WO2013069227A1 - 回折光学素子ならびにこれを用いた撮像装置および照明装置 - Google Patents

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resin material
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diffraction grating
optical element
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康行 花田
是永　継博
岡田　夕佳
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パナソニック株式会社
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    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2461—Illumination

Definitions

  • the present invention relates to a diffractive optical element (diffractive optical lens) that collects or diverges light using a diffraction phenomenon, and an imaging device and an illumination device using the same.
  • diffractive optical element diffractive optical lens
  • inorganic materials such as optical glass are generally used as optical materials.
  • inorganic optical materials are difficult to process, and there is a potential problem that it is difficult to produce optical components that are increasingly miniaturized and complicated using these optical materials in large quantities and at low cost.
  • organic optical materials centering on resin are expected to be materials that will support future optoelectronics technology because they are excellent in processability and can reduce production costs and are lightweight. In recent years, development tends to accelerate.
  • the refractive index of the resin is not sufficiently high and that there are few materials that balance the refractive index and the wavelength dispersion are sufficient characteristics due to chromatic aberration and curvature of field when considering lenses as optical components, for example. Cause a problem that cannot be obtained. Further, when considering a solid-state imaging device having an optical waveguide as an optical component, a sufficient refractive index difference cannot be obtained between the optical waveguide and its peripheral material, resulting in a problem that the light collection efficiency is lowered.
  • Patent Document 1 as a method for obtaining an optical component made of an organic optical material having a high refractive index and low wavelength dispersion, fine particles such as alumina and yttrium oxide are dispersed in a transparent base resin such as methacrylic resin. A method of constituting an optical component with a resin composition is disclosed.
  • Patent Documents 2 to 4 disclose a method of constituting an optical component with a thermoplastic resin composition in which fine particles of titanium oxide or zinc oxide are dispersed in a thermoplastic resin having a certain or higher optical property. .
  • Patent Document 5 discloses a diffraction grating lens in which an optical adjustment film made of a resin is provided on a lens base provided with a diffraction grating.
  • Patent Document 5 discloses that an optical adjustment film made of an optical material having a refractive index and refractive index dispersion (refractive index dispersion) different from that of the lens base is provided on the surface of the lens base on which the diffraction grating is formed. ing.
  • the wavelength dependence of the diffraction efficiency can be reduced. It is said that unnecessary order diffracted light can be reduced, and flare caused by unnecessary order diffracted light can be suppressed.
  • Patent Document 1 discloses a method of dispersing inorganic fine particles other than alumina in a base resin. In this case, in order to obtain a sufficiently high Abbe number, that is, low wavelength dispersion, infrared absorption is performed. It is described that anomalous dispersion materials such as dyes are further dispersed.
  • titanium oxide (Abbe number 12) or zinc oxide (Abbe number 12) having high wavelength dispersion is used as the inorganic fine particles to be dispersed in the base resin.
  • the dispersion ratio of inorganic fine particles is increased to obtain a resin composition having a high refractive index, the wavelength dispersibility is remarkably increased, and it is difficult to obtain a resin composition having both a high refractive index and low wavelength dispersibility. It was.
  • optical materials with high processability consisting only of inexpensive resin compositions, are almost uniform over diffraction grating lenses used in mobile phones, small cameras, in-vehicle cameras, security cameras, etc., especially over the entire wavelength range of visible light.
  • a white diffractive lens may be required to be mounted on an electronic substrate together with other electronic components such as an image sensor through a member that holds the lens, and to be reflow solderable as it is. Then, the white diffractive lens can be fixed on the electronic substrate together with other electronic components.
  • it is desirable that the white diffractive lens itself can withstand the environment of the reflow soldering furnace exceeding 200 ° C. at the maximum.
  • Patent Documents 1 to 5 it is difficult for the resin compositions or configurations disclosed in Patent Documents 1 to 5 to cope with such a high temperature environment.
  • the diffractive optical element according to the present invention is composed of a silsesquioxane resin material or a dendrimer material having a first refractive index and a first Abbe number, and a diffraction grating is formed on the surface thereof. And a base material on which a diffraction grating is formed, which is formed of a silicone resin material having a second refractive index smaller than the first refractive index and a second Abbe number smaller than the first Abbe number And a protective film formed thereon.
  • a resin material having a high refractive index and a low wavelength dispersion and a resin material having a low refractive index and a high wavelength dispersion are well balanced and have excellent workability.
  • a diffractive optical element that has high heat resistance and is resistant to temperature changes can be obtained.
  • Explanatory drawing which shows the convex lens using the diffractive optical element which concerns on 1st Embodiment of this invention.
  • the graph which shows the relationship between the Abbe number and refractive index of the resin material which concerns on 1st Embodiment of this invention.
  • Explanatory drawing which shows the manufacturing process of the base material provided with the diffraction grating in the diffractive optical element of 1st Embodiment of this invention.
  • Explanatory drawing which shows the process of forming a protective film on the base material in which the diffraction grating was formed in the diffractive optical element of 1st Embodiment of this invention.
  • Explanatory drawing which shows the modification of the diffractive optical element of 1st Embodiment of this invention.
  • the perspective view of the imaging device which incorporated the diffractive optical element concerning 2nd Embodiment of this invention Sectional drawing which shows the internal structure of the camera part which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is an explanatory view showing a convex lens (diffractive optical lens) using a diffractive optical element according to the first embodiment of the present invention.
  • the base material 2 is made of a silsesquioxane resin material
  • the protective film 3 is in contact with the base material 2 and made of a silicone resin material.
  • the diffraction grating (blazed diffraction grating) 4 is formed concentrically with respect to the center of the base material 2 at the interface between the base material 2 and the protective film 3.
  • CE is the optical axis of the convex lens 1.
  • the protective film 3 has a function of physically protecting the diffraction grating 4 provided on the substrate 2 and also has a function as an optical adjustment film. That is, the wavelength dependency of the diffraction efficiency is reduced by appropriately setting the refractive index of the base material 2 on which the diffraction grating 4 is formed and the refractive index of the protective film 3 formed so as to cover the diffraction grating 4. You can do it.
  • the dotted line in the figure indicates a line connecting the upper vertex or the lower vertex of the sawtooth groove in the cross section of the diffraction grating 4 (same in FIG. 5).
  • the widths of these upper and lower vertices are drawn very large, but the actual range is from several ⁇ m to about 30 ⁇ m as described later (the same applies to FIGS. 3, 4, and 5).
  • the silsesquioxane resin is a generic term for an organosilicon polymer having one organic substituent on silicon (general formula RSiO 1.5 ).
  • RSiO 1.5 an organosilicon polymer having one organic substituent on silicon
  • the convex lens 1 shown in FIG. 1 shows only one surface in the optical axis direction of the lens, but the lens surface (not shown) on the opposite side has the diffraction grating 4 and the protective film 3 in the first embodiment. It is common to have an aspherical or spherical convex or concave lens surface having ordinary refractive power.
  • the diffraction grating 4 may be formed on both main surfaces in the optical axis direction.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the Abbe number and the refractive index of the resin material according to the first embodiment of the present invention.
  • the horizontal axis represents the Abbe number ⁇
  • the vertical axis represents the refractive index nd.
  • straight lines A and B are defined.
  • Straight line A: nd ⁇ 0.0061 ⁇ + 1.8507
  • Straight line B: nd ⁇ 0.0141 ⁇ + 1.94949
  • the straight line A changes the Abbe number among the combinations of the Abbe number ⁇ and the refractive index nd in the silsesquioxane resin material satisfying the conditions of ⁇ m ( ⁇ ) and d based on (Expression 2) to (Expression 4) described later.
  • the points at which the refractive index nd is minimized are plotted, and the straight line B is similarly plotted at the points at which the refractive index nd of the silicone resin material is maximized.
  • the average value of the diffraction efficiency according to the diffraction efficiency calculation formula ⁇ m ( ⁇ ) shown in the following (Expression 2) and (Expression 3) is 80% or more. And there exists a thing whose blaze d shown to the following (Formula 3) becomes 30 micrometers or less.
  • / ⁇ (Formula 3) d
  • ⁇ indicates the wavelength of light incident on the diffractive optical element, and is visible light having a wavelength of 400 to 700 nm.
  • the reason why the primary diffraction efficiency by the diffraction efficiency calculation formula ⁇ m ( ⁇ ) is required to be 80% or more is that the diffraction efficiency that can be practically used as an imaging system lens is generally set to this value or more.
  • the value “0.588” ( ⁇ m) in (Equation 4) is the wavelength of the d-line, and is generally used as the center wavelength of visible light. Since the diffractive optical element of the first embodiment obtains a lens effect in the entire wavelength region of visible light, this wavelength is adopted. However, depending on the use of the diffractive optical element, another value is adopted as the central wavelength. Also good. For example, when it is used mainly in the infrared light region, an optimum center wavelength may be adopted for that region.
  • ⁇ indicates a silsesquioxane resin material that is currently available
  • ⁇ indicates the distribution of silicone resin material that is currently available.
  • SQ1 located at point E for the silsesquiosan resin material
  • SC4 located at point F for the silicone resin material.
  • the silsesquiosan resin material SQ1 employed in the first embodiment has an Abbe number and a refractive index corresponding to the region C shown in FIG. Further, the silicone resin material SC4 has an Abbe number and a refractive index corresponding to the region D. For example, the silicone resin material SC4 has an Abbe number and a refractive index at a point F.
  • Sylplus (registered trademark, the same shall apply hereinafter) manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.
  • a material having a refractive index nd of about 1.52 and an Abbe number of about 54 is used as Silplus.
  • Sylplus can be selected in the range of refractive index nd: 1.51-1.53 and Abbe number: 44-54 (the range of S1 shown in the figure), but the relationship with the above-mentioned straight line A (silsesquiosan resin material is approximately In the case of selecting a region on the straight line A or a region having a higher refractive index than the straight line A), not all commercialized materials can be adopted.
  • the silicone resin material SC4 for example, IVS5022 manufactured by Momentive Performance Materials can be used.
  • IVS5022 a material having a refractive index nd: 1.50 and an Abbe number: 34.7 is used as the IVS 5022.
  • IVS5022 can be selected in the range of refractive index nd: 1.41 to 1.53 and Abbe number: 34.2 to 54 (range of S2 shown in the figure), but the relationship with the above-mentioned straight line B (silicone resin material is approximately In the case of selecting a region on the straight line B or having a refractive index smaller than that of the straight line B), not all commercialized materials can be adopted.
  • a diffractive optical lens is configured by a combination other than SQ1 and SC4
  • a silsesquiosan resin material having an Abbe number and a refractive index corresponding to the positions of SQ2 to SQ7
  • the straight line B for example, an Abbe corresponding to the positions of SC1 to SC3, SC5.
  • silicone resin materials having a number and a refractive index. Even if a diffractive optical lens is configured by selecting a combination capable of ensuring a refractive index difference from these, the diffraction efficiency is lowered in a specific wavelength region. That is, since aberration occurs in a specific color (spectrum), it cannot be used as a so-called white lens.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing a manufacturing process of the base material 2 provided with the diffraction grating 4 in the convex lens 1 of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows the manufacturing process of the configuration in which the diffraction grating shape is formed on both surfaces of the convex lens 1 (the same applies to FIG. 4).
  • molds 51a and 51b each having a shape of the diffraction grating 4 are prepared. Then, as shown in FIG. 3 (b), uncured silsesquioxane resin material 53 is poured from the vacuum injection nozzle 52 (see FIG. 3 (a)) into the molds 51a and 51b and filled. And as shown in FIG.3 (c), the type
  • the process of forming the base material 2 made of the silsesquioxane resin is not limited to a molding process using a mold, and includes, for example, a process of forming a groove in a portion to be the diffraction grating 4 by laser processing or the like. May be.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing a process of forming the protective film 3 on the base material 2 on which the diffraction grating 4 is formed in the convex lens 1 of the first embodiment of the present invention.
  • the base material 2 is placed inside an airtight container 41 having vacuum injection nozzles 42 and 43, and the inside of the airtight container 41 is depressurized.
  • the pressure in the hermetic container 41 does not need to be as low as required by a vacuum process such as vacuum deposition or CVD. For example, a sufficient effect can be obtained at a pressure of about 1 Pa to 5000 Pa, and 100 Pa or less is preferable.
  • a coating liquid (including the silicone resin material) for forming the protective film 3 made of the silicone resin material from the vacuum injection nozzle 42 in the airtight container 41 whose pressure has been reduced. (Solvent) is applied to the surface of the substrate 2 on which the shape of the diffraction grating 4 is formed. Then, by returning the pressure in the airtight container 41 to the pressure before the pressure reduction, the bubbles are removed from the coating liquid, and the coating liquid is brought into close contact with the fine portion of the shape of the diffraction grating 4 without any gaps. A protective film 3 is formed so as to cover it.
  • a coating liquid including the silicone resin material for forming the protective film 3 made of the silicone resin material from the vacuum injection nozzle 42 in the airtight container 41 whose pressure has been reduced. (Solvent) is applied to the surface of the substrate 2 on which the shape of the diffraction grating 4 is formed. Then, by returning the pressure in the airtight container 41 to the pressure before the pressure reduction, the bubbles are removed from
  • the substrate 2 is inverted, the inside of the airtight container 41 is decompressed, and the protective film 3 made of a silicone resin material is formed from the vacuum injection nozzle 42.
  • a coating liquid (a mixture of a silicone resin material and a solvent) is applied to the surface of the substrate 2 on which the shape of the diffraction grating 4 is formed. And the pressure in the airtight container 41 is raised, and the protective film 3 is formed.
  • the convex lens 1 having the protective film 3 formed on the substrate 2 is taken out from the airtight container 41, and the convex lens 1 provided with the protective film 3 is completed by a curing process for removing the solvent in the coating liquid.
  • the curing treatment can be performed by photocuring, heat curing, drying treatment, or the like.
  • the diffractive optical element according to the present invention is configured by combining the silsesquioxane resin material present in the region C and the silicone resin material present in the region D. It is necessary to satisfy the following conditions. That is, in the silsesquioxane resin material present in the region C, Abbe number ⁇ > 18.025 (Formula 5) Need to be in an area where In the silicone resin material existing in the region D, Refractive index nd ⁇ 1.741 (Formula 6) It is further necessary to be in an area where
  • the combination of the point E (SQ1) and the point F (SC4) described above has a sufficiently high diffraction efficiency by itself. Therefore, for example, there is no need to increase the diffraction efficiency by dispersing nanometer-sized inorganic fine particle materials such as zirconia disclosed in the prior art in the protective film. There are no problems. In addition, it is possible to prevent a decrease in the adhesive force between the base material 2 and the protective film 3 due to the addition of the inorganic fine particle material.
  • the glass transition temperature Tg is 200 ° C. or more for the silicone resin material, 300 ° C. or more for the silsesquioxane resin material, and the thermal expansion coefficient is 2.8 ⁇ 10 ⁇ 4 for the silicone resin material.
  • the resin material is 0.9 to 1.1 ⁇ 10 ⁇ 4 .
  • both have a high glass transition temperature Tg and a low thermal expansion coefficient of the order of 10 ⁇ 4, so that they are protected from the base material 2 by deformation of the material itself due to heat or a difference in thermal expansion coefficient between the materials. Mounting by reflow is possible without the film 3 being peeled off, and production efficiency is increased.
  • the storage temperature is dramatically improved. And since these are resin materials with high processability, they can be manufactured in large quantities at a low cost and in a short period of time by a manufacturing process using a mold as described above.
  • the convex lens 1 in which the base material 2 is a silsesquioxane resin material and the protective film 3 is a silicone resin material has been described.
  • the first resin material silsesquioxane resin material having a high refractive index (high refractive index nd and large Abbe number ⁇ ) and low wavelength dispersion (large Abbe number) is low.
  • the first has a refractive index (relatively small relative to the first resin material and small Abbe number) and high wavelength dispersion (relatively small Abbe number relative to the first resin material).
  • the resin material (silicone resin material) 2 can be balanced and a high-performance convex lens can be realized.
  • a protective film 3 formed on the base material 2 on which the diffraction grating 4 is formed, which is made of a silicone resin material having (for example, ⁇ 34.7).
  • FIG. 5 is an explanatory view showing a modification of the diffractive optical element according to the first embodiment of the present invention.
  • the present invention can be applied not only to the convex lens 1 described above.
  • 5A shows the concave lens 11 in which the base 12 is made of a silsesquioxane resin material and the protective film 13 is a silicone resin material
  • FIG. 5B is a protective film 23 in which the base 22 is made of a silicone resin material
  • FIG. 5C shows a concave lens 31 in which the base material 32 is a silicone resin material and the protective film 33 is a silsesquioxane resin material.
  • a substrate 2 having a diffraction grating 4 formed on the surface thereof, a first refractive index larger than the second refractive index (for example, nd 1.52), and a first larger than the second Abbe number.
  • the diffractive optical element according to the present invention may be not only a convex lens but also a concave lens, and the resin materials constituting the base material and the protective film may be replaced.
  • the processability is better when a silsesquioxane resin material having a high monomer viscosity before polymerization is used as a base material and a silicone resin material having a relatively low monomer viscosity before polymerization is used as a protective film.
  • the shape of the grooves of the diffraction grating 4 (14, 24, 34) differs depending on whether the base material 2 or the protective film 3 is made of a silsesquioxane resin material and the other is made of a silicone resin material. This is because the refractive index and Abbe number of the two materials are different.
  • the dendrimer material a known material capable of realizing desired characteristics (refractive index, Abbe number, etc.) can be selected.
  • a material for example, as disclosed in JP-A-11-60540, an aromatic compound having a plurality of carboxyl groups as a central component and having one hydroxyl group and two carboxyl groups is used. Examples thereof include an aromatic ester (meth) acrylate dendrimer represented by the following general formula as a branch component, and a curable resin composition containing this and a polymerization initiator as essential components.
  • n represents an integer of 3 to 6.
  • the central portion X is an aromatic residue generated from a polyvalent carboxylic acid having 6 to 20 carbon atoms or a derivative thereof, and preferably an aromatic residue generated from an aromatic compound having a mother nucleus as shown below. It is.
  • Y represents an organic group having 6 to 20 carbon atoms having an acryl group or a methacryl group, and is represented by the following general formula.
  • (CH 2 CR-COO) n -QO-
  • Q represents a hydrocarbon group having 1 to 17 carbon atoms
  • R represents hydrogen or a methyl group
  • n is an integer of 1 to 5.
  • Z represents a direct bond or an aromatic residue having 6 to 20 carbon atoms, preferably as shown below.
  • a resin material having a refractive index nd of 1.525 to 1.620 and an Abbe number ⁇ of 54 to 26 By using such an aromatic ester (meth) acrylate dendrimer, it is possible to realize a resin material having a refractive index nd of 1.525 to 1.620 and an Abbe number ⁇ of 54 to 26. It becomes.
  • a resin having a refractive index nd of about 1.525 and an Abbe number ⁇ of about 54 has characteristics equivalent to the silsesquiosan resin material (SQ1) at point E in FIG. . Further, this resin material is excellent in heat resistance and can be applied to a high temperature environment such as reflow soldering.
  • FIG. 6 is a perspective view of the imaging apparatus 100 incorporating the diffractive optical element according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the camera unit 103 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. Hereinafter, the imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7.
  • the imaging apparatus 100 captures an object (here, a substantially hexagonal pyramid three-dimensional object) 102.
  • a plurality of image data acquired by imaging is displayed on, for example, a projector or transferred to a PC (Personal Computer) (not shown) and used for image processing.
  • PC Personal Computer
  • the imaging apparatus 100 is suitable for use as, for example, a document camera or a scanner for so-called “self-catering” that has been rapidly spreading recently. Further, since the diffractive optical element according to the present invention has a small resolution degradation in the peripheral portion, for example, it can be applied as a so-called all-around camera in which a movable portion is omitted in a surveillance camera. Furthermore, since both miniaturization and performance improvement are compatible, it is also suitable as a camera for mobile phones, in-vehicle use, and medical use.
  • the imaging apparatus 100 includes a camera unit 103 that images the subject 102 and a stand unit 105 having an arm 104 that holds the camera unit 103.
  • the stand unit 105 includes a plurality of operation buttons 106 for a user to perform an imaging operation instruction and the like.
  • the imaging apparatus 100 can transmit and receive image data and various control signals to and from the image processing apparatus by a communication control unit and an external interface (not shown).
  • an image sensor 72 composed of a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), a CCD (Charge Coupled Device Device Image Sensor), etc., and a subject image from information detected by the image sensor 72
  • An arithmetic circuit 73 to be formed is provided inside the camera unit 103.
  • the optical system includes the convex lens 1 according to one form selected from the configuration described in detail in the first embodiment.
  • a system 71 is provided.
  • the configuration of the optical system 71 is not limited to that shown here, and the optical characteristics required for the imaging apparatus 100 such as a configuration in which other lenses are added to further reduce aberrations, a zoom optical system, and the like. Various changes can be made accordingly.
  • the optical axis CE is arranged along the vertical direction, and the light from the subject 102 is collected by the optical system 71 and imaged on the light receiving surface of the image sensor 72. Then, the light received by the image sensor 72 is converted into an electric signal, and processing such as color synthesis is performed by the arithmetic circuit 73, and an image is displayed by connecting an appropriate display means.
  • an image sensor for color image use there is known an image sensor in which green, red, and blue color filters are arranged on each pixel according to a specific rule such as a Bayer arrangement, and a color image is obtained by calculation using adjacent pixels.
  • the imaging apparatus 100 uses the optical system 71 including one lens having a diffractive action in addition to a refracting action, and thus a color image having a high resolution with a single lens. It is possible to obtain
  • the imaging apparatus 100 according to the second embodiment can be reduced in thickness and size, and the number of lenses included in the optical system 71 can be reduced. Therefore, the positioning adjustment process for each lens is simplified, and productivity and economy are improved. An excellent imaging device 100 can be obtained.
  • the imaging apparatus 100 configured with one lens has been described.
  • an imaging apparatus in which the diffractive optical element of the present invention is incorporated in a part of an optical system including a plurality of lenses may be used. . This is useful because the number of lenses can be reduced.
  • the image pickup apparatus 100 including the pair of lenses and the image sensor 72 has been described as an example. However, a plurality of pairs or a compound eye type image pickup apparatus arranged in parallel may be used. In this case, an arithmetic circuit 73 capable of synthesizing a plurality of images may be used.
  • FIG. 8 is an overall configuration diagram of an endoscope provided with an illumination device according to a third embodiment of the present invention
  • FIGS. 9 and 10 are a side view and a perspective view showing the internal structure of the distal end of the insertion portion of the endoscope, respectively.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the distal end of the insertion portion of the endoscope.
  • FIG. 9 shows the internal structure by cutting the outer cylinder of the endoscope
  • FIG. 10 shows the internal structure by removing a part of the outer cylinder of the endoscope.
  • 3rd Embodiment it is the same as that of the case of the above-mentioned 1st Embodiment and its modification about the matter which does not mention in particular below.
  • the endoscope 201 is a soft endoscope used for medical purposes, and includes a main body portion 202 including a light source for illumination (not shown) and the like, and extends forward from the main body portion 202. It is mainly comprised from the insertion part 203 provided and inserted in the inside of an observation object.
  • the endoscope 201 can receive power and transmit / receive various signals (video signal, control signal, etc.) to and from a video processor 204 having a known function.
  • the insertion portion 203 has a circular cross section with a small diameter (here, about 1.8 mm), a flexible soft portion 211 having a rear end connected to the main body portion 202, and a front end of the soft portion 211. And a rigid portion 212 having a high rigidity that forms a continuous tip portion.
  • the distal end of the flexible outer cylinder 213 is fitted into the rear opening of the rigid outer cylinder 214.
  • an imaging unit holder 221 is fitted on the front side of the rigid outer cylinder 214, and an annular shape made of a translucent material (optical material) via a lens unit 231 described later on the front side of the imaging unit holder 221.
  • the tip cover (diffractive optical element) 222 is attached.
  • the front side of the imaging unit holder 221 protrudes forward from the rigid outer cylinder 214, and a fixing ring 226 is fitted on the outer periphery of the protruding portion.
  • the fixing ring 226 is fixed to the front end surface of the rigid outer cylinder 214 in a state where the fixing ring 226 is fitted on the outer periphery of the imaging unit holder 221.
  • the imaging unit 225 is used for imaging an observation site, and is disposed on the rear side of the lens unit 231 that forms an objective optical system and the lens unit 231, and the light from the lens is imaged on the light receiving surface. It has an image sensor 232 and a flat flexible cable 233 connected in a folded state on the rear side of the image sensor 232. The rear side of the lens unit 231 is fitted in the imaging unit holder 221.
  • the front end cover 222 has a front surface 222a on the front end side which forms an R chamfered portion in the insertion portion 203, and a rear surface 222b located on the rear side (the rigid outer cylinder 214 side).
  • the front surface 222a forms an annular chamfered surface.
  • the rear surface 222b is orthogonal to the axis of the insertion portion 203 and forms an annular flat surface that continues to the outer peripheral edge of the front surface 222a.
  • a flexible cable 233 has a power / signal cable 241 (here, a four-core coaxial cable) for transmission of power and various signals between the imaging unit 225 and the main body 202 (see FIG. 8). The tip side is connected.
  • a power / signal cable 241 here, a four-core coaxial cable
  • the endoscope 201 is provided with an illumination device 250 for illuminating an observation target.
  • the illumination device 250 includes a light source (in this case, a white LED) in the main body 202 and a light source from the light source.
  • a light source in this case, a white LED
  • Each optical transmission cable 242 has a configuration in which a plurality of small-diameter optical fibers F are bundled.
  • the tip of each optical transmission cable 242 is covered with a metal tube 243 and is held by a holding groove 244 (see FIG.
  • each optical transmission cable 242 can be disposed so as to face the rear surface 222b of the tip cover 222, but here the exit end 242a is buried in the tip cover 222 (more specifically, Is filled with a silicone resin material constituting a second layer 252 to be described later up to the tip side of the metal tube 243 and the holding groove 244 (FIG. 10).
  • the outgoing light from the outgoing end 242a is emitted at a predetermined outgoing angle (120 ° in this case), and then passes through the front end cover 222 functioning as an illumination lens, and is R-chamfered from the front face 222a. It is emitted forward.
  • FIG. 12 is an explanatory view showing an aspect of illumination of the endoscope, and shows a schematic cross section of the distal end cover 222.
  • FIG. 12A shows an example in which a diffraction grating (blazed diffraction grating) 254 is formed at the interface 253 between the first layer 251 made of a dendrimer material and the second layer 252 made of a silicone resin material in the tip cover 222.
  • FIG. 12B shows a comparative example (without a diffraction grating) in which the tip cover 222 is formed only of a silicone resin material.
  • the first layer 251 generally corresponding to the substrate 2 of the first embodiment constitutes an annular rear portion (incident portion) of the tip cover 222 including the rear surface 222b.
  • the second layer 252 generally corresponding to the protective film 3 of the first embodiment constitutes an annular front portion (outgoing portion) of the tip cover 222 including the front surface 222a.
  • the interface 253 is formed of an annular surface orthogonal to the optical axis of the optical fiber F, and an annular recess 255 is provided at the center in the radial direction facing the optical transmission cable 242.
  • the annular recess 255 has an arcuate surface that is recessed toward the rear (on the optical transmission cable 242 side).
  • the light from the optical fiber F incident from the rear surface 222b side of the front end cover 222 is diffused so as to spread in the radial direction by the action of the diffraction grating 254 and the annular recess 255 at the interface 253 between the first layer 251 and the second layer 252. . That is, the interface 253 (particularly, the annular recess 255) of the tip cover 222 functions as a concave lens. As a result, the illumination area of the endoscope 201 spreads more outward than in the case of FIG. It is possible to reduce the area. Therefore, even in the configuration in which the emission end 242a (see FIG.
  • the optical transmission cable 242 is disposed behind the rear surface (rear surface side) of the distal end of the insertion portion and the illumination light is emitted from the R surface,
  • the incident light is prevented from being biased toward the center of the endoscope, and reduction of the irradiation area (observation area) is avoided. Further, chromatic aberration caused by diffraction is corrected, and a wide range of illumination having good white chromaticity can be realized.
  • the shape and arrangement of the interface 253 in the tip cover 222 are not limited to those shown in FIG. 12A, and various changes can be made. For example, as shown by a two-dot chain line in FIG. 12A, a configuration in which the entire interface 253 in the cross section is arcuate is also possible. Similarly, various modifications can be made to the structure of the diffraction grating 254.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of the diffusion effect of illumination light by diffraction.
  • the screen surface S is irradiated with white light from the LED element 261 via the diffusion lens (diffractive optical element) 262 made of an optical material is shown (only on the upper side of the optical axis C).
  • the diffusion lens 262 has a flat incident surface (diffractive surface) 262a and an output surface 262b arranged in parallel to each other, and the incident surface 262a is provided with a diffraction grating 263 in an annular shape at a predetermined pitch (here, 17 ⁇ m). It has been.
  • the distance L2 between the entrance surface 262a and the exit surface 262b (thickness of the diffuser lens 262) L2 is 10 mm
  • the distance L1 between the LED element 261 and the entrance surface 262a of the diffuser lens 262 is 5 mm
  • Distance L3 is set to 20 mm.
  • the light 265 emitted from the LED element 261 exhibits a Lambertian light intensity distribution, but is diffused by the diffusion lens 262 (particularly, diffraction at the incident surface 262a) to the outside (here, above the screen surface S). spread.
  • the diffusion angle on the screen surface S is about 75 °
  • the distance L4 from the center of the screen surface S (the position of the optical axis C of the LED element 261) to the upper end of the illumination region is about 100 mm.
  • diffracted light having different angles is generated for each wavelength of the light 265.
  • the diffractive optical element of the present invention has a good balance between a resin material having a high refractive index and low wavelength dispersion and a resin material having a low refractive index and high wavelength dispersion, and has excellent workability. Furthermore, it has high heat resistance and is resistant to temperature changes. For example, it can be applied to camera lenses, camera modules combined with solid-state image sensors, document cameras, omnidirectional cameras (surveillance cameras), mobile phone devices, endoscopes, etc. It can be used.

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Abstract

【課題】高屈折率と低波長分散性とがバランス良く両立し、かつ加工性に優れ、さらには耐熱性が高く温度変化に強い回折光学素子を提供する。 【解決手段】回折光学素子１は、第１の屈折率及び第１のアッベ数を有するシルセスキオキサン樹脂材料またはデンドリマー材料で構成され、その表面に回折格子４が形成された基材２と、第１の屈折率より小さい第２の屈折率及び第１のアッベ数より小さい第２のアッベ数を有するシリコーン樹脂材料で構成され、回折格子４が形成された基材２上に形成された保護膜３とを備える。

Description

回折光学素子ならびにこれを用いた撮像装置および照明装置
　本発明は、回折現象を利用して光の集光または発散を行う回折光学素子（回折光学レンズ）ならびにこれを用いた撮像装置および照明装置に関する。
　近年、情報通信の高速化、各種電子機器の小型軽量化等を実現するためのキーテクノロジーとしてオプトエレクトロニクスが注目されており、これを実現するための光学材料の開発が急がれている。
　光学材料としては、従来、光学ガラス等の無機系材料が一般的に使用されている。しかし、無機系光学材料は加工が難しく、これを用いて微細化かつ複雑化が進む光学部品を大量かつ安価に生産することが困難であるという問題を潜在的に有する。
　一方、樹脂を中心とした有機系光学材料は、加工性に優れ生産コストの低減が可能であること、さらに軽量であることから、今後のオプトエレクトロニクス技術を支えていく材料として期待されており、近年開発が加速する傾向にある。
　有機系光学材料の課題のひとつとして、有機系光学材料単独で光学部品を形成する場合、屈折率が十分に高くない点、及び屈折率と波長分散性とのバランスが取れている材料が少ない点があげられる。有機系光学材料として最も用いられる樹脂材料のＤ線（波長５８９ｎｍ）における屈折率ｎｍＤと波長分散性を示すアッベ数νｍとは、おおむね下記（式１）を満足することが知られている（非特許文献１参照）。なお、Ｄ線とｄ線（波長５８７ｎｍ）については波長が非常に近いところから、各材料のＤ線における屈折率とｄ線における屈折率とはほぼ同傾向にあると考えてよい。
　１．６６－０．００４νｍ≦ｎｍＤ≦１．８－０．００５νｍ・・・（式１）
　樹脂の屈折率が十分に高くない点、及び屈折率と波長分散性とのバランスが取れている材料が少ない点は、例えば光学部品としてレンズを考えた場合、色収差や像面湾曲により十分な特性が得られないという問題を生じさせる。また、光学部品として光導波路を有する固体撮像素子を考えた場合、光導波路とその周辺材料との間で十分な屈折率差が得られず、その結果として集光効率が低下するという問題を生じさせる。 
　これらの課題を解決するため、例えば基材となる樹脂に対し無機系の微粒子を分散させ、高屈折率を有する有機系光学材料を調製し、この材料を用いて光学部品を構成することが検討されている。
　特許文献１には、高屈折率かつ低波長分散性を示す有機系光学材料からなる光学部品を得る方法として、メタクリル樹脂等の透明な基材樹脂に、アルミナや酸化イットリウム等の微粒子を分散させた樹脂組成物により光学部品を構成する方法が開示されている。
　また、特許文献２～４には、一定以上の光学特性を有する熱可塑性樹脂に、酸化チタン又は酸化亜鉛の微粒子を分散させた熱可塑性樹脂組成物により光学部品を構成する方法が開示されている。
　また、特許文献５には、回折格子を設けたレンズ基体に樹脂からなる光学調整膜を設けた回折格子レンズが開示されている。特許文献５においては、回折格子が形成されたレンズ基体の表面上に、レンズ基体とは異なる屈折率および屈折率分散（refractive index dispersion）を有する光学材料からなる光学調整膜を設けることが開示されている。これによれば、回折格子が形成された基体の屈折率と、回折格子を覆うように形成された光学調整膜の屈折率とを特定の条件に設定することにより、回折効率の波長依存性を低減し、不要次数回折光を低減し、不要次数回折光によるフレアを抑制することができるとしている。
特開２００１－１８３５０１号公報 特開２００３－０７３５５９号公報 特開２００３－０７３５６３号公報 特開２００３－０７３５６４号公報 特開平０９―１２７３２１号公報
井出文雄著、「季刊化学総説Ｎｏ．３９　透明ポリマーの屈折率制御」、日本化学会編、１９９８年１１月１０日発行、９頁図２）
　しかしながら、特許文献１に開示されている方法においては、ｄ線（波長５８７ｎｍ）における屈折率（以下、「ｄ線屈折率」という）が１．７６のアルミナを基材樹脂に分散させるため、高屈折率の樹脂組成物を得ることは原理的に難しかった。なお、特許文献１には、アルミナ以外の無機微粒子を基材樹脂に分散させる方法も開示されているが、この場合においては、十分高いアッベ数、すなわち低い波長分散性を得るために、赤外線吸収染料等の異常分散物質をさらに分散させると記載されている。また、特許文献２～４に開示されている方法においては、基材樹脂に分散させる無機微粒子として、波長分散性の高い酸化チタン（アッベ数１２）又は酸化亜鉛（アッベ数１２）を使用するため、高屈折率の樹脂組成物を得るために無機微粒子の分散比率を増加すると波長分散性が著しく増大し、高屈折率と低波長分散性とが両立した樹脂組成物を得ることは困難であった。
　さらに、価格が安い樹脂組成物のみで構成され、加工性の高い光学材料は、携帯電話や小型カメラ、車載カメラ、セキュリティカメラなどに用いられる回折格子レンズ、特に可視光の全波長域にわたって略均一な回折効率を有する白色回折レンズとして好適である。但し、このような白色回折レンズは、それを保持する部材を介して、他の電子部品、例えば撮像素子等とともに電子基板に実装され、そのままリフローはんだ可能であることを要求される場合がある。そうすれば、他の電子部品とともに、白色回折レンズも電子基板上に固定可能となる。そのためには、白色回折レンズ自身も、最高２００℃を超えるリフローはんだ炉の環境に耐えうるものが望ましい。
　しかしながら、特許文献１～５に開示された樹脂組成物或いは構成では、このような高温環境に対応することが困難であった。
　本発明は、高屈折率と低波長分散性とがバランス良く両立し、かつ加工性に優れ、さらには耐熱性が高く温度変化に強い回折光学素子を提供することを目的とする。
　本発明に係る回折光学素子は、上記目的を達成するために、第１の屈折率及び第１のアッベ数を有するシルセスキオキサン樹脂材料またはデンドリマー材料で構成され、その表面に回折格子が形成された基材と、第１の屈折率より小さい第２の屈折率、及び前記第１のアッベ数より小さい第２のアッベ数を有するシリコーン樹脂材料で構成され、回折格子が形成された基材上に形成された保護膜と、を備えるものである。
　本発明の回折光学素子によれば、高屈折率かつ低波長分散性を有する樹脂材料と低屈折率かつ高波長分散性を有する樹脂材料とがバランス良く両立し、かつ加工性に優れ、さらには耐熱性が高く温度変化に強い回折光学素子を得ることができる。
本発明の第１実施形態に係る回折光学素子を用いた凸レンズを示す説明図 本発明の第１実施形態に係る樹脂材料のアッベ数と屈折率との関係を示すグラフ 本発明の第１実施形態の回折光学素子において回折格子を備えた基材の製造工程を示す説明図 本発明の第１実施形態の回折光学素子において回折格子が形成された基材上に保護膜を形成する工程を示す説明図 本発明の第１実施形態の回折光学素子の変形例を示す説明図 本発明の第２実施形態に係る回折光学素子を内蔵した撮像装置の斜視図 本発明の第２実施形態に係るカメラ部の内部構成を示す断面図 本発明の第３実施形態に係る照明装置を備えた内視鏡の全体構成図 本発明の第３実施形態に係る内視鏡の挿入部先端の内部構造を示す側面図 本発明の第３実施形態に係る内視鏡の挿入部先端の内部構造を示す斜視図 本発明の第３実施形態に係る内視鏡の挿入部先端の断面図 本発明の第３実施形態に係る内視鏡の照明の態様を示す説明図 図１２Ａに示した照明の比較例を示す説明図 回折による照明光の拡散効果の例を示す説明図
（第１実施形態）
　以下、本発明の具体的な内容について図面を用いて説明する。
　図１は本発明の第１実施形態に係る回折光学素子を用いた凸レンズ（回折光学レンズ）を示す説明図である。図１に示す凸レンズ１において、基材２はシルセスキオキサン樹脂材料で構成され、保護膜３は基材２上に接触し、シリコーン樹脂材料で構成される。回折格子（ブレーズ型回折格子）４は、基材２と保護膜３との界面において、基材２の中心に対して同心円状に形成されている。ＣＥは凸レンズ１の光軸である。
　保護膜３は、基材２に設けられた回折格子４を物理的に保護する機能を有すると共に、光学調整膜としての機能も備える。即ち、回折格子４が形成された基材２の屈折率と、回折格子４を覆うように形成された保護膜３の屈折率とを適切に設定することにより、回折効率の波長依存性を低減すること等ができる。
　また、図中の点線は回折格子４の断面における鋸歯状溝の上頂点又は下頂点を連結した線を示す（図５において同じ）。図１ではこれらの上下頂点の幅を非常に大きく描いているが、実際は数μｍから後述するように約３０μｍの範囲とされている（図３、図４、図５において同じ）。
　ここでシルセスキオキサン樹脂とはケイ素上に有機置換基をひとつ有する有機ケイ素ポリマー（一般式ＲＳｉＯ１．５）を総称するものであり、当該樹脂材料については、例えば、東亜合成研究年報　ＴＲＥＮＤ　２００４　第７号　３７～４１ページ　「シルセスキオキサン誘導体「ＳＱシリーズ」」（著者：　新製品開発研究所　　田島　誠太郎　氏）に詳細に記載されている。なお、図１に示す凸レンズ１はレンズの光軸方向の片面のみを図示したものであるが、それと反対側にある図示しないレンズ面は、第１実施形態における回折格子４と保護膜３を持たず、通常の屈折力を有する非球面または球面状の凸または凹レンズ面を有するのが一般的である。もちろん、光軸方向の両主面に回折格子４が形成された構成としてもよい。
　図２は、本発明の第１実施形態に係る樹脂材料のアッベ数と屈折率との関係を示すグラフである。図２において、横軸はアッベ数ν、縦軸は屈折率ｎｄである。
　ここで、以下の直線Ａ，Ｂを定義する。
　直線Ａ：ｎｄ＝－０．００６１ν＋１．８５０７
　直線Ｂ：ｎｄ＝－０．０１４１ν＋１．９９４９
　直線Ａは、後述する（式２）～（式４）に基づくηｍ（λ）とｄの条件を満たすシルセスキオキサン樹脂材料におけるアッベ数νと屈折率ｎｄの組み合わせのうち、アッベ数を変えたときに屈折率ｎｄが最小となるポイントをプロットしたものであり、直線Ｂは、同様にシリコーン樹脂材料における屈折率ｎｄが最大となるポイントをプロットしたものである。
　第１実施形態において、略直線Ａ上又は直線Ａよりも屈折率が大きい領域にあるシルセスキオキサン樹脂材料と、略直線Ｂ上又は直線Ｂよりも屈折率が小さい領域にあるシリコーン樹脂材料との組み合わせであれば、下記の（式２）および（式３）に示す回折効率計算式ηｍ（λ）による回折効率の平均値が８０％以上となる。そして、下記の（式３）に示すブレーズｄが３０μｍ以下となるものが存在する。
ηｍ（λ）＝［ｓｉｎ｛π（φ（λ）－ｍ）｝／｛π（φ（λ）－ｍ）｝］２　　　（式２）
φ（λ）＝｛ｄ＊｜ｎ１（λ）－ｎ２（λ）｜／λ｝　　　　　　　　　　　（式３）
ｄ＝｜０．５８８／（ｎ１－ｎ２）｜　　　　　　　　　　　　　　　　　　（式４）
　ここでλは回折光学素子に入射する光の波長を示すもので、波長４００～７００ｎｍの可視光である。また、（式２）の変数ｍは回折光の次数を示すものであり、１次回折光の場合はｍ＝１となる。なお、第１実施形態においては主に１次回折光の回折効率を確保することが目的であるため、ｍ＝１について回折効率を計算している。また、回折効率計算式ηｍ（λ）による一次回折効率を８０％以上必要としたのは、一般に撮像系レンズとして実用可能な回折効率がこの数値以上とされているからである。
　また、（式４）における値「０．５８８」（μｍ）はｄ線の波長であり、可視光の中心波長として一般的に用いられるものである。第１実施形態の回折光学素子は可視光の全波長領域についてレンズ効果を得るものであるため、この波長を採用したが、回折光学素子の用途によっては、他の値を中心波長として採用しても良い。例えば、赤外光領域に重点的に用いられる場合は、その領域に最適な中心波長を採用すれば良い。
　さて、図２において、△は現時点で入手可能なシルセスキオキサン樹脂材料について、□は現時点で入手可能なシリコーン樹脂材料の分布を示しているが、発明者らは、領域Ｃ及び領域Ｄに含まれるシルセスキオサン樹脂材料、シリコーン樹脂材料のなかでそれぞれ回折光学素子に最適な樹脂材料の組み合わせを見出した。それが、シルセスキオサン樹脂材料については点Ｅに位置するＳＱ１であり、シリコーン樹脂材料については点Ｆに位置するＳＣ４である。
　第１実施形態で採用されるシルセスキオサン樹脂材料ＳＱ１は、図２に示す領域Ｃに対応するアッベ数及び屈折率を有し、例えば点Ｅのアッベ数及び屈折率を有する。また、シリコーン樹脂材料ＳＣ４は領域Ｄに対応するアッベ数及び屈折率を有し、例えば点Ｆのアッベ数及び屈折率を有する。
　ＳＱ１は、例えば新日鐵住金化学製のシルプラス（登録商標。以下同じ）を用いることができる。第１実施形態においては、シルプラスとして屈折率ｎｄ：約１．５２、アッベ数：約５４を有する材料を採用している。なお、シルプラスは屈折率ｎｄ：１．５１～１．５３、アッベ数：４４～５４の範囲（図示するＳ１の範囲）で選択可能だが、上述した直線Ａとの関係（シルセスキオサン樹脂材料は、略直線Ａ上又は直線Ａよりも屈折率が大きい領域のものを選択する）において、商品化されている全ての材料を採用できるわけではない。
　一方、シリコーン樹脂材料ＳＣ４は、例えばモメンティブ・パフォーマンス・マテリアル社製のＩＶＳ５０２２を用いることができる。第１実施形態においては、ＩＶＳ５０２２として、屈折率ｎｄ：１．５０、アッベ数：３４．７を有する材料を採用している。ＩＶＳ５０２２は屈折率ｎｄ：１．４１～１．５３、アッベ数：３４．２～５４の範囲（図示するＳ２の範囲）で選択可能だが、上述した直線Ｂとの関係（シリコーン樹脂材料は、略直線Ｂ上又は直線Ｂよりも屈折率が小さい領域のものを選択する）において、商品化されている全ての材料を採用できるわけではない。
　ＳＱ１，ＳＣ４のアッベ数νと屈折率ｎｄの値を先に示した（式２）～（式４）に代入し、波長４００～７００ｎｍの可視光に対して１ｎｍ刻みで算出した回折効率ηｍ（λ）の平均値を計算すると、その回折効率の平均値は約９８％となり、この組み合わせが極めて高い回折効率を有することが分かる。
　以下にＳＱ１とＳＣ４以外の組み合わせで回折光学レンズを構成した場合の特性について説明する。直線Ａの下側には、例えばＳＱ２～ＳＱ７の位置に対応するアッベ数と屈折率を有するシルセスキオサン樹脂材料が存在し、直線Ｂの上側には、例えばＳＣ１～ＳＣ３，ＳＣ５の位置に対応するアッベ数と屈折率を有するシリコーン樹脂材料が存在する。これらの中から適宜屈折率差を確保できる組み合わせを選択して回折光学レンズを構成したとしても、特定の波長領域において回折効率が低下する。即ち特定色（スペクトル）で収差が発生するため、いわゆる白色レンズとしては用いることができない。
　また、領域Ｃにはシルセスキオキサン以外の樹脂材料が、領域Ｄにはシリコーン以外の樹脂材料が存在するが、これらの材料を用いて回折光学レンズを構成した場合は、一般に耐熱性に劣るため、リフローはんだのような高温環境には耐えることができない。
　さて、（式４）によれば、ＳＱ１，ＳＣ４を組み合わせたときの光軸方向ＣＥにおける回折格子４の溝の深さｄは２９．４μｍとなることが分かる。
　図３は、本発明の第１実施形態の凸レンズ１において回折格子４を備えた基材２の製造工程を示す説明図である。なお、図３では凸レンズ１の両面に回折格子形状が形成された構成について、その製造工程を示している（図４も同じ）。
　まず、図３（ａ）に示すように、回折格子４の形状をかたどった型５１ａ，５１ｂを用意する。そして、図３（ｂ）に示すように、真空注入ノズル５２（図３（ａ）参照）から、型５１ａ，５１ｂに未硬化状態のシルセスキオキサン樹脂材料５３を流し入れて充填する。そして、図３（ｃ）に示すように、型５１ａ，５１ｂを外して、回折格子４が形成された面を含む基材２を形成する。なお、シルセスキオキサン樹脂からなる基材２を形成する工程は、型を用いた成形プロセスに限定されず、例えばレーザ加工等によって回折格子４とすべき部分に溝を形成する工程を含んでいてもよい。
　図４は、本発明の第１実施形態の凸レンズ１において回折格子４が形成された基材２上に保護膜３を形成する工程を示す説明図である。
　まず、図４（ａ）に示すように、真空注液ノズル４２，４３を備えた気密容器４１の内部に基材２を設置し、気密容器４１の内部を減圧する。気密容器４１内の圧力は、真空蒸着やＣＶＤ等の真空プロセスで求められるほど低くする必要はない。例えば、１Ｐａから５０００Ｐａ程度の圧力で十分に効果が得られ、１００Ｐａ以下が好ましい。
　次に、図４（ｂ）に示すように、減圧された気密容器４１内において、真空注液ノズル４２から、シリコーン樹脂材料からなる保護膜３を形成するための塗液（シリコーン樹脂材料を含む溶媒）を基材２の回折格子４の形状が形成された面に塗布する。そして、気密容器４１内の圧力を減圧前の圧力に戻すことによって、塗液内から気泡を除去して回折格子４の形状の微細部分に塗液を隙間なく密着させ、回折格子４の全体を覆うように保護膜３を形成する。次に、図４（ｃ）に示すように、基材２を反転させて、気密容器４１の内部を減圧し、真空注液ノズル４２から、シリコーン樹脂材料からなる保護膜３を形成するための塗液（シリコーン樹脂材料と溶媒の混合物）を基材２の回折格子４の形状が形成された面に塗布する。そして気密容器４１内の圧力を上げて、保護膜３を形成する。
　その後、気密容器４１から基材２に保護膜３が形成された凸レンズ１を取り出し、塗液中の溶媒を除去する硬化処理によって保護膜３を備えた凸レンズ１が完成する。なお、硬化処理は、光硬化、熱硬化、乾燥処理等で行うことができる。
　さて、このような製造工程で製造される基材２において、回折格子４の溝が３０μｍ以上の深さになると、光の入出射方向（光軸ＣＥ）と平行な面より漏れ出す光が多くなり（図１参照）、結像に寄与しない不要光の発生要因となる。このため、回折格子４の溝の深さは３０μｍより小さくするのが望ましい。その点で、上述した回折格子４の溝の深さｄ＝２９．４μｍの値は、回折格子４の性能を発揮させる観点では限界に近いものである。
　ちなみに、上述した樹脂材料の組み合わせにおいて、屈折率が高い側の樹脂材料として屈折率ｎｄ＝１．５２のシルセスキオサン樹脂を採用する前提では、低い側（シリコーン樹脂材料）の屈折率ｎｄが１．５０より小さいと、回折格子４の溝の深さｄは３０μｍより大きくなる。従って、この屈折率ｎｄ＝１．５０は、第１実施形態において採用される樹脂材料が有する屈折率の実質的な下限と考えて良い。言い換えれば、いずれの樹脂材料も、少なくとも屈折率ｎｄ＝１．５０以上を有することが必要となる。
　以降、図２に戻って説明を続ける。図２における直線Ａと直線Ｂは、点Ｑ(ν,ｎｄ)＝（１８．０２５，１．７４１）において交差する。点Ｑでは屈折率を始めとする両者の樹脂材料の特性が同一であることを意味する。しかしながら、両者の樹脂材料の特性が同じであれば、仮に図１に示すような構成を取ったとしても、高屈折率かつ低波長分散性を確保することはできない。それは同一の樹脂材料のみで構成された通常の屈折力を有するレンズと何ら変わらないからである。従って、この点(ν,ｎｄ)＝（１８．０２５，１．７４１）が、図２に示す直線Ａおよび直線Ｂにとっての右端側の境界値となる。
　そして本発明に係る回折光学素子は、上記したように、領域Ｃに存在するシルセスキオキサン樹脂材料と領域Ｄに存在するシリコーン樹脂材料とを組み合わせて構成することに加え、実質的には以下の条件を満たすことが必要となる。すなわち、領域Ｃに存在するシルセスキオキサン樹脂材料においては、
　アッベ数ν＞１８．０２５（式５）
となる領域にあることがさらに必要であり、
　領域Ｄに存在するシリコーン樹脂材料においては、
　屈折率ｎｄ＜１．７４１（式６）
となる領域にあることがさらに必要である。
　ちなみに、上述の点Ｅ（ＳＱ１）と点Ｆ（ＳＣ４）の組み合わせは、これ自体で十分に高い回折効率を有している。そのため、例えば従来技術に開示されている二酸化ジルコニアのようなナノメートルサイズの無機微粒子材料を保護膜に分散させて回折効率を稼ぐ必要が無いので、無機微粒子材料の凝集や保護膜の白濁等の不具合も発生しない。また、無機微粒子材料の添加による基材２及び保護膜３間の接着力の低下を防ぐ事が可能となる。
　さらに、ガラス転移温度Ｔｇはシリコーン樹脂材料では２００℃以上、シルセスキオキサン樹脂材料では３００℃以上であり、また、熱膨張係数はシリコーン樹脂材料では２．８×１０－４、シルセスキオキサン樹脂材料では０．９～１．１×１０－４とされている。このように両者ともにガラス転移温度Ｔｇが高く、かつ熱膨張係数はいずれも１０－４オーダーと小さいことから、熱による材料そのものの変形や、材料間の熱膨張率の差によって基材２から保護膜３が剥離するようなこともなくリフローによる実装が可能となり、生産効率が上がる。さらに、保存温度が飛躍的に向上する。そして、これらはいずれも加工性の高い樹脂材料なので、上述のように金型を用いた製造工程により安価にかつ短期間で大量に製造可能である。
　以上、第１実施形態では、基材２をシルセスキオキサン樹脂材料とし、保護膜３をシリコーン樹脂材料とした凸レンズ１について説明した。この構成においては、高屈折率（屈折率ｎｄが大きく、かつアッベ数νも大きい）かつ低波長分散性（アッベ数が大きい）を有する第１の樹脂材料（シルセスキオキサン樹脂材料）と低屈折率（第１の樹脂材料に対して相対的に屈折率が小さく、かつアッベ数も小さい）かつ高波長分散性（第１の樹脂材料に対して相対的にアッベ数が小さい）を有する第２の樹脂材料（シリコーン樹脂材料）とがバランス良く両立して、高性能の凸レンズを実現することができる。
　このように、第１実施形態の回折光学素子は、第１の屈折率（例えばｎｄ＝１．５２）及び第１のアッベ数（例えばν＝５４）を有するシルセスキオキサン樹脂材料で構成され、その表面に回折格子４が形成された基材２と、第１の屈折率より小さい第２の屈折率（例えばｎｄ＝１．５０）、及び第１のアッベ数より小さい第２のアッベ数（例えばν＝３４．７）を有するシリコーン樹脂材料で構成され、回折格子４が形成された基材２上に形成された保護膜３と、を備えている。
　図５は、本発明の第１実施形態の回折光学素子の変形例を示す説明図である。本発明は上述した凸レンズ１に限らず応用することができる。図５（ａ）は基材１２をシルセスキオキサン樹脂材料とし、保護膜１３をシリコーン樹脂材料とした凹レンズ１１を示し、図５（ｂ）は、基材２２をシリコーン樹脂材料とし保護膜２３をシルセスキオキサン樹脂材料とした凸レンズ２１を示し、図５（ｃ）は基材３２をシリコーン樹脂材料とし保護膜３３をシルセスキオキサン樹脂材料とした凹レンズ３１を示している。
　このように、第１実施形態の回折光学素子の変形例は、第２の屈折率（例えばｎｄ＝１．５０）及び第２のアッベ数（例えばν＝３４．７）を有するシリコーン樹脂材料で構成され、その表面に回折格子４が形成された基材２と、第２の屈折率より大きい第１の屈折率（例えばｎｄ＝１．５２）、及び第２のアッベ数より大きい第１のアッベ数（例えばν＝５４）を有するシルセスキオキサン樹脂材料で構成され、回折格子４が形成された基材２上に形成された保護膜３と、を備えるものを含む（図５（ｂ），（ｃ）を参照）。
　以上説明したように、本発明に係る回折光学素子は、凸レンズのみならず凹レンズとしてもよく、基材・保護膜それぞれを構成する樹脂材料を入れ替えたりしても良い。ただし一般に、重合前のモノマー粘性が高いシルセスキオキサン樹脂材料を基材とし、相対的に重合前のモノマー粘性の低いシリコーン樹脂材料を保護膜としたほうが、加工性はより良好である。なお、基材２と保護膜３のどちらをシルセスキオキサン樹脂材料とし他方をシリコーン樹脂材料とするかによって、回折格子４（１４，２４，３４）の溝の形状は異なる。それは２つの材料の屈折率とアッベ数が異なるためである。
（第１実施形態の変形例）
　次に、本発明の第１実施形態の変形例による回折光学素子について説明する。この変形例では、上述のレンズを構成する材料として、シルセスキオキサン樹脂材料の代わりにデンドリマー材料を用いる点において第１実施形態の場合とは異なる。なお、変形例について、以下で特に言及しない事項については第１実施形態の場合と同様とする。
　デンドリマー材料としては、所望の特性（屈折率、アッベ数等）を実現可能な周知の材料を選択することができる。そのような材料として、例えば、特開平１１－６０５４０に開示のように、複数のカルボキシル基を有する芳香族化合物を中心成分とし、１個の水酸基と２個のカルボキシル基とを有する芳香族化合物を枝成分とした次の一般式で表される芳香族エステル（メタ）アクリレートデンドリマー、及びこれと重合開始剤とを必須成分として含む硬化性樹脂組成物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 ただし、ｍは１～１０の繰り返し数を示し、ｎは３～６の整数を示す。
　ここで、中心部分Ｘは炭素数６～２０の多価カルボン酸又はその誘導体から生じる芳香族残基であり、好ましくは次に示すような母核を有する芳香族化合物等から生じる芳香族残基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　また、Ｙはアクリル基又はメタクリル基を有する炭素数６～２０の有機基を示し、次の一般式で示される。
（ＣＨ２＝ＣＲ－ＣＯＯ）ｎ－Ｑ－Ｏ－
ここで、Ｑは炭素数１～１７の炭化水素基、Ｒは水素又はメチル基を示し、ｎは１～５の整数である。
　また、Ｚは直接結合又は炭素数６～２０の芳香族残基を示し、好ましくは次に示すものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
　このような芳香族エステル（メタ）アクリレートデンドリマーを用いることにより、屈折率ｎｄを１．５２５～１．６２０の範囲とし、アッベ数νを５４～２６の範囲とする樹脂材料を実現することが可能となる。市場で入手可能な樹脂材料としては、例えば、新日鐵住金化学製のＥＳＤＲＩＭＥＲ（登録商標）Ｌｓｅｒｉｅｓ（（ｎｄ，ν）＝(1.525, 54)、 (1.582, 33)、 (1.602, 29)、 (1.620, 26)）があり、特に、屈折率ｎｄ：約１．５２５、アッベ数ν：約５４の樹脂は、上述の図２の点Ｅにおけるシルセスキオサン樹脂材料（ＳＱ１）と同等の特性を有する。また、この樹脂材料は耐熱性にも優れ、リフローはんだのような高温環境にも適用可能である。
（第２実施形態）
　図６は、本発明の第２実施形態に係る回折光学素子を内蔵した撮像装置１００の斜視図であり、図７は、本発明の第２実施形態に係るカメラ部１０３の内部構成を示す断面図である。以降、図６、図７を用いて本発明の第２実施形態の撮像装置について詳細に説明する。
　第２実施形態に係る撮像装置１００は、被写体（ここでは、略六角錐形の立体物）１０２を撮像するものである。撮像により取得した複数の画像データは例えばプロジェクタ等に表示され、または図示しないＰＣ(Personal Computer)等に転送されて画像加工用途に利用される。
　撮像装置１００は、例えば、書画カメラや最近急速に普及が進んでいるいわゆる「自炊」用のスキャナとしての使用に好適である。また、本発明に係る回折光学素子は周辺部の解像度劣化が小さいことから、例えば監視カメラにおいて可動部を省いた、いわゆる全周囲カメラとしての応用が可能である。更に、小型化と性能向上が両立するため、携帯電話用、車載用、医療用のカメラとしても好適である。
　図６に示すように、撮像装置１００は、被写体１０２を撮像するカメラ部１０３と、このカメラ部１０３を保持するアーム１０４を有するスタンド部１０５とを備える。スタンド部１０５は、ユーザが撮像の操作指示等を行うための複数の操作ボタン１０６を有している。また、撮像装置１００は、図示しない通信制御部および外部インターフェースによって画像処理装置との間で画像データや各種制御信号を送受信可能である。
　図７に示すように、カメラ部１０３の内部には、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)やＣＣＤ(Charge Coupled Device Image Sensor)等からなるイメージセンサ７２、イメージセンサ７２により検出された情報から被写体像を形成する演算回路７３が設けられている。また、イメージセンサ７２の上方（図７は図６に対して天地が反転している）には、第１実施形態で詳細に説明した構成から選ばれた１つの形態に係る凸レンズ１を含む光学系７１が設けられている。なお、光学系７１の構成は、ここに示したものに限らず、より収差を低減させるために他のレンズを追加した構成や、ズーム光学系等、撮像装置１００に必要とされる光学特性に応じて種々の変更が可能である。
　当該光学系では、光軸ＣＥが上下方向に沿って配置されており、被写体１０２からの光は、光学系７１で集光され、イメージセンサ７２の受光面に結像される。そして、イメージセンサ７２で受光された光が電気信号に変換され、演算回路７３でカラー合成等の処理がなされ、適当な表示手段を接続することにより、画像として表示される。
　従来、カラー画像用途の撮像素子として、各画素にベイヤー配列等の特定の規則で緑、赤、青の色フィルタを配列し、隣接する画素による演算でカラー画像を得るものが知られている。
　このようなカラー画像を得る場合には、少なくとも２～３枚の非球面レンズを光軸上に配列した光学系を用いるのが一般的であった。これは、１枚の非球面レンズでは色収差、すなわち波長による集光特性のずれを解消することができないため、解像度の高いカラー画像を得ることが困難となるためである。
　一方、第２実施形態の撮像装置１００では、屈折作用に加えて、回折作用をも合わせ持つ１枚のレンズからなる光学系７１を用いているため、１枚のレンズで高い解像度を有するカラー画像を得ることが可能である。
　したがって、第２実施形態の撮像装置１００は、薄型及び小型化が可能になるとともに、光学系７１に含まれるレンズ枚数を削減できるため各レンズの位置決め調整工程が簡略化し、生産性、経済性に優れる撮像装置１００とすることができる。
　なお、第２実施形態では、１枚のレンズで構成した撮像装置１００を説明したが、複数枚のレンズからなる光学系の一部に、本発明の回折光学素子を組み入れた撮像装置としてもよい。この場合は、レンズ枚数を削減できるので有用である。
　また、複数レンズからなる撮像レンズ系の１面に、一般的な回折格子４の形状を形成し、色収差を低減することが最近行われている。その場合、不要な回折光によるフレアやゴーストが発生しないように回折輪帯数は多くしないようにしているが、周辺に比べて輝度の高い被写体を撮影する場合には、本発明に係る回折光学素子を組み入れると、フレアやゴーストが発生せず有用である。
　また、第２実施形態では、一対のレンズ及びイメージセンサ７２からなる撮像装置１００を例に説明したが、これを複数対、あるいは並列に配置した複眼型撮像装置としてもよい。この場合は複数画像を合成処理できる演算回路７３を用いればよい。
（第３実施形態）
　図８は本発明の第３実施形態に係る照明装置を備えた内視鏡の全体構成図であり、図９及び図１０はそれぞれ内視鏡の挿入部先端の内部構造を示す側面図及び斜視図であり、図１１は内視鏡の挿入部先端の断面図である。図９では内視鏡の外筒を切断することにより、図１０では内視鏡の外筒の一部を取り外すことにより内部構造を示している。なお、第３実施形態について、以下で特に言及しない事項については上述の第１実施形態およびその変形例の場合と同様とする。
　図８に示すように、内視鏡２０１は、医療用として用いられる軟性鏡であり、照明用の光源等（図示せず）が内蔵された本体部２０２と、この本体部２０２から前方に延設され、観察対象の内部に挿入される挿入部２０３とから主として構成される。内視鏡２０１は、周知の機能を有するビデオプロセッサ２０４との間で電力受給や各種信号（映像信号、制御信号など）の送受信が可能である。挿入部２０３は、小径（ここでは、約１．８ｍｍ）の円形断面を有しており、本体部２０２に後端が接続された可撓性の軟性部２１１と、この軟性部２１１の前端に連なり先端部を形成する高剛性の硬性部２１２とを有している。
　図９及び図１０に示すように、内視鏡２０１の先端側では、軟性外筒２１３の先端が硬性外筒２１４の後部開口に嵌め込まれている。また、硬性外筒２１４の前側には撮像ユニットホルダ２２１が嵌め込まれており、撮像ユニットホルダ２２１の前側には、後述するレンズユニット２３１を介して透光性の材料（光学材料）からなる円環状の先端カバー（回折光学素子）２２２が取り付けられている。撮像ユニットホルダ２２１の前側は、硬性外筒２１４から前方に突出しており、この突出部位の外周には固定リング２２６が嵌め込まれている。固定リング２２６は、撮像ユニットホルダ２２１の外周に嵌め込まれた状態で硬性外筒２１４の前側の端面に固着されている。
　撮像ユニット２２５は、観察部位の撮像に供されるものであり、対物光学系をなすレンズユニット２３１と、このレンズユニット２３１の後側に配置され、レンズからの光が受光面に結像されるイメージセンサ２３２と、このイメージセンサ２３２の後面側に折り畳まれた状態で接続された平型のフレキシブルケーブル２３３とを有している。レンズユニット２３１の後側は撮像ユニットホルダ２２１に嵌め込まれている。
　図１１に示すように、先端カバー２２２は、挿入部２０３におけるＲ面取り部を形成する先端側の前面２２２ａと、その後側（硬性外筒２１４側）に位置する後面２２２ｂとを有している。前面２２２ａは、環状の面取り面をなす。後面２２２ｂは、挿入部２０３の軸に直交すると共に、前面２２２ａの外周縁に連なる環状平面をなす。
　フレキシブルケーブル２３３の後部には、撮像ユニット２２５と本体部２０２（図８参照）との間の電力および各種信号の伝送に供される電力・信号用ケーブル２４１（ここでは、４芯同軸ケーブル）の先端側が接続されている。
　また、内視鏡２０１には、観察対象を照らすための照明装置２５０が設けられおり、この照明装置２５０は、上述の本体部２０２内の光源（ここでは、白色ＬＥＤ）と、この光源からの光を挿入部２０３の先端に導く複数（ここでは、４本）の光伝送用ケーブル（光伝送路）２４２と、この光伝送用ケーブル２４２から出射された光を拡散する先端カバー２２２とから主として構成される。各光伝送用ケーブル２４２は、複数の小径の光ファイバＦが束ねられた構成を有している。各光伝送用ケーブル２４２の先端部は、金属管２４３によって被覆されており、撮像ユニットホルダ２２１の外周に設けられた保持溝２４４（図１０参照）によって保持されている。各光伝送用ケーブル２４２の出射端２４２ａは、先端カバー２２２の後面２２２ｂと対向するように配置することができるが、ここでは、出射端２４２ａは先端カバー２２２内に埋没している（より詳細には、後述する第２層２５２を構成するシリコーン樹脂材料が金属管２４３および保持溝２４４（図１０）の先端側まで充填されている。）。出射端２４２ａからの出射光は、所定の出射角（ここでは、１２０°）で出射された後、照明用レンズとして機能する先端カバー２２２内を通ってＲ面取りされた前面２２２ａから挿入部２０３の前方に出射される。
　図１２は内視鏡の照明の態様を示す説明図であり、先端カバー２２２の模式的な断面を示している。図１２Ａは、先端カバー２２２において、デンドリマー材料からなる第１層２５１とシリコーン樹脂材料からなる第２層２５２との界面２５３に回折格子（ブレーズ型回折格子）２５４を形成した例を示しており、図１２Ｂは、先端カバー２２２をシリコーン樹脂材料のみで形成した比較例（回折格子なし）を示している。
　図１２Ｂに示す比較例において、光ファイバＦから前方に所定の照射角度をもって出射された光は、先端カバー２２２の後面２２２ｂ側から入射し、Ｒ面である前面２２２ａでの屈折により挿入部２０３の中心軸側に集光される傾向にある。つまり、先端カバー２２２は凸レンズとして機能し、これにより、内視鏡２０１の照明領域は、イメージセンサ２３２の撮像範囲の全域をカバーできずに照明領域の周辺に観察不能な領域が生じ得る。
　照明装置２５０では、図１２Ａに示すように、第１実施形態の基材２に概ね対応する第１層２５１が、後面２２２ｂを含む先端カバー２２２の環状の後部（入射部）を構成する。また、第１実施形態の保護膜３に概ね対応する第２層２５２は、前面２２２ａを含む先端カバー２２２の環状の前部（出射部）を構成する。界面２５３は、光ファイバＦの光軸に直交する環状面からなり、光伝送用ケーブル２４２に対向する径方向中央には環状凹部２５５が設けられている。環状凹部２５５は、後方（光伝送用ケーブル２４２側）に向けて凹んだ円弧面を有する。
　先端カバー２２２の後面２２２ｂ側から入射した光ファイバＦからの光は、第１層２５１と第２層２５２との界面２５３における回折格子２５４および環状凹部２５５の作用によって径方向に広がるように拡散する。つまり、先端カバー２２２の界面２５３（特に、環状凹部２５５）は凹レンズとして機能し、これにより、内視鏡２０１の照明領域は、図１２Ｂの場合と比べてより外側に広がり、撮像範囲において観察不能な領域を減少させることが可能となる。したがって、光伝送用ケーブル２４２の出射端２４２ａ（図１１参照）を挿入部先端のＲ面の背後（後面側）に配置してＲ面から照明光を出射させる構成においても、Ｒ面からの出射光が内視鏡の中心側に偏ることが防止され、照射領域（観察領域）の縮小が回避される。また、回折で生じる色収差が補正され、良好な白色色度を有する広範囲な照明を実現できる。
　なお、先端カバー２２２における界面２５３の形状および配置は、図１２Ａに示したものに限らず、種々の変更が可能である。例えば、図１２Ａ中の２点鎖線で示すように、断面における界面２５３全体を円弧状とする構成も可能である。同様に、回折格子２５４の構造についても種々の変更が可能である。
　図１３は回折による照明光の拡散効果の例を示す説明図である。ここでは、ＬＥＤ素子２６１からの白色光を光学材料からなる拡散レンズ（回折光学素子）２６２を介してスクリーン面Ｓに照射した場合（光軸Ｃの上側のみ）を示している。拡散レンズ２６２は、互いに平行に配置された平坦な入射面（回折面）２６２ａおよび出射面２６２ｂを有し、入射面２６２ａには所定のピッチ（ここでは、１７μｍ）で回折格子２６３が環状に設けられている。入射面２６２ａと出射面２６２ｂとの距離（拡散レンズ２６２の厚み）Ｌ２は１０ｍｍ、ＬＥＤ素子２６１と拡散レンズ２６２の入射面２６２ａとの距離Ｌ１は５ｍｍ、拡散レンズ２６２の出射面２６２ｂとスクリーン面Ｓとの距離Ｌ３は２０ｍｍにそれぞれ設定されている。
　ＬＥＤ素子２６１から出射された光２６５は、ランバーシアンの光強度分布を示すが、拡散レンズ２６２（特に、入射面２６２ａでの回折）により拡散されて外側（ここでは、スクリーン面Ｓの上方）に広がる。これにより、スクリーン面Ｓ上における拡散角度は７５°程度となり、スクリーン面Ｓの中心（ＬＥＤ素子２６１の光軸Ｃの位置）から照明領域の上端までの距離Ｌ４は１００ｍｍ程度となる。なお、回折格子２６３では、光２６５の波長毎に異なる角度の回折光が生じるが、上述のようなシルセスキオキサン樹脂材料またはデンドリマー材料と、シリコーン樹脂材料とで拡散レンズ２６２を構成することにより、均一かつ広範囲な照明が可能となる。
　以上で具体的実施形態の説明を終えるが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明は上記実施形態や変形例に限定されることなく幅広く変形実施することができる。本出願のパリ条約に基づく優先権主張の基礎出願の全内容及び本出願中で引用された従来技術の全内容は、それに言及したことをもって本願明細書の一部とする。
　以上のように本発明の回折光学素子は、高屈折率かつ低波長分散性を有する樹脂材料と低屈折率かつ高波長分散性を有する樹脂材料とがバランス良く両立し、かつ加工性に優れ、さらには耐熱性が高く温度変化に強いところから、例えばカメラ用のレンズや、固体撮像素子と組み合わせたカメラモジュール、書画カメラ、全周囲カメラ（監視カメラ）、携帯電話装置、内視鏡などへの利用が可能である。
１，２１　凸レンズ（回折光学素子）
２，１２，２２，３２　　基材
３，１３，２３，３３　　保護膜
４，１４，２４，３４　　回折格子
１１，３１　凹レンズ（回折光学素子）
７１　光学系
７２　イメージセンサ（撮像素子）
７３　演算回路
１００　撮像装置
１０３　カメラ部
２０１　内視鏡
２２２　先端カバー（回折光学素子）
２５０　照明装置

Claims (6)

  1. 　第１の屈折率及び第１のアッベ数を有するシルセスキオキサン樹脂材料またはデンドリマー材料で構成され、その表面に回折格子が形成された基材と、
    　前記第１の屈折率より小さい第２の屈折率、及び前記第１のアッベ数より小さい第２のアッベ数を有するシリコーン樹脂材料で構成され、前記回折格子が形成された基材上に形成された保護膜と、
    　を備えることを特徴とする回折光学素子。
  2. 　第２の屈折率及び第２のアッベ数を有するシリコーン樹脂材料で構成され、その表面に回折格子が形成された基材と、
    　前記第２の屈折率より大きい第１の屈折率、及び前記第２のアッベ数より大きい第１のアッベ数を有するシルセスキオキサン樹脂材料またはデンドリマー材料で構成され、前記回折格子が形成された基材上に形成された保護膜と、
    　を備えることを特徴とする回折光学素子。
  3. 　屈折率ｎ１を有する回折格子が表面に形成された第１の材料からなる基材と、
    　屈折率ｎ２を有し第２の材料からなる保護膜と、を備え、
    　前記第１の材料および第２の材料のいずれか一方がシリコーン樹脂材料で、他方がシルセスキオキサン樹脂材料またはデンドリマー材料であり、
    　前記屈折率ｎ１とｎ２との組み合わせが、波長４００～７００ｎｍの光に対して、回折効率計算式ηｍ（λ）による１次回折効率（ｍ＝１）が８０％以上であり、前記回折格子の深さが３０μｍ以下となることを特徴とする回折光学素子。
  4. 　前記シルセスキオキサン樹脂材料またはデンドリマー材料は、屈折率ｎｄ＝約１．５２、アッベ数＝約５４を有し、前記シリコーン樹脂材料は、屈折率ｎｄ＝約１．５０、アッベ数＝３４．７を有したことを特徴とする請求項１乃至３記載の回折光学素子。
  5. 　請求項１乃至４記載の回折光学素子を備える撮像装置。
  6. 　請求項１乃至４記載の回折光学素子を備える照明装置。
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