JP5251517B2 - 眼鏡レンズ - Google Patents
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Description
第1の条件式は、以下の条件式(1)である。
条件式(1)は、眼鏡レンズの画質を良好にするための条件式である。条件式(1)のVdは、密着複層型回折光学素子を含めた眼鏡レンズの全系を単レンズとみなしたときの見かけのアッベ数であり、全系のd線に対する焦点距離をfd、F線に対する焦点距離をfF、C線に対する焦点距離をfCとおいたときに、Vd=|fd/(fF−fc)|で表される。
但し、人間の眼の分解能は有限なので、見かけのアッベ数Vdを一定以上大きくするとオーバースペックとなる。よって、見かけのアッベ数Vdは、条件式(3”)で規定される範囲に留めても構わない。
(第2の条件式)
第2の条件式は、以下の条件式(2)である。
条件式(2)は、密着複層型回折光学素子がその機能(つまり、広帯域に亘る回折効率の高さ、量産性の高さ)を発揮するために必要な条件式の1つである。条件式(2)のΔNdは、互いに密着する2つの層のd線に対する屈折率差、特に、両層の境界近傍における屈折率差である。両層の屈折率の大小関係は問わないが、両層の屈折率差ΔNdは、広帯域に亘り高い回折効率を得るためには大きくする必要があり、回折光学面の誤差感度を抑えるためには大き過ぎない必要もある。
(第3の条件式)
第3の条件式は、以下の条件式(3)である。
条件式(3)は、密着複層型回折光学素子がその機能(特に、広帯域に亘る回折効率の高さ)を発揮するために必要な条件式の1つである。条件式(3)のΔNFは、互いに密着する2つの層のF線に対する屈折率差であり、ΔNCは、C線に対する屈折率差である。屈折率差ΔNF,ΔNCが条件式(3)を満たせば、互いに密着する2つの層の屈折率及び分散のバランスが良好となり、広帯域に亘り高い回折効率が得られるが、条件式(3)を満たさないとそのバランスが崩れ、回折効率が不足する。
第4の条件式は、以下の条件式(4)である。
条件式(4)は、眼鏡レンズの画質を良好にするための条件式である。条件式(4)のEg,Ed,ECは、密着複層型回折光学素子のd線に対する回折効率、g線に対する回折効率、C線に対する回折効率である。回折効率Eg,Ed,ECが条件式(4)を満たさないと、フレアが大きくなる。密着複層型回折光学素子の使用により、本実施形態の眼鏡レンズはこの条件式(4)を満たすことができる。
(第5の条件式)
第5の条件式は、以下の条件式(5)である。
条件式(5)は、密着複層型回折光学素子がその機能(特に、広帯域に亘る回折効率の高さ)を発揮するために必要な条件式の1つである。条件式(5)のΔ(NF−NC)は、互いに密着する2つの層の主分散(NF−NC)の差である。条件式(5)が満たされないと、密着複層型回折光学素子が広帯域に亘る高い回折効率を得ることはできない。なお、その機能を十分に得るためには、条件式(5)の代わりに以下の条件式(5’)を満たすことが望ましい。
(第6の条件式)
第6の条件式は、以下の条件式(6)である。
条件式(6)は、密着複層型回折光学素子がその機能(広帯域に亘る回折効率の高さ、量産性の高さ)を発揮するために必要な条件式であり、特に格子高さに関する条件式である。条件式(6)のhが格子高さであり、dは前記2つの層の軸上厚さのうち小さい方である。h/dが条件式(6)の上限値(2.0)を上回ると、相対的に格子が高くなり過ぎるので、立ち上がり面が厚くなり、そこで生じる散乱光が多くなり、迷光が増える。また、格子高さが大きくなり過ぎると、回折光学面の形成が困難となる。一方、h/dが条件式(6)の下限値(0.05)を下回ると、相対的に前記2つの層が厚くなり過ぎるので、やはり回折光学面の形成が困難となる。また、前記2つの層が厚くなり過ぎると、密着複層型回折光学素子における光の吸収量が増え、レンズ全系の透過率低下や色付きが生じ易くなるなどの不都合も発生する。
(第7の条件式)
第7の条件式は、以下の条件式(7)である。
条件式(7)は、密着複層型回折光学素子がその機能(広帯域に亘る回折効率の高さ、量産性の高さ)を発揮するために必要な条件式であり、特に、格子傾斜角度(光軸方向からの傾斜角度)に関する条件式である。個々の格子の立ち上がり面で発生する散乱光を軽減するには、その立ち上がり面に、瞳へ向かう光束の主光線に沿うような勾配が付与されることが望ましい(図6を参照)。その場合、図6に示すように、格子傾斜角度は光軸から離れるに従って大きくなり、格子の立ち上がり面の光軸と垂直な方向の長さΔmも、光軸から離れるに従って大きくなる。その長さΔmの回折光学面における最大値Δmx(つまり最周辺に形成された格子の立ち上がり面の長さΔm)が本条件式(7)を満たせば、回折光学面上の全ての格子傾斜角度が適当に保たれる。仮に、最大値Δmxが上限値30μmを超えると、格子傾斜角度と、格子の立ち上がり面の面積とが共に大きくなり、迷光の発生量が増える。また、最大値Δmxが下限値2μmを下回ると、密着複層型回折光学素子の回折効率の向上効果が薄れるばかりか、抜き勾配が小さくなるために密着複層型回折光学素子の作製が困難という不都合も生じる。
第8の条件式は、以下の条件式(8)である。
条件式(8)は、密着複層型回折光学素子がその機能(広帯域に亘る回折効率の高さ、量産性の高さ)を発揮するために必要な条件式であり、特に格子ピッチに関する条件式である。条件式(8)のpは回折光学面の最小格子ピッチ(最外周の格子ピッチ)であり、fはレンズ全系の焦点距離である。p/|f|が条件式(8)の下限値(0.00005)を下回ると、格子ピッチが小さくなり過ぎるので、回折光学面の形成が困難となり、しかも回折効率の低下を招き、フレア光が発生し画質が低下する。一方、p/|f|が条件式(8)の上限値(0.02)を上回ると、格子ピッチが大きくなり過ぎて、十分な色消しが達成出来ず、画質が低下し易くなる。
(第9の条件式)
第9の条件式は、以下の条件式(9)である。
条件式(9)は、眼鏡レンズの画質を良好にするための条件式である。条件式(9)のΔは、d線、g線、C線、F線の軸上色収差の最大拡がり巾である。眼鏡レンズが条件式(9)を満たせば、軸上色収差が十分に小さくなり、良好な結像性能が得られる。眼鏡レンズが条件式(9)を満たさないと、軸上色収差が大きくなり過ぎて色付きが生じる。
但し、軸上色収差を完全にゼロとすることは実質的に不可能なので、実際のΔ/|f|は、条件式(9”)で規定される範囲に留まると考えて構わない。
(第10の条件式)
第10の条件式は、以下の条件式(10)である。
条件式(10)は、密着複層型回折光学素子がその機能(広帯域に亘る回折効率の高さ、量産性の高さ)を発揮するために必要な条件式であり、特に層厚に関する条件式である。条件式(10)のd1,d2は、互いに密着する2つの層の各々の層厚であり、Cは密着複層型回折光学素子の有効径である。よって、C(d1+d2)/f2は、焦点距離で規格化した密着複層型回折光学素子の体積(規格化体積)を示す。規格化体積C(d1+d2)/f2が条件式(10)の上限値(2.0)を上回ると、密着複層型回折光学素子の体積が大きくなり過ぎて、密着複層型回折光学素子における光の吸収量が増え、レンズ全系の透過率低下や色付きが生じ易くなる。また、密着複層型回折光学素子の体積が大き過ぎると、製造コストの増大に繋がる。また、規格化体積C(d1+d2)/f2が条件式(10)の下限値(0.0001)を下回ると、密着複層型回折光学素子が薄くなり過ぎて、十分な回折効果が得られずに色消しの効果が不足する。
以上、本実施形態の眼鏡レンズは、画質を高めるための条件式や、密着複層型回折光学素子の機能(広帯域に亘る回折効率の高さ、量産性の高さ)が眼鏡レンズにおいて十分に発揮されるための条件式を満たす。したがって、本実施形態の眼鏡レンズは高性能であり、しかも量産性が高い。
なお、本実施形態の眼鏡レンズにおいて、密着複層型回折光学素子を樹脂成形で形成する場合、量産性を重視し、互いに密着する2つの層の材料は、それぞれ光硬化型樹脂(特にUV硬化型樹脂)であることが望ましい。また、量産性を高めるため、それら2つの層の一方に使用される光硬化型樹脂の未硬化状態での粘度は40cP以上であり、他方に使用される光硬化型樹脂の未硬化状態での粘度は2000cP以上であることが望ましい。また、眼鏡レンズを小型軽量化するために、それら2つの層の材料の比重は2.0以下であることが好ましい。ガラスに比して樹脂は比重が小さいため、眼鏡レンズの軽量化に有効である。また、さらなる軽量化を図る場合は、その比重を1.6以下に抑えることが好ましい。
λg=435.835nm
λC=656.273nm
λF=486.133nm
+C4・y4+C6・y6+C8・y8+C10・y10 …(11)
但し、yは光軸に垂直な方向の高さであり、S(y)は高さyにおけるサグ量(=非球面頂点における接平面からの光軸方向の距離)であり、rは非球面頂点における曲率半径であり、Kは円錐係数であり、Cnはn次の非球面係数である。なお、表2では値がゼロである係数については表記していない。
f=−124.558
fF=0.03065
fC=0.57604
BF=−124.446
D=1000/BF=−8.036
Eg=98.221
EC=98.233
Ed=99.999
Δ(NF−Nc)=−0.00410
h=0.02
d=0.3
p=0.0443
C=26.9
d1+d2=0.6
Δ=0.83016
式(1)のVd=228.4
式(2)のΔNd=0.0293
式(3)のΔNF=0.0263
式(3)のΔNc=0.0304
式(4)の(Eg+EC)/2=98.227
式(4)の0.9×Ed=89.999
式(5)のΔNd/Δ(NF−NC)=−7.146
式(6)のh/d=0.0667
式(7)のΔmx=8.0μm
式(8)のp/|f|=0.00036
式(9)のΔ/|f|=0.00666
式(10)のC(d1+d2)/f2=0.00104
すなわち、本実施例の眼鏡レンズは、条件式(1)〜(10)の全てを満たす。
f=−237.694
fF=0.05598
fC=0.68738
BF=−237.345
D=1000/BF=−4.213
Eg=98.221
EC=98.233
Ed=99.999
Δ(NF−Nc)=−0.00410
h=0.02
d=0.3
p=0.0388
C=29.8
d1+d2=0.6
Δ=0.89521
式(1)のVd=376.46
式(2)のΔNd=0.0293
式(3)のΔNF=0.0263
式(3)のΔNc=0.0304
式(4)の(Eg+EC)/2=98.227
式(4)の0.9×Ed=89.999
式(5)のΔNd/Δ(NF−NC)=−7.146
式(6)のh/d=0.0667
式(7)のΔmx=9.1μm
式(8)のp/|f|=0.00016
式(9)のΔ/|f|=0.00377
式(10)のC(d1+d2)/f2=0.000316
すなわち、本実施例の眼鏡レンズは、条件式(1)〜(10)の全てを満たす。
f=194.476
fF=0.01476
fC=−1.10663
BF=190.774
D=1000/BF=5.242
Eg=98.221
EC=98.233
Ed=99.999
Δ(NF−Nc)=−0.00410
h=0.02
d=0.3
p=0.0408
C=42.6
d1+d2=0.6
Δ=1.37974
式(1)のVd=−173.424
式(2)のΔNd=0.0293
式(3)のΔNF=0.0263
式(3)のΔNc=0.0304
式(4)の(Eg+EC)/2=98.227
式(4)の0.9×Ed=89.999
式(5)のΔNd/Δ(NF−NC)=−7.146
式(6)のh/d=0.0667
式(7)のΔmx=13.7μm
式(8)のp/|f|=0.00021
式(9)のΔ/|f|=0.00709
式(10)のC(d1+d2)/f2=0.00068
すなわち、本実施例の眼鏡レンズは、条件式(1)〜(10)の全てを満たす。
Claims (13)
- 物体から瞳までに配置されたレンズ全系の少なくとも1つの面に密着複層型回折光学素子が形成され、
前記密着複層型回折光学素子を含めた前記レンズ全系を単レンズとみなしたときの見かけのアッベ数Vdは、
Vd>60・・・(1)
を満たすことを特徴とする眼鏡レンズ。 - 請求項1に記載の眼鏡レンズにおいて、
前記密着複層型回折光学素子の互いに密着する2つの層のd線に対する屈折率差ΔNdは、少なくとも両者の界面近傍において、
0.005<ΔNd<0.45・・・(2)
を満たすことを特徴とする眼鏡レンズ。 - 請求項1又は請求項2に記載の眼鏡レンズにおいて、
前記密着複層型回折光学素子の互いに密着する2つの層の一方は高屈折率低分散の材料、他方は低屈折率高分散の材料からなり、
前記2つの層のF線に対する屈折率差ΔNF、C線に対する屈折率差ΔNCは、
ΔNF<ΔNC・・・(3)
を満たすことを特徴とする眼鏡レンズ。 - 請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
前記密着複層型回折光学素子のd線に対する回折効率Ed、g線に対する回折効率Eg、C線に対する回折効率ECは、
(Eg+EC)/2>0.9×Ed・・・(4)
を満たすことを特徴とする眼鏡レンズ。 - 請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
前記密着複層型回折光学素子の互いに密着する2つの層の主分散(NF−NC)の差Δ(NF−NC)、d線に対する屈折率差ΔNdは、
−10.0<ΔNd/Δ(NF−NC)<−2.0・・・(5)
を満たすことを特徴とする眼鏡レンズ。 - 請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
前記密着複層型回折光学素子の互いに密着する2つの層の軸上厚さのうち小さい方の厚さd、その密着複層型回折光学素子が有する回折光学面の格子高さhは、
0.05<h/d<2.0・・・(6)
を満たすことを特徴とする眼鏡レンズ。 - 請求項1〜請求項6の何れか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
前記密着複層型回折光学素子が有する回折光学面の個々の格子の立ち上がり面には、
瞳へ向かう光線に沿った勾配が付与される
ことを特徴とする眼鏡レンズ。 - 請求項1〜請求項7の何れか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
前記密着複層型回折光学素子を除く前記レンズ全系は、正の光学的パワーを有し、
前記密着複層型回折光学素子は、正の光学的パワーを有する
ことを特徴とする眼鏡レンズ。 - 請求項1〜請求項7の何れか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
前記密着複層型回折光学素子を除く前記レンズ全系は、負の光学的パワーを有し、
前記密着複層型回折光学素子は、負の光学的パワーを有する
ことを特徴とする眼鏡レンズ。 - 請求項1〜請求項9の何れか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
前記レンズ全系は、
物体側に凸のメニスカスレンズであり、
前記密着複層型回折光学素子の形成先は、
前記メニスカスレンズの瞳側の面又は物体側の面である
ことを特徴とする眼鏡レンズ。 - 請求項1〜請求項9の何れか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
前記レンズ全系は、
物体側に凸の接合メニスカスレンズであり、
前記密着複層型回折光学素子の形成先は、
前記接合メニスカスレンズの接合面である
ことを特徴とする眼鏡レンズ。 - 請求項1〜請求項7の何れか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
前記レンズ全系は、
負の光学的パワーを有するメニスカスレンズを備え、
前記メニスカスレンズの凹面に前記密着複層型回折光学素子が形成され、
前記密着複層型回折光学素子は、負の光学的パワーを有し、
前記密着複層型回折光学素子の互いに密着する2つの層のうち、前記メニスカスレンズの凹面側の層の屈折率は、他方の層の屈折率よりも高い
ことを特徴とする眼鏡レンズ。 - 請求項12に記載の眼鏡レンズにおいて、
前記密着複層型回折光学素子が有する回折光学面の個々の格子の立ち上がり面には、瞳へ向かう光線に沿った勾配が付与されており、
光軸と垂直な方向における前記立ち上がり面の長さの最大値Δmxは、
2μm<Δmx<30μm ・・・(7)
を満たすことを特徴とする眼鏡レンズ。
Priority Applications (1)
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JP2008555003A JP5251517B2 (ja) | 2007-01-25 | 2008-01-24 | 眼鏡レンズ |
Applications Claiming Priority (4)
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