(57)【要約】      （修正有）【課題】フレアの発生を低減しつつ製造が容易な回折光学素子を提供する。【解決手段】回折光学素子１０は凸面を有する第１のレンズ１２と、凹面を有し該凹面が第１のレンズ１２の凸面に対向するように配置された第２のレンズ１３を備える。第１のレンズ１２と第２のレンズ１３の間には回折による光学的パワーが正である回折格子部１４が設けられている。回折格子部１４は第１のレンズ１２に近い側から順に積層された第１の回折格子１５と第１の回折格子１５よりも屈折率の大きな第２の回折格子１６を備えている。回折格子部１４の格子壁面１４ｂは所定の形状となっている。【選択図】図１
2018072623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸面を有する第１のレンズと、
凹面を有し該凹面が前記第１のレンズの前記凸面に対向するように配置された第２のレンズと、
前記第１のレンズと前記第２のレンズの間に設けられた回折による光学的パワーが正である回折格子部と、を備え、
前記回折格子部は前記第１のレンズに近い側から順に第１の回折格子と前記第１の回折格子よりも屈折率の大きな第２の回折格子を有し、
前記回折格子部の格子壁面は前記第１のレンズから前記第２のレンズへ近づくにつれて内径が小さくなっていることを特徴とする回折光学素子。
【請求項２】
凸面を有する第１のレンズと、
凹面を有し該凹面が前記第１のレンズの前記凸面に対向するように配置された第２のレンズと、
前記第１のレンズと前記第２のレンズの間に設けられた回折による光学的パワーが正である回折格子部と、を備え、
前記回折格子部は前記第１のレンズに近い側から順に第１の回折格子と前記第１の回折格子よりも屈折率の大きな第２の回折格子を有し、
前記第１のレンズの光軸を含む断面において前記回折格子部における任意の格子壁面と光軸が成す角度をθＨ、該格子壁面が前記第１の回折格子の頂部を結んだ包絡面に接する位置での前記包絡面の面法線と光軸が成す角度をθＭとしたとき、
θＨ×θＭ＜０
なる条件式を満たす格子壁面を備えることを特徴とする回折光学素子。
【請求項３】
前記第１のレンズは正レンズであることを特徴とする請求項１または２に記載の回折光学素子。
【請求項４】
前記第２のレンズは負レンズであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回折光学素子。
【請求項５】
前記第１のレンズのアッベ数をνＬＬ、前記第２のレンズのアッベ数をνＬＲとしたとき、
２０＜νＬＬ−νＬＲ＜６０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回折光学素子。
【請求項６】
前記第１のレンズの屈折率をＮＬＬ、前記第１の回折格子の屈折率をＮＬとしたとき、
０．８＜ＮＬ／ＮＬＬ＜１．２
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回折光学素子。
【請求項７】
前記第１のレンズの光軸を含む断面において、任意の格子壁面と、該格子壁面が前記第１の回折格子の頂部を連ねた包絡面に接する位置における前記包絡面の面法線が成す角度の絶対値をθＨＭとしたとき、
前記回折格子部におけるθＨＭの最大値と最小値の差の絶対値であるΔθＨＭは、
５°＜ΔθＨＭ＜４５°
なる条件式を満たすこと特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回折光学素子。
【請求項８】
前記第１の回折格子と前記第２の回折格子のうち少なくとも一方は樹脂を用いて形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回折光学素子。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の回折光学素子を有する光学系であって、
前記光学系において前記第２のレンズに対して前記第１のレンズが物体側に配置されるように前記回折光学素子が配置されていることを特徴とする光学系。
【請求項１０】
前記光学系は開口絞りを有しており、前記回折光学素子は前記開口絞りよりも物体側に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の光学系。
【請求項１１】
前記回折光学素子よりも物体側に配置されたレンズからなる部分光学系は正の屈折力を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の光学系。
【請求項１２】
前記第１のレンズの前記回折格子部が設けられている側のレンズ面から前記光学系の最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離をＬｄ、前記光学系の全長をＬｔとしたとき、
０．１０＜Ｌｄ／Ｌｔ＜０．５０
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１３】
前記光学系の焦点距離をｆ、ＦナンバーをＦｎ、前記第１のレンズの前記回折格子部が形成されている側のレンズ面の曲率半径をＲｄとしたとき、
−２．０＜ｆ／（Ｒｄ×Ｆｎ）＜−０．２０
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１４】
前記光学系の最も物体側のレンズ面の有効径をＥ１、
前記第１のレンズの前記回折格子部が形成されている側のレンズ面の有効径をＥｄ、
前記第１のレンズの前記回折格子部が設けられている側のレンズ面から前記光学系の最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離をＬｄ、
前記第１のレンズの前記回折格子部が形成されている側のレンズ面の曲率半径をＲｄ、
前記第１のレンズの前記回折格子部が形成されていない側のレンズ面の屈折力をＰｆとしたとき、
０．６＜（Ｅ１−Ｅｄ）／Ｌｄ＋Ｅｄ×Ｐｆ−Ｅｄ／Ｒｄ＜２．０
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１５】
無限遠合焦時に軸上マージナル光線が前記回折格子部に入射する際の入射角度をθＤとしたとき、
１０°＜｜θＤ｜＜５７°
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１６】
請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の光学系と、該光学系によって形成された像を受光する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ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】
光学系の色収差を低減するために用いられる光学素子として、鋸刃状の回折格子を有する回折光学素子が知られている。回折光学素子を光学系に用いる場合、回折格子の壁面部おいて光が反射または屈折することによって生じるフレアを低減することが重要となる。
【０００３】
特許文献１には、回折光学素子の格子壁面と入射光線が平行となるように回折光学素子を形成することでフレアを低減することができることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７０５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、回折格子は型を用いて樹脂等を基板上に成形することで形成される。しかしながら、特許文献１のように、格子壁面を光軸に対して傾ける場合、型を離型する際に回折格子と型が干渉してしまう形状となったり、格子面と格子壁面の成す角度が小さくなりすぎたりするおそれがある。この場合、回折光学素子の製造が困難となってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の回折光学素子は、凸面を有する第１のレンズと、凹面を有し該凹面が前記第１のレンズの前記凸面に対向するように配置された第２のレンズと、前記第１のレンズと前記第２のレンズの間に設けられた回折による光学的パワーが正である回折格子部と、を備え、前記回折格子部は前記第１のレンズに近い側から順に第１の回折格子と前記第１の回折格子よりも屈折率の大きな第２の回折格子を有し、前記回折格子部の格子壁面は前記第１のレンズから前記第２のレンズへ近づくにつれて内径が小さくなっていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の他の回折光学素子は、凸面を有する第１のレンズと、凹面を有し該凹面が前記第１のレンズの前記凸面に対向するように配置された第２のレンズと、前記第１のレンズと前記第２のレンズの間に設けられた回折による光学的パワーが正である回折格子部と、を備え、前記回折格子部は前記第１のレンズに近い側から順に第１の回折格子と前記第１の回折格子よりも屈折率の大きな第２の回折格子を有し、前記第１のレンズの光軸を含む断面において前記回折格子部における任意の格子壁面と光軸が成す角度をθＨ、該格子壁面が前記第１の回折格子の頂部を結んだ包絡面に接する位置での前記包絡面の面法線と光軸が成す角度をθＭとしたとき、
θＨ×θＭ＜０
なる条件式を満たす格子壁面を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フレアの発生を低減しつつ製造が容易な回折光学素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の回折光学素子の概略図である。
【図２】比較例１の回折光学素子の概略図である。
【図３】比較例２の回折光学素子の概略図である。
【図４】無限遠合焦時における実施例２の光学系の断面図である。
【図５】実施例２の光学系の回折光学素子におけるθＭ、θＨ、θＨＭを示す図である。
【図６】無限遠合焦時における実施例２の光学系の収差図である。
【図７】無限遠合焦時における実施例３の光学系の断面図である。
【図８】実施例３の光学系の回折光学素子におけるθＭ、θＨ、θＨＭを示す図である。
【図９】無限遠合焦時における実施例３の光学系の収差図である。
【図１０】無限遠合焦時における実施例４の光学系の断面図である。
【図１１】実施例４の光学系の回折光学素子におけるθＭ、θＨ、θＨＭを示す図である。
【図１２】無限遠合焦時における実施例４の光学系の収差図である。
【図１３】無限遠合焦時における実施例５の光学系の断面図である。
【図１４】実施例５の光学系の回折光学素子におけるθＭ、θＨ、θＨＭを示す図である。
【図１５】無限遠合焦時における実施例５の光学系の収差図である。
【図１６】無限遠合焦時における実施例６の光学系の断面図である。
【図１７】実施例６の光学系の回折光学素子におけるθＭ、θＨ、θＨＭを示す図である。
【図１８】無限遠合焦時における実施例６の光学系の収差図である。
【図１９】撮像装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１１】
［実施例１］
図１に本実施例の回折光学素子（以下、ＤＯＥと称する）の概略図を示す。
【００１２】
図１（ａ）は本実施例のＤＯＥ１０の断面図である。図１（ａ）に示すように、本実施例のＤＯＥ１０は、第１のレンズ１２と第２のレンズ１３を有する。第１のレンズ１２は凸面を有しており、第２のレンズ１３は凹面を有している。第２のレンズ１３は、第１のレンズ１２の凸面に第２のレンズ１３の凹面が対向するように配置されている。ＯＬは第１のレンズ１２の光軸である。
【００１３】
第１のレンズ１２と第２のレンズ１３の間には、回折格子部１４が設けられている。ＤＯＥ１０を光学系に用いる場合、第２のレンズ１２に対して第１のレンズ１２が物体側に配置されるように、ＤＯＥ１０が配置される。すなわち、入射光は第１のレンズ１２側からＤＯＥ１０に入射する。
【００１４】
図１（ｂ）は、図１（ａ）において点線で囲んだ部分を拡大して表示した図である。本実施例のＤＯＥ１０において、回折格子部１４は第１のレンズ１２に近い側から順に密着して積層された第１の回折格子１５および第２の回折格子１６で構成されている。第１の回折格子１５と第２の回折格子１６の界面は鋸刃状となっており、格子面１４ａと格子壁面１４ｂが交互に形成されている。
【００１５】
なお、第１の回折格子１５および第２の回折格子１６は共に光軸ＯＬを中心とした同心円状の格子形状となっている。また第１の回折格子１５および第２の回折格子１６の格子ピッチ（隣接する格子壁面１４ｂ同士の間隔）を変化させることで回折格子部１４にレンズ作用を付与することができる。本実施例のＤＯＥ１０では、回折格子部１４の回折による光学的パワーは正となっている。
【００１６】
ここで、回折格子部１４の格子壁面１４ｂについて説明する。図１（ｂ）に示すように、格子壁面１４ｂは光軸ＯＬに平行な直線１７に対して傾いた形状となっている。具体的には、格子壁面１４ｂは第１のレンズ１２から第２のレンズ１３へ近づくにつれて格子壁面１４ｂの内径が小さくなるように傾いている。別の観点としては、格子壁面１４ｂと光軸ＯＬが成す角度をθＨ、該格子壁面が第１の回折格子１５の頂部を結んだ包絡面１９に接する位置での包絡面１９の面法線１２と光軸ＯＬが成す角度をθＭとしたとき、格子壁面１４ｂは以下の式（１）を満足する。
θＨ×θＭ＜０  （１）
【００１７】
式（１）において角度は光軸に対して時計回りを負、反時計回りを正としており、式（１）はθＨとθＭの符号が異なることを表わしている。
【００１８】
このように格子壁面１４ｂを傾けることで、入射光１８が第１のレンズ１２側から収斂光として回折格子部１４に入射する際に、入射光１８と格子壁面１４ｂの成す角度を小さくすることができる。これにより入射光のうち格子壁面１４ｂに入射する光の量を減らすことができ、格子壁面１４ｂに起因するフレアの発生を低減することができる。
【００１９】
次に、ＤＯＥ１０の回折格子部１４における光の回折効率について説明する。
【００２０】
ＤＯＥ１０における、第ｍ次の回折光の回折効率が最大となる条件は、波長λにおける第１の回折格子１５の屈折率をＮＬ（λ）、第２の回折格子１６の屈折率をＮＲ（λ）としたとき、次の式（２）で与えられる。
Φ（λ）＝（ＮＲ（λ）−ＮＬ（λ））×ｄ＝ｍλ  （２）
【００２１】
Φ（λ）は回折格子部１４における光路長差を表している。また、ｄは第１の回折格子１５の頂部の包絡面と第２の回折格子１６の頂部の包絡面の距離であり、回折格子部１４の格子高さに相当する。式（２）におけるｍは回折次数であり、任意の整数値をとる。なお、０次の回折光に対して光軸に近づく方向に回折する回折光の回折次数を正とし、０次の回折光に対して光軸から離れる方向に回折する回折光の回折次数を負としている。
【００２２】
式（２）より、第１の回折格子１５と第２の回折格子１６を互いに屈折率の異なる材料を用いて形成し、格子高さｄを適切に設計することで任意の波長での回折効率を高めることができる。なお、より広い波長帯域において回折効率を向上するためには、相対的に高屈折率かつ低分散な材料と、相対的に低屈折率かつ高分散な材料を組み合わせて回折格子部１４を形成すれば良い。
【００２３】
ここで回折効率を向上する観点からは、回折格子部１４において第１の回折格子１５と第２の回折格子１６のうちのどちらを相対的に高屈折率にしても良い。しかしながら、本実施例のＤＯＥ１０では、フレアの発生を低減しつつ容易に製造することができるようにするために、第２の回折格子１６の屈折率を第１の回折格子１５の屈折率よりも大きくしている。以下に、本発明の構成について比較例を用いながら説明する。
【００２４】
回折格子部１４に正の光学的パワーを与える場合、格子面１４ａの傾斜は第１の回折格子１５および第２の回折格子１６の屈折率の大小関係によって定まる。第１の回折格子１５の屈折率よりも第２の回折格子１６の屈折率を大きくする場合には、正の光学的パワーを有する回折格子部１４の格子面１４ａは図１（ｂ）に示すような形状となる。
【００２５】
また、回折格子部１４の格子壁面１４ｂは、フレアを低減するために前述のように光軸に対して傾いた形状としている。このため、図１（ｂ）に示すように、格子壁面４ｂと格子面４ａの成す角度θｔｏｐを大きくすることができ、第１の回折格子１５および第２の回折格子１６の成形を容易にすることができる。
【００２６】
また、一般に回折格子は型を用いて樹脂等を成形することにより製造されるが、図１（ｂ）に示す本実施例のＤＯＥ１０では、型を光軸に平行な方向に離型する際に型と回折格子が干渉しにくい形状となっている。このため、ＤＯＥ１０を製造する際の離型工程を容易に行うことができる。
【００２７】
図２に、比較例１として第１の回折格子２５の屈折率よりも第２の回折格子２６の屈折率を小さくした場合のＤＯＥ２０の概略図を示す。比較例１のＤＯＥ２０は、実施例１のＤＯＥ１０と同様に、凸面を有する第１のレンズ２２と第１のレンズ２２の凸面に凹面を向けた第２のレンズ２３と、第１のレンズ２２と第２のレンズ２３の間に設けられた回折格子部２４と、を有する。
【００２８】
図２（ａ）は比較例１のＤＯＥ２０の断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に破線で示した領域の拡大図である。比較例１のＤＯＥ２０では、回折格子部２４は、第１のレンズ２２に近い側から順に積層された第１の回折格子２５と第２の回折格子２６により形成されている。ＤＯＥ２０の回折格子部２４は実施例１のＤＯＥ１０と同様に正の光学的パワーを有するが、第１の回折格子２５の屈折率よりも第２の回折格子２６の屈折率は小さくなっている点で実施例１のＤＯＥ１０とは異なる。このため比較例１のＤＯＥ２０における格子面２４ａの傾斜は、実施例１のＤＯＥ１０の格子面４ａとは反対方向に傾斜している。
【００２９】
比較例１のＤＯＥ２０では、実施例１のＤＯＥ１０と同様に、入射光１８と格子壁面２４ｂの成す角度を小さくするように格子壁面２４ｂを傾斜させているため、フレアの発生を低減することができる。しかし、図２（ｂ）に示すように、ＤＯＥ２０の格子面２４ａと格子壁面２４ｂの成す角度θｔｏｐは、実施例１のＤＯＥ１０と比較して小さくなっている。さらに、図２（ｂ）より、型を用いてＤＯＥ２０の第１の回折格子２５または第２の回折格子２６を成形する場合、光軸に平行な方向に型を離型する際に回折格子と型が干渉してしまう形状となっていることがわかる。すなわち、ＤＯＥ２０はＤＯＥ１０と比較して製造が困難となってしまう。
【００３０】
一方、比較例１のＤＯＥ２０において、型と回折格子が干渉しないように格子壁面２４ｂの傾斜を図２（ｃ）のようにした場合、離形性を向上することはできるが、入射光１８と格子壁面２４ｂの成す角度が大きくなってしまう。その結果、格子壁面２４ｂに入射する光の量が増加してしまい、フレアが顕著に発生してしまう。
【００３１】
次に、第１のレンズおよび第２のレンズの形状がＤＯＥ１０と異なる場合について、比較例２を用いて説明する。図３（ａ）に比較例２のＤＯＥ３０の断面図を示す。比較例２のＤＯＥ３０は、凹面を有する第１のレンズ３２と、第１のレンズ３２の凹面に凸面を向けた第２のレンズ３３と、第１のレンズ３２と第２のレンズ３３の間に設けられた回折格子部３４と、を有している。回折格子部３４は、第１のレンズ３２から近い側から順に積層された第１の回折格子３５と第２の回折格子３６により構成されている。実施例１のＤＯＥ１０と同様に、ＤＯＥ３０の回折格子部３４は正の光学的パワーを有する。
【００３２】
ＤＯＥ３０において第２の回折格子３６の屈折率を第１の回折格子３５の屈折率よりも大きくした場合の図３（ａ）に点線で囲んだ領域の拡大図を図３（ｂ）に示す。実施例１のＤＯＥ１０と同様に、比較例２のＤＯＥ３０においても入射光１８と格子壁面３４ｂの成す角度を小さくするように格子壁面３４ｂを傾斜させている。このため、ＤＯＥ３０においても格子壁面３４ｂに起因するフレアを低減することができる。
【００３３】
しかし、図３（ｂ）に示すようにＤＯＥ３０の格子面３４ａと格子壁面３４ｂの成す角度θｔｏｐは実施例１のＤＯＥ１０と比較して小さくなっている。そのため、ＤＯＥ１０と比較して製造が困難となってしまう。
【００３４】
一方、ＤＯＥ３０において第１の回折格子３５の屈折率を第２の回折格子３６の屈折率よりも大きくした場合の図３（ａ）に点線で囲んだ領域の拡大図を図３（ｃ）に示す。この場合、格子面３４ａと格子壁面３４ｂの成す角度θｔｏｐは図３（ｂ）に示す場合よりも大きくすることができる。しかしながら図３（ｃ）に示す構成の場合、第１の回折格子３５または第２の回折格子３６を成形するための型を光軸に平行な方向に離型しようとする際に、回折格子と型が干渉してしまう形状となっている。したがってＤＯＥ１０と比較して製造が困難となってしまう。
【００３５】
以上説明したように、比較例１のＤＯＥ２０や比較例２のＤＯＥ３０と異なり、実施例１のＤＯＥ１０はフレアを低減しつつ容易に製造することができる。これは曲率中心が光入射側にある曲面上に形成された正の光学的パワーの回折格子部１４において、第２の回折格子１６の屈折率を第１の回折格子１５よりも大きくし、格子壁面４ｂと入射光の成す角度が小さくなるように格子壁面１４ｂを傾斜させたためである。
【００３６】
なお、フレアを低減しつつＤＯＥ１０の製造を容易にするためには、回折格子部１４の全輪帯のうち５割以上の輪帯で格子壁面１４ｂが第１のレンズ１２から第２のレンズ１３に近づくにつれて内径が小さくなるように傾斜していることが好ましい。より好ましくは全輪帯のうち７割以上の輪帯で、さらに好ましくは全輪体で格子壁面１４ｂが第１のレンズ１２から第２のレンズ１３に近づくにつれて内径が小さくなるように傾斜していると良い。
【００３７】
また別の観点として、フレアを低減しつつＤＯＥ１０の製造を容易にするためには、回折格子部１４の全輪帯のうち５割以上の輪帯で格子壁面１４ｂが式（１）を満たすように傾斜していることが好ましい。より好ましくは全輪帯のうち７割以上の輪帯で、さらに好ましくは全輪体で格子壁面１４ｂが式（１）を満たすように傾斜していると良い。
【００３８】
なお、ＤＯＥ１０において第１のレンズ１２は正レンズとすることが好ましい。ここで、正レンズとは、光軸から離れるにつれて肉厚が薄くなる凸レンズを言う。上述したように、第１のレンズ１２は凸面を有している。ゆえに、第１のレンズ１２を負レンズにする場合、第１のレンズ１２のレンズ面のうち回折格子部１４が設けられていない側のレンズ面の曲率の絶対値が大きくなりすぎてしまう。この場合、第１のレンズ１２のレンズ面のうち回折格子部１４が設けられていない側のレンズ面での収差の発生量が増大してしまう。
【００３９】
また、ＤＯＥ１０において第２のレンズ１３は負レンズとすることが好ましい。ここで、負レンズとは、光軸から離れるにつれて肉厚が厚くなる凹レンズを言う。上述したように、第２のレンズ１３は凹面を有している。ゆえに、第２のレンズ１３を正レンズにする場合、第２のレンズ１３のレンズ面のうち回折格子部１４が設けられていない側のレンズ面の曲率の絶対値が大きくなりすぎてしまう。この場合、第２のレンズ１３のレンズ面のうち回折格子部１４が設けられていない側のレンズ面での収差の発生量が増大してしまう。
【００４０】
さらに、第１のレンズ１２のアッベ数をνＬＬ、第２のレンズ１３のアッベ数をνＬＲとしたとき、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
２０＜νＬＬ−νＬＲ＜６０  （３）
【００４１】
フラウンホーファー線のｇ線（４３５．８ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれＮｇ，ＮＦ，Ｎｄ，ＮＣとするとき、アッベ数νｄはνｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）で与えられる。
【００４２】
νＬＬとνＬＲの差が小さい場合、ＤＯＥ１０を用いて色収差を十分に補正するためには第１のレンズ１２および第２のレンズ１３の回折格子部１４が形成されている側のレンズ面の曲率の絶対値を大きくする必要がある。式（３）の下限値を下回る場合、第１のレンズ１２および第２のレンズ１３の回折格子部１４が形成されている側のレンズ面の曲率の絶対値が大きくなりすぎてしまい、回折格子部１４に光が入射する際の入射角度が大きくなりすぎてしまう。この場合、格子壁面１４ｂに入射する光量が多くなるため、フレアを十分に低減することが難しくなる。
【００４３】
一方、式（３）の上限値を超えるほどにνＬＬとνＬＲの差が大きくなると、第１のレンズ１２および第２のレンズ１３の回折格子部１４が形成されている側のレンズ面の曲率が緩くなりすぎてしまい、球面収差等を補正することが困難となってしまう。
【００４４】
式（３）は次の式（３ａ）の範囲とすることが好ましく、式（３ｂ）の範囲とすることがより好ましい。
２７＜νＬＬ−νＬＲ＜５５  （３ａ）
３０＜νＬＬ−νＬＲ＜５３  （３ｂ）
【００４５】
また、第１のレンズ１２のｄ線における屈折率をＮＬＬ、第１の回折格子１５のｄ線における屈折率をＮＬとしたとき、以下の式（４）を満たすことが好ましい。
０．８＜ＮＬ／ＮＬＬ＜１．２  （４）
【００４６】
ＮＬがＮＬＬよりも小さい場合、第１のレンズ１２と第１の回折格子１５の界面は正の屈折力を有することになる。式（４）の下限値を下回るほどにＮＬＬに対してＮＬが小さくなると、ＤＯＥ１０に入射した光が第１のレンズ１２と第１の回折格子１５の界面において大きく屈折する結果、回折格子部１４に光が入射する際の入射角度が大きくなりすぎてしまう。この場合、格子壁面１４ｂに入射する光量が多くなるため、フレアを十分に低減することが難しくなる。
【００４７】
一方、式（４）の上限値を上回るほどに第１のレンズ１２に対して第１の回折格子１５の屈折率が大きくなる場合、第１の回折格子１５と第２の回折格子１６に用いる材料の選択肢が狭くなってしまう。その結果、広い波長範囲で高い回折効率を得ることが困難となってしまう。
【００４８】
なお、式（４）は次の式（４ａ）の範囲とすることが好ましい。
０．９＜ＮＬ／ＮＬＬ＜１．１  （４ａ）
【００４９】
また、任意の格子壁面１４ｂが第１の回折格子１５の頂部を連ねた包絡面に接する位置における該包絡面の面法線と該格子壁面１４ｂが成す角度の絶対値をθＨＭとする。このとき、回折格子部１４におけるθＨＭの最大値と最小値の差の絶対値であるΔθＨＭは以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
５°＜ΔθＨＭ＜４５°  （５）
【００５０】
式（５）の値が小さくなることは、第１のレンズ１２および第２のレンズ１３の回折格子部１４が形成されている側のレンズ面の曲率半径が大きくなることに相当する。式（５）の下限値を下回る程に第１のレンズ１２および第２のレンズ１３の回折格子部１４が形成されている側のレンズ面の曲率半径が大きくなる場合、球面収差等の諸収差の補正が困難となってしまう。
【００５１】
一方、式（５）の上限値を上回る程に第１のレンズ１２および第２のレンズ１３の回折格子部１４が形成されている側のレンズ面の曲率半径が小さくなりすぎる場合、回折格子部１４に光が入射する際の入射角度が大きくなりすぎてしまう。この場合、回折格子部１４におけるフレアの発生を低減することが難しくなる。
【００５２】
なお、式（５）は次の式（５ａ）の範囲とすることが好ましい。
１０°＜ΔθＨＭ＜４０°  （５ａ）
【００５３】
また、第１の回折格子１５と第２の回折格子１６のうち少なくとも一方は樹脂を用いて形成されていることが好ましい。樹脂は型を用いて成形しやすいため、第１の回折格子１５と第２の回折格子１６のうち少なくとも一方を、樹脂を用いて形成することで回折格子部１４の成形を容易に行うことができる。
【００５４】
なお、図１に示したＤＯＥ１０では、回折格子部１４において第１の回折格子１５と第２の回折格子１６が密着して接合されているが、第１の回折格子１５と第２の回折格子１６の間に薄膜を設けても良い。例えば格子壁面１４ｂのみに薄膜を設けても良いし、格子面１４ａと格子壁面１４ｂのいずれにも薄膜を設けても良い。なお、図１（ｂ）における格子面１４ａに相当する部分に薄膜が設けられている場合、第１の回折格子１５と薄膜の界面を格子面１４ａとする。また、図１（ｂ）における格子壁面１４ｂに相当する部分に薄膜が設けられている場合、第１の回折格子１５と薄膜の界面を格子壁面１４ｂとする。
【００５５】
次に、本発明の光学系の実施例として実施例２から６について説明する。
【００５６】
各実施例の光学系は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮影光学系である。
【００５７】
［実施例２］
次に、実施例２の光学系について説明する。図４に無限遠合焦時の本実施例の光学系１００の断面図を示す。図４において左方が物体側であり右方が像側である。光学系１００は、物体側から像側へ順に配置された正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、開口絞りＳＰ、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３で構成されている。無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｌ２は像側に移動する。なお、第１レンズ群Ｌ１および第３レンズ群Ｌ３はフォーカシングに際して不動である。
【００５８】
図４においてＩＰは像面である。光学系１００をデジタルカメラの撮影光学系に用いる場合、像面ＩＰにはＣＭＯＳセンサやＣＣＤなどの固体撮像素子が配置される。また、光学系１００を銀塩フィルムカメラの撮影光学系に用いる場合、像面ＩＰはフィルム面に相当する。
【００５９】
第１レンズ群Ｌ１はＤＯＥ１１０を有している。ＤＯＥを光学系に用いることによって、色収差をはじめとした諸収差を良好に補正することができる。
【００６０】
図４に示すように、ＤＯＥ１１０は像側に凸面を有する第１のレンズ１１２と、物体側に凹面を有する第２のレンズ１１３を備えており、第１のレンズ１１２と第２のレンズ１１３の間には回折格子部１１４が設けられている。光学系１００において、第２のレンズ１１３に対して第１のレンズ１１２が物体側に配置されるようにＤＯＥ１１０が配置されている。
【００６１】
回折格子部１１４の構成は実施例１のＤＯＥ１０と同様である。すなわち、回折格子部１１４は第１のレンズ１１２から順に第１の回折格子と第１の回折格子よりも屈折率の大きな第２の回折格子を有し、回折格子部１１４の回折による光学的パワーは正である。
【００６２】
また、回折格子部１１４の格子壁面は、第１のレンズ１１２から第２のレンズ１１３へ近づくにつれて格子壁面の内径が小さくなるように光軸に対して傾斜している。別の観点としては、回折格子部１１４の格子壁面は式（１）を満たすように傾斜している。
【００６３】
ＤＯＥ１１０の回折格子部１１４における各格子壁面について、格子壁面から光軸までの距離とθＨ（°）、θＭ（°）、θＨＭ（°）の関係を図５に示す。図４に示す光学系１００の断面図において回折格子部１１４の形状は光軸に対して対称であるが、図５は光軸よりも上側についてのみ示している。なお、θＨおよびθＭは光軸から反時計回りを正、時計回りを負としている。また、θＨＭはθＨＭ＝｜θＨ−θＭ｜により算出される。
【００６４】
図５に示すとおり、ＤＯＥ１１０では全ての格子壁面が光軸に対して負の傾きとなっており、第１のレンズ１１２から第２のレンズ１１３へ近づくにつれて格子壁面の内径が小さくなるように光軸に対して傾斜している。また、ＤＯＥ１１０は式（１）を満たしている。したがって、実施例１で説明したように、ＤＯＥ１１０はフレアの発生を低減しつつ製造が容易な形状となっている。さらに、図５に示すようにＤＯＥ１１０は式（５）を満足する形状となっている。
【００６５】
なお、本実施例のＤＯＥ１１０において、第１の回折格子はアクリル系樹脂にＩＴＯ微粒子を混合させた樹脂（Ｎｄ＝１．５６６、νｄ＝１９．０、θｇＦ＝０．４１８）により形成されている。θｇＦは部分分散比であり、フラウンホーファー線のｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線に対する屈折率をＮｇ，ＮＦ，Ｎｄ，ＮＣとしたとき次の式（６）で与えられる値である。
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）  （６）
【００６６】
また、第２の回折格子はアクリル系樹脂にＺｒＯ２微粒子を混合させた樹脂（Ｎｄ＝１．６１９、νｄ＝４３．２、θｇＦ＝０．５６４）により形成されている。また、格子高さｄは１０．７９μｍとしている。
【００６７】
このような材料を用いて第１の回折格子および第２の回折格子を形成することにより、広い波長範囲で高い回折効率を得ている。
【００６８】
図６に無限遠合焦時の光学系１００の収差図を示す。図６におけるｄ、ｇ、Ｃはフラウンホーファー線のｄ線、ｇ線、Ｃ線に対する収差曲線を表わしている。非点収差図においてΔＭはメリディオナル像面、ΔＳはサジタル像面である。また、Ｙは像高（ｍｍ）であり、ＦｎはＦナンバーである。
【００６９】
図６に示すように、光学系１００は色収差をはじめとした諸収差が良好に補正されている。
【００７０】
なお、ＤＯＥ１１０による色収差を補正する効果をより高めるためには、軸上光束の光束径が大きくなる位置にＤＯＥ１１０を配置することが好ましい。一般に、望遠レンズにおける軸上光束の光束径は開口絞りＳＰの像側と比較して開口絞りＳＰの物体側の方が大きい。そのため、開口絞りＳＰよりも物体側にＤＯＥ１１０を配置することが好ましい。
【００７１】
また、ＤＯＥ１１０よりも物体側に配置されている全てのレンズからなる部分光学系は正の屈折力を有する。ＤＯＥ１１０よりも物体側に配置されている部分光学系の屈折力を正とすると、軸上光束は収斂光としてＤＯＥ１１０に入射することになる。このため、ＤＯＥ１１０の格子壁面と入射光の成す角度を小さくすることができ、効果的にフレアを低減することができる。なお、ＤＯＥ１１０よりも物体側に配置されているレンズが１枚のみである場合、該レンズがＤＯＥ１１０よりも物体側に配置されている部分光学系となる。
【００７２】
また、光学系の最も物体側のレンズ面から第１のレンズ１１２の回折格子部１１４が設けられている側のレンズ面までの光軸上の距離をＬｄ、光学系の全長をＬｔとしたとき、以下の条件式（７）を満たすことが好ましい。なお、Ｌｔは光学系における最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離である。
０．１０＜Ｌｄ／Ｌｔ＜０．５０  （７）
【００７３】
前述のようにＤＯＥ１１０を開口絞りＳＰよりも物体側に配置することでより効果的に色収差を補正することができるが、撮影画角外からの光等の本来像面に到達しない光（不要光）がＤＯＥ１１０に入射しやすくなってしまう。ＤＯＥ１１０に入射した不要光が格子壁面で反射されると不要光が像面に到達してフレアを生じてしまう。式（７）の下限値を下回る程にＬｄが小さくなる場合、ＤＯＥ１１０に対して撮影光以外の不要な光が入射しやすくなり、フレアが生じやすくなってしまう。一方、式（７）の上限値を上回る場合、ＤＯＥ１１０に入射する軸上光束の光束径が小さくなってしまう結果、色収差を十分に補正することが難しくなる。また、式（７）の上限値を上回る場合、光学系が大型化してしまう。
【００７４】
なお、式（７）は以下の式（７ａ）の範囲とすることが好ましい。
０．２０＜Ｌｄ／Ｌｔ＜０．４５  （７ａ）
【００７５】
また、第１のレンズ１１２の回折格子部１１４が設けられている側のレンズ面の曲率半径をＲｄ、光学系の全系の焦点距離をｆ、ＦナンバーをＦｎとしたとき、以下の条件式（８）を満たすことが好ましい。
−２．０＜ｆ／（Ｒｄ×Ｆｎ）＜−０．２０  （８）
【００７６】
式（８）の下限値を下回る程に第１のレンズの回折格子部１１４が設けられている側のレンズ面の曲率の絶対値が大きくなる場合、光が回折格子部１１４に入射する際の入射角度が大きくなってしまう。その結果、格子壁面へ入射する光量が増大してしまい、フレアを低減することが困難となってしまう。
【００７７】
一方、式（８）の上限値を上回る程に第１のレンズの回折格子部１１４が設けられている側のレンズ面の曲率の絶対値が小さくなると、球面収差等の諸収差の補正が困難となってしまう。
【００７８】
なお、式（８）の範囲は以下の式（８ａ）の範囲とすることが好ましく、式（８ｂ）の範囲とすることがより好ましい。
−１．９＜ｆ／（Ｒｄ×Ｆｎ）＜−０．３０  （８ａ）
−１．８＜ｆ／（Ｒｄ×Ｆｎ）＜−０．４１  （８ｂ）
【００７９】
さらに、光学系において最も物体側のレンズ面の有効径をＥ１、第１のレンズ１１２の回折格子部１１４が形成されている側のレンズ面の有効径をＥｄとする。また、第１のレンズ１１２の物体側のレンズ面（第１のレンズ１１２の回折格子部１１４が形成されていない側のレンズ面）の屈折力をＰｆとする。このとき、以下の条件式（９）を満たすことが好ましい。
０．６＜（Ｅ１−Ｅｄ）／Ｌｄ＋Ｅｄ×Ｐｆ−Ｅｄ／Ｒｄ＜２．０  （９）
【００８０】
ここで、第１のレンズ１１２の物体側のレンズ面の屈折力Ｐｆは、第１のレンズ１１２の物体側のレンズ面の曲率半径をＲＬＬとしたとき、以下の式（１０）で与えられる。
Ｐｆ＝（ＮＬＬ−１）／ＲＬＬ  （１０）
【００８１】
光学系１００に入射した軸上マージナル光線が第１のレンズ１１２に入射する際の軸上マージナル光線と光軸の成す角度は、近似的に（Ｅ１−Ｅｄ）／（２Ｌｄ）で表わすことができる。また、軸上マージナル光線が第１のレンズ１１２の物体側のレンズ面に入射する前後の光線の進行方向が成す角度は、近似的にＥｄ×Ｐｆ／２で表わすことができる。
【００８２】
また、軸上マージナル光線が入射する位置における第１のレンズ１１２の回折格子部１１４が形成されている側のレンズ面の面法線が光軸と成す角度は、Ｅｄ／（２Ｒｄ）で表わすことができる。すなわち、式（９）の値は軸上マージナル光線が回折格子部１１４に入射する際の入射角度に対応した値となっている。
【００８３】
式（９）の上限値を上回ると、軸上マージナル光線が回折格子部１１４に入射する際の入射角度が大きくなりすぎてしまう。その結果、格子壁面へ入射する光量が増大してしまい、フレアを低減することが困難となってしまう。
【００８４】
式（９）の下限値を下回ると、回折格子部１１４よりも物体側における屈折力が小さくなりすぎたり、ＤＯＥ１１０よる収差補正効果を十分に得ることができなかったりする結果、光学系全体の収差補正が困難となってしまう。
【００８５】
式（９）式は以下の式（９ａ）範囲とすることが好ましく、式（９ｂ）の範囲とすることがより好ましい。
０．７０＜（Ｅ１−Ｅｄ）／Ｌｄ＋Ｅｄ×Ｐｆ−Ｅｄ／Ｒｄ＜１．８  （９ａ）
０．７５＜（Ｅ１−Ｅｄ）／Ｌｄ＋Ｅｄ×Ｐｆ−Ｅｄ／Ｒｄ＜１．７  （９ｂ）
【００８６】
また、無限遠合焦時に軸上マージナル光線が回折格子部１１４に入射する際の入射角度をθＤとしたとき、以下の式（１１）を満たすことが好ましい。なお入射角度θＤとは、回折格子部１１４に軸上マージナル光線が入射する位置における第１のレンズ１１２の像側のレンズ面の面法線と軸上マージナル光線が成す角度である。
１０°＜｜θＤ｜＜５７°  （１１）
【００８７】
式（１１）の上限値を上回ると、軸上マージナル光線が回折格子部１１４に入射する際の入射角度が大きくなりすぎてしまう。その結果、格子壁面へ入射する光量が増大してしまい、フレアを低減することが困難となってしまう。
【００８８】
式（１１）の下限値を下回ると、回折格子部１１４よりも物体側における屈折力が小さくなりすぎたり、ＤＯＥ１１０よる収差補正効果を十分に得ることができなかったりする結果、光学系全体の収差補正が困難となってしまう。
【００８９】
なお、式（１１）は以下の式（１１ａ）の範囲とすることが好ましく、式（１１ｂ）の範囲とすることがより好ましい。
１５°＜｜θＤ｜＜５１°  （１１ａ）
２０°＜｜θＤ｜＜４５°  （１１ｂ）
【００９０】
［実施例３］
次に、実施例３の光学系について説明する。図７に無限遠合焦時の本実施例の光学系２００の断面図を示す。光学系２００は、物体側から像側へ順に配置された正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、開口絞りＳＰ、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３で構成されている。無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｌ２は像側に移動する。なお、第１レンズ群Ｌ１および第３レンズ群Ｌ３はフォーカシングに際して不動である。
【００９１】
第１レンズ群Ｌ１はＤＯＥ２１０を有している。図７に示すように、ＤＯＥ２１０は像側に凸面を有する第１のレンズ２１２と、物体側に凹面を有する第２のレンズ２１３を備えており、第１のレンズ２１２と第２のレンズ２１３の間には回折格子部２１４が設けられている。光学系２００において、第２のレンズ２１３に対して第１のレンズ２１２が物体側に配置されるようにＤＯＥ２１０が配置されている。
【００９２】
回折格子部２１４の構成は実施例１のＤＯＥ１０と同様である。すなわち、回折格子部２１４は第１のレンズ２１２から順に第１の回折格子と第１の回折格子よりも屈折率の大きな第２の回折格子を有し、回折格子部２１４の回折による光学的パワーは正である。
【００９３】
また、回折格子部２１４の格子壁面は、第１のレンズ２１２から第２のレンズ２１３へ近づくにつれて格子壁面の内径が小さくなるように光軸に対して傾斜している。別の観点としては、回折格子部２１４の格子壁面は式（１）を満たすように傾斜している。
【００９４】
ＤＯＥ２１０の回折格子部２１４における各格子壁面について、格子壁面から光軸までの距離とθＨ（°）、θＭ（°）、θＨＭ（°）の関係を図８に示す。図７に示す光学系２００の断面図において回折格子部２１４の形状は光軸に対して対称であるが、図８は光軸よりも上側についてのみ示している。
【００９５】
図８に示すとおり、ＤＯＥ２１０では全ての格子壁面が光軸に対して負の傾きとなっており、第１のレンズ２１２から第２のレンズ２１３へ近づくにつれて格子壁面の内径が小さくなるように光軸に対して傾斜している。また、ＤＯＥ２１０は式（１）を満たしている。したがって、実施例１で説明したように、ＤＯＥ２１０はフレアの発生を低減しつつ製造が容易な形状となっている。さらに、図８に示すようにＤＯＥ２１０は式（５）を満足する形状となっている。
【００９６】
なお、本実施例のＤＯＥ２１０において、第１の回折格子は樹脂材料（Ｎｄ＝１．５２８、νｄ＝３４．７、θｇＦ＝０．６０５）により形成されている。
【００９７】
また、第２の回折格子は樹脂材料（Ｎｄ＝１．５５７、νｄ＝５０．２、θｇＦ＝０．５６８）により形成されている。また、格子高さｄは１９．９μｍである。
【００９８】
このような材料を用いて第１の回折格子および第２の回折格子を形成することにより、広い波長範囲で高い回折効率を得ている。
【００９９】
図９に無限遠合焦時の光学系２００の収差図を示す。図９に示すように、光学系２００は色収差をはじめとした諸収差が良好に補正されている。
【０１００】
［実施例４］
次に、実施例４の光学系について説明する。図１０に無限遠合焦時の本実施例の光学系３００の断面図を示す。光学系３００は、物体側から像側へ順に配置された正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、開口絞りＳＰ、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３で構成されている。無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｌ２は像側に移動する。なお、第１レンズ群Ｌ１および第３レンズ群Ｌ３はフォーカシングに際して不動である。
【０１０１】
第１レンズ群Ｌ１はＤＯＥ３１０を有している。図１０に示すように、ＤＯＥ３１０は像側に凸面を有する第１のレンズ３１２と、物体側に凹面を有する第２のレンズ３１３を備えており、第１のレンズ３１２と第２のレンズ３１３の間には回折格子部３１４が設けられている。光学系３００において、第２のレンズ３１３に対して第１のレンズ３１２が物体側に配置されるようにＤＯＥ３１０が配置されている。
【０１０２】
回折格子部３１４の構成は実施例１のＤＯＥ１０と同様である。すなわち、回折格子部３１４は第１のレンズ３１２から順に第１の回折格子と第１の回折格子よりも屈折率の大きな第２の回折格子を有し、回折格子部３１４の回折による光学的パワーは正である。
【０１０３】
また、回折格子部３１４の格子壁面は、第１のレンズ３１２から第２のレンズ３１３へ近づくにつれて格子壁面の内径が小さくなるように光軸に対して傾斜している。別の観点としては、回折格子部３１４の格子壁面は式（１）を満たすように傾斜している。
【０１０４】
ＤＯＥ３１０の回折格子部３１４における各格子壁面について、格子壁面から光軸までの距離とθＨ（°）、θＭ（°）、θＨＭ（°）の関係を図１１に示す。図１０に示す光学系３００の断面図において回折格子部３１４の形状は光軸に対して対称であるが、図１１は光軸よりも上側についてのみ示している。
【０１０５】
図１１に示すとおり、ＤＯＥ３１０では全ての格子壁面が光軸に対して負の傾きとなっており、第１のレンズ３１２から第２のレンズ３１３へ近づくにつれて格子壁面の内径が小さくなるように光軸に対して傾斜している。また、別の観点としては、ＤＯＥ３１０は式（１）を満たしている。したがって、実施例１で説明したように、ＤＯＥ３１０はフレアの発生を低減しつつ製造が容易な形状となっている。さらに、図１１に示すようにＤＯＥ３１０は式（５）を満足する形状となっている。
【０１０６】
なお、本実施例のＤＯＥ３１０において、第１の回折格子は樹脂材料（Ｎｄ＝１．６１５、νｄ＝２６．５、θｇＦ＝０．６１２）により形成されている。
【０１０７】
また、第２の回折格子は樹脂材料（Ｎｄ＝１．６４３、νｄ＝３８．８、θｇＦ＝０．５７８）により形成されている。また、格子高さｄは２１．５μｍである。
【０１０８】
このような材料を用いて第１の回折格子および第２の回折格子を形成することにより、広い波長範囲で高い回折効率を得ている。
【０１０９】
図１２に無限遠合焦時の光学系３００の収差図を示す。図１２に示すように、光学系３００は色収差をはじめとした諸収差が良好に補正されている。
【０１１０】
［実施例５］
次に、実施例５の光学系について説明する。図１３に無限遠合焦時の本実施例の光学系４００の断面図を示す。光学系４００は、物体側から像側へ順に配置された正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、開口絞りＳＰ、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３で構成されている。無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｌ２は像側に移動する。なお、第１レンズ群Ｌ１および第３レンズ群Ｌ３はフォーカシングに際して不動である。
【０１１１】
第１レンズ群Ｌ１はＤＯＥ４１０を有している。図１３に示すように、ＤＯＥ４１０は像側に凸面を有する第１のレンズ４１２と、物体側に凹面を有する第２のレンズ４１３を備えており、第１のレンズ４１２と第２のレンズ４１３の間には回折格子部４１４が設けられている。光学系４００において、第２のレンズ４１３に対して第１のレンズ４１２が物体側に配置されるようにＤＯＥ４１０が配置されている。
【０１１２】
回折格子部４１４の構成は実施例１のＤＯＥ１０と同様である。すなわち、回折格子部４１４は第１のレンズ４１２から順に第１の回折格子と第１の回折格子よりも屈折率の大きな第２の回折格子を有しており、回折格子部４１４の回折による光学的パワーは正である。
【０１１３】
また、回折格子部４１４の格子壁面は、第１のレンズ４１２から第２のレンズ４１３へ近づくにつれて格子壁面の内径が小さくなるように光軸に対して傾斜している。別の観点としては、回折格子部４１４の格子壁面は式（１）を満たすように傾斜している。
【０１１４】
ＤＯＥ４１０の回折格子部４１４における各格子壁面について、格子壁面から光軸までの距離とθＨ（°）、θＭ（°）、θＨＭ（°）の関係を図１４に示す。図１３に示す光学系４００の断面図において回折格子部４１４の形状は光軸に対して対称であるが、図１４は光軸よりも上側についてのみ示している。
【０１１５】
図１４に示すとおり、ＤＯＥ４１０では全ての格子壁面が光軸に対して負の傾きとなっており、第１のレンズ４１２から第２のレンズ４１３へ近づくにつれて格子壁面の内径が小さくなるように光軸に対して傾斜している。また、ＤＯＥ４１０は式（１）を満たしている。したがって、実施例１で説明したように、ＤＯＥ４１０はフレアの発生を低減しつつ製造が容易な形状となっている。さらに、図１４に示すようにＤＯＥ４１０は式（５）を満足する形状となっている。
【０１１６】
なお、本実施例のＤＯＥ４１０において、第１の回折格子はアクリル系樹脂にＩＴＯ微粒子を混合させた樹脂（Ｎｄ＝１．５６６、νｄ＝１９．０、θｇＦ＝０．４１８）により形成されている。
【０１１７】
また、第２の回折格子はアクリル系樹脂にＺｒＯ２微粒子を混合させた樹脂（Ｎｄ＝１．６１９、νｄ＝４３．２、θｇＦ＝０．５６４）により形成されている。また、格子高さｄは１０．７９μｍである。
【０１１８】
このような材料を用いて第１の回折格子および第２の回折格子を形成することにより、広い波長範囲で高い回折効率を得ている。
【０１１９】
図１５に無限遠合焦時の光学系４００の収差図を示す。図１５に示すように、光学系４００は色収差をはじめとした諸収差が良好に補正されている。
【０１２０】
［実施例６］
次に、実施例６の光学系について説明する。図１６に無限遠合焦時の本実施例の光学系５００の断面図を示す。光学系５００は、物体側から像側へ順に配置された正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、開口絞りＳＰ、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３で構成されている。無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｌ２は像側に移動する。なお、第１レンズ群Ｌ１および第３レンズ群Ｌ３はフォーカシングに際して不動である。
【０１２１】
第１レンズ群Ｌ１はＤＯＥ５１０を有している。図１６に示すように、ＤＯＥ５１０は像側に凸面を有する第１のレンズ５１２と、物体側に凹面を有する第２のレンズ５１３を備えており、第１のレンズ５１２と第２のレンズ５１３の間には回折格子部５１４が設けられている。光学系５００において、第２のレンズ５１３に対して第１のレンズ５１２が物体側に配置されるようにＤＯＥ５１０が配置されている。
【０１２２】
回折格子部５１４の構成は実施例１のＤＯＥ１０と同様である。すなわち、回折格子部５１４は第１のレンズ５１２から順に第１の回折格子と第１の回折格子よりも屈折率の大きな第２の回折格子を有し、回折格子部５１４の回折による光学的パワーは正である。
【０１２３】
また、回折格子部５１４の格子壁面は、第１のレンズ５１２から第２のレンズ５１３へ近づくにつれて格子壁面の内径が小さくなるように光軸に対して傾斜している。別の観点としては、回折格子部５１４の格子壁面は式（１）を満たすように傾斜している。
【０１２４】
ＤＯＥ５１０の回折格子部５１４における各格子壁面について、格子壁面から光軸までの距離とθＨ（°）、θＭ（°）、θＨＭ（°）の関係を図１７に示す。図１６に示す光学系５００の断面図において回折格子部５１４の形状は光軸に対して対称であるが、図１７は光軸よりも上側についてのみ示している。
【０１２５】
図１７に示すとおり、ＤＯＥ５１０では全ての格子壁面が光軸に対して負の傾きとなっており、第１のレンズ５１２から第２のレンズ５１３へ近づくにつれて格子壁面の内径が小さくなるように光軸に対して傾斜している。また、ＤＯＥ５１０は式（１）を満たしている。したがって、実施例１で説明したように、ＤＯＥ５１０はフレアの発生を低減しつつ製造が容易な形状となっている。さらに、図１７に示すようにＤＯＥ５１０は式（５）を満足する形状となっている。
【０１２６】
なお、本実施例のＤＯＥ５１０において、第１の回折格子はフッ素系樹脂にＩＴＯ微粒子を混合させた樹脂（Ｎｄ＝１．４８０、νｄ＝２１．７、θｇＦ＝０．３８３）により形成されている。
【０１２７】
また、第２の回折格子は樹脂材料（Ｎｄ＝１．５２４、νｄ＝５１．６、θｇＦ＝０．５６２）により形成されている。また、格子高さｄは１２．９５μｍである。
【０１２８】
このような材料を用いて第１の回折格子および第２の回折格子を形成することにより、広い波長範囲で高い回折効率を得ている。
【０１２９】
図１８に無限遠合焦時の光学系５００の収差図を示す。図１８に示すように、光学系５００は色収差をはじめとした諸収差が良好に補正されている。
【０１３０】
以下に、実施例２から６で説明した光学系１００から光学系５００に対応する数値実施例１から５を示す。
【０１３１】
各数値実施例の面データにおいて、ｒは各光学面の曲率半径、ｄ（ｍｍ）は第ｍ面と第（ｍ＋１）面との間の軸上間隔（光軸上の距離）を表わしている。ただし、ｍは光学系の面を光入射側から数えた時の番号である。また、ｎｄは各光学部材のｄ線に対する屈折率、νｄは光学部材のｄ線に対するアッベ数を表わしている。
【０１３２】
非球面データおよび回折面データにおける「ｅ±Ｂ」は「×１０±Ｂ」を意味している。光学面の非球面形状は、光軸方向における面頂点からの変位量をＸ、光軸方向に垂直な方向における光軸からの高さをＨ、近軸曲率半径をＲ、円錐定数をｋ、非球面係数をＡ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０、Ａ１２，Ａ１４とするとき、以下の式（１８）により表される。
【０１３３】
【数１】
2018072623.tif 000003
【０１３４】
なお、各数値実施例において、ｄ、焦点距離（ｍｍ）、Ｆナンバー、半画角（°）は全て各実施例の光学系が無限遠物体に焦点を合わせた時の値である。バックフォーカスＢＦは最終レンズ面から像面までの距離である。レンズ全長は第１レンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスを加えた値である。
【０１３５】
また、各数値実施例の回折光学素子の回折面の位相形状ψは、次の式（１２）によって表される。
ψ（ｈ，ｍ）＝（２π／ｍλ０）（Ｃ２ｈ２＋Ｃ４ｈ４＋Ｃ６ｈ６…）  （１２）
【０１３６】
式（１２）において、ｈは光軸からの高さ、λ０は設計波長、ｍは回折次数、Ｃｉ（ｉ＝２，４，６・・・）は位相係数である。
【０１３７】
このとき、任意の波長λ、任意の回折次数ｍに対する回折格子のパワーφＤは、最も低次の位相係数Ｃ２を用いて次の式（１３）によって表すことができる。
φＤ（λ，ｍ）＝−２Ｃ２ｍλ／λ０  （１３）
【０１３８】
各数値実施例において、回折光学素子を構成する各回折格子の回折次数ｍは全て１であり、設計波長λ０は全てｄ線の波長（５８７．５６ｎｍ）である。
【０１３９】
［数値実施例１］
単位（ｍｍ）
面データ
面番号          r         d        nd       νｄ     有効径
1（非球面）  139.485    16.40    1.4875     70.2     134.48
2            600.728   144.94                        133.46
3（非球面）   85.670    13.09    1.4970     81.5      72.94
4           -320.403    0.002    1.5660     19.0      71.19
5（回折面） -320.403     0.05    1.6199     43.2      71.18
6           -320.403     3.50    2.0033     28.3      71.16
7            648.053     2.88                         68.88
8            679.319     2.34    1.8081     22.8      67.15
9            584.762     3.20    1.8348     42.7      66.22
10（非球面）  134.826    86.48                         63.93
11（絞り）      ∞       34.82                         40.14
12             76.077     4.06    1.8081     22.8      29.69
13            -67.737     1.50    1.8348     42.7      29.36
14             69.304     9.24                         27.89
15            142.465     3.69    1.8467     23.9      27.97
16            -94.529     2.50    1.6056     43.7      27.80
17             64.379     2.50                         27.11
18           -132.204     2.00    1.8040     46.6      27.12
19             78.220     5.70                         27.56
20（非球面）   44.962     6.66    1.7380     32.3      31.33
21            -65.436     0.40                         31.24
22            -57.768     3.00    1.8929     20.4      31.17
23             40.092     7.40    1.6134     44.3      31.43
24            -80.410     9.15                         31.92
25             62.000    11.57    1.5673     42.8      32.68
26            -22.748     2.00    1.5952     67.7      32.26
27             61.925    25.00                         30.99
28              ∞        4.40    1.5163     64.1      33.73
29              ∞       77.59                         34.07
30      ∞
非球面データ
第1面
k = -1.42907E-02
A4 = -2.35660E-09
A6 = -2.78502E-13
A8 = -3.73974E-18
A10 = -1.71054E-21
A12 = -1.71054E-21
第3面
k = -1.88438E+00
A4 = 3.08070E-07
A6 = -9.77306E-13
A8 = -3.56770E-15
A10 = 1.58909E-18
A12 = -4.86078E-22
第10面
k = -2.05982E+00
A4 = 8.09083E-08
A6 = 5.54689E-12
A8 = -3.18893E-15
A10 = 4.15591E-19
第20面
k = 1.19638E+00
A4 = -1.76591E-06
A6 = -8.99919E-10
A8 = 7.80397E-13
A10 = 8.35620E-17
回折面データ
第5面
C2 = -4.03065E-05
C4 = 2.26824E-09
C6 = -9.56622E-13
各種データ
焦点距離      780.0
Fナンバー      5.80
半画角（°）    1.6
像高           21.6
レンズ全長    486.06
BF             77.59
レンズ群データ
群   始面   焦点距離
1      1     224.5
2      8    -202.7
3     12    -200.0
【０１４０】
［数値実施例２］
単位(mm)
面番号          r        d        nd        νｄ     有効径
1（非球面）  125.499    16.25    1.4875     70.2     134.48
2            371.022   143.96                        133.34
3（非球面）   87.614    14.70    1.4970     81.5      74.01
4           -190.068     0.05    1.5276     34.7      72.22
5（回折面） -190.068     0.05    1.5569     50.2      72.19
6           -190.068     3.50    1.9108     35.3      72.17
7            427.093    11.90                         69.30
8            344.680     8.00    1.8830     40.8      63.16
9（非球面）  140.097    84.85                         59.69
10（絞り）      ∞       31.74                         36.31
11             98.207     3.53    1.8081     22.8      28.10
12            -64.390     1.50    1.8348     42.7      27.96
13             76.509     9.24                         27.39
14           3660.189     3.67    1.8467     23.9      27.88
15            -59.545     2.50    1.6056     43.7      27.94
16            140.542     1.77                         27.75
17           -133.850     2.00    1.8040     46.6      27.77
18             78.158     5.70                         28.27
19（非球面）   47.721     6.64    1.7380     32.3      32.25
20            -69.436     0.40                         32.23
21            -58.607     3.00    1.8929     20.4      32.21
22             48.545     7.61    1.6134     44.3      32.80
23            -65.327    10.00                         33.35
24             64.850    11.75    1.5673     42.8      33.70
25            -23.631     2.00    1.5952     67.7      33.23
26             57.876    25.00                         31.71
27              ∞        4.40    1.5163     64.1      34.46
28              ∞       70.34                         34.81
29（像面）      ∞
非球面データ
第1面
k = -1.42907E-02
A4 = -2.35660E-09
A6 = -2.78502E-13
A8 = -3.73974E-18
A10 = -1.71054E-21
A12 = -1.71054E-21
第3面
k = -1.88438E+00
A4 = 3.08070E-07
A6 = -9.77306E-13
A8 = -3.56770E-15
A10 = 1.58909E-18
A12 = -4.86078E-22
第9面
k = -2.05982E+00
A4 = 8.09083E-08
A6 = 5.54689E-12
A8 = -3.18893E-15
A10 = 4.15591E-19
第19面
k = 1.19638E+00
A4 = -1.76591E-06
A6 = -8.99919E-10
A8 = 7.80397E-13
A10 = 8.35620E-17
回折面データ
第5面
C2 = -4.03065E-05
C4 = 2.26824E-09
C6 = -9.56622E-13
各種データ
焦点距離      780.0
Fナンバー      5.80
半画角（°）    1.6
像高           21.6
レンズ全長    486.05
BF             70.34
レンズ群データ
群   始面   焦点距離
1      1     268.4
2      8    -272.3
3     11    -204.5
【０１４１】
［数値実施例３］
単位(mm)
面番号          r        d         nd       νｄ     有効径
1（非球面）  119.357    22.64    1.4875     70.2     134.48
2            763.342    83.12                        132.44
3（非球面）   92.232    17.81    1.4970     81.5      82.94
4           -179.273     0.05    1.6151     26.5      80.36
5（回折面） -179.273     0.05    1.6431     38.8      80.35
6           -179.273     2.95    1.8503     32.3      80.32
7           -2248.283   11.49                         77.26
8            515.704     5.13    1.8081     22.8      65.99
9           -509.658     3.20    1.8830     40.8      64.40
10（非球面）   78.038    69.22                         59.43
11（絞り）      ∞       26.48                         46.26
12            461.982     1.80    1.8081     22.8      40.66
13             57.130     7.10    1.7570     47.8      40.40
14           -148.092     4.62                         40.54
15             84.730     6.11    1.8467     23.9      39.79
16           -105.171     1.70    1.6056     43.7      39.28
17             39.636     7.85                         36.33
18            -90.783     1.80    1.8040     46.6      36.34
19             69.793     2.85                         37.50
20（非球面）   72.730     7.03    1.7380     32.3      40.31
21           -225.107     0.20                         41.03
22             55.025     3.00    1.8467     23.9      42.35
23             40.048     5.86    1.6134     44.3      41.24
24             115.63    15.00                         41.01
25              ∞        2.20    1.5163     64.1      41.41
26              ∞       59.79                         41.45
27(像面)        ∞
非球面データ
第1面
k = -3.23271E-01
A4 = 2.49708E-08
A6 = 1.09496E-12
A8 = 3.71896E-17
A10 = 7.60080E-21
第3面
k = -3.13925E+00
A4 = 3.75224E-07
A6 = -5.06005E-11
A8 = 4.11091E-15
A10 = -8.01472E-19
A12 = -1.03023E-22
第10面
k = -9.30267E-02
A4 = 4.40544E-08
A6 = 1.08005E-11
A8 = 3.85360E-15
A10 = -1.69391E-18
第20面
k = 8.04214E-01
A4 = -5.78950E-07
A6 = -1.51948E-10
A8 = -9.75920E-14
A10 = 5.87507E-17
回折面データ
第5面
C2 = -4.81608E-05
C4 = 2.48823E-09
C6 = -7.84815E-13
各種データ
焦点距離      390.0
Fナンバー      2.90
半画角（°）    3.2
像高           21.6
レンズ全長    369.07
BF             59.79
レンズ群データ
群   始面   焦点距離
1      1     163.2
2      8    -101.9
3     12     345.2
【０１４２】
［数値実施例４］
単位(mm)
面番号           r        d        nd        νｄ     有効径
1（非球面）   79.068    20.71    1.4875     70.2     102.86
2            643.847    37.00                        100.65
3（非球面）   64.836    16.86    1.4875     70.2      63.99
4           -106.833    0.002    1.5660     19.0      60.48
5（回折面） -106.833     0.05    1.6199     43.2      60.47
6           -106.833     3.95    1.6727     32.1      60.43
7            267.129     7.51                         54.81
8           3209.381     5.34    1.8081     22.8      49.50
9           -251.490     3.00    1.7292     54.7      47.63
10             52.944    25.10                         43.36
11（絞り）      ∞        4.44                         39.22
12（非球面）  100.674     2.10    1.8081     22.8      37.93
13             47.692     8.03    1.7725     49.6      36.74
14           -577.611     2.89                         35.51
15           -160.477     1.75    1.6968     55.5      34.15
16             50.108     2.99                         32.80
17            195.498     4.88    1.8467     23.8      32.84
18           -122.150     1.80    1.5407     47.2      32.69
19             71.436     3.12                         32.16
20             81.909     4.69    1.7200     43.7      34.92
21           -246.705     2.00    1.8081     22.8      35.50
22            188.446     0.20                         36.42
23             70.535     5.76    1.8830     40.8      37.67
24           -1243.51     3.40                         37.86
25              ∞        2.20    1.5163     64.1      38.18
26              ∞       56.05                         38.30
27（像面）      ∞
非球面データ
第1面
k = 2.94671E-01
A4 = -2.65433E-08
A6 = -1.12941E-11
A8 = -1.23216E-15
A10 = -9.03682E-19
A12 = 2.64633E-22
A14 = -8.68831E-26
第3面
k = 0.00000E+00
A4 = -4.13485E-07
A6 = -1.01773E-10
A8 = -4.09820E-14
A10 = -1.35393E-16
A12 = 1.46462E-19
第12面
k = 2.40879E+00
A4 = 8.23477E-07
A6 = -1.07278E-09
A8 = 7.33823E-12
A10 = -1.88191E-14
A12 = 1.75521E-17
回折面データ
第5面
C2 = -1.13342E-04
C4 = 3.23399E-08
C6 = -1.50255E-11
各種データ
焦点距離      195.9
Fナンバー      2.05
半画角（°）    6.3
像高           21.6
レンズ全長    225.84
BF             56.05
レンズ群データ
群   始面   焦点距離
1      1     117.5
2      8     -75.9
3     12     122.8
【０１４３】
［数値実施例５］
単位(mm)
面番号           r        d        nd       νｄ     有効径
1（非球面）   76.590    22.07    1.4875     70.2     103.11
2            577.345    37.00                        100.30
3（非球面）   68.307    16.10    1.5378     74.7      63.32
4           -104.952    0.005    1.4799     21.7      59.94
5（回折面） -104.952     0.05    1.5242     51.6      59.93
6           -104.952     3.95    1.7380     32.3      59.88
7            261.364     7.51                         54.37
8           4389.915     3.76    1.8929     20.4      49.07
9           -357.754     3.00    1.7292     54.7      47.81
10             52.588    26.13                         43.63
11（絞り）      ∞        4.44                         39.33
12（非球面）   81.722     2.10    1.8081     22.8      37.97
13             47.021     7.57    1.7725     49.6      36.76
14           1282.624     2.89                         35.41
15           -386.649     1.75    1.6968     55.5      33.98
16             47.511     2.97                         32.47
17            230.898     4.72    1.8467     23.8      32.46
18           -120.061     1.80    1.5407     47.2      32.24
19             62.398     3.12                         31.54
20             71.396     5.78    1.7200     43.7      34.36
21           -260.885     2.00    1.8081     22.8      35.11
22            187.059     0.20                         35.93
23             67.544     5.42    1.8830     40.8      37.13
24             745.89     3.40                         37.22
25              ∞        2.20    1.5163     64.1      37.55
26              ∞       54.00                         37.70
27（像面）      ∞
非球面データ
第1面
k = 2.62030E-01
A4 = -3.96383E-08
A6 = -1.15385E-11
A8 = -1.45058E-15
A10 = -1.53259E-18
A12 = 5.53728E-22
A14 = -1.45712E-25
第3面
k = 0.00000E+00
A4 = -3.77246E-07
A6 = -1.31037E-10
A8 = 5.75632E-14
A10 = -2.71228E-16
A12 = 2.43543E-19
A14 = -8.48835E-23
第12面
k = 7.32909E-01
A4 = 9.05629E-07
A6 = -1.17485E-09
A8 = 7.56204E-12
A10 = -1.88342E-14
A12 = 1.72746E-17
回折面データ
第5面
C2 = -8.84624E-05
C4 = 3.09506E-08
C6 = -1.63650E-11
各種データ
焦点距離      196.4
Fナンバー      2.05
半画角（°）    6.3
像高           21.6
レンズ全長    223.96
BF             54.00
レンズ群データ
群   始面   焦点距離
1      1     117.5
2      8     -75.9
3     12     125.6
【０１４４】
実施例２から６の光学系における種々の数値を表１にまとめて示す。
【０１４５】
【表１】
2018072623.tif 000004
【０１４６】
［光学機器］
図１９は、本発明の一実施例としての撮像装置（デジタルスチルカメラ）６００の概略図である。本実施形態の撮像装置６００は、カメラ本体６０１と、上述した実施例２から６のいずれかと同様である光学系６０２と、光学系６０２によって形成される像を光電変換する受光素子（撮像素子）６０３を備える。
【０１４７】
本実施形態の撮像装置６００は、実施例２から６のいずれかと同様である光学系６０２を有するため、ＤＯＥの格子壁面に起因するフレアが低減された高品位な画像を得ることができる。なお、受光素子６０３としては、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を用いることができる。
【０１４８】
なお、上述した各実施例の光学系は、図１９に示したデジタルスチルカメラに限らず、銀塩フィルム用カメラやビデオカメラ、望遠鏡等の種々の光学機器に適用することができる。
【０１４９】
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０１５０】
１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０  回折光学素子
１２，１１２，２１２，３１２，４１２，５１２  第１のレンズ
１３，１１３，２１３，３１３，４１３，５１３  第２のレンズ
１４，１１４，２１４，３１４，４１４，５１４  回折格子部
１５  第１の回折格子
１６  第２の回折格子
【図１】
2018072623.tif 000005
【図２】
2018072623.tif 000006
【図３】
2018072623.tif 000007
【図４】
2018072623.tif 000008
【図５】
2018072623.tif 000009
【図６】
2018072623.tif 000010
【図７】
2018072623.tif 000011
【図８】
2018072623.tif 000012
【図９】
2018072623.tif 000013
【図１０】
2018072623.tif 000014
【図１１】
2018072623.tif 000015
【図１２】
2018072623.tif 000016
【図１３】
2018072623.tif 000017
【図１４】
2018072623.tif 000018
【図１５】
2018072623.tif 000019
【図１６】
2018072623.tif 000020
【図１７】
2018072623.tif 000021
【図１８】
2018072623.tif 000022
【図１９】
2018072623.tif 000023