(57)【要約】  少なくとも３つの焦点を生成し得る回折型多焦点レンズであって、焦点位置の設定自由度が大きい、新規な構造の回折型多焦点レンズおよびその新規な製造方法を提供する。  同心円状の複数のゾーンからなる回折構造を有する回折多焦点レンズであって、該回折構造の少なくとも一部において少なくとも２つのゾーンプロファイルを同一領域上に重ね合わせた重ね合わせ領域が設けられており、該重ね合わせ領域において、該第一のゾーンプロファイルの少なくとも一部が所定の数式で表されるゾーン間隔を有していると共に、該第二のゾーンプロファイルの少なくとも一部が別の所定の数式で表されるゾーン間隔を有しており、且つ該第一のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ1 と該第二のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ2 が所定の関係式で定められ、ａ、ｂは互いに異なる実数で、且つａ／ｂの値が自然数Ｘまたは１／Ｘで表され得ない値である。
2016021075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心円状の複数のゾーンからなる回折構造を有する回折多焦点レンズであって、
該回折構造の少なくとも一部において少なくとも２つのゾーンプロファイルを同一領域上に重ね合わせた重ね合わせ領域が設けられており、
該重ね合わせ領域において、該第一のゾーンプロファイルの少なくとも一部が［数１］で表されるゾーン間隔を有していると共に、該第二のゾーンプロファイルの少なくとも一部が［数２］で表されるゾーン間隔を有しており、且つ該第一のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ1 と該第二のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ2 が［数３］の関係式で定められ、ａ、ｂは互いに異なる実数で、且つａ／ｂの値が自然数Ｘまたは１／Ｘで表され得ない値であることを特徴とする回折多焦点レンズ。
【数１】
2016021075.tif 000054
【数２】
2016021075.tif 000055
【数３】
2016021075.tif 000056
【請求項２】
前記［数３］においてａ、ｂは互いに異なるゼロ以上の整数で、ａ、ｂを相互の最大公約数で除した際の商が何れも１以外の整数となる請求項１に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項３】
前記［数３］におけるａ、ｂが、ａ／ｂ＞１／２に設定されている請求項１又は２に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項４】
前記［数３］におけるａ、ｂに関し、前記第一のゾーンプロファイルの連続するｂ個分のゾーン間隔と、前記第二のゾーンプロファイルの連続するａ個分のゾーン間隔が、同一領域内で互いに同じになる同期構造が、前記回折構造の前記重ね合わせ領域における少なくとも一部に設定されている請求項１〜３の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項５】
前記第一のゾーンプロファイルの第一番目のゾーン半径ｒ1 と、前記第二のゾーンプロファイルの第一番目のゾーン半径ｒ1 ’が、それぞれ［数４］、［数５］で表される請求項１〜４の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【数４】
2016021075.tif 000057
【数５】
2016021075.tif 000058
【請求項６】
前記重ね合わせ領域において、前記第一のゾーンプロファイルと前記第二のゾーンプロファイルの少なくとも一方に、２つ以上のゾーンが等間隔とされた等間隔ゾーンが設けられている請求項１〜５の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項７】
前記等間隔ゾーンが、前記第一のゾーンプロファイルにおいて前記［数１］で表されるゾーン間隔とされた領域と前記第二のゾーンプロファイルにおいて前記［数２］で表されるゾーン間隔とされた領域との少なくとも何れかに対してレンズ径方向で隣接して設けられている請求項６に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項８】
互いに異なるゾーン間隔が設定された複数種類の前記等間隔ゾーンが設けられている請求項６又は７に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項９】
前記第一のゾーンプロファイルと前記第二のゾーンプロファイルに加えて、更に第三のゾーンプロファイルが設定されて、それら第一，第二及び第三のゾーンプロファイルが同一領域上に重ね合わされた回折構造とされている請求項１〜８の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項１０】
前記第三のゾーンプロファイルの少なくとも一部が［数６］で与えられるゾーン間隔を有し、且つ、該第三のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ3 が前記第一及び第二のゾーンプロファイルが与える何れの付加屈折力とも異なる請求項９に記載の回折多焦点レンズ。
【数６】
2016021075.tif 000059
【請求項１１】
前記第三のゾーンプロファイルの第一番目のゾーン半径ｒ1 ”が［数７］で表される請求項１０に記載の回折多焦点レンズ。
【数７】
2016021075.tif 000060
【請求項１２】
ｃ1 ，ｃ2 ，ｃ3 を何れも互いに異なる自然数として、前記第三のゾーンプロファイルにおける連続したｃ3 個分のゾーン間隔が、前記第一のゾーンプロファイルの連続したｃ1 個分のゾーン間隔と前記第二のゾーンプロファイルの連続したｃ2 個分のゾーン間隔との何れかと同一となる同期構造を、前記回折構造の少なくとも一部に有している請求項９〜１１の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項１３】
前記第三のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ3 が［数８］で定められ、且つ該［数８］中のｄ、ｅと前記［数３］中のａ、ｂを用いて表される（ｂ×ｅ）、（ａ×ｅ）、（ｂ×ｄ）の３つの整数の最大公約数をｚとして、
前記第一のゾーンプロファイルの（ｂ×ｅ）／ｚ個の連続したゾーン間隔と、前記第二のゾーンプロファイルの（ａ×ｅ）／ｚ個の連続したゾーン間隔と、前記第三のゾーンプロファイルの（ｂ×ｄ）／ｚ個の連続したゾーン間隔とが相互に同じとなる同期構造を、前記回折構造の少なくとも一部に有する請求項９〜１２の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【数８】
2016021075.tif 000061
【請求項１４】
前記第一のゾーンプロファイルと前記第二のゾーンプロファイルと前記第三のゾーンプロファイルに加えて、更に第四のゾーンプロファイルが設定されて、それら第一，第二，第三及び第四のゾーンプロファイルが同一領域上に重ね合わされた回折構造とされている請求項９〜１３の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項１５】
前記第一のゾーンプロファイルと前記第二のゾーンプロファイルと前記第三のゾーンプロファイルと前記第四のゾーンプロファイルに加えて、更に第五のゾーンプロファイルが設定されて、それら第一，第二，第三，第四及び第五のゾーンプロファイルが同一領域上に重ね合わされた回折構造とされている請求項１４に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項１６】
前記回折構造が、光の位相を変調させうるための位相関数で特徴づけられた回折構造をもって形成されている請求項１〜１５の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項１７】
前記位相関数がブレーズ形状の関数からなる請求項１６に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項１８】
前記ブレーズ形状の位相関数φ（ｒ）が、［数９］で表される請求項１７に記載の回折多焦点レンズ。
【数９】
2016021075.tif 000062
【請求項１９】
前記回折構造が、位相に相当する光路長を反映したレリーフ構造によって構成されている請求項１〜１８の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項２０】
前記回折多焦点レンズが眼用レンズである請求項１〜１９の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項２１】
少なくとも３つの焦点を生成可能である請求項１〜２０の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項２２】
前記３つの焦点のうち一つは遠方視用とされると共に、他の一つの焦点が近方視用焦点とされており、更に他の一つの焦点が中間視用焦点とされている眼用レンズである請求項２１に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項２３】
遠方視用焦点が前記回折構造の０次回折光によって与えられ、近方視用焦点及び中間視用焦点が前記第一のゾーンプロファイル及び前記第二のゾーンプロファイルによる＋１次回折光で与えられる請求項２２に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項２４】
前記第一のゾーンプロファイルと前記第二のゾーンプロファイルの重ね合わせ領域によって与えられる少なくとも３つの焦点が、予め定められた設定直径以上のレンズ開口径において生成する請求項２１〜２３の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項２５】
前記第一のゾーンプロファイルにおける第ｎ番目（ｎは自然数）のゾーン外径半径の位置を境界半径位置として、該境界半径位置の内周側と外周側の何れか一方の側には該第一のゾーンプロファイルの回折構造が設けられているが前記第二のゾーンプロファイルの回折構造は設けられておらず、且つ、該境界半径位置の内周側と外周側の他方の側には第一のゾーンプロファイルと第二のゾーンプロファイルが重ね合わされた回折構造で設けられている請求項１〜２４の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項２６】
前記境界半径位置より内側には前記第一のゾーンプロファイルの回折構造が設けられているが前記第二のゾーンプロファイルの回折構造が設けられておらず、且つ、該境界半径位置よりも外周側には該第一のゾーンプロファイルと該第二のゾーンプロファイルが重ね合わされた回折構造が設けられている請求項２５に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項２７】
同心円状の複数のゾーンからなる回折構造を有する回折多焦点レンズを製造するに際して、
［数１０］で表されるゾーン間隔を少なくとも一部に有する第一のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ1 と、［数１１］で表されるゾーン間隔を少なくとも一部に有する第二のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ2 とが、［数１２］の関係式において、ａ、ｂが互いに異なる実数で、且つａ／ｂの値が自然数Ｘまたは１／Ｘで表され得ない値となるように定められてなる、該第一のゾーンプロファイルと該第二のゾーンプロファイルとを、同一領域上に重ね合わせて設定した重ね合わせ領域を、前記回折構造の少なくとも一部に形成することを特徴とする回折多焦点レンズの製造方法。
【数１０】
2016021075.tif 000063
【数１１】
2016021075.tif 000064
【数１２】
2016021075.tif 000065
【請求項２８】
前記［数１２］においてａ、ｂを互いに異なるゼロ以上の整数とし、且つａ、ｂを相互の最大公約数で除した際の商が何れも１以外の整数となるように設定する請求項２７に記載の回折多焦点レンズの製造方法。
【請求項２９】
前記［数１２］におけるａ、ｂを、ａ／ｂ＞１／２なる関係を満足する値に設定する請求項２７又は２８に記載の回折多焦点レンズの製造方法。
【請求項３０】
互いに重ね合わされる前記複数のゾーンプロファイルの少なくとも一つにおいて位相定数と位相ずれ量の少なくとも一方を調節することにより、光軸方向の強度分布を調節設定する請求項２７〜２９の何れか一項に記載の回折多焦点レンズの製造方法。
【請求項３１】
前記ゾーンプロファイルにおける位相定数と位相ずれ量の少なくとも一方を、該ゾーンプロファイルのレンズ径方向における領域間で互いに異ならせて調節する請求項３０に記載の回折多焦点レンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折光によって少なくとも３つの焦点を生成する回折多焦点レンズおよび回折多焦点レンズの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の焦点を有する多焦点型の光学レンズが知られており、人眼光学系やカメラ光学系などの各種光学系に用いられている。例えば、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用いられてい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では、多焦点レンズを適用することにより人体において低下や消失した眼焦点の調節機能を補うことも可能になる。【０００３】
特に近年では、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レンズの必要性は非常に高まっている。【０００４】
ところで、かかる多焦点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レンズの例が知られている。後者の回折型の多焦点レンズにおいては、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、フレネルゾーン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しており、かかる構造から生成する異なる次数の回折光を利用して多焦点とするものである。回折多焦点レンズをコンタクトレンズや眼内レンズとして利用する場合に、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。具体的なフレネルゾーンの構成は、以下の［数１］で定められるゾーン外径半径を有するゾーン間隔を基本とする。この［数１］を以降、フレネルゾーン設定式と呼ぶこととする。【０００６】
【数１】
2016021075.tif 000003
【０００７】
ｒn は、［数１］から得られる第ｎ番目のゾーンの外径半径である。Ｋは定数である。Ｐは０次回折光の焦点を基準として１次回折光の焦点を設定するための付加屈折力で、これを変量することによって１次回折光の焦点位置を変更することができる。【０００８】
たとえば、０次回折光による焦点を遠方用の焦点とし、１次回折光を近方用の焦点とした場合、Ｐ（上記の付加屈折力）を大きくすると近方用の焦点位置がレンズのより近くに移動する。すなわち、かかるレンズを人の眼に用いた場合は、より近くのものが目視できるようになる。反対にＰを小さくすると近方用の焦点位置はレンズから遠ざかる。この場合、レンズを人の眼に用いると目視できる近方の地点は遠ざかることになる。【０００９】
老眼が進んだ患者、あるいは眼内レンズが挿入された患者においては、水晶体の調節力が低下、消失しているので、前者のようなより近方に焦点が合ったレンズの適用が好ましい。つまり付加屈折力を大きく設定したものが必要となる。一方、さほど調節力が低下していない患者においては近方焦点位置がさほど近くになくても自己の調節力との併用によって近方を見ることが可能なので、大きな付加屈折力を設定しなくてもよい場合がある。これら患者の眼の状態を考慮してＰを設定することによって患者ごとに異なる要求度に適用可能なバイフォーカルレンズをえることができる。【００１０】
しかし、かかるバイフォーカル型レンズにおいては以下のまだ解決すべき課題があることが分かった。【００１１】
バイフォーカルレンズにおいては遠方用焦点と近方用焦点の二つの焦点が存在するが、この地点の間には焦点が存在しない空白領域が存在している。付加屈折力を大きくすればするほどこの空白領域は拡大する。調節力が低下している患者においては大きな付加屈折力を有する回折多焦点レンズが適用となるが、かかるレンズを用いた場合、遠方と近方は目視できるものの、両焦点間の間に存在するものを見た場合、鮮明に見えないという問題を引き起こす。【００１２】
調節力は加齢とともに低下する。なお、調節力は眼光学の分野では一般にｄｉｏｐｔｅｒ単位で表される数値を以て定義され、数値が大きいほど調節力が大きいとされる。人によって残余調節力は異なるが、一般的な傾向として老眼が自覚され始める４０歳代半ばでの残余調節力は約２〜３ｄｉｏｐｔｅｒ、５０歳代では約１．５ｄｉｏｐｔｅｒ、６０歳代になると１ｄｉｏｐｔｅｒ未満まで低下するといわれている。なお以降の屈折力の単位としてｄｉｏｐｔｅｒはＤと表記することとする。【００１３】
通常、手前３０ｃｍのものを見る場合に必要な人の眼の調節力は約３．３Ｄで、例えば５０歳代の人がかかる地点のものを見る場合、約１．８〜２Ｄの調節力が不足となる。かかる患者がバイフォーカルレンズを利用した場合、レンズには約１．８〜２Ｄの付加屈折力が必要となる。また、眼内レンズを挿入した患者においては水晶体が除去されているので残余調節力はほとんど存在しない。かかる患者では３〜３．５Ｄの付加屈折力が必要となる。なお、眼内レンズを多焦点レンズとしてかかるレンズに付加屈折力を設定する場合は、眼内レンズの眼内における設定位置によってレンズに与える付加屈折力をさらに変更する必要があり、眼内レンズを挿入した眼において上記３〜３．５Ｄの付加屈折力を与えるようにするにはレンズそのものには３．５〜４Ｄの付加屈折力が必要となる。【００１４】
かかる付加屈折力を持つように設計されたバイフォーカルレンズを、老眼が進行した患者や眼内レンズを挿入した患者が使用した場合、遠方と近方の中間領域が見づらいという新たな問題が発生するのである。ここに空白領域にも焦点を生成することのできる多焦点レンズが必要とされている。【００１５】
かかる問題点を勘案して、従来の回折多焦点レンズにおいても、さらに焦点数を増やしたものが提案されている。具体的な例としては、本出願人が先に提案した特開２０１０−１５８３１５号公報（特許文献１）、およびその下位概念を示す特表２０１３−５１７８２２号公報（特許文献２）がある。【００１６】
［特許文献１］
特開２０１０−１５８３１５号公報（特許文献１）には、「レンズ表面に対して同心円状に延びるレリーフをもった回折格子を設けた水晶体嚢内に配設される無水晶体眼内レンズの製造方法であって、前記レリーフとして、それぞれの回折一次光が互いに異なる焦点距離を与える複数種類のレリーフを採用すると共に、レンズの径方向の少なくとも一部の領域において少なくとも二種類のレリーフを重ねて設定し、且つ、それらを重ねて設定したレリーフにおける格子ピッチが最大のレリーフの各格子ピッチに対して、他のレリーフにおける格子ピッチが周期的に重なり合う同期構造を設定して、得られたレリーフを前記レンズ表面に形成することを特徴とする無水晶体眼内レンズの製造方法」が、開示されている。【００１７】
［特許文献２］
特表２０１３−５１７８２２号公報（特許文献２）には、「前面（４）及び後面（５）を有すると共に実質的に前後光軸（６）を備えた眼内レンズ（１）であって、前記前面（４）及び前記後面（５）のうちの一方は、前記光軸（６）上に次数＋１の少なくとも１つの第１の回折焦点（１１）を形成する第１の回折プロフィール（９）及び前記光軸（６）上の次数＋１の前記第１の回折焦点（１１）とは別個の次数＋１の第２の回折焦点（１２）を前記光軸（６）上に形成する第２の回折プロフィール（１０）を有する、眼内レンズ（１）において、前記第２の回折プロフィール（１０）の少なくとも一部分は、前記第２の回折プロフィール（１０）の次数＋２が前記第１の回折プロフィール（９）の次数＋１に加えられるように前記第１の回折プロフィール（９）の少なくとも一部分上に重ね合わされている、眼内レンズ（１）」が、開示されている。【００１８】
上述の開示内容に示されるように、特許文献１に記載の発明は、最大の格子ピッチに対して他のレリーフのピッチが周期的に重なり合うように設定される回折構造を特徴とする。つまり、一つのゾーンに対して複数のゾーンが周期的に重なり合うことを要請するものである。【００１９】
また、特許文献２に記載の発明は、回折＋１次光を与える回折プロファイル（プロファイル１と称す）と、回折＋２次光が前記プロファイル１の＋１次回折光の焦点位置に一致するような回折プロファイル（プロファイル２と称す）を重ね合わせることを特徴とする。この場合のプロファイル１と２の構造的な関係は、プロファイル１のゾーン一つに対してプロファイル２のゾーンが二つ割り当てられる構造となり、特許文献１に記載の発明を限定した利用発明となる。【００２０】
しかしながら、これら特許文献１、２に記載された従来の回折多焦点型の眼用レンズでは、後述の［発明の概要］の欄で従来構造に従う比較例を具体的に挙げて詳述するように、近方視および遠方視に加えて中間視に対応する付加屈折力を設定するに際して、中間視用の焦点位置の設定自由度が制限されてしまうという、中間焦点設定位置の限界問題があったのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２０１０−１５８３１５号公報
【特許文献２】特表２０１３−５１７８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
［ｉ］語句の定義
以下、本発明の概要を説明するのに先立ち、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。【００２３】
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２］で表わされる。【００２４】
【数２】
2016021075.tif 000004
【００２５】
位相は、［数２］のφ（ｘ）に相当するもので、光の波としての状態を示すパラメータの一つで、具体的には波の谷と山の位置、あるいは経過時間ごとのかかる位置を定めるものである。また、位相を変えることによって波の進行を早めたり、遅らせたりもする。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。【００２６】
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。【００２７】
位相関数は、上記［数２］の指数部またはｃｏｓ関数内の位相の変化を表す関数である。本発明では位相関数の変数は主にレンズの中心から半径方向の位置ｒとし、ｒ地点におけるレンズの位相φを表すものとして用いられ、具体的には図１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プロファイル（Ｐｒｏｆｉｌｅ）、あるいは単純にプロファイルまたはゾーン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。【００２８】
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。【００２９】
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、＋２次回折光の焦点位置に対しては＋２次焦点、・・・という。【００３０】
ゾーンは、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ゾーン又はゾーン領域と呼ぶ。【００３１】
ブレーズは、位相関数の一形態で、例えば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、断面形状をあらわす図２（ａ）に示すような一つのゾーンにおいて片流れ屋根形の山（稜線）と谷（谷線）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２（ｂ））や凹凸形状（方形波状）（図２（ｃ））等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の一部で変化するようにつながれたもの（図２（ｄ））、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２（ａ）に示すように第ｉ番目のゾーンのブレーズにおいて、ゾーンの外径半径ｒi の位置の位相φi と、内径半径ｒi-1 の位置の位相φi-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｜φi ｜= ｜φi-1 ｜となるように設定することを基本とし、ブレーズが基準線に対してφ軸方向にずれて配されている場合は図２（ｅ）に示すように位相ずれ量τを設定することによってブレーズの位置を定めるものとする。つまり、図中、ブレーズが基準線より上（プラス方向）へずれて配されている場合は、τは正の値とし、基準線より下（マイナス方向）へずれて配されている場合は、τは負の値とする。かかる定義に基づきブレーズの位相関数φ（ｒ）は、［数３］のように表される。［数３］中の位相ずれ量τの単位はラジアンである。なお、位相ずれ量τが設定され、基準線に対してφ軸方向にブレーズがずれて配されている場合の山と谷位置の位相の表記としては図２（ｅ）に示すように基本設定の位相φi とφi-1 に対してそれぞれφi ’、φi-1 ’とすることにする。すなわち、φi ’＝φi ＋τ、φi-1 ’＝φi-1 ＋τで関係づけられる。【００３２】
【数３】
2016021075.tif 000005
【００３３】
位相定数は、ブレーズ形状の位相関数において［数４］で定義される定数ｈのことをいう。【００３４】
【数４】
2016021075.tif 000006
【００３５】
複数のプロファイルについて、各プロファイルの位相をゾーンの半径方向の同一領域に重ね合わせ加算して得られた新たな位相関数を有するプロファイルを、合成プロファイルという。ブレーズ状の位相関数を合成した際には図３に示すようにプロファイル（１）、（２）のブレーズが径方向で加算され新たな山と谷を有するブレーズが生成することとなる（図３（ｃ））。かかるブレーズ状の位相を表す関数は前記［数３］で同様に表される。なお、合成プロファイルでは新たに生成するブレーズは基準線に対してφ方向にずれたものとなることが多いため、合成プロファイルにおけるブレーズの山と谷位置の表記は前記の通りφi-1 ’、φi ’で表記することとする。【００３６】
レリーフは、位相プロファイルで定められる位相に相当する光路長を反映して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。【００３７】
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。【００３８】
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５］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。【００３９】
【数５】
2016021075.tif 000007
【００４０】
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。【００４１】
［ｉｉ］本発明が解決すべき課題
本発明は、従来構造の回折型多焦点レンズでは中間焦点位置の設定自由度が制限されてしまうという前述の如き問題を背景としてなされたものであって、その解決課題とするところは、少なくとも３つの焦点を生成し得る回折型多焦点レンズであって、焦点位置の設定自由度が大きい、新規な構造の回折型多焦点レンズおよびその新規な製造方法を提供することにある。【００４２】
ここにおいて、本発明の技術的意義を正しく理解するために、特許文献１、２に記載の発明に従って、第一のゾーンプロファイルの１つのゾーンに第二のゾーンプロファイルの２つのゾーンを同期させて重ね合わせた回折構造における位相プロファイルと、その光軸方向における強度分布を表すグラフを示して、具体的に従来技術の問題的を指摘する。【００４３】
［比較例１］
比較例１としての図４は、先行文献１及び２に基づき得られた合成プロファイルとその強度分布を示したものである。図４（ａ）、（ｂ）に各別に示されたブレーズ形状を有する第一及び第二のゾーンプロファイルを重ね合わせて、図４（ｃ）に示された合成プロファイルとしたものである。即ち、比較例１は、図４（ｂ）に示されたブレーズ一つに対して、図４（ａ）に示された二個のブレーズが割り当てられることにより合成された、図４（ｃ）に示すゾーンプロファイルであって、この場合、第一のゾーンプロファイルの付加屈折力を４Ｄとして設定すると第二のゾーンプロファイルの付加屈折力は２Ｄとして設定されうるものである。従って、かかる合成プロファイルでは、図４（ｄ）に示すように２Ｄの地点に中間視用の焦点ピークが生成する。先行文献ではかかる屈折力以上の地点に中間視用焦点を形成することができないのである。【００４４】
［比較例２］
比較例２としての図５は、先行文献１に基づきブレーズ一つに対して３個のブレーズが割り当てられた合成プロファイルの具体例を示したものである。図５（ａ）、（ｂ）に各別に示されたブレーズ形状を有する第一及び第二のゾーンプロファイルを重ね合わせて、図５（ｃ）に示された合成プロファイルとしたものである。即ち、比較例２は、図５（ｂ）に示されたブレーズ一つに対して、図５（ａ）に示された三個のブレーズが割り当てられることにより合成された、図５（ｃ）に示すゾーンプロファイルであって、この場合、第一のゾーンプロファイルの付加屈折力を４Ｄとして設定すると第二のゾーンプロファイルの付加屈折力は１．３３Ｄとして設定されうるものである。従って、かかる合成プロファイルでは、図５（ｄ）に示すように１．３３Ｄの地点に中間視用の焦点ピークが生成する。本比較例２でも、２Ｄより大きな屈折力地点に焦点を形成することはできない。また、第一のゾーンプロファイルの付加屈折力４Ｄの（１／Ｘ）倍（Ｘは自然数）の地点、つまり、１．３３Ｄ、１Ｄ、０．８Ｄ、という限られた地点にしか中間視用焦点が形成されず、かかる地点以外のところに焦点を形成させることができない。【００４５】
上記の比較例１、２からもわかるとおり、従来技術である特許文献１、２に示された従来構造の回折レンズでは、中間視用の付加屈折力としては、後述の理論的理由により、近方用付加屈折力の１／２、１／３、１／４、・・・倍で表されるように、最大で１／２の付加屈折力しか設定することができない。例えば眼内レンズに応用することを想定した場合、近方用焦点の付加屈折力を、読書位置を目安として約４Ｄで設定したとすると、中間焦点位置は、最大（最も近方用焦点に近い位置）で４×（１／２）＝２Ｄの付加屈折力に相当する位置にしか設定できないのである。このようにして設定された眼内レンズを人の眼の中に挿入した場合の焦点位置は近方用焦点で手前約３５ｃｍとなり、中間焦点位置は手前約６５〜７０ｃｍの位置に相当することとなる。【００４６】
ところが、近年ではパソコンの利用が増えるに従いパソコンのモニター画面を見る機会が高齢者においても増えている。一般にモニター画面を見る時の画面位置は平均すると手前約５０〜６０ｃｍの位置にあるため、上記特許文献１、２に記載の従来構造の回折多焦点レンズに設定可能な中間焦点位置では、モニター画面より遠い位置に中間焦点を設定せざるを得ないことになる。それ故、モニター画面をはっきりと見るには目の位置をモニター画面から遠ざける必要があり、無理な姿勢を強いることになる。また遠ざかればその分モニター上の文字などが小さくなるので、結局は見づらいという問題を引き起こすのである。このような問題を解決するには、特許文献１、２に記載の発明によって実現される回折多焦点レンズよりも、一層手前に中間焦点を設定することができる新規な仕様の回折多焦点レンズが望まれている。【００４７】
加えて、特許文献１、２に記載の発明によって実現される回折多焦点レンズでは、遠方視用の度数を基準として設定される近方視用の付加度数をＡディオプターとすると、中間視用の付加度数がＡ／Ｘ（Ｘは自然数）という不連続な設定しかできず、細かな付加屈折力の設定が困難であるため、患者や使用者のニーズに合わせた中間焦点の設定が困難になる場合があるという問題もあった。【００４８】
［ｉｉｉ］本発明が必要に応じて任意的に解決し得る別の課題
上述の如き課題を解決すべく本発明者が研究を重ねた結果、前述の従来構造の回折レンズが内在する別の課題も認識するに至り、且つ、かかる別の課題についても、本発明によれば必要に応じて解決することが可能であることが明らかとなった。従って、本発明は、上述の課題を解決することに加えて、以下に記載の別の課題にも、必要に応じて適宜に対処することができるのである。【００４９】
本発明が任意的に解決し得る別の課題とは、回折型多焦点型レンズにおいて、例えばレンズ使用者（患者）の状況に応じて好適な焦点群を適宜に発現させる要求に対応することである。すなわち、コンタクトレンズや眼内レンズなどの眼用レンズを眼に装着あるいは挿入した場合、これら眼用レンズから出射、あるいはレンズに入射する光の範囲は、眼の瞳孔の大きさによって定まる。したがって、実質的に光の入、出射を定めるレンズ側の有効開口径も瞳孔が変化すればそれに対応して変化することとなる。前記先行文献の回折多焦点レンズは、開口径が変わっても焦点の数、及び焦点の位置は変わらないことを基本特性としている。【００５０】
かかる特性は時として不要な焦点生成による光のエネルギーの効率低下を招くという問題を引き起こすことがある。【００５１】
瞳孔は光の明るさで大きさが変わり、明るい時、瞳孔は小さく、暗くなると大きくなる。瞳孔は眼に入る光量の調節という機能を持つが、併せて焦点深度を調節するという機能も有する。一般に快晴の屋外など、光の照度が非常に高い環境下では人の瞳孔はかなり小さくなっている。瞳孔が小さくなると焦点深度が深くなるので、たとえばかかる環境下では遠方に焦点があった単焦点レンズにおいても中間領域内まで目視できることがある。同様に遠方と近方に焦点があるバイフォーカルレンズを使用した場合においても、快晴の屋外などではそれぞれの焦点の深度は深くなることとなる。この結果、中間領域は遠方の焦点深度のみならず近方の焦点深度の双方から補完されることとなり、遠方と近方の２焦点しかないバイフォーカルレンズであっても中間領域にある物体を見ることは十分に可能となる。つまり、かかる環境下では敢えて中間焦点を設ける必要性はなくなる。翻って先行文献の回折レンズでは、開口径の大きさに依らず定常的に中間焦点が生成する特性を有する由、中間焦点が不要な前記状況においても中間焦点が生成することとなる。焦点数が増えることは、新たに設定した焦点生成のための光のエネルギー量を他焦点から分配することとなり、分配元の焦点においては物を見た時の明るさやコントラストが低下することがある。かかる明るさやコントラストの低下は見え方の質の低下につながるおそれがあるため、必要性がない状況においては不要な焦点の設定は行わないことが好ましい。【００５２】
中間領域を見る際の対象作業として前記パソコンを用いた作業を考えると、かかる作業を行う環境は屋内の標準的な照度（蛍光灯下の明るさ）が主となる。かかる環境は前記快晴の屋外の環境よりも照度は低くなるので、その分瞳孔は幾分広がる。瞳孔が広がると焦点深度が浅くなるので、前記焦点深度による中間領域のカバーが困難となることとなる。したがって、ここにおいて初めてかかる環境の瞳孔径に対応したレンズ開口領域に中間焦点を生成する仕様を設けることが必要となるのである。かかる中間焦点の生成が必要となる開口領域を遷移領域とするならば、遷移領域より小さい開口径においては見え方の質を損なわないようにするために遠方と近方の２焦点の仕様とし、遷移領域になった状況で前記２焦点に加えて初めて中間焦点が生成するような回折構造の仕様とすることが好適となる。【００５３】
かかるレンズ内の領域を違えて複数の異なる焦点を与える仕様は、前記遠、近の焦点に対する中間焦点との組合せ以外に、遠、近の焦点に対してさらに近方位置となる地点に焦点を付与するための回折レンズにおいても必要となることがある。残余調節力が２Ｄほど残っている初期老視の患者においては遠方焦点から手前５０ｃｍ程の地点までは目視可能である。したがって、かかる患者に対する多焦点レンズの処方としては、中間焦点を生成するための仕様の必要性・重要性はさほど高くないと考えられるので、遠方用と近方用の２焦点が基本となる。しかし、かかる患者においても遠、近以外の異なる位置にさらに別の焦点が必要となることがある。薄暗い室内などの、照度が低下した環境下においては対象物のコントラストは一般に低下する傾向にある。この場合、近方用とした焦点が設けられていても文字の大きさやコントラストいかんで近くのものが十分に目視できなくなることがある。かかる状況において人は、より近くに物を近づけて見ようとする生理学的行動をとることが多い。この場合、前記遠、近の２焦点以外に、より近方側に位置する地点に別の焦点が付与されていると、さらに物を近づけた際にも鮮明な見え方を与えることが可能となる。かかる状況においては、薄暮下の明るさにおける瞳孔径に対応するレンズ開口径が遷移領域となる。したがってかかる使用状況に対応できる多焦点レンズとしては、遷移領域までは遠方と近方のバイフォーカルを基本とし、それ以上の領域に、さらに近くまで見ることのできる別の近方焦点も付与できるような仕様とすることが好ましい。かかる多焦点レンズでは瞳孔が拡大した時の径に対応するレンズ領域（おそらく回折構造における外周部となるが）に、より近方の焦点を生成するものが必要となる。【００５４】
このように患者の使用環境・目的に応じてレンズの領域ごとに必要とされる焦点群を効果的に配した回折多焦点レンズの提供が望まれることもあるが、従来構造の回折型多焦点レンズでは、そのような要求に対応することが極めて困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００５５】
前述の［ｉｉ］本発明が解決すべき課題の解決を目指して為された本発明の特徴的な態様は、上述の定義された語句を用いて以下のように表される。なお、前述の［ｉｉｉ］本発明が必要に応じて任意的に解決し得る別の課題は、本発明において課題解決を必須とするものでない。したがって、かかる課題［ｉｉｉ］は、以下に記載の態様や後述の実施例の全てにおいて解決される課題でなく、一部の態様や一部の実施例において解決され得る課題であって足りることが理解されるべきである。【００５６】
本発明の第一の態様は、同心円状の複数のゾーンからなる回折構造を有する回折多焦点レンズであって、該回折構造の少なくとも一部において少なくとも２つのゾーンプロファイルを同一領域上に重ね合わせた重ね合わせ領域が設けられており、該重ね合わせ領域において、該第一のゾーンプロファイルの少なくとも一部が［数６］で表されるゾーン間隔を有していると共に、該第二のゾーンプロファイルの少なくとも一部が［数７］で表されるゾーン間隔を有しており、且つ該第一のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ1 と該第二のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ2 が［数８］の関係式で定められ、ａ、ｂは互いに異なる実数で、且つａ／ｂの値が自然数Ｘまたは１／Ｘで表され得ない値である回折多焦点レンズを、特徴とする。なお、以降の説明に際して［数６］、［数７］で表されるゾーン間隔の設定式を「一般設定式」と称することとする。【００５７】
【数６】
2016021075.tif 000008
【００５８】
【数７】
2016021075.tif 000009
【００５９】
【数８】
2016021075.tif 000010
【００６０】
本態様に従う構造とされた回折多焦点レンズでは、後述する解析および実施例から明らかなように、少なくとも３つの焦点を、光軸上の焦点位置について大きな設計自由度をもって且つ良好な位置精度をもって、設定することが可能になる。【００６１】
すなわち、本発明者は、多くの実験と検討を行うことによって、先に出願した特許文献１に記載の発明では限定的であった一つのゾーンプロファイルにおけるゾーン１つに対する他のゾーンプロファイルにおけるゾーンの同期条件をより拡張できるという新たな知見を得たのである。そして、かかる知見に基づいて完成された本発明では、互いに重ね合わされる第一のゾーンプロファイルのゾーン領域と第二のゾーンプロファイルのゾーン領域との相対的な周期数関係の比率が、特許文献１に記載の発明に比して非限定的とされ得、上記［数８］で表されるａ、ｂが、ａ／ｂとした際にかかるａ／ｂがＸまたは１／Ｘ（Ｘは自然数）以外となる条件を満足することによって、中間焦点の位置を大きな設計自由度をもって設定することが可能となるのである。具体的には、後述の実施例を参照されるのが良いが、付加屈折力Ｐ1 を与える第一のゾーンプロファイルと付加屈折力Ｐ2 を与える第二のゾーンプロファイルにおいて該付加屈折力Ｐ1 とＰ2 が［数８］で定められ、且つそれらが重なり合って合成されたゾーンプロファイル（合成プロファイル）を構成することにより、第一のゾーンプロファイルによる付加度数に加えて、それとは異なるディオプター値の付加度数を適宜のディオプター値をもって容易に且つ精度良く追加設定することが可能になるのである。【００６２】
なお、後述するように、第一及び第二のゾーンプロファイルが重ね合わされて設けられた領域は、レンズの光学領域の全体に亘る必要はなく、レンズ径方向で部分的に設けられていても良い。例えば、レンズ光学領域の全体に亘って第一のゾーンプロファイルを形成すると共に、レンズ径方向の限られた領域だけに第二のゾーンプロファイルを第一のゾーンプロファイルに重ね合わせて設けることも可能である。また、第九の態様として後述するように第一及び第二のゾーンプロファイルが重ね合わされた領域において、更に第三のゾーンプロファイルを重ね合わせて設けることも可能である。【００６３】
本発明の第二の態様は、第一の態様に係る回折多焦点レンズにおいて、前記［数８］におけるａ、ｂが互いに異なるゼロ以上の整数とされ、ａ、ｂを相互の最大公約数で除した際の商が何れも１以外の整数となるように設定されているものである。【００６４】
本態様に従えば、第二のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ2 を定める［数８］において、ａ、ｂをゼロ以上の整数とすることにより、後述するように第一、二のゾーンプロファイルの構成ゾーン数と付加屈折力Ｐ1 、Ｐ2 を整数のａ、ｂで相互に関連付けることが可能となる。そして、結果としての重ね合わせて合成されたプロファイルは周期的なゾーンの繰り返し構造とされたものとなり、少なくとも３つの焦点の生成が合成プロファイルの全域に亘って確実に発現される回折多焦点レンズを得ることが可能となるのである。【００６５】
なお、本態様においては、レンズ径方向で、第一のゾーンプロファイルのゾーン径と第二のゾーンプロファイルのゾーン径が一致する同期構造を有していてもよいし、後述する実施例８に示すように、何れのゾーン径も一致しない非同期構造であってもよい。かかる同期、非同期に関わらず重ね合わされて合成されたプロファイルにおいては周期的な構造を形成することが可能となり、かかる構造によって少なくとも３つの焦点を発現しうる回折多焦点レンズを得ることが可能である。なお、かかる周期的な構造はレンズ径方向で一周期以上が形成されている必要はなく、一周期に満たない径方向領域に第一及び第二のゾーンプロファイルが重ね合わされて設けられていても良い。すなわち、目的とする焦点が発現される限り、第一のゾーンプロファイルと第二のゾーンプロファイルの少なくとも一方が重ね合わせ領域に一つのゾーンだけを有する態様も含まれる。【００６６】
本発明の第三の態様は、前記第一又は第二の態様に係る回折多焦点レンズにおいて、前記［数８］におけるａ、ｂが、ａ／ｂ＞１／２に設定されているものである。【００６７】
本態様により、例えば第一のゾーンプロファイルによる付加屈折力Ｐ1 に対して前記第二のゾーンプロファイルによる付加屈折力Ｐ2 を、Ｐ2 ＞Ｐ1 ×（１／２）なる関係に設定することで、遠方と近方との中間の位置に設定される焦点を、近方の焦点に一層近づけて設定することが出来、例えば眼用レンズにおいて、近方視を読書用とした場合にパソコン画面視用に適した位置に焦点を設定することが可能になる。なお、後述の第四の態様においても説明するように、本態様は、例えば互いに同期の関係を有する前記第一のゾーンプロファイルのｂ個のゾーン領域と前記第二のゾーンプロファイルのａ個のゾーン領域とが、ａ／ｂ＞１／２の関係をもって設定されることによって有利に実現され得る。【００６８】
本発明の第四の態様は、前記第一〜三の何れかの態様に係る回折多焦点レンズであって、前記［数８］におけるａ、ｂに関し、前記第一のゾーンプロファイルの連続するｂ個分のゾーン間隔と、前記第二のゾーンプロファイルの連続するａ個分のゾーン間隔が、同一領域内で互いに同じになる同期構造が、前記回折構造の前記重ね合わせ領域における少なくとも一部に設定されているものである。【００６９】
本態様においては、第一及び第二のゾーンプロファイルにおいて互いに同期構造を有するゾーン間隔同士が同じ重ね合わせ領域内に設けられることから、合成プロファイルの構造の簡略化が図られ得る。【００７０】
本発明の第五の態様は、前記第一〜四の何れかの態様に係る回折多焦点レンズであって、前記第一のゾーンプロファイルの第一番目のゾーン半径ｒ1 と、前記第二のゾーンプロファイルの第一番目のゾーン半径ｒ1 ’が、それぞれ［数９］、［数１０］で表されるものである。【００７１】
【数９】
2016021075.tif 000011
【００７２】
【数１０】
2016021075.tif 000012
【００７３】
本態様に従えば、第一及び第二のゾーン間隔を、より簡略化されたフレネル間隔をもって設定することができて、回折構造の設計を容易に行うことができると共に、回折光をシミュレーションなどの手法で精度良く効率的に確認することも可能になる。【００７４】
すなわち、回折構造がフレネル間隔を有する同心円状のゾーンから構成される場合において、付加屈折力がＰ1 の第一のゾーンプロファイルと、付加屈折力がＰ2 の第二のゾーンプロファイルは、［数９］と［数１０］を用いることによってそれぞれのゾーン半径ｒn 、ｒm を下記［数１１］、［数１２］で表すことができる。【００７５】
【数１１】
2016021075.tif 000013
【００７６】
【数１２】
2016021075.tif 000014
【００７７】
第一のゾーンプロファイルの付加屈折力Ｐ1 と第二のゾーンプロファイルの付加屈折力Ｐ2 の関係式である前記［数８］を［数１２］に代入すると、第二のゾーンプロファイルの第ｍ番目のゾーン半径について以下の［数１３］が得られる。【００７８】
【数１３】
2016021075.tif 000015
【００７９】
ここで、ｒn とｒm が等しいとすると、［数１１］と［数１３］から、以下の［数１４］の関係式が得られる。【００８０】
【数１４】
2016021075.tif 000016
【００８１】
さらに、上記［数１４］から、［数１５］の関係式が得られる。【００８２】
【数１５】
2016021075.tif 000017
【００８３】
ここにおいて、ｎとｍはゾーン番号を表しているので、必ず整数値をとる。また、ａ、ｂがゼロ以上の整数値とした場合は［数１５］において両辺が等しくなるｎとｍの組合せが必ず存在することとなる。つまり、ｎとｍは、ａとｂの公倍数であるａ×ｂ×Ω（Ωは自然数）をそれぞれａまたはｂで割ったものとなる。したがって、第一及び第二のゾーンプロファイル間において一致するゾーン径を、［数１６］、［数１７］におけるゾーン番号ｎ、ｍによって特定することができる。【００８４】
【数１６】
2016021075.tif 000018
【００８５】
【数１７】
2016021075.tif 000019
【００８６】
換言すれば、第二のゾーンプロファイルの付加屈折力を［数８］で表し、且つａ、ｂをお互いに異なるゼロ以上の整数とすることによって、［数１５］に基づきゾーン数ｎ、ｍの間でゾーン径が一致する、すなわちゾーンが同期するためのゾーン数を設定することが可能となる。【００８７】
たとえば第二のゾーンプロファイルの付加屈折力をＰ2 ＝Ｐ1 ×（３／４）とした場合は、ａ＝３、ｂ＝４となるので［数１６］、［数１７］よりｎ＝４、８、１２、・・・、ｍ＝３、６、９、・・・、のゾーン数ごとにそれぞれの回折プロファイルのゾーン径が同期して一致することとなる（後述する実施例１（図６（ａ）、（ｂ））参照）。これら同期しうるプロファイル同士を重ね合わせることによって、本発明における回折構造が構成されるのであり、かかる重ね合わせの回折構造により、特定の中間位置に焦点をもつ回折多焦点レンズが実現されるのである。因みに、このような付加屈折力と同期ゾーン数の理論的関係に関し、先行文献群では、ゾーン一つ（ａ＝１）に対して複数ｂ個のゾーンを割り当てる構造である事由より、付加屈折力は１／ｂ、つまり１／２、１／３、１／４、・・・に限定されることとなる。【００８８】
後述の実施例では、これら［数１１］、［数１２］でゾーン間隔を定める設定式を「標準設定式」と呼ぶこととする。【００８９】
なお、上記［数１５］に限らず、本発明を特定する数式は、技術思想を表すものであって設計上の指標となるものであるが、例えば製造工程等では誤差も発生する。それ故、本発明に従う構造をもって製造されて提供された回折多焦点レンズの要件としては、目的とする技術的効果が達成されるように各数式の要件を満たすものであれば良いのであって、製品である回折多焦点レンズにおける回折構造の寸法に関してまで数学的に厳格に要件解釈される必要はなく、本発明の目的とする光学的な作用効果が発揮されるものであれば良い。例えばａ／ｂを数学的に無理数等で設定することにより、径方向において同期する所定周期のゾーン径の数学的な完全一致をみない態様であっても、光学的に問題ない範囲で実質的に同期するとみなされる周期構造が存在することによって、本発明の目的を達成する光学特性を備えた多焦点眼内レンズが実現され得る。換言すれば、ａ／ｂが有理数か無理数かは数学的に表される技術思想としては明確であるが、回折レンズの具体的構造としては明確である必要がなく、目的とする光学特性が達成される限り技術思想として本発明の第一の態様だけでなく第二〜五の何れの態様の範囲内にも含まれるものと考え得る（後述する実施例９（図１４）等参照）。【００９０】
また、上記説明では、第一のゾーンプロファイルと第二のゾーンプロファイルにおいて、同期する各所定のゾーン数ごとにゾーン径が一致している態様とされていたが、本発明では、同期するゾーン数毎におけるゾーン径の一致を必須とするものでない。例えば、ゾーン径を全体的にずらすことで同期位置のゾーン径を相互に異ならせても良い（後述する実施例８（図１３）参照）。【００９１】
本発明の第六の態様は、前記第一〜五の何れかの態様に係る回折多焦点レンズであって、前記重ね合わせ領域において、前記第一のゾーンプロファイルと前記第二のゾーンプロファイルの少なくとも一方に、２つ以上のゾーンが等間隔とされた等間隔ゾーンが設けられているものである。【００９２】
本態様に従う構造とされた回折多焦点レンズでは、重ね合わせ領域において、第一及び第二のゾーンプロファイルの両方あるいはどちらか一方のどこかに等間隔ゾーンが設定されることとなる。【００９３】
そして、本態様の回折多焦点レンズでは、例えば後述する実施例１０（図１５）にも示すように、等間隔ゾーンの重ね合わせ領域において合成プロファイルは規則的な繰り返し構造とされないものの、第一のゾーンプロファイルと第二のゾーンプロファイルに同期関係を設定することで、中間焦点を設定することが可能となる。また、かかる中間焦点となる付加度数Ｐ2 についても、第一のゾーンプロファイルのゾーン数ｂと第二のゾーンプロファイルのゾーン数ａとが同期している場合において、これらａとｂの相対関係を調節することにより、近方焦点の付加度数Ｐ1 に対して中間焦点を与える付加度数Ｐ2 の値を調節設定することが可能となる。【００９４】
このことは、本発明の前記第一の態様における［数７］においてｍ＝１のフレネル間隔との組み合わせと解することで、本態様を解釈することもできる。すなわち、［数７］でｍ＝１とすると付加屈折力Ｐ2 が特定値を有しないものの、これは［数８］においてａ＝０とした場合に相当すると解することにより、第一の態様を特定する各数式からは逸脱しないことからも、第一の態様によって特定される本発明の範囲内にも本態様が包含されることとなる。因みに、第一又は第二のゾーンプロファイルにおける重ね合わせ領域の全域が同じ等間隔ゾーンとされる態様も、［数７］においてｍ＝１で且つゾーンのすべてがｒ1 ’で等間隔とされた態様として、第一の態様を特定する数式で表わすことができ、したがって本発明の範囲内に含まれるものである。なお、第一及び第二のゾーンプロファイルを何れも等間隔ゾーンとした重ね合わせに際しては、フレネル間隔設定式に基づく付加屈折力の定義が適用されなくなるが、例えば［数８］において、ａ又はｂを０として付加屈折力がゼロ又は無限大となるものが等間隔の便宜的な付加屈折力であると把握することで、上述の各数式の成立が否定されるものではない。【００９５】
本発明の第七の態様は、前記第六の態様に係る回折多焦点レンズであって、前記等間隔ゾーンが、前記第一のゾーンプロファイルにおいて前記［数６］で表されるゾーン間隔とされた領域と前記第二のゾーンプロファイルにおいて前記［数７］で表されるゾーン間隔とされた領域との少なくとも何れかに対してレンズ径方向で隣接して設けられているものである。【００９６】
本態様の回折多焦点レンズでは、第一のゾーンプロファイルと第二のゾーンプロファイルの少なくとも一方において、等間隔のゾーン領域がフレネル間隔のゾーン領域とレンズ径方向に並んで設けられることとなり、第一及び第二のゾーンプロファイルの重ね合わせで得られる合成プロファイルの光学特性において、等間隔ゾーンによる光学特性とフレネル間隔ゾーンによる光学特性とが共に反映され得ることとなる。【００９７】
本発明の第八の態様は、前記第六又は第七の態様に係る回折多焦点レンズであって、互いに異なるゾーン間隔が設定された複数種類の前記等間隔ゾーンが設けられているものである。【００９８】
本態様の回折多焦点レンズでは、互いに異なるゾーン間隔が設定された複数種類の等間隔ゾーンを適宜に組み合わせて採用することにより、光軸方向の光強度分布などの光学特性について一層大きな設定自由度が実現可能となる（実施例１１（図１６）参照）。【００９９】
本発明の第九の態様は、前記第一〜八の何れかの態様に係る回折多焦点レンズであって、前記第一のゾーンプロファイルと前記第二のゾーンプロファイルに加えて、更に第三のゾーンプロファイルが設定されて、それら第一，第二及び第三のゾーンプロファイルが同一領域上に重ね合わされた回折構造とされているものである。【０１００】
本態様に従えば、例えば後述する実施例１６〜２０（図２１〜２５）にも示すように、相互に何れかのゾーンプロファイルに対して同期関係を有する少なくとも３種類のゾーンプロファイルを重ね合わせた合成プロファイルが回折構造の少なくとも一部に採用されることとなる。このようにして、少なくとも３種類のゾーンプロファイルが重ね合わされることで、重ね合わされた各ゾーンプロファイルに対応して、複数の中間焦点の位置を設定することが可能になる。特に、第一のゾーンプロファイルに対して、その他の複数のゾーンプロファイルを、いずれも同期関係をもって設定することにより、複数の中間焦点の位置の設定を一層容易に且つ効率的に行うことができる。【０１０１】
本発明の第十の態様は、前記第九の態様に係る回折多焦点レンズであって、前記第三のゾーンプロファイルの少なくとも一部が［数１８］で与えられるゾーン間隔を有し、且つ、該第三のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ3 が前記第一及び第二のゾーンプロファイルが与える何れの付加屈折力とも異なるものである。【０１０２】
【数１８】
2016021075.tif 000020
【０１０３】
本態様に従えば、第一及び第二のゾーンプロファイルに加えて、第三のゾーンプロファイルもフレネル間隔で設定されたゾーン領域を少なくとも一部に有することとなり、それによって、３種類以上のゾーンプロファイルを重ね合わせた合成プロファイルの設定に際して光学特性の調節や設計を一層容易に且つ精度良く行うことが可能になる。【０１０４】
本発明の第十一の態様は、前記第十の態様に係る回折多焦点レンズであって、前記第三のゾーンプロファイルの第一番目のゾーン半径ｒ1 ”が［数１９］で表されるものである。【０１０５】
【数１９】
2016021075.tif 000021
【０１０６】
本態様に従えば、前記第十の態様で示される第三のゾーンプロファイルのゾーン間隔の設定式［数１８］がより簡略化された標準設定式［数２０］として表されることとなり、回折構造の設計を容易に行うことができると共に、回折光をシミュレーションなどの手法で精度良く効率的に確認することも可能となる。【０１０７】
【数２０】
2016021075.tif 000022
【０１０８】
本発明の第十二の態様は、前記第九〜十一の何れかの態様に係る回折多焦点レンズであって、ｃ1 ，ｃ2 ，ｃ3 を何れも互いに異なる自然数として、前記第三のゾーンプロファイルにおける連続したｃ3 個分のゾーン間隔が、前記第一のゾーンプロファイルの連続したｃ1 個分のゾーン間隔と前記第二のゾーンプロファイルの連続したｃ2 個分のゾーン間隔との何れかと同一となる同期構造を、前記回折構造の少なくとも一部に有しているものである。【０１０９】
本態様に従う構造とされた回折多焦点レンズでは、第三のゾーンプロファイルの付加屈折力Ｐ3 が、第一のゾーンプロファイルの付加屈折力Ｐ1 と第二のゾーンプロファイルの付加屈折力Ｐ2 の少なくとも一方に対してＰ3 ＝（ｃ3 ／ｃ1 ）×Ｐ1 又はＰ3 ＝（ｃ3 ／ｃ2 ）×Ｐ2 の関係で表される同期のゾーン間隔をもって設定される。【０１１０】
なお、本態様では、第一、第二、第三のゾーンプロファイルのゾーン領域が、それぞれ、他の何れのゾーンプロファイルの１個のゾーン領域に対しても非同期の関係を有するように設定することも可能であるが、一方、Ｐ3 ＝（ｃ3 ／ｃ1 ）×Ｐ1 又はＰ3 ＝（ｃ3 ／ｃ2 ）×Ｐ2 の関係式において、ｃ3 又はｃ1 やｃ2 が「１」とされることで、第三のゾーンプロファイルと第一又は第二のゾーンプロファイルとが、Ｘを自然数として１：Ｘ（又はＸ：１）のゾーン数の関係をもって同期設定されていても良い。このように、第三のゾーンプロファイルにおける第一、第二のゾーンプロファイルに対するゾーン領域の同期関係は、大きな自由度をもって設定可能であり、それに基づいて、第三のゾーンプロファイルによって与えられる焦点位置の設定自由度も大きく確保され得る。【０１１１】
本発明の第十三の態様は、前記第九〜十二の何れかの態様に係る回折多焦点レンズであって、前記第三のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ3 が［数２１］で定められ、且つ該［数２１］中のｄ、ｅと前記［数８］中のａ、ｂを用いて表される（ｂ×ｅ）、（ａ×ｅ）、（ｂ×ｄ）の３つの整数の最大公約数をｚとして、前記第一のゾーンプロファイルの（ｂ×ｅ）／ｚ個の連続したゾーン間隔と、前記第二のゾーンプロファイルの（ａ×ｅ）／ｚ個の連続したゾーン間隔と、前記第三のゾーンプロファイルの（ｂ×ｄ）／ｚ個の連続したゾーン間隔とが相互に同じとなる同期構造を、前記回折構造の少なくとも一部に有するものである。【０１１２】
【数２１】
2016021075.tif 000023
【０１１３】
本態様に従う構造とされた回折多焦点レンズでは、最大公約数ｚを利用することにより、第一、第二、第三のゾーンプロファイルがそれぞれ与える付加屈折力Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 の関係に基づいて、第一、第二、第三のゾーンプロファイルの各ゾーン間隔の相互間における同期関係を、簡潔化して容易に把握することが可能になる。また、本態様の考え方を利用することにより、例えば後述する実施例１９にも示すように、第一、第二、第三のゾーンプロファイルの付加屈折力の設定において前記［数８］および［数２１］で示される有理数の分母の数が異なる場合には、各ゾーンプロファイルの有理数の分母を最小公倍数で揃えることで、分子の数を繰り返し構造の周期ゾーン数として把握することが可能になる。【０１１４】
本発明の第十四の態様は、前記第九〜十三の何れかの態様に係る回折多焦点レンズであって、前記第一のゾーンプロファイルと前記第二のゾーンプロファイルと前記第三のゾーンプロファイルに加えて、更に第四のゾーンプロファイルが設定されて、それら第一，第二，第三及び第四のゾーンプロファイルが同一領域上に重ね合わされた回折構造とされているものである。【０１１５】
また、本発明の第十五の態様は、前記第十四の態様に係る回折多焦点レンズであって、前記第一のゾーンプロファイルと前記第二のゾーンプロファイルと前記第三のゾーンプロファイルと前記第四のゾーンプロファイルに加えて、更に第五のゾーンプロファイルが設定されて、それら第一，第二，第三，第四及び第五のゾーンプロファイルが同一領域上に重ね合わされた回折構造とされているものである。【０１１６】
これら本発明の第十四又は十五の態様に従う構造とされた回折多焦点レンズでは、互いに異なるゾーン間隔を有する四種類以上のゾーンプロファイルの重ね合わせ領域が回折構造の少なくとも一部に設定されることで、光軸上に５つ以上或いは６つ以上の焦点位置を設定等することで、光軸上における光強度の分布の調節自由度が一層大きく確保され得ることとなり、例えばより広い焦点位置での視野の明瞭化を図ることも可能になる。【０１１７】
本発明の第十六の態様は、前記第一〜十五の何れかの態様に係る回折多焦点レンズであって、前記回折構造が、光の位相を変調させうるための位相関数で特徴づけられた回折構造をもって形成されているものである。【０１１８】
本態様に係る回折多焦点レンズでは、例えば波長オーダーの深さの凹凸や屈折率分布などがレンズ径方向において周期的又は準周期的に、レンズ表面やレンズ内部に形成されることで、位相変調型の回折構造が採用される。これにより、［数２］の振幅αを変調する振幅変調型の回折構造に比して、入射光の損失を防ぎ回折光に変換する回折効率を良好に得て、一層優れた光学特性を実現することが容易となる。【０１１９】
本発明の第十七の態様は、前記第十六の態様に係る回折多焦点レンズであって、前記位相関数がブレーズ形状の関数からなるものである。【０１２０】
本態様に従って、一般に鋸歯状といわれるブレーズ形状を採用することにより１次回折効率を十分に大きく設定することが可能になると共に、公知の演算式を利用して回折構造を容易に且つ精度良く設計することができる。ところで、本態様に従う回折多焦点レンズにおいて、前記ブレーズ形状の位相関数φ（ｒ）としては、例えば以下の第十八の態様に示されるものが好適に採用され得る。【０１２１】
すなわち、本発明の第十八の態様は、前記第十七の態様に係る回折多焦点レンズであって、前記ブレーズ形状の位相関数φ（ｒ）が、［数２２］で表されるものである。【０１２２】
【数２２】
2016021075.tif 000024
【０１２３】
本発明の第十九の態様は、前記第一〜十八の何れかの態様に係る回折多焦点レンズであって、前記回折構造が、位相に相当する光路長を反映したレリーフ構造によって構成されているものである。【０１２４】
本態様において回折光を与えるレリーフは、特に凹凸型や膜厚変調型などの表面レリーフ型が好適に採用される。そして、本態様に従ってレリーフ型の回折構造を採用することにより、幾何学的な凹凸形状を以て精度よく回折光を発生することが可能となるため焦点の設計や精度の向上が図られ得る。【０１２５】
なお、本態様に従うレリーフとして、前述のブレーズ形状などの凹凸面を形成するに際しては、切削などの機械加工による方法以外に電子ビームレジストと電子ビームを用いた現像処理によるガラス基板等の光学素子の加工の他、フォトリソグラフィとエッチングによる膜厚体積という半導体プロセスの繰り返しを利用した光学素子の加工技術など、公知の各種のレリーフ加工技術を採用することができる。【０１２６】
本発明の第二十の態様は、前記第一〜十九の何れかの態様に係る回折多焦点レンズであって、かかる回折多焦点レンズが眼用レンズとされたものである。【０１２７】
本態様に従う構造とされた回折多焦点レンズでは、屈折型よりも薄肉化されることで、たとえば眼内レンズやコンタクトレンズなどの眼用レンズとして使用する際には患者負担の軽減や施術者の取り扱いが容易になる等といった回折型多焦点レンズの優れた点を維持しつつ、焦点位置などの光学特性のチューニング自由度が向上されることで、患者の要求に高度に対応して見え方の質の高い眼用レンズが実用可能となる。【０１２８】
本発明の第二十一の態様は、前記第一〜二十の何れかの態様に係る回折多焦点レンズであって、少なくとも３つの焦点を生成可能とされているものである。【０１２９】
本態様では、例えば３つの焦点のうち一つは遠方焦点とされると共に、他の一つの焦点が近方焦点とされ得る。そして、前記第一の態様に記載の本発明に従うことにより、０次回折光による遠方焦点と、第一のゾーンプロファイルによる付加度数による近方焦点との間で、例えば中間位置よりも遠方焦点寄りや近方焦点寄りの位置に中間焦点を設定することも出来て、要求される各焦点に対応するディオプター値を大きな自由度で容易に設定することが可能になる。【０１３０】
本発明の第二十二の態様は、前記第二十一の態様に係る回折多焦点レンズであって、前記３つの焦点のうち一つは遠方視用とされると共に、他の一つの焦点が近方視用焦点とされており、更に他の一つの焦点が中間視用焦点とされている眼用レンズとされたものである。【０１３１】
本態様では、例えばコンタクトレンズや眼内レンズや眼鏡などの眼用レンズに本発明を適用することにより、自動車運転などに適合する遠方視用の焦点と、読書などに適合する近方視用の焦点に加えて、パソコン作業などに適合する中間視用の焦点を設定することが可能になる。そこにおいて、中間視用の焦点位置が、例えば近方視用の焦点位置に近い位置にも設定可能とされることから、使用者の生活環境などを考慮して、使用者に適合した焦点位置を実現できるように、各焦点位置を大きな自由度で適切に設定することが可能となる。【０１３２】
本発明の第二十三の態様は、前記第二十二の態様に係る回折多焦点レンズであって、遠方視用焦点が前記回折構造の０次回折光によって与えられ、近方視用焦点及び中間視用焦点が前記第一のゾーンプロファイル及び前記第二のゾーンプロファイルによる＋１次回折光で与えられるものである。【０１３３】
本態様に従う構造とされた回折多焦点レンズでは、少なくとも３つの焦点として、遠方に位置する焦点と近方に位置する焦点とそれらの中間に位置する焦点が、回折構造の０次又は＋１次の回折光で与えられることから、各焦点における集光ひいては光エネルギーを大きく設定することが一層容易となる。【０１３４】
本発明の第二十四の態様は、前記第二十一〜二十三の何れかの態様に係る回折多焦点レンズであって、前記第一のゾーンプロファイルと前記第二のゾーンプロファイルの重ね合わせ領域によって与えられる少なくとも３つの焦点が、予め定められた設定直径以上のレンズ開口径において生成するものである。【０１３５】
本態様においては、レンズ開口径が小さくなると焦点深度が深くなることを考慮して、例えば、レンズ開口径が大きくなって焦点深度が浅くなった状況において３つの焦点を発現させる一方、レンズ開口径が小さく焦点深度が深い状況では１つ又は２つの焦点とすることで、それら少ない焦点位置への光エネルギーの集光率を増大させることなども可能になる。【０１３６】
特に本態様を眼用レンズに適用することにより、環境の明るさの程度に応じて瞳孔が縮小すると焦点深度が深くなることを考慮して、例えば直径が２ｍｍ以下の光学径では合成プロファイルによる光学特性を実質的に消失させることにより、快晴の屋外等では中間視の発現を抑えて、必要とされる遠方及び近方の各焦点における光エネルギー量を効率的に確保してコントラストの向上を図ることも可能になる。なお、本態様を眼用レンズに適用するに際しては、レンズ開口径に関する設定直径を０．８〜３ｍｍの範囲内で、例えば２ｍｍなどの適切な値に設定することが望ましい。【０１３７】
本発明の第二十五の態様は、前記第一〜二十四の何れかの態様に係る回折多焦点レンズにおいて、前記第一のゾーンプロファイルにおける第ｎ番目（ｎは自然数）のゾーン外径半径の位置を境界半径位置として、該境界半径位置の内周側と外周側の何れか一方の側には該第一のゾーンプロファイルの回折構造が設けられているが前記第二のゾーンプロファイルの回折構造は設けられておらず、且つ、該境界半径位置の内周側と外周側の他方の側には第一のゾーンプロファイルと第二のゾーンプロファイルが重ね合わされた回折構造で設けられているものである。【０１３８】
なお、本態様では、第一及び第二のゾーンプロファイルが重ね合わされた合成プロファイルと第一及び第二のゾーンプロファイルの一方だけが設けられた非合成プロファイルとの境界半径位置において、第一のゾーンプロファイルと第二のゾーンプロファイルのゾーン半径が互いに一致している必要はない（後述する実施例１２参照）が、本態様の具体的な一態様では、第一のゾーンプロファイルにおける第ｎ番目のゾーン半径の位置で、第二のゾーンプロファイルにおけるゾーン半径が同期的に設定されて、同じゾーン半径をもって位置せしめられる（後述する実施例１３参照）。【０１３９】
本発明の第二十六の態様は、前記第二十五の態様に係る回折多焦点レンズにおいて、前記境界半径位置より内側には前記第一のゾーンプロファイルの回折構造が設けられているが前記第二のゾーンプロファイルの回折構造が設けられておらず、且つ、該境界半径位置よりも外周側には該第一のゾーンプロファイルと該第二のゾーンプロファイルが重ね合わされた回折構造が設けられているものである。【０１４０】
本態様の回折多焦点レンズでは、例えば光学装置の絞りや眼の虹彩などの作用でレンズの有効口径が異ならされる場合において、有効口径が小さくされた状況では光学的に現れていない第二のゾーンプロファイルによる焦点が、有効口径が境界半径位置を越えて大きくなった場合に現れるようにすることができる。それ故、例えば前述のように、有効口径が小さい状況では大きな焦点深度で距離が異なる地点の結像特性を満足させつつ、特定位置の焦点への集光効率をあげて光量を確保する一方、有効口径が大きくなって焦点深度が浅くなった場合には光軸上の焦点数を増やして距離が異なる地点における像の明瞭性を確保することなども可能になる。【０１４１】
また、本態様に従う構造とされた回折多焦点レンズでは、レンズ径方向において第二のゾーンプロファイルの位置を適宜に調節することが可能であり、例えば眼用レンズに適用することで、明所視や薄明視や暗所視における瞳孔径の変化を考慮して各ゾーン領域の位置を設定することにより、照度などの環境に応じて必要な焦点を実質的に発現させることが可能となる。更にまた、本態様の回折多焦点レンズでは、第二のゾーンプロファイルをレンズ径方向でどこの位置にどの程度の径方向幅で設けるかを適宜に調節設定することが可能であり、それによって、例えば眼用レンズに適用した場合に中間視等に用いられる付加屈折力の発現条件や、焦点位置での光の強度などをチューニングすることができる。【０１４２】
なお、本発明の回折多焦点レンズでは、前記第一のゾーンプロファイルと前記第二のゾーンプロファイルとの少なくとも一方において、第１番目のゾーン半径を変量設定することで、フレネルゾーンの関係式を維持しつつ第２番目以降のゾーン間隔を変更設定することが可能である。それ故、例えば後述する実施例６〜８（図１１〜１３）にも示すように、第一のゾーンプロファイルや第二のゾーンプロファイルにおいて第１番目のゾーン半径を変量設定することで、３焦点が発現されるレンズ径領域を調節することも可能となる。具体的には、例えばレンズ開口径が小さい領域においても合成プロファイルによる３焦点を設定することも可能になる。【０１４３】
また、本発明の回折多焦点レンズにおいて、第一のゾーンプロファイルに対して第二のゾーンプロファイルをレンズ径方向の特定領域だけに重ね合わせて設けることで部分重ね合わせの領域を設定するに際しては、かかる部分重ね合わせ領域と非重ね合わせ領域との径方向境界線において第一及び第二のゾーンプロファイルのゾーン半径を合わせることもできる。【０１４４】
そして、前記［数１６］、［数１７］の関係を利用して第一及び第二のゾーンプロファイルの部分重ね合わせに際して、重ね合わせ領域の境界線上で一致するゾーン半径を、容易に設定することも可能になる。例えば、［数６］で表される第一ゾーンプロファイルの第ｎ番目のゾーン半径ｒn をもって［数７］で表される第二ゾーンプロファイルの第一ゾーン径ｒ1 ’とすることによって、第一ゾーンプロファイルの第ｎ＋１番目からｂ×Ω個分のゾーン間隔と、第二ゾーンプロファイルの第二番目からａ×Ω個分のゾーン間隔が同じとされた同期構造とすることができ、第二のゾーンプロファイルによる回折構造が第一のゾーンプロファイルによる回折構造に対して、該第二のゾーンプロファイルによる回折構造の内周縁部と外周縁部で何れも同期されて重ね合わされ得る。【０１４５】
これにより、第一のゾーンプロファイルによる回折構造のｎ番目までの内周領域は、第一のゾーンプロファイルによる回折構造だけが設けられた非重ね合わせ領域とされると共に、第一のゾーンプロファイルによる回折構造のｎ＋１番目からｎ＋ｂ×Ω番目までのゾーン領域は、第一のゾーンプロファイルによる回折構造と第二のゾーンプロファイルによる回折構造とが重ね合わされて設けられた重ね合わせ領域とされる。また、これら非重ね合わせ領域と重ね合わせ領域との全体に亘って、第一のゾーンプロファイルによる回折構造は径方向で連続的に所定のフレネルゾーン間隔をもって設けられている。しかも、第二のゾーンプロファイルによる回折構造は、重ね合わせ領域と非重ね合わせ領域との境界部分において、第一のゾーンプロファイルによる回折構造のゾーンと同期して繋がって共存する回折構造を形成することができるのである。【０１４６】
かかる回折構造は、レンズ開口領域を同じにする特定領域（重ね合わせ領域）において、互いに異なる付加屈折力にて定まる異なるゾーン間隔のものが複数同期して存在することとなる。また、かかる例示した態様では、非重ね合わせ領域と重ね合わせ領域が径方向で共存して設けられていることにより、例えば前記第二十六の態様に示されているように、レンズ口径に相当する例えば瞳孔の開口の大きさによってそれぞれの付加屈折力に相当する複数の焦点を回折レンズの異なる領域に付与して、特定の条件下で発現されるようにすることも可能になる。【０１４７】
本発明の第二十七の態様は、回折多焦点レンズの製造方法に係り、特に、同心円状の複数のゾーンからなる回折構造を有する回折多焦点レンズを製造するに際して、［数２３］で表されるゾーン間隔を少なくとも一部に有する第一のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ1 と、［数２４］で表されるゾーン間隔を少なくとも一部に有する第二のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ2 とが、［数２５］の関係式において、ａ、ｂが互いに異なる実数で、且つａ／ｂの値が自然数Ｘまたは１／Ｘで表され得ない値となるように定められてなる、該第一のゾーンプロファイルと該第二のゾーンプロファイルとを、同一領域上に重ね合わせて設定した重ね合わせ領域を、前記回折構造の少なくとも一部に形成する回折多焦点レンズの製造方法を、特徴とするものである。【０１４８】
【数２３】
2016021075.tif 000025
【０１４９】
【数２４】
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【０１５０】
【数２５】
2016021075.tif 000027
【０１５１】
また、本発明方法は、上述の第一〜二十六の態様に記載の如き回折多焦点レンズを有利に製造し得る方法を提供するものである。特に本発明方法に従えば、先に出願した特許文献１に記載の発明では限定的であったゾーン１つに対する同期条件をより拡張できるという新たな知見に基づいて、互いに重ね合わされる第一のゾーンプロファイルと第二のゾーンプロファイルを、設定すべき付加屈折力Ｐ1 、Ｐ2 を考慮して特定の相対関係を有する実質的なフレネルゾーンをもって設定することにより、中間焦点の位置について大きな設計自由度をもって且つ良好な位置精度を確保しつつ設定することが可能となり、本発明に従う構造とされた前述の如き３焦点の回折多焦点レンズが提供され得る。【０１５２】
本発明の第二十八の態様は、前記第二十七の態様に従う回折多焦点レンズの製造方法において、前記［数２５］においてａ、ｂを互いに異なるゼロ以上の整数とし、且つａ、ｂを相互の最大公約数で除した際の商が何れも１以外の整数となるように設定するものである。【０１５３】
本態様に従うことにより、第一ゾーンプロファイルと第二ゾーンプロファイルからなる合成プロファイルを周期的な繰り返し構造となるゾーンでもって構成することができ、中間焦点の位置について大きな設計自由度をもって且つ良好な位置精度を確保しつつ、さらに効率的な製造を可能とする回折多焦点レンズが提供され得る。【０１５４】
さらに、本発明の第二十九の態様は、前記第二十七又は二十八の態様に従う回折多焦点レンズの製造方法において、前記［数２５］におけるａ、ｂを、ａ／ｂ＞１／２なる関係を満足する値に設定するものである。【０１５５】
本態様に従うことにより、第一のゾーンプロファイルによる付加屈折力Ｐ1 に対して第二のゾーンプロファイルによる付加屈折力Ｐ2 を、Ｐ2 ＞Ｐ1 ×（１／２）なる関係に設定することで、遠方と近方との中間の位置に設定される焦点を、近方の焦点に一層近づけて設定することが出来、例えば眼用レンズにおいて、近方視を読書用とした場合にパソコン画面視用に適した位置に焦点を設定することが可能になる。【０１５６】
本発明の第三十の態様は、前記第二十七〜二十九の何れかの態様に従う回折多焦点レンズの製造方法であって、互いに重ね合わされる前記複数のゾーンプロファイルの少なくとも一つにおいて位相定数と位相ずれ量の少なくとも一方を調節することにより、光軸方向の強度分布を調節設定するものである。【０１５７】
本態様に従うことにより、回折多焦点レンズの各焦点の光強度を相対的に調節設定することが可能となる。すなわち、複数のゾーンプロファイルの重ね合わせによって生成される複数の焦点間での相対的な光強度レベルを、予め想定して又は事後的に変更して、適宜に且つ容易に調節設定することができるのである。【０１５８】
また、本発明の第三十一の態様は、前記第三十の態様に従う回折多焦点レンズの製造方法において、前記ゾーンプロファイルにおける位相定数と位相ずれ量の少なくとも一方を、該ゾーンプロファイルのレンズ径方向における領域間で互いに異ならせて調節するものである。【０１５９】
本態様に従えば、レンズの径方向の所定領域毎に各焦点の光強度の比を調節することが可能になり、例えばレンズの有効径に応じて各焦点の光強度ピーク比を異ならせるように調節設定等することもできる。
【発明の効果】
【０１６０】
上述の説明から明らかなように、本発明に従えば、従来構造の回折多焦点レンズに比して焦点位置の設定自由度が大きく確保されるのであり、それによって、例えば眼用レンズなどにおいて近方、中間、遠方の３焦点を設定するに際して中間位置の焦点を大きな自由度で位置設定することも可能になる。【０１６１】
また、必要とされる場合には、例えば眼用レンズにおける装用者の瞳孔径などのレンズ開口径の変化を考慮して、第一及び第二のゾーンプロファイルの重ね合わせ領域のレンズ径方向位置や大きさなどを設定することにより、使用環境等に応じて中間焦点を含むレンズ光軸方向における光の強度割合や強度分布を任意に変量することも可能になる。なお、このような技術的効果は必要に応じて享受することが可能なものであって、本発明において必ず達せられる必要はない。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】回折レンズに設けられた位相変調構造の位相φをレンズ半径方向位置ｒとの関係で表す、ｒ−φ座標系における位相関数のグラフである。
【図２】回折レンズにおける位相関数の一形態としてのブレーズを、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）にそれぞれ例示するグラフである。（ｅ）は基準線に対してブレーズがφ軸方向にずれて配されている場合の状態を、位相ずれ量τを用いて示すグラフである。
【図３】プロファイル（１）及び（２）とそれらの重ね合わせによって生成される合成プロファイルについて各位相関数の対応関係を説明するためのグラフである。
【図４】特許文献１、２に記載の発明に基づいて提供される従来構造の回折多焦点レンズに関するグラフであって、（ａ）に示す第一のゾーンプロファイルの２つのゾーンを（ｂ）に示す第二のゾーンプロファイルの１つのゾーンに同期させて重ね合わせた回折構造における位相プロファイルを合成プロファイルとして（ｃ）に示すと共に、（ｄ）において光軸方向における強度分布を示す。
【図５】特許文献１に記載の発明に基づいて提供される従来構造の回折多焦点レンズに関するグラフであって、（ａ）に示す第一のゾーンプロファイルの３つのゾーンを（ｂ）に示す第二のゾーンプロファイルの１つのゾーンに同期させて重ね合わせた回折構造における合成プロファイルを（ｃ）に示すと共に、（ｄ）において光軸方向における強度分布を示す。
【図６】本発明の実施例１としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）は第一及び第二のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）及び（２）の各位相プロファイルを示したものであり、（ｃ）は重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを示すものであり、（ｄ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフであり、（ｅ）は該回折構造の第１から１２番目のゾーン領域の開口径における光軸方向の強度分布を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例２としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）は第一及び第二のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）及び（２）の各位相プロファイルを示したものであり、（ｃ）は重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを示すものであり、（ｄ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例３としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）は第一及び第二のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）及び（２）の各位相プロファイルを示したものであり、（ｃ）は重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを示すものであり、（ｄ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図９】本発明の実施例４としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）は第一及び第二のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）及び（２）の各位相プロファイルを示したものであり、（ｃ）は重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを示すものであり、（ｄ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例５としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）は第一及び第二のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）及び（２）の各位相プロファイルを示したものであり、（ｃ）は重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを示すものであり、（ｄ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。（ｅ）は重ね合わせによって構成された回折構造の第１から第１４番目までのゾーン領域の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例６としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）は第一及び第二のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）及び（２）の各位相プロファイルを示したものであり、（ｃ）は重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを示すものであり、（ｄ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例７としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）は第一及び第二のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）及び（２）の各位相プロファイルを示したものであり、（ｃ）は重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを示すものであり、（ｄ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施例８としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）は第一のゾーンプロファイル及び第二のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）及び（２）の各位相プロファイルをあわせて示したものであり、（ｂ）は重ね合わされて合成された位相プロファイルである合成プロファイルを示すものであり、（ｃ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施例９としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）は第一のゾーンプロファイルおよび第二のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）及び（２）の各位相プロファイルをあわせて示したものであり、（ｂ）は重ね合わされて合成された位相プロファイルである合成プロファイルを示すものであり、（ｃ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施例１０としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）は第一及び第二のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）及び（２）の各位相プロファイルを示したものであり、（ｃ）は重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを示すものであり、（ｄ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。（ｅ）は参考図としてのプロファイル（２）の光軸方向の強度分布である。
【図１６】本発明の実施例１１としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）は第一及び第二のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）及び（２）の各位相プロファイルを示したものであり、（ｃ）は重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを示すものであり、（ｄ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図１７】本発明の実施例１２としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）は第一及び第二のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）及び（２）の各位相プロファイルを示したものであり、（ｃ）は重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを示すものであり、（ｄ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図１８】本発明の実施例１３としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）は第一及び第二のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）及び（２）の各位相プロファイルを示したものであり、（ｃ）は重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを示すものであり、（ｄ）は非重ね合わせ領域である第一ゾーンプロファイルにおける第１〜６番目のゾーン領域の光軸方向における強度分布を示すグラフである。（ｅ）は重ね合わせ領域も含めた領域の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図１９】本発明の実施例１４としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）は第一及び第二のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）及び（２）の各位相プロファイルを示したものであり、（ｃ）は重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを示すものであり、（ｄ）は非重ね合わせ領域である第一ゾーンプロファイルにおける第１〜５番目のゾーン領域の光軸方向における強度分布を示すグラフである。（ｅ）は重ね合わせ領域も含めた領域の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図２０】本発明の実施例１５としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）は第一及び第二のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）及び（２）の各位相プロファイルを示したものであり、（ｃ）は重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを示すものであり、（ｄ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図２１】本発明の実施例１６としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第一、第二、第三のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）、（２）、（３）における位相プロファイルをそれぞれ示したものであり、（ｄ）は重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを示すものであり、（ｅ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図２２】本発明の実施例１７としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第一、第二、第三のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）、（２）、（３）における位相プロファイルをそれぞれ示したものであり、（ｄ）は重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを示すものであり、（ｅ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図２３】本発明の実施例１８としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第一、第二、第三のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）、（２）、（３）における位相プロファイルをそれぞれ示したものであり、（ｄ）は重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを示すものであり、（ｅ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図２４】本発明の実施例１９としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第一、第二、第三のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）、（２）、（３）における位相プロファイルをそれぞれ示したものであり、（ｄ）は重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを示すものであり、（ｅ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図２５】本発明の実施例２０としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第一、第二、第三のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）、（２）、（３）における位相プロファイルをそれぞれ示したものであり、（ｄ）は重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを示すものであり、（ｅ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図２６】本発明の実施例２１としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は第一、第二、第三、第四のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）、（２）、（３）、（４）における位相プロファイルをそれぞれ示したものであり、（ｅ）は重ね合わされて合成された位相プロファイルを示すものであり、（ｆ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図２７】本発明の実施例２２としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は第一、第二、第三、第四のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）、（２）、（３）、（４）における位相プロファイルをそれぞれ示したものであり、（ｅ）は重ね合わされて合成された位相プロファイルを示すものであり、（ｆ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図２８】本発明の実施例２３としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は第一、第二、第三、第四、第五のゾーンプロファイルとしてのプロファイル（１）、（２）、（３）、（４）、（５）における位相プロファイルをそれぞれ示したものであり、（ｆ）は重ね合わされて合成された位相プロファイルを示すものであり、（ｇ）は重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図２９】本発明の実施例２４としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は実施例６における第一のゾーンプロファイルと第二のゾーンプロファイルの異なる位相定数の組み合わせの重ね合わせによって構成された回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【図３０】本発明の実施例２５としての回折多焦点レンズに関する図であって、（ａ）は実施例６において第一のゾーンプロファイルと第二のゾーンプロファイルの位相定数を領域を違えて変量した場合の重ね合わされた位相プロファイルとしての合成プロファイルを表すもので、（ｂ）、（ｃ）は開口径Ａと開口径Ｂの開口範囲における回折構造の光軸方向における強度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０１６３】
以下、本発明を実施するための形態について述べることで、本発明をより具体的に明らかにする。
【０１６４】
［実施例の条件など］
はじめに、以下の実施例で用いられる計算シミュレーションの方法や条件などについて説明する。計算ソフトは、スカラー回折理論と呼ばれる該分野にて知られた理論から導出される回折積分式に基づいて、各ゾーンからの振幅分布や強度分布を計算できるものを用いた。かかる計算ソフトを用いて光軸上の強度分布を計算した。計算に際しては、光源として遠方に存在する点光源を設定し、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で行った。
【０１６５】
光軸上の強度分布は、レンズを基点とした光軸上の距離をｄｉｏｐｔｅｒに換算し、０次回折光の焦点位置を０Ｄとして規格化し、かかる規格化されたスケールに対して強度をプロットした。なお、計算対象のレンズ開口範囲は、特に断りがない限り、各実施例に記載されているゾーン番号までの領域とした。
【０１６６】
なお、実施例中、ブレーズ状の位相を用いる例においてはブレーズの数学的表記は前記［数３］に従うこととし、合成前の第一、二、・・・のゾーンプロファイル（以下、これらを「出発プロファイル」などと称す）に関しては、特に断りのない限り［数３］中の位相ずれ量はゼロとし、前記［数４］の位相定数ｈを用いてブレーズの位相を表記することとした。なお、合成プロファイルの位相は前記の通りφi ’、φi-1 ’として表記されている。
【０１６７】
また、実施例中に記載する表及び図中のゾーン径は、位相プロファイルはレンズに対して中心対称で設定されているとして、レンズの断面の中心から半径方向の領域に亘って示されているものとする。更に、実施例中では、本発明における第一、第二、・・・のゾーンプロファイルを、プロファイル（１）、（２）、・・・と表記すると共に、複数のゾーンプロファイルの重ね合わせによって形成される重ね合わせ領域における位相プロファイルを合成プロファイルと表記する。
【０１６８】
［実施例１］
ブレーズ形状の位相変調型の回折構造において、前述の標準設定式［数１１］、［数１２］に基づいて、付加屈折力Ｐ1 が４ｄｉｏｐｔｅｒ（以下、ｄｉｏｐｔｅｒは「Ｄ」と称す）となるようにゾーン間隔が定められたプロファイル（１）と、付加屈折力Ｐ2 がプロファイル（１）の付加屈折力の３／４倍である３Ｄとなるように［数８］に基づきａ＝３、ｂ＝４としてゾーン間隔が定められたプロファイル（２）とを、それぞれ設定すると共に、両プロファイルにおけるゾーンの位相関数を合成することにより合成プロファイルを得た。かかる合成プロファイルの詳細を［表１］及び図６に示す。
【０１６９】
【表１】
2016021075.tif 000028
【０１７０】
なお、プロファイル（１）は第１２番目のゾーンまで、プロファイル（２）は第９番目までのゾーンを対象として合成したもので、プロファイル（１）の位相定数は全ブレーズとも一定のｈ＝０．４で設定し、プロファイル（２）のそれも全ブレーズ一定のｈ＝０．３で設定されたものである。各プロファイルは図６（ａ）、（ｂ）に示されている。
【０１７１】
本実施例では、前記［数１６］及び［数１７］の関係式から分かるようにプロファイル（１）と（２）のゾーン半径が、ｎ＝４Ω、ｍ＝３Ω（Ω；自然数）となるゾーン番号にて一致し、プロファイル（１）の連続した４個分のゾーン間隔と、プロファイル（２）の連続した３個分のゾーン間隔が同一となる同期構造を有するものとなる。その結果、これらプロファイルを合成したものは、かかる同期領域内に新たに６個のブレーズが形成されることとなる。したがって、合成プロファイルにおける第１〜６番目、第７〜１２番目、第１３〜１８番目、・・・、のゾーン単位にて似た位相プロファイルが繰り返された構造（以降、繰り返し構造と称す）を呈すこととなる。なお、繰り返し構造の単位となるゾーン領域はゾーン番号に対して等しくずらしてもよく、たとえば第２〜７番目、第８〜１３番目、第１４〜１９番目（１９番目は表中記載されておらず）の単位でもプロファイルの形状分布は異なるものの単位間は同様の似た繰り返し構造を示すものとなる（図６（ｃ））。かかる合成プロファイルの光軸方向の強度分布を計算した結果を図６（ｄ）に示す。
【０１７２】
本強度分布図より、０Ｄ、３Ｄ、４Ｄの地点にピークが生成することが分かる。０Ｄに生成するピークは本合成プロファイルの０次回折光に基づくもので、４Ｄのピークはプロファイル（１）の＋１次回折光に基づくもので、３Ｄのピークはプロファイル（２）の＋１次回折光に基づくものである。
【０１７３】
本例の合成プロファイルからなる回折多焦点レンズを例えば眼用レンズに適用すれば、０Ｄのピークを遠方視用焦点とし、４Ｄのピークは近方領域の視力を確保するための焦点用のピーク、そして３Ｄのピークはこれらの中間領域の視力を確保するための焦点として利用することができる。また、本例を眼内レンズとして人の眼の中に挿入固定して利用する場合、近方用の４Ｄの屈折力は手前約３５ｃｍ、中間用の３Ｄの屈折力は手前約４５〜５０ｃｍの位置にそれぞれ焦点を生成することとなる。
【０１７４】
特許文献１、２で開示された従来技術では中間領域の焦点位置は最大でプロファイル（１）の付加屈折力の１／２、つまり本例との比較においては最大で４×（１／２）＝２Ｄの地点までしか設定できなかったのに対して、本例では３Ｄの地点にまで中間焦点の設定が可能となっている。このように中間焦点を従来の設定位置よりもより近方側に設定することができることから、たとえば眼内レンズが挿入され、自己の調節力のない患者においては、読書位置からパソコンモニターを見る環境まで適切な位置における焦点の確保が可能となるのである。
【０１７５】
また、本実施例では回折構造全域に亘ってプロファイル（１）と（２）が合成されたものであることから、回折構造のどの開口範囲（レンズ径領域）においても同様の強度分布が実現される。図６（ｅ）は合成プロファイルの半径約１．４８ｍｍ（ゾーン番号１から１２まで）までの領域の光軸方向の強度分布を示すもので、図６（ｄ）と同様の遠、中、近の強度比率を示している。したがって、例えば照明環境の変化による瞳孔サイズの変化に依存せず安定した遠、中、近の見え方を与える多焦点眼用レンズ等として特に有用なものとなる。
【０１７６】
［実施例２］
実施例１と同様にブレーズ形状の位相変調型の回折構造において、［数１１］、［数１２］の標準設定式を用いてプロファイル（１）の付加屈折力Ｐ1 が４Ｄ、プロファイル（２）の付加屈折力Ｐ2 が、プロファイル（１）の付加屈折力の４／５となるように［数８］においてａ＝４、ｂ＝５としてＰ2 ＝４×（４／５）＝３．２Ｄで設定された二種類のプロファイルを合成した。なお、プロファイル（１）、（２）の位相定数はそれぞれｈ＝０．４、ｈ＝０．４で設定されている（図７（ａ）、（ｂ））。かかるプロファイル（１）、（２）の位相関数を合成して得られた合成プロファイルの詳細を［表２］及び図７（ｃ）にそれぞれ示す。
【０１７７】
【表２】
2016021075.tif 000029
【０１７８】
本実施例では、プロファイル（１）と（２）のゾーン半径が、ｎ＝５Ω、ｍ＝４Ω（Ω；自然数）となるゾーン番号にて一致し、プロファイル（１）の連続した５個分のゾーン間隔と、プロファイル（２）の連続した４個分のゾーン間隔が同一となる同期構造を有するものとなる。その結果、これらプロファイルを合成したものは、かかる同期領域内に新たに８個のブレーズが形成されることとなる。したがって、合成プロファイルにおける第１〜８番目、第９〜１６番目、第１７〜２４番目のゾーンにて新たな繰り返し構造が形成されることとなる。かかる合成プロファイルの光軸方向の強度分布を計算した結果を図７（ｄ）に示す。
【０１７９】
本強度分布図より、０Ｄ、３．２Ｄ、４Ｄの地点に主ピークが生成することが分かる。０Ｄに生成するピークは本合成プロファイルの０次回折光に基づくもので、４Ｄのピークはプロファイル（１）の＋１次回折光に基づくもので、３．２Ｄのピークはプロファイル（２）の＋１次回折光に基づくものである。
【０１８０】
本例は実施例１より中間領域の焦点位置をより近方側へシフトさせるべく調節された例である。例えば眼用レンズへ適用した場合には、パソコンモニターをより近くで見ながら作業する場合に適用可能な多焦点眼用レンズとして特に適した仕様となるものである。
【０１８１】
また本例においても回折構造全域に亘ってプロファイル（１）と（２）が合成されたものであることから、実施例１と同様に、回折構造のどの開口範囲においても同様の強度分布が実現される。
【０１８２】
［実施例３］
本例は、プロファイル（２）の付加屈折力Ｐ2 を、プロファイル（１）の付加屈折力Ｐ1 の（３／５）倍となるように設定した事例で、他は実施例２と同様の条件で合成したものである。本例ではプロファイル（２）の付加屈折力はＰ2 ＝４×（３／５）＝２．４Ｄとして設定されている。合成プロファイルの詳細を［表３］及び図８（ｃ）に示す。
【０１８３】
【表３】
2016021075.tif 000030
【０１８４】
本例では、プロファイル（１）と（２）のゾーン半径が、ｎ＝５Ω、ｍ＝３Ω（Ω；自然数）となるゾーン番号にて一致し、プロファイル（１）の連続した５個分のゾーン間隔と、プロファイル（２）の連続した３個分のゾーン間隔が同一となる同期構造を有するものとなる（図８（ａ）、（ｂ））。その結果、これらプロファイルを合成したものは、かかる同期領域内に新たに７個のブレーズが形成されることとなる（図８（ｃ））。したがって、合成プロファイルにおける第１〜７番目、第８〜１４番目、第１５〜２１番目のゾーン単位で新たな繰り返し構造が形成されることとなる。かかる合成プロファイルの光軸方向の強度分布を計算した結果を図８（ｄ）に示す。
【０１８５】
プロファイル（２）の付加屈折力を２．４Ｄとしたことから、実施例１、２よりも中間焦点ピークの位置が近方焦点位置から少し遠ざかって生成する。このようにプロファイル（２）の付加屈折力を変量することによって任意位置に中間焦点ピークを自由に設定できることが分かる。
【０１８６】
［実施例４］
実施例２のプロファイル（２）の付加屈折力Ｐ2 を、プロファイル（１）の付加屈折力Ｐ1 の（２／５）倍とした以外は実施例２と同じ条件で合成プロファイルを得た例である。本例ではプロファイル（２）の付加屈折力はＰ2 ＝４×（２／５）＝１．６Ｄとして設定されている。合成プロファイルの詳細を［表４］及び図９（ｃ）に示す。
【０１８７】
【表４】
2016021075.tif 000031
【０１８８】
本例では、プロファイル（１）と（２）のゾーン半径が、ｎ＝５Ω、ｍ＝２Ω（Ω；自然数）となるゾーン番号にて一致し、プロファイル（１）の連続した５個分のゾーン間隔と、プロファイル（２）の連続した２個分のゾーン間隔が同一となる同期構造を有するものとなる（図９（ａ）、（ｂ））。その結果、これらプロファイルを合成したものは、かかる同期領域内に新たに６個のブレーズが形成されることとなる（図９（ｃ））。したがって、合成プロファイルにおける第１〜６番目、第７〜１２番目、第１３〜１８番目のゾーン単位で新たな繰り返し構造が形成されることとなる。かかる合成プロファイルの光軸方向の強度分布を計算した結果を図９（ｄ）に示す。
【０１８９】
本例ではプロファイル（２）の付加屈折力を１．６Ｄとしたことにより、合成プロファイルでは約１．６Ｄの中間地点にピークが生成することが分かる。かかる中間焦点位置は前記実施例１から３よりも遠方へシフトするように設定されたものとなる。かかる中間焦点位置は、掃除などの作業が多い使用者においては床などに落ちている塵などを明確に視認する場合の焦点位置に相当する。したがって、かかる家事作業などに従事する機会が多い使用者に対する多焦点眼用レンズ等として有用なものとなるのである。
【０１９０】
なお、本例で示される中間領域の焦点位置は、特許文献１、２に記載の従来技術ではこれに近い焦点位置はＰ2 ＝４×（１／２）＝２Ｄか、Ｐ2 ＝４×（１／３）＝１．３３３Ｄのどちらでしか設定されないが、本実施例では付加屈折力がＰ2 ＝４×（２／５）＝１．６Ｄとして設定され得るもので、より細かな中間焦点の設定が可能となるのである。
【０１９１】
［実施例５］
実施例２のプロファイル（２）の付加屈折力Ｐ2 を、プロファイル（１）の付加屈折力Ｐ1 の（７／１１）倍とした以外は実施例２と同じ条件で合成プロファイルを得た例である。かかる合成プロファイルの詳細を［表５］及び図１０（ｃ）に示す。
【０１９２】
【表５】
2016021075.tif 000032
【０１９３】
本例では、プロファイル（１）と（２）のゾーン半径が、ｎ＝１１Ω、ｍ＝７Ω（Ω；自然数）となるゾーン番号にて一致し、プロファイル（１）の連続した１１個分のゾーン間隔と、プロファイル（２）の連続した７個分のゾーン間隔が同一となる同期構造を有するものとなる（図１０（ａ）、（ｂ））。その結果、これらプロファイルを合成したものは、かかる同期領域内に新たに１７個のブレーズが形成されることとなる（図１０（ｃ））。したがって、合成プロファイルにおける第１〜１７番目、第１８〜３４番目のゾーン単位で新たな繰り返し構造が形成されることとなる（第１８〜３４番目は表示せず）。合成プロファイルの光軸方向の強度分布を計算した結果を図１０（ｄ）に示す。本例ではプロファイル（２）の付加屈折力がＰ2 ＝４×（７／１１）≒２．５４５Ｄと定められる。強度分布図においても確かにかかる地点（約２．５Ｄの地点）にピークが生成することが分かる。
【０１９４】
また、本例では合成プロファイルの繰り返し単位は１７ゾーンごとになる。図１０（ｄ）は、かかる繰り返し単位が一つの領域内（ゾーン番号で第１〜１７番目まで）での強度分布を調べたものであるが、繰り返し単位が一つ（合成プロファイルの第１から１７番目の領域）でも設定した付加屈折力に相当する位置に焦点ピークを生成することが可能であり、複数の繰り返し単位は必要条件ではないことが分かる。また、繰り返し単位が一つであってもかかる単位を構成するゾーン全てが必要とされるわけではなく、例えば図１０（ｅ）はかかる繰り返し単位のうち第１〜１４番目までの領域の強度分布を示したものであるが、図１０（ｄ）と同じ位置に同様の強度比をもってピークが形成されることから、繰り返し単位の少なくとも一部のゾーンの構成を以て回折構造としてもよいのである。
【０１９５】
上記の［実施例１］〜［実施例５］の事例は、いずれもプロファイル（１）と（２）のゾーン半径が［数１１］、［数１２］の標準設定式に基づき定められ、第一ゾーンを含めて所定の数のゾーンが連続して同期した構造を有する合成プロフアィルの仕様とその結像特性を示すものである。
【０１９６】
同期構造の位置が異なるゾーン番号に移行した場合の合成プロファイルの事例について、幾つかの実施例を挙げて説明する。
【０１９７】
［実施例６］（第一ゾーン半径を変更し同期位置を変えた場合の例）
本例は、実施例１においてプロファイル（２）のゾーン間隔を、前記一般設定式を用いて変更した以外は同じとした例である。具体的には、一般設定式［数７］におけるプロファイル（２）の第一ゾーン半径ｒ1 ’をプロファイル（１）の第一ゾーン半径ｒ1 と同じとし、プロファイル（２）のゾーン間隔を設定し直し、プロファイル（１）と重ね合わせて合成したプロファイルの事例を示したものである。プロファイル（１）、（２）、および合成プロファイルの詳細を［表６］及び図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ示す。
【０１９８】
【表６】
2016021075.tif 000033
【０１９９】
設定変更されたプロファイル（２）とプロファイル（１）の間でゾーン径が一致するゾーン番号は、プロファイル（１）ではｎ＝１＋４Ω、プロファイル（２）ではｍ＝１＋３Ω（Ω；自然数）となる。
【０２００】
本例と実施例１の合成プロファイル（図６（ｃ））を比較すると、同期構造となる各プロファイルにおける連続したゾーン数と、同期構造に含まれるゾーンの数は実施例１と同じく変更はないが、合成プロファイルにおける繰り返し構造の位置は実施例１と異なり、本例では第２〜７番目、第８〜１３番目に変更となる。かかる違いがあっても合成プロファイルにおける繰り返し単位の構造はよく似たものとなり、また強度分布も実施例１と変わらず、プロファイル（１）と（２）の付加屈折力に相当する位置に焦点ピークを形成し得ることが分かる。本例の合成プロファイルからなる眼用レンズも、前記実施例群と同様に、例えば眼内レンズなどの多焦点眼用レンズとして特に有用なものとなる。
【０２０１】
なお、プロファイル（２）の第一ゾーン半径の変量に伴い、かかる第一ゾーンのブレーズの位相は、以下の［数２６］に基づき調整しても構わない。特にかかる調整は第一ゾーン半径を小さくする場合には回折効率を改善するなど、有効に作用することがある。
【０２０２】
【数２６】
2016021075.tif 000034
【０２０３】
なお、以降の事例で第一ゾーン半径を変量する場合においても、特に断りのない限り、前述の［ｉ］語句の定義で説明したように第一ゾーンの位相は｜φi ｜＝｜φi-1 ｜となるように設定することとする。
【０２０４】
［実施例７］（プロファイル（１）、（２）の第一ゾーン半径とも変量した場合）
次にプロファイル（１）、（２）とも第一ゾーン半径を変量し、いずれも０．３ｍｍとなるように第一ゾーン半径を設定し、各プロファイルのゾーン間隔を設定した場合の合成プロファイルの事例を示す。なお、プロファイル（１）（２）とも付加屈折力は実施例１と同じとし、位相定数も同じとした。ただし、各プロファイルの第一ゾーンのみ［数２６］に基づき位相を調整した。プロファイル（１）、（２）のゾーン間隔は、第一ゾーン半径を０．３ｍｍとして一般設定式である［数６］、［数７］に基づきそれぞれ設定した。プロファイル（１）、（２）と合成プロファイルの詳細を［表７］及び図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。
【０２０５】
【表７】
2016021075.tif 000035
【０２０６】
本例のプロファイルは第一ゾーン半径を０．３ｍｍとなるように設定されたものであり、実施例１および実施例６と比較してより内側に第一ゾーンが設定されたものとなる。本例ではプロファイル（１）、（２）とも第一ゾーン半径の変量に伴い全域のゾーン間隔が前記実施例１、６と異なったものとなるが、同期するゾーン数には変更なく、また前例と同様の繰り返し単位を有するものとなる。かかる合成プロファイルの強度分布は図１２（ｄ）に示す通りで実施例１および６と同様にプロファイル（１）、（２）で定められた付加屈折力に相当する地点にピークが形成されることが分かる。
【０２０７】
かかる第一ゾーン半径が変量され、より中央に第一ゾーンが設定された回折型多焦点レンズは、コンタクトレンズや眼内レンズなどの眼用レンズへ好適に適用されることとなり、たとえば高齢者などの加齢と共に瞳孔径が小さくなった患者への眼内レンズなどの多焦点眼用レンズとして有用なものとなるのである。
【０２０８】
なお、実施例６、７では、プロファイル（１）または（２）の第一ゾーン半径を、一般設定式［数６］及び［数７］を用いて任意に設定した事例となっている。一般設定式に基づき第一ゾーン半径を違えて設定されるゾーン間隔は、標準設定式で設定されるゾーン間隔と異なったものとなるが、付加屈折力が同じであれば、同期するゾーン数は実施例１と実施例６、７で変わりはなく、各プロファイルの付加屈折力に対応する位置に焦点を形成できる多焦点レンズが得られるのである。
【０２０９】
［実施例８］（非同期の例）
実施例６および実施例７にて構成プロファイルの第一ゾーン半径が変量されるものの同期構造は維持されたプロファイルの事例について説明した。本例は、同期構造を有しない場合の事例について示す。
【０２１０】
プロファイル（１）、（２）の付加屈折力、プロファイル（１）のゾーン間隔は実施例１と同じとし、プロファイル（２）のゾーン間隔を、第一ゾーン半径を０．５６ｍｍとして一般設定式［数７］に基づき設定した。この場合のプロファイル（１）、（２）と合成プロファイルの詳細を［表８］及び図１３（ａ）、（ｂ）に示す。
【０２１１】
【表８】
2016021075.tif 000036
【０２１２】
なお、図１３では、これまでの図の表示例と異なりプロファイル（１）と（２）はゾーン径の位置関係を明確にするために両プロファイルを同じ図中に同時に表示した。本例においてはプロファイル（１）と（２）のいずれのゾーン径も同じになる箇所はなく、同期構造を形成しない。しかし、合成されたプロファイルにおいては第１〜７番目、第８〜１４番目、第１５〜２１番目のゾーン単位で繰り返し構造が形成され、繰り返し構造の構成ゾーン数は７個となる。本例の合成プロファイルは繰り返し構造、その構成ゾーン数とも実施例１、６、７と異なるものの、強度分布（図１３（ｃ））は前記実施例群と同様にプロファイル（１）、（２）で定められる付加屈折力に相当する位置にピークを生成することが分かる。
【０２１３】
本例から分かるように領域を共通にした同期構造は必要条件ではなく、重ね合わされる各プロファイルが領域を共通にした同期構造を有しなくても所望の位置に焦点を形成する回折多焦点レンズが得られることとなる。かかる同期構造を有しない事例においては設計の自由度をさらに広げることができ、眼用レンズとして利用する場合、より多様な使用者の要求に応じた多焦点眼用レンズを設計する際に大きなメリットとなるのである。
【０２１４】
［実施例９］（付加屈折力を無理数で表す場合の合成事例）
前記実施例８にてゾーン径が一致しなくても所望の焦点の設定が可能となる合成プロファイルが存在することを説明した。この例からも、更にプロファイル（１）と（２）の付加屈折力の比が整数比の関係にない組み合わせにおいても所望の位置に焦点生成が可能になると考えられる。本実施例９はプロファイル（１）の付加屈折力は４Ｄのままで、プロファイル（２）の付加屈折力がプロファイル（１）のそれに対して１／√（２）倍（約２．８２８Ｄ）となるように標準設定式［数１２］に基づきプロファイル（２）のゾーン間隔を設定したものとの合成プロファイルの例を示す。なお、プロファイル（２）の位相定数はｈ＝０．４とした。各プロファイル及び合成プロファイルの詳細を［表９］及び図１４（ａ）、（ｂ）に示す。
【０２１５】
【表９】
2016021075.tif 000037
【０２１６】
プロファイル（２）の付加屈折力を無理数倍で設定したため、プロファイル（１）と（２）のいずれのゾーン径も一致する箇所は存在しないが、合成プロファイルの光軸上の強度分布（図１４（ｃ））はプロファイル（１）、（２）で設定された付加屈折力に相当する地点に焦点ピークが生成する強度分布を示す。
【０２１７】
前例までの付加屈折力を有理数で設定する事例と異なり本例は付加屈折力を無理数で設定したため厳密に同期する構造は存在しない。しかし、図１４（ａ）から分かるようにプロファイル（１）の第７番目とプロファイル（２）の第５番目のゾーン半径、およびプロファイル（１）の第１４番目とプロファイル（２）の第１０番目のゾーン半径は近接しており、ゾーン半径がほぼ一致していると見なすことができる。また、前記実施例８にて同期構造を有していなくても所望の結像特性が発現されうるとの知見より、本例は［数８］においてａ＝５、ｂ＝７として合成されたプロファイルとほとんど変わらない結像特性を示すものとなる。さらなる別の例として、たとえばプロファイル（２）の付加屈折力がプロファイル（１）のそれの１／√（２．５）倍で設定されたとすると、１／√（２．５）＝１／１．５８１・・・となり、５／８と有理数の形で近似的に表すことができる。この場合はａ＝５、ｂ＝８として合成されたプロファイルの結像特性とほとんど変わらない特性を示すこととなる。
【０２１８】
なお、本実施例９では、［数８］のｂとして無理数が採用されており、本実施例の結果からも、［数８］におけるａ、ｂを、無理数を含む実数として広義に定義可能であることが理解され得る。尤も、無理数で設定する場合にも、前記の通り近似的には有理数の形で表され得ることから、ａ、ｂの階層的な要件として整数とすることももちろん可能である。従って、ａ、ｂの値として数学的には無理数とされる場合でも、光学的な技術思想としては有理数とみなして光学特性を把握することも可能であり、本発明の光学的効果が達成される限り、技術的にａ、ｂの値が有理数であるか無理数であるかについて実用上では一般に大きな問題とされることなく、本発明の中に包含される。
【０２１９】
そして、本実施例９からも理解されるように、プロファイル（２）の付加屈折力はプロファイル（１）のそれの無理数倍で設定することにより、中間焦点位置の設定自由度の更なる向上が図られ得る。
【０２２０】
［実施例１０］（フレネル間隔を有するプロファイルと、ゾーン領域の中に等間隔領域を有するプロファイルとの合成）
プロファイル（１）は、位相定数をｈ＝０．３とした以外は前記実施例１と同じとし、プロファイル（２）のゾーン間隔を該プロファイルの第一ゾーン半径はプロファイル（１）と同じとし、第二ゾーン以降はゾーン間隔が０．１７４ｍｍの等間隔となったゾーン間隔を有するものとした。なお、プロファイル（２）の位相定数はｈ＝０．４とした。両プロファイルの合成プロファイルの詳細を［表１０］及び図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ示す。また、かかる合成プロファイルの第１から１２番目のゾーン領域の強度分布を図１５（ｄ）に示す。強度分布図より遠、近、中間のそれぞれの領域に明確なピークが形成されることが分かる。
【０２２１】
【表１０】
2016021075.tif 000038
【０２２２】
本例は、前記実施例群（実施例１〜９）とは異なり、一つのプロファイルのゾーン間隔の中に等間隔を含むものとした場合の合成例である。プロファイル（２）の第２ゾーン以降のゾーン間隔を０．１７４ｍｍとしたもので、本例ではプロファイル（１）の第４と９番目のゾーンと、プロファイル（２）の第４と７番目のゾーンにてゾーン径が一致する。これまでのフレネル間隔同士の合成とは異なり、プロファイル（１）の第２から４番目の３個のゾーン、及び第５から第９番目の５個のゾーンに対してプロファイル（２）は第２から第４番目の３個のゾーン、及び第５から第７番目の３個のゾーンというように異なる整数値で同期的にゾーン径が一致することとなる。なお、本実施例のように等間隔ゾーンの構成数が多い場合は［数１］のフレネルゾーン設定式で定義される付加屈折力というものが特定できなくなる。しかし、前述の「課題を解決するための手段」の欄において本発明の第六の態様欄にも記載されているように、前記［数８］においてａ＝０とされて付加屈折力Ｐ2 が特定できないと解することによって本実施例も本発明の好適な事例となるのである。なお、等間隔ゾーンを主構成とするプロファイルの実質的な付加屈折力Ｐ2 は、たとえば本実施例（プロファイル（２）の第１〜７番目のゾーン領域）では図１５（ｅ）に示すような強度分布となり、明確な＋１次回折ピークを与えるものとはならないが、他プロファイルと合成すると光の相互干渉などの協同作用によって図１５（ｄ）に示すような明確な中間領域のピークの生成が可能となるのである。したがって、本例のようなフレネルゾーン設定式に則らないプロファイルも重要な出発プロファイルとなりうるのである。
【０２２３】
かかる合成プロファイルにおいては規則的な繰り返し構造とはならないが、遠、近、中のそれぞれの領域にピークが形成される強度分布を示す。よってかかる組み合わせからなる合成プロファイルも多焦点眼用レンズとして有用なものとなる。
【０２２４】
このようにプロファイル（１）と（２）の組み合わせはフレネル間隔のみに限定されるのではなく、他の間隔形式を有するもの、たとえば本例のように等間隔領域から構成されるものを用いてもよい。
【０２２５】
［実施例１１］（フレネル間隔を有するプロファイルと、異なる等間隔ゾーンが２つあるプロファイルとの合成）
プロファイル（１）の付加屈折力は実施例１と同じ４Ｄとし、プロファイル（２）のゾーン間隔は第１番目から第３番目までのゾーンが、付加屈折力Ｐ2 がＰ2 ＝４×（３／４）＝３Ｄとなるように標準設定式［数１２］に基づき設定されており、第４〜６番目の各ゾーンの間隔が０．１４４３ｍｍとなる等間隔ゾーンとなっており、第７〜９番目の各ゾーンの間隔が０．１１０７ｍｍとなる等間隔ゾーンとなったプロファイルからなるもののを加算し合成プロファイルとした。なお、プロファイル（１）、（２）とも位相定数はｈ＝０．４とした。
【０２２６】
本例のプロファイル（２）は間隔が異なる等間隔ゾーンがプロファイル内に二つ共存するもので、前記実施例１０が同一の等間隔ゾーンの事例であったのに対して異なる等間隔ゾーンで構成された場合の事例となる。プロファイル（１）、（２）及び合成プロファイルの詳細を［表１１］、図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ示す。
【０２２７】
【表１１】
2016021075.tif 000039
【０２２８】
本例のプロファイル（２）は図１６（ｂ）に示すように異なる二つの等間隔ゾーンが存在し、ゾーン３個分を単位としてプロファイル（１）の４個の連続したゾーン間隔が同じとなる。かかる同期構造におけるゾーンの数は実施例１と変わらぬものであるが、合成プロファイルにおける各同期単位のブレーズの形状分布は少し異なったものとなる。しかし、合成プロファイルの光軸方向の強度分布（図１６（ｄ））は、実施例１と同様に各プロファイルの付加屈折力に基づく焦点位置にピークが生成するものとなる。このように等間隔を含み、かつ異なる等間隔ゾーンが２つ以上の複数領域に存在するプロファイルの重ね合わせにおいても目的とする結像特性が得られるのである。
【０２２９】
［実施例１２］（部分合成（その１））
本発明では、部分的にプロファイルを重ね合わせて合成したものを用いてもよい。本実施例では、前記実施例６で用いたプロファイル（１）とプロファイル（２）を部分的に重ね合わせて合成したものの例を示す。
【０２３０】
すなわち、実施例６ではプロファイル（１）とプロファイル（２）を全域重ね合わせたが、本例では、合成プロファイルの第１から第３ゾーンまではプロファイル（１）のままの回折構造とし、第３ゾーン半径地点（０．９０５０ｍｍ）から外側の領域でプロファイル（１）とプロファイル（２）を重ね合わせた。かかる部分合成のプロファイルの詳細を［表１２］及び図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。
【０２３１】
【表１２】
2016021075.tif 000040
【０２３２】
なお、本例ではプロファイル（１）の第１から３番目のゾーンのブレーズの位相定数をｈ＝０．５とし、プロファイル（２）では第１と２ゾーンの位相定数は、この領域の位相がゼロであることを示すものとしてｈ＝０として表示した。また、プロファイル（２）の第３ゾーンにおいては、プロファイル（１）の第３ゾーンが重なる領域までは位相定数をゼロとし、それより以遠は位相定数がｈ＝０．４とされている。図より合成プロファイルは、第１から３番目のゾーンまではプロファイル（１）のみ、第４から以降はプロファイル（１）と（２）が重なり、部分的に合成されたプロファイルとなる。
【０２３３】
かかる合成プロファイルの強度分布を図１７（ｄ）に示す。部分的に合成されたプロファイルにおいてもプロファイル（１）と（２）の設定付加屈折力に相当する地点に焦点ピークが生成するものとなる。
【０２３４】
このような本実施例１２に係る回折構造を有する多焦点レンズを、例えばコンタクトレンズや眼内レンズ等の眼用レンズとして利用した場合、快晴時の屋外などの照度が高く瞳孔径が小さい環境下では主にプロファイル（１）のみの強度分布、つまり遠方と近方の二焦点型の眼用レンズとして機能することとなる。その一方で、たとえばオフィス内や洗面台などの幾分照度が低くなる環境では瞳孔径が広がることにより合成プロファイル領域が露出せしめられるため、かかる領域をも含んだ強度分布となり中間領域の焦点を併せ持つ三焦点型のレンズとして機能することとなる。
【０２３５】
したがって、かかる部分合成の事例は、前記「［ｉｉｉ］本発明が必要に応じて任意的に解決しうる別の課題」で説明したように、照度が高い環境では、瞳孔が小さくなるに伴い焦点深度が深くなることから遠近の二焦点型レンズでも中間領域を目視できること、一方、オフィスなどの幾分照度が低くなった環境では焦点深度が浅くなり、かつパソコン作業などの発生頻度が高くなることから中間領域に確実に焦点を形成させることがより重要となること、などの人の眼生理と眼用レンズの要件との関連の中で、使用者の作業目的や作業環境に合わせて選択的に焦点形成が可能な多焦点眼用レンズの仕様の一例となり得る。
【０２３６】
［実施例１３］（部分合成（その２））
前記実施例１２では、プロファイル（２）の第三番目のゾーンの途中から部分合成された例を示した。本例は部分合成の別の例として、プロファイル（１）とプロファイル（２）のゾーン径が一致する地点から部分合成する場合において、その一致地点を任意に定めた上で合成する場合の例を示す。
【０２３７】
すなわち、本実施例では、プロファイル（１）の付加屈折力、ゾーン間隔、そしてプロファイル（２）の付加屈折力は実施例１と同じとし、プロファイル（１）の第６番目のゾーン半径にてプロファイル（２）のゾーン半径が一致するように一般設定式である［数７］に基づきプロファイル（２）のゾーン間隔を定めた。なお、位相定数はプロファイル（１）の第１から６番目のゾーンまではｈ＝０．５、第７番目のゾーン以降はｈ＝０．４とし、プロファイル（２）の第２ゾーン以降もｈ＝０．５として実施例１から変更されている。なお、プロファイル（２）の第１番目のゾーンの位相定数は、この領域の位相がゼロであることを示すものとしてｈ＝０として表示した。
【０２３８】
具体的にはプロファイル（２）の第１ゾーン半径がプロファイル（１）の第６番目のゾーン半径と同じとし、かかるゾーン半径を［数７］のｒ1 ’に代入してプロファイル（２）の第２番目以降のゾーン間隔を定めた。プロファイル（１）、このようにして設定したプロファイル（２）およびこれらの合成プロファイルの詳細を［表１３］及び図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。
【０２３９】
【表１３】
2016021075.tif 000041
【０２４０】
本例では、合成プロファイルの第１〜６番目のゾーンまでがプロファイル（１）、第７番目以降がプロファイル（１）と（２）の部分合成のプロファイルとなっている。
【０２４１】
本例のプロファイルは、開口径が第６番目までの範囲（半径で約１．３ｍｍ）までは図１８（ｄ）に示すようにプロファイル（１）に基づき遠方（０Ｄ）と近方（４Ｄ）の二か所にピークを持つ二焦点レンズとして機能し、この開口径より大きくなると部分合成プロファイルからの寄与を含め約３Ｄの地点にもピークを生成する３焦点レンズとして機能するものとなる（図１８（ｅ））。したがって、本例の部分合成プロファイルも、例えば眼用レンズに適用するに際して、使用者の作業目的や作業環境に合わせて選択的に焦点形成が可能な眼用レンズの仕様となりうるのである。
【０２４２】
［実施例１４］（部分合成（その３）−非合成部が（フレネル＋等間隔）からなるもの）
プロファイル（１）として、前記実施例１のプロファイル（１）の第３〜５ゾーンを、この間の間隔を３等分して等間隔（間隔０．１４３ｍｍ）とした３つのゾーンに置き換えたものを用いた。
【０２４３】
プロファイル（１）の各ゾーンの位相定数は［表１４］に示す通りで、第１〜５番目のゾーンまではｈ＝０．５とし、それ以外はｈ＝０．４とした。一方、プロファイル（２）は、該第一ゾーン半径をプロファイル（１）の第５ゾーン径（半径１．１６８ｍｍ）と同じとして、かかるゾーン半径を一般設定式［数７］のｒ1 ’に代入し付加屈折力が３Ｄとなるようにゾーン間隔を定めた。また、プロファイル（２）の第一ゾーンの位相定数はｈ＝０、第２番目のゾーン以降はｈ＝０．４とし、第一番目のゾーンの位相はゼロであるものとした。各プロファイルと合成プロファイル（部分合成プロファイル）の詳細を表１４及び図１９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した。
【０２４４】
【表１４】
2016021075.tif 000042
【０２４５】
本例の実質的な合成領域は、プロファイル（１）の第６番目以降と、プロファイル（２）の第２番目以降となり、部分的に合成された事例となるものである。開口径が合成プロファイルの第１〜５番目に相当する範囲においては、プロファイル（１）の結像特性が示される（図１９（ｄ））。かかるプロファイル（１）のみの領域は、等間隔領域を含む由、中間領域にも小ピークが生成する強度分布を示す。開口径がこれ以上の大きさに広がると合成プロファイルからの寄与も加わった結像特性を示すものとなり、中間領域のピーク強度がより増強されたものとなる（図１９（ｅ））。
【０２４６】
このように本例ではプロファイル（１）のみの領域（第１〜５番目のゾーン）においてすでに中間領域にピークが生成することから、例えば眼用レンズへ適用した場合に、快晴時の屋外などの照度が高く瞳孔径が小さい環境下においても中間領域の視力の確保をより確実なものとし、かつオフィス内において瞳孔が少し広がった環境下においてたとえばパソコンモニター画面を見るなどの作業に対してより一層中間視力が確保され、かつ近方領域も十分に視認可能な眼用レンズとすることができるのである。
【０２４７】
因みに、上記のレンズ径方向において部分的な領域に合成プロファイルを設けた実施例１２、１３、１４では、レンズの周辺領域が部分合成された事例となっているが、異なるゾーンプロファイルの部分合成はかかる領域に限定されることはなく、レンズ中心付近の領域に限定して部分合成してもよい。さらにはレンズ径方向における任意の箇所に合成領域が一つ又は複数個所で存在してもよい。
【０２４８】
なお、実施例１２、１３、１４では、部分合成する際のプロファイル（２）のゾーン位置を任意位置から設定するために前記［数７］を用いている。一般設定式である［数７］は、前記実施例６，７，８においては出発プロファイルの第一ゾーン半径を任意に変量するために用いられているが、かかる部分合成においても利用可能で、部分合成する地点を第一ゾーン半径と見なしてゾーン間隔を設定すればよい。この際、部分合成する位置を相手方のプロファイルのゾーン半径と一致させた場合には、部分合成プロファイル内では双方のプロファイルのゾーン間で同期構造が形成される。一方、相手方プロファイルの、あるゾーンの途中の位置から部分合成した場合は非同期構造となる。かかる部分合成部における同期、非同期の構造の差異は前記実施例６、７、８などですでに示されているように、その結像特性には特段の差異はなく、本発明で示される多焦点特性が発現されるのである。
【０２４９】
また、プロファイル（１），（２）において部分合成される領域の内周端や外周端の地点で両プロファイルのゾーン半径を一致させるには、前述の［数１６］、［数１７］を利用してゾーンプロファイル（１）、（２）間において一致するゾーン径を特定して設定することができる。
【０２５０】
［実施例１５］（プロファイル（１）の付加屈折力の変量例）
ここまでの実施例ではプロファイル（１）の付加屈折力を４Ｄとした場合の例について示してきた。かかる付加屈折力は眼用レンズの中でも特に眼内レンズとして使用する際の現実的な付加屈折力に近いものである。本例はプロファイル（１）の付加屈折力を変量し、２Ｄとした場合の合成プロファイルの事例について説明する。なお、かかる付加屈折力は眼用レンズをコンタクトレンズとした場合の現実的な付加屈折力となるものである。プロファイル（１）の付加屈折力を変量しても本発明の効用、効果が異なるものではないことを以下に実施例から説明する。
【０２５１】
実施例１と同様にブレーズ形状の位相変調型の回折構造において、プロファイル（１）の付加屈折力Ｐ1 が２Ｄ、プロファイル（２）の付加屈折力Ｐ2 が、プロファイル（１）の付加屈折力の３／４となるようにＰ2 ＝２×（３／４）＝１．５Ｄで設定された二種類のプロファイルを合成した。なお、プロファイル（１）、（２）の位相定数はそれぞれｈ＝０．４５、ｈ＝０．３５で設定されている（図２０（ａ）、（ｂ））。かかるプロファイル（１）、（２）の位相関数を加算して得られた合成プロファイルの詳細を［表１５］及び図２０（ｃ）にそれぞれ示す。
【０２５２】
【表１５】
2016021075.tif 000043
【０２５３】
本例はプロファイル（１）の付加屈折力を２Ｄとして設定した他は実施例１と同じとされたものである（位相定数は［表１５］の通り変量されている）。したがって、合成プロファイルの構造は実施例１とほぼ同じで、同期するゾーンの数も実施例１と変わりない。
【０２５４】
また、本例の合成プロファイルの強度分布は図２０（ｄ）の通りとなり、遠方視用焦点としての０Ｄのピークと、近方視用焦点とされる２Ｄ位置のピーク、そして、中間視用焦点とされる１．５Ｄの位置のピークの３つのピークが形成されるものとなる。付加屈折力を変量したことによるピークの出現位置の相違はあるが、強度分布の形態に関しては実施例１と同様の特性を示すものとなる。
【０２５５】
本例は、自己の残存調節力がいくらかはあるものの老眼が進行した患者に対する多焦点コンタクトレンズとして有用なものとなり、近方視用とされた２Ｄ焦点によって読書が可能となり、また、中間視用とされた１．５Ｄ焦点によってパソコン作業などの比較的近い中間距離での見え方が確保されるのである。
【０２５６】
［実施例１６］（３つ以上のプロファイルの合成例（その１））
次に出発プロファイルが３つ以上の場合の合成プロファイルの結像特性について、本実施例１６に示す。本例は、出発プロファイルとしてプロファイル（１）、（２）、（３）の３つのプロファイルを準備し、それぞれの位相関数を合成して得られる合成プロファイルの事例を示すものである。
【０２５７】
プロファイル（１）のゾーン径を、付加屈折力がＰ1 ＝４Ｄとなるように［数１１］の標準設定式で設定した。プロファイル（２）は、付加屈折力がＰ2 ＝Ｐ1 ×（２／３）≒２．６６６Ｄとなるように［数１２］の標準設定式に基づきゾーン径を設定した。次にプロファイル（３）の付加屈折力がＰ3 ＝Ｐ1 ×（１／３）≒１．３３３Ｄとなるように［数２０］の標準設定式に基づき設定した。プロファイル（１）、（２）、（３）の位相定数はそれぞれ０．４、０．３、０．２５で設定した。かかる３つのプロファイルの位相関数を加算して合成プロファイルを得た。各プロファイル及び合成プロファイルの詳細を［表１６］及び図２１（ａ）〜（ｄ）に示す。
【０２５８】
【表１６】
2016021075.tif 000044
【０２５９】
プロファイル（２）の付加屈折力は、Ｐ1 に対して（２／３）倍となるように設定されたものである由、プロファイル（１）の第３、６、９、・・・番目のゾーン径と、プロファイル（２）の第２、４、６、・・・番目のゾーン径とが一致する。一方、プロファイル（３）の付加屈折力はＰ1 に対して（１／３）倍となるように設定されるためプロファイル（１）の第３、６、９、・・・番目のゾーン径と、プロファイル（３）の第１、２、３、・・・番目のゾーン径とが一致する。そしてプロファイル（２）と（３）の間ではプロファイル（２）の第２、４、６、・・・番目とプロファイル（３）の第１、２、３、・・・番目のゾーン径が一致することとなる。
【０２６０】
合成プロファイルにおいて３つのプロファイルのゾーン径が全て一致するゾーン位置は第４、８、１２、１６、・・・番目のゾーン位置となる。かかるゾーン位置は３つのプロファイルのゾーンが同期するため、これらゾーン位置の前後のゾーン（合成プロファイルのゾーン番号にて第４、５、８、９、１２、１３、１６、１７、・・・）でのブレーズの段差が最も大きくなり、３つのプロファイルのゾーン径が全て一致する領域を周期単位とする周期構造で繰り返し構造が現れる。
【０２６１】
かかる合成プロファイルの強度分布を図２１（ｅ）に示す。
【０２６２】
遠方視用に設定された０次回折光のピークに加えて、各出発プロファイルの付加屈折力に対応する地点にピークが生成することが分かる。また、本例の出発プロファイルで設定した位相定数の組み合わせでは各ピークの強度がほぼ等しくされることが分かる。
【０２６３】
なお、本実施例の如き３つのプロファイルから合成されたプロファイルでは、多焦点眼用レンズとし利用する際は中間領域にさらに一つ焦点が形成されるものとなり、中間領域の広い範囲での見え方がより一層確保されたものとなる。また、多焦点眼用レンズとしての利用の他に、かかる多焦点性を必要とする光学分野全般のレンズ素子として有用なものとなる。
【０２６４】
［実施例１７］（３つ以上のプロファイルの合成例（その２））
プロファイル（１）は実施例１６と同じとし、プロファイル（２）は、付加屈折力がＰ2 ＝Ｐ1 ×（３／４）＝３Ｄとなるように［数１２］の標準設定式に基づきゾーン径を設定した。次にプロファイル（３）の付加屈折力がＰ3 ＝Ｐ1 ×（１／２）＝２Ｄとなるように［数２０］の標準設定式に基づき設定した。プロファイル（１）、（２）、（３）の位相定数はそれぞれ０．３、０．３５、０．２５で設定した。かかる３つのプロファイルの位相関数を加算して合成プロファイルを得た。出発プロファイル及び合成プロファイルの詳細を［表１７］及び図２２（ａ）〜（ｄ）に示す。
【０２６５】
【表１７】
2016021075.tif 000045
【０２６６】
本例ではプロファイル（１）の第４、８、１２、・・・番目とプロファイル（２）の第３、６、９、・・・番目のゾーン径が一致する。プロファイル（１）と（３）の間においてはプロファイル（１）の第２、４、６、８、・・・番目とプロファイル（３）の第１、２、３、４、・・・番目のゾーン径が一致する。さらにはプロファイル（２）と（３）の間ではプロファイル（２）の第３、６、９、・・・番目とプロファイル（３）の第２、４、６、・・・番目のゾーン径が一致する。
【０２６７】
かかる関係に基づき合成されたプロファイルは図２２（ｄ）に示すように３つのプロファイルのゾーン径が全て一致する地点の前後のゾーン（第６、７番目と第１２、１３番目のゾーン、・・・以降も続く）のブレーズの段差が最も大きくなる。そしてプロファイル（１）と（３）のみが一致する箇所前後のゾーン（第３、４番目と第９、１０番目のゾーン、・・・以降も続く）のブレーズ段差が次に大きくなる。本合成プロファイルでも３つのプロファイルのゾーン径が全て一致する領域を周期単位とする繰り返し構造が現れる。
【０２６８】
本合成プロファイルの強度分布を図２２（ｅ）に示す。各プロファイルの設定付加屈折力に相当する地点にピークが生成することが分かる。かかる強度分布より、本実施例の多焦点レンズは、読書などの近方作業はもちろんのこと、ＴＶ鑑賞距離からパソコンモニター距離までの幅広い領域の視力が確保された多焦点眼用レンズとして有用なものとなる。また前実施例と同様に多焦点性を必要とする光学素子としての利用価値もある。
【０２６９】
本実施例にて、前述の「課題を解決するための手段」の欄における第十三の態様に示された３つ以上のプロファイルを合成する場合の同期構造の特性について以下説明する。プロファイル（２）及びプロファイル（３）の付加屈折力Ｐ2 ，Ｐ3 がプロファイル（１）の付加屈折力Ｐ1 を用いて前記［数８］、［数２１］で表されるとする。
【０２７０】
［数８］、「数２１」におけるａ、ｂ、ｄ、ｅがゼロ以上の整数である場合、（ｂ×ｅ）、（ａ×ｅ）、（ｂ×ｄ）の最大公約数をｚとすると、第一ゾーンプロファイルでは（ｂ×ｅ）／ｚ、第二ゾーンプロファイルでは（ａ×ｅ）／ｚ、第三ゾーンプロファイルでは（ｂ×ｄ）／ｚ個の連続したゾーン間隔が相互に同一となる同期構造を有するものとなる。つまり、本例では、ａ＝３、ｂ＝４、ｄ＝１、ｅ＝２であるから、（ｂ×ｅ）＝８、（ａ×ｅ）＝６、（ｂ×ｄ）＝４であり、それぞれの最大公約数である２で除した商は、４、３、２となり、かかるゾーン個数分の間隔がいずれのプロファイル間でも同一となる。かかる同期構造は図２２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）から明らかである。ちなみに、前記実施例１６においてはかかる関係式からプロファイル（１）、（２）、（３）に対して３、２、１の個数分のゾーン間隔で同期したものとなっている。このように［数８］、［数２１］の関係式にてそれぞれのゾーンの付加屈折力を定めることによって３つ以上のプロファイルに亘って同期構造を形成することができるのである。
【０２７１】
［実施例１８］（３つ以上のプロファイルの合成例（その３））
前記実施例１７においてプロファイル（３）の付加屈折力をＰ3 ＝Ｐ1 ×（１／４）＝１Ｄとして標準設定式［数２０］に基づき新たにゾーン間隔を設定した以外は実施例１７と同じ仕様とした。なお、プロファイル（１）、（２）、（３）の位相定数は０．４、０．２、０．２とした。各プロファイル及び合成プロファイルの詳細を［表１８］及び図２３（ａ）〜（ｄ）に示す。
【０２７２】
【表１８】
2016021075.tif 000046
【０２７３】
本例も前記実施例群（実施例１６、１７）と同じで図２３（ｄ）に示す同期構造を有するものとなる。合成プロファイルの強度分布を図２３（ｅ）に示す。各プロファイルの設定付加屈折力に相当する地点にピークが生成することが分かる。
【０２７４】
［実施例１９］（３つ以上のプロファイルの合成例（その４））
プロファイル（１）は前記実施例群（実施例１６〜１８）と同じとし、プロファイル（２）の付加屈折力をＰ2 ＝Ｐ1 ×（４／５）＝３．２Ｄ、プロファイル（３）の付加屈折力がＰ3 ＝Ｐ1 ×（２／５）＝１．６Ｄとなるように標準設定式［数１２］及び［数２０］に基づきそれぞれのゾーン間隔を定めた。なお、プロファイル（１）、（２）、（３）の位相定数はそれぞれ０．４、０．２５、０．３とした。各プロファイルと合成プロファイルの詳細を［表１９］及び図２４（ａ）〜（ｄ）に示す。また、強度分布を図２４（ｅ）に示す。
【０２７５】
【表１９】
2016021075.tif 000047
【０２７６】
本実施例の合成プロファイルにおいてもそれぞれのプロファイルの設定付加屈折力に相当する地点にピークが生成することが分かる。また、本例で設定した位相定数においては近方、および二つの中間領域のピーク強度はほぼ等しくなる。かかる強度分布を有することにより、例えば眼用レンズでは近方から幅広い中間領域での見え方のバランスがとれたものとなる。
【０２７７】
［実施例２０］（３つ以上のプロファイルの合成例（その５）有理数の分母が異なる場合）
プロファイル（１）は前記実施例群（実施例１６〜１９）と同じとし、プロファイル（２）の付加屈折力をＰ2 ＝Ｐ1 ×（３／４）＝３Ｄ、プロファイル（３）の付加屈折力がＰ3 ＝Ｐ1 ×（１／３）≒１．３３３Ｄとなるように標準設定式［数１２］及び［数２０］に基づきゾーン径を定めた。なお、プロファイル（１）、（２）、（３）の位相定数はそれぞれ０．３、０．４、０．３とした。各プロファイルと合成プロファイルの詳細を［表２０］及び図２５（ａ）〜（ｄ）に示す。また、強度分布を図２５（ｅ）に示す。
【０２７８】
【表２０】
2016021075.tif 000048
【０２７９】
本例はプロファイル（２）、（３）の付加屈折力の設定において有理数で表示する際の分母の数を異ならせた事例である。プロファイル（２）では（３／４）、プロファイル（３）では（１／３）とされている。本例のように有理数の分母が異なる場合においても各プロファイルの付加屈折力を定めるための数式を用いて同期構造の詳細を知ることができる。
【０２８０】
すなわち、本例では［数８］、［数２１］においてａ＝３、ｂ＝４、ｄ＝１、ｅ＝３となり、前記実施例１７にて説明された同期構造の関係式より、プロファイル（１）、（２）、（３）のそれぞれに対して（ｂ×ｅ）／ｚ＝１２、（ａ×ｅ）／ｚ＝９、（ｂ×ｄ）／ｚ＝４とされ、これら数値で連続したゾーン間隔が同一となる同期構造となる。かかる同期構造は図２５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）から明らかである。このように分母が異なるプロファイルの合成においても各プロファイルの設定付加屈折力に相当する地点にピークが生成するのである（図２５（ｅ））。
【０２８１】
［実施例２１］（３つ以上のプロファイルの合成例（その６）４つのプロファイルの合成事例１）
次にプロファイルを４つとし、これの合成事例について説明する。プロファイル（１）は前記実施例群（実施例１６〜２０）と同じとした。プロファイル（２）は、付加屈折力がＰ2 ＝Ｐ1 ×（３／４）＝３Ｄ、プロファイル（３）は付加屈折力がＰ3 ＝Ｐ1 ×（２／４）＝２Ｄとなるように標準設定式［数１２］、［数２０］を用いて設定した。そして、プロファイル（４）は付加屈折力がＰ4 ＝Ｐ1 ×（１／４）＝１Ｄとなるように標準設定式［数２０］で代用しＰ3 ＝Ｐ4 としてゾーン径を設定した。なお、以降の実施例において４つ以上のプロファイルを合成する際の第四、五、・・・プロファイルのゾーン間隔の設定は、第三ゾーンプロファイルに対する設定式である標準設定式［数２０］、あるいは一般設定式［数１８］で代用することとした。プロファイル（１）、（２）、（３）、（４）の位相定数はそれぞれ０．３、０．３、０．１５、０．１５で設定した。かかる４つのプロファイルの位相関数を合成して合成プロファイルを得た。プロファイル（１）〜（４）及び合成プロファイルの詳細を［表２１］及び図２６（ａ）〜（ｅ）に示す。
【０２８２】
【表２１】
2016021075.tif 000049
【０２８３】
出発プロファイルを４つに増やした場合においても各プロファイルのゾーン径が全て一致する地点前後のゾーンでのブレーズ段差が最も大きくなる（合成プロファイルの第６、７、１２、１３、１８、１９、・・・）。また、４つのプロファイルのゾーン径が全て一致する領域を周期単位とする繰り返し構造が現れる。かかる合成プロファイルの強度分布を図２６（ｆ）に示した。各プロファイルの設定付加屈折力に相当する地点にピークが生成することが分かる。また本例の位相定数の組み合わせでは３つの中間領域のピーク強度はほぼ等しくなる。かかる強度分布を与えるプロファイルはさらに焦点が分割されることから広範な領域での見え方が確保できる眼用レンズとして有用なものとなる。
【０２８４】
また、本実施例のように、互いに重ね合わされて合成プロファイルを構成するゾーンプロファイルの数を前記実施例よりも更に増やすことにより、それにあわせて焦点数がさらに増えることから、眼用レンズのほかに他の光学分野における各種光学素子としての利用価値も高くなる。
【０２８５】
［実施例２２］（３つ以上のプロファイルの合成例（その７）４つのプロファイルの合成事例２）
プロファイル（１）は前記実施例群（実施例１６〜２１）と同じとした。プロファイル（２）は、付加屈折力がＰ2 ＝Ｐ1 ×（４／５）＝３．２Ｄ、プロファイル（３）は付加屈折力がＰ3 ＝Ｐ1 ×（２／５）＝１．６Ｄ、そして、プロファイル（４）は付加屈折力がＰ4 ＝Ｐ1 ×（１／５）＝０．８Ｄとなるように標準設定式［数１２］、［数２０］を用いてそれぞれのプロファイルのゾーン間隔を設定した。プロファイル（１）、（２）、（３）、（４）の位相定数はそれぞれ０．４、０．２、０．２、０．２で設定した。
【０２８６】
かかる４つのプロファイルの位相関数を加算して合成プロファイルを得た。プロファイル（１）〜（４）及び合成プロファイルの詳細を［表２２］及び図２７（ａ）〜（ｅ）に示す。
【０２８７】
【表２２】
2016021075.tif 000050
【０２８８】
本例は各プロファイルの有理数の分母を５とした場合の事例であり、４つのプロファイルのゾーン径が全て一致する領域を周期単位とする繰り返し構造が現れる。かかる合成プロファイルの強度分布（図２７（ｆ））は、各プロファイルの設定付加屈折力に相当する地点にピークが生成するものとなる。本例は実施例２１と同様に４つのゾーンプロファイルを合成したものであるが、各ゾーンプロファイルの付加屈折力が変量して設定されており、実施例２１と異なる位置に各焦点ピークが生成することが分かる。このように各ピーク位置の設定は出発プロファイルが増えても任意に行えるのである。
【０２８９】
［実施例２３］（３つ以上のプロファイルの合成例（その８）５つのプロファイルの合成事例）
本例は５つのプロファイルを合成した場合の例である。プロファイル（１）は前記実施例群（実施例１６〜２２）と同じとした。プロファイル（２）は、付加屈折力がＰ2 ＝Ｐ1 ×（４／５）＝３．２Ｄ、プロファイル（３）は付加屈折力がＰ3 ＝Ｐ1 ×（３／５）＝２．４Ｄ、プロファイル（４）は付加屈折力がＰ4 ＝Ｐ1 ×（２／５）＝１．６Ｄ、そしてプロファイル（５）は付加屈折力がＰ5 ＝Ｐ1 ×（１／５）＝０．８Ｄとなるように標準設定式、［数１２］、［数２０］を用いてそれぞれのプロファイルのゾーン径を設定した。プロファイル（１）、（２）、（３）、（４）、（５）の位相定数はそれぞれ０．４、０．２５、０．２５、０．１、０．１で設定した。
【０２９０】
かかる５つのプロファイルの位相関数を合成して合成プロファイルを得た。プロファイル（１）〜（５）及び合成プロファイルの詳細を表２３及び図２８（ａ）〜（ｆ）に示す。
【０２９１】
【表２３】
2016021075.tif 000051
【０２９２】
出発プロファイルが５つに増えても各プロファイルのゾーン径が全て一致する地点のブレーズ段差が最も大きくなる（合成プロファイルの第１０、１１、２０、２１、・・・）。また５つのプロファイルのゾーン径が全て一致する領域を周期単位とする繰り返し構造が現れる。かかる合成プロファイルの強度分布を図２８（ｇ）に示す。
【０２９３】
本実施例の強度分布図より、各プロファイルの設定付加屈折力に相当する地点にピークが生成することが分かる。したがって、かかる合成プロファイルを有するものは、複数の焦点位置を備えており、前記実施例２２などと同様に、要求される複数の焦点を効率的に且つ精度良く設定することが可能とされ、眼用レンズのみならず他の光学素子としての利用も考えられる。
【０２９４】
次に本発明の回折多焦点レンズの光軸上の強度分布の調整方法及び各焦点ピークの強度比が変量された多焦点レンズの仕様について説明する。すなわち、本発明の回折多焦点レンズのピーク強度比を変量する方法として、各出発プロファイルの位相定数を変量する方法について以下の実施例に基づき説明する。
【０２９５】
［実施例２４］（出発プロファイルの位相定数を変量して強度分布を制御する方法の事例）
実施例６の合成プロファイルの近方領域のピーク（４Ｄ）と中間領域のピーク（３Ｄ）の強度比を変量するために出発プロファイルであるプロファイル（１）と（２）の位相定数を変量して合成プロファイルを得た。位相定数を［表２４］に示す通りに変量した場合の強度分布を図２９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）にそれぞれ示す。なお、図２９（ａ）は実施例６のもので図１１（ｄ）と同じものである。実施例６は中間領域のピーク強度が低めに設定されたものとなっている。
【０２９６】
実施例６のプロファイル（１）、（２）の位相定数をそれぞれ０．３、０．４と変量した場合の合成プロファイルの強度分布が図２９（ｂ）である。この場合は中間領域のピーク強度が近方領域のピーク強度より大きくなる。このプロファイル構成のものはパソコン作業に従事することが多い使用者向けの眼用レンズの一仕様となる。
【０２９７】
位相定数を０．３５、０．３５と変量した場合の強度分布が図２９（ｃ）である。近方と中間のピーク強度がおおよそ等しくなる。この場合は近方作業と中間作業に対する見え方がほぼ同じとなるようなレンズ仕様の一つとなる。
【０２９８】
さらに位相定数を０．４５、０．４と変量した場合は、遠方、中間、近方のピーク強度がほぼ等しくなる。この場合は遠方、近方、中間領域でのそれぞれの見え方がほぼ均等となるようにバランスを取ったレンズ仕様となる。このように出発プロファイルの位相定数を変量することによっても各ピークの強度を任意に変量することが可能となる。
【０２９９】
【表２４】
2016021075.tif 000052
【０３００】
さらに、位相定数は出発プロファイルのゾーン全域で一定としてもよいし、部分的に異なっていてもよい。たとえば開口径が小さい領域で中間領域のピーク強度を低くし、開口径が大きくなる領域においては中間領域のピーク強度が高くなるように出発プロファイルの位相定数を、領域を違えて変量してもよい。かかる領域を違えて出発プロファイルの位相定数を変量した場合の強度分布の制御方法とこれより得られるレンズ仕様を実施例２５に基づき説明する。
【０３０１】
［実施例２５］（出発プロファイルの位相定数を領域を違えて変量する場合の事例）
実施例６における合成プロファイルの第１から７番目までのゾーンを構成するプロファイル（１）、（２）の位相定数をそれぞれ０．４５、０．１５とし、第８から１９番目までのゾーンを構成するプロファイル（１）、（２）の位相定数をそれぞれ０．４、０．５とした合成プロファイルを得た。
【０３０２】
合成プロファイルの詳細を［表２５］及び図３０（ａ）に示した。図中、開口径Ａと表記された領域が、プロファイル（１）、（２）の位相定数が０．４５、０．１５とされた領域で、開口径Ｂはプロファイル（１）、（２）の位相定数が０．４、０．５とされた領域も含んだ全域を示す。かかるプロファイルの第１から７番目まで、及び第１９番目までのゾーンに対する強度分布を図３０（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ示す。
【０３０３】
開口径Ａ領域では中間領域のピーク強度が低く設定された強度分布となる。かかる領域は快晴時の屋外のような照度の高い環境下の瞳孔径に対応するものであり、かかる環境下では中間領域のピーク強度はさほど高くなくてもよい場合があり、かかる要求に応じた設定仕様となっている。
【０３０４】
開口径Ｂの領域においては中間焦点のピークが明確に形成される。つまり照度が低下し瞳孔が広がった際には明確に中間視力が確保されるようなレンズ仕様となる。このように出発プロファイルの位相定数を部分的に変量することによっても環境に対応して適切な強度分布を与えるための眼用レンズ仕様とすることができるのである。
【０３０５】
【表２５】
2016021075.tif 000053
【０３０６】
上記実施例２４、２５から分かるように出発プロファイルの位相定数を変量することによって各領域のピーク強度を任意に変量することができる。なお、出発プロファイルの位相定数の値は目的とする強度分布を得るに際して特に範囲を定めるものではなく、他の出発プロファイルの位相定数との組み合わせなどを勘案して適宜好適な組み合わせとなるものを選択し設定すればよい。加えて、出発プロファイルの位相変量の他の方法として［数２２］における位相ずれ量を変量してもよい。
【０３０７】
以上、本発明の実施形態について幾つかの代表的な実施例を示しつつ詳述してきたが、本発明は、これらの具体的な記載内容によって限定して解釈されるものでなく、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えうるものであり、また、そのような態様が本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものである。
【０３０８】
例えば、位相調節が施されて設定されたゾーンプロファイルを実現する回折構造は、目的とする光学レンズの前面と後面の何れに設定することもできる。また、レンズの内部に設置することも可能であり、例えば特開２００１−４２１１２号公報等に記載のように、屈折率が異なる二つの材質からなる積層面に、本発明にかかる回折構造を形成することも可能である。
【０３０９】
また、本発明の適用可能なレンズに関しても、眼用レンズに限定されることなく、純粋な光学装置のほか電気的装置や機械的装置等における多焦点の光学レンズ等にも適用可能である。本発明が適用される眼用レンズとしても、コンタクトレンズ、眼鏡、眼内レンズなどが、何れも具体的な対象となり得るほか、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も対象となり得る。また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。
【図１】
2016021075.tif 000066
【図２】
2016021075.tif 000067
【図３】
2016021075.tif 000068
【図４】
2016021075.tif 000069
【図５】
2016021075.tif 000070
【図６】
2016021075.tif 000071
【図７】
2016021075.tif 000072
【図８】
2016021075.tif 000073
【図９】
2016021075.tif 000074
【図１０】
2016021075.tif 000075
【図１１】
2016021075.tif 000076
【図１２】
2016021075.tif 000077
【図１３】
2016021075.tif 000078
【図１４】
2016021075.tif 000079
【図１５】
2016021075.tif 000080
【図１６】
2016021075.tif 000081
【図１７】
2016021075.tif 000082
【図１８】
2016021075.tif 000083
【図１９】
2016021075.tif 000084
【図２０】
2016021075.tif 000085
【図２１】
2016021075.tif 000086
【図２２】
2016021075.tif 000087
【図２３】
2016021075.tif 000088
【図２４】
2016021075.tif 000089
【図２５】
2016021075.tif 000090
【図２６】
2016021075.tif 000091
【図２７】
2016021075.tif 000092
【図２８】
2016021075.tif 000093
【図２９】
2016021075.tif 000094
【図３０】
2016021075.tif 000095
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月25日(2015.11.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心円状の複数のゾーンからなる回折構造を有する回折多焦点レンズであって、
該回折構造の少なくとも一部において少なくとも２つのゾーンプロファイルを同一領域上に重ね合わせた重ね合わせ領域が設けられており、
該重ね合わせ領域において、該第一のゾーンプロファイルの少なくとも一部が［数１］で表されるゾーン間隔を有していると共に、該第二のゾーンプロファイルの少なくとも一部が［数２］で表されるゾーン間隔を有しており、且つ該第一のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ１と該第二のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ２が［数３］の関係式で定められ、ａ、ｂは互いに異なるゼロ以上の整数であると共に、ａ、ｂを相互の最大公約数で除した際の商が何れも１以外の整数となり、且つａ／ｂの値が自然数Ｘまたは１／Ｘで表され得ない値であることを特徴とする回折多焦点レンズ。
【数１】
2016021075.tif 000096
【数２】
2016021075.tif 000097
【数３】
2016021075.tif 000098
【請求項２】
前記［数３］におけるａ、ｂが、ａ／ｂ＞１／２に設定されている請求項１に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項３】
前記［数３］におけるａ、ｂに関し、前記第一のゾーンプロファイルの連続するｂ個分のゾーン間隔と、前記第二のゾーンプロファイルの連続するａ個分のゾーン間隔が、同一領域内で互いに同じになる同期構造が、前記回折構造の前記重ね合わせ領域における少なくとも一部に設定されている請求項１又は２に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項４】
前記第一のゾーンプロファイルの第一番目のゾーン半径ｒ１と、前記第二のゾーンプロファイルの第一番目のゾーン半径ｒ１’が、それぞれ［数４］、［数５］で表される請求項１〜３の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【数４】
2016021075.tif 000099
【数５】
2016021075.tif 000100
【請求項５】
前記重ね合わせ領域において、前記第一のゾーンプロファイルと前記第二のゾーンプロファイルの少なくとも一方に、２つ以上のゾーンが等間隔とされた等間隔ゾーンが設けられている請求項１〜４の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項６】
前記等間隔ゾーンが、前記第一のゾーンプロファイルにおいて前記［数１］で表されるゾーン間隔とされた領域と前記第二のゾーンプロファイルにおいて前記［数２］で表されるゾーン間隔とされた領域との少なくとも何れかに対してレンズ径方向で隣接して設けられている請求項５に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項７】
互いに異なるゾーン間隔が設定された複数種類の前記等間隔ゾーンが設けられている請求項５又は６に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項８】
前記第一のゾーンプロファイルと前記第二のゾーンプロファイルに加えて、更に第三のゾーンプロファイルが設定されて、それら第一，第二及び第三のゾーンプロファイルが同一領域上に重ね合わされた回折構造とされている請求項１〜７の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項９】
前記第三のゾーンプロファイルの少なくとも一部が［数６］で与えられるゾーン間隔を有し、且つ、該第三のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ３が前記第一及び第二のゾーンプロファイルが与える何れの付加屈折力とも異なる請求項８に記載の回折多焦点レンズ。
【数６】
2016021075.tif 000101
【請求項１０】
前記第三のゾーンプロファイルの第一番目のゾーン半径ｒ１”が［数７］で表される請求項９に記載の回折多焦点レンズ。
【数７】
2016021075.tif 000102
【請求項１１】
ｃ１，ｃ２，ｃ３を何れも互いに異なる自然数として、前記第三のゾーンプロファイルにおける連続したｃ３個分のゾーン間隔が、前記第一のゾーンプロファイルの連続したｃ１個分のゾーン間隔と前記第二のゾーンプロファイルの連続したｃ２個分のゾーン間隔との何れかと同一となる同期構造を、前記回折構造の少なくとも一部に有している請求項８〜１０の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項１２】
前記第三のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ３が［数８］で定められ、且つ該［数８］中のｄ、ｅと前記［数３］中のａ、ｂを用いて表される（ｂ×ｅ）、（ａ×ｅ）、（ｂ×ｄ）の３つの整数の最大公約数をｚとして、
前記第一のゾーンプロファイルの（ｂ×ｅ）／ｚ個の連続したゾーン間隔と、前記第二のゾーンプロファイルの（ａ×ｅ）／ｚ個の連続したゾーン間隔と、前記第三のゾーンプロファイルの（ｂ×ｄ）／ｚ個の連続したゾーン間隔とが相互に同じとなる同期構造を、前記回折構造の少なくとも一部に有する請求項８〜１１の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【数８】
2016021075.tif 000103
【請求項１３】
前記第一のゾーンプロファイルと前記第二のゾーンプロファイルと前記第三のゾーンプロファイルに加えて、更に第四のゾーンプロファイルが設定されて、それら第一，第二，第三及び第四のゾーンプロファイルが同一領域上に重ね合わされた回折構造とされている請求項８〜１２の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項１４】
前記第一のゾーンプロファイルと前記第二のゾーンプロファイルと前記第三のゾーンプロファイルと前記第四のゾーンプロファイルに加えて、更に第五のゾーンプロファイルが設定されて、それら第一，第二，第三，第四及び第五のゾーンプロファイルが同一領域上に重ね合わされた回折構造とされている請求項１３に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項１５】
前記回折構造が、光の位相を変調させうるための位相関数で特徴づけられた回折構造をもって形成されている請求項１〜１４の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項１６】
前記位相関数がブレーズ形状の関数からなる請求項１５に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項１７】
前記ブレーズ形状の位相関数φ（ｒ）が、［数９］で表される請求項１６に記載の回折多焦点レンズ。
【数９】
2016021075.tif 000104
【請求項１８】
前記回折構造が、位相に相当する光路長を反映したレリーフ構造によって構成されている請求項１〜１７の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項１９】
前記回折多焦点レンズが眼用レンズである請求項１〜１８の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項２０】
少なくとも３つの焦点を生成可能である請求項１〜１９の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項２１】
前記３つの焦点のうち一つは遠方視用とされると共に、他の一つの焦点が近方視用焦点とされており、更に他の一つの焦点が中間視用焦点とされている眼用レンズである請求項２０に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項２２】
遠方視用焦点が前記回折構造の０次回折光によって与えられ、近方視用焦点及び中間視用焦点が前記第一のゾーンプロファイル及び前記第二のゾーンプロファイルによる＋１次回折光で与えられる請求項２１に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項２３】
前記第一のゾーンプロファイルと前記第二のゾーンプロファイルの重ね合わせ領域によって与えられる少なくとも３つの焦点が、予め定められた設定直径以上のレンズ開口径において生成する請求項２０〜２２の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項２４】
前記第一のゾーンプロファイルにおける第ｎ番目（ｎは自然数）のゾーン外径半径の位置を境界半径位置として、該境界半径位置の内周側と外周側の何れか一方の側には該第一のゾーンプロファイルの回折構造が設けられているが前記第二のゾーンプロファイルの回折構造は設けられておらず、且つ、該境界半径位置の内周側と外周側の他方の側には第一のゾーンプロファイルと第二のゾーンプロファイルが重ね合わされた回折構造で設けられている請求項１〜２３の何れか一項に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項２５】
前記境界半径位置より内側には前記第一のゾーンプロファイルの回折構造が設けられているが前記第二のゾーンプロファイルの回折構造が設けられておらず、且つ、該境界半径位置よりも外周側には該第一のゾーンプロファイルと該第二のゾーンプロファイルが重ね合わされた回折構造が設けられている請求項２４に記載の回折多焦点レンズ。
【請求項２６】
同心円状の複数のゾーンからなる回折構造を有する回折多焦点レンズを製造するに際して、
［数１０］で表されるゾーン間隔を少なくとも一部に有する第一のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ１と、［数１１］で表されるゾーン間隔を少なくとも一部に有する第二のゾーンプロファイルの与える付加屈折力Ｐ２とが、［数１２］の関係式において、ａ、ｂが互いに異なるゼロ以上の整数とすると共に、ａ、ｂを相互の最大公約数で除した際の商が何れも１以外の整数となるように設定し、且つａ／ｂの値が自然数Ｘまたは１／Ｘで表され得ない値となるように定められてなる、該第一のゾーンプロファイルと該第二のゾーンプロファイルとを、同一領域上に重ね合わせて設定した重ね合わせ領域を、前記回折構造の少なくとも一部に形成することを特徴とする回折多焦点レンズの製造方法。
【数１０】
2016021075.tif 000105
【数１１】
2016021075.tif 000106
【数１２】
2016021075.tif 000107
【請求項２７】
前記［数１２］におけるａ、ｂを、ａ／ｂ＞１／２なる関係を満足する値に設定する請求項２６に記載の回折多焦点レンズの製造方法。
【請求項２８】
互いに重ね合わされる前記複数のゾーンプロファイルの少なくとも一つにおいて位相定数と位相ずれ量の少なくとも一方を調節することにより、光軸方向の強度分布を調節設定する請求項２６又は２７に記載の回折多焦点レンズの製造方法。
【請求項２９】
前記ゾーンプロファイルにおける位相定数と位相ずれ量の少なくとも一方を、該ゾーンプロファイルのレンズ径方向における領域間で互いに異ならせて調節する請求項２８に記載の回折多焦点レンズの製造方法。
【請求項３０】
（削除）
【請求項３１】
（削除）
【国際調査報告】
2016021075.tif 000108
2016021075.tif 000109
2016021075.tif 000110
2016021075.tif 000111