(57)【要約】【課題】好ましくない光のムラおよび回折格子等のパターンの写り込み等、意図しない現象が生じない光学部品を提供する。【解決手段】材料に屈折率変化領域を有する光学部品を提供する。当該屈折率変化領域は漸次的に屈折率が変化する屈折率勾配部を含む。このような構成により、材料中に形成した屈折率領域変化領域の形状に起因した、好ましくない光のムラおよびパターンの写り込みなどの意図しない現象が生じない光学部品、回折光学素子、および光学的ローパスフィルタ、および光学部品の製造方法が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料に屈折率変化領域を有する光学部品であって、前記屈折率変化領域は、漸次的に屈折率が変化する屈折率勾配部を含むことを特徴とする、光学部品。
【請求項２】
前記屈折率勾配部において、光軸と垂直な方向に対する１μｍあたりの屈折率変化の絶対値（｜Δｎ｜）が０．０１μｍ−１以下であることを特徴とする、請求項１記載の光学部品。（ただし、Δｎは光学部品の利用光線における屈折率変化量を意味する）
【請求項３】
前記屈折率勾配部が、屈折率が連続的に変化する領域を含むことを特徴とする、請求項１または２いずれか記載の光学部品。
【請求項４】
前記屈折率が連続的に変化する領域における、光軸と垂直な方向への距離（ｘ）に対する屈折率変化率（ｄ｜Δｎ｜／ｄｘ）が０μｍ−１＜ｄ｜Δｎ｜／ｄｘ≦０．０１μｍ−１であることを特徴とする請求項３に記載の光学部品。
【請求項５】
前記屈折率勾配部が、光軸と垂直な方向に対する幅が１μｍ以上の、互いに隣接した複数の領域によって、屈折率が段階的に変化する領域を含むことを特徴とする請求項１または２いずれか記載の光学部品。
【請求項６】
前記複数の領域において、隣接した領域同士の屈折率変化量（｜Δｎ｜）が０＜｜Δｎ｜≦０．０１であることを特徴とする請求項５に記載の光学部品。
【請求項７】
前記屈折率変化領域および屈折率勾配部が、レーザーの照射によって得られたことを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の光学部品。
【請求項８】
前記屈折率変化領域が、二次元又は三次元的に、周期的及び／又はランダムに形成されている請求項１から７のいずれかに記載の光学部品
【請求項９】
前記屈折率変化領域により、透過波面の面内位相差分布を周期的に変化させることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の光学部品。
【請求項１０】
屈折率の最大値と最小値との差が０．０００１以上であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光学部品。
【請求項１１】
前記材料がガラスであることを特徴とする請求項１から１０いずれかに記載の光学部品。
【請求項１２】
請求項１から１１いずれかに記載の光学部品を用いた回折光学素子。
【請求項１３】
請求項１から１１いずれかに記載の光学部品を用いた光学的ローパスフィルタ。
【請求項１４】
前記光学的ローパスフィルタに起因して撮影像に生じる像面コントラスト値が０．１以下である請求項１３に記載の光学的ローパスフィルタ。
【請求項１５】
請求項１から１１いずれかに記載の光学部品を用いた屈折率分布型レンズ、光拡散素子、またはレンズアレイ。
【請求項１６】
材料にパルスレーザーを集光照射し、レーザー照射部位に漸次的に屈折率が変化する屈折率勾配部を形成する、請求項１から１１いずれか記載の光学部品を製造する方法。
【請求項１７】
パルスレーザーのパワー密度、パルス幅、繰り返し周波数、スキャンスピード、レーザー照射時の温度、またはレーザー照射時の雰囲気、のうちいずれかひとつ以上を制御することによって、レーザー照射部位の屈折率勾配を制御することを特徴とする、請求項１６に記載の光学部品を製造する方法。
【請求項１８】
ホログラムを通過したパルスレーザー光を用いることによって、レーザー照射部位の屈折率勾配を制御することを特徴とする、請求項１６または１７のいずれかに記載の光学部品を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料に、当該材料とは異なる屈折率を有する領域が存在する光学部品に関し、特に屈折率変化領域において屈折率の分布が存在する光学部品、回折光学素子、光学的ローパスフィルタ、およびその製造方法に関する。このような光学部品は、屈折率変化領域に含まれる屈折率の分布状況によって、部品を通過する光を所望の態様に制御することができるため、撮像装置、光情報処理、および光通信システム等の光学機器に使用される光学部品として好適に利用できる。
【背景技術】
【０００２】
近年、非常に小さなサイズの部品に複合的な光学機能を収めた光学素子や、従来の光学素子では実現できなかった光の進行方向を得られる光学素子等の光学部品が増えている。これらの光学素子は、光処理分野、光通信分野等に応用されており、処理する光データの量が幾何級数的に増加している現在において、より微小化、集積化することが望まれ、そのための技術開発が盛んに行われている。
【０００３】
これらの素子にはマイクロオーダーまたはナノオーダーのレンズ、フィルタ、プリズム、光回路など様々なものがあり、材料を微小加工することで得ることができる。
【０００４】
前述した光学素子を微小加工する方法として、部材の表面を感光性レジスト材で被覆した後、選択的に加工領域を露光し、素子機能に応じた起伏面を作製するフォトリソグラフィーなどの半導体製造技術がある。（例えば、特許文献１）リソグラフィー法は、正確かつ微細な加工を得意とする技術であるが、被覆やエッチングを繰り返す工程数が多く、加工コストが高くなる。また、その加工原理上、表面の設計可能な構造が２次元加工に限定される。
【０００５】
また、紫外線や可視光を当てると硬化する樹脂を用いて三次元構造を形成し、マイクロレンズアレイや回折格子などを製造する技術がある。（例えば、特許文献２）この方法は、材料が感光性樹脂に限られるため、材料選択の自由度が低く、屈折率などの光学的性質、強度、耐光性などの諸条件を満たす材料はさらに限られる。
【０００６】
また、金型に刻まれた微細な凹凸を、基板上に塗布した樹脂材料に押しつけることで、微細な形状を転写した部品を製造する技術がある。（例えば、特許文献３）。これは、リソグラフィーとエッチングを使う従来のパターン形成技術に比べて低コストで作れるメリットがある一方、パターンの加工寸法や精度などがリソグラフィー技術に劣るという問題がある。
【０００７】
一方、近年レーザーパルス圧縮技術や超短パルスレーザーを利用した材料の加工技術が向上するに伴い、超短パルスレーザー光を利用した材料の加工が盛んに報告されており、特にパルス幅がフェムト秒以下のレーザー光は多光子吸収という過程を利用して、通常は光が通り抜けてしまう透明材料の内部を３次元的に加工できることが知られている。（例えば、特許文献４）
【０００８】
パルスレーザー、特にパルス幅がフェムト秒レベルのレーザーを照射することで得られる材料の内部変化としては、光エネルギーが分子結合を切断することによる照射部分の密度・屈折率の変化、空洞形成等があり、このような照射部位における材料の特性変化を光学部品に用いることができる。例えば、超短パルスレーザーの照射によって高屈折率領域を形成して材料中に光導波路を作製したり、また、材料中に周期的に存在する屈折率変化領域を形成することで回折格子を作製することができる。
【０００９】
超短パルスレーザーの多光子吸収過程を利用して作られた光学部品は、加工の自由度、加工工程数、加工時間等の面で利点が多く、特に、材料内部の空間的に材料の表面と独立した空間にも所望の屈折率変化領域を形成することができる。特に、ガラス材料に屈折率が異なる異質相を形成した光学素子は、ガラスの組成および製造方法を工夫することで、光学的、機械的、熱的特性を設計することができ、諸特性に優れるものを得る事ができる。
【００１０】
本発明者らは、時間幅が１０−１２秒以下の超短パルスレーザーを用いて材料内部に母材料とは屈折率が異なる領域を形成した回折格子およびそれを利用した光学的ローパスフィルタを発明している。（例えば、特許文献５）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０８−０２１９０８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１１８３６号公報
【特許文献３】特開２００７−３２６３６７号公報
【特許文献４】特開平０９−３１１２３７号公報
【特許文献５】特開２００６−１８４８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明者らは、パルスレーザーを用いて材料に微細加工を施した光学素子において、透過光を制御するための手段として、加工材料、並びに加工領域の形状およびパターンについて鋭意研究を行い、有効な加工態様を見出してきた。しかし、好ましい加工パターンが見出され、所望の光制御を実現していく一方で、同時に意図せぬ透過光の振る舞いが現れる場合があった。例えば、材料内部に回折格子を加工することで得た位相型光学的ローパスフィルタにおいて、回折光を所望の分布に制御することに成功したが、回折光の分布とは別に、回折格子の格子模様が、光学像に写り込むという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、光の進行方向、位相分布、および強度分布等、通過した光をより正確に制御することができる光学部品を得ることである。特に、材料中に形成した屈折率領域変化領域の形状に起因する光のムラおよび加工パターンの写り込みなど、意図しない現象が生じない光学部品、回折光学素子、および光学的ローパスフィルタを得ることを目的とする。また、当該光学部品を容易に作製するための製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、前述した意図しない光の振る舞いが生じる原因について鋭意研究した結果、母材料と屈折率変化領域との界面部分で起こる光の反射および屈折がその原因であることを見出した。そして前記界面部分における屈折率の変化にゆるやか又は漸次的な勾配を付与することにより、上述の意図しない光の振る舞いが低減することを見出し、本発明を完成するに至った。本発明においては、次のような手段を提供する。
（１）材料に屈折率変化領域を有する光学部品であって、前記屈折率変化領域は、漸次的に屈折率が変化する屈折率勾配部を含むことを特徴とする、光学部品。
（２）前記屈折率勾配部において、光軸と垂直な方向に対する１μｍあたりの屈折率変化の絶対値（｜Δｎ｜／Δｘ）が０．０１μｍ−１以下であることを特徴とする、（１）記載の光学部品。（ただし、Δｎは光学部品の利用光線における屈折率変化量を、ｘは光軸に垂直な方向への距離を意味する）
（３）前記屈折率勾配部が、屈折率が連続的に変化する領域を含むことを特徴とする、（１）または（２）いずれか記載の光学部品。
（４）前記屈折率が連続的に変化する領域における、光軸と垂直な方向への距離（ｘ）に対する屈折率変化率（ｄ｜Δｎ｜／ｄｘ）が０μｍ−１＜ｄ｜Δｎ｜／ｄｘ≦０．０１μｍ−１であることを特徴とする（３）に記載の光学部品。
（５）前記屈折率勾配部が、光軸と垂直な方向に対する幅が１μｍ以上の、互いに隣接した複数の領域によって、屈折率が段階的に変化する領域を含むことを特徴とする（１）または（２）いずれか記載の光学部品。
（６）前記複数の領域において、隣接した領域同士の屈折率変化量（｜Δｎ｜）が０＜｜Δｎ｜≦０．０１であることを特徴とする（５）に記載の光学部品。
（７）前記屈折率変化領域および屈折率勾配部が、レーザーの照射によって得られたことを特徴とする、（１）から（６）のいずれかに記載の光学部品。
（８）前記屈折率変化領域が、二次元又は三次元的に、周期的及び／又はランダムに形成されている（１）から（７）のいずれかに記載の光学部品
（９）前記屈折率変化領域により、透過波面の面内位相差分布を周期的に変化させることを特徴とする（１）から（８）のいずれかに記載の光学部品。
（１０）屈折率の最大値と最小値との差が０．０００１以上であることを特徴とする（１）から（９）のいずれかに記載の光学部品。
（１１）前記材料がガラスであることを特徴とする（１）から（１０）いずれかに記載の光学部品。
（１２）（１）から（１１）いずれかに記載の光学部品を用いた回折光学素子。
（１３）（１）から（１１）いずれかに記載の光学部品を用いた光学的ローパスフィルタ。
（１４）前記光学的ローパスフィルタに起因して撮影像に生じる像面コントラスト値が０．１以下である（１３）に記載の光学的ローパスフィルタ。
（１５）（１）から（１１）いずれかに記載の光学部品を用いた屈折率分布型レンズ、光拡散素子、またはレンズアレイ。
（１６）材料にパルスレーザーを集光照射し、レーザー照射部位に漸次的に屈折率が変化する屈折率勾配部を形成する、（１）から（１１）いずれか記載の光学部品を製造する方法。
（１７）パルスレーザーのパワー密度、パルス幅、繰り返し周波数、スキャンスピード、レーザー照射時の温度、またはレーザー照射時の雰囲気、のうちいずれかひとつ以上を制御することによって、レーザー照射部位の屈折率勾配を制御することを特徴とする、（１６）に記載の光学部品を製造する方法。
（１８）ホログラムを通過したパルスレーザー光を用いることによって、レーザー照射部位の屈折率勾配を制御することを特徴とする、（１６）または（１７）のいずれかに記載の光学部品を製造する方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、材料中に形成した屈折率領域変化領域の形状に起因した、好ましくない光のムラおよびパターンの写り込みなどの意図しない現象が生じない光学部品、回折光学素子、および光学的ローパスフィルタ、および光学部品の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の光学部品における屈折率変化領域および屈折率勾配部を表した模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光学部品の光軸と垂直な方向への距離に対する屈折率の様子を示したグラフである。
【図３】本発明の別の実施形態に係る光学部品の光軸と垂直な方向への距離に対する屈折率の様子を示したグラフである。
【図４】本発明の実施形態に係る光学部品の位相を多値化した例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る光学部品の位相を多値化した別の例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る光学部品の位相を多値化した別の例を示す図である。
【図７】本発明に係る光学的ローパスフィルタの回折格子に対して屈折率勾配部が占める割合を表す模式図である。
【図８】材料とレーザー照射領域との屈折率の差とレーザー出力との関係の一例を示すグラフである。
【図９】本発明に係る光学的ローパスフィルタの屈折率をプロットしたグラフである。
【図１０】本発明に係る光学的ローパスフィルタを実装したカメラで撮影したときの写り込み像を拡大した写真である。
【図１１】本発明に係る光学的ローパスフィルタの比較例における屈折率をプロットしたグラフである。
【図１２】比較例の光学的ローパスフィルタを実装したカメラで撮影したときの写り込み像を拡大した写真である。
【図１３】実施例と比較例の、距離に対するグレースケールプロットを表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の光学部品、光学部品、回折格子、光学的ローパスフィルタ、およびその製造方法について、添付の図面を参照して詳細に説明する。本発明の光学部品、回折光学素子、光学的ローパスフィルタ、およびその製造方法は、以下に示す実施の形態および実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態及び後述する実施例では参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１８】
（光学部品の材料）
本実施形態に係る光学部品において、材料としては、ガラス、ガラスセラミックス、焼結体、アクリル樹脂、ＰＥＴ樹脂、塩化ビニル樹脂等の有機材料、単結晶など、光学部品に用いる公知の材料を用いることができる。また、これらの材料はバルクである必要はなく、基板上の膜であっても良い。
【００１９】
また、光学特性発現の観点から透明な材料を用いることが好ましい。ここで透明とは光学部品の利用光が材料を透過できることを意味する。光学部品材料の利用光における透過率は出射光に結合する光学装置全体に影響するため、高いほうが好ましく最も透過率の高い波長に対して３０％以上、好ましくは４０％以上、より好ましくは５０％以上、最も好ましくは８０％以上とすることができる。
【００２０】
特に可視光を利用する撮像装置に用いる光学部品を作製する場合、材料の可視光に対する透過率は、前述した加工効率や光学特性への影響を考慮し、可視光の最も透過率の高い波長に対し透過率が７０％以上であることが良く、８０％以上であるとより好ましく、９０％以上あると最も好ましい。例えばガラス材料を利用する場合ではλ８０が４７０以下であると好ましく、４５０以下であるとより好ましく、４２０以下であると最も好ましい。
【００２１】
一方、本発明の光学部品における屈折率変化領域を後述するパルスレーザーによって加工する場合、材料におけるパルスレーザー波長に対する透過率は、加工効率および加工品質に影響を及ぼすため、使用する波長に対する吸収または反射がなく、高い透過性を有することが好ましい。パルスレーザー加工では集光位置付近の光強度の高い部位のみで多光子過程による非線形吸収が生じることで屈折率の変化が起きるが、集光位置以外の部位での吸収は加工効率を低下させてしまうためである。
【００２２】
また、本実施形態に係る材料は屈折率が高い材料を用いると良い。母材料および母材料に存在する屈折率変化領域との屈折率差が等しくても、高屈折材料を用いると屈折角および反射率が低減し、透過光のムラおよびパターンの写り込みなどが抑制される効果がある。具体的には、光学部品に用いる材料の屈折率は１．５以上であることが好ましく、１．６以上であるとより好ましく、１．７以上であると最も好ましい。
【００２３】
このような材料としては、例えばＳｉＯ２系ガラス、Ｂ２Ｏ３系ガラス、Ｐ２Ｏ５系ガラス等が挙げられる。無機ガラス材料は有機樹脂材料と比較して、一般的に高屈折率であり、また、耐熱性、耐水性、耐薬品性が高いので光学部品として使用制限が広く、好ましい。また、単結晶材料と比較して一般的に製造コストが安価であり好ましい。
【００２４】
特に、Ｐ２Ｏ５を必須成分として含有し、さらにＮｂ２Ｏ５またはＴｉＯ２の少なくともいずれかを含有する無機ガラスは一般的に屈折率が高く、パルスレーザー加工によって与えられる屈折率変化領域の屈折率の変化も大きいため、光学設計の自由度が高く、また、省エネルギーの観点からも好ましい。
【００２５】
また、本発明の材料はそれ自体がある特性を有するものであっても良い。例えばＣＣＤ等の固体撮像素子の前面には、赤外線をカットするために赤外光カットフィルタ、固体撮像素子の保護のためにカバーガラスが備えられている。本発明の透明材料はこの赤外光カットフィルタおよび／またはカバーガラスの機能を有する材料を用いても良い。機能を複合化することで、部品数を軽減し、装置をコンパクトできるからである。この赤外光カットフィルタは好ましくは、厚さ０．５ｍｍにおける透過率が４００ｎｍから５５０ｎｍの波長域で５０％以上であり、かつ８００ｎｍから１０００ｎｍの波長域で３０％以下であり、より好ましくは４００ｎｍから５５０ｎｍの波長域で５０％以上であり、かつ８００ｎｍから１０００ｎｍの波長域で１０％以下であり、最も好ましくは４００ｎｍから５５０ｎｍの波長域で５０％以上でかつ８００ｎｍから１０００ｎｍの波長域で５％以下である。ＣＣＤ等の固体撮像素子前面に配置されるカバーガラスはそれ自体が放出するα線量が多いとノイズの原因となるため、α線の放出量は少ない事が好ましく、その量は０．０２ｃｏｕｎｔ／ｃｍ２・ｈｒ以下が好ましく、０．０１ｃｏｕｎｔ／ｃｍ２・ｈｒ以下がより好ましい。同様にβ線の放出もノイズの原因となるため、１００ｃｏｕｎｔ／ｃｍ２・ｈｒ以下が好ましく、５０ｃｏｕｎｔ／ｃｍ２・ｈｒ以下がより好ましい。
【００２６】
本実施形態に係る材料には、表面を研磨したガラスや、表面が平坦に加工された有機材料を用いる。本実施形態においては、材料にパルスレーザーを照射するため、表面でレーザーが乱反射するのを防ぐ必要があり、表面は可能な限り平坦であることが好ましい。近年の撮像素子の高画素化に伴い、画素サイズが小さくなっており、回折光の入射位置のズレを低減する観点から、平坦度は１０μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以下であることがより好ましい。また、表面粗さは、点平均粗さＲｚで１５０Å以下であることが好ましい。一方、材料表面形状は、平面に限られる必要はなく、例えばレンズのようにある曲率の凹面や凸面、高次の曲面、を有していても良い。
【００２７】
（屈折率変化領域）
本発明において、屈折率変化領域とは、母材料と屈折率の違いで区別できる、母材料中の空間領域を意味する。屈折率変化領域の外縁は、材料が本来有する屈折率において変化が始まる地点の集合ということができる。屈折率変化領域は、材料の表面とは隔離した内部に存在しても良く、また材料の表面に露出していても良い。
【００２８】
母材に対する屈折率の変化量（Δｎ０）は負の値でも正の値でも良い。例えば、材料内部に空孔が生成される場合、一般的に当該空孔は周りより屈折率が低下した部分になる。また、多成分ガラスの場合、パルスレーザーの照射によって生じる屈折率変化は、周りのガラスより高くなることもあれば低くなることもある。
【００２９】
本発明の光学部品は、前述した屈折率変化領域を材料に有することで、母材料との屈折率差に起因する光学性質、特に位相差を制御することができるものである。一般に、位相（Φ；ｒａｄ．）は、Φ＝（ΔＬ×２π）／λで表される。ここで、屈折率変化領域の光路長差はΔＬ＝Δｎ０×Ｄであり、Δｎ０は屈折率変化領域における母材との屈折率差、Ｄは屈折率変化領域の厚みである。従って、位相差はΔｎ０あるいはＤを変えることで変化する。透過波面方向においては、位相差の変化量は透過してきた光路のΔｎ０の変化とＤの積算で決まる。
【００３０】
光学機器の小型化に伴い、光学デバイスも小型化・薄型化が望まれる。位相型回折素子の光学特性は前述の位相差により得られるため、薄型化のためには屈折率変化領域の厚さＤを薄くし、Δｎ０を大きくすれば良い。本発明の光学部品においては、所望の特性を得るための屈折率変化領域を含む材料内の、光学部品の利用光における屈折率の最大値と最小値の差は０．０００１以上、好ましくは０．００１以上、最も好ましくは０．０１以上である。
【００３１】
（屈折率勾配部）
また、本発明において、屈折率勾配部とは、屈折率が異なる２以上の領域の境界部分において、一つの屈折率から別の屈折率まで、その屈折率が緩やかまたは漸次的に増加または減少するよう、屈折率に勾配を付与した部分を意味する。本発明において屈折率勾配部は、隣接した領域に対する屈折率変化率（ｄ｜Δｎ｜／ｄｘ）が０より大きい領域であり、その外縁は、屈折率の変化率（ｄ｜Δｎ｜／ｄｘ）が０になる地点の集合ということができる（ここで、ｘは光軸と垂直な方向に対する距離を意味する）。例えば、図１に模式的に示すように、屈折率勾配部は、母材料と屈折率変化領域の最も屈折率が高い部分（図中屈折率変化上限部と示した部分）との間における、屈折率が漸次的に変化する部分である。母材料との境界のみならず、屈折率変化領域中に異なる屈折率を有する複数の部分があるときは、当該部分間における屈折率が漸次的に変化する部分も、屈折率勾配部に含まれる。また、屈折率変化領域が母材料より屈折率が低くなる場合は、母材料と屈折率変化領域中の最も屈折率が低い部分との間で、屈折率が漸次的に変化する部分が屈折率勾配部となる。なお、本発明において屈折率勾配部は、少なくとも光軸と垂直な方向に対して勾配を有するように形成することが必要である。
【００３２】
光学部品、特に回折光学素子における望ましくない現象、例えば、位相型光学的ローパスフィルタにおける屈折率変化領域の撮影像への映り込みは、母材料と屈折率変化領域の屈折率差による透過光の屈折や屈折率変化領域界面での反射に起因する。また、光学部品の性能および薄型化のためには屈折率の差が大きい方が良いが、屈折率が異なる領域の界面における屈折率差が急激に大きく変化すると、望ましくない屈折や反射が生じやすくなる。従って、屈折率変化領域の界面において、前記のような漸次的に屈折率が変化する構造を設けると、界面が不明瞭となるため、屈折や反射が生じ難くなる。
【００３３】
屈折率勾配部によって望ましくない光の屈折や反射を抑えるには、光軸と垂直な方向に対する屈折率変化は緩やかなほど好ましい。具体的には、屈折率勾配部内における、光軸と垂直な方向に対する１μｍあたりの屈折率変化の絶対値（｜Δｎ｜／Δｘ）は、０．０１μｍ−１以下が好ましく、より好ましくは０．００１μｍ−１以下、最も好ましくは０．０００１μｍ−１以下であると良い。屈折率勾配部内における屈折率の変化は、急な個所も緩慢な個所も存在しうるが、どの部分をとっても光軸と垂直な方向に対する１μｍあたりの屈折率変化量は上記条件を満たすことが好ましい。特に、可視光を利用光とする光学部品においても、光軸と垂直な方向に対する１μｍあたりの屈折率変化の絶対値（｜Δｎｖ｜／Δｘ）は、０．０１μｍ−１以下が好ましく、より好ましくは０．００１μｍ−１以下、最も好ましくは０．０００１μｍ−１以下であると良い。（Δｎｖは可視光に対する屈折率を意味する。）なお、前記した屈折率変化は４００〜７６０ｎｍの波長に対して満たされることが好ましく、３８０〜８００ｎｍの波長に対して満たされることがより好ましく、３６０〜８３０ｎｍの波長に対して満たされることが最も好ましい。
【００３４】
屈折率勾配部の光軸と垂直な方向に対する屈折率変化量は微小であるほど屈折・反射抑制効果は高く、理想的には、屈折率が異なる領域の界面における屈折率は連続的に変化していると良い。また、屈折率が連続的に変化する場合における、光軸と垂直な方向への距離（ｘ）に対する屈折率変化率（ｄ｜Δｎ｜／ｄｘ）は０．０１μｍ−１以下であると好ましく、０．００１μｍ−１以下であるとより好ましい、最も好ましくは０．０００１μｍ−１以下である。特に、可視光を利用光とする光学部品においても、光軸と垂直な方向への距離（ｘ）に対する屈折率変化率（ｄ｜Δｎｖ｜／ｄｘ）は０．０１μｍ−１以下であると好ましく、０．００１μｍ−１以下であるとより好ましい、最も好ましくは０．０００１μｍ−１以下である。なお、前記した屈折率変化率は４００〜７６０ｎｍの波長に対して満たされることが好ましく、３８０〜８００ｎｍの波長に対して満たされることがより好ましく、３６０〜８３０ｎｍの波長に対して満たされることが最も好ましい。
【００３５】
以下に、上述の実施形態で説明した屈折率勾配部の変形例について説明する。図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態に係わる光学部品の光軸と垂直な方向への距離（ｘ）に対する屈折率差の勾配例を表すグラフであり、実線部分が屈折率勾配部である。
【００３６】
勾配部の屈折率は図２（ａ）に示したように距離（ｘ）に対して直線状に一定の割合で変化しても良く、図２（ｂ）に示したように円弧状で変化しも良く、図２の（ｃ）および（ｄ）に示したようにシグモイド曲線状に変化しても良い。なお、屈折率勾配部の形状はこれらに限定されるものではなく、光軸と垂直な方向への距離（ｘ）に対する屈折率変化率（ｄ｜Δｎ｜／ｄｘ）が、好ましくは０．０１μｍ−１、より好ましくは０．００１μｍ−１以下、最も好ましくは０．０００１μｍ−１以下の範囲で、漸次的に変化していればいかなる形状をとっても良い。
【００３７】
また、屈折率勾配部は加工の簡易化のため、屈折率が同一かつ光軸と垂直な方向に対する幅が１μｍ以上５０μｍ以下の、複数の領域によって、段階的に屈折率が変化しても良い。ただし、屈折率勾配部の段差数は多いほうが良く、また、一段あたりの屈折率変化量は小さいほど良い。屈折率勾配部内の複数の領域において、隣接した領域同士の屈折率変化量（｜Δｎ｜／段）は０．０１以下であると好ましく、０．００１以下であるとより好ましい、最も好ましくは０．０００１以下である。なお、一段あたりの幅は好ましくは４０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下、最も好ましくは２０μｍ以下とする。
【００３８】
以下に、上述の実施形態で説明した屈折率勾配部について説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の他の実施形態に係わる光学部品の光軸と垂直な方向への距離（ｘ）に対する屈折率差の勾配例を表すグラフであり、実線部分が屈折率勾配部である。
【００３９】
勾配部の屈折率は図３（ａ）に示したように距離（ｘ）に対して段階的に直線状に変化しても良く、図３（ｂ）に示したように段階的な円弧状でも良く、図３の（ｃ）および（ｄ）に示したように段階的なシグモイド曲線状に変化しても良い。なお、屈折率勾配部の形状はこれらに限定されるものではなく、隣合う部分との屈折率差が｜Δｎ｜＞０であり、１段当たりの屈折率の変化量（｜Δｎ｜）が０．０１以下、より好ましくは０．００１以下、最も好ましくは０．０００１以下の範囲で漸次的に変化していればいかなる形状をとっても良い。また、段数もこれに限定されるものではなく任意の数で良いが、段数は多いほど良い。
【００４０】
（パルスレーザーによる加工）
本実施形態に係る屈折率変化領域は、材料の一部にパルスレーザーを照射することにより形成することができる。また、パルスレーザーの照射出力を調整する、パルスレーザーのスキャンスピードを調整する、パルスレーザーの照射を同じ個所に重複しておこなう、パルスレーザーのパルス幅を調整する、パルスレーザーの繰り返し周波数を調整する、パルスレーザーの照射時における材料の温度を調整することにより、材料と屈折率変化領域の屈折率の差を制御が可能である。同様に、屈折率を制御することで屈折率勾配部を得ることができる。
【００４１】
（光学部品）
本発明は屈折率ｎ０を有する材料にｎ０とは異なる屈折率を有する領域が連続または不連続に形成されることにより光学部品を構成する。ここで、製造工程での効率の観点からは、屈折率変化を与えるために加工する領域はなるべく少ない方が効率が良く、屈折率ｎ０である領域は光学部品において最大体積を有することが好ましい。さらに本発明は屈折率変化領域を、その連続した領域における形状を二次元または三次元的に、周期的またはランダムに、一つまたは複数形成し、配列することにより光学部品を構成する。
【００４２】
本発明の光学部品は、材料を透過した光の透過破面の面内位相差分布を周期的に変化させることで、干渉および回折現象を発現することができる。前記のとおり、位相差を決定する光路長ΔＬは屈折率変化領域の厚みＤと母材との屈折率差Δｎ０の積算による。従って、部分的に厚さＤや屈折率差Δｎ０が異なっていたり、ランダムに設置されていたとしても、透過破面の光路長ΔＬが周期的に配列されれば、干渉および回折現象をもつ光学部品として機能する。
【００４３】
上述した本発明に係る光学部品として、屈折率変化領域によって構成される回折光学素子を形成することができる。回折光学素子は材料内部に２次元的または３次元的に周期配列された複数の屈折率変化領域からなる回折格子を備える。このような回折格子として機能する光学部品に光を入射して得られる出射光は回折光を含む。従来は、母材の屈折率と屈折率変化領域の界面の存在により、斜めの入射光によって界面反射が生じ、回折光のロスが生じていた。本発明では屈折率勾配部により反射が抑制され、斜め入射に対しても回折光のロスのない回折格子の提供が可能となる。
【００４４】
（光学的ローパスフィルタ）
このような回折格子を備える光学部品としては、例えば、空間周波数フィルタの一つである光学的ローパスフィルタがある。光学的ローパスフィルタとは、規則正しく画素が配列された固体撮像素子を備えたデジタルカメラ等において、画像サンプリングで起こるモアレを防ぐために、入射光のカットオフ周波数より高い空間周波数をカットする（細かな画像をぼかす）撮像光学系に設置される光学部品である。光学的ローパスフィルタに入射した入射光は、光学的ローパスフィルタの内部に配置された回折格子により、回折光を含む出射光として、例えば、４つの撮像素子の中心部に入射する。このように入射光を多点の光に分離することで、高い空間周波数成分をカットし、モアレ発生を抑制する。光学的ローパスフィルタを形成するには、屈折率変化領域の光の入射方向に垂直な方向に対する周期配列は、０次光（入射光）に対して１次光の分離角度から予め設定されることが好ましい。一軸に対し周期配列を与えることで光線は２点に分離させることができ、また、直交する二軸に周期配列を与えることで光線は４点に分離させることができる。
【００４５】
２行２列に並んだ４つの撮像素子に入射した０次光を除いた回折光の回折効率は高いほどモアレ抑制効果が高く、好ましくは２０％以上、より好ましくは４０％以上、最も好ましくは６０％以上であると良い。また、前記４つの撮像素子の外側に入射する高次光は撮影像上にゴースト像として写りこむため少ないほど良く、高次光の回折効率合計値は６０％以下であると好ましく、５０％以下であるとより好ましく、４０％以下であると最も好ましい。
【００４６】
従来の水晶を用いたローパスフィルタは、複屈折を利用するため光の分離幅が水晶の厚みに依存し、且つ縦横４点に分離するには複数枚の基板を必要とする。また、微細化が進む画素に対応するには、非常に薄い水晶板に加工する必要があり、ハンドリングが悪いなどの問題があった。しかし、回折型のローパスフィルタでは光線の分離は１枚の基板で満たされる。また、上述のとおり、光線の分離角度は周期に依存するため、基板厚みに依存せず、撮像光学系の小型化が可能である。また、表面レリーフ型のローパスフィルタは、表面の２次元加工に限定されるが、本発明に係わるローパスフィルタは材料内部に屈折率変化領域を３次元加工することが可能であり、位相レベルを多値化することはもちろん、３次元的な積層も容易にできるため加工の自由度、パターンの自由度が高い。
【００４７】
図４〜６の（Ｂ）は、４点分離が可能ないくつかの位相レベル（図４〜６の（Ａ））をさらに多値化した例を示したものである。屈折率の違いが色の違いで表されている。なお、本発明においては異なる屈折率領域の界面における屈折率変化が緩やかであるため、実際には図４〜６の（Ｃ）のような位相レベルになる。
【００４８】
本発明は撮像装置に用いる光学的ローパスフィルタとして利用する際に最も効果を発揮する。通常の位相型光学的ローパスフィルタは位相取得のために周期的な屈折率分布を必要とするが、屈折率が異なる領域間の界面で屈折や反射等の意図しない光の振る舞いが生じることによって、撮影像にはムラや周期的な格子等のパターンが現れてしまう。表面レリーフ型の光学的ローパスフィルタでは位相分布にどのような形状を与えても、材料と空気の界面の屈折率差には変化がないため解決にはならず、また、材料内部に屈折率の異なる領域を加工した光学的ローパスフィルタであっても屈折率差の異なりによって界面は生じてしまう。本発明に係わる光学的ローパスフィルタは屈折率勾配部の存在により屈折率差の界面が不明瞭になることによって、界面での屈折や反射等の意図しない光の振る舞いが抑制され、撮影像に光ムラや不要なパターンが現れない明瞭な写真を撮影することが可能になる。
【００４９】
（評価方法）
撮影像にムラや周期的な格子等のパターンが写り込む程度を評価するには、無地白バ背景を撮影し、写り込み模様のコントラストを評価すると良い。最もレンズの絞りを絞った状態で撮影すると、写り込みが明確になる。撮影写真の写り込みを０から２５６階調のグレースケールとしてプロットし、そのなかで最も強度の高いピクセルの値をＩｍａｘと、低いピクセルの値をＩｍｉｎとして、（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）を光学的ローパスフィルタ起因の像面コントラストとする。グレースケールのプロットはＩｍａｇｅＪのような画像処理ソフトウェアで利用できる。評価によって得られた光学的ローパスフィルタ起因の像面コントラストは小さいほど写り込みが目立たない。像面コントラストは０．１以下が好ましく、さらに好ましくは０．０５以下であり、もっとも好ましくは０．００１以下になると良い。
【００５０】
（屈折率勾配部の占有割合）
本発明に係わる光学部品、回折光学素子、および光学的ローパスフィルタの屈折率勾配部は回折格子自身の写り込み低減に効果を発揮するが、その割合が大きいと回折格子の位相設計のずれが大きくなり回折効率が低下してしまう。従って、回折格子に対し屈折率勾配部の占有する割合は写り込み低減のためには広いほうが好ましいが、十分な回折効率を確保するには狭いほうが良い。図７に本発明に係る光学的ローパスフィルタの１周期分の回折格子に対して屈折率勾配部が占める割合を表している。位相設計のずれが少なく十分な回折効率を得るためには、屈折率勾配部の光軸に対し垂直な面の、回折格子に対する占有割合（（ＳＡ＋ＳＣ）／（ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ））は６０％以下が好ましく、５０％以下であるとさらに好ましく、４０％以下が最も好ましい。
【００５１】
（その他の光学部品）
屈折率勾配部はその屈折率勾配によって結果的に光学部品の位相を多値化することになるため、透過光の屈折や反射の抑制のために用いるだけでなく、バイナリー光学素子やブレーズ型回折素子にも利用できる。バイナリー光学素子は階段状の回折素子であるが、通常は最大位相差まで均等なＮ２の階段を作製し、位相の多値化を実現する。屈折率勾配部においては、均等幅の段差でＮ２の段差数を作製すれば、バイナリー光学素子としても応用が可能である。また、屈折率が連続的に変化した屈折率勾配部を利用することにより、ブレーズ型回折素子にも利用可能である。
【００５２】
本発明は材料内部で屈折する作用をもつ屈折率分布型レンズにも用いることができる。屈折率勾配の制御により凸レンズや凹レンズのどちらも作製でき、また、材料内部で１点に集光し、再び平行光とすれば像反転が生じないレンズも作製できる。さらに、材料内部のレンズ構造を複数設置することにより、レンズアレイにも応用が可能である。このような屈折率変化領域および屈折率勾配による内部レンズ構造や前記の回折格子の作用、さらに、屈折率変化領域による反射作用を制御することによって光拡散素子としても利用が可能である。
【００５３】
また、本発明に係る光学部品は、これに限定されるものではなく、材料内部に屈折率変化領域および屈折率勾配部を形成することにより、光学的な機能を得られる部品として利用することができ、例えば、位相マスク、偏光フィルタ、ビームスプリッターとしても用いることもできる。
【００５４】
本発明の光学部品、回折格子、光学的ローパスフィルタは、材料をパルスレーザーで加工したものを、研削や研磨加工によって所望の形状に変化させたもの、例えば凹状や凸状の曲面であったり、高次曲面、や多段の溝構造を持っていてもよく、必ずしも平面に限ったものではない。
【００５５】
（パルスレーザー）
本実施形態において、パルスレーザーは、パルス幅がピコ秒（１０−１２ｓ）以下のレーザーを好適に用いることができる。材料がガラスである場合には、中心波長約８００ｎｍ、［パルス幅１０ｆｓ（１０−１５ｓ）〜１ｐｓ（１０−１２ｓ）］、繰り返し周波数１０Ｈｚ〜１００ＭＨｚ、０．１〜４．０μＪ程度のパルスエネルギーのフェムト秒パルスレーザーが好ましい。このようなパルスレーザー光を、例えば、倍率２０倍（開口率０．４５）の対物レンズ等を介して、１０〜５０００μｍのスキャン深さ、０．００５〜１００ｍｍ／秒程度のスキャン速度の条件で材料の内部に集光照射することにより、材料と分子構造や組成分布が異なることにより屈折率差の異なる屈折率変化領域を生成できる。
【００５６】
レーザー照射条件は、所望する屈折率変化量又は屈折率変化領域の厚さ等によって変えることができる。例えば、１本のレーザービームをレンズで集光し、ステージの走査などを併用して屈折率変化領域を形成する場合、パルスエネルギーは１０ｎＪ以上、好ましくは１μＪ以上の、イオン移動が起こせるパルスエネルギーを確保できれば特に上限はないが、繰り返し周波数は、上限が１００ＭＨｚ以下であると、加工時の熱の蓄積による熱歪みや望ましくないクラックの発生も抑制でき、また、ステージの速度を制御し易く、より精度の高い加工が可能となるので好ましい。繰り返し周波数の下限は、パルス間の加工の影響や加工時間を考慮して１０Ｈｚ以上が好ましく、１ｋＨｚ以上が最も好ましい。
【００５７】
一方、パルス幅はレーザー照射により圧力波（衝撃波）が発生できる程度に短い必要があり、１ｐｓ以下が好ましく、５００ｆｓ以下がより好ましく、３００ｆｓ以下が最も好ましい。しかしパルス幅が短すぎると、レンズや各種光学部品の分散材料を透過あるいは反射する過程で、パルス幅が容易に広がるため取り扱いが難しくなるという問題が生じるので、１０ｆｓ以上が好ましく、５０ｆｓ以上がより好ましく、１００ｆｓ以上が最も好ましい。
【００５８】
照射するレーザーの波長は、材料に吸収がなく透明な波長領域であることが好ましい。照射する材料の透過率や特定波長の吸収の有無にも依るが、好ましくは、約２００ｎｍ〜２１００ｎｍ、より好ましくは、４００〜１１００ｎｍ、最も好ましくは、５００〜９００ｎｍである。この範囲であれば、集光位置付近の光強度の高い部位のみで多光子吸収を起こし精密な加工ができるので好ましい。
【００５９】
このようなパルスレーザーは、レーザー光を集光照射することにより、材料の内部または表面に材料の屈折率とは異なる屈折率を有する屈折率変化領域を形成することができる。屈折率変化を大きくするには、レーザー照射量を多くすれば良い。つまり、レーザー照射出力を強くする、ステージのスキャン速度を遅くする、繰り返し周波数を高くする、パルス幅を狭くする、同じ部分に重複してレーザーを照射する等、照射部分にあたるレーザーの総量を増やすことで屈折率変化量を大きくすることができる。これらの制御により屈折率勾配部を得ることができる。図８に母材料と加工部の屈折率の差が、加工レーザーの出力によって変化していく一例を示した。
【００６０】
（好ましい照射方法）
また、本実施形態に係るパルスレーザー照射において、照射するパルスレーザー光を複数に分割する工程を有することが好ましい。パルスレーザー光を複数に分割する工程は、例えば、パルスレーザー光を、光スプリッタ、空間光変調器、ホログラム等の光素子を仲介して材料に照射することで行う。これらの光素子を通過したパルスレーザー光は光照射によって加工される部位が所望の屈折率変化領域および屈折率勾配部の形状になるよう、分離および拡散することができる。従来は屈折率が漸次的に変化する領域を形成する場合は、少量ずつ加工する必要があり、加工時間が長く、部分的に精度のばらつきが生じた。一方、前述した光を分割するホログラムなどの素子を利用してパルスレーザー光を複数に分割する本実施形態においては、屈折率勾配部を含む屈折率変化領域のパターンを一括形成することが可能であるため、加工時間を短くし、且つ、高精度のパターンを形成することができる。
【００６１】
（ホログラム加工）
この中でも、パルスレーザーに対する耐久性や照射光の正確性、安定性の観点からホログラムを利用することが最も好ましい。ホログラムを用いた加工では、屈折率変化領域の形状、場所毎の屈折率の変化量などの所望の状態になるような回折パターンが得られるようにホログラムを設計し、そのホログラムを介してレーザー照射することで実現される。ホログラムを用いると、投入する光パワーの調整のみで一定サイズの屈折率変化領域をステージの走査を使わずに一括で形成できる。また、前記のように設計されたホログラムを利用してステージ走査を併用する場合、ステージの解像度やその送り精度に依らない、精度の高い加工を実現することができる。また、走査回数は大幅に減らすことが可能になり効率の良い加工が実現できる。なおホログラムの材料としてはガラス、ガラスセラミックス、焼結体、アクリル樹脂、ＰＥＴ樹脂、塩化ビニル樹脂等の有機材料、単結晶など、光学部品に用いる公知の材料を用いることができ、透過率、耐久性の観点から石英ガラスを用いることが好ましい。
【００６２】
また、ホログラム等の光素子によって加工されたレーザー光を用いて材料を加工することは、屈折率勾配部の屈折率変化が連続的に変化するものを加工する場合に特に適している。レーザー光源および加工ステージの操作を伴わず、ホログラムから加工エネルギーに濃淡が付与されたレーザー光を照射することが可能であるからである。
【００６３】
以下、本発明に係わる光学部品または光学的ローパスフィルタの実施例について説明する。
【００６４】
なお、Ｎ．Ｄ．フィルタを用いてレーザー出力を調整することにより、屈折率変化領域および屈折率勾配部の屈折率変化量を調整し、本発明による屈折率勾配部を有するローパスフィルタと屈折率勾配部を有さないローパスフィルタの撮影像への写り込みの比較を以下で説明する。
【００６５】
本実施例では、点光源からの光線が２点に分離するタイプの光学的ローパスフィルタを一方向の画素配列が画素周期４．８μｍのＣＭＯＳのレンズ側に３．２ｍｍ離した位置に設置し、ローパスフィルタ自身の撮影像への写り込みをコントラストにて評価する。
【００６６】
本実施例では、材料に屈折率ｎｄ＝１．８００のリン酸成分を含む０．５５ｍｍの厚さのガラスを用い、パルス幅が３００ｆｓ、波長８００ｎｍ，繰り返し周波数２５０ｋＨｚ、倍率４０倍（Ｎ．Ａ．＝０．５５）のレンズで材料表面から１５０μｍの深さに集光照射し、ガラスを透過光に垂直な方向に５ｍｍ／ｓｅｃの走査速度で相対移動させることにより、８００μｍ周期の縞状の回折格子を加工し、２点分離型光学的ローパスフィルタとした。なお、設計波長はλ＝５３２ｎｍで［０，  π］設計となるようにした。
【００６７】
回折格子の周期８００μｍのうち５６０μｍの屈折率変化領域をもち、屈折率変化領域の両端１６０μｍずつは段階的な屈折率勾配部となるように加工した。照射したレーザー出力は最大で５０ｍＷであり、段階的に５ｍＷずつ制御して、４５ｍＷ、４０ｍＷ、３５ｍＷ、３０ｍＷ、２５ｍＷ、２０ｍＷ，１５ｍＷ、１０ｍＷの計８段でそれぞれ２０μｍの幅をもつ段階的な屈折率勾配部を作製した。屈折率勾配部の屈折率差と距離のイメージを図９に示した。最も屈折率差が高い部分がΔｎ＝０．０２であり、また、屈折率変化領域の加工厚さは一定であり、Ｄ＝１３．３μｍであった。
【００６８】
上記ローパスフィルタの加工面側をデジタル一眼レフカメラのレンズ側に向けて実装し、写真の撮影をおこなった。一眼レフカメラの撮像素子はＡＰＳ−Ｃサイズの約１６００万画素のものを用いた。撮影条件として、約５００ｌｘの明るさの屋内で被写体は回折格子の写り込みが明確になるように白紙とした。カメラ設定は、ＡＷＢ、ｉｓｏ感度２００、シャッタースピードは絞り優先ＡＥ、絞り値は最も写り込みが明確になるＦ３２に設定し、レンズはズームレンズを用い、焦点距離は３５ｍｍとした。撮影写真はＪＰＥＧ形式で保存した。写り込み像の拡大写真（２周期分）を図１０に示した。
【００６９】
上記ローパスフィルタの加工面側を実施例と同じデジタル一眼レフカメラのレンズ側に向けて実装し、同じ条件ｊで写真の撮影をおこなった撮影写真はＪＰＥＧ形式で保存した。写り込み像の拡大写真（２周期分）を図１２に示した。
【００７０】
撮影写真をオープンソース画像処理ソフトウェアＩｍａｇｅＪで開き、写真上に写り込んだ回折格子の模様を１周期以上を横断するように直線選択し、ｐｌｏｔ  ｐｒｏｆｉｌｅを得ることで、回折格子の明暗強度をグレースケールで取得する。取得したグレースケールのうち最も強度の高いピクセルの値をＩｍａｘとし、低いピクセルの値をＩｍｉｎとして、（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）をローパスフィルタ起因の像面コントラストとする。
【００７１】
実施例と比較例の距離に対するグレースケールプロット（２周期分）を図１３に示した。比較例では屈折率変化領域界面で明暗のピークが観察されるが、実施例ではピークが低減されている。また、ローパスフィルタ起因の像面コントラストを比較すると、実施例のコントラストは０．０６１、比較例のコントラストは０．５１３であり、実施例は比較例の１／８．４倍に低減させることができた。
【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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