JP2768801B2 - 光学装置 - Google Patents
光学装置Info
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- JP2768801B2 JP2768801B2 JP2104391A JP10439190A JP2768801B2 JP 2768801 B2 JP2768801 B2 JP 2768801B2 JP 2104391 A JP2104391 A JP 2104391A JP 10439190 A JP10439190 A JP 10439190A JP 2768801 B2 JP2768801 B2 JP 2768801B2
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
- G02C7/00—Optical parts
- G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
- G02C7/04—Contact lenses for the eyes
- G02C7/041—Contact lenses for the eyes bifocal; multifocal
- G02C7/044—Annular configuration, e.g. pupil tuned
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1876—Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
- G02C7/00—Optical parts
- G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
- G02C7/04—Contact lenses for the eyes
- G02C7/041—Contact lenses for the eyes bifocal; multifocal
- G02C7/042—Simultaneous type
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- G—PHYSICS
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- G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
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- G02C2202/20—Diffractive and Fresnel lenses or lens portions
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光学装置に関し、詳しくは、眼球内レンズ
やコンタクトレンズ等に用いるのに適したものであっ
て、多焦点イメージを設けるために少数のゾーンに依存
するコーヘン（Cohen）による設計の位相ゾーン板を用
いた光学装置に関する。
やコンタクトレンズ等に用いるのに適したものであっ
て、多焦点イメージを設けるために少数のゾーンに依存
するコーヘン（Cohen）による設計の位相ゾーン板を用
いた光学装置に関する。
従来の技術及び発明が解決しようとする課題 屈折作用と回折作用とは、光学的特性を特徴づける上
で参照される作用である。回折作用は光の伝播に関係し
ている。一般に、アパーチャ（apertureレンズ口径）を
通る光の伝播の現象を説明するのに、回折作用について
の理論が役立っている。
で参照される作用である。回折作用は光の伝播に関係し
ている。一般に、アパーチャ（apertureレンズ口径）を
通る光の伝播の現象を説明するのに、回折作用について
の理論が役立っている。
この場合、アパーチャは、それ自体の境界で定まる空
間的部位と見ることもできるし、或いは、入射光を選択
的に遅延させるべく、厚みと屈折率の何れか一方、又
は、両方が変化する光学材料の部位と見ることもでき
る。何れにしても、その様なアパーチャを光が通過する
と、その時「回折作用」が起こると言われている。
間的部位と見ることもできるし、或いは、入射光を選択
的に遅延させるべく、厚みと屈折率の何れか一方、又
は、両方が変化する光学材料の部位と見ることもでき
る。何れにしても、その様なアパーチャを光が通過する
と、その時「回折作用」が起こると言われている。
光がアパーチャを通過すると、空間上の一点で光が集
中乃至焦点を結ぶことがある。その一点は焦点と呼ばれ
るものであって、該焦点をスネルの法則として知られて
いる一次方程式を用いて算出できる状況群が存在する。
この様な特殊な状況は、アパーチャに含まれている光学
材料が非常に緩やかに、かつ、円滑に変化し、アパーチ
ャの寸法が大きくなったときにみられる。それが全て実
際に起こるのであれば、光とは、「屈折作用」と呼ばれ
る回折作用の特殊な現像により伝播されるものと、特徴
づけることができる。
中乃至焦点を結ぶことがある。その一点は焦点と呼ばれ
るものであって、該焦点をスネルの法則として知られて
いる一次方程式を用いて算出できる状況群が存在する。
この様な特殊な状況は、アパーチャに含まれている光学
材料が非常に緩やかに、かつ、円滑に変化し、アパーチ
ャの寸法が大きくなったときにみられる。それが全て実
際に起こるのであれば、光とは、「屈折作用」と呼ばれ
る回折作用の特殊な現像により伝播されるものと、特徴
づけることができる。
しかし、この様な状況はありふれたものであるから、
上記した屈折は完全な理論と見られることが多い。とこ
ろが、レンズに鋭い刻み目があると、アパーチャに含ま
れている光学材料は「円滑に変化する」という条件を満
たさなくなり、光の伝播を確かめるには、「回折作用」
についての一般的な理論を借りる必要が生じてくる。
上記した屈折は完全な理論と見られることが多い。とこ
ろが、レンズに鋭い刻み目があると、アパーチャに含ま
れている光学材料は「円滑に変化する」という条件を満
たさなくなり、光の伝播を確かめるには、「回折作用」
についての一般的な理論を借りる必要が生じてくる。
ここでの「屈折」ないし「屈折作用」なる用語は、ア
パーチャの内部構造が円滑に変化している場合について
用いるものとする。また、「回折」ないし「回折作用」
なる用語は、アパーチャの内部構造が鋭い境界を有し、
かつ、光路長が急変化する場合について用いるものとす
る。
パーチャの内部構造が円滑に変化している場合について
用いるものとする。また、「回折」ないし「回折作用」
なる用語は、アパーチャの内部構造が鋭い境界を有し、
かつ、光路長が急変化する場合について用いるものとす
る。
しかし、単純な場合でも、屈折作用の理論を用いただ
けでは得られない正確な解決法を得るために、回折作用
の理論を用いる。
けでは得られない正確な解決法を得るために、回折作用
の理論を用いる。
レンズの働きについては、回折作用に関係のある法則
を以て説明することができるが、屈折作用に関係のある
法則では、キャリア・レンズにおける位相ゾーン板の働
きを説明することはできない。尚、本願明細書において
用いる「位相ゾーン板」なる用語は、ゾーンにおけるゾ
ーン板と光学面との組み合わせを利用するレンズの光学
的な単位部域を意味し、前述の組み合わせにより光が回
折して、ゾーン板の複数の次数（例えば、０次、１次な
ど）焦点において、特定の光度分布をもたらす光の波面
が生成される。
を以て説明することができるが、屈折作用に関係のある
法則では、キャリア・レンズにおける位相ゾーン板の働
きを説明することはできない。尚、本願明細書において
用いる「位相ゾーン板」なる用語は、ゾーンにおけるゾ
ーン板と光学面との組み合わせを利用するレンズの光学
的な単位部域を意味し、前述の組み合わせにより光が回
折して、ゾーン板の複数の次数（例えば、０次、１次な
ど）焦点において、特定の光度分布をもたらす光の波面
が生成される。
コーヘン特許（米国特許第4,210,391号、同第4,338,0
05号、同第4,340,283号を総称したもの）は、キャリア
・レンズの光学ゾーンにおいて、位相ゾーン板を用いて
多焦点効果を生じるようにされたものである。有用な多
焦点効果を狙ってキャリア・レンズの光学ゾーンに位相
ゾーン板を用いるレンズは、本願明細書及びその特許請
求範囲において、「コーヘン設計型（レンズ）」と称す
ることにする。このコーヘン設計型レンズ、即ち、コー
ヘンの設計によるレンズの光学特性とその有用性につい
ては、回折作用に関係のある法則及び規則を以て説明す
る。
05号、同第4,340,283号を総称したもの）は、キャリア
・レンズの光学ゾーンにおいて、位相ゾーン板を用いて
多焦点効果を生じるようにされたものである。有用な多
焦点効果を狙ってキャリア・レンズの光学ゾーンに位相
ゾーン板を用いるレンズは、本願明細書及びその特許請
求範囲において、「コーヘン設計型（レンズ）」と称す
ることにする。このコーヘン設計型レンズ、即ち、コー
ヘンの設計によるレンズの光学特性とその有用性につい
ては、回折作用に関係のある法則及び規則を以て説明す
る。
コーヘン設計型レンズでは、同心円ゾーンを有する位
相ゾーン板を用いており、この同心円ゾーンの半径r
kは、 と実質的に比例していると共に、複数の焦点に向かって
光を指向あるいは発散するようにゾーンがカットされて
いる。
相ゾーン板を用いており、この同心円ゾーンの半径r
kは、 と実質的に比例していると共に、複数の焦点に向かって
光を指向あるいは発散するようにゾーンがカットされて
いる。
は同心円ゾーンの間隔を意味し、この間隔は、回折作用
に特有なものであって、屈折レンズには見られないもの
である。
に特有なものであって、屈折レンズには見られないもの
である。
多焦点イメージを発生する位相ゾーン板はレンズの一
種であって、拡大像や縮小像を得るためには、キャリア
・レンズとは別に用いられるものである。この位相ゾー
ン板をキャリア・レンズに設け、キャリア・レンズの光
学ゾーン部域の大部分を占有すれば、レンズ装置により
作り出された複合イメージの相対明るさが制御されるこ
とになる。また、キャリア・レンズ装置の光学ゾーン部
域の大部分を占有するような位相ゾーン板は、特定の焦
点におけるイメージの画質と様相とを向上させる働きが
ある。従って、位相ゾーン板は、多焦点位相ゾーン板に
固有の効率損失をもたらす種々の次数における光の強度
を減少させることができること、種々の次数において色
彩の分散を制御できること、それに、種々の焦点により
明らかになっているように種々の次数に亙って透過光を
制御することができることから、有用なものである。例
えば、散光レンズや、収束レンズ、平レンズなどは、透
過光の像を拡大したり、縮小したりする作用をなすが、
位相ゾーン板は、種々の焦点における光の相対強度を制
御する作用をなすことから、高次数において焦点を形成
する。このことは、設計波長に応じた深さを有するパラ
ボラ形状のエシュレット格子（r2空間でリニア輪郭を描
くことを意味する。）を に応じたゾーン間隔を有するフレネルゾーン板である位
相ゾーン板に用いるレンズ装置により、簡単に説明され
るところである。尚、上記設計波長に応じた深さを有す
るエッシュレット格子とは、例えば、設計波長が555ナ
ノメータの黄色光に設定されていると、エシュレット格
子の物理深さ、即ち、光路長は、関係式 λ／（η′−η） （η′1.43、η1.33、λは設計波長、即ち黄色光） に従って約0.00555ミリとなる。
種であって、拡大像や縮小像を得るためには、キャリア
・レンズとは別に用いられるものである。この位相ゾー
ン板をキャリア・レンズに設け、キャリア・レンズの光
学ゾーン部域の大部分を占有すれば、レンズ装置により
作り出された複合イメージの相対明るさが制御されるこ
とになる。また、キャリア・レンズ装置の光学ゾーン部
域の大部分を占有するような位相ゾーン板は、特定の焦
点におけるイメージの画質と様相とを向上させる働きが
ある。従って、位相ゾーン板は、多焦点位相ゾーン板に
固有の効率損失をもたらす種々の次数における光の強度
を減少させることができること、種々の次数において色
彩の分散を制御できること、それに、種々の焦点により
明らかになっているように種々の次数に亙って透過光を
制御することができることから、有用なものである。例
えば、散光レンズや、収束レンズ、平レンズなどは、透
過光の像を拡大したり、縮小したりする作用をなすが、
位相ゾーン板は、種々の焦点における光の相対強度を制
御する作用をなすことから、高次数において焦点を形成
する。このことは、設計波長に応じた深さを有するパラ
ボラ形状のエシュレット格子（r2空間でリニア輪郭を描
くことを意味する。）を に応じたゾーン間隔を有するフレネルゾーン板である位
相ゾーン板に用いるレンズ装置により、簡単に説明され
るところである。尚、上記設計波長に応じた深さを有す
るエッシュレット格子とは、例えば、設計波長が555ナ
ノメータの黄色光に設定されていると、エシュレット格
子の物理深さ、即ち、光路長は、関係式 λ／（η′−η） （η′1.43、η1.33、λは設計波長、即ち黄色光） に従って約0.00555ミリとなる。
この位相ゾーン板は、レンズ本体のキャリア・パワー
（carrier power）が散光性、収束性あるいは平行性に
関係なく、設計波長にあっては単焦点レンズ装置であっ
て、設計波長の光を光学ゾーンの長手軸に沿って１次数
焦点に集める作用をなす。このことは、該レンズ装置の
使用者は近くの物体を見ることしかできず、たとえ屈折
作用に利用されている関係式に従って作用する平滑レン
ズ装置のキャリア・パワーが、遠方の物体を視覚的に具
像化できる程のものであっても、遠方の物体を見ること
ができなくなる。位相ゾーン板は、光を近くの焦点に偏
向させることにより、光を指向させる働きをする。この
レンズの構造は、位相ゾーン板の支持体に適するように
なっている。この場合、位相ゾーン板は、光が透過する
方向を定めるようになっていると共に、種々の焦点次数
においての視覚的正確性を決定している。また、光が０
次数に伝わるようになっているコーヘン設計型の二焦点
レンズにあっては、位相ゾーン板は、設計波長以外の０
次数波長において色彩度を決定する。０次数におけるイ
メージそれ自体は変わらないが、位相ゾーン板の影響を
受ける。光学ゾーンに位相ゾーン板を用いたレンズにお
ける０次数の位置が何処にあろうとも、０次数に向かっ
ている光は全て位相ゾーン板を透過し、回折光となる。
（carrier power）が散光性、収束性あるいは平行性に
関係なく、設計波長にあっては単焦点レンズ装置であっ
て、設計波長の光を光学ゾーンの長手軸に沿って１次数
焦点に集める作用をなす。このことは、該レンズ装置の
使用者は近くの物体を見ることしかできず、たとえ屈折
作用に利用されている関係式に従って作用する平滑レン
ズ装置のキャリア・パワーが、遠方の物体を視覚的に具
像化できる程のものであっても、遠方の物体を見ること
ができなくなる。位相ゾーン板は、光を近くの焦点に偏
向させることにより、光を指向させる働きをする。この
レンズの構造は、位相ゾーン板の支持体に適するように
なっている。この場合、位相ゾーン板は、光が透過する
方向を定めるようになっていると共に、種々の焦点次数
においての視覚的正確性を決定している。また、光が０
次数に伝わるようになっているコーヘン設計型の二焦点
レンズにあっては、位相ゾーン板は、設計波長以外の０
次数波長において色彩度を決定する。０次数におけるイ
メージそれ自体は変わらないが、位相ゾーン板の影響を
受ける。光学ゾーンに位相ゾーン板を用いたレンズにお
ける０次数の位置が何処にあろうとも、０次数に向かっ
ている光は全て位相ゾーン板を透過し、回折光となる。
前述の説明から、平滑な光学ゾーンは光を１つだけの
焦点パワー、即ち、０次数にのみ光を指向させるが、回
折作用を利用した位相ゾーン板式光学ゾーンは、それも
１つだけの焦点パワーであるものの、１次数に光を指向
させるのは明かである。光を１次数に偏向させるのは、
この場合にあっては、回折作用の方向性パワーが大いに
働いているからである。コーヘン設計型のレンズは、複
数の焦点パワーに光を指向させるのに回折作用を利用し
ている点でユニークなものである。換言すれば、コーヘ
ン設計型のレンズでは、（ｉ）適当な設計パラメータに
応じて厚みを変えるべく位相ゾーン板をカットするか、
叉は、（ii）位相ゾーン板のゾーンにおけるレンズ本体
の屈折率を変えることにより、位相シフトを利用して複
数の焦点パワーに光を指向させている。ゾーンの傾斜角
を変えると、透過光、従って、位相シフトを変えること
ができる。
焦点パワー、即ち、０次数にのみ光を指向させるが、回
折作用を利用した位相ゾーン板式光学ゾーンは、それも
１つだけの焦点パワーであるものの、１次数に光を指向
させるのは明かである。光を１次数に偏向させるのは、
この場合にあっては、回折作用の方向性パワーが大いに
働いているからである。コーヘン設計型のレンズは、複
数の焦点パワーに光を指向させるのに回折作用を利用し
ている点でユニークなものである。換言すれば、コーヘ
ン設計型のレンズでは、（ｉ）適当な設計パラメータに
応じて厚みを変えるべく位相ゾーン板をカットするか、
叉は、（ii）位相ゾーン板のゾーンにおけるレンズ本体
の屈折率を変えることにより、位相シフトを利用して複
数の焦点パワーに光を指向させている。ゾーンの傾斜角
を変えると、透過光、従って、位相シフトを変えること
ができる。
ある実施例におけるコーヘン設計型のレンズでは、多
焦点効果を得るために、奇数ゾーンと偶数ゾーンと呼ば
れる交互あると共に傾斜した半周期ゾーンを利用してい
る。この様な各ゾーンは、内側への傾斜角によって、キ
ャリア・レンズの厚みを減少している。この種の傾斜に
より、レンズを透過する光の位相が可変関係を以て光学
的にシフトされる。即ち、位相シフトの変化が著しけれ
ば著しいほど、より多くの光が高次数に指向される、即
ち、偏向されるのである。傾斜角が比較的小さければ、
位相シフトの変化も小さく、透過光の多くがレンズ面か
ら低次数焦点へと指向されるようになる。複数の焦点パ
ワーへと回折光を指向させるのは、傾斜角が変化するこ
とと、その傾斜の輪郭によるところが大きい。
焦点効果を得るために、奇数ゾーンと偶数ゾーンと呼ば
れる交互あると共に傾斜した半周期ゾーンを利用してい
る。この様な各ゾーンは、内側への傾斜角によって、キ
ャリア・レンズの厚みを減少している。この種の傾斜に
より、レンズを透過する光の位相が可変関係を以て光学
的にシフトされる。即ち、位相シフトの変化が著しけれ
ば著しいほど、より多くの光が高次数に指向される、即
ち、偏向されるのである。傾斜角が比較的小さければ、
位相シフトの変化も小さく、透過光の多くがレンズ面か
ら低次数焦点へと指向されるようになる。複数の焦点パ
ワーへと回折光を指向させるのは、傾斜角が変化するこ
とと、その傾斜の輪郭によるところが大きい。
コーヘン設計型のレンズは、位相シフトを制御するの
に、レンズ面のレリーフの輪郭を変える以外に、レンズ
の表面にある材料を埋設すれば、屈折率を変えることが
できることをも示している。
に、レンズ面のレリーフの輪郭を変える以外に、レンズ
の表面にある材料を埋設すれば、屈折率を変えることが
できることをも示している。
コーヘン設計型のレンズにおける傾斜ゾーンは、 間隔を用いている点を省けば、1961年10月17日に特許付
与された米国特許第3,004,470号に開示されているフレ
ネルゾーンの原理を利用している。この米国特許によれ
ば、フレネルレンズにおける階段形パラボラ状ゾーン
は、レンズ面が対ごとに階段形傾斜したレンズを平滑に
したものに他ならない。
与された米国特許第3,004,470号に開示されているフレ
ネルゾーンの原理を利用している。この米国特許によれ
ば、フレネルレンズにおける階段形パラボラ状ゾーン
は、レンズ面が対ごとに階段形傾斜したレンズを平滑に
したものに他ならない。
コーヘン設計型の多焦点位相ゾーン板は、奇数ゾーン
と偶数ゾーンとが交互しているので、透過光の位相をシ
フトすべく光路長が変化するようになっている。このゾ
ーンは、全周期ゾーンにあっても良いし、叉は、複数の
半周期ゾーンを利用することにより見いだされる。全周
期ゾーンは、位相ゾーン板において、ｋにほぼ比例して
隔離されているファセットの最小の繰り返しシーケンス
により定められる。その場合でのファセットの間隔は、
下記の式で表される。
と偶数ゾーンとが交互しているので、透過光の位相をシ
フトすべく光路長が変化するようになっている。このゾ
ーンは、全周期ゾーンにあっても良いし、叉は、複数の
半周期ゾーンを利用することにより見いだされる。全周
期ゾーンは、位相ゾーン板において、ｋにほぼ比例して
隔離されているファセットの最小の繰り返しシーケンス
により定められる。その場合でのファセットの間隔は、
下記の式で表される。
但し、ｄは１次焦点距離を表し、λは設計波長を表
す。本発明における半周期ゾーンは、下記の式で表され
る。
す。本発明における半周期ゾーンは、下記の式で表され
る。
位相ゾーン板における全周期ゾーンは、半周期間隔を
有する一対の交互するゾーンからなるものとして知られ
ている。全周期ゾーンは、非連続のブレーズ（鋸歯状の
断面を持った溝）ないし連続したブレーズを有してい
る。全周期の非連続なブレーズは通常半周期で非連続性
となる独立輪郭を構成し、かつ、全周期の連続ブレーズ
は、ステップ状の形状をとる、非連続性がない独立輪郭
を構成している。即ち、全周期の幅に亙って連続してい
る。全周期ゾーンの各半周期ゾーンは、設計波長の入射
光の位相が別々にシフトされるほど異なっているから、
各ゾーンは光を複数の焦点に指向ないし偏向させるのに
必要な成分を生ずるようになる。
有する一対の交互するゾーンからなるものとして知られ
ている。全周期ゾーンは、非連続のブレーズ（鋸歯状の
断面を持った溝）ないし連続したブレーズを有してい
る。全周期の非連続なブレーズは通常半周期で非連続性
となる独立輪郭を構成し、かつ、全周期の連続ブレーズ
は、ステップ状の形状をとる、非連続性がない独立輪郭
を構成している。即ち、全周期の幅に亙って連続してい
る。全周期ゾーンの各半周期ゾーンは、設計波長の入射
光の位相が別々にシフトされるほど異なっているから、
各ゾーンは光を複数の焦点に指向ないし偏向させるのに
必要な成分を生ずるようになる。
1987年11月３日に特許付与された米国特許第4,704,01
6号の記録包帯によれば、下記の事柄が指摘されてい
る。
6号の記録包帯によれば、下記の事柄が指摘されてい
る。
「フレネルゾーン板、即ち、フレネルゾーンレンズ
は、隣接したゾーンが、半周期だけ位相が互いにずれた
光を透過させるので、交互するゾーンが暗くなると、板
乃至レンズを通過してゾーン板から離れたところの一点
に到達する光は、致命的な光の干渉がないのでゾーン板
がない場合に比べて一層明るくなる、との原理に基づい
て作用するものである。これが達成されるために、ゾー
ンを定めている半径が、近似して とに等しいことが数理的に明らかになっている。（但
し、ｆはゾーン板の焦点距離であり、ｎは０、１、２、
３、４、・・・・であり、また、λは設計波長を表
す。）例えば眼鏡用レンズでは典型的なパワーである５
ジオプターのパワーを有するゾーン板の場合、第１ゾー
ンの大きさは0.3ミリ程度であり、第８ゾーンの幅は百
分の数ミリ程度である。ゾーン板が結像するイメージの
シャープさから見た効率は、ゾーンの数に応じて増加す
るから、まともな光学特性を得るには、ゾーンの数が大
きい板、即ち、レンズが望まれている。」 Transaction BCLA Conference 1987の第15頁における
フリーマン（Freeman）とストーン（Stone）とによる論
文では、＋１ジオプターにつき全周期ゾーンを６個利用
している。これでは、半周期ゾーンが12個必要になる。
は、隣接したゾーンが、半周期だけ位相が互いにずれた
光を透過させるので、交互するゾーンが暗くなると、板
乃至レンズを通過してゾーン板から離れたところの一点
に到達する光は、致命的な光の干渉がないのでゾーン板
がない場合に比べて一層明るくなる、との原理に基づい
て作用するものである。これが達成されるために、ゾー
ンを定めている半径が、近似して とに等しいことが数理的に明らかになっている。（但
し、ｆはゾーン板の焦点距離であり、ｎは０、１、２、
３、４、・・・・であり、また、λは設計波長を表
す。）例えば眼鏡用レンズでは典型的なパワーである５
ジオプターのパワーを有するゾーン板の場合、第１ゾー
ンの大きさは0.3ミリ程度であり、第８ゾーンの幅は百
分の数ミリ程度である。ゾーン板が結像するイメージの
シャープさから見た効率は、ゾーンの数に応じて増加す
るから、まともな光学特性を得るには、ゾーンの数が大
きい板、即ち、レンズが望まれている。」 Transaction BCLA Conference 1987の第15頁における
フリーマン（Freeman）とストーン（Stone）とによる論
文では、＋１ジオプターにつき全周期ゾーンを６個利用
している。これでは、半周期ゾーンが12個必要になる。
従って、一部の当業者の間では、コーヘン設計型のレ
ンズでは、シャープなイメージを得るには相当数のゾー
ンが必要であると、認識されている。しかし、二焦点レ
ンズに多数のゾーンを要するようなレンズは実用的なも
のではなく、非常に多くの眼鏡使用者がコーヘン設計型
のコンタクトレンズや眼内レンズの恩恵を受けることは
出来ない。
ンズでは、シャープなイメージを得るには相当数のゾー
ンが必要であると、認識されている。しかし、二焦点レ
ンズに多数のゾーンを要するようなレンズは実用的なも
のではなく、非常に多くの眼鏡使用者がコーヘン設計型
のコンタクトレンズや眼内レンズの恩恵を受けることは
出来ない。
眼の状態は多様であり、固有の眼に合わせようとすれ
ば、コーヘン設計型の位相ゾーン板の設計を変える必要
がある。例えば、白内障患者は老年者に多く、従って、
その患者の瞳は小さくなっている。その様な場合、白内
障患者の眼の治療には、眼内レンズ（IOL）の内植が行
われている。その際、IOLを用いるにしても、二焦点位
相ゾーン板を有するIOLを用いるのが望ましい場合があ
る。老年性白内障患者の瞳は小さくなっているから、位
相ゾーン板は、瞳径に合わせて非常に小さなアパーチャ
で作用するものでなければならない。また、眼内に位相
ゾーン板IOLを内植するのであるから、アパーチャ径
（アパーチャ・ストップ）は見かけ上の瞳径の約85％に
減少される。従って、位相ゾーン板は、見かけ上の瞳径
の85％にすぎない虹彩の大きさよりも小さい領域で作用
するものでなければならなくなる。
ば、コーヘン設計型の位相ゾーン板の設計を変える必要
がある。例えば、白内障患者は老年者に多く、従って、
その患者の瞳は小さくなっている。その様な場合、白内
障患者の眼の治療には、眼内レンズ（IOL）の内植が行
われている。その際、IOLを用いるにしても、二焦点位
相ゾーン板を有するIOLを用いるのが望ましい場合があ
る。老年性白内障患者の瞳は小さくなっているから、位
相ゾーン板は、瞳径に合わせて非常に小さなアパーチャ
で作用するものでなければならない。また、眼内に位相
ゾーン板IOLを内植するのであるから、アパーチャ径
（アパーチャ・ストップ）は見かけ上の瞳径の約85％に
減少される。従って、位相ゾーン板は、見かけ上の瞳径
の85％にすぎない虹彩の大きさよりも小さい領域で作用
するものでなければならなくなる。
従来、白内障患者にみられる瞳径の減少を補償するた
めに、小さい光学ゾーンに有効な数の不連続性を持たせ
ることにより、瞳径の減少に伴う問題点を解消する二焦
点コンタクトレンズやIOL光学装置が望まれている。
めに、小さい光学ゾーンに有効な数の不連続性を持たせ
ることにより、瞳径の減少に伴う問題点を解消する二焦
点コンタクトレンズやIOL光学装置が望まれている。
課題を解決するための手段 従って、本発明は、コーヘン式レンズであって、白内
障患者にみられる小さい瞳径を補償する位相ゾーン板を
用いることにより、IOL或いはコンタクトレンズとして
利用できる二焦点レンズを提供するに際しての問題点を
解消すべくなされたものである。
障患者にみられる小さい瞳径を補償する位相ゾーン板を
用いることにより、IOL或いはコンタクトレンズとして
利用できる二焦点レンズを提供するに際しての問題点を
解消すべくなされたものである。
本発明は、位相ゾーン板の単一の全周期ゾーンを用い
ても可能で、少なくとも二つの別々の焦点に光を分光す
るブレーズ・ファセットを有する環状同心ゾーンを備え
た位相ゾーン板からなる光学素子を提供するのを目的と
したものである。
ても可能で、少なくとも二つの別々の焦点に光を分光す
るブレーズ・ファセットを有する環状同心ゾーンを備え
た位相ゾーン板からなる光学素子を提供するのを目的と
したものである。
また、ゾーン間の間隔が にほぼ比例し、奇数ゾーンが、偶数面の光路長（深さ）
の半分の光路長（深さ）を有するブレーズ面を備え、か
つ、奇数半径において非連続ジャンプを有する輪郭を呈
している環状同心ゾーンを備えた位相ゾーン板からなる
回折型二焦点光学素子を提供するものである。
の半分の光路長（深さ）を有するブレーズ面を備え、か
つ、奇数半径において非連続ジャンプを有する輪郭を呈
している環状同心ゾーンを備えた位相ゾーン板からなる
回折型二焦点光学素子を提供するものである。
本発明によるレンズ装置は多焦点型位相ゾーン板で構
成されており、一つの全周期ゾーン程度に小さいアパー
チャ径（アパーチャ・ストップ）を用いても、二つ或い
はそれ以上の焦点を有するものである。位相ゾーン板
は、下記の式で表される間隔だけ互いに隔離された複数
の環状同心ゾーンからなるブレーズ面を備えている。
成されており、一つの全周期ゾーン程度に小さいアパー
チャ径（アパーチャ・ストップ）を用いても、二つ或い
はそれ以上の焦点を有するものである。位相ゾーン板
は、下記の式で表される間隔だけ互いに隔離された複数
の環状同心ゾーンからなるブレーズ面を備えている。
但し、ｋはゾーンであって、コーヘンによるレンズの
設計に従ってゾーンが位置ゾーン板の中心軸からその外
周に展開するにつれて、１、２、３、・・・・に等し
い。この式におけるrkは、半周期ゾーンの半径であっ
て、このゾーンとゾーン半径とは、ｋが位相ゾーン板の
中心軸からその外周へ行くにつれて交互に奇数と偶数と
なり、ｋの値に応じて奇数番になったり、偶数番になっ
たりする。
設計に従ってゾーンが位置ゾーン板の中心軸からその外
周に展開するにつれて、１、２、３、・・・・に等し
い。この式におけるrkは、半周期ゾーンの半径であっ
て、このゾーンとゾーン半径とは、ｋが位相ゾーン板の
中心軸からその外周へ行くにつれて交互に奇数と偶数と
なり、ｋの値に応じて奇数番になったり、偶数番になっ
たりする。
本発明においては、奇数半周期ゾーンの光路長は、偶
数半周期ゾーンの深さの約半分であり、偶数ゾーンの半
径がrk（この場合でのｋは偶数）だとすると、奇数半周
期ゾーンと偶数半周期ゾーンとの各界面は、非連続なス
テップを伴わない連続した輪郭を呈する。
数半周期ゾーンの深さの約半分であり、偶数ゾーンの半
径がrk（この場合でのｋは偶数）だとすると、奇数半周
期ゾーンと偶数半周期ゾーンとの各界面は、非連続なス
テップを伴わない連続した輪郭を呈する。
本発明は、上記したように、位相ゾーン板を使用する
多焦点光学装置を提供するもので、該位相ゾーン板内は なるゾーン間隔とブレーズ・ファセットを備えている。
多焦点光学装置を提供するもので、該位相ゾーン板内は なるゾーン間隔とブレーズ・ファセットを備えている。
上記位相ゾーン板は、環状で放射方向に相互に配列さ
れると共に中心軸線回りに互いに円筒状に配置されてい
る。好適な実施例では、互いに十分に異なる交互のゾー
ンを備え、入射光は上記位相ゾーン板を通って透過し、
上記位相ゾーン板の中心軸線から延長する中心軸線上に
形成される複数の焦点へ収束される。光の強さは、少な
くとも２つの焦点においてイメージ（像）が見えるため
に十分であることが好ましい。
れると共に中心軸線回りに互いに円筒状に配置されてい
る。好適な実施例では、互いに十分に異なる交互のゾー
ンを備え、入射光は上記位相ゾーン板を通って透過し、
上記位相ゾーン板の中心軸線から延長する中心軸線上に
形成される複数の焦点へ収束される。光の強さは、少な
くとも２つの焦点においてイメージ（像）が見えるため
に十分であることが好ましい。
本発明は、位相ゾーン板の中心軸線に沿う一以上の焦
点において有用なイメージを得るために必要な最小限の
大きさのゾーンとなるような、特定のゾーンを用いてい
る。可能な限り小さい全周期ゾーンが２つの異なる半周
期ゾーンを備えていることが、本発明の特徴であり、こ
の特徴により有効な多焦点効果を十分に達成することが
できる。しかしながら、本発明は、本発明に係わる所望
の設計の位置ゾーン板の１つの全周期ゾーンあるいはそ
れ以上の使用も包含しているものである。
点において有用なイメージを得るために必要な最小限の
大きさのゾーンとなるような、特定のゾーンを用いてい
る。可能な限り小さい全周期ゾーンが２つの異なる半周
期ゾーンを備えていることが、本発明の特徴であり、こ
の特徴により有効な多焦点効果を十分に達成することが
できる。しかしながら、本発明は、本発明に係わる所望
の設計の位置ゾーン板の１つの全周期ゾーンあるいはそ
れ以上の使用も包含しているものである。
本発明の好ましい点は、多焦点位相ゾーン板を達成す
るためにコーヘン設計型のレンズを使用していることで
あり、眼の瞳孔の開の程度、即ち、瞳径が最小或いは小
さい状態で使用する場合に、２又はそれ以上のイメージ
において光の強さを有用なものとなるように機能する。
好適な実施例では、本発明は二焦点レンズに使用され、
該二焦点レンズでは、該レンズを通過する入射光の内、
少なくとも20％が０次数へ透過し、少なくとも入射光の
20％が１次数へ透過する。
るためにコーヘン設計型のレンズを使用していることで
あり、眼の瞳孔の開の程度、即ち、瞳径が最小或いは小
さい状態で使用する場合に、２又はそれ以上のイメージ
において光の強さを有用なものとなるように機能する。
好適な実施例では、本発明は二焦点レンズに使用され、
該二焦点レンズでは、該レンズを通過する入射光の内、
少なくとも20％が０次数へ透過し、少なくとも入射光の
20％が１次数へ透過する。
実施例 以下、本発明を更に詳細に説明するために、図面を参
照とする。
照とする。
本発明の実施例に係るレンズの特徴は従来のレンズと
対比して説明する方が理解しやすいので、まず第１図か
ら第９図を参照して従来のレンズを説明する。
対比して説明する方が理解しやすいので、まず第１図か
ら第９図を参照して従来のレンズを説明する。
第１図はコンタクトレンズの正面図であり、眼内レン
ズ（IOL）を現しているということも出来、コーヘン設
計型のレンズに取り囲まれた 間隔のブレーズ・ファセットを備えている。第１図に示
すレンズは、ゾーンr1からゾーンr16までの16個のゾー
ンを備えている。奇数ゾーンはr1、r3、r5、r7、r9、r
11、r13及びr15である。残りのゾーンが偶数ゾーンであ
る。上記のことより、、実質的にｋに比例して隔てられ
る位相ゾーン板内の最小の夫々のファセットの繰り返し
シーケンスが、繰り返し偶数ゾーン及び奇数ゾーンの組
合わせからなれば、各ゾーンを半周期ゾーンとしても良
い。
ズ（IOL）を現しているということも出来、コーヘン設
計型のレンズに取り囲まれた 間隔のブレーズ・ファセットを備えている。第１図に示
すレンズは、ゾーンr1からゾーンr16までの16個のゾー
ンを備えている。奇数ゾーンはr1、r3、r5、r7、r9、r
11、r13及びr15である。残りのゾーンが偶数ゾーンであ
る。上記のことより、、実質的にｋに比例して隔てられ
る位相ゾーン板内の最小の夫々のファセットの繰り返し
シーケンスが、繰り返し偶数ゾーン及び奇数ゾーンの組
合わせからなれば、各ゾーンを半周期ゾーンとしても良
い。
ここで、奇数半周期ゾーン（以下、単に奇数ゾーンと
いう。）とは、ｋが奇数のときのゾーン半径rkによって
外側と境界づけられるとともに、ゾーン半径rk-1によっ
て内側と境界づけられたゾーンをいう。また、偶数半周
期ゾーン（以下、単に偶数ゾーンという。）とは、ｋが
偶数のときのゾーン半径rkによって外側と境界づけられ
るとともに、ゾーン半径rk-1によって内側と境界づけら
れたゾーンをいう。
いう。）とは、ｋが奇数のときのゾーン半径rkによって
外側と境界づけられるとともに、ゾーン半径rk-1によっ
て内側と境界づけられたゾーンをいう。また、偶数半周
期ゾーン（以下、単に偶数ゾーンという。）とは、ｋが
偶数のときのゾーン半径rkによって外側と境界づけられ
るとともに、ゾーン半径rk-1によって内側と境界づけら
れたゾーンをいう。
第１図において、夫々の奇数ゾーンは破線で示される
一方、偶数ゾーンは実線で示されている。上記のように
各ゾーンを特徴付けるのは、奇数ゾーンは、隣接する偶
数ゾーンが一部である全周期ゾーンの連続する輪郭内で
区別されるためである。
一方、偶数ゾーンは実線で示されている。上記のように
各ゾーンを特徴付けるのは、奇数ゾーンは、隣接する偶
数ゾーンが一部である全周期ゾーンの連続する輪郭内で
区別されるためである。
第２図は第１図の線２−２に沿った断面図であり、第
１図の 間隔を有するレンズの位相ゾーン板を示している。しか
しながら、この位相ゾーン板のパラボラ状輪郭とエシェ
レット格子の大きさは、エシェレット格子の光路長（深
さ）λとなる輪郭形状が、多焦点効果を提供しないた
め、コーヘン設計型のレンズには適合しない。第２図に
示す位相ゾーン板では、エシェレットの光路長をλ／
（η′−η）としており、ここでλはレンズの設計波長
であり、好適には黄色光で、η′及びηについては上記
した通りである。
１図の 間隔を有するレンズの位相ゾーン板を示している。しか
しながら、この位相ゾーン板のパラボラ状輪郭とエシェ
レット格子の大きさは、エシェレット格子の光路長（深
さ）λとなる輪郭形状が、多焦点効果を提供しないた
め、コーヘン設計型のレンズには適合しない。第２図に
示す位相ゾーン板では、エシェレットの光路長をλ／
（η′−η）としており、ここでλはレンズの設計波長
であり、好適には黄色光で、η′及びηについては上記
した通りである。
上記のように特定された輪郭の組合では、レンズは入
射光を１次数の焦点にのみ透過するため、奇数及び偶数
ゾーンは同じである。この場合、上記奇数及び偶数ゾー
ンは、入射光を発散するというそれらの機能において、
正確に同様に作用する。このことは、奇数ゾーンと偶数
ゾーンは同じであり、両者とも光を他方と異なる焦点に
導かないことを示唆している。
射光を１次数の焦点にのみ透過するため、奇数及び偶数
ゾーンは同じである。この場合、上記奇数及び偶数ゾー
ンは、入射光を発散するというそれらの機能において、
正確に同様に作用する。このことは、奇数ゾーンと偶数
ゾーンは同じであり、両者とも光を他方と異なる焦点に
導かないことを示唆している。
第３図は他のパラボラ状輪郭の第１図の２−２線に沿
った断面図であり、第１図に示すレンズの設計に含まれ
る位相ゾーン板を示し、従って、該位相ゾーン板は第１
図の 間隔を有している。本実施例では、該第３図に示すパラ
ボラ状輪郭及び位相ゾーン板のエシェレット格子の大き
さでは、エシェレット格子の光径長がλ/2（η′−η）
となり多焦点効果を生じるため、コーヘン設計型のレン
ズに適合する。本実施例では、夫々の奇数及び偶数ゾー
ンの角度は十分に異なり、奇数及び偶数ゾーンは夫々多
焦点効果を有するようにしている。この場合、奇数ゾー
ンは一つの焦点に光を指向する機能を有し、偶数ゾーン
は他の焦点に光を指向する機能があり、両者共に両方の
焦点へ光を導く機能がある。これに関しては、以下に更
に詳細に説明する。
った断面図であり、第１図に示すレンズの設計に含まれ
る位相ゾーン板を示し、従って、該位相ゾーン板は第１
図の 間隔を有している。本実施例では、該第３図に示すパラ
ボラ状輪郭及び位相ゾーン板のエシェレット格子の大き
さでは、エシェレット格子の光径長がλ/2（η′−η）
となり多焦点効果を生じるため、コーヘン設計型のレン
ズに適合する。本実施例では、夫々の奇数及び偶数ゾー
ンの角度は十分に異なり、奇数及び偶数ゾーンは夫々多
焦点効果を有するようにしている。この場合、奇数ゾー
ンは一つの焦点に光を指向する機能を有し、偶数ゾーン
は他の焦点に光を指向する機能があり、両者共に両方の
焦点へ光を導く機能がある。これに関しては、以下に更
に詳細に説明する。
これらの位相ゾーン板の相対的な大きさを幾らか見通
すために、第２図のレンズの一つの全周期ゾーンの相対
的な大きさを第４図に示している。第４図は奇数ゾーン
r1と偶数ゾーンr2からなる第１の全周期ゾーンの断面図
である。該第４図より、エシェレット格子の深さは非常
に小さく、また、該エシェレット格子の輪郭は徐々に傾
斜していることがわかる。第４図の描写はコンピュータ
が創成したものであり、該コンピュータのプログラムで
は、エシェレット格子の輪郭を正確に、かつ傾斜を中断
することなく描くことができないことを反映している。
すために、第２図のレンズの一つの全周期ゾーンの相対
的な大きさを第４図に示している。第４図は奇数ゾーン
r1と偶数ゾーンr2からなる第１の全周期ゾーンの断面図
である。該第４図より、エシェレット格子の深さは非常
に小さく、また、該エシェレット格子の輪郭は徐々に傾
斜していることがわかる。第４図の描写はコンピュータ
が創成したものであり、該コンピュータのプログラムで
は、エシェレット格子の輪郭を正確に、かつ傾斜を中断
することなく描くことができないことを反映している。
第５図は、平レンズ10に配置された第２図のエシェレ
ット格子を有する位相ゾーン板16の断面図を示してお
り、夫々のエシェレット格子の光路長はλ／（η′−
η）である（該平レンズの光路長は位相ゾーン板の光路
長と等しい。）。該第５図は、位相ゾーン板から発出す
る光線12が１次数の焦点（f1）に透過され、０次数の焦
点（f0）に光線（14）が全く透過されない様子を示して
いる。このことは、ブレーズの光路長がλ／（η′−
η）である時、従来のパラボラ状輪郭を用いる位相ゾー
ン板では一つの焦点であることを示している。
ット格子を有する位相ゾーン板16の断面図を示してお
り、夫々のエシェレット格子の光路長はλ／（η′−
η）である（該平レンズの光路長は位相ゾーン板の光路
長と等しい。）。該第５図は、位相ゾーン板から発出す
る光線12が１次数の焦点（f1）に透過され、０次数の焦
点（f0）に光線（14）が全く透過されない様子を示して
いる。このことは、ブレーズの光路長がλ／（η′−
η）である時、従来のパラボラ状輪郭を用いる位相ゾー
ン板では一つの焦点であることを示している。
第６図はエシェレットの光路長をλ/2（η′−η）と
した時の効果を示している。該第６図において、平レン
ズ20に配置された位相ゾーン板26は第５図において用い
られている位相ゾーン板と同様の輪郭を示すが、上記第
３図において述べた記述に基づいて設計されている。該
第６図は、レンズを透過する光線がスプリット（spli
t）し光線22を１次数の焦点（f1）へ指向し、光線24を
０次数の焦点（f0）指向することを示している。このス
プリットの本質を後述する。
した時の効果を示している。該第６図において、平レン
ズ20に配置された位相ゾーン板26は第５図において用い
られている位相ゾーン板と同様の輪郭を示すが、上記第
３図において述べた記述に基づいて設計されている。該
第６図は、レンズを透過する光線がスプリット（spli
t）し光線22を１次数の焦点（f1）へ指向し、光線24を
０次数の焦点（f0）指向することを示している。このス
プリットの本質を後述する。
第７図は夫々第１図の位相ゾーン板の間隔を有する第
２図、第３図及び米国特許4,210,391号に係る位相ゾー
ン板の断面を積み重ねて示した断面図である。該第７図
の基本的な役割は、第２図の位相ゾーン板の輪郭を第３
図の輪郭及び米国特許4,210,391号の位相ゾーン板の輪
郭と比較することである。パラボラ状の輪郭曲線30で示
される輪郭は第２図の位相ゾーン板の輪郭であり、パラ
ボラ状の輪郭曲線32で示される輪郭は第３図に示す位相
ゾーン板の輪郭である。また、パラボラ状の輪郭曲線34
は第７図のコーヘンの米国特許4,210,391号に基づく輪
郭を示している。夫々の位相ゾーン板は奇数及び偶数ゾ
ーンを備え、夫々のゾーンは半周期ゾーンである。エシ
ェレット格子の輪郭の２つの光路長λ／（η′−η）と
λ/2（η′−η）との間において変化する。この第７図
は、第３図に図示した多焦点に光線を透過する機能を有
するコーヘン設計型のレンズの断面の輪郭、及び、該第
７図に図示したコーヘンの米国特許4,210,391号の好適
な実施例が有する断面の輪郭を、光を多焦点へ透過する
特徴を具備する第２図のレンズの断面の輪郭と比較して
いる。
２図、第３図及び米国特許4,210,391号に係る位相ゾー
ン板の断面を積み重ねて示した断面図である。該第７図
の基本的な役割は、第２図の位相ゾーン板の輪郭を第３
図の輪郭及び米国特許4,210,391号の位相ゾーン板の輪
郭と比較することである。パラボラ状の輪郭曲線30で示
される輪郭は第２図の位相ゾーン板の輪郭であり、パラ
ボラ状の輪郭曲線32で示される輪郭は第３図に示す位相
ゾーン板の輪郭である。また、パラボラ状の輪郭曲線34
は第７図のコーヘンの米国特許4,210,391号に基づく輪
郭を示している。夫々の位相ゾーン板は奇数及び偶数ゾ
ーンを備え、夫々のゾーンは半周期ゾーンである。エシ
ェレット格子の輪郭の２つの光路長λ／（η′−η）と
λ/2（η′−η）との間において変化する。この第７図
は、第３図に図示した多焦点に光線を透過する機能を有
するコーヘン設計型のレンズの断面の輪郭、及び、該第
７図に図示したコーヘンの米国特許4,210,391号の好適
な実施例が有する断面の輪郭を、光を多焦点へ透過する
特徴を具備する第２図のレンズの断面の輪郭と比較して
いる。
第７図では、エシェレット格子の輪郭が、rodd（奇数
ゾーンの半径）或いは奇数ゾーンの境界に沿って、該エ
シェレット格子のステップの光路長の1/2の光路長で、
切取られることが示されている。そのため、輪郭曲線30
は光路長λ/2（η′−η）を境界とする夫々のroddの半
径に沿って切取られ、輪郭曲線32は光路長λ/4（η′−
η）を境界とする夫々roddの半径に沿って切取られ、輪
郭曲線34はλ/2（η′−η）とλ/4（η′−η）の中間
の光路長を境界とするroddの半径に沿って切取られてい
る。
ゾーンの半径）或いは奇数ゾーンの境界に沿って、該エ
シェレット格子のステップの光路長の1/2の光路長で、
切取られることが示されている。そのため、輪郭曲線30
は光路長λ/2（η′−η）を境界とする夫々のroddの半
径に沿って切取られ、輪郭曲線32は光路長λ/4（η′−
η）を境界とする夫々roddの半径に沿って切取られ、輪
郭曲線34はλ/2（η′−η）とλ/4（η′−η）の中間
の光路長を境界とするroddの半径に沿って切取られてい
る。
輪郭曲線34で示される輪郭は、コーヘンの米国特許4,
210,391号の第７図に示されたレンズの輪郭に基づくも
のであり、該第７図によれば、設計パラメータは該特許
における円柱（コラム）３、線（ライン）20、21であ
る。上記のレンズの形状と第３図に示す輪郭との間の基
本的な相違は、輪郭曲線32では奇数ゾーンの境界を円滑
に通過するのに対して、輪郭曲線34により形成される輪
郭の場合、奇数ゾーンの境界には可視的な境界が存在す
ることである。
210,391号の第７図に示されたレンズの輪郭に基づくも
のであり、該第７図によれば、設計パラメータは該特許
における円柱（コラム）３、線（ライン）20、21であ
る。上記のレンズの形状と第３図に示す輪郭との間の基
本的な相違は、輪郭曲線32では奇数ゾーンの境界を円滑
に通過するのに対して、輪郭曲線34により形成される輪
郭の場合、奇数ゾーンの境界には可視的な境界が存在す
ることである。
第２図、第３図及び第７図における位相ゾーン板の全
周期ゾーンに対する縮尺では、エシェレット格子が実際
に有するパラボラ状形状を可視化するのは困難としてい
る。これに対して、第４図では、奇数ゾーンを形成する
ステップの高さに対する該奇数ゾーンの幅の関係を容易
に理解できるようにしている。
周期ゾーンに対する縮尺では、エシェレット格子が実際
に有するパラボラ状形状を可視化するのは困難としてい
る。これに対して、第４図では、奇数ゾーンを形成する
ステップの高さに対する該奇数ゾーンの幅の関係を容易
に理解できるようにしている。
第８図はパラボラ形状の光路長を、一波長の光路長か
ら２分の１波長の光路長に減少させた場合の結果を示し
ている。該第８図は第１図に示す輪郭により形成される
位相ゾーン板全体を示す断面図である。この場合、位相
ゾーン板は第６図に示す位相ゾーン板と同じであり、第
３図において示した輪郭を有している。該第３図は、位
相ゾーン板の回折特性による波効果（wave effect）
と、２つの焦点における光学的なイメージを向上させる
ための該位相ゾーン板の指向機能を示している。位相ゾ
ーン板の表面から透過する光線波は、該位相ゾーン板に
より、２つの基本的な焦点、即ち、該位相ゾーン板に近
いほうの１次数焦点と該位相ゾーン板から離れている０
次数の焦点に指向される。
ら２分の１波長の光路長に減少させた場合の結果を示し
ている。該第８図は第１図に示す輪郭により形成される
位相ゾーン板全体を示す断面図である。この場合、位相
ゾーン板は第６図に示す位相ゾーン板と同じであり、第
３図において示した輪郭を有している。該第３図は、位
相ゾーン板の回折特性による波効果（wave effect）
と、２つの焦点における光学的なイメージを向上させる
ための該位相ゾーン板の指向機能を示している。位相ゾ
ーン板の表面から透過する光線波は、該位相ゾーン板に
より、２つの基本的な焦点、即ち、該位相ゾーン板に近
いほうの１次数焦点と該位相ゾーン板から離れている０
次数の焦点に指向される。
第５図において指摘したように、もし第８図において
エシェレット格子の光路長がλ／（η′−η）であるな
らば、一つの設計波長の光路長では、該波長の全ての入
射光は１次数の焦点に導かれる。奇数及び偶数ゾーンの
傾斜のシフトにより、光線は位相がシフトすると共に、
該位相ゾーン板により一つ或いはそれ以上の他の焦点に
指向される。第８図の場合、上記他の焦点は０次数の焦
点である。
エシェレット格子の光路長がλ／（η′−η）であるな
らば、一つの設計波長の光路長では、該波長の全ての入
射光は１次数の焦点に導かれる。奇数及び偶数ゾーンの
傾斜のシフトにより、光線は位相がシフトすると共に、
該位相ゾーン板により一つ或いはそれ以上の他の焦点に
指向される。第８図の場合、上記他の焦点は０次数の焦
点である。
第９図は０次数及び１次数の焦点で観察される光の強
さと、上記した図に示したパラボラ状形状を有するエシ
ェレット格子の光路長との相関関係を示している。該第
９図は、エシェレット格子の光路長が設計波長の２分の
１に減少してλ/X（η′−η）となると（ここで、Ｘは
２より大きい）となると、より多くの入射光が０次数の
焦点に導かれる。一方、該光路長が０に近付くにつれ
て、０次数の焦点の光線の強さが増加すると共に、多焦
点特性が失われる。即ち、少なくとも２つの焦点におい
て有用なイメージを得るために十分な強さの光が導かれ
ないため、実際に多焦点レンズとすることが不可能とな
る。同様の光の強さの減少が、エシェレット格子の厚さ
が増加する場合にも観察できる。エシェレット格子の厚
さが増大するにつれて、１次数の焦点に導かれる光の強
さの総量は比例的に増大する。エシェレットの光路長が
λ／（η′−η）となると、より多くの光が１次の焦点
の近辺に導かれ、多焦点の特性が失われる。即ち、少な
くとも２つの焦点において有用なイメージを得るために
十分な強さの光が導かれないため、実際に多焦点レンズ
とすることが不可能となる。
さと、上記した図に示したパラボラ状形状を有するエシ
ェレット格子の光路長との相関関係を示している。該第
９図は、エシェレット格子の光路長が設計波長の２分の
１に減少してλ/X（η′−η）となると（ここで、Ｘは
２より大きい）となると、より多くの入射光が０次数の
焦点に導かれる。一方、該光路長が０に近付くにつれ
て、０次数の焦点の光線の強さが増加すると共に、多焦
点特性が失われる。即ち、少なくとも２つの焦点におい
て有用なイメージを得るために十分な強さの光が導かれ
ないため、実際に多焦点レンズとすることが不可能とな
る。同様の光の強さの減少が、エシェレット格子の厚さ
が増加する場合にも観察できる。エシェレット格子の厚
さが増大するにつれて、１次数の焦点に導かれる光の強
さの総量は比例的に増大する。エシェレットの光路長が
λ／（η′−η）となると、より多くの光が１次の焦点
の近辺に導かれ、多焦点の特性が失われる。即ち、少な
くとも２つの焦点において有用なイメージを得るために
十分な強さの光が導かれないため、実際に多焦点レンズ
とすることが不可能となる。
次に、第10図、第11A図及び第11B図を参照して、本発
明の実施例に係るレンズの特徴について説明する。
明の実施例に係るレンズの特徴について説明する。
第10図は本発明による特定の形状関係を有するアパー
チャ位相ゾーン板を示す断面図であり、該位相ゾーン板
はコーヘン設計型の多焦点レンズの機能を備えている。
この場合、奇数ゾーン101の内側の境界における光路長L
1はλ/4（η′−η）であり、偶数ゾーン102の内側の境
界における光路長L2はλ/2（η′−η）である。該輪郭
では、第３図の位相ゾーン板の輪郭を、正確に半周期移
動してシフトしている。また、偶数ゾーン半径r2，r4，
r8，…における奇数ゾーン101と偶数ゾーン102との間の
各界面103でのブレーズ面は、連続した輪郭を有してい
る。
チャ位相ゾーン板を示す断面図であり、該位相ゾーン板
はコーヘン設計型の多焦点レンズの機能を備えている。
この場合、奇数ゾーン101の内側の境界における光路長L
1はλ/4（η′−η）であり、偶数ゾーン102の内側の境
界における光路長L2はλ/2（η′−η）である。該輪郭
では、第３図の位相ゾーン板の輪郭を、正確に半周期移
動してシフトしている。また、偶数ゾーン半径r2，r4，
r8，…における奇数ゾーン101と偶数ゾーン102との間の
各界面103でのブレーズ面は、連続した輪郭を有してい
る。
上記した第３図の移動により、第10図のレンズは、白
内障を防止するために小さい瞳径に適合する非常に小さ
いアパーチャで所望の機能を得たいと言う患者の要望を
満足することができる。上記のように奇数及び偶数ゾー
ンの移動により、二焦点のコンタクトレンズや眼内レン
ズ（IOL）等の光学装置を提供することが可能となり、
それらは、白内瞳患者の場合の小さい瞳径に適応するよ
うな一つの小さい光学ゾーン内に有用な数の非連続部を
備えることにより、瞳径の減少の問題を解決出来る。
内障を防止するために小さい瞳径に適合する非常に小さ
いアパーチャで所望の機能を得たいと言う患者の要望を
満足することができる。上記のように奇数及び偶数ゾー
ンの移動により、二焦点のコンタクトレンズや眼内レン
ズ（IOL）等の光学装置を提供することが可能となり、
それらは、白内瞳患者の場合の小さい瞳径に適応するよ
うな一つの小さい光学ゾーン内に有用な数の非連続部を
備えることにより、瞳径の減少の問題を解決出来る。
第３図及び第６図の位相ゾーン板は、０次数及び１次
数の焦点の光の強さを等しくするように設計している。
上記の焦点における光の強さは、第12図及び第13図の明
るさのグラフに示すベクトルの大きさの２乗により表さ
れる。回転（位相のシフト）がどのベクトルに適合され
ても、光の強さに効果を与えることがない。しかしなが
ら、上記のようなベクトルの回転は、位相ゾーン板の輪
郭のシフト（又は移動）として認識される。
数の焦点の光の強さを等しくするように設計している。
上記の焦点における光の強さは、第12図及び第13図の明
るさのグラフに示すベクトルの大きさの２乗により表さ
れる。回転（位相のシフト）がどのベクトルに適合され
ても、光の強さに効果を与えることがない。しかしなが
ら、上記のようなベクトルの回転は、位相ゾーン板の輪
郭のシフト（又は移動）として認識される。
上記の特徴は、下記の図面において更に詳細に説明さ
れる。第11A図において、第10図のアパーチャ位相ゾー
ン板の全周期ゾーン104を形成するために結合する半径
が共通の充てん（fill）パターンにより示されている。
一方、第11B図では、第10図のアパーチャ位相ゾーン板
の共通の充てんパターンにより奇数ゾーン101及び偶数
ゾーン102を図示している。
れる。第11A図において、第10図のアパーチャ位相ゾー
ン板の全周期ゾーン104を形成するために結合する半径
が共通の充てん（fill）パターンにより示されている。
一方、第11B図では、第10図のアパーチャ位相ゾーン板
の共通の充てんパターンにより奇数ゾーン101及び偶数
ゾーン102を図示している。
次に、本発明の実施例に係るレンズの他の特徴を従来
のレンズと対比して説明する。第12図と第13図は従来の
レンズ、第14図と第15図は本発明によるレンズである。
のレンズと対比して説明する。第12図と第13図は従来の
レンズ、第14図と第15図は本発明によるレンズである。
第12図は、入射光を２つの全周期ゾーン104,104′に
制限するアパーチャ・ストップ（アパーチャ径）105と
協働する第３図及び第６図の従来のレンズと、該レンズ
に対応する二つの焦点の明るさが等しいことを示す、焦
点の次数に対する明るさのグラフを示している。上記焦
点における光線の強さの通常のベクトル表現は、上記グ
ラフ中、夫々の焦点において与えられている。
制限するアパーチャ・ストップ（アパーチャ径）105と
協働する第３図及び第６図の従来のレンズと、該レンズ
に対応する二つの焦点の明るさが等しいことを示す、焦
点の次数に対する明るさのグラフを示している。上記焦
点における光線の強さの通常のベクトル表現は、上記グ
ラフ中、夫々の焦点において与えられている。
第12図のレンズのアパーチャ・ストップ105で、１つ
の全周期ゾーン104に入射光が限定されると、第13図に
示すように、ピンホール効果が位相ゾーン板の二焦点効
果を上回ってしまうため、大きい光路長の部分が生じ
る。該第13図では、第２の全周期ゾーン104′を除去し
ているため、２分の１次数のイメージにおいて、キャン
セルするベクトルが除去されている。第13図の破線22に
示すような光線の強さのエンベロープ（envelope）は、
一つのピンホール・レンズと同様となる。
の全周期ゾーン104に入射光が限定されると、第13図に
示すように、ピンホール効果が位相ゾーン板の二焦点効
果を上回ってしまうため、大きい光路長の部分が生じ
る。該第13図では、第２の全周期ゾーン104′を除去し
ているため、２分の１次数のイメージにおいて、キャン
セルするベクトルが除去されている。第13図の破線22に
示すような光線の強さのエンベロープ（envelope）は、
一つのピンホール・レンズと同様となる。
第14図は、第10図の輪郭に設計された本発明によるレ
ンズの断面図である。第14図は、入射光を２つの全周期
ゾーン104,104′に限定するアパーチャ・ストップ105と
協働するレンズと、該レンズに対応する、２つの焦点が
等しい明るさを有することを示す、焦点次数に対する明
るさのグラフを示している。該グラフ中には、上記焦点
における光の強さの通常のベクトル表現が、夫々の焦点
において与えられている。第14図のベクトル表示は第12
図のベクトル表示に対して回転している。
ンズの断面図である。第14図は、入射光を２つの全周期
ゾーン104,104′に限定するアパーチャ・ストップ105と
協働するレンズと、該レンズに対応する、２つの焦点が
等しい明るさを有することを示す、焦点次数に対する明
るさのグラフを示している。該グラフ中には、上記焦点
における光の強さの通常のベクトル表現が、夫々の焦点
において与えられている。第14図のベクトル表示は第12
図のベクトル表示に対して回転している。
第15図は、入射光を１つの全周期ゾーン104に限定す
るアパーチャ・ストップ105を備えた、第10図の本発明
によるレンズの位相ゾーン板の光の分散及び光の強さを
示している。該第15図は、入射光線を１つの全周期ゾー
ン104に限定するアパーチャ・ストップ105と協働するレ
ンズと、該レンズに対応する、２つの焦点が等しい明る
さを有することを示す、焦点の次数に対する明るさを示
している。また、第15図は、入射光を１つの全周期ゾー
ン104に限定するように、アパーチャ・ストップ105の直
径を小さくしても、位相ゾーン板の二焦点効果が明らか
であることを示している。第２の全周期ゾーンは除去さ
れているにもかかわらず、２分の１次数のイメージにお
ける光線の干渉は完全に無くなっている。そのため、光
の強さのエンベロープは二焦点の位相ゾーン・レンズの
それと同じである。
るアパーチャ・ストップ105を備えた、第10図の本発明
によるレンズの位相ゾーン板の光の分散及び光の強さを
示している。該第15図は、入射光線を１つの全周期ゾー
ン104に限定するアパーチャ・ストップ105と協働するレ
ンズと、該レンズに対応する、２つの焦点が等しい明る
さを有することを示す、焦点の次数に対する明るさを示
している。また、第15図は、入射光を１つの全周期ゾー
ン104に限定するように、アパーチャ・ストップ105の直
径を小さくしても、位相ゾーン板の二焦点効果が明らか
であることを示している。第２の全周期ゾーンは除去さ
れているにもかかわらず、２分の１次数のイメージにお
ける光線の干渉は完全に無くなっている。そのため、光
の強さのエンベロープは二焦点の位相ゾーン・レンズの
それと同じである。
次に、本発明の他の実施例を従来例と対比して説明す
る。
る。
第16図は、1988年７月20日に出願された同時継続出願
番号222,000に記載の従来のレンズの位相ゾーン板の輪
郭を示す断面図である。該位相ゾーン板の各全周期ゾー
ン104の輪郭は、下記の式により与えられる。
番号222,000に記載の従来のレンズの位相ゾーン板の輪
郭を示す断面図である。該位相ゾーン板の各全周期ゾー
ン104の輪郭は、下記の式により与えられる。
ｄ＝D0・｛1/2＋1/2・cos（π・r2／b2）｝ ここで、ｒは各全周期ゾーン104の内側の境界からの
半径方向距離（０≦ｒ≦ｂ）、ｂは各全周期ゾーン104
の幅でｂ＝rk−rk-2（ｋ＝2,4,6,…）である。
半径方向距離（０≦ｒ≦ｂ）、ｂは各全周期ゾーン104
の幅でｂ＝rk−rk-2（ｋ＝2,4,6,…）である。
等エネルギー分光のためのファセットの光路長は以下
の式で与えられる。
の式で与えられる。
D0＝0.405・λ（η−１） 分光の強さは以下の式で与えられる。
I1−I2＝J0 2（0.405・π）＝0.43 第16図は、光路長が波長の光路長の0.4倍であるカッ
ティング・ブレーズ面により形成された多焦点ゾーン板
の輪郭を示し、該ブレーズ面はコサインカーブ状のステ
ップ輪郭を有している。
ティング・ブレーズ面により形成された多焦点ゾーン板
の輪郭を示し、該ブレーズ面はコサインカーブ状のステ
ップ輪郭を有している。
第17図は、第16図に示された位相ゾーン板の特徴的な
輪郭を使用した本発明に係るアパーチャ・レンズの断面
図である。第17図は、第16図の位相ゾーン板の輪郭を正
確に半周期移動、即ち、シフトしてなる位相ゾーン板の
輪郭を示している。すなわち、ｋが偶数であるゾーン半
径rkにおいて隣接する奇数ゾーン101と偶数ゾーン102か
らなる各ゾーンＢにおけるブレーズ面の輪郭は、第16図
で説明した式と同様に与えられる。ただし、ｒはゾーン
Ｂの内側の境界からの半径方向距離（０≦ｒ≦ｂ）で、
ｂはゾーンＢの幅でｂ＝rk−rk-2（ｋ＝3,5,7,…）を用
いる。この形状では、入射光が一つの全周期ゾーン104
に限定されるように、アパーチャ・ストップ105の直径
が減少されても、位相ゾーン板の二焦点特性は失われる
ことがない。
輪郭を使用した本発明に係るアパーチャ・レンズの断面
図である。第17図は、第16図の位相ゾーン板の輪郭を正
確に半周期移動、即ち、シフトしてなる位相ゾーン板の
輪郭を示している。すなわち、ｋが偶数であるゾーン半
径rkにおいて隣接する奇数ゾーン101と偶数ゾーン102か
らなる各ゾーンＢにおけるブレーズ面の輪郭は、第16図
で説明した式と同様に与えられる。ただし、ｒはゾーン
Ｂの内側の境界からの半径方向距離（０≦ｒ≦ｂ）で、
ｂはゾーンＢの幅でｂ＝rk−rk-2（ｋ＝3,5,7,…）を用
いる。この形状では、入射光が一つの全周期ゾーン104
に限定されるように、アパーチャ・ストップ105の直径
が減少されても、位相ゾーン板の二焦点特性は失われる
ことがない。
効果 上記のように、位相ゾーン板を半周期ゾーンだけ遷移
することにより、アパーチャ・ストップが１つの全周期
ゾーンに狭められても二焦点の特性は維持される。この
事は、上記のような情況下において、イメージの画質が
２或いはそれ以上の全周期ゾーンと同程度であるという
ことを意味するものではない。本発明に係るレンズが特
徴を発揮する条件は、従来の位相ゾーン板では、患者は
アパーチャ径が小さくなると、二焦点効果を得ることが
できないため、従来の位相ゾーン板の設計では得ること
ができないものである。即ち、本発明に係る位相ゾーン
板は、従来の位相ゾーン板では得られなかった、該位相
ゾーン板がはめ込まれて協働するキャリア・レンズに関
係なく、アパーチャ（アパーチャ径）が小さい場合にも
二焦点特性を発揮するという効果を奏するものである。
することにより、アパーチャ・ストップが１つの全周期
ゾーンに狭められても二焦点の特性は維持される。この
事は、上記のような情況下において、イメージの画質が
２或いはそれ以上の全周期ゾーンと同程度であるという
ことを意味するものではない。本発明に係るレンズが特
徴を発揮する条件は、従来の位相ゾーン板では、患者は
アパーチャ径が小さくなると、二焦点効果を得ることが
できないため、従来の位相ゾーン板の設計では得ること
ができないものである。即ち、本発明に係る位相ゾーン
板は、従来の位相ゾーン板では得られなかった、該位相
ゾーン板がはめ込まれて協働するキャリア・レンズに関
係なく、アパーチャ（アパーチャ径）が小さい場合にも
二焦点特性を発揮するという効果を奏するものである。
第１図はコーヘン設計型のレンズによって囲まれ 間隔のブレーズ面を有する、コンタクトレンズ或いはIO
Lとして用いられる光学装置の正面図である。後述する
第５、６、８図を除く全ての断面図は第１図の２−２線
に沿ったもので、第１図に示す位相ゾーン板を有するレ
ンズ装置の1/4の部分を示している。 第２図は第１図に示す位相ゾーン板を含む1/4部分の断
面図である。該図面は第１図の２−２線に沿って切断し
たパラボラ状輪郭を示し、第１図の間隔ｋを有するレン
ズの位相ゾーン板を示し、エッシュレット格子の光路長
がλである輪郭が多焦点効果を備えないコーヘン設計型
のレンズと相違している。 第３図は第１図の２−２線に沿った他のパラボラ状輪郭
の1/4の部分の断面図であり、第１図の間隔ｋのレンズ
である位相ゾーン板を示している。上記位相ゾーン板の
パラボラ状輪郭及びエッシュレット格子のサイズは、該
エッシュレット格子の光路長がλ/2（η′−η）となる
形状であって、多焦点効果を有するため、コーヘン設計
型のレンズに適応する。 第４図は半径r2の全周期により規定される第２図の第１
エッシュレットの輪郭と、幅に対して高さの大きさの比
例的関係を示す断面図である。 第５図は位相ゾーン板の一焦点特性を示す第２図の位相
ゾーン板の断面から発出した光の透過を示す図である。 第６図はコーヘン設計型レンズである第３図の位相ゾー
ン板の断面から発出する光の透過を示す。光は０次数の
焦点へは透過しない。 第７図は、第３図に示す多焦点に光を透過する特性を有
するコーヘン設計型レンズの断面の輪郭と、単一焦点の
特徴を供給する第２図のレンズの断面輪郭に対するコー
ヘンの米国特許4,210,391号の第７図の特性を有するレ
ンズの一例の断面の輪郭を示している。 第８図は第１図の輪郭により構成された全位相ゾーン板
の断面図である。この場合、位相ゾーン板は第６図の位
相ゾーン板である。該第８図は、位相ゾーン板の回折特
性により奪われる波効果と、２つの焦点での光学的イメ
ージを発展させる位相ゾーン板の指向性の許容度を示し
ている。 第９図は０次数及び１次数において観察される光の強さ
と、上記第２図及び第３図に図示されたパラボラ状輪郭
を有するエッシュレット格子のエッシュレット格子光路
長との相互関係を示すグラフ。 第10図は本発明に係る小さいアパーチャ位相ゾーン板の
断面図である。 第11A図は第10図の小さいアパーチャ位相ゾーン板の全
周期を形成するように結合する半径を、共通の充てんパ
ターンにより示している。 第11B図は、第10図の小さいアパーチャの位相ゾーン板
の共通の充てんパターンにより偶数及び奇数ゾーンを示
している。 第12図は２つの全周期ゾーンに入射光を限定するアパー
チャ・ストップを備えた時の、第６図の位相ゾーン板の
光の強さの分布を示している。 第13図は１つの全周期ゾーンに入射光を限定するアパー
チャ・ストップを備えた時の、第６図の位相ゾーン板の
光の強さの分布を示している。 第14図は２つの全周期ゾーンに入射光を限定するアパー
チャ・ストップを備えた時の、第10図の本発明に係る位
相ゾーン板の光の強さの分散を示している。 第15図は１つの全周期ゾーンに入射光を限定するアパー
チャ・ストップを備えた時の、第10図の本発明に係る位
相ゾーン板の光線の強さの分布を示している。 第16図は1988年７月20日に出願番号222,000の同時係属
出願に記載された位相ゾーン板の輪郭の断面図である。 第17図は第16図に図示された位相ゾーン板の輪郭の特性
を用いた本発明のアパーチャ・レンズの断面図である。 101…奇数ゾーン 102…偶数ゾーン 103…界面 104…全周期ゾーン 105…アパーチャストップ
Lとして用いられる光学装置の正面図である。後述する
第５、６、８図を除く全ての断面図は第１図の２−２線
に沿ったもので、第１図に示す位相ゾーン板を有するレ
ンズ装置の1/4の部分を示している。 第２図は第１図に示す位相ゾーン板を含む1/4部分の断
面図である。該図面は第１図の２−２線に沿って切断し
たパラボラ状輪郭を示し、第１図の間隔ｋを有するレン
ズの位相ゾーン板を示し、エッシュレット格子の光路長
がλである輪郭が多焦点効果を備えないコーヘン設計型
のレンズと相違している。 第３図は第１図の２−２線に沿った他のパラボラ状輪郭
の1/4の部分の断面図であり、第１図の間隔ｋのレンズ
である位相ゾーン板を示している。上記位相ゾーン板の
パラボラ状輪郭及びエッシュレット格子のサイズは、該
エッシュレット格子の光路長がλ/2（η′−η）となる
形状であって、多焦点効果を有するため、コーヘン設計
型のレンズに適応する。 第４図は半径r2の全周期により規定される第２図の第１
エッシュレットの輪郭と、幅に対して高さの大きさの比
例的関係を示す断面図である。 第５図は位相ゾーン板の一焦点特性を示す第２図の位相
ゾーン板の断面から発出した光の透過を示す図である。 第６図はコーヘン設計型レンズである第３図の位相ゾー
ン板の断面から発出する光の透過を示す。光は０次数の
焦点へは透過しない。 第７図は、第３図に示す多焦点に光を透過する特性を有
するコーヘン設計型レンズの断面の輪郭と、単一焦点の
特徴を供給する第２図のレンズの断面輪郭に対するコー
ヘンの米国特許4,210,391号の第７図の特性を有するレ
ンズの一例の断面の輪郭を示している。 第８図は第１図の輪郭により構成された全位相ゾーン板
の断面図である。この場合、位相ゾーン板は第６図の位
相ゾーン板である。該第８図は、位相ゾーン板の回折特
性により奪われる波効果と、２つの焦点での光学的イメ
ージを発展させる位相ゾーン板の指向性の許容度を示し
ている。 第９図は０次数及び１次数において観察される光の強さ
と、上記第２図及び第３図に図示されたパラボラ状輪郭
を有するエッシュレット格子のエッシュレット格子光路
長との相互関係を示すグラフ。 第10図は本発明に係る小さいアパーチャ位相ゾーン板の
断面図である。 第11A図は第10図の小さいアパーチャ位相ゾーン板の全
周期を形成するように結合する半径を、共通の充てんパ
ターンにより示している。 第11B図は、第10図の小さいアパーチャの位相ゾーン板
の共通の充てんパターンにより偶数及び奇数ゾーンを示
している。 第12図は２つの全周期ゾーンに入射光を限定するアパー
チャ・ストップを備えた時の、第６図の位相ゾーン板の
光の強さの分布を示している。 第13図は１つの全周期ゾーンに入射光を限定するアパー
チャ・ストップを備えた時の、第６図の位相ゾーン板の
光の強さの分布を示している。 第14図は２つの全周期ゾーンに入射光を限定するアパー
チャ・ストップを備えた時の、第10図の本発明に係る位
相ゾーン板の光の強さの分散を示している。 第15図は１つの全周期ゾーンに入射光を限定するアパー
チャ・ストップを備えた時の、第10図の本発明に係る位
相ゾーン板の光線の強さの分布を示している。 第16図は1988年７月20日に出願番号222,000の同時係属
出願に記載された位相ゾーン板の輪郭の断面図である。 第17図は第16図に図示された位相ゾーン板の輪郭の特性
を用いた本発明のアパーチャ・レンズの断面図である。 101…奇数ゾーン 102…偶数ゾーン 103…界面 104…全周期ゾーン 105…アパーチャストップ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−99914（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−28615（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−19822（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−79815（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−55314（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−104622（ＪＰ，Ａ) 米国特許4210391（ＵＳ，Ａ) 米国特許4338005（ＵＳ，Ａ) 米国特許4340283（ＵＳ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】 なる式で表わされるゾーン半径rkによって半径方向に交
互に設けられた奇数半周期ゾーン（101）と偶数半周期
ゾーン（102）からなる複数の環状同心ゾーンにブレー
ズ面を設けた多焦点型位相ゾーン板を備える光学装置で
あって、 奇数半周期ゾーン（101）は、ｋが奇数のときのゾーン
半径rkによって外側と境界づけられるとともにゾーン半
径rk-1によって内側と境界づけられ、 偶数半周期ゾーン（102）は、ｋが偶数のときのゾーン
半径rkによって外側と境界づけられるとともにゾーン半
径rk-1によって内側と境界づけられ、 奇数半周期ゾーン（101）の内側の境界における光路長
（L1）は、偶数半周期ゾーン（102）の内側の境界にお
ける光路長（L2）の約半分であり、 ｋが偶数であるゾーン半径rkにおける奇数半周期ゾーン
（101）と偶数半周期ゾーン（102）との間の各界面（10
3）でのブレーズ面は、連続した輪郭を呈し、 ｋが１のときのゾーン半径rkによって外側と境界づけら
れた奇数半周期ゾーン（101）とｋが２のときのゾーン
半径rkによって外側と境界づけられた偶数半周期ゾーン
（102）とからなる１つの全周期ゾーン（104）と同程度
に小さいアパーチャストップ（105）であっても、上記
多焦点位相ゾーン板は二つ又はそれ以上の焦点を有する
ことを特徴とする光学装置。 - 【請求項２】上記多焦点位相ゾーン板が波形状繰り返し
輪郭を有する請求項１に記載の光学装置。 - 【請求項３】上記多焦点位相ゾーン板がパラボラ状繰り
返し輪郭を有する請求項１に記載の光学装置。 - 【請求項４】上記光学装置が眼内用レンズである請求項
１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光学装置。 - 【請求項５】上記光学装置がコンタクトレンズである請
求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光学装置。 - 【請求項６】ｋが偶数であるゾーン半径rkにおいて隣接
する奇数半周期ゾーン（101）と偶数半周期ゾーン（10
2）からなる各ゾーンにおけるブレーズ面の輪郭は、下
記の式で与えられることを特徴とする請求項２に記載の
光学装置。 ｄ＝D0｛1/2＋1/2cos（πr2／b2）｝ ここで、D0＝0.405λ／（η′−η） ｄは光路長 ｒはゾーンの内側の境界からの半径方向距離（０≦ｒ≦
ｂ） ｂはゾーン幅でｂ＝rk−rk-2（ｋ＝3,5,7,…） λは設計波長 η′はレンズ材料の屈折率 ηは周辺媒質の屈折率
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US340496 | 1989-04-19 | ||
| US07/340,496 US5121980A (en) | 1989-04-19 | 1989-04-19 | Small aperture multifocal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0362001A JPH0362001A (ja) | 1991-03-18 |
| JP2768801B2 true JP2768801B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=23333606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2104391A Expired - Lifetime JP2768801B2 (ja) | 1989-04-19 | 1990-04-19 | 光学装置 |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5121980A (ja) |
| EP (1) | EP0393639B1 (ja) |
| JP (1) | JP2768801B2 (ja) |
| KR (1) | KR100215166B1 (ja) |
| CN (1) | CN1023259C (ja) |
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