(57)【要約】【課題】回折光学素子の可視領域全域における各使用波長領域の回折効率が安定した光学素子を提供すること。【解決手段】アッベ数（νｄ）と２次分散（θｇ，Ｆ）の関係がθｇ，Ｆ≦−２×１０−３νｄ＋０．５９である有機光学材料を用いることにより、波長による部分的な効率の落ち込みが発生せず、可視領域全域における各使用波長領域の回折効率が改善され色収差をより正確に補正された光学素子を提供することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機樹脂中に導電性高分子材料からなる微粒子が分散され、アッベ数（νｄ）と屈折率の２次分散（θｇ，Ｆ）との関係が、θｇ，Ｆ≦−２νｄ×１０-3＋０．５９であることを特徴とする光学材料。
【請求項２】
前記アッベ数（νｄ）が９以上３５以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学材料。
【請求項３】
前記導電性微粒子の屈折率の２次分散が、０．３２以上０．４５以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学材料。
【請求項４】
前記導電性微粒子が、ポリチオフェン系高分子材料であることを特徴とする請求項１に記載の光学材料。
【請求項５】
前記導電性微粒子が、ポリ３，４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）であることを特徴とする請求項４に記載の光学材料。
【請求項６】
前記導電性微粒子の平均粒径が２ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学材料。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学材料により形成されたことを特徴とする光学素子。
【請求項８】
前記請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学材料により形成され、表面に回折形状が形成されていることを特徴とする回折光学素子。
【請求項９】
少なくともアッベ数が小さい材料で構成され、一方の表面が回折形状を有する回折面である回折格子と、アッベ数が大きい材料で構成され、一方の表面が回折形状を有する回折面である回折格子とを、互いの回折面を対向して配置した積層型回折格子であって、
前記アッベ数が小さい材料が、有機樹脂中に導電性高分子材料からなる微粒子が分散され、前記アッベ数と屈折率の２次分散との関係が、θｇ，Ｆ≦−２νｄ×１０-3＋０．５９であることを特徴とする積層型回折光学素子。
【請求項１０】
少なくとも第１の光学材料からなる第１の層と第２の光学材料とからなる第２の層が積層され、前記第１の層と前記第２の層との界面の形状が回折面からなり、前記第１の光学材料のアッベ数が前記第２の光学材料のアッベ数よりも小さい積層型回折光学素子であって、
前記第１の光学材料が、有機樹脂中に導電性高分子材料からなる微粒子が分散され、前記アッベ数と屈折率の２次分散との関係が、θｇ，Ｆ≦−２νｄ×１０-3＋０．５９であることを特徴とする積層型回折光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学材料およびそれにより成形された光学素子、回折光学素子、積層型回折光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から光の屈折のみによって構成される屈折光学系は、分散特性の異なる硝材を組み合わせることによって色収差を減らしている。例えば、望遠鏡等の対物レンズでは分散の小さい硝材を正レンズ、分散の大きい硝材を負レンズとし、これらを組み合わせて用いることで軸上に現れる色収差を補正している。この為、レンズの構成、枚数が制限される場合や使用される硝材が限られている場合などでは、色収差を十分に補正することが非常に困難な場合があった。
【０００３】
また、非特許文献１および２等には、レンズ面やあるいは光学系の一部に、回折格子を有する回折光学素子を用いることで色収差を減じる方法が開示されている。
【０００４】
これは、光学素子としての屈折面と回折面とでは、ある基準波長の光線に対する色収差の発生する方向が、逆になるという物理現象を利用したものである。さらに、このような回折光学素子は、その回折格子の周期的構造の周期を変化させることで、非球面レンズと同等の効果を持たせることができる。そのため、色収差の低減に非常に大きな効果がある。
【０００５】
回折系の光学素子である回折光学素子に入射した１本の光線は、回折作用により各次数の複数の光に分かれる。
【０００６】
そのため、光学系として用いられた回折光学素子の特長を充分に発揮させるには、使用波長領域の光束を特定次数（以後設計次数とも言う）に集中させなければならない。使用波長領域の光束が設計次数に集中している場合は、それ以外の回折次数の回折光の強度は非常に低いものとなる。そのため、設計次数以外の光線が設計次数の光線とは別な所に結像してしまうフレア光となる事はない。
【０００７】
使用波長領域の光束が設計次数に集中するように、回折格子の格子構造をあらかじめ決定し、回折効率を十分に高くする構成が、特許文献１〜５等に開示されている。これらは複数の光学素子を組み合わせて構成されており、各光学素子の屈折率分散と光学素子の境界面に形成される格子の形状を最適に選ぶことで、広波長範囲で高い回折効率を有する構成となっている。具体的には基板上に複数の光学材料を積層し、その境界面の少なくとも１つにレリーフパターン、階段形状、キノフォーム等を形成することで、所望の回折光学素子を形成している。
【０００８】
これらの先行技術では、広い波長範囲で高い回折効率を有する構成を得るために、相対的に屈折率分散の低い材料と屈折率分散の高い材料とで形成された回折格子が組み合わされている。
【０００９】
屈折率分散の高い材料と低い材料とは、屈折率分散の差が大きいほど構成される光学素子の回折効率は高くなり、光学素子の画角は広くなる。そのためには、より屈折率分散の高い（アッベ数が小さい）材料を使用する事が必要であり、それにより色収差をより正確に補正することができる。
【００１０】
しかしながら、回折光学素子の更なる機能向上のためには、単に屈折率分散の高い材料を使用するだけでは、可視領域全域の回折効率は高まるものの、使用波長領域において部分的に回折効率の落ち込みが発生してしまう。通常、光学素子による光の屈折率は、短波長になればなるほど急激に変化し、設計された屈折率と差が大きくなる。そのため、短波長になればなるほど設計次数に対する回折効率は低下する。
【００１１】
特許文献６には、屈折率（ｎｇ、ｎＦ、ｎｄ、ｎＣ）、アッベ数（νｄ）、屈折率の２次分散（θｇ，Ｆ）との関係を考慮した光学材料を用い、可視領域全域における回折効率を向上させ、更に、各波長域での部分的な回折効率の落ち込みが発生しない光学材料が開示されている。この光学材料は、バインダー樹脂に超微粒子として屈折率分散が高く、２次分散特性の低い性質を示す透明導電性金属酸化物を混合・分散させた複合材料である。
【００１２】
２次分散特性の低い性質を示す透明導電性金属酸化物としては、ＩＴＯ、ＡＴＯ、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の透明導電性金属酸化物を混合・分散させ複合材料とすることが開示されている。ここで、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）は、錫がドーピングされたＩｎ2Ｏ3を示し、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）は、アンチモンがドーピングされたＳｎＯ2を示す。これらの材料は、２次分散θｇ≦−２νｄ×１０-3＋０．５９を満たしている。
【００１３】
ＩＴＯ、ＳｎＯ2、ＡＴＯ等の導電性酸化物が他の無機酸化物と比較して非常に低い２次分散特性を示す原因は、それらの有するフリーキャリアの振る舞いと考えられている。特にＩＴＯは、電子遷移による屈折率の変化に加え、錫によるドーピングや酸素の空孔によりフリーキャリアが発生し屈折率が変化する。図１にＩＴＯの波長と屈折率の関係を示す。図１（ａ）は、電子遷移による各波長における屈折率の変化を示しており、図１（ｂ）は、フリーキャリアによる各波長における屈折率の変化を示している。また図１（ｃ）は、電子遷移による屈折率の変化とフリーキャリアによる屈折率の変化を組み合わせた、実際のＩＴＯの各波長における屈折率の変化を示している。
【００１４】
図１（ａ）から分かるように、電子遷移による屈折率分散は可視域においては４００ｎｍ〜４５０ｎｍの短波長側で急激に変化する。また図１（ｂ）から分かるように、フリーキャリアによる屈折率分散は可視域においては６００ｎｍ〜７００ｎｍの長波長側でその変化が急激となる。その二つの影響が組み合わさることにより、屈折率の２次分散（θｇ，Ｆ）は他の無機酸化物に比べ非常に小さくなる。従って、ＩＴＯと同様にフリーキャリアの影響があるＳｎＯ２及びＡＴＯ等も使用することができる。
【００１５】
一方で、一般に金属酸化物の超微粒子は微細化することでファンデルワールス力等によって凝集を起こし、バインダー樹脂や溶媒に混ぜることにより、白濁し光学散乱の原因となる。超微粒子と樹脂等の複合材料の光学散乱は、一般に粒子径の６乗、１／波長の４乗、反射係数（屈折率差の比）に比例して大きくなると言われている（レイリー散乱）。また超微粒子に用いられる無機若しくは金属酸化物は汎用樹脂と比較し、充分に高い屈折率を示す。そのため混合する媒体（バインダー樹脂や溶媒）との屈折率差が大きくなり、より光学散乱も大きくなる。
【００１６】
ＩＴＯ等の導電性無機金属酸化物の微粒子とバインダー樹脂との構成では、光散乱を低減するためにはその粒径を少なくとも使用する光の波長よりも小さくする必要がある。更に、レイリー散乱による透過光強度の減衰を低減するためには、特に平均粒径が１５ｎｍ未満程度のナノ粒子をできる限り狭い粒径分布をもって調製して分散させることが好ましく、該微粒子の分散方法自体が最先端の研究課題となっているのが現状である。特にレンズ等の光学部材には、フレア等の問題から特に光学散乱を低減させる必要がある。
【００１７】
微細な無機物質等の超微粒子（一次粒子）は凝集力が非常に強く、粉体とする製造工程、または溶媒、バインダー樹脂への分散工程で一次粒子がクラスター状に凝集した二次粒子に凝集する。そのため超微粒子を樹脂マトリクス中に含有させる場合、２次凝集を可及的に低減した状態で分散させる必要性が一般に認識されている。このような問題を解決するために、様々な分散機器や表面処理技術、界面活性剤を用いた分散方法から光学散乱を低減させる検討が図られている。
【００１８】
更に、ＩＴＯ微粒子等の導電性酸化物は、繰り返し同特性の微粒子を得るためにはその作製において非常にシビアな条件設定が必要であり、僅かな製造条件の相違により光学物性がバラツキを示す。ＩＴＯ微粒子において、製造条件の相違によって特に吸収に至っては黄色〜濃青と大きく変化し得ることが確認されており、それに起因して屈折率、アッベ数、２次分散特性等の物性は変動する。原因としては僅かな作製条件の相違が、ＩＴＯの酸素欠損や結晶化度に影響を及ぼし、それらの変化が前記物性に影響を及ぼしているものと考えられる。そのため定性的に各種物性を同等に調製することは困難とされている。
【特許文献１】特開平０９−１２７３２１号公報
【特許文献２】特開平０９−１２７３２２号公報
【特許文献３】特開平１１−０４４８０８号公報
【特許文献４】特開平１１−０４４８１０号公報
【特許文献５】特開２００４−１４５２７３号公報
【特許文献６】特開２００１−７４９０１号公報
【非特許文献１】Ａ．Ｄ．Ｋａｔｈｍａｎ  ａｎｄ  Ｓ．Ｋ．Ｐｉｔａｌｏ、「Ｂｉｎａｒｙ  Ｏｐｔｉｃｓ  ｉｎ  Ｌｅｎｓ  Ｄｅｓｉｇｎ」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｌｅｎｓ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、１９９０、ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．１３５４、ｐ２９７−３０９
【非特許文献２】Ｃａｒｍｉｎａ  Ｌｏｎｄｏｎｏ  ａｎｄ  Ｐｅｔｅｒ  Ｐ．Ｃｌａｒｋ、「Ｔｈｅ  ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ａｃｈｒｏｍａｔｉｚｅｄ  ｈｙｂｒｉｄ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  ｌｅｎｓ  ｓｙｓｔｅｍｓ」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｌｅｎｓ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、１９９０、ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．１３５４、ｐ３０−３７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上述のＩＴＯ微粒子等の導電性無機金属酸化物を分散させた光学材料を用いることにより、４００〜７００ｎｍの可視光域で均一で、且つ、回折効率の高い積層型回折光学素子が得られている。しかしながら、ＩＴＯ超微粒子は製造時の僅かな条件のバラツキにより最終的に得られる超微粒子の物性にバラツキが生じることがある。従って、精密な設計の元に成り立っている光学素子へ光学材料を安定的に用いるには、更に、安定性を増すことが要求されている。
【００２０】
また一般的にＩＴＯやＡＴＯのような金属酸化物は汎用のバインダー樹脂と非常に大きな屈折率差を有しており、樹脂との混合で複合材料とした場合、レイリー散乱により極めて大きな光学散乱を生じさせてしまうことは前述した。そうした中で樹脂中への微粒子分散性を制御するため（低光学散乱特性の樹脂を得るため）、様々な表面処理技術や分散剤を使用した方法が検討されているが、充分に光学散乱特性の低い光学材料は得られていない。
【００２１】
更に、微粒子と樹脂の屈折率差、および樹脂中での微粒子の分散性（凝集）に起因した光学的散乱、また微粒子の製造方法に起因した物性再現性の観点から、更なる改善が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
発明者は、有機物質として導電性高分子が上述の金属酸化物超微粒子と同等の優れた屈折率分散、２次分散特性を有することを見出した。ＩＴＯ等の金属酸化物超微粒子の代わりに有機導電性物質、より具体的には導電性高分子、例えば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ  ｄｏｐｅｄ  ＰＥＤＯＴ（ＰＥＤＯＴ：ポリエチレンジオキシチオフェン（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ＰＳＳ：ポリスチレンスルフォン酸））の微粒子をベース樹脂に添加することで、ＩＴＯ等の金属酸化物と同様の２次分散特性を有しつつ上述の課題である光学的散乱、物性バラツキの問題が解決できることを見いだしたものである。
【００２３】
導電性高分子は、合成方法により純度や分子量さえ揃えれば物性のバラツキは比較的小さく抑えられる。製造装置、材料種類の観点からもその合成・精製作業は一般的にそれほど困難とはされていない。即ち、酸素欠損や結晶化度により物性が大きく左右される導電性無機金属酸化物の超微粒子と比較して物性の再現性が得られ易い。
【００２４】
また、本発明にかかる導電性高分子からなる有機導電性物質は、ベース樹脂とされる各種有機物（モノマー、オリゴマー、ポリマー）と比較的近い屈折率値を有している場合が多く、樹脂との混合で得られた複合材料は低い光学散乱特性を得易い。樹脂中への分散の観点においても、ベース樹脂・微粒子共に有機物であることから馴染み易い、即ち、分散し易い。
【００２５】
本発明は、コロイド分散した有機導電性物質がバインダー樹脂に高濃度で安定に分散し、屈折率の選択から光学散乱が低減された屈折率高分散かつ２次分散特性を有する光学材料を得ようとするものである。
【００２６】
即ち、比較的物性の良再現性を有する導電性高分子の中から、バインダー樹脂と屈折率差が小さい物質を選択・組み合わせることで光学散乱を低減させることが可能である。
【００２７】
そして以下の構成である光学材料、該光学材料を用いて成形された光学素子、回折光学素子、積層型回折光学素子、及び該光学素子を有する光学系を提供することができる。
【００２８】
本発明において前述課題を解決するために、有機樹脂中に導電性高分子材料からなる微粒子が分散され、アッベ数（νｄ）と屈折率の２次分散（θｇ，Ｆ）との関係がθｇ，Ｆ≦−２νｄ×１０-3＋０．５９である光学材料を提供するものである。
【００２９】
更に前記導電性物質の微粒子は、アッベ数（νｄ）が９以上３５以下で、２次分散（θｇ，Ｆ）が０．３２以上０．４５以下であることが好ましい。
【００３０】
また本発明は、少なくともアッベ数が小さい材料で構成され、一方の表面が回折形状を有する回折面である回折格子と、アッベ数が大きい材料で構成され、一方の表面が回折形状を有する回折面である回折格子とを、互いの回折面を対向して配置した積層型回折格子であって、アッベ数が小さい材料が、有機樹脂中に導電性高分子材料からなる微粒子が分散され、アッベ数と屈折率の２次分散との関係が、θｇ，Ｆ≦−２νｄ×１０-3＋０．５９であることを特徴とする積層型回折光学素子、および、少なくとも第１の光学材料からなる第１の層と第２の光学材料とからなる第２の層が積層され、第１の層と第２の層との界面の形状が回折面からなり、第１の光学材料のアッベ数が第２の光学材料のアッベ数よりも小さい積層型回折光学素子であって、第１の光学材料が、有機樹脂中に導電性高分子材料からなる微粒子が分散され、アッベ数と屈折率の２次分散との関係が、θｇ，Ｆ≦−２νｄ×１０-3＋０．５９であることを特徴とする積層型回折光学素子である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、良好な微粒子分散安定性、低光学散乱特性、優れた物性再現性を有する光学材料が得られる。この光学材料を用いることにより、回折効率の高い光学材料を提供でき、該光学材料を用いた光学素子の成形方法、該成形方法によって成形された光学素子、及び該光学素子を有する光学系を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
発明者は、ＩＴＯ等の導電性金属酸化物超微粒子の代わりに有機導電性高分子の微粒子が導電性金属酸化物超微粒子と同等の優れた屈折率分散、２次分散特性を有することを見出した。
【００３３】
確立された合成方法により製造された、導電性高分子材料は、純度や分子量を揃えることが可能である。純度や分子量が揃っていれば物性のバラツキは比較的小さく抑えられる。製造装置、材料種類の観点からもその合成・精製作業は一般的にそれほど困難とはされていない。即ち、酸素欠損や結晶化度により物性が大きく左右される無機や金属酸化物の超微粒子と比較して物性の再現性が得られ易い。
【００３４】
また、有機導電性高分子は、ベース樹脂とされる各種有機物（モノマー、オリゴマー、ポリマー）と比較的近い屈折率値を有している場合が多く、樹脂との混合で得られた複合材料は低い光学散乱特性を得易い。一般に、有機導電性高分子の微粒子が、入射光の波長より充分小さいサイズならば散乱は生じないと言われている。ただし、現実的には、有機導電性高分子の微粒子の屈折率は、ベース樹脂とされる各種有機物の屈折率の±０．０５程度の範囲に入っていることが好ましい。樹脂中への分散性も、ベース樹脂・微粒子共に有機物であることから馴染み易い、即ち、分散し易い。この結果、コロイド分散した導電性物質がベース樹脂に高濃度で安定に分散し、屈折率の選択から光学散乱が低減された屈折率高分散かつ２次分散特性を有する光学材料を得ようとするものである。
【００３５】
即ち、比較的物性の良再現性を有する導電性高分子の中から、ベース樹脂と屈折率差が小さい物質を選択・組み合わせることで光学散乱を低減させることが可能である。
【００３６】
そして以下の構成である光学材料、該光学材料を用いて成形された光学素子、回折光学素子、積層型回折光学素子、及び該光学素子を有する光学系を提供することができることを見いだした。
【００３７】
導電性高分子の微粒子の導電性は、比較的粒径が大きい方が導電性は高く得られ易いことが知られている。一方、分散性、光学散乱性の観点からは、粒径が小さく、且つ、できる限り狭い粒径分布をもって調製して分散させることが好ましい。
【００３８】
上記の観点から、導電性高分子の微粒子の平均粒径としては２〜３００ｎｍの範囲であることが好ましい。微粒子の平均粒径が２ｎｍ以下だと微粒子としての作製が困難であり、また十分な特性が得られない。また微粒子の平均粒径が３００ｎｍ以上だと、凝集等のため光学散乱発生の問題がある。
【００３９】
導電性高分子の微粒子は、必要な特性に応じて１種類のみで使用することもできるし、２種類以上を併用して使用することもできる。添加濃度としては樹脂体積に対する割合が、０．０３重量％以上６０．０重量％以下の範囲であることが好ましい。導電性高分子の微粒子の量が多すぎると導電性高分子の微粒子自身の有する着色のため高い透過率を確保することが困難になる。そのため更に好ましくは３０重量％以下であることが好ましい。
【００４０】
ベース樹脂としては導電性高分子材料（以下、導電性高分子と略す）の微粒子が分散等している溶媒に溶融するものが好ましい。導電性高分子からなる有機導電性物質は、ベース樹脂とされる各種有機物（モノマー、オリゴマー、ポリマー）と比較的近い屈折率値を有している場合が多く、樹脂との混合で得られた複合材料は低い光学散乱特性を得易い。樹脂中への分散の観点においても、ベース樹脂・導電性高分子の微粒子共に有機物であることから馴染み易い、即ち、分散し易い。
【００４１】
導電性高分子の微粒子を分散させるベース樹脂としては、ポリマー、オリゴマー、モノマー等のいずれかに特に制限されるものではなく、重合体の樹脂、または光若しくは熱重合可能な樹脂を選択しても良い。好適な樹脂の例としては、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ＣＡＢ系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。透明性、相溶性、分散性（安定性）、硬化性、成形性、耐久性等の点から、導電性高分子の微粒子をアクリル系樹脂、メタクリル系樹脂若しくはビニル系樹脂またはそれら不飽和エチレン基の混合体に分散させることが好ましい。導電性高分子の微粒子を分散させるベース樹脂は、１種類のみで使用することもできるし、２種類以上を併用して使用することもできる。
【００４２】
分散溶媒の例としては、ベース樹脂を溶解するため若しくは導電性高分子の微粒子を溶媒に分散させておくため、水若しくは、トルエン、ベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素、酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、ＤＭＦ、ＤＭＡｃ、ＮＭＰ等のアミド系、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素、ジエチルエーテル、ブチルカルビトール等のエチル類、ジクロロメタン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。用いる導電性高分子の微粒子の親和性に合わせて有機溶媒を選択することができ、また有機溶媒は１種類のみで使用することもできるし、分散性を損なわない範囲において２種類以上を併用して使用することもできる。
【００４３】
ベース樹脂に光重合可能な樹脂を用いる場合の光重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤を利用して、光照射によるラジカル生成機構を利用することができ、通常、レンズ等のレプリカ成形に好ましいものとなる。上述のベース樹脂に用いる場合、利用可能な光重合開始剤としては、例えば、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−１−ブタノン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン、２―ヒドロキシ―２―メチル―１―フェニル―プロパン―１―オン、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド、４−フェニルベンゾフェノン、４−フェノキシベンゾフェノン、４，４’−ジフェニルベンゾフェノン、４、４’−ジフェノキシベンゾフェノン等を好適なものとして挙げることができる。
【００４４】
なお、ベース樹脂に対する光重合開始剤の添加比率は、光照射量、更には、付加的な加熱温度に応じて適宜選択することができ、また、得られる重合体の目標とする平均分子量に応じて、調整することもできる。本発明にかかる樹脂の硬化・成形に利用する場合、可視光に吸収を有する導電性高分子の微粒子の添加量によっても異なってくるが、バインダー樹脂に対して、光重合開始剤の添加量は０．０１重量％以上１０．００重量％以下の範囲で選択することが好ましい。光重合開始剤はベース樹脂との反応性によって１種類のみで使用することもできるし、２種類以上を併用して使用することもできる。
【００４５】
またベース樹脂に熱重合可能な樹脂を用いる場合、熱重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤を利用して、加熱によるラジカル生成機構を利用することができ、通常、レンズ等のレプリカ成形に好ましいものとなる。上述のベース樹脂を用いる場合、利用可能な熱重合開始剤としては、例えば、アゾビソイソブチルニトリル（ＡＩＢＮ）、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシネオヘキサノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシネオヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシネオデカノエート、クミルパーオキシネオヘキサノエート、クミルパーオキシネオデカノエート等を、好適なものとして挙げることができる。
【００４６】
なお、ベース樹脂に対する熱重合開始剤の添加比率は、加熱温度、更には成形時の酸素存在量に応じて、適宜選択することができ、２種類以上の重合開始剤を組み合わせて使用も出来る。また、得られる成形体の目標とする重合度に応じて、調整することもできる。バインダー樹脂に対して、熱重合開始剤の添加量は０．０１重量％以上１０．００重量％以下の範囲に選択することが好ましい。熱重合開始剤はベース樹脂との反応性によって１種類のみで使用することもできるし、２種類以上を併用して使用することもできる。
【００４７】
次に樹脂、必要ならば重合開始剤、導電性高分子の微粒子、分散溶媒を用いた光学材料の調製工程について述べる。代表して光重合可能な樹脂をベース樹脂として用いた場合を記載する。
【００４８】
まず溶媒にコロイド分散した導電性高分子の微粒子に、選択した光重合可能な樹脂および光重合開始剤を溶解させる。樹脂を溶媒に溶解させるにあたって、樹脂の添加により導電性高分子の微粒子の分散状態の悪化がより少ない樹脂、溶媒、導電性高分子の微粒子の組み合わせにすることが好ましい。
【００４９】
完全に溶解後、導電性高分子の微粒子の沈殿等なく好適に分散していることを確認した後、エバポレータを用いて溶媒を除去する。この際、溶媒の沸点、残留溶媒量等に応じて減圧度を適宜調整することが好ましい。急激な溶媒の蒸発、除去により導電性高分子の微粒子の凝集の程度を悪化させ、分散性を損なうことがある。また減圧による溶媒除去の際、必要に応じて分散性を損なわない程度に加熱することも可能である。このようにして本発明の光学材料を得る。得られた光学材料には除去し切れなかった残留溶媒を含有することがあり、その含有率によっては後の成形品等における耐久性、光学特性に影響を及ぼすことが考えられる。そのため残留溶媒の含有率は溶媒重量を差し引いた全重量に対して、０．０１〜０．５０重量％の範囲であることが好ましい。
【００５０】
減圧度が高すぎる、減圧と同時に加熱を伴う、または長時間にわたる減圧工程を経ることで、溶媒と共に添加した分散剤およびベース樹脂を組成しているモノマー等も留去される恐れがある。そのため個々の分子量、沸点、昇華性等を考慮した減圧度、温度、時間等の調整が必要である。
【００５１】
回折光学素子の成形において、光重合法を利用して、光学材料より型成形体層を形成する過程を示す。基板に利用する光透過性材料上に膜厚の薄い層構造を形成する場合、基板には例えば、ガラス平板を基板に利用する。一方、微細な回折格子構造に対応する型は、金属材料を利用する。ガラス平板と型との間に、流動性を示す該光学材料を流し込み、軽く抑えることで、型成形をなす。その状態に保ったまま該光学材料の光重合を行う。かかる光重合反応に供する光照射は、光重合開始剤を利用したラジカル生成に起因する機構に対応して、好適な波長の光、通常、紫外光もしくは可視光を利用して行う。例えば、基板に利用する光透過性材料、具体的には、ガラス平板を介して、成形されている光学材料調製用のモノマー等原料体に対して、均一に光照射を実施する。照射される光量は、光重合開始剤を利用したラジカル生成に起因する機構に応じて、また、含有される光重合開始剤の含有比率に応じて、適宜選択される。
【００５２】
一方、光重合反応による光学材料の型成形体層の作製においては、照射される光が注型されているモノマー等原料体全体に均一に照射されることが好ましい。従って、利用される光照射は、基板に利用する光透過性材料、例えば、ガラス平板を介して、均一に行うことが可能な波長の光を選択することが好ましい。その際、基板に利用する光透過性材料上に形成する該光学材料の型成形体を含む回折格子の総厚を薄くする形態は、本発明にはより好適なものとなる。同様に、熱重合法により型成形体層の作製を行うこともでき、この場合、全体の温度をより均一とすることが好ましく、基板に利用する光透過性材料上に形成する該光学材料の型成形体を含む回折格子の総厚を薄くする形態は、本発明にはより好適なものとなる。
【００５３】
本発明における光学材料を用いて上記方法を利用することで、光波長分散の異なる材料からなる層複数を基板上に積層し、使用波長域全域で特定次数（設計次数）の回折効率を高くする設計とした回折光学素子を、短時間で作製することが可能となる。また同時に離型剤、増感剤、安定剤、増粘剤等を含有させても良い。
【００５４】
通常、光学素子による光の屈折率は、短波長になればなるほど急激に変化し、設計された屈折率と差が大きくなる。そのため、短波長になればなるほど設計次数に対する回折効率は低下する。本発明者はこの様な物質の波長分散の急激な変化が、屈折率の２次分散（θｇ、Ｆ）＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）に起因し、屈折率の２次分散（θｇ，Ｆ）が小さいほど回折効率が向上することを見いだした。
【００５５】
図２は、市販されている材料及び特許文献５に開示された透明導電性金属酸化物を用いた光学材料のアッベ数と２次分散との関係を示したグラフである。図２において縦軸は２次分散（θｇ，Ｆ）、横軸はアッベ数νｄである。図２からわかるように、透明導電性金属酸化物を除く一般の光学材料の２次分散はθｇ，Ｆ≦−２νｄ×１０-3＋０．５９を満たしていないことがわかる。
【００５６】
ここで、アッベ数νｄは、νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）で表される。尚、ｎｄは、波長５８７．６ｎｍの、ｎＦは、波長４８６．１ｎｍの、ｎＣは、波長６５６．３ｎｍの、ｎｇは、波長４３５．８ｎｍの屈折率である。
【００５７】
以下に本発明における光学材料の調製について具体的に説明する。屈折率測定にはエリプソメーター（Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ社製）を用い、散乱率は分光光度計Ｕ−４０００（日立製作所製）を用いて測定した。また粒径はゼータサイザーＺＳ（シスメックス社製）を用いて測定した。
【００５８】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は、実施例によって何ら制約されるものではない。
【００５９】
＜実施例１＞
図３から図５を参照して、実施例１における積層型回折光学素子の構成とその製造方法を説明する。まず、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（Ａｌｄｒｉｃｈ社  製品番号  ４８３０９−５＆５６０５９−６：平均粒径８０ｎｍ、屈折率１．５２９（カタログ値））の導電性高分子の微粒子を１．３０ｗｔ％分散させたコロイド分散水溶液４５．００ｇに１−ビニル−２−ピロリドン１０．００ｇ（屈折率１．５２３）と光開始剤１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．３１ｇを添加し、スターラーで攪拌させ、分散および溶解させた。その後、エバポレータにて溶媒を減圧除去し光学材料１１を調製した。
【００６０】
次に図３（ａ）に示す様に、本実施例用の回折格子形状に加工された金型２１に光学材料１１を供給した。次に、図３（ｂ）に示すように、光学材料１１上にガラス（ＳＣＨＯＴＴ  ＧＬＡＳ社製、商品名  ＢＫ７：以下、ＢＫ７と略す）平板３１を乗せ、ＵＶ露光機（ＥＸ２５０：ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製）で２０Ｊ／ｃｍ2（４０ｍＷ／ｃｍ2）の条件で照射した。その後、図３（ｃ）に示すように、硬化した光学素子４１を金型２１から離型して回折光学素子５１を製造した。この光学素子４１を成形する光学材料１１の光学特性は（ｎｄ＝１．５２６９，νｄ＝２６．７５，θｇ，Ｆ＝０．４５２）であった。この光学特性はθｇ，Ｆ≦−２νｄ×１０-3＋０．５９を満足するものである。
【００６１】
一方、もう一つの光学素子を形成するため、光学特性が（ｎｄ＝１．５２２８，νｄ＝５１．４２）の光硬化樹脂としてＲＣ―Ｃ００１（大日本インキ社製）を光学材料１２として準備した。次に図４（ａ）に示す様に、本実施例用に回折格子形状に加工された金型２２に光学材料１２を供給した。次に、図４（ｂ）に示すように、光学材料１２上にガラス（ＢＫ７）平板３２を乗せ、ＵＶ露光機（ＥＸ２５０：ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製）で３０Ｊ／ｃｍ2（４０ｍＷ／ｃｍ2）の条件で照射した。その後、図４（ｃ）に示すように、硬化した光学素子４２を金型２２から離型して回折光学素子５２を製造した。
【００６２】
次に回折光学素子５１と回折光学素子５２の回折面に一般的な蒸着により反射防止膜を成膜した後、図５に示す様に、お互いの回折格子が対向する様に組み合わせて積層型回折光学素子６１を製造した。７１は回折光学素子５１と回折光学素子５２の間隔を決定するスペーサである。回折光学素子５１と回折光学素子５２のそれぞれの格子間ピッチは共に８０．００μｍである。回折光学素子５１と回折光学素子５２のお互いの回折格子の谷間の間隔は２８．９０μｍ、山間の間隔は１．５０μｍである。回折光学素子５１の山の高さは１３．１２μｍ、回折光学素子５２の山の高さは１４．２８μｍである。
【００６３】
図６は、製造された積層型回折光学素子６１における、入射角度０°の一次回折光の各波長（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）における強度を示したグラフである。横軸は波長、縦軸は回折効率を示している。図６において、波長４３０ｎｍの時の回折効率は９８．９％、波長５００ｎｍの時の回折効率は１００．０％、波長７００ｎｍの時の回折効率は９７．６％である。従って積層型回折光学素子６１の回折効率は、使用波長の全域において９７％以上になっており、比較的良好な強度の波長分布を示していると言える。
【００６４】
一次回折光の測定は、格子のない平均膜厚が同じ膜厚の膜を作製し、その透過率と回折格子がある場合の透過率を比較する通常の方法で回折効率を測定、算出した。
【００６５】
＜実施例２＞
実施例１において、コロイド分散水溶液の量を６５．００ｇにした以外は同様の方法を用いて光学材料１３を調製した。
【００６６】
また実施例１と同様の成形方法にて、本実施例用に加工された回折格子形状の金型とガラス平板３３を用いて、回折光学素子５３を製造した。この光学材料１３の光学特性は（ｎｄ＝１．５２４９，νｄ＝２２．２９，θｇ，Ｆ＝０．４２２）であった。この光学特性はθｇ，Ｆ≦−２νｄ×１０-3＋０．５９及びθｇ，Ｆ≦０．４５を満足するものである。
【００６７】
一方、もう一つの光学素子を形成するため、実施例１で用いた光学特性が（ｎｄ＝１．５２２８，νｄ＝５１．４２）の光学材料１２を使用し、本実施例用に加工された回折格子形状の金型とガラス平板３４を用いて、回折光学素子５４を製造した。
【００６８】
次に回折光学素子５３と回折光学素子５３の回折面に反射防止膜を成膜した後、図７に示す様に、お互いの回折格子が対向する様に組み合わせて積層型回折光学素子６２を製造した。７２は回折光学素子５３と回折光学素子５４の間隔を決定するスペーサである。回折光学素子５３と回折光学素子５４のそれぞれの格子間ピッチは共に８０．００μｍである。回折光学素子５３と回折光学素子５４のお互いの回折格子の谷間の間隔は２９．４０μｍ、山間の間隔は１．５０μｍである。回折光学素子５３の山の高さは１３．６１μｍ、回折光学素子５４の山の高さは１４．２８μｍである。
【００６９】
図８は、製造された積層型回折光学素子６２における、入射角度０°の一次回折光の各波長（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）における強度を示したグラフである。横軸は波長、縦軸は回折効率を示している。図８において、波長４３０ｎｍの時の回折効率は１００．０％、波長５００ｎｍの時の回折効率は１００．０％、波長７００ｎｍの時の回折効率は９９．９％である。従って積層型回折光学素子６２の回折効率は、使用波長の全域において９９％以上になっており、実施例１よりも非常に良好な強度の波長分布を示していると言える。
【００７０】
＜比較例１＞
次に比較例１における積層型回折光学素子の構成とその製造方法を説明する。比較例１としては、実施例１に示した光学材料１１に代えて、光学特性（ｎｄ＝１．６６９４，νｄ＝１９．１６，θｇ，Ｆ＝０．６８７）の光学材料１４を使用した。光学材料１４はビニルカルバゾールを９．００ｇ、ポリビニルカルバゾールを１．００ｇ、ジビニルベンゼンを１．７６ｇ、イルガキュア１８４（チバスペシャリティ．ケミカルズ社製）を０．３６ｇ、それぞれを混合、溶解させ調整した。この材料の光学特性はθｇ，Ｆ≦−２νｄ×１０-3＋０．５９及びθｇ，Ｆ≦０．４５を満足するものではない。
【００７１】
また実施例１と同様の成形方法にて、本比較例用に加工された回折格子形状の金型とガラス平板３５を用いて、回折光学素子５５を製造した。
【００７２】
一方、もう一つの光学素子を形成するため、実施例１で用いた光学特性が（ｎｄ＝１．５２２８，νｄ＝５１．４２）の光学材料１２を使用し、本比較例用に加工された回折格子形状の金型とガラス平板３６を用いて、回折光学素子５６を製造した。
【００７３】
次に回折光学素子５５と回折光学素子５６の回折面に反射防止膜を成膜した後、図９に示す様に、お互いの回折格子が対向する様に組み合わせて積層型回折光学素子６３を製造した。７３は回折光学素子５５と回折光学素子５６の間隔を決定するスペーサである。回折光学素子５５と回折光学素子５６のそれぞれの格子間ピッチは共に８０．００μｍである。回折光学素子５５と回折光学素子５６のお互いの回折格子の谷間の間隔は２６．００μｍ、山間の間隔は１．５０μｍである。回折光学素子５５の山の高さは１０．２２μｍ、回折光学素子５６の山の高さは１４．２８μｍである。
【００７４】
図１０は、製造された積層型回折光学素子６３における、入射角度０°の一次回折光の各波長（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）における強度を示したグラフである。横軸は波長、縦軸は回折効率を示している。図１０において、実施例１〜２の積層型回折光学素子の回折効率に比べると、全体的に低くなっている。特に４００〜４７０ｎｍ、５５０〜６００ｎｍ、における回折効率は著しく低くなっている。
【００７５】
＜比較例２＞
比較例２としては、実施例１に示した光学材料１１に代えて光学材料１５を使用した。比較例２における積層型回折光学素子の構成とその製造方法を説明する。キシレン溶剤に分散剤としてＤｉｓｐｅｒｂｙｋ−１８０（商品名：ビッグケミー・ジャパン社製）を２．２２重量％になるように分散剤含有キシレン溶液を調整した。続いて平均粒径１５ｎｍ（カタログ値）のＩＴＯ微粒子をキシレン溶液に対して１０．０重量％の濃度になるように添加、分散させた。得られたＩＴＯ微粒子含有キシレン溶液４５．７５ｇに対して、アロニックスＭ−６２００（ＵＶ硬化樹脂、商品名：東亜合成社製）を１．５０ｇ、トリス（２−アクリロキシエチル）イソシアヌレートを０．７５ｇ、ペンタエリスリトールトリアクリレートを０．７５ｇ、ジシクロペンテニオキシエチルメタアクリレートを１．５０、１−ヒドロキシシクロエキシルフェニルケトンを０．０９ｇ加え溶解させた。その後、エバポレータにて溶媒を減圧除去し光学材料１５を調製した。
【００７６】
この光学材料１５の光学特性は（ｎｄ＝１．５６５５，νｄ＝２２．７６，θｇ，Ｆ＝０．４４０）であった。この光学特性はθｇ，Ｆ≦−２νｄ×１０-3＋０．５９を満足するものである。
【００７７】
また実施例１と同様の成形方法にて、本比較例用に加工された回折格子形状の金型とガラス平板３７を用いて、回折光学素子５７を製造した。
【００７８】
一方、もう一つの光学素子を形成するため、実施例１で用いた光学特性が（ｎｄ＝１．５２２８，νｄ＝５１．４２）の光学材料１２を使用し、本比較例用に加工された回折格子形状の金型とガラス平板３８を用いて、回折光学素子５８を製造した。
【００７９】
次に回折光学素子５７と回折光学素子５８の回折面に反射防止膜を成膜した後、図１１に示す様に、お互いの回折格子が対向する様に組み合わせて積層型回折光学素子６４を製造した。７４は回折光学素子５７と回折光学素子５８の間隔を決定するスペーサである。回折光学素子５７と回折光学素子５８のそれぞれの格子間ピッチは共に８０．００μｍである。回折光学素子５７と回折光学素子５８のお互いの回折格子の谷間の間隔は２７．９６μｍ、山間の間隔は１．５０μｍである。回折光学素子５７の山の高さは１２．１８μｍ、回折光学素子５８の山の高さは１４．２８μｍである。
【００８０】
図１２は、製造された積層型回折光学素子６４における、入射角度０°の一次回折光の各波長（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）における強度を示したグラフである。横軸は波長、縦軸は回折効率を示している。図１２において、波長４３０ｎｍの時の回折効率は９９．９％、波長５００ｎｍの時の回折効率は９９．９％、波長７００ｎｍの時の回折効率は１００．０％である。従って積層型回折光学素子６４の回折効率は、使用波長の全域において９９％以上になっており、実施例２と同様に非常に良好な強度の波長分布を示していると言える。
【００８１】
実施例１〜２および比較例１〜２で得た光学材料の物性、光学的散乱率の測定、微粒子の分散安定性の評価結果、入射角度０°の一次回折光の各波長（４３０ｎｍ，５００ｎｍ，７００ｎｍ）における回折効率結果を表１に示す。光学材料の物性、光学的散乱率の測定には厚さ約１０μｍのフィルムを作製し、評価に用いた。微粒子の分散安定性の評価は、調製した各光学材料を一定時間冷暗所に保管し、光学散乱率の変化から微粒子が沈降・凝集する状態を比較した。また一般に積層型回折光学素子の回折効率は、９９％以上であれば良好であると言える。そこで今回実験における良否の判定は４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視領域全域にわたって、回折効率が９９％以上かどうかにより決定した。また各光学材料１１、１３、１４、１５がθｇ，Ｆ≦−２νｄ×１０-3＋０．５９の条件を満足している場合には○、満足していない場合には×を示した。
【００８２】
また、表１中の回折効率の良否の判定基準としては、可視光領域全域にて回折効率が９９％以上の場合を○、９５％以上９９％未満の場合を△、９５％未満の場合を×とした。
【００８３】
また各光学材料の光学散乱率を測定するために、各光学材料を用いてガラス平板上に２５μｍ厚の膜を形成した。光学散乱率を測定した。表１中の光学散乱率の良否の判定基準としては前記測定結果において可視光領域全域にて最大の散乱率が０．６％未満の場合を○、０．６％以上の場合を×とした。また微粒子分散安定性の良否の判定基準に関しては、常温常湿、暗所で３ヶ月間保存後の光学的散乱率の変化が０．２％未満の場合を○、０．２％以上の場合を×とした。
【００８４】
【表１】
2008169299.tif 000002
【００８５】
表１から分かるように実施例１〜２、比較例１〜２において、θｇ，Ｆ≦−２νｄ×１０-3＋０．５９を満足する光学材料により形成されている回折光学素子を有する積層型回折光学素子６１、６２、６４は、可視領域全域にて回折効率が比較的安定していることが分かる。特にアッベ数が２５以下と低く、かつθｇ，Ｆ≦−２νｄ×１０-3＋０．５９を満足する光学材料１３、１５より成形された回折光学素子を有する積層型回折光学素子６２、６４は、可視領域全域にて回折効率９９％以上を示しており、非常に安定していることが分かる。
【００８６】
しかし良好な回折効率結果を示した実施例１〜２、比較例２において、各々の光学材料１１、１３、１５はθｇ，Ｆ≦−２νｄ×１０-3＋０．５９を満足するものの、光学的散乱率に明確な相違を有している。
【００８７】
導電性高分子の微粒子を分散させた実施例１〜２中、光学材料１１、１３は、無機物質としてＩＴＯを分散させた比較例２の光学材料１５と比較して１／７程度の低い光学的散乱率を示した。有機微粒子を分散させた実施例１〜２の光学材料１１、１３は、微粒子を有さない光学材料１４と同等の光学散乱特性であることが分かる。また微粒子の分散安定性も光学材料１１、１３は非常に優れており、３ヶ月以上の長期保存においても光学的散乱率は変わらず、また微粒子の沈殿も無く、微粒子の分散状態の変化は非常に少ないことを確認した。
【００８８】
また光学材料の光学物性の再現性についても確認を行った。本実施例で用いたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを特に分子量と微粒子径に着目し、本実施例と同様の合成・調製条件下で微粒子製造から光学材料調製を３回繰り返した。結果、光学材料の樹脂量等の組成比率を正確に調製することで、各３回共ほぼ同等の光学物性（屈折率、アッベ数、２次分散特性、透過率）を得られることを確認した。
【００８９】
一方で、比較例２で用いたＩＴＯ微粒子についても、本比較と同等の微粒子径が得られる様考慮し、同様に微粒子製造から光学材料の調製を同一条件下で３回繰り返し行った。しかし、同様のＩＴＯ微粒子作製条件においても、上記光学物性は微小なバラツキを示し、特に透過率に至っては黄色〜濃青と大きく変化し得ることを確認した。またＩＴＯ微粒子の透過率（吸収）は上記透過率他物性と密接に関与しえることを確認した。一般にＩＴＯは、僅かな作製条件の相違によって酸素欠損や結晶化度が大きく変化するものと考えられ、それらの微小の相違が物性に大きな影響を及ぼしているものと考えられる。
【００９０】
これにより、ＩＴＯ等の無機系微粒子と比較して本実施例で用いたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いた有機物質の微粒子は非常に優れた物性再現性を有することを確認した。
【００９１】
本実施の形態においては２つの回折光学素子を、それらの回折面を対向して配置した２積層型回折光学素子について述べたが、本発明はこれに限られるものではなく、２つ以上の回折光学素子または層を積層して配置した多層型回折光学素子に使用することもできる。
【００９２】
図１３は、２層の多層型回折光学素子６５の一例を示す断面図である。図１３において、３９はガラス基板であり、８１は第１層、８２は第２層である。第２層８２は前述の実施例１〜２に示したθｇ，Ｆ≦−２νｄ×１０-3＋０．５９を満足する光学材料により形成されている。第１層８１を形成する光学材料は、そのアッベ数が第２層８２を形成する光学材料のアッベ数よりも大きな値を有している。
【００９３】
回折光学素子の層数を増やすことにより、より高機能を有する光学素子とすることができる。
【００９４】
尚、実施例は全て屈折形状をした回折面であるが、レリーフパターン、階段形状、キノフォーム等であっても良い。
＜実施例３＞
本実施例は、図１３に示す構成を有する多層型回折光学素子に関するものであり、図１４、図１５を参照して、その詳細を説明する。まず図１４（ａ）に示す様に、本実施例用の回折格子形状に加工された金型２３に実施例２で用いた光学材料１３を供給した。次に、図１４（ｂ）に示すように、光学材料１３上にＢＫ７の平板３１１を乗せ、ＵＶ露光機（ＥＸ２５０：ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製）で２０Ｊ／ｃｍ2（４０ｍＷ／ｃｍ2）の条件で照射した。その後、図１４（ｃ）に示すように、硬化した光学素子４３を金型２３から離型して回折光学素子５９を製造した。この光学素子４３を成形する光学材料１３の光学特性はθｇ，Ｆ≦−２νｄ×１０-3＋０．５９を満足するものである。
【００９５】
一方、光学特性が（ｎｄ＝１．５２２８，νｄ＝５１．４２）の光硬化樹脂としてＲＣ―Ｃ００１（大日本インキ社製）に、超微粒子であるＺｒＯ2微粒子を分散させた光学材料１６を準備した。光学材料１６の光学特性は（ｎｄ＝１．５６２９，νｄ＝４６．８５）である。次に図１５（ａ）に示す様に、上記で得た回折光学素子５９の回折格子形状に加工された面上に光学材料１６を供給した。次に、図１５（ｂ）に示すように、光学材料１６上にＢＫ７の平板３１２を乗せ、ＵＶ露光機（ＥＸ２５０：ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製）で３０Ｊ／ｃｍ2（４０ｍＷ／ｃｍ2）の条件で照射した。その後、図１５（ｃ）に示すように、硬化した光学素子４３を有する回折光学素子５９と、光学素子４４を有する回折光学素子５１１が一体になった２層の多層型回折光学素子６６を製造した。回折光学素子５９と回折光学素子５１１のそれぞれの格子間ピッチは共に８０．００μｍである。回折光学素子５９と回折光学素子５１１のお互いの山の高さは１５．３０μｍである。
【００９６】
図１６は、製造された多層型回折光学素子６６における、入射角度０°の一次回折光の各波長（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）における強度を示したグラフである。横軸は波長、縦軸は回折効率を示している。図１６において、波長４３０ｎｍの時の回折効率は１００．０％、波長５００ｎｍの時の回折効率は１００．０％、波長７００ｎｍの時の回折効率は９９．８％である。従って多層型回折光学素子６５の回折効率は、使用波長の全域において９９％以上になっており、極めて良好な強度の波長分布を示していると言える。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】ＩＴＯの可視波長領域の屈折率を示すグラフ。
【図２】一般の光学材料におけるアッベ数と２次分散特性の分布を示すグラフ。
【図３】実施例１における光学素子の成形プロセスを示す断面図。
【図４】実施例１における光学素子の成形プロセスを示す断面図。
【図５】実施例１における積層型回折光学素子の構造を示す断面図。
【図６】実施例１における積層型回折光学素子の一次回折強度を示すグラフ。
【図７】実施例２における積層型回折光学素子の構造を示す断面図。
【図８】実施例２における積層型回折光学素子の一次回折強度を示すグラフ。
【図９】比較例１における積層型回折光学素子の構造を示す断面図。
【図１０】比較例１における積層型回折光学素子の一次回折強度を示すグラフ。
【図１１】比較例２における積層型回折光学素子の構造を示す断面図。
【図１２】比較例２における積層型回折光学素子の一次回折強度を示すグラフ。
【図１３】２層の多層型回折光学素子の断面図。
【図１４】実施例３における光学素子の成形プロセスを示す断面図。
【図１５】実施例３における光学素子の成形プロセスを示す断面図。
【図１６】実施例３における多層型回折光学素子の一次回折強度を示すグラフ。
【符号の説明】
【００９８】
１１、１２、１３、１４、１５、１６  光学材料
２１、２２、２３  金型
３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、３１１、３１２  ガラス平板
４１、４２、４３、４４  光学素子
５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、５１１  回折光学素子
６１、６２、６３、６４、６５、６６  積層型回折光学素子
６５  多層型回折光学素子
７１、７２、７３、７４  スペーサ
８１  光学素子の第１層
８２  光学素子の第２層
【図１】
2008169299.tif 000003
【図２】
2008169299.tif 000004
【図３】
2008169299.tif 000005
【図４】
2008169299.tif 000006
【図５】
2008169299.tif 000007
【図６】
2008169299.tif 000008
【図７】
2008169299.tif 000009
【図８】
2008169299.tif 000010
【図９】
2008169299.tif 000011
【図１０】
2008169299.tif 000012
【図１１】
2008169299.tif 000013
【図１２】
2008169299.tif 000014
【図１３】
2008169299.tif 000015
【図１４】
2008169299.tif 000016
【図１５】
2008169299.tif 000017
【図１６】
2008169299.tif 000018