(57)【要約】【課題】温度の影響により回折効率が低下することを抑制することが可能となる回折光学素子及び該回折光学素子を有する光学系を提供する。【解決手段】複数の層が基板上に積層され、これらの各層が分散の異なる材料によって構成され、且つその材料が少なくとも２種類の材料からなり、使用波長域全域で特定次数の回折効率を高くするようにした回折光学素子を、つぎのように構成する。すなわち、前記複数の層中における最も線膨張係数が大きい材料の線膨張係数に対する、それ以外の全ての層における材料の線膨張係数の比が、７０％以上１００％以下とする。【選択図】            図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の層が基板上に積層され、これらの各層が分散の異なる材料によって構成され且つその材料が少なくとも２種類の材料からなり、
使用波長域全域で特定次数の回折効率を高くするようにした回折光学素子において、
前記複数の層中における最も線膨張係数が大きい材料の線膨張係数に対する、それ以外の全ての層における材料の線膨張係数の比が、７０％以上１００％以下とされていることを特徴とする回折光学素子。
【請求項２】
前記最も線膨張係数が大きい材料以外の材料が、少なくとも体積比率において５０％以上同一の物質で構成されてい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】
前記同一の物質が、有機物であることを特徴とする請求項２に記載の回折光学素子。
【請求項４】
前記有機物に無機微粒子が混合されてい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】
前記無機微粒子が、アッペ数νｄ＜１５の微粒子で構成されてい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】
前記無機微粒子が、ＴｉＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，ＩＴＯ，Ｃｒ2Ｏ3，ＢａＴｉＯ3の少なくともいずれか１種類からなることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の回折光学素子。
【請求項７】
前記無機微粒子は、無機微粒子径が５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の回折光学素子。
【請求項８】
前記有機物が、紫外線硬化樹脂からなることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の回折光学素子。
【請求項９】
請求項１〜７記載の回折光学素子を有することを特徴とする光学系。
【請求項１０】
前記光学系は、撮影光学系であることを特徴とする請求項９に記載の光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折光学素子及び回折光学素子を有する光学系に関する。
特に、屈折率分散の大きな光学材料による回折光学素子及び該回折光学素子を有する光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より屈折系のみによって構成される光学系においては、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。
このため、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、色収差が十分に補正することはできないことがあった。
【０００３】
このような硝材の組み合わせにより色収差を減じる方法に対して、レンズ面やあるいは光学系の一部に回折作用を有する回折格子を設けた回折光学素子を用いて色収差を減じる方法が、非特許文献１等により開示されている。
この文献に記載の方法では、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の出方が逆方向になるという物理現象が利用されている。
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的な効果を持たせることができ収差の低減に大きな効果がある。
【０００４】
ここで、光線の屈折作用において比較すると、レンズ面では１本の光線は屈折後も１本の光線であるのに対し、回折面では１本の光線が回折されると、各次数に光が複数に分かれてしまう。
そこで、レンズ系として回折光学素子を用いる場合には、使用波長領域の光束が特定次数（以後、設計次数と記す）に集中するように格子構造を決定する必要がある。
設計次数に光が集中している場合では、それ以外の回折光の光線の強度は低いものとなり、強度が０の場合にはその回折光は存在しないものとなる。
そのため、その特徴を発揮させるには、設計次数の光線の回折効率を十分に高くすることが必要になる。
また、設計次数以外の回折次数をもった光線が存在する場合は、設計次数の光線とは別な所に結像するため、フレア光となる。
【０００５】
従来において、回折効率の低下を抑制できるようにした様々な提案がなされている。
例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３等では、異なる材質による分散と、各格子厚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回折光学素子が提案されている。
これらにおいては、基盤上に複数の光学材料（層）を積層し、互いに異なる光学材料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して成る回折光学素子が開示されている。
【０００６】
一方、本発明者らは、特許文献４において、有機高分子で最もアッペ数の小さいポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）を用いることにより画角を広げるようにした回折光学素子を提案している。
また、特許文献５等において、微粒子を分散して屈折率を制御するようにした回折光学素子を提案している。
【特許文献１】特開平９−１２７３２１号公報
【特許文献２】特開平９−１２７３２２号公報
【特許文献３】特開平１１−４４８０８号公報
【特許文献４】特開２００４−１２６４９９号公報
【特許文献５】特開２００４−１４５２７３号公報
【非特許文献１】ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．１３５４  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｌｅｎｓ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（１９９０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記した特許文献１、特許文献２、特許文献３のいずれのものにおいても、広波長範囲で高い回折効率を有する構成を得るために、相対的に屈折率低分散の材料と屈折率高分散の材料の組み合わせを用いている。
具体的には、例えば特許文献１の場合は、ＢＭＳ８１（ｎｄ＝１．６４，νｄ＝６０．１：オハラ製）とプラスチック光学材料ＰＣ（ｎｄ＝１．５８，νｄ＝３０．５：帝人化成）等を用いている。
また、特許文献２の場合は、ＬａＬ１４（ｎｄ＝１．６９６８，νｄ＝５５．５：オハラ製）、アクリル樹脂（ｎｄ＝１．４９，νｄ＝５７．７）、Ｃｙｔｏｐ（ｎｄ＝１．３４１４９，νｄ＝９３．８：旭硝子製）、ＰＣ（ｎｄ＝１．５８，νｄ＝３０．５：帝人化成）、等を用いている。
また、特許文献３の場合は、Ｃ００１（ｎｄ＝１．５２５０，νｄ＝５０．８：大日本インキ製）、プラスチック光学材料ＰＣ（ｎｄ＝１．５８，νｄ＝３０．５：帝人化成）、ＰＳ（ｎｄ＝１．５９１８，νｄ＝３１．１）、ＰＭＭＡ（ｎｄ＝１．４９１７，νｄ＝５７．４）、ＢＭＳ８１（ｎｄ＝１．６４，νｄ＝６０．１：オハラ製）、等を用いている。
【０００８】
本発明者らが、さらに光学性能をあげるため、従来の市販されている光学材料である光学ガラスによる回折光学素子を検討したところ、図２３に示すようなポリマーの屈折率、アッペ数分布となっていた。
上記した特許文献１や特許文献３等に記載の積層回折光学素子の材料も、図２３の分布内にあてはまる。
しかしながら、回折光学素子等の光学素子においては、その形状のため光の入射角（画角）が大きい場合、光がけられてフレア光やゴーストが発生するという問題が生じる。そのため、画角を広げるには、従来の光学材料よりもより屈折率分散の大きな材料によることが必要となる。
【０００９】
このようなことから、本発明者らは、上記した特許文献４において、有機高分子で最もアッペ数の小さいポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）を用いることで画角をある程度広げることを提案している。
また、上記した特許文献５において、微粒子を分散して屈折率を制御する回折光学素子を提案している。
【００１０】
しかしながら、これらの回折光学素子では、通常において回折光学素子を形成する材料の線膨張係数が異なるため、大きな温度等の変化で材料が膨張することにより、格子形状が変形する。そのため、回折効率が低下することとなる。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑み、温度の影響により回折効率が低下することを抑制することが可能となる回折光学素子及び該回折光学素子を有する光学系を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するため、つぎのように構成した回折光学素子及び該回折光学素子を有する光学系を提供するものである。
本発明の回折光学素子は、複数の層が基板上に積層され、これらの各層が分散の異なる材料によって構成され、且つその材料が少なくとも２種類の材料からなり、
使用波長域全域で特定次数の回折効率を高くするようにした回折光学素子において、
前記複数の層中における最も線膨張係数が大きい材料の線膨張係数に対する、それ以外の全ての層における材料の線膨張係数の比が、７０％以上１００％以下とされていることを特徴としている。
また、本発明の回折光学素子は、前記最も線膨張係数が大きい材料以外の材料が、少なくとも体積比率において５０％以上同一の物質で構成されていることを特徴としている。
また、本発明の回折光学素子は、前記同一の物質が、有機物であることを特徴としている。
また、本発明の回折光学素子は、前記有機物に無機微粒子が混合されていることを特徴としている。
また、本発明の回折光学素子は、前記無機微粒子が、アッペ数νｄ＜１５の微粒子で構成されていることを特徴としている。
また、本発明の回折光学素子は、前記無機微粒子が、ＴｉＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，ＩＴＯ，Ｃｒ2Ｏ3，ＢａＴｉＯ3の少なくともいずれか１種類からなることを特徴としている。
また、本発明の回折光学素子は、前記無機微粒子径が５０ｎｍ以下であることを特徴としている。
また、本発明の回折光学素子は、前記有機物が、紫外線硬化樹脂からなることを特徴としている。
また、本発明の光学系は、上記したいずれかに記載の回折光学素子を有することを特徴としている。
また、本発明の光学系は、撮影光学系であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、温度の影響により回折効率が低下することを抑制することが可能となる回折光学素子及び該回折光学素子を有する光学系を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
上記構成により、回折光学素子において温度の影響により回折効率が低下することを抑制することが可能となるが、それは本発明者らの鋭意研究した結果によるつぎのような知見に基づくものである。
従来の積層型回折光学素子においては、線膨張係数の大きく異なる材料によって積層構造が構成されていた。
そのため、高温の環境下においてこれらの線膨張係数の差により、変形が生じ、回折効率が低下する原因となっていた。
本発明は、これらの点に鑑み、複数の層中の最も線膨張係数が大きい材料と、それ以外の材料の線膨張係数の比を所定の範囲内とすることで、回折効率の低下することを抑制することが可能となることを見出したものである。
すなわち、複数の層中における最も線膨張係数が大きい材料の線膨張係数に対する、それ以外の全ての層における材料の線膨張係数の比を７０％以上１００％以下とすることで、温度変化による回折効率の変動を抑制できるようにしたものである。
具体的には、有機物からなる同一の材料５０ｖ％に、無機微粒子を混合することにより、光学特性が異なるが線膨張係数が最も大きい材料の線膨張係数に対するその他の材料の線膨張係数の比が、７０〜１００％以内になるように構成することが可能である。
以上の構成によれば、多層回折光学素子において、設計次数における可視域全域の回折効率が、温度環境による変動を押さえることが可能となる。
【実施例】
【００１５】
つぎに本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１において、本発明を適用して構成した積層型回折光学素子について説明する。
図１に、本実施例における光学素子の成形材料としてＵＶ前駆体Ｂ１を用いてＵＶ硬化成形によって回折素子Ｉを作製する方法を説明する図を示す。
図２に、本実施例における紫外線硬化樹脂Ａ１を用いた光硬化樹脂による光重合成形によって回折素子ＩＩを作製する方法を説明する図を示す。
【００１６】
本実施例では、平均粒径１０ｎｍのＩＴＯ微粒子を１０ｗ％分散させたメチルエチルケトン溶液５０ｇに、つぎの割合で混合した紫外線硬化樹脂Ａ１を３．５ｇと、分散剤としてＤｉｓｐｅｒＢｙｋ１８２を１．０ｇ添加した。
すなわち、この紫外線硬化樹脂Ａ１は、トリス（２―アクロキシエチル）イソシアヌレート：ペンタエリエリスリトールトリアクリレート：シクロヘキシルアクリレート：アロニックスＭ−６１００（東亞合成）：開始剤２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン＝１０：１０：１０：１０：１の割合で混合されている。
このように、メチルエチルケトン溶液に、紫外線硬化樹脂Ａ１と、分散剤としてＤｉｓｐｅｒＢｙｋ１８２を添加した後、メチルエチルケトンを減圧して、除去したものをＵＶ硬化前駆体Ｂ１とした。
【００１７】
つぎに、図１に示す様に、金型上に上記ＵＶ硬化前駆体Ｂ１をのせ、ガラス（ＢＫ７）の平板で押さえ込んだ。
つぎに、ＵＶ露光機（ＥＸ２５０：ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製）で２００００ｍＪ／ｃｍ2（１００ｍＷ／ｃｍ2  ２００秒）照射した。その後、離型して回折素子形状の回折素子Ｉを作製した。
また、同一の条件のＵＶ照射条件で作成したＵＶ硬化前駆体Ｂ１の硬化物の光学特性は（ｎｄ，νｄ，θｇ．Ｆ＝１．５６６、２３．０、０．４４）であった。
【００１８】
つぎに、もう一つの物質として、前記紫外線硬化樹脂Ａ１による光学特性（ｎｄ，νｄ＝１．５２１，５０．４）の光硬化樹脂を、図２に示す様に金型に流しみ、ガラス（ＢＫ７）で押さえ込んだ。
そして、ＵＶ露光機（ＥＸ２５０：ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製）で３０００ｍＪ／ｃｍ2照射した後、離型して回折素子形状の回折素子ＩＩを作製した。
【００１９】
図３に、上記回折素子Ｉと上記回折素子ＩＩに反射防止膜を成膜した後、組み合わせて作製した積層型回折光学素子を示す。
それぞれの格子間ピッチは８０μｍである。回折部分の総厚は２４μｍとなる。上記照射条件にてＵＶ硬化前駆体Ｂ１硬化物と紫外線硬化樹脂Ａ１硬化物のフィルムの１０℃から５０℃のフイルムの伸びから線膨張係数を測定した。
ＵＶ硬化前駆体Ｂ１硬化物の線膨張係数は７．５３×１０−５であった。
紫外線硬化樹脂Ａ１硬化物の線膨張係数は８．９６×１０−５であった。線膨張係数の比は８４％であった。
図４に、本実施例における積層型回折光学素子の回折効率を説明する図を示す。図４に示されるグラフ１は常温での入射角度０°の一次回折光強度を示す図であり、４００〜７００ｎｍの領域において９９％以上になっており、良好な値となっている。
また、図４に示されるグラフ２は６０℃での入射角度０°の一次回折光強度を示す図であり、４００〜７００ｎｍの領域において９８．８％以上になっており、良好な値となっている。
【００２０】
（比較例１）
つぎに、比較例１について説明する。
図５に、比較例１における光学素子の成形材料としてＵＶ前駆体Ｂ２を用いてＵＶ硬化成形によって回折素子を作製する方法を説明する図を示す。
図６に、比較例１におけるＵＶ前駆体Ｂ２と紫外線硬化樹脂Ａ１とによる回折素子を組合せて作製した積層型回折光学素子の構成を示す図を示す。
【００２１】
比較例１では、実施例１と異なり紫外線硬化樹脂Ａ１の代わりに、つぎの割合で混合した紫外線硬化樹脂Ａ２を用いた。
すなわち、トリス（２―アクロキシエチル）イソシアヌレート：ペンタエリエリスリトールトリアクリレート：Ｎ−ビニルカルバゾール：アロニックスＭ−６１００（東亞合成）：開始剤２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン＝１５：１０：２０：５：１の割合で混合した紫外線硬化樹脂Ａ２を用いた。
この紫外線硬化樹脂Ａ２の３．５ｇに、分散剤としてＤｉｓｐｅｒＢｙｋ１８２を１．０ｇ添加し、平均粒径１０ｎｍのＩＴＯ微粒子を１０ｗ％分散させたキシレン溶液５０ｇと混合した後、減圧して、キシレンを除去したものをＵＶ硬化前駆体Ｂ２とした。
【００２２】
つぎに、図５に示す様に、金型上に上記ＵＶ硬化前駆体Ｂ２をのせ、ガラス（ＢＫ７）の平板で押さえ込んだ。
つぎに、ＵＶ露光機（ＥＸ２５０：ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製）で２００００ｍＪ／ｃｍ2（１００ｍＷ／ｃｍ2  ２００秒）照射した。その後、離型して回折素子形状の回折素子Ｉを作製した。
また、同一の条件のＵＶ照射条件で作成したＵＶ硬化前駆体Ｂ２の硬化物の光学特性は（ｎｄ，νｄ，θｇ，Ｆ＝１．６１８、１６．８、０．４８）であった。
【００２３】
つぎに、もう一つの物質として前記紫外線硬化樹脂Ａ１光学特性（ｎｄ，νｄ＝１．５２１，５０．４）の光硬化樹脂を、図２に示す様に金型に流しこみ、ガラス（ＢＫ７）で押さえ込んだ。
そして、ＵＶ露光機（ＥＸ２５０：ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製）で３０００ｍＪ／ｃｍ2照射した後、離型して回折素子形状の回折素子ＩＩを作製した。
【００２４】
図６に、上記回折素子Ｉと上記回折素子ＩＩに反射防止膜を成膜した後、組み合わせて作製した積層型回折光学素子を示す。
それぞれの格子間ピッチは８０μｍである。回折部分の総厚は１６．４μｍとなる。
上記照射条件にてＵＶ硬化前駆体Ｂ２硬化物と紫外線硬化樹脂Ａ１硬化物のフィルムの１０℃から５０℃のフイルムの伸びから線膨張係数を測定した。
ＵＶ硬化前駆体Ｂ２硬化物線膨張係数は５．３７×１０−５であった。
紫外線硬化樹脂Ａ１硬化物の線膨張係数は８．９６×１０−５であった。
線膨張係数の比は６０％であった。
図７に、本実施例における積層型回折光学素子の回折効率を説明する図を示す。図７に示されるグラフ３は常温での入射角度０°の一次回折光強度を示す図であり、４００〜７００ｎｍの領域において９９％以上になっており、良好な値になっている。
図７に示されるグラフ４は６０℃での入射角度０°の一次回折光強度を示す図であり、４００〜７００ｎｍの領域において９７．９％（４００ｎｍ）になってなり、実施例１より劣る値となっている。
【００２５】
［実施例２］
つぎに、実施例２の積層型回折光学素子について説明する。
図８に、本発明の実施例２における光学素子の成形材料としてＵＶ前駆体Ｂ３を用いてＵＶ硬化成形によって回折素子を作製する方法を説明する図を示す。
図９に、本発明の実施例２におけるＵＶ前駆体Ｂ３と紫外線硬化樹脂Ａ１とによる回折素子を組合せて作製した積層型回折光学素子の構成を示す図を示す。
本実施例では、平均粒径１０ｎｍのＴｉＯ2微粒子を１０ｗ％分散させたメチルエチルケトン溶液４５ｇに、つぎの割合で混合した紫外線硬化樹脂Ａ１を３．５ｇと、分散剤としてＤｉｓｐｅｒＢｙｋ１８２を１．０ｇ添加した。
すなわち、この紫外線硬化樹脂Ａ１は、トリス（２―アクロキシエチル）イソシアヌレート：ペンタエリエリスリトールトリアクリレート：シクロヘキシルアクリレート：アロニックスＭ−６１００（東亞合成）：開始剤２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン＝１０：１０：１０：１０：１の割合で混合されている。
このように、メチルエチルケトン溶液に、紫外線硬化樹脂Ａ１と、分散剤としてＤｉｓｐｅｒＢｙｋ１８２を添加した後、メチルエチルケトンを減圧して、除去したものをＵＶ硬化前駆体Ｂ３とした。
【００２６】
つぎに、図８に示す様に、金型上に上記ＵＶ硬化前駆体Ｂ３をのせ、ガラス（ＢＫ７）の平板で押さえ込んだ。
つぎに、ＵＶ露光機（ＥＸ２５０：ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製）で２００００ｍＪ／ｃｍ2（１００ｍＷ／ｃｍ2  ２００秒）照射した。その後、離型して回折素子形状の回折素子Ｉを作製した。
また、同一の条件のＵＶ照射条件で作成したＵＶ硬化前駆体Ｂ３の硬化物の光学特性は（ｎｄ，νｄ，θｇ．Ｆ＝１．６９４，１９．９，０．６３）であった。
【００２７】
つぎに、もう一つの物質として、前記紫外線硬化樹脂Ａ１による光学特性（ｎｄ，νｄ＝１．５２１，５０．４）の光硬化樹脂を、図２に示す様に金型に流しみ、ガラス（ＢＫ７）で押さえ込んだ。
そして、ＵＶ露光機（ＥＸ２５０：ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製）で３０００ｍＪ／ｃｍ2照射した後、離型して回折素子形状の回折素子ＩＩを作製した。
【００２８】
図９に、上記回折素子Ｉと上記回折素子ＩＩに反射防止膜を成膜した後、組み合わせて作製した積層型回折光学素子を示す。
それぞれの格子間ピッチは８０μｍである。回折部分の総厚は１５．６μｍとなる。
上記、照射条件にてＵＶ硬化前駆体Ｂ３硬化物と紫外線硬化樹脂Ａ１硬化物のフィルムの１０℃から５０℃のフイルムの伸びから線膨張係数を測定した。
ＵＶ硬化前駆体Ｂ３硬化物の線膨張係数は７．７１×１０−５であった。
紫外線硬化樹脂Ａ１硬化物の線膨張係数は８．９６×１０−５であった。線膨張係数の比は８６％であった。
図１０に、本実施例における積層型回折光学素子の回折効率を説明する図を示す。図１０に示されるグラフ５は常温での入射角度０°の一次回折光強度を示す図であり、４００〜７００ｎｍの領域において９６．８％％以上になっており、良好な値となっている。
また、図１０に示されるグラフ６は６０℃での入射角度０°の一次回折光強度を示す図であり、４００〜７００ｎｍの領域において９６％％以上になっており、良好な値となっている。
【００２９】
（比較例２）
つぎに、比較例２について説明する。
図１１に、比較例２における光学素子の成形材料として実施例２と同様のＵＶ前駆体Ｂ３を用いてＵＶ硬化成形によって回折素子を作製する方法を説明する図を示す。
図１２に、比較例２における光学素子の成形材料として光学特性（ｎｄ，νｄ＝１．５３３，４０．５）の市販のシリコーン系硬化樹脂を用いて回折素子を作製する方法を説明する図を示す。  
【００３０】
比較例２では、実施例２で用いたＵＶ硬化前駆体Ｂ３を用い、図１１に示す様に金型上に上記ＵＶ硬化前駆体Ｂ３をのせ、ガラス（ＢＫ７）の平板で押さえ込んだ。
そして、ＵＶ露光機（ＥＸ２５０：ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製）で２００００ｍＪ／ｃｍ2（１００ｍＷ／ｃｍ2  ２００秒）照射した後、離型して回折素子形状の回折素子Ｉを作製した。
また、同一の条件のＵＶ照射条件で作成したＵＶ硬化前駆体Ｂ３の硬化物の光学特性は（ｎｄ，νｄ，θｇ，Ｆ＝１．６９４，１９．９，０．６３）であった。
【００３１】
つぎに、もう一つの物質として光学特性（ｎｄ，νｄ＝１．５３３，４０．５）の市販のシリコーン系硬化樹脂を、図１２に示す様に金型に流しこみ、ガラス（ＢＫ７）で押さえ込んだ。
そして、１００℃、２時間放置した後、離型して、回折素子形状の回折素ＩＩを作製した。
【００３２】
図１３に、上記回折素子Ｉと上記回折素子ＩＩに反射防止膜を成膜した後、組み合わせて作製した積層型回折光学素子を示す。
それぞれの格子間ピッチは８０μｍである。回折部分の総厚は１７．８μｍとなる。
上記照射条件にてＵＶ硬化前駆体Ｂ３硬化物とシリコーン系硬化樹脂硬化物のフィルムの１０℃から５０℃のフイルムの伸びから線膨張係数を測定した。
ＵＶ硬化前駆体Ｂ３硬化物の線膨張係数は７．７１×１０−５であった。市販のシリコーン系硬化樹脂の線膨張係数は１．６５×１０−４であった。
線膨張係数の比は４６．７％であった。
【００３３】
図１４に、本実施例における積層型回折光学素子の回折効率を説明する図を示す。
図１４に示されるグラフ７は常温での入射角度０°の一次回折光強度を示す図であり、４００〜７００ｎｍの領域において９６．８％以上になっており、良好な値になっている。
図１４に示されるグラフ８は６０℃でのでの入射角度０°の一次回折光強度を示す図であり、４００〜７００ｎｍの領域において８８．５％（４００ｎｍ）になっており、大きく、回折効率が悪くなっている。
【００３４】
［実施例３］
つぎに、実施例３の積層型回折光学素子について説明する。
図１５に、本発明の実施例３における光学素子の成形材料としてＵＶ前駆体Ｂ４を用いてＵＶ硬化成形によって回折素子を作製する方法を説明する図を示す。
図１６に、本発明の実施例３における紫外線硬化樹脂Ａ４を用いた光硬化樹脂による光重合成形によって回折素子を作製する方法を説明する図を示す。
本実施例では、平均粒径１０ｎｍのＴｉＯ2微粒子を１０ｗ％分散させたメチルエチルケトン溶液に４５ｇに、つぎの割合で混合した紫外線硬化樹脂Ａ４を３．５ｇと、分散剤としてＤｉｓｐｅｒＢｙｋ１８２を１．０ｇ添加した。
すなわち、この紫外線硬化樹脂Ａ４は、平均粒径１０ｎｍのＴｉＯ2微粒子を１０ｗ％分散させたメチルエチルケトン溶液に４５ｇに、トリス（２―アクロキシエチル）イソシアヌレート：ペンタエリエリスリトールトリアクリレート：ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート：ポリエステルアクリレート〔アロニックスＭ−６２００（東亞合成）〕：開始剤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ブタノン−１）＝１０：１０：１０：１０：１の割合で混合されている。
このように、メチルエチルケトン溶液に、紫外線硬化樹脂Ａ４と、分散剤としてＤｉｓｐｅｒＢｙｋ１８２を添加した後、メチルエチルケトンを減圧して、除去したものをＵＶ硬化前駆体Ｂ４とした。
【００３５】
つぎに、図１５に示す様に、金型上に上記ＵＶ硬化前駆体Ｂ４をのせ、ガラス（ＢＫ７）の平板で押さえ込んだ。
つぎに、ＵＶ露光機（ＥＸ２５０：ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製）で２００００ｍＪ／ｃｍ2（１００ｍＷ／ｃｍ2  ２００秒）照射した。その後、離型して回折素子形状の回折素子Ｉを作製した。
また、同一の条件のＵＶ照射条件で作成したＵＶ硬化前駆体Ｂ４の硬化物の光学特性は（ｎｄ，νｄ，θｇ，Ｆ＝１．７０２，２０．２，０．６３）であった。
【００３６】
つぎに、もう一つの物質として前記紫外線硬化樹脂Ａ４光学特性（ｎｄ，νｄ＝１．５２３，５２．４）の光硬化樹脂を図１６に示す様に金型に流しこみ、ガラス（ＢＫ７）で押さえ込んだ。
そして、ＵＶ露光機（ＥＸ２５０：ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製）で３０００ｍＪ／ｃｍ2照射した後、離型して回折素子形状の回折素子ＩＩを作製した。
【００３７】
図１７に、上記回折素子Ｉと上記回折素子ＩＩに反射防止膜を成膜した後、組み合わせて作製した積層型回折光学素子を示す。
それぞれの格子間ピッチは８０μｍである。回折部分の総厚は１５．４μｍとなる。
上記照射条件にてＵＶ硬化前駆体Ｂ４硬化物と紫外線硬化樹脂Ａ４硬化物のフィルムの１０℃から５０℃のフイルムの伸びから線膨張係数を測定した。
ＵＶ硬化前駆体Ｂ４硬化物の線膨張係数は７．４８×１０−５であった。
紫外線硬化樹脂Ａ４硬化物の線膨張係数は８．８０×１０−５であった。線膨張係数の比は８５％であった。
図１８に、本実施例における積層型回折光学素子の回折効率を説明する図を示す。図１８に示されるグラフ９は常温での入射角度０°の一次回折光強度を示す図であり、４００〜７００ｎｍの領域において９６．８％以上になっており、良好な値となっている。
また、図１８に示されるグラフ１０は６０℃での入射角度０°の一次回折光強度を示す図であり、４００〜７００ｎｍの領域において９６％以上になっており、良好な値となっている。
【００３８】
［実施例４］
つぎに、実施例４の積層型回折光学素子について説明する。
図１９に、本発明の実施例４における光学素子の成形材料としてＵＶ前駆体Ｂ５を用いてＵＶ硬化成形によって回折素子を作製する方法を説明する図を示す。
図２０に、本発明の実施例４における紫外線硬化樹脂Ａ５を用いた光硬化樹脂による光重合成形によって回折素子を作製する方法を説明する図を示す。
本実施例では、平均粒径１０ｎｍのＴｉＯ2微粒子を１０ｗ％分散させたメチルエチルケトン溶液に４５ｇに、つぎの割合で混合した紫外線硬化樹脂Ａ５を３．５ｇと、分散剤としてＤｉｓｐｅｒＢｙｋ１８２  １．０ｇ添加した。
すなわち、この紫外線硬化樹脂Ａ５は、トリス（２−アクロキシエチル）イソシアヌレート：ペンタエリエリスリトールトリアクリレート：シクロヘキシルアクリレート：アロニックスＭ−６１００（東亞合成）：開始剤２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン＝１０：１０：１５：５：１の割合で混合されている。
このように、メチルエチルケトン溶液に、紫外線硬化樹脂Ａ５と、分散剤としてＤｉｓｐｅｒＢｙｋ１８２を添加した後、メチルエチルケトンを減圧して、除去したものをＵＶ硬化前駆体Ｂ５とした。
【００３９】
つぎに、図２０に示す様に金型上に上記ＵＶ硬化前駆体Ｂ５をのせ、ガラス（ＢＫ７）の平板で押さえ込んだ。
そして、ＵＶ露光機（ＥＸ２５０：ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製）で２００００ｍＪ／ｃｍ2（１００ｍＷ／ｃｍ2  ２００秒）照射した後、離型して回折素子形状（回折素子Ｉ）を作製した。
また、同一の条件のＵＶ照射条件で作成したＵＶ硬化前駆体Ｂ５の硬化物の光学特性は（ｎｄ，νｄ，θｇ，Ｆ＝１．７０１，２０．１，０．６３）であった。
【００４０】
つぎに、もう一つの物質として、つぎの割合で混合した紫外線硬化樹脂Ａ６による光学特性（ｎｄ，νｄ＝１．５２２，５０．５）の光硬化樹脂を、図２０に示す様に金型に流しこみ、ガラス（ＢＫ７）で押さえ込んだ。
この紫外線硬化樹脂Ａ６は、ペンタエリスリトールテトラアクリレート：ペンタエリエリスリトールトリアクリレート：トリシクロデカンジメタノールアクリレート：シクロヘキシルアクリレート：アロニックスＭ−６１００（東亞合成）：開始剤２−メチル−１〔４−メチルチオ〕フェニル〕−２−モルフォリノプロパン−１−オン＝１０：１０：５：１０：５：１の割合で混合されている。
つぎに、ＵＶ露光機（ＥＸ２５０：ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製）で３０００ｍＪ／ｃｍ2照射した後、離型して回折素子形状（回折素子ＩＩ）を作製した。
【００４１】
図２１に、上記回折素子Ｉと上記回折素子ＩＩに反射防止膜を成膜した後、組み合わせて作製した積層型回折光学素子を示す。
それぞれの格子間ピッチは８０μｍである。回折部分の総厚は１５．５μｍとなる。
上記、照射条件にてＵＶ硬化前駆体Ｂ５硬化物と紫外線硬化樹脂Ａ６硬化物のフィルムの１０℃から５０℃のフイルムの伸びから線膨張係数を測定した。
ＵＶ硬化前駆体Ｂ５硬化物の線膨張係数は８．４３×１０−５であった。
紫外線硬化樹脂Ａ６硬化物の線膨張係数は９．９２×１０−５であった。線膨張係数の比は８５％であった。
図２２に、本実施例における積層型回折光学素子の回折効率を説明する図を示す。図２２に示されるグラフ１１は常温での入射角度０°の一次回折光強度を示す図であり、４００〜７００ｎｍの領域において９６．９％以上になっており、良好な値となっている。
また、図２２に示されるグラフ１２は６０℃での入射角度０°の一次回折光強度を示す図であり、４００〜７００ｎｍの領域において９６．４％以上になっており、良好な値となっている。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例１における光学素子の成形材料としてＵＶ前駆体Ｂ１を用いてＵＶ硬化成形によって回折素子を作製する方法を説明する。
【図２】本発明の実施例１、２及び比較例１における紫外線硬化樹脂Ａ１を用いた光硬化樹脂による光重合成形によって回折素子を作製する方法を説明する図。
【図３】本発明の実施例１におけるＵＶ前駆体Ｂ１と紫外線硬化樹脂Ａ１とによる回折素子を組合せて作製した積層型回折光学素子の構成を示す図。
【図４】本発明の実施例１における積層型回折光学素子の回折効率を説明する図であり、グラフ１は常温での入射角度０°の一次回折光強度を示す図、グラフ２は６０℃でのでの入射角度０°の一次回折光強度を示す図。
【図５】本発明の比較例１における光学素子の成形材料としてＵＶ前駆体Ｂ２を用いてＵＶ硬化成形によって回折素子を作製する方法を説明する。
【図６】本発明の比較例１におけるＵＶ前駆体Ｂ２と紫外線硬化樹脂Ａ１とによる回折素子を組合せて作製した積層型回折光学素子の構成を示す図。
【図７】本発明の比較例１における積層型回折光学素子の回折効率を説明する図であり、グラフ３は常温での入射角度０°の一次回折光強度を示す図、グラフ４は６０℃でのでの入射角度０°の一次回折光強度を示す図。
【図８】本発明の実施例２における光学素子の成形材料としてＵＶ前駆体Ｂ３を用いてＵＶ硬化成形によって回折素子を作製する方法を説明する。
【図９】本発明の実施例２におけるＵＶ前駆体Ｂ３と紫外線硬化樹脂Ａ１とによる回折素子を組合せて作製した積層型回折光学素子の構成を示す図。
【図１０】本発明の実施例２における積層型回折光学素子の回折効率を説明する図であり、グラフ５は常温での入射角度０°の一次回折光強度を示す図、グラフ６は６０℃でのでの入射角度０°の一次回折光強度を示す図。
【図１１】本発明の比較例２における光学素子の成形材料として実施例２と同様のＵＶ前駆体Ｂ３を用いてＵＶ硬化成形によって回折素子を作製する方法を説明する。
【図１２】本発明の比較例２における光学素子の成形材料として光学特性（ｎｄ，νｄ＝１．５３３，４０．５）の市販のシリコーン系硬化樹脂を用いて回折素子を作製する方法を説明する。
【図１３】本発明の比較例２におけるＵＶ前駆体Ｂ３とシリコーン系硬化樹脂とによる回折素子を組合せて作製した積層型回折光学素子の構成を示す図。
【図１４】本発明の比較例２における積層型回折光学素子の回折効率を説明する図であり、グラフ７は常温での入射角度０°の一次回折光強度を示す図、グラフ８は６０℃でのでの入射角度０°の一次回折光強度を示す図。
【図１５】本発明の実施例３における光学素子の成形材料としてＵＶ前駆体Ｂ４を用いてＵＶ硬化成形によって回折素子を作製する方法を説明する図。
【図１６】本発明の実施例３における紫外線硬化樹脂Ａ４を用いた光硬化樹脂による光重合成形によって回折素子を作製する方法を説明する図。
【図１７】本発明の実施例３におけるＵＶ前駆体Ｂ４と紫外線硬化樹脂Ａ４とによる回折素子を組合せて作製した積層型回折光学素子の構成を示す図。
【図１８】本発明の実施例３における積層型回折光学素子の回折効率を説明する図であり、グラフ９は常温での入射角度０°の一次回折光強度を示す図、グラフ１０は６０℃でのでの入射角度０°の一次回折光強度を示す図。
【図１９】本発明の実施例４における光学素子の成形材料としてＵＶ前駆体Ｂ５を用いてＵＶ硬化成形によって回折素子を作製する方法を説明する図。
【図２０】本発明の実施例４における紫外線硬化樹脂Ａ５を用いた光硬化樹脂による光重合成形によって回折素子を作製する方法を説明する図。
【図２１】本発明の実施例４におけるＵＶ前駆体Ｂ５と紫外線硬化樹脂Ａ６とによる回折素子を組合せて作製した積層型回折光学素子の構成を示す図。
【図２２】本発明の実施例４における積層型回折光学素子の回折効率を説明する図であり、グラフ１１は常温での入射角度０°の一次回折光強度を示す図、グラフ１２は６０℃でのでの入射角度０°の一次回折光強度を示す図。
【図２３】従来の光学材料である光学ガラスによる回折光学素子のポリマーの屈折率、アッペ数分布を示す図。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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