(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの凸面を基盤面として有するプラスチック製の正レンズであって、
前記凸面上に回折用の輪帯構造が形成されるとともに、前記輪帯構造を横断するように細い凸条部が設けられており、
前記凸条部は、その頂部が前記基盤面上に、または前記基盤面と平行で、且つ、前記基盤面より外側に、位置するように形成されている、前記回折成形レンズ。
【請求項２】
前記回折用の輪帯構造が色収差補正のために形成されたものである、請求項１に記載された回折成形レンズ。
【請求項３】
１枚のプラスチック製の正レンズと絞りを含む光学系であって、前記絞りが前記正レンズより物体側に配置され、
前記正レンズは、像面側に凸面を基盤面として有し、
前記凸面上には回折用の輪帯構造が形成されるとともに、前記輪帯構造を横断するように細い凸条部が設けられており、
前記凸条部は、その頂部が前記基盤面上に、または前記基盤面と平行で、且つ、前記基盤面より外側に、位置するように形成されている、前記光学系。
【請求項４】
前記回折成形レンズの全体として正の屈折パワーの大半が前記凸面に与えられている、請求項３に記載された光学系。
【請求項５】
前記回折用の輪帯構造が色収差補正のために形成されたものである、請求項３または請求項４に記載された光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は凸面の基盤上に輪帯状の回折溝が形成された、プラスチック製の回折成形レンズ、特に色収差補正回折成形レンズ、並びに該レンズを用いた光学系に関する。本発明に係る回折成形レンズ及び光学系は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いた小型カメラの１枚レンズ構成の結像光学系に好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いた小型カメラ等において、凸面の基盤上に輪帯状の回折溝を形成して色収差補正機能を持たせた正レンズを結像用レンズとして用いることは周知となっている。このようなレンズは、色収差補正レンズと呼ばれ、１枚のレンズでも簡便に色収差補正機能を有する結像系を構成し得る等の利点を有している。材料としてプラスチックを採用することで、射出成形に代表されるレプリカ法によるプラスチック成形技術の適用を可能にして、安価で大量に安定した性能の製品を供給出来ることが知られている。
【０００３】
ところで、色収差補正レンズのように輪帯状の回折溝による回折作用を利用して色収差を補正するレンズでは、回折溝には可能な限り設計された形状に近い形状を持たせることが性能を維持する上で重要となる。即ち、設計で意図した形状と異なる回折溝が形成された回折成形レンズは、不要な次数の回折光を生成して多重焦点の発生等の性能低下が避けられない。
【０００４】
そこで、回折成形レンズの射出成形に用いられる金型のキャビティ形状については、設計通りの回折溝形状に対応した高精度のものとなるよう十分な注意が払われている。ところが、従来の回折成形レンズにおいては、キャビティ形状の精度を確保しても、忠実にキャビティ形状溝形状を写し取った製品を得ることがきわめて難かしかった。
【０００５】
このような困難が生じるのは、レンズの表面上に形成される回折溝が同心円環状の閉じた構造を有していることに根本的な原因がある。これを図１を参照して説明する。図１は、同心円環状の回折溝を凸面に備えた従来の回折成形レンズを射出成形によって製造する際の樹脂の流れを順を追って断面図で示したものである。
【０００６】
（ａ）は、溶融樹脂１０の先頭部１１が金型１のキャビティ２に注入される直前の状態を表わしている。キャビティ２は、同心円環状の回折溝をレンズの凸面上に形成するための回折溝転写部３を有している。キャビティ２をはさんで回折溝転写部３に対向する内面は、緩い凹面４とされている。回折溝転写部３は、緩い凹面４に比して曲率の大きな凹面をベースとして形成されている。符号Ａは、金型１を構成する複数の部材の境目で、溶融樹脂１０の先頭部１１がキャビティ２内に進入して来るに従って排除されるべき気体の逃げ道として利用される。
【０００７】
この排除されるべき気体には、樹脂注入前にキャビティ２内に存在していた気体（空気）の他に、溶融樹脂１０内に含まれているガスも含まれている。一般にこのような気体の逃げ道は、「ガス抜き路」、あるいは単に「ガス抜き」と呼ばれている。
【０００８】
射出により、溶融樹脂１０は図１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示した如くキャビティ内に注入されて行く。図１（ｄ）は、溶融樹脂１０の注入完了直前の状態を表わしている。この過程で、キャビティ２内の気体の殆どは金型１の部材間に確保されたガス抜き路Ａを通って外部へ排出される。溶融樹脂１０の先頭部１１の周辺に残った隙間１４を占有している気体も、注入完了時にはガス抜き路Ａを通って排出される。
【０００９】
ところが、回折溝転写部３では一部の気体が回折溝転写部３の各回折溝内の空隙１３内に閉じこめられてしまう現象が起る。これは、図１（ｄ）に示したように、溶融樹脂１０は回折溝転写部３に接近して各回折溝に対応した円環状の溝内に進入しようとした時、既に回折溝転写部３が溶融樹脂１０で覆われた状態にあり、気体の逃げ道が断たれてしまうからである。
【００１０】
空隙１３内に閉じこめられた気体（空気及び高温溶融樹脂１０から発生したガス）は、溶融樹脂１０の十分な溝内への注入を阻害し、溝形状が転写不良により顕著に乱れる。その結果、設計通り（金型通り）の溝形状を持つ回折成形レンズは得られないことになる。特に、回折成形レンズの場合、溝形状の乱れは不要な次数の回折光を発生させ、色収差補正機能等の性能を大きく劣化させる。
【００１１】
このような現象は、本例のように、凸面上に回折溝を形成する場合に顕著に現れる傾向がある。これは、凹面上あるいは平面上に回折溝を形成する場合に比して、溶融樹脂が金型の回折溝転写部の凹所を塞いでしまい、そこに逃げ道を断たれた気体を残留させ易いことによるものと思われる。
【００１２】
以上のような事情から、従来のプラスチック製の回折成形レンズは、設計上は規則正しい形状の回折溝を有することが意図されていても、実際には設計上の形状との隔たりの大きな回折溝を持つことを容認せざるを得なかった。
【００１３】
なお、気体閉じこめによる転写不良を予め見込んだ形状と寸法を金型１の回折溝転写部３に与える手法も利用されているが、意図した溝形状を安定して実現することは難しい。
【００１４】
また、当然のことながら、このような従来のプラスチック製の回折成形レンズを結像光学素子として用いた光学系の性能には、多重焦点による結像特性の劣化などの問題が生じていた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の基本的な目的は、射出成形で代表されるレプリカ法を適用しても回折溝形状の転写不良を生じ難いプラスチック製の回折成形レンズ並びに該レンズを有利な形態で用いた光学系を提供して上記従来技術の問題点を克服することにある。
【００１６】
別の観点から言えば、本発明の目的は、回折溝形成部の形状に簡単な変更を施すことで、凸面上の回折溝で特に生じ易かった溝形状の乱れを解消し、凸面の基盤上に輪帯状の回折溝が規則正しく形成されたプラスチック製回折成形レンズ並びに該レンズを有利な形態で用いた光学系を提供することにある。
【００１７】
更に別の観点から言えば、本発明は、凸面上に回折溝を備えた製造容易な正のプラスチック製回折成形レンズ並びに該レンズを有利な形態で用いた光学系を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
先ず、本発明は上記技術課題を解決するために、少なくとも１つの凸面を有する正レンズであって、該凸面上に回折用の輪帯構造が形成されたプラスチック製の回折成形レンズについて、輪帯構造を横断するように細い凸条部を、その頂部が前記基盤面上に、または前記基盤面と平行で、且つ、前記基盤面より外側に、位置するように形成される態様で設けることを提案する。
【００１９】
即ち、先ず輪帯構造を横断するように細い凸条部を設けることで、射出成形を適用した際に回折溝転写部に対してガス抜き路が容易に確保出来るようになる。また、プラスチック製回折成形レンズの製造が容易となり、回折溝形状に乱れがなく、不要次数の回折光の発生の抑制が容易となる。回折用の輪帯構造は、典型的には色収差補正のために形成される。
【００２０】
更に、本発明においては、上記凸条部の形成形態について、「その頂部が基盤面上に、または前記基盤面と平行で、且つ、前記基盤面より外側に、位置するように形成されている」、という条件を課している。
【００２１】
本発明の典型的な適用対象は、いわゆる色収差補正回折レンズ、即ち、色収差補正のために回折用の輪帯構造を形成したレンズである。
理論的に言えば、輪帯構造を横断するように細い凸条部を設けることは、その部分に他の部分と異なる光学特性を持たせることになり、色収差補正機能等の性能が低下する。しかし、この問題は本発明の意義を失わせるものではない。
【００２２】
なぜならば、輪帯構造を横断するように形成される細い凸条部は非常に小サイズ（ガス抜きが可能な程度の幅及び高さ）で良く、従って、凸条部形成の影響はレンズの凸面全体から見れば極く局所的なものに留まる一方、回折溝は凸条部が形成された局所部分を除く広い部分において、設計通りの溝形状が容易に実現されるからである。
【００２３】
従来形状のレンズでは、凸条部の形成による性能変化はないものの、色収差補正機能を担う回折溝の形状が設計から離れて乱れてしまう。回折溝の形状の乱れを生む気体の閉じこめは、上述の説明から理解されるように、局所に限定されて起る性質のものでない。
【００２４】
従って、理論的に生じ得る凸条部形成による光学特性変化を考慮に入れても、回折溝の形状の正常化（設計通りの形状の実現）によるメリットは十二分に存在する。
【００２５】
次に本発明は、凸条部の形成による性能変化の影響をより少なくした形態で上述の回折成形レンズを用いた光学系を提案する。
【００２６】
本発明に従った光学系は、１枚のプラスチック製の正レンズと絞りを含み、該絞りは正レンズより物体側に配置される。正レンズとして、像面側に凸面を基盤面として有し、その凸面上に回折用の輪帯構造が形成され、輪帯構造を横断するように細い凸条部が設けられたプラスチック製回折成形レンズが使用される。
【００２７】
回折用の輪帯構造は、典型的には色収差補正のために形成される。また、このプラスチック製回折成形レンズとしては、上述の凸条部の形成形態に関する条件を満たすものが使用される。
【００２８】
本発明の光学系では、凸面に回折構造を設けているため、そのレンズの屈折パワー（全体として正；集光作用）の全部または大部分をその凸面に担わせることにより、問題となるレンズ面（ここでは回折構造を設けた凸面）において結像光束がほぼ平行光束となるようにすることが出来る。
【００２９】
また、像面側に凸面が来るようにレンズを配置することは、カメラの組立工程等における回折構造の損傷、粉塵付着、異物はまり込みなどを防止する観点から見て有利である。
【００３０】
なお、回折構造を横切る凸条部は典型的には凸面の径方向に、輪帯をほぼ直角に横切るように形成される。また、凸条部の形成本数は、必要に応じて適宜選択される。一般に、本数を増やせば射出成形時のガス抜きは容易になるが、光学特性への影響も増大する。従って、両者のバランスを考えて設計的に定められることが好ましい。凸条部を複数形成する場合、周方向に関して集中分布しない形態で放射状に形成されていても良い。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の特徴を備えたプラスチック製回折成形レンズを製造する際に使用される金型（要部部材）の一例を示した図である。図２（ａ）は図２（ｂ）に斜視図で示した金型（要部部材）の上面図である。
【００３２】
図２（ａ）、（ｂ）を参照すると、金型部材２０は回折溝転写部２１を備え、この回折溝転写部２１内には３本のガス抜き用の溝３１、３２、３３が形成されている。溝３３の近傍を例示的に描いた部分抽出拡大図（円囲みＣ）から理解されるように、ガス抜き用の溝３１、３２、３３は回折溝転写部２１の各溝を分断（例えば、２２ａと２２ｂ）するように形成され、その一方の端部は金型部材２０の外縁まで延びている。
【００３３】
このような金型部材２０を用いて射出成形を行なえば、当然、ガス抜き用の溝３１、３２、３３は転写により成形品に凸条部を与える。また、多数の回折構造用転写溝２２ａ、２２ｂは、転写により成形品に多数の嶺部（回折溝）を与える。凸条部は、多数の嶺部（回折溝）を横切るように形成される。
【００３４】
ここで重要なことは、成形レンズにこのような凸条部を許容することによってガス抜き用の溝３１、３２、３３を持つ金型部材の使用が可能になったという事実である。これにより、回折溝形成に関する転写不良が解消され、設計通りの溝形状を持つ回折成形レンズが実現されるようになった。
【００３５】
図３は、図１と同様の形式で、金型部材２０を用いて回折成形レンズを射出成形によって製造する際の樹脂の流れを順を追って断面図で示したものである。
【００３６】
（ａ）は、溶融樹脂１０の先頭部１１が金型部材２０、４０間のキャビティ２５に注入される直前の状態を表わしている。キャビティ２５は、同心円環状の回折溝をレンズの凸面上に形成するための回折溝転写部２１を有している。キャビティ２５をはさんで回折溝転写部２１に対向する内面は、緩い凹面４１とされている。回折溝転写部２１は、緩い凹面４１に比して曲率の大きな凹面をベースとして形成されている。また、上述した形態（図２参照）で、径方向に横切るガス抜き用の溝３１、３２、３３が設けられている。
【００３７】
射出により、溶融樹脂１０は図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示した如くキャビティ２５内に注入されて行く。図３（ｄ）は、溶融樹脂１０の注入完了直前の状態を表わしている。この過程で、溶融樹脂１０の先頭部１１の周辺に残った隙間２６を占有している気体は、注入完了時には従来と同じく金型部材２０、４０間のガス抜き路を通って排出される。
【００３８】
一方、回折溝転写部２１では一部の気体が回折溝転写部２１の各回折溝内の空隙内に残留しようとする傾向が生じる。これは、溶融樹脂１０が回折溝転写部２１に接近して各回折溝に対応した円環状（正確には弧状）の溝内に進入しようとした時、回折溝転写部２１が溶融樹脂１０で覆われた状態にあるからである。
【００３９】
ところが、図１で説明したケースとは異なり、回折溝転写部２１には径方向に横切るガス抜き用の溝３１、３２、３３が設けられているため、大部分の気体は最終的には円環状（正確には弧状）の溝内から脱出し、溝３１、３２、３３を通って外部に排出される。
【００４０】
従って、溶融樹脂１０の十分な回折溝転写用の溝内への注入が達成され、転写不良による形状の乱れが回避される。その結果、設計通りの溝形状を持つ回折成形レンズが得られることとなる。不要な次数の回折光が発生せず、色収差補正機能等の性能が保たれる。
【００４１】
このようなガス抜きは、本例のように、凸面上に回折溝を形成する場合であっても十分確保される。従って、従来困難であった凸面上への回折構造形成も容易に実現出来る。
【００４２】
図２に示した金型部材２０を用いた場合、ガス抜き用の溝３１、３２、３３の位置に対応して３本の凸条部を有する回折成形レンズが得られる。ガス抜き用の溝を設ける位置、本数を変更すれば、それに応じて、種々の位置に凸条部を有する回折成形レンズが得られる。
【００４３】
例えば、ガス抜き用の溝を１本とすれば、図７に示したような回折成形レンズＬ１が得られる。回折成形レンズＬ１は基盤面として凸面を有し、その上に回折面ＤＦが形成されている。回折面ＤＦは多数の同心円環状（正確には同心孤状）の回折溝で構成され、それらをほぼ直角に横切るように１本の凸条部ＰＲが形成されている。
【００４４】
また、ガス抜き用の溝を放射状に４本とすれば、図８に示したような回折成形レンズＬ２が得られる。回折成形レンズＬ２は基盤面として凸面を有し、その上に回折面ＤＦが形成されている。回折面ＤＦは多数の同心円環状（正確には同心孤状）の回折溝で構成され、それらをほぼ直角に横切るように４本の凸条部ＰＲ１〜ＰＲ４が形成されている。なお、図７、図８において、Ｓは樹脂注入口側（ゲート側）に対応した凸部を表わしている。
【００４５】
次に凸条部の形成形態の例について図４〜図６を参照して説明する。なお、これらの図の内、図６については参考例を示すものである。また、図４〜図６は、図３（ｄ）と同様の抽出拡大図付の断面図として描かれている。
【００４６】
先ず、図４は最も基本的な例を表わしている。本例では、キャビティＣＶを形成する金型Ｍの回折溝転写部の溝の底部Ｒが乗る凹面Ｑの一部（線状部分）がガス抜き用の溝ＧＰの頂部を形成している。凹面Ｑは成形で得られるレンズの基盤面となる凸面に対応している。従って、本例で得られる回折成形レンズの凸条部は、その頂部が同レンズの基盤面上に位置するように形成されることになる。
【００４７】
次に、図５は、凸条部の頂部が基盤面と平行で、且つ、基盤面より外側に位置するように形成されるケースを表わしている。即ち、キャビティＣＶを形成する金型Ｎの回折溝転写部の溝の底部Ｒが乗る凹面Ｑ（破線）から一定の深さで凹んだ線状部分Ｗが溝ＧＰの頂部を形成している。凹面Ｑは成形で得られるレンズの基盤面となる凸面に対応しているから、成形レンズの凸条部は、基盤面から一定の高さで張り出した嶺を形成する。
【００４８】
参考例として示した図６では、キャビティＣＶを形成する金型Ｔの回折溝転写部の溝の底部Ｒが乗る凹面Ｑ（破線）からの深さが外縁部へ向かって深まるように形成された線状部分Ｙが溝ＧＰの頂部を形成している。凹面Ｑは成形で得られるレンズの基盤面となる凸面に対応しているから、成形レンズの凸条部は、基盤面からの高さが凸面の外縁部に近づくに従って増す傾向を持つように形成されることになる。
【００４９】
以上説明したような形状を持つ回折成形レンズを単葉で配置した光学系の例を図９〜図１１に示した。なお、図中には光線追跡線が書き込まれている。
【００５０】
図９及び図１０においては、レンズＬＳ１、ＬＳ２は正の屈折パワーを集中した凸面Ｊ１、Ｊ２と僅かな正の屈折パワーを有する緩い凸面Ｋ１、Ｋ２をそれぞれ有している。但し、屈折パワーの集中度合が図９の方が図１０より強い。
【００５１】
図示は省略したが、凸面（回折面）Ｊ１、Ｊ２上には、指定の設計に従って形成された同心円環状（正確には同心孤状）の回折溝が多数形成されている。そして、これらを横切るように、１本乃至数本の凸条部が凸面Ｊ１、Ｊ２上に形成されている。凸条部については、既述した任意の形態が採用されて良い。
【００５２】
絞りＩＲは、レンズＬＳ１、ＬＳ２より物体側に配置されており、且つ、回折面Ｊ１、Ｊ２が像面Ｇ側を向くように配向されている。像面Ｇの位置には、例えばＣＣＤアレイが配列される。ガラス板Ｅは、例えばＣＣＤアレイの窓に相当する。
【００５３】
図９、図１０に示した光学系では、レンズＬＳ１あるいはＬＳ２の屈折パワー（全体として正；集光作用）の大部分を回折面Ｊ１あるいはＪ２に与えているため、回折面Ｊ１あるいはＪ２において結像光束がほぼ平行光束となり、凸条部を設けたことによる特性変化の影響は非常に小さく抑えられている。
【００５４】
また、像面Ｇ側に凸面が来るようにレンズＬＳ１、ＬＳ２を配置しているので、カメラの組立工程等における回折構造の損傷、粉塵付着、異物はまり込みなどを防止する観点から見て有利である。
【００５５】
次に、図１１においては、レンズＬＳ３はメニスカスレンズを構成している。即ち、正の屈折パワーを集中した凸面Ｊ３と小さい負の屈折パワーを有する緩い凹面Ｋ３を有している。図示は省略したが、凸面（回折面）Ｊ３上には、指定の設計に従って形成された同心円環状（正確には同心孤状）の回折溝が多数形成されている。そして、これらを横切るように、１本乃至数本の凸条部が凸面Ｊ３上に形成されている。凸条部については、既述した任意の形態が採用されて良い。
【００５６】
回折面Ｊ３は像面Ｇ側を向くように配向されている。像面Ｇの位置には、例えばＣＣＤアレイが配列される。ガラス板Ｅは、例えばＣＣＤアレイの窓に相当する。また、ガラス板Ｈは、例えば凹面Ｋ３の保護窓に相当する。なお、本例における絞りＩＲは、ガラス板Ｈの物体側の面の外縁近くに設けられている。
【００５７】
本例の光学系でも、レンズＬＳ３の屈折パワー（全体として正；集光作用）の大部分を回折面Ｊ３に与えているため、回折面Ｊ３において結像光束がほぼ平行光束となり、凸条部を設けたことによる特性変化の影響は非常に小さく抑えられている。また、像面Ｇ側に凸面が来るようにレンズＬＳ３を配置しているので、カメラの組立工程等における回折構造の損傷、粉塵付着、異物はまり込みなどを防止する観点から見て有利である。
【００５８】
最後に、これら図９〜図１１に示した光学系に関して、レンズデータを含む具体的な実施例１〜３を記しておく。なお、これら実施例における回折素子（回折構造を凸面に設けたプラスチック成形レンズ）は、内面に回折溝に対応した加工を施した金型を用いた射出成形法により製作した。金型の加工は、超精密ダイアモンドバイトを用いた旋盤によって行なった。樹脂材料はポリカーボネートで、射出樹脂温度は２８０℃、金型温度は１００℃とした。
【００５９】
各実施例１〜３において、回折光学素子の回折構造による光路差変化量は位相関数法を用いて決定した。位相関数法において、回折構造による波面の位相変化は次式で定義される位相関数で表わされる。
φ（ｒ）＝２πΦ（ｒ）／λd                           ・・・（１）
Φ（ｒ）＝ａ1 ｒ2 ＋ａ2 ｒ4 ＋ａ3 ｒ6 ＋・・・＋ａ10ｒ20         ・・・（２）
ここで、φ（ｒ）は位相関数、Φ（ｒ）は光路差関数、ｒは光学素子の径方向の距離（光軸上でｒ＝０）、ａ1 〜ａ10は、光路差関数の係数であり、λd は回折素子の設計波長を表わす。なお、光学系は回転対称とした。
【００６０】
また、各実施例における回折光学素子の回折面は、非球面基盤上に回折構造を形成したものであり、回折構造の光路差関数の値、即ち、非球面基盤からの光路差のずれ量が、設計波長λd の整数倍（−λd 、−２λd 、−３λd 、・・・）となるｒの位置で、非球面基盤からの光路差のずれ量を０にリセットするように輪帯を設計・形成し、これを回折構造を持つ回折格子とした。
【００６１】
このような方法で輪帯構造を設計・形成出来る理由は、光路差が設計波長λd の整数倍となるところでは、前記式から判るように、回折構造による位相変化が２πの整数倍となり、非球面基盤に対する波面の位相変化が０と等しくなるからである。
【００６２】
各実施例において、回折格子の具体的形状として鋸歯形状を採用した。また、各格子ピッチ内における素子の厚み変化は連続的とした。なお、この厚み変化を当該格子ピッチ内における位相変化に正確に対応させたものは、キノフォームと呼ばれている。不要次数の回折光の発生を抑え、高い回折効率を得るためには、鋸歯形状をこのキノフォームに近付けることが望ましい。
【００６３】
これに対して、各格子ピッチ内における素子の厚み変化を２進段階的（２レベル、４レベル、８レベル・・・）に設定した形状が知られており、バイナリ形状と呼ばれている。一般に、バイナリ形状の段階数（レベル数）が少ないと位相変化との良好な対応関係（近似）を実現することが困難になり、不要次数の回折光が発生、回折効率の低下などを招き易くなる。このような観点から、バイナリ形状を採用する場合には、段階数は４以上とすることが好ましい。
【００６４】
ここで、回折格子を鋸歯形状とした各実施例１〜３に共通して適用される、回折面の形状を具体的に記述する定義式について説明する。
回折面の形状を表現する式として下記の（３）式を採用する。ここで、光軸方向をＺ軸、光軸と垂直な径方向の（光軸から測った）距離をｒとした。Ｚ（ｒ）はｒにおける回折面の位置（Ｚ座標値）を表わしている。
0003657467.tif 000002
本式の右辺のうち、第１〜第２行は非球面基盤を表わし、第３行及び第４行は、回折格子成分を表わす。特に、第４行は、上述した輪帯形成時（設計時）のリセットに対応している。また、使用されている符号については次の通りである。
【００６５】
ｃ；面頂における非球面基盤の曲率
ｋ；円錐係数
Ａ4 、Ａ6 、Ａ8 ・・・；各々４次、６次、８次・・・の非球面係数
ａ1 、ａ2 、ａ3 ・・・ａ10；前述した光路差関数（級数表現）の係数
λd ；前出のλd と同じく、回折構造の設計波長
ｎd ：設計波長λd における回折構造に使用される光学材料の屈折率
δrF1 、δrF2 、δrF3 ・・・；０または１の値をとるｒの関数。添字をｒＦｓ（ｓ＝１、２、３・・・）とした時、０≦ｒ＜Ｆｓでは値０をとり、ｒ≧Ｆｓでは値１をとる。なお、ここでＦｓは光軸側から数えてｓ番目の輪帯が始まる段差位置を表わしている。
【００６６】
以下の各実施例１〜３においては、回折構造の設計波長λd を５５０ｎｍ（Ｈｇの発光スペクトル線であるｅ線の波長、５４６．０７ｎｍにほぼ対応）とした。レンズの材質は、上述した通り、回折構造部分を含めてポリカーボネート（屈折率；１．５８７７２）である。従って、前記（３）式の第４行の｛｝内部分にこれら数値を入れて計算すると、λd ／（ｎd −１）＝９３５．８ｎｍとなる。これは回折溝の深さ（基盤からのずれ）を表わしている。
【００６７】
また、データ記述で使用されている諸符号は慣例にならったものであり、その意味は次の通りである。
ｆ；光学系全体の焦点距離（ｍｍ）
Ｆ／Ｎｏ；Ｆナンバー
ω；半画角
ｃ1 、ｃ2 ・・・；各レンズ面の曲率（ｍｍ-1）
ｄ1 、ｄ2 ・・・；各レンズ面間の間隔（ｍｍ）
ｎd1、ｎd2・・・：各レンズ材料の屈折率（Ｈｅのｄ線＝５８７．５６ｎｍでの値を使用）
νd1、νd2・・・：各レンズ材料のアッベ数で、非球面係数及び光路差関数の係数については、前述の定義に従うものとする。
【００６８】
0003657467.tif 000003
なお、本実施例１において、図９中に示した絞りＩＲが第１面（ｃ1 ）に対応する。そして、レンズＬＳ１の物体側の面Ｋ１が第２面（ｃ2 ）、像面側の面Ｊ１が第３面（ｃ3 ）にそれぞれ対応する。更に、ガラス板Ｅの物体側の面が第４面（ｃ4 ）、像面側の面が第５面（ｃ5 ）に各々対応する。
【００６９】
従って、絞りＩＲとレンズＬＳ１の第１面Ｋ１（物体側の面ｃ2 ）の間の距離がｄ1 となる。また、レンズＬＳ１の第１面Ｋ１（物体側の面ｃ2 ）と同レンズＬＳ１の第２面Ｊ１（像面側の面ｃ3 ）の間の距離がｄ2 となり、レンズＬＳ１の第２面Ｊ１（像面側の面ｃ3 ）とガラス板Ｅの物体側の面との間の距離がｄ3 となる。そして、ガラス板Ｅの物体側の面（ｃ4 ）と像面側の面（ｃ5 ）との間の距離（ここではガラス板の厚さ）がｄ4 となり、ガラス板Ｅの像面側の面（ｃ5 ）と像面Ｇの間の距離がｄ5 となる。
【００７０】
0003657467.tif 000004
本実施例におけるこれら諸値と図１０に示した配置との対応関係は、実施例１の場合と同様である。
即ち、絞りＩＲが第１面（ｃ1 ）に対応する。そして、レンズＬＳ２の物体側の面Ｋ２が第２面（ｃ2 ）、像面側の面Ｊ２が第３面（ｃ3 ）にそれぞれ対応する。更に、ガラス板Ｅの物体側の面が第４面（ｃ4 ）、像面側の面が第５面（ｃ5 ）に各々対応する。
【００７１】
従って、絞りＩＲとレンズＬＳ２の第１面Ｋ２（物体側の面ｃ2 ）の間の距離がｄ1 となる。また、レンズＬＳ２の第１面Ｋ２（物体側の面ｃ2 ）と同レンズＬＳ２の第２面Ｊ２（像面側の面ｃ3 ）の間の距離がｄ2 となり、レンズＬＳ２の第２面Ｊ２（像面側の面ｃ3 ）とガラス板Ｅの物体側の面との間の距離がｄ3 となる。そして、ガラス板Ｅの物体側の面（ｃ4 ）と像面側の面（ｃ5 ）との間の距離（ここではガラス板の厚さ）がｄ4 となり、ガラス板Ｅの像面側の面（ｃ5 ）と像面Ｇの間の距離がｄ5 となる。
【００７２】
0003657467.tif 000005
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これら諸値と図１１に示した配置との対応関係は、実施例１、２の場合と同様の基本ルールに基づいて定められているが、ガラス板ＨがレンズＬＳ３の手前側（物体側）に配置されているため、若干の注意が必要である。
【００７３】
先ず、絞りＩＲが第１面（ｃ1 ）に対応し、ガラス板Ｈの物体側の面が第２面（ｃ2 ）に対応する。面ｃ1 ｃ2 間の距離がｄ1 となる。ここで、絞りＩＲの面はガラス板Ｈの物体側の面とは別の面として扱われていることに注意が必要である。但し、上記したように、本例における距離ｄ1 は０である。
【００７４】
次に、ガラス板Ｈの像面側の面が第３面（ｃ3 ）、レンズＬＳ３の物体側の面Ｋ３が第４面（ｃ4 ）、像面側の面Ｊ３が第５面（ｃ5 ）にそれぞれ対応する。更に、ガラス板Ｅの物体側の面が第６面（ｃ6 ）、像面側の面が第７面（ｃ7 ）に各々対応する。
【００７５】
従って、ｄ2 はガラス板Ｈの厚さであり、ｄ3 はガラス板Ｈの像面側の面（ｃ3 ）とレンズＬＳ３の第１面Ｋ３（物体側の面ｃ4 ）との間の距離となる。また、レンズＬＳ３の第１面Ｋ３（物体側の面ｃ4 ）と同レンズＬＳ３の第２面Ｊ３（像面側の面ｃ5 ）の間の距離がｄ4 となる。
【００７６】
同様に、レンズＬＳ３の第２面Ｊ３（像面側の面ｃ5 ）とガラス板Ｅの物体側の面との間の距離がｄ5 となり、同ガラス板Ｅの厚さがｄ6 となる。そして、ガラス板Ｅの像面側の面（ｃ7 ）と像面Ｇの間の距離がｄ7 となる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に従えば、射出成形で代表されるレプリカ法を適用しても回折溝形状の転写不良を生じ難いプラスチック製の回折成形レンズ並びに該レンズを有利な形態で用いた光学系が提供される。即ち、回折溝形成部の形状に簡単な変更を施すことで、凸面上の回折溝で特に生じ易かった溝形状の乱れを解消し、凸面の基盤上に輪帯状の回折溝が規則正しく形成されたプラスチック製回折成形レンズを安価に提供出来る。また、凸面上に回折溝を備えた製造容易な正のプラスチック製回折成形レンズを単葉で配置した簡単で特性の優れた光学系を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  同心円環状の回折溝を凸面に備えた従来の回折成形レンズを射出成形によって製造する際の樹脂の流れを、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）と順を追って断面図で示したものである。
【図２】  本発明の特徴を備えたプラスチック製回折成形レンズを製造する際に使用される金型（要部部材）の一例を示した図で、（ａ）は（ｂ）に斜視図で示した金型（要部部材）の上面図である。
【図３】  図１と同様の形式で、金型部材２０、４０を用いて回折成形レンズを射出成形によって製造する際の樹脂の流れを、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）と順を追って断面図で示したものである。
【図４】  凸条部の形成形態の１例について説明する図である。
【図５】    凸条部の形成形態の別の例について説明する図である。
【図６】  凸条部の形成形態の参考例について説明する図である。
【図７】  １本の凸条部を有する回折成形レンズの例を表わした図である。
【図８】  ４本の凸条部を有する回折成形レンズの例を表わした図である。
【図９】  改良された回折成形レンズを配置した光学系の例を説明する図である。
【図１０】  改良された回折成形レンズを配置した光学系の別の１例を説明する図である。
【図１１】  改良された別の回折成形レンズを配置した光学系の１例を説明する図である。
【符号の説明】
１  金型
２  キャビティ
３  回折溝転写部
４、４１  緩い凹面
１０  溶融樹脂
１１  溶融樹脂の流れの先頭部
１２  回折溝転写部に近接した溶融樹脂
１３  回折溝転写部と溶融樹脂の間の隙間（未充填部）
２０、４０、Ｍ、Ｎ、Ｔ  金型部材
２１  回折溝転写部
２５、ＣＶ  キャビティ
３１、３２、３３、ＧＰ  ガス抜き用の溝
Ｅ、Ｈ  ガラス板
Ｇ  像面
ＩＲ  絞り
Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３  回折面
Ｋ１、Ｋ２  緩い凸面
Ｋ３  緩い凹面
Ｌ１、Ｌ２、ＬＳ１、ＬＳ２、ＬＳ３  回折成形レンズ
Ｑ  底部Ｒが乗る凹面
Ｒ  回折溝転写部の溝
Ｗ  凹面Ｑ（破線）から一定の深さで凹んだ線状部分
Ｙ  深さが外縁部へ向かって深まるように形成された線状部分
【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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