JP5251517B2 - 眼鏡レンズ - Google Patents

Description

本発明は、眼鏡レンズに関する。

眼鏡レンズには、ガラスやプラスチック樹脂などの屈折光学素子が用いられる。小型軽量化のため、眼鏡レンズは単レンズで構成され、色消し（色収差の補正）は施されていないのが通常である。特許文献１には、小型軽量を保ちつつ眼鏡レンズの色収差（特に倍率色収差）を補正するために、回折光学素子を組み合わせることが提案されている。
特開２０００−２８４２３８号公報 米国特許６，００８，９４２号明細書 回折光学素子入門増補改訂版，Ｐ２５−Ｐ３８，Ｐ１６３−Ｐ１７５，株式会社オプトロニクス社，平成１８年１２月８日 光技術コンタクト９月号，社団法人日本オプトメカトロニクス協会，２００４年９月

しかし、通常の回折光学素子は特定波長の光に対して適正に作用するように設計されているので、眼鏡レンズでは特定波長以外の波長の光でフレアが多く発生し、画質が損なわれる。また、回折光学素子の種類によっては、製造コストが高く、量産の必要な眼鏡レンズに適さないこともある。

そこで本発明は、高性能であり、しかも量産性に優れた眼鏡レンズを提供することを目的とする。

本発明の眼鏡レンズの一形態は、物体から瞳までに配置されたレンズ全系の少なくとも１つの面に密着複層型回折光学素子が形成され、前記密着複層型回折光学素子を含めた前記レンズ全系を単レンズとみなしたときの見かけのアッベ数Ｖ_ｄは、Ｖ_ｄ＞６０…（１）を満たすことを特徴とする。

なお、前記密着複層型回折光学素子の互いに密着する２つの層のｄ線に対する屈折率差ΔＮ_ｄは、少なくとも両者の界面近傍において、０．００５＜ΔＮ_ｄ＜０．４５…（２）を満たすことが望ましい。

また、前記密着複層型回折光学素子の互いに密着する２つの層の一方は高屈折率低分散の材料、他方は低屈折率高分散の材料からなり、前記２つの層のＦ線に対する屈折率差ΔＮ_Ｆ、Ｃ線に対する屈折率差ΔＮ_Ｃは、ΔＮ_Ｆ＜ΔＮ_Ｃ…（３）を満たすことが望ましい。

また、前記密着複層型回折光学素子のｄ線に対する回折効率Ｅ_ｄ、ｇ線に対する回折効率Ｅ_ｇ、Ｃ線に対する回折効率Ｅ_Ｃは、（Ｅ_ｇ＋Ｅ_Ｃ）／２＞０．９×Ｅ_ｄ…（４）を満たすことが望ましい。

また、前記密着複層型回折光学素子の互いに密着する２つの層の主分散（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）の差Δ（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）、ｄ線に対する屈折率差ΔＮ_ｄは、−１０．０＜ΔＮ_ｄ／Δ（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）＜−２．０…（５）を満たすことが望ましい。

また、前記密着複層型回折光学素子の互いに密着する２つの層の軸上厚さのうち小さい方の厚さｄ、その密着複層型回折光学素子が有する回折光学面の格子高さｈは、０．０５＜ｈ／ｄ＜２．０…（６）を満たすことが望ましい。

また、前記密着複層型回折光学素子が有する回折光学面の個々の格子の立ち上がり面には、瞳へ向かう光線に沿った勾配が付与されることが望ましい。

また、前記密着複層型回折光学素子を除く前記レンズ全系が正の光学的パワーを有する場合は、前記密着複層型回折光学素子は、正の光学的パワーを有することが望ましい。

また、前記密着複層型回折光学素子を除く前記レンズ全系が負の光学的パワーを有する場合は、前記密着複層型回折光学素子は、負の光学的パワーを有することが望ましい。

また、前記レンズ全系が物体側に凸のメニスカスレンズである場合、前記密着複層型回折光学素子の形成先は、前記メニスカスレンズの瞳側の面又は物体側の面であることが望ましい。

また、前記レンズ全系が物体側に凸の接合メニスカスレンズである場合、前記密着複層型回折光学素子の形成先は、前記接合メニスカスレンズの接合面であってもよい。

また、前記レンズ全系は、負の光学的パワーを有するメニスカスレンズを備え、前記メニスカスレンズの凹面に前記密着複層型回折光学素子が形成され、前記密着複層型回折光学素子は、負の光学的パワーを有し、前記密着複層型回折光学素子の互いに密着する２つの層のうち、前記メニスカスレンズの凹面側の層の屈折率は、他方の層の屈折率よりも高いことを特徴とする。

なお、前記密着複層型回折光学素子が有する回折光学面の個々の格子の立ち上がり面には、瞳へ向かう光線に沿った勾配が付与されており、光軸と垂直な方向における前記立ち上がり面の長さの最大値Δ_ｍｘは、２μｍ＜Δ_ｍｘ＜３０μｍ ・・・（７）を満たすことが望ましい。

本発明によれば、高性能であり、しかも量産性に優れた眼鏡レンズが実現する。

実施形態の眼鏡レンズの模式図である。 密着複層型回折光学素子の構成例を示す模式図である。 密着複層型回折光学素子の別の構成例を示す模式図である。 密着複層型回折光学素子のさらに別の構成例を示す模式図である。 実施形態の眼鏡レンズの変形例を示す図である。 立ち上がり面に勾配を付与する場合の例を説明する図である。 ２つの層の材料の選定方法の例を説明する図である。 別の条件下での２つの層の材料の選定方法の例を説明する図である。 第１実施例の眼鏡レンズの光路図である。 第１実施例の諸収差図である。 第２実施例の眼鏡レンズの光路図である。 第２実施例の諸収差図である。 第３実施例の眼鏡レンズの光路図である。 第３実施例の諸収差図である。

先ず、回折光学素子を簡単に説明する。

回折光学素子において回折現象が生じる面（以下、「回折光学面」という。）は、正の光学的パワーを有する場合に負の分散値を持つので、特殊ガラスでしか達し得なかったような良好な色収差補正を可能とし、特に倍率色収差の補正に有効である。しかし、通常の回折光学素子は、設計波長からずれた波長ではフレアが多く発生するので、その用途はレーザー光源などの単色光源又は準単色光源に限られていた。

その点、複数の回折光学面を積み重ねた複層型回折光学素子は、広帯域に亘り回折効率が高いのでフレアの抑制に有利である。例えば、２層タイプの複層型回折光学素子は、第１の回折光学要素と、第１の回折光学要素とは屈折率及び分散の異なる第２の回折光学要素とを積み重ねてなり、両者の対向面にそれぞれ鋸歯状（ブレーズ型）の回折光学面が形成されている。特定の２波長に対し色消し条件を満足するよう第１の回折光学要素の回折光学面の格子高さｄ_１を所定値に決定すると共に、第２の回折光学要素の回折光学面の格子高さｄ_２を別の所定値に決定すると、それら２波長に対する複層型回折光学素子の回折効率が１となり、その他の波長に対しても高い回折効率が得られる。なお、ここでいう「回折効率」とは、回折光学面に入射する光の強度Ｉ_０と、回折光学面で発生する一次回折光の強度Ｉ_１との比η＝Ｉ_１／Ｉ_０である。

特に、この複層型回折光学素子が所定の条件（非特許文献１のＰ１６７の式（５）参照）を満たすと、ｄ_１とｄ_２を一致させることが可能となり、２つの回折光学面を密着させた密着複層型回折光学素子が実現する。密着複層型回折光学素子は、分離型の複層型回折光学素子と比較して回折光学面の格子高さの誤差感度（公差）が緩い、回折光学面の面粗さの誤差感度（公差）が緩いなどのメリットがあり、量産に有利である。このような密着複層型回折光学素子の詳細は、非特許文献１のＰ１６３−Ｐ１７５，非特許文献２などにも記載されている。

次に、本実施形態の眼鏡レンズを説明する。

図１は、本実施形態の眼鏡レンズの模式図である。図１において符号Ｅ．Ｐ．で示すのが眼の瞳である。図１に示すとおり、本実施形態の眼鏡レンズは、通常の眼鏡レンズと同様、物体側に凸の曲面を配置したメニスカスレンズＬ１が基となっている。眼鏡レンズにメニスカスレンズが採用される理由は、比較的目立ち易い非点収差を軽減するべく「チェルニングの楕円」と呼ばれる解を満足させるためである。この結果、眼鏡レンズの光学的パワーを正に設定した場合、光学的パワーを負に設定した場合の何れであっても眼鏡レンズはメニスカスレンズとなる。

但し、本実施形態の眼鏡レンズでは、メニスカスレンズＬ１の物体側の面ＳＡ（凸面）、瞳側の面ＳＢ（凹面）の少なくとも一方に密着複層型回折光学素子が形成される。なお、設計上は、その形成先は面ＳＡ，ＳＢの何れであってもよいが、使用上は、面Ｂである方が望ましい。面Ｂとした方が、使用時に密着複層型回折光学素子が破壊される可能性が少ないからである。

観察眼が遠視である場合、メニスカスレンズＬ１の単体の光学的パワーは正に設定されるが、その場合、密着複層型回折光学素子の光学的パワーも、正に設定される。

この場合、メニスカスレンズ単体の分散は正、密着複層型回折光学素子の分散は負となり、両者は反対符号となる。よって、メニスカスレンズＬ１の単体に割り振られる光学的パワーと、密着複層型光学素子に割り振られる光学的パワーとのバランスを調整することで、眼鏡レンズ全系の色収差を補正することができる。

一方、観察眼が近視である場合、メニスカスレンズＬ１の単体の光学的パワーは負に設定されるが、その場合、密着複層型回折光学素子の光学的パワーも、負に設定される。

この場合、メニスカスレンズＬ１の単体の分散は負、密着複層型回折光学素子の分散は正となり、両者は反対符号となる。よって、メニスカスレンズＬ１の単体に割り振られる光学的パワーと、密着複層型光学素子に割り振られる光学的パワーとのバランスを調整することで、眼鏡レンズ全系の色収差を補正することができる。

図２，図３，図４は、密着複層型回折光学素子の構成例を示す模式図である。

図２，図３，図４において符号ＤＯＥで示すのが密着複層型回折光学素子であり、符号Ｂで示すのが密着複層型回折光学素子の形成先となるベース部材である。このベース部材Ｂが、図１に示したメニスカスレンズＬ１に相当する。なお、これらの図では、ベース部材Ｂにおいて密着複層型回折光学素子ＤＯＥが形成される面（ベース面）を平面で描き、密着複層型回折光学素子ＤＯＥが有する回折光学面ＤＯＳの形状を、実際よりも粗く描いた。

図２に示す例では、ベース部材Ｂの表面に２つの層１４ａ，１４ｂが積層され、層１４ａ，１４ｂの各々の境界面が鋸歯状の回折光学面ＤＯＳとなっている。これらの互いに密着した回折光学面ＤＯＳが密着複層型回折光学素子ＤＯＥを構成する。なお、この密着複層型回折光学素子ＤＯＥをベース部材Ｂへ形成する方法としては、金型を使用した樹脂成形や、フィルム状の密着複層型回折光学素子ＤＯＥを用意してそれをベース部材Ｂ上へ貼付する方法などを採用できる。

図３に示す例では、ベース部材Ｂの表面に鋸歯状のレリーフパターンが刻まれ、その上に１つの層１４ｂが密着して形成されている。ベース部材Ｂ，層１４ｂの各々の境界面がブレーズ型の回折光学面ＤＯＳとなっている。これらの互いに密着した回折光学面ＤＯＳが密着複層型回折光学素子ＤＯＥを構成する。なお、この密着複層型回折光学素子ＤＯＥをベース部材Ｂ上へ形成する方法としては、金型を使用した樹脂成形などを採用できる。

図４に示す例では、ベース部材Ｂの表面に３つの層１４ａ，１４ｂ，１４ｃが積層され、層１４ａ，１４ｂ，１４ｃの各々の境界面がブレーズ型の回折光学面ＤＯＳとなっている。これらの互いに密着した回折光学面ＤＯＳが密着複層型回折光学素子ＤＯＥを構成する。なお、この密着複層型回折光学素子ＤＯＥをベース部材Ｂへ形成する方法としては、金型を使用した樹脂成形や、フィルム状の密着複層型回折光学素子ＤＯＥを用意してそれをベース部材Ｂ上へ貼付する方法などを採用できる。

なお、以上の説明では、図１に示すとおり単レンズからなるメニスカスレンズＬ１を例に挙げたが、眼鏡レンズに偏光フィルタなどの機能を付加する場合は、図５に示すとおり接合メニスカスレンズＬ１’を使用してもよい。その場合は、密着複層型回折光学素子の形成先を、接合メニスカスレンズＬ１’を構成する一方の光学部材Ｌ１１（偏光フィルタ）と他方の光学部材Ｌ１２との間の接合面Ｃとしてもよい。

接合面Ｃに形成される密着複層型回折光学素子の構成としては、図２，図３，図４の何れかに示した構成を採用することができる。その場合、光学部材Ｌ１１，Ｌ１２を接合するための接着剤を、密着複層型回折光学素子の最上層又は最下層に兼用してもよい。

次に、本実施形態の眼鏡レンズが満たすべき条件式を説明する。

（第１の条件式）
第１の条件式は、以下の条件式（１）である。

Ｖ_ｄ＞６０ …（１）
条件式（１）は、眼鏡レンズの画質を良好にするための条件式である。条件式（１）のＶ_ｄは、密着複層型回折光学素子を含めた眼鏡レンズの全系を単レンズとみなしたときの見かけのアッベ数であり、全系のｄ線に対する焦点距離をｆ_ｄ、Ｆ線に対する焦点距離をｆ_Ｆ、Ｃ線に対する焦点距離をｆ_Ｃとおいたときに、Ｖ_ｄ＝｜ｆ_ｄ／（ｆ_Ｆ−ｆ_ｃ）｜で表される。

因みに、密着複層型回折光学素子による色収差補正が完璧であった場合、ｆ_ｄ／（ｆ_Ｆ−ｆ_ｃ）はゼロとなり、その色収差補正が過補正であった場合、ｆ_ｄ／（ｆ_Ｆ−ｆ_ｃ）の値は負となり、その色収差補正が補正不足であった場合、ｆ_ｄ／（ｆ_Ｆ−ｆ_ｃ）の値は正となる。密着複層型回折光学素子の使用により、本実施形態の眼鏡レンズは特殊低分散ガラスを使用しなくともこの条件式（１）を満たすことができる。

仮に、見かけのアッベ数Ｖ_ｄが条件式（１）を満たさないと、眼鏡レンズに大きな色収差が残存し、画質が低下する。

また、画質を十分に高めるには、見かけのアッベ数Ｖ_ｄは条件式（１）の代わりに（３’）を満たすことが望ましい。

Ｖ_ｄ＞１５０ …（３’）
但し、人間の眼の分解能は有限なので、見かけのアッベ数Ｖ_ｄを一定以上大きくするとオーバースペックとなる。よって、見かけのアッベ数Ｖ_ｄは、条件式（３”）で規定される範囲に留めても構わない。

Ｖ_ｄ＜５００…（３”）
（第２の条件式）
第２の条件式は、以下の条件式（２）である。

０．００５＜ΔＮ_ｄ＜０．４５…（２）
条件式（２）は、密着複層型回折光学素子がその機能（つまり、広帯域に亘る回折効率の高さ、量産性の高さ）を発揮するために必要な条件式の１つである。条件式（２）のΔＮ_ｄは、互いに密着する２つの層のｄ線に対する屈折率差、特に、両層の境界近傍における屈折率差である。両層の屈折率の大小関係は問わないが、両層の屈折率差ΔＮ_ｄは、広帯域に亘り高い回折効率を得るためには大きくする必要があり、回折光学面の誤差感度を抑えるためには大き過ぎない必要もある。

具体的には、屈折率差ΔＮ_ｄが条件式（２）の上限値（０．４５）を上回ると誤差感度が大きくなり過ぎる。一方、屈折率差ΔＮ_ｄが条件式（２）の下限値（０．００５）を下回ると、ブレーズ条件を満たすための格子高さが大きくなり過ぎるので、個々の格子の立ち上がり面で生じる散乱光が多くなり、迷光が増える。また、格子高さが大きくなり過ぎると、回折光学面の形成が困難となる。なお、ここでいう「立ち上がり面」とは、ブレーズ型の格子を成す２つの傾斜面のうち、ベース面の法線と成す角度が小さい方の傾斜面（急峻な傾斜面）のことである。立ち上がり面は、「格子縦面」、「格子の壁」、「非回折面」などとも称される。

また、誤差感度をより下げるために、屈折率差ΔＮ_ｄは条件式（１’）を満たすことが望ましい。

０．００５＜ΔＮ_ｄ＜０．２…（１’）
（第３の条件式）
第３の条件式は、以下の条件式（３）である。

ΔＮ_Ｆ＜ΔＮ_Ｃ …（３）
条件式（３）は、密着複層型回折光学素子がその機能（特に、広帯域に亘る回折効率の高さ）を発揮するために必要な条件式の１つである。条件式（３）のΔＮ_Ｆは、互いに密着する２つの層のＦ線に対する屈折率差であり、ΔＮ_Ｃは、Ｃ線に対する屈折率差である。屈折率差ΔＮ_Ｆ，ΔＮ_Ｃが条件式（３）を満たせば、互いに密着する２つの層の屈折率及び分散のバランスが良好となり、広帯域に亘り高い回折効率が得られるが、条件式（３）を満たさないとそのバランスが崩れ、回折効率が不足する。

（第４の条件式）
第４の条件式は、以下の条件式（４）である。

（Ｅ_ｇ＋Ｅ_Ｃ）／２＞０．９×Ｅ_ｄ…（４）
条件式（４）は、眼鏡レンズの画質を良好にするための条件式である。条件式（４）のＥ_ｇ，Ｅ_ｄ，Ｅ_Ｃは、密着複層型回折光学素子のｄ線に対する回折効率、ｇ線に対する回折効率、Ｃ線に対する回折効率である。回折効率Ｅ_ｇ，Ｅ_ｄ，Ｅ_Ｃが条件式（４）を満たさないと、フレアが大きくなる。密着複層型回折光学素子の使用により、本実施形態の眼鏡レンズはこの条件式（４）を満たすことができる。

なお、画質をより高めるためには、条件式（４）の代わりに条件式（４’）を採用することが望ましい。

（Ｅ_ｇ＋Ｅ_Ｃ）／２＞０．９８×Ｅ_ｄ…（４’）
（第５の条件式）
第５の条件式は、以下の条件式（５）である。

−１０．０＜ΔＮ_ｄ／Δ（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）＜−２．０ …（５）
条件式（５）は、密着複層型回折光学素子がその機能（特に、広帯域に亘る回折効率の高さ）を発揮するために必要な条件式の１つである。条件式（５）のΔ（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）は、互いに密着する２つの層の主分散（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）の差である。条件式（５）が満たされないと、密着複層型回折光学素子が広帯域に亘る高い回折効率を得ることはできない。なお、その機能を十分に得るためには、条件式（５）の代わりに以下の条件式（５’）を満たすことが望ましい。

−８＜ΔＮ_ｄ／Δ（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）＜−２．０ …（５’）
（第６の条件式）
第６の条件式は、以下の条件式（６）である。

０．０５＜ｈ／ｄ＜２．０ …（６）
条件式（６）は、密着複層型回折光学素子がその機能（広帯域に亘る回折効率の高さ、量産性の高さ）を発揮するために必要な条件式であり、特に格子高さに関する条件式である。条件式（６）のｈが格子高さであり、ｄは前記２つの層の軸上厚さのうち小さい方である。ｈ／ｄが条件式（６）の上限値（２．０）を上回ると、相対的に格子が高くなり過ぎるので、立ち上がり面が厚くなり、そこで生じる散乱光が多くなり、迷光が増える。また、格子高さが大きくなり過ぎると、回折光学面の形成が困難となる。一方、ｈ／ｄが条件式（６）の下限値（０．０５）を下回ると、相対的に前記２つの層が厚くなり過ぎるので、やはり回折光学面の形成が困難となる。また、前記２つの層が厚くなり過ぎると、密着複層型回折光学素子における光の吸収量が増え、レンズ全系の透過率低下や色付きが生じ易くなるなどの不都合も発生する。

なお、密着複層型回折光学素子の機能をより高めるには、条件式（６）の代わりに条件式（６’）を採用するとよい。

０．２＜ｈ／ｄ＜１．０ …（６’）
（第７の条件式）
第７の条件式は、以下の条件式（７）である。

２μｍ＜Δ_ｍｘ＜３０μｍ ・・・（７）
条件式（７）は、密着複層型回折光学素子がその機能（広帯域に亘る回折効率の高さ、量産性の高さ）を発揮するために必要な条件式であり、特に、格子傾斜角度（光軸方向からの傾斜角度）に関する条件式である。個々の格子の立ち上がり面で発生する散乱光を軽減するには、その立ち上がり面に、瞳へ向かう光束の主光線に沿うような勾配が付与されることが望ましい（図６を参照）。その場合、図６に示すように、格子傾斜角度は光軸から離れるに従って大きくなり、格子の立ち上がり面の光軸と垂直な方向の長さΔ_ｍも、光軸から離れるに従って大きくなる。その長さΔ_ｍの回折光学面における最大値Δ_ｍｘ（つまり最周辺に形成された格子の立ち上がり面の長さΔ_ｍ）が本条件式（７）を満たせば、回折光学面上の全ての格子傾斜角度が適当に保たれる。仮に、最大値Δ_ｍｘが上限値３０μｍを超えると、格子傾斜角度と、格子の立ち上がり面の面積とが共に大きくなり、迷光の発生量が増える。また、最大値Δ_ｍｘが下限値２μｍを下回ると、密着複層型回折光学素子の回折効率の向上効果が薄れるばかりか、抜き勾配が小さくなるために密着複層型回折光学素子の作製が困難という不都合も生じる。

なお、本条件式（７）の効果を十分に発揮するには、条件式（７）の上限値を１５μｍ、下限値を３μｍとすることが望ましく、更には、条件式（７）の上限値を１２μｍ、下限値を４μｍとすることが望ましい。例えば、密着複層型回折光学素子の形成先が平面であり、その格子高が２０μｍ、光の入射角度が２０度であった場合は、Δ_ｍｘ＝６．４３μｍなどに設定することが望ましい。

なお、散乱光をより抑えるために、立ち上がり面に黒化処理を施してもよい。

因みに、立ち上がり面に勾配を付与する場合は、密着複層型回折光学素子の互いに密着する２つの層の材料を次のとおり選定するとよい。

例えば、密着複層型回折光学素子の光学的パワーが負であり、かつ密着複層型回折光学素子の形成先をベース部材の瞳側の面とするとき（例えば図１の面ＳＢであるとき）には、図７に示すように、密着複層型回折光学素子のベース部材側の層に高屈折率の材料を使用し、瞳側の層に低屈折率の材料を使用する。互いに密着する２つの層の材料をこのように選定すれば、立ち上がり面の勾配が、格子の先端角度を大きくする方向に働くので、金型を用いた樹脂成形の際に回折光学面に抜き勾配が付くこととなり、量産性が高まる。

一方、密着複層型回折光学素子に付与される光学的パワーが負であり、かつ密着複層型回折光学素子の形成先をベース部材の物体側の面とするとき（例えば図１の面ＳＡであるとき）には、図８に示すように、密着複層型回折光学素子のベース部材側の層に低屈折率の材料を使用し、物体側の層に高屈折率の材料を使用する。互いに密着する２つの層の材料をこのように選定すれば、立ち上がり面の勾配が、格子の先端角度を大きくする方に働くので、金型を用いた樹脂成形の際に回折光学面に抜き勾配が付くこととなり、量産性が高まる。

なお、密着複層型回折光学素子に付与される光学的パワーが正であった場合は、互いに密着する２つの層の順序は、上述したものと反対になる。

（第８の条件式）
第８の条件式は、以下の条件式（８）である。

０．００００５＜ｐ／｜ｆ｜＜０．０２ …（８）
条件式（８）は、密着複層型回折光学素子がその機能（広帯域に亘る回折効率の高さ、量産性の高さ）を発揮するために必要な条件式であり、特に格子ピッチに関する条件式である。条件式（８）のｐは回折光学面の最小格子ピッチ（最外周の格子ピッチ）であり、ｆはレンズ全系の焦点距離である。ｐ／｜ｆ｜が条件式（８）の下限値（０．００００５）を下回ると、格子ピッチが小さくなり過ぎるので、回折光学面の形成が困難となり、しかも回折効率の低下を招き、フレア光が発生し画質が低下する。一方、ｐ／｜ｆ｜が条件式（８）の上限値（０．０２）を上回ると、格子ピッチが大きくなり過ぎて、十分な色消しが達成出来ず、画質が低下し易くなる。

なお、密着複層型回折光学素子の機能をより高めるには、条件式（８）の代わりに条件式（８’）を採用するとよい。

０．０００１＜ｐ／｜ｆ｜＜０．０１ …（８’）
（第９の条件式）
第９の条件式は、以下の条件式（９）である。

Δ／｜ｆ｜＜０．０５ …（８）
条件式（９）は、眼鏡レンズの画質を良好にするための条件式である。条件式（９）のΔは、ｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線の軸上色収差の最大拡がり巾である。眼鏡レンズが条件式（９）を満たせば、軸上色収差が十分に小さくなり、良好な結像性能が得られる。眼鏡レンズが条件式（９）を満たさないと、軸上色収差が大きくなり過ぎて色付きが生じる。

なお、画質をより高めるためには、条件式（９）の代わりに条件式（９’）を採用することが望ましい。

Δ／｜ｆ｜＜０．０２ …（９’）
但し、軸上色収差を完全にゼロとすることは実質的に不可能なので、実際のΔ／｜ｆ｜は、条件式（９”）で規定される範囲に留まると考えて構わない。

Δ／｜ｆ｜＞０．０００１ …（９”）
（第１０の条件式）
第１０の条件式は、以下の条件式（１０）である。

０．０００１＜Ｃ（ｄ_１＋ｄ_２）／ｆ^２＜２．０ …（１０）
条件式（１０）は、密着複層型回折光学素子がその機能（広帯域に亘る回折効率の高さ、量産性の高さ）を発揮するために必要な条件式であり、特に層厚に関する条件式である。条件式（１０）のｄ_１，ｄ_２は、互いに密着する２つの層の各々の層厚であり、Ｃは密着複層型回折光学素子の有効径である。よって、Ｃ（ｄ_１＋ｄ_２）／ｆ^２は、焦点距離で規格化した密着複層型回折光学素子の体積（規格化体積）を示す。規格化体積Ｃ（ｄ_１＋ｄ_２）／ｆ^２が条件式（１０）の上限値（２．０）を上回ると、密着複層型回折光学素子の体積が大きくなり過ぎて、密着複層型回折光学素子における光の吸収量が増え、レンズ全系の透過率低下や色付きが生じ易くなる。また、密着複層型回折光学素子の体積が大き過ぎると、製造コストの増大に繋がる。また、規格化体積Ｃ（ｄ_１＋ｄ_２）／ｆ^２が条件式（１０）の下限値（０．０００１）を下回ると、密着複層型回折光学素子が薄くなり過ぎて、十分な回折効果が得られずに色消しの効果が不足する。

なお、密着複層型回折光学素子の機能をより高めるには、条件式（１０）の代わりに条件式（１０’）を採用するとよい。

０．０００１＜Ｃ（ｄ_１＋ｄ_２）／ｆ^２＜０．０１ …（１０’）
以上、本実施形態の眼鏡レンズは、画質を高めるための条件式や、密着複層型回折光学素子の機能（広帯域に亘る回折効率の高さ、量産性の高さ）が眼鏡レンズにおいて十分に発揮されるための条件式を満たす。したがって、本実施形態の眼鏡レンズは高性能であり、しかも量産性が高い。

（その他の条件）
なお、本実施形態の眼鏡レンズにおいて、密着複層型回折光学素子を樹脂成形で形成する場合、量産性を重視し、互いに密着する２つの層の材料は、それぞれ光硬化型樹脂（特にＵＶ硬化型樹脂）であることが望ましい。また、量産性を高めるため、それら２つの層の一方に使用される光硬化型樹脂の未硬化状態での粘度は４０ｃＰ以上であり、他方に使用される光硬化型樹脂の未硬化状態での粘度は２０００ｃＰ以上であることが望ましい。また、眼鏡レンズを小型軽量化するために、それら２つの層の材料の比重は２．０以下であることが好ましい。ガラスに比して樹脂は比重が小さいため、眼鏡レンズの軽量化に有効である。また、さらなる軽量化を図る場合は、その比重を１．６以下に抑えることが好ましい。

また、本実施形態の眼鏡レンズの装用位置については次の条件が満たされることが望ましい。すなわち、最も瞳側の面（図１の面ＳＢ）から瞳（Ｅ．Ｐ．）までの距離は２５ｍｍ程度であることが最適であり、少なくともその距離は２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内に収められることが望ましい。その距離がこの範囲内に収められれば、眼鏡レンズが快適に装着・使用可能となるだけでなく、優れた回折性能と優れた結像性能との双方を眼鏡レンズが発揮することができる。

また、本実施形態の眼鏡レンズの少なくとも１つの面を非球面としてもよい。特に、正の光学的パワーを付与すべき面を非球面とすることが好ましい。

また、本実施形態の眼鏡レンズは、単レンズに密着複層型回折光学素子を形成した眼鏡レンズ（図１参照）、又は接合レンズに密着複層型回折光学素子を形成した眼鏡レンズ（図５参照）の何れかであったが、複数の光学部材からなる光学系の何れかの光学部材に密着複層型回折光学素子を形成した眼鏡レンズに変形してもよい。また、本実施形態の眼鏡レンズの一部又は全部の光学部材に、屈折率分布型レンズ、結晶材料レンズなどを適用してもよい。

眼鏡レンズの第１実施例を説明する。

図９は、本実施例の眼鏡レンズの光路図である。図９に示すとおり、本実施例の眼鏡レンズは、物体側に凸のメニスカスレンズＬ１と、そのメニスカスレンズＬ１の瞳側の面上に形成された密着複層型回折光学素子ＤＯＥとからなる。密着複層型ＤＯＥのタイプは、図２に示した２層タイプである。

表１は、本実施例の眼鏡レンズのレンズデータである。表１において、ｍは面番号、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎ（ｄ）はｄ線に対する屈折率、ｎ（ｇ）はｇ線に対する屈折率、ｎ（Ｃ）はＣ線に対する屈折率、ｍ（Ｆ）はＦ線に対する屈折率である。

表１において、回折光学面の面番号には「＊」（アスタリスク）を付し、回折光学面の形状は、超高屈折率法により非球面に換算した。超高屈折率法の詳細は、非特許文献１のＰ２５−Ｐ３８などに記載されている。換算に当たっては、回折光学面のｄ線の屈折率を１００１、ｇ線の屈折率を７４１８．６８５３とおいた。また、ｄ線の波長λ_ｄ、ｇ線の波長λ_ｇ、Ｃ線の波長λ_Ｃ、Ｆ線の波長λ_Ｆをそれぞれ次のとおり選定した。

λ_ｄ＝５８７．５６２ｎｍ
λ_ｇ＝４３５．８３５ｎｍ
λ_Ｃ＝６５６．２７３ｎｍ
λ_Ｆ＝４８６．１３３ｎｍ

なお、第２面と第３面との間の媒質（＝密着複層型回折光学素子ＤＯＥを構成する一方の層）の未硬化状態での粘度は１００ｃＰであり、ｄ線に対する屈折率が１．５２７６である。また、第４面と第５面との間の媒質（＝密着複層型回折光学素子ＤＯＥを構成する他方の層）の未硬化状態での粘度は４８００ｃＰであり、ｄ線に対する屈折率が１．５５６９である。

表２は、回折光学面（第４面）のデータである。回折光学面の形状は、非球面を多項式（１１）で表したときの各項の係数（非球面係数）で規定される。

Ｓ（ｙ）＝（ｙ^２／ｒ）／｛１＋（１−Ｋ・ｙ^２／ｒ^２）^１／２｝
＋Ｃ_４・ｙ^４＋Ｃ_６・ｙ^６＋Ｃ_８・ｙ^８＋Ｃ_１０・ｙ^１０ …（１１）
但し、ｙは光軸に垂直な方向の高さであり、Ｓ（ｙ）は高さｙにおけるサグ量（＝非球面頂点における接平面からの光軸方向の距離）であり、ｒは非球面頂点における曲率半径であり、Ｋは円錐係数であり、Ｃ_ｎはｎ次の非球面係数である。なお、表２では値がゼロである係数については表記していない。

本実施例の条件対応値は、以下のとおりである。なお、ＢＦはバックフォーカス、Ｄは眼鏡度数、ｐは、最外周における格子ピッチである。
ｆ＝−１２４．５５８
ｆ_Ｆ＝０．０３０６５
ｆ_Ｃ＝０．５７６０４
ＢＦ＝−１２４．４４６
Ｄ＝１０００／ＢＦ＝−８．０３６
Ｅ_ｇ＝９８．２２１
Ｅ_Ｃ＝９８．２３３
Ｅ_ｄ＝９９．９９９
Δ（Ｎ_Ｆ−Ｎ_ｃ）＝−０．００４１０
ｈ＝０．０２
ｄ＝０．３
ｐ＝０．０４４３
Ｃ＝２６．９
ｄ_１＋ｄ_２＝０．６
Δ＝０．８３０１６
式（１）のＶ_ｄ＝２２８．４
式（２）のΔＮ_ｄ＝０．０２９３
式（３）のΔＮ_Ｆ＝０．０２６３
式（３）のΔＮ_ｃ＝０．０３０４
式（４）の（Ｅ_ｇ＋Ｅ_Ｃ）／２＝９８．２２７
式（４）の０．９×Ｅ_ｄ＝８９．９９９
式（５）のΔＮ_ｄ／Δ（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）＝−７．１４６
式（６）のｈ／ｄ＝０．０６６７
式（７）のΔ_ｍｘ＝８．０μｍ
式（８）のｐ／｜ｆ｜＝０．０００３６
式（９）のΔ／｜ｆ｜＝０．００６６６
式（１０）のＣ（ｄ_１＋ｄ_２）／ｆ^２＝０．００１０４
すなわち、本実施例の眼鏡レンズは、条件式（１）〜（１０）の全てを満たす。

図１０は、本実施例の諸収差図である。図１０においてＦＮＯはＦナンバーを、Ｙは像高を示している。図１０においてｄはｄ線に関するカーブであり、ｇはｇ線に関するカーブであり、ＣはＣ線に関するカーブであり、ＦはＦ線に関するカーブである。図１０に示すとおり、本実施例では諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が得られる。

眼鏡レンズの第２実施例を説明する。

図１１は、本実施例の眼鏡レンズの光路図である。図１１に示すとおり、本実施例の眼鏡レンズは、物体側に凸のメニスカスレンズＬ１と、そのメニスカスレンズＬ１の瞳側の面上に形成された密着複層型回折光学素子ＤＯＥとからなる。密着複層型回折光学素子ＤＯＥのタイプは、図２に示した２層タイプである。

表３は、本実施例の眼鏡レンズのレンズデータである。表３の表記方法は、表１のそれと同じである。また、超高屈折率法による換算方法も、第１実施例のそれと同じである。

なお、第２面と第３面との間の媒質（＝密着複層型回折光学素子ＤＯＥを構成する一方の層）の未硬化状態での粘度は１００ｃＰであり、ｄ線に対する屈折率が１．５２７６である。また、第４面と第５面との間の媒質（＝密着複層型回折光学素子ＤＯＥを構成する他方の層）の未硬化状態での粘度は４８００ｃＰであり、ｄ線に対する屈折率が１．５５６９である。

表４は、回折光学面（第４面）のデータである。表４の表記方法は、表２のそれと同じである。

本実施例の条件対応値は、以下のとおりである。
ｆ＝−２３７．６９４
ｆ_Ｆ＝０．０５５９８
ｆ_Ｃ＝０．６８７３８
ＢＦ＝−２３７．３４５
Ｄ＝１０００／ＢＦ＝−４．２１３
Ｅ_ｇ＝９８．２２１
Ｅ_Ｃ＝９８．２３３
Ｅ_ｄ＝９９．９９９
Δ（Ｎ_Ｆ−Ｎ_ｃ）＝−０．００４１０
ｈ＝０．０２
ｄ＝０．３
ｐ＝０．０３８８
Ｃ＝２９．８
ｄ_１＋ｄ_２＝０．６
Δ＝０．８９５２１
式（１）のＶ_ｄ＝３７６．４６
式（２）のΔＮ_ｄ＝０．０２９３
式（３）のΔＮ_Ｆ＝０．０２６３
式（３）のΔＮ_ｃ＝０．０３０４
式（４）の（Ｅ_ｇ＋Ｅ_Ｃ）／２＝９８．２２７
式（４）の０．９×Ｅ_ｄ＝８９．９９９
式（５）のΔＮ_ｄ／Δ（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）＝−７．１４６
式（６）のｈ／ｄ＝０．０６６７
式（７）のΔ_ｍｘ＝９．１μｍ
式（８）のｐ／｜ｆ｜＝０．０００１６
式（９）のΔ／｜ｆ｜＝０．００３７７
式（１０）のＣ（ｄ_１＋ｄ_２）／ｆ^２＝０．０００３１６
すなわち、本実施例の眼鏡レンズは、条件式（１）〜（１０）の全てを満たす。

図１２は、本実施例の諸収差図である。図１２の表記方法は、図１０のそれと同じである。図１２に示すとおり、本実施例では諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が得られる。

眼鏡レンズの第３実施例を説明する。

図１３は、本実施例の眼鏡レンズの光路図である。図１３に示すとおり、本実施例の眼鏡レンズは、物体側に凸のメニスカスレンズＬ１と、そのメニスカスレンズＬ１の瞳側の面上に形成された密着複層型回折光学素子ＤＯＥとからなる。密着複層型ＤＯＥのタイプは、図２に示した２層タイプである。

表５は、本実施例の眼鏡レンズのレンズデータである。図５の表記方法は、表１のそれと同じである。また、超高屈折率法による換算方法も、第１実施例のそれと同じである。

なお、第２面と第３面との間の媒質（＝密着複層型回折光学素子ＤＯＥを構成する一方の層）の粘度は１００ｃＰであり、ｄ線に対する屈折率が１．５２７６である。また、第４面と第５面との間の媒質（＝密着複層型回折光学素子ＤＯＥを構成する他方の層）の粘度は４８００ｃＰであり、ｄ線に対する屈折率が１．５５６９である。

表６は、回折光学面（第４面）のデータである。表６の表記方法は、表２のそれと同じである。

本実施例の条件対応値は、以下のとおりである。
ｆ＝１９４．４７６
ｆ_Ｆ＝０．０１４７６
ｆ_Ｃ＝−１．１０６６３
ＢＦ＝１９０．７７４
Ｄ＝１０００／ＢＦ＝５．２４２
Ｅ_ｇ＝９８．２２１
Ｅ_Ｃ＝９８．２３３
Ｅ_ｄ＝９９．９９９
Δ（Ｎ_Ｆ−Ｎ_ｃ）＝−０．００４１０
ｈ＝０．０２
ｄ＝０．３
ｐ＝０．０４０８
Ｃ＝４２．６
ｄ_１＋ｄ_２＝０．６
Δ＝１．３７９７４
式（１）のＶ_ｄ＝−１７３．４２４
式（２）のΔＮ_ｄ＝０．０２９３
式（３）のΔＮ_Ｆ＝０．０２６３
式（３）のΔＮ_ｃ＝０．０３０４
式（４）の（Ｅ_ｇ＋Ｅ_Ｃ）／２＝９８．２２７
式（４）の０．９×Ｅ_ｄ＝８９．９９９
式（５）のΔＮ_ｄ／Δ（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）＝−７．１４６
式（６）のｈ／ｄ＝０．０６６７
式（７）のΔ_ｍｘ＝１３．７μｍ
式（８）のｐ／｜ｆ｜＝０．０００２１
式（９）のΔ／｜ｆ｜＝０．００７０９
式（１０）のＣ（ｄ_１＋ｄ_２）／ｆ^２＝０．０００６８
すなわち、本実施例の眼鏡レンズは、条件式（１）〜（１０）の全てを満たす。

図１４は、本実施例の諸収差図である。図１４の表記方法は、図１０のそれと同じである。図１４に示すとおり、本実施例では諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が得られる。

Claims (13)

1. 物体から瞳までに配置されたレンズ全系の少なくとも１つの面に密着複層型回折光学素子が形成され、
   前記密着複層型回折光学素子を含めた前記レンズ全系を単レンズとみなしたときの見かけのアッベ数Ｖ_ｄは、
   Ｖ_ｄ＞６０・・・（１）
   を満たすことを特徴とする眼鏡レンズ。
2. 請求項１に記載の眼鏡レンズにおいて、
   前記密着複層型回折光学素子の互いに密着する２つの層のｄ線に対する屈折率差ΔＮ_ｄは、少なくとも両者の界面近傍において、
   ０．００５＜ΔＮ_ｄ＜０．４５・・・（２）
   を満たすことを特徴とする眼鏡レンズ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の眼鏡レンズにおいて、
   前記密着複層型回折光学素子の互いに密着する２つの層の一方は高屈折率低分散の材料、他方は低屈折率高分散の材料からなり、
   前記２つの層のＦ線に対する屈折率差ΔＮ_Ｆ、Ｃ線に対する屈折率差ΔＮ_Ｃは、
   ΔＮ_Ｆ＜ΔＮ_Ｃ・・・（３）
   を満たすことを特徴とする眼鏡レンズ。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
   前記密着複層型回折光学素子のｄ線に対する回折効率Ｅ_ｄ、ｇ線に対する回折効率Ｅ_ｇ、Ｃ線に対する回折効率Ｅ_Ｃは、
   （Ｅ_ｇ＋Ｅ_Ｃ）／２＞０．９×Ｅ_ｄ・・・（４）
   を満たすことを特徴とする眼鏡レンズ。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
   前記密着複層型回折光学素子の互いに密着する２つの層の主分散（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）の差Δ（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）、ｄ線に対する屈折率差ΔＮ_ｄは、
   −１０．０＜ΔＮ_ｄ／Δ（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）＜−２．０・・・（５）
   を満たすことを特徴とする眼鏡レンズ。
6. 請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
   前記密着複層型回折光学素子の互いに密着する２つの層の軸上厚さのうち小さい方の厚さｄ、その密着複層型回折光学素子が有する回折光学面の格子高さｈは、
   ０．０５＜ｈ／ｄ＜２．０・・・（６）
   を満たすことを特徴とする眼鏡レンズ。
7. 請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
   前記密着複層型回折光学素子が有する回折光学面の個々の格子の立ち上がり面には、
   瞳へ向かう光線に沿った勾配が付与される
   ことを特徴とする眼鏡レンズ。
8. 請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
   前記密着複層型回折光学素子を除く前記レンズ全系は、正の光学的パワーを有し、
   前記密着複層型回折光学素子は、正の光学的パワーを有する
   ことを特徴とする眼鏡レンズ。
9. 請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
   前記密着複層型回折光学素子を除く前記レンズ全系は、負の光学的パワーを有し、
   前記密着複層型回折光学素子は、負の光学的パワーを有する
   ことを特徴とする眼鏡レンズ。
10. 請求項１〜請求項９の何れか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
    前記レンズ全系は、
    物体側に凸のメニスカスレンズであり、
    前記密着複層型回折光学素子の形成先は、
    前記メニスカスレンズの瞳側の面又は物体側の面である
    ことを特徴とする眼鏡レンズ。
11. 請求項１〜請求項９の何れか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
    前記レンズ全系は、
    物体側に凸の接合メニスカスレンズであり、
    前記密着複層型回折光学素子の形成先は、
    前記接合メニスカスレンズの接合面である
    ことを特徴とする眼鏡レンズ。
12. 請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
    前記レンズ全系は、
    負の光学的パワーを有するメニスカスレンズを備え、
    前記メニスカスレンズの凹面に前記密着複層型回折光学素子が形成され、
    前記密着複層型回折光学素子は、負の光学的パワーを有し、
    前記密着複層型回折光学素子の互いに密着する２つの層のうち、前記メニスカスレンズの凹面側の層の屈折率は、他方の層の屈折率よりも高い
    ことを特徴とする眼鏡レンズ。
13. 請求項１２に記載の眼鏡レンズにおいて、
    前記密着複層型回折光学素子が有する回折光学面の個々の格子の立ち上がり面には、瞳へ向かう光線に沿った勾配が付与されており、
    光軸と垂直な方向における前記立ち上がり面の長さの最大値Δ_ｍｘは、
    ２μｍ＜Δ_ｍｘ＜３０μｍ ・・・（７）
    を満たすことを特徴とする眼鏡レンズ。

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