JP6482285B2 - 回折光学素子 - Google Patents
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Description
但し、上記式(1)において、λminは、使用波長域の最小波長、λmaxは使用波長域の最大波長、λ1は第一の回折領域において前記波面収差が最小となる波長であり、λ2は第二の回折領域において前記波面収差が最小となる波長であり、λ2>λ1であるものとする。
本件発明に係る回折光学素子は、鋸歯形状の輪帯部を複数有する回折光学素子において、回折面に、輪帯部の少なくとも一部を含む回折領域を複数設け、当該回折面に設けられた複数の回折領域のうち、少なくとも2つの回折領域における波面収差が最小になる波長が互いに異なることを特徴とする。ここで、回折領域とは、輪帯部の少なくとも一部を含む連続した領域をいい、当該領域内に光線が入射したときに、光線の波長及び入射角が同じ場合には、同じ回折角度で回折する領域をいうものとし、当該回折領域は、一の輪帯部からなる領域としてもよいし、一の輪帯部が複数の回折領域を含んでもよい。また、一の回折領域に二以上の輪帯部を含む構成としてもよい。
ここで、φ(r)は位相関数であり、rは同径方向における光軸からの長さであり、φ2、φ4、φ6…は任意の係数であり、mは回折次数である。
但し、上記式(1)において、λminは、使用波長域の最小波長、λmaxは使用波長域の最大波長、λ1は第一の回折領域において前記波面収差が最小となる波長であり、λ2は第二の回折領域において前記波面収差が最小となる波長であり、λ2>λ1であるものとする。
0.4<(λ2−λ1)/(λmax−λmin)<0.5・・・(1)’’
次に、図1(b)〜(g)に示した各態様をより詳細に説明する。
図1(b)に示す回折格子構造は、上述したとおり、傾斜面の傾斜角及びブレーズ高さの異なる輪帯部が交互に配置された断面を有する。図1(a)に示す従来の回折光学素子では、傾斜面の傾斜角θ及びブレーズ高さhは一定であり、光路差関数に対応した切り替えピッチWで各輪帯部が設けられる。すなわち、互いに隣接する輪帯部のブレーズ波長は同じ波長になる。一方、図1(b)に示す例では、互いに隣接する輪帯部のピッチWは、光路差関数に対応しているが、傾斜面の傾斜角及びブレーズ高さが異なる。すなわち、図1(b)に示す例では、第1の回折領域は第1の傾斜角(θ1)、第1のブレーズ高さ(h1)を有し、第2の回折領域は第2の傾斜角(θ2)、第2のブレーズ高さ(h2)を有する。このため、互いに隣接する輪帯部のブレーズ波長は異なる波長となり、上述した本件発明に係る効果を得ることができる。光路差関数が二次関数の回転対称面で表される場合、各輪帯部の断面の面積はすべて同じになる。色収差補正のための光路差関数は二次関数であることが多いため、得られる回折効率は第一の回折領域の回折効率と、第二の回折領域の回折効率の単純平均となる。
図1(c)に示す回折格子構造は、上述したとおり、傾斜面の傾斜角及び切り替えピッチの異なる輪帯部が交互に配置された断面を有する。互いに隣接する輪帯部のブレーズ高さ(h)は共通であるため、エッチングなどの手法により輪帯構造を形成する場合、この第二の態様を採用することは有効である。第一の態様と同様に互いに隣接する回折領域のブレーズ波長が異なり、本件発明の効果を得ることができる。第二の態様の場合、それぞれの回折領域の面積が異なってしまうため、互いの回折領域を完全に交互に形成すると全体での回折効率は各回折領域の回折効率の単純平均とはならない。各回折領域の平均的な回折効率を得たい場合には、一部で繰り返しパターンを変えるなどして面積比を調節しても良い。
図1(d)〜(f)に示す回折格子構造は、上述したとおり、一の輪帯部が複数の回折領域を備える。図1(d)〜(f)に示す回折格子構造では、それぞれ傾斜角θ1の傾斜面を有す領域が第1の回折領域となり、傾斜角θ2の傾斜面を有する領域が第2の回折領域となり、一の輪帯部が複数の回折領域を有する。この第三の態様では、複数の回折領域が狭い範囲内で繰り返されるため、実形状において輪帯の幅が広くなる光軸の近傍においても、本件発明の効果を得ることができ、小絞りが必要な光学系に適用することが好ましい。
H・・・ブレーズ高さ
W・・・ピッチ
Claims (4)
- 断面が鋸歯形状の輪帯部を複数有する回折光学素子であって、
1つの回折面に、ブレーズ波長が第一の波長である第一の回折領域と、当該第一の回折領域に隣接し、且つ、ブレーズ波長が第二の波長である第二の回折領域とを有し、前記第一の波長と前記第二の波長とは異なる波長であり、
可視光域において、その中心波長を含む80%の波長範囲で、高次の波面収差成分が、0.011λrms以上0.063λrms以下であり、
前記高次の波面収差成分は、37項までゼルニケ展開を行ったときに、これらの項で展開できない成分であること、
を特徴とする回折光学素子。 - 下記式(1)を満足する請求項1に記載の回折光学素子。
0.2<(λ2−λ1)/(λmax−λmin)<0.7・・・(1)
但し、上記式(1)において、λminは、可視光域の最小波長、λmaxは可視光域の最大波長、λ1は前記第一の波長であり、λ2は前記第二の波長であり、λ2>λ1であるものとする。 - 前記回折面は、一以上の輪帯部を含む回折領域を有する請求項1又は請求項2に記載の回折光学素子。
- 前記回折面は、複数の回折領域を含む輪帯部を備える請求項1又は請求項2に記載の回折光学素子。
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