(57)【要約】    【課題】  回折光学素子ユニットを変形を生じさせることなく、かつ大型化させずに保持する。    【解決手段】  それぞれベース部材１２，１３上に回折格子１，３，４が形成された第１および第２の回折光学素子Ｄ１，Ｄ２を、回折格子側が向かい合うように重ねた回折光学素子ユニットＤＵと、第１の回折光学素子が光軸に沿った第１の方向に当接する第１の当接部Ａ１を有し、回折光学素子ユニットを保持する保持部材１５と、第２の回折光学素子を第１の方向に押さえる押さえ手段１６とを有する。第１および第２の回折光学素子はそれぞれ、回折格子が形成された領域外に他方の回折光学素子に対して光軸方向にて当接する第２の当接部Ａ２を有する。第１の当接部と第２の当接部と押さえ手段による第２の回折光学素子の押さえ位置Ａ３とが、光軸に平行な同一軸Ａ上に配置される。    【選択図】  図２ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれベース部材上に回折格子が形成された第１および第２の回折光学素子が、前記回折格子側が向かい合うように重なった回折光学素子ユニットと、
前記第１の回折光学素子が光軸に沿った第１の方向に当接する第１の当接部を有し、前記回折光学素子ユニットを保持する保持部材と、
前記第２の回折光学素子を前記第１の方向に押さえる押さえ手段とを有し、
前記第１および第２の回折光学素子はそれぞれ、前記回折格子が形成された領域外に他方の回折光学素子に対して光軸方向にて当接する第２の当接部を有し、
前記第１の当接部と前記第２の当接部と前記押さえ手段による前記第２の回折光学素子の押さえ位置とが、前記光軸に平行な同一軸上に配置されていることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記回折光学素子ユニットは、前記前記第１の回折光学素子と前記第２の回折光学素子の間の空間を密封するための封止材を有し、
前記第２の当接部は、光軸直交方向において、前記回折格子と前記封止材との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記回折格子および前記第２の当接部が樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記押さえ手段は、前記保持部材に取り付けられる押さえ部材であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光学装置。
【請求項５】
前記押さえ手段と前記第２の回折光学素子との間に弾性部材が配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光学装置。
【請求項６】
前記押さえ部材が、弾性材料により形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
【請求項７】
前記押さえ手段は、前記第２の当接部において発生した光線を遮断することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光学装置。
【請求項８】
前記弾性部材は、前記第２の当接部において発生した光線を遮断することを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
【請求項９】
前記押さえ手段は、前記保持部材に対し回転して取り付けられる押さえ部材であり、
前記弾性部材と前記押さえ部材との間又は前記弾性部材と前記回折光軸素子ユニットとの間に配置され、回転方向の滑りを許容する滑り部材とを有し、
前記滑り部材は、前記第２の当接部において発生した光線を遮断することを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載の光学装置であって、撮影装置に装着されることを特徴とする交換レンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折光学素子を用いた光学装置に関し、特に積層型回折光学素子ユニットの保持を要する光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回折光学素子を含む光学素子の保持方法としては、図５に示すように、光学素子２００の一方の面を保持部材２０１に当接させ、該保持部材２０１の他端部２０１ａを熱によりかしめて光学素子２００の他方の面を押さえる熱かしめ法がある。
【０００３】
また、図６に示すように、光学素子２００の一方の面を保持部材２０１に当接させ、該保持部材２０１の他端側に押さえ環２０２をネジにより締め込み、光学素子２００の他方の面を押さえる方法もある。
【０００４】
さらに、図７に示すように、光学素子２００の一方の面を保持部材２０１に当接させ、該保持部材２０１の他端側に形成した凹部にいわゆるＣリング２０３をはめ込み、該Ｃリング２０３の内周側で光学素子２００の他方の面を押さえる方法もある。また、これ以外に、光学素子を保持部材に接着する方法もある。
【０００５】
また、回折光学素子の保持方法としては、特許文献１にて提案されているように、光学素子の両面の外周側に固定用領域として、回折格子が形成されていない面を設け、そこを保持部と押さえ環とで挟む方法がある。
【特許文献１】特開平１０−２７４７０６号後公報（段落００１６，００２３、図５等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ベース部材上に樹脂等により回折格子を形成した２つの回折光学素子を回折格子側が向かい合うように重ねて、回折格子を積層状態とした回折光学素子ユニットでは、両素子の間に空気層が設けられる。また、両素子の外周部には、空気層を密封するための封止材が配置される。このため、該回折光学素子ユニットの最外周部に光軸方向の保持力（押さえ力）が加わると、両素子の間隔（空気層）を所定間隔に保てず、回折光学素子ユニットにゆがみが生じ、回折光学素子ユニットに求められる光学性能が発揮できなくなるおそれがある。
【０００７】
また、小型化のために、回折光学素子ユニットの有効径（回折格子が形成された領域の径）を変えずに回折光学素子ユニットの外径を小さくしようとすると、回折格子と回折光学素子ユニットの外周部とが近づくために、該外周部で反射した有害光（例えば、本来の結像に寄与せずに像側に向かう光線）が発生しやすくなる。
【０００８】
本発明は、回折光学素子ユニットを変形等を生じさせることなく、かつ大型化させずに保持し、さらには有害光の影響が出にくい光学装置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】
上記の目的を達成するために、本発明の１つの観点としての光学装置は、それぞれベース部材上に回折格子が形成された第１および第２の回折光学素子が、回折格子側が向かい合うように重なった回折光学素子ユニットと、第１の回折光学素子が光軸に沿った第１の方向に当接する第１の当接部を有し、回折光学素子ユニットを保持する保持部材と、第２の回折光学素子を第１の方向に押さえる押さえ手段とを有する。また、第１および第２の回折光学素子はそれぞれ、回折格子が形成された領域外に他方の回折光学素子に対して光軸方向にて当接する第２の当接部を有する。そして、第１の当接部と第２の当接部と押さえ手段による第２の回折光学素子の押さえ位置とが、光軸に平行な同一軸上（若しくは光軸から略等距離の位置）に配置されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回折光学素子ユニットに変形を生じさせることなくこれを保持することができ、回折光学素子ユニットに求められた適正な光学性能を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００１２】
まず、図１には、本発明の実施例である光学装置としての交換レンズ装置の構成を示す。この図において、１０１は、該交換レンズ装置の本体を構成する固定筒であり、１０２は固定筒１０１に対して光軸方向に移動可能な第１鏡筒である。また、１０３は第１鏡筒１０２に対して光軸方向に移動可能な第２鏡筒である。
【００１３】
また、Ｌ１〜Ｌ６はそれぞれ、物体側（図の左側）から順に配置された第１〜第６レンズユニットである。これら第１〜第６レンズユニットＬ１〜Ｌ６のうち第１，第３，第４および第６レンズユニットＬ１，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ６を光軸方向に移動させることにより、焦点距離を変更することができる。なお、図中の上半分がテレ端状態を、下半分がワイド端状態を示している。
【００１４】
固定筒１０１の後端部には、不図示のカメラに装着するためのマウント１０５が取り付けられている。
【００１５】
さらに、１０６は所定のレンズユニットのフォーカス駆動を行うためのフォーカス駆動ユニットである。１０７は第２レンズユニットＬ２を光軸直交方向にシフトさせて、該レンズ装置の振動に伴う像振れを補正する振れ補正ユニットである。１０８は第３レンズユニットＬ３と一体的に光軸方向に移動する電磁絞りユニットである。
【００１６】
図１および図２には、上記レンズ装置の第２鏡筒１０３内に固定される第１レンズユニットＬ１およびその保持構造を示している。
【００１７】
図１において、第１レンズユニットＬ１は、最も物体側に配置された第１レンズエレメント１１と、以下、物体側から順に、第２レンズエレメント１２および第３レンズエレメント１３とを有する。第２レンズエレメント１２と第３レンズエレメント１３との間には、図３に詳しく示すように、３層の回折格子１，３，４が積層配置されている。
【００１８】
ここで、第２レンズエレメント１２、回折格子１，３，４および第３レンズエレメント１３により、回折光学素子ユニット（積層型回折光学素子）ＤＵが構成されている。
【００１９】
回折光学素子ユニットＤＵは、図３に示すように、第２レンズエレメント１２をベース部材とし、該第２レンズエレメント１２の像側の面上にブレーズド型の第１回折格子１が形成された第１回折光学素子Ｄ１と、第３レンズエレメント１３をベース部材とし、該第３レンズエレメント１３の物体側の面上にブレーズド型の第２回折格子３が形成され、さらに第２回折格子３と共通の格子面を有する第３回折格子４が形成された第２回折光学素子Ｄ２とを有する。すなわち、回折光学素子ユニットＤＵは、第１および第２回折光学素子Ｄ１，Ｄ２を回折格子側が向かい合うように重ねて１ユニットとして構成されたものである。なお、本実施例においては、第２および第３レンズエレメント１２，１３は光学ガラス材料により形成され、第１〜第３回折格子１，３，４は樹脂材料により構成されている。樹脂材料は、回折格子ごとに屈折率を異ならせてもよいし等しくしてもよい。
【００２０】
また、回折光学素子ユニットＤＵ内の第３回折格子４を形成する樹脂材料の物体側の面は平滑面になっており、この平滑面と第１回折格子１との間には空気層Ｓが形成されている。また、該平滑面のうち各回折格子が形成された領域Ｇよりも外周側の領域Ａ２内の部分と、第１回折格子１を形成する樹脂材料における像側の平滑面であって上記領域Ａ２内の部分とは互いに該回折光学素子ユニットＤＵの光軸Ｌ（図２参照）の方向において当接する。この当接部（第２の当接部、以下、Ａ２とする）は、第１回折格子１と第２および第３回折格子３，４との間の間隔（空気層Ｓ）を一定に維持するためのスペーサとして機能する。
【００２１】
さらに、第２レンズエレメント１２の像側の面と第３レンズエレメント１３の物体側の面のそれぞれの最外周部であって、上記当接部Ａ２よりも外周側の領域（各回折格子および平滑面から離型する際のイジェクターの突き当て領域）には、空気層Ｓを密封して回折格子に対する環境の影響を防止する封止材６が配置されている。
【００２２】
なお、当接部Ａ２よりも外周側であって、封止材６と第１回折格子１を形成する樹脂材料と第３回折格子４を形成する樹脂材料との間にも、空気層Ｓが存在する。
【００２３】
以上のように構成された回折光学素子ユニットＤＵは、図１および図２に示す保持構造によって保持される。
【００２４】
図１および図２において、１５は第１レンズユニットＬ１（第１〜第３レンズエレメント１１〜１３）を保持する保持筒である（但し、図２では第１レンズエレメント１１を省略している）。
【００２５】
図２に示すように、保持筒１５の前端部（但し、図２では上端部）には、第１レンズエレメント１１を保持する第１保持部１５ｃが形成されており、さらにその後方（但し、図２では下方）には、保持筒１５内に像側（図２では下側）から挿入された回折光学素子ユニットＤＵのうち第２レンズエレメント１２の物体側（図２では上側）の面の外周部が、物体方向（光軸Ｌに沿った第１の方向）に向かって当接するリング状の当接部（第１の当接部）１５ａが形成されている。なお、当接部１５ａと第２レンズエレメント１２との当接位置を図２中にＡ１で示す。
【００２６】
また、回折光学素子ユニットＤＵを当接部１５ａに当接させるように保持筒１５内に挿入する際には、第２レンズエレメント１２が保持筒１５の前側内周部１５ｄに対して軽圧入される。これにより、回折光学素子ユニットＤＵ全体が保持筒１５に対して光軸直交方向において位置決めされる。
【００２７】
こうして保持筒１５内において光軸方向および光軸直交方向の位置決めがなされた回折光学素子ユニットＤＵのうち第３レンズエレメント１３の像側の面の外周部には、リング状の弾性部材１７が配置される。弾性部材１７としては、ゴムやワッシャ等を用いることができる。そして、保持筒１５には、押さえ環１６が保持筒１５の内周面に形成された雌ネジ１５ｂを利用して締め込まれる。
【００２８】
ここで、押さえ環１６は、保持筒１５の雌ネジ１５ｂに対応する雄ネジ（図示せず）が形成された筒状部１６ａと、該筒状部１６ａの前端から内周側に向かって延びる押さえ部１６ｂとを有する。
【００２９】
保持筒１５に対して押さえ環１６が締め込まれると、押さえ部１６ｂが弾性部材１７を介して第３レンズエレメント１３（つまりは回折光学素子ユニットＤＵ）を物体方向に押す。この押さえ環１６が回折光学素子ユニットＤＵを押す位置（実際には、弾性部材１７と第３レンズエレメント１３とが当接する位置）を図２中にＡ３で示す。これにより、回折光学素子ユニットＤＵは、保持筒１５に対して光軸方向の位置が決められた状態で固定される。
【００３０】
本実施例では、回折光学素子ユニットＤＵを保持筒１５により保持した状態において、回折光学素子ユニットＤＵと保持筒１５の当接部１５ａとの当接位置Ａ１と、回折光学素子ユニットＤＵ内の当接部Ａ２と、押さえ環１６が回折光学素子ユニットＤＵを押す位置Ａ３とが、光軸Ｌに平行な軸Ａ上に配置されるように各部の寸法が設定されている。言い換えれば、当接位置Ａ１と、当接部Ａ２と、押す位置Ａ３とが、光軸Ｌから略等距離の位置に配置されるように各部の寸法が設定されている。
【００３１】
これにより、押さえ環１６が回折光学素子ユニットＤＵを押すことにより回折光学素子ユニットＤＵの各部に発生する応力は、回折光学素子ユニットＤＵ内の当接部Ａ２を通る軸Ａの回りに作用する。したがって、回折光学素子ユニットＤＵの内部でのゆがみやずれ等の変形（例えば、当接部Ａ２を支点とした回折格子の撓みや、平滑面に沿った第２回折光学素子Ｄ２の第１回折光学素子Ｄ１に対するずれ）を生じにくくすることができる。
【００３２】
なお、弾性部材１７を押さえ環１６と回折光学素子ユニットＤＵとの間に介在させたことにより、押さえ環１６から回折光学素子ユニットＤＵに加わる押す力の均一分散化を図ることができる。つまり、該押す力が回折光学素子ユニットＤＵの軸Ａを中心としたある程度の範囲に均一に作用させることができ、局部的な応力集中を防止することができる。
【００３３】
本実施例では、押さえ環１６と回折光学素子ユニットＤＵとの間に弾性部材１７を配置した場合について説明したが、押さえ環１６自体を適度な弾性を有する部材として形成し、別部材としての弾性部材１７を不要としてもよい。
【００３４】
また、押さえ環１６を保持筒１５に対してネジ結合のために回した場合、弾性部材１７が押さえ環１６との摩擦により変形して加圧むらを生じるおそれがある。この場合、図４に示すように、滑り部材１８を、弾性部材１７と押さえ環１６との間又は弾性部材１７と回折光学素子ユニットＤＵとの間に挟み込むことにより、上記のような加圧むらやこれに起因した回折光学素子ユニットＤＵの変形を回避することができる。
【００３５】
また、本実施例では、押さえ環１６を使用した保持方法について説明してきたが、回折光学素子ユニットＤＵを押さえる方法（つまりは保持方法）として、熱かしめ法も採用することが可能である。この場合、熱かしめによって回折光学素子ユニットＤＵを押す位置を、図２に示した軸Ａ上に設定すればよい。
【００３６】
また、本実施例では、押さえ環１６をネジにより保持筒１５に取り付ける場合について説明したが、押さえ環を保持筒に対して圧入するようにしてもよい。
【００３７】
さらに、本実施例では、保持筒１５の当接部（第１の当接部）１５ａと押さえ環１６による押さえ位置とが回折光学素子ユニットＤＵのほぼ全周にわたるように設定されている場合について説明したが、該当接部と押さえ位置とを周方向の少なくとも３箇所の複数箇所に設定してもよい。この場合、各当接部と押さえ位置と、回折光学素子ユニットＤＵ内での当接部（第２の当接部）を同一軸Ａ上に配置すればよい。
【００３８】
また、回折光学素子ユニットＤＵの小型化（つまりはレンズ装置全体の小型化）のために、回折光学素子ユニットＤＵの外径とこれに入射する光線の有効径との差が小さくなる傾向がある。つまり、回折光学素子ユニットＤＵの当接部Ａ２のぎりぎりまで回折格子が形成される可能性がある。このため、当接部Ａ２やその周囲の面における反射によって発生した有害光（すなわち、レンズ装置内の撮影光学系（Ｌ１〜Ｌ６）による結像に用いるべきでない光）を発生しやすい。このため、図２に示すように、この有害光Ｒを、押さえ環１６もしくは弾性部材１７によってカットし、ゴースト等の発生を回避するようにしてもよい。なお、この有害光のカット機能を、図４に示すように、上述した滑り部材１８に持たせてもよい。
【００３９】
以上説明したように、本実施例によれば、回折光学素子ユニットの空気層の変形を防止しつつ回折光学素子ユニットを保持部材に保持させることができ、回折光学素子ユニットいおいて適正な光学性能を得ることが可能となる。
【００４０】
また、本実施例によれば、回折光学素子ユニットＤＵのうち回折格子に近い部分で保持筒１６に保持させることができる。したがって、回折光学素子ユニットＤＵの光線有効径を小さくしなくても、回折光学素子ユニットＤＵを小型化することができる。
【００４１】
また、第２の当接部において発生した有害光を、押さえ部材１６や弾性部材１７や滑り部材１８で行うことにより、有害光カット専用の部材を別途設ける必要がなくなる。
【００４２】
本実施例では、交換レンズ装置について説明したが、本発明は、レンズ一体型カメラやビデオカメラにおける回折光学素子の保持構造に適用してもよいし、プロジェクタの投射レンズにおける回折光学素子の保持構造に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例である交換レンズ装置の断面図。
【図２】実施例における回折光学素子ユニットの保持構造を説明する断面図。
【図３】実施例における回折光学素子ユニットの拡大断面図。
【図４】実施例の変形例（滑り部材を用いた例）を示す断面図。
【図５】従来の光学素子の保持方法（熱かしめ）を示す図。
【図６】従来の光学素子の保持方法（押さえ環）を示す図。
【図７】従来の光学素子の保持方法（Ｃリング）を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１  第１回折格子
３  第２回折格子
４  第３回折格子
６  封止材、
１２，１３  レンズエレメント
１５  保持筒
１６  押さえ環
１７  弾性部材
１８  滑り部材
ＤＵ  回折光学素子ユニット
Ｄ１，Ｄ２  回折光学素子
【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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