(57)【要約】    【課題】  量産性および耐環境性能が高く、しかも広い波長域で高い回折効率を有する回折光学素子を得ること。    【解決手段】  ２つの異なる材料より成る第１、第２の回折格子を積層した構造を有する回折光学素子であって、該第１、第２の回折格子の材料はガラスであり、該第１、第２の回折格子は互いの格子面が密着されており、該第１の回折格子の材料の転移点温度と屈伏点温度を各々Ｔｇ２、Ａｔ２、該第２の回折格子の材料の転移点温度と屈伏点温度を各々Ｔｇ３、Ａｔ３、とするとき、これらの値を適切に設定したこと。【選択図】図２
2008242186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの異なる材料より成る第１、第２の回折格子を積層した構造を有する回折光学素子であって、
該第１、第２の回折格子の材料はガラスであり、
該第１、第２の回折格子は互いの格子面が密着されており、
該第１の回折格子の材料の転移点温度と屈伏点温度を各々Ｔｇ２、Ａｔ２、
該第２の回折格子の材料の転移点温度と屈伏点温度を各々Ｔｇ３、Ａｔ３、
とするとき
Ｔｇ２≦６００℃
Ｔｇ３≦６００℃
であり、かつ
Ｔｇ２≠Ａｔ３
又は、
Ｔｇ３≠Ａｔ２
のいずれか一方を満足することを特徴とする回折光学素子。
【請求項２】
前記第１、第２の回折格子は
Ｔｇ３＞Ａｔ２
又は、
Ｔｇ２＞Ａｔ３
のいずれか一方を満足する材料より成ることを特徴とする請求項１に記載の回折光学素子。
【請求項３】
前記第１、第２の回折格子は、
Ｔｇ３−Ａｔ２＞５０℃
又は、
Ｔｇ２−Ａｔ３＞５０℃
のいずれか一方を満足する材料より成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の回折光学素子。
【請求項４】
前記第１の回折格子と前記第２の回折格子の密着された格子面に対する少なくとも一方の反対面に第３の回折格子が形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の回折光学素子。
【請求項５】
前記第３の回折格子の材料の屈伏点温度をＡｔ２４、
前記密着された格子面に対して該第３の回折格子が形成されていない回折格子の材料の転移点温度をＴｇ３ａとするとき
Ａｔ２４＜Ｔｇ３ａ
なる条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の回折光学素子。
【請求項６】
前記第１、第２の回折格子の格子部の格子厚の合計が２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項７】
前記第１の回折格子の材料と前記第２の回折格子の少なくとも一方のアッベ数νｄは、４０以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項８】
前記第１の回折格子の材料と前記第２の回折格子の材料の少なくとも一方のアッベ数νｄは５０以上であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項９】
前記第１、第２の回折格子のうち、一方の回折格子は、金型を用いて格子成形されたものであり、他方の回折格子は成形した該一方の回折格子をガラス型として、成形されたものであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項１０】
前記第２の回折格子の肉厚は０．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項１１】
前記第２の回折格子の外径が、前記第１の回折格子よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項１２】
前記密着した格子面の界面に接着層を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項１３】
前記密着した格子面の界面に反射防止層を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項１４】
前記第１の回折格子と前記第２の回折格子の少なくとも一方は、密着された格子面に対する反対面が曲面形状であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項１５】
前記一方の回折格子と該反対面の曲面形状の面は同時に成形されたものであることを特徴とする請求項１４に記載の回折光学素子。
【請求項１６】
前記回折光学素子は屈折光学部を有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれかに記載の回折光学素子と屈折光学部を有することを特徴とする光学系。
【請求項１８】
互いに異なる材料より成る第１、第２の回折格子を積層した構造を有する回折光学素子の製造方法であって、
該第２の回折格子を金型を用いて該第２の回折格子の材料の屈伏点温度以上の成形温度で格子成形する工程と、
該金型と密着させたまま該第２の回折格子の材料の転移点温度以下まで冷却した後に金型を離型する工程と、
成形した該第２の回折格子をガラス型として用い、該第１の回折格子を該第２の回折格子の材料の転移点温度以下且つ該第１の回折格子の材料の屈伏点温度以上の成形温度で格子成形する工程と、
該第１の回折格子と該第２の回折格子を密着させた状態で冷却する工程を用いていることを特徴とする回折光学素子の製造方法。
【請求項１９】
互いに異なる材料より成る第１、第２の回折格子を積層した構造を有する回折光学素子の製造方法であって、
該第２の回折格子を第１の金型を用いて該第２の回折格子の材料の屈伏点温度以上の成形温度で格子成形する工程と、
第１の金型と密着させたまま該第２の回折格子の材料の転移点温度以下まで冷却した後に第１の金型を離型する工程と、
成形した該第２の回折格子をガラス型として用い、且つ、第２の回折格子の反対面を第２の金型を用いて、該第１の回折格子および反対面の第３の回折格子を該第２の回折格子の材料の転移点温度以下且つ該第１の回折格子の材料の屈伏点温度以上の成形温度で格子成形する工程と、
該第２の回折格子と該第１の回折格子と第２の金型を密着させた状態で該第１の回折格子の材料の転移点温度以下まで冷却した後に第２の金型を離型する工程と、該第１の回折格子と該第２の回折格子を密着させた状態で冷却する工程を用いていることを特徴とする回折光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回折光学素子に関し、ビデオカメラ、デジタルカメラ、銀塩フィルム用カメラ等の複数の波長、あるいは帯域光で使用する光学系に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、硝材の組み合わせによりレンズ系の色収差を減じる方法に対して、レンズの表面やレンズ系の一部に回折作用を有する回折光学素子を設けることでレンズ系の色収差を減じる方法が知られている（非特許文献１、特許文献１〜３）。
【０００３】
この回折光学素子を用いる方法は、光学系中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が逆方向に発現するという物理現象を利用したものである。
【０００４】
また、回折光学素子は、その周期的構造の周期を適宜変化させることで非球面レンズ的な効果を持たせることができるので、色収差以外の諸収差の低減にも効果がある。
【０００５】
回折光学素子を有するレンズ系において、使用波長領域の光束が特定の一つの次数（以下、「特定次数」又は「設計次数」とも言う）の回折光に集中している場合は、それ以外の次数の回折光の強度は低いものとなる。そして強度が０の場合はその回折光は存在しないものとなる。
【０００６】
しかし、実際には設計次数以外の次数の不要回折光が存在し、ある程度の強度を有する場合は、設計次数の光線とは別な経路で光学系を進行するため、フレア光となる。
【０００７】
従って回折光学素子を利用して収差低減作用を利用するためには、使用波長領域全域において設計次数の回折光の回折効率が十分高いことが必要となってくる。
【０００８】
この設計次数での回折効率の分光分布及び設計次数以外の不要回折光の振る舞いについても十分考慮する事が重要である。
【０００９】
そこで、回折効率を改善し、不要回折光を低減する構成の回折光学素子が提案されている（特許文献４〜８）。
【００１０】
特許文献４〜６に開示された回折光学素子は、２つの回折格子を密着配置すると共に、各回折格子を構成する材料や各回折格子の高さを適切に設定している（以下、このような回折光学素子を「密着２層ＤＯＥ」という）。
【００１１】
これによって所望の次数の回折光に対し、広い波長帯域で高い回折効率を実現している。なお、回折効率は全透過光束の光量に対する各次数の回折光の光量の割合で表される。
【００１２】
特許文献７、８に開示された回折光学素子は、複数の回折格子を積層配置すると共に、各回折格子を構成する材料や各回折格子の格子高さを適切に設定している（以下、このような回折光学素子を「積層ＤＯＥ」という）。
【００１３】
これによって所望の次数の回折光に対し、広い波長帯域で高い回折効率を実現している。
【００１４】
特許文献４では２種類のガラス材より成る回折格子を積層した積層ＤＯＥを開示している。
【００１５】
特許文献５〜７では２種類の紫外線硬化材料より成る回折格子を積層した積層ＤＯＥを開示している。
【００１６】
特許文献８ではガラス材と紫外線硬化樹脂を用いた積層ＤＯＥを開示している。
【００１７】
この他、格子面（回折格子）を形成する材料を回折格子を設ける基板と同じ材料で構成した積層ＤＯＥも知られている。
【非特許文献１】SPIE Vol.1354 International Lens Design Conference (1990)
【特許文献１】特開平４−２１３４２１号公報
【特許文献２】特開平６−３２４２６２号公報
【特許文献３】米国特許第５０４４７０６号明細書
【特許文献４】特開平９−１２７３２１号公報
【特許文献５】特開２００３−２２７９１３号公報
【特許文献６】特開２００５−１０７２９８号公報
【特許文献７】特開平９−１２７３２２号公報
【特許文献８】特開２０００−０９８１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
積層ＤＯＥは、複数の回折格子の材料を適切に設定し、かつその製造方法を適切に設定することが広い波長域にわたり高い回折効率を有し、かつ強い耐環境性を得るのに重要である。
【００１９】
特に材料の種類によって適切なる製造方法を用いないと、広い波長領域において高い回折効率を有し、かつ高い耐環境性能を有する積層ＤＯＥを得るのが難しくなってくる。
【００２０】
特許文献４に開示されている回折光学素子の実施例では回折格子の材質に２種類の通常ガラスを密着させた回折格子を用いているが、この回折格子の具体的な製作手法に関しては開示していない。
【００２１】
通常ガラスで回折格子を作成する場合、通常ガラスは屈伏点温度が６００℃以上と高い。このため、型を用いて成形する場合には、成形温度を６００℃以上の高温にする必要がある。成形温度が高いほど型の耐久性が低下するために量産性が低下する。
【００２２】
また、ガラスに直接切削加工やリソグラフィとエッチングを用いることでも格子形状を作成することが可能であるが、やはり製造が難しく、量産性が低下する。また、特許文献４では２種類の回折格子を密着させる製作手法に関しても開示されていない。
【００２３】
特許文献５〜８には回折格子の材料として樹脂を用いたときの製造方法が開示されている。樹脂が熱可塑型樹脂の場合は、転移点温度が２００℃以下と低いため、低い成形温度で成形でき、量産性も高い。樹脂が光硬化型樹脂の場合は、光照射により成形できるためやはり量産性は高い。
【００２４】
このように回折格子の材料に樹脂を用いることで量産性を高くすることができる。しかしながら、いずれの樹脂についても高温変化、吸湿変化、紫外線変化等の特性を有するため、耐環境性能が低下し、使用範囲が限定される。また、型を用いて成形する際、樹脂の硬化収縮によるヒケが発生し、樹脂で構成された回折格子の形状精度が悪化する場合がある。
【００２５】
本発明は、量産性および耐環境性能が高く、しかも広い波長域で高い回折効率を有する回折光学素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の回折光学素子は、２つの異なる材料より成る第１、第２の回折格子を積層した構造を有する回折光学素子であって、
該第１、第２の回折格子の材料はガラスであり、
該第１、第２の回折格子は互いの格子面が密着されており、
該第１の回折格子の材料の転移点温度と屈伏点温度を各々Ｔｇ２、Ａｔ２、
該第２の回折格子の材料の転移点温度と屈伏点温度を各々Ｔｇ３、Ａｔ３、
とするとき
Ｔｇ２≦６００℃
Ｔｇ３≦６００℃
であり、かつ
Ｔｇ２≠Ａｔ３
又は、
Ｔｇ３≠Ａｔ２
のいずれか一方を満足することを特徴としている。
【００２７】
本発明の回折光学素子の製造方法は、互いに異なる材料より成る第１、第２の回折格子を積層した構造を有する回折光学素子の製造方法であって、
該第２の回折格子を金型を用いて該第２の回折格子の材料の屈伏点温度Ａｔ３以上の成形温度で格子成形する工程と、
該金型と密着させたまま該第２の回折格子の材料の転移点温度Ｔｇ３以下まで冷却した後に金型を離型する工程と、
成形した該第２の回折格子をガラス型として用い、該第１の回折格子を該第２の回折格子の材料の転移点温度Ｔｇ３以下且つ該第１の回折格子の材料の屈伏点温度Ａｔ２以上の成形温度で格子成形する工程と、
該第１の回折格子と該第２の回折格子を密着させた状態で冷却する工程を用いていることを特徴としている。
【００２８】
この他本発明の回折光学素子の製造方法は、互いに異なる材料より成る第１、第２の回折格子を積層した構造を有する回折光学素子の製造方法であって、
該第２の回折格子を第１の金型を用いて該第２の回折格子の材料の屈伏点温度以上の成形温度で格子成形する工程と、
第１の金型と密着させたまま該第２の回折格子の材料の転移点温度以下まで冷却した後に第１の金型を離型する工程と、
成形した該第２の回折格子をガラス型として用い、且つ、第２の回折格子の反対面を第２の金型を用いて、該第１の回折格子および反対面の第３の回折格子を該第２の回折格子の材料の転移点温度Ｔｇ２３以下且つ該第１の回折格子の材料の屈伏点温度以上の成形温度で格子成形する工程と、
該第２の回折格子と該第１の回折格子と第２の金型を密着させた状態で該第１の回折格子の材料の転移点温度以下まで冷却した後に第２の金型を離型する工程と、該第１の回折格子と該第２の回折格子を密着させた状態で冷却する工程を用いていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、量産性および耐環境性能が高く、しかも広い波長域で高い回折効率を有する回折光学素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に図面を用いて本発明の回折光学素子の実施形態について説明する。
【００３１】
本発明の回折光学素子は、複数の回折格子が積層され、その複数の回折格子を通過する光の最大光路長差がその波長の整数倍付近となっている回折光学素子である。
【００３２】
又、本発明の回折光学素子は、２つの異なる材料より成る第１、第２の回折格子を積層した構造を有する２層以上の回折格子を有する回折光学素子である。
【００３３】
該第１、第２の回折格子の材料はガラスモールド用のガラスである。
【００３４】
このうち第１、第２の回折格子は互いの格子面が密着されている。
【実施例】
【００３５】
図１は実施例１の回折光学素子の正面図及び側面図である。
【００３６】
図２は図１の回折光学素子を図中Ａ−Ａ′断面で切断した断面形状の一部である。
【００３７】
図２は、格子形状を分かりやすくするために、格子高さ（深さ）方向にかなりデフォルメされた図となっている。図１、図２において、回折光学素子１は、第１の回折格子２と第２の回折格子３とが格子面を密着した構成となっている。
【００３８】
２ｂは第１の回折格子２を形成する各格子部、３ｂは第２の回折格子３を形成する格子部である。格子部２ｂ，３ｂは所定の格子ピッチで配置されている。第１、第２の回折格子２，３の格子部２ｂ，３ｂは同心円状の格子形状からなり、格子部２ｂ，３ｂの格子ピッチを中心（光軸）から周辺へ向かって徐々に小さくすることでレンズ作用（収斂作用又は発散作用）を得ている。そして、各回折格子２，３は、全層を通して一つの回折光学素子として作用している。
【００３９】
尚、本実施例では、回折光学素子１を平板として示しているが、回折格子を設ける面は平面に限らず球面や非球面そして曲面等であっても良い。
【００４０】
また、各回折格子２、３は、格子部２ｂ，３ｂの格子ピッチをＰ（μｍ）、各格子部２ｂ，３ｂの格子高さ（格子厚）をｄ（μｍ）としたとき、いずれもｄ／Ｐ＜１／６を満たしている。この条件を満たしていると、回折光学素子自身又は回折光学素子の製造用の型に対し格子形状を機械加工し易くなる。
【００４１】
また、本実施例の回折光学素子の使用波長領域は可視域である。このため、可視領域全体で＋１次の回折光の回折効率が高くなるように、第１の回折格子２及び第２の回折格子３を構成する材料及び格子高さを選択している。
【００４２】
すなわち、複数の回折格子（回折格子２，３）を通過する光の最大光路長差（回折部の山と谷の光学光路長差の最大値）が使用波長域内で、その波長の整数倍付近となるよう、各回折格子の材料及び格子高さが定められている。
【００４３】
このように回折格子の材料、形状を適切に設定することによって、使用波長全域で高い回折効率を得ている。
【００４４】
本実施例では、回折光学素子の使用波長帯域全域に対して特定次数の回折効率が９５％以上であるように構成されている。
【００４５】
次に本実施例の回折光学素子１の回折効率について説明する。
【００４６】
２つの回折格子２、３を密着した密着２層ＤＯＥにおいて、設計波長λ０である次数の回折光の回折効率が最大となる条件は、次のとおりである。即ち格子部の山と谷の光学光路長差（つまり山の頂点と谷底のそれぞれを通過する光線間の光路長の差）を全回折格子に亘って加え合わせたものが波長の整数倍になるように決定することである。従って、図１、図２に示した本実施例の回折光学素子１において、設計波長λ０で、回折次数ｍの回折光の回折効率が最大となる条件式は
±(ｎ０１−ｎ０２)ｄ＝ｍλ０    ‥‥‥（１）
となる。
【００４７】
（１）式で、ｎ０１は第１の回折格子２を形成する材料の波長λ０での屈折率である。ｎ０２は第２の回折格子３を形成する材料の波長λ０での屈折率である。ｄは第１の回折格子２および第２の回折格子３の格子高さ、ｍは回折次数である。
【００４８】
ここで、図２中の０次回折光から下向きに回折する光線を正の回折次数、図２中の０次回折光から上向きの方向に回折する光線を負の回折次数とする。(１)式での格子高さの加減の符号は、回折格子２、３を形成する材料２ａ、３ａの屈折率ｎ０１、ｎ０２の大小関係がｎ０１＜ｎ０２であるとする。
【００４９】
このとき図中下から上に回折格子2の格子部２ｂの格子高さが増加する（回折格子３の格子部３ｂの格子高さが減少する）格子形状の場合、負となる。逆にｎ０１＞ｎ０２であって、図中下から上に回折格子2の格子部２ｂの格子高さが減少する（回折格子３の格子部３ｂの格子高さが増加する）格子形状の場合が正となる。つまり図２の構成であって屈折率ｎ０１、ｎ０２の大小関係がｎ０１＜ｎ０２の場合、(１)式は、
−(ｎ０１−ｎ０２)ｄ＝ｍλ０          （２）
と書き換えられる。
【００５０】
図２の構成において、設計波長λ０以外の波長λでの回折効率η(λ)は、
η(λ)＝sinc2〔π{Ｍ−{−(ｎ０１(λ)−ｎ０２(λ))ｄ}/λ}〕
＝sinc2〔π{Ｍ−Φ(λ)/λ}〕                          ‥‥‥（３）
で表わすことができる。（３）式中のφ（λ）は、
φ(λ)=−(ｎ０１(λ)−ｎ０２(λ))ｄ                        ‥‥‥（４）
である。
【００５１】
Ｍは評価すべき回折光の次数である。ｎ０１(λ)は第１の回折格子２を形成する材料の波長λでの屈折率である。ｎ０２(λ)は第２の回折格子３を形成する材料の波長λでの屈折率である。ｄは格子部２ｂ，３ｂの格子高さである。
【００５２】
続いて、実施例１の特徴を説明するため、実際の回折光学素子１の構成を例に詳細に説明する。本実施例では、第１、第２の回折格子２、３を形成する材料２ａ、３ａに、ガラスモールド用のガラスを用いている。所謂ガラスモールド用のガラスとは屈伏点温度Ａｔが６００℃以下の低融点ガラスのことである。
【００５３】
第１の回折格子２の材料として株式会社 住田光学ガラス製の精密モールド用光学ガラス（商品名）Ｋ−ＰＧ３９５（ｎｄ＝１．６５８、νｄ＝３６．９、転移点温度Ｔｇ＝３６３℃、屈伏点温度Ａｔ＝３９２℃）を用いる。
【００５４】
第２の回折格子３の材料として株式会社 住田光学ガラス製の精密モールド用光学ガラス（商品名）Ｋ−ＶＣ８０（ｎｄ＝１．６９４、νｄ＝５３．１、Ｔｇ＝５３０℃、Ａｔ＝５６６℃）を用いる。
【００５５】
第１、第２の回折格子２、３の格子部の格子厚の合計が２０μｍ以下である。
【００５６】
格子高さｄは１６．５５μｍとする。
【００５７】
図３にこの回折光学素子の設計次数（＋１次）での回折効率の特性および設計次数である＋１次に対して±１次である０次と＋２次の回折効率の特性を示す。
【００５８】
設計次数の回折効率は可視全域で９５．０％以上得られており、それに伴い不要次数のフレア光も可視全域で１．０％以下となっている。
【００５９】
ここで、不要次数光の回折効率については０次と＋２次の回折光についてのみ対象にしているが、これは設計次数から離れた回折次数ほどフレアに寄与する割合が少ないためである。設計次数に近い０次と＋２次のフレア光が低減されれば、それ以外の高次の回折光によるフレア光も同様に影響を低減できる。特定の設計次数に主に回折するように設計された回折光学素子は、設計次数から離れた次数にいくに従って、回折効率は低下している傾向にある。そして、設計次数から離れた次数ほど、結像面でぼけが大きくフレアとしては目立たなくなってくることに起因している。
【００６０】
回折効率η(λ)の式（３）で環境変化により特性が変化するのは材料の屈折率と格子高さである。より具体的には、環境変化による屈折率の変化は、温度変化による屈折率の変化ｄｎ／ｄｔである。格子部の格子高さの変化は、温度変化による膨張（線膨張係数）と、湿度変化による膨張（膨潤率）である。ガラスの屈折率変化ｄｎ／ｄｔ、線膨張係数、膨潤率はいずれも樹脂と比較して１／１０程度である。
【００６１】
実施例１の回折光学素子１の回折格子２、３はガラスモールド材料のみで構成されている。このため、本実施例によって、屈折率変化ｄｎ／ｄｔ、線膨張係数、膨潤率をそれぞれ樹脂に比べて大幅に小さくでき、回折効率の耐環境変化による回折効率の変動を大幅に抑制することができる。
【００６２】
また、ガラスモールド材料を用いて回折格子を成形するため、格子部の格子高さｄを薄くできれば、より形状精度の良好な回折格子が成形することができる。格子部の格子高さを薄くするためには、第１の回折格子２の材料と第２の回折格子３の少なくとも一方のアッベ数νｄは、４０以下であることが良い。
【００６３】
更に第１の回折格子２の材料と第２の回折格子３の材料の少なくとも一方のアッベ数νｄは５０以上であるのが良い。
【００６４】
具体的には、第１の回折格子２を形成するガラスモールド材料のアッベ数を４０以下にすることが好ましい。また、同様に第２の回折格子３を形成する樹脂のアッベ数を５０以上とすることが好ましい。
【００６５】
また、以上述べた実施例１は、設計次数が＋１次の所謂１次回折光を用いる回折光学素子を示したが、設計次数は＋１次に限定するものではない。＋２次や＋３次等の回折光であっても、回折光学素子の合成光学光路長差を所望の設計次数で所望の設計波長となるように設定すれば、上記実施例１と同様の効果が得られる。
【００６６】
続いて、実施例１の回折光学素子１の特徴を説明するため、実際の回折光学素子１の製造方法を詳細に説明する。
【００６７】
本実施例で用いる第１、第２の回折格子の材料は次の特性を有している。
【００６８】
第１の回折格子２の材料の転移点温度と屈伏点温度を各々Ｔｇ２、Ａｔ２とする。
【００６９】
第２の回折格子３の材料の転移点温度と屈伏点温度を各々Ｔｇ３、Ａｔ３とする。
このとき
Ｔｇ２≦６００℃
Ｔｇ３≦６００℃
である。かつ
Ｔｇ２≠Ａｔ３
又は、
Ｔｇ３≠Ａｔ２
のいずれか一方を満足する。
【００７０】
具体的には本実施例では
第１、第２の回折格子２、３は
Ｔｇ３＞Ａｔ２
又は、
Ｔｇ２＞Ａｔ３
のいずれか一方を満足する材料であれば良い。
【００７１】
特に、
Ｔｇ３−Ａｔ２＞５０℃
又は、
Ｔｇ２−Ａｔ３＞５０℃
のいずれか一方を満足する材料であれば良い。
【００７２】
更に好ましくは、
Ｔｇ３−Ａｔ２＞１００℃
又は、
Ｔｇ２−Ａｔ３＞１００℃
のいずれか一方を満足する材料であれば良い。
【００７３】
本実施例では、前述した条件のうち、
Ｔｇ３＞Ａｔ２
で、
Ｔｇ３−Ａｔ２＞１００℃
なる材料を用いている。
【００７４】
以下、これらの材料を用いた回折光学素子の製造方法について説明する。
【００７５】
本実施例の回折光学素子１の製造方法は、次のとおりである。
【００７６】
本実施例の回折光学素子は、互いに異なる材料より成る第１、第２の回折格子を積層した構造を有している。
【００７７】
まず第２の回折格子を金型を用いて第２の回折格子の材料の屈伏点温度以上の成形温度で格子成形する工程を用いている。
【００７８】
金型と密着させたまま第２の回折格子の材料の転移点温度以下まで冷却した後に金型を離型する工程とを用いている。
【００７９】
成形した第２の回折格子をガラス型として用い、第１の回折格子を第２の回折格子の材料の転移点温度以下且つ第１の回折格子の材料の屈伏点温度以上の成形温度で格子成形する工程を用いている。
【００８０】
第１の回折格子と第２の回折格子を密着させた状態で冷却する工程を用いている。
【００８１】
次に具体的な製造方法を図４に沿って説明する。
【００８２】
先ず、第１の回折格子２の材料と第２の回折格子３の材料のうち屈伏点温度Ａｔが高い材料側の回折格子を成形する。
【００８３】
本実施例の場合、Ａｔ２＝３９２℃、Ａｔ３＝５６６℃であり、屈伏点温度Ａｔが高いのは第２の回折格子３である。
【００８４】
第２の回折格子３の反転形状が形成してある金型５０、第２の回折格子３の材料３ａ、所定の面を形成してある金型５１を用意する（図４（ａ））。成形機は一般の光学素子用のガラスモールド成形機を用いることができる。
【００８５】
次に、金型５０、第２の回折格子３の材料３ａ、金型５１を第２の回折格子３の材料３ａの屈伏点温度Ａｔ３以上まで加熱してから、加圧して金型５０に形成してある回折格子形状を第２の回折格子３の材料３ａに転写する（図４（ｂ））。
【００８６】
この際、成形機内部を真空状態または不活性ガスで充填された状態とする。次に、金型５０、第２の回折格子３、金型５１を第２の回折格子３の材料３ａを徐々に冷却し、第２の回折格子３の材料３ａの転移点温度Ｔｇ３以下まで冷却してから、金型５０、５１を離型する（図４（ｃ））。
【００８７】
これにより第２の回折格子３が形成される。
【００８８】
次に、第１の回折格子２の材料と第２の回折格子３の材料のうち屈伏点温度Ａｔが低い材料側の回折格子を成形する。本実施例の場合、第１の回折格子２である。
【００８９】
第２の回折格子３、第１の回折格子２の材料２ａ、所定の面を形成してある金型５２を用意する（図４（ｄ））。
【００９０】
次に、第２の回折格子３、第１の回折格子２の材料２ａ、金型５２を第１の回折格子２の材料２ａの屈伏点Ａｔ２温度以上且つ第２の回折格子３の材料３ａの転移点温度Ｔｇ３以下まで加熱する。そして、加圧して第２の回折格子３に形成してある回折格子形状を第１の回折格子２の材料２ａに転写する（図４（ｅ））。
【００９１】
次に、第２の回折格子３、第１の回折格子２、金型５２を密着したまま徐々に冷却し、第１の回折格子２の材料２ａの転移点温度Ｔｇ２以下まで冷却してから、金型５２を離型する（図４（ｆ））。これにより第１の回折格子２が形成され、回折光学素子１が完成する。
【００９２】
第１、第２の回折格子２、３のうち、一方の回折格子は、金型を用いて格子成形されたものであり、他方の回折格子は成形した該一方の回折格子をガラス型として、成形されたものであるのが良い。
【００９３】
具体的に本実施例では、第２の回折格子３を先に成形して、成形した第２の回折格子３を型（ガラス型）として、第１の回折格子２を成形する。このため、第２の回折格子３の材料３ａの転移点温度Ｔｇ３と第１の回折格子２の材料２ａの屈伏点温度Ａｔ２との差がＴｇ３−Ａｔ２＞０である材料を用いている。
【００９４】
これが満たされない場合、第１の回折格子２を成形する際に型となる第２の回折格子３材料が融解し始めるため、回折格子の形状が変化し、回折効率が低下する。また、第２の回折格子３の材料３ａの転移点温度Ｔｇ３と第１の回折格子２の材料２ａの屈伏点温度Ａｔ２との差が大きいほうが、格子形状変化が小さくなり、Ｔｇ３−Ａｔ２＞５０℃以上となるほうが好ましい。
【００９５】
さらに、１００℃以上となるほうが好ましい。
【００９６】
本実施例においては第１の回折格子２の材料として株式会社 住田光学ガラス製の精密モールド用光学ガラスＫ−ＰＧ３９５（Ｔｇ２＝３６３℃、Ａｔ２＝３９２℃）を用いている。そして第２の回折格子３の材料として住田光学ガラス製の精密モールド用光学ガラスＫ−ＶＣ８０（Ｔｇ３＝５３０℃、Ａｔ３＝５６６℃）を用いている。このとき、Ｔｇ３−Ａｔ２＝１３８℃＞１００℃を満たしている。
【００９７】
また、成形した第２の回折格子３を型として、第１の回折格子２を成形する際に、第２の回折格子３と第１の回折格子２の材料２ａを同時に加熱および転写後に冷却を行う。共にガラス材料であるため、熱膨張係数は近い数値であり、型と成形材料の線膨張係数差による応力が小さい。この結果、樹脂の成形時に見られたヒケは発生しにくく、形状精度の良好な回折格子の成形が可能である。
【００９８】
また、第２の回折格子３を先に成形して、成形した第２の回折格子３を型として、第１の回折格子２を成形するため、第２の回折格子３の強度が不足すると、第１の回折格子２の成形時の加圧により第２の回折格子３が破壊されてしまうことがある。このため、第２の回折格子３の肉厚（回折格子面とその反対の面との距離）が０．５ｍｍ以上とすることで強度を得ることができる。
【００９９】
また、図５に示す（製造方法図４（ｅ）の詳細図）回折光学素子１の外径の関係図に示すように、先に作成する第２の回折格子３の外径が、第１の回折格子２の外形よりも小さくするのが良い。
【０１００】
これによれば第１の回折格子２を成形する際のガラスモールド材料を逃がす領域が得られる。
【０１０１】
また、第１の回折格子２の材料２ａと第２の回折格子３の材料３ａの界面密着性が良好でない場合は、第１の回折格子２と第２の回折格子３の界面に接着層を設けるのが良い。これによれば、密着性を向上させることができる。
【０１０２】
また、第１の回折格子２の材料２ａと第２の回折格子３の材料３ａの屈折率差が大きい場合は、第１の回折格子２と第２の回折格子３の界面に反射防止層を設けるのが良い。これによれば、界面反射率を低減させることができる。
【０１０３】
また、第１、第２の回折格子２、３の回折格子面の反対面（金型５１、５２側の面）を平板として示しているが、平面に限らず球面形状や非球面形状、そして曲面形状であっても良い。
【０１０４】
この場合、一方の回折格子と反対面の曲面形状の面は同時に成形されたものであるのが良い。これによれば回折格子と同時に球面や非球面形状、そして曲面も同時に成形できるため、製造が容易となる。
【０１０５】
また、本実施例によれば第２の回折格子３は格子成形した後、再び過熱する手順であるため、アニ−ル効果より屈折率が安定する利点がある。このため、別途アニ−ルプロセスを行う必要が容易となる。
【０１０６】
また、それぞれの回折格子に対して、回折格子面とその反対の面との距離（肉厚）が厚いほうが（０．５ｍｍ以上）、回折格子形状の転写が精度良く成形することができる。
【０１０７】
本実施例において回折光学素子の一方の面にレンズ等の屈折光学部を有していても良い。
【０１０８】
なお、本実施例の設計値は一例であり、各回折格子の材料および格子高さに限定されない。これらは以下の実施例についても同様である。
【０１０９】
次に本発明の実施例２の回折光学素子について説明する。
【０１１０】
本発明の実施例１は、回折光学素子が密着２層ＤＯＥで構成される場合であった。本発明の実施例３は３層以上の回折格子より成る。図６は実施例３の要部断面図である。実施例３は３層の回折格子よりなる積層ＤＯＥ（回折光学素子）２１である。
【０１１１】
本実施例は第１の回折格子と第２の回折格子の密着された格子面に対する少なくとも一方の反対面に第３の回折格子が形成されている。
【０１１２】
具体的には、実施例１と同様の構造の第１の回折格子２２の格子面に対して反対側の面に第３の回折格子２４が形成された構成である。第３の回折格子２４と第１および第２の回折格子２２、２３は、ほぼ等しい格子ピッチ分布を持っており、対向する各格子部の幅がほぼ等しくなっている。各回折格子２２、２３、２４は、全層を通して一つの回折光学素子として作用している。
【０１１３】
次に本実施例の回折光学素子２１の回折効率について説明する。
【０１１４】
２つ以上の回折格子を積層した積層型ＤＯＥにおいて、設計波長λ０である次数の回折光の回折効率が最大となる条件は、次のとおりである。即ち格子部の山と谷の光学光路長差（つまり山の頂点と谷底のそれぞれを通過する光線間の光路長の差）を全回折格子に亘って加え合わせたものが波長の整数倍付近になるように決定することである。従って、図６に示した本実施例の回折光学素子２１において、設計波長λ０で、回折次数ｍの回折光の回折効率が最大となる条件式は
±(ｎ０１−ｎ０２)ｄ１±(１−ｎ０１)ｄ２＝ｍλ０    ‥‥‥（５）
となる。（５）式で、ｎ０１は第１の回折格子２２および第３の回折格子２４を形成する材料の波長λ０での屈折率である。
【０１１５】
ｎ０２は第２の回折格子２３を形成する材料の波長λ０での屈折率である。ｄ１、ｄ２はそれぞれ第１および第２の回折格子２２、２３と第３の回折格子２４の格子高さ、ｍは回折次数である。
【０１１６】
ここで、図６中の０次回折光から下向きに回折する光線を正の回折次数、図6中の０次回折光から上向きの方向に回折する光線を負の回折次数とする。
【０１１７】
(５)式での格子部の格子高さの加減の符号は、回折格子２２、２３を形成する格子形成材料２２ａ、２３ａの屈折率をｎ０１、ｎ０２とする。このときの大小関係がｎ０１＜ｎ０２であって、図中下から上に回折格子２2の格子高さが増加する（回折格子３の格子高さが減少する）格子形状の場合、負となる。
【０１１８】
逆にｎ０１＞ｎ０２であって、図中下から上に回折格子２２の格子部の格子高さが減少する（回折格子３の格子高さが増加する）格子形状の場合が正となる。
【０１１９】
つまり図５の構成であって屈折率ｎ０１、ｎ０２の大小関係がｎ０１＞ｎ０２の場合、(５)式は、
+(ｎ０１−ｎ０２)ｄ１−(１−ｎ０１)ｄ２＝ｍλ０      ‥‥‥（６）
と書き換えられる。
【０１２０】
図6の構成において、設計波長λ０以外の波長λでの回折効率η(λ)は、
η(λ)＝sinc2〔π{M-{(n01(λ)-n02(λ))d1-(1-n01(λ))d2}/λ}〕
＝sinc2〔π{Ｍ−Φ(λ)/λ}〕                              ‥‥‥（７）
で表わすことができる。
【０１２１】
（７）式中のφ（λ）は、
φ(λ)=−((ｎ０１(λ)−ｎ０２(λ))ｄ１−(１−ｎ０１(λ))ｄ２)ｄ‥‥‥（８）
である。
【０１２２】
Ｍは評価すべき回折光の次数である。ｎ０１(λ)は第１の回折格子２２を形成する材料の波長λでの屈折率である。ｎ０２(λ)は第２の回折格子２３を形成する材料の波長λでの屈折率である。ｄ１、ｄ２はそれぞれ第１および第２の回折格子２２、２３と第３の回折格子２４の格子部の格子高さである。
【０１２３】
続いて、実施例２の特徴を説明するため、実際の回折光学素子の構成を例に詳細に説明する。本実施例では、各回折格子２２、２３、２４を形成する格子形成材料２２ａ、２３ａに、ガラスモールド用のガラスを用いている。
【０１２４】
第１の回折格子２２および第３の回折格子２４の材料として株式会社 ＨＯＹＡ製のガラスモールド用材料Ｍ−ＦＤＳ９１０（ｎｄ＝１．８２１、νｄ＝２４．１、Ｔ（Ｔｇ２２、Ｔｇ２４）＝４５５℃、Ａｔ（Ａｔ２２、Ａｔ２４）＝５０５℃）を用いている。第２の回折格子２３の材料として株式会社 オハラ製のガラスモールド用低Ｔｇ光学ガラスＳ−ＬＡＬ１２（ｎｄ＝１．６７８、νｄ＝５４．９、Ｔｇ（Ｔｇ２３）＝５６２℃、Ａｔ（Ａｔ２３）＝６００℃）を用いている。格子高さｄ１は８．１７μｍ、ｄ２は２．１６μｍとする。回折格子の材料のアッベ数が大幅に小さい材料を用いているため、格子高さｄの和は実施例１の格子高さよりも薄くなっている。
【０１２５】
図７にこの回折光学素子の設計次数（＋１次）での回折効率の特性および設計次数である＋１次に対して±１次である０次と＋２次の回折効率の特性を示す。
【０１２６】
設計次数の回折効率は可視全域で９５．０％以上得られており、それに伴い不要次数のフレア光も可視全域で１．０％以下となっている。
【０１２７】
続いて、実施例２の特徴を説明するため、実際の回折光学素子２１の製造方法を詳細に説明する。
【０１２８】
実施例２における回折光学素子の製造方法は次のとおりである。
【０１２９】
第２の回折格子を第１の金型を用いて第２の回折格子の材料の屈伏点温度以上の成形温度で格子成形する工程を用いている。
【０１３０】
第１の金型と密着させたまま第２の回折格子の材料の転移点温度以下まで冷却した後に第１の金型を離型する工程を用いている。
【０１３１】
成形した第２の回折格子をガラス型として用い、且つ、第２の回折格子の反対面を第２の金型を用いている。
【０１３２】
そして、第１の回折格子および反対面の第３の回折格子を第２の回折格子の材料の転移点温度以下且つ第１の回折格子の材料の屈伏点温度以上の成形温度で格子成形する工程を用いている。
【０１３３】
第２の回折格子と第１の回折格子と第２の金型を密着させた状態で第１の回折格子の材料の転移点温度以下まで冷却した後に第２の金型を離型する工程を用いている。第１の回折格子と第２の回折格子を密着させた状態で冷却する工程を用いている。
【０１３４】
次に具体的な製造方法を図８を用いて説明する。
【０１３５】
先ず、第１の回折格子２２の材料の屈伏点温度Ａｔ２２と第２の回折格子２３の材料の屈伏点温度Ａｔ２３のうち屈伏点温度Ａｔが高い材料側の回折格子を成形する。
【０１３６】
本実施例の場合、Ａｔ２３＞Ａｔ２４であり、第２の回折格子２３である。
【０１３７】
第２の回折格子２３の反転形状が形成してある金型（第１の金型）５３、第２の回折格子２３の材料２３ａ、所定の面を形成してある金型５４を用意する（図８（ａ））。
【０１３８】
次に、金型５３、第２の回折格子２３の材料２３ａ、金型５４を第２の回折格子２３の材料２３ａの屈伏点温度Ａｔ２３以上まで加熱する。そして、加圧して金型５３に形成してある回折格子形状を第２の回折格子２３の材料２３ａに転写する（図８（ｂ））。
【０１３９】
次に、金型５３、第２の回折格子２３、金型５４を第２の回折格子２３の材料２３ａを徐々に冷却する。そして第２の回折格子２３の材料２３ａの転移点温度Ｔｇ２３以下まで冷却してから、金型５３、５４を離型する（図８（ｃ））。
【０１４０】
これにより第２の回折格子２３が形成される。
【０１４１】
次に、第１の回折格子２２の材料と第２の回折格子２３の材料のうち屈伏点温度Ａｔが低い材料側の回折格子および第３の回折格子２４を成形する。
【０１４２】
本実施例の場合、Ａｔ２２＝Ａｔ２４＜Ａｔ２３であり、第１の回折格子２２および第３の回折格子２４である。
【０１４３】
第２の回折格子２３、第１の回折格子２２の材料２２ａ、第３の回折格子２４の反転形状が形成してある金型５５（第２の金型）を用意する（図８（ｄ））。
【０１４４】
次に、第２の回折格子２３、第１の回折格子２の材料２２ａ、金型５５を第１の回折格子２２の材料２２ａの屈伏点温度以上（Ａｔ２２以上）且つ第２の回折格子２３の材料２３ａの転移点温度以下（Ｔｇ２３以下）まで加熱する。そして、加圧して第２の回折格子２３に形成してある回折格子形状および金型５５に形成してある回折格子形状を同時に第１の回折格子２２の材料２２ａに転写する（図８（ｅ））。
【０１４５】
次に、第２の回折格子２３、第１の回折格子２２、金型５５を密着したまま徐々に冷却し、第１の回折格子２２の材料２２ａの転移点温度Ｔｇ２２以下まで冷却してから、金型５５を離型する（図８（ｆ））。
【０１４６】
これにより第１の回折格子２２および第３の回折格子２４が同時に形成され、回折光学素子２１が完成する。
【０１４７】
第２の回折格子２３を先に成形して、成形した第２の回折格子２３を型（ガラス型）として、第１の回折格子２２および第３の回折格子２４が同時に成形する。
【０１４８】
第３の回折格子２４の材料の屈伏点温度をＡｔ２４、密着された格子面に対して第３の回折格子２４が形成されていない回折格子（第２の回折格子２３）の材料の転移点温度をＴｇ３ａとするとき
Ａｔ２４＜Ｔｇ３ａ
なる条件を満足するのが良い。
【０１４９】
具体的には第２の回折格子２３の材料２３ａの転移点温度Ｔｇ２３と第１の回折格子２２（第３の回折格子２４）の材料２２ａ（２４ａ）の屈伏点温度Ａｔ２２（Ａｔ２４）差がＡｔ２２（Ａｔ２４）＜Ｔｇ２３となるようにしている。即ちＴｇ２３−Ａｔ２２（Ａｔ２４）＞０であることが良い。
【０１５０】
これが満たされない場合、第１の回折格子２２を成形する際に型となる第２の回折格子２３材料が融解し始めるため、回折格子形状が変化し、回折効率が低下する。
【０１５１】
また、第２の回折格子２３の材料２３ａの転移点温度Ｔｇ２３と第１の回折格子２２の材料２２ａの屈伏点温度Ａｔ２２との差が大きいほうが、格子形状変化が小さくなり、Ｔｇ２３−Ａｔ２２＞５０℃以上となるほうが好ましい。
【０１５２】
さらに、１００℃以上となるほうが好ましい。
【０１５３】
本実施例においては第１の回折格子２の材料として株式会社 ＨＯＹＡ製のガラスモールド用材料Ｍ−ＦＤＳ９１０（Ｔｇ２２＝４５５℃、Ａｔ２２＝５０５℃）を用いている。第２の回折格子２３の材料としてオハラ製のガラスモールド用低Ｔｇ光学ガラスＳ−ＬＡＬ１２（Ｔｇ２３＝５６２℃、Ａｔ２３＝６００℃）を用いている。ここでＴｇ２３−Ａｔ２２＝５７℃＞５０℃を満たしている。
【０１５４】
次に本発明の実施例３について説明する。
【０１５５】
実施例２において、回折光学素子が積層ＤＯＥで構成される場合について説明をおこなった。さらに、積層ＤＯＥの場合、アッベ数の差の大きい材料を組み合わせることにより格子厚の和を減少させることが可能である。
【０１５６】
ガラスモールド用ガラスは材料が豊富にあるため、より格子厚の薄い回折光学素子が可能である。
【０１５７】
図９は、３層の回折格子よりなる積層ＤＯＥ３１の要部断面図である。
【０１５８】
実施例３の特徴を説明するため、実際の回折光学素子３１の構成を例に詳細に説明する。本実施例では、第１、第２、第３の回折格子３２、３３、３４を形成する格子形成材料３２ａ、３３ａ、３４ａに、ガラスモールド用のガラスを用いている。
【０１５９】
第１の回折格子３２および第３の回折格子３４の材料３２ａ、３４ａとして株式会社 住田光学ガラス製の精密モールド用学ガラスＫ−ＰＧ３２５（ｎｄ＝１．５０７、νｄ＝７０．５、Ｔｇ＝２８８℃、Ａｔ＝３１７℃）を用いている。
【０１６０】
第２の回折格子３３の材料として株式会社 住田光学ガラス製の精密モールド用学ガラスＫ−ＰＳＦｎ２（ｎｄ＝２．００２、νｄ＝２０．６、Ｔｇ＝４８０℃、Ａｔ＝５１４℃）を用いている。第１の回折格子３２の格子部の、格子高さｄ１は３．３７μｍ、第２の回折格子３３の格子部の格子高さｄ２は４．４９μｍとする。
【０１６１】
回折格子の材料のアッベ数が大幅に小さい材料と大幅に小さい材料を用いているため、格子部の格子高さの和は実施例２の格子高さよりもさらに薄くなっている。格子厚が薄くなることにより格子壁面に入射する光が減少して、フレア成分が減少する利点がある。
【０１６２】
また、回折効率の入射角度特性が向上する利点があり、より入射角度範囲の広い光学系に対する適用が可能となる。
【０１６３】
さらに、製造上においても、より形状精度の良好な回折格子のガラスモールド成形することができる利点がある。
【０１６４】
図１０にこの回折光学素子３１の設計次数（＋１次）での回折効率の特性および設計次数である＋１次に対して±１次である０次と＋２次の回折効率の特性を示す。
【０１６５】
設計次数の回折効率は可視全域で９５．０％以上得られており、それに伴い不要次数のフレア光も可視全域で１．０％以下となっている。
【０１６６】
実施例３の回折光学素子３１の製造方法は実施例２と同様の手順で製造できる。第２の回折格子３３を先に成形して、成形した第２の回折格子３３を型（ガラス型）として、第１の回折格子３２および第３の回折格子３４が同時に成形する。
【０１６７】
このため、第２の回折格子３３の材料３３ａの転移点温度Ｔｇ３３と第１の回折格子３２の材料３２ａの屈伏点温度ＡＴ３２との差がＴｇ３３−Ａｔ３２＞０であることが良い。
【０１６８】
これが満たされない場合、第１の回折格子３２を成形する際に型となる第２の回折格子３３材料が融解し始めるため、回折格子形状が変化し、回折効率が低下する。
【０１６９】
また、第２の回折格子３３の材料３３ａの転移点温度Ｔｇ３３と第１の回折格子３２の材料３２ａの屈伏点温度Ａｔ３２との差が大きいほうが、格子形状変化が小さくなり、Ｔｇ３３−Ａｔ３２＞５０℃以上となるほうが好ましい。
【０１７０】
さらに、１００℃以上となるほうが好ましい。
【０１７１】
本実施例においては第１の回折格子３２と第３の回折格子３４の材料として株式会社 住田光学ガラス製の精密モールド用学ガラスＫ−ＰＧ３２５（Ｔｇ２２＝２８８℃、Ａｔ２２＝３１７℃）を用いている。
【０１７２】
第２の回折格子３３の材料として株式会社 住田光学ガラス製の精密モールド用学ガラスＫ−ＰＳＦｎ２（Ｔｇ３３＝４８０℃、Ａｔ３３＝５１４℃）を用いている。このとき、Ｔｇ３３−Ａｔ３２＝１９２℃＞１００℃を満たしている。
【０１７３】
図１１は、本発明の回折光学素子を用いた光学系の実施例４の要部概略図である。図１１はデジタルカメラやビデオカメラ等に用いられる撮影光学系（光学系）の断面を示したものである。
【０１７４】
図１１中、１０１は撮影レンズであり、屈折レンズ（屈折光学部）と、内部に絞り１０２と本発明の回折光学素子１を有している。１０３は結像面であるフィルムまたはＣＣＤが配置されている。回折光学素子１は、レンズ機能を有する素子であり、撮影レンズ１０１の色収差を補正している。回折光学素子１は、実施例１〜３に示したようにガラスモールド用のガラスで構成されているため、成形性が良好で、且つ耐環境性能も高い。また、各回折格子を製造した後、異なる屈折光学素子を周辺部で貼り合わせるような簡単な製法でも作成できるので、量産性に優れた光学系を提供できる。
【０１７５】
図１１では絞り１０２近傍に、平板ガラス面を基板とした回折光学素子１を設けたが、これに限定するものではなく、回折光学素子１は基板をレンズとし、その凹面又は凸面上に設けても良い。更に、撮影レンズ内に本発明の回折光学素子を複数個使用しても良い。
【０１７６】
また、本実施例では、カメラの撮影レンズの場合を示したが、これに限定するものではない。ビデオカメラの撮影レンズ、事務機のイメージスキャナーや、デジタル複写機のリーダーレンズなど広い波長域で使用される光学系に本発明の回折光学素子を使用しても、同様の効果が得られる。
【０１７７】
図１２は、本発明の回折光学素子を用いた光学系の実施例５の要部概略図である。図１２は、望遠端や双眼鏡等の観察光学系の断面を示したものである。図１２中、１０４は対物レンズ、１０５は像を成立させるための像反転プリズム、１０６は接眼レンズ、１０７は評価面（瞳面）である。
【０１７８】
１は本発明の回折光学素子である。回折光学素子１は対物レンズ１０４の結像面１０３での色収差等を補正する目的で設けてある。回折光学素子１を結像面１０３より物体側に設けることで対物レンズ１０４のみでの色収差低減効果があるため、肉眼の観察系の場合、少なくとも対物レンズ１０４に設けることが望ましい。
【０１７９】
図１２の観察光学系の回折光学素子１は、実施例１〜３に示したようにガラスモールド用のガラスで構成されているため、成形性が良好で、且つ耐環境性能も高い。そのため、様々な使用環境下でフレア光が少なく低周波数での解像力も高く、高い光学性能を有する。また、各回折格子を製造した後、異なる屈折光学素子を周辺部で貼り合わせるような簡単な製法でも作成できるので、観察光学系レンズとしては量産性に優れた安価な光学系を提供できる。
【０１８０】
図１２では平板ガラスを基板とした回折光学素子１を設けたが、これに限定するものではなく、回折光学素子１は基板をレンズとし、その凹面又は凸面上に回折格子を設けても良い。更に、本発明の回折光学素子を複数個使用しても良い。
【０１８１】
また、図１２の観察光学系では対物レンズ１０４に本発明の回折光学素子１を設けた場合を示したが、これに限定するものではなく、プリズム１０５の表面や接眼レンズ１０６内の位置にも設けることができ、この場合も同様の効果が得られる。
【０１８２】
また、本実施例は双眼鏡の場合を示したが、これに限定するものではなく、本発明の回折光学素子は地上望遠鏡や天体観測用望遠鏡等の観察光学系にも適用して同様の効果が得られる。又、レンズシャッターカメラやビデオカメラなどの光学式のファインダーにも適用して同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１８３】
【図１】実施例１の回折光学素子の正面図と側面図
【図２】実施例１の回折光学素子の素子構造の説明図
【図３】実施例１の回折光学素子の設計次数の＋１次回折光、0次回折光、＋２次回折光の回折効率の説明図
【図４】実施例１の回折光学素子の製造方法の説明図
【図５】実施例１の回折光学素子の外径の関係を示す説明図
【図６】実施例２の回折光学素子の素子構造を示す説明図
【図７】実施例２の回折光学素子の設計次数の＋１次回折光、0次回折光、＋２次回折光の回折効率を示す説明図
【図８】実施例２の回折光学素子の製造方法を示す説明図
【図９】実施例３の回折光学素子の素子構造を示す説明図
【図１０】実施例３の回折光学素子の設計次数の＋１次回折光、0次回折光、＋２次回折光の回折効率を示す説明図
【図１１】実施例４の撮影光学系の概略図
【図１２】実施例５の観察光学系の概略図
【符号の説明】
【０１８４】
１、２１、３１：回折光学素子
２、２２、３２：第１の回折格子
３、２３、３３：第２の回折格子
２４、３４：第３の回折格子
５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６：金型
１０１、撮影レンズ
１０２、絞り
１０３、結像面
１０４、対物レンズ
１０５、プリズム
１０６、接眼レンズ
１０７、評価面（瞳面）
【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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