"非回転対称な非球面である自由曲面を有するプリズムと、複数の回折素子要素が互いに積層され、かつ当該複数の回折素子要素の界面に格子構造の回折光学面が形成されてなる複層型回折光学素子と、を備えてなる自由曲面プリズムを用いた回折光学系であって、g線に対する前記回折光学面における屈折率差をΔNgとし、s線に対する前記回折光学面における屈折率差をΔNsとするとき、以下の条件式1を満たすことを特徴とする自由曲面プリズムを用いた回折光学系。0.005<ΔNgΔNs/2<0.45...1前記回折光学面の屈折力をΦmとし、全系の屈折力をΦとするとき、以下の条件式2を満たすことを特徴とする請求項1に記載の自由曲面プリズムを用いた回折光学系。1.0×107<Φm/Φ...2前記回折光学面の格子高さをhとし、d線の波長をλdとするとき、以下の条件式3を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載の自由曲面プリズムを用いた回折光学系。h/λd<100.0...3使用波長域の短波長端の波長λSが450nm以下、使用波長域の長波長端の波長λLが800nm以上であり、赤外のアッベ数をνIRとするとき、以下の条件式4を満たすことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の自由曲面プリズムを用いた回折光学系。50.0<|νIR|...4ただし、前記赤外のアッベ数νIRは、以下のごとく定義される。νIR=d線における全系の焦点距離fd/前記波長λSでの全系の焦点距離fS-前記波長λLでの全系の焦点距離fL前記波長λSがg線であり、前記波長λLがs線であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の自由曲面プリズムを用いた回折光学系。前記波長λSがg線であり、前記波長λLがt線であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の自由曲面プリズムを用いた回折光学系。前記回折光学素子のd線、g線及びC線に対する回折効率設計値をそれぞれEd、Eg及びECとするとき、以下の条件式5を満たすことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の自由曲面プリズムを用いた回折光学系。0.8<EgEC/2×Ed...5前記複数の回折素子要素が第1の回折格子要素と第2の回折格子要素とからなり、前記第1の回折格子要素の構成材料及び前記第2の回折格子要素の構成材料のうちの一方が高屈折率低分散の材料、他方が低屈折率高分散の材料であり、当該高屈折率低分散の材料と低屈折率高分散の材料との主分散NF-NCの差をΔNF-NCとするとき、以下の条件式6を満たすことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の自由曲面プリズムを用いた回折光学系。-20.0<ΔNd/ΔNF-NC<-2.0...6g線とs線に対する焦点距離の差をΔgs、F線とC線に対する焦点距離の差をΔFCとするとき、以下の条件式7を満たすことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の自由曲面プリズムを用いた回折光学系。0.5<Δgs/ΔFC<8.0...7請求項1から9のいずれか一項に記載の自由曲面プリズムを用いた回折光学系と、この回折光学系により結像された画像を撮像する撮像素子と、を備えてなることを特徴とする画像撮像装置。しかしながら、上記特許文献1に開示された光学系は、単層型DOEを用いているので広い波長域に亘って良好な回折効率が得られず、有害なフレアが発生しやすいため、可視域から赤外域までの広い波長域での使用には適さないという問題がある。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、自由曲面プリズムと回折光学素子とを備えた光学系において、自由曲面プリズム中の光路を光線が伝播することで発生する色収差を、可視域から赤外域までの広波長域に亘り良好に補正し得るとともに、回折光学素子の製造誤差の影響を受けにくく製造しやすい自由曲面プリズムを用いた回折光学系及び、これを備えた画像撮像装置を提供することを目的とする。本発明を例示する自由曲面プリズムを用いた回折光学系の一態様は、非回転対称な非球面である自由曲面を有するプリズムと、複数の回折素子要素が互いに積層され、かつ当該複数の回折素子要素の界面に格子構造の回折光学面が形成されてなる複層型回折光学素子と、を備えており、g線に対する前記回折光学面における屈折率差をΔNgとし、s線に対する前記回折光学面における屈折率差をΔNsとするとき、以下の条件式1を満たすことを特徴とする。0.005<ΔNgΔNs/2<0.45...1また、本発明を例示する画像撮像装置の一態様は、上記回折光学系と、この回折光学系により結像された画像を撮像する撮像素子と、を備えてなることを特徴とする。なお、上述した複層型回折光学素子は密着複層型回折光学素子とも称され、2つ以上の回折素子要素を重畳して形成したものであり、各回折素子要素間にはスペースを設けず、互いに密着されたものを意味するものとする。本発明によれば、自由曲面を有するプリズムにおいて発生する色収差を、可視域から赤外域までの広波長域に亘り良好に補正し得るとともに、回折光学素子の製造誤差の影響を受けにくく製造しやすいものとすることができる。以下、本発明の実施形態について上記図面を参照しながら説明する。なお、図1、図2及び図4においては、方向を示すための座標系を図示している。また、図1、図2及び図4中の○で囲んだ数字は、面番号を示している。第1実施形態図1に示すように、第1実施形態に係る自由曲面プリズムを用いた回折光学系10以下、単に回折光学系10と称することがあるは、物体側から順に、絞り11と、第1面121及び第2面122が互いに平行に構成された平板状ガラス12と、この平板状ガラス12の第2面122上に形成された複層型回折光学素子13と、第1面141、第2面142及び第3面143を備えた自由曲面プリズム14と、を備えた偏心光学系として構成されている。なお、図1には、撮像素子20例えば、CCDやCMOS等からなる及び撮像面21が図示されているが、これは回折光学系10を構成するものではない。また、撮像素子20の受光面上に、回折光学系10によって形成される像が位置する。自由曲面プリズム14は、第1面141、第2面142及び第3面143が、いずれも非回転対称な非球面である自由曲面で構成されている。ところで、一般に、このような自由曲面プリズムは、設計の自由度が大きいことから、小型化を達成しつつ単色収差に関しては高性能な光学性能が得られるものであるが、プリズム材料が有する波長分散性により、自由曲面プリズム中の光路を光線が伝播する際に色収差が発生しやすい。複層型回折光学素子13は、自由曲面プリズム14の波長分散性の影響を低減し、回折光学系10全体としての色収差を良好に補正するために配置されており、図2に示すように、第1の回折素子要素131及び第2の回折素子要素132が、平板状ガラス12の第2面122上に物体側からこの順に互いに密着するように積層され、かつ当該2つの回折素子要素131,132の界面に格子構造の回折光学面DMが形成されている。一般に、回折光学面とは、光に対して回折作用を施す光学面であり、回折光学素子とは、このような回折光学面を備えた光学素子をいい、その種類としては、従来から知られているように回折格子やフレネルゾーンプレートなどがある。このような回折光学素子により回折作用を施された光は、屈折や反射とは異なる振る舞いを示すことが知られており、その具体例としては、屈折や反射では正の分散値を有するのに対して、負の分散値を有することが挙げられる。この性質は色収差補正に極めて有効であり、高価な特殊低分散ガラスでしか達し得ない通常のガラスでは達し得ない良好な色収差補正が可能となる。本発明では、この性質を赤外域まで広げた波長帯域での色消しに適用している。しかし、このような回折光学面を有する単層型の回折光学素子では、設計波長からずれた波長域の光によりフレアが発生し、画質結像性能を損ねてしまう問題があり、その使用態様はレーザー光源などの単一波長や狭い波長域での使用に限られていた。このため、近年、複層型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、例えば、鋸歯状に形成された回折光学面レリーフパターンを有し、異なる屈折率及び分散を有した複数の光学素子要素を分離あるいは密着させた形で積層させてなるものであり、所望の広波長域例えば、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、回折効率の波長特性が良好であるという特徴を有している。複層型の回折光学素子の構造について説明すると、一般に、図6a,bに示すように、第1の材質からなる第1光学素子要素111と、これとは屈折率や分散値が異なる第2の材質からなる第2光学素子要素112とから構成され、それぞれの光学素子要素の対向し合う面には鋸歯状の回折格子111a,112aが形成されている。そして、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光学素子要素111の格子高さ溝の高さh1を所定の値に決定し、第2光学素子要素112の格子高さh2を別の所定の値に決定する。これにより、特定の2波長に対しては回折効率が1.0となり、その他の波長に対してもかなり高い回折効率を得ることができるようになる。このように、回折光学素子を複層型にすることで、回折光学素子をほぼ全波長に対して適用することができるようになる。なお、回折効率一次回折光の回折効率:本実施形態においては一次回折光を用いているとは、透過型の回折光学素子において、該回折光学素子に入射する光の強度I0と、回折光学素子を透過した光に含まれる一次回折光の強度I1との割合η=I1/I0として定義される。また、所定条件を満たすことにより、図6bに示すように、第1光学素子要素111の格子高さh1と、第2光学素子要素112の格子高さh2とを一致させた、本実施形態に係る複層型回折光学素子13のような、いわゆる密着複層型の回折光学素子を達成することが可能となる。この密着複層型の回折光学素子では、図6aに示す従来技術に係る分離複層型に比べ、格子高さの誤差感度公差が緩くなったり、格子面の面粗さの誤差感度公差が緩くなったりする等、製造し易くなるメリットがあり、生産性に優れ、量産性が高く、光学製品のコストダウンに好都合であるという利点を有している。そこで、本実施形態に係る回折光学系10では、このような密着複層型回折光学素子の性質を利用して、小型化及び結像性能、特に、短波長可視域から赤外域に至る広範囲での色収差補正の向上を図っている。また、本実施形態に係る回折光学系10においては、下記条件式1を満足している。ここで、ΔNgはg線に対する複層型回折光学素子13の回折光学面DM図2参照における屈折率差を示し、ΔNsはs線に対する複層型回折光学素子13の回折光学面DMにおける屈折率差を示している。0.005<ΔNgΔNs/2<0.45...1複層型回折光学素子13では、回折光学面DMの光軸方向の両側で屈折率が異なることが必要であるが、回折光学面DMにおけるg線に対する屈折率差ΔNgと、s線に対する屈折率差ΔNsとの差が大きいと、製造上の誤差感度が大きくなる。上記条件式1は、複層型回折光学素子13の回折光学面DMの屈折率差ΔNg、ΔNsの平均値の適切な範囲を規定するものであり、条件式1の上限を上回ると、屈折率差ΔNgとΔNsの平均値が大きくなりすぎてしまい、回折光学素子の製造誤差感度が大きくなりすぎる。逆に、条件式1の下限を下回ると、屈折率差ΔNgとΔNsの平均値が小さくなりすぎてしまい、必要な回折を生じさせるためには回折光学面DMの格子の高さh図2参照を大きくしなければならない。このため、条件式1の下限を下回ると複層型回折光学素子13の製造上不利となる。また、格子の高さhが大きくなると格子の端面134図2参照に斜めに入射する入射光の割合が増え、回折効率が低下するとともに、端面134に入射する入射光による散乱または反射による迷光が大きくなってしまい、不要なフレアの発生要因ともなる。なお、条件式1の効果を十分に発揮するには、上限値を0.20とすることがより好ましく、また、下限値を0.10とすることがより好ましい。また、本実施形態に係る回折光学系10においては、下記条件式2を満足することが好ましい。ここで、Φmは回折光学面DMの屈折力を示し、Φは回折光学系10全系の屈折力を示している。1.0×107<Φm/Φ...2条件式2は、全系の屈折力Φに対する回折光学面DMの屈折力Φmの比Φm/Φの適切な範囲を規定するものであり、条件式2の下限を下回ると、相対的にΦmが強くなりすぎてしまい、色収差が過剰に発生する不都合が生じやすくなる。なお、効果をより十分に発揮するには下限数値を1.0×105とすることが望ましい。また、本実施形態に係る回折光学系10においては、下記条件式3を満足することが好ましい。ここで、hは回折光学面DMの格子高さを示し、λdはd線の波長を示している。h/λd<100.0...3条件式3は、基準波長となるd線の波長λdに対する格子高さhの比の適切な範囲を規定するものであり、条件式3の上限を上回ると、回折光学面DMの格子高さhが大きくなりすぎて、斜め入射光に対する回折効率が低下してしまい、不要なフレア光が発生し不都合である。なお、格子高さhは、端面134図2参照の近傍を通る主たる光線角度の方向に沿っての高さであって、光軸Ax方向の高さに限定したものではない。高さhについては通常、光軸Ax方向の高さが屈折率差と設計中心波長との乗算で定められるスカラー理論によるブレーズ高さとされることが多い。しかし、光軸Ax方向とは異なる方向からの入射光に対しては最適ブレーズではないので回折効率が低下してしまう。このため、格子高さhは端面134の近傍を通る主たる光線の角度の方向に沿っての高さとする。回折光学面DMの端面134による散乱とブレーズ光の回折効率の低下とを軽減するためには、図2に示すように、通常光軸Ax方向に平行に形成される端面134を、入射瞳絞り11の中心Pに向けて勾配を与えて傾けることが好ましい。すなわち、主光線に倣って端面134に勾配を与えることが好ましい。これは、端面134を入射瞳に向けると言い換えても同じである。また、図2に示すように端面134に傾きを与えると、回折光学面DMの回折面133と端面134とのなす角が鈍角となることから、金型を用いた樹脂成形により回折光学面DMを形成することが可能となり、製法上でのコストダウンも図れて好ましい。さらには、この端面134部分には、階段状のステップや粗面として正反射を防ぐ構造とすれば迷光が減ってより好ましい。なお、効果をより十分に発揮するには、条件式3の上限数値を50.0とすることが望ましい。また、本実施形態に係る回折光学系10においては、使用波長域の短波長端の波長λSが450nm以下、使用波長域の長波長端の波長λLが800nm以上であり、赤外のアッベ数をνIRとするとき、下記条件式4を満足することが好ましい。50.0<|νIR|...4条件式4は、赤外のアッベ数をνIRの適正なる範囲を示している。なお、νIRは以下のごとく、定義するものとする。νIRは回折光学系10全体の色消し状態を示すものであり、回折光学系10の色消しの能力を示しているともいえる。νIR=d線における全系の焦点距離fd/波長λSでの全系の焦点距離fS-波長λLでの全系の焦点距離fL可視域から赤外域での良好な色収差補正を達成するためには、条件式4を満たすことが肝要である。条件式4の下限を下回ると、色消し状態が不十分で実用的でない領域となり不都合である。また、十分に複層型回折光学素子13が機能していないことになり、可視域から赤外域を含めた広波長帯での良好な色消しが達成できなくなる。なお、色消しの効果をより十分に発揮させるには、条件式4の下限値を70.0とすることが好ましい。また、波長λSとしてはg線とすることが好ましく、波長λLとしてはs線またはt線とすることが好ましい。また、本実施形態に係る回折光学系10においては、下記条件式5を満足することが好ましい。ここで、Ed、Eg及びECは、d線、g線及びC線に対する回折効率設計値をそれぞれ示している。0.8<EgEC/2×Eg...5条件式5は広帯域化した際の回折効率のバランスの適切なる範囲を規定するものである。条件式5の下限を下回ると、短波長、長波長のいずれかで回折効率が低下してしまい、回折フレアが大きくなり画質を損ねてしまう。なお、効果をより十分に発揮させるためには、条件式5の下限値を0.95とすることが望ましい。なお、回折効率計算はスカラー計算で行っている。また、本実施形態に係る回折光学系10においては、第1の回折格子要素131の構成材料及び第2の回折格子要素132の構成材料のうちの一方を高屈折率低分散の材料、他方を低屈折率高分散の材料とし、当該高屈折率低分散の材料と低屈折率高分散の材料との主分散NF-NCの差をΔNF-NCとするとき、下記条件式6を満足することが好ましい。-20.0<ΔNd/ΔNF-NC<-2.0...6条件式6は、上述の高屈折率低分散の材料と低屈折率高分散の材料との間で適切なる屈折率と分散の配分を示している。この条件は、広い波長帯域の全域に亘り、十分に高い回折効率を得るために必須の要件である。この条件式6の範囲を外れると、十分に高い回折効率は得ることが困難となる。なお、効果をより十分に発揮させるためには、条件式6の下限値を-5.0とすることが好ましい。また、上限値については-3.0とすることが好ましい。また、本実施形態に係る回折光学系10においては、g線とs線に対する焦点距離の差をΔgs、F線とC線に対する焦点距離の差をΔFCとするとき、下記条件式7を満足することが好ましい。0.5<Δgs/ΔFC<8.0...7条件式7は回折光学系10全体の色消し状態を示すものであり、回折光学系10を、例えば監視用カメラに搭載する場合などの用途に必要な色消し状態の条件範囲を示している。なお、焦点距離とは、この場合、偏心光学系の基準軸の周りの微少光束を光線追跡して得られる計算結果をさすものとする。なお、本条件式は通常のCCD等の撮像素子で感度を有するs線までの波長を扱っている。条件式7の上限を上回ると、色消しが不十分となって良好な撮影画像が得られない。一方、条件式7の下限を下回ると、色消し性能は十分であるが、回折光学面DMの格子ピッチが細かくなる傾向となって、フレアが多く発生しかつ製造しにくくなってしまい、不都合である。なお、効果をより十分に発揮させるには条件式7の上限値を4.0とすることが好ましい。また、下限値については1.0とすることが好ましい。また、本実施形態に係る回折光学系10において、さらに広い波長での優れた赤外域での性能を達成するためには、以下の条件式8、9を満たすことが好ましい。0.5<Δgt/ΔFC<8.0...80.3<Xan/Yan<2.5...9条件式8では、最大像高さでのg線及びt線に対する焦点距離の差をΔgt、同じくF線及びC線に対する焦点距離の差をΔFCとしている。この条件式8は、上記条件式7と同様、回折光学系10全体の色消し状態を示すものであり、監視用カメラなどの用途に必要な色消し状態の条件範囲を示している。なお、本条件式は通常のCCD等の感度よりも更に長波長までの感度を有する特殊な撮像素子に対するもので、t線までの波長を扱っている。条件式8の上限を上回ると色消しが不十分となって良好な撮影画像が得られない。一方、条件式8の下限を下回ると、条件式7と同様であるが、さらに回折光学面DMの格子ピッチが細かくなる傾向となって不都合である。なお、効果をより十分に発揮させるには条件式8の上限値を4.0とすることが好ましい。また、下限値については1.0とすることが好ましい。条件式8では、回折光学系10のX、Y方向の入射半画角をXan、Yanとしている。先にも述べたとおり、自由曲面プリズムは、光路を折り曲げてコンパクトにできることや面形状を恣意的に選定することで高度な収差補正を達成する事ができる利点があるが、広角化したり明るくしたりするためには、プリズム中の光路が長くなると、色収差の発生が大きくなる不都合が発生しやすい。したがって、縦と横の入射角度の差が大き過ぎると、その大きい方の角度の光線がプリズム中を通る光路長が長くなりすぎ、収差の発生が大きくなる不都合が発生しやすくなる。条件式9は、入射半画角Xan及びYanの比の適正なる範囲を規定するものである。条件式9の範囲を超えると、その大きい方の入射半画角の光線に対し十分な色補正を達成するためには格子ピッチが細かくなる傾向となって、フレアが発生しやすくなる不都合ばかりか、製造しにくくなってしまう。また、画面のアスペクト比が縦長ないしは横長の奇妙なものとなって実用にそぐわない。なお、効果をより十分に発揮させるには、条件式9の上限値を2.0とすることが好ましい。また、下限値については0.5とすることが好ましい。また、本実施形態に係る回折光学系10を実際に構成するには、以下に述べる要件を満たすことが好ましい。例えば、自由曲面プリズム14を構成する際は、樹脂ないしはモールドガラスによる射出成形で製作することが好ましい。高精細な画像用光学系など内部歪による複屈折を小さく押さえるためにはモールドガラスによる射出成形が望ましい。また、ガラスないしは樹脂の成形を金型で行えば、加工製造が容易になりコストダウンを図れるという利点もある。また、複層型回折光学素子13は、UV硬化型樹脂で構成すれば、生産効率がアップするので生産上好ましい。この場合、工数が削減でき、コストダウンにも繋がり好都合である。また、小型軽量化のためには、複層型回折光学素子13を構成する光学材料は、比重が2.0以下の樹脂材料であることが好ましい。ガラスに比して樹脂は比重が小さいため、光学系の軽量化に有効である。さらに効果を発揮するには、比重が1.6以下であることが好ましい。また、複層型回折光学素子13は、その屈折力が正パワーの場合でも負パワーの場合でも、高屈折率材料で構成された回折素子要素の山側端部をシャープにさせることが、製造時に回折効率の低下を抑制するには重要である。すなわち、負パワーの場合には、入射瞳に近い方を低屈折率材料で構成された回折素子要素とすることが必要である。なお、図2では、端面134の断面形状が直線状となっているが、階段状となってもよいし、曲面状となってもよい。例えば、端面を階段状にすることで、各波長の光が端面で発生するフレア光を均一にする効果がある。また、複層型回折光学素子13は、その成形性を良好に保ち、優れた量産性を確保するには、第2の回折素子要素132を構成する材料の粘度未硬化物粘度は、少なくとも40mPas以上であることが好ましい。40mPas以下であると、成形中に樹脂が流れやすくなってしまうので精密形状を成形することが困難となってしまうという不都合が生じる。一方、第1の回折素子要素131を構成する材料の粘度は、逆に少なくとも2000mPas以上であることが好ましい。次に、本実施形態に係る画像撮像装置について説明する。この画像撮像装置は、図1に示すように、上述の回折光学系10と撮像素子20とを備えており、回折光学系10により撮像面21上に結像される被写体像を撮像素子20により撮像するように構成されている。第2実施形態図4に示すように、第2実施形態に係る自由曲面プリズムを用いた回折光学系30以下、単に回折光学系30と称することがあるは、物体側から順に、絞り31と、第1面321、第2面322及び第3面323を備えた自由曲面プリズム32と、この自由曲面プリズム32の内部に配された複層型回折光学素子33と、を備えた偏心光学系として構成されている。なお、図4には、撮像素子40例えば、CCDやCMOS等からなる及び撮像面41が図示されているが、これは回折光学系30を構成するものではない。また、撮像素子40の受光面上に、回折光学系30によって形成される像が位置する。自由曲面プリズム32は、第1面321、第2面322及び第3面323が、いずれも非回転対称な非球面である自由曲面で構成されている。複層型回折光学素子33は、自由曲面プリズム32の波長分散性の影響を低減し、回折光学系30全体としての色収差を良好に補正するために配置されており、第1の回折素子要素331及び第2の回折素子要素332が互いに密着するように積層され、かつ当該2つの回折素子要素331,332の界面に格子構造の回折光学面DMが形成されている。なお、この複層型回折光学素子33の構成は、図2に示す複層型回折光学素子13と同様であり、その詳細な説明は省略する。また、本実施形態においても、上述の第1実施形態において説明した好ましい態様、例えば、条件式2~9を満足するなどの態様を、同様に適用することが好ましい。次に、本実施形態に係る画像撮像装置について説明する。この画像撮像装置は、図4に示すように、上述の回折光学系30と撮像素子40とを備えており、回折光学系30により撮像面41上に結像される被写体像を撮像素子40により撮像するように構成されている。なお、本発明に係る自由曲面プリズムを用いた回折光学系及び画像撮像装置は、上記実施形態のものに限られるものではなく種々の態様の変更が可能である。例えば、回折光学素子を配置する位置は適宜設定することが可能であり、回折光学素子を複数箇所に配置してもよい。また、回折光学素子の層数は2つに限られるものではなく3層以上のものとしてもよい。さらに、非球面レンズ、屈折率分布型レンズ、結晶材料レンズなどの他の光学部材を組み込んで、本発明に係る自由曲面プリズムを用いた回折光学系を構成することも可能である。以下、本発明に係る自由曲面プリズムを用いた回折光学系の具体的な実施例第1実施例及び第2実施例について説明する。なお、各実施例において、回折光学面の位相差は位相関数法を用いて計算した。また、回折光学面の形状を決める位相多項式は、以下の数式Aに示すとおりである。ここで、数式Aにおいて、j、m,nの間には、次の数式Bで表わされる関係が成立している。また、自由曲面に関しては、次の数式Cで定義される。なお、数式Cにおいて、Zは中心軸に平行な面のサグ量であり、cは面頂点原点での曲率であり、kはコーニック定数であり、hは中心軸上の原点においてこれと垂直に交わる平面内での原点からの距離であり、Cjはxy多項式の係数である。ここで、数式C中のj,m,nの間には、次の数式DおよびEで表わされる関係が成立している。また、各実施例においては、収差特性の算出対象として、g線、F線、e線、d線、C線、s線及びt線の各スペクトル線を用いている。これら各スペクトル線の波長単位:nmは以下の通りである。g線435835F線486133e線546074d線587562C線656273s線852110t線1013980第1実施例第1実施例について、図1~図3および表1~表8を用いて説明する。図1に示すように、第1実施例に係る自由曲面プリズムを用いた回折光学系10以下、単に回折光学系10と称することがあるは、物体側から順に、絞り11と、第1面121及び第2面122が互いに平行に構成された平板状ガラス12と、この平板状ガラス12の第2面122上に形成された複層型回折光学素子13と、第1面141、第2面142及び第3面143を備えた自由曲面プリズム14と、を備えた偏心光学系として構成されている。自由曲面プリズム14は、第1面141、第2面142及び第3面143が、いずれも非回転対称な非球面である自由曲面で構成されている。また、図2に示すように複層型回折光学素子13は、第1の回折素子要素131及び第2の回折素子要素132が、平板状ガラス12の第2面122上に物体側からこの順に互いに密着するように積層され、かつ当該2つの回折素子要素131,132の界面に格子構造の回折光学面DMが形成されている。また、本実施例では、第1の回折素子要素131が高屈折率低分散の材料により構成され、第2の回折素子要素132が低屈折率高分散の材料により構成されており、複層型回折光学素子13は正の屈折力を有している。下の表1に、第1実施例に係る回折光学系10の構成データを示す。なお、以下の各実施例の構成データを示す表中に記されているaはその面が位相差関数で表される形状であることを表し、bはその面が自由曲面であることを表し、cはその面が偏心していることを表している。なお、以下の全ての諸元において掲載される、曲率半径、面間隔、その他長さの単位は、特記がない場合はmmが使われている。ただし、光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位はmmに限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。このことは後述する第2実施例でも同様である。表1構成データ面番号曲率半径面間隔物体無限無限1絞り無限500002無限066673無限003334ac無限003335無限122716bc3035817bc1408188bc3035819bc4880808494像面無限第1実施例に係る回折光学系10において、平板状ガラス12及び自由曲面プリズム14は同じ硝材により構成されている。下の表2に、g線、F線、e線、d線、C線、s線及びt線の各スペクトル線に対する平板状ガラス12及び自由曲面プリズム14の構成材料の屈折率を示す。表2屈折率データ波長nm屈折率平板状ガラス及び自由曲面プリズムg線435835152669F線486133152238e線546074151872d線587562151680C線656273151432s線852110150980t線1013980150731下の表3に、g線、F線、e線、d線、C線、s線及びt線の各スペクトル線に対する第1の回折素子要素131及び第2の回折素子要素132の各構成材料の屈折率を示す。表3屈折率データ波長nm屈折率第1の回折素子要素第2の回折素子要素g線435835157133154906F線486133156499153911e線546074155981153153d線58756215571415278C線656273155348152329s線85211015484615162t線1013980154582151201下の表4に、第4面回折光学面DMにおける位相差関数数式Bの係数Cの値を示す。表4位相差関数係数データ係数C396000E04C584000E04C1027810E05C1421600E05下の表5に、第6面第8面、第7面及び第9面の自由曲面データ式数式Aの各項係数を示す。表5自由曲面データ項第68面係数第7面係数第9面係数C486820023E0436037855E0412834385E02C638045241E0425973410E0478708196E03C883096007E0612458402E0587026592E04C1072547211E0610288437E0591559626E05C1120681573E0611192385E0629785335E05C1310238401E0611701761E0618868075E04C1536093202E0718135487E0752326361E06C1730997379E0753874899E0892399463E06C1911058042E0714068248E0869154034E06C2116643911E0869332255E0919942454E06下の表6に、第4面、第6面第8面、第7面及び第9面の偏心データを示す。ここで、XDE、YDE及びZDEは、それぞれX方向、Y方向及びZ方向のシフトを表し、ADE、BDE及びCDEは、それぞれX軸、Y軸及びZ軸周りの傾き単位:度を表す。このことは、後述の表14において同様である。表6偏心データ偏心第4面第68面第7面第9面XDE00000000YDE0666666667037200397301180376185034353463ZDE000026333333332324955306ADE00404053871920881667686912432971BDE00000000CDE00000000下の表7に、上述の条件式1~9に関する各パラメータの対応値を示す。表7パラメータ対応値パラメータ対応値ΔNg0.02227ΔNs0.03226Φm0.00068862Φ0.05292h20.0μmλd0.587562μmfd6.29867fg6.25183fF6.27177fC6.30930fs6.32927ft6.33957ft-fg0.08773Δgsfs-fg0.07743ΔFCfC-fF0.03753Eg0.9984EC0.9844Ed1.0000ΔNF-NC-0.00467xan16.95122yan12.87656下の表8に、上述の条件式1~9の対応値を示す。表8に示すように、第1実施例は、条件式1~9を全て満足している。表8条件式対応値条件式対応値1ΔNgΔNs/20.027272Φm/Φ0.013013h/λd34.038964|νIR|s線81.347t線71.7965EgEC/2×Ed0.99146ΔNd/ΔNF-NC-6.2837Δgs/ΔFC2.9458Δgt/ΔFC2.2589xan/yan1.3164図3は、第1実施例に係る回折光学系10のg線、F線、e線、d線、C線、s線及びt線の各スペクトル線に対するスポットダイヤグラムである。スポットダイヤグラムの下部に表示してある直線の長さは、撮像面上の01mmに相当する。この図3によれば、色収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。第2実施例第2実施例について、図4および表9~表16を用いて説明する。図4に示すように、第2実施例に係る自由曲面プリズムを用いた回折光学系30以下、単に回折光学系30と称することがあるは、物体側から順に、絞り31と、第1面321、第2面322及び第3面323を備えた自由曲面プリズム32と、この自由曲面プリズム32の内部に配された複層型回折光学素子33と、を備えた偏心光学系として構成されている。自由曲面プリズム32は、第1面321、第2面322及び第3面323が、いずれも非回転対称な非球面である自由曲面で構成されている。また、複層型回折光学素子33は、自由曲面プリズム32内において、第1の回折素子要素331及び第2の回折素子要素332が互いに密着するように積層され、かつ当該2つの回折素子要素331,332の界面に格子構造の回折光学面DMが形成されている。また、本実施例では、第1の回折素子要素331が低屈折率高分散の材料により構成され、第2の回折素子要素332が高屈折率低分散の材料により構成されており、複層型回折光学素子13は正の屈折力を有している。下の表9に、第2実施例に係る回折光学系30の構成データを示す。なお、以下の各実施例の構成データを示す表中に記されているaはその面が位相差関数で表される形状であることを表し、bはその面が自由曲面であることを表し、cはその面が偏心していることを表している。表9構成データ面番号曲率半径面間隔物体無限無限1絞り無限666672bc3035813bc1408184bc3035815無限6ac無限7無限8bc4880808352像面無限下の表10に、g線、F線、e線、d線、C線、s線及びt線の各スペクトル線に対する自由曲面プリズム32の構成材料の屈折率を示す。表10屈折率データ波長nm屈折率自由曲面プリズムg線435835152669F線486133152238e線546074151872d線587562151680C線656273151432s線852110150980t線1013980150731下の表11に、g線、F線、e線、d線、C線、s線及びt線の各スペクトル線に対する第1の回折素子要素331及び第2の回折素子要素332の各構成材料の屈折率を示す。表11屈折率データ波長nm屈折率第1の回折素子要素第2の回折素子要素g線435835154906157133F線486133153911156499e線546074153153155981d線58756215278155714C線656273152329155348s線85211015162154846t線1013980151201154582下の表12に、第6面回折光学面DMにおける位相差関数数式Bの係数Cの値を示す。表12位相差関数係数データ係数C336000E03C527000E03C1027000E06C1454000E06下の表13に、第2面第4面、第3面及び第8面の自由曲面データ式数式Aの各項係数を示す。表13自由曲面データ項第24面係数第3面係数第8面係数C486820023E0436037855E0412834385E02C638045241E0425973410E0478708196E03C883096007E0612458402E0587026592E04C1072547211E0610288437E0591559626E05C1120681573E0611192385E0629785335E05C1310238401E0611701761E0618868075E04C1536093202E0718135487E0752326361E06C1730997379E0753874899E0892399463E06C1911058042E0714068248E0869154034E06C2116643911E0869332255E0919942454E06下の表14に、第2面第4面、第3面、第6面及び第8面の偏心データを示す。表14偏心データ偏心第24面第3面第6面第8面XDE00000000YDE0372003973011803761850343534634367686796ZDE002633333333232495530652324955306ADE40405387192088166768691243297691243297BDE00000000CDE00000000下の表15に、上述の条件式1~9に関する各パラメータの対応値を示す。表15パラメータ対応値パラメータ対応値ΔNg0.02227ΔNs0.03226Φm0.0016584Φ0.05306h20.0μmλd0.587562μmfd6.28277fg6.23503fF6.24967fC6.26050fs6.26693ft6.25950ft-fg0.02447Δgsfs-fg0.03190ΔFCfC-fF0.01083Eg0.9984EC0.9844Ed1.0000ΔNF-NC-0.00467xan16.95122yan12.87656下の表16に、上述の条件式1~9の対応値を示す。表16に示すように、第2実施例は、条件式1~9を全て満足している。表16条件式対応値条件式対応値1ΔNgΔNs/20.027272Φm/Φ0.031263h/λd34.038964|νIR|s線196.952t線256.7545EgEC/2×Ed0.99146ΔNd/ΔNF-NC-6.2837Δgs/ΔFC2.9458Δgt/ΔFC2.2589xan/yan1.3164図5は、第2実施例に係る回折光学系10のg線、F線、e線、d線、C線、s線及びt線の各スペクトル線に対するスポットダイヤグラムである。スポットダイヤグラムの下部に表示してある直線の長さは、撮像面上の01mmに相当する。この図5によれば、色収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。"