(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズに対して回折ゾーンが同心円状に複数形成された回折構造を有しており眼球に直接装着される回折型多焦点眼用レンズにおいて、
前記回折ゾーンの少なくとも２つのゾーンの間隔が等しい等間隔領域を設けたことを特徴とする回折型多焦点眼用レンズ。
【請求項２】
前記等間隔領域として、隣接して設けられた複数の前記回折ゾーンによって構成された該等間隔領域を備えている請求項１に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
【請求項３】
前記回折ゾーンが隣接して設けられた前記等間隔領域において、該等間隔領域の回折ゾーンの間隔Δｒが、下式で定められる前記回折構造による０次回折光の焦点像面におけるｑ次回折光（ｑはゼロ以外の整数）の位置ρq によって、ρq （ｍｍ）＜｜０．００６×ｆ（ｍｍ）×ｑ｜の範囲となるように定められる請求項２に記載の回折多焦点眼用レンズ。
【数１】
0005848368.tif 000037
【請求項４】
前記等間隔領域として、隣接しないで設けられた複数の前記回折ゾーンによって構成された該等間隔領域を備えている請求項１〜３の何れか一項に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
【請求項５】
前記等間隔領域が、前記回折ゾーンの間隔を互いに異ならせて複数設けられた請求項１〜４の何れか一項に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
【請求項６】
前記等間隔領域の回折ゾーンの間隔が互いに異なる複数の等間隔領域が設けられた回折構造において、少なくとも二つの等間隔領域が相互に隣接している請求項５に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
【請求項７】
前記等間隔領域の回折ゾーンの間隔が互いに異なる複数の等間隔領域が設けられた回折構造において、少なくとも２つの等間隔領域が互いに隣接せずに設けられている請求項５又は６に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
【請求項８】
前記回折構造が、フレネル間隔の周期構造からなるフレネル領域と、前記等間隔領域とを、有している請求項１〜７の何れか一項に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
【請求項９】
前記フレネル領域が前記回折構造の内周部分に配され、前記等間隔領域がその外周部分に配されている請求項８に記載の回折多焦点眼用レンズ。
【請求項１０】
前記フレネル領域が前記回折構造の外周部分に配され、前記等間隔領域がその内周部分に配されている請求項８に記載の回折多焦点眼用レンズ。
【請求項１１】
前記フレネル領域の間隔が下式によって定められている請求項８〜１０の何れか一項に記載の回折多焦点眼用レンズ。
【数２】
0005848368.tif 000038
【請求項１２】
前記回折構造が、光の位相を特定する位相関数で表される回折ゾーンからなる請求項１〜１１の何れか一項に記載の回折多焦点眼用レンズ。
【請求項１３】
前記回折ゾーンの位相関数がブレーズ状の関数からなる請求項１２に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
【請求項１４】
前記回折ゾーンのブレーズ状の位相関数が下式で表わされる請求項１３に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
【数３】
0005848368.tif 000039
【請求項１５】
前記等間隔領域の前記回折ゾーンの間隔が、０．１ｍｍから０．５ｍｍである請求項１〜１４の何れか一項に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
【請求項１６】
前記等間隔領域の回折構造の＋１次回折光が複数の焦点を与える請求項１〜１５の何れか一項に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
【請求項１７】
前記回折構造を有するレンズにおける光の実質的な入射、または射出範囲を定める開口径が変化して大きくなった場合に、該開口径内に存在する該等間隔領域の構成輪帯が増えることにより光軸上の強度分布が近方領域から中間領域へと広がることを特徴とする請求項１６に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
【請求項１８】
前記等間隔領域の前記回折構造の＋１次回折光による複数の焦点が、前記回折構造を有するレンズにおける光の実質的な入射、または射出範囲を定める開口径が、直径にして１．５ｍｍ以上に拡大した時に生成されることを特徴とする請求項１７に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
【請求項１９】
前記回折構造の０次回折光が与える焦点距離に比して、該回折構造の＋１次回折光による焦点距離が小さく設定されている請求項１〜１８の何れか一項に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
【請求項２０】
前記回折構造が、フレネル間隔の周期構造からなるフレネル領域と、前記等間隔領域とを、有していると共に、該フレネル領域の＋１次回折光の焦点距離に比して、該等間隔領域の＋１次回折光による複数の焦点のうち少なくとも一つの焦点の焦点距離が大きくされている請求項１〜１９の何れか一項に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
【請求項２１】
前記フレネル領域の＋１次回折光の焦点距離よりも大きな焦点距離を与える前記等間隔領域の＋１次回折光の焦点が、前記回折構造を有するレンズにおける光の実質的な入射、または射出範囲を定める開口径が直径にして１．５ｍｍ以上に拡大した時に生成されることを特徴とする請求項２０に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
【請求項２２】
レンズに対して回折ゾーンが同心円状に複数形成された回折構造を有しており眼球に直接装着される回折型多焦点眼用レンズを製造するに際して、
前記回折構造として、前記回折ゾーンの少なくとも２つの間隔が等しい等間隔領域を形成することを特徴とする回折型多焦点眼用レンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人眼に用いられて人眼光学系への矯正作用等を発揮するコンタクトレンズおよび眼内レンズなどの眼用レンズに係り、特に新規な構造の回折構造を備えた多焦点眼用レンズとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、人眼の光学系における屈折異常の矯正用光学素子や水晶体摘出後の代替光学素子などとして、眼用レンズが用いられている。そのなかでも、人眼に装着して用いられるコンタクトレンズや、人眼に挿入して用いられる眼内レンズは、人眼に直接に用いられて大きな視野を提供すると共に、見え方の違和感を軽減することができることから、広く利用されている。
【０００３】
ところで近年では老眼年齢に達した人達においても継続してコンタクトレンズを使用する人が増えている。かかる老眼となった人は焦点の調節機能が低下しているため、近くのものにピントが合わせにくいという症状が現れる。よってかかる老眼患者に対しては近くのものにも焦点を合わすことができる多焦点コンタクトレンズが必要となる。また白内障手術を施術された患者においては調整機能を司る水晶体が除去されるため、その代替としての眼内レンズを挿入しても近方が見づらいという症状が残る。かかる眼内レンズにおいても複数の焦点を有する多焦点機能を有することが必要となっている。このように近年の高齢者社会を反映して多焦点眼用レンズの必要性は非常に高まっている。
【０００４】
かかる多焦点眼用レンズを実現する方法としては、屈折原理に基づき複数の焦点を形成する屈折型多焦点眼用レンズと回折原理に基づき複数の焦点を形成する回折型多焦点眼用レンズの例が知られている。後者の回折型の眼用レンズにおいては、レンズの光学部に同心円状に複数形成された回折構造を備えており、かかる複数の回折構造（ゾーン）を通過した光波の相互干渉作用によって複数の焦点を与えるものである。それ故、屈折率の相違する境界面からなる屈折面での光波の屈折作用によって焦点を与える屈折型レンズに比して、レンズ厚さの増大を抑えつつ大きなレンズ度数を設定することが出来る等の利点がある。
【０００５】
一般に回折型多焦点レンズは、フレネル間隔というある規則に従いレンズ中心から周辺に向うにつれて回折ゾーンの間隔が徐々に小さくなった回折構造を有するものであり、かかる構造から生成する０次回折光と１次回折光を利用して多焦点とするものである。通常は、０次回折光を遠方視用の焦点とし、＋１次回折光を近方視用の焦点とする。かかる回折光の分配によって遠近用の焦点を有するバイフォーカルレンズとすることができる。
【０００６】
近年では、さらに老眼が進んだ患者や白内障で水晶体を除去し眼内レンズが挿入された患者に対しては、近方のみならず、近方と遠方領域の中間位置にも焦点を与えうる３焦点レンズの必要性が言われている。かかる３焦点を生成しうる回折多焦点レンズの例として、特開２０１０−１３４２８２（特許文献１）、特開２０１０−１５８３１５（特許文献２）などがあげられる。かかる例はいずれもフレネル間隔を基本とした中で回折ゾーンのレリーフ形状に変化を与えたものである。
【０００７】
ところが、回折型眼用レンズでは、バイフォーカルあるいは３焦点を問わず夜間の遠方の光源を目視した場合に光源の周りに複数の円周状の光の暈が生成しやすいという問題点がある。この暈のことを通常ハロと呼んでおり、特に遠方の街灯や自動車のヘッドライトなどの点状の光源に対して発生しやすく、眼用レンズの夜間の使用時における見え方の低下を招くという問題点がある。ハロは、多焦点レンズ、特に同時視型と呼ばれる多焦点レンズの結像特性を反映した現象の一つで、その成因に関して以下のように説明される。
【０００８】
収差のない理想的な単焦点レンズでは、遠方からの光はレンズを通過し定められた焦点位置で光の振幅が最大限強め合うようにして結像する（図４８（ａ））。その際、像面の強度分布は、像面中心に主たるピークが、その周辺にはエアリー半径で規定される極めて小さなサイドローブが存在するのみのシンプルな強度分布となる（図４８（ｂ）（ｃ））。なお、図４８（ｃ）は図４８（ｂ）の拡大図である。したがって単焦点レンズで遠方の光源を見た際はかかる強度分布を反映したハロのない像を与える（図４８（ｄ））。
【０００９】
一方、たとえば遠近の２焦点を有する回折型多焦点レンズでは、遠方からやってくる光は遠方焦点位置で光の振幅が最大限強め合って結像するとともに、近方焦点位置でも振幅が強め合うように設計されている。遠方からの光は遠方焦点の像面中心に主ピークを形成するが、近方焦点位置で強め合った光は、その後拡散して遠方焦点の像面位置に到達することとなる（図４９（ａ））。一見すると遠方焦点の像面では図４９（ｂ）に示すようにかかる遠方焦点を形成する主ピークしか存在しないように見えるが、拡大すると図４９（ｃ）のように小ピーク群が存在していることが分かる。これは、前記したように近方結像用の光の成分が一種の迷光となって遠方焦点像面に紛れ込むこととなり、形成されたものである。このように小ピーク群の強度は主ピークの強度と比較すると極めて小さなものであるが、夜間という背景が暗い環境においては微弱な強度の光でも目立ちやすくなること、さらには人の眼の感度の高さと相まって網膜に感知されることとなり、ハロとして認識されるのである（図４９（ｄ））。なお、以下この小ピーク群のことをサイドバンド（ピーク）と称することとする。
【００１０】
いくつかの先行文献では回折型多焦点眼用レンズのハロの問題を取り上げ、その解決案を提示している。例えば特開２０００−５１１２９９（特許文献３）ではハロを低減するために、エシェレットと呼ばれる回折ゾーンの一形態からなる回折構造において周辺に向かうにしたがってその高さをなめらかに減じる方法と、その高さの変化を規定する関数を開示している。該方法は、周辺に向かうに従って近方への光のエネルギー配分量を減少させて結果としてハロを低減させようとするものである。しかし、該先行文献ではハロが自覚されない程度まで減少させようとするには近方へのエネルギー配分を相当減らす必要があり、この場合、近方の見え方が著しく損なわれるという問題点がある。
【００１１】
また、特開２００７−１８１７２６（特許文献４）では、グレア、ハロを解消するために青色及び/ または近ＵＶ光を遮断又は透過量を低下させた多焦点眼科用レンズの例が開示されている。かかる先行文献では、ハロ、グレアの成因として散乱による影響を考えており、散乱されやすい短波長の光の透過を妨げることによってグレア、ハロを低減できるとしている。しかし、ハロに関しては散乱による寄与よりも近方焦点を生成するための光の本質的な挙動によるところが大きく、補助的な効果は期待できても本質的な解決にはなっていない。また、前記先行文献に示された３焦点回折眼用レンズにおいても結像の機構はバイフォーカルと変わらず、複数の焦点へ結像する光が遠方像面へ迷光として混入することは避けられないため、かかるハロの問題を内在しているのである。よってハロが十分に低減された回折多焦点レンズは、バイフォーカルあるいは３焦点レンズを含めまだ存在していないのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−１３４２８２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５８３１５号公報
【特許文献３】特開２０００−５１１２９９号公報
【特許文献４】特開２００７−１８１７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、かかるハロ低減を目的としてその機構の解明を行い、その結果に基づく解決方法から見出されたハロが低減された回折型多焦点眼用レンズを提供するものである。さらには、かかる解決方法を具体化する過程の中で、該回折型多焦点眼用レンズが遠近のみならずその中間領域にも複数の焦点を生成しうるという特性があることを見いだすことによって実現される３焦点、あるいはそれ以上の焦点を有する回折型多焦点眼用レンズを提供するものでもある。
【００１４】
また、かかる回折多焦点レンズは従来の３焦点レンズの回折構造と比してシンプルな回折構造を有することによる製造の簡易さをもたらし、かつ通常であれば労力と時間を要す面倒な計算シミュレーションを用いて結像特性の見通しをつけるところを簡便な方法で行えるという、設計と製造方法の簡便さをももたらす該回折型多焦点眼用レンズの製造方法を提供することも、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
以下、前述の如き課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。
【００１６】
すなわち、本発明の第１の態様は、レンズに対して回折ゾーンが同心円状に複数形成された回折構造を有しており眼球に直接装着される回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記回折ゾーンの少なくとも２つのゾーンの間隔が等しい等間隔領域を設けたものである。
【００１７】
本態様に従う構造とされた眼用レンズにおいては、回折ゾーンの少なくとも２つのゾーンの間隔が等しくされている。これにより、ハロの問題発生の原因とも考えられていたサイドバンドピーク群が規則的な分布をなすこととなり、従来のフレネル型回折レンズのようなランダムなサイドバンドピークの分布とは異なり、夜間の視認性を損なわない程度までハロの形態を制御することが可能となるのである。また、従来のフレネル型回折レンズでは、サイドバンドピーク群の定式化が困難であったのが、等間隔とすることによってその位置や大きさを適切に設定することが可能となり、ハロ低減のための設計がより迅速に実施できるのである。
【００１８】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載された回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記等間隔領域として、隣接して設けられた複数の前記回折ゾーンによって構成された該等間隔領域を備えているものである。
【００１９】
本態様に従う構造とされた眼用レンズにおいては、等間隔領域として、隣接して設けられた複数の回折ゾーンによって構成された等間隔領域を備えている。これにより、ハロの原因であるサイドバンドピーク群の位置や大きさを特定して設計するための式の簡易化が可能となり、容易にその位置や大きさを特定して設計することができるようになるのである。結果として、ハロが低減された回折型多焦点眼用レンズが得られるのである。
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載された回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記回折ゾーンが隣接して設けられた前記等間隔領域において、該等間隔領域の回折ゾーンの間隔Δｒが、下式で定められる前記回折構造による０次回折光の焦点像面におけるｑ次回折光（ｑはゼロ以外の整数）の位置ρq によって、ρq （ｍｍ）＜｜０．００６×ｆ（ｍｍ）×ｑ｜の範囲となるように定められるものである。
【数１】
0005848368.tif 000002
本態様によれば、等間隔領域の回折ゾーンが隣接して設けられた回折構造において、直接ハロの生成に影響する像面上の位置ρq がかかる範囲に設定されることによってハロを低減するための回折構造の設計がより具体的に、かつ詳細に設定できることとなり、その結果、ハロが低減された回折型多焦点眼用レンズを得ることができるのである。
【００２０】
本発明の第４の態様は、第１〜第３の何れか１つの態様に記載された回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記等間隔領域として、隣接しないで設けられた複数の前記回折ゾーンによって構成された該等間隔領域を備えているものである。
【００２１】
本態様に従う構造とされた眼用レンズにおいては、等間隔領域として、隣接しないで設けられた複数の回折ゾーンによって構成された等間隔領域を備えている。これにより、ハロの原因であるサイドバンドピーク群の位置や大きさを特定して設計するための式の簡易化が可能となり、容易にその位置や大きさを特定して設計することができるようになるのである。本態様においても、結果として、ハロが低減された回折型多焦点眼用レンズが得られるのである。
【００２２】
本発明の第５の態様は、第１〜第４の何れか１つの態様に記載された回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記等間隔領域が、前記回折ゾーンの間隔を互いに異ならせて複数設けられたものである。
【００２３】
本態様によれば、等間隔領域として間隔が互いに異なる複数の等間隔領域を有している。これにより、ハロの低減と併せて回折構造の＋１次回折光による複数の焦点の実現を確実に行うことが出来るのである。また、複数の異なる間隔からなる等間隔領域を備えることにより、設計の自由度を大きく出来る。
【００２４】
本発明の第６の態様は、第５の態様に記載された回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記等間隔領域の回折ゾーンの間隔が互いに異なる複数の等間隔領域が設けられた回折構造において、少なくとも二つの等間隔領域が相互に隣接しているものである。
【００２５】
本態様に従う構造とされた眼用レンズにおいては、少なくとも二つの等間隔領域が相互に隣接している。これにより、ハロの原因であるサイドバンドピーク群の位置や大きさを特定して設計するための式の簡易化が可能となり、容易にその位置や大きさを特定して設計することができるようになるのである。結果として、ハロが低減された回折型多焦点眼用レンズが得られるのである。
【００２６】
本発明の第７の態様は、第５又は第６の態様に記載された回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記等間隔領域の回折ゾーンの間隔が互いに異なる複数の等間隔領域が設けられた回折構造において、少なくとも２つの等間隔領域が互いに隣接せずに設けられているものである。
【００２７】
本態様に従う構造とされた眼用レンズにおいては、少なくとも２つの等間隔領域が互いに隣接せずに設けられている。これにより、設計の自由度を向上させることが出来る。また本態様においても、ハロが低減された回折型多焦点眼用レンズが得られる。
【００２８】
本発明の第８の態様は、第１〜第７の何れか１つの態様に記載されたる回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記回折構造が、フレネル間隔の周期構造からなるフレネル領域と、前記等間隔領域とを、有しているものである。
【００２９】
本態様によれば、回折構造が、フレネル間隔の周期構造からなるフレネル領域と、等間隔領域とを有している。これにより、ハロの低減と併せて回折構造の＋１次回折光による複数の焦点の実現を確実に行うことが出来るのである。
【００３０】
本発明の第９の態様は、第８の態様に記載された回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記フレネル領域が前記回折構造の内周部分に配され、前記等間隔領域がその外周部分に配されているものである。
【００３１】
本態様によれば、フレネル領域が回折構造の内周部分に配され、等間隔領域がその外周部分に配されている。これにより、重要な近方視の焦点位置及び光強度を維持したままで、ハロの原因と考えられるサイドバンドピーク群の位置や強度を、定式化すなわち設計することができるようになり、ハロの低減が可能となるのである。
【００３２】
本発明の第１０の態様は、第８の態様に記載された回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記フレネル領域が前記回折構造の外周部分に配され、前記等間隔領域がその内周部分に配されているものである。
【００３３】
本態様によれば、フレネル領域が回折構造の外周部分に配され、等間隔領域がその内周部分に配されている。これにより、明所視から薄明視までの明るさの環境下においても回折構造の＋１次回折光による複数の焦点の実現を確実に行うことが出来ると共に、ハロの原因と考えられるサイドバンドピーク群の位置や強度を、定式化すなわち設計することができるようになり、ハロの低減が可能となるのである。
【００３４】
本発明の第１１の態様は、第８〜第１０の何れか１つの態様に記載された回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記フレネル領域の間隔が下式によって定められているものである。
【数２】
0005848368.tif 000003
【００３５】
本態様によれば、フレネル領域からの＋１次回折光を近方視用焦点とした場合、数２によってかかる近方視用の焦点位置を、任意のｒ1 に対して自由に定めることができる。
【００３６】
本発明の第１２の態様は、第１〜第１１の何れか１つの態様に記載された回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記回折構造が、光の位相を特定する位相関数で表される回折ゾーンからなるものである。
【００３７】
本態様によれば、回折ゾーンが光の位相を特定する位相関数で表されることにより、たとえば、光が透過するゾーンと非透過となるゾーンで組み合わせた振幅変調型の回折構造とした場合などと比較して透過光量を低下させることなく、かつハロの原因であるサイドバンドピーク群の位置や大きさを特定して設計するための式の簡易化が可能となり、計算機によるシミュレートの簡素化・短時間化が可能となる。
【００３８】
本発明の第１３の態様は、第１２の態様に記載された回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記回折ゾーンの位相関数がブレーズ状の関数からなるものである。
【００３９】
本態様によれば、回折ゾーンの位相関数をブレーズ状の関数とすることにより、ハロの原因であるサイドバンドピーク群の位置や大きさを特定して設計するための式のより一層の簡易化が可能となり、計算機によるシミュレートの簡素化・短時間化が可能となる。また、より精度よく作製することが可能となり、より緻密な設計が出来るようになる。すなわち、よりハロを低減できるようになるのである。
【００４０】
本発明の第１４の態様は、第１３の態様に記載された回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記回折ゾーンのブレーズ状の位相関数が下式で表わされるものである。
【数３】
0005848368.tif 000004
【００４１】
本態様によれば、回折ゾーンの位相関数を数３で表される関数とすることにより、ハロの原因であるサイドバンドピーク群の位置や大きさを特定して設計するための式のさらなる簡易化が可能となり、計算機によるシミュレートの簡素化・短時間化が可能となる。また、より精度よく作製することが可能となり、より緻密な設計が出来るようになる。すなわち、よりハロを低減できるようになるのである。
【００４２】
【００４３】
【００４４】
本発明の第１５の態様は、第１〜第１４の何れか１つの態様に記載されたる回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記等間隔領域の前記回折ゾーンの間隔が、０．１ｍｍから０．５ｍｍであるものである。
【００４５】
本態様によれば、等間隔領域の前記回折ゾーンの間隔を０．１ｍｍから０．５ｍｍとすることにより、該等間隔領域の＋１次回折光が０次焦点位置からかなり離れた位置あるいはまたかなり近い位置に焦点を生成することがなくなり、適切な位置に焦点を生成することが出来るようになるのである。
【００４６】
本発明の第１６の態様は、第１〜第１５の何れか１つの態様に記載された回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記等間隔領域の回折構造の＋１次回折光が複数の焦点を与えるものである。
【００４７】
本態様によれば、０次回折光による一つの焦点に加えて、回折構造の＋１次回折光による複数の焦点が設定されている。これにより、例えばレンズの回折構造による０次回折光を遠方視用焦点に設定すると共に、＋１次回折光による複数の焦点のうち一つを近方視用焦点に設定するのに加えて、残りの焦点のうち一つの焦点を中間視用焦点に設定することが可能となる。これにより、近方視および遠方視に加え、その中間の中間視においても良好な回折強度を得ることが出来て、中間視においてもより良好な視界を得ることの出来る眼用レンズを提供することが可能となる。
【００４８】
本発明の第１７の態様は、第１６の態様に記載された回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記回折構造を有するレンズにおける光の実質的な入射、または射出範囲を定める開口径が変化して大きくなった場合に、該開口径内に存在する該等間隔領域の構成輪帯が増えることにより光軸上の強度分布が近方領域から中間領域へと広がるものである。
【００４９】
本態様によれば、回折構造の＋１次回折光による複数の焦点が、回折構造を有するレンズにおける光の実質的な入射、または射出範囲を定める開口径の拡大と伴に生成される。かかる本態様の特性によって、開口径の増大と伴に生成する＋１次回折光による複数の焦点の一つを中間視用の焦点として設定することができる。この特性は、レンズにおける光の実質的な入射、または射出範囲を定める開口径と焦点深度の関係から鑑みて理想的なものである。つまり、人の眼において瞳孔径が小さい時は焦点深度が深いので、たとえ遠近の２か所にしか焦点がこないように設計されたレンズにおいても実質的には中間領域まで焦点深度がかかること、また、かかる瞳孔径が小さい環境は快晴の屋外などの照度が高い場合であり、かかる環境下で中間領域に相当する距離を目視するような作業頻度はあまりないこと、などから敢えて中間領域への焦点生成は考慮しなくてもよい。しかし、作業環境がオフィス内に変わった場合などの、標準的な照度の環境下においては瞳孔径がやや拡大し、焦点深度は浅くなるが、本発明のレンズではかかる状態の遷移に合わせて中間領域における焦点がちょうどよいタイミングで生成し始めるのである。
【００５０】
本発明の第１８の態様は、第１７の態様に記載された回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記等間隔領域の前記回折構造の＋１次回折光による複数の焦点が、前記回折構造を有するレンズにおける光の実質的な入射、または射出範囲を定める開口径が、直径にして１．５ｍｍ以上に拡大した時に生成されるものである。
【００５１】
本態様によれば、等間隔領域の回折構造の＋１次回折光による複数の焦点が、回折構造を有するレンズにおける光の実質的な入射、または射出範囲を定める開口径が、直径にして１．５ｍｍ以上に拡大した時に生成される。かかる本態様の特性によって、快晴時の屋外のような非常に明るい環境下では特に必要とされない中間視用の焦点を、開口径が直径で１．５ｍｍ以上となった時に生成する＋１次回折光による複数の焦点のうちの一つとすることによって、標準的なオフィスなどの明るさの作業環境下において遠近のみならず中間領域に対しても良好な見え方を与えることができるのである。
【００５２】
本発明の第１９の態様は、第１〜第１８の何れか１つの態様に記載された回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記回折構造の０次回折光が与える焦点距離に比して、該回折構造の＋１次回折光による焦点距離が小さく設定されているものである。
【００５３】
本態様によれば、０次回折光による焦点距離に比して、＋１次回折光による焦点距離が小さく設定されている。これは、例えばレンズの回折構造による０次回折光を遠方視用焦点に設定すると共に、回折構造の＋１回折次光による焦点を近方視用焦点に設定することが出来る。また、本態様では、回折構造の＋１次回折光によって得られる複数の焦点を活用することも可能であり、例えば、＋１次回折光による複数の焦点のうち一方の焦点を近方視用焦点に設定しても良い。これにより、残りの焦点のうち１つを中間視用焦点に設定することが、可能となる。従って、遠方視および近方視に加え、その中間の中間視においても良好な回折強度を得ることが出来て、中間視においてもより良好な視界を得ることの出来る眼用レンズを提供することが可能となる。
【００５４】
本発明の第２０の態様は、第１〜第１９の何れか１つの態様に記載された回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記回折構造が、フレネル間隔の周期構造からなるフレネル領域と、前記等間隔領域とを、有していると共に、該フレネル領域の＋１次回折光の焦点距離に比して、該等間隔領域の＋１次回折光による複数の焦点のうち少なくとも一つの焦点の焦点距離が大きくされているものである。
【００５５】
本態様によれば、回折構造がフレネル間隔の周期構造で複数配列されたフレネル領域と、等間隔領域とを、有している。これにより、回折構造の＋１次回折光による複数の焦点の実現を確実に行うことが出来るのである。
【００５６】
また、本態様によれば、フレネル領域による＋１次回折光の焦点距離に比して、等間隔領域の＋１次回折光による複数の焦点のうち少なくとも一つの焦点の焦点距離が大きくされている。例えばレンズの回折構造による０次光を遠方視用焦点に設定すると共に、フレネル領域の回折構造の＋１次回折光による焦点を近方視用焦点に設定するのに加えて、等間隔領域の回折構造の＋１次回折光による複数の焦点のうち一つの焦点を中間視用焦点に設定することが可能となる。これにより、使用頻度の高いと思われる近方視および遠方視の結像の光量を確保しつつ、中間視を含む３焦点を実現できるのである。
【００５７】
本発明の第２１の態様は、第２０の態様に記載された回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記フレネル領域の＋１次回折光の焦点距離よりも大きな焦点距離を与える前記等間隔領域の＋１次回折光の焦点が、前記回折構造を有するレンズにおける光の実質的な入射、または射出範囲を定める開口径が直径にして１．５ｍｍ以上に拡大した時に生成されるものである。
【００５８】
本態様によれば、フレネル領域の＋１次回折光の焦点距離よりも大きな焦点距離を与える等間隔領域の回折構造の＋１次回折光による複数の焦点が、回折構造を有するレンズにおける光の実質的な入射、または射出範囲を定める開口径が、直径にして１．５ｍｍ以上に拡大した時に生成される。かかる本態様の特性によって、快晴時の屋外のような非常に明るい環境下では特に必要とされない中間視用の焦点を、開口径が直径で１．５ｍｍ以上となった時に生成する＋１次回折光による複数の焦点のうちの一つとすることによって、標準的なオフィスなどの明るさの作業環境下において遠近のみならず中間領域に対しても良好な見え方を与えることができるのである。
【００５９】
また本態様を実現するためには、好適には、等間隔領域を構成する二つ以上の回折ゾーンが、レンズの光学部において光学中心軸からの半径が０．７５ｍｍ以内の領域内には設けられないようにされる。一方、フレネル領域を構成する二つ以上の回折ゾーンは、レンズ光学部において光学中心軸からの半径が０．７５ｍｍ以内の領域内に設けられることとなり、半径が０．７５ｍｍを越えた領域にも設けられていても良い。
【００６０】
本発明の第２２の態様は、回折型多焦点眼用レンズの製造方法において、レンズに対して回折ゾーンが同心円状に複数形成された回折構造を有しており眼球に直接装着される回折型多焦点眼用レンズを製造するに際して、前記回折構造として、前記回折ゾーンの少なくとも２つの間隔が等しい等間隔領域を形成することを特徴とする。
【００６１】
本態様においても、回折ゾーンの少なくとも２つの間隔が等しくされていることにより、回折型レンズにおける公知のハロの問題発生の原因とも考えられていたものの、従来のフレネル型回折レンズでは、その位置や大きさを特定して設計することが極めて困難であったサイドバンドピーク群の位置を、定式化することが可能となる。また、後述のように、サイドバンドピーク群の大きさについても、上記と同様に、定式化することが可能となる。すなわち、多大の時間と費用の掛かるシミュレーションや実験を行うことなく、簡単な計算だけで、回折型レンズの大きな課題であるハロの発生原因であるサイドバンドピーク群の位置や大きさを設計することができ、仕上げることが出来るのである。
【発明の効果】
【００６２】
本発明の回折型多焦点眼用レンズによれば、回折構造が、回折ゾーンの間隔が等しい等間隔領域を含むことにより、夜間の視認性の妨げとならない程度までハロの形態を制御することが可能となり、また、従来のフレネル型回折レンズではその位置や大きさを特定して設計することが困難であった、ハロの原因と考えられるサイドバンドピーク群について、定式化することが可能となり、極めて容易にその位置や大きさを特定して設計することができるようになった。結果として、ハロが低減された回折型多焦点眼用レンズが得られるのである。また、回折構造の回折光による複数の焦点が設定されることにより、近方視および遠方視に加え、その中間の中間視においても良好な視界を得ることの出来るようになった。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】回折レンズにおけるハロの発生機構のモデルの説明図。
【図２】フレネル間隔の各ゾーンから０次焦点像面に到達する光の振幅関数とその強度分布図。
【図３】等間隔の各ゾーンから０次焦点像面に到達する光の振幅関数とその強度分布図。
【図４】本発明の第一の実施形態としてのコンタクトレンズを示す裏面モデル図。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面に相当する、同コンタクトレンズの断面モデル図。
【図６】図４に示すコンタクトレンズの裏面に形成されたレリーフ形状を説明するための断面モデル図。
【図７】本発明の第一の実施形態の位相プロファイル。
【図８】比較例１の位相プロファイル。
【図９】本実施形態の０次回折光の焦点位置における像面強度分布のシミュレーション結果の比較例１との比較図。
【図１０】本実施形態におけるハロの実写写真の比較例１との比較図。
【図１１】０次回折光の焦点位置における像面上での次数ｑ＝１，２，３のサイドバンドピークの強度と位相定数ｈの関係図。
【図１２】本発明に従う等間隔の回折構造による光学特性を、比較例としてのフレネル間隔の回折構造による光学特性と併せて示す説明図。
【図１３】＋１次回折光の焦点位置と像面の位置関係説明図。
【図１４】等間隔領域の回折ゾーンの間隔Δｒが異なる場合のレンズ開口位置と、その地点からの＋１次回折光の焦点位置および付加屈折力の関係説明図。
【図１５】本発明の第一の実施形態の位相プロファイルにおける光軸上の強度分布のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図１６】比較例１の位相プロファイルにおける光軸上の強度分布のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図１７】本発明の第二の実施形態としての位相プロファイル。
【図１８】同位相プロファイルにおける０次回折光の焦点位置における像面強度分布のシミュレーション結果。
【図１９】同位相プロファイルにおけるハロの実写写真。
【図２０】同位相プロファイルにおける光軸上の強度分布のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図２１】本発明の第三の実施形態としての位相プロファイル。
【図２２】同位相プロファイルにおける０次回折光の焦点位置における像面強度分布のシミュレーション結果。
【図２３】同位相プロファイルにおける光軸上の強度分布のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図２４】本発明の第四の実施形態としての位相プロファイル。
【図２５】同位相プロファイルにおける０次回折光の焦点位置における像面強度分布のシミュレーション結果。
【図２６】同位相プロファイルにおける光軸上の強度分布のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図２７】本発明の第五の実施形態としての位相プロファイル。
【図２８】同位相プロファイルにおける０次回折光の焦点位置における像面強度分布のシミュレーション結果。
【図２９】同位相プロファイルにおけるハロの実写写真。
【図３０】同位相プロファイルにおける光軸上の強度分布のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図３１】本発明の第六の実施形態としての位相プロファイル。
【図３２】同位相プロファイルにおける０次回折光の焦点位置における像面強度分布のシミュレーション結果。
【図３３】同位相プロファイルにおけるハロの実写写真。
【図３４】同位相プロファイルにおける光軸上の強度分布のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図３５】本発明の第七の実施形態としての位相プロファイル。
【図３６】同位相プロファイルにおける０次回折光の焦点位置における像面強度分布のシミュレーション結果。
【図３７】同位相プロファイルにおけるハロの実写写真。
【図３８】同位相プロファイルにおける光軸上の強度分布のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図３９】本発明の第八の実施形態としての位相プロファイル。
【図４０】同位相プロファイルにおける０次回折光の焦点位置における像面強度分布のシミュレーション結果の比較例との比較図。
【図４１】同位相プロファイルにおける光軸上の強度分布のシミュレーション結果の比較例との比較図。
【図４２】本発明の比較例２としての位相プロファイル。
【図４３】同位相プロファイルにおける光軸上の強度分布のシミュレーション結果の比較例１との比較図。
【図４４】同位相プロファイルにおける０次回折光の焦点位置における像面強度分布のシミュレーション結果の比較例１との比較図。
【図４５】本発明の第九の実施形態としての位相プロファイル。
【図４６】同位相プロファイルにおける０次回折光の焦点位置における像面強度分布のシミュレーション結果のΔｒ依存性説明図。
【図４７】同位相プロファイル形状における光軸上の強度分布のシミュレーション結果のΔｒ依存性説明図。
【図４８】単焦点レンズの結像特性に関する説明図。
【図４９】回折多焦点レンズにおけるハロの発生に関する説明図。
【図５０】位相プロファイルを説明する概念図。
【図５１】ブレーズ型の位相プロファイルを説明する図。
【図５２】位相関数に位相ずれを付与した場合の位相関数説明図。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
本発明ではまずハロの低減を目的としてかかる現象の機構を説明し、かかる機構に基づくハロ低減の方法を説明する。その後、かかる方法から見出された新たな結像特性について説明し、それが近年必要性を増している３焦点レンズなどの多焦点レンズへ応用可能であることを説明する。そしてかかる方法や特性を具体的な実施例に基づき説明する。なお、詳細な説明に先立ち、本発明で用いられる語句などについて以下のように定義する。
【００６５】
振幅関数（分布）は、光の波としての特性を数学的に記述した関数（分布）のことであり、具体的には数４で表わされる。
【００６６】
【数４】
0005848368.tif 000005
【００６７】
位相は、数４の（βｘ＋γ）に相当するもので、光の波の進行を早めたり、遅らせたりする。なお、本発明では位相をφで表記することとし、その単位はラジアンである。例えば光の１波長を２πラジアン、半波長をπラジアンとして表わす。
【００６８】
位相変調は、レンズに入射した光に対して何らかの方法でその位相に変化を与えるようなレンズに設けられた構造あるいは方法を総じていう。
【００６９】
位相関数は、数４の指数部またはｃｏｓ関数内の位相をより一般的な関数の形として表わしたものである。本発明ではレンズの中心から半径方向の位置ｒに対するレンズの位相φを表すものとして用いられ、具体的には図５０に示すようなｒ−φ座標系で表わすこととする。また、位相変調構造が設けられた全域の位相の分布を同座標系で表したものを位相Ｐｒｏｆｉｌｅ（プロファイル）と呼ぶ。なお、φ＝０のｒ軸を基準線とし、φ＝０の地点では入射した光はその位相を変化させることなく射出されることを意味する。そして、この基準線に対してφが正の値を取るとき、光はその位相分だけ進行が遅れ、φが負の値を取るとき、光はその位相分だけ進行が進むことを意味する。実際の眼用レンズにおいては回折構造が付与されていない屈折面がこの基準線（面）に相当する。
【００７０】
光軸は、レンズの回転対称軸で、ここではレンズ中心を貫き物体空間および像側空間へ延長された軸のことをいう。
【００７１】
像面は、レンズに入射した光が射出された像側空間のある地点において光軸と垂直に交わる面のことをいう。
【００７２】
０次焦点は、０次回折光の焦点位置をいう。以下、＋１次回折光の焦点位置に対しては＋１次焦点、・・・という。
【００７３】
０次焦点像面：０次回折光の焦点位置における像面のことをいう。
【００７４】
輪帯は、回折構造における最小の単位としてここでは用いる。例えば一つのブレーズが形成された領域を一つの輪帯と呼ぶ。ゾーンとも呼ぶ。
【００７５】
ブレーズは、位相関数の一形態で、屋根状の形で位相が変化しているものを指す。本発明では、図５１（ａ）に示すような一つの輪帯において屋根の山と谷の間が直線で変化するものをブレーズの基本とするが、山と谷の間を放物線状の曲線で変化するようにつながったもの（図５１（ｂ））も本発明ではブレーズの概念の中に含まれる。また、山と谷の間が正弦波の関数で変化するようにつながれたもの（図５１（ｃ））、さらにはある関数において極値を含まない区間で変化するようにつながれたものもブレーズの概念の中に含まれる。本発明では特に断りがない限り図５１（ａ）に示すように第ｎ番目の輪帯のブレーズにおいて、輪帯の外径ｒn の位置の位相φn と内径ｒn-1 の位置の位相φn-1 の絶対値が基準面（線）に対して等しくなるように、つまり｜φn ｜= ｜φn-1 ｜となるように設定することを基本とする。なお、ブレーズの山と谷は、図５２に示すように、それぞれの地点における位相φn-1 、φn が、数５で表わされる位相ずれτによって基準線に対してφ軸方向にずらして新たに設定される位相φ’n-1 、φ’n で以て構成されてもよい。
【００７６】
【数５】
0005848368.tif 000006
【００７７】
位相定数は、数６で定義される定数ｈのことをいう。
【００７８】
【数６】
0005848368.tif 000007
【００７９】
レリーフは、位相プロファイルを具体的にレンズの実形状に変換して得られるレンズの表面に形成される微小な凸凹構造の総称である。なお、位相プロファイルをレリーフ形状に変換する具体的な方法は以下の通りである。
【００８０】
光はある屈折率を有する媒体に入射するとその屈折率分だけ速度が遅くなる。遅くなった分だけ波長が変化し、結果として位相変化が生ずる。位相プロファイルにおけるプラスの位相は光を遅らせることを意味するので、屈折率の高い領域に光が入射するようにすればプラス位相を付与したことと同じになる。なお、これらプラス、マイナスとは相対的な表現であり、例えば位相が−２πと−πでは同符号であっても後者の方が位相は遅れているので、屈折率の高い領域を設定する。
【００８１】
たとえばブレーズ状の位相関数を有する場合、その実形状のブレーズ段差は、数７で表わされる。かかるレリーフ形状は精密旋盤による切削加工やモールド成形法などでレンズ面に設けることができる。
【００８２】
【数７】
0005848368.tif 000008
【００８３】
強度分布は、レンズ通過後の光の強度をある領域に亘ってプロットしたもので、前記振幅関数の共役絶対値として表わされる。ここでは大別して「光軸上の強度分布」と「像面の強度分布」が用いられる。前者はレンズの位置を基点とし、像側光軸上の光の強度分布をプロットしたもので、光軸上のどの位置に焦点を形成するか、また強度の割合などを調べる際に用いる。一方、像面強度分布はある像面における光の強度分布を示し、本発明では像面の中心から動径偏角がゼロ方向の位置ρにおける強度をプロットしたもので表わすこととする。人の眼においては網膜上で知覚されるのは像面強度分布の情報である。
【００８４】
フレネル間隔は、ある規則に従って定められる輪帯間隔の一つの形態のことをいう。ここでは、第ｎ番目の輪帯の外径をｒn とすると数２で定められる間隔を有するものをいう。
【００８５】
一般的には数２で定められる間隔にすることによって１次回折光の焦点に相当する付加屈折力Ｐadd （０次光を遠用、１次光を近用とした時、近用焦点位置をどこに設定するかの目安となるもの）を設定することができる。なお、本発明にて使用されるフレネル間隔型の回折レンズは、屈折原理を利用したフレネルレンズとは異なるものであり、上記式に従った間隔を有した回折原理を利用したレンズのことをいう。
【００８６】
次に、本発明で用いられる計算シミュレーションの方法、条件、出力データは、以下に示す通りである。
【００８７】
計算ソフトは、回折積分式に基づき強度分布などを計算することができるシミュレーションソフトを用いた。光源は、遠方の点光源を計算対象の光源として設定し、レンズには同位相の平行光が入射するとして計算した。また、物体側空間および像側空間の媒体は真空、レンズは収差が存在しない理想レンズ（レンズから出た光は射出位置に関わらず全て同一の焦点に結像する）として計算した。また計算は、波長＝５４６ｎｍ、レンズの０次回折光の屈折力（ベースとなる屈折力）＝７Ｄ（Ｄｉｏｐｔｅｒ）、で行った。
【００８８】
光軸上の強度分布は、レンズを基点とした光軸上の距離に対する強度をプロットした。また、像面の強度分布は、像面の動径角度がゼロの方向において中心から半径方向の距離に対する強度をプロットした。なお特に断りがない限り、像面強度分布の縦軸の強度値のスケールは一定とした。さらに、振幅関数は、本発明では振幅関数の実数部を以て振幅関数とした。また、像面強度分布と同様に像面の中心から半径方向の距離に対する振幅値をプロットしたもので示す。
【００８９】
本発明のシミュレーション計算では０次回折光の焦点位置を７（Ｄｉｏｐｔｅｒ）( 焦点距離：ｆ＝１４２．８ｍｍに相当) に設定して行っている。像面座標の横軸の値はかかる焦点位置に限定したものであるので、異なる焦点距離に変更した場合の像面の位置は数８を用いて換算すればよい。
【００９０】
【数８】
0005848368.tif 000009
【００９１】
たとえば焦点距離が１６．６ｍｍ（眼光学系を一つの理想的なレンズとした場合の焦点距離）の場合の像面位置ρ’は、本実施例における像面位置をρとするとρ’＝（１６．６／１４２．８）×ρ＝０．１１６７×ρとして換算すればよい。
【００９２】
以上の定義に基づき次にハロ生成の機構とそれに基づくハロが抑制された回折レンズの特性について説明する。
【００９３】
前記したようにハロの成因となる像面のサイドバンドの生成は、光の波動現象として現れるものであり、図１（ａ）に示すように回折型多焦点レンズでは各回折輪帯を通過した光は、遠方焦点の像面位置にそれぞれの輪帯の特性を反映した振幅分布を与える。例えば図１（ａ）における各輪帯Ａ，Ｂ，Ｃを通過する光は図１（ｂ）のような振幅分布を形成する。そして、各輪帯からの振幅が合成されたものが遠方焦点の像面における全体の振幅分布となる（図１（ｃ））。この振幅の共役絶対値が光の強度となり（図１（ｄ））、前記したサイドバンドとして我々が認知することとなるのである。よってハロを低減するにはかかる振幅分布の情報を把握し、その振幅の生成を抑えることが必要である。
【００９４】
一般に回折レンズの設計に際しては前記したようにレンズに回折ゾーンと称す同心円状領域を設けてここに光の振幅や位相に変化を与えることによる回折干渉作用によって多焦点を生成する。特に多焦点眼用レンズの製造に際しては光の位相に変化を与えることのできるものが多用される。かかる位相の変化は前記位相関数で定められる。今、回折レンズの遠方視用焦点を形成するための光を該回折レンズの０次回折光を利用するとする。そして、レンズのあるゾーンの位相関数がφn （ｒ）であるとすると、かかる位相関数を有するゾーンから０次焦点像面に到達する光の振幅関数Ｅn （ρ）は数９で表わされる。
【００９５】
【数９】
0005848368.tif 000010
【００９６】
一般に位相関数は、レンズ中心に対して対称な形のものを取り扱うので、像面の振幅情報を把握する際にはθ＝０の動径方向の線分領域からの振幅関数を議論するだけで十分に事足りる。したがって数９においてθ＝０の動径方向の線分領域からの光の振幅を表す数１０を用いて像面の振幅挙動を調べればよい。
【００９７】
【数１０】
0005848368.tif 000011
【００９８】
また、本発明で示されるようなブレーズ状の位相関数を対象とする場合、かかる形の位相関数は数３のような線形一次式で表わすことができる。この場合、数１０は積分可能となり、数１１の形で表わされる。なおここでは振幅関数のうち実数部のみ表記した。
【００９９】
【数１１】
0005848368.tif 000012
【０１００】
数１１をブレーズ形状の位相関数に対する振幅関数の基本式とし、かかる式を用いてハロが低減された回折構造の設計方法について以下に説明する。まず本発明の特徴を説明するに際して回折型多焦点レンズの設計に際して従来から常套的な方法として使用されているフレネル間隔を有する回折レンズのハロの特徴について第一の実施形態の比較例１を用いて説明する。かかる比較例１は後述する表２及び図８に示すように７つの回折ゾーンがフレネル間隔で構成され、各ゾーンの位相定数ｈがｈ＝０．５の一定とされたものである。フレネル間隔の各ゾーンから０次焦点像面に到達する光の振幅関数は図２（ａ）に示すように各振幅関数間の振幅や周期は非調和的なものとなる。これらの合成振幅は図２（ｂ）に示すようにランダムな分布となり、その結果、0 次焦点の像面の強度分布は、像面中心から周辺に亘って広い範囲に広がりやすく、かつ多峰状の連続したピーク群の集合となる傾向がある（図２（ｃ））。これは、フレネル間隔の各ゾーンからの０次焦点像面上になす振幅関数の間に調和的な振幅や周期が形成されないことによるためである。
【０１０１】
かかる強度分布を有する回折多焦点レンズをコンタクトレンズ、あるいは眼内レンズなどの眼用レンズとして使用すると、たとえば夜間、対向車のヘッドライトの周りには幅のある面状のハロが複数生成することとなり、歩行者や自転車に乗った人がいてもハロに隠れて視認できなくなるおそれがある（後述図１０（ｂ））。かかる説明から分かるように従来のフレネル間隔の回折レンズでは、ハロの成因となる振幅分布がランダムな分布を形成することによって広がりのある面状ハロとなることが問題になると考えられるので、かかる多峰状の分布とならぬような回折構造の設計がハロの低減に有効だと考えられる。
【０１０２】
ブレーズ型の位相関数を有する回折レンズにおいて任意の2 つのゾーンに着目する。今、ｊ番目の輪帯とｍ番目の輪帯において間隔が同じであり、かつ両者の位相定数ｈが同じである場合、両ゾーンに対する数１１のＳｉｎｃ関数は同じ形になる。したがって両ゾーンの合成振幅の挙動は、それぞれの振幅関数のｃｏｓ関数の和で記述することができる。両者の振幅関数の合成振幅から数１２の関係式で表わされる像面ρq の位置でそれぞれの振幅が強め合うことが分かる。
【０１０３】
【数１２】
0005848368.tif 000013
【０１０４】
もし、Δｒの間隔を有する等間隔ゾーンが連続して存在して一つの領域をなしているとすると、かかる領域の隣接し合うゾーン間では常に数１３の関係が成立するので、結局、複数の等間隔ゾーンが連続して存在する領域においては数１で表わされる像面位置ρq の位置で振幅が強め合うことが分かる。
【０１０５】
【数１３】
0005848368.tif 000014
【０１０６】
かかる等間隔ゾーンの領域の振幅関数および合成振幅関数の一例を図３（ａ）（ｂ）に示す。ここでは等間隔領域を有する回折構造の例として後述する表１及び図７に示すように５つの回折ゾーンの各間隔Δｒが０．４ｍｍで等しくされ、位相定数ｈがｈ＝０．５の一定とされた回折構造を有するものを示した。図３（ａ）（ｂ）から分かるように等間隔のゾーンからなる振幅分布は、数１で示される地点（図中矢印）で振幅が強め合う一方で、かかる地点以外の領域では振幅が打ち消し合って平坦になるという特異的な相互干渉を示す。また、強度分布はかかる振幅分布を反映した分布となり、振幅が強め合う地点で鋭峻なピークが出現し、像面中心から遠ざかるにしたがいこれらピークは次第に減衰し、ピークの出現位置以外の他の領域ではノイズが全くないというフレネル間隔の場合とは大きく異なる強度分布を示す（図３（ｃ））。
【０１０７】
このようにフレネル間隔型が連続峰のようなサイドバンドの分布を示すのに対して等間隔系では独立したピークが離れて局在化して現れることから後者では前者のような広がりのある面状のハロとはならず、明暗のリング状のハロとなる。かかるリング状ハロにおいてはハロ内に物体が存在していてもリング間から物体を視認することが可能であることから、面状ハロのようなハロ全域に亘って物体を覆い隠すという弊害を低減することができ、結果として前者が抱える夜間の視認性の低下という問題を防ぐことができるのである。
【０１０８】
引き続き、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【０１０９】
先ず、図４に、本発明における回折型多焦点眼用レンズに係る、第一の実施形態としてのコンタクトレンズである眼用レンズ１０の光学部１２の裏面図をモデル的に示すと共に、図５に、同眼用レンズ１０の光学部１２の断面図、をモデル的に示す。
【０１１０】
眼用レンズ１０は、中央の大きな領域が光学部１２とされており、光学部１２の外周側には公知の周辺部とエッジ部が形成されている。また、光学部１２は、全体として略球冠形状の凸面を有する光学部前面１４と、全体として略球冠形状の凹面を有する光学部後面１６をもって形成されている。そして、眼用レンズ１０の光学部１２は、レンズを近視矯正用とする場合は全体として、中心部が僅かに薄肉とされた略お椀形状とされており、遠視矯正用とする場合は中心部が僅かに膨らんだ略お椀形状とされ、幾何中心軸としてのレンズ中心軸１８を回転中心軸とする回転体形状とされている。このような眼用レンズ１０は、眼球の角膜上に直接装着される。従って、眼用レンズ１０の光学部１２の径は直径で、概ね４〜１０ｍｍで形成されていることが望ましい。
【０１１１】
眼用レンズ１０の光学部１２は、その光学部前面１４および光学部後面１６が屈折面とされている。そして、これら光学部前面１４および光学部後面１６による屈折光（０次回折光）に対して所定の焦点距離が設定されており、本実施形態では、遠方焦点が設定されている。
【０１１２】
なお、眼用レンズ１０の形成材料としては、光透過性等の光学特性を備えた各種の重合性モノマーからなる従来公知の樹脂材料やゲル状の合成高分子化合物 (ハイドロゲル) 等が好適に採用され、具体的には、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）やポリヒドロキシエチルメタアクリレート（Ｐｏｌｙ−ＨＥＭＡ）等が例示される。
【０１１３】
そして、特に本実施形態における光学部後面１６には、回折構造２０が等間隔で形成されている。回折構造２０は、レンズ中心軸１８を中心として同心円状に複数形成され、レンズ周方向に連続して円環状で延びる、径方向の起伏形状であるブレーズ状のレリーフ２１を含んで構成されている。そして、本実施形態では、この回折構造２０による回折＋１次光により、遠方焦点距離よりも小さな焦点距離を有する焦点が設定されている。なお、個々の回折構造２０は前述のように、ゾーン（回折ゾーン）もしくは輪帯と呼ばれている。
【０１１４】
図６（ａ）に、光学部後面１６におけるレリーフ２１の径方向の拡大断面図を示す。なお、図６においては、理解を容易とするために、レリーフ２１の大きさを誇張して示している。図６（ａ）に示すように、レリーフ２１の形状は、眼用レンズ１０のもともとの光学部後面１６の形状を反映して、右上がりの階段状の形状を呈している。眼用レンズ光学部の前面及び後面が単一の屈折力を有するように設定されている場合は、光学部後面１６は、前記定義にて説明したｒ−φ座標（図５０）における基準線と解して相違ない。また、図６（ａ）において、レリーフ２１を境として下方の領域はコンタクトレンズの基材からなっており、上方の領域は外部の媒体となっている。理解を容易にするため、今後は眼用レンズ１０のもともとの光学部後面１６の形状を除いた状態で、即ち、図６（ｂ）に示すように、光学部後面１６を径方向で直線的なｘ座標軸としてレリーフ２１の形状の検討を進めることにする。
【０１１５】
図６（ｂ）に示すように、レリーフ２１は、レンズ中心軸１８を中心として同心円状に延びると共に、眼用レンズ１０の外方（図５乃至６中、上方）に向けて突出する稜線２２と、眼用レンズ１０の内方（図５乃至６中、下方）に向けて突出する谷線２４を有する起伏形状とされている。
【０１１６】
なお、以下の説明において、格子ピッチとは、稜線２２と谷線２４の間の径方向幅寸法をいう。また、ゾーンたる輪帯とは、稜線２２と谷線２４の間をいい、各輪帯には、中央の輪帯を１として、輪帯方向外方に向けて２，３、…の輪帯番号が割り振られる。また、輪帯半径とは、各輪帯の外周半径、換言すれば、各輪帯において同心円の中心（本実施形態においては、レンズ中心軸１８）に対して外側に位置する稜線２２又は谷線２４の同心円の中心からの半径をいう。従って、格子ピッチは各輪帯の径方向幅寸法であり、所定輪帯の格子ピッチは、該輪帯の輪帯半径と、該輪帯よりも輪帯番号が１つ小さい輪帯の輪帯半径との差となる。ここではコンタクトレンズの具体例とともにブレーズ形のレリーフ構造からなる回折構造について説明したが、以降の説明に際してはレリーフ設計の基となる位相関数または位相プロファイルにて回折構造を説明することとする。よって今後、特に断りがない限り回折構造としての位相プロファイルを図５０に示すｒ−φ座標系で表すこととする。
【０１１７】
図７に、本発明の第一の実施形態としての各ゾーンがブレーズ型の位相関数から構成された位相プロファイル２６を示す。また、図８に比較例１としてのフレネルゾーンプレート（位相プロファイル３０）の形状の拡大断面図を示す。本実施形態における位相プロファイル２６は、上述のように眼用レンズ１０の光学部後面１６のみに設けられており、複数配列された回折構造２０の格子ピッチが等間隔で形成されている等間隔の周期構造からなる等間隔領域２８から構成されている。また、比較例１の位相プロファイル３０では、複数配列された回折構造２０のすべての格子ピッチがフレネル間隔で形成されており、フレネル間隔の周期構造からなるフレネル領域３２すなわちフレネルゾーンプレートを構成している。なお、本実施形態は前記の通り５つの回折ゾーンが、その間隔がΔｒ＝０．４ｍｍで全て等しくされ、かつ位相定数がｈ＝０．５の一定となるように設定されたものである。また、比較例１は７つの回折ゾーンが付加屈折力Ｐadd ＝２（Ｄｉｏｐｔｅｒ）となるようなフレネル間隔で構成され各ゾーンの位相定数がｈ＝０．５の一定とされたものである。本実施形態の位相プロファイル２６の詳細を表１に、また比較例の位相プロファイル３０の詳細を表２に、示す。
【０１１８】
【表１】
0005848368.tif 000015
【０１１９】
【表２】
0005848368.tif 000016
【０１２０】
本実施形態の０次回折光の焦点位置における像面強度分布について、図９に計算機上でシミュレートした結果を、比較例１と比較して示した。なお、この結果は、各表に示す回折ゾーンが存在する全域を計算対象としたものの結果である。以降の他の実施形態における像面強度分布の計算も同様である。
【０１２１】
図１０は、実例として、本実施形態の位相プロファイルの回折構造を実際にコンタクトレンズに設けたものの遠方光源の実写写真を、比較例１と対比して示したものである。今回試作したコンタクトレンズは２−ヒドロキシエチルメタクリレートを主成分とする含水率約３７．５％の含水性ソフトコンタクトレンズで、レンズ径＝１４ｍｍ、光学部径＝８ｍｍ、光学部後面１６のベースカーブ＝８．５ｍｍのものである。夜間ハロを実写するために、試作したコンタクトレンズを、生理食塩水を満たしたガラスセル内に浸漬し、そのセルをカメラレンズの前に設置して夜間遠方の光源を撮影した。なお、撮影は、夜間の瞳孔径が広がった状態を想定しカメラレンズの絞りを開放絞りの条件にして行った。以下、実写写真撮影用のコンタクトレンズの試作品の条件や写真の撮影条件は、今回と同じであるので、省略する。
【０１２２】
本発明の第一の実施形態における像面強度分布は、独立した小さなピークが一定の間隔で出現するが、目立つのは像面中心近傍のρ＝０．１９５ｍｍのピーク（図９（ａ）矢印）だけであり、その他のピークは像面周辺に亘って急激に強度を減じ、それ以外の領域ではノイズがほとんどない強度分布を示すことが分かる。かかるピークが出現する位置は数１においてΔｒ＝０．４ｍｍを代入して求められる位置ρ1 ＝０．１９５ｍｍ、ρ2 ＝０．３９ｍｍ、ρ3 ＝０．５８５ｍｍ、・・・と良く一致しており、果たして実際の強度分布計算の位置と合致していることが分かる。一方、比較例の像面強度分布（図９（ｂ））は、像面周辺の広い範囲に亘ってサイドバンドが多峰状となって生成することが分かる。かかる理論計算の結果（図９）と夜間ハロの実写結果（図１０）を対比すると、（ａ）本実施形態及び（ｂ）比較例１とも実際に観察されるハロの形態は像面の強度分布と良く合致しており、本実施形態では像面強度分布を反映した一定間隔のリング状のハロが認められる。一方、比較例１では多峰状の強度分布を反映するかのように面状の広がりのあるハロが観察された。比較例１においてはハロが面状でかつ広がりが大きいため、光源近傍に物体が存在していてもハロの暈に隠れてしまい、視認困難となるおそれがあることが分かる。第一の実施形態ではハロ全体の輝度は小さく、また面状とはならないため、さらに広がりも少ないことから比較例１のような視認性の低下を防ぐことができることが分かる。
【０１２３】
このように、等間隔の回折輪帯を含む回折構造２０である本発明で重要なのは、サイドバンドピークが規則的に局在して出現し、それ以外の領域は光量がほとんどない強度分布となることである。すなわち、図９（ａ）および図１０（ａ）に示すように、ハロの構造は線状のリングからなるものとなり、それ以外の領域はハロのない像を与えることとなり、図９（ｂ）および図１０（ｂ）に示すように、フレネル間隔で認められるような面状に広がったハロとはならない。このような等間隔領域を有する回折レンズの優れた特性によって、フレネル間隔の回折輪帯からなる回折構造２０の問題すなわち夜間車を運転している時に対向車のヘッドライトの回りに生じる面状に広がったハロによって歩行者や自転車に乗った人物が隠されて視認できなくなるといった問題や、光源の周りの強度な滲みによる信号の視認性の低下といった問題点を解決し得るのである
【０１２４】
等間隔領域を含む回折レンズでは０次回折光の焦点像面上でのサイドバンドピークが局在化し、像面周辺に亘って急激にその強度が減少するというフレネル間隔型のものとは異なった特徴を有するが、併せてかかるサイドバンドピークの出現位置や強度の見積もりが容易に行えるという設計上の利点をも有する。ハロの広がりやその輝度はサイドバンドピークの分布や強度に比例すると考えられるので、設計段階でハロの形態を定量的に把握できることは回折レンズの設計に際して多大な利便性をもたらすこととなる。
【０１２５】
まずハロの広がりと相関があるサイドバンドピークの出現位置に関しては数１から、等間隔領域の回折ゾーンの間隔Δｒによって制御することが可能である。たとえば等間隔領域のゾーンの間隔Δｒを０．２ｍｍとした場合と０．４ｍｍとした場合におけるサイドバンドピークの出現位置は表３に示す通りとなる。表３より０．２ｍｍの場合は出現周期の間隔が広くなり、前者では後者の２倍の間隔地点でピークが出現することとなる。つまりΔｒが小さいほどピーク出現位置は像面周辺に拡大することとなる。かかる点から見ると間隔はあまり小さくしない方がハロの広がりを抑制するという点からは有利であるが、ハロはその広がりに加えてその輝度が視認性に影響を及ぼす場合もあるので、位置のみならず、併せてハロの輝度に関する情報も必要不可欠である。ハロの輝度はサイドバンドの強度に比例すると考えられるので、サイドバンドの強度に影響を及ぼすパラメータ群の関係を知ることが重要である。
【０１２６】
【表３】
0005848368.tif 000017
【０１２７】
等間隔領域を含む回折レンズでは、回折ゾーンの間隔Δｒ及びその構成ゾーン数とサイドバンドピークの強度を簡単な関係式で表わすことができる。今、等間隔領域におけるブレーズの位相定数ｈが同じである場合、ある次数ｑに対応するサイドバンドのピーク強度は数１４で表わされる。かかる式を用いることによって、異なるΔｒ間での相対的な強度の変化を容易に知ることができる。
【０１２８】
【数１４】
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【０１２９】
一例として回折ゾーンの全域が前記表３に示したΔｒが０．２ｍｍで構成された場合とΔｒが０．４ｍｍで構成された場合の数１４を用いた強度の計算結果を表４に示した。
【０１３０】
【表４】
0005848368.tif 000019
【０１３１】
眼用レンズにおける一定の領域、たとえば回折構造の領域範囲が半径で０〜２ｍｍの範囲で与えられているとすると、Δｒ＝０．２ｍｍの等間隔構造で構成された場合のサイドバンドピーク強度は１．６ａとなる。一方、Δｒ＝０．４ｍｍの場合は３．２ａとなり、前者は後者の約半分のピーク強度となると見積もられる。
【０１３２】
ただし、かかる比較は前記した通り同一の次数のサイドバンドピークに限定されるため、同程度のハロの広がり内で輝度を比較する場合は、できるだけ同一地点にあるサイドバンドピーク間で比較するのが現実的である。Δｒが異なれば前述したようにサイドバンドピーク位置も変わるので、ほぼ同じ位置にあるピークであっても次数が異なる場合もある。たとえばΔｒ＝０．２ｍｍの次数ｑ＝１のピークはΔｒ＝０．４ｍｍにおける次数ｑ＝２のピークと同じ位置に出現するため、かかる例では異なる次数間での強度の比較ができる計算式を別途用いる必要がある。かかる異なる次数、位相定数間の強度の比較に際しては数１５を用いる。
【０１３３】
【数１５】
0005848368.tif 000020
【０１３４】
数１５に基づきｈ＝０．５とした時のΔｒ＝０．２ｍｍのｑ＝１の地点と、Δｒ＝０．４ｍｍのｑ＝２の地点の強度をおおよそ見積もると、下記数１６，数１７のような値となる。
【０１３５】
【数１６】
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【０１３６】
【数１７】
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【０１３７】
上記結果より、Δｒ＝０．４ｍｍの方がΔｒ＝０．２ｍｍの場合の約２割程度の強度となり、同一地点での強度はむしろΔｒ＝０．４ｍｍの方が小さいことが分かる。よって等間隔領域の間隔をΔｒ＝０．４ｍｍとして採択した場合は、光源中央付近にｑ＝１に相当する輝度の大きなリング様のハロが生成するものの、ハロ周辺のリングの輝度はΔｒ＝０．２ｍｍで構成した場合よりは小さくなるであろう、という予測をつけることも可能になるのである。
【０１３８】
かかるサイドバンドピークとハロの出現位置は相関するため、０次回折光の焦点位置における像面上のサイドバンドピークの出現位置ρq は、ハロの広がりを考慮するとρq （ｍｍ）＜｜０．００６×ｆ（ｍｍ）×ｑ｜の範囲内に抑えられることが望ましい。ρq がかかる上限値よりも大きいと、たとえ等間隔領域を有する回折型多焦点眼用レンズが面状ではない独立したリング様のハロを与えるとしてもハロの広がりが大きくなるため見え方の低下をもたらす可能性がある。よってρq はかかる上限値を超えないように数１を用いて等間隔領域の回折ゾーンの間隔Δｒを設定することが望ましい。それ故、本発明に従う回折構造２０において、等間隔領域の回折ゾーンの間隔Δｒは、０．０９ｍｍ以上であることが望ましい。また、上記において例示したように、より好ましくは、等間隔の格子ピッチ（Δｒ）は、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲にあることが望ましい。
【０１３９】
また、異なる位相定数ｈ間での強度を比較したい場合は同様に数１５を用いることによっておおよその比較ができる。なお、位相定数ｈと強度の間には次数によって強度の変化の仕方が異なる。ｈが０≦ｈ≦１の範囲内においてｑ＝１の次数のサイドバンドの強度は、図１１（ａ）に示すように位相定数ｈが大きくなるに従い比例して増加する。一方、ｑ＝１以外の次数のサイドバンドの強度はｈがおよそ０．５〜０．５６の時に最大強度となり、その前後では強度は小さくなるという特色を有する（図１１（ｂ）（ｃ））。したがって、ｑ＝１のサイドバンドを重要視し、この強度を抑えたいときはｈは小さめに設定する必要があるが、ｑ＝１以外のサイドバンドを重要視する場合はｈ＝０．５近傍は避ける、などの設計に際しての参考情報が得られるのである。
【０１４０】
このように等間隔を含む回折レンズでは等間隔に由来する像面強度分布のピークの局在化による面状ハロの生成を抑制できること、およびその位置や輝度の制御に関する設計の自由度が高いことからハロを低減しうる回折レンズとして有用なものであることが分かる。
【０１４１】
等間隔領域を含む回折レンズにおいては、前記したサイドバンドピークを局在化することによるハロの広がりを低減できるという効果の他に、近方、遠方のみならず、近方から遠方の中間領域において焦点となりうる強度分布を形成するという特異的な結像特性をも有する。この特性によって近方、遠方、そしてその中間領域それぞれに焦点を生成することができ、近年重要視されている３焦点を含む多焦点レンズとしての設計も可能になるのである。かかる等間隔領域を含む回折レンズの光軸上での結像特性をフレネル間隔型のものと対比して以下に説明する。
【０１４２】
回折レンズの一形態であるフレネル間隔の間隔は、１次回折光の振幅が、光軸上の特定位置で強め合って焦点を形成するための必要条件として定められるものである。よってフレネル間隔の場合では図１２（ａ）に示すように、各輪帯からの光は光軸上の特定の点（図中矢印が示すＯ点）で焦点を結ぶべく進むため、当然のことながら光軸上では単一の１次回折光のピークが生成する。なお、このような光軸上の特定の点で焦点を結ぶべく光が進むという特性のため、０次焦点像面における強度分布は広くランダムに分布したものになる。これがフレネル間隔の像面強度分布がランダムな多峰状のサイドバンドとなる定性的な理由である。
【０１４３】
一方、等間隔を含む回折レンズでは、かかる等間隔の領域から出てくる回折光は光軸上ではなく、０次焦点像面の特定の位置（図１２（ｂ）中矢印が示すρq 点）で振幅が強め合うように進む。具体的には各輪帯からの回折光は、前記数１で定められる０次焦点像面上の特定の位置で振幅を強め合うべく進むため、光が射出される開口の位置によって光軸上を横切る位置が異なってくることが図１２（ｂ）から容易に理解できる。開口径が小さい地点からくる光は光軸上のレンズに近い地点で交差し、開口径が大きい地点ではレンズから遠ざかった地点で交差する。このようにレンズ開口径の異なる地点からくる光がなす光軸上での異なる位置での総合的な干渉作用によって光軸上では広がった強度分布を示すこととなり、結果として近方領域から中間領域に亘って焦点が生成することとなるのである。
【０１４４】
かかる遠近の中間領域に焦点を形成しうる点は、パソコンのモニター画面を見る、架台の本を探す、鏡に映った自分の姿を見る、演台においた原稿を見る、など日常的に必要な距離での視力を確保する意味で重要である。よって本発明は、このような中間視が重要な場面にも好適な眼用レンズを提供するものである。かかる等間隔ゾーンを含む回折レンズの光軸上での焦点形成の特徴をさらに詳細に把握するために、レンズ開口径とΔｒの関係について以下に述べる。
【０１４５】
今、等間隔ゾーンを含むレンズの開口径がｒの地点から射出された光が０次焦点像面のρ1 に到達する時の光軸上を横切る点を＋１次回折光の焦点位置とし、その焦点距離をｆ1 とする。そして、０次回折光の焦点距離をｆとすると、かかる変数間には幾何光学的には数１８の関係式が成り立っているとみなせる（図１３）。ρ1 として前記数１を数１８に代入すると数１９が得られる。これは異なるΔｒに対して開口径が変化した場合の＋１次焦点距離がどのように変化するかを示す関係式である。また、＋１次回折光の焦点距離をかかる焦点距離に対応する付加屈折力Ｐadd で置き換えると、かかる屈折力とΔｒの関係は数２０で与えられる。かかる関係式に基づき焦点距離や付加屈折力がどのように変化するかを図１４（ａ）（ｂ）にそれぞれ示した。
【０１４６】
【数１８】
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【０１４７】
【数１９】
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【０１４８】
【数２０】
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【０１４９】
図１４（ａ）（ｂ）から、以下の事柄が分かる。１つ目は、Δｒの大きさに関わらずレンズの開口径が大きくなる（つまり構成輪帯が増える）と等間隔領域からの＋１次回折光は０次焦点の方へと移動してくることである。これにより光軸上の強度分布は近方領域から中間領域へと広がることとなる。これは、輪帯からの＋１次回折光が全て像面のρ1 で強め合うように進むための帰結である。このようにレンズ開口径が大きくなるにつれて強度分布が広がるという特性は、レンズ開口径と焦点深度の関係から鑑みても理想的なものである。つまり、人の眼において瞳孔径が小さい場合は焦点深度が深いので、たとえ遠近の２焦点しか設定されていないレンズにおいても深い焦点深度によって中間領域もカバーされうるので、この状態ではあえて中間領域への焦点生成は考慮しなくてもよい。しかし、瞳孔径が拡大するにつれ焦点深度が浅くなり中間領域の見え方が低下し始めるが、本発明のレンズではかかる状態の遷移に併せて中間領域の焦点がちょうどよいタイミングで生成し始めるのである。ここで、中間領域の焦点が生成し始める時のレンズにおける光の実質的な入射、または射出範囲を定める開口径は、上記人の眼の瞳孔径と焦点深度の関係から直径で約１．５ｍｍ以上であることが望ましい。
【０１５０】
２つ目は、Δｒが小さいほど等間隔領域からの＋１次回折光のなす焦点位置は０次焦点から遠く離れた地点にくることである。逆にΔｒが大きいほど等間隔領域からの＋１次回折光のなす焦点位置は０次焦点の近くにくる。換言すれば、Δｒが小さいほど大きな付加屈折力が与えられ、Δｒが大きいほど小さな付加屈折力が与えられることを意味する。これはΔｒが小さい（大きい）ほど像面のｑ＝１のサイドバンドピーク位置ρ1 は大きく（小さく）なり（数１より）、その点と開口地点を結ぶ光線の光軸を横切る位置は０次焦点位置から遠く離れた（近づいた）地点になることから容易に理解できる。
【０１５１】
レンズ開口径が大きくなることに伴う＋１次回折光の光軸を横切る位置、すなわち焦点距離はレンズ開口径が無限に大きければ限りなく０次焦点位置に近い位置に漸近するが、実用上の有限のレンズ開口径においてはΔｒの大きさによってその漸近値は異なってくる。Δｒが大きいと０次焦点に近い地点に漸近するのに対してΔｒが小さいと０次焦点から離れた位置に漸近する。標準的な明るさにおける人の眼の瞳孔径（直径）を約３．６ｍｍとすると、例えばΔｒ＝０．２ｍｍの間隔で等間隔領域の回折レンズを設計した場合は、付加屈折力Ｐadd が約１．５〜３．５Ｄｉｏｐｔｅｒまでの範囲で変化することから近方から中間領域に亘る強度分布もかかる範囲で形成されると見積もることができる。このような範囲で近方から中間領域の強度分布をなす回折多焦点レンズは老眼が進行した人や白内障手術で水晶体が除去された患者に好適なものとなる。また、Δｒ＝０．４ｍｍで設計した場合の強度分布は、付加屈折力Ｐadd が約０．７〜１．５Ｄｉｏｐｔｅｒの範囲で変化するのでこの範囲内で強度分布が生成すると見積もることができる。よってかかる近方から中間領域での強度分布を有する回折多焦点レンズは初期の老視患者に好適なものである。
【０１５２】
なお、これら等間隔領域からの＋1 次回折光の焦点位置の変位や光軸上での強度の分布は、かかる説明に示すような明確に一律に定まるものではなく、異なる開口位置からの無数の光の波としての干渉作用による統計的な分布に基づくものとなることに留意すべきである。したがって、回折構造を形成するΔｒの大きさやその領域の組み合わせなどによって近方から中間領域の焦点位置の変位や分布も異なることとなり、光軸上の強度分布は時にはフレネル間隔型のような鋭峻なピークから形成される分布となったり、単一峰でも広がりのある裾の広い強度分布となったり、あるいは多峰状や連続峰状の強度分布となったりするのである。いずれの形態にせよ光軸上での強度分布の広がりは深い焦点深度を与えることとなるため、遠近の焦点以外に近方から中間領域と称される領域に亘って焦点を与えることとなる。
【０１５３】
このように従来のフレネル間隔型では開口径が変化しても＋１次回折光は絶えず一定の位置にピークを生成するという特性がゆえに他の位置に焦点を生成するには新たな別の設計が必要になるのに対して等間隔領域を含む回折レンズでは単に回折構造に等間隔領域を設定するだけの簡単な設計で多焦点を生成することができるのである。
【０１５４】
その実例について、図１５および図１６を用いて説明を行う。図１５に、図７に示す本実施形態に従う位相プロファイルによって得られる光軸上の強度分布について、計算機上でシミュレートした結果を示す。なお、この結果は、表１の第１輪帯から第４輪帯に対する計算結果である。ここで表１の全ての輪帯で計算が行われないのは、今回の計算が標準的な照明光が確保された明るい室内を想定して、かかる環境下における人の眼の平均的な瞳孔径を３．２ｍｍ〜３．６ｍｍとし、コンタクトレンズや眼内レンズなどの眼の瞳孔近くで使用される眼用レンズにおいては、光の入射する有効レンズの開口径はかかる瞳孔径と同じとして相違ないとして計算したためである。つまり、多焦点眼用レンズとして、近方から遠方までの見え方のバランスが重要なのはこのような標準的な明るさの環境下であるため、光軸上の強度分布は、かかるレンズ開口径内の回折輪帯を対象としたのである。なお、以降の他の実施形態においても光軸上の強度分布の計算対象の回折輪帯は本実施形態と同じ大きさの開口径内にあるものとした。この図から明らかなように、本実施形態によれば、明るい室内で、屈折面としての光学部前面１４および光学部後面１６の０次回折光による遠方視用焦点と、位相プロファイル２６ (回折構造２０) の＋１次回折光による近方領域から中間領域に亘って広がりのある多峰状の分布をなしていることから、近方は勿論のこと、中間領域に対しても一定の見え方を与えるものであることが分かる。
【０１５５】
図１６に、比較例１として、図８に示す位相プロファイルによって得られる光軸上の強度分布について、計算機上でシミュレートした結果を示す。なお、この結果は、表２の第１輪帯から第５輪帯に対する計算結果である。この図から明らかなように、比較例では、遠方視用焦点と近方視用焦点は明確に確認できるものの、図１５を用いて説明を行った本実施形態とは異なり、中間視用焦点となり得るピークは確認できなかった。比較例１であるフレネル間隔型でのかかる光軸上の強度分布は、フレネル間隔型で二焦点のレンズとした場合に、しばし中間領域での見え方が低下することが認められるが、そのような実施の挙動を示すものである。
【０１５６】
かかる中間領域を生成する上で好適な等間隔領域を形成する回折ゾーンの間隔Δｒは、前記したΔｒと焦点距離の関係式（数１９、数２０）などを勘案すると、Δｒが０．１ｍｍよりも小さいと、＋１次回折光が０次焦点位置からかなり離れた位置に焦点を生成し、実用的に必要とされる焦点位置から隔たりの大きなものとなるので多焦点レンズとしてあまり好ましくないのである。一方、Δｒが０．５ｍｍよりも大きいと、回折光が０次焦点位置にかなり近くなり、実用的に必要とされる焦点位置を形成するための付加屈折力が足りなくなり、これも多焦点レンズとして好ましいものでない。それ故、本発明に従う回折構造２０において、等間隔領域の回折ゾーンの間隔Δｒは、下式を満足することが望ましい。
０．１ｍｍ≦Δｒ≦０．５ｍｍ
【０１５７】
ここでは、表１に示すように、等間隔の格子ピッチ（Δｒ）が０．４ｍｍの場合について例示した。勿論この値に限定するものではないが、前述のように、等間隔の格子ピッチ（Δｒ）は、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲にあることが望ましい。また、より好ましくは、等間隔の格子ピッチ（Δｒ）は、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲にあることが望ましい。
【０１５８】
かかる等間隔領域を含む回折型多焦点眼用レンズにおける＋１次回折光を利用した近方から中間領域への焦点生成に対する位相定数ｈの影響は、専ら０次回折光と＋１次回折光への光のエネルギー配分を定めることが主となる。たとえば近方から中間領域における見え方をより優先する設計に際しては＋１次回折光による近方から中間領域への焦点生成用の光のエネルギー配分を増やす必要があるが、かかる要求に対しては位相定数ｈを大きくすればよい。また、逆に遠方領域における見え方を優先する場合は、位相定数ｈを小さく設定すればよい。かかる遠方、近方、中間領域への見え方の要求度に応じて位相定数ｈは任意に変量すればよく、位相定数ｈへの制約は特にない。ただし、ｈの値が１．５より大きくなると、（位相プロファイルによってはこの限りではないものの）多くの多次光が発生するおそれがあるので、0 ≦ｈ≦１．５の範囲で用いるのが望ましい。なお、位相定数ｈは前記した通り、像面上の強度分布のサイドバンドピークの生成挙動に影響を及ぼすので、かかる挙動を勘案しつつ、設定するのが望ましい。
【０１５９】
以上、本発明の一実施形態について詳述してきたが、これはあくまでも例示であって、本発明は、かかる実施形態における具体的な記載によって、何等、限定的に解釈されるものではない。以下に、本発明において好適に採用され得るその他の態様を幾つか示すが、本発明が以下の態様に限定されることを示すものではないことが理解されるべきである。なお、以下の説明において、前述の実施形態と実質的に同様の部材および部位については、前述の実施形態と同様の符号を付することによって、詳細な説明を省略する。
【０１６０】
図１７に、本発明の第二の実施形態としての位相プロファイル３４の拡大断面図を示す。本実施形態では、前記実施形態と異なり、表５に示すように、第１輪帯から第３輪帯までが格子ピッチΔｒ＝０．４ｍｍの等間隔の周期構造からなる第一の等間隔領域３６、第４輪帯から第７輪帯までが格子ピッチΔｒ＝０．２ｍｍの等間隔の周期構造からなる第二の等間隔領域３８とされている。また、位相定数ｈは全てのゾーンにおいて０．５に設定されている。
【０１６１】
【表５】
0005848368.tif 000026
【０１６２】
図１８に、本実施形態の０次回折光の焦点位置における像面強度分布について、計算機上でシミュレートした結果を示す。なお、この結果は、表５の第１輪帯から第７輪帯に対する計算結果である。本実施形態においても前実施形態と同様に像面中心近傍に鋭峻なピークが存在するが、周辺では急激に強度を減じ、ほとんどノイズのない分布となる。よって本実施形態の回折レンズでは夜間ハロが低減されたものとなることが分かる。なお、本実施形態では異なる格子ピッチΔｒからなる２つの等間隔領域で構成されているため、かかる相違のある領域の寄与が強度分布にも反映されている。たとえば、像面中心に近いρ＝０．１９５ｍｍのピーク（図中矢印Ａ）は格子ピッチΔｒ＝０．４ｍｍ領域からのｑ＝１のピーク、その隣のρ＝０．３８ｍｍのピーク（図中矢印Ｂ）は格子ピッチΔｒ＝０．２ｍｍ領域からのｑ＝１のピークと同定される。また、Δｒ＝０．４ｍｍのピークに関しては、構成輪帯数は第一の実施形態よりも少なくなっていることから、かかるピーク強度は第一の実施形態のｑ＝１のピーク強度よりも小さくなっている。一方、Δｒ＝０．２ｍｍのピークにおいては数１４によれば、Δｒ＝０．４ｍｍのピーク（図中矢印Ａ）の強度の６０％程度の強度になるはずであるが、ほぼ等しい強度となっている。これは、Δｒ＝０．２ｍｍのｑ＝１のピーク出現位置は格子ピッチΔｒ＝０．４ｍｍ領域からのｑ＝２のピークの出現位置でもあることから、両領域の相乗的な重ね合わせの効果によってかかる強度となっているのである。
【０１６３】
次に、図１９に、本実施形態の遠方光源の実写写真を示す。すなわち実測結果からも、前実施形態と同様に、図１９に示す本実施形態では、図１０（ｂ）に示す比較例と比較して、ハロが明らかに低減出来ていることが確認できた。またハロは前実施形態と同様、比較例のフレネル間隔のような面状に広がったハロではなく細いリングからなるという優れた特性を示している。
【０１６４】
さらに、本実施形態によって得られる光軸上の強度分布を計算機上でシミュレートして確認した結果を、図２０に示す。なお、この結果は、表５の第１輪帯から第６輪帯に対する計算結果である。この図から明らかなように、本実施形態によれば、眼用レンズ１０の光学部１２の０次回折光による遠方視用焦点に加えて、位相プロファイル３４の＋１次回折光による近方視用焦点のみならず中間視用焦点のピークが発生することを確認することが出来た。
【０１６５】
以上のように、異なる格子ピッチΔｒからなる等間隔の領域が複数存在する場合においても夜間ハロが低減され、かつ遠、中、近においてバランスの良い見え方を与える多焦点眼用レンズを提供できることが分かった。本実施形態では、位相プロファイルが２種類の等間隔の領域で構成されている場合について例示したが、後述するように３種類以上の等間隔の領域で構成されていても良い。
【０１６６】
図２１に、本発明の第三の実施形態としての位相プロファイル４０の拡大断面図を示す。本実施形態では、表６に示すように、それぞれ格子ピッチΔｒ＝０．３５ｍｍでブレーズ形状を有する領域とブレーズ形状を有しない領域が交互に３つずつ存在するものである。なお、ここでは位相定数ｈは、ブレーズ形状を有するゾーンでは０．８に、ブレーズ形状を有しないゾーンでは０に設定されている。
【０１６７】
【表６】
0005848368.tif 000027
【０１６８】
図２２に、本実施形態の０次回折光の焦点位置における像面強度分布について、計算機上でシミュレートした結果を示す。なお、この結果は、表６の第１輪帯から第６輪帯に対する計算結果である。本実施形態においても独立したピークが一定の間隔をおいて出現するが、像面周辺においては急激にその強度を減じ、その他の領域ではノイズがほとんどないという等間隔系の特性を反映したピークの出現挙動を示すことがわかる。よって本実施形態では、夜間のハロが低減された回折多焦点レンズとなりうることが分かる。なお、本実施形態においてもピークの出現位置は数１２で算出される位置とは異なる位置にも出現している。これは回折ゾーンが連続していないことによるもので、一定間隔おいて存在する場合には数１から求められる位置（ρ＝０．２２２，０．４４４ｍｍ，０．６６８ｍｍ・・・）に加えて、かかる間隔単位の二分の１の倍数位置（ρ＝０．１１１，０．３３４，０．５５７, ・・・重複分除く）にも出現するのである。また強度はブレーズ部の隣が非ブレーズ部となるので、かかる関係位置に対応する像面位置のピークにおいては強度が小さくなり、前記二分の１の倍数位置のピークではブレーズが存在する組み合わせとなるため強度が大きくなるのである。
【０１６９】
次に、本実施形態によって得られる光軸上の強度分布を計算機上でシミュレートして確認した結果を、図２３に示す。なお、この結果は、表６の第１輪帯から第５輪帯に対する計算結果である。この図から明らかなように、本実施形態においても、近方領域、中間領域において明確なピークが生成していることから、かかる例においても遠中近のそれぞれの領域においてバランスがとれた見え方を与える多焦点眼用レンズでとなりうることが分かる。
【０１７０】
図２４に、本発明の第四の実施形態としての位相プロファイル４２の拡大断面図を示す。本実施形態では、表７に示すように、格子ピッチΔｒ＝０．３５ｍｍのゾーンと格子ピッチΔｒ＝０．２ｍｍのゾーンが交互に配された周期構造からなる等間隔領域となっている。なお、ここでは位相定数ｈは０．５に設定されている。
【０１７１】
【表７】
0005848368.tif 000028
【０１７２】
図２５に、本実施形態の０次回折光の焦点位置における像面強度分布について、計算機上でシミュレートした結果を示す。なお、この結果は、表７の第１輪帯から第７輪帯に対する計算結果である。本実施形態においても独立したピークが一定の間隔をおいて出現するが、像面周辺においては急激にその強度を減じ、その他の領域ではノイズがほとんどないという等間隔系の特性を反映したピークの出現挙動を示すことがわかる。よって本実施形態においても夜間のハロが低減されることが分かる。
【０１７３】
次に、本実施形態によって得られる光軸上の強度分布を計算機上でシミュレートして確認した結果を、図２６に示す。なお、この結果は、表７の第１輪帯から第６輪帯に対する計算結果である。この図から明らかなように、本実施形態においても、近方領域、中間領域において明確なピークが生成していることから、かかる例においても遠中近のそれぞれの領域においてバランスがとれた見え方を与える多焦点眼用レンズとなりうることが分かる。
【０１７４】
図２７に、本発明の第五の実施形態としての位相プロファイル４４の拡大断面図を示す。本実施形態では、表８に示すように、第１輪帯と第２輪帯が、付加屈折力Ｐadd が２Ｄｉｏｐｔｅｒとなるように設計されたフレネル領域４６となっている。また第３輪帯から第５輪帯までは第２輪帯の間隔である格子ピッチΔｒ＝０．３０６ｍｍと同じ間隔の周期構造からなる等間隔領域４８とされている。なお、位相定数ｈは、全てのゾーンにおいて０．５に設定されている。
【０１７５】
【表８】
0005848368.tif 000029
【０１７６】
図２８に、本実施形態の０次回折光の焦点位置における像面強度分布について、計算機上でシミュレートした結果を示す。なお、この結果は、表８の第１輪帯から第５輪帯に対する計算結果である。本分布は、フレネル間隔の領域が一部含まれるものの主として等間隔領域の特性を反映してものとなっており、ρ＝０．２５ｍｍ付近に比較的強度の大きなピークが出現するものの、周辺では急激に強度を減じ、それ以外の領域ではノイズがほとんどない分布となることが分かる。
【０１７７】
次に、図２９に、本実施形態の遠方光源の実写写真を示す。すなわち実測結果からも、前述のρ＝０．２５ｍｍのピークに相当するリングの輝度が高めではあるが、比較例（図１０（ｂ））に示すような面状の広がりのあるハロとはならないため、夜間においても十分に使用しうるものであることが分かる。
【０１７８】
さらに、本実施形態によって得られる光軸上の強度分布を計算機上でシミュレートして確認した結果を、図３０に示す。なお、この結果は、表８の第１輪帯から第４輪帯に対する計算結果である。この図から明らかなように、本実施形態によれば、近方領域には明確に強度の大きなピークが生成し、その遠方領域側の裾のあたりに少し小さめの中間領域のピークが生成することが分かる。かかるピークの生成によって近方から中間に亘る領域においてバランスがとれた見え方を与えることが分かる。なお、本実施形態におけるフレネル間隔は付加屈折力が２（Ｄｉｏｐｔｅｒ）となるように設計されているので、光軸上で約１１０〜１２０ｍｍの近方側領域に生成しているピークは、かかるフレネル領域の＋１次回折光からによる寄与が主である。一方、光軸上で約１２３ｍｍ付近の中間領域に生成しているピークは、等間隔領域の＋１次回折光の寄与が主である。また、近方領域のピーク強度は、等間隔領域のみで回折構造が構成された場合よりも高くなっているが、これはフレネル間隔からの寄与との相乗効果によるものである。かかる強度分布においては近方の見え方の質を低下させることなく中間、遠方の見え方も確保できる実施形態となっている。つまり、本実施形態ではフレネル間隔の領域の＋１次回折光による焦点距離に比して等間隔領域の＋１次回折光による複数の焦点のうち少なくとも一つの焦点距離が大きくされていることによって近方、中間、遠方の見え方のバランスを任意に制御しうることを示すものである。
【０１７９】
図３１に、本発明の第六の実施形態としての位相プロファイル５０の拡大断面図を示す。本実施形態では、表９に示すように、第１輪帯から第３輪帯までが、付加屈折力Ｐadd が２．５Ｄｉｏｐｔｅｒとなるように設計されたフレネル領域４６となっている。また第４輪帯と第５輪帯が格子ピッチΔｒ＝０．３５ｍｍの等間隔の周期構造からなる等間隔領域４８とされている。なお、位相定数ｈは、表９に示すように設定されている。
【０１８０】
【表９】
0005848368.tif 000030
【０１８１】
図３２に、本実施形態の０次回折光の焦点位置における像面強度分布について、計算機上でシミュレートした結果を示す。なお、この結果は、表９の第１輪帯から第５輪帯に対する計算結果である。フレネル間隔と等間隔の特性が反映され、ρ＝０．１５〜０．２８ｍｍにおいて等間隔の独立峰が分裂したようなピークが生成するが、像面中心に分布していることからハロへの影響が少ないことが推察される。
【０１８２】
次に、図３３に、本実施形態の遠方光源の実写写真を示す。すなわち実測結果からも、ハロはほとんど目立たぬレベルまで低減されていることが確認できた。
【０１８３】
本実施例は、フレネル間隔を付加屈折力２．５Ｄｉｏｐｔｅｒとし、近方の焦点位置を第五の実施形態よりさらにレンズ側に近づけたものであり、老眼がさらに進んだ患者への適用を想定して設計されたものである。加えて等間隔領域を加えたことによって近方焦点位置を手前へ近づけたことによる近方焦点と遠方焦点との間に生ずる無焦点領域を等間隔領域によって中間領域焦点を補填するという設計となっている。本実施形態によって得られる光軸上の強度分布を計算機上でシミュレートして確認した結果を、図３４に示す。なお、この結果は、表９の第１輪帯から第５輪帯に対する計算結果である。この図から明らかなように、本実施形態によれば、フレネル間隔と等間隔に基づく近方焦点にピークが形成されるとともに、等間隔領域による中間領域が生成していることが確認できた。
【０１８４】
図３５に、本発明の第七の実施形態としての位相プロファイル５２の拡大断面図を示す。本実施形態では、表１０に示すように、中央第１輪帯径はフレネル間隔で付加屈折力Ｐadd ＝２Ｄｉｏｐｔｅｒとなるように定められる間隔となっており、隣接する第２輪帯から第４輪帯までを格子ピッチΔｒ＝０．３０６ｍｍの等間隔の周期構造からなる等間隔領域４８とし、その外側の第５輪帯から第７輪帯は、付加屈折力Ｐadd ＝２Ｄｉｏｐｔｅｒとなるようなフレネル領域４６から構成されたものである。つまりレンズの内側が等間隔領域４８で、その外側にフレネル領域４６が構成されたものであり、第五及び第六の実施形態におけるフレネル領域と等間隔領域の構成順序を逆にしたものの態様の一つである。なお、位相定数ｈは表１０に示すように設定されている。
【０１８５】
【表１０】
0005848368.tif 000031
【０１８６】
図３６に、本実施形態の０次回折光の焦点位置における像面強度分布について、計算機上でシミュレートした結果を示す。なお、この結果は、表１０の第１輪帯から第７輪帯に対する計算結果である。レンズ周辺にフレネル領域４６が配されているが、像面強度分布は主として等間隔領域４８の特性を反映してものとなっており、ρ＝０．２〜０．３ｍｍ付近に分裂したピーク群が生成するものの像面中心付近に出現するためハロへの影響は少ないと推察される。また、像面周辺ではピークは急激に強度を減じ、それ以外の領域ではノイズがほとんどない分布となることが分かる。
【０１８７】
次に、図３７に、本実施形態の遠方光源の実写写真を示す。光源中心付近の輝度は高めであるが、比較例（図１０（ｂ））に示すような面状の広がりのあるハロとはならないため、夜間においても十分に使用しうるものであることが分かる。
【０１８８】
本実施形態によって得られる光軸上の強度分布を計算機上でシミュレートして確認した結果を、図３８に示す。なお、この結果は、表１０の第１輪帯から第５輪帯に対する計算結果である。本実施形態によれば、近方ピークのすぐ近くに中間領域用のピークが生成していることが分かる。このような近方のすぐ近くに中間用の焦点ピークが生成する例では、特にパソコンのモニターと近くの書類を交互に見ながら作業するような使用方法に適したものとなる。
【０１８９】
以上のように、第五、第六および第七の実施形態より、フレネル間隔からなる領域と等間隔領域を組み合わせることによってフレネル間隔のみからなる場合に認められる面状の広がりのあるハロ生成を防止し、かつ部分的に導入されたフレネル間隔領域によって固定された近方焦点を定め、等間隔領域でその中間領域に焦点を形成させるという設計の自由度を高めることもできるのである。
【０１９０】
図３９に、本発明の第八の実施形態としての位相プロファイル５４の拡大断面図を示す。本実施形態では、表１１に示すように、第五の実施形態から、等間隔領域５６の位相定数ｈを０．７に変えたものである。なお、本実施形態は、位相定数ｈを変量したことによるサイドバンド強度の変化を示す一例として示したものである。
【０１９１】
【表１１】
0005848368.tif 000032
【０１９２】
図４０に、本実施形態の０次回折光の焦点位置における像面強度分布について、計算機上でシミュレートした結果（ａ）を、第五の実施形態（ｂ）と比較して示す。なお、この結果は、表１１の第１輪帯から第５輪帯（ａ）および表８の第１輪帯から第５輪帯（ｂ）に対する計算結果である。位相定数を大きくしてもｑ＝１以外のピーク（図中矢印）は増大せず、むしろ減少していることが分かる。かかる位相定数ｈの変化に伴うサイドバンド強度の変化は前記した数１５及び図１１（ｂ）（ｃ）に基づくものである。なお、像面強度分布の縦軸スケールはサイドバンドの強度変化を見やすくするためにこれまでの実施形態のスケールよりも１０倍拡大してある。
【０１９３】
本実施形態によって得られる光軸上の強度分布を計算機上でシミュレートして確認した結果（ａ）を、第五の実施形態（ｂ）と比較して、図４１に示す。なお、この結果は、表１１の第１輪帯から第４輪帯（ａ）および表８の第１輪帯から第４輪帯（ｂ）に対する計算結果である。本実施形態によれば、位相定数ｈを大きくすることによって＋１次回折光へのエネルギーの分配量が増えることから近方から中間領域の強度が増大していることが分かる。
【０１９４】
次に、フレネル間隔における位相定数ｈを変量した場合と対比するために、第一の実施形態の比較例１（表２）の全域フレネル間隔からなる回折レンズに対して、第八の実施形態で位相定数ｈを変量した領域に相当する領域５８（輪帯Ｎｏ．３〜７）の位相定数ｈを０．５から０．７へと大きくしたもの（表１２）の挙動を調べた。図４２に、その比較例２の位相プロファイル６０の拡大断面図を示す。
【０１９５】
【表１２】
0005848368.tif 000033
【０１９６】
本比較例によって得られる光軸上の強度分布を計算機上でシミュレートして確認した結果（ａ）を、表２に示す比較例１の場合（ｂ）と比較して、図４３に示す。なお、この結果は、表１２の第１輪帯から第５輪帯（ａ）および表２の第１輪帯から第５輪帯（ｂ）に対する計算結果である。位相定数ｈを０．７と大きくすることによって比較例２においても近方のピーク強度比が増えていることが分かる。
【０１９７】
図４４に、図４２に示す比較例２の０次回折光の焦点位置における像面強度分布について、計算機上でシミュレートした結果（ａ）を、図８に示す比較例１の場合（ｂ）と比較して示す。なお、この結果は、表１２の第１輪帯から第７輪帯（ａ）および表２の第１輪帯から第７輪帯（ｂ）に対する計算結果である。位相定数ｈを大きくすることによって光軸上の強度分布において＋１次回折光である近方位置のピーク強度が増大することは等間隔系と同じであるが、像面強度分布においては明らかにサイドバンドピークが増大することが分かる。これはフレネル間隔からなる回折レンズのサイドバンドは主に次数ｑ＝１のサイドバンドピークから成っているため、前記した数１５及び図１１（ａ）に基づきこのように位相定数ｈが大きくなるとサイドバンド強度も大きくなるのである。なお、像面強度分布の縦軸スケールはサイドバンドの強度変化を見やすくするためにこれまでの実施形態のスケールよりも４倍拡大してある。
【０１９８】
このように等間隔領域を含む回折レンズとフレネル間隔からなる回折レンズの位相定数ｈに対する像面上のサイドバンドピーク強度の相違は、主にサイドバンドを構成するピークの次数の違いによるものである。前記したように位相定数ｈが大きくなると次数ｑ＝１のピーク強度は増大するが、等間隔系ではｑ＝１のサイドバンドピークは像面中心近傍に生成するため、たとえこのピーク強度が大きくなったとしてもハロの広がりに直接的に影響するものではない。等間隔系でハロの広がりに直接的に影響するのは主にｑ＝１以外の次数のサイドバンドピークであるが、これらピークに関してはｈがおよそ０．５〜０．５６の時に最大強度となるが、かかる最大強度を以てしてもｑ＝１のピークの強度と比較すると非常に小さいため、結果として位相定数ｈを任意に変化させてもハロへの影響はほとんどないのである。一方、フレネル間隔において多峰状に生成するサイドバンドピークはｑ＝１のピーク群が主となったものであるため、ｈを大きくすることは直接的にサイドバンドのピーク強度の増大を招き、ひいてはハロの増大につながることになる。
【０１９９】
かかる実施形態および比較例１，２から、近方や中間領域での見え方をさらに改善すべくかかる領域へのエネルギーの配分量を増加させるために位相定数ｈを大きくしようとすると、ことハロに関してはフレネル間隔では不利に作用するが、等間隔領域を含む場合はむしろサイドバンドを低減する方法となりえ、設計の自由度がさらに高くなるということがいえる。
【０２００】
図４５に、本発明の第九の実施形態としての位相プロファイル６２の拡大断面図を示す。本実施形態では、表１３に示すように、第１輪帯と第２輪帯を格子ピッチΔｒ＝０．４ｍｍ、第３輪帯と第４輪帯を格子ピッチΔｒ＝０．２ｍｍ、そして第５，６，７輪帯を格子ピッチΔｒ＝０．３ｍｍの異なる格子ピッチの等間隔領域を３つ有するものである。
【０２０１】
【表１３】
0005848368.tif 000034
【０２０２】
図４６に、本実施形態の０次回折光の焦点位置における像面強度分布について、計算機上でシミュレートした結果（ａ）を、第５，６，７輪帯の格子ピッチΔｒを変えた場合（（ｂ）Δｒ＝０．２ｍｍ（回折ゾーンの最外径がほぼ同じになるように、Δｒ＝０．２ｍｍのゾーン４つに置き換えた場合：表１４），（ｃ）Δｒ＝０．４ｍｍ（同様にΔｒ＝０．４ｍｍのゾーン２つで置き換えた場合：表１５））と比較して示す。なお、この結果は、表１３の第１輪帯から第７輪帯（ａ）および表１４の第１輪帯から第８輪帯（ｂ）および表１５の第１輪帯から第６輪帯（ｃ）に対する計算結果である。図４６（ａ）に示す本実施形態の場合は、像面中心付近のρ＝０．２〜０．３ｍｍの領域に複雑に分裂した比較的大きな強度の鋭峻なサイドバンドピークが出現するが、周辺にはほとんどピークが存在しない強度分布を示す。複雑にピークが分裂するのは、異なる格子ピッチΔｒの領域が３つあることによる相互干渉の多様性によるものと考えられる。この場合の夜間ハロは光源中心のリング輝度が高くなるが、広がりのないハロとなることが予想されることからハロが低減された回折レンズとなることが予想される。他の変形例（ｂ）（ｃ）についても同様にハロが低減された回折レンズとなることが予想される。
【０２０３】
【表１４】
0005848368.tif 000035
【０２０４】
【表１５】
0005848368.tif 000036
【０２０５】
図４７に、本実施形態によって得られる光軸上の強度分布を計算機上でシミュレートして確認した結果（ａ）を、同様に第５，６，７輪帯の格子ピッチΔｒを変えた場合（（ｂ）Δｒ＝０．２ｍｍ，（ｃ）Δｒ＝０．４ｍｍ）と比較して示す。なお、この結果は、表１３の第１輪帯から第６輪帯（ａ）および表１４の第１輪帯から第７輪帯（ｂ）および表１５の第１輪帯から第５輪帯（ｃ）に対する計算結果である。図４７（ａ）に示す本実施形態の場合は、近方に独立したピークと、中間領域に双耳峰状のピークが認められることから遠中近のバランスよい見え方を与えることが予想される。なお、本実施例は異なる格子ピッチΔｒの組み合わせで近方から中間に亘る領域での焦点生成を微調整する方法を説明するに好適な例でもあるため、かかる微調整の方法についても以下に述べる。
【０２０６】
図４７（ｂ）に示すように、Δｒ＝０．３ｍｍの領域をΔｒ＝０．２ｍｍで置き換えた場合は、近方用ピークと中間用ピークが重なりあって出現する。かかる例では近方と中間が近づきすぎるので中間領域をもう少し離した位置に生成したいという目的の場合は不都合となる場合がある。図４７（ｃ）に示すように、Δｒ＝０．３ｍｍの領域をΔｒ＝０．４ｍｍで置き換えた場合は、近方領域にピークが生成するが、中間領域に相当すると考えられるピークは０次回折光のピークに近づきすぎ、結果として中間領域をもう少し近方よりに設定したいという場合には不都合となる場合がある。しかしながら、本実施形態に示すようにΔｒ＝０．２ｍｍとΔｒ＝０．４ｍｍの中間値であるΔｒ＝０．３ｍｍの等間隔領域を回折構造の構成要素の一つとすることによって近方と遠方の間の適切な中間領域に焦点位置を設定することができるようになることが分かる。Δｒ＝０．４ｍｍと大きく設定された場合には、数１９または数２０、および図１４から分かるように、＋１次回折光の光軸上の強度分布は０次焦点位置の近傍に漸近することから、図のようにΔｒ＝０．４ｍｍによる＋１次回折光は０次回折ピークに近づきすぎてしまうのである。一方、Δｒ＝０．２ｍｍと小さく設定された場合には、数１９または数２０、および図１４から分かるように、＋１次回折光の強度分布は０次回折光から遠く離れた位置にくることによって近方のピークに重なってくるのである。よって、かかる両極的な挙動を適切な格子ピッチΔｒを追加することによって最適な位置に焦点を持ってくることもできるのである。本実施例ではかかる役割をΔｒ＝０．３ｍｍが担っているのである。このように異なる格子ピッチΔｒのさらなる追加によってもハロが低減され、かつ遠中近とさらに見え方のバランスが調整された回折多焦点眼用レンズが実現できるのである。なお、本実施形態は、中間領域の調整方法の一つとして例示したものであり、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。
【０２０７】
なお、前記各実施形態などで示された回折構造は目的とする眼用レンズの前面、または後面のどちらかに別々に設定されてもよいし、あるいは同一面に設定されてもよい。あるいはレンズの内部に設置されていてもよい。
【０２０８】
なお、本発明における眼用レンズとしてはコンタクトレンズ、眼内レンズなどが具体的な対象となる。さらには角膜実質内に埋植して視力を矯正する角膜挿入レンズ、あるいは人工角膜などにも適用可能である。コンタクトレンズにおいては硬質性の酸素透過性ハードコンタクトレンズ、含水または非含性のソフトコンタクトレンズ、さらにはシリコーン成分を含有した酸素透過性の含水または非含水性のソフトコンタクトレンズなどに好適に用いることができる。また、眼内レンズにおいても硬質性の眼内レンズや、折り畳んで眼内に挿入可能な軟質眼内レンズなど、いずれの眼内レンズにも好適に用いることができる。
【０２０９】
以上、前記各実施形態を用いて説明してきたように、等間隔領域を含む回折構造を設計する場合の等間隔領域の構成形態としては、回折構造全域が単一の格子ピッチ（Δｒ）からなる等間隔領域で構成されるもの、異なる格子ピッチ（Δｒ）の等間隔領域が複数存在して構成されるもの、あるいは単一の格子ピッチ（Δｒ）のゾーンが一定間隔おきに配された繰り返し周期構造で構成されるもの、または異なる格子ピッチ（Δｒ）のゾーンが交互に配された繰り返し周期構造で構成されるもの、さらには単一の格子ピッチ（Δｒ）のゾーンが不定間隔おきに複数設けられるもの、などが含まれる。また、等間隔領域が他の規則に従う間隔を有する領域と組み合わさって構成されるものも本発明の態様の中に含まれ、たとえば等間隔領域とフレネル間隔を有する領域との組み合わせなどは本発明の好ましい態様の一つである。即ち、等間隔領域を構成するゾーン間に、それ以外のゾーン（等間隔領域を構成しないゾーン）が介在されている構成であっても良く、また、等間隔領域を構成するゾーン間に介在する他のゾーンの数や大きさ等は、要求される光学特性等に応じて、等間隔領域を構成する各ゾーン間において一定としても良いし互いに異ならせても良い。このように等間隔領域を含む回折構造の構成形態は、かかる例以外にも様々な順列、組み合わせが考えられるので、決して上記例に限定されるものではない。かかる格子ピッチ（Δｒ）や位相定数ｈ、あるいは等間隔領域の構成形態を適宜選択、組み合わせることによって、ハロが低減され、かつ、遠近あるいは遠中近の適切な位置に人の生理学的な見え方の要求度に応じた焦点形成が実現できるような回折多焦点レンズを設計することができる。
【符号の説明】
【０２１０】
１０：眼用レンズ、１６：光学部後面、１８：レンズ中心軸、２０：回折構造、２６：位相プロファイル、２８，４８：等間隔領域、４６：フレネル領域
【図４】
0005848368.tif 000040
【図５】
0005848368.tif 000041
【図６】
0005848368.tif 000042
【図７】
0005848368.tif 000043
【図８】
0005848368.tif 000044
【図９】
0005848368.tif 000045
【図１１】
0005848368.tif 000046
【図１２】
0005848368.tif 000047
【図１３】
0005848368.tif 000048
【図１４】
0005848368.tif 000049
【図１５】
0005848368.tif 000050
【図１６】
0005848368.tif 000051
【図１７】
0005848368.tif 000052
【図１８】
0005848368.tif 000053
【図２０】
0005848368.tif 000054
【図２１】
0005848368.tif 000055
【図２２】
0005848368.tif 000056
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
0005848368.tif 000060
【図２７】
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【図２８】
0005848368.tif 000062
【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３８】
0005848368.tif 000069
【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図１０】
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【図１９】
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【図２９】
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【図３３】
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【図３７】
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【図４８】
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【図４９】
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