WO2009096389A1 - 眼鏡レンズ、回折光学素子、回折光学系及び光学機器 - Google Patents

眼鏡レンズ、回折光学素子、回折光学系及び光学機器 Download PDF

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WO2009096389A1
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diffractive optical
line
optical
diffractive
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PCT/JP2009/051265
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Kenzaburo Suzuki
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Nikon Corporation
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    • G—PHYSICS
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    • G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/4205—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant
    • G02B27/4216—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant correcting geometrical aberrations
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    • G02C2202/20—Diffractive and Fresnel lenses or lens portions

Definitions

  • the present invention relates to a spectacle lens, a diffractive optical element, a diffractive optical system, and an optical instrument to which diffraction is applied, and particularly to a spectacle lens, a diffractive optical element, a diffractive optical system, and an optical instrument having a plurality of focal points such as a bifocal lens.
  • the present invention has been made in view of such problems, and is suitable for a lens having a plurality of focal points, such as a bifocal lens (bifocal lens), and is small, lightweight, thin, and has high optical performance.
  • a bifocal lens bifocal lens
  • an object of the present invention is to provide a spectacle lens, a diffractive optical element, a diffractive optical system, and an optical instrument that are excellent in appearance and usability.
  • the diffractive optical element in a spectacle lens including a diffractive optical element, includes a first optical element element having a first diffractive optical surface, and a second diffractive optical surface. And the first optical element element and the second optical element element are arranged so that the first diffractive optical surface and the second diffractive optical surface face each other.
  • the focal position of one of the adjacent diffracted lights among the diffracted lights of the plurality of diffraction orders generated by the diffractive optical element is 0.5D (m ⁇ 1 ) or more away.
  • a lens is provided.
  • the expression “the first diffractive optical surface and the second diffractive optical surface are disposed so as to face each other” is expressed as “the first diffractive optical surface and the second diffractive optical surface” Are arranged so that they are in contact with each other "and a state where" the first diffractive optical surface and the second diffractive optical surface are arranged so as to face each other with a gap "is included. It corresponds to.
  • a diffractive optical element having a first optical element element having a first diffractive optical surface and a second optical element element having a second diffractive optical surface
  • the first optical element element and the second optical element element are arranged such that the first diffractive optical surface and the second diffractive optical surface face each other, and a plurality of diffractions generated by the diffractive optical element
  • a diffraction optical element characterized in that the diffraction efficiency of the diffracted light of the highest order and the diffraction efficiency of the second highest order diffracted light among the orders is 25% or more.
  • a diffractive optical system having the diffractive optical element of the second aspect.
  • an optical apparatus having the diffractive optical element according to the second aspect.
  • a multilayer diffractive optical element having a high diffraction efficiency over a wide wavelength range a plurality of focal points can be formed like a bifocal lens (bifocal lens). It is possible to provide a spectacle lens, a diffractive optical element, a diffractive optical system, and an optical apparatus that are suitable for a lens having a small size, light weight, and thin, and have high optical performance and are excellent in appearance and use feeling.
  • FIG. 5 is a diagram showing various aberrations according to the first example. It is a figure which shows the structure of the optical system which concerns on a modification.
  • FIG. 6 is a diagram showing aberrations according to Example 2. It is a figure which shows the structure of the optical system which concerns on 3rd Example.
  • FIG. 9 is a diagram showing aberrations according to Example 3. It is a schematic block diagram of the optical system of the camera using the diffractive optical element which concerns on this embodiment.
  • a diffractive optical element called a multilayer type (or laminated type) has been proposed.
  • This type of diffractive optical element has a diffractive optical surface (relief pattern) formed in a sawtooth shape, and is formed by laminating a plurality of optical element elements having different refractive indexes and dispersions in a separated or closely contacted manner. Therefore, high diffraction efficiency is maintained in almost the entire desired wide wavelength range (for example, visible light range). That is, it has a feature that the wavelength characteristic is good.
  • An optical system can have multiple focal points.
  • the present invention relates to an optical system having a plurality of focal points, such as a bifocal lens (bifocal lens), utilizing the properties of the diffractive optical element as described above.
  • the structure of the multi-layer diffractive optical element will be described.
  • the first optical element element 11 made of the first material and the refractive index and dispersion value. are composed of second optical element elements 12 made of different second materials, and the opposing surfaces of the respective optical element elements are formed in a sawtooth shape as shown in the figure.
  • the grating height (groove height) h1 of the first optical element element 11 is determined to be a predetermined value so as to satisfy the achromatic condition for specific two wavelengths, and the second optical element element 12
  • the grid height h2 is determined to another predetermined value.
  • the diffraction efficiency is 1.0 for two specific wavelengths, and a considerably high diffraction efficiency can be obtained for other wavelengths.
  • the grating height h1 of the diffractive optical surface 11a in the first optical element element 11 is matched with the grating height h2 of the diffractive optical surface 12a in the second optical element element 12.
  • a contact multilayer type diffractive optical element PF has been proposed.
  • the close-contact multi-layer type diffractive optical element PF has a configuration in which the second optical element element 12 is closely bonded to the surface of the first optical element element 11 on which a diffractive optical surface is formed.
  • the grating height error sensitivity tolerance
  • the grating surface roughness error sensitivity tolerance
  • either one of the first optical element element 11 and the second optical element element 12 is first precisely formed, and then the other optical element element is poured into a UV curable resin and molded. You can also In this case, there is an advantage that the previously formed lattice can be used as a mold, and the lattice to be formed later can be precisely formed, and the eccentricity of the two does not occur at all.
  • the diffractive optical element a multilayer type, it becomes possible to apply the diffractive optical element to almost all wavelengths. It can be easily used for eyepieces used in the visible range.
  • the two optical element elements constituting the multilayered diffractive optical element are one optical element element having a relatively high refractive index and low dispersion material, and the other optical element element having a relatively low refractive index. It is necessary to be made of a highly dispersed material, but either material may be arranged on the object side (light incident side). In particular, in a multi-contact diffractive optical element, it is important to select a combination of a relatively high refractive index and low dispersion material and a low refractive index and high dispersion material.
  • the difference in refractive index between the two optical element elements in the d-line is 0.45 or less. Moreover, it is still more preferable if the refractive index difference of two optical element elements is 0.2 or less.
  • the present invention relates to a small, light and thin spectacle lens to which such a multilayer diffractive optical element is applied, and in particular, a first optical element element and a second optical element element constituting the diffractive optical element are set in a predetermined manner.
  • a bifocal spectacle lens having a small size, light weight and excellent optical performance is obtained. is there.
  • the spectacle lens according to this embodiment includes a diffractive optical element, and the diffractive optical element includes a first optical element element having a first diffractive optical surface, and a second optical element element having a second diffractive optical surface. And the first optical element element and the second optical element element are arranged so that the first diffractive optical surface and the second diffractive optical surface face each other, and the diffractive optical element Among the diffracted light beams having a plurality of diffraction orders, the focal positions of any adjacent diffracted light beams are separated by 0.5 D (m ⁇ 1 ) or more.
  • the focal positions of adjacent orders of diffracted light are separated by 1.0 D (m ⁇ 1 ) or more. Furthermore, considering the average image plane of meridional and sagittal, the focal positions of adjacent orders of diffracted light are 2D (m ⁇ 1 ) or more apart at the outermost periphery of the field of view, including defocus due to curvature of field. It is preferable.
  • a conventional lens using a single-layer type diffractive optical element cannot sufficiently increase the diffraction efficiency for light having a wavelength other than the design wavelength.
  • spectacle lenses are usually configured to satisfy a so-called “Chelning ellipse” solution in order to reduce astigmatism.
  • the meniscus lens has a center of curvature directed toward the pupil side (a convex surface directed toward the object side).
  • the same effect can be obtained regardless of whether the diffractive optical surface is provided on either the pupil side or the object side of the spectacle lens of the present embodiment.
  • the base material of the spectacle lens may not substantially have refractive power, and may be a concentric meniscus lens or a parallel plate.
  • any one of the optical surfaces constituting the base material or the multilayer diffractive optical element may have a refractive power as a spherical surface or an aspherical surface so as to correspond to a state of myopia or hyperopia (note that In a third embodiment to be described later, the curvature closest to the pupil side surface is set to +2.0 D (m ⁇ 1 ) in combination with the refractive power of the diffractive optical surface.
  • the condition of the following formula (1) is satisfied when the difference in refractive index between the first optical element element and the second optical element element in the d line is ⁇ Nd.
  • the conditional expression (1) defines an appropriate range of the refractive index difference ⁇ Nd in the d-line between the first optical element element and the second optical element element.
  • the first optical element element and the second optical element element must be composed of an optical material having a relatively high refractive index and an optical material having a low refractive index (at the interface). This is one of the important essential requirements for constructing a type of diffractive optical element. However, either may be arranged on the object side. Exceeding the upper limit value of conditional expression (1) is not preferable because the refractive index difference ⁇ Nd becomes too large, and the sensitivity with respect to manufacturing errors also increases.
  • the grating height of the diffractive optical surface becomes too high, which is disadvantageous in production, and a shadow is generated by a step portion (wall) of the grating, The diffraction efficiency of blazed light is reduced, and stray light due to scattering and reflection by light striking the stepped portion (wall) is increased, which causes a deterioration in image quality.
  • the axial thickness of one optical element element of the first optical element element and the second optical element element is d1, and the axial thickness of the other optical element element is d2.
  • the condition of the following formula (2) is satisfied.
  • the condition of the following expression (3) is satisfied, where ⁇ is the design reference wavelength and h is the grating height of the first diffractive optical surface.
  • conditional expression (3) defines an appropriate ratio between the design reference wavelength ⁇ and the grating height h of the first diffractive optical surface. If the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, the grating becomes relatively high, making it difficult to form a grating shape, and increasing the amount of scattered light due to light striking the stepped portion of the enlarged grating. Stray light is easily generated, which is not preferable. On the other hand, if the lower limit value of conditional expression (3) is not reached, the optical element elements that form the grating become relatively thick, making it difficult to form the grating shape, and depending on the optical material that constitutes the optical element element.
  • the diffraction efficiency of the diffracted light having the highest diffraction efficiency at the d line is denoted by Ed
  • the diffraction efficiency at the g line is denoted by Eg
  • the diffraction efficiency of EC it is preferable to satisfy the condition of the following formula (4).
  • the conditional expression (4) defines an appropriate range of the balance of diffraction efficiency when the spectacle lens is widened in the wavelength band. If the lower limit value of the conditional expression (4) is not reached, the diffraction efficiency is lowered at either the short wavelength or the long wavelength (relative to the main wavelength d line), a large diffraction flare occurs, and the image quality is impaired. End up. In order to secure the effect of the present embodiment, it is preferable to set the upper limit of conditional expression (4) to 0.98. In order to secure the effect of the present embodiment, it is preferable to set the lower limit of conditional expression (4) to 0.9.
  • the spectacle lens of the present embodiment has a diffraction efficiency of the diffracted light of the highest order and a diffraction efficiency of the diffracted light of the second highest order (in this embodiment, 0). It is preferable to configure the diffractive optical element so that both the diffraction efficiency of the first-order diffracted light and the first-order diffracted light are 25% or more. With this configuration, one can be used for a long distance and the other can be used for a short distance, and a suitable configuration as a bifocal lens can be obtained.
  • the grating height of the first diffractive optical surface is h
  • the wavelength of the d-line is ⁇ .
  • the refractive index difference between the first optical element element and the second optical element element at the d-line is ⁇ Nd
  • H ⁇ / ⁇ Nd
  • H 20.068 ⁇ m is obtained from the scalar diffraction calculation.
  • the diffraction efficiency of the diffracted light having the highest diffraction efficiency at the d-line and the diffracted light of the second highest order are obtained. Both diffraction efficiencies are about 25% or more, which is sufficiently practical. If the upper limit value of conditional expression (5) is exceeded or falls below the lower limit value, the diffraction efficiency of the second highest order diffracted light becomes about 25% or less, which is not preferable.
  • ⁇ is the wavelength of the d-line, but the design reference wavelength ⁇ is e-line (0.546 ⁇ m), 0.555 ⁇ m (the wavelength with the highest sensitivity to the human eye in a bright place), etc. Any wavelength may be selected.
  • the spectacle lens of the present embodiment is provided with a diffractive region where a diffractive optical element is formed below the optical axis, and this diffractive region has a positive refracting power and is a lens surface so that it is on the lower side of the field of view when worn. It is preferable to arrange
  • the total is about 2.0 (m ⁇ 1 ) including the focus shift due to field curvature.
  • the spectacle lens of the present embodiment can be used as a bifocal lens by using the center of the field of view for a long distance and the lower part of the field of view for a short distance (see FIG. 3).
  • progressive focusing can be achieved by continuously changing the grating pitch.
  • the diffraction region is not limited to the above, and can be changed or deformed according to the application. For example, it may be provided only in the lower part of the spectacle lens (see FIG. 5).
  • one of the first optical element element and the second optical element element is made of an optical material having a relatively high refractive index and low dispersion
  • the other optical element element is It is preferably made of an optical material having a relatively low refractive index and high dispersion.
  • the step portion of the grating of the first diffractive optical surface is formed to be inclined with respect to the optical axis, that is, to give a gradient along the principal ray.
  • the angle characteristic of diffraction efficiency can be improved, so flare (scattering due to obliquely incident light and flare due to reflection) when viewing an angled direction from the optical axis can be reduced. Flickering when using the lens can be prevented.
  • the surface of the step portion of the grating of the diffractive optical surface is formed in a fine step shape or painted black (so-called black). Is more preferable.
  • the optical material constituting the optical element element when a gradient is given to the step portion on the first diffractive optical surface, it is preferable to select the optical material constituting the optical element element as follows.
  • the refractive index is relatively low (high dispersion) relative to the optical element element on the base material side. It is preferable to use an optical material having a high refractive index relative to the optical element on the pupil side (low dispersion).
  • the gradient of the stepped portion works in the direction to increase the tip angle of the diffraction grating, so that a draft angle is created on the diffractive optical surface during resin molding using a mold, and mass productivity is increased. It is possible to increase the cost, which is preferable because the cost can be reduced.
  • a close-contact multilayer diffractive optical element is provided on the object-side lens surface of the base material, an optical material having a relatively high refractive index is applied to the optical material element on the base material side, and an optical element element on the object side is provided.
  • a diffractive optical surface has a draft when resin molding is performed using a mold, so that mass productivity can be improved and cost can be reduced.
  • the spectacle lens of the present embodiment it is possible to provide diffractive optical elements on both the object side lens surface and the pupil side lens surface, but it is more flawed and dirty if the diffractive optical element is provided on the pupil side lens surface. It is practical because it is difficult to receive.
  • An example of a method for manufacturing a spectacle lens in which a material is selected as described above is, for example, when a diffractive optical element is provided on the pupil side lens surface of a spectacle lens, a low refractive index resin material is dropped on the surface of the base material. Then, after pressing the mold on which the diffraction grating grooves are formed and irradiating with ultraviolet rays, the mold is removed to form the first optical element element. Subsequently, a resin material having a high refractive index is dropped on the surface of the first diffractive optical element element on which the diffraction grating grooves are formed, and a mold for surface formation is pressed and cured by irradiating with ultraviolet rays.
  • a spectacle lens having a diffractive optical element in which two layers of a first optical element element and a second optical element element are laminated on the surface of the base material and a boundary surface thereof is a diffractive optical surface is provided. It can.
  • a method of forming a contact multilayer diffractive optical element on a base material not only a resin molding method using a mold as described above, but also a film-like contact multilayer diffractive optical element is prepared. For example, a method of attaching it to the base material can be adopted.
  • the diffraction efficiencies of the n-th order diffracted light at the g-line, d-line, and C-line are En (g), En (d), and En (C), and are adjacent to the n-th order diffracted light (n -1)
  • the condition of the following formula (6) Is preferably satisfied.
  • conditional expression (6) defines an appropriate relationship in the diffraction efficiency of adjacent diffracted light. If the lower limit of conditional expression (6) is not reached, the diffraction efficiency of the two diffracted lights corresponding to the two focal points necessary for constructing the bifocal lens becomes low, and a bright image cannot be obtained and is reduced. The amount of light becomes unnecessary diffracted light, resulting in harmful flare, and the appearance is degraded. In order to secure the effect of the present embodiment, it is preferable to set the lower limit of conditional expression (6) to 0.15.
  • the spectacle lens of this embodiment it is preferable to satisfy the following conditional expression in order to achieve better optical performance and specifications.
  • conditional expression (7) indicates that a high refractive index and low dispersion material and a low refractive index and high dispersion material constituting an adhesive multi-layer diffractive optical element in order to obtain high diffraction efficiency over a predetermined wavelength range. It defines the appropriate relationship of the optical medium. If the upper limit value of the conditional expression (7) is exceeded, high diffraction efficiency over a wide band wavelength range cannot be obtained, and light other than the blazed wavelength and angle of view becomes unnecessary diffracted light. As a result, the occurrence of flare becomes large and good image quality cannot be obtained.
  • conditional expression (7) On the other hand, if the lower limit value of conditional expression (7) is not reached, high diffraction efficiency over a wide band wavelength region cannot be obtained (similar to exceeding the upper limit value), and unnecessary diffracted light becomes flare. A phenomenon such as so-called coma flare occurs on the entire screen, and the image quality is impaired.
  • the condition of the following equation (8) is satisfied. It is preferable to do.
  • the conditional expression (8) defines the relationship between the minimum grating pitch p of the diffractive optical surface and the effective diameter C of the diffractive optical surface at an appropriate ratio. If the minimum grating pitch p is small, the diffraction angle increases and chromatic dispersion on the diffractive optical surface increases, which is effective for correcting chromatic aberration. However, on the other hand, it is difficult to process and the occurrence of flare increases, which is not preferable. . For this reason, it is important to use the minimum lattice pitch p within an appropriate range. If the upper limit value of the conditional expression (8) is exceeded, the minimum lattice pitch p becomes too large, and sufficient achromaticity cannot be achieved, and the image quality may be deteriorated.
  • conditional expression (8) On the other hand, if the lower limit value of conditional expression (8) is not reached, the minimum grating pitch p becomes too small, making it difficult to process, and causing the disadvantage of reducing the diffraction efficiency and impairing the image quality due to unnecessary flare light. appear.
  • the effective diameter (diameter) of the first diffractive optical surface is C
  • the axial thickness of one of the first optical element element and the second optical element element is d1
  • the other optical element When the axial thickness of the element is d2 and the axial thickness of the entire lens is d, it is preferable that the condition of the following formula (9) is satisfied.
  • Conditional formula (9) above shows the thickness and volume of an appropriate optical element element normalized by the axial thickness of the spectacle lens when viewing the entire field of view simultaneously. If the upper limit value of the conditional expression (9) is exceeded, the thickness and volume of the optical element elements become too large, and the amount of light absorbed by the optical element elements increases, resulting in a colored image. In addition, the time required for molding increases, resulting in an increase in cost. On the other hand, if the lower limit value of conditional expression (9) is not reached, the thickness of the optical element element becomes too thin, a sufficient diffraction effect cannot be obtained, and achromaticity becomes insufficient. It should be noted that the upper limit value is preferably 8 in order to sufficiently exhibit the effects of the present embodiment. Moreover, in order to fully demonstrate the effect of this embodiment, it is preferable to make a lower limit into 0.5.
  • the conditional expression (10) defines an appropriate range of the distance correction diffraction region (length in the direction perpendicular to the optical axis) provided below the optical axis of the lens.
  • a portion below 8 mm from the center of the optical axis of the spectacle lens is used to reach the edge of the effective diameter of the diffractive optical surface determined by the conditional expression (10). It is preferable to provide in. If the upper limit of conditional expression (10) is exceeded, the effective diameter of the diffractive optical surface becomes too large, making the diffractive optical surface difficult, leading to increased costs, and harmful light from the outside enters the diffractive optical surface. It becomes easy to cause image quality degradation due to flare and the like.
  • conditional expression (10) On the other hand, if the lower limit value of conditional expression (10) is not reached, the appropriate effective diameter of the lens having the diffractive optical surface becomes too small, and the tendency of the grating pitch of the diffractive optical surface to become small increases, and the diffractive optical element surface is manufactured. This is not preferable because not only is it difficult to increase the cost but also flare generation by the grating of the diffractive optical surface is increased, and image quality is liable to deteriorate. Note that it is preferable to set the upper limit of the conditional expression (10) to 5 in order to sufficiently exhibit the effects of the present embodiment. In order to fully demonstrate the effect of this embodiment, it is desirable to set the lower limit of conditional expression (10) to 1.5.
  • the spectacle lens of the present embodiment When the spectacle lens of the present embodiment is actually used, it is preferable to concentrate light energy as much as possible to adjacent integer order diffracted light such as 0th order diffracted light and 1st order diffracted light. Ideally, it is 50 percent, but 25 percent or more is considered a practical level. In particular, it is preferable to select the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light because the grating height is about ⁇ / 2, the angle characteristics are less deteriorated, and the manufacturing is easy.
  • the first optical element element and the second optical element element have a viscosity (uncured material viscosity) of a material constituting either one of the optical element elements in order to maintain good moldability and ensure excellent mass productivity.
  • a viscosity uncured material viscosity
  • Is preferably at least 5 mPa ⁇ s and 50,000 mPa ⁇ s.
  • the viscosity is 5 mPa ⁇ s or less, the resin easily flows during molding, and it becomes difficult to form a precise shape, and workability may be deteriorated.
  • the viscosity is 50000 mPa ⁇ s or more, the resin is difficult to flow and workability is deteriorated, or bubbles are easily mixed.
  • both the first optical element element and the second optical element element are formed using an ultraviolet curable resin in order to improve production efficiency. Thereby, man-hours can be reduced, leading to cost reduction, which is convenient.
  • the specific gravity of these resins is 2.0 or less in order to reduce the size and weight. . Since the specific gravity of the resin is smaller than that of glass, it is very effective for reducing the weight of the optical system. In order to exert further effects, the specific gravity is more preferably 1.6 or less.
  • the diffractive optical element preferably has a refractive surface having a positive refractive power at the interface with air, and this refractive surface is preferably an aspherical surface.
  • the spectacle lens of the present embodiment is preferably configured so that the grating pitch increases from the center to the outer periphery.
  • the above configuration is achieved by using an aspheric coefficient representing the phase of the diffractive optical surface (shown by conditional expression (a) described later), that is, an odd-order term having a sign different from that of the even-order term in the phase term. Can do.
  • the optical element element having a diffraction grating having a positive refractive power and the optical element element having a diffraction grating having a negative refractive power are closely attached to the base material.
  • the aspheric coefficient (phase term) representing the phase of the diffractive optical surface uses at least one odd-order term with respect to the height y from the optical axis. This can prevent the pitch from becoming excessively fine.
  • a small ball part is arranged on a part of the outer surface of the lens for short distance, and the small ball part has a strong convex power, and therefore usually protrudes outward.
  • the small ball part has a strong convex power, and therefore usually protrudes outward.
  • a diffractive region on the lens surface (that is, using a diffractive optical surface) to form a bifocal lens, not only has high optical performance, but also a conventional Kodama lens. Since the amount of protrusion from the outer surface of the lens to the outside can be made smaller and thinner than the portion, the appearance can be improved. Furthermore, it leads to an increase in merchantability, which is preferable.
  • the spectacle lens of the present embodiment is a spectacle lens provided with a close-contact multilayer diffractive optical element over the entire surface or partially of the pupil side lens surface of a single lens.
  • An optical system composed of a plurality of components obtained by incorporation does not depart from the scope of the present invention. The same applies to an optical system obtained by incorporating a gradient index lens, a crystal material lens, or the like.
  • the wearing position is preferably within a range of 20 mm to 30 mm from the lens surface on the pupil side of the base material to the pupil position, and the optimum is about 25 mm. Within this range, the spectacle lens of this embodiment can be used not only comfortably and used, but also with excellent imaging characteristics including diffraction characteristics.
  • FIG. 10 shows a schematic configuration diagram of an optical system of a camera using the diffractive optical element of the present embodiment.
  • the diffractive optical element of this embodiment can be applied to an optical system of a camera including a photographing optical system 91 and a finder optical system 92, and a bifocal lens (
  • An optical system and an optical apparatus that are suitable for a lens having a plurality of focal points are small, lightweight, thin, and have high optical performance but also have excellent visibility and usability. Can do.
  • the camera is shown as an example of the optical system and the optical apparatus.
  • the optical system using the diffractive optical element of the present embodiment is not limited to these, and various other optical systems and optical devices are used. It can be applied to instruments (for example, microscopes, binoculars, telescopes, etc.), and good optical performance can be obtained in these.
  • Tables 1 to 3 are shown below. These are tables of specifications in the first to third examples.
  • the surface number is the order of the lens surfaces from the object side
  • r is the radius of curvature of each lens surface
  • d is on the optical axis from each optical surface to the next optical surface (or image surface).
  • Nd is the refractive index for d-line (wavelength 587.56 nm)
  • ng is the refractive index for g-line (wavelength 435.8 nm)
  • nC is the refractive index for C-line (wavelength 656.3 nm)
  • nF Indicates the refractive index for the F-line (wavelength 486.1 nm).
  • the curvature radius r of “0.00000” indicates a plane.
  • values corresponding to the conditional expressions (1) to (10) are also shown.
  • mm is generally used as the unit of curvature radius, surface interval, and other lengths.
  • the unit is not limited to “mm”, and other appropriate units can be used.
  • the aspherical surface marked with * on the right side of the surface number is y on the height in the direction perpendicular to the optical axis, and the position on the aspherical surface at the height y from the tangential plane at the apex of the aspherical surface.
  • the distance (sag amount) along the optical axis up to is S (y)
  • the radius of curvature of the reference sphere (paraxial radius of curvature) is r
  • the cone coefficient is ⁇
  • the nth-order aspheric coefficient is Cn.
  • En represents x10 n .
  • 1.234E ⁇ 05 1.234 ⁇ 10 ⁇ 5 .
  • the diffractive optical surface is expressed according to the ultra-high refractive index method performed using the above formula (a).
  • the diffractive optical surface of a contact multilayer diffractive optical element is regarded as a “thin lens”, and the optical characteristics of the diffractive optical surface are expressed by a very high refractive index medium and an aspherical expression. Is.
  • the formula (a) is used for both the aspheric lens surface and the diffractive optical surface, but the formula (a) used for the aspheric lens surface is the aspheric shape of the lens surface itself.
  • Equation (a) used for the diffractive optical surface shows the specifications of the performance of the diffractive optical surface.
  • the aberration characteristics are calculated using the d-line (wavelength 587.6 nm, refractive index 10001), C-line (wavelength 656.3 nm, refractive index 11170.4255), F-line (wavelength 486.1 nm, refractive index 8274.7311) and g.
  • the line (wavelength 435.8nm, refractive index 7418.6853) is selected.
  • the spectacle lens according to the first example has a multi-contact diffraction pattern provided on almost the entire surface of a parallel plate L1 as a base material and a lens surface on the pupil EP side of the parallel plate L1. It consists of an optical element PF.
  • Table 1 shows a table of specifications in the first embodiment.
  • the surface numbers 1 to 6 in Table 1 correspond to the surface numbers 1 to 6 in FIG.
  • the refractive index data of surface number 3 and the aspheric surface data of surface number 4 represent the optical characteristics of the diffractive optical surface of the contact multilayer diffractive optical element PF.
  • the grating height h is set to 10 ⁇ m at which the diffraction efficiency of the 0th-order diffracted light and the diffraction efficiency of the 1st-order diffracted light at the d-line are substantially equal.
  • FIG. 4 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, distortion and coma aberration in the first example.
  • FNO is the F number
  • Y is the object height (image height of the intermediate image) of the observation object OB
  • d is the d-line (wavelength 587.6 nm)
  • g is the g-line (wavelength 435.6 nm)
  • F indicates the F-line (wavelength 486.1 nm)
  • C indicates the C-line (wavelength 656.3 nm).
  • the spherical aberration diagram shows the NA value with respect to the maximum aperture
  • the astigmatism diagram and the distortion diagram show the maximum image height
  • the coma diagram shows the value of each image height.
  • the solid line indicates the sagittal image plane
  • the broken line indicates the meridional image plane.
  • the contact multilayer diffractive optical element PF is not partially disposed on the entire lens surface of the parallel plate L1 serving as the base material, but partially below the optical axis as shown in FIG. May be provided. The same applies to the other embodiments.
  • FIG. 6 the spectacle lens according to the second example is a close-contact multilayer type provided on almost the entire lens surface of the positive meniscus lens L1 as a base material and the pupil EP side of the meniscus lens L1. It consists of a diffractive optical element PF.
  • Table 2 shows a table of specifications in the second embodiment.
  • the surface numbers 1 to 6 in Table 2 correspond to the surface numbers 1 to 6 in FIG.
  • the refractive index data of surface number 3 and the aspherical surface data of surface number 4 represent the optical characteristics of the diffractive optical surface of the contact multilayer diffractive optical element PF.
  • the grating height h is set to 10 ⁇ m at which the diffraction efficiency of the 0th-order diffracted light and the diffraction efficiency of the 1st-order diffracted light at the d-line are substantially equal.
  • FIG. 7 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, distortion and coma aberration in the second example. As is apparent from each aberration diagram, it can be seen that in the second example, various aberrations are corrected satisfactorily and excellent imaging performance is secured.
  • the spectacle lens according to the third example is a contact multi-layer type diffraction provided on almost the entire surface of the parallel plate L1 as a base material and the lens surface on the pupil EP side of the parallel plate L1. It consists of an optical element PF.
  • Table 3 shows a table of specifications in the third embodiment.
  • the surface numbers 1 to 6 in Table 3 correspond to the surface numbers 1 to 6 in FIG.
  • the refractive index data of surface number 3 and the aspherical surface data of surface number 4 represent the optical characteristics of the diffractive optical surface of the contact multilayer diffractive optical element PF.
  • the grating height h is set to 10 ⁇ m at which the diffraction efficiency of the 0th-order diffracted light and the diffraction efficiency of the 1st-order diffracted light at the d-line are substantially equal.
  • FIG. 9 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, distortion and coma aberration in the third example. As can be seen from the respective aberration diagrams, in the third example, it is understood that various aberrations are satisfactorily corrected and excellent imaging performance is secured.
  • the close-contact multilayer diffractive optical element PF is incorporated in the spectacle lens.
  • the present invention is not limited to this. It is also possible to obtain an effect.

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Abstract

　回折光学素子を含む眼鏡レンズは、第１の回折光学面を有する第１光学素子要素と、第２の回折光学面を有する第２光学素子要素とを有する。第１光学素子要素と第２光学素子要素とは、第１の回折光学面と第２の回折光学面とが互いに対向するように配置される。回折光学素子により発生する複数の回折次数の回折光のうち、いずれかの隣接する次数の回折光の焦点位置が０．５Ｄ（ｍ-1）以上離れている。

Description

眼鏡レンズ、回折光学素子、回折光学系及び光学機器
　本発明は、回折を応用した眼鏡レンズ、回折光学素子、回折光学系及び光学機器に関し、特にバイフォーカルレンズのように複数の焦点を有する眼鏡レンズ、回折光学素子、回折光学系及び光学機器に関する。
　従来より、眼鏡レンズには、ガラス製やプラスチック樹脂製の屈折を利用した光学素子が用いられている。また、回折を利用した光学素子を用いることで、眼鏡レンズの厚みや重量を増やさずに、色収差の少ないレンズが得られるようになっている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２０００－２８４２３８号公報
　近年では、単層型の回折光学素子を用いることにより、遠近両用眼鏡等に用いる、バイフォーカルレンズも得られるようになっている。しかしながら、単層型の回折光学素子は特定波長の光のみに対して適正に作用するように設計されているため、従来の眼鏡レンズでは、特定波長からずれた波長の光によりフレアが多く発生し、見え方や使用感を損ねていた。
　本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、バイフォーカルレンズ（二重焦点レンズ）のように複数の焦点を持つレンズに好適で、小型軽量薄型で且つ高い光学性能を有しながらも、見え方や使用感に優れた、眼鏡レンズ、回折光学素子、回折光学系及び光学機器を提供することを目的とする。
　本発明を例示する第一の態様に従えば、回折光学素子を含む眼鏡レンズにおいて、前記回折光学素子は、第１の回折光学面を有する第１光学素子要素と、第２の回折光学面を有する第２光学素子要素とを有し、前記第１光学素子要素と前記第２光学素子要素とは、前記第１の回折光学面と前記第２の回折光学面とが互いに対向するように配置され、前記回折光学素子により発生する複数の回折次数の回折光のうち、いずれかの隣接する次数の回折光の焦点位置が０．５Ｄ（ｍ-1）以上離れていることを特徴とする眼鏡レンズが提供される。
　本明細書において、「第１の回折光学面と第２の回折光学面とが互いに対向するように配置されている」という表現は、「第１の回折光学面と第２の回折光学面とが互いに接するように配置されている」状態と、「第１の回折光学面と第２の回折光学面とが互いに間隔を隔てて対向するように配置されている」状態とを含む、広い概念に対応している。
　本発明を例示する第二の態様に従えば、第１の回折光学面を有する第１光学素子要素と、第２の回折光学面を有する第２光学素子要素とを有する回折光学素子において、前記第１光学素子要素と前記第２光学素子要素とは、前記第１の回折光学面と前記第２の回折光学面とが互いに対向するように配置され、前記回折光学素子により発生する複数の回折次数のうち、ｄ線での回折効率が最も高い次数の回折光の回折効率および２番目に高い次数の回折光の回折効率が、いずれも２５％以上であることを特徴とする回折光学素子が提供される。
　本発明を例示する第三の態様に従えば、上記第二の態様の回折光学素子を有することを特徴とする回折光学系が提供される。
　本発明を例示する第四の態様に従えば、上記第二の態様の回折光学素子を有することを特徴とする光学機器が提供される。
　以上説明したように、本発明によれば、広波長域に亘って回折効率が高い複層型の回折光学素子を用いることにより、バイフォーカルレンズ（二重焦点レンズ）のように複数の焦点を持つレンズに好適で、小型軽量薄型で且つ高い光学性能を有しながらも、見え方や使用感に優れた、眼鏡レンズ、回折光学素子、回折光学系及び光学機器を提供することができる。
複層型の回折光学素子の模式断面図であり、（ａ）は分離複層型の回折光学素子の模式断面図であり、（ｂ）は密着複層型の回折光学素子の模式断面図である。 密着複層型の回折光学素子の０次回折光および１次回折光における各波長に対する回折効率を示す図である。 第１実施例に係る光学系の構成を示す図である。 第１実施例に係る諸収差図である。 変形例に係る光学系の構成を示す図である。 第２実施例に係る光学系の構成を示す図である。 第２実施例に係る諸収差図である。 第３実施例に係る光学系の構成を示す図である。 第３実施例に係る諸収差図である。 本実施形態に係る回折光学素子を用いたカメラの光学系の概略構成図である。
符号の説明
　１１　第１光学素子要素
　１２　第２光学素子要素
　１１ａ，１１ｂ　回折光学面
　１３　格子の壁面（段差部分）
　ＥＰ　アイポイント
　ＰＦ　密着複層型の回折光学素子
　ＯＢ　観察物体
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。従来、屈折光学系や反射光学系では達し得ない高性能化・小型化を目指して、例えば光ディスク用のピックアップ用レンズなどの光学系に回折光学面を組み込む試みが種々行われてきた。しかしながら、このような回折光学面を有する単層型の光学回折素子では、設計波長からずれた波長域の光によりフレアが発生し、画質・結像性能を損ねてしまう問題があり、その使用はレーザー光源などの単一波長や狭い波長域での使用に限られていた。
　そこで、近年、複層型（または積層型）と呼ばれる回折光学素子が提案されている。このタイプの回折光学素子は、鋸歯状に形成された回折光学面（レリーフパターン）を有し、異なる屈折率および分散を有した複数の光学素子要素を分離あるいは密着させた形で積層させてなるものであり、所望の広波長域（例えば、可視光領域）のほぼ全域で高い回折効率が保たれる。すなわち、波長特性が良好であるという特徴を有している。そして、光学素子要素の界面に形成された格子の格子高さを最適化することにより、複数の回折次数の回折光への光エネルギーを選択して分配させることができるため、回折光学素子を有する光学系では複数の焦点を有することが可能である。本発明は、上記のような回折光学素子の性質を利用した、バイフォーカルレンズ（二重焦点レンズ）など、複数の焦点を有する光学系に関するものである。
　ここで、複層型の回折光学素子の構造について説明すると、一般に、図１（ａ）に示すように、第１の材質からなる第１光学素子要素１１と、これとは屈折率や分散値が異なる第２の材質からなる第２光学素子要素１２とから構成され、それぞれの光学素子要素の対向し合う面は図のように鋸歯状に形成されている。そして、特定の２波長に対して色消し条件を満足させるように、第１光学素子要素１１の格子高さ（溝の高さ）ｈ１を所定の値に決定し、第２光学素子要素１２の格子高さｈ２を別の所定の値に決定する。これにより、特定の２波長に対しては回折効率が１．０となり、その他の波長に対してもかなり高い回折効率を得ることができるようになる。なお、回折効率とは、透過型の回折光学素子において、該回折光学素子に入射する光の強度Ｉ0と、回折光学素子を透過した光に含まれる一次回折光の強度Ｉ1との割合η（＝Ｉ1／Ｉ0）として定義される。
　また、図１（ｂ）に示すように、第１光学素子要素１１における回折光学面１１ａの格子高さｈ１と、第２光学素子要素１２における回折光学面１２ａの格子高さｈ２とを一致させた、密着複層型の回折光学素子ＰＦが提案されている。この密着複層型の回折光学素子ＰＦは、第１光学素子要素１１において回折光学面が形成される面状に、第２光学素子要素１２を密着接合させた構成であり、分離複層型に比べて回折光学面の格子高さの誤差感度（公差）が緩くなったり、格子面の面粗さの誤差感度（公差）が緩くなったりする等、製造し易くなるメリットがあり、生産性に優れ、量産性が高く、光学製品のコストダウンに好都合であるという利点を持っている。また、第１光学素子要素１１および第２光学素子要素１２のうち、いずれか一方の光学素子要素を先に精密に形成し、その後、他方の光学素子要素をＵＶ硬化型樹脂等に流し込んで成型することもできる。この場合、先に形成した格子が型となって後に成型する格子も精密に形成でき、両者の偏心も全く生じないという利点を持っている。このように、回折光学素子を複層型にすることで、回折光学素子をほぼ全波長に対して適用することができるようになり、広波長域の白色光を利用する写真カメラの撮像レンズや可視域で使用する接眼レンズ等に容易に用いることができる。
　なお、複層型の回折光学素子を構成する２つの光学素子要素は、一方の光学素子要素が相対的に高屈折率低分散の材料であり、他方の光学素子要素が相対的に低屈折率高分散の材料からなることが必要であるが、どちらの材料が物体側（光の入射側）に配置されてもかまわない。特に、密着複層型の回折光学素子では、相対的に高屈折率低分散の材料と低屈折率高分散の材料との組み合わせの選定は重要である。密着複層型の回折光学素子について、製造上の誤差感度を所望の程度まで低減させるためには、ｄ線における２つの光学素子要素の屈折率差が０．４５以下であることが好ましい。また、２つの光学素子要素の屈折率差が０．２以下であれば、なお好ましい。
　本発明は、このような複層型の回折光学素子を応用した小型軽量薄型な眼鏡レンズに関するものであり、特に、回折光学素子を構成する第１光学素子要素および第２光学素子要素を所定の光学材料によって形成し、（望ましくは薄く形成された）これら光学素子要素の界面に格子構造を形成することで、小型軽量薄型で且つ優れた光学性能を有する、バイフォーカル眼鏡レンズを得るというものである。
　以下、本実施形態に係る眼鏡レンズについて説明する。本実施形態に係る眼鏡レンズは、回折光学素子を含み、前記回折光学素子は、第１の回折光学面を有する第１光学素子要素と、第２の回折光学面を有する第２光学素子要素とを有し、前記第１光学素子要素と前記第２光学素子要素とは、前記第１の回折光学面と前記第２の回折光学面とが互いに対向するように配置され、前記回折光学素子により発生する複数の回折次数の回折光のうち、いずれかの隣接する次数の回折光の焦点位置が０．５Ｄ（ｍ-1）以上離れている。なお、本実施形態の効果を確実にするために、隣接する次数の回折光の焦点位置が１．０Ｄ（ｍ-1）以上離れていることが好ましい。さらに、メリディオナルとサジタルの平均像面を考慮すると像面湾曲によるピントずれを含め、総合的に、隣接する次数の回折光の焦点位置が視野の最周辺において２Ｄ（ｍ-1）以上離れていることが好ましい。
　従来の単層型の回折光学素子を用いたレンズでは、設計波長以外の波長の光においては、十分に回折効率を上げることができなかった。しかしながら、本実施形態の眼鏡レンズでは、上記のように複層型の回折光学素子を用いることで、広波長域に亘って十分に回折効率を上げることが可能となる。
　ところで、眼鏡レンズは、通常、非点収差を軽減するために、いわゆる「チェルニングの楕円」と呼ばれる解を満足するように構成されている。この結果、眼鏡レンズに、正の屈折力を持たせる場合でも負の屈折力を持たせる場合でも、瞳側に曲率中心を向けた（物体側に凸面を向けた）メニスカスレンズとなる。このため、瞳側のレンズ面に回折光学面を設けた方が、外乱によるキズを受けにくく、好ましい。但し、回折光学面は、本実施形態の眼鏡レンズの瞳側および物体側のどちらのレンズ面に設けても、同様の効果が得られる。
　但し、正視で屈折力調節範囲が狭まった人を対象とする場合、眼鏡レンズのベース材は、屈折力を実質的に持たなくても良く、同心状のメニスカスレンズや平行平板としてもよい。また、反対に、ベース材や複層型の回折光学素子を構成するいずれかの光学面を、球面や非球面として屈折力を持たせ、近視や遠視の状態に対応させてもよい（なお、後述の第３実施例では、最も瞳側の面に曲率を持たせ、回折光学面の屈折力と合わせ＋２．０Ｄ（ｍ－１）としている）。
　本実施形態の眼鏡レンズにおいて、ｄ線における第１光学素子要素と第２光学素子要素との屈折率差をΔＮｄとしたとき、次式（１）の条件を満足することが好ましい。
　０．００５＜ΔＮｄ＜０．４５　…（１）
　上記条件式（１）は、第１光学素子要素と第２光学素子要素とのｄ線における屈折率差ΔＮｄの適切な範囲を規定するものである。第１光学素子要素および第２光学素子要素は、（その界面において）相対的に高屈折率な光学材料と低屈折率な光学材料とから構成されることが必要であり、これは密着複層型の回折光学素子を構成する重要な必須要件の一つである。但し、どちらが物体側に配置されてもよい。この条件式（１）の上限値を上回ると、屈折率差ΔＮｄが大きくなり過ぎてしまい、製造誤差に関する感度も大きくなり、好ましくない。一方、条件式（１）の下限値を下回ると、回折光学面の格子高さが高くなり過ぎてしまい、製造上不利となるばかりか、格子の段差部分（壁）により影が生じてしまい、ブレーズ光の回折効率の低下および段差部分（壁）に当たった光による散乱や反射による迷光が大きくなり、画質を損ねる原因となってしまう。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（１）の上限値を０．２にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（１）の上限値を０．１５にすることが好ましい。さらに本実施形態の効果を確実にするために、条件式（１）の上限値を０．１にすることが好ましい。
　また、本実施形態の眼鏡レンズにおいて、第１光学素子要素および第２光学素子要素のうち、一方の光学素子要素の軸上厚さをｄ１とし、他方の光学素子要素の軸上厚さをｄ２とし、レンズ全体の軸上厚さをｄとしたとき、次式（２）の条件を満足することが好ましい。
　０．０５＜（ｄ１＋ｄ２）／ｄ＜０．５　…（２）
　上記条件式（２）は、レンズ全体の軸上厚さｄに対する、回折光学素子の厚さ（＝ｄ１＋ｄ２）の適切な範囲を規定するものである。この条件式（２）の上限値を上回ると、回折光学素子が厚くなり過ぎてしまい、成形し難くなったり、構成する光学材料による光の吸収が増えてしまい、視野の色付きなどの不都合が生じ易くなる。一方、条件式（２）の下限値を下回ると、回折光学素子が薄くなり過ぎてしまい、所定の回折光が得られなくなるおそれがあり、好ましくない。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（２）の上限値を０．３にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（２）の下限値を０．０８にすることが好ましい。
　また、本実施形態の眼鏡レンズにおいて、設計基準波長をλとし、第１の回折光学面の格子高さをｈとしたとき、次式（３）の条件を満足することが好ましい。
　３＜ｈ／λ＜２００　…（３）
　上記条件式（３）は、設計基準波長λと、第１の回折光学面の格子高さｈとの適切な比率を規定するものである。この条件式（３）の上限値を上回ると、相対的に格子が高くなり過ぎてしまい、格子形状を作りづらくなるばかりか、大きくなった格子の段差部分に当たった光による散乱光が増えて迷光が発生し易くなり、好ましくない。一方、条件式（３）の下限値を下回ると、相対的に格子を形成する光学素子要素が厚くなり過ぎてしまい、格子形状を作りづらくなるばかりか、該光学素子要素を構成する光学材料による光の内部吸収が増えて、光学系全体の透過率が劣化したり、色付きが起こり易くなったりするため、好ましくない。なお、通常の観察系での設計のように、設計基準波長λをｄ線とした場合、第１光学素子要素と第２光学素子要素との屈折率差が０．０３程度の時に、おおよそ５次以下の次数でブレーズすることができる。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（３）の上限値を６０にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（３）の下限値を５にすることが好ましい。
　また、複数の回折次数の回折光のうち、ｄ線での回折効率が最も高い次数の回折光の、ｄ線での回折効率をＥｄとし、ｇ線での回折効率をＥｇとし、Ｃ線での回折効率をＥＣとしたとき、次式（４）の条件を満足することが好ましい。
　（Ｅｇ＋ＥＣ）／（２×Ｅｄ）＞０．８　…（４）
　上記条件式（４）は、眼鏡レンズにおいて、広帯波長域化した際の回折効率のバランスの適切な範囲を規定するものである。この条件式（４）の下限値を下回ると、（主波長ｄ線に対して）短波長、長波長のいずれかで回折効率が低下してしまい、回折フレアが大きく発生し、画質を損ねてしまう。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（４）の上限値を０．９８にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（４）の下限値を０．９にすることが好ましい。
　本実施形態の眼鏡レンズは、図２に示すように、ｄ線での回折効率が最も高い次数の回折光の回折効率および２番目に高い次数の回折光の回折効率（本実施形態では、０次回折光と１次回折光の回折効率）が、いずれも２５％以上であるように、回折光学素子を構成することが好ましい。この構成により、一方を遠距離用とし、他方を近距離用として用いることができ、バイフォーカルレンズとして適切な構成をとることができる。
　さらに、本実施形態の眼鏡レンズにおいて、回折次数をＮ（但し、Ｎ＝０，１，２…）とし、前記第１の回折光学面の格子高さをｈとし、ｄ線の波長をλとし、ｄ線における前記第１光学素子要素と前記第２光学素子要素との屈折率差をΔＮｄとし、Ｈ＝λ／ΔＮｄとしたとき、次式（５）の条件を満足することが好ましい。なお、λ＝０．５８８μｍ（ｄ線）およびΔＮｄ＝０．０２９３の場合、スカラー回折計算より求めると、Ｈ＝２０．０６８μｍとなる。
　（Ｎ＋０．４）×Ｈ＜ｈ＜（Ｎ＋０．６）×Ｈ　…（５）
　上記条件式（５）の範囲を満足することで、複数の回折次数の回折光のうち、ｄ線での回折効率が最も高い次数の回折光の回折効率および２番目に高い次数の回折光の回折効率が、いずれも約２５％以上となり、十分に実用的となる。また、条件式（５）の上限値を上回るか、または下限値を下回ると、２番目に高い次数の回折光の回折効率が約２５％以下となってしまい、好ましくない。なお、本実施形態では、λをｄ線の波長としているが、設計基準波長λとして、ｅ線（０．５４６μｍ）や０．５５５μｍ（明所での人眼の最も感度の高い波長）等の任意の波長を選択しても良い。
　また、本実施形態の眼鏡レンズは、光軸より下方に回折光学素子が形成されている回折領域を設け、この回折領域は正屈折力を有し、装着時に視野下側になるようにレンズ面に配置されることが好ましい。また、視野中心部は、上記したように、０次回折光と１次回折光における焦点位置の差が０．５Ｄ（ｍ-1）以上とすることが好ましく、より好ましくは１．０（ｍ-1）以上であり、メリディオナルとサジタルの平均像面で考えて像面湾曲によるピントずれを含めて総合的に２．０（ｍ-1）程度となることが好ましい。この構成により、本実施形態の眼鏡レンズは、視野中心部を遠距離用とし、視野下部を近距離用として用いることができ、バイフォーカルレンズとして適切な構成をとることができる（図３参照）。また、格子ピッチを連続的に可変とすることにより、累進焦点化も可能である。なお、回折領域は、上記に限定されず、用途に応じて変更・変形可能である。例えば、眼鏡レンズの下側の部分にのみ設けて構成してもよい（図５参照）。
　また、本実施形態の眼鏡レンズは、第１光学素子要素および第２光学素子要素のうち、一方の光学素子要素は相対的に高屈折率低分散の光学材料からなり、他方の光学素子要素は相対的に低屈折率高分散の光学材料からなることが好ましい。このような構成により、上記条件式（４）に示すように、広帯波長域に亘り回折効率の高い回折光学素子を得ることができる。
　本実施形態の眼鏡レンズは、第１の回折光学面の格子の段差部分は光軸に対して傾けて形成されていること、すなわち主光線に沿って勾配を与えることが好ましい。この構成により、回折効率の角度特性を改善することができるため、光軸から角度がついた方向を視認するときのフレア（斜入射する光線による散乱や反射によるフレア）を減ずることができ、眼鏡レンズ使用時のちらつき等を防ぐことができる。さらに、迷光やフレアの発生を抑えるために、回折光学面の格子の段差部分の表面（図１（ｂ）の符号１３参照）を、微細な階段状に形成したり、黒く塗ったり（いわゆる黒化処理）することがより好ましい。
　さらに、上記のように、第１の回折光学面において段差部分に勾配を与える場合は、光学素子要素を構成する光学材料を以下のように選定すると好ましい。例えば、眼鏡レンズのベース材の瞳側のレンズ面に、正の屈折力を有する密着複層型の回折光学素子を設けるときには、ベース材側の光学素子要素に相対的に（高分散）低屈折率の光学材料を、瞳側の光学素子要素に相対的に（低分散）高屈折率の光学材料を使用するとよい。このように選定すれば、段差部分の勾配が回折格子の先端角度を大きくする方向に働くので、金型を用いた樹脂成型の際に回折光学面に抜き勾配がつくことになり、量産性を高めることができ、コストダウンが図れて好ましい。反対に、ベース材の物体側のレンズ面に密着複層型の回折光学素子を設けたときには、ベース材側の光学素子要素に相対的に高屈折率の光学材料を、物体側の光学素子要素に相対的に低屈折率の光学材料を使用すると、金型を用いた樹脂成型の際に回折光学面に抜き勾配がつき、量産性を高め、コストダウンが図れて好ましい。
　本実施形態の眼鏡レンズにおいては、物体側レンズ面および瞳側レンズ面のどちらにも回折光学素子を設けることは可能であるが、瞳側レンズ面に回折光学素子を設けた方がキズや汚れを受けにくいため、実用的である。
　上記のように材料が選定された眼鏡レンズの製造方法について一例を挙げると、例えば眼鏡レンズの瞳側レンズ面に回折光学素子が設けられる場合、ベース材の表面に低屈折率の樹脂材料を滴下し、回折格子溝が形成されている金型を押し当て、紫外線を照射して硬化させた後に、金型を外して、第１の光学素子要素を形成する。続いて、第１の回折光学素子要素の回折格子溝が形成されている面上に、高屈折率の樹脂材料を滴下し、面形成用の金型を押し当て、紫外線を照射して硬化させた後に、金型を外して第２の光学素子要素を形成する。これにより、ベース材の表面に、第１の光学素子要素と第２の光学素子要素からなる２つの層が積層され、その境界面が回折光学面である回折光学素子を備えた、眼鏡レンズができる。なお、密着複層型の回折光学素子をベース材へ形成する方法としては、上記のように金型を使用した樹脂成型方法だけでなく、フィルム状の密着複層型の回折光学素子を用意してそれをベース材に貼付する方法などが採用可能である。
　本実施形態の眼鏡レンズにおいて、ｎ次回折光のｇ線、ｄ線、Ｃ線での回折効率をＥｎ（ｇ）、Ｅｎ（ｄ）、Ｅｎ（Ｃ）とし、前記ｎ次回折光に隣接する（ｎ－１）次回折光のｇ線、ｄ線、Ｃ線での回折効率をＥｎ－１（ｇ）、Ｅｎ－１（ｄ）、Ｅｎ－１（Ｃ）としたとき、次式（６）の条件を満足することが好ましい。
　０．１＜｛Ｅｎ（ｇ）×Ｅｎ－1（ｇ）＋Ｅｎ（ｄ）×Ｅｎ－１（ｄ）＋Ｅｎ（Ｃ）×Ｅｎ－1（Ｃ）｝／３　…（６）
　上記条件式（６）は、隣接する回折光の回折効率における適切な関係を規定するものである。この条件式（６）の下限値を下回ると、バイフォーカルレンズを構成するために必要な２つの焦点に対応する２つの回折光の回折効率が低くなり、明るい画像が得られず且つ、低下した光量が不要な回折光となって有害なフレアとなり、見え味が落ちる。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（６）の下限値を０．１５にすることが好ましい。
　さらに、本実施形態の眼鏡レンズにおいて、より優れた光学性能および仕様を達成するために、以下の条件式を満足することが好ましい。
　第１光学素子要素および第２光学素子要素のｄ線における屈折率差をΔＮｄとし、第１光学素子要素および第２光学素子要素のｄ線を基準とするアッベ数の差をΔνｄとしたとき、次式（７）の条件を満足することが好ましい。
　５０＜Δνｄ／ΔＮｄ＜２０００　…（７）
　上記条件式（７）は、高い回折効率を所定の波長域に亘って得るために、密着複層型の回折光学素子を構成する、高屈折率低分散の材料と低屈折率高分散の材料の光学媒質の適切な関係を規定するものである。この条件式（７）の上限値を上回ると、広帯波長域に亘っての高い回折効率が得られず、ブレーズされた以外の波長や画角等の光が不要な回折光となってしまい、フレアの発生が大きくなって、良好な画質が得られなくなってしまう。一方、条件式（７）の下限値を下回ると、（上限値を上回るのと同様に、）広帯波長域に亘っての高い回折効率が得られず、不要な回折光がフレアとなって、いわゆるコマフレアのような現象が画面全体に発生し、画質を損ねてしまう。なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（７）の上限値を１０００にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（７）の下限値を２００にすることが好ましい。
　また、第１の回折光学面の最小格子ピッチ（最外周の格子ピッチ）をｐとし、第１の回折光学面の有効径（直径）をＣとしたとき、次式（８）の条件を満足することが好ましい。
　０．００００５＜ｐ／Ｃ＜０．１　…（８）
　上記条件式（８）は、回折光学面の最小格子ピッチｐと、回折光学面の有効径Ｃとの関係を適切な比率で規定するものである。最小格子ピッチｐが小さいと、回折角が大きくなり回折光学面での色分散が大きくなり色収差補正に効果的ではあるが、その反面、加工しづらくなるとともに、フレアの発生が大きくなり、好ましくない。このため、最小格子ピッチｐを適切な範囲で用いることは重要である。この条件式（８）の上限値を上回ると、最小格子ピッチｐが大きくなり過ぎてしまい、十分な色消しが達成できず、画質が低下してしまうおそれがある。一方、条件式（８）の下限値を下回ると、最小格子ピッチｐが小さくなり過ぎてしまい、加工しづらくなるばかりか、回折効率の低下を招き、不要なフレア光による画質を損ねるという不都合が発生する。なお、本実施形態の効果を十分に発揮するには、条件式（８）の上限値を０．２にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式（８）の下限値を０．０１にすることが好ましい。
　また、第１の回折光学面の有効径（直径）をＣとし、第１光学素子要素および第２光学素子要素のうち、一方の光学素子要素の軸上厚さをｄ１とし、他方の光学素子要素の軸上厚さをｄ２とし、レンズ全体の軸上厚さをｄとしたとき、次式（９）の条件を満足することが好ましい。
　０．１＜Ｃ（ｄ１＋ｄ２）／ｄ2＜１０　…（９）
　上記条件式（９）は、視野全体を同時視する際の、眼鏡レンズの軸上厚さで規格化した、適切なる光学素子要素の厚さと体積を示している。この条件式（９）の上限値を上回ると、光学素子要素の厚さと体積が大きくなり過ぎて、光学素子要素による光の吸収量が増えて色付いた画像となってしまう。また、成形にかかる時間が増えてしまい、コストアップになり不都合である。一方、条件式（９）の下限値を下回ると、光学素子要素の厚さが薄くなり過ぎて、十分な回折効果が得られず、色消しが不足となってしまう。なお、本実施形態の効果を十分に発揮するには、上限値を８にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を十分に発揮するには、下限値を０．５にすることが好ましい。
　また、弦の中点と有効径のレンズ縁端までの寸法値をｗとし、レンズ全体の軸上厚さをｄとしたとき、次式（１０）の条件を満足することが好ましい。
　０．５＜ｗ／ｄ＜８　…（１０）
　上記条件式（１０）は、レンズの光軸より下部に設けた、遠視補正用の回折領域（光軸と垂直方向の長さ）の適切なる範囲を規定するものである。遠視補正用として眼鏡レンズに回折領域を設ける場合には、眼鏡レンズの光軸中心から８ｍｍより下方の部分を用いて、条件式（１０）で定まる回折光学面の有効径の縁端までの部分に設けることが好ましい。この条件式（１０）の上限値を上回ると、回折光学面の有効径が大きくなり過ぎ、該回折光学面の製作が困難となりコストアップに繋がるとともに、回折光学面に外部からの有害光が入りやすくなり、フレア等による画質低下を招きやすくなる。一方、条件式（１０）の下限値を下回ると、回折光学面を有するレンズの適切な有効径が小さくなり過ぎて、回折光学面の格子ピッチが小さくなる傾向が強まり、回折光学素子面の製作が困難となりコストアップにつながるばかりか、回折光学面の格子によるフレア発生が大きくなり画質低下を招きやすくなり、好ましくない。なお、本実施形態の効果を十分に発揮するには、条件式（１０）の上限値を５にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を十分に発揮するには、条件式（１０）の下限値を１．５とすることが望ましい。
　実際に、本実施形態の眼鏡レンズを構成する際には、以下に述べる要件を満たすことがなお好ましい。
　本実施形態の眼鏡レンズを実際に用いる際には、０次回折光と１次回折光のように、隣接した整数次の回折光になるべく光エネルギーを集中させることが好ましい。理想的には５０パーセントずつであるが、２５パーセント以上あれば実用レベルと考えられる。特に、０次回折光と１次回折光を選べば、格子高さがλ／２程度となって、角度特性も劣化が少なく、製造も容易となるので好ましい。
　また、第１光学素子要素および第２光学素子要素は、成形性を良好に保ち、優れた量産性を確保するために、どちらか一方の光学素子要素を構成する材料の粘度（未硬化物粘度）が少なくとも５ｍＰａ・ｓ以上５００００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。この粘度が５ｍＰａ・ｓ以下であると、成形中に樹脂が流れやすくなり、精密な形状を形成することが困難となってしまい、作業性が落ちることもある。また、粘度が５００００ｍＰａ・ｓ以上であると、樹脂が流れにくく作業性が悪くなったり、気泡が混入しやすくなったりする。
　さらに、第１光学素子要素および第２光学素子要素は、生産効率を向上させるため、いずれも紫外線硬化樹脂を用いて形成されることが好ましい。これにより、工数を削減でき、コストダウンにも繋がり、好都合である。
　また、上記のように、第１光学素子要素および第２光学素子要素がいずれも樹脂である場合、小型化・軽量化のため、これら樹脂の比重がいずれも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、光学系の軽量化に非常に有効である。さらに効果を発揮するには、比重が１．６以下であることがより好ましい。さらに、回折光学素子は、空気との界面に正の屈折力の屈折面を有し、この屈折面は非球面であることが好ましい。
　また、眼鏡レンズでは、レンズ外周に近いほど傾角の大きい光線が通る。しかしながら、一般の回折光学素子は中心部から外周部に向かって格子ピッチが細かくなるため、そのまま眼鏡レンズに適用するとフレアの発生が大きくなってしまうという問題があった。そこで、本実施形態の眼鏡レンズでは、フレアの発生をより効果的に抑制するため、中心部から外周部に向かって格子ピッチが大きくなるように構成されていることが好ましい。なお、（後述の条件式（ａ）で示す）回折光学面の位相を表す非球面係数、すなわち位相項の中で、偶数次項と符号の異なる奇数次項を用いることで、上記構成を達成することができる。
　また、本実施形態の眼鏡レンズにおいて、ベース材に正の屈折力を有する回折格子が形成された光学素子要素および負の屈折力を有する回折格子が形成された光学素子要素を密着させて構成した場合、回折光学面の位相を表す非球面係数（位相項）は、光軸からの高さｙに対し、少なくとも１つの奇数次項を用いることが好ましい。これにより、ピッチが過剰に細かくなることを防ぐことができる。
　また、従来のバイフォーカルレンズでは、近距離用としてレンズの外面の一部に小玉部が配設されており、小玉部は強い凸パワーを有していたため、通常は外方へ突出していることが多かった。しかしながら、本実施形態の眼鏡レンズでは、レンズ表面に回折領域を形成して（すなわち回折光学面を利用して）バイフォーカルレンズを構成することにより、高い光学性能を有するだけでなく、従来の小玉部と比してレンズ外面から外方への突出量を小さく・薄くすることができるため、外観上の体裁を向上させることができる。さらには、商品性を高めることにも繋がり、好ましい。
　なお、本実施形態の眼鏡レンズは、単レンズの瞳側レンズ面の全面または部分的に密着複層型の回折光学素子を設けた眼鏡レンズであったが、密着複層型の回折光学素子を組み込んで得られる複数の構成要素からなる光学系も、本発明の範囲を逸脱するものではない。さらには、屈折率分布型レンズ、結晶材料レンズなどを組み込んで得られる光学系に関しても同様である。
　以上のような本実施形態の眼鏡レンズは、装用位置として、ベース材の瞳側のレンズ面から瞳の位置までが２０ｍｍ～３０ｍｍの範囲内であることが好ましく、最適なのは２５ｍｍ程度である。この範囲内であれば、本実施形態の眼鏡レンズを、快適に装着・使用できるだけでなく、回折特性を含めて優れた結像特性で使用することができる。
　図１０に、本実施形態の回折光学素子を用いたカメラの光学系の概略構成図を示す。図１０に示すように、本実施形態の回折光学素子は、撮影光学系９１と、ファインダー光学系９２とを備えたカメラの光学系に対しても適用することが可能であり、バイフォーカルレンズ（二重焦点レンズ）のように複数の焦点を持つレンズに好適で、小型軽量薄型で且つ高い光学性能を有しながらも、見え方や使用感に優れた、光学系及び光学機器を提供することができる。
　なお、上記実施形態においては光学系および光学機器の例としてカメラを示したが、本実施形態の回折光学素子を利用した光学系はこれらに限定されるものではなく、その他様々な光学系および光学機器（例えば、顕微鏡、双眼鏡、望遠鏡等）に対して応用可能であり、これらにおいて良好な光学性能を得ることができる。
　以下、各実施例を図面に基づいて説明する。以下に、表１～表３を示すが、これらは第１～第３実施例における各諸元の表である。いずれの表においても、面番号は物体側からのレンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径を、ｄは各光学面から次の光学面（又は像面）までの光軸上の距離である面間隔を、ｎｄはｄ線（波長587.56ｎｍ）に対する屈折率を、ｎｇはｇ線（波長435.8nm）に対する屈折率を、ｎＣはＣ線（波長656.3nm）に対する屈折率を、ｎＦはＦ線（波長486.1nm）に対する屈折率をそれぞれ示す。なお、曲率半径ｒの「0.00000」は平面を示している。また、表中において、上記の条件式（１）～（１０）に対応する値（条件式対応値）も示している。
　なお、表中において、曲率半径、面間隔およびその他の長さの単位は、一般に「ｍｍ」が使われている。但し、光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「ｍｍ」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。
　また、表中において面番号の右側に＊印が付される非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をｒとし、円錐係数をκとし、ｎ次の非球面係数をＣｎとしたとき、以下の式（ａ）で表される。また、Ｅｎは、×１０ｎを表す。例えば、1.234E-05＝1.234×10-５である。
　　Ｓ（ｙ）＝（ｙ2／ｒ）／｛１＋（１－κ・y2／ｒ2）1/2｝
　　　　＋Ｃ2×ｙ2＋Ｃ4×ｙ2＋Ｃ6×ｙ6＋Ｃ8×ｙ8＋Ｃ10×ｙ10　…（ａ）
　また、表中のレンズ諸元において、回折光学面は、上記の式（ａ）を用いて行う超高屈折率法に従って表現されている。超高屈折率法では、密着複層型の回折光学素子の回折光学面を「薄いレンズ」と見なして、非常に高い屈折率の媒質と非球面式とにより回折光学面の光学特性を表現するものである。このように、各実施例において、非球面レンズ面および回折光学面のいずれにも式（ａ）が用いられるが、非球面レンズ面に用いられる式（ａ）はレンズ面の非球面形状そのものを示し、回折光学面に用いられる式（ａ）は回折光学面の性能の諸元を示す。なお、本実施例では収差特性の算出対象として、ｄ線（波長587.6nm、屈折率10001）、Ｃ線（波長656.3nm、屈折率11170.4255）、Ｆ線（波長486.1nm、屈折率8274.7311）およびｇ線（波長435.8nm、屈折率7418.6853）を選んでいる。
（第１実施例）
　第１実施例について、図３～図５及び表１を用いて説明する。第１実施例に係る眼鏡レンズは、図３に示すように、ベース材である平行平板Ｌ１と、その平行平板Ｌ１の瞳ＥＰ側のレンズ面のほぼ全面に設けられた密着複層型の回折光学素子ＰＦとからなる。
　表１に第１実施例における各諸元の表を示す。なお、表１における面番号１～６は、図３における面番号１～６と対応している。表１において、面番号３の屈折率データおよび面番号４の非球面データが、密着複層型の回折光学素子ＰＦの回折光学面の光学特性を表現している。なお、格子高さｈは、ｄ線での０次回折光の回折効率と１次回折光の回折効率とがほぼ等しくなる１０μｍとしている。
（表１）
　隣接する次数（０次、１次）の回折光の焦点位置　1.25Ｄ（ｍ-1）
［レンズ諸元］
面番号　　　ｒ　　　　　　ｄ　　　　ｎｄ　　　　ｎｇ　　　　ｎＣ　　　　ｎＦ
　１　　　0.00000　　　3.00000　　1.522160　　1.533190　　1.519460　　1.528340
　２　　　0.00000　　　0.30000　　1.527800　　1.549100　　1.523300　　1.539100
　３　　　0.00000　　　0.20000　　　　Ａ　　　　　Ｂ　　　　　Ｃ　　　　　Ｄ
　４＊　　0.00000　　　0.30000　　1.557100　　1.571300　　1.553800　　1.565000
　５　　　0.00000　　　25.00000　　1.000000
　６　　　0.00000　　　　　　　　　1.000000
　A=0.10010000E-05，B=0.741868530E-04，C=0.111704255E-05，D=0.827473110E-04
［非球面データ］
　第４面：
　κ＝1.0000　　Ｃ２＝-6.23500E-08　　Ｃ４＝-6.00000E-11
　　　　　　　　Ｃ６＝0.00000E-00　 　Ｃ８＝0.00000E-00　　Ｃ１０＝0.00000E-00
［条件式対応値］
　ΔＮｄ＝0.0293
　ｄ１＝0.3
　ｄ２＝0.3
　ｄ＝3.6
　ｈ＝10.000
　λ＝0.588
　Ｅｇ＝0.3879
　ＥＣ＝0.4621
　Ｅｄ＝0.4062
　Ｅｎ（ｇ）＝0.3879
　Ｅｎ（ｄ）＝0.4062
　Ｅｎ（Ｃ）＝0.4621
　Ｅｎ－１（ｇ）＝0.4229
　Ｅｎ－１（ｄ）＝0.4044
　Ｅｎ－１（Ｃ）＝0.3505
（本実施例では、ｎ＝１、ｎ－１＝０）
　Δνｄ＝16.33
　ｐ＝0.142
　Ｃ＝34.30
　ｗ＝9.15
　（１）ΔＮｄ＝0.0293
　（２）（ｄ１＋ｄ２）／ｄ＝0.1667
　（３）ｈ／λ＝17.01
　（４）（Ｅｇ＋ＥＣ）／（２×Ｅｄ）＝1.046
　（５）ｈ＝10.000
　（６）｛Ｅｎ（ｇ）×Ｅｎ－1（ｇ）＋Ｅｎ（ｄ）×Ｅｎ－１（ｄ）＋Ｅｎ（Ｃ）×Ｅｎ－1（Ｃ）｝／３＝0.1634
　（７）Δνｄ／ΔＮｄ＝557.34
　（８）ｐ／Ｃ＝0.0041
　（９）Ｃ（ｄ１＋ｄ２）／ｄ2＝1.588
　（１０）ｗ／ｄ＝2.542
　表１に示す諸元の表から分かるように、本実施例に係る眼鏡レンズでは、上記条件式（１）～（１０）を全て満たすことが分かる。
　図４は、第１実施例の球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す図である。各収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、Ｙは観察物体ＯＢにおける物体高（中間像の像高）を、ｄはｄ線（波長587.6nm）を、ｇはｇ線（波長435.6nm）を、ＦはＦ線（波長486.1nm）を、ＣはＣ線（波長656.3nm）をそれぞれ示している。なお、球面収差図では最大口径に対するＮＡの値、非点収差図と歪曲収差図では像高の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。また、非点収差図では実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示す。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様とし、その説明を省略する。各収差図から明らかなように、第１実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
　なお、本実施例の眼鏡レンズにおいては、密着複層型の回折光学素子ＰＦを、ベース材となる平行平板Ｌ１のレンズ面の全面ではなく、図５に示すように光軸より下方に部分的に設けてもよい。これは他の実施例についても同様である。
（第２実施例）
　第２実施例について、図６、図７及び表２を用いて説明する。第２実施例に係る眼鏡レンズは、図６に示すように、ベース材である正メニスカスレンズＬ１と、そのメニスカスレンズＬ１の瞳ＥＰ側のレンズ面のほぼ全面に設けられた密着複層型の回折光学素子ＰＦとからなる。
　表２に第２実施例における各諸元の表を示す。なお、表２における面番号１～６は、図６における面番号１～６と対応している。表２において、面番号３の屈折率データおよび面番号４の非球面データが、密着複層型の回折光学素子ＰＦの回折光学面の光学特性を表現している。なお、格子高さｈは、ｄ線での０次回折光の回折効率と１次回折光の回折効率とがほぼ等しくなる１０μｍとしている。
（表２）
　隣接する次数（０次、１次）の回折光の焦点位置　1.50Ｄ（ｍ-1）
［レンズ諸元］
面番号　　　ｒ　　　　　　ｄ　　　　ｎｄ　　　　ｎｇ　　　　ｎＣ　　　　ｎＦ
　１　　　107.70000　　2.10000　　1.498230　　1.509120　　1.495680　　1.504100
　２　　　100.00000　　0.30000　　1.556700　　1.576200　　1.553400　　1.564600
　３　　　100.00000　　0.00000　　　　Ａ　　　　　Ｂ　　　　　Ｃ　　　　　Ｄ
　４＊　　100.00000　　0.30000　　1.528600　　1.549900　　1.524100　　1.540000
　５　　　100.00000　　25.00000　　1.000000
　６　　　　0.00000　　　　　　　　1.000000
　A=0.10010000E-05，B=0.741868530E-04，C=0.111704255E-05，D=0.827473110E-04
［非球面データ］
　第４面：
　κ＝1.0000　　Ｃ２＝-7.48000E-08　　Ｃ４＝-8.00000E-11
　　　　　　　　Ｃ６＝0.00000E-00　 　Ｃ８＝0.00000E-00　　Ｃ１０＝0.00000E-00
［条件式対応値］
　ΔＮｄ＝0.0293
　ｄ１＝0.3
　ｄ２＝0.3
　ｄ＝2.7
　ｈ＝10.000
　λ＝0.588
　Ｅｇ＝0.3879
　ＥＣ＝0.4621
　Ｅｄ＝0.4062
　Ｅｎ（ｇ）＝0.3879
　Ｅｎ（ｄ）＝0.4062
　Ｅｎ（Ｃ）＝0.4621
　Ｅｎ－１（ｇ）＝0.4229
　Ｅｎ－１（ｄ）＝0.4044
　Ｅｎ－１（Ｃ）＝0.3505
（本実施例では、ｎ＝１、ｎ－１＝０）
　Δνｄ＝16.33
　ｐ＝0.118
　Ｃ＝32.82
　ｗ＝8.41
　（１）ΔＮｄ＝0.0293
　（２）（ｄ１＋ｄ２）／ｄ＝0.2222
　（３）ｈ／λ＝17.01
　（４）（Ｅｇ＋ＥＣ）／（２×Ｅｄ）＝1.046
　（５）ｈ＝10.000
　（６）｛Ｅｎ（ｇ）×Ｅｎ－1（ｇ）＋Ｅｎ（ｄ）×Ｅｎ－１（ｄ）＋Ｅｎ（Ｃ）×Ｅｎ－1（Ｃ）｝／３＝0.1634
　（７）Δνｄ／ΔＮｄ＝557.34
　（８）ｐ／Ｃ＝0.0036
　（９）Ｃ（ｄ１＋ｄ２）／ｄ2＝2.701
　（１０）ｗ／ｄ＝3.115
　表２に示す諸元の表から分かるように、本実施例に係る眼鏡レンズでは、上記条件式（１）～（１０）を全て満たすことが分かる。
　図７は、第２実施例の球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す図である。各収差図から明らかなように、第２実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
（第３実施例）
　第３実施例について、図８、図９及び表３を用いて説明する。第３実施例に係る眼鏡レンズは、図８に示すように、ベース材である平行平板Ｌ１と、その平行平板Ｌ１の瞳ＥＰ側のレンズ面のほぼ全面に設けられた密着複層型の回折光学素子ＰＦとからなる。
　表３に第３実施例における各諸元の表を示す。なお、表３における面番号１～６は、図８における面番号１～６と対応している。表３において、面番号３の屈折率データおよび面番号４の非球面データが、密着複層型の回折光学素子ＰＦの回折光学面の光学特性を表現している。なお、格子高さｈは、ｄ線での０次回折光の回折効率と１次回折光の回折効率とがほぼ等しくなる１０μｍとしている。
（表３）
　隣接する次数（０次、１次）の回折光の焦点位置　2.0Ｄ（ｍ-1）
［レンズ諸元］
面番号　　　　ｒ　　　　　ｄ　　　　　ｎｄ　　　　ｎｇ　　　ｎＣ　　　　ｎＦ
　１　　　　0.00000　　3.00000　　1.522160　　1.533190　　1.519460　　1.528340
　２　　　　0.00000　　0.25000　　1.528600　　1.549900　　1.524100　　1.540000
　３　　　　0.00000　　0.00000　　　　Ａ　　　　　Ｂ　　　　　Ｃ　　　　　Ｄ
　４＊　　　0.00000　　0.45000　　1.557100　　1.571300　　1.553800　　1.565000
　５　　-700.00000　　25.00000　　1.000000
　６　　　　0.00000　　　　　　　　1.000000
　A=0.10010000E-05，B=0.741868530E-04，C=0.111704255E-05，D=0.827473110E-04
［非球面データ］
　第４面：
　κ＝1.0000　　Ｃ２＝-6.00000E-08　　Ｃ４＝-8.00000E-11
　　　　　　　　Ｃ６＝0.00000E-00　 　Ｃ８＝0.00000E-00　　Ｃ１０＝0.00000E-00
［条件式対応値］
　ΔＮｄ＝0.0293
　ｄ１＝0.25
　ｄ２＝0.45
　ｄ＝3.7
　ｈ＝10.000
　λ＝0.588
　Ｅｇ＝0.3879
　ＥＣ＝0.4621
　Ｅｄ＝0.4062
　Ｅｎ（ｇ）＝0.3879
　Ｅｎ（ｄ）＝0.4062
　Ｅｎ（Ｃ）＝0.4621
　Ｅｎ－１（ｇ）＝0.4229
　Ｅｎ－１（ｄ）＝0.4044
　Ｅｎ－１（Ｃ）＝0.3505
（本実施例では、ｎ＝１、ｎ－１＝０）
　Δνｄ＝16.33
　ｐ＝0.152
　Ｃ＝34.54
　ｗ＝9.27
　（１）ΔＮｄ＝0.0293
　（２）（ｄ１＋ｄ２）／ｄ＝0.1892
　（３）ｈ／λ＝17.01
　（４）（Ｅｇ＋ＥＣ）／（２×Ｅｄ）＝1.046
　（５）ｈ＝10.000
　（６）｛Ｅｎ（ｇ）×Ｅｎ－1（ｇ）＋Ｅｎ（ｄ）×Ｅｎ－１（ｄ）＋Ｅｎ（Ｃ）×Ｅｎ－1（Ｃ）｝／３＝0.1634
　（７）Δνｄ／ΔＮｄ＝557.34
　（８）ｐ／Ｃ＝0.0044
　（９）Ｃ（ｄ１＋ｄ２）／ｄ2＝1.766
　（１０）ｗ／ｄ＝2.505
　表３に示す諸元の表から分かるように、本実施例に係る眼鏡レンズでは、上記条件式（１）～（１０）を全て満たすことが分かる。
　図９は、第３実施例の球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す図である。各収差図から明らかなように、第３実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
　なお、上記の各実施例では、眼鏡レンズに密着複層型の回折光学素子ＰＦを組み込んでいるが、これに限定されることはなく、分離複層型の回折光学素子を組み込むことにより同様の効果を得ることも可能である。
　以上のように、本発明を分かりやすくするため、実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。

Claims (15)

  1. 　回折光学素子を含む眼鏡レンズにおいて、
    　前記回折光学素子は、第１の回折光学面を有する第１光学素子要素と、第２の回折光学面を有する第２光学素子要素とを有し、
    　前記第１光学素子要素と前記第２光学素子要素とは、前記第１の回折光学面と前記第２の回折光学面とが互いに対向するように配置され、
    　前記回折光学素子により発生する複数の回折次数の回折光のうち、いずれかの隣接する次数の回折光の焦点位置が０．５Ｄ（ｍ－１）以上離れていることを特徴とする眼鏡レンズ。
  2. 　ｄ線における前記第１光学素子要素と前記第２光学素子要素との屈折率差をΔＮｄとしたとき、次式
    　０．００５＜ΔＮｄ＜０．４５
    の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の眼鏡レンズ。
  3. 　前記第１光学素子要素および前記第２光学素子要素のうち、一方の光学素子要素の軸上厚さをｄ１とし、他方の光学素子要素の軸上厚さをｄ２とし、レンズ全体の軸上厚さをｄとしたとき、次式
    　０．０５＜（ｄ１＋ｄ２）／ｄ＜０．５
    の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の眼鏡レンズ。
  4. 　ｄ線の波長をλとし、前記第１の回折光学面の格子高さをｈとしたとき、次式
    　３＜ｈ／λ＜２００
    の条件を満足することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
  5. 　前記複数の回折次数の回折光のうち、ｄ線での回折効率が最も高い次数の回折光の、ｄ線での回折効率をＥｄとし、ｇ線での回折効率をＥｇとし、Ｃ線での回折効率をＥＣとしたとき、次式
    　（Ｅg＋ＥＣ）／（２×Ｅｄ）＞０．８
    の条件を満足することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
  6. 　前記複数の回折次数の回折光のうち、ｄ線での回折効率が最も高い次数の回折光の回折効率および２番目に高い次数の回折光の回折効率が、いずれも２５％以上であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
  7. 　回折次数をＮ（但し、Ｎ＝０，１，２…）とし、前記第１の回折光学面の格子高さをｈとし、ｄ線の波長をλとし、ｄ線における前記第１光学素子要素と前記第２光学素子要素との屈折率差をΔＮｄとし、Ｈ＝λ／ΔＮｄとしたとき、次式
    　（Ｎ＋０．４）×Ｈ＜ｈ＜（Ｎ＋０．６）×Ｈ
    の条件を満足することを特徴とする請求項６に記載の眼鏡レンズ。
  8. 　光軸より下方に前記回折光学素子が形成されている回折領域を設け、
    　前記回折領域は、正屈折力を有することを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
  9. 　前記第１光学素子要素および前記第２光学素子要素のうち、一方の光学素子要素は相対的に高屈折率低分散の光学材料からなり、他方の光学素子要素は相対的に低屈折率高分散の光学材料からなることを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
  10. 　前記第１の回折光学面の格子の段差部分は光軸に対して傾けて形成されていることを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
  11. 　ｎ次回折光のｇ線、ｄ線、Ｃ線での回折効率をＥｎ（ｇ）、Ｅｎ（ｄ）、Ｅｎ（Ｃ）とし、前記ｎ次回折光に隣接する（ｎ－１）次回折光のｇ線、ｄ線、Ｃ線での回折効率をＥｎ－１（ｇ）、Ｅｎ－１（ｄ）、Ｅｎ－１（Ｃ）としたとき、次式
    　０．１＜｛Ｅｎ（ｇ）×Ｅｎ－1（ｇ）＋Ｅｎ（ｄ）×Ｅｎ－１（ｄ）＋Ｅｎ（Ｃ）×Ｅｎ－1（Ｃ）｝／３
    の条件を満足することを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載の眼鏡レンズ。
  12. 　第１の回折光学面を有する第１光学素子要素と、第２の回折光学面を有する第２光学素子要素とを有する回折光学素子において、
    　前記第１光学素子要素と前記第２光学素子要素とは、前記第１の回折光学面と前記第２の回折光学面とが互いに対向するように配置され、
    　前記回折光学素子により発生する複数の回折次数のうち、ｄ線での回折効率が最も高い次数の回折光の回折効率および２番目に高い次数の回折光の回折効率が、いずれも２５％以上であることを特徴とする回折光学素子。
  13. 　回折次数をＮ（但し、Ｎ＝０，１，２…）とし、前記第１の回折光学面の格子高さをｈとし、ｄ線の波長をλとし、ｄ線における前記第１光学素子要素と前記第２光学素子要素との屈折率差をΔＮｄとし、Ｈ＝λ／ΔＮｄとしたとき、次式
    　（Ｎ＋０．４）×Ｈ＜ｈ＜（Ｎ＋０．６）×Ｈ
    の条件を満足することを特徴とする請求項１２に記載の回折光学素子。
  14. 　請求項１２または請求項１３に記載の回折光学素子を有することを特徴とする回折光学系。
  15. 　請求項１２または請求項１３に記載の回折光学素子を有することを特徴とする光学機器。
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