【手続補正書】
【提出日】平成22年3月19日(2010.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の材料によりそれぞれ形成された回折格子が互いの格子面で接する構成を有する回折光学素子であって、
前記第２の材料は、以下の条件をすべて満足する第１の微粒子材料を樹脂材料に混合した材料であり、
前記第１及び第２の材料はそれぞれ、以下の条件をすべて満足することを特徴とする回折光学素子。
nd1≧1.5
νd1≧40
(-1.665E-07×νd13+5.213E-05xνd12‐5.656E-03xνd1+0.675)≦θg,F1
≦(‐1.665E-07xνd13+5.213E-05xνd12‐5.656E-03xνd1+0.825)
(‐1.687E-07xνd13+5.702E-05xνd12‐6.603E-03xνd1+1.400)≦θg,d1
≦(‐1.687E-07xνd13+5.702E-05xνd12‐6.603E-03xνd1+1.580)
nd2≦1.6
νd2≦30
θg,F2≦(-1.665E-07xνd23+5.213E-05xνd22‐5.656E-03xνd2+0.675)
θg,d2≦(-1.687E-07xνd23+5.702E-05xνd22‐6.603E-03xνd2+1.400)
nd1-nd2＞0
ndb2≧1.70
νdb2≦20
ただし、ng1, nF1, nd1, nC1はそれぞれ、前記第１の材料のg線, F線, d線, C線に対する屈折率、
ng2, nF2, nd2, nC2はそれぞれ、前記第２の材料のg線, F線, d線, C線に対する屈折率、
nFb2, ndb2, nCb2はそれぞれ、前記第１の微粒子材料のF線, d線, C線に対する屈折率、
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
θg,F1=(ng1-nF1)/(nF1-nC1)
θg,d1=(ng1-nd1)/(nF1-nC1)
θg,F2=(ng2-nF2)/(nF2-nC2)
θg,d2=(ng2-nd2)/(nF2-nC2)
νdb2=(ndb2-1)/(nFb2-nCb2)
である。
【請求項２】
前記第１及び第２の材料は、さらに以下の条件をすべて満足することを特徴とする請求項１に記載の回折光学素子。
m(λF)={dx(nF1-nF2)}/λF 
m(λd)={dx(nd1-nd2)}/λd
m(λC)={dx(nC1-nC2)}/λC
d≦20
0.92≦{m(λF)+m(λd)+m(λC)}/3≦1.08
ただし、λF, λd, λCはそれぞれ、F線, d線, C線の波長、
m(λF), m(λd), m(λC)はそれぞれ、F線, d線, C線の波長における設計次数であるｍ次の回折光に対する前記各回折格子の凸部と凹部での光学光路長の差をその波長で除した値、
dは、前記回折格子の格子厚、
である。
【請求項３】
前記第１の材料は、以下の条件をすべて満足する第２の微粒子材料を樹脂材料に混合した材料であることを特徴とする請求項１に記載の回折光学素子。
ndb1≧1.65
νdb1≧35
ただし、nFb1, ndb1, nCb1はそれぞれ、前記第２の微粒子材料のF線, d線, C線に対する屈折率、
νdb1=(ndb1-1)/(nFb1-nCb1)
である。
【請求項４】
前記第１及び第２の微粒子材料の平均粒子径は、該回折光学素子への入射光の波長の１／４以下であることを特徴とする請求項３に記載の回折光学素子。
【請求項５】
前記第１の材料は、以下の条件をすべて満足する第２の微粒子材料が混合されていない樹脂材料であ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。
ndb1≧1.65
νdb1≧35
ただし、nFb1, ndb1, nCb1はそれぞれ、前記第２の微粒子材料のF線, d線, C線に対する屈折率、
νdb1=(ndb1-1)/(nFb1-nCb1)
である。
【請求項６】
さらに以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の回折光学素子。
d/P＜1/7
ただし、P及びdはそれぞれ、前記回折格子の格子ピッチ及び格子厚である。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の回折光学素子を有することを特徴する光学系。
【請求項８】
請求項７に記載の光学系を有することを特徴とする光学機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】密着２層型の回折光学素子とそれを用いた光学系及び光学機器
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、特許文献６にて開示された回折光学素子は、特許文献５にて開示された回折光学素子と同じ積層型ＤＯＥである。ただし、微粒子材料と樹脂材料を混合した材料を用いて各層の格子厚を最適化することにより、図１９Ａに示すように、特許文献５の回折光学素子よりもさらに高い回折効率を実現している。また、図１９Ｂに示すように、０次回折光及び２次回折光である不要回折次数光の回折効率も十分に抑制されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
一方、特許文献７にて開示された密着２層型ＤＯＥでは、回折光学素子自体の性能、特に設計次数である１次回折光の回折効率が、使用波長領域全域で約９５〜９７％程度と十分に高いとは言えない。つまり、不要回折光によるフレアが問題となる懸念がある。また、格子厚が約２０μｍ以上と厚いため、斜めに入射する光線に対するケラレによる回折効率の劣化も問題となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明の一側面としての回折光学素子は、第１及び第２の材料によりそれぞれ形成された回折格子が互いの格子面で接する構成を有する。そして、第２の材料は、以下の条件をすべて満足する第１の微粒子材料を樹脂材料に混合した材料であり、第１及び第２の材料は以下の条件をすべて満足することを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
nd1≧1.5  …(1)
νd1≧40  …(2)
(-1.665E-07×νd13+5.213E-05xνd12‐5.656E-03xνd1+0.675)≦θg,F1
≦(‐1.665E-07xνd13+5.213E-05xνd12‐5.656E-03xνd1+0.825)
…(3)
(‐1.687E-07xνd13+5.702E-05xνd12‐6.603E-03xνd1+1.400)≦θg,d1
≦(‐1.687E-07xνd13+5.702E-05xνd12‐6.603E-03xνd1+1.580)
…(4)
nd2≦1.6  …(5)
νd2≦30  …(6)
θg,F2≦(-1.665E-07xνd23+5.213E-05xνd22‐5.656E-03xνd2+0.675) …(7)
θg,d2≦(-1.687E-07xνd23+5.702E-05xνd22‐6.603E-03xνd2+1.400) …(8)
nd1-nd2＞0  …(9)
ndb2≧1.70  …(10)
νdb2≦20  …(11)
ただし、ng1, nF1, nd1, nC1はそれぞれ、第１の材料のg線, F線, d線, C線に対する屈折率、
ng2, nF2, nd2, nC2はそれぞれ、第２の材料のg線, F線, d線, C線に対する屈折率、
nFb2, ndb2, nCb2はそれぞれ、第１の微粒子材料のF線, d線, C線に対する屈折率、
νd1=(nd1-1)/(nF1-nC1)
νd2=(nd2-1)/(nF2-nC2)
θg,F1=(ng1-nF1)/(nF1-nC1)
θg,d1=(ng1-nd1)/(nF1-nC1)
θg,F2=(ng2-nF2)/(nF2-nC2)
θg,d2=(ng2-nd2)/(nF2-nC2)
νdb2=(ndb2-1)/(nFb2-nCb2)
である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
本実施例において、回折光学素子１０に入射する光の波長領域、すなわち使用波長領域は可視波長領域である。第１及び第２の回折格子１８，１９を構成する材料及び格子厚は、可視波長領域全域で設計次数である１次回折光の回折効率が高くなるように選択される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
η（λ） ＝ ｓｉｎｃ２［π×｛ｍ−（ｎ１（λ）−１）×ｄ／λ｝］…（２１）
ここで、ｍは回折次数、ｎ１（λ）は波長λの光に対する回折格子を形成する材料の屈折率である。また、ｓｉｎｃ２（ａ）は、｛ｓｉｎ（ａ）／ａ｝２で表される関数である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
図２中の０次回折光に対して斜め下向きに回折する光の回折次数を正の回折次数とし、０次回折光に対して斜め上向きに回折する光の回折次数を負の回折次数とする。この場合、（２２）式での加減の符号は次のようになる。図中の上から下に格子厚が増加する格子形状を持つ回折格子の場合は正となり、逆に上から下に格子厚が減少する格子形状を持つ回折格子の場合は負となる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
η（λ）＝ ｓｉｎｃ２ （π×［ｍ−｛±（ｎ１（λ）−ｎ２（λ））×ｄ／λ｝］）
＝ ｓｉｎｃ２ （π×（ｍ−φ（λ）／λ））    …（２３）
φ（λ）＝ ±（ｎ１（λ）−ｎ２（λ））×ｄ   …（２４）
ここで、ｍは回折次数、ｎ１（λ）は第１の回折格子１８を形成する材料の波長λでの屈折率、ｎ２（λ）は第２の回折格子１９を形成する材料の波長λでの屈折率である。また、ｄは第１及び第２の回折格子１８，１９の共通の格子厚である。また、ｓｉｎｃ２（ａ）＝｛ｓｉｎ（ａ）／ａ｝２で表される関数である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
図２に示した回折光学素子１０において、第１の回折格子１８には、アクリル系樹脂にＡｌ２Ｏ３微粒子（第２の微粒子材料）を混合した材料（ｎｄ＝１．５４２，νｄ＝５３．２）を用いる。また、第２の回折格子１９には、フッ素系樹脂にＩＴＯ微粒子（第１の微粒子材料）を混合した材料（ｎｄ＝１．４９１,νｄ＝１９．８）を用いている。このとき、第１及び第２の回折格子１８，１９の共通の格子厚ｄは１１．４μｍである。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
本実施例の回折光学素子１０において、図２に示す第１の回折格子１８には、アクリル系樹脂にＺｒＯ２微粒子を混合した材料（ｎｄ＝１．６１１，νｄ＝４５．５）を使用する。また、第２の回折格子１９には、アクリル系樹脂にＩＴＯ微粒子を混合した材料（ｎｄ＝１．５６７，νｄ＝２１．７）を使用する。第１及び第２の回折格子１８，１９の共通の格子厚ｄは１３．３μｍである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
本実施例の回折光学素子１０において、図２に示す第１の回折格子１８には、アクリル系樹脂にＡｌ２Ｏ３微粒子を混合した材料（ｎｄ＝１．５９４，νｄ＝５８．０）を使用する。また、第２の回折格子１９には、フッ素系樹脂にＩＴＯ微粒子を混合した材料（ｎｄ＝１．５１９，νｄ＝１６．５）を使用する。第１及び第２の回折格子１８，１９の共通の格子厚ｄは７．８μｍである。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
本実施例の回折光学素子１０において、図２に示す第１の回折格子１８には、アクリル系樹脂にＡｌ２Ｏ３微粒子を混合した材料（ｎｄ＝１．５６６，νｄ＝５５．４）を使用する。また、第２の回折格子１９には、光学材料にＩＴＯ微粒子を混合した材料（ｎｄ＝１．４６９，νｄ＝１２．１）を使用する。第１及び第２の回折格子１８，１９の共通の格子厚ｄは６．０μｍである。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
本実施例の回折光学素子１０において、図２に示す第１の回折格子１８には、アクリル系樹脂材料（ｎｄ＝１．５２２，νｄ＝５１．３）を使用する。ここで、本実施例の第１の回折格子1８の材料は、実施例１〜４と異なり、微粒子材料が混合されていない単にアクリル系樹脂からなる材料である。一方、第２の回折格子１９には、フッ素系樹脂にＩＴＯ微粒子を混合した材料（ｎｄ＝１．４８０，νｄ＝２１．３）を使用する。第１及び第２の回折格子１８，１９の共通の格子厚ｄは１３．９μｍである。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
ｎｇ１，ｎＦ１，ｎｄ１，ｎＣ１はそれぞれ、第１の材料のｇ線，Ｆ線，ｄ線，Ｃ線に対する屈折率である。ｎｇ２，ｎＦ２，ｎｄ２，ｎＣ２はそれぞれ、第２の材料のｇ線，Ｆ線，ｄ線，Ｃ線に対する屈折率である。また、ｎＦｂ２，ｎｄｂ２，ｎＣｂ２はそれぞれ、微粒子材料のＦ線，ｄ線，Ｃ線に対する屈折率である。なお、「Ｅ−ｂ」は、「×１０−ｂ」を示す。