JPH10339856A - 眼鏡レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単レンズからなる、横の色収差の少ない眼鏡
レンズを得る。 【構成】 眼鏡レンズの巨視的面形状によって発生する
横の色収差を補正するために、例えばその一面に、巨視
的面形状によって発生する色収差とは逆の色収差を発生
させる、微視的な輪帯群からなる回折構造を設けた眼鏡
レンズ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、眼鏡レンズに関し、特に色収差
を補正できる薄型軽量の眼鏡レンズに関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】眼鏡レンズは通常１枚のレン
ズで構成されているために色収差の補正が困難である。
眼鏡レンズの色収差で特に問題となるのは横の色収差で
ある。すなわちレンズ周辺部を通して見たときに色がず
れて見える現象である。これはレンズ素材の屈折率が波
長によって異なるために、図３２に示すように同じ方向
から来た光線が、波長（（Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青））によって異なる方向から来たかのように眼に入
射することに起因する。１枚のレンズで色収差を少なく
するには、できるだけ分散の小さい（アッベ数の大き
い）素材を使うしかなかった。

【０００３】かつては眼鏡レンズの素材として、アッベ
数６０程度のクラウンガラスやＣＲ−３９と呼ばれる光
学プラスチックが用いられていた。アッベ数６０は光学
材料としては比較的分散の少ない方であるが、それでも
強度レンズになると周辺部での色ずれが目立つようにな
ってくる。

【０００４】従来例１として、ＣＲ−３９（屈折率１．
５０、アッベ数６０）で作られた頂点屈折力−８．００
（ディオプタ）のレンズを掛けて、視角５０（゜）方向
を見た時の色のずれ（色収差）を図３３の破線で示す。
図３３の横軸は波長λ（ｎｍ）、縦軸は図３２の基準波
長（Ｇ）の入射角（θ）からのずれ角（ｄθ）を示す。

【０００５】近年では、眼鏡レンズをより薄く軽くする
目的で高屈折率の光学プラスチック素材が開発されてき
ているが、高屈折率にすると分散が大きい（アッベ数が
小さい）という傾向があり、色収差を小さくするという
観点からは好ましくない。

【０００６】従来例２として、高屈折率のポリウレタン
系プラスチック素材（屈折率１．６６、アッベ数３２）
で作られた頂点屈折力−８．００（ディオプタ）のレン
ズを掛けて、視角５０（゜）方向を見た時の色のずれ
（色収差）を図３３の実線で示す。

【０００７】さらに、従来例３として、ＣＲ−３９（屈
折率１．５０、アッベ数６０）で作られた頂点屈折力＋
４．００（ディオプタ）のレンズを掛けて、視角５０
（゜）方向を見た時の色のずれ（色収差）を図３４の破
線で示す。従来例４として、高屈折率のポリウレタン系
プラスチック素材（屈折率１．６６、アッベ数３２）で
作られた頂点屈折力＋４．００（ディオプタ）のレンズ
を掛けて、視角５０（゜）方向を見た時の色のずれ（色
収差）を図３４の実線で示す。

【０００８】このような色収差を補正する技術として、
アッベ数の異なる２枚以上のレンズを貼り合わせること
が例えば特開平７−２８００２号で開示されているが、
レンズが厚く重くなる欠点が避けられない。

【０００９】眼鏡レンズと人間の眼をも含めた光学系の
色収差を補正する技術として、特開昭和６０−２０３９
１３号公報で回折現象を利用することが開示されている
が、縦の色収差に関することに留まり、眼鏡レンズでよ
り問題となる横の色収差は問題にしていない。

【００１０】また回折現象を利用して多焦点の眼鏡レン
ズ、コンタクトレンズ、眼内レンズを実現する技術が特
開平７−４９４７１号公報などで数多く開示されている
が、回折によるレンズの屈折力は波長に大きく依存し、
その依存性は回折次数によって異なり、高次の回折光ほ
ど色ずれが大きくなるという欠点を有する。コンタクト
レンズ、眼内レンズの場合には主に縦の色収差が問題と
なり、眼鏡レンズにおいては主に横の色収差が問題とな
るが、これらの公報には全く色収差の補正について述べ
られていない。

【００１１】レンズの薄型軽量化に関しては、レンズの
前面を回転対称な非球面とする技術が特開昭６４−５０
０１２号公報などで公知である。先に示した従来例２は
前面を回転対称な非球面としたレンズであり、その諸元
は表１の通りである。

【表１】 頂点屈折力 ＳＰＨ −８．００ （ディオプタ） 前面近軸曲率半径 Ｒ１ ６２０．３３６ （ｍｍ） 前面の非球面係数 Ｋ ０．０００ Ａ４ ２．２９９×１０^-7 Ａ６ −ｌ．５９４×１０^-10 Ａ８ ６．ｌ０１×１０^-14 Ａ１０ −１．２１０×１０^−１７ 後面の曲率半径 Ｒ２ ７３．２２３ （ｍｍ） 中心厚 ｔｃ １．ｌ００ （ｍｍ） 屈折率 ｎ １．６６０ 外径 φ ７５．０００ （ｍｍ） 縁厚 ｔｅ ９．９７５ （ｍｍ） 但し、回転対称非球面は次式で定義される。 ｘ＝Ｃｈ^２／｛１＋［１−（１＋Ｋ）Ｃ^２ｈ^２］^１／２｝＋Ａ４ｈ^４＋Ａ６ｈ^６
＋Ａ８ｈ^８＋Ａ１０ｈ^１０＋ ・・・ （C ：曲率(1/r) 、ｈ：光軸からの高さ、K ：円錐係数、Ai：ｉ次の非球面係数 )

【００１２】このレンズの縁厚は、非球面を用いない通
常の球面レンズ（Ｒｌ＝３０５．７２０、Ｒ２＝６４．
８４５）の縁厚１０．７３４に比べれば簿くなっている
が、未だ十分とは言えない。

【００１３】また、従来例４は前面を回転対称な非球面
としたレンズであり、その諸元は表２の通りである。

【表２】 頂点屈折力 ＳＰＨ ＋４．００ （ディオプタ） 前面近軸曲率半径 Ｒ１ １３９．３９５ （ｍｍ） 前面の非球面係数 Ｋ ０．０００ Ａ４ −５．５１８×１０^-7 Ａ６ ｌ．５２１×１０^-10 Ａ８ −３．７１９×１０^-14 Ａ１０ ５．１７６×１０^-18 後面の曲率半径 Ｒ２ ７９５．４５５ （ｍｍ） 中心厚 ｔｃ ４．７００ （ｍｍ） 屈折率 ｎ １．６６０ 外径 φ ７５．０００ （ｍｍ） 縁厚 ｔｅ １．２３１ （ｍｍ）

【００１４】このレンズの中心厚は、非球面を用いない
通常の球面レンズ（Ｒｌ＝７０．０００、Ｒ２＝１１
４．７６１、中心厚＝５．８２３、縁厚＝１．２３１、
外径＝７５）の中心厚５．８２３に比べれば簿くなって
いるが、未だ十分とは言えない。

【００１５】

【発明の目的】本発明は、これらの従来技術の問題点に
鑑み、横の色収差が少なく、かつ、より薄く軽い眼鏡レ
ンズを提供することを目的とする。

【００１６】

【発明の概要】本発明の眼鏡レンズは、眼鏡レンズの表
面または内部に、該眼鏡レンズの巨視的面形状によって
発生する横の色収差を補正する、微視的な輪帯群からな
る回折構造を設けたことを特徴としている。

【００１７】回折構造の輪帯のピッチｐ（ｍｍ）は、眼
鏡レンズの横の色収差を効果的に補正するために、該レ
ンズの外径中心から少なくとも半径３０ｍｍ以内の輪帯
部のいずれかの地点におけるプリズム屈折力をＰ（プリ
ズムディオプトリ）、レンズ素材のアッベ数をνとする
とき、次の条件式（１）を満足して変化することが好ま
しい。 （１） ｐ＜０．０４×ν／｜Ｐ｜

【００１８】あるいは、眼鏡レンズを単焦点レンズと
し、回折構造を同心円状の輪帯群からなる回折構造とし
たとき、その輪帯のピッチｐ（ｍｍ）は、レンズ光軸か
らの距離ｈ（ｍｍ）がｈ＜３０のいずれかの地点におい
て、その地点と光軸とを含むレンズ断面内の頂点屈折力
をＤ（ディオプター）、レンズ素材のアッベ数をνとす
るとき、次の条件式（２）を満足して変化することが好
ましい。 （２） ｐ＜０．４×ν／｜Ｄ・ｈ｜ 横の色収差は、プリズム屈折力の大きい部分において問
題になるため、プリズム屈折力の大きい部分程輪帯のピ
ッチを細かくすることにより、より効果的に横の色収差
を補正することができる。

【００１９】また、このピッチｐ（ｍｍ）は、 （３） ｐ＞０．００５ を満足することが好ましい。本発明の眼鏡レンズによれ
ば、レンズ素材のアッベ数νは、それ程大きくなくても
よく、 （４） ν＜４５ を満足するものを用いることができる。レンズ素材とし
て、特にアッベ数がν＜４５のプラスチック素材を用い
れば、回折構造による横の色収差補正を効果的に行なう
ことができる。

【００２０】輪帯群からなる回折構造は、各輪帯の間を
微細な段差で接続した段差型の回折構造、各輪帯内の屈
折率を変化させた屈折率分布型の回折構造、あるいは、
各輪帯内の透過率を変化させた透過率分布型の回折構造
とすることができる。

【００２１】前記段差型回折構造は、眼鏡レンズの前
面、後面のいずれにも設けることができる。段差型回折
構造をレンズ前面側に設けた場合には、レンズの外径中
心から少なくとも半径ｈ（ｍｍ）がｈ＜３０のいずれか
の地点において、該地点を通過する光線の、段差型回折
構造の設けられたレンズ前面に対して空気側から入射す
る光線の入射角をθ（゜）、レンズ内側に位置する屈折
光線の屈折角をθ’（゜）、前記地点における段差型回
折構造の段差の輪帯面の法線方向の段差距離をΔ（ｍ
ｍ）としたとき、波長λ（ｍｍ）が５×１０^-4〜６×１
０^-4の範囲内のいずれかの光線について、 （５）Δ＝｜λ/(cos θ-n' cos θ’) ｜ 但し、 n' ；波長λに対するレンズ素材の屈折率、 を満足することが好ましい。

【００２２】段差型回折構造をレンズ後面側に設けた場
合には、レンズの外径中心から少なくとも半径ｈ（ｍ
ｍ）がｈ＜３０のいずれかの地点において、該地点を通
過する光線の、段差型回折構造の設けられたレンズ後面
から射出する光線の射出角をθ（゜）、段差型回折構造
の設けられたレンズ後面にレンズ内側から入射する入射
角をθ’（゜）、前記地点における段差型回折構造の段
差の輪帯面の法線方向の段差距離をΔ（ｍｍ）としたと
き、波長λ（ｍｍ）が５×１０^-4〜６×１０^-4の範囲内
のいずれかの光線について、 （５）Δ＝｜λ/(cos θ-n' cos θ’) ｜ 但し、 n' ；波長λに対するレンズ素材の屈折率、 を満足することが好ましい。

【００２３】本発明による段差型回折構造の眼鏡レンズ
は、単焦点レンズとするのが実際的である。眼鏡レンズ
を単焦点レンズとし、かつ前記段差型回折構造をレンズ
前面側に設ける場合、レンズの外形中心から少なくとも
半径ｈ（ｍｍ）がｈ＜３０のいずれかの地点において、
該地点と光軸を含むレンズ断面内の頂点屈折力をＤ（デ
ィオプタ）、前記断面内の前記地点における輪帯面の法
線の光軸に対する傾き角をγ（゜）、前記地点における
段差型回折構造の段差の輪帯面の法線方向の段差距離を
Δ（ｍｍ）としたとき、波長λ（ｍｍ）が５×１０^-4〜
６×１０^-4の範囲内のいずれかの光線について、 （６）｜λ/[cos ψ-n' cos{sin^-1(sin ψ/n' )}] ｜−
１×10^-5×ｈ＜△ （７）Δ＜｜λ/[cos ψ-n' cos{sin^-1(sin ψ/n' )}]
｜＋１×10^-5×ｈ 但し、 （８）ψ＝tan^-1(h/25)-180Dh/1000π−γ n' ；波長λに対するレンズ素材の屈折率、 を満足することが好ましい。

【００２４】一方、眼鏡レンズを単焦点レンズとし、か
つ前記段差型回折構造をレンズ後面側に設ける場合に
は、レンズの外径中心から少なくとも半径ｈ（ｍｍ）が
ｈ＜３０のいずれかの地点において、前記断面内の前記
地点における輪帯面の法線の光軸に対する傾き角をγ
（゜）、前記地点における段差型回折構造の段差の輪帯
面の法線方向の段差距離をΔ（ｍｍ）としたとき、波長
λ（ｍｍ）が５×１０^-4〜６×１０^-4範囲内のいずれか
の光線について、 （６）｜λ/[cos ψ-n' cos{sin^-1(sin ψ/n' )}] ｜−
１×10^-5×ｈ＜△ （７）Δ＜｜λ/[cos ψ-n' cos{sin^-1(sin ψ/n' )}]
｜＋１×10^-5×ｈ 但し、 （９）ψ＝tan^-1(h/25) −γ n' ；波長λに対するレンズ素材の屈折率、 を満足することが好ましい。

【００２５】以上のように段差距離を設定される段差型
回折構造を前面または後面に有する単焦点の眼鏡レンズ
は、負の屈折力のレンズ、正の屈折力のレンズのいずれ
も適用可能である。負の屈折力を有するレンズでは、そ
の段差型回折構造は、レンズの中心側から外周側へ向か
う段差部分において、レンズ厚が薄くなる方向の段差構
造とすることが実際的である。

【００２６】正の屈折力を有するレンズでは、その段差
型回折構造は、レンズの中心側から外周側へ向かう段差
部分において、レンズ厚が厚くなる方向の段差構造とす
ることが実際的である。

【００２７】

【発明の実施形態】本発明の眼鏡レンズは、巨視的面形
状（屈折）によって発生する横の色収差を、該眼鏡レン
ズに設けた回折構造によって発生させる横の色収差によ
って相殺するという基本的な原理に基づいている。屈折
と回折の組み合わせによる色収差補正の原理について図
２７を用いて説明する。レンズは場所によって角度の異
なるプリズムの連続と考えられる。通常の物質の屈折率
は可視光領域においては短波長ほど大きいので、図２７
（ａ）に示すように、プリズム１に入射した光線のうち
短波長の青い光（Ｂ）は大きく曲げられ、長波長の赤い
光（Ｒ）はより少なく曲げられる。一方、回折現象によ
っては、図２７（ｂ）に示めすように、回折格子に入射
した光線のうち長波長の赤い光（Ｒ）は大きく曲げら
れ、短波長の青い光（Ｂ）はより少なく曲げられる。こ
の相反する波長特性を持った現象を組み合わせると、図
２７（ｃ）に示すように、波長によらずほぼ同じ角度だ
け光線を曲げることが可能となる。

【００２８】以上を定量的に説明する。プリズムによる
波長λ（ｍｍ）の光線の偏角をδ' （ラジアン）、プリ
ズムの頂角をα（ラジアン）、波長λに対する屈折率を
n' とすると、近似的に、 δ' ≒（ n' −１）・α で与えられる。プリズム屈折力Ｐ（プリズムディオプト
リ）は、光線の偏角をδ' とすれば、その定義より、 Ｐ＝１００・ｔａｎδ' ≒１００・δ' である。

【００２９】波長５８８[nm]（ｄ線）、４８６[nm]（Ｆ
線）、６５６[nm]（Ｃ線）に対する屈折率をそれぞれｎ
_d 、ｎ_F 、ｎ_C とし、アッベ数についての関係式ν＝
（ｎ_d−１）／（ｎ_F −ｎ_C ）および上記の関係式を用
いると、Ｆ線とＣ線の光線の偏角（δ_F 、δ_C ）の差△
δ（ラジアン）は、 △δ＝δ_F −δ_C ≒（ｎ_F −１）・α−（ｎ_C −１）・α ＝（ｎ_F −ｎ_C ）・α ≒（ｎ_F −ｎ_C ）・δ_d ／（ｎ_d −１） ＝δ_d ／ν ≒Ｐ／（１００・ν） となる。

【００３０】一方、回折格子による波長λ（ｍｍ）の光
の回折角φλ（ラジアン）は、回折格子のピッチをｐ
（ｍｍ）、回折次数をｍとすると、近似的に、 φλ≒ｍλ／ｐ である。よってＦ線とＣ線の回折角（φ_F 、φ_C ）の差
△φ（ラジアン）は、１次の回折光を利用するとして
（λ_F 、λ_C はそれぞれＦ線、Ｃ線の波長）、 △φ＝φ_F −φ_C ≒（λ_F −λ_C ）／ｐ ＝（４８６−６５６）×１０^-6／ｐ ＝−１７０×１０^-6／ｐ となる。

【００３１】屈折による色のずれと回折による色のずれ
をキャンセルさせるには、△φ＝−△φとすればよいの
で、結論として、 ｐ≒０．０１７・ν／Ｐ が導かれる。

【００３２】単焦点眼鏡レンズにおいて、プリズム屈折
力Ｐ（プリズムディオプトリ）と、ある断面内の頂点屈
折力Ｄ（ディオプタ）および光軸からの距離ｈ（ｍｍ）
との間には、プレンティスの式として知られる、 Ｐ≒Ｄ・ｈ／１０ という関係があるので、上記結論をさらに書き直すと ｐ≒０．１７・ν／（Ｄ・ｈ） となる。

【００３３】光線の偏角、回折次数、プリズム屈折力な
どの符号には任意性があるので、上記式は、 ｐ≒０．０１７・ν／｜Ｐ｜ または ｐ≒０．１７・ν／｜Ｄ・ｈ｜ と表わされる。

【００３４】以上は、近似式を用いたＦ線とＣ線に対す
る横の色収差を補正するための条件であるが、実際には
シミュレーションによる光線追跡をして、各場所ｈでの
適切なピッチｐを決めていくことになる。また、横の色
収差補正は、上記説明のようにＦ線とＣ線での偏角の差
を完全に無くすまでにしなくても、元々色収差の大きい
レンズにおいては、△φ＝−△δ／２として、完全な色
収差補正の半分ほどの補正でも十分な改善効果が得られ
る。このような場合には、 ｐ≒０．０３４・ν／｜Ｐ｜ または ｐ≒０．３４・ν／｜Ｄ・ｈ｜ とすれば良い。

【００３５】さらに、 ｐ＜０．０４・ν／｜Ｐ｜ または ｐ＜０．４・ν／｜Ｄ・ｈ｜ を満足すれば、実用上、十分な色収差の補正効果が得ら
れる。

【００３６】また、あまり小さなピッチで回折構造をつ
くると散乱の成分が多くなり、光の損失が無視できなく
なる。この観点から、回折構造のピッチは、最小でもピ
ッチｐ（ｍｍ）は、５μｍ程度とすることが好ましい。
すなわち、 ｐ＞０．００５ である。また、このような回折構造による横の色収差補
正は、レンズ素材として、特にアッベ数がν＜４５のプ
ラスチック素材を用いたとき、効果的に行なうことがで
きる。

【００３７】段差型回折構造は、理論上は、レンズ前面
と後面のいずれに設けてもよい。しかし、樹脂材料によ
る成形を考慮すると、後面に設ける方が好ましい。図２
８は段差型回折構造をレンズＬの前面Ｌｆに設けた場合
と、後面Ｌｒに設けた場合とを比較したものである。レ
ンズ前面Ｌｆに段差型回折構造を設けた場合、図２８
（ｂ）中の点線の部分（回折構造の段差部分）を通る光
は散乱光になり好ましくない。点線の部分をレンズに入
射する光束と平行にすれば散乱光を減らすことができる
が、樹脂の成形レンズの場合、点線の部分をレンズに入
射する光束と平行にすると、アンダーカットが生じてし
まい成形型を抜くことができない。

【００３８】これに対し、レンズ後面Ｌｒに段差型回折
構造を設ける場合はこの点線部分（回折構造の段差部
分）を、図２８（ｃ）中の点線のように光束とほぼ平行
にしても型を抜くことができ、レンズ前面に段差型回折
構造を設けた場合よりも散乱光を減じることができる。

【００３９】図２９は、段差型回折構造の段差の好まし
い高さを説明する図である。眼鏡レンズＬの段差型回折
構造の設けられた面Ｌｄに対して空気側から入射する光
線の入射角（または面Ｌｄから射出する光線の射出角）
をθ（゜）、レンズ内側に位置する屈折光線の屈折角
（または面Ｌｄにレンズ内側から入射する入射角）を
θ’（゜）とし、前記地点における段差距離を△（ｍ
ｍ）、設計の基準波長をλ（ｍｍ）、波長λに対するレ
ンズ素材の屈折率を n' とする。

【００４０】光線は、段差の内側を通った光と外側を通
った光の光路長の差がλの整数倍になるような方向に進
む。段差によってλの１倍だけ光路長差が生じる場合を
考えると、 △＝｜λ／（cos θ− n' cos θ’）｜ という式が成り立つ。ここで、cos θ’をスネルの法則
で書き直すと、 △＝｜λ/[cos θ-n' cos{sin^-1(sin θ/n' )}] ｜ となる。

【００４１】以上の段差距離Δは、回折効率１００％の
理想的な場合であるが、入射角θは、レンズのパワーと
回折面の面形状を用いて近似することができる。すなわ
ち、レンズの外径中心（光軸）から少なくとも半径ｈ
（ｍｍ）がｈ＜３０のいずれかの地点において、該地点
と光軸を含むレンズ断面内の頂点屈折力をＤ（ディオプ
タ）、前記断面内の前記地点における前面の法線の光軸
に対する傾き角をγ（゜）とすると、眼鏡レンズＬの前
面Ｌｆに段差型回折構造がある場合、図３０より、 θ＋γ＝β＋δ よって θ＝β＋δ−γ β及びδを近似して、近似入射角ψは、 ψ＝tan^-1(h/25)-180Dh/1000π−γ で与えられる。また、眼鏡レンズＬの後面Ｌｒに段差型
回折構造がある場合、図３１より、 ψ＝tan^-1(h/25) −γ で与えられる。

【００４２】前記地点における段差型回折構造の段差の
輪帯面の法線方向の段差距離Δ（ｍｍ）は、この近似入
射角ψを用いて、 ｜λ/[cos ψ-n' cos{sin^-1(sin ψ/n' )}] ｜−１×10
^-5×ｈ＜△ Δ＜｜λ/[cos ψ-n' cos{sin^-1(sin ψ/n' )}] ｜＋１
×10^-5×ｈ を満足するように設定することが好ましい。これらの条
件式を満足させて段差距離Δを設定すれば、実用上十分
な回折効率が得られる。一方、これら条件式を満足しな
いと、回折効率が低下し、見え具合が悪くなる。

【００４３】次に、具体的な実施例について本発明の眼
鏡レンズを説明する。次の実施例１ないし４は、段差型
回折構造の眼鏡レンズ（第１の実施態様）についての実
施例である。なお、各実施例における眼鏡レンズの光軸
は、レンズの外径中心に一致している。また、図４、図
９、図１３、図１７、図２１及び図２５の各図の横軸Ｎ
は、ピッチｐの逆数である。 ［実施例１］実施例１は、屈折率ｌ．６６、アッベ数３
２の素材を用い、レンズの前面に同心円状の微細な段差
（輪帯）からなる回折構造を設けて、頂点屈折力−８．
００（ディオプタ）のレンズの色収差補正をした例であ
る。中心厚ｔｃと縁厚ｔｅは、それぞれ１．１（ｍｍ）
と９．１２３（ｍｍ）である。図１にレンズ１０の断面
の模式図を、図２にレンズの正面の模式図を示す。レン
ズ前面１１の段差は実際には図１、図２には表せないほ
ど微細なものであるが、誇張して描いた。図３は光軸か
らの距離が約２０（ｍｍ）の位置での断面の拡大図であ
る。段差による回折構造のピッチはレンズの場所によっ
て図４のように変わっている。実施例１のレンズの視角
５０（゜）方向の横の色収差を図５に示す。同一素材を
用いた従来例２（図３３の実線）と比べて格段に改善さ
れているのがわかる。

【００４４】［実施例２］実施例２は、屈折率１．６
６、アッベ数３２の素材を用い、レンズ後面に同心円状
の微細な段差（輪帯）からなる回折構造を設けて、頂点
屈折力−８．００（ディオプタ）のレンズの色収差補正
をした例である。中心厚ｔｃと縁厚ｔｅは、それぞれ
１．１（ｍｍ）と８．６５９（ｍｍ）である。図６にレ
ンズ１０の断面の模式図を、図７にレンズの正面の模式
図を示す。レンズ後面１２の段差は実際には図６、図７
には表せないほど微細なものであるが、誇張して描い
た。図８は光軸からの距離が約２０（ｍｍ）の位置での
断面の拡大図である。段差による回折構造のピッチはレ
ンズの場所によって図９のように変わっている。実施例
１のレンズの視角５０（゜）方向の横の色収差を図１０
に示す。同一素材を用いた従来例２（図３３の実線）と
比べて格段に改善されているのがわかる。またレンズの
縁厚も薄くなっている。

【００４５】［実施例３］実施例３は、屈折率ｌ．６
６、アッベ数３２の素材を用い、レンズ前面に同心円状
の微細な段差（輪帯）からなる回折構造を設けて、頂点
屈折力＋４．００（ディオプタ）のレンズの色収差補正
をした例である。中心厚ｔｃと縁厚ｔｅは、それぞれ
４．２９（ｍｍ）と１．２２９（ｍｍ）である。図１１
にレンズ１０の断面の模式図を示す。レンズ正面図は省
略した。レンズ前面１１の段差は実際には図１１には表
せないほど微細なものであるが、誇張して描いた。図１
２は光軸からの距離が約２０（ｍｍ）の位置での断面の
拡大図である。段差による回折構造のピッチはレンズの
場所によって図１３のように変わっている。実施例３の
レンズの視角５０（゜）方向の横の色収差を図１４に示
す。同一素材を用いた従来例４（図３４の実線）と比べ
て格段に改善されているのがわかる。

【００４６】［実施例４］実施例４は、屈折率１．６
６、アッベ数３２の素材を用い、レンズ後面に同心円状
の微細な段差（輪帯）からなる回折構造を設けて、頂点
屈折力＋４．００（ディオプタ）のレンズの色収差補正
をした例である。中心厚ｔｃと縁厚ｔｅは、それぞれ
４．３１（ｍｍ）と１．２３６（ｍｍ）である。図１５
にレンズ１０の断面の模式図を示す。レンズ正面図は省
略した。レンズ後面１２の段差は実際には図１５には表
せないほど微細なものであるが、誇張して描いた。図１
６は光軸からの距離が約２０（ｍｍ）の位置での断面の
拡大図である。段差による回折構造のピッチはレンズの
場所によって図１７のように変わっている。実施例４の
レンズの視角５０（゜）方向の横の色収差を図１８に示
す。同一素材を用いた従来例４（図３４の実線）と比べ
て格段に改善されているのがわかる。

【００４７】次の実施例５（図１９ないし図２２）は、
本発明による屈折率分布型の回折構造の眼鏡レンズ（第
２の実施態様）についての実施例である。 ［実施例５］この実施例は、屈折率１．６０、アッベ数
３６の素材を用いた頂点屈折力＋４．００（ディオプタ
ー）の眼鏡レンズ２０の色収差を、該レンズ２０の後面
側に屈折率分布型の回折構造層２１を設けて補正した例
である。屈折率分布型の回折構造２１は、同心円状の多
数の輪帯がそれぞれ、屈折率差０．１の鋸歯状の屈折率
分布を有する、厚さ約６（μｍ）の層である。

【００４８】図１９では、屈折率分布型回折構造２１の
輪帯を明度を異ならせて、そのピッチを誇張して描いて
いる。また、屈折率分布型回折構造２１の輪帯の深さも
実際の深さより誇張して描いている。屈折率分布を有す
る輪帯のピッチと深さは、実際には、光軸からの距離ｈ
が２０（ｍｍ）近傍での屈折率分布を示す図２０のよう
に、微細なものである。そして、この回折構造の輪帯の
ピッチｐは、図２１に示すように（第１の実施例の図４
と同じく）、光軸からの距離ｈが高くなる程（光軸から
離れる程）、細かくなっている。このように、周辺部
程、回折構造の輪帯のピッチを細かくすることによっ
て、レンズ周辺部での横の色収差を良好に補正すること
ができる。図２２は、この眼鏡レンズの視角５０゜方向
の横の色収差を示しており、色収差が改善されているこ
とが分かる。

【００４９】屈折率分布型の回折構造層２１は、表面に
段差がないので、各種コート等の表面処理を施すのに有
利である。

【００５０】次の実施例６（図２３ないし図２６）は、
本発明による透過率分布型の回折構造の眼鏡レンズ（第
３の実施態様）についての実施例である。 ［実施例６］この実施例は、屈折率１．６６、アッベ数
３２の素材を用いた頂点屈折力−６．００（ディオプタ
ー）の眼鏡レンズ３０の色収差を、該レンズ３０の前面
側に透過率分布型の回折構造層３１を設けて補正した例
である。透過率分布型の回折構造３１は、同心円状の多
数の輪帯がそれぞれ、透過率が正弦波状に０〜１の間で
変化する層である。

【００５１】図２３では、透過率分布型回折構造３１の
輪帯のピッチを誇張して描いている。透過率が変化する
輪帯のピッチは、実際には、光軸からの距離ｈが２０
（ｍｍ）近傍での透過率分布を示す図２４のように、微
細なものである。そして、この回折構造の輪帯のピッチ
ｐは、図２５に示すように（第１の実施例の図４、第２
の実施例の図７と同じく）、光軸からの距離ｈが高くな
る程（光軸から離れる程）、細かくなっている。このよ
うに、周辺部程、回折構造の輪帯のピッチを細かくする
ことによって、レンズ周辺部での横の色収差を良好に補
正することができる。図２６は、この眼鏡レンズの視角
５０゜方向の横の色収差を示している。同一素材を用い
た従来例２（図３３の実線）に比べて、格段に色収差が
改善されていることが分かる。

【００５２】透過率分布型の回折構造層３１は、表面に
段差がないので、各種コート等の表面処理を施すのに有
利であり、また平均的には光透過率が２５％以下になる
ので、サングラスとして利用することが好ましい。

【００５３】上記の実施例はいずれも、条件式（１）な
いし（４）を満足している。また、段差型回折構造の実
施例１ないし４は、条件式（５）を満足し、前面を段差
型回折構造とした実施例１と３は、条件式（６）、
（７）、（８）を満足し、後面を段差型回折構造とした
実施例２と４は、条件式（６）、（７）、（９）を満足
している。

【００５４】

【発明の効果】本発明の眼鏡レンズによれば、アッベ数
の小さい（分散の大きい）レンズでも、横の色収差の少
ない眼鏡レンズを実現することができる。色収差補正の
ために異なるアッベ数のレンズを貼り合せる必要がない
ので、レンズが厚く重くなることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による眼鏡レンズの第１の実施形態の実
施例１を示す、回折構造を誇張して描いた模式断面図で
ある。

【図２】実施例１の眼鏡レンズの正面の模式図である。

【図３】実施例１の眼鏡レンズ断面の部分拡大図であ
る。

【図４】実施例１の眼鏡レンズの回折構造ピッチ分布を
表す図である。

【図５】実施例１の眼鏡レンズの色収差を示す図であ
る。

【図６】本発明による眼鏡レンズの第１の実施形態の実
施例２を示す、回折構造を誇張して描いた模式断面図で
ある。

【図７】実施例２の眼鏡レンズの後面の模式図である。

【図８】実施例２の眼鏡レンズの断面の部分拡大図であ
る。

【図９】実施例２の眼鏡レンズの回折構造ピッチ分布を
表す図である。

【図１０】実施例２の眼鏡レンズの色収差を示す図であ
る。

【図１１】本発明による眼鏡レンズの第１の実施形態の
実施例３を示す、回折構造を誇張して描いた模式断面図
である。

【図１２】実施例３の眼鏡レンズの断面の部分拡大図で
ある。

【図１３】実施例３の眼鏡レンズの回折構造ピッチ分布
を表す図である。

【図１４】実施例３の眼鏡レンズの色収差を示す図であ
る。

【図１５】本発明による眼鏡レンズの第１の実施形態の
実施例４を示す、回折構造を誇張して描いた模式断面図
である。

【図１６】実施例４の眼鏡レンズの断面の部分拡大図で
ある。

【図１７】実施例４の眼鏡レンズの回折構造ピッチ分布
を表す図である。

【図１８】実施例４の眼鏡レンズの色収差を示す図であ
る。

【図１９】本発明による眼鏡レンズの第２の実施形態を
示す、回折構造を誇張して描いた模式断面図である。

【図２０】図１９の眼鏡レンズの屈折率分布を示す部分
拡大図である。

【図２１】図１９の眼鏡レンズの回折構造ピッチ分布を
表す図である。

【図２２】図１９の眼鏡レンズの色収差を示す図であ
る。

【図２３】本発明による眼鏡レンズの第３の実施形態を
示す、回折構造を誇張して描いた模式断面図である。

【図２４】図２３の眼鏡レンズの屈折率分布を示す部分
拡大図である。

【図２５】図２３の眼鏡レンズの回折構造ピッチ分布を
表す図である。

【図２６】図２３の眼鏡レンズの色収差を示す図であ
る。

【図２７】屈折と回折の組み合わせによる色収差補正の
原理を表す図である。

【図２８】回折構造が前面にある眼鏡レンズと後面にあ
る眼鏡レンズの拡大図である。

【図２９】回折構造の拡大図である。

【図３０】前面に回折構造がある眼鏡レンズを示す図で
ある。

【図３１】後面に回折構造がある眼鏡レンズを示す図で
ある。

【図３２】従来の眼鏡レンズの光線の屈折の様子を表す
図である。

【図３３】従来の眼鏡レンズの色収差を示す図である。

【図３４】従来の眼鏡レンズの色収差を示す図である。

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 眼鏡レンズの表面または内部に、該眼鏡
   レンズの巨視的面形状によって発生する横の色収差を補
   正する、微視的な輪帯群からなる回折構造を設けたこと
   を特徴とする眼鏡レンズ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の眼鏡レンズにおいて、上
   記回折構造の輪帯のピッチｐ（ｍｍ）は、該レンズの外
   径中心から少なくとも半径３０ｍｍ以内の輪帯部のいず
   れかの地点におけるプリズム屈折力をＰ（プリズムディ
   オプトリ）、レンズ素材のアッベ数をνとするとき、次
   の条件式（１）を満足して変化する眼鏡レンズ。 （１） ｐ＜０．０４×ν／｜Ｐ｜
3. 【請求項３】 請求項１記載の眼鏡レンズにおいて、眼
   鏡レンズは単焦点レンズであり、 回折構造は、同心円状の輪帯群からなる回折構造であっ
   て、その輪帯のピッチｐ（ｍｍ）は、レンズ光軸からの
   距離ｈ（ｍｍ）がｈ＜３０のいずれかの地点において、
   該地点と光軸とを含むレンズ断面内の頂点屈折力をＤ
   （ディオプタ）、レンズ素材のアッベ数をνとすると
   き、次の条件式（２）を満足して変化する眼鏡レンズ。 （２） ｐ＜０．４×ν／｜Ｄ・ｈ｜
4. 【請求項４】 請求項２または３記載の眼鏡レンズにお
   いて、輪帯の上記ピッチｐ（ｍｍ）は、次の条件式
   （３）を満足する眼鏡レンズ。 （３） ｐ＞０．００５
5. 【請求項５】 請求項２ないし４のいずれか１項記載の
   眼鏡レンズにおいて、レンズ素材のアッベ数νは、次の
   条件式（４）を満足する眼鏡レンズ。 （４） ν＜４５
6. 【請求項６】 請求項５記載の眼鏡レンズにおいて、レ
   ンズ素材はプラスチックである眼鏡レンズ。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれか１項記載の
   眼鏡レンズにおいて、輪帯群からなる回折構造は、各輪
   帯の間を微細な段差で接続した段差型の回折構造である
   眼鏡レンズ。
8. 【請求項８】 請求項１ないし６のいずれか１項記載の
   眼鏡レンズにおいて、輪帯群からなる回折構造は、各輪
   帯内の屈折率を変化させた屈折率分布型の回折構造であ
   る眼鏡レンズ。
9. 【請求項９】 請求項１ないし６のいずれか１項記載の
   眼鏡レンズにおいて、輪帯群からなる回折構造は、各輪
   帯内の透過率を変化させた透過率分布型の回折構造であ
   る眼鏡レンズ。
10. 【請求項１０】 請求項７記載の眼鏡レンズにおいて、
    前記段差型回折構造はレンズ前面側に設けられている眼
    鏡レンズ。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の眼鏡レンズにおい
    て、レンズの外径中心から少なくとも半径ｈ（ｍｍ）が
    ｈ＜３０のいずれかの地点において、該地点を通過する
    光線の、段差型回折構造の設けられたレンズ前面に対し
    て空気側から入射する光線の入射角をθ（゜）、レンズ
    内側に位置する屈折光線の屈折角をθ’（゜）、前記地
    点における段差型回折構造の段差の輪帯面の法線方向の
    段差距離をΔ（ｍｍ）としたとき、波長λ（ｍｍ）が５
    ×１０^-4〜６×１０^-4の範囲内のいずれかの光線につい
    て、 （５）Δ＝｜λ/(cos θ- n' cos θ’) ｜ 但し、 n' ；波長λに対するレンズ素材の屈折率、 を満足する眼鏡レンズ。
12. 【請求項１２】 請求項１０記載の眼鏡レンズにおい
    て、眼鏡レンズは単焦点レンズであり、 レンズの外径中心から少なくとも半径ｈ（ｍｍ）がｈ＜
    ３０のいずれかの地点において、該地点と光軸を含むレ
    ンズ断面内の頂点屈折力をＤ（ディオプタ）、前記断面
    内の前記地点における輪帯面の法線の光軸に対する傾き
    角をγ（゜）、前記地点における段差型回折構造の段差
    の輪帯面の法線方向の段差距離をΔ（ｍｍ）としたと
    き、波長λ（ｍｍ）が５×１０^-4〜６×１０^-4の範囲内
    のいずれかの光線について、 （６）｜λ/[cos ψ-n' cos{sin^-1(sin ψ/n' )}] ｜−
    １×10^-5×ｈ＜△ （７）Δ＜｜λ/[cos ψ-n' cos{sin^-1(sin ψ/n' )}]
    ｜＋１×10^-5×ｈ 但し、 （８）ψ＝tan^-1(h/25)-180Dh/1000π−γ n'；波長λに対するレンズ素材の屈折率、 を満足する眼鏡レンズ。
13. 【請求項１３】 請求項７記載の眼鏡レンズにおいて、
    前記段差型回折構造はレンズ後面側に設けられている眼
    鏡レンズ。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載の眼鏡レンズにおい
    て、レンズの外径中心から少なくとも半径ｈ（ｍｍ）が
    ｈ＜３０のいずれかの地点において、該地点を通過する
    光線の、段差型回折構造の設けられたレンズ後面から射
    出する光線の射出角をθ（゜）、段差型回折構造の設け
    られたレンズ後面にレンズ内側から入射する入射角を
    θ’（゜）、前記地点における段差型回折構造の段差の
    輪帯面の法線方向の段差距離をΔ（ｍｍ）としたとき、
    波長λ（ｍｍ）が５×１０^-4〜６×１０^-4の範囲内のい
    ずれかの光線について、 （５）Δ＝｜λ/(cos θ-n' cos θ’) ｜ 但し、 n' ；波長λに対するレンズ素材の屈折率、 を満足する眼鏡レンズ。
15. 【請求項１５】 請求項１３記載の眼鏡レンズにおい
    て、眼鏡レンズは単焦点レンズであり、 レンズの外径中心から少なくとも半径ｈ（ｍｍ）がｈ＜
    ３０のいずれかの地点において、前記断面内の前記地点
    における輪帯面の法線の光軸に対する傾き角をγ
    （゜）、前記地点における段差型回折構造の段差の輪帯
    面の法線方向の段差距離をΔ（ｍｍ）としたとき、波長
    λ（ｍｍ）が５×１０^-4〜６×１０^-4の範囲内のいずれ
    かの光線について、 （６）｜λ/[cos ψ-n' cos{sin^-1(sin ψ/n' )}] ｜−
    １×10^-5×ｈ＜△ （７）Δ＜｜λ/[cos ψ-n' cos{sin^-1(sin ψ/n' )}]
    ｜＋１×10^-5×ｈ 但し、 （９）ψ＝tan^-1(h/25) −γ n' ；波長λに対するレンズ素材の屈折率、 を満足する眼鏡レンズ。
16. 【請求項１６】 請求項１２または１５記載の眼鏡レン
    ズにおいて、前記レンズは負の屈折力を有する眼鏡レン
    ズ。
17. 【請求項１７】 請求項１６記載の眼鏡レンズにおい
    て、前記段差型回折構造は、レンズの中心側から外周側
    へ向かう段差部分において、レンズ厚が薄くなる方向の
    段差構造である眼鏡レンズ。
18. 【請求項１８】 請求項１２または１５記載の眼鏡レン
    ズにおいて、前記レンズは正の屈折力を有する眼鏡レン
    ズ。
19. 【請求項１９】 請求項１８記載の眼鏡レンズにおい
    て、前記段差型回折構造は、レンズの中心側から外周側
    へ向かう段差部分において、レンズ厚が厚くなる方向の
    段差構造である眼鏡レンズ。