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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

めがねは、どうして ぼやけを なおせるの?

眼鏡はなぜ、ぼやけを直せるのか ── ピントのずれと、レンズの光の曲げ方

近視・遠視と眼鏡のレンズ ── 焦点のずれを凹凸レンズで網膜に戻す仕組みと、眼鏡の歴史

分野:からだ

めがねを はずすと、黒板の 字が ぼやけて しまう 人が います。でも、その 人の 目が こわれて いるわけでは ありません。

ぼやける わけは、光の ピントが 合う 場所が、ずれて いる ことです。うすい ガラスの レンズを 1まい のせると、なぜ ピントが もどるのでしょう。近視きんし、遠視えんし、老眼ろうがんの ちがいと、眼鏡めがねが できた ころの はなしを たどります。

眼鏡をはずすと、黒板の文字が急にぼやける。そんな人の目は、病気で傷んでいるとは限りません。ぼやける理由は、光のピントが合う場所が、網膜の手前にずれていることにあります。

ではなぜ、薄いレンズ1枚でピントの位置が戻るのでしょうか。近視・遠視・老眼のちがい、凹レンズと凸レンズの働き、そして意外にも近視用の眼鏡が老眼用より遅れて登場したことを、眼科の資料をもとに見ていきます。

近視の人の目は、遠くから来る光を網膜の手前で像にしてしまう。ぼやけの原因は、目の力の弱さというより、焦点の位置のずれである。目の奥行きにして数ミリの差が、視界を大きく変える。

この焦点を、凹レンズや凸レンズでどう動かすのか。近視・遠視・老視は何が別なのか。眼鏡の歴史では、なぜ老眼用の凸レンズが先で、近視用の凹レンズが後になったのか。眼科・辞典の資料と、歴史の論文の要旨から整理する。

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1. ぼやけるのは、ピントが ずれて いるから

1. ぼやけの正体は、ピントが合う場所のずれ

1. 近視の定義 ── 光の焦点が網膜の手前に来る

カメラで うつす ときは、フィルムや 画面の 上に ピントが 合わないと、ぼやけた 絵に なります。目も 同じです。目の いちばん おくには 網膜もうまくと いう まくが あって、そこに 光の 絵が うつります。

近視きんしの 目では、とおくから 来た 光が、網膜もうまくに とどく 手前で ピントが 合って しまいます。だから、とおくが ぼやけて 見えます[1]。

ただし、カメラの たとえは そっくりでは ありません。目は、見る ものに 合わせて、中の レンズの 形を かえる ことが できます。

目は、カメラに似た仕組みをしています。角膜と水晶体が光を曲げ、奥の網膜の上に像を結ばせます。ピントが網膜の上に合えば、はっきり見えます。

近視は、目の力を使っていないとき、遠くから来る平行な光が、網膜より手前で像を結んでしまう状態です。網膜の上では光がもう広がりはじめているので、遠くがぼやけて見えます[1]。

近くを見るときは、水晶体の形を変えて焦点を手前に寄せることができます。近視の人が、近くの字は読めるのに黒板は読めないことが多いのは、このためだと考えられます。もともと焦点が手前にずれているので、近くの物にはちょうど合うからです。

近視は、調節を働かせていない目に入る平行光線が、網膜の前方で像を結ぶため、遠方がぼやけて見える状態と説明される。矯正には凹レンズを使う[1]。

ここでの要点は、ぼやけの原因が焦点と網膜の位置のずれだということだ。角膜と水晶体が光を曲げる力に対して、網膜までの距離が合っていない。光が網膜の上で1点に集まらず、広がった状態で当たるので、像がにじむ。

近くを見るときは、水晶体を厚くして屈折力を上げ、焦点を手前に引き寄せる調節が働く。近視の人が近くの字を読みやすいのは、焦点がもともと手前にずれているため、近くの物にちょうど合うからだと考えられる。

2. ずれの もとは、目の おくゆきの ちがい

2. 数ミリの奥行きが、ピントの位置を変える

2. 近視の原因 ── 目の奥行き(眼軸長)と角膜のカーブ

ピントが 手前に ずれる わけは、2つ 考えられて います。1つは、目の おくゆきが 長すぎる こと。もう 1つは、目の まえの ところの カーブが きつすぎる ことです。この 2つが 両方 ある 人も います[2]。

ふつうの 目の おくゆき(まえから うしろまでの ながさ)は、23〜24ミリぐらい。ものさしの めもりで 2センチ ちょっとです[1]。とても 強い 近視きんしでは、30ミリ いじょうに のびる 人も いると いわれます[1]。

ただし、30ミリ いじょうは とても 強い 近視きんしの 場合の ことで、ふつうの 近視きんしの 人が みんな そうでは ありません。

たった 数ミリの ちがいで、見え方が 大きく かわる ことが 分かります。

光のピントが手前にずれる原因は、大きく2つあります。角膜のカーブが急すぎる場合と、眼軸(目の奥行き)が長すぎる場合で、両方が重なることもあります[2]。

正常な眼軸長(目の奥行き)は約23〜24ミリです。強度近視では30ミリ以上に伸びる例もあります[1]。24ミリから30ミリになると、およそ4分の1長くなる計算です。ただし30ミリ超は強度近視の一部で、ふつうの近視がみなそうというわけではありません。

網膜が数ミリ奥へ離れるだけで、水晶体が作る像の位置は、網膜のずっと手前になります。数ミリという小さな差が、黒板の文字を読めるか読めないかを分けます。

近視の原因は、角膜の曲率が急峻すぎる、眼軸長が長すぎる、またはその両方のために、網膜より前方に焦点が来ることだ[2]。

正常な眼軸長(目の奥行き)は約23〜24mmで、強度近視では30mm以上まで伸びるものもある[1]。24mmを基準にすれば、30mmは25%長い。23mmを基準なら約30%だ。ただし30mm超は強度近視の一部であり、通常の近視の眼軸長ではない。

数値としては数mmの差だが、光の焦点にとっては大きい。眼軸長が変われば、水晶体・角膜の焦点距離が同じでも、網膜のある位置は焦点よりずっと奥になる。裏返せば、眼鏡は眼軸長そのものを変えるのではなく、目に入る光のほうを調整して焦点を奥へ送る道具だといえる。

3. ぎゃくに、ピントが うしろに ずれる ことも

3. 遠視は、近視と反対のずれ

3. 遠視 ── 光の焦点が網膜の後ろに来る

遠視えんしは、近視きんしの はんたいです。目の おくゆきが 短かったり、カーブが ゆるすぎたり して、ピントが 網膜もうまくより うしろに ずれます[2]。

わかい 人は、目の 中の レンズの 形を かえて、ずれを おぎなう ことが できます。だから 遠視えんしでも、見えにくさに 気づかない 人が います。年を とると、おぎなう 力が 小さく なって、ちかくが 見えにくく なる ことが あります[3]。

遠視は、眼軸が短すぎる、角膜が平らすぎるなどの理由で、焦点が網膜より後ろになる状態です[2]。矯正には凸レンズを使います[3]。

若いうちは、水晶体の調節で遠視のずれを補えます。そのため、自分では見えにくさに気づかないこともあります。年齢が進んで調節の力が落ちてくると、まず近くが見えにくくなります[3]。

近視は焦点が網膜の手前、遠視は網膜の後ろ。ずれる向きがちがうだけで、「焦点が網膜に合っていない」という点は同じです。

遠視は、眼軸長が短すぎる、あるいは角膜の曲率が扁平すぎる、またはその両方のために、網膜より後方に焦点がある状態だ[2]。調節していない目に入る平行光線が網膜より後ろで像を結ぶ状態と説明され、凸レンズで矯正する[3]。

若年者では水晶体の調節で補正できるので、軽い遠視は自覚しにくい。年齢が進むと調節の余力が減り、近くから見えにくくなる[3]。

近視と遠視は、焦点のずれる向きが逆であり、ずれの原因が「屈折力と眼軸長の不釣り合い」だという構造は共通である。だから矯正も、逆向きの性質をもつレンズが対応する。

4. レンズは、どうやって ピントを うごかすの?

4. 凹レンズは光を広げ、凸レンズは光を集める

4. 屈折矯正 ── 凹レンズ・凸レンズと度数の単位

近視きんしの 人の めがねは、まんなかが うすくて まわりが あつい、へこんだ レンズです。この レンズは、目に 入る 光を、外がわに 少し ひろげます。ひろげた 光は、目の 中で ピントが 少し おくへ さがって、ちょうど 網膜もうまくの 上に のります[4]。

ぎゃくに 遠視えんしの 人には、ふくらんだ レンズを つかいます[3]。

レンズの 強さは「ディオプター」という たんいで あらわします。数字が 大きい ほど 強い レンズです。ふくらんだ レンズは プラス、へこんだ レンズは マイナスの しるしが つきます[5]。

目が 光を まげすぎて いる ときは、レンズが その 分を もどします。まげかたが たりない ときは、レンズが たします。

近視用の凹レンズは、中央が薄く縁が厚いレンズです。目に入る光を外側へ広げるため、焦点が少し奥へ下がり、網膜の手前ではなく網膜の上に来ます[4]。近視が強いほど、強いマイナスのレンズが必要になります。

遠視用の凸レンズは、中央がふくらんでいて、光を集める向きに働きます。焦点が後ろにずれている目に、光を早めに集めておくことで、焦点を手前へ引き寄せます[3]。

レンズの強さを表す単位が、ディオプター(D)です。焦点距離をメートルで表した値の逆数で、凸レンズはプラス、凹レンズはマイナスの符号を付けます。たとえば焦点距離0.5メートルなら2Dです[5]。数字が大きいほど強いレンズです。

ほかに乱視があります。目の焦点を合わせる表面のカーブが不規則な状態で、円柱レンズという、ある方向だけ屈折力を変えるレンズで矯正します[6]。

近視の矯正に使う凹レンズは、中央が薄く縁が厚く、入射する光線を発散させる。その結果、焦点が少し後方へ移り、網膜の手前ではなく網膜上に来る[4]。近視が強いほど、屈折力の大きい(マイナスの度数が大きい)レンズが要る。

遠視の矯正には、光を収束させる凸レンズを使う[3]。焦点が網膜の後ろにある目に、あらかじめ光を集める方向の屈折力を足し、焦点を前へ引く。

度数の単位はディオプター(D)で、焦点距離をメートルで表したときの逆数だ。凸レンズは正、凹レンズは負の符号をとる。焦点距離0.5mなら2D、0.25mなら4Dで、数字が大きいほど強い[5]。

乱視は、眼の焦点を合わせる表面のカーブが不規則な状態で、円柱レンズによって、ある方向にだけ屈折力を変えて矯正する[6]。

5. ろうがんと えんしは、べつの もの

5. 老眼と遠視は、別の現象

5. 老視と遠視 ── 調節力の低下と屈折異常

老眼ろうがんは、遠視えんしと にて いますが、べつの もの です。年を とると、目の 中の レンズの 形を かえる 力が 弱く なって、ちかくに ピントを 合わせにくく なります。これが 老眼ろうがんで、40さいごろから 目立つ 人が 多い と いわれます[2]。

遠視えんしは、もともとの ピントの ずれです。老眼ろうがんは、ピントを 合わせる 力が おちる ことです。

老視(老眼)は、加齢によって水晶体の形を変えて近くに焦点を合わせる能力が落ちた状態です。40代の前半から半ばごろに目立つようになるとされます[2]。

遠視は、目の作りによる焦点のずれです。老視は、ピントを近くへ動かす調節の力の低下です。似た症状が出ることはありますが、原因は別の現象で、両方が重なる人もいます。

近視の人も、年齢とともに調節の力は落ちます。眼鏡の歴史で、老眼用の凸レンズがまず作られたのは、次の章のとおりです。

老視は、加齢に伴い、水晶体の形を変化させて近くの物に焦点を合わせる能力が低下した状態である。40歳代初期または中頃に顕著になるとされる[2]。

遠視は眼軸長・角膜曲率という構造に由来する屈折異常で、老視は調節力という機能の低下である。症状は「近くが見えにくい」で重なるが、原因が別の現象であり、両者は併存しうる。近視の人でも、加齢による調節力の低下は起こる。

次章で見るように、最初の眼鏡は凸レンズだった。近くを見る力の衰えを補う道具から、眼鏡の歴史は始まったことになる。

6. めがねは、いつ ごろ できたの?

6. 眼鏡は老眼用の凸レンズが先で、近視用の凹レンズはあとに登場した

6. 眼鏡の起源 ── 13世紀に老眼用の凸レンズが生まれ、近視用の凹レンズは遅れて現れた

眼鏡めがねは、いまから 700年ぐらい まえの イタリアで 作られて いたと いう きろくが あります[8]。作った 人や 場所は、ひとつに 決まって いません[8]。

さいしょの めがねは、ちかくを 見る ための、ふくらんだ レンズでした。老眼ろうがんの 人が つかいました。近視きんしの ための、へこんだ レンズは、それより あとです[8]。

いつごろ かは、本に よって ちがいます。じてんに よっては 16せいき なかごろと 書いて います。でも、ふるい しょるいを 見つけた けんきゅうでは、15せいきの うちに 作られて いたと 考えて います[9]。

ヨーロッパで最初の眼鏡は、1280年ごろのイタリアで発明されたと推定されています。1306年、ピサの修道士ジョルダーノは説教の中で、「眼鏡を作る技術が見つかってから、まだ20年たっていない」と述べ、発明者に会ったとも語ったと伝えられます[7]。

起源については、13世紀のイタリアで作られていた記録があります。フィレンツェの貴族の名前が挙がる説のほか、中国起源説もあり、一つには決まっていません[8]。

初期の眼鏡は、近くを見るための凸レンズ(老眼用)でした。近視用の凹レンズは、あとから登場します[8]。登場の年代は資料で割れていて、事典は16世紀半ばとしますが、1460年代にミラノ宮廷がフィレンツェへ凹レンズの眼鏡を注文した文書などから、15世紀のうちには作られていたと考える研究があります[9]。

ラファエロが1518〜1520年ごろに描いた『教皇レオ10世と2人の枢機卿』では、レオ10世が金縁のレンズを手にしています。近視だったとされますが、そのレンズが凹か凸かは資料からは分かりません[10]。

ヨーロッパ初の眼鏡は、1280年ごろのイタリアで発明されたと推定される。1306年、ピサの修道士ジョルダーノは説教で「眼鏡製造の技術が発見されてまだ20年たたない」と述べ、発明者に会ったとも言ったと伝わる[7]。

起源は一つに決まらない。13世紀のイタリアで眼鏡が作られていた記録がある一方、フィレンツェの貴族サルビノ・デリ・アルマティらを挙げる説や、13世紀初めの『洞天清録』に眼鏡の項があるとする中国起源説もある[8]。

初期の眼鏡は近くを見るための凸レンズ(老眼用)で、近視用の凹レンズは後から作られた。年代について、事典は「16世紀半ばころには近視用が発明され」とする。これに対しIlardiは、1460年代にミラノ宮廷がフィレンツェへ凹レンズの眼鏡を注文した文書などを示し、近視用の凹レンズが15世紀のうちにフィレンツェで作られていたと論じた(後者は要旨で確認した)[8][9]。

ラファエロ作『教皇レオ10世と2人の枢機卿』(1518〜1520年ごろ)で、レオ10世は金縁のレンズを手にしている。近視だったとされるが、絵のレンズが凹か凸かは資料に無く、近視用の眼鏡と断定はできない[10]。

7. こどもの 目に、めがねは 大じ?

7. 子どもの見えにくさは、眼鏡で矯正する

7. 小児の屈折異常 ── 弱視につながることがある

こどもの 目の 見えにくさは、おもに めがねで なおします。ほうって おくと、あとから めがねを かけても 見え方が もどりにくい 弱視じゃくしに なる ことが あります[6]。

見えにくいと 感じたら、おうちの 人に 話して、眼科がんかで しらべて もらいましょう。

子どもの屈折異常は、主に眼鏡で矯正します。放置すると、恒久的な視力の低下(弱視)につながる可能性があると、MSDマニュアルの家庭版は説明しています[6]。

見えにくさは、本人が気づかないこともあります。黒板が見えにくい、目を細める、と感じたら、眼科で相談することが大切だとされています。

小児の屈折異常は、主に眼鏡で矯正する。放置すると、恒久的な視力の低下(弱視)につながる可能性がある[6]。

遠視は若年者では調節で補えるため、見た目や自覚では気づかれにくい[3]。眼鏡の目的は「見える」だけではなく、網膜に鮮明な像を送ることでもある。矯正の判断は眼科で行う。

8. じぶんでも たしかめて みたく なったら

8. 自分でも調べてみたくなったら

8. 自分でも調べてみたくなったら

やってみよう。ふくらんだ ふつうの むしめがねで、字を 見て みましょう。字と むしめがねの きょりは かえずに、むしめがねを 目から すこしずつ はなして いくと、どう 見えますか。(ただし、むしめがねを 太陽に 向けては いけません。光が あつまって、あぶないです。)

めがねを かけて いる 人は、おうちの 人に、めがねの 数字(ディオプター)を 見せて もらいましょう。マイナスは へこんだ レンズ、プラスは ふくらんだ レンズです。

このメモは、目の しくみの せつ明で、なおし方を 書いた ものでは ありません。見えにくい ときは、眼科がんかで そうだん して ください。

まず虫めがねでレンズの働きを確かめて、次のような問いから資料を読んでみると面白いかもしれません。

  • 虫めがね(凸レンズ)と文字の距離は変えずに、虫めがねを目から少しずつ離していくと、像はどう変わるでしょうか。光を集めるレンズの性質を、自分の目で確かめられます(虫めがねを太陽に向けてはいけません)。
  • 近視用の凹レンズが15世紀なのか16世紀半ばなのか、資料で年代が割れています[8][9]。どんな証拠があれば決められるでしょうか。
  • 眼鏡やコンタクトに書かれた度数の数字は、ディオプターの逆数から焦点距離に直すと、どのくらいの距離になるでしょうか[5]。

このメモは目の仕組みの説明であり、診断や治療の助言ではありません。見えにくさなど気になる症状があるときは、眼科で相談してください。

手元でできる計算がある。度数(D)は焦点距離(m)の逆数なので、レンズを薄いものと単純化すれば、-2Dは焦点距離が約50cm、+4Dは約25cmに相当する[5]。手持ちの眼鏡の度数が読める人は、度数から焦点距離を計算してみたい。

資料は原典に当たりたい。近視・遠視・老視の原因は、MSDマニュアルの屈折異常の概要[2]で確かめられる。凹レンズの登場年代は、Ilardiの論文[9]の本文で、ミラノ宮廷の文書がどう読まれているかを確かめたい。ジョルダーノの説教の原文は、今回は確認できていない。

調べてみたい問いもある。遠視と老視の区別は、歴史上いつごろから意識されたのか。近視の増加の原因は、この記事では扱っていない。

このメモは屈折の仕組みの説明であり、診断や治療の助言ではない。気になる症状があるときは、眼科で相談してほしい。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

近視・遠視の定義は辞典と眼科の医学書で、眼鏡の歴史は辞典・歴史の資料で確かめました。

  1. コトバンク「近視」(デジタル大辞泉ほか) https://kotobank.jp/word/近視 (近視の定義・眼軸の長さ)
  2. MSDマニュアル プロフェッショナル版「屈折異常の概要」 https://www.msdmanuals.com/ja-jp/professional/17-眼疾患/屈折異常/屈折異常の概要 (近視・遠視・老視の原因)
  3. コトバンク「遠視」(デジタル大辞泉ほか) https://kotobank.jp/word/遠視 (遠視の定義と凸レンズ)
  4. All About Vision, How lenses correct nearsightedness https://www.allaboutvision.com/conditions/myopia/how-lenses-correct-nearsightedness/ (凹レンズが光を広げる仕組み。英語)
  5. コトバンク「ジオプトリー」 https://kotobank.jp/word/ジオプトリー (度数の単位)
  6. MSDマニュアル 家庭版「小児の屈折異常」 https://www.msdmanuals.com/ja-jp/home/23-小児の健康上の問題/小児の眼疾患/小児の屈折異常 (乱視・弱視)
  7. Medievalists.net, Medieval eyeglasses https://www.medievalists.net/2016/03/medieval-eyeglasses-wearable-technology-of-the-thirteenth-century/ (眼鏡の発明の時期。英語)
  8. コトバンク「眼鏡」 https://kotobank.jp/word/眼鏡 (眼鏡の起源と近視用レンズ)
  9. Ilardi, Renaissance Quarterly(Cambridge) https://www.cambridge.org/core/journals/renaissance-quarterly/article/eyeglasses-and-concave-lenses-in-fifteenthcentury-florence-and-milan-new-documents/4232170036589FEED6441FEAE5EC17E6 (凹レンズの登場年代。要旨で確認。英語)
  10. Wikipedia, Portrait of Leo X https://en.wikipedia.org/wiki/Portrait_of_Leo_X (レオ10世の肖像。英語)

なおした ところ

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