JP2014228660A - 回折型多焦点眼用レンズおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の焦点を形成することができる回折型多焦点眼用レンズにおいて、ハロやブラードビジョンを低減することを目的としてその機構の解明を行い、その結果得られた知見に基づいて、像面上のサイドバンド域における光振幅強度のピークを低減して見え方の質を向上することのできる新規な構造の回折型多焦点眼用レンズおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】回折型多焦点眼用レンズにおいて、一つの焦点における像面上でハロやブラードビジョンの主たる原因と考えられるサイドバンドを相殺的に減少せしめる振幅分布を与えるキャンセル用領域としてのゾーンを形成した。
【選択図】図１６

Description

ブラードビジョンやハロは、多焦点眼用レンズの像面において他の焦点を形成する光が紛れ込むことによって生成するサイドバンドが原因であると考えられる。本発明は、これらサイドバンドを低減する回折構造とすることで、ブラードビジョンやハロの問題を解決することができるであろうとの知見に基づいて完成されたものである。即ち、本発明は、サイドバンド低減を可能とする新規な構造の回折型多焦点眼用レンズ及びその製造方法に関する。

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。

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せることの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。

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。

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狭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。

また、回折構造の他の態様として、フレネル間隔に基づかない回折構造のものも存在する。たとえば、後述の実施例に示すように、回折ゾーンの間隔が等間隔のゾーンを含むものも、グレーティング（ｇｒａｔｉｎｇ）として回折作用による光干渉が知られているように、回折レンズとして有効であることを本発明者は確認している。このようなフレネル間隔に基づかない態様の回折構造を利用するものも多焦点を形成しうるので、回折型多焦点レンズとして有用である。

そして、近年では、前記した白内障手術後に挿入する眼内レンズとして回折型の多焦点眼内レンズが実用化され、眼鏡なしで遠方も近方も見ることが可能な眼内レンズとしての有効性が認められている。

ところが、このような回折型多焦点レンズでは、特に眼内レンズとしての適用例が増えるに伴って、未だ解決すべき問題点の存在が明らかとなってきている。

問題点の一つが、夜間の遠方の光源を目視した場合に光源の周りに帯状、あるいはリング状の光の暈が生成しやすいという問題点である。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。

別の問題点としては、回折型多焦点眼内レンズが埋殖された患者においては物を見る時、靄がかかったような、あるいは霧の中で物を見ているような愁訴があると言われていることが挙げられる。この症状は、なんとなくぼんやりと物が見えることからブラードビジョン（ｂｌｕｒｒｅｄ ｖｉｓｉｏｎ）などと称されている。見え方の程度によってはワクシービジョン（ｗａｘｙ ｖｉｓｉｏｎ）、あるいはワセリンビジョン（ｖａｓｅｌｉｎｅ ｖｉｓｉｏｎ）という呼び方で言い表わされることもあり、油脂が薄く付着したガラス越しに物を見ているように見えることもあると言われている。

これらハロやブラードビジョンは多焦点レンズ、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として認識されており、その成因に関して以下のように説明される。

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１（ａ））。その際、焦点位置での像面の強度分布は、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１（ｂ）（ｃ））。なお、図１（ｃ）は図１（ｂ）の拡大図である。かかるシンプルな強度分布を反映して理想的な単焦点レンズではハロのない像を与える（図１（ｄ））。

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２（ａ））。一見すると遠方焦点の像面では図２（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２（ｃ）のように主ピークの周りに小ピーク群（以降、サイドバンドと称することとする）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２（ｄ））。

ブラードビジョンに関しては、一般的な回折型多焦点レンズにおいてこの問題を把握することのできる資料を、図３に示す。図３（ａ）は、Ｃｏｈｅｎによる米国特許第５１４４４８３号明細書（特許文献１）に示された技術内容に基づき設計された一般的な回折型多焦点眼用レンズを光学ベンチ上に設置し、該レンズを通して撮影された解像度チャートを示すものである。これは、０次回折光を遠方視用、＋１次回折光を近方視用の焦点形成用として設計された回折型多焦点眼用レンズの遠方視用焦点位置における測定結果である。図３（ｂ）に示す単焦点レンズの場合と比較すると、明るいハイライトの部分の輝度が幾分低下し、灰色がかったように見える。また、視標のない背景のシャドー部には光の滲みが発生しており、全体的にコントラストが低下していることが分かる。現在実用化されている回折型多焦点眼内レンズの中には前記Ｃｏｈｅｎの基本仕様から発展させたアポダイゼーションといわれる回折構造を設けたものが知られている。Ｗ. Ａｎｄｒｅｗ Ｍａｘｗｅｌｌらはかかるタイプのレンズを含む多焦点眼内レンズのベンチテストでの解像度チャートの撮影結果を示している（“Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｐｒｅｓｂｙｏｐｉａ−ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ ｌｅｎｓｅｓ ｉｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｂｅｎｃｈ ｔｅｓｔｓ”，ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＡＴＡＲＡＣＴ ＆ ＲＥＦＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＥＲＹ，第３５巻（２００９），頁１６６―１７１（非特許文献１））。その結果も図３（ａ）と同様にハイライト部の輝度の低下、及び背景シャドー部への光の滲みが認められている。

このように一般的な回折型多焦点眼用レンズでは、コントラスト差のある環境下で物を見た場合に、全体的にコントラストが低下し、光の滲みが生じて結果として霞がかかったような見え方、即ちブラードビジョンの問題を引き起こすことを、図３からも理解することができる。特に人の生理的な不満はハイライト部の輝度の低下よりもシャドー部への光の滲みによってもたらされるものであることに注意する必要がある。よってブラードビジョンの問題解決に際しては、かかる光の滲みの発生機序を把握する必要がある。かかる光の滲みも、前記した遠方視用焦点位置におけるサイドバンドが原因で起こる現象である。ハロの現象は点光源を目視した時に認められるのに対してブラードビジョンは主に広がりのある光源を目視した時に認められる現象である。広がりのある光源、すなわち点光源が無数に集まった光源においては、これら点光源に対応した像面の共役焦点位置に亘って前記遠方視用焦点位置における像面強度分布を積算したものが広がりのある光源を見た時の像面に投射される像となる。そして、かかる像面の強度分布において明暗の境界における分布状態が光の滲みの程度を示すものと考えられる。たとえサイドバンドの強度が小さくても、広がりのある光源ではこれらピークが積算されることになるので強度は増幅されること、また、前記したように明暗のコントラスト差のある環境下においては、僅かな光の滲みでも知覚されやすくなることから微弱なサイドバンドでも無視しえない状況が発生しうるのである。

上述の説明から、多焦点眼用レンズではサイドバンドの存在が見え方の質に大きな影響を与えることが分かる。なお、かかるブラードビジョンの問題点は眼内レンズ特有のものではなく、コンタクトレンズ、あるいは角膜内挿入インレイ、などに応用される多焦点眼用レンズに等しく発生しうるものである。よって、この課題の解決がかかる分野において強く求められているのである。

ところで、かかる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４（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４（ａ）における各輪帯Ａ，Ｂ，Ｃを通過する光は図４（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４（ｃ））。この振幅の共役絶対値が光の強度となり（図４（ｄ））、前記したサイドバンドが生成するのである。

したがって、サイドバンドの強度を低減させるにはその元となる振幅分布の振幅の大きさまたは像面上での広がりを制御することが必要となり、振幅分布を抑制することがすなわちハロやブラードビジョンを低減することになるのである。なお、上述のハロおよびブラードビジョンに関する現象の解析や原理の説明等は、本発明者が多数の実験と検討によって達し得たものであり、公知技術として記載したものではない。

米国特許第５１４４４８３号明細書

ジャーナル・オブ・カタラクト・アンド・リフラクティブ・サージェリー（ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＡＴＡＲＡＣＴ ＆ ＲＥＦＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＥＲＹ），第３５巻（２００９年），１６６―１７１頁，ダブリュ・アンドリュー・マクスウェル（Ｗ．Ａｎｄｒｅｗ Ｍａｘｗｅｌｌ）著，パフォーマンス・オブ・プレズビオーピアコレクティング・イントラオキュラー・レンズ・イン・ディスタンス・オプティカル・ベンチ・テスト（Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｐｒｅｓｂｙｏｐｉａ−ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ ｌｅｎｓｅｓ ｉｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｂｅｎｃｈ ｔｅｓｔｓ）

本発明は、上述の如き多焦点眼用レンズにおいて大きな問題であるハロ及びブラードビジョンの改善を目的とするものであり、これら現象の発生機構の解明を為し得たことに基づいて、その結果得られた知見をもとに新規な解決策を見出したものである。そして、このようにして得られた新規な技術思想に基づいて、ハロ及びブラードビジョンが改善された回折型多焦点眼用レンズを実現すべく、本発明は、回折型多焦点眼用レンズの新規な製造方法と、新規な構造の回折型多焦点眼用レンズとを、それぞれ提供することを解決課題とする。

［語句の定義］
以下、本発明の説明に先立ち、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。

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１で表わされる。

位相は、数１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。

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。

位相関数は、数１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５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）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。

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。

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。

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。

０次焦点像面は、０次回折光の焦点位置における像面のことをいう。

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と呼ぶ。

ブレーズは、位相関数の一形態で、主に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、後述する図６（ａ）に示すような一つのゾーン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６（ｂ））や凹凸形状（方形波状）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６（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６（ａ）に示すように第ｎ番目のゾーンのブレーズにおいて、ゾーンの外径ｒ_nの位置の位相φ_n と内径ｒ_n-1 の位置の位相φ_n-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｜φ_n ｜= ｜φ_n-1 ｜となるように設定することを基本とする。なお、ブレーズの位相関数φ（ｒ）は、数２のように表される。

位相ずれ量は、ある位相関数φ（ｒ）をｒ−φ座標系の基準線（面）に対してφ軸方向にτずらす場合、このτのことを位相ずれ量と定義する。τずらすことによって新たに得られる位相関数φ’（ｒ）との関係は数３の通りである。位相ずれ量の単位はラジアンである。

たとえば、前記ブレーズにおいてブレーズ段差を維持したまま基準面に対するブレーズの位置関係をφ軸方向にずらす場合は、ずらすことによって新たに谷と山になるφ’_n とφ’_n-1 とずらす前のφ_n とφ_n-1 の関係は数４の通りとなる。この位置関係は図７に示されている。本発明ではこのように位相ずれ量τを導入して新たに設定される関数φ’（ｒ）も位相関数の一形態として用いることができる。

また、位相ずれ量τを導入した場合のブレーズ形状の位相関数は数２から数５のように表わされる。

位相定数は、ブレーズ形状の位相関数において数６で定義される定数ｈのことをいう。

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。
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。

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。

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。

フレネル間隔は、回折レンズのゾーン構成においてある規則に従って定められるゾーン間隔の一つの形態のことをいう。ここでは、第ｎ番目のゾーンの外径をｒ_n とすると数８で定められる間隔を有するものをいう。

一般的には数８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Ｐ_add （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、フレネル間隔を定める数８における第１番目のゾーン外径（半径）は通常は数９で定められるが、任意の値を用いて設定してもよい。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。

Ｓｉｎｃ関数の節とは、数１０で示される関数ｆ（ｘ）においてｆ（ｘ）= ０になる地点をいう。また、Ｓｉｎｃ関数の極値とは、数１０で示される関数ｆ（ｘ）においてｄｆ（ｘ）／ｄｘ=０になる地点をいう。

［本発明の基本的態様］
続いて、前述の如き課題を解決するために為された本発明の基本的な態様を記載する。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。

すなわち、回折型多焦点眼用レンズに関する本発明の第１の態様は、同心円状の複数のゾーンを有する回折構造が設けられた光学部を備えており、該光学部によって少なくとも二つの焦点が与えられる回折型多焦点眼用レンズにおいて、前記回折構造の一部または全部のゾーンがブレーズ形状の位相関数を有していると共に、かかるブレーズ形状の位相関数を有するゾーンにおけるｉ番目のゾーンの内径（半径）ｒ_i-1及び外径（半径）ｒ_iと、ｊ番目のゾーンの内径（半径）ｒ_j-1及び外径（半径）ｒ_jと、該ゾーンとは異なる別のｃ番目のゾーンの内径（半径）ｒ_c-1及び外径（半径）ｒ_cとを用いて表される下式数１１と数１２の少なくとも一方を満足するように、該ｉ番目と該ｊ番目と該ｃ番目のそれぞれのゾーンの位置が設定されていることを特徴とする。なお、上記のように内径又は外径として各ｒ値は、本発明において半径寸法を表すものである。

本態様に従う構造とされた回折型多焦点眼用レンズでは、一つの焦点の像面上でｉ番目のゾーンとｊ番目のゾーンとによって強められた振幅分布を、ｃ番目のゾーンによって低減させることが可能になる。即ち、ｃ番目のゾーンが、他のゾーン（ｉ，ｊ）からの光の干渉で増大された振幅を減少させるキャンセルゾーンとして機能することとなり、サイドバンドの大きな原因と考えられる、当該焦点を形成する光以外の光による像面上での振幅分布を抑えて、かかる焦点における像の見え方の質の向上が図られ得るのである。

なお、本態様においてｃ番目のキャンセルゾーンの回折光によって振幅分布を減少せしめる対象光は、ハロやブラードビジョンが問題とされる焦点において該焦点以外の地点に単一又は複数の焦点を形成する他の回折光が主たる対象光となる。そして、当該焦点における像面上に生成する光の振幅分布のうちハロやブラードビジョンに直接的・間接的に影響するものを適宜選択し、かかる振幅分布の抑制を目的とする回折光に応じて、ｉ番目およびｊ番目のゾーン位置が設定され、それに対応してｃ番目のキャンセルゾーンが設定され得る。

回折型多焦点眼用レンズに関する本発明の第２の態様は、第１の態様に係る回折型多焦点眼用レンズであって、前記少なくとも二つの焦点のうちの一つの焦点が、前記回折構造の０次回折光によって与えられるものである。

本態様によれば、前記一つの焦点が、回折型多焦点眼用レンズの主たる焦点形成要因である回折構造の０次回折光によって与えられている。これにより、該一つの焦点を形成する光以外の光すなわちブラードビジョンの原因となり得る光成分を、本発明に従う構造により一層効率的に低減することができる。

回折型多焦点眼用レンズに関する本発明の第３の態様は、第２の態様に係る回折型多焦点眼用レンズであって、前記回折構造の０次回折光によって与えられる焦点が、遠方視用焦点とされているものである。

本態様によれば、遠方視用焦点が０次回折光によって与えられると共に、他の焦点として近方視用焦点が１次以上の回折光によって与えられる。これにより、特に昼間の遠方視で問題となり易いブラードビジョンの抑制が、一層効果的に達成される。即ち、遠方視用焦点における像面上における、近方視用焦点を与える回折光の振幅分布がブラードビジョンの主たる原因と考えられることから、この近方視用焦点を与える回折光による遠方視用焦点の像面上の振幅を本発明に従う構造で抑えることにより、問題となり易い昼間遠方視でのブラードビジョンを低下させることが可能となる。なお、上記「近方視用焦点」は、遠方焦点より近くの距離に位置する焦点であって、例えば二焦点の場合の近方視焦点だけでなく、多焦点の場合の中間視焦点などを含む。

回折型多焦点眼用レンズに関する本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様に係る回折型多焦点眼用レンズであって、前記回折構造が、前記ゾーンの間隔が等しい等間隔領域を有しているものである。

本態様によれば、回折ゾーンにおける回折構造の少なくとも一部が、等間隔の周期構造を有している。これにより、ブラードビジョンの原因であるサイドバンドについての定式化がより簡便となり、容易にその位置や大きさを特定してキャンセル用領域を設計することが可能となるのである。

回折型多焦点眼用レンズに関する本発明の第５の態様は、前記第４の態様に係る回折型多焦点眼用レンズであって、前記等間隔領域の少なくとも一部において、間隔を等しくした少なくとも二つのゾーンが隣接して設けられているものである。

本態様によれば、等間隔のブレーズ形状のゾーンからなる回折構造において、本発明を適用してハロやブラードビジョンを低減させる設計が効率的に実現可能となる。

回折型多焦点眼用レンズに関する本発明の第６の態様は、第４又は５の態様に係る回折型多焦点眼用レンズであって、前記等間隔領域の少なくとも一部において、間隔を等しくした少なくとも二つのゾーンが隣接せずに離間して設けられているものである。

本態様によれば、等間隔のブレーズ形状のゾーンからなる回折構造を採用するに際して、ハロやブラードビジョンの低減効果を享受しつつ、等間隔ゾーンの設計自由度の向上が図られ得る。なお、本態様において、離間して設けられた等間隔領域を構成するゾーンとゾーンの間には、例えば別のゾーンが設けられていたり、ゾーンがない屈折面とされていたりしても良い。また、本態様６は、前記第５の態様と組み合わせて採用することも可能であり、それによって、隣接して等間隔に設けられたゾーンから構成された回折構造と、隣接せずに設けられた等間隔のゾーンから構成された回折構造との、両方を含んで等間隔領域が構成され得る。

回折型多焦点眼用レンズに関する本発明の第７の態様は、前記第１〜６の何れかの態様に係る回折型多焦点眼用レンズであって、前記回折構造における少なくとも一部において、フレネル間隔の周期構造を有する少なくとも二つのゾーンが設けられているものである。

本態様によれば、フレネル間隔のブレーズ形状のゾーンからなる回折構造において、本発明を適用してハロやブラードビジョンを低減させる設計が効率的に実現可能となる。なお、本態様に従ってフレネル間隔の周期構造を有するゾーンで構成された回折構造を、前記第４〜６の何れかに記載の等間隔の周期構造を有するゾーンで構成された回折構造と組み合わせて採用して、本発明に係る回折型多焦点眼用レンズの光学部を構成することも可能である。

回折型多焦点眼用レンズに関する本発明の第８の態様は、前記第７の態様に係る回折型多焦点眼用レンズであって、前記フレネル間隔の外径が、下式数１３で与えられるものである。

上記数１３に従うことにより、フレネル間隔を構成する各ゾーンの形状を効率的に設定することができる。即ち、一般的には上記数１３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Ｐ_add（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）を容易に設定することができる。なお、フレネル間隔を定める数１３における第１番目のゾーン外径（半径）は通常は数１４で定められるが、任意の値を用いて設定してもよい。なお、このことから明らかなように、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。

回折型多焦点眼用レンズに関する本発明の第９の態様は、前記第１〜８の何れかの態様に係る回折型多焦点眼用レンズであって、前記ブレーズ形状の位相関数が、下式数１５で表わされるものである。

回折型多焦点眼用レンズに関する本発明の第１０の態様は、前記第９の態様に係る回折型多焦点眼用レンズであって、前記位相関数の位相ずれ量が、下式数１６の範囲にあるものである。

回折型多焦点眼用レンズに関する本発明の第１１の態様は、前記第１〜１０の何れかの態様に係る回折型多焦点眼用レンズであって、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。

なお、回折型多焦点眼用レンズに関する本発明において、例えば、前記回折構造の０次回折光によって与えられる前記焦点において、前記ｉ番目のゾーンと前記ｊ番目のゾーンとから射出される光波が相互に強め合う場合において、前記ｃ番目のゾーンから射出される光波が該ｉ番目のゾーン又は該ｊ番目のゾーンから射出される光波と相互に弱め合うようにすることが可能である。

回折型多焦点眼用レンズの製造方法に関する本発明は、同心円状の複数のゾーンを有する回折構造が設けられた光学部を備えていると共に、該回折構造の一部または全部のゾーンにおいてブレーズ形状の位相関数を有しており、且つ、該光学部によって少なくとも二つの焦点が与えられる回折型多焦点眼用レンズを製造するに際して、（ア）前記ブレーズ形状の位相関数を有するゾーンにおけるｉ番目のゾーンの内径ｒ_i-1及び外径ｒ_iと、ｊ番目のゾーンの内径ｒ_j-1及び外径ｒ_jと、該ゾーンとは異なる別のｃ番目のゾーンの内径ｒ_c-1及び外径ｒ_cとを、下式数１７を用いて設定することによりそれら各ゾーン位置を決定するＣｏｓ関数利用工程と、（イ）前記ブレーズ形状の位相関数を有するゾーンにおけるｉ番目のゾーンの内径ｒ_i-1及び外径ｒ_iと、ｊ番目のゾーンの内径ｒ_j-1及び外径ｒ_jと、該ゾーンとは異なる別のｃ番目のゾーンの内径ｒ_c-1及び外径ｒ_cとを、下式数１８を用いて設定することによりそれら各ゾーン位置を決定するＳｉｎｃ関数利用工程との、少なくとも一方の工程を経て前記回折構造を設定して得られた該回折構造のプロファイルを前記光学部に反映することにより該光学部を形成することを特徴とする。なお、前述したように内径又は外径として各ｒ値は、本発明において半径寸法を表すものである。

単焦点レンズにおける見え方に関する説明図。 回折型多焦点レンズにおけるハロの発生機構のモデル的説明図。 一般的な回折型多焦点レンズ（ａ）と単焦点レンズ（ｂ）を通して撮影された解像度チャート。 回折型多焦点レンズにおける各ゾーンの透過光の相互干渉に基づく振幅分布を表す説明図。 回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルを説明する概念図。 ブレーズ形状の位相プロファイルを説明する図。 位相関数に位相ずれ量τを付与した場合の位相関数説明図。 本発明の比較例１としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 図８に示された比較例１の回折型多焦点レンズの試作品における遠方街灯光源の実写写真。 図８に示された比較例１の回折型多焦点レンズの試作品における蛍光灯のエッジ部の実写写真と光強度解析グラフ（理論計算シミュレーション）。 参考例としての単焦点レンズにおける蛍光灯のエッジ部の実写写真と光強度解析グラフ（理論計算シミュレーション）。 回折型多焦点レンズにおけるｉ番目のゾーン位置の移動に伴うＥ_cos関数の挙動を表すグラフ。 回折型多焦点レンズにおけるｉ番目，ｊ番目，ｃ番目の各ゾーンの振幅関数を表すグラフ。 図１３とは別の回折型多焦点レンズにおけるｉ番目，ｊ番目，ｃ番目の各ゾーンの振幅関数を表すグラフ。 図１３，１４とは別の回折型多焦点レンズにおけるｉ番目，ｊ番目，ｃ番目の各ゾーンの振幅関数を表すグラフ。 本発明の実施例１−１としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 本発明の実施例１−２としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 本発明の実施例１−３としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 回折型多焦点レンズにおけるｃ番目のゾーン間隔を変量した場合のＥ_sinc関数の挙動を表すグラフ。 回折型多焦点レンズにおける複数のゾーンの透過光における振幅関数を表すグラフ。 本発明の実施例２としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 本発明の実施例３−１としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 本発明の実施例３−２としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 本発明の実施例３−３としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 本発明の実施例４としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 本発明の実施例５としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 図１９とは別の回折型多焦点レンズにおけるｃ番目のゾーン間隔を変量した場合のＥsinc関数の挙動を表すグラフ。 本発明の実施例６としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 本発明の実施例７−１としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 本発明の実施例７−２としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 本発明の実施例８−１としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 本発明の実施例８−２としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 本発明の実施例９−１としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 本発明の実施例９−２としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 本発明の実施例１０としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 図１９，２７とは更に別の回折型多焦点レンズにおけるｃ番目のゾーン間隔を変量した場合のＥ_sinc関数の挙動を表すグラフ。 本発明の実施例１１−１としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 本発明の参考例１１−１としての回折型多焦点レンズにおける０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 図１９，２７，３６とは更に別の回折型多焦点レンズにおけるｃ番目のゾーン間隔を変量した場合のＥ_sinc関数の挙動を表すグラフ。 本発明の実施例１１−２としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 本発明の参考例１１−２としての回折型多焦点レンズにおける０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 本発明の実施例１２としての回折型多焦点レンズにおける位相プロファイルと０次回折光の焦点位置における像面強度分布および光軸上の強度分布の各シミュレーション結果。 実施例１２および比較例１の各回折型多焦点レンズの試作品における遠方街灯光源の実写写真。 実施例１２および比較例１の各回折型多焦点レンズの試作品における蛍光灯のエッジ部の実写写真と光強度解析グラフ（理論計算シミュレーション）。

本発明の詳細な説明に際して、まず、本発明で用いられる計算シミュレーションの方法、条件、出力データを、以下に示す。

はじめに、本発明に係る回折型多焦点レンズは、図２，４に基づいて背景技術で説明したように、同心円状の複数のゾーンを有する回折構造が設けられることにより、光軸上で少なくとも二つの焦点が与えられている。特に、以下に記載の各実施形態と比較例および参考例で対象とされる回折型多焦点レンズは、かかる少なくとも二つの焦点のうちいずれか一つの焦点が０次回折光で与えられている。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、像面上の強度分布を計算した。計算に際しては、光源は遠方に存在する点光源として設定し、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。

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、像面強度分布は、像面の動径角度がゼロの方向において像面中心から半径方向の距離に対する強度をプロットした。ちなみにρ＝０の地点が主ピークの最大強度位置になっている。振幅関数は、後述の数２１で表わされるものを用い、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。

計算対象のレンズ開口範囲は、実施例、比較例および参考例の各表に記載されているゾーン番号までの領域とした。なお、ゾーン番号は、光学部の中心から外周に向かって順次に付した番号を採用した。

また、各実施例と比較例または参考例との対比において特に断りがない限り、像面強度分布の縦軸は、算出される強度の絶対値で表示し、各実施形態とその比較例または参考例との対比においては強度値のスケールは一定とした。

なお、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ため、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点に注意する必要がある。異なる焦点距離に変更した場合の像面の位置は、下式数１９を用いて換算すればよい。

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＝０．１１６×ρとして換算した値に相当する。

本発明の詳細な説明に際して、最初に比較例１としてブレーズ形状の位相関数を有し、フレネル間隔と等間隔領域からなる回折型多焦点レンズの特性について示す。比較例１のプロファイルを表１及び図８（ａ）に示す。第１と２ゾーンが、付加屈折力が２（ｄｉｏｐｔｅｒ）となるようなフレネル間隔の関係にあり、第３から第６ゾーンまでがゾーン間隔が０．３ｍｍの等間隔のゾーンから構成されたものである。かかる位相プロファイルを有するレンズは図８（ｅ）に示した光軸上の強度分布から分かるように、遠方視用焦点と近方視用焦点、さらにはこれらの中間位置でも焦点を形成する多焦点生成機能を有するため、老視矯正用のコンタクトレンズ、あるいは眼内レンズとして有用なものである。なお、ここでは該ブレーズ形状は０次回折光の焦点位置が遠方視用、＋1次回折光が近方視用から中間視用の焦点を形成するように設計されたものである。かかるレンズの遠方視焦点位置での像面強度分布を図８（ｂ、ｃ、ｄ）に示す。なお、図８（ｃ）及び（ｄ）は、サイドバンドの全容を把握するために図８（ｂ）の縦軸のスケールをそれぞれ約１１倍、４５倍に拡大したものである。以降の同様の図においても特に断りがない限り同倍率で図示することとする。かかる位相プロファイルを有する回折型多焦点レンズでは、遠方視用の主ピークの周りの位置に鋭峻なサイドバンドが一定の間隔で強度を次第に減じながら規則正しく出現することが分かる。かかる規則的なサイドバンドの生成は、比較例１が等間隔領域を含むことによるものである。各サイドバンドは後述の回折理論から導出される関係式中の次数ｑを用いて主ピークに最も近いものから順次ｑ＝１、２、３、・・・と記される。

比較例１のサイドバンドのピーク群の強度は最も大きなｑ＝１のサイドバンドにおいても主ピークの強度に対しておよそ０．８％程度であり、ｑ＝５のサイドバンドに至っては０．００４％程度の強度比でしかない（理論シミュレーションの結果）。このようにサイドバンド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。ここで、比較例１のプロファイルに基づき実際に作製されたコンタレンズを通して夜間、街灯を実写した結果を図９に示す。図９から分かるようにサイドバンドの分布を反映して規則正しい間隔で複数のリングが生成することが分かる。かかる実例から、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ため、たとえサイドバンドの強度が小さくてもハロとして認識されることが分かるのである。

次にブラードビジョンの特徴を把握するために、図８の像面強度分布を用いて広がりのある光源に対するシミュレーションを行った。具体的には広がりのある光源として一次元の線状光源を設定し、対応する像面上の共役位置に亘って像面強度分布を積算して行った。比較として回折構造を有しない単焦点レンズの結果も同時に表示する。結果を図１０に示す。図１０（ａ）、図１１（ａ）は比較例１及び参考例としての単焦点レンズのそれぞれにおける積算結果の全体像で、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）はそれぞれのエッジ部の拡大図を示す。一見すると両者の全体像に大きな差異はないように見えるが、積算された強度分布のエッジ部からシャドー部近傍を拡大すると明確な相違が認められるのである。単焦点レンズでは鋭く切れ落ちたエッジの強度分布を示す一方で、比較例１の回折型多焦点レンズではエッジ近傍のシャドー部においてある種の膨らみのある分布を示す。この膨らみ部はシャドー部へ滲み出た光の強度を表わすもので、これが大きいと光の滲みとして観察され、ブラードビジョンの症状が現れるのである。比較例１に基づき実際に作製されたコンタクトレンズを通して蛍光灯を撮影した実写結果を図１０（ｃ）に示す。単焦点のレンズの撮影結果（図１１（ｃ））と比較すると単焦点レンズでは積算強度分布の結果の通り縁部にはほとんど光の滲みは発生しておらずシャープなエッジ像を示している。一方、比較例１では前記エッジ部強度の膨らみに相当する光の滲み（Δに相当）が認められ、エッジ部の鮮鋭度が損なわれていることが分かる。このようにブラードビジョンにおいてもサイドバンドが強く影響することが分かる。

かかる比較例１の特性を踏まえ次にハロ、ブラードビジョンの原因となるサイドバンドを低減する具体的な方法について説明する。

今、特定の屈折面を有するレンズに複数の焦点を生成するための回折ゾーンが設定されているとする。遠方視用の焦点がこの回折構造における０次回折光で設定されているとすると、第ｎ番目のゾーンの位相関数がφ（ｒ）とされた時にかかる領域から射出される光が０次焦点像面に形成する振幅関数Ｅ（ρ）は、位相関数がレンズの中心に対し対称の形である場合は数２０で表わされる。

位相関数がブレーズ形状の線形一次式で表わされる場合、前記数２０は数２１で表わされる。

数２１は、振幅関数がＳｉｎｃ関数を包絡線として周期的に変化するｃｏｓ関数で表わされることを示している。つまり、Ｓｉｎｃ関数が大局的な周期分布を支配して表す一方、ｃｏｓ関数が細部の微小な周期変化を支配して表すものと考えられる。

複数のゾーン間で振幅がどの地点で強め合ったり弱め合うかの位相情報は、Ｓｉｎｃ関数の極（正負の領域）とｃｏｓ関数間の挙動に支配される。

［第１章］ｃｏｓ関数の位相を制御することによるサイドバンドの振幅の低減
Ｓｉｎｃ関数の極が同一のゾーン間においては、かかるゾーン間の振幅挙動は両ゾーン間のｃｏｓ関数の位相情報によって支配される。今、任意のｉ番目とｊ番目の二つのゾーンにおいて位相ずれ量τがτ＝０で、それぞれのゾーンの振幅関数のうちＳｉｎｃ関数の極が同じであるとした場合、数２２で定められる像面上のρ_e地点で両ゾーンからの光の振幅が強め合う。かかる振幅が強め合った結果としてサイドバンドが生成する。

今、これらゾーンとは異なる他のゾーンをｃ番目のゾーンとする。ｃ番目のゾーンが前記強め合った振幅地点でかかる振幅を減少せしめる振幅を与えることができればかかる地点でのサイドバンドを低減することができる。

ｃ番目のゾーンと、前記二つのゾーンのうちのどちらか一方のゾーン、たとえばｉ番目のゾーン間でρ_e地点における両者の位相関係をｃｏｓ関数として表わした場合の振幅Ｅ_cosは数２３で表わされる。

数２３は、ゾーンｃとｉの間のゾーンの位置関係によって両ゾーンからの光の波の干渉作用が変化することを示している。比較例１においてゾーン番号３をｃ番目、ゾーン番号５、６をｉ、ｊ番目のゾーンとしてｉとｊのゾーン間で強め合う振幅が、ｃとｉ番目の位置関係によってどのような影響を受けるかを次数ごとに調べたのが図１２である。図１２はｃ番目のゾーン位置を固定し、ｉ番目のゾーン位置を移動した時のＥ_cos関数の挙動を示している。具体的にはｉ番目のゾーンの内径（半径）位置ｒ_i-1に対してＥ_cosをプロットしたものである。以降、このようにプロットされた図のことをＥ_cosダイアグラムと呼ぶこととする。図１２のＥ_cosダイアグラムにおいてＥ_cosが±１ではゾーンｃとゾーンｉの振幅は同位相となり最大に強め合うこととなる。一方、Ｅ_cosがゼロの地点では振幅は逆位相となり、完全に打ち消し合うことを示している。また、０〜±１の任意の数値においてはかかる数値に対応した位相関係で振幅が干渉し合うことを意味する。

図１２から分かるようにｉ番目のゾーン位置がｒ_i-1＝１．６４５に設定されている場合のｃ番目とｉ番目のゾーンの振幅はいずれの次数においてもＥ_cos＝＋１となり、振幅は同位相となり最大限強め合い、この位置ではいずれの次数のサイドバンド強度も増大することを示す。つまりこの位置関係はｉ番目のゾーンの位置が比較例１の第５ゾーンの位置にそのまま配されている場合であり、よってこの位置にゾーンｉを設定すると比較例１の通りのサイドバンド強度となる。また、ｉ番目のゾーン位置がｒ_i-1＝１．３４５に設定された場合はｑ＝１、３、５の次数の振幅においてはＥ_cos＝−１、ｑ＝２、４の次数の振幅においてはＥ_cos＝＋１となり、符号は逆になるものの同位相の関係となりこの場合も振幅は最大限強め合う。つまり、この場合はｉ番目のゾーンを第４ゾーンに設定したものに他ならず比較例１においてゾーン数を第１から５までとして構成されたものと同じとなり、この構成ゾーン数に対応するサイドバンド強度が発現することとなる。

一方、Ｅ_cosが−１から＋１までの任意の値となるようにｉ番目のゾーン位置を移動させた場合、各次数の振幅の位相関係がどのように変化するかを以下に示す。

ｉ番目のゾーンをｒ_i-1＝１．４９５ｍｍに設定するとｑ＝１、３、５の次数の振幅に対してはＥ_cos＝０の逆位相となり、これら次数においては振幅が完全に打ち消し合うことを意味している。かかる位相関係を数２１の振幅関数の基本式を用いて図示したのが図１３である。図中、実線がｃ番目のゾーンの振幅関数、点線、破線がそれぞれｉ、ｊ番目のゾーンの振幅関数を表わしている。図１３からｑ＝１、３、５のサイドバンド生成地点でｃ番目のゾーンの振幅が逆位相となっていることが分かる。

また、ｉ番目のゾーン位置をｒ_i-1＝１．５６９ｍｍに設定するとｑ＝２の次数の振幅に対してＥ_cos＝０の逆位相となり、この次数の振幅に対して完全に打ち消し合う条件となる。また、次数ｑ＝１の振幅においてはＥ_cos＝０．７、次数ｑ＝３、５の振幅においてはＥ_cos＝−０．７の位相関係に対応する分だけ振幅が打ち消し合うこととなる。同じく数２１の振幅関数の基本式を用いて図示したのが図１４である。図１４からｑ＝２のサイドバンド生成地点では逆位相となり振幅を完全に打ち消す方向に作用することが分かる。また、ｑ＝１、３、５のサイドバンドの生成地点では位相が少しずれていることが分かる。かかるずれ分は僅かであっても打ち消す方向に作用する。このずれ分がＥ_cos＝±０．７の位相関係に対応している。

さらに、ｉ番目のゾーン位置をｒ_i-1＝１．５４５ｍｍに設定するとｑ＝１、５の次数の振幅においてはＥ_cos＝０．５、ｑ＝２、４の次数の振幅ではＥ_cos＝−０．５となり、この位相関係に対応する分だけ振幅が打ち消し合うこととなる。同じく数２１の振幅関数の基本式を用いて図示したのが図１５である。図１５からｑ＝１、２、４、５のサイドバンドの生成地点では位相がかなりずれており、振幅を打ち消す方向に作用することが分かる。かかるずれ分がＥ_cos＝±０．５の位相関係に対応している。

つまり、このＥ_cosダイアグラムに基づきｉ番目のゾーンの位置と所望の次数の位相関係について予め見通しをつけることができるのである。

かかるＥ_cos関数の挙動は、基本となる回折構造に対してゾーンの位置を再設定することによってサイドバンドを低減できる可能性を与えるものである。なお、これら位相の関係に基づく振幅の打ち消し合う程度は、実際の回折型多焦点レンズではかかる振幅関係に関与しない他のゾーンも存在するため、これらゾーンの影響に応じて異なることがある点に注意すべきである。

以下、具体的な実施例に基づきゾーン位置の再設定によるサイドバンドの発現挙動を示す。なお、Ｅ_cos関数の挙動は次数ごとに異なるので、次数に対応したＥ_cos関数の表記として、次数ｑ＝１においてはＥ_cos＃１、次数ｑ＝２においてはＥ_cos＃２、・・・のように表記することとする。さらに、次数によっては同じＥ_cos値に対して複数のゾーン位置の設定が可能となる場合がある。たとえば、次数ｑ＝３に対してＥ_cos＝０となる地点はＥ_cosダイアグラム（図１２）の表示範囲内で３箇所存在する。このように複数の地点の設定が可能な場合、位置を特定するため、固定されたゾーン（たとえばｃ番目のゾーン）に近い順にＥ_cos＃３₁、Ｅ_cos＃３₂、Ｅ_cos＃３₃と表記することとする（次数ｑ＝１に関しては図中表示範囲内では複数の設定位置は存在しないためかかる表記は行わないこととする）。

実施例１−１
比較例１の第３ゾーンをｃ番目のゾーンとし、第５番目のゾーンをｉ番目のゾーンとし、第５、６番目のゾーン間隔はそのまま変えず０．３ｍｍとし、数２３に基づきＥ_cos＃１＝０となるｒ_i-1地点に５番目のゾーンを再設定した。なお、第６番目のゾーンは第５に隣接しているので第５番目のゾーン位置が定まれば自動的に決定される。前記したようにこの場合のｉ番目のゾーン位置はｒ_i-1＝１．４９５ｍｍである。かかる再設定によって新たに変更された位相プロファイルを表２に示す。また比較例１（図中点線）と対比して図１６（ａ）に示す。

かかる再設定によって第４ゾーンが圧縮され狭くなるが、他に変更はないプロファイルとなる。かかる再設定によって０次回折によって焦点が生成する遠方視用焦点位置の像面強度分布（以降、該焦点位置の像面強度分布を単に「像面強度分布」と称することとする）を図１６（ｂ、ｃ、ｄ）に縦軸の縮尺を変えて示す。なお、本実施例を含め以降の実施例群、参考例における遠方視用焦点は特に断りがない限り０次回折光で形成されるように設計されている。

図から前記した事前の見積もり通り、ｑ＝２、４の次数のサイドバンドは比較例１と等程度の強度で維持されるものの、ｑ＝１、３、５の次数のサイドバンドは比較例１よりも明確に低減していることが分かる。かかる位置の再設定による光軸方向強度分布（図１６（ｅ））は近方視用、中間視用及び遠方視用焦点位置に明確にピークが生成し、比較例１よりも各焦点の光の配分がバランスが取れたものとなることが分かる。したがって、かかる再設定によってサイドバンドが低減され、その結果としてハロやブラードビジョンが改善された回折型多焦点眼用レンズを得ることができる。

実施例１−２
比較例１の第３ゾーンをｃ番目のゾーンとし、第５番目のゾーンをｉ番目のゾーンとし、第５、６番目のゾーン間隔はそのまま変えずに０．３ｍｍとし、数２３に基づきＥ_cos＃２₂＝０となるｒ_i-1地点にｉ番目のゾーンを再設定した。前記したようにこの場合のｉ番目のゾーン位置はｒ_i-1＝１．５６９ｍｍである。かかる再設定によって新たに変更された位相プロファイルを表３に示す。また比較例１（図中点線）と対比して図１７（ａ）に示す。かかる再設定によって第４ゾーンは圧縮され少し狭くなるが、他に変更はないプロファイルとなる。

本実施例はＥ_cos＃２₂＝０となる地点にｉ番目のゾーンを再設定したものであり、図１７（ｂ、ｃ、ｄ）の像面強度分布から確かにｑ＝２のサイドバンドが比較例１と比較して明確に低減していることが分かる。実施例１−１の再設定条件ではｑ＝２のサイドバンドの低減効果はなかったが、本例では事前見積もり通り低減できていることが分かる。また、ｑ＝１、３、５の次数のサイドバンドは実施例１−１ほどの低減効果は認められないものの比較例１と比べると明らかに低減できている。この場合の次数のＥ_cosは約±０．７であるが、かかるＥ_cos値でも十分な低減効果をもたらすことが分かる。なお、ｑ＝４の次数のサイドバンドに関しては比較例１のままの強度であるが、これはＥ_cos＝−１となるためである。

かかる位置の再設定後の光軸方向強度分布（図１７（ｅ））では近方視用、中間視用及び遠方視用焦点位置に明確にピークが生成している。したがってかかる再設定によってサイドバンドが低減され、その結果としてハロやブラードビジョンが改善された回折型多焦点眼用レンズを得ることができる。

実施例１−３
比較例１の第３ゾーンをｃ番目のゾーンとし、第５番目のゾーンをｉ番目のゾーンとし、第５、６番目のゾーン間隔はそのまま変えず０．３ｍｍとし、数２３に基づきＥ_cos＃１＝０．５となるｒ_i-1地点にｉ番目のゾーンを再設定した。前記したようにこの場合のｉ番目のゾーン位置はｒ_i-1＝１．５４５ｍｍである。かかる再設定によって新たに変更された位相プロファイルを表４に示す。また比較例１（図中点線）と対比して図１８（ａ）に示す。かかる再設定によって第４ゾーンは圧縮され狭くなるが、他に変更はないプロファイルとなる。

像面強度分布を図１８（ｂ、ｃ、ｄ）に示す。本実施例はＥ_cos＃１＝０．５となる地点にゾーンを再設定したものである。かかるゾーン位置では次数ｑ＝１の他にｑ＝２、４、５の振幅に対してもＥ_cos＝±０．５となるもので、確かにｑ＝１、２、４、５のサイドバンドが比較例１と比べて明らかに低減していることが分かる。また、光軸上の強度分（図１８（ｅ））では近方視用、中間視用及び遠方視用焦点位置に明確にピークが生成している。したがってかかる再設定によってサイドバンドが低減され、その結果としてハロやブラードビジョンが改善された回折型多焦点眼用レンズを得ることができる。

ここで、実施例１−１から１−３においてｑ＝２の次数に着目すると実施例１−１ではＥ_cos＃２＝−１、実施例１−２ではＥ_cos＃２＝０、実施例１−３ではＥ_cos＃２＝−０．５となり、実施例１−１から１−３までの対比においてこのＥ_cos値と対応するようにサイドバンド強度が変化することが分かる。したがって、Ｅ_cos関数は振幅制御の目安となることが分かるのである。

上述の実施例１群より、ｃ番目のゾーンとｉ番目のゾーンの位置関係をＥ_cosダイアグラムから所望の次数の振幅の位相関係を鑑みながら設定することによってサイドバンドを低減することが可能となる。

［第２章］Ｓｉｎｃ関数の位相を制御することによるサイドバンドの低減
前章ではゾーン間の設定位置を変えることによってＥ_cos関数の振幅を制御でき、ひいてはサイドバンドの低減が可能であることを示した。一方、ゾーンを通過する光の像面上になす振幅関数はｃｏｓ関数だけではなくＳｉｎｃ関数の影響も受ける。したがってＳｉｎｃ関数の振幅を制御することによってもサイドバンドを低減させることが可能である。

数２１の振幅関数の基本式からＳｉｎｃ関数項を取り出し、前記ｉ番目とｊ番目のゾーン間で光の振幅が強め合う地点ρ_eにおいてゾーンｃに関わる変数（ゾーン位置及びそれぞれの地点での位相）を代入したものをＥ_sincとすると、かかる関数は数２４の通りとなる。

なお、数２４はｃ番目のゾーンの間隔Δｒ_cを用いて数２５のように表わされる。

今、位相定数を一定の値とし、ｉ番目とｊ番目のゾーン位置が定まっている時のｃ番目のゾーンの間隔Δｒ_cを変量した時のＥ_sincのダイアグラムを図１９に示す。

このダイアグラムは、ｃ番目のゾーンの間隔を変数とし、この間隔を変量した時の各次数のＥ_sincの挙動を示したものである。

次数が大きくなるに伴いＥ_sincの周期は短くなり、かつ頂点位置が中心軸に向って移動するという挙動を示す。したがって、次数が大きくなると節位置が増え、正負の極の反転領域の数も増える。

かかるＥ_sincの挙動の中で該関数の節位置に相当する地点においては数２１で表される振幅関数の振幅はゼロになることを示す。たとえば、次数ｑ＝４のＥ_sincにおいてｃ番目のゾーンの間隔をΔｒ_c＝０．２６２５ｍｍとした時、かかる間隔は節位置に相当する。ｃ番目のゾーンを該間隔にするということは、このゾーンから像面上になす光の振幅は次数ｑ＝４のサイドバンド出現地点でゼロになることを示している。ここでは比較例１において第３番目のゾーン間隔を０．２６２５ｍｍとし、第４、５、６ゾーンは比較例１と同じ０．３ｍｍとした場合の数２１の振幅関数の基本式をプロットしたものが図２０（ａ、ｂ）である。

図２０（ａ）は等間隔領域の第４、５、６のそれぞれのゾーンからの振幅関数（数２１）を示す。サイドバンドの出現位置に対応する地点で各ゾーンの振幅が強め合うことが分かる。これに対して第３ゾーンの振幅関数（実線）を加えて表示したものが図２０（ｂ）である。図２０（ｂ）から次数ｑ＝４の地点において第３ゾーンからの振幅は小さくなりほぼゼロに近い振幅となっていることが分かる。また、ｑ＝５の地点においても第３ゾーンからの振幅は小さくなる。さらにはｑ＝３の地点においても振幅値は小さくなっていることがわかる。かかる関係は、ここで設定した間隔が、ｑ＝４の次数のＥ_sincが節になると同時にｑ＝３、ｑ＝５の次数のＥ_sincの節付近にあるためである。この例に限らず別の節位置になるように間隔を変量すれば、その次数のサイドバンド地点での振幅の寄与分を減らすことができる。つまり、かかる間隔の変量によって所望のサイドバンド地点での第３ゾーンからの振幅の寄与分を減らすことが可能となり、結果としてサイドバンドの低減が期待できるのである。かかる例を具体的な実施例にてさらに詳細に説明する。

実施例２
比較例１の第３番目のゾーンをｃ番目のゾーンとし、第４、５、６番目のゾーンの間隔はそのまま維持し、第３番目ゾーンの間隔を次数ｑ＝４の振幅の節位置となるように０．２６２５ｍｍとした。

なお、節位置は無数に存在するため、ここではＥ_sincの頂点から近い地点の節を番号１とし、各次数の節番号を次のように表示し、次数の振幅関数とその節位置を特定することとする。

次数４の振幅に対して頂点から一番近い節を１番とした場合、ここでは第３番目の節となるので、Ｎ[４_３]と表記することとする。

かかる間隔の再設定によって新たに変更されたプロファイルを比較例１（図中点線）とともに図２１（ａ）及び表５に示す。図から第３ゾーンが少し狭くなった他は比較例１と変更はないプロファイルとなっている。この時の像面強度分布（図２１（ｂ、ｃ、ｄ））において、次数ｑ＝１は比較例１とほぼ同じであるが、他の次数のサイドバンドの強度は程度の違いはあれ減少していることが分かる。特にｑ＝４及び５のサイドバンドの低減は顕著であり、ｑ＝３のサイドバンドも明確に低減していることが分かる。これらサイドバンド群の減少は、前記したようにＥ_sinc関数の節位置に相当する地点では振幅増強の寄与は少なくなることに基づく。また、光軸上の強度分布（図２１（ｅ））では近方視用、中間視用及び遠方視用焦点位置に明確にピークが生成している。したがってかかる間隔の再設定によってサイドバンドが低減され、その結果としてハロやブラードビジョンが改善された回折型多焦点眼用レンズを得ることができる。

本実施例から分かるようにゾーンの間隔を変量してＥ_sinc関数を制御することによってもサイドバンドを低減できることが分かるのである。

［第３章］ｃｏｓ関数とＳｉｎｃ関数の両項の位相を制御することによるサイドバンドの低減
前記第１章及び第２章では、振幅関数を構成するｃｏｓ関数項及びＳｉｎｃ関数項のそれぞれの項に着目してゾーンの位置または間隔を変量することによってサイドバンドを低減できることを示した。

前述の比較例１のように等間隔領域を含む回折構造において等間隔の関係にあるゾーンが隣接している場合、あるいは等間隔領域が互いの間隔を等しくするゾーン以外に、異なる間隔ΔＬをはさんだ周期的な構造を有している場合、数２２、数２３、数２４は等間隔ゾーンの間隔Δｒ、異なる間隔ΔＬ、及びｃ番目のゾーンの間隔Δｒ_cを用いてそれぞれ数２６、数２７、数２８のように表わされる。

今、等間隔ゾーンが隣接する場合、つまりΔＬ＝０とすると、数２６は、サイドバンドの出現位置ρ_eが等間隔領域の間隔Δｒにのみ依存し、等間隔領域の設定位置に依存しないことを示している。

また、数２７は、E_cosが等間隔領域の間隔Δｒと、ｃ番目のゾーンとｉ番目の位置関係にのみ依存することを示している。

さらに、数２８は、Ｅ_sincが位相定数ｈが一定の条件下ではｃ番のゾーンの間隔Δｒ_cと等間隔領域の間隔Δｒにのみ依存することを示している。

かかる数式の特性は、等間隔領域を含む回折構造においては、所望のＥ_sincとなるｃ番目のゾーン間隔と、所望のＥ_cosとなるｃ番目とｉ番目のゾーン位置をそれぞれ独立して設定できることを示している。すなわち、所望のＥ_sincとなるようにΔｒ_cを定めた後に、所望のＥ_cosとなるようにｃとｉ番目のゾーン位置を設定することができるのである。
たとえば実施例１ではｃ番目のゾーン間隔をΔｒ_c＝０．３ｍｍとして位置の再設定を行ったが、この間隔を他のＥ_sincの位置、たとえば前記実施例２で示したような節位置になるように設定変更したとしても実施例１で示したと同じＥ_cos値となるように数２７に基づきｃとｉ番目のゾーン位置を設定することが可能となる。つまり、実施例１−１、１−２、１−３で示したＥ_cosを制御する構成と、実施例２で示したＥ_sincを制御する構成との併用が可能となり、かかる両方の構成の相乗効果によってさらなるサイドバンドの低減が可能となる。

たとえば実施例１−１では次数ｑ＝２、４のサイドバンドに関しては十分に低減できていなかった。そこで、かかるＥ_sincによる低減との併用でさらなるサイドバンドが低減できる具体的な例について以下に示す。

実施例３−１
比較例１において第３番目のゾーンをｃ番目のゾーンとし、等間隔領域のゾーンの間隔を同じく０．３ｍｍとし、第５番目のゾーンをｉ番目のゾーンとした。今、ｃ番目のゾーンとした第３番目のゾーンの間隔をＥ_sincダイアグラム上でＮ［４_３］の節位置に相当する間隔であるΔｒ_c＝０．２６２５ｍｍに設定した。そしてかかる間隔で定められるｃ番目のゾーン位置に対して数２７のＥ_cos関係式にてＥ_cos＃１＝０となるｒ_i-1地点に５番目のゾーンを再設定した。なお、以降の実施例において等間隔ゾーンが隣接している場合は数２７、２８においてΔL=0として計算するものとする。

かかる間隔と位置の再設定によって新たに変更されたプロファイルを図２２（ａ）及び表６に示す。本実施例は、実施例１−１において行った位置の再設定に加えてＥ_sincに基づく間隔の再設定を併用した例となっている。

プロファイル図より第３ゾーンがＥ_sincダイアグラムに基づき変量され、幾分間隔が狭くなっている。また、第５ゾーンの位置の再設定によって該ゾーンが内側へ移動した分、第４ゾーンの間隔も狭くなっている。それ以外の変更はなかった。

かかるプロファイルの像面強度分布を図２２（ｂ、ｃ、ｄ）に示す。実施例１−１と同様にｑ＝１、３、５のサイドバンドは低減されている。さらに実施例１−１では低減できなかったｑ＝４のサイドバンドに関しても明確に強度が減少していることが分かる。また、ｑ＝２のサイドバンドに関しても実施例１−１よりも３割弱ピーク強度が低下していることが分かる。比較例１から比較するとすべてのサイドバンドが低減できていることが分かる。また、本実施例の光軸上の強度分布は図２２（ｅ）に示すように近方視、中間視、遠方視用の焦点位置に明確にピークが形成されている。したがってかかる方法によって、サイドバンドが低減できその結果としてブラードビジョン及びハロの症状が大幅に改善され、かつ近方、中間、遠方においてもバランスがとれた光の配分を達成できる多焦点眼用レンズが得られるのである。

実施例３−２
同じくＥ_sincとＥ_cosの両関数に基づく間隔と位置の再設定を行った例について示す。比較例１における第３番目のゾーンをｃ番目のゾーンとし、等間隔領域のゾーンの間隔を同じく０．３ｍｍとし、第５番目のゾーンをｉ番目のゾーンとした。第３番目のゾーンの間隔Δｒ_cを実施例３−１と同様にＥ_sincダイアグラム上でＮ［４_３］の節位置になるように設定した（Δｒ_c＝０．２６２５ｍｍ）。次にかかる間隔で定められるｃ番目のゾーン位置に対して数２７のＥ_cos関係式にてＥ_cos＃２₂＝０となるｒ_i-1地点に５番目のゾーンを再設定した。かかる間隔と位置の再設定によって新たに変更されたプロファイルを図２３（ａ）及び表７に示す。本実施例は、実施例１−２において行った位置の再設定に加えてＥ_sincに基づく間隔の再設定を併用した例となっている。

プロファイル図より第３ゾーンがＥ_sincダイアグラムに基づき変量され、幾分間隔が狭くなり、また第５ゾーンの位置の再設定によって第５ゾーンが内側へ移動した分、第４ゾーンの間隔が狭くなっている。それ以外の変更はなかった。

かかるプロファイルの像面強度分布を図２３（ｂ、ｃ、ｄ）に示す。Ｅ_cos関係式にてＥ_cos＃２₂＝０に設定したためｑ＝２のサイドバンドは明らかに低減されている。また、ｑ＝１、５は実施例１−２とほぼ同程度まで低減できている。本実施例では実施例１−２では低減できなかったｑ＝４のサイドバンドが明確に低減されていることが特徴である。これは、ｃ番目ゾーンとした第３番目のゾーンの間隔をＥ_sincがＮ［４_３］の節位置となるように、つまりｑ＝４の次数の振幅に対してこれを増強させないように間隔を設定した効果が顕れたためである。また、ｑ＝３のサイドバンドもさらに減少しているが、これはＮ［４_３］の節位置がｑ＝３の節位置に近いため、かかるサイドバンドにも少なからずの低減効果をもたらしているためである。

このプロファイルの光軸上の強度分布は図２３（ｅ）の通りで、近方視用、中間視用、さらに遠方視用の焦点位置に明確なピークが形成されている。したがって本実施例に基づく回折レンズは、サイドバンドの低減によるブラードビジョンやハロの症状が改善された回折型多焦点眼用レンズとして有用なものとなるのである。

実施例３−３
引き続きＥ_sincとＥ_cosの両関数に基づく間隔と位置の再設定を行った例について示す。比較例１における第３番目のゾーンをｃ番目のゾーンとし、等間隔領域のゾーンの間隔を同じく０．３ｍｍとし、第５、６番目のゾーンをｉ、ｊ番目のゾーンとした。第３番目のゾーンの間隔をＥ_sincダイアグラム上でＮ［４_２］の節位置となるΔｒ_c＝０．１８７５ｍｍとした。次にかかる間隔で定められるｃ番目のゾーン位置に対して数２７のＥ_cos関係式にてＥ_cos＃１＝０．５となるｒ_i-1地点に５番目のゾーンを再設定した。かかる間隔と位置の再設定によって新たに変更されたプロファイルを図２４（ａ）及び表８に示す。

プロファイル図より第３ゾーンがＥ_sincダイアグラムに基づき変量され、間隔が狭くなり、また第５ゾーンの位置が再設定によって移動した分、第４ゾーンの間隔も少し狭くなっている。それ以外の変更はなかった。

かかるプロファイルの像面強度分布を図２４（ｂ、ｃ、ｄ）に示す。本実施例は、位置の再設定の条件は実施例１−３同じで、加えてＮ［４_２］の節位置となるように第３ゾーンの間隔を変量したものである。したがってｑ＝４の次数のサイドバンド強度が実施例１−３よりもさらに減少している。またｑ＝３の次数のサイドバンドが明確に減少している。光軸上の強度分布（図２４（ｅ））は近方視、中間視、遠方視用の各焦点位置で明確なピークが生成しており、サイドバンドが低減され、その結果としてハロやブラードビジョンが改善された多焦点眼用レンズを得ることができるのである。

本実施例で着目すべきはｑ＝３の次数のサイドバンドが低減していることである。

Ｅ_cos＃１＝０．５の条件下ではｑ＝３の振幅はＥ_cos＝−１となり、比較例１と変わらず低減されないはずである。しかし、本実施例はかかるＥ_cos条件で設定され、また、Ｅ_sincにおいても節位置に相当しない間隔で設定されているにも関わらず該次数のサイドバンドは減少している。これは、以下のように説明される。本実施例のＥ_cos条件はｑ＝３の振幅が最大限強め合う条件であるが、これは第３ゾーンの間隔がΔｒ_c＝０．３ｍｍの場合において当てはまることである。 Δｒ_c＝０．３ｍｍはｑ＝３のＥ_sincダイアグラム上において極が正の腹の部分にあたる。一方、本実施例のｃゾーンの間隔（Δｒ_c＝０．１８７５ｍｍ）はｑ＝３のＥ_sincダイアグラムに対しては極が負の領域にある。つまり、本実施例のｃゾーンの間隔は間隔を変量する前のものに対してｑ＝３のＥ_sincの極の符号が正反対になるような間隔になっているのである。つまり、実施例１−３におけるｑ＝３の振幅が最大限強め合うＥ_cos条件は、新たに変量された間隔においては振幅を最大限弱め合うように作用することを意味している。これは数２１の振幅関数の基本式がｃｏｓ関数とＳｉｎc関数の積であることから容易に理解される。

実施例３−３の例から分かるようにＥ_sincにおいてｃ番目のゾーンの間隔が節位置になくても極の符号が逆になる間隔を設定することによってサイドバンド振幅を打ち消すことも可能となるのである。つまり、Ｅ_sincの位置は節に限定されることなく、極値などの他の位置で設定してもよく、その結果、設計の自由度がさらに増すのである。

実施例４
前実施例においてＥ_sincの極の符号が逆になって振幅が打ち消し合う例を示した。本実施例では同じく極の反転によるサイドバンドの低減例を示す。

比較例１における第３番目のゾーンをｃ番目のゾーンとし、等間隔領域のゾーンの間隔を同じく０．３ｍｍとし、第５、６番目のゾーンをｉ、ｊ番目のゾーンとした。第３番目のゾーンの間隔をＥ_sincダイアグラム上でｑ＝４の次数のＥ_sincにおいて頂点位置を除く極値のうち第２番目の極値位置になるように設定した。この時の間隔はΔｒ_c＝０．２２２ｍｍである。なお、極値も無数に存在するため、以降、Ｅ［次数_極値番号］のように表記し次数と極値を特定することとする。本実施例では極値はＥ［４_２］と表記される。かかる間隔で設定された第３ゾーンに対して数２７のＥ_cos関係式からＥ_cos＃１＝０となるｒ_i-1地点を算出し、５番目のゾーンをこの地点に再設定した。かかる間隔と位置の再設定によって新たに変更されたプロファイルを図２５（ａ）及び表９に示す。

実施例３群と同様に第３、４ゾーンの間隔が少し狭くなった以外他に変更はない。

本プロファイルの像面強度分布を図２５（ｂ、ｃ、ｄ、）に示す。本実施例は実施例１−１に対して間隔の再設定を併用したものとなっている。したがってｑ＝１、５のサイドバンドが低減されていることは前記実施例１−１で説明した通りである。また、ｑ＝４のサイドバンドが明確に低減している。本実施例では第３番目のゾーン間隔を、ｑ＝４のＥ_sincにおいて極値位置に設定しており、かつ実施例１−１の時とは極の符号が反対の極値となっている。したがって実施例１−１ではｑ＝４は強め合う条件であったのがここでは逆に弱め合うための条件設定とされ、その結果ｑ＝４のサイドバンドが減少したのである。またｑ＝２のサイドバンドも低減されているが、かかる間隔設定条件はｑ＝２のＥ_sincの節付近にあるため、実施例１−１の強め合う条件がｑ＝２において緩和する方向に作用しているのである。一方、ｑ＝３が実施例１−１よりも大きくなっている。ｑ＝３のＥ_sincにおいても極の符号の反転が生じ、この場合はｑ＝２、４とは逆に振幅を強める方向に作用したためである。本実施例ではｑ＝３のサイドバンド強度が若干増加するもののその他のサイドバンドは低減されており、比較例１と比べると全体的にサイドバンドは低減されている。また、光軸上の強度分布（図２５（ｅ））は近方視用、中間視用、遠方視用の各焦点位置において明確なピークが生成している。したがって本実施例に基づく回折レンズはハロやブラードビジョンが改善された回折型多焦点眼用レンズとして有用なものであることが分かる。

ここまでの実施例は位相定数を全てｈ＝０．５の一定条件としたものであった。
回折型多焦点眼用レンズの設計に際して各焦点位置への光の配分割合を変量することは度々ある。次に位置と間隔の再設定を行いつつ位相定数を変量して光の配分割合を変更した例について示す。

実施例５
実施例４において近方視用の焦点位置への光の配分量を増やすべく第３ゾーンの位相定数をｈ＝０．８へと変量した。かかる位相定数の変量によるプロファイルは図２６（ａ）及び表１０に示す通りである。ｈ＝０．８へと変量することによって第３ゾーンのブレーズ段差が大きくなっていることが分かる。かかるプロファイルの光軸上の強度分布を図２６（ｅ）に示す。これより第３ゾーンの位相定数をｈ＝０．８と大きくしたことによって＋１次回折光のエネルギー配分量が増えその結果、近方視用の焦点ピークの強度が増大していることが分かる。一方、像面強度分布（図２６（ｂ、ｃ、ｄ））を見ると、ｑ＝２の次数のサイドバンドが僅かに大きくなるものの他の次数のサイドバンドは実施例４とほぼ同じ強度分布となっている。

つまり、本実施例５では、位相定数の変量によって近方視用の焦点位置に光の配分量を増量しても、実施例４とほぼ同じサイドバンドの低減効果を発現できていることが分かる。

実施例６
数２８のＥ_sinc関数は、間隔を変数とすると伴に位相定数も変数としている（（φ_c−φ_c-1）は位相定数ｈで表わされるため）。

これまでの実施例は位相定数がｈ＝０．５の一定条件であったため、専ら間隔のみを変量してＥ_sinc関数の挙動に基づく結像特性を調べてきた。しかし、実施例５のように位相定数が変量された時はそれに伴い間隔も再々設定することにより効果が出る場合がある。

本実施例は、位相定数ｈをｈ＝０．８とした実施例５に対してさらに間隔の最適化を図った事例である。

前記図１９のＥ_sincダイアグラムは位相定数がｈ＝０．５の時の限定的なものである。ｃ番目のゾーンの位相定数をｈ＝０．８とした場合のＥ_sincダイアグラムを図２７に示す。位相定数を変量するとＥ_sinc関数の周期が変化し、ダイアグラムが異なってくることが分かる。

実施例５は、実施例４において第３ゾーンの位相定数をｈ＝０．８と変量したものであるが、ｈ＝０．５のＥ_sincダイアグラム上で極値Ｅ［４_２］となるようにΔｒ_c＝０．２２２で設定されたものであり、この状態で位相定数を変量したものである。しかし、ｈ＝０．８とした新たに編纂されたＥ_sincダイアグラムでは、かかるΔｒ_c値は極値Ｅ［４_２］とは異なる位置にずれる。実施例５は実施例４と比較してｑ＝２の次数のサイドバンド強度が僅かに増大したが、これは極値がずれた状態でプロファイルを決定したことが影響している。したがってｈ＝０．８で変更された新たなＥ_sincダイアグラム上で実施例４と同じ極値に相当する位置を求めるとΔｒ_c＝０．２４４ｍｍとなる。そこで本実施例では第３ゾーンの間隔を０．２４４ｍｍと再々設定した上で位相定数をｈ＝０．８に変更した。かかる再々設定されたｃ番目のゾーンに対して数２７のＥ_cos関係式からＥ_cos＃１＝０となるｒ_i-1地点に５番目のゾーンを設定した。かかるプロファイルを図２８（ａ）及び表１１に示す。比較として実施例５を同時に示した。プロファイルは図２８（ａ）に示すように実施例５とあまり異ならない。光軸上の強度分布（図２８（ｅ））においては近方視用焦点位置のピーク強度の増分は実施例５と同じで位相定数をｈ＝０．８とした効果は維持されている。一方、像面強度分布（図２８（ｂ、ｃ、ｄ））では、ｑ＝２のサイドバンドが減少し、また、ｑ＝３のサイドバンド強度も低減していることが分かる。つまり、ｈ＝０．５の時に再設定された間隔Δｒ_c＝０．２２２よりもｈ＝０．８でΔｒ_c＝０．２４４ｍｍとして当初の設定通りの極値になるように設定した時の方がよりサイドバンドの低減効果があることが分かる。つまり、特定の位相定数において最適化された間隔においても、位相定数が変量された場合にはかかる新たな位相定数におけるＥ_sincダイアグラムにて間隔を再々設定するとより一層のサイドバンドの低減効果を得ることができるのである。

実施例７群 （ｃ番目の対象ゾーンを他のゾーンに変更した場合）
実施例７−１
ここまでの実施例では比較例１における第３ゾーンをｃ番目のゾーンとしたものであった。本実施例は比較例１の第４ゾーンをｃ番目のゾーンとし、第６番目のゾーンをｉ番目のゾーンとして、第４番目のゾーンの間隔Δｒ_cをＥ_sincダイアグラム上でＮ［４_３］の節位置になるように設定した（Δｒ_c＝０．２６２５ｍｍ）。次にかかる間隔で定められる４番目のゾーン位置に対して数２７のＥ_cos関係式にてＥ_cos＃１＝０となるｒ_i-1地点に６番目のゾーンを再設定した。かかる間隔と位置の再設定によって新たに変更されたプロファイルを図２９（ａ）及び表１２に示す。本実施例のプロファイルは第１から３ゾーンまでは比較例１と同じであるが、第４ゾーンの間隔が少し狭くなり、かつ第６ゾーンの位置の再設定により元の位置から少し内側にずれた分、第５ゾーンの間隔も狭くなっている。本実施例のプロファイルでは第３と第６ゾーンが等間隔ゾーンとなったものである。

図２９（ｂ、ｃ、ｄ）に本実施例の像面強度分布を示す。比較例１と比べて各次数のサイドバンドは明らかに減少していることが分かる。また、第３ゾーンをｃ番目のゾーンとして本実施例と同様の条件で間隔と位置の再設定を行った実施例３−１と比較すると、実施例３−１より次数ｑ＝３付近のピーク強度がさらに低下していることが分かる。また、光軸上の強度分布（図２９（ｅ））では近方視、中間視、遠方視用の焦点位置にピークがそれぞれ生成されている。したがって本実施例に基づく回折レンズは、サイドバンドが低減され、その結果としてハロやブラードビジョンが改善された回折型多焦点眼用レンズとして有用なものであることが分かる。

実施例７−２
本実施例は比較例１の第５ゾーンをｃ番目のゾーンとし、第３番目のゾーンをｉ番目のゾーンとして、第５番目のゾーンの間隔Δｒ_cをＥ_sincダイアグラム上でＮ［４_３］の節位置になるように設定した（Δｒ_c＝０．２６２５ｍｍ）。次にｉ番目のゾーンとなる第３ゾーンの位置は固定したまま、ｃ番目のゾーンである第５ゾーンの位置を数２７のＥ_cos関係式からＥ_cos＃１＝０となるように再設定した。かかる再設定によって得られる本実施例のプロファイルを図３０（ａ）及び表１３に示す。本実施例も実施例６−１と同様に第１から３ゾーンまでは比較例１と同じであるが、第５ゾーンをｃ番目のゾーンとし、間隔を変量した分、間隔が狭くなっている。また、ｉ番目のゾーンを第３ゾーンとしているが、本実施例では第３ゾーンは固定されている関係上、数２７で位置が再設定されるゾーンはここでは第５ゾーンとし、Ｅ_cos＃１＝０となるように位置が移動されている。したがって、実施例７−１と比較すると、第４と５番目のゾーン間隔が入れ替わったものとなっている。

本実施例の像面強度分布（図３０（ｂ、ｃ、ｄ、））は、比較例１と比べると各次数のサイドバンドの強度は低下しており、実施例７−１とほぼ同程度の低減効果を発現していることが分かる。

一方、光軸上の強度分布（図３０（ｅ））においては実施例７−１と比較すると中間視用焦点位置のピーク強度が増加しており、かかる多焦点眼用レンズでは中間領域の見え方が大きく改善されたものとして有用である。

これまでの実施例においてはｃ番目のゾーンで間隔を再設定し、設定されたｃ番目のゾーンに対してｉ番目のゾーンを移動させ位置を定めていたが、本実施例ではｉ番目のゾーンに対してｃ番目の位置を移動して設定した形態になっている。かかる設定も本発明では有効に機能する。数２７はｃ、ｉ番目のゾーンの位置関係を示すものであり、どちらのゾーンを優先的に決定しなければならないという制約はないため、かかる事例の設定方法も可能となるのである。

なお、実施例３−１、７−１、７−２はｃ番目のゾーンを第３、４、５と変更した事例となっている。これら実施例のＥ_cos、Ｅ_sincの条件設定は全て同じであるが、ｃ番目のゾーンが異なっただけである。結果として像面の強度分布はほぼ同じ分布となるが、光軸上の強度分布は異なったものとなっている。光軸上の強度分布において遠方視用のピーク強度はいずれの例においてもほぼ同じで変わらないが、近方視用及び中間視用のピーク強度が対象ゾーンを変更することによってダイナミックに変化することが分かる。この特性は、ｃ番目の対象ゾーンを変更するだけで目的とするサイドバンドの低減を実現しつつ、近方視用、中間視用、それぞれのピーク強度を任意に変量できることを意味している。一般に各焦点位置への光の配分量の変更は位相定数ｈを変量することで可能となるが、それに依らずにゾーンを変更するだけでサイドバンドを低減しつつ各焦点位置への光の配分量を変量することが可能となり、設計の自由度が増すのである。これによって、多様なニーズに適応した回折型多焦点眼用レンズの提供が可能となるのである。

実施例８群 （周辺にｃ番目ゾーンを設定した場合）
実施例８−１
本実施例は、比較例１のプロファイルに対して周辺にｃ番目のゾーンを設定し、ｃ番目のゾーンの間隔をＥ_sincダイアグラム上で次数ｑ＝５の第２番目の極値、Ｅ［５_２］となるようにΔｒ_c＝０．１７７５ｍｍに設定し、第６番目のゾーンに対してＥ_cos＃１＝０となる位置にｃ番目のゾーンを追加したものである。ここでは第６とｃ番目のゾーン間の屈折領域（位相定数ｈ＝０の領域）を第７番目とし、ｃ番目のゾーンを第８番目として番号付してある。

かかるプロファイルを図３１（ａ）及び表１４に示す。第１から６番目は比較例１と同じであるが、周辺に屈折領域を介してｃ番目のゾーンが配されたプロファイルとなっている。かかるプロファイルの像面強度分布を図３１（ｂ、ｃ、ｄ、）に示す。比較例１と比べて、次数ｑ＝１、２、５のサイドバンドが低減されていることが分かる。本実施例はこれまでの実施例とは異なり、対象となる比較例１のプロファイルはそのまま変更はせずに周辺にｃ番目のゾーンを配し、かかるゾーンの間隔と位置を再設定したものである。本実施例から分かるようにｃ番目のゾーンを周辺に設け、所望の間隔と位置の再設定を行ってもこれまでと同様のサイドバンドの低減が実現できるのである。

実施例８−２
本実施例も実施例８−１と同様に比較例１のプロファイルの周辺にｃ番目のゾーンを、屈折領域を介して追加したもので、ｃ番目のゾーンの間隔を比較例１の等間隔領域のゾーンの間隔と同じΔｒ_c＝０．３ｍｍとし、ｃ番目のゾーン位置を数２７に基づきＥ_cos＃１＝−０．９となるように設定したものである。本実施例も屈折領域を第７番目、そしてｃ番目のゾーンを第８番目のゾーンとして番号付してある。かかるプロファイルを図３２（ａ）及び表１５に示す。ｃ番目のゾーンの間隔をΔｒ_c＝０．３ｍｍとして計算された時のｃ番目の位置は第６ゾーンにかなり近接し、その分屈折領域の間隔がかなり狭くなったプロファイルとなる。本実施例の像面強度分布を図３２（ｂ、ｃ、ｄ、）に示す。

本実施例ではｑ＝１と２のサイドバンドは比較例１より若干強度が大きくなるが、像面周辺のｑ＝３、４においては明確に強度が減少している。かかる周辺のサイドバンドは夜間のハロの広がりを招くおそれがあることから、かかる周辺のサイドバンドが低減された本例は夜間ハロの広がりが低減された回折型多焦点眼用レンズとして有用なものとなる。

実施例９群 （間隔と位置が再設定されたプロファイルに対して、別の新たな再設定ゾーンを周辺に設定する例（複数の再設定ゾーンの設定例ともなる））
実施例９−１
実施例１−１のプロファイルに対して周辺にｃ番目のゾーンを、屈折領域を介して新たに追加した。実施例１−１ではｑ＝１、３、５のサイドバンドが低減された例として示されたものであるが、まだｑ＝２、４のサイドバンドは低減されていなかった。そこで、実施例１−１の周辺に、ｑ＝２のサイドバンドが低減されるように新たなゾーンを追加したものである。周辺に新たに追加したｃ番目のゾーンの間隔を、Ｅ_sincダイアグラム上で次数ｑ＝４の第３番目の節、Ｎ［４_３］になるようにΔｒ_c＝０．２６２５ｍｍとし、かつｃ番目の位置を数２７に基づきＥ_cos＃２₂＝０となるように設定したものである。

かかるプロファイルを図３３（ａ）及び表１６に示す。実施例１−１の周辺に屈折領域を介してｃ番目のゾーンが追加されていることが分かる。かかるプロファイルの像面強度分布を図３３（ｂ、ｃ、ｄ）に示す。ｑ＝１、３、４、５のサイドバンドの強度は実施例１−１と変わりないが、ｑ＝２のサイドバンドが約２割低減されていることが分かる。本実施例で追加したｃ番目のゾーンはｑ＝２のＥ_cosがちょうどゼロになるように位置が設定されたものであり、かかる設定によって確かにｑ＝２のサイドバンドが減少していることが分かる。本実施例から分かるように、最初にゾーンの間隔と位置を再設定したものにおいてサイドバンド低減が実現できなかったとしても他に再設定ゾーンを設けることによって残りのサイドバンドを低減することも可能なのである。

実施例９−２
実施例３−１のプロファイルに対して周辺にｃ番目のゾーンを、屈折領域を介して新たに追加した事例である。実施例３−１は各次数のサイドバンドが低減されているが、ｑ＝２の次数のサイドバンドがまだ少し大きいのでかかるサイドバンド強度をさらに低減させるために新たにｃ番目のゾーンを周辺に追加して低減を試みた例である。周辺に新たに追加したｃ番目のゾーンの間隔を、Ｅ_sincダイアグラム上で次数ｑ＝４の第３番目の節、N[４_３]となるようにΔｒ_c＝０．２６２５ｍｍとし、かつｃ番目の位置を数２７に基づきＥ_cos＃２₂＝０となるように設定したものである。かかるプロファイルを図３４（ａ）及び表１７に示す。実施例３−１の周辺にｃ番目のゾーンが屈折領域を介して設定されているのが分かる。かかるプロフィルの像面強度分布を図３４（ｂ、ｃ、ｄ）に示す。図から分かるようにｑ＝２のサイドバンド強度が実施例３−１よりもさらに低減されていることが分かる。

また、かかる周辺へのゾーンの追加によっても実施例３−１で実現していた近方視、中間視、遠方視用の各焦点位置におけるピーク形成能は阻害されておらず、それぞれの焦点位置で明確なピークが形成されていることが分かる。本実施例に基づく回折レンズはサイドバンドが全域に亘って低減され、その結果としてハロが極めて少なく、またブラードビジョンも改善された回折型多焦点眼用レンズとして有用なものであることが分かる。

以上の実施例９−１、９−２に示されるように一回再設定したものに対してさらに再設定ゾーンを追加してサイドバンドの低減効果を高めることも本発明では有用な方法となるのである。

実施例１０ （周辺部のｉ、ｊゾーンを固定し、内側のｃ番目ゾーンの間隔と位置を再設定する例）
これまでの実施例において回折構造の内側にｃ番目、その外側のゾーンをｉ、ｊ番目とした例においては内側のフレネル間隔は常に固定された状態であった。ここでは実施例３−１で再設定した方法とは異なり、まず周辺のゾーンを固定し、数２７のＥ_cos関係式、数２８のＥ_sinc関係式に基づきｃ番目のゾーンを設定し、かつ内側のフレネル間隔が、設計通りの付加屈折力が維持されるように再設定されたものの事例を示す。

実施例３−１と対比する上で周辺の第５、６番目のゾーンの間隔は同じく０．３ｍｍの等間隔領域とするが、第６番目のゾーンの外径を１．９ｍｍで固定した。かかる設定位置における第５番目のゾーンをｉ番目のゾーンとし、第３番目のゾーンをｃ番目のゾーンとした。ｃ番目のゾーンの間隔を実施例３−１と同じＥ_sincダイアグラム上で次数ｑ＝４の第３番目の節、Ｎ[４_３]とし、Δｒ_c＝０．２６２５ｍｍとした。さらにｃ番目とｉ番目のゾーン間のＥ_cosも実施例３−１と同じくＥ_cos＃１＝０となるようにｃ番目の位置を再設定した。かかるｃ番目のゾーンの内径は第２ゾーンの外径となるため、フレネル間隔としての第２ゾーンがかかる外径となるように、また、付加屈折力が設計値の２ｄｉｏｐｔｅｒとなるように数８を用いて中央第１ゾーンの外径を定めフレネル間隔を設定した。

かかる間隔と位置の設定に基づき設計されたプロファイルを実施例３−１と対比して図３５（ａ）及び表１８に示す。本実施例では第６番目のゾーン半径が１．９ｍｍとされ、実施例３−１よりも小さく設定されており、それに基づいてｃ番目の第３ゾーン及びフレネル間隔の第１、２ゾーンが再設定されたものであり、その分実施例３−１よりも各ゾーンが内側へ間隔を幾分狭くして移動されていることが分かる。

かかるプロファイルの像面強度分布を図３５（ｂ、ｃ、ｄ）に示す。各サイドバンドは実施例３−１とほぼ同じ傾向で低減されている。加えてｑ＝２、３のサイドバンドがさらに低減されていることが分かる。また光軸上の強度分布（図３５（ｅ））より、近方視、中間視、遠方視用の各焦点位置に明確なピークが形成されており、回折型多焦点眼用レンズとして有用なものであることが分かる。

かかる例は、等間隔領域を含む回折構造においては位置の再設定に際してｃ番目、ｉ番目の位置はどちらから先に決定しても構わないこと、またｃ番目の間隔はｉ番目のゾーンの位置に依らず任意に設定することができるというＥ_cosおよびＥ_sinc関数の特性に基づき実現されたものである。また、任意の第１ゾーン径に対してフレネル間隔を設定できるという数８の特性も本実施例の設計において重要な要素となっている。本実施例の設計方法は、レンズの回折ゾーンの外径設定に制約がある場合、たとえば瞳孔径が加齢と伴に小さくなった高齢者へ適用する眼用レンズ、たとえばコンタクトレンズや眼内レンズなどの回折型多焦点眼用レンズを設計する上で有用な方法となるのである。

実施例１１群 （等間隔領域のゾーン間隔を他の値に設定した場合）
実施例１１−１ （等間隔領域のゾーン間隔を０．３５ｍｍとした場合）
実施例３−１において等間隔領域のゾーン間隔が０．３ｍｍとされていたものを本実施例では０．３５ｍｍとした場合に間隔と位置の再設定を実施したものの例である。第１、２ゾーンが、付加屈折力が２ｄｉｏｐｔｅｒとなるフレネル間隔で定められ、それに隣接する第３番目のゾーンをｃ番目のゾーンとし、かかるｃ番目のゾーンの間隔をＥ_sincダイアグラム上で次数ｑ＝４の第３番目の節、Ｎ［４_３］となるようにΔｒ_c＝０．３０６２ｍｍとした。そして、ｉ、ｊ番目の等間隔領域の位置を、かかるｃ番目のゾーンに対してＥ_cos＃１＝０となるように設定した。本実施例のＥ_sinc位置は実施例３−１と同じＥ_sincの節位置としているが、間隔Δｒ_cは異なってくる。これは等間隔領域のゾーン間隔が変わるとＥ_cosダイアグラム、Ｅ_sincダイアグラムも新たなゾーン間隔に対応したものに変更されるためである。図３６に等間隔領域のゾーン間隔を０．３５ｍｍとした場合のＥ_sincダイアグラムを示す。等間隔領域のゾーン間隔を０．３５ｍｍとした場合のＥ_sincの節位置、Ｎ［４_３］は新たに変更されたＥ_sincダイアグラム上ではΔｒ_c＝０．３０６２ｍｍとなり、実施例３−１のｃ番目のゾーン間隔よりも間隔が大きくなる。また、Ｅ_cos＃１＝０となるｉ番目ゾーンの位置の計算条件も異なってくるため、本実施例のプロファイルは等間隔領域のゾーン間隔の変更とこれらいくつかの変更によって実施例３−１と比較すると全体的に外側へ移動したものとなる。

本実施例のプロファイルを参考例１１−１と対比して図３７（ａ）（実線）及び表１９に示す。なお、参考例１１−１（表２０及び図３７（ａ）中点線）は、比較例１と同様に第１、２ゾーンが、付加屈折力が２ｄｉｏｐｔｅｒのフレネル間隔である点は同じであるが、第３、４、５、６ゾーンの等間隔領域の間隔が０．３５ｍｍに変更されたものとなっている。

本実施例の像面強度分布を図３７（ｂ、ｃ、ｄ）に示す。なお参考例１１−１の像面強度分布は図３８（ｂ、ｃ、ｄ）に示す。まずかかる再設定を行っていない参考例１１−１においてはｑ＝１、２、３、・・・とサイドバンドが比較例１と同様に生成する。なお、参考例１１−１では等間隔が０．３５ｍｍと異なっているため、出現するサイドバンドの位置が全体的に像面中心に移動する。一方、実施例１１−１では、図３７（ｂ、ｃ、ｄ）に示すように、各次数のサイドバンドは明確に強度が減少しており、間隔と位置の再設定が奏功していることが分かる。また、光軸上の強度分布では、参考例１１−１（図３８（ｅ））は近方視用の焦点位置のピークが他のピークに比して小さく、近方視が十分に機能しないおそれがあるのに対して実施例１１−１（図３７（ｅ））では近方視、中間視、遠方視とも各焦点位置のピークは明確に生成しており、いずれの焦点位置でも十分な見え方を与えることが期待されるのである。

実施例１１−２
本実施例は、等間隔領域のゾーン間隔をこれまでの実施例群よりも小さくし０．１５ｍｍとし、またフレネル間隔の構成ゾーン数を第１〜３までと増やし、さらにフレネル間隔の付加屈折力を４（ｄｉｏｐｔｅｒ）としたものに対して間隔と位置の再設定を実施したものの例である。なお、間隔と位置の再設定がなされていないもの、すなわち、第４〜７ゾーンが、ゾーン間隔が０．１５ｍｍとされた等間隔領域からなるものを参考例１１−２とした。なお、本例も参考例１１−１と同様に等間隔領域のゾーン間隔が変更されたため、かかるゾーン間隔に対応した新たなＥ_sincダイアグラム（図３９）及び新たなＥ_cosの計算条件に基づき間隔と位置が再設定されることとなる。

まず、参考例１１−２において第４ゾーンをｃ番目のゾーンとしてその間隔を、図３９のＥ_sincダイアグラム上で次数ｑ＝２の第１番目の節、Ｎ[２_１]になるようにΔｒ_c＝０．１１２５ｍｍとした。そしてｉ、ｊ番目のゾーンを第６、７番目のゾーンとし、ｉ番目のゾーンを等間隔ゾーンの間隔が０．１５ｍｍとされた場合のＥ_cosの計算条件に基づきＥ_cos＃１＝０となる位置に再設定した。かかる再設定後の実施例１１−２のプロファイルを参考例１１−２とともに図４０（ａ）及び表２１に示す。参考例１１−２のプロファイルは表２２及び図４０（ａ）中点線で示されている。第４番目のゾーン間隔は再設定によって少し狭くなり、また位置の再設定により第６、７番目のゾーンが少し内側へ移動したプロファイルとなっていることが分かる。実施例１１−２の像面強度分布を図４０（ｂ、ｃ、ｄ）に、参考例１１−２の像面強度分布を図４１（ｂ、ｃ、ｄ）にそれぞれ示す。まず参考例１１−２においては等間隔領域に基づくサイドバンドが規則的に生成しており、これまでの等間隔領域のゾーン間隔が０．３ｍｍ、０．３５ｍｍのものと比較して像面中心から周辺へ遠ざかった位置に出現している。かかるサイドバンドの分布では夜間において広がりのあるハロとして視認される可能性がある。一方、実施例１１−２では各次数のサイドバンドが明確に減少していることが分かる。また、光軸上の強度分布（図４０（ｅ））においては参考例１１−２（図４１（ｅ））と同様に近方視、中間視、遠方視用の各焦点位置に明確なピークが形成されており、サイドバンドが低減された回折型多焦点眼用レンズ有用なものであることが分かる。本実施例においては付加屈折力が４ｄｉｏｐｔｅｒと大きくされたものであり、人の眼において調節力が著しく低下した患者、あるいは調節力を消失した患者に対して適用する多焦点眼用レンズとして特に有用なものとなる。

実施例１２ （コンタクトレンズとして検証した例）
次のプロファイルの回折構造を有するコンタクトレンズを作製し、本発明の効果を検証した。

比較例１において第３番目のゾーンをｃ番目のゾーンとし、等間隔領域のゾーンの間隔を同じく０．３ｍｍとし、第５番目のゾーンをｉ番目のゾーンとした。今、ｃ番目のゾーンとした第３番目のゾーンの間隔をＥ_sincダイアグラム上でＮ［４_２］の節位置に相当する間隔であるΔｒ_c＝０．１８７５ｍｍに設定した。そしてかかる間隔で定められるｃ番目のゾーン位置に対して数２７のＥ_cos関係式にてＥ_cos＃１＝０となるｒ_i-1地点に５番目のゾーンを再設定した。

かかる間隔と位置の再設定によって新たに変更されたプロファイルを図４２（ａ）及び表２３に示す。本実施例は、実施例１−１において行った位置の再設定に加えてＥ_sincに基づく間隔の再設定を併用した例となっている。

プロファイル図より第３ゾーンがＥ_sincダイアグラムに基づき変量され、幾分間隔が狭くなっている。また、第５ゾーンの位置の再設定によって該ゾーンが内側へ移動した分、第４ゾーンの間隔も狭くなっている。それ以外の変更はなかった。

かかるプロファイルの像面強度分布を図４２（ｂ、ｃ、ｄ）に示す。本実施例と比較例１と比べると、ｑ＝１、４、５の次数のサイドバンド強度が大幅に減少していることが分かる。また、ｑ＝２のサイドバンド領域では約２〜３割強度が減少している。ｑ＝３のサイドバンドに関しては僅かではあるが減少している。ｑ＝１、５のサイドバンドの低減はＥ_cos＃１＝０とした効果による。ｑ＝４のサイドバンドの減少はＥ_sincダイアグラム上でＮ[４_２]の節位置に設定した効果による。また、ｑ＝２のサイドバンドはＥ_cos＃１＝０の条件下では本来強め合う方向に作用するところがＮ[４_２]節位置ではＥ_sincの極が反転するため減少したのである。一方、ｑ＝３のサイドバンドに関しては、Ｅ_cos＃１＝０の条件では弱め合うところがＮ［４_２］節位置では極が反転するため逆に強め合う方向に作用し平均して僅かな減少に止まったと考えられる。

結果としては、ブラードビジョンに大きな影響を及ぼすｑ＝１のサイドバンドが減少し、ハロの広がりに影響するｑ＝４、５の周辺領域のサイドバンドも低減されたものとなっている。よってかかる問題の改善が期待されるのである。

実際に効果を検証するために本発明のプロファイルに対して以下の規格のコンタクトレンズを作製した。ハロの確認被写体として夜間の遠方の街灯を、ブラードビジョンに対しては蛍光灯の縁部を写真撮影した。なお、回折構造は位相プロファイルに基づくレリーフ構造とし、レンズ基材の屈折率を１．４３８、媒体の屈折率を１．３３５とし、波長を５４６ｎｍとしてレリーフ形状に変換した。

今回作製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、レンズ直径：１４ｍｍ、光学部直径：８ｍｍ、ベースカーブ：８．５ｍｍ、でコンタクトレンズの後面に回折構造を設けた。作製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各被写体を撮影した。

ハロの撮影結果を図４３に示す。比較のために同じ条件で撮影した図９の比較例１に基づくコンタクトレンズのハロ写真と比較すると、本実施例のコンタクトレンズではハロは周辺のリング輝度は低く、目立たないレベルまで改善されていることが分かる。図４３で輝度の高い最外殻のリングはｑ＝３のサイドバンドに基づくものと同定され、かかる輝度は図９とあまり差異はないが、その外側のｑ＝４、５と同定されるリングにおいては明確に輝度が減少していることが分かる。かかる結果は本実施例のミュレーションの結果と一致する。

次に蛍光灯の撮影結果を図４４（ａ）に示す。本実施例では縁部から背景の暗部に亘って薄い滲みが認められるものの、比較のために同じ条件で撮影した比較例１に基づくコンタクトレンズのような強度な滲みとはならないことが分かる。また、エッジ部の鮮鋭度も向上していることが分かる。参考のため本実施例と比較例１のエッジ部の強度分布のシミュレーション結果を図４４（ｂ）に示す（実線（実施例１２）、破線（比較例１））。本実施例のエッジ強度分布は比較例１と比べて小さく、実写結果と一致していることが分かる。以上の結果から本発明に基づき設計作製されたコンタクトレンズはハロ、及びブラードビジョンが抑制されたコンタクトレンズとなることが分かるのである。

以上の実施例より、本発明は、Ｅ_cos関数または／およびＥ_sinc関数のパラメータであるゾーンの位置と間隔または位相定数を制御することによってハロやブラードビジョンを改善しうる回折型多焦点眼用レンズとその製造方法を与えるものであることが分かる。

また、本発明はサイドバンドの低減効果をもたらす以外に、近方視、中間視、遠方視のそれぞれの焦点位置に、適切な、バランスのとれた割合で光を配分することも可能でその結果としてそれぞれの焦点位置に明確なピークを生成することも可能となる。たとえばフレネル間隔に単に等間隔領域を組合わせた比較例１、参考例１１−１においては近方視用ピーク強度が他焦点位置のピーク強度より小さくなり、近方の見え方が低下するおそれがあるが、本発明の間隔と位置の再設定によってかかる不均衡な分布を是正し、近方視、中間視、遠方視のピーク強度のバランスがとれたより望ましい分布にすることも可能になる。

なお、実施例に示した間隔と位置の再設定の際の条件は、本実施例に限定されるものではなく、サイドバンドの分布を勘案して、また適用される使用者の使用方法や見え方の要求度に応じて、これを阻害するような見え方の原因となるサイドバンドを特定し、これを低減するための条件下で設定することが可能である。つまり、本発明ではゾーン間の振幅関係を表わすＥ_cosまたは／およびＥ_sinc関係式またはダイアグラムを用いてプロファイルを設定することを基本とするが、プロファイル設定の基本となるこれら関数の具体的な値は、目的とするサイドバンドの種類や分布の仕方によって、またその目的とする低減度合によって都度設定することが望ましい。

そこにおいて、一般にＥ_cos関数の値は、数２９の範囲となることを基本とするが、特定のサイドバンドの低減が必要な場合は、かかるサイドバンドに対応する次数のＥ_cosが、−０．７≦Ｅ_cos≦０．７、好ましくは−０．５≦Ｅ_cos≦０．５となる範囲で設定するのが望ましい。

さらに、サイドバンドの次数に応じてＥ_cosを定めてもよい。具体的には、例えばブラードビジョンの低減に際してはｑ＝１、２のような像面中心の比較的強度の大きなピークの低減を目的として、たとえばＥ_cos＃１＝０、Ｅ_cos＃２＝０となる地点にゾーン位置を設定すると効果的である。

また、ハロの抑制を目的とした場合は、ｑ＝３、４、５、・・・などの像面中心から離れた位置に出現するサイドバンドを低減するために、Ｅ_cos＃３＝０、Ｅ_cos＃４＝０、Ｅ_cos＃５＝０となる地点などが効果的である。また、Ｅ_cosは必ずしもゼロである必要はなく、たとえば本実施例でも示したＥ_cos＝０．５となる地点も効果的である。

また、Ｅ_cos関数から定められるゾーンの位置は、前記実施例で図示したＥ_cosダイアグラムの周期範囲（例えば図１２ではｑ＝１に対してＥ_cosがおよそ半周期の範囲で示されている）に限定されるものではなく、さらに長周期の範囲内で設定されてもよい。

なお、ｃ番目ゾーンとｉ番目のゾーン間にはＥ_cos関数に基づく位置設定の結果としての調整区間が生じることがある。例えば実施例３群においては第４ゾーンがかかる調整区間に相当する。かかる調整区間も回折構造を形成するゾーンの一つとして機能するため、本発明で実現する結像特性を損なわない範囲で、また、結像特性をさらに向上させるために所望の位相関数を設定してもよい。また、かかる調整区間の間隔が広い場合は、かかる区間を複数のゾーンで構成してもよい。

Ｅ_sincにおいては節位置となるゾーン間隔が最も効果的である。しかし、節に限らず本実施例で示したように極値となるゾーン間隔も有用なものとなる。また、同一地点で複数の次数のＥ_sincが節、あるいは節に近い領域になるような地点、たとえばＮ［４_３］やＮ［５_４］、あるいはＮ［３_２］などに設定するとより効果的である。

Ｅ_sinc関数は間隔のみならず位相のパラメータを含むことから、Ｅ_sinc関数に基づく設計は間隔のみならず位相定数ｈとの組わ合わせで行ってもよい。かかる位相定数ｈをパラメータとして含むＥ_sincの設計方法は実施例５及び６に示した通りで、本例で示したように位相定数ｈを変量した場合は、ｈ変量後のＥ_sincダイアグラムにて目的のＥ_sinc箇所となるようにゾーン間隔を定めるとより効果的である。

Ｅ_cos関数、Ｅ_sinc関数による設定方法は目的に応じてそれぞれ個別で用いられてもよいし、両者を併用してもよい。かかる個別の設定方法、及び併用法方は、本実施例群で例示されている。本発明では、Ｅ_cosとＥ_sincの併用によってさらに多様な組み合わせが可能となり、設計自由度が増すこと、およびサイドバンドの低減効果がさらに向上する点からより好ましいものである。

また、実施例９群からも分かるように、本発明の設定方法が適用されるゾーンの組合せは特定のゾーン間の一つの組合せに限定されるものではなく、他ゾーン間との複数の組み合わせとしてもよい。

本発明では、Ｅ_cos関数、Ｅ_sinc関数によって設定されたプロファイルにおいて、かかるプロファイルの中の任意のゾーンに対して数３、数４、または数５の位相ずれ量τを設定してもよい。かかる位相ずれ量の範囲は数３０の範囲で設定するのが望ましい。例えば、Ｅ_cos関数、Ｅ_sinc関数に加えて、位相ずれ量を調節することにより、ハロやブラードビジョンの原因と考えられる振幅のピークに対するキャンセル効果のチューニングの更なる自由度の向上などが図られ得る。

本発明は、フレネル間隔領域と等間隔領域から構成されるプロファイルにのみ限定されるものではなく、フレネル間隔領域を含まないもの、あるいはフレネル間隔領域を主とした回折構造に適用してもよい。

また、フレネル間隔と等間隔領域から構成されるプロファイルにおいては、それぞれの領域の配される位置に特に限定はなく、任意に定められたものでもよい。本実施例群では内側をフレネル間隔、周辺を等間隔領域としたものが示されているが、それ以外の、たとえば内側が等間隔領域で周辺がフレネル間隔領域とされたものでもよい。さらにはフレネル間隔と等間隔領域の繰り返し構造を有するものでもよい。

等間隔領域は間隔を同じくしたゾーンが隣接して配されていてもよいし、異なる間隔を含む周期構造とされていてもよい。さらには非周期構造で配置されていてもよい。また、異なる間隔を等しくした異なる等間隔領域が複数存在するものでもよい。

等間隔領域のゾーンの間隔は特に限定されるものではないが、おおよそ０．１〜０．５ｍｍの間で選択されるのが望ましい。

また、前記各実施例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。また、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。

更にまた、本発明において、サイドバンドの振幅に対するキャンセル効果を発揮するｃ番目のゾーンは、相互干渉するｉ番目又はｊ番目のゾーンと共に、サイドバンドが問題となる状況で装用者に光学特性をおよぼすレンズの光学領域内に形成されていれば良い。例えば、屋外昼間等の明所視でブラードビジョンが問題となる場合には、明所視の瞳孔サイズに対応するレンズ開口領域内のゾーンに設定されれば良いし、夜間の自動車運転時等の暗所視でハロが問題となる場合には、暗所視の瞳孔サイズに対応するレンズ開口領域内のゾーンに設定されれば良い。そのような範囲内であれば良く、各ゾーンの設定位置が限定的に解釈されるものではない。

本発明は０次回折光の焦点位置の像面上のサイドバンド強度を制御する上で有用な方法となる。０次回折光が遠方視用として設計された回折レンズでは、遠方視にてブラードビジョンやハロという問題が起こりやすいことからかかる回折レンズの設計に特に有用なものとなる。しかし、本発明の適用可能な焦点位置は特に遠方視用焦点に限定されるものではなく、これ以外の、たとえば近方視用焦点、あるいは中間視用焦点など他の焦点位置においてもこれらが０次回折光で形成される場合は本発明の方法が等しく適用できる。

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、眼鏡、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。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。本発明に基づく眼内レンズにおいては従来からの回折型の多焦点眼内レンズで指摘されているハロやブラードビジョンの問題を解消しうる。

Claims (12)

1. 同心円状の複数のゾーンを有する回折構造が設けられた光学部を備えており、該光学部によって少なくとも二つの焦点が与えられる回折型多焦点眼用レンズにおいて、
   前記回折構造の一部または全部のゾーンがブレーズ形状の位相関数を有していると共に、
   かかるブレーズ形状の位相関数を有するゾーンにおけるｉ番目のゾーンの内径ｒ_i-1 及び外径ｒ_i と、ｊ番目のゾーンの内径ｒ_j-1 及び外径ｒ_j と、該ゾーンとは異なる別のｃ番目のゾーンの内径ｒ_c-1 及び外径ｒ_c とを用いて表される下式数１と数２の少なくとも一方を満足するように、該ｉ番目と該ｊ番目と該ｃ番目のそれぞれのゾーンの位置が設定されていることを特徴とする回折型多焦点眼用レンズ。
   
2. 前記少なくとも二つの焦点のうちの一つの焦点が、前記回折構造の０次回折光によって与えられる請求項１に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
3. 前記回折構造の０次回折光によって与えられる焦点が、遠方視用焦点とされている請求項２に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
4. 前記光学部に設けられた前記同心円状の複数のゾーンを有する前記回折構造が、該ゾーンの間隔が等しい等間隔領域を有している請求項１〜３の何れか一項に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
5. 前記等間隔領域の少なくとも一部において、間隔を等しくした少なくとも二つのゾーンが隣接して設けられている請求項４に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
6. 前記等間隔領域の少なくとも一部において、間隔を等しくした少なくとも二つのゾーンが隣接せずに離間して設けられている請求項４又は５に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
7. 前記回折構造における少なくとも一部において、フレネル間隔の周期構造を有する少なくとも二つのゾーンが設けられている請求項１〜６の何れか一項に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
8. 前記フレネル間隔の外径が、下式数３で与えられる請求項７に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
   
9. 前記ブレーズ形状の位相関数が、下式数４で表わされる請求項１〜８の何れか一項に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
   
10. 前記位相関数の位相ずれ量が、下式数５の範囲にある請求項９に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
    
11. 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１〜１０の何れか一項に記載の回折型多焦点眼用レンズ。
12. 同心円状の複数のゾーンを有する回折構造が設けられた光学部を備えていると共に、該回折構造の一部または全部のゾーンにおいてブレーズ形状の位相関数を有しており、且つ、該光学部によって少なくとも二つの焦点が与えられる回折型多焦点眼用レンズを製造するに際して、
    前記ブレーズ形状の位相関数を有するゾーンにおけるｉ番目のゾーンの内径ｒ_i-1 及び外径ｒ_i と、ｊ番目のゾーンの内径ｒ_j-1 及び外径ｒ_j と、該ゾーンとは異なる別のｃ番目のゾーンの内径ｒ_c-1 及び外径ｒ_c とを、下式数６を用いて設定することによりそれら各ゾーン位置を決定するＣｏｓ関数利用工程と、
    前記ブレーズ形状の位相関数を有するゾーンにおけるｉ番目のゾーンの内径ｒ_i-1 及び外径ｒ_i と、ｊ番目のゾーンの内径ｒ_j-1 及び外径ｒ_j と、該ゾーンとは異なる別のｃ番目のゾーンの内径ｒ_c-1 及び外径ｒ_c とを、下式数７を用いて設定することによりそれら各ゾーン位置を決定するＳｉｎｃ関数利用工程と
    の少なくとも一方の工程を経て前記回折構造を設定して得られた該回折構造のプロファイルを前記光学部に反映することにより該光学部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。