(57)【要約】    【課題】  有効画面外に強い光源が存在し、これからの光束が撮影光学系の回折光学素子に入射する場合でも入射光束に対して格子部の格子壁面で発生するフレアーの発生を抑制し、良好なる画像が得られる撮像装置を得ること。    【解決手段】  光路中に回折光学素子を有する撮像光学系によって、撮像素子に像を形成する撮像装置において、該回折光学素子は基板上に光線の入射側から順に、互いに異なる材料で鋸歯状の格子部より成る第１、第２の回折格子を該格子部が互いに対向するように密着した構成を含み、該第１、第２の回折格子の格子部の材料のｄ線に対する屈折率を各々ｎｄ１、ｎｄ２、最大画角の入射平行光束が該撮像光学系の光軸を横切って該回折光学素子に入射するときの光束端における光線が該回折格子に入射するときの面法線に対する入射角度α（度）、該回折格子の格子部の格子壁面の該回折格子の面法線に対する角度θ（度）を各々適切に設定すること。【選択図】    図５
2009271234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路中に回折光学素子を有する撮像光学系によって、撮像素子に像を形成する撮像装置において、
該回折光学素子は基板上に光線の入射側から順に、互いに異なる材料で鋸歯状の格子部より成る第１、第２の回折格子を該格子部が互いに対向するように密着した構成を含み、
該第１、第２の回折格子の格子部の材料のｄ線に対する屈折率を各々ｎｄ１、ｎｄ２、
最大画角の入射平行光束が該撮像光学系の光軸を横切って該回折光学素子に入射するときの光束端における光線が該回折格子に入射するときの面法線に対する入射角度をα（度）、該回折格子の格子部の格子壁面の該回折格子の面法線に対する角度をθ（度）とするとき
ｎｄ１＜ｎｄ２
θ＜α＋５
なる条件を満足することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
光路中に回折光学素子を有する撮像光学系によって、撮像素子に像を形成する撮像装置において、
該回折光学素子は基板上に光線の入射側から順に、互いに異なる材料で鋸歯状の格子部より成る第１、第２の回折格子を該格子部が互いに対向するように密着した構成を含み、
該第１、第２の回折格子の格子部の材料のｄ線に対する屈折率を各々ｎｄ１、ｎｄ２、
最大画角の入射平行光束が該撮像光学系の光軸を横切って該回折光学素子に入射するときの光束端における光線が該回折格子に入射するときの面法線に対する入射角度をα（度）、該回折格子の格子部の格子壁面の該回折格子の面法線に対する角度をθ（度）とするとき
ｎｄ２＜ｎｄ１
【数１】
2009271234.tif 000007
なる条件を満足することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
光路中に回折光学素子を有する撮像光学系によって、撮像素子に像を形成する撮像装置において、
該回折光学素子は基板上に光線の入射側から順に、互いに異なる材料で鋸歯状の格子部より成る第１、第２の回折格子を該格子部が互いに対向するように密着した構成を含み、
該第１、第２の回折格子の格子部の材料のｄ線に対する屈折率を各々ｎｄ１、ｎｄ２、
最大画角の入射平行光束が該撮像光学系の光軸を横切って該回折光学素子に入射するときの光束端における光線が該回折格子に入射するときの面法線に対する入射角度をα（度）、該回折格子の格子部の格子壁面の該回折格子の面法線に対する角度をθ（度）とするとき
ｎｄ２＜ｎｄ１
α＋５≦θ
なる条件を満足することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前記撮像光学系は開口絞りを有し、前記回折光学素子は該開口絞りよりも物体側に配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレアーやゴーストが少なく良好なる像を撮像素子に形成することができるデジタルカメラ、ビデオカメラ、ＴＶカメラ等に好適な撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学系（撮像光学系）の色収差を減じる方法として光学系の一部に回折作用を有する回折光学素子を設ける方法が知られている（非特許文献１，特許文献１〜５）。
【０００３】
これらは、光学系中の屈折部と回折部とでは、ある基準波長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】
回折光学素子を光学系中に用いるときには使用波長域全域において設計次数の光線の回折効率が十分高いことが必要になる。
【０００５】
回折効率が低いと、即ち設計次数以外の回折次数をもった光線が多く存在すると、これらの光線は、設計次数の光線とは別な所に結像するためフレアー光となる。
【０００６】
そこで、光学系に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の回折次数（以下「設計次数」とも言う）に集中するように格子構造を決定する必要がある。
【０００７】
特定の回折次数に光を集中させるための回折光学素子として異なる材料からなる複数の回折格子を基板上に重ね合わせた構成の積層型の回折光学素子が知られている（特許文献６、７）。
【０００８】
積層型の回折光学素子を用いると、広い波長領域にわたり高い回折効率が容易に得られる。このため多くの光学系では、積層型の回折光学素子を光路中に設けて、色収差の補正とフレアー光の軽減を図ることが行われている。
【非特許文献１】SPIE Vol.1354 International Lens Design Conference (1990)
【特許文献１】特開平６−３２４２６２号公報
【特許文献２】特開２００３−２９４９２４号公報
【特許文献３】特開１０−１８６１１８号公報
【特許文献４】特開２００５−２９２５７１号公報
【特許文献５】特開２００４−１２６３９４号公報
【特許文献６】特開平０９−１２７３２２号公報
【特許文献７】特開平１０−１３３１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般に、回折光学素子を有する撮像光学系には、回折光学素子に有効画角外からの光も入射する。
【００１０】
回折光学素子を開口絞りより像側に使用している撮像光学系では、大きな角度（入射角度）で入る光束は鏡筒により遮られ回折光学素子に入射することは少ない。しかしながら、開口絞りより物体側に回折光学素子を配置した場合には、有効画面外からの光が多く入射し、回折光学素子の格子部の壁面で反射し、像面に到達し、フレアーとなる場合がある。
【００１１】
特に有効画面外に太陽光等の強い光源がある場合や逆光時の撮影においては、遮光用のフードをカメラに取り付けても、有効画面外からの光束が回折光学素子に入射し、入射角度によっては、フレアーが多く発生してくる。
【００１２】
このようなフレアー光は積層型の回折光学素子において、回折格子の格子部の側面（結像に寄与しない格子の側壁部分、エッジとも言う）から生じることが多い。
【００１３】
フレアー光が多いと画質を大きく低下させる。このため、回折光学素子を光学系に用いたときには、有効画面外からの光により回折格子の格子部の側面で生じるフレアー光を極力低減させることが重要になってくる。
【００１４】
本発明は、有効画面外の強い光源からの光束が撮影光学系の回折光学素子に入射する場合であっても、格子部の格子壁面で発生するフレアーを抑制し、良好なる画像が得られる撮像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】
【００１５】
本発明の撮像装置は、光路中に回折光学素子を有する撮像光学系によって、撮像素子に像を形成する撮像装置において、
該回折光学素子は基板上に光線の入射側から順に、互いに異なる材料で鋸歯状の格子部より成る第１、第２の回折格子を該格子部が互いに対向するように密着した構成を含み、
該第１、第２の回折格子の格子部の材料のｄ線に対する屈折率を各々ｎｄ１、ｎｄ２、
最大画角の入射平行光束が該撮像光学系の光軸を横切って該回折光学素子に入射するときの光束端における光線が該回折格子に入射するときの面法線に対する入射角度をα（度）、該回折格子の格子部の格子壁面の該回折格子の面法線に対する角度をθ（度）とするとき
ｎｄ１＜ｎｄ２
θ＜α＋５
なる条件を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、有効画面外の強い光源からの光束が撮影光学系の回折光学素子に入射する場合であっても、格子部の格子壁面で発生するフレアーを抑制し、良好なる画像が得られる撮像装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の撮像装置は、光路中に回折光学素子を有する撮像光学系によって、撮像素子に像を形成する。
【００１８】
回折光学素子は基板上に光線の入射側から順に、互いに異なる材料で鋸歯状の格子部より成る第１、第２の回折格子（屈折率ｎｄ１、ｎｄ２）を格子部が互いに対向するように密着した構成を含んでいる。
【００１９】
回折格子は２層以上、何層あっても良い。撮像光学系に入射する光束のうち、撮像素子の大きさと撮像光学系によって決まる最大画角の入射平行光束が撮像光学系の光軸を横切って回折光学素子に入射するときの光束端における光線が回折格子に入射するときの面法線に対する入射角度をα（度）とする。
【００２０】
このとき入射角度αと回折格子の格子部の格子壁面の回折格子の面法線に対する角度をθ（度）とする。
【００２１】
そして前述の屈折率ｎｄ１、ｎｄ２との関係を適切に設定している。
【００２２】
例えば、
ｎｄ１＜ｎｄ２
θ＜α＋５
としている。又、
ｎｄ２＜ｎｄ１
【００２３】
【数１】
2009271234.tif 000003
【００２４】
としている。又、
ｎｄ２＜ｎｄ１
α＋５≦θ
としている。
【００２５】
本実施例に係る回折光学素子を構成する回折格子はレンズや平板等のベース（基板）上に光路差関数で定義される位相項を付加した形状よりなっている。このときのベースの形状としては例えば球面形状、非球面形状、平面形状等がある。
【００２６】
レンズ作用を有する回折格子として光路長を付加するときの光路長差に関する光路差関数φ（ｈ）は次のとおりである。
【００２７】
今、光軸からの高さをｈ、ｎ次(偶数次)の光路差関数係数（位相計数）をＣｎ、波長をλとする。このときの光路差関数φ（ｈ）は、
φ（ｈ）＝（Ｃ１ｈ２＋Ｃ２ｈ４＋Ｃ３ｈ６＋…）×２π／λ
により定義される。
【００２８】
一例として曲率がＲのレンズ表面に上記の光路差関数φ（ｈ）にて回折格子の格子部を形成する場合、光軸方向の位置をＸ、ｈを中心から数えた第ｉ番目の輪帯番号、ｄを格子厚とする。このとき
【００２９】
【数２】
2009271234.tif 000004
【００３０】
で表される形状とすることで、回折作用を有する回折レンズを作成することが可能である。
【００３１】
即ち上記の式においては最初の２項はベース形状を示しており、第３項は光路差関数で位相項を付加した形状を示している。また、第２項については輪帯番号が変わる部分でｘの位置が不連続となっており、これにより回折格子の格子形状が変わる。
【００３２】
図１２、図１３は回折光学素子１の説明図である。図１２において、１２２は回折格子１２１の輪帯であり、格子部と格子部のピッチを変えることで光学的なパワーを与えることが出来る。
【００３３】
また、図１３の回折光学素子１はレンズ１３３に形成した第１の回折格子１３５とレンズ１３４に形成した第２の回折格子１３６を空気を挟んで配置した積層型の構成より成っている。この構成を取る事により広い波長域に対して高い回折効率を得る事が容易となる。
【００３４】
図１４は積層型の回折光学素子の説明図である。
【００３５】
図１４は図１３に示す回折光学素子に光線が入射するときの状態を示している。図１４において１４１は第１の回折格子、１４２は第２の回折格子、１４３は空気層である。第１の回折格子１４１と第２回折格子１４２は分散の異なる材質からなっている。
【００３６】
例えば、第１の回折格子１４１に紫外線硬化樹脂１（ｎｄ＝１．６３５，νｄ＝２３．０）、第２の回折格子１４２に紫外線硬化樹脂２（ｎｄ＝１．５２４，νｄ＝５０．８）を用いている。
【００３７】
そして第１の回折格子１４１の格子部の格子厚ｄ１は７．８μｍ、第２の回折格子１４２の格子部の格子厚ｄ２は１０．７μｍ、２つの格子間の空気層の厚みｄ３は１．０μｍとなっている。
【００３８】
又、格子ピッチは１４０μｍ、設計次数は１次である。この時、回折効率は可視域全域でほぼ１００％になる。
【００３９】
図１４に示したように第１の回折格子１４１の格子部の格子壁面１４５と第２の回折格子１４２の格子部の格子壁面１４６の形状を入射光線１４４が第１の回折格子の格子部の光線方向に平行なったとき回折効率は最大となる。
【００４０】
この観点から、回折格子の格子部の壁面の角度を適切に設定すれば、有効画角内の光束に対して最適化することができる。
【００４１】
この手法は有効画面内の光の回折効率を高め、有効画面内の光に対する格子部の格子壁面の抑制には有効である。しかしながら、画面外に太陽光等の強い光源があるような逆光シーンの撮影においてはフレアーが生じてくる。
【００４２】
つまり、この回折光学素子を撮像光学系に使用する場合、光線入射角度が格子部の壁面１４５、１４６の角度からずれていると、壁面で反射されて像面に到達することによりフレアーとして画像に悪影響を及ぼす。
【００４３】
この対策として、格子部の壁面の角度をより鈍角方向に傾けることで、反射フレアーを像面に到達させないようにすることができる。しかしながら、格子部の壁面の角度を鈍角に傾けることで像面にフレアー光が到達しないようにする手法は適用できる光学系が限られる。
【００４４】
また、密着タイプで積層型の回折光学素子において、格子部の格子壁面に遮光手段を設ければフレアー光を減ずることができる。しかしながら、壁面に遮光部材を設ける方法は製造が難しい。
【００４５】
また、密着タイプで積層型の回折光学素子において、ガラスモールドで回折格子を成形した後に樹脂成形を行うような場合には光線入射方向に対する回折格子を構成する材料の順番は光学系の配置により一意的に決まっていた。一方、レンズ面の上に回折格子を密着積層させる場合、積層させる回折格子の順番については、どちらを光線入射側にしても回折効率の観点からは大きな差異が無い。このため、回折格子作成上の難易度から判断して順番を決めていた。
【００４６】
これに対して本実施例では、次のようにして格子部の壁面から生ずるフレアー光を効果的に軽減している。
【００４７】
撮像光学系への入射角度として最大画角に対して外側に例えば５度以下のような低い入射角度の光束においては、回折光学素子を使用していない撮像光学系においても、撮像光学系の鏡筒による反射光によりカブリが発生する。一般にこれを完全に無くすことは困難である。
【００４８】
従って、最大有効画角に対して外側に５度以下で入射する光束がある、例えば逆光シーンの撮影に対しては、画像がカブルことが前提となるため、フレアーの発生が問題となることが無い。
【００４９】
実際にフレアーがカブリとして問題となるのは、最大有効画角に対して外側に５°以上の角度で入射する光束がカブリを発生するような場合である。
【００５０】
そこで本発明では前述した第１、第２の回折格子の格子部の材料のｄ線に対する屈折率を各々ｎｄ１、ｎｄ２が、
ｎｄ１＜ｎｄ２
を満足し、かつ入射角度α（度）と角度θ（度）が
θ＜α＋５
となるようにしている。
【００５１】
次に本発明の撮像装置の各実施例について説明する。
【００５２】
図１は本発明の回折光学素子を用いた撮像光学系（光学系）を有する撮像装置の実施例１のレンズ断面図である。図１の撮像装置に用いられている光学系ＯＬは焦点距離４００ｍｍの望遠レンズである。
【００５３】
図２は図１の回折光学素子１の断面形状の要部概略図である。
【００５４】
図１において、ＯＬは光学系である。１は回折光学素子、２は開口絞り、３は像面に設けたＣＣＤ等の撮像素子である。４は光学系ＯＬに入射する最大画角の光束、５は光学系ＯＬの光軸、６は有効画角の外側から入射する太陽光等の光束の一部を示している。
【００５５】
本実施例においては回折光学素子１は第１レンズ（基板）Ｇ１と第２レンズ（基板）Ｇ２の間に設けている。すなわち、回折光学素子１は開口絞り２よりも物体側に配置されている。このため、太陽光等の入射光６は殆ど鏡筒で遮光される事無く、回折光学部１ａに入射する。
【００５６】
本実施例においては第１面Ｇ１ａの全面に当たっている光束の内、光学系ＯＬの光軸５を横切って回折光学部１ａに入射した光束の一部の光束６を示している。また、回折光学部１ａを出射した光束については第１、第２の回折格子２６、２７の壁面部分に当たった光のみを示している。
【００５７】
図１に示したように、有効画角の外側から入射した光束については壁面に当たっても僅かに屈折の作用は受けるが、基本的には鏡筒の方向に進み最終的には鏡筒に当たる事で遮光される。ここでは、回折格子２６、２７の壁面で反射した場合に像面１に達し易い光軸を横切って入射する光束について説明した。この他、残りの平行光束についても、壁面では屈折はするが反射せず、大きく方向を変えないために鏡筒に到達して遮光される。
【００５８】
図２は回折光学素子１の断面形状の要部概略図である。図２において２２、２３は基板である。基板２２、２３はレンズより成っているが、平板であっても良い。
【００５９】
２１は回折光学素子１の光軸である。
【００６０】
２６は屈折率ｎｄ１の紫外線硬化性樹脂材料２６ｎより成る第１の回折格子であり、基板２２上に設けられている。
【００６１】
２７は屈折率ｎｄ２の紫外線硬化性樹脂材料２７ｎより成る第２の回折格子であり、基板２３上に設けられている。
【００６２】
屈折率ｎｄ１と屈折率ｎｄ２は
ｎｄ１＜ｎｄ２      ・・・（１）
の関係となっている。
【００６３】
１ａは回折光学部であり、第１、第２の回折格子２６、２７を有している。
【００６４】
第１、第２の回折格子２６、２７は格子部２６ａ、２７ａが輪帯状に形成されている。第１、第２の回折格子２６、２７は格子部２６ａ、２７ａのピッチを輪帯の位置により変えることでレンズ作用をする。
【００６５】
又、格子部２６ａ、２７ａのピッチを輪帯の位置により変化させることで非球面作用をする。
【００６６】
基板２２と基板２３に挟んで回折光学部１ａを設ける場合には、紫外線硬化性樹脂材料２６ｎ、２７ｎの屈折率の分散特性と格子部２６ａ、２７ａの格子高さが重要であり、どちらの樹脂を先に配置しても回折効率には差が無い。
【００６７】
従って、フレアーの発生の観点や、回折光学素子の製造上の観点から材料の配置を決定するのが良い。
【００６８】
図３は本発明の特徴とする構成を有しない場合の回折光学素子１の壁面反射によるフレアの光路の説明図である。
【００６９】
図３に示したように、有効画角の外側から光軸５をまたいで回折光学部１ａに入射した光束（α＋５）３１は回折格子の格子壁面で反射し、開口絞り２を通過して最終的にはＣＣＤ等の撮像素子３に達する。
【００７０】
光束３１は説明を簡単にするために、回折光学部１ａから出射した光束については壁面で反射した光束のみを示している。実際には壁面以外の光束については回折光学部１ａのパワーにより方向を僅かに変えるが、レンズ鏡筒の方向に進み鏡筒に当たる事で遮光される。像面３に到達したフレアー光は画像上はカブリやゴーストとして画像を劣化させる。
【００７１】
図３に示したように有効画角の外側から入射した光束については回折格子の壁面の反射により大きく方向を変えられない限りにおいては鏡筒により遮光される。また、光軸５をまたがないで回折光学部１ａに入射した光束については回折格子の壁面で反射して、上側の鏡筒にて遮光される。
【００７２】
図４に最大画角にて回折光学部１ａに入射した光束の中で光軸をまたいで入射した側の光束端の回折光学部１ａへの入射角度を示している（図１の光軸５に対して上側）。
【００７３】
図４において横軸は光軸を０として格子部の輪帯数をカウントした輪帯番号を示している。図１から明らかのように実際の光束については開口絞り２により遮られるために実線４１の範囲の光束でしか像面に達する光束は存在しない。
【００７４】
しかし実際には点線部分４２の光束についても回折光学部１ａに光束は当たっており、本実施例で使用する光束端の光線の入射角度αは点線４２の部分まで含んで、輪帯ごとに決められる。
【００７５】
図５は実施例１の回折光学部１ａの格子部の格子付近を拡大した説明図である。図５において２６ａは屈折率ｎｄ１の第１の材質より成る格子部、２７ａは屈折率ｎｄ２の第２の材質より成る格子部である。また、５３は回折格子２６の包絡面に対する面法線である。ここで包絡面とは、入射側の格子部の頂点とを結ぶ面である。
【００７６】
５４は格子部２６ａの格子壁面２６ｂの延長線である。５５は最大画角における光束において光軸を横切って入射する側の光束端の光線の入射角αを示す線である。５６は前記の最大画角の光束端の光線５５の外側５度の太陽光線を示している。図５に示したように面法線５３に対して時計回りの方向を正の角度、反時計回りの角度を負の角度と定義する。この時、図５に示したように壁面２６ｂの法線５３に対する角度をθとしたとき、
θ  ＜  α  ＋  ５      ・・・（２）
の範囲の角度にしている。
【００７７】
本実施例においては光線入側の格子部２６ａの材質の屈折率ｎｄ１は光線出射側の格子部２７ａの材質の屈折率ｎｄ２よりも低くなっている。従って、格子部２６ａの壁面２６ｂにおいては殆どの光は透過光として光線５７の方向に進む。これにより既に説明したように殆どの光は鏡筒に入射し、それにより遮光され像面には到達しない。
【００７８】
図６は本実施例において、前述の条件式（２）の範囲を超えた角度に壁面２６ｂの角度を設定した場合を示している。図６において６２は最大画角における光束において光軸を横切って入射する側の光束端の光線に対して更に５度外側の太陽光線を示している。
【００７９】
光線６２は低屈折率材料の格子部２６ａを通過した後に高屈折率材料の格子部２７ａに入射した後に更に格子部２６ａの壁面２６ｂに入射する。このような配置にした場合には壁面２６ｂにおいて全反射をし、光線６３のようになる。
【００８０】
既に説明したように、光線が壁面２６ｂにおいて大きく方向を変えた場合には図３に示すように一部の光束は像面３に到達し、フレアーとなり画像を劣化させる。６１は格子壁面の延長線である。
【００８１】
図７は図５の格子壁面２６ｂの角度において本実施例の構成を実施せず材料の順番を入れ替えた場合の壁面７４ｂの付近へ入射した太陽光線等の不要光線を示している。７４は第１の回折格子、７５は第２の回折格子である。図７において光線入射側の格子部７４ａの材料のｄ線における屈折率をｎｄ１、光線出射側の格子部７５ａの材料のｄ線における屈折率をｎｄ２とする。このとき、壁面７４ｂに対する光線７２の入射角が臨界角の
【００８２】
【数３】
2009271234.tif 000005
【００８３】
以下の角度にて壁面７４ｂに入射した場合には光線７３のように壁面７４ｂにおいて全反射する。この結果、光線７３の方向に大きく方向を変えることになる。大きく角度を変えた壁面反射光は、すでに説明したように像面に到達すると有害光となる。７１は壁面７４ｂの延長線である。
【００８４】
図８は入射角度に対するフレネル反射の計算結果を示している。図８においてはｎｄ１＝１．５２４、ｎｄ２＝１．６３５として光線が低屈折率側から入射し場合を示している。図８において横軸は入射角度であり縦軸は反射率を示しＰ偏光とＳ偏光の光について示している。グラフから分かるように入射角度が９０度に近づくに従って反射率は高くなるが、徐々に反射率が高くなる形となっている。
【００８５】
本実施例の壁面においては画面外の光束に対して５度以上外側の光線に対しては入射角度は９０度から減る方向にあり、殆どの光は反射せずに透過する。
【００８６】
一方、図９はｎｄ１＝１．６３５、ｎｄ２＝１．５２４と配置を逆にした場合のフレネル反射の反射率を示している。図９から明らかなように臨界角以上の部分の反射率は１００％となり、この１００％の範囲が比較的広い角度範囲となるため反射光量が大きくなり、光量的にも画像を劣化させるレベルとなる。
【００８７】
図１０は本発明の実施例２の格子部の格子付近の拡大説明図である。図１０において１０１、１０２は回折格子である。１０１ａは屈折率ｎｄ１の第１の材質より成る格子部、１０２ａは屈折率ｎｄ２の第２の材質より成る格子部である。また、１０３は回折格子１０１の面法線、１０５は格子部１０５ａ格子壁面１０１ｂの延長線である。
【００８８】
１０４は最大画角（撮像素子と撮像光学系によって決まる角度）における光束において光軸を横切って入射する側の光束端の外側５度の太陽光線（以後、画面外５度入射光線）を示している。
【００８９】
本実施例においては、型加工や成形上の回折格子の製作上の理由から実施例１とは逆の材料の屈折率は位置の順番としてｎｄ１＞ｎｄ２としている。高屈折率材料側から光線が入射する構成のとき、図１０に示したように、回折格子壁面１０１ｂの角度を
α＋５≦θ
とすることによって、高屈折率材料の格子部１０１側から入射した画面外５度入射１０４を低屈折率材料の格子部１０２ａを透過した後に回折格子壁面１０１ｂに入射する構成とした。このような壁面の角度とすることによって、フレアーの像面の到達を防ぐことが可能である。
【００９０】
図１１は本発明の実施例３の格子部の格子付近の拡大説明図である。図１１において１１１、１１２は回折格子である。１１１ａは屈折率ｎｄ１の第１の材質より成る格子部である。１１２ａは屈折率ｎｄ２の第２の材質より成る格子部である。また１１３は回折格子１１１の面法線、１１４は格子壁面１１１ｂの延長線である。１１５は最大画角における光束において光軸を横切って入射する画面外５度光線である。矢印１１５ａ（Ｒ）は、回折格子壁面１１ｂにより全反射が発生する光線の角度領域Ｒを示している。
【００９１】
θは面法線１１３に対する壁面１１１ｂの角度であり、符号は反時計回りを正としている。図１１においてθの符号はマイナスである。
【００９２】
１１８は壁面１１１ｂにより全反射が発生する領域の限界であり、このとき全反射が発生する領域の角度をＲで表している。１１７は光束端における光束である。αは光束１１７の面法線１１３に対する入射角度である。
【００９３】
本実施例においては、型加工や成形上の回折格子の製作上の理由から実施例１とは逆の材料の屈折率は位置の順番としてｎｄ１＞ｎｄ２としている。高屈折率材料側から光線が入射する構成となっている。
【００９４】
この時、回折格子壁面の角度θを
【００９５】
【数４】
2009271234.tif 000006
【００９６】
とすることにより、全反射する角度領域に画面外５度の入射光線１１５が入射しない構成としている。
【００９７】
即ち、図１１における矢印１１５ａの領域Ｒは壁面１１１ｂによる全反射領域を示している。矢印１１５ａに示す領域Ｒに画面外５度入射光線が入らないように壁面１１１ｂの角度を傾ける。これにより画面外５度以上の入射角度で入射する画面外光線は殆どが壁面１１１ｂを透過する。
【００９８】
既に説明したように、壁面１１１ｂ部分において光線の進む方向を大きく変化させられない限りは像面に太陽光は達しない。従って、太陽光によるフレアーの影響は小さくすることが可能となる。
【００９９】
以上のように各実施例によれば、撮像光学系に回折光学素子を使用した場合に、最大画角に対して外側から入射する光束による回折格子壁面の全反射光を防ぎ、強い壁面反射光の像面への到達を防ぐ事によりカブリの無い良好な撮影画像を得る事が出来る。
【０１００】
また、画面外５度以上の光束による全反射を防ぎ、強い壁面反射光が像面に到達しないようにすることで良好な撮影画像を得る事が出来る。
【０１０１】
次に、本発明の撮像装置として一眼レフカメラシステムの実施例を図１５を用いて説明する。
【０１０２】
図１５において２１０は一眼レフカメラ本体、２１１は本発明の撮像装置に用いられる交換レンズである。２１２は交換レンズ２１１を通して得られる被写体像を記録するフィルムや撮像素子等の感光面である。２１３は交換レンズ２１１からの被写体像を観察するファインダー光学系である。２１４は交換レンズ２１１からの光を感光面２１２方向とファインダー光学系２１３方向に切り替えて伝送するための回動するクイックリターンミラーである。
【０１０３】
ファインダーで被写体像を観察する場合は、クイックリターンミラー２１４を介してピント板２１５に結像した被写体像をペンタプリズム２１６で正立像とした後、接眼光学系２１７で拡大して観察する。
【０１０４】
撮影時にはクイックリターンミラー２１４が矢印方向に回動して被写体像は記録手段２１２に結像して記録される。２１８はサブミラー、２１９は焦点検出装置である。
【０１０５】
このように本発明では、前述した撮像光学系を用いることにより、高い光学性能を有した撮像装置を実現している。
【０１０６】
尚、本発明はクイックリターンミラーのないＳＬＲ（Single  Lens  Reflex）カメラにも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施例１の撮像装置の説明図
【図２】本発明の実施例１に係る回折光学素子の断面図
【図３】本発明に係る参考例の撮像装置の説明図
【図４】本発明に係る最大画角での回折光学素子への入射角度のグラフ
【図５】本発明の実施例１に係る回折光学素子の拡大図
【図６】本発明に係る参考例の回折光学素子の拡大図
【図７】本発明に係る参考例の回折光学素子の拡大図
【図８】本発明の実施例１に係るフレネル反射率の説明図
【図９】本発明に係る参考例におけるフレネル反射の説明図
【図１０】本発明の実施例２に係る回折光学素子の拡大図
【図１１】本発明の実施例３に係る回折光学素子の拡大図
【図１２】回折光学素子を光軸方向から見た説明図
【図１３】回折光学素子の断面の説明図
【図１４】従来の回折光学素子の拡大図
【図１５】本発明の撮像装置の要部概略図
【符号の説明】
【０１０８】
１    回折光学素子
１ａ    回折光学部
２    開口絞り
３    撮像素子（像面）
４    最大画角の光束
５    光学系の光軸
６    太陽光の一部
２１    光軸
２２、２３    基板
２６、７４、１０１、１１１    第１の回折格子
２７、７５、１０２、１１２    第２の回折格子
２６ａ、２７ａ、７４ａ    格子部
２６ｂ、７４ｂ    壁面
α    入射角
５３    面法線
５５、６２、６３    光線
５６    太陽光
【図１】
2009271234.tif 000008
【図２】
2009271234.tif 000009
【図３】
2009271234.tif 000010
【図４】
2009271234.tif 000011
【図５】
2009271234.tif 000012
【図６】
2009271234.tif 000013
【図７】
2009271234.tif 000014
【図８】
2009271234.tif 000015
【図９】
2009271234.tif 000016
【図１０】
2009271234.tif 000017
【図１１】
2009271234.tif 000018
【図１２】
2009271234.tif 000019
【図１３】
2009271234.tif 000020
【図１４】
2009271234.tif 000021
【図１５】
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