JP3605282B2 - 眼鏡レンズ - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、眼鏡レンズに関し、特に色収差を補正できる薄型軽量の眼鏡レンズに関する。
【０００２】
【従来技術とその問題点】
眼鏡レンズは通常１枚のレンズで構成されているために色収差の補正が困難である。眼鏡レンズの色収差で特に問題となるのは横の色収差である。すなわちレンズ周辺部を通して見たときに色がずれて見える現象である。これはレンズ素材の屈折率が波長によって異なるために、図３２に示すように同じ方向から来た光線が、波長（（Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））によって異なる方向から来たかのように眼に入射することに起因する。１枚のレンズで色収差を少なくするには、できるだけ分散の小さい（アッベ数の大きい）素材を使うしかなかった。
【０００３】
かつては眼鏡レンズの素材として、アッベ数６０程度のクラウンガラスやＣＲ−３９と呼ばれる光学プラスチックが用いられていた。アッベ数６０は光学材料としては比較的分散の少ない方であるが、それでも強度レンズになると周辺部での色ずれが目立つようになってくる。
【０００４】
従来例１として、ＣＲ−３９（屈折率１．５０、アッベ数６０）で作られた頂点屈折力−８．００（ディオプタ）のレンズを掛けて、視角５０（゜）方向を見た時の色のずれ（色収差）を図３３の破線で示す。図３３の横軸は波長λ（ｎｍ）、縦軸は図３２の基準波長（Ｇ）の入射角（θ）からのずれ角（ｄθ）を示す。
【０００５】
近年では、眼鏡レンズをより薄く軽くする目的で高屈折率の光学プラスチック素材が開発されてきているが、高屈折率にすると分散が大きい（アッベ数が小さい）という傾向があり、色収差を小さくするという観点からは好ましくない。
【０００６】
従来例２として、高屈折率のポリウレタン系プラスチック素材（屈折率１．６６、アッベ数３２）で作られた頂点屈折力−８．００（ディオプタ）のレンズを掛けて、視角５０（゜）方向を見た時の色のずれ（色収差）を図３３の実線で示す。
【０００７】
さらに、従来例３として、ＣＲ−３９（屈折率１．５０、アッベ数６０）で作られた頂点屈折力＋４．００（ディオプタ）のレンズを掛けて、視角５０（゜）方向を見た時の色のずれ（色収差）を図３４の破線で示す。
従来例４として、高屈折率のポリウレタン系プラスチック素材（屈折率１．６６、アッベ数３２）で作られた頂点屈折力＋４．００（ディオプタ）のレンズを掛けて、視角５０（゜）方向を見た時の色のずれ（色収差）を図３４の実線で示す。
【０００８】
このような色収差を補正する技術として、アッベ数の異なる２枚以上のレンズを貼り合わせることが例えば特開平７−２８００２号で開示されているが、レンズが厚く重くなる欠点が避けられない。
【０００９】
眼鏡レンズと人間の眼をも含めた光学系の色収差を補正する技術として、特開昭和６０−２０３９１３号公報で回折現象を利用することが開示されているが、縦の色収差に関することに留まり、眼鏡レンズでより問題となる横の色収差は問題にしていない。
【００１０】
また回折現象を利用して多焦点の眼鏡レンズ、コンタクトレンズ、眼内レンズを実現する技術が特開平７−４９４７１号公報などで数多く開示されているが、回折によるレンズの屈折力は波長に大きく依存し、その依存性は回折次数によって異なり、高次の回折光ほど色ずれが大きくなるという欠点を有する。コンタクトレンズ、眼内レンズの場合には主に縦の色収差が問題となり、眼鏡レンズにおいては主に横の色収差が問題となるが、これらの公報には全く色収差の補正について述べられていない。
【００１１】
レンズの薄型軽量化に関しては、レンズの前面を回転対称な非球面とする技術が特開昭６４−５００１２号公報などで公知である。先に示した従来例２は前面を回転対称な非球面としたレンズであり、その諸元は表１の通りである。
【表１】

【００１２】
このレンズの縁厚は、非球面を用いない通常の球面レンズ（Ｒｌ＝３０５．７２０、Ｒ２＝６４．８４５）の縁厚１０．７３４に比べれば簿くなっているが、未だ十分とは言えない。
【００１３】
また、従来例４は前面を回転対称な非球面としたレンズであり、その諸元は表２の通りである。
【表２】

【００１４】
このレンズの中心厚は、非球面を用いない通常の球面レンズ（Ｒｌ＝７０．０００、Ｒ２＝１１４．７６１、中心厚＝５．８２３、縁厚＝１．２３１、外径＝７５）の中心厚５．８２３に比べれば簿くなっているが、未だ十分とは言えない。
【００１５】
【発明の目的】
本発明は、これらの従来技術の問題点に鑑み、横の色収差が少なく、かつ、より薄く軽い眼鏡レンズを提供することを目的とする。
【００１６】
【発明の概要】
本発明の眼鏡レンズは、眼鏡レンズの表面または内部に、該眼鏡レンズの巨視的面形状によって発生する横の色収差を補正する、微視的な輪帯群からなる回折構造を設け、回折構造の輪帯のピッチｐ（ｍｍ）は、眼鏡レンズの横の色収差を効果的に補正するために、該レンズの外径中心から少なくとも半径３０ｍｍ以内の輪帯部のいずれかの地点におけるプリズム屈折力をＰ（プリズムディオプトリ）、レンズ素材のアッベ数をνとするとき、次の条件式（１）を満足して変化することを特徴としている。
（１） ｐ＜０．０４×ν／｜Ｐ｜
【００１７】
単焦点レンズである眼鏡レンズの表面または内部に、該眼鏡レンズの巨視的面形状によって発生する横の色収差を補正する、微視的な輪帯群からなる回折構造を設け、回折構造を同心円状の輪帯群からなる回折構造としたとき、その輪帯のピッチｐ（ｍｍ）は、レンズ光軸からの距離ｈ（ｍｍ）がｈ＜３０のいずれかの地点において、その地点と光軸とを含むレンズ断面内の頂点屈折力をＤ（ディオプター）、レンズ素材のアッベ数をνとするとき、次の条件式（２）を満足して変化することを特徴としている。
（２） ｐ＜０．４×ν／｜Ｄ・ｈ｜
横の色収差は、プリズム屈折力の大きい部分において問題になるため、プリズム屈折力の大きい部分程輪帯のピッチを細かくすることにより、より効果的に横の色収差を補正することができる。
【００１８】
また、このピッチｐ（ｍｍ）は、
（３） ｐ＞０．００５
を満足することが好ましい。
【００１９】
本発明の眼鏡レンズによれば、レンズ素材のアッベ数νは、それ程大きくなくてもよく、
（４） ν＜４５
を満足するものを用いることができる。レンズ素材として、特にアッベ数がν＜４５のプラスチック素材を用いれば、回折構造による横の色収差補正を効果的に行なうことができる。
【００２０】
輪帯群からなる回折構造は、各輪帯の間を微細な段差で接続した段差型の回折構造、各輪帯内の屈折率を変化させた屈折率分布型の回折構造、あるいは、各輪帯内の透過率を変化させた透過率分布型の回折構造とすることができる。
【００２１】
前記段差型回折構造は、眼鏡レンズの前面、後面のいずれにも設けることができる。段差型回折構造をレンズ前面側に設けた場合には、レンズの外径中心から少なくとも半径ｈ（ｍｍ）がｈ＜３０のいずれかの地点において、該地点を通過する光線の、段差型回折構造の設けられたレンズ前面に対して空気側から入射する光線の入射角をθ（゜）、レンズ内側に位置する屈折光線の屈折角をθ’（゜）、前記地点における段差型回折構造の段差の輪帯面の法線方向の段差距離をΔ（ｍｍ）としたとき、波長λ（ｍｍ）が５×１０^−４〜６×１０^−４の範囲内のいずれかの光線について、
（５）Δ＝｜λ／（ｃｏｓ θ−ｎ’ ｃｏｓ θ’） ｜
但し、
ｎ’ ；波長λに対するレンズ素材の屈折率、
を満足することが好ましい。
【００２２】
段差型回折構造をレンズ後面側に設けた場合には、レンズの外径中心から少なくとも半径ｈ（ｍｍ）がｈ＜３０のいずれかの地点において、該地点を通過する光線の、段差型回折構造の設けられたレンズ後面から射出する光線の射出角をθ（゜）、段差型回折構造の設けられたレンズ後面にレンズ内側から入射する入射角をθ’（゜）、前記地点における段差型回折構造の段差の輪帯面の法線方向の段差距離をΔ（ｍｍ）としたとき、波長λ（ｍｍ）が５×１０^−４〜６×１０^−４の範囲内のいずれかの光線について、
（５）Δ＝｜λ／（ｃｏｓ θ−ｎ’ ｃｏｓ θ’） ｜
但し、
ｎ’ ；波長λに対するレンズ素材の屈折率、
を満足することが好ましい。
【００２３】
本発明による段差型回折構造の眼鏡レンズは、単焦点レンズとするのが実際的である。眼鏡レンズを単焦点レンズとし、かつ前記段差型回折構造をレンズ前面側に設ける場合、レンズの外形中心から少なくとも半径ｈ（ｍｍ）がｈ＜３０のいずれかの地点において、該地点と光軸を含むレンズ断面内の頂点屈折力をＤ（ディオプタ）、前記断面内の前記地点における輪帯面の法線の光軸に対する傾き角をγ（゜）、前記地点における段差型回折構造の段差の輪帯面の法線方向の段差距離をΔ（ｍｍ）としたとき、波長λ（ｍｍ）が５×１０^−４〜６×１０^−４の範囲内のいずれかの光線について、

を満足することが好ましい。
【００２４】
一方、眼鏡レンズを単焦点レンズとし、かつ前記段差型回折構造をレンズ後面側に設ける場合には、レンズの外径中心から少なくとも半径ｈ（ｍｍ）がｈ＜３０のいずれかの地点において、前記断面内の前記地点における輪帯面の法線の光軸に対する傾き角をγ（゜）、前記地点における段差型回折構造の段差の輪帯面の法線方向の段差距離をΔ（ｍｍ）としたとき、波長λ（ｍｍ）が５×１０^−４〜６×１０^−４範囲内のいずれかの光線について、

を満足することが好ましい。
【００２５】
以上のように段差距離を設定される段差型回折構造を前面または後面に有する単焦点の眼鏡レンズは、負の屈折力のレンズ、正の屈折力のレンズのいずれも適用可能である。負の屈折力を有するレンズでは、その段差型回折構造は、レンズの中心側から外周側へ向かう段差部分において、レンズ厚が薄くなる方向の段差構造とすることが実際的である。
【００２６】
正の屈折力を有するレンズでは、その段差型回折構造は、レンズの中心側から外周側へ向かう段差部分において、レンズ厚が厚くなる方向の段差構造とすることが実際的である。
【００２７】
【発明の実施形態】
本発明の眼鏡レンズは、巨視的面形状（屈折）によって発生する横の色収差を、該眼鏡レンズに設けた回折構造によって発生させる横の色収差によって相殺するという基本的な原理に基づいている。屈折と回折の組み合わせによる色収差補正の原理について図２７を用いて説明する。レンズは場所によって角度の異なるプリズムの連続と考えられる。通常の物質の屈折率は可視光領域においては短波長ほど大きいので、図２７（ａ）に示すように、プリズム１に入射した光線のうち短波長の青い光（Ｂ）は大きく曲げられ、長波長の赤い光（Ｒ）はより少なく曲げられる。一方、回折現象によっては、図２７（ｂ）に示めすように、回折格子に入射した光線のうち長波長の赤い光（Ｒ）は大きく曲げられ、短波長の青い光（Ｂ）はより少なく曲げられる。この相反する波長特性を持った現象を組み合わせると、図２７（ｃ）に示すように、波長によらずほぼ同じ角度だけ光線を曲げることが可能となる。
【００２８】
以上を定量的に説明する。
プリズムによる波長λ（ｍｍ）の光線の偏角をδ’ （ラジアン）、プリズムの頂角をα（ラジアン）、波長λに対する屈折率を ｎ’ とすると、近似的に、
δ’ ≒（ ｎ’ −１）・α
で与えられる。
プリズム屈折力Ｐ（プリズムディオプトリ）は、光線の偏角をδ’ とすれば、その定義より、
Ｐ＝１００・ｔａｎδ’ ≒１００・δ’
である。
【００２９】
波長５８８［ｎｍ］（ｄ線）、４８６［ｎｍ］（Ｆ線）、６５６［ｎｍ］（Ｃ線）に対する屈折率をそれぞれｎ_ｄ 、ｎ_Ｆ 、ｎ_Ｃ とし、アッベ数についての関係式ν＝（ｎ_ｄ −１）／（ｎ_Ｆ −ｎ_Ｃ ）および上記の関係式を用いると、Ｆ線とＣ線の光線の偏角（δ_Ｆ 、δ_Ｃ ）の差△δ（ラジアン）は、

となる。
【００３０】
一方、回折格子による波長λ（ｍｍ）の光の回折角φλ（ラジアン）は、回折格子のピッチをｐ（ｍｍ）、回折次数をｍとすると、近似的に、
φλ≒ｍλ／ｐ
である。よってＦ線とＣ線の回折角（φ_Ｆ 、φ_Ｃ ）の差△φ（ラジアン）は、１次の回折光を利用するとして（λ_Ｆ 、λ_Ｃ はそれぞれＦ線、Ｃ線の波長）、

となる。
【００３１】
屈折による色のずれと回折による色のずれをキャンセルさせるには、△φ＝−△φとすればよいので、結論として、
ｐ≒０．０１７・ν／Ｐ
が導かれる。
【００３２】
単焦点眼鏡レンズにおいて、プリズム屈折力Ｐ（プリズムディオプトリ）と、ある断面内の頂点屈折力Ｄ（ディオプタ）および光軸からの距離ｈ（ｍｍ）との間には、プレンティスの式として知られる、
Ｐ≒Ｄ・ｈ／１０
という関係があるので、上記結論をさらに書き直すと
ｐ≒０．１７・ν／（Ｄ・ｈ）
となる。
【００３３】
光線の偏角、回折次数、プリズム屈折力などの符号には任意性があるので、上記式は、
ｐ≒０．０１７・ν／｜Ｐ｜
または
ｐ≒０．１７・ν／｜Ｄ・ｈ｜
と表わされる。
【００３４】
以上は、近似式を用いたＦ線とＣ線に対する横の色収差を補正するための条件であるが、実際にはシミュレーションによる光線追跡をして、各場所ｈでの適切なピッチｐを決めていくことになる。
また、横の色収差補正は、上記説明のようにＦ線とＣ線での偏角の差を完全に無くすまでにしなくても、元々色収差の大きいレンズにおいては、△φ＝−△δ／２として、完全な色収差補正の半分ほどの補正でも十分な改善効果が得られる。このような場合には、
ｐ≒０．０３４・ν／｜Ｐ｜
または
ｐ≒０．３４・ν／｜Ｄ・ｈ｜
とすれば良い。
【００３５】
さらに、
ｐ＜０．０４・ν／｜Ｐ｜
または
ｐ＜０．４・ν／｜Ｄ・ｈ｜
を満足すれば、実用上、十分な色収差の補正効果が得られる。
【００３６】
また、あまり小さなピッチで回折構造をつくると散乱の成分が多くなり、光の損失が無視できなくなる。この観点から、回折構造のピッチは、最小でもピッチｐ（ｍｍ）は、５μｍ程度とすることが好ましい。すなわち、
ｐ＞０．００５
である。
また、このような回折構造による横の色収差補正は、レンズ素材として、特にアッベ数がν＜４５のプラスチック素材を用いたとき、効果的に行なうことができる。
【００３７】
段差型回折構造は、理論上は、レンズ前面と後面のいずれに設けてもよい。しかし、樹脂材料による成形を考慮すると、後面に設ける方が好ましい。図２８は段差型回折構造をレンズＬの前面Ｌｆに設けた場合と、後面Ｌｒに設けた場合とを比較したものである。
レンズ前面Ｌｆに段差型回折構造を設けた場合、図２８（ｂ）中の点線の部分（回折構造の段差部分）を通る光は散乱光になり好ましくない。点線の部分をレンズに入射する光束と平行にすれば散乱光を減らすことができるが、樹脂の成形レンズの場合、点線の部分をレンズに入射する光束と平行にすると、アンダーカットが生じてしまい成形型を抜くことができない。
【００３８】
これに対し、レンズ後面Ｌｒに段差型回折構造を設ける場合はこの点線部分（回折構造の段差部分）を、図２８（ｃ）中の点線のように光束とほぼ平行にしても型を抜くことができ、レンズ前面に段差型回折構造を設けた場合よりも散乱光を減じることができる。
【００３９】
図２９は、段差型回折構造の段差の好ましい高さを説明する図である。眼鏡レンズＬの段差型回折構造の設けられた面Ｌｄに対して空気側から入射する光線の入射角（または面Ｌｄから射出する光線の射出角）をθ（゜）、レンズ内側に位置する屈折光線の屈折角（または面Ｌｄにレンズ内側から入射する入射角）をθ’（゜）とし、前記地点における段差距離を△（ｍｍ）、設計の基準波長をλ（ｍｍ）、波長λに対するレンズ素材の屈折率を ｎ’ とする。
【００４０】
光線は、段差の内側を通った光と外側を通った光の光路長の差がλの整数倍になるような方向に進む。段差によってλの１倍だけ光路長差が生じる場合を考えると、
△＝｜λ／（ｃｏｓ θ− ｎ’ ｃｏｓ θ’）｜
という式が成り立つ。ここで、ｃｏｓ θ’をスネルの法則で書き直すと、
△＝｜λ／［ｃｏｓ θ−ｎ’ ｃｏｓ｛ｓｉｎ^−１（ｓｉｎ θ／ｎ’ ）｝］ ｜
となる。
【００４１】
以上の段差距離Δは、回折効率１００％の理想的な場合であるが、入射角θは、レンズのパワーと回折面の面形状を用いて近似することができる。すなわち、レンズの外径中心（光軸）から少なくとも半径ｈ（ｍｍ）がｈ＜３０のいずれかの地点において、該地点と光軸を含むレンズ断面内の頂点屈折力をＤ（ディオプタ）、前記断面内の前記地点における前面の法線の光軸に対する傾き角をγ（゜）とすると、
眼鏡レンズＬの前面Ｌｆに段差型回折構造がある場合、図３０より、
θ＋γ＝β＋δ
よって
θ＝β＋δ−γ
β及びδを近似して、近似入射角ψは、
ψ＝ｔａｎ^−１（ｈ／２５）−１８０Ｄｈ／１０００π−γ
で与えられる。
また、眼鏡レンズＬの後面Ｌｒに段差型回折構造がある場合、図３１より、
ψ＝ｔａｎ^−１（ｈ／２５） −γ
で与えられる。
【００４２】
前記地点における段差型回折構造の段差の輪帯面の法線方向の段差距離Δ（ｍｍ）は、この近似入射角ψを用いて、

を満足するように設定することが好ましい。これらの条件式を満足させて段差距離Δを設定すれば、実用上十分な回折効率が得られる。一方、これら条件式を満足しないと、回折効率が低下し、見え具合が悪くなる。
【００４３】
次に、具体的な実施例について本発明の眼鏡レンズを説明する。次の実施例１ないし４は、段差型回折構造の眼鏡レンズ（第１の実施態様）についての実施例である。なお、各実施例における眼鏡レンズの光軸は、レンズの外径中心に一致している。また、図４、図９、図１３、図１７、図２１及び図２５の各図の横軸Ｎは、ピッチｐの逆数である。
［実施例１］
実施例１は、屈折率ｌ．６６、アッベ数３２の素材を用い、レンズの前面に同心円状の微細な段差（輪帯）からなる回折構造を設けて、頂点屈折力−８．００（ディオプタ）のレンズの色収差補正をした例である。中心厚ｔｃと縁厚ｔｅは、それぞれ１．１（ｍｍ）と９．１２３（ｍｍ）である。
図１にレンズ１０の断面の模式図を、図２にレンズの正面の模式図を示す。レンズ前面１１の段差は実際には図１、図２には表せないほど微細なものであるが、誇張して描いた。図３は光軸からの距離が約２０（ｍｍ）の位置での断面の拡大図である。段差による回折構造のピッチはレンズの場所によって図４のように変わっている。実施例１のレンズの視角５０（゜）方向の横の色収差を図５に示す。同一素材を用いた従来例２（図３３の実線）と比べて格段に改善されているのがわかる。
【００４４】
［実施例２］
実施例２は、屈折率１．６６、アッベ数３２の素材を用い、レンズ後面に同心円状の微細な段差（輪帯）からなる回折構造を設けて、頂点屈折力−８．００（ディオプタ）のレンズの色収差補正をした例である。中心厚ｔｃと縁厚ｔｅは、それぞれ１．１（ｍｍ）と８．６５９（ｍｍ）である。
図６にレンズ１０の断面の模式図を、図７にレンズの正面の模式図を示す。レンズ後面１２の段差は実際には図６、図７には表せないほど微細なものであるが、誇張して描いた。図８は光軸からの距離が約２０（ｍｍ）の位置での断面の拡大図である。段差による回折構造のピッチはレンズの場所によって図９のように変わっている。実施例１のレンズの視角５０（゜）方向の横の色収差を図１０に示す。同一素材を用いた従来例２（図３３の実線）と比べて格段に改善されているのがわかる。またレンズの縁厚も薄くなっている。
【００４５】
［実施例３］
実施例３は、屈折率ｌ．６６、アッベ数３２の素材を用い、レンズ前面に同心円状の微細な段差（輪帯）からなる回折構造を設けて、頂点屈折力＋４．００（ディオプタ）のレンズの色収差補正をした例である。中心厚ｔｃと縁厚ｔｅは、それぞれ４．２９（ｍｍ）と１．２２９（ｍｍ）である。
図１１にレンズ１０の断面の模式図を示す。レンズ正面図は省略した。レンズ前面１１の段差は実際には図１１には表せないほど微細なものであるが、誇張して描いた。図１２は光軸からの距離が約２０（ｍｍ）の位置での断面の拡大図である。段差による回折構造のピッチはレンズの場所によって図１３のように変わっている。実施例３のレンズの視角５０（゜）方向の横の色収差を図１４に示す。同一素材を用いた従来例４（図３４の実線）と比べて格段に改善されているのがわかる。
【００４６】
［実施例４］
実施例４は、屈折率１．６６、アッベ数３２の素材を用い、レンズ後面に同心円状の微細な段差（輪帯）からなる回折構造を設けて、頂点屈折力＋４．００（ディオプタ）のレンズの色収差補正をした例である。中心厚ｔｃと縁厚ｔｅは、それぞれ４．３１（ｍｍ）と１．２３６（ｍｍ）である。
図１５にレンズ１０の断面の模式図を示す。レンズ正面図は省略した。レンズ後面１２の段差は実際には図１５には表せないほど微細なものであるが、誇張して描いた。図１６は光軸からの距離が約２０（ｍｍ）の位置での断面の拡大図である。段差による回折構造のピッチはレンズの場所によって図１７のように変わっている。実施例４のレンズの視角５０（゜）方向の横の色収差を図１８に示す。同一素材を用いた従来例４（図３４の実線）と比べて格段に改善されているのがわかる。
【００４７】
次の実施例５（図１９ないし図２２）は、本発明による屈折率分布型の回折構造の眼鏡レンズ（第２の実施態様）についての実施例である。
［実施例５］
この実施例は、屈折率１．６０、アッベ数３６の素材を用いた頂点屈折力＋４．００（ディオプター）の眼鏡レンズ２０の色収差を、該レンズ２０の後面側に屈折率分布型の回折構造層２１を設けて補正した例である。屈折率分布型の回折構造２１は、同心円状の多数の輪帯がそれぞれ、屈折率差０．１の鋸歯状の屈折率分布を有する、厚さ約６（μｍ）の層である。
【００４８】
図１９では、屈折率分布型回折構造２１の輪帯を明度を異ならせて、そのピッチを誇張して描いている。また、屈折率分布型回折構造２１の輪帯の深さも実際の深さより誇張して描いている。屈折率分布を有する輪帯のピッチと深さは、実際には、光軸からの距離ｈが２０（ｍｍ）近傍での屈折率分布を示す図２０のように、微細なものである。そして、この回折構造の輪帯のピッチｐは、図２１に示すように（第１の実施例の図４と同じく）、光軸からの距離ｈが高くなる程（光軸から離れる程）、細かくなっている。このように、周辺部程、回折構造の輪帯のピッチを細かくすることによって、レンズ周辺部での横の色収差を良好に補正することができる。図２２は、この眼鏡レンズの視角５０゜方向の横の色収差を示しており、色収差が改善されていることが分かる。
【００４９】
屈折率分布型の回折構造層２１は、表面に段差がないので、各種コート等の表面処理を施すのに有利である。
【００５０】
次の実施例６（図２３ないし図２６）は、本発明による透過率分布型の回折構造の眼鏡レンズ（第３の実施態様）についての実施例である。
［実施例６］
この実施例は、屈折率１．６６、アッベ数３２の素材を用いた頂点屈折力−６．００（ディオプター）の眼鏡レンズ３０の色収差を、該レンズ３０の前面側に透過率分布型の回折構造層３１を設けて補正した例である。透過率分布型の回折構造３１は、同心円状の多数の輪帯がそれぞれ、透過率が正弦波状に０〜１の間で変化する層である。
【００５１】
図２３では、透過率分布型回折構造３１の輪帯のピッチを誇張して描いている。透過率が変化する輪帯のピッチは、実際には、光軸からの距離ｈが２０（ｍｍ）近傍での透過率分布を示す図２４のように、微細なものである。そして、この回折構造の輪帯のピッチｐは、図２５に示すように（第１の実施例の図４、第２の実施例の図７と同じく）、光軸からの距離ｈが高くなる程（光軸から離れる程）、細かくなっている。このように、周辺部程、回折構造の輪帯のピッチを細かくすることによって、レンズ周辺部での横の色収差を良好に補正することができる。図２６は、この眼鏡レンズの視角５０゜方向の横の色収差を示している。同一素材を用いた従来例２（図３３の実線）に比べて、格段に色収差が改善されていることが分かる。
【００５２】
透過率分布型の回折構造層３１は、表面に段差がないので、各種コート等の表面処理を施すのに有利であり、また平均的には光透過率が２５％以下になるので、サングラスとして利用することが好ましい。
【００５３】
上記の実施例はいずれも、条件式（１）ないし（４）を満足している。また、段差型回折構造の実施例１ないし４は、条件式（５）を満足し、前面を段差型回折構造とした実施例１と３は、条件式（６）、（７）、（８）を満足し、後面を段差型回折構造とした実施例２と４は、条件式（６）、（７）、（９）を満足している。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の眼鏡レンズによれば、アッベ数の小さい（分散の大きい）レンズでも、横の色収差の少ない眼鏡レンズを実現することができる。色収差補正のために異なるアッベ数のレンズを貼り合せる必要がないので、レンズが厚く重くなることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による眼鏡レンズの第１の実施形態の実施例１を示す、回折構造を誇張して描いた模式断面図である。
【図２】実施例１の眼鏡レンズの正面の模式図である。
【図３】実施例１の眼鏡レンズ断面の部分拡大図である。
【図４】実施例１の眼鏡レンズの回折構造ピッチ分布を表す図である。
【図５】実施例１の眼鏡レンズの色収差を示す図である。
【図６】本発明による眼鏡レンズの第１の実施形態の実施例２を示す、回折構造を誇張して描いた模式断面図である。
【図７】実施例２の眼鏡レンズの後面の模式図である。
【図８】実施例２の眼鏡レンズの断面の部分拡大図である。
【図９】実施例２の眼鏡レンズの回折構造ピッチ分布を表す図である。
【図１０】実施例２の眼鏡レンズの色収差を示す図である。
【図１１】本発明による眼鏡レンズの第１の実施形態の実施例３を示す、回折構造を誇張して描いた模式断面図である。
【図１２】実施例３の眼鏡レンズの断面の部分拡大図である。
【図１３】実施例３の眼鏡レンズの回折構造ピッチ分布を表す図である。
【図１４】実施例３の眼鏡レンズの色収差を示す図である。
【図１５】本発明による眼鏡レンズの第１の実施形態の実施例４を示す、回折構造を誇張して描いた模式断面図である。
【図１６】実施例４の眼鏡レンズの断面の部分拡大図である。
【図１７】実施例４の眼鏡レンズの回折構造ピッチ分布を表す図である。
【図１８】実施例４の眼鏡レンズの色収差を示す図である。
【図１９】本発明による眼鏡レンズの第２の実施形態を示す、回折構造を誇張して描いた模式断面図である。
【図２０】図１９の眼鏡レンズの屈折率分布を示す部分拡大図である。
【図２１】図１９の眼鏡レンズの回折構造ピッチ分布を表す図である。
【図２２】図１９の眼鏡レンズの色収差を示す図である。
【図２３】本発明による眼鏡レンズの第３の実施形態を示す、回折構造を誇張して描いた模式断面図である。
【図２４】図２３の眼鏡レンズの屈折率分布を示す部分拡大図である。
【図２５】図２３の眼鏡レンズの回折構造ピッチ分布を表す図である。
【図２６】図２３の眼鏡レンズの色収差を示す図である。
【図２７】屈折と回折の組み合わせによる色収差補正の原理を表す図である。
【図２８】回折構造が前面にある眼鏡レンズと後面にある眼鏡レンズの拡大図である。
【図２９】回折構造の拡大図である。
【図３０】前面に回折構造がある眼鏡レンズを示す図である。
【図３１】後面に回折構造がある眼鏡レンズを示す図である。
【図３２】従来の眼鏡レンズの光線の屈折の様子を表す図である。
【図３３】従来の眼鏡レンズの色収差を示す図である。
【図３４】従来の眼鏡レンズの色収差を示す図である。

Claims (18)

1. 眼鏡レンズの表面または内部に、該眼鏡レンズの巨視的面形状によって発生する横の色収差を補正する、微視的な輪帯群からなる回折構造を設け、
   上記回折構造の輪帯のピッチｐ（ｍｍ）は、該レンズの外径中心から少なくとも半径３０ｍｍ以内の輪帯部のいずれかの地点におけるプリズム屈折力をＰ（プリズムディオプトリ）、レンズ素材のアッベ数をνとするとき、次の条件式（１）を満足して変化することを特徴とする眼鏡レンズ。
   （１） ｐ＜０．０４×ν／｜Ｐ｜
2. 単焦点レンズからなる眼鏡レンズの表面または内部に、該眼鏡レンズの巨視的面形状によって発生する横の色収差を補正する、微視的な輪帯群からなる回折構造を設け、
   上記回折構造は、同心円状の輪帯群からなる回折構造であって、その輪帯のピッチｐ（ｍｍ）は、レンズ光軸からの距離ｈ（ｍｍ）がｈ＜３０のいずれかの地点において、該地点と光軸とを含むレンズ断面内の頂点屈折力をＤ（ディオプタ）、レンズ素材のアッベ数をνとするとき、次の条件式（２）を満足して変化することを特徴とする眼鏡レンズ。
   （２） ｐ＜０．４×ν／｜Ｄ・ｈ｜
3. 請求項１または２記載の眼鏡レンズにおいて、上記輪帯の上記ピッチｐ（ｍｍ）は、次の条件式（３）を満足する眼鏡レンズ。
   （３） ｐ＞０．００５
4. 請求項１ないし３のいずれか一項記載の眼鏡レンズにおいて、レンズ素材のアッベ数νは、次の条件式（４）を満足する眼鏡レンズ。
   （４） ν＜４５
5. 請求項４記載の眼鏡レンズにおいて、レンズ素材はプラスチックである眼鏡レンズ。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項記載の眼鏡レンズにおいて、輪帯群からなる回折構造は、各輪帯の間を微細な段差で接続した段差型の回折構造である眼鏡レンズ。
7. 請求項１ないし５のいずれか一項記載の眼鏡レンズにおいて、輪帯群からなる回折構造は、各輪帯内の屈折率を変化させた屈折率分布型の回折構造である眼鏡レンズ。
8. 請求項１ないし５のいずれか一項記載の眼鏡レンズにおいて、輪帯群からなる回折構造は、各輪帯内の透過率を変化させた透過率分布型の回折構造である眼鏡レンズ。
9. 請求項６記載の眼鏡レンズにおいて、前記段差型回折構造はレンズ前面側に設けられている眼鏡レンズ。
10. 請求項９記載の眼鏡レンズにおいて、レンズの外径中心から少なくとも半径ｈ（ｍｍ）がｈ＜３０のいずれかの地点において、該地点を通過する光線の、段差型回折構造の設けられたレンズ前面に対して空気側から入射する光線の入射角をθ（゜）、レンズ内側に位置する屈折光線の屈折角をθ’（゜）、前記地点における段差型回折構造の段差の輪帯面の法線方向の段差距離をΔ（ｍｍ）としたとき、波長λ（ｍｍ）が５×１０^−４〜６×１０^−４の範囲内のいずれかの光線について、
    （５）Δ＝｜λ／（ｃｏｓ θ− ｎ’ ｃｏｓ θ’） ｜
    但し、
    ｎ’ ；波長λに対するレンズ素材の屈折率、
    を満足する眼鏡レンズ。
11. 請求項９記載の眼鏡レンズにおいて、眼鏡レンズは単焦点レンズであり、
    レンズの外径中心から少なくとも半径ｈ（ｍｍ）がｈ＜３０のいずれかの地点において、該地点と光軸を含むレンズ断面内の頂点屈折力をＤ（ディオプタ）、前記断面内の前記地点における輪帯面の法線の光軸に対する傾き角をγ（゜）、前記地点における段差型回折構造の段差の輪帯面の法線方向の段差距離をΔ（ｍｍ）としたとき、波長λ（ｍｍ）が５×１０^−４〜６×１０^−４の範囲内のいずれかの光線について、
    

    

    を満足する眼鏡レンズ。
12. 請求項６記載の眼鏡レンズにおいて、前記段差型回折構造はレンズ後面側に設けられている眼鏡レンズ。
13. 請求項１２記載の眼鏡レンズにおいて、レンズの外径中心から少なくとも半径ｈ（ｍｍ）がｈ＜３０のいずれかの地点において、該地点を通過する光線の、段差型回折構造の設けられたレンズ後面から射出する光線の射出角をθ（゜）、段差型回折構造の設けられたレンズ後面にレンズ内側から入射する入射角をθ’（゜）、前記地点における段差型回折構造の段差の輪帯面の法線方向の段差距離をΔ（ｍｍ）としたとき、波長λ（ｍｍ）が５×１０^−４〜６×１０^−４の範囲内のいずれかの光線について、
    （５）Δ＝｜λ／（ｃｏｓ θ−ｎ’ ｃｏｓ θ’） ｜
    但し、
    ｎ’ ；波長λに対するレンズ素材の屈折率、
    を満足する眼鏡レンズ。
14. 請求項１２記載の眼鏡レンズにおいて、眼鏡レンズは単焦点レンズであり、
    レンズの外径中心から少なくとも半径ｈ（ｍｍ）がｈ＜３０のいずれかの地点において、前記断面内の前記地点における輪帯面の法線の光軸に対する傾き角をγ（゜）、前記地点における段差型回折構造の段差の輪帯面の法線方向の段差距離をΔ（ｍｍ）としたとき、波長λ（ｍｍ）が５×１０^−４〜６×１０^−４の範囲内のいずれかの光線について、
    

    

    を満足する眼鏡レンズ。
15. 請求項１１または１４記載の眼鏡レンズにおいて、前記レンズは負の屈折力を有する眼鏡レンズ。
16. 請求項１５記載の眼鏡レンズにおいて、前記段差型回折構造は、レンズの中心側から外周側へ向かう段差部分において、レンズ厚が薄くなる方向の段差構造である眼鏡レンズ。
17. 請求項１１または１４記載の眼鏡レンズにおいて、前記レンズは正の屈折力を有する眼鏡レンズ。
18. 請求項１７記載の眼鏡レンズにおいて、前記段差型回折構造は、レンズの中心側から外周側へ向かう段差部分において、レンズ厚が厚くなる方向の段差構造である眼鏡レンズ。

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