JP7418079B2 - 回折光学素子、光学機器、撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置や光学機器に使用される回折光学素子に関する。

レンズなどに用いられる光学素子として、２つの基材の間に光学特性が異なる２種の樹脂を設け、その２種の樹脂の界面に回折格子が形成された回折光学素子が知られている。この回折光学素子は、レンズなどに用いられ、密着２層型の回折光学素子と呼ばれている。密着２層型の回折光学素子を高温環境下で長期に使用した場合、基材と樹脂との界面で剥がれが発生することが知られている。特許文献１には、回折光学素子の樹脂の外周部分の厚みと幅を所定の範囲にすることにより、基材と樹脂との界面における剥がれを抑制することが開示されている。

特開２０１６－０６７１９６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された手段では、樹脂の形状によっては、基材と樹脂との界面で剥がれが生じることがあった。

上記課題を解決するための回折光学素子は、第１基材と第２基材との間に、第１樹脂層と第２樹脂層とが密着して積層された回折光学素子であって、前記第１樹脂層は回折格子形状を有する格子部と、前記格子部の外周に隣接し回折格子形状を有しない外周部と、を有し、前記外周部は前記第１基材または前記第２基材と接する下面と、前記下面の反対側に上面を有し、前記上面と前記下面の距離である前記外周部の厚みｔｅは、回折格子の高さをｄ、前記格子部の前記回折格子の高さを除いた厚さをｔ１としたときに下記式（１） ｔ１＋０．３ｄ≦ｔｅ≦ｔ１＋０．９ｄ （１） を満たし、前記上面の径方向の長さである前記外周部の径方向の長さｗｅは、下記式（２） ３０ｄ≦ｗｅ （２） を満たすことを特徴とする。

本発明によれば、基材と樹脂との界面で剥がれが発生しにくい回折光学素子を提供することができる。

第１実施形態に係る回折光学素子を示した模式的断面図である。 第２実施形態に係る回折光学素子を示した模式的断面図である。 実施形態に係る回折光学素子の製造方法を示す工程図である。 実施形態に係る撮像装置を示した概略図である。 比較例の回折光学素子を示した模式的断面図である。

［回折光学素子］
（第１実施形態）
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る回折光学素子を示した模式的断面図である。図１（ａ）は全体図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の破線で囲んだ領域の拡大図である。図１（ｂ）において、回折光学素子１０の中心は図の左側に位置し、回折光学素子１０の端部は図の右側に位置している。図１（ａ）と（ｂ）に示すように、回折光学素子１０は、第１基材２と第２基材７との間に、第１樹脂層３と第２樹脂層８とが密着して積層されている。

（基材）
第１基材２および第２基材７は、透明な樹脂や、透明なガラスを用いることができる。第１基材２および第２基材７は、ガラスを用いることが好ましく、例えば、珪酸ガラスや硼珪酸ガラス、リン酸ガラスに代表される一般的な光学ガラスや、石英ガラス、ガラスセラミックスを用いることができる。

第１基材２および第２基材７の形状は特に限定されず、樹脂と接する面の形状は、凹球面、凸球面、軸対称非球面、平面などから選択できる。ただし、第１基材２の第１樹脂層３と接する面の形状と第２基材７の第２樹脂層８と接する面の形状は、略同じ形状であることが好ましい。また、基材の外形は円形が好ましい。

（樹脂層）
第１樹脂層３は、回折格子形状を有する格子部３１と、格子部３１の外周に外周部３２と、を有する。回折格子形状とは、複数の回折格子が連続して形成されている形状である。格子形状は、素子の中心から外周に向かって径方向に緩やかに傾斜する傾斜面３１Ａと、所定の距離を進んだところで急激に傾斜の逆方向に変化する壁面３１Ｂの繰り返しパターンである。繰り返しパターンの間隔は中心から外周に向かって連続的に小さくなり、段差はほぼ等しい。格子部３１と外周部３２は隣接していればよく、必ずしも連続的に形成されている必要はない。格子部３１と外周部３２の距離はｄ（回折格子の高さ）の５０倍以下であることが好ましい。図１において、外周部３２は回折格子形状を有していないが、後述する式（１）および（２）を満たせば、回折格子形状を有していても構わない。

格子部３１において回折格子の高さはｄである。また、格子部３１の回折格子の高さを除いた厚さ（第１基材２の第１樹脂層３が形成される面の法線方向の長さ）はｔ１である。

外周部３２の厚み（第１基材２の第１樹脂層３が形成される面の法線方向の長さ）はｔｅであり、ｔｅは下記式（１）を満たす。
ｔ１＋０．３ｄ≦ｔｅ≦ｔ１＋０．９ｄ （１）

ここで、ｄ、ｔ１およびｔｅは少なくとも５か所以上の平均値である。また、外周部３２の径方向（素子の中心から外周に向かう方向）の長さ（第１基材２の第１樹脂層３が形成される面と平行な方向の長さ）はｗｅであり、ｗｅは下記式（２）を満たす。
３０ｄ≦ｗｅ （２）

本発明の回折光学素子は、式（１）および式（２）を満たすことにより、第１基材７と第１樹脂層３との界面で剥がれが生じにくくなる。以下に、比較例の回折光学素子の形態を説明しながら、そのメカニズムについて説明する。

図５は比較例の回折光学素子１０Ｘを示した模式的断面図である。図５（ａ）は全体図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の破線で囲んだ領域の拡大図である。回折光学素子１０Ｘは、第１基材２Ｘと第２基材７Ｘとの間に、第１樹脂層３Ｘと第２樹脂層８Ｘとが密着して積層されている。

第１樹脂層３Ｘは、回折格子形状を有する格子部３１Ｘと、格子部３１Ｘの外周に隣接して設けられた回折格子形状を有しない外周部３２Ｘと、を有する。また、外周部３２Ｘの厚みｔｅはｔ１＋ｄ以上であり、第１樹脂層３Ｘの厚み以上である。このような形状を、第１樹脂層３Ｘ、第２樹脂層８Ｘの順に未硬化の樹脂を硬化させて形成すると、格子部３１Ｘの最も厚みが薄い部分には、第１基材２Ｘから第１樹脂層３Ｘが離れようとする方向に引っ張り応力が残留する。この引っ張り応力は、格子高さに依存する引っ張り応力と、外周部の厚みに依存する引っ張り応力と、が足し合わされたものである。格子高さに依存する応力は、格子部３１Ｘの最も厚みが薄い部分と、格子部３１Ｘの最も厚みが厚い部分とで、それらの上に形成される第２樹脂層の樹脂の硬化収縮量が異なるために発生する。外周部の厚みに依存する応力は、格子部３１Ｘの厚みが薄い部分と、外周部３２Ｘの最も厚みが厚い部分とで、それらの上に形成される第２樹脂層の樹脂の硬化収縮量が異なるために発生する。回折光学素子１０Ｘを長期間使用すると、空気中からの水分の侵入により第１樹脂層３Ｘと第１基材２の密着力は徐々に低下していく。そのため、この格子部３１に残留した引っ張り応力が、第１樹脂層３Ｘと第１基材２の密着力を上回ると剥がれが発生する。

そこで本発明の回折光学素子は、外周部３２の厚みが下記式（１）を満たす構成とした。
ｔ１＋０．３ｄ≦ｔｅ≦ｔ１＋０．９ｄ （１）

外周部３２の厚みをｔ１＋０．９ｄ（ｔ１とｄの０．９倍の和）以下とすることで、外周部３２の厚みは第１樹脂層３の厚みより薄くなるため、格子部３１に残留する引っ張り応力は、格子高さに依存する応力のみとなる。そのため、比較例の回折光学素子より格子部３１に残留する引っ張り応力が小さいため、第１基材２と第１樹脂層３の界面で剥がれが発生しにくくなる。一方、外周部３２の厚みを薄くしすぎると、製造時にヒケが発生して、回折格子の形状が歪み、回折効率が低下する。そのため、外周部３２の厚みはｔ１＋０．３ｄ（ｔ１とｄの０．３倍の和）以上である。なお、図１（ｂ）において、外周部３２の厚みは中心から外周に向かって一定の厚みであるが、外周部３２の厚みは一定である必要はない。また、回折格子の高さの最大値をｄｍａｘとしたときに、前記ｔｅはｔ１＋ｄｍａｘ（ｔ１とｄｍａｘの和）未満である。

また、式（１）を満たすと同時に、外周部３２の径方向の長さｗｅが下記式（２）を満たす。
３０ｄ≦ｗｅ （２）

外周部３２の径方向の長さがｄの３０倍以上であることにより、製造時にヒケが発生しにくくすることができる。樹脂を型で成形する際に、樹脂だまりの部分を多くすることができるためである。また、径方向の長さが長いため、第２樹脂層８の形成時に外周部３２に対して応力が局所的に集中されることがなく、格子部以外の箇所からの剥がれの発生を抑制することができる。一方、外周部３２の径方向の長さがｄの３０倍未満であると、樹脂だまりの部分が少なく、製造時にヒケが発生し、回折格子の形状が歪み、回折効率が低下する。また、また、径方向の長さが短いため、第２樹脂層８の形成時に外周部３２に対して応力が局所的に集中し、格子部以外の箇所からの剥がれの発生することがある。

また、外周部３２の径方向の長さｗｅは下記式（３）を満たすことが好ましい。
５０ｄ≦ｗｅ≦１００ｄ （３）

外周部３２の径方向の長さがｄの５０倍以上であることにより、製造時にヒケが発生する可能性をさらに低減することができる。また、外周部３２の径方向の長さが１００ｄ以下であることにより、非光学有効部が大きくならないため、回折光学素子の光学有効部を広く確保することができる。

第２樹脂層８の格子部３１と対向する部分における回折格子の高さｄを除いた厚さ（第２基材７の第２樹脂層８が形成される面の法線方向の長さ）をｔ２としたときに，ｔ２は下記式（４）を満たすことが好ましい。
１．５ｄ≦ｔ２≦３ｄ （４）

ｔ２がこの範囲であると、良好な回折効率を得ることができる。ｔ２がｄの１．５倍未満であると、第２樹脂層８の格子部３１と対向する部分において、厚みが厚い箇所と薄い箇所で屈折率に差が生じ、回折効率が劣化するおそれがある。ｔ２がｄの３倍より大きくなると、第２樹脂層８の体積が増えるため、温度変動による体積変化による屈折率変動が生じやすくなり、回折効率が変動するおそれがある。

回折格子の高さｄは８μｍ以上２５μｍ以下の範囲であることが好ましい。回折格子の高さがこの範囲であると、良好な回折効率と、格子部３１に発生する引っ張り応力の低減と、を両立することができる。８μｍ未満であると、第１樹脂層３と第２樹脂層８との屈折率差と回折格子の高さｄとの積で決定される回折効率が十分に高くならないおそれがある。また、２５μｍを超えると、格子部３１に残留する格子高さに依存する引っ張り応力が大きくなってしまうおそれがある。

格子部３１の回折格子の高さｄを除いた厚さｔ１が、１μｍ以上５０μｍ以下の範囲であることが好ましい。ｔ１がこの範囲であると、格子部３１の形状が安定して得られ、良好な回折効率を得ることができる。ｔ１が１μｍ未満であると、格子部３１の先端に応力が集中し、形状不良が発生しやすくなるおそれがある。ｔ１が５０μｍを超えると、樹脂の体積が増えるため、温度変動による体積変化による屈折率変動が生じやすくなり、回折効率が変動するおそれがある。

外周部３２の外周面３２Ａは、第２樹脂層８と接していることが好ましい。外周面３２Ａが第２樹脂層８と接することにより、格子部３１に空気中からの水が到達する時間が長くなるため、長期間使用しても第１基材２と第１樹脂層３の界面で剥がれが発生しにくくなる。

第１樹脂層３および第２樹脂層８は、無色透明な樹脂から構成され、回折光学素子が所望の光学特性となるように屈折率やアッベ数を設計することができる。広い波長帯域で高い回折効率を得るために、第１樹脂層３と第２樹脂層８は低屈折率高分散樹脂と高屈折率低分散樹脂で形成することが好ましい。ここで、低屈折率および高屈折率とは第１樹脂層３および第２樹脂層８の屈折率（ｄ線の屈折率ｎｄ）の相対的な関係を意味する。同様に、高分散および低分散とは第１樹脂層３および第２樹脂層８の分散特性（アッベ数νｄ）の相対的な関係を意味する。つまり、第１樹脂層３が低屈折率高分散、第２樹脂層８が高屈折率低分散であるとは、第１樹脂層３の屈折率をｎｄ１、アッベ数をν１、第２樹脂層８の屈折率をｎｄ２、アッベ数をν２としたときに、ｎｄ１＜ｎｄ２及びν１＜ν２を満たすことを意味する。なお、所望の光学特性によっては、第１樹脂層３を高屈折率低分散に、第２樹脂層８は低屈折率高分散としても構わない。

第１樹脂層３および第２樹脂層８を形成する樹脂は、エネルギー硬化型樹脂を用いることが好ましい。なかでも、紫外線硬化型樹脂を用いることが好ましく、紫外線硬化型樹脂としては、アクリル樹脂やエポキシ樹脂等を用いることができる。また、第１樹脂層３および第２樹脂層８を形成する樹脂は、光学物性や機械物性を調整するために、エネルギー硬化型樹脂以外の他の有機物や無機物を含有していても良い。

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態に係る回折光学素子を示した模式的断面図である。図２（ａ）は全体図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の破線で囲んだ領域の拡大図である。図２（ａ）と（ｂ）に示すように、回折光学素子１００は、第１実施形態と同様に第１基材２０と第２基材７０との間に、第１樹脂層３０と第２樹脂層８０とが密着して積層されている。第１樹脂層３０は、回折格子形状を有する格子部３１０と、格子部３１０の外周に隣接する外周部３２０と、を有する。

第２実施形態については、第１実施形態と異なる箇所についてのみ説明する。

第２実施形態は、第１基材２０と第２基材７０の形状が第１実施形態の基材の形状と異なる。第１基材２０と第２基材７０は平面ガラスを用いている。

また、第２実施形態は、第１樹脂層の格子部３１０の形状が第１実施形態の格子部の形状と異なる。第１実施形態の格子部３１の形状が、凸型形状であったが、第２実施形態の格子部３１０の形状は凹型形状である。

そのほかの箇所については第１実施形態と同様の構成であり、第２実施形態も第１基材２０と第１樹脂層３０との界面で剥がれが発生しにくい回折光学素子を提供することができる。

［回折光学素子の製造方法］
本発明における回折光学素子の製造方法は、特に限定されないが、以下に２枚のガラス基材の間に紫外線硬化性樹脂を用いて２つの樹脂層を形成する回折光学素子の製造工程の一例を説明する。回折光学素子の形状は第１実施形態と同じであるため、以下、第１実施形態に用いた符号を用いて説明する。

ガラス基材は、樹脂層との密着性を向上させるため、樹脂層と密着する面に前処理をしておくことが好ましい。ガラス表面の前処理は、樹脂層との親和性が良いシランカップリング剤を用いてカップリング処理をすることが好ましい。具体的なカップリング剤としては、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、トリエチルクロロシラン等が挙げられる。

初めに、第１樹脂層３を形成する。まず、図３（ａ）に示すように金型１の上に第１樹脂層の前駆体である未硬化の紫外線硬化性樹脂３ａを滴下する。また、第１基材２をイジェクタ４に乗せて金型１に対向するよう配置する。ここで用いる金型１は、表面に所望の回折格子形状の反転形状を有し、例えば、ステンレス材や鋼材などの金属母材上にＮｉＰメッキや無酸素銅メッキしたものを精密加工機で切削することで作製できる。

次に、図３（ｂ）に示すように、イジェクタ４を降下させて金型１と第１基材２の間に未硬化の紫外線硬化樹脂３ａを充填させたのちに、紫外線光源５を用いて第１基材２側から紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂３ａを硬化させる。

その後、図３（ｃ）に示すように、硬化した紫外線硬化樹脂３を金型１から離型することにより、第１基材２上に回折格子形状を有する第１樹脂層３を形成する。なお第１樹脂層３を形成した後に、大気中もしくは無酸素雰囲気で紫外線の追加照射や熱処理を行っても構わない。

次いで、第２樹脂層８を形成する。まず、図３（ｄ）に示すように、第１樹脂層３の上に第２樹脂層８の前駆体である未硬化の紫外線硬化樹脂８ａを滴下する。また、第２基材７をイジェクタ９に乗せて第１基材２に対向するよう配置する。なお、紫外線硬化樹脂８ａは、紫外線硬化樹脂３ａと光学特性（屈折率およびアッベ数）が異なる別の樹脂である。

次に、図３（ｅ）に示すように、イジェクタ９を降下させて第１基材２および第１樹脂層３と第２基材７の間に、未硬化の紫外線硬化樹脂８ａを充填させる。その後、紫外線光源５を用いて第２基材７側から紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂８ａを硬化させて第２樹脂層８を形成することにより、回折光学素子１０が得られる。なお、第２樹脂層８を形成した後に、大気中もしくは無酸素雰囲気で紫外線の追加照射や熱処理を行っても構わない。

［光学機器］
本発明の回折光学素子の具体的な適用例としては、カメラやビデオカメラ用の光学機器（撮影光学系）を構成するレンズや液晶プロジェクター用の光学機器（投影光学系）を構成するレンズ等が挙げられる。また、ＤＶＤレコーダー等のピックアップレンズに用いることもできる。これらの光学系は、筐体と、該筐体内に配置された複数のレンズからなり、それらの複数のレンズの少なくとも１つを本発明の回折光学素子とすることができる。

［撮像装置］
図４は、本発明の回折光学素子を用いた撮像装置の好適な実施形態の一例である、一眼レフデジタルカメラ６００の構成を示している。図４において、カメラ本体６０２と光学機器であるレンズ鏡筒６０１とが結合されているが、レンズ鏡筒６０１はカメラ本体６０２に対して着脱可能ないわゆる交換レンズである。

被写体からの光は、レンズ鏡筒６０１の筐体６２０内の撮影光学系の光軸上に配置された複数のレンズ６０３、６０５などからなる光学系を介して撮影される。本発明の回折光学素子は例えば、レンズ６０３、６０５に用いることができる。ここで、レンズ６０５は内筒６０４によって支持されて、フォーカシングやズーミングのためにレンズ鏡筒６０１の外筒に対して可動支持されている。

撮影前の観察期間では、被写体からの光は、カメラ本体の筐体６２１内の主ミラー６０７により反射され、プリズム６１１を透過後、ファインダレンズ６１２を通して撮影者に撮影画像が映し出される。主ミラー６０７は例えばハーフミラーとなっており、主ミラーを透過した光はサブミラー６０８によりＡＦ（オートフォーカス）ユニット６１３の方向に反射され、例えばこの反射光は測距に使用される。また、主ミラー６０７は主ミラーホルダ６４０に接着などによって装着、支持されている。不図示の駆動機構を介して、撮影時には主ミラー６０７とサブミラー６０８を光路外に移動させ、シャッタ６０９を開き、撮像素子６１０がレンズ鏡筒６０１から入射して撮影光学系を通過した光を受光して撮影光像を結像するようにする。また、絞り６０６は、開口面積を変更することにより撮影時の明るさや焦点深度を変更できるよう構成される。

なお、ここでは、一眼レフデジタルカメラを用いて本発明の回折光学素子を用いた撮像装置を説明したが、本発明の回折光学素子はスマートフォンやコンパクトデジタルカメラなどにも同様に用いることができる。

まず、実施例で作成した回折光学素子の評価方法を説明する。

（格子高さｄ、樹脂厚みｔ１，ｔ２，ｔｅ、樹脂長さｗｅの測定方法）
回折光学素子の積層方向に対し、光軸中心を通る面で切断した。その切断面を、金属顕微鏡（ニコン社製、ＥＣＬＩＰＳＥ ＭＥ６００Ｐ）で倍率１０００倍（接眼レンズ：１０倍、対物レンズ：１００倍）で観察した。ＸＹステージの送り量から、格子高さｄ、樹脂厚みｔ１，ｔ２，ｔｅ、樹脂長さｗｅをそれぞれ測定した。格子高さｄは、格子の頂部から、格子の頂部に隣り合う２つの底部を結んだ直線に対して、第１基材の第１樹脂層が形成された面の法線方向の長さを測定した。測定対象は、８の倍数輪帯（第８輪帯、第１６輪帯、・・・第４０輪帯）とし、その平均値から算出した。

樹脂厚みは、第１基材面の法線方向の長さを測定した。第１樹脂層の格子部の格子高さｄを除いた厚みｔ１は、格子形状の部分の樹脂幅（第１基材の第１樹脂層が形成された面の接線方向）を１０等分に分割し、各分割領域の中央を測定対象として、その平均値から算出した。第２樹脂層の第１樹脂層の格子部と対向する部分における格子高さｄを除いた平均厚みｔ２も同様に、格子形状の部分の樹脂幅（第２基材の第２樹脂層が形成された面の接線方向）を１０等分に分割し、各分割領域の中央を測定対象として、その平均値から算出した。外周部の厚みｔｅは最大値を測定した。

樹脂長さｗｅは、第１基材の第１樹脂層が形成された面の接線方向の長さの最大値を測定した。

（樹脂剥がれの評価）
作製した回折光学素子を高温高湿環境（温度６０℃、湿度８５ＲＨ％）に設定した恒温槽に１０００時間放置し、１０００時間経過後に恒温槽から取り出し、２３℃の温度環境にいて樹脂剥がれの有無を目視および光学顕微鏡で観察した。樹脂剥がれが確認されなかったものをＡ、樹脂剥がれが確認されたものをＣとして、Ａを合格、Ｃを不合格とした。

（回折効率の評価）
回折効率は、格子形状の外周部に直径約２ｍｍで波長４００ｎｍ～７００ｎｍの測定光を入射し、回折光学素子から出射される一次回折光の強度を分光光度計で検出することで回折効率を測定した。測定は、温度２３±０．５℃、湿度５０±１０ＲＨ％の環境下で実施した。この測定で、４５輪帯ある第一の格子形状のおおよそ第３５輪帯から第４０輪帯の格子形状の形状精度を評価した。回折効率が９５％以上をＡ、９３％以上９５％未満のものをＢ、９３％未満をＣとした。

（総合評価）
樹脂剥がれの評価および回折効率の評価のうち、両方ともＡだったものをＡとした。一方がＡで他方がＢのものはＢ、一方がＡで他方がＣのものはＣとした。

（実施例１）
図３に示した製造方法で実施例１の回折光学素子を製造した。第１基材２は、直径６０ｍｍの光学ガラス（オハラ社製、晶種：Ｓ－ＴＩＭ８）を用いた。形状は、一方の面が平面で、他方の面がＲ１９０ｍｍの凹球面形状であった。第２基材７は、直径５８ｍｍの光学ガラス（オハラ社製、晶種：Ｓ－ＦＳＬ５）を用いた。形状は、一方の面がＲ７０ｍｍの凸球面形状、他方の面がＲ１９０ｍｍの凸球面形状であった。金型１は、金属母材上にメッキしたＮｉＰ層を精密加工機で切削加工し、第１樹脂層の回折格子形状を反転した形状を形成したものを用いた。

金型１と第１基材２の間に、第１樹脂層３の前駆体である未硬化の紫外線硬化型のアクリル樹脂３ａを充填した。その後、アクリル樹脂３ａを硬化させるために、波長３６５ｎｍの強度が１０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を２００秒全面に照射した。金型１を離型した後に、８０℃で２４時間加熱することにより、第１基材２上に第１樹脂層３を形成した。

その後、第１樹脂層３と第２基材７の間に、第２樹脂層８の前駆体である未硬化の紫外線硬化型のアクリル樹脂８ａを充填した。その後、アクリル樹脂８ａを硬化させるために、波長３６５ｎｍの強度が３０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を全面に１０００秒間照射した。最後に、８０℃で７２時間加熱することにより、回折光学素子１０を得た。

実施例１の回折光学素子の第１樹脂層３の屈折率は１．６２、アッベ数は４０．０、第２樹脂層８の屈折率は１．５９、アッベ数は２９．０であった。

実施例１の回折光学素子の格子形状は、第１基材２のＲ１９０ｍｍの凹球面に対して緩やかな凸形状の傾斜を有していた。また、第１輪帯の輪帯幅が３．５ｍｍであり、第２輪帯の輪帯幅が１．５ｍｍであり、以下輪帯幅が連続的に狭くなり、最外周の輪帯である第４０輪帯の輪帯幅は０．３０ｍｍであった。

回折格子形状の格子高さｄは、２０．０μｍであった。また、第１樹脂層の格子部の格子高さｄを除いた厚みｔ１は３０．０μｍであった。また、第２樹脂層の第１樹脂層の格子部と対向する部分における回折格子高さｄを除いた厚みｔ２は５０．０μｍであった。すなわち、２枚のガラス基材の間隔は１００μｍであった。

外周部の厚みｔｅは４１．５μｍ、径方向の長さｗｅは１．２ｍｍ（１２００μｍ）であった。

実施例１の回折光学素子の形状を表１にまとめた。

次いで、実施例１の回折光学素子の回折効率および樹脂剥がれを評価した。回折効率は９５．８％であったため、評価はＡとした。また、樹脂剥がれが確認されなかったので、評価はＡとした。両方の評価がＡであったので、総合評価はＡとした。これらの評価結果は表２にまとめた。

（実施例２～８および比較例１～３）
実施例２～８および比較例１～３では、実施例１の回折光学素子と樹脂層の形状が異なるように金型５の形状または、第２樹脂層の厚みが異なるようにイジェクタ９の動きを制御した点以外は実施例１と同様の方法で、回折光学素子を作製した。

実施例２～８および比較例１～３の回折光学素子の形状を表１にまとめた。

また、実施例２～８および比較例１～３の評価結果を表２にまとめた。

式（１）および式（２）を満たす実施例１～８は、樹脂剥がれが生じなかった。また回折効率は９３％以上であったため、いずれも総合評価がＡもしくはＢであった。なかでも、式（３）および式（４）も満たした実施例１～３および実施例７、８は回折効率が９５％以上であったため、総合評価はＡであった。なお、実施例１～８のｔｅは、回折格子の高さの最大値ｄｍａｘとｔ１の和未満であった（ｔｅ＜ｔ１＋ｄｍａｘ）。

一方、比較例１は回折効率が高かったものの、ｔｅの厚みがｔ１とｄの和に等しく、（１）式を満たさなかったため、樹脂剥がれが生じてしまった。また、比較例２はｔｅの厚みがｔ１＋０．２４ｄであり、（１）式を満たさなかった。同様に、比較例３はｗｅの長さが２５ｄであり、（２）式を満たさなかった。比較例２および３は、第１樹脂層形成時にヒケが発生したために、回折効率が低くなったと考えられる。

以上の結果より、ｔ１＋０．３ｄ≦ｔｅ≦ｔ１＋０．９ｄ （１）を満たし、 ３０ｄ≦ｗｅ （２）を満たすことにより、基材と樹脂との界面で剥がれが発生しにくい回折光学素子を提供することができるが分かった。

１ 金型
２、２Ｘ、２０ 第１基材
３、３Ｘ、３０ 第１樹脂層
３ａ 紫外線硬化樹脂
４ イジェクタ
５ 紫外線光源
７、７Ｘ、７０ 第２基材
８、８Ｘ、８０ 第２樹脂層
９ イジェクタ
１０、１００ 回折光学素子
３１、３１Ｘ、３１０ 格子部
３２、３２Ｘ、３２０ 外周部
６００ 一眼レフデジタルカメラ（撮像装置）
６０１ レンズ鏡筒（交換レンズ、光学機器）
６０２ カメラ本体
６０３、６０５ レンズ
６０４ 内筒
６０６ 絞り
６０７ 主ミラー
６０８ サブミラー
６０９ シャッタ
６１０ 撮像素子
６１１ プリズム
６２１ 筐体

Claims (9)

1. 第１基材と第２基材との間に、第１樹脂層と第２樹脂層とが密着して積層された回折光学素子であって、
   前記第１樹脂層は回折格子形状を有する格子部と、前記格子部の外周に隣接し回折格子形状を有しない外周部と、を有し、
   前記外周部は前記第１基材または前記第２基材と接する下面と、前記下面の反対側に上面を有し、
   前記上面と前記下面の距離である前記外周部の厚みｔｅは、回折格子の高さをｄ、前記格子部の前記回折格子の高さを除いた厚さをｔ１としたときに下記式（１）
   ｔ１＋０．３ｄ≦ｔｅ≦ｔ１＋０．９ｄ （１）
   を満たし、
   前記上面の径方向の長さである前記外周部の径方向の長さｗｅは、下記式（２）
   ３０ｄ≦ｗｅ （２）
   を満たすことを特徴とする回折光学素子。
2. 前記外周部の径方向の長さｗｅが、下記式（３）
   ５０ｄ≦ｗｅ≦１００ｄ （３）
   を満たす請求項１に記載の回折光学素子。
3. 前記第２樹脂層の前記第１樹脂層の格子部と対向する部分における前記回折格子の高さを除いた厚さをｔ２としたときに、前記ｔ２が下記式（４）
   １．５ｄ≦ｔ２≦３ｄ （４）
   を満たす請求項１または２に記載の回折光学素子。
4. 前記回折格子の高さｄが、８μｍ以上２５μｍ以下の範囲である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回折光学素子。
5. 前記格子部の前記回折格子の高さを除いた厚さｔ１が、１μｍ以上５０μｍ以下の範囲である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回折光学素子。
6. 前記外周部の外周面が、前記第２樹脂層と接している請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回折光学素子。
7. 筐体と、該筐体内に配置された複数のレンズを有する光学系と、を有する光学機器であって、前記レンズの少なくとも１つが請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回折光学素子であることを特徴とする光学機器。
8. 筐体と、該筐体内に配置された複数のレンズを有する光学系と、該光学系を通過した光を受光する撮像素子と、を有する撮像装置であって、
   前記レンズの少なくとも１つが請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回折光学素子であることを特徴とする撮像装置。
9. 前記撮像装置がカメラであることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。

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