点レンズ又は累進多焦点レンズからなることを特徴とする請求項1又は２に記載のメガネレンズ又はコンタクトレンズ。
4. 前記上方領域のレンズ及び前記下方領域のレンズが乱視度数を解消するように調整されていることを特徴とする請求項1〜３のいずれかに記載のメガネレンズ又はコンタクトレンズ。
5. 前記フィルターが染色及び／又はコーティングにより形成されていることを特徴とする請求項1〜４のいずれかに記載のメガネレンズ又はコンタクトレンズ。
6. 前記コーティングが真空蒸着により形成されていることを特徴とする請求項1〜５のいずれかに記載のメガネレンズ又はコンタクトレンズ。
7. 前記コーティングが単層コーティング又はマルチコーティングからなることを特徴とする請求項５又は６に記載のメガネレンズ又はコンタクトレンズ。
8. 前記コーティングが片面又は両面に施されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のメガネレンズ又はコンタクトレンズ。