(57)【要約】【課題】温度が変化しても、広い波長域において高い回折効率を維持することができる回折光学素子を提供する。【解決手段】回折光学素子１は、ガラス材料２７と、該ガラス材料よりも温度に対する屈折率変化ｄｎ／ｄＴが大きい樹脂材料２６とが密着又は対向し、ガラス材料と樹脂材料との密着部分又は対向部分に回折格子が形成された回折光学素子である。樹脂材料は、樹脂基材３０に、ｄｎ／ｄＴ≧−１×１０−５（／℃）を満足する第１の材料により形成された第１の微粒子３１と、ガラス材料よりも高分散の第２の材料により形成された第２の微粒子３２とが含まれた材料である。【選択図】図２
2010128303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス材料と、該ガラス材料よりも温度に対する屈折率変化ｄｎ／ｄＴが大きい樹脂材料とが密着又は対向し、前記ガラス材料と前記樹脂材料との密着部分又は対向部分に回折格子が形成された回折光学素子であって、
前記樹脂材料は、
樹脂基材に、
ｄｎ／ｄＴ≧−１×１０−５（／℃）を満足する第１の材料により形成された第１の微粒子と、前記ガラス材料よりも高分散の第２の材料により形成された第２の微粒子とが混合された材料であることを特徴とする回折光学素子。
【請求項２】
前記第１の微粒子と前記第２の微粒子のうち少なくとも一方は、粒径が１００ｎｍ以下の微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の回折光学素子。
【請求項３】
前記第１の微粒子の前記樹脂基材に対する混合率が、体積比において２０％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の回折光学素子。
【請求項４】
前記樹脂材料は、前記ガラス材料よりも低い屈折率を有し、かつ高い分散を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の回折光学素子。
【請求項５】
前記ガラス材料は、ガラス転移温度が６００℃以下の低融点ガラスであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の回折光学素子。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の回折光学素子を含むことを特徴とする光学系。
【請求項７】
請求項６に記載の光学系を有することを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像光学系等の光学系に用いられる回折光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学系の色収差を減じる方法として、光学系の一部に回折光学素子を設ける方法が知られている（非特許文献１及び特許文献１〜３参照）。
【０００３】
このような回折光学素子は、ベース形状に光路差関数で定義される位相項を付加した形状を有する。ベース形状は、例えば光学系を構成するレンズの表面の形状であり、球面形状、非球面形状又は平面形状である。また、レンズ表面に回折格子形状を付加した構造による光路長の付加量は、光軸からの高さをｈとし、ｎ次（偶数次）の光路差関数係数をＰｎとし、波長をλとすると、
φ（ｈ）＝（Ｃ１ｈ２＋Ｃ２ｈ４＋Ｃ３ｈ６＋…）×２Π／λ
により定義される光路差関数φ（ｈ）により表される。
【０００４】
例えば、曲率がＲであるレンズ表面に、光路差関数φ（ｈ）に従う回折格子形状（複数の輪帯）を同心円状に付加する場合、以下の式を満足する回折格子形状を採用することで、回折作用を有する回折レンズを作成することができる。
【０００５】
【数１】
2010128303.tif 000003
【０００６】
ただし、ｘは光軸方向での位置であり、ｈは中心から数えた輪帯の番号であり、ｄは格子厚である。
【０００７】
上記式においては、最初の２項はベース形状を示しており、第３項は光路差関数で定義される位相項を付加した形状を示している。また、第２項については、輪帯番号が変わる部分で位置ｘが不連続となり、これにより格子形状が生じる。
【０００８】
回折光学素子を光学系に用いるときには、該光学系に入射する光の波長域（以下、使用波長域という）の全域において、設計回折次数での回折効率が十分高いことが必要になる。設計回折次数での回折効率が低いと、設計回折次数以外の回折次数の光線が多く存在し、設計回折次数の光線とは別の位置に到達してフレアを発生させるためである。
【０００９】
図１３には、従来の回折光学素子の例を示している。図１３の左側の図において、１２２は回折格子の輪帯であり、格子と格子のピッチを変えることで光学的なパワーを与えることができる。また、図１３の右側の図において、第１の回折格子１３５と第２の回折格子１３６とが空気層１３３を挟んで対向配置されている。このような構成によれば、広い波長域に対して高い回折効率を得ることができる。
【００１０】
また、図１４には、従来の他の回折光学素子（積層型回折光学素子）の例を示している。１４１は第１の回折格子、１４２は第２の回折格子、１４３は空気層である。第１の回折格子１４１と第２回折格子１４２は、互いに分散が異なる材料により形成されている。例えば、第１の回折格子１４１は、第１の紫外線硬化樹脂（ｎｄ＝１．６３５，νｄ＝２３．０）により形成され、第２の回折格子１４２は、第２の紫外線硬化樹脂（ｎｄ＝１．５２４，νｄ＝５０．８）により形成されている。第１の回折格子１４１の格子厚ｄ１は７．８μｍであり、第２の回折格子１４２の格子厚ｄ２は１０．７μｍである。また、空気層１４３の厚みｄ３は１．０μｍである。格子ピッチは１４０μｍ、設計回折次数は１次である。このとき、回折効率は可視域全域の光１４４に対してほぼ１００％なる。
【００１１】
図１７には、従来のさらに他の回折光学素子（密着型回折光学素子）の例を示している。図１４に示した積層型回折光学素子に対して空気層をなくし、第１の回折格子５１と第２回折格子５２とが互いに密着した構造を有する。この例では、第１の回折格子５１は、第２回折格子５２に比べて、低屈折率の材料により形成されている。このような密着型回折光学素子は、例えば、第１及び第２の回折格子５１，５２のうち一方をガラス材料によりモールド成形した後に、未硬化の樹脂材料をガラス材料の格子上に流して硬化させることで作成することができる。
【００１２】
低屈折率材料からなる第１の回折格子５１の波長λに対する屈折率をｎ（λ）とし、高屈折率材料からなる第２の回折格子５２の屈折率をｎ’（λ）としたとき、位相ずれは、
【００１３】
【数２】
2010128303.tif 000004
【００１４】
により表される。このときの回折効率η（λ）は、回折次数をｍとすると、
【００１５】
【数３】
2010128303.tif 000005
【００１６】
により表される。
【００１７】
ガラス材料と樹脂材料を使用することのメリットの１つとして、材料の選択の幅が広がることがある。光学ガラスには、多くの屈折率とアッベ数の組み合わせを有するガラス材料が存在する。一方、光学樹脂はまだ種類が少なく、選択の幅が限られる。また、一般に、ガラス材料と比較して、樹脂材料は低屈折率の材料である。
【００１８】
積層型回折光学素子を作成するためには、低屈折率で高分散の材料と高屈折率で低分散材料とを組み合わせることがよい。このため、多くの種類が存在するガラス材料を使用することで、より高効率の回折格子を得ることができる。
【００１９】
また、ガラス材料により回折格子をモールド成形し、その上に未硬化の樹脂材料を流して硬化させる方法は、ガラス材料は樹脂材料に比べて紫外線や熱に強く、樹脂材料を硬化させるときにガラス材料の格子厚や格子形状が変化することがないので、好ましい。
【００２０】
その他、特許文献４には、樹脂材料を組み合わせた回折格子において温度補償を行うために、微粒子分散材料を使用することが提案されている。また、特許文献５には、樹脂材料に無機微粒子を分散させたアサーマルによって単層の回折光学素子を製作することで、温度特性を改善することが提案されている。
【特許文献１】特開平４−２１３４２１号公報
【特許文献２】特開平６−３２４２６２号公報
【特許文献３】米国特許第５０４４７０６号明細書
【特許文献４】特開２００５−３３８７９８号公報
【特許文献５】特開２００５−３８４８１号公報
【非特許文献１】SPIE Vol.1354 International Lens Design Conference (1990)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、ガラス材料と樹脂材料の温度に対する屈折率の変化（ｄｎ／ｄＴ）は、樹脂材料が−１．０×１０−４（／℃）と負の値をとるのに対して、ガラス材料がこの１／１０程度の変化であり、正の値を有しているものが多い。
【００２２】
また、第１の樹脂材料と第２の樹脂材料とを組み合わせた回折光学素子において、環境温度の変化等により回折光学素子の温度が変化すると、第１の樹脂材料と第２の樹脂材料の屈折率変化が異なるために、設計上の位相付加量に対してずれが生じる。すなわち、
【００２３】
【数４】
2010128303.tif 000006
【００２４】
となるため、回折効率ηはこの位相ずれの分だけ劣化する。特に、回折光学素子を撮像光学系（結像光学系）に使用する場合には、高輝度光源を含むシーンを撮影する場合に、光源の周りに同心円状のフレア光が発生する。
【００２５】
また、特許文献４では、樹脂材料のｄｎ／ｄＴをガラス材料のｄｎ／ｄＴに近づけるほど樹脂材料に微粒子材料を混ぜることまでは考えられておらず、屈折率とアッベ数の調整の中での微調整を行うに過ぎない。これは、樹脂材料のｄｎ／ｄＴをガラス材料のｄｎ／ｄＴに近づけるほど樹脂材料に微粒子材料を混ぜると、該樹脂材料が、広い波長域において高い回折効率が得られる回折格子の設計を困難にするような屈折率を持ってしまうためである。
【００２６】
また、特許文献５では、単層の回折光学格子をレーザ等の単波長に使用する場合を想定している。このため、複数の材料を組み合わせることで広い波長域に対する回折効率を改善する必要がない。したがって、使用する材料の屈折率やアッベ数に対する制限がなく、複数の材料を混合する必要性も全くない。
【００２７】
本発明は、温度が変化しても、不要な回折光を生じず、広い波長域において高い回折効率を維持することができる回折光学素子及びこれを用いた光学系、光学機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明の一側面としての回折光学素子は、ガラス材料と、該ガラス材料よりも温度に対する屈折率変化ｄｎ／ｄＴが大きい樹脂材料とが密着又は対向し、ガラス材料と樹脂材料との密着部分又は対向部分に回折格子が形成された回折光学素子である。そして、樹脂材料は、樹脂基材に、ｄｎ／ｄＴ≧−１×１０−５（／℃）を満足する第１の材料により形成された第１の微粒子と、ガラス材料よりも高分散の第２の材料により形成された第２の微粒子とが混合された材料であることを特徴とする。
【００２９】
なお、上記回折光学素子を含む光学系、さらには該光学系を有する光学機器も本発明の他の側面を構成する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明では、第１の微粒子を樹脂基材に混合した樹脂材料を用いることで、容易に樹脂材料のｄｎ／ｄＴをガラス材料のｄｎ／ｄＴに近づけることができ、温度変化による回折効率の劣化を防止することができる。また、屈折率の分散特性を調整するための第２の微粒子を混合することで、広い波長域に対応可能な回折光学素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１には、本発明の実施例１である回折光学素子を、焦点距離が４００ｍｍの撮像光学系１１に適用した例を示している。図１において、１０は撮像光学系１１を含む撮像装置（光学機器）である。なお、撮像光学系１１は、交換レンズ（光学機器）として、後述する撮像素子を有する撮像装置本体に着脱可能であってもよい。
【００３３】
撮像光学系１１は、物体側から像側にかけて、複数のレンズユニットを有する。１は最も物体側の第１レンズユニット内に配置された回折光学素子である。２は絞りである。３はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子であり、撮像光学系１１の像面に配置されている。４は撮像光学系に入射する最大画角の光束であり、５は撮像光学系１１の光軸である。
【００３４】
本実施例では、回折光学素子１は、第１レンズユニットを構成する第１（物体側）レンズエレメントと第２（像側）レンズエレメントとの間に設けられている。このため、回折光学素子１に対して、太陽光等の高輝度光源からの光が有効画角外から入射し易い。この対策として、回折格子の格子壁面をできるだけ少なくすること、すなわち格子高さを低くすることが有効である。このため、回折光学素子において、ガラス材料と樹脂材料とを組み合わせることは、樹脂材料の間に回折格子を設ける場合と比較して、材料選択の幅が広がるため、有利である。
【００３５】
一方、撮像光学系に回折光学素子を用いるためには、高輝度光源の回りに不要回折光が発生する現象をできる限り抑制する必要がある。このため、回折効率を高くすることが重要であり、環境温度の変化によって材料の屈折率が変わることで回折効率が劣化することは許されない。
【００３６】
本実施例の回折光学素子１では、ガラス材料と、該ガラス材料よりも温度に対する屈折率変化ｄｎ／ｄＴが大きい樹脂材料とを密着させ、ガラス材料と樹脂材料との間の密着部分に、回折格子を設けている。
【００３７】
ここで、後述する本実施例の回折光学素子１に対する比較例としての回折光学素子について説明する。ガラス材料としては、例えば住田光学ガラス製のＫ−ＶＣ７９を用いる。樹脂材料としては、大日本インキ製の紫外線硬化樹脂ＲＣ１−Ｃ００１を樹脂基材とし、該樹脂基材にＩＴＯ（Ｉｎｄｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）の微粒子を、樹脂基材に対する体積比で１２．０％分散（混合）させたものを用いる。
【００３８】
Ｋ−ＶＣ７９は、ｎｄ＝１．６１０３８、νｄ＝５７．９３であり、ＲＣ１−Ｃ００１にＩＴＯ微粒子を１２．０％混合させた樹脂材料は、ｎｄ＝１．５６３８、νｄ＝２３．２２である。
【００３９】
これらの材料を用いて格子高さを１２．６μｍとすることで、１次回折光の回折効率は、図３に示すように４００ｎｍ（又は４５０ｎｍ前後）〜７００ｎｍの広い波長域にて良好な値を示す。図３は、室温又は設計温度（以下、標準温度という）での回折効率を示す。樹脂材料の温度に対する屈折率変化（以下、温度屈折率変化という）ｄｎ／ｄＴは、−１．２×１０−４（／℃）である。また、ガラス材料であるＫ−ＶＣ７９のｄｎ／ｄＴは、６．０×１０−６（／℃）程度である。つまり、樹脂材料の温度屈折率変化がガラス材料のそれよりも極めて大きい。
【００４０】
上記比較例の回折光学素子の温度が標準温度から２０℃上昇して、各材料の屈折率が変化した場合の１次回折光の回折効率を図４に示す。特に５００ｎｍ付近での回折効率が９８％程度まで劣化し、通常の撮像光学系で無視できない低レベルとなる。
【００４１】
また、上記比較例の回折光学素子における０次回折光と２次回折光の温度変化に伴う回折効率の変化を図５及び図６に示す。図５には、各材料が設計上の屈折率を有する場合（標準温度時）の０次及び２次回折光の回折効率を示す。４５０ｎｍ〜７００ｎｍ付近の波長域において、０．１％程度と非常に小さい値となっている。一方、図６には、回折光学素子の温度が標準温度から２０℃上昇した場合の０次及び２次回折光の回折効率を示す。５００ｎｍ付近の波長において、回折効率が０．６％を超えるレベルまで劣化している。このような０次及び２次回折光の回折効率の劣化は、高輝度光源を含むシーンを撮影した場合に、該光源の回りに同心円状のフレアが発生して画像を劣化させる。
【００４２】
本実施例の回折光学素子１を図２に詳しく示している。回折光学素子１は、第１レンズエレメント２２と第２レンズエレメント２３との間に、ｄ線に対する屈折率がｎｄ１の紫外線硬化性樹脂材料２６と、ｄ線に対する屈折率がｎｄ２のガラスモールド材料２７とにより形成された回折格子が配置されて構成されている。屈折率の関係は、ｎｄ１＜ｎｄ２である。第１レンズエレメント２２と第２レンズエレメント２３は、回折光学素子の基板としての機能も有する。
【００４３】
図２中には、紫外線硬化性樹脂材料（以下、ＵＶ硬化樹脂という）２６の一部を拡大して模式的に示している。ＵＶ硬化樹脂２６は、前述した樹脂基材３０であるＲＣ１−Ｃ００１に、第１の材料であるシリカ（ＳｉＯ２）の微粒子（第１の微粒子）３１を、樹脂基材３０に対する体積比で２０％分散（混合）させることで製作する。
【００４４】
なお、第１の材料はシリカには限られないが、以下の条件を満足する材料であることが必要である。
【００４５】
ｄｎ／ｄＴ≧−１×１０−５（／℃）
また、シリカ微粒子３１の粒径（平均粒径）は１００ｎｍ以下とすることが好ましく、５０ｎｍ以下とするとなお良い。１００ｎｍ以下とすることで、樹脂基材３０内に分散したシリカ微粒子３１による光の散乱をおおむね問題のないレベルに抑えることができ、５０ｎｍ以下とすることで光の散乱をほとんど問題のないレベルに抑えることが可能である。
【００４６】
シリカ微粒子３１を含むＵＶ硬化樹脂２６の温度屈折率変化ｄｎ／ｄＴは、−１．２×１０−４（／℃）であり、シリカ微粒子３１のｄｎ／ｄＴは８．０×１０−６（／℃）である。シリカ微粒子３１を樹脂基材３０内に分散させた上で架橋剤を添加することで、ＵＶ硬化樹脂２６の温度屈折率変化を低減させることができる。
【００４７】
ただし、シリカ微粒子３１を分散させただけでは、広い波長域に対して高い回折効率を有する回折光学素子を設計することが難しい。このため本実施例では、さらに樹脂基材３０内にＩＴＯ（第２の材料）の微粒子（第２の微粒子）３２を分散（混合）させることで、屈折率とアッベ数を調整している。これにより、ＵＶ硬化樹脂２６は、ガラスモールド材料２７に比べて、低い屈折率を有し、かつ高い分散を有することになる。
【００４８】
なお、第２の材料は、ＩＴＯに限られないが、ガラスモールド材料２７に比べて高い分散を有する材料であることが必要である。
【００４９】
本実施例では、樹脂基材（ＲＣ１−Ｃ００１）３０に、該樹脂基材３０に対する体積比で２０％のシリカ微粒子３１を分散させ、さらに樹脂基材３０に対する体積比で１３．８％のＩＴＯ微粒子３２を分散させている。シリカ微粒子３１とＩＴＯ微粒子３２が分散したＵＶ硬化樹脂２６は、ｎｄ＝１．５５８８、νｄ＝２１．６となる。この結果、ＵＶ硬化樹脂２６のｄｎ／ｄＴは、−９．４×１０−５（／℃）となり、樹脂基材であるＲＣ１−Ｃ００１のｄｎ／ｄＴに対して小さくなる。
【００５０】
なお、ＩＴＯ微粒子等の第２の微粒子の樹脂基材に対する混合率は、体積比において２０％以上であることが好ましい。
【００５１】
一方、ガラスモールド材料２７は、前述したＫ−ＶＣ７９（ｎｄ＝１．６１０３、νｄ＝５７．９）である。ガラスモールド材料２７は、Ｋ−ＶＣ７９には限られないが、ガラス転移温度が６００℃以下（例えば、６００℃以下で５００℃以上）の低融点ガラスであることが好ましい。
【００５２】
ガラスモールド技術により、格子高さが１１．４μｍである格子を成形した後、未硬化のＵＶ硬化樹脂２６を該格子の表面に塗布し、紫外線を照射して硬化させることで、図２に示す密着型の回折格子（密着型回折光学素子）を成形する。
【００５３】
本実施例の回折光学素子１の設計上の１次回折光の回折効率（標準温度時）を図７に示す。４５０ｎｍ〜７００ｎｍ付近の波長域でほぼ１００％近い回折効率を示す。このときの０次及び２次回折光の回折効率を図８に示す。０次及び２次回折光についても４５０ｎｍ〜７００ｎｍ付近の波長域で非常に小さい回折効率が得られ、良好な性能を示していることが分かる。
【００５４】
また、図９には、本実施例の回折光学素子１の温度が標準温度から２０℃上昇した場合の１次回折光の回折効率を示す。図７に比べて、回折効率の劣化は僅かであり、９９％以上の回折効率を維持している。図１０には、このときの０次及び２次回折光の回折効率を示している。０．２％程度の低い回折効率となっており、十分に実用レベルとなっている。
【００５５】
シリカ微粒子３１の混合比率（体積比）を高めるほど、温度屈折率変化を小さくすることが可能となる。シリカ微粒子３１は透明であるため、混合比率を高めても、透過率はほとんど低下しない。実際には、アクリル樹脂にシリカ微粒子を６０重量％分散させた報告例もあり（工業材料  ２００７年ｖｏｌ．５３  ＮＯ．７）、このことからも、シリカ微粒子を比較的容易に樹脂材料に分散（混合）させることができると考えられる。
【００５６】
図１１には、シリカ微粒子３１の混合比率を５０％まで高めて、ＵＶ硬化樹脂２６のｄｎ／ｄＴを−５．６×１０−５（／℃）まで改善させた本実施例の回折光学素子１において、温度を標準温度から２０℃上昇させた場合の１次回折光の回折効率を示している。樹脂材料とガラス材料とを組み合わせて製作された回折光学素子であるにも関わらず、回折効率の低下は極めて小さく抑えられている。このときの０次及び２次回折光の回折効率を図１２に示す。５００ｎｍ付近の波長における０次及び２次回折光の回折効率は、０．０５％程度であり、回折効率の劣化が極めて小さく抑えられている。
【実施例２】
【００５７】
以下、本発明の実施例２である回折光学素子について説明する。この回折光学素子も、実施例１の回折光学素子と同様に、撮像光学系等の光学系に用いられる。一般に、物質の屈折率は、温度の上昇に伴って低下する。
【００５８】
線膨張係数をＣｔとするとき、温度屈折率変化ｄｎ／ｄＴは、
【００５９】
【数５】
2010128303.tif 000007
【００６０】
と表される。第２項は温度屈折率変化に関わる部分であり、ほとんどの場合は無視できるため、ｄｎ／ｄＴは−３Ｃｔ（ｎ−１）と近似できる。このとき、多くの物質の線膨張係数Ｃｔは正の値をとることから、ほとんどの場合、ｄｎ／ｄＴは負の値を有する。
【００６１】
しかし、無機材料の中には、温度上昇に伴って結晶格子が歪むことで、体積が収縮し、この結果、負の線膨張係数を有するものがある。このような材料においては、ｄｎ／ｄＴは正の値を有する。
【００６２】
本実施例の回折光学素子においては、負の線膨張係数を有する材料として知られている酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）（第１の材料）の微粒子（第１の微粒子）を、樹脂基材であるＲＣ１−Ｃ００１に分散させることで、ｄｎ／ｄＴを抑制している。また、広い波長域において高い回折効率を維持するために、実施例１と同様に、ＩＴＯ微粒子を分散させている。
【００６３】
具体的には、ＲＣ１−Ｃ００１に、酸化ニオブ微粒子を、ＲＣ１−Ｃ００１に対する体積比で２０％分散させて混合し、さらに体積比で１０％のＩＴＯ微粒子を分散させて添加することで、ｎｄ＝１．７３６６、νｄ＝１８．１６のＵＶ硬化樹脂を製作する。このときのｄｎ／ｄＴは、７．６×１０−５（／℃）程度に改善すると推定される。
【００６４】
また、ガラス材料としては、住田光学ガラス製のＫ−ＶＣ８９（ｎｄ＝１．８１００４、νｄ＝４０．１１）を使用する。格子高さは、７．９μｍとする。これにより、図１５に示すように、基本的に良好な回折効率を確保することができる。
【００６５】
なお、図１５に示すように、５００ｎｍ〜７００ｎｍ付近の波長域での１次回折光の回折効率は良好な値となっているが、４００ｎｍ付近の波長での回折効率は、目立たない色域ではあるものの無視できないレベルに劣化している。これに関しては、樹脂基材にさらに異なる微粒子を添加して樹脂側の物性値を微調整するか、ガラス材料を変更することで対応可能である。
【００６６】
図１６には、本実施例の回折光学素子における０次及び２次回折光の回折効率を示している。５００ｎｍ〜７００ｎｍ付近の波長域において良好な値を示している。
【００６７】
本実施例では、負の線膨張係数を有する酸化ニオブの微粒子を樹脂基材に分散させた場合について説明した。しかし、酸化ニオブ以外の負の線膨張係数を有する材料としては、タングステン酸ジルコニウム（ＺｒＷ２Ｏ８）やシリコン酸化物（Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ｎＳｉＯ２）がある。これらの微粒子を分散させた場合でも、樹脂材料のｄｎ／ｄＴが正となると推定される。
【００６８】
また、最近の研究によると、マンガン窒化物Ｎｍ３ＸＮを基本構造とする材料において、Ｘの部分にゲルマニウム（Ｇｅ）を加えることにより、負の線膨張係数を持つことが報告されている。この材料の微粒子を樹脂基材に分散させることによっても、樹脂材料の温度屈折率変化を抑制することができると考えられる。
【００６９】
また、多くの無機材料は、ｄｎ／ｄＴとして正の値を有する。例えば、酸化アルミニウム、酸化ベリリウム、炭酸カルシウム、リン酸チタンカリウム、酸化マグネシウム、酸化チルル、酸化イットリウム、酸化亜鉛等の材料の微粒子を分散させることによっても、温度屈折率変化を抑制することができると考えられる。
【００７０】
ただし、高分散の材料である第２の材料の微粒子を樹脂基材に加えることは、回折光学素子の回折効率を広い波長域に渡って高い値とするためには、必要である。
【００７１】
また、屈折率と線膨張係数の観点では、上述した様々な材料が候補となるが、透過率が極端に低い材料については使用する分野によっては注意が必要である。ＳｉＯ２のように透過率が高い材料であれば問題は無いが、添加量を増やすことで透過率への影響が大きくなることを考慮しておく必要がある。
【００７２】
以上説明したように、上記各実施例によれば、第１の微粒子を樹脂基材に含ませた樹脂材料を用いることで、容易に樹脂材料のｄｎ／ｄＴをガラス材料のｄｎ／ｄＴに近づけることができる。この結果、温度変化による回折効率の劣化を防止することができる。また、屈折率の分散特性を調整するための第２の微粒子を含ませることで、広い波長域に対応可能な回折光学素子を実現することができる。
【００７３】
上記各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【００７４】
例えば、上記各実施例では、樹脂材料とガラス材料とが密着し、密着部分に回折格子が形成された密着型回折光学素子について説明した。しかし、本発明は、樹脂材料とガラス材料とが空気層を挟んで対向し、対向部分に回折格子が形成された積層型回折光学素子にも適用することができる。
【００７５】
また、上記各実施例では、回折光学素子を撮像光学系に適用した場合について説明したが、本発明の回折光学素子は、撮像光学系以外の光学系（つまりは撮像装置以外の光学機器）に用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施例１である回折光学素子を用いた撮像光学系を示す断面図。
【図２】実施例１の回折光学素子の断面図及び部分拡大図。
【図３】実施例１に対する比較例としての回折光学素子における１次回折光の設計回折効率を示す図。
【図４】比較例の回折光学素子の温度が２０℃上昇した場合の１次回折光の回折効率を示す図。
【図５】比較例の回折光学素子における０次及び２次回折光の設計回折効率を示す図。
【図６】比較例の回折光学素子の温度が２０℃上昇した場合の０次及び２次回折光の回折効率を示す図。
【図７】実施例１の回折光学素子の１次回折光の設計回折効率を示す図。
【図８】実施例１の回折光学素子の０次及び２次回折光の設計回折効率を示す図。
【図９】実施例１の回折光学素子の温度が２０℃上昇した場合の１次回折光の回折効率を示す図。
【図１０】実施例１の回折光学素子の温度が２０℃上昇した場合の０次及び２次回折光の回折効率を示す図。
【図１１】実施例１の回折光学素子において、ＳｉＯ２の混合比率を５０％に高めた場合において、該素子の温度が２０℃上昇したときの１次回折光の回折効率を示す図。
【図１２】実施例１の回折光学素子において、ＳｉＯ２の混合比率を５０％に高めた場合において、該素子の温度が２０℃上昇したときの０次及び２次回折光の回折効率を示す図。
【図１３】従来の積層型回折光学素子の説明図。
【図１４】従来の他の積層型回折光学素子の説明図。
【図１５】本発明の実施例２である回折光学素子の１次回折光の設計回折効率を示す図。
【図１６】実施例２の回折光学素子の０次及び２次回折光の設計回折効率を示す図。
【図１７】従来の密着型回折光学素子の説明図。
【符号の説明】
【００７７】
１ 回折光学素子
１０  撮像装置
２２，２３ レンズエレメント
２６  紫外線硬化性樹脂材料
２７  ガラスモールド材料
３０  樹脂基材
３１  シリカ微粒子
３２  ＩＴＯ微粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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