(57)【要約】【課題】  製造が容易な複層型回折素子及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  互いに異なる材質が同一の回折格子溝３０で接する回折光学素子１であり、互いに異なる材質の一方は、第１の紫外線硬化樹脂１０であり、互いに異なる材質の他方は、前記第１の紫外線硬化樹脂１０とは異なる第２の紫外線硬化樹脂２０である。【選択図】  図１
2005107298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる材質が同一の回折格子溝で接する回折光学素子であり、
前記互いに異なる材質の一方は、第１の紫外線硬化樹脂であり、
前記互いに異なる材質の他方は、前記第１の紫外線硬化樹脂とは異なる第２の紫外線硬化樹脂であることを特徴とする回折光学素子。
【請求項２】
前記第１の紫外線硬化樹脂のｄ線での屈折率をｎｄ１とし、前記第１の紫外線硬化樹脂の分散値をνｄ１としたとき、両式
１．５０≦ｎｄ１≦１．６０
４５≦νｄ１≦６５
の条件を満足し、且つ、前記第２の紫外線硬化樹脂のｄ線での屈折率をｎｄ２とし、前記第２の紫外線硬化樹脂の分散値をνｄ２としたとき、両式
１．４５≦ｎｄ２≦１．５５
νｄ２≦４５
の条件を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。
【請求項３】
前記第１の紫外線硬化樹脂のｄ線での屈折率をｎｄ１とし、前記第１の紫外線硬化樹脂の分散値をνｄ１とし、前記第２の紫外線硬化樹脂のｄ線での屈折率をｎｄ２とし、前記第２の紫外線硬化樹脂の分散値をνｄ２としたとき、次式
０．０００５≦（ｎｄ１−ｎｄ２）／（νｄ１−νｄ２）≦０．０３
の条件を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。
【請求項４】
前記回折格子溝の高さをｈとしたとき、次式
ｈ≦５０μｍ
の条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項５】
前記回折光学素子の最小ピッチが８０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項６】
前記第１の紫外線硬化樹脂と前記第２の紫外線硬化樹脂との光軸上の厚さの和が１０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項７】
前記第１の紫外線硬化樹脂及び前記第２の紫外線硬化樹脂は、いずれも光軸上の厚さが５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項８】
前記第１の紫外線硬化樹脂の中心厚さをｔ１とし、前記第２の紫外線硬化樹脂の中心厚さをｔ２としたとき、次式
０．２＜ｔ１／ｔ２＜５．０
の条件を満足することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項９】
前記第１の紫外線硬化樹脂を有する回折光学素子を構成する基板の曲率半径をＲとしたとき、次式
０≦１／Ｒ＜０．１（１／ｍｍ）
の条件を満足することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項１０】
前記第１の紫外線硬化樹脂のｄ線での屈折率をｎｄ１、Ｃ線での屈折率をｎＣ１及びＦ線での屈折率をｎＦ１とし、前記第２の紫外線硬化樹脂のｄ線での屈折率をｎｄ２、Ｃ線での屈折率をｎＣ２及びＦ線での屈折率をｎＦ２とし、Δｎｄ＝ｎｄ１−ｎｄ２、Δ（ｎＦ−ｎＣ）＝｛（ｎＦ１−ｎＣ１）−（ｎＦ２−ｎＣ２）｝としたとき、次式
−１０．０＜Δｎｄ／Δ（ｎＦ−ｎＣ）＜−１．０
の条件を満足することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項１１】
前記第１又は前記第２のいずれか一方の紫外線硬化樹脂を基板上に滴下し、回折格子溝を形成した型を用いて型押しする工程と、
前記型押しされた一方の紫外線硬化樹脂に紫外線を照射し、前記型押しされた一方の紫外線硬化樹脂を硬化させる工程と、
前記硬化した一方の紫外線硬化樹脂を前記型から取り外す工程と、
前記取り外した一方の紫外線硬化樹脂の回折格子溝が形成された面側に、前記第１又は前記第２の他方の紫外線硬化樹脂を滴下する工程と、
前記滴下された他方の紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する工程とを含む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、特に、複層型の回折光学素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回折光学素子は、微小間隔（約１ｍｍ）当たり数百本程度の細い等間隔のスリット状もしくは溝状の格子構造を備えて作られた光学素子であり、光が入射されると、スリットや溝のピッチ（間隔）と光の波長とで定まる方向に回折光束を生じさせる性質を有している。このような回折光学素子は種々の光学系に用いられており、例えば、最近では、特定次数の回折光を一点に集めてレンズとして使用するものなどが知られている。
【０００３】
このような回折光学素子においては、近年、複層型と呼ばれる回折光学素子が提案されている。このタイプの回折光学素子は、鋸歯状に形成された面を持つ複数の回折素子要素を積み重ねてなるものであり、所望の広波長領域（例えば、可視光領域）のほぼ全域で高い回折効率が保たれる、すなわち波長特性が良好であるという特徴を有している。
【０００４】
一般に、複層型の回折光学素子として、例えば、互いに異なる材料である２種類の回折素子要素から構成され、同一の回折格子溝で密着している、いわゆる密着複層型の回折光学素子が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
また、他の例の複層型の回折光学素子として、図６に示すように、互いに異なる材料である第１の回折素子要素１１０と、第２の回折素子要素１２０とから構成され、各回折格子要素１１０，１２０の対向し合う鋸歯状の面は空気を挟んで分離された状態で配置されている、いわゆる分離複層型の回折光学素子が知られている。分離複層型の回折光学素子においては、第１の回折素子要素１１０における回折格子溝の高さｄ１と第２の回折格子要素１２０における回折格子溝の高さｄ２とは相異なるため、それぞれの回折格子溝が形成された金型による成形が行われている。このような分離複層型の回折光学素子の場合、特定の２波長に対して色消し条件を満足させるように、第１の回折格子要素１１０の回折格子溝の高さｄ１を所定の値に決定し、第２の回折格子要素１２０の回折格子溝の高さｄ２を別の所定の値に決定する。これにより、特定２波長においては回折効率が１．０となり、その他の波長においても高い回折効率を得ることができるようになる。ここで、回折効率とは、透過型の回折格子において、入射する光の強度Ｉ０と一次回折光の強度Ｉ１との割合η（＝Ｉ１／Ｉ０）である。
【特許文献１】特開平１１−２７１５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、（特許文献１のような）密着複層型の回折光学素子においては、該回折光学素子を構成するどちらかの回折格子要素が、通常、材料としてガラスが用いられ回折格子溝が形成された金型による成形、いわゆるガラスモールド成形により作製されている。しかしながら、このガラスモールド成形は、製造時間がかかる上に、金型の成形方法や要求を満たすガラスの製造方法など技術的に難しい点が多かった。
【０００７】
また、（図６に示すような）分離複層型の回折光学素子においては、第１の回折素子要素１１０における回折格子溝の高さｄ１と第２の回折格子要素１２０における回折格子溝の高さｄ２とは相異なるため、複数の金型が必要であるとともに、（これら金型を用いて）回折格子要素１１０，１２０それぞれを同じ手順で別々に製造しなければならず、手間が必要であった。さらに、最終的には、両回折素子要素１１０，１２０を精度良く位置合わせする必要があるため、非常に作りづらいものとなっていた。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、製造が容易な複層型回折素子及びそ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】
【０００９】
このような目的を達成するため、本発明の回折光学素子は、互いに異なる材質が同一の回折格子溝で接する回折光学素子であり、互いに異なる材質の一方は、第１の紫外線硬化樹脂であり、互いに異なる材質の他方は、第１の紫外線硬化樹脂とは異なる第２の紫外線硬化樹脂であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の回折光学素子は、第１の紫外線硬化樹脂のｄ線での屈折率をｎｄ１とし、第１の紫外線硬化樹脂の分散値をνｄ１としたとき、両式１．５０≦ｎｄ１≦１．６０及び４５≦νｄ１≦６５の条件を満足し、且つ、第２の紫外線硬化樹脂のｄ線での屈折率をｎｄ２とし、第２の紫外線硬化樹脂の分散値をνｄ２としたとき、両式１．４５≦ｎｄ２≦１．５５及びνｄ２≦４５の条件を満足することを特徴とする。なお、上記の分散値は、νｄｉ＝（ｎｄｉ−１）／（ｎＦｉ−ｎＣｉ）である（但し、ｉ＝１，２）。
【００１１】
また、本発明の回折光学素子は、第１の紫外線硬化樹脂のｄ線での屈折率をｎｄ１とし、第１の紫外線硬化樹脂の分散値をνｄ１とし、第２の紫外線硬化樹脂のｄ線での屈折率をｎｄ２とし、第２の紫外線硬化樹脂の分散値をνｄ２としたとき、次式０．０００５≦（ｎｄ１−ｎｄ２）／（νｄ１−νｄ２）≦０．０３の条件を満足することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の回折光学素子は、回折格子溝の高さをｈとしたとき、次式ｈ≦５０μｍの条件を満足することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の回折光学素子は、回折光学素子の最小ピッチが８０μｍ以上であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の回折光学素子は、第１の紫外線硬化樹脂と第２の紫外線硬化樹脂との光軸上の厚さの和が１０００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の回折光学素子は、第１の紫外線硬化樹脂及び第２の紫外線硬化樹脂は、いずれも光軸上の厚さが５００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の回折光学素子は、第１の紫外線硬化樹脂の中心厚さをｔ１とし、第２の紫外線硬化樹脂の中心厚さをｔ２としたとき、次式０．２＜ｔ１／ｔ２＜５．０の条件を満足することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の回折光学素子は、第１の紫外線硬化樹脂を有する回折光学素子を構成する基板の曲率半径をＲとしたとき、次式０≦１／Ｒ＜０．１（１／ｍｍ）の条件を満足することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の回折光学素子は、第１の紫外線硬化樹脂のｄ線での屈折率をｎｄ１、Ｃ線での屈折率をｎＣ１及びＦ線での屈折率をｎＦ１とし、第２の紫外線硬化樹脂のｄ線での屈折率をｎｄ２、Ｃ線での屈折率をｎＣ２及びＦ線での屈折率をｎＦ２とし、Δｎｄ＝ｎｄ１−ｎｄ２、Δ（ｎＦ−ｎＣ）＝｛（ｎＦ１−ｎＣ１）−（ｎＦ２−ｎＣ２）｝としたとき、次式−１０．０＜Δｎｄ／Δ（ｎＦ−ｎＣ）＜−１．０の条件を満足することを特徴とする。
【００１９】
本発明の回折光学素子の製造方法は、前記第１又は前記第２のいずれか一方の紫外線硬化樹脂を基板上に滴下し、回折格子溝を形成した型を用いて型押しする工程と、前記型押しされた一方の紫外線硬化樹脂に紫外線を照射し、前記型押しされた一方の紫外線硬化樹脂を硬化させる工程と、前記硬化した一方の紫外線硬化樹脂を前記型から取り外す工程と、前記取り外した一方の紫外線硬化樹脂の回折格子溝が形成された面側に、前記第１又は前記第２の他方の紫外線硬化樹脂を滴下する工程と、前記滴下された他方の紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明に係る回折光学素子によれば、製造の容易な複層型の回折光学素子及びその製造方法を提供することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本発明に係る回折光学素子の概念を示す、密着複層型回折光学素子の模式断面図である。本実施形態における回折光学素子１は、互いに異なる紫外線硬化樹脂である第１の紫外線硬化樹脂１０と第２の紫外線硬化樹脂２０とが、同一の回折格子溝３０で接する形状を有している。なお、本実施形態では、回折格子溝３０は図に示すように鋸歯状に形成されているが、本発明がこれに限定されるわけではない。
【００２２】
このような形状の回折光学素子１とすることで、回折格子溝３０を形成するために、一つの金型を用いるだけで製造することが可能になり、その結果、従来行われていた二つの回折格子溝を別々に製造し、位置合わせをする作業が不要になる。また、ここで、第１の紫外線硬化樹脂１０及び第２の紫外線硬化樹脂２０を用いることで、型に材料を滴下して固めるという作業を２回繰り返すだけで、製造することができるようになり、ひいては量産性が向上する。また、第１の紫外線硬化樹脂１０と第２の紫外線硬化樹脂２０とを貼り合わせることで、回折格子溝３０での剥離を防ぐ効果が大きくなる。
【００２３】
本発明の回折光学素子１において、第１の紫外線硬化樹脂１０の材質は、ｄ線での屈折率をｎｄ１とし、第１の紫外線硬化樹脂１０の分散値をνｄ１としたとき、以下の両式（１），（２）を満足し、且つ、第２の紫外線硬化樹脂２０の材質は、ｄ線での屈折率をｎｄ２とし、第２の紫外線硬化樹脂２０の分散値をνｄ２としたとき、両式（３），（４）を満足することが好ましい。
【００２４】
（数１）
１．５０≦ｎｄ１≦１．６０  …（１）
４５≦νｄ１≦６５      …（２）
１．４５≦ｎｄ２≦１．５５  …（３）
νｄ２≦４５      …（４）
【００２５】
条件式（１），（２），（３），（４）は、より良い性能で、互いに異なる紫外線硬化樹脂（ここでは第１の紫外線硬化樹脂１０と第２の紫外線硬化樹脂２０）が共通の回折格子溝３０で接することができる（回折格子溝３０を形成することができる）ための条件である。すなわち、これらの条件式（１）〜（４）に規定された領域を外れると、本発明の（互いに異なる材質が同一の回折格子溝で接する）複層型回折光学素子１の形状を得ることが難しくなってしまう。特に、条件式（１）及び（３）は角度特性を良好に保つためものであり、条件式（２）及び（４）は全波長領域で良好な回折効率を得るためのものである。
【００２６】
ここで、条件式（１）の下限値を１．５５とすることが好ましい。また、条件式（１）の上限値を１．６０とすることが好ましい。条件式（２）の下限値を４７とすることが好ましい。また、条件式（２）の上限値を５５とすることが好ましい。条件式（３）の下限値を１．５０とすることが好ましい。また、条件式（３）の上限値を１．５４とすることが好ましい。条件式（４）の下限値を３０とすることが好ましい。また、条件式（４）の上限値を４５とすることが好ましい。
【００２７】
また、本発明の回折光学素子１において、第１の紫外線硬化樹脂１０の材質は、ｄ線での屈折率をｎｄ１とし、第１の紫外線硬化樹脂１０の分散値をνｄ１と、第２の紫外線硬化樹脂２０の材質は、ｄ線での屈折率をｎｄ２とし、第２の紫外線硬化樹脂２０の分散値をνｄ２としたとき、次式（５）を満足することが好ましい。
【００２８】
（数２）
０．０００５≦（ｎｄ１−ｎｄ２）／（νｄ１−νｄ２）≦０．０３…（５）
【００２９】
条件式（５）は、第１の紫外線硬化樹脂１０及び第２の紫外線硬化樹脂２０における、屈折率の差及び分散値の差を規定する条件である。この条件式（５）及び後述する条件式（６）の規定された領域を外れると、本発明のように互いに異なる材質（紫外線硬化樹脂）が同一の回折格子溝３０で接する複層型回折光学素子の形状であっても、回折格子溝３０の高さｈが高くなってしまったり、諸波長に対する回折効率が低下してしまったりする不都合が生じる。ここでは、条件式（５）の下限値を０．００１とすることが好ましい。また、条件式（５）の上限値を０．００５とすることが好ましい。
【００３０】
また、本発明の回折光学素子１では、回折格子溝の高さをｈとしたとき、次式（６）を満足することが好ましい。
【００３１】
（数３）
ｈ≦５０μｍ  …（６）
【００３２】
条件式（６）は、角度特性（入射光線の入射角の変化に対する回折効率の低下の度合い）に関する条件であり、この条件を満足することにより、従来の複層型回折光学素子と比べて角度特性を向上させることができる。すなわち、回折格子溝３０の高さｈを条件式（６）の上限値（５０μｍ）以下にして、回折格子溝３０の高さを低くすることにより、光透過時の損失を小さくして角度特性を向上させることができる。但し、高さｈの値を無制限に小さくすることは厳しい製造精度を満足し得なくなる可能性があるため、条件式（６）においては高さｈに下限の値を設けることが好ましい。ここでは、上記条件式（６）の上限値を３０．０μｍとすると、さらに良い結果が得られる。
【００３３】
また、本発明の回折光学素子１では、回折格子溝３０のピッチ（最小ピッチ）ｐ（図１参照）を８０μｍ以上と大きくすることで、回折格子溝３０の頂角θ（図１参照）を緩やかにすることができる。このように回折格子溝３０の頂角θを緩やかにしておけば、後述するように、第１の金型５０を用いて第１の紫外線硬化樹脂１０を成形するときに、この形状を正確に転写することができるとともに、このように転写成形された回折格子溝３０上に滴下した第２の紫外線硬化樹脂２０が、第１の紫外線硬化樹脂１０上に形成された（転写された）回折格子溝３０の窪み部分に十分に行き渡るようになるため、所定形状の回折格子溝３０を容易に形成することが可能となり、ひいては本回折格子素子１の生産性を向上させることができるようになる。なお、回折格子溝３０のピッチ（最小ピッチ）ｐをさらに大きく１００μｍとすれば、回折格子溝３０の頂角θはさらに緩やかになるので、回折格子溝３０の形成はより一層容易になる。
【００３４】
なお、紫外線硬化樹脂は、一般に、分光透過率特性が余り良くないため、回折光学素子を構成する紫外線硬化樹脂の光軸上の厚さが厚くなると、該光学系全体の透過率が下がることになる。特に、その傾向は短波長領域において顕著である。このため、本発明の回折光学素子１は、第１の紫外線硬化樹脂１０と第２の紫外線硬化樹脂２０との光軸上の厚さの和が１０００μｍ以下であることが好ましい。また、第１の紫外線硬化樹脂１０及び第２の紫外線硬化樹脂２０は、いずれも光軸上の厚さが５００μｍ以下であることが好ましい。このように、第１及び第２の紫外線硬化樹脂１０，２０の光軸上の厚さを抑えることにより、材料として用いる紫外線硬化樹脂の使用量が従来よりも減るため、コストダウンに繋がり好都合である。
【００３５】
また、本発明の回折光学素子１では、第１の紫外線硬化樹脂１０の中心厚さをｔ１とし、第２の紫外線硬化樹脂２０の中心厚さをｔ２としたとき、次式（７）を満足することが望ましい。
【００３６】
（数４）
０．２＜ｔ１／ｔ２＜５．０  …（７）
【００３７】
この条件式（７）の上限値を上回ると、第１の紫外線硬化樹脂１０の光軸方向の中心厚さｔ１が厚くなり過ぎて、第１の紫外線硬化樹脂層の総重量が増すため、本回折光学素子１を構成する基板（例えば、ガラス等）から剥離しやすくなるという不都合が生じる。また、条件式（７）の下限値を下回ると、第２の紫外線硬化樹脂２０の光軸方向の中心厚さｔ２が厚くなり過ぎて、第１の紫外線硬化樹脂１０に過大なストレスがかかり、第１の紫外線硬化樹脂層１０と第２の紫外線硬化樹脂層２０とが剥離しやすくなるという不都合が生じる。また、第１，２の紫外線硬化樹脂１０，２０のいずれにおいても、その層が厚くなり過ぎると、紫外線を照射して硬化させるために要する時間も長くなり、製造コストが上がるおそれがあるため、好ましくない。
【００３８】
また、本発明の回折光学素子１は、上記基板（例えば、ガラス）の曲率半径をＲとしたとき、次式（８）を満足することが好ましい。
【００３９】
（数５）
０≦１／Ｒ＜０．１（１／ｍｍ）  …（８）
【００４０】
この条件式（８）の上限値を上回ると、基板の曲率半径Ｒがきつくなり過ぎてしまい、第１の紫外線硬化樹脂層１０との密着性が劣化して、剥がれやすくなるという不都合が生じる。なお、本回折光学素子１において、基板が平板であると、該基板の加工がしやすいと同時に、これに密着させる第１の紫外線硬化樹脂１０も成形・密着がしやすくなる。そのため、基板の曲率半径Ｒの値に無限大を設定し、条件式（８）の下限値が０となっている。
【００４１】
ここで、本発明の回折光学素子１を構成する互いに異なる材質、すなわち第１光学材料及び第２光学材料の選定基準について説明する。なお、第１光学材料は高屈折率低分散である材料を、第２光学材料は低屈折率高分散である材料を用いるとする。また、光の進行方向の順に、第１光学材料、第２光学材料が配置されるとする。ここで、上記の屈折率及び分散の高低は相対的なものである。
【００４２】
本発明の回折光学素子１において、設計波長をｄ線とし、第１，２光学材料のｄ線に対する屈折率をｎｄ１，ｎｄ２とし、格子高さをｈとし、ｄ線の波長λｄとしたとき、次式（９）を満足すると仮定する。
【００４３】
（数６）
（ｎｄ１−ｎｄ２）ｈ＝λｄ  …（９）
【００４４】
上記の式（９）は、ｄ線のブレーズ条件の式であり、このときλｄに対する回折効率は最大となる。ここで、ｎｄ１，ｎｄ２及びλｄが与えられれば、格子高さｈは一義的に定まり、次式（１０）のように表すことができる。
【００４５】
（数７）
ｈ＝λｄ／（ｎｄ１−ｎｄ２）  …（１０）
【００４６】
ところで、本発明の回折光学素子１が、特に（白色光など）広い波長領域で良好な回折効率を得るために、ｄ線以外の波長においてもブレーズ条件を満足することが望ましい。そこで、ｄ線以外の波長としてＣ線，Ｆ線を選び、第ｉ光学材料（ｉ＝１，２）のＣ線，Ｆ線に対する屈折率ｎＣｉ，ｎＦｉとし、Ｃ線，Ｆ線の波長をλＣ，λＦとしたとき、Ｃ線，Ｆ線のブレーズ条件の式である次式（１１），（１２）を満足すると仮定する。
【００４７】
（数８）
（ｎＣ１−ｎＣ２）ｈ＝λＣ  …（１１）
（ｎＦ１−ｎＦ２）ｈ＝λＦ  …（１２）
【００４８】
上記の式（１２）から式（１１）を辺々引くと、次式（１３）が得られる。
【００４９】
（数９）
（ｎＦ１−ｎＦ２）ｈ−（ｎＣ１−ｎＣ２）ｈ＝λＦ−λＣ  …（１３）
【００５０】
上記の式（１３）を整理すると、次式（１４）が得られる。
【００５１】
（数１０）
｛（ｎＦ１−ｎＦ２）−（ｎＣ１−ｎＣ２）｝＝（λＦ−λＣ）／ｈ  …（１４）
【００５２】
ここで、上記の式（１４）から式（１０）を用いてｈを消去すると、次式（１５）が得られる。
【００５３】
（数１１）
｛（ｎＦ１−ｎＦ２）−（ｎＣ１−ｎＣ２）｝
＝（λＦ−λＣ）・（ｎｄ１−ｎｄ２）／λｄ  …（１５）
【００５４】
さらに、上記の式（１５）は整理すると、次式（１６）で表すことができる。
【００５５】
（数１２）
（ｎｄ１−ｎｄ２）／｛（ｎＦ１−ｎＦ２）−（ｎＣ１−ｎＣ２）｝
＝λｄ／（λＦ−λＣ）  …（１６）
【００５６】
上記の式（１６）の右辺に、λｄ＝0.587562μｍ，λＦ＝0.486133μｍ，λＣ＝0.656273μｍをそれぞれ代入すると、次式（１７）が得られる。
【００５７】
（数１３）
（ｎｄ１−ｎｄ２）／｛（ｎＦ１−ｎＦ２）−（ｎＣ１−ｎＣ２）｝＝-3.453403
…（１７）
【００５８】
上記の式（１７）において、Δｎｄ＝ｎｄ１−ｎｄ２，｛（ｎＦ１−ｎＦ２）−（ｎＣ１−ｎＣ２）｝＝｛（ｎＦ１−ｎＣ１）−（ｎＦ２−ｎＣ２）｝＝Δ（ｎＦ−ｎＣ）とすると、次式（１８）のように表すことができる。
【００５９】
（数１４）
Δｎｄ／Δ（ｎＦ−ｎＣ）＝-3.453403  …（１８）
【００６０】
上記の式（１８）の右辺は、選択した波長（ここでは、ｄ線，Ｃ線及びＦ線）によって定まる値（回折光学素子のアッベ数そのもの）となり、式（１８）の関係に極力近付けるように、本発明の回折光学素子１を構成する第１光学材料及び第２光学材料を選択すればよいことを示している。より具体的には、図７で示す（ｎＦ−ｎＣ）／ｎｄマップ上において式（１８）をできるだけ満足するような、第１光学材料及び第２光学材料の組み合わせを選定すればよい。このような選択基準に基づいて選択された光学材料を用いることにより、本発明の回折光学素子１は、広い波長領域で良好な回折効率を得ることができる。なお、後述する第１及び第２実施例の回折光学素子では、図７の（１）〜（３）で示すように、上記選定基準に基づいた光学材料が用いられている。また、図７では、式（１８）の関係を一例として直線Ａ，Ｂで示している。
【００６１】
なお、上記の条件式（１８）は、次式（１９）で示す範囲を満足することが好ましい。
【００６２】
（数１５）
−１０．０＜Δｎｄ／Δ（ｎＦ−ｎＣ）＜−１．０  …（１９）
【００６３】
この条件式（１９）は、本回折光学素子１において広い波長領域で回折効率をより向上させるための条件である。この条件式（１９）を満足することにより、実用的な性能を十分に得ることができる。一方、条件式（１９）の上限値を上回ったり或いは下限値を下回ったりすると、広い波長領域に亘りフラットな回折効率を得られないという不都合が生じ、その結果、回折光によるフレアの発生が大きくなって画質を損ねるなどの問題が生じる。なお、本回折光学素子１において、より高い効果を得るためには、条件式（１９）は−３．０〜−９．０の範囲とすることが好ましい。
【００６４】
なお、本発明の回折光学素子は、第１の紫外線硬化樹脂（高屈折率低分散材料）に用いる材料として、具体的には、脂肪環を有するアクリレートとチオール化合物とのエン−チオール反応生成物よりなる紫外線硬化樹脂が挙げられる。また、第２の紫外線硬化樹脂（低屈折率高分散材料）に用いる材料として、具体的には、分子中にフッ素原子を含むアクリレートと分子中に複数のベンゼン環骨格を有するアクリレートとの混合物からなる紫外線硬化樹脂が挙げられる。ここで述べている屈折率及び分散の高低とは相対的なものである。
【００６５】
以下に、本発明に係る回折光学素子１（本実施形態では円盤状とする）の製造手順について説明する。これにはまず、所定形状の回折格子溝３０が予め形成されている第１の金型５０と、所定の面を予め形成してある基板ガラス６０（但し、後述する紫外線ＵＶを透過する材料）とを用意する。また、十分に加熱され可塑性を有した第１の紫外線硬化樹脂１０´を用意する。第１の紫外線硬化樹脂１０´には、後述の実施例に示すものが用いられるとよい。
【００６６】
次に、基板ガラス６０上に、十分に加熱され可塑性を有した上記第１の紫外線硬化樹脂１０´を滴下する（図２（Ａ）参照）。そして、滴下した第１の紫外線硬化樹脂１０´に回折格子溝３０が形成された第１の金型５０を押し当てる（図２（ｂ）参照）。さらに、基板ガラス６０側から紫外線ＵＶを照射することで、第１の紫外線硬化樹脂１０´を硬化させる（図２（Ｃ）参照）。そして、硬化させた第１の紫外線硬化樹脂１０´を第１の金型５０及び基板ガラス６０より取り外す（図２（Ｄ）参照）。これにより、第１の金型５０に形成されていた回折格子溝３０の形状が、第１の紫外線硬化樹脂１０´に転写されて、第１の回折光学素子１０が形成される。
【００６７】
続いて、上記のようにして作製された第１の回折光学素子１０の回折格子溝３０が形成された面上に、液状の第２の紫外線硬化樹脂２０´を適量滴下する（図２（Ｅ）参照）。この第２の紫外線硬化樹脂２０´には、後述の実施例に示すものが用いられるとよい。滴下された第２の紫外線硬化樹脂２０´において、回折格子溝３０が形成される面とは反対側の面に、面形成用の第２の金型７０を押し当てる（図２（Ｆ）参照）。さらに、紫外線ＵＶを照射することで、第２の紫外線硬化樹脂２０´を硬化させる（図２（Ｇ）参照）。これにより、第１の回折光学素子１０に密着接合された第２の回折光学素子２０が形成される。最後に、面形成用の第２の金型７０を取り外せば、第１の回折光学素子（第１の紫外線硬化樹脂）１０と第２の回折光学素子（第２の紫外線硬化樹脂）２０とから構成される、本発明に係る密着複層型の回折光学素子１が完成する（図２（Ｈ）参照）。
【００６８】
上記の回折光学素子１の製造方法では、複層型の回折光学素子の製造方法でありながら、全工程の中で回折格子溝を形成する工程は、第１の回折光学素子（第１の紫外線硬化樹脂）１０に回折格子溝３０を形成する工程のみであり、予め形成しておかなければならない金型は一つ（ここでは第１の金型５０）でよい。このため、本発明の回折光学素子の製造方法によれば、製造工程が簡単であるとともに低コストで、密着複層型の回折光学素子を製造することができる。
【００６９】
なお、本発明の回折光学素子は、上記実施例に限定されるものではない。例えば、本回折光学素子は、回折格子溝を上記実施例のように平面上ではなく、曲面に形成してもよい。ここで、図３（Ａ）は、回折格子溝３０が凸の形状を有する曲面上に形成された例を、図３（Ｂ）は回折格子溝３０が凹の形状を有する曲面上に形成された例を示している。
【００７０】
また、本発明の回折光学素子は、特定次数の回折光が一点に集まるようにしてレンズのように用いることができ、この場合、本回折光学素子は、全体が円盤状に作られる。また、本回折光学素子の断面形状は、図１に示すように平行平板状であっても、図３（Ａ），（Ｂ）に示すようにレンズ状であってもよい。
【００７１】
（第１実施例）
本実施例では、第１の紫外線硬化樹脂１０において屈折率ｎｄ１を1.55349、分散値νｄ１を50.41（図７中の点（１））とし、第２の紫外線硬化樹脂２０において屈折率ｎｄ２を1.52409、分散値νｄ２を36.32（図７中の点（２））とし、回折格子溝３０の高さｈを20μｍとし、第１の紫外線硬化樹脂の中心厚さｔ１を100μｍとし、第２の紫外線硬化樹脂の中心厚さｔ２を200μｍとし、基板の曲率半径Ｒを＋12ｍｍとした。以下の表１に、第１実施例における前述の条件式（１）〜（８）及び（１９）に対応する値を示す。
【００７２】
（表１）
（１）  ｎｄ１＝1.55349
（２）  νｄ１＝50.41  （なお、ｎＦ１−ｎＣ１＝0.01098）
（３）  ｎｄ２＝1.52409
（４）  νｄ２＝36.32  （なお、ｎＦ２−ｎＣ２＝0.01443）
（５）  （ｎｄ１−ｎｄ２）／（νｄ１−νｄ２）＝0.0020866
（６）  ｈ    ＝20μｍ
（７）  ｔ１／ｔ２＝2.0
（８）  １／Ｒ＝0.08333
（１９）  Δｎｄ／Δ（ｎＦ−ｎＣ）＝-8.52174
【００７３】
このように本実施例では、上記条件式（１）〜（８）及び（１９）が全て満たされていることが分かる。図４に示す曲線Ａ及びＢは、各々回折格子溝の高さをｄ線（波長λ＝587.562ｎｍ）で回折効率が１００％となるように設定した場合であり、曲線Ａは回折格子に対する入射角度が０°で入射した場合の回折効率、曲線Ｂは回折格子に対する入射角度が４．５８６°で入射した場合の回折効率を示している。このような構成である本実施例の回折光学素子は、ｇ線からＣ線までの波長領域で、０．９７以上の高い回折効率（光強度）を得ることができた。
【００７４】
（第２実施例）
本実施例では、第１の紫外線硬化樹脂１０において屈折率ｎｄ１を1.55349、分散値νｄ１を50.41（図７中の点（１））とし、第２の紫外線硬化樹脂２０において屈折率ｎｄ２を1.52987、分散値νｄ２を35.44（図７中の点（３））とし、回折格子溝３０の高さｈを25μｍとし、第１の紫外線硬化樹脂の中心厚さｔ１を200μｍとし、第２の紫外線硬化樹脂の中心厚さｔ２を100μｍとし、基板の曲率半径Ｒを＋300ｍｍとした。以下の表２に、第２実施例における前述の条件式（１）〜（８）及び（１９）に対応する値を示す。
【００７５】
（表２）
（１）  ｎｄ１＝1.55349
（２）  νｄ１＝50.41  （なお、ｎＦ１−ｎＣ１＝0.01098）
（３）  ｎｄ２＝1.52987
（４）  νｄ２＝35.44  （なお、ｎＦ２−ｎＣ２＝0.01495）
（５）  （ｎｄ１−ｎｄ２）／（νｄ１−νｄ２）＝0.0015778
（６）  ｈ    ＝25μｍ
（７）  ｔ１／ｔ２＝0.5
（８）  １／Ｒ＝0.003333
（１９）  Δｎｄ／Δ（ｎＦ−ｎＣ）＝-5.94962
【００７６】
このように本実施例では、上記条件式（１）〜（８）及び（１９）が全て満たされていることが分かる。図５に示す曲線Ａ及びＢは、各々回折格子溝の高さをｄ線（波長λ＝587.562ｎｍ）で回折効率が１００％となるように設定した場合であり、曲線Ａは回折格子に対する入射角度が０°で入射した場合の回折効率、曲線Ｂは回折格子に対する入射角度が４．５８６°で入射した場合の回折効率を示している。このような構成である本実施例の回折光学素子は、ｇ線からＣ線までの波長領域で、０．９５以上の高い回折効率（光強度）を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る密着複層型の回折光学素子の模式断面図である。
【図２】本発明の回折光学素子の製造工程を（Ａ）から（Ｈ）の順で示す図である。
【図３】本発明に係る回折光学素子の変形例を示す図であり、（Ａ）及び（Ｂ）は回折格子溝が曲面を有する面に形成された場合を示す図である。
【図４】第１実施例における回折光学素子の各波長に対する回折効率を示す図である。
【図５】第２実施例における回折光学素子の各波長に対する回折効率を示す図である。
【図６】従来の複層型回折格子の模式断面図である。
【図７】本発明に係る密着複層型の回折光学素子を構成する材料を選定するための（ｎＦ−ｎＣ）／ｎｄマップである。
【符号の説明】
【００７８】
１      回折光学素子
１０    第１の紫外線硬化樹脂
２０    第２の紫外線硬化樹脂
３０    回折光学溝
５０    第１の金型
６０    基板ガラス（基板）
７０    面形成用の金型
ＵＶ    紫外線
【図１】
2005107298.tif 000003
【図２】
2005107298.tif 000004
【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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