JP2002107523A - 回折光学素子及びそれを用いた光学系 - Google Patents
回折光学素子及びそれを用いた光学系Info
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- G02B5/1819—Plural gratings positioned on the same surface, e.g. array of gratings
- G02B5/1823—Plural gratings positioned on the same surface, e.g. array of gratings in an overlapping or superposed manner
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- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1876—Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
Abstract
(57)【要約】
【課題】 製作が容易で高い光学性能が容易に得られる
積層型の回折光学素子及びそれを用いた光学系を得るこ
と。 【解決手段】 複数の回折格子を積層した回折光学素子
において、光の入射方向に沿って隣接する2つの回折格
子は、その一方の回折格子の格子最上部と他方の回折格
子の格子最下部の間隔をＤ（μｍ）としたとき １０μｍ＜Ｄ＜４０μｍ を満足すること。
積層型の回折光学素子及びそれを用いた光学系を得るこ
と。 【解決手段】 複数の回折格子を積層した回折光学素子
において、光の入射方向に沿って隣接する2つの回折格
子は、その一方の回折格子の格子最上部と他方の回折格
子の格子最下部の間隔をＤ（μｍ）としたとき １０μｍ＜Ｄ＜４０μｍ を満足すること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回折光学素子及びそ
れを用いた光学系に関し、例えばデバイス製造用の露光
装置、照明装置、写真用カメラ、双眼鏡、プロジェクタ
ー、望遠鏡、顕微鏡、複写機等の各種の光学系に好適な
ものである。
れを用いた光学系に関し、例えばデバイス製造用の露光
装置、照明装置、写真用カメラ、双眼鏡、プロジェクタ
ー、望遠鏡、顕微鏡、複写機等の各種の光学系に好適な
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、光学系の色収差を補正する方
法の１つとして分散の異なる２つの材質の硝材（レン
ズ）を組み合わせる方法がある。この硝材の組み合わせ
により色収差を減じる方法に対して、レンズ面やあるい
は光学系の一部に回折作用を有する回折光学素子を用い
て色収差を減じる方法がSPIEVol.1354 International L
ens Design Conference （１９９０）等の文献や特開平
４−２１３４２１号公報、特開平６−３２４２６２公
報、ＵＳＰ第５０４４７０６号等により開示されてい
る。これは光学系中の屈折面と回折面とではある基準波
長の光線に対する色収差の出方が逆方向になるという物
理的現象を利用したものである。
法の１つとして分散の異なる２つの材質の硝材（レン
ズ）を組み合わせる方法がある。この硝材の組み合わせ
により色収差を減じる方法に対して、レンズ面やあるい
は光学系の一部に回折作用を有する回折光学素子を用い
て色収差を減じる方法がSPIEVol.1354 International L
ens Design Conference （１９９０）等の文献や特開平
４−２１３４２１号公報、特開平６−３２４２６２公
報、ＵＳＰ第５０４４７０６号等により開示されてい
る。これは光学系中の屈折面と回折面とではある基準波
長の光線に対する色収差の出方が逆方向になるという物
理的現象を利用したものである。
【０００３】さらに、このような回折光学素子は、その
回折格子の周期的構造の周期を変化させることで非球面
レンズ的な効果を持たせることができ収差の低減に大き
な効果がある。
回折格子の周期的構造の周期を変化させることで非球面
レンズ的な効果を持たせることができ収差の低減に大き
な効果がある。
【０００４】ここで、光線の屈折作用において比較する
と、レンズ面では１本の光線は屈折後も１本の光線であ
るのに対し、回折格子では１本の光線が回折されると各
次数に光が分かれてしまう。
と、レンズ面では１本の光線は屈折後も１本の光線であ
るのに対し、回折格子では１本の光線が回折されると各
次数に光が分かれてしまう。
【０００５】そこで、レンズ系として回折光学素子を使
う場合には、使用波長域の光束が特定次数（設計次数）
に集中するように格子構造を決定する必要がある。特定
次数の光が集中している場合では、それ以外の回折光の
光線の強度は低いものとなり、強度が０の場合にはその
回折光は存在しないものとなる。そのため、前記特長を
有するためには、特定次数の光線の回折光が十分高いこ
とが必要となる。また、特定次数以外の回折次数を持っ
た光線が存在し、その光線が特定次数の光線とは別のと
ころに入射すると、その光線はフレア光（有害光）とな
る。
う場合には、使用波長域の光束が特定次数（設計次数）
に集中するように格子構造を決定する必要がある。特定
次数の光が集中している場合では、それ以外の回折光の
光線の強度は低いものとなり、強度が０の場合にはその
回折光は存在しないものとなる。そのため、前記特長を
有するためには、特定次数の光線の回折光が十分高いこ
とが必要となる。また、特定次数以外の回折次数を持っ
た光線が存在し、その光線が特定次数の光線とは別のと
ころに入射すると、その光線はフレア光（有害光）とな
る。
【０００６】従って、回折光学素子を利用した光学系に
おいては、以上のような問題点を解決しなければならな
かった。この間題点を解決する手法として図６に示すよ
うな基板ガラス１０１上に第１の回折格子１０３、第２
の回折格子１０２を重ね合わせた積層断面形状を持つ積
層タイプの回折光学素子や図７に示すような基板ガラス
１０６、１０７上に第１の回折格子１０４、第２の回折
格子１０５を個別に形成し、各格子ピッチが対応するよ
うに空気層を介して重ね合わせる積層タイプの回折光学
素子が提案されている。
おいては、以上のような問題点を解決しなければならな
かった。この間題点を解決する手法として図６に示すよ
うな基板ガラス１０１上に第１の回折格子１０３、第２
の回折格子１０２を重ね合わせた積層断面形状を持つ積
層タイプの回折光学素子や図７に示すような基板ガラス
１０６、１０７上に第１の回折格子１０４、第２の回折
格子１０５を個別に形成し、各格子ピッチが対応するよ
うに空気層を介して重ね合わせる積層タイプの回折光学
素子が提案されている。
【０００７】また、これらの回折格子１０４，１０５の
格子厚ｄl、ｄ2は材質の屈折率ｎ01、ｎ02と基準波長λ
0によって次式の関係式によって決定される。
格子厚ｄl、ｄ2は材質の屈折率ｎ01、ｎ02と基準波長λ
0によって次式の関係式によって決定される。
【０００８】 （ｎ0l−１）ｄl−（ｎ02−１）ｄ2＝ｍλ0 ・・・・（１） この関係式は基準波長λ0におけるｍ次光の回折光の回
折効率を最もよくするための式であり、この関係を満た
すように屈折率ｎ01、ｎ02と格子厚ｄ1、ｄ2は決定され
る。
折効率を最もよくするための式であり、この関係を満た
すように屈折率ｎ01、ｎ02と格子厚ｄ1、ｄ2は決定され
る。
【０００９】回折光学素子の製造方法として射出成形や
加圧成形等がある。
加圧成形等がある。
【００１０】このうち射出成形や加圧成形を利用して積
層型の回折光学素子を製造する方法が特開平１１-３４
４６１１号公報で提案されている。
層型の回折光学素子を製造する方法が特開平１１-３４
４６１１号公報で提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】積層型の回折光学素子
においては１つの回折格子の格子形状と他の回折格子の
格子形状とを適切に設定する必要がある。例えば２つの
回折格子の格子面間隔が広すぎると一方の格子面で回折
した所定次数の回折光が対面する他方の格子面に入射し
なくなり、又、格子面間隔が狭くなり過ぎると製造の際
に一方の格子面が他方の格子面と抵触して格子面が破損
するので、高い回折効率を得るのが難しくなり、光学系
の一部に用いたとき色収差の補正効果が不十分となって
くる。
においては１つの回折格子の格子形状と他の回折格子の
格子形状とを適切に設定する必要がある。例えば２つの
回折格子の格子面間隔が広すぎると一方の格子面で回折
した所定次数の回折光が対面する他方の格子面に入射し
なくなり、又、格子面間隔が狭くなり過ぎると製造の際
に一方の格子面が他方の格子面と抵触して格子面が破損
するので、高い回折効率を得るのが難しくなり、光学系
の一部に用いたとき色収差の補正効果が不十分となって
くる。
【００１２】本発明は、高い回折効率が得られる回折光
学素子及びそれを用いた光学系の提供を目的とする。
学素子及びそれを用いた光学系の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の回折光
学素子は複数の回折格子を積層した回折光学素子におい
て、光の入射方向に沿って隣接する2つの回折格子は、
一方の回折格子の格子最上部と他方の回折格子の格子最
下部の間隔をＤ（μｍ）としたとき １０μｍ＜Ｄ＜４０μｍ を満足することを特徴としている。
学素子は複数の回折格子を積層した回折光学素子におい
て、光の入射方向に沿って隣接する2つの回折格子は、
一方の回折格子の格子最上部と他方の回折格子の格子最
下部の間隔をＤ（μｍ）としたとき １０μｍ＜Ｄ＜４０μｍ を満足することを特徴としている。
【００１４】請求項２の発明は請求項１の発明において
前記２つの回折格子のうち少なくとも一方は光入射側か
ら数えて最初の回折格子面又は最終の回折格子面を形成
しており、前記少なくとも一方の回折格子は射出成形に
よって成形されていることを特徴としている。
前記２つの回折格子のうち少なくとも一方は光入射側か
ら数えて最初の回折格子面又は最終の回折格子面を形成
しており、前記少なくとも一方の回折格子は射出成形に
よって成形されていることを特徴としている。
【００１５】請求項３の発明は請求項１又は２の発明に
おいて前記２つの回折格子は、１つの回折格子の回折格
子面上に、該１つの回折格子のピッチと同じピッチを有
し且つ該１つの回折格子とは格子厚の異なる別の回折格
子を対向配置していることを特徴としている。
おいて前記２つの回折格子は、１つの回折格子の回折格
子面上に、該１つの回折格子のピッチと同じピッチを有
し且つ該１つの回折格子とは格子厚の異なる別の回折格
子を対向配置していることを特徴としている。
【００１６】請求項４の発明は請求項１又は２の発明に
おいて前記２つの回折格子は、１つの回折格子の回折格
子面と別の回折格子の回折格子面とを空気層を介して向
かい合わせに接合していることを特徴としている。
おいて前記２つの回折格子は、１つの回折格子の回折格
子面と別の回折格子の回折格子面とを空気層を介して向
かい合わせに接合していることを特徴としている。
【００１７】請求項５の発明は請求項１又は２の発明に
おいて前記２つの回折格子は、１つの回折格子の回折格
子面と別の回折格子の回折格子面とを光学材料を介して
向かい合わせに接合していることを特徴としている。
おいて前記２つの回折格子は、１つの回折格子の回折格
子面と別の回折格子の回折格子面とを光学材料を介して
向かい合わせに接合していることを特徴としている。
【００１８】請求項６の発明は請求項１から５のいずれ
か１項の発明において前記２つの回折格子は分散の異な
る材質からなることを特徴としている。
か１項の発明において前記２つの回折格子は分散の異な
る材質からなることを特徴としている。
【００１９】請求項７の発明は請求項２から６のいずれ
か１項の発明において前記射出成形した回折光学素子の
材質はプラスチック材より成ることを特徴としている。
か１項の発明において前記射出成形した回折光学素子の
材質はプラスチック材より成ることを特徴としている。
【００２０】請求項８の発明は請求項２から６のいずれ
か１項の発明において前記２つの回折格子のうち射出成
形によらない回折格子の材質は紫外線硬化樹脂より成る
ことを特徴としている。
か１項の発明において前記２つの回折格子のうち射出成
形によらない回折格子の材質は紫外線硬化樹脂より成る
ことを特徴としている。
【００２１】請求項９の発明は請求項２から６のいずれ
か１項の発明において前記２つの回折格子のうち射出成
形によらない回折格子は基板と、該基板上にその材質と
異なる材質より成る格子部を形成して成ることを特徴と
している。
か１項の発明において前記２つの回折格子のうち射出成
形によらない回折格子は基板と、該基板上にその材質と
異なる材質より成る格子部を形成して成ることを特徴と
している。
【００２２】請求項１０の発明は請求項９の発明におい
て前記格子部は紫外線硬化樹脂よりなることを特徴とし
ている。
て前記格子部は紫外線硬化樹脂よりなることを特徴とし
ている。
【００２３】請求項１１の発明は請求項１０の発明にお
いて前記基板は平行平板であることを特徴としている。
いて前記基板は平行平板であることを特徴としている。
【００２４】請求項１２の発明は請求項１０の発明にお
いて前記基板は曲面を有していることを特徴としてい
る。
いて前記基板は曲面を有していることを特徴としてい
る。
【００２５】請求項１３の光学系は請求項１から１２の
いずれか１項の回折光学素子を有していることを特徴と
している。
いずれか１項の回折光学素子を有していることを特徴と
している。
【００２６】
【発明の実施の形態】［第１の実施例］図１は本発明の
積層型の回折光学素子ＢＯの実施形態１の要部断面図で
ある。同図は回折格子が、その深さ方向にデフォルメさ
れた図になっている。
積層型の回折光学素子ＢＯの実施形態１の要部断面図で
ある。同図は回折格子が、その深さ方向にデフォルメさ
れた図になっている。
【００２７】図１においてＢＯは回折光学素子であり、
射出成形によって成形された第１の回折格子１と、格子
ピッチは同じであるが第１の回折格子１の媒質と異なる
分散を持つ媒質によって形成された第２の回折格子２と
を空気層ａｉｒ又は光学材料（屈折率ｎ＞１）を介して
対向配置している。同図は空気層ａｉｒの場合を示して
いる。ｄ1、ｄ2は、第１、第２の回折格子１、２の格子
厚さであり、互いに異なっている。本実施形態では図１
に示すように基板と回折格子を射出成形により一体にし
て第１の回折格子１を成形している。これにより、製作
を容易にしている。又、第２の回折格子２は基板６上に
紫外線硬化樹脂で回折格子５を形成し、射出成形で製作
された回折格子１と互いに格子面が向かい合うように対
向配置している。ここで基板６は平行平板又は曲面を有
するものであっても良い。
射出成形によって成形された第１の回折格子１と、格子
ピッチは同じであるが第１の回折格子１の媒質と異なる
分散を持つ媒質によって形成された第２の回折格子２と
を空気層ａｉｒ又は光学材料（屈折率ｎ＞１）を介して
対向配置している。同図は空気層ａｉｒの場合を示して
いる。ｄ1、ｄ2は、第１、第２の回折格子１、２の格子
厚さであり、互いに異なっている。本実施形態では図１
に示すように基板と回折格子を射出成形により一体にし
て第１の回折格子１を成形している。これにより、製作
を容易にしている。又、第２の回折格子２は基板６上に
紫外線硬化樹脂で回折格子５を形成し、射出成形で製作
された回折格子１と互いに格子面が向かい合うように対
向配置している。ここで基板６は平行平板又は曲面を有
するものであっても良い。
【００２８】又、この射出成形により成形された回折格
子１が光入射側の第１面もしくは最終面の回折格子面を
形成するように回折光学素子を構成している。これによ
り射出成形した回折格子を積層タイプの回折光学素子の
ベースとすることを可能としている。回折格子２を成形
するための媒質としては、回折格子１と分散の異なる媒
質を材料としている。これによって、可視波長全域で高
い回折効率を得ている。
子１が光入射側の第１面もしくは最終面の回折格子面を
形成するように回折光学素子を構成している。これによ
り射出成形した回折格子を積層タイプの回折光学素子の
ベースとすることを可能としている。回折格子２を成形
するための媒質としては、回折格子１と分散の異なる媒
質を材料としている。これによって、可視波長全域で高
い回折効率を得ている。
【００２９】例えば、図１では回折格子１の媒質として
射出成形可能なプラスチック光学材料である商品名ＸＥ
ＯＮＥＸ（日本ゼオン（株））、回折格子２の媒質は、
積層という観点と分散を異なるようにするため、回折格
子１よりも分散の高い媒質として、紫外線硬化樹脂であ
る商品名ＵＶ１０００（三菱化学（株））を用いてい
る。このため、本実施形態ではそれぞれの回折格子１、
２の媒質の屈折率と波長の関係からそれぞれの格子厚は
ｄ1=８．２μｍ、ｄ2＝５．９μｍとなっている。
射出成形可能なプラスチック光学材料である商品名ＸＥ
ＯＮＥＸ（日本ゼオン（株））、回折格子２の媒質は、
積層という観点と分散を異なるようにするため、回折格
子１よりも分散の高い媒質として、紫外線硬化樹脂であ
る商品名ＵＶ１０００（三菱化学（株））を用いてい
る。このため、本実施形態ではそれぞれの回折格子１、
２の媒質の屈折率と波長の関係からそれぞれの格子厚は
ｄ1=８．２μｍ、ｄ2＝５．９μｍとなっている。
【００３０】本実施形態では一方の回折格子１の格子最
上部と他方の回折格子５の格子最下部の間隔Ｄ（μｍ）
が １０μｍ＜Ｄ＜４０μｍ ・・・（１） となるようにしている。
上部と他方の回折格子５の格子最下部の間隔Ｄ（μｍ）
が １０μｍ＜Ｄ＜４０μｍ ・・・（１） となるようにしている。
【００３１】これによって隣接する２つの回折格子の製
作を容易にしつつ、高い回折効率を有しかつ色収差補正
を良好に行うことができる回折光学素子を得ている。条
件式（１）の下限値（１０μｍ）を超えると製作すると
きに２つの格子面が接触しやすくなってくるので良くな
い。又、上限値（４０μｍ）を超えると回折面で回折し
た光が対応する回折面から外れてしまうため、回折効率
が低下してくるので良くない。
作を容易にしつつ、高い回折効率を有しかつ色収差補正
を良好に行うことができる回折光学素子を得ている。条
件式（１）の下限値（１０μｍ）を超えると製作すると
きに２つの格子面が接触しやすくなってくるので良くな
い。又、上限値（４０μｍ）を超えると回折面で回折し
た光が対応する回折面から外れてしまうため、回折効率
が低下してくるので良くない。
【００３２】尚、本発明においてさらに好ましくは条件
式（１）の数値範囲を ２０μｍ＜Ｄ＜３５μｍ ・・・（１ａ） 程度とするのが良い。
式（１）の数値範囲を ２０μｍ＜Ｄ＜３５μｍ ・・・（１ａ） 程度とするのが良い。
【００３３】上限値（３５μｍ）と下限値（２０μｍ）
の持つ技術的意味は条件式（１）と同様である。
の持つ技術的意味は条件式（１）と同様である。
【００３４】本実施形態ではＤ＝３０μｍとなってい
る。
る。
【００３５】図２は本発明の回折光学素子の実施形態２
の要部断面図である。図２において１は第１の回折格子
であり、図１の実施形態１と同様の形状、材質より成っ
ている。７は第２の回折格子であり、第１の回折格子１
上に形成している。
の要部断面図である。図２において１は第１の回折格子
であり、図１の実施形態１と同様の形状、材質より成っ
ている。７は第２の回折格子であり、第１の回折格子１
上に形成している。
【００３６】第２の回折格子７は第１の回折格子１と格
子ピッチは同じであるが材質が異なっている。例えば紫
外線硬化樹脂より成っている。図２において格子面７ａ
ａは格子面７ａを第１の回折格子１の格子面１ａ側にピ
ッチが同一であることを示すために平行移動させたとき
の状態を模式的に示している。
子ピッチは同じであるが材質が異なっている。例えば紫
外線硬化樹脂より成っている。図２において格子面７ａ
ａは格子面７ａを第１の回折格子１の格子面１ａ側にピ
ッチが同一であることを示すために平行移動させたとき
の状態を模式的に示している。
【００３７】本実施形態において射出成形された回折格
子１の格子最上部と向かい合わせて格子面を形成してい
る回折格子７の最下部との距離をＤとすると、この距離
Ｄは１０μｍよりも大きく４０μｍよりも小さい幅を持
っている。Ｄ＜１０μｍであると回折格子７を成形する
ための型が回折格子１にぶつかる可能性が高くなってし
まい、Ｄ＞４０μｍを超えてしまうと回折光学素子自身
がかなり厚みを持ってしまうため所望の性能より悪化し
てしまう。本実施形態ではＤ＝３０μｍとなっている。
子１の格子最上部と向かい合わせて格子面を形成してい
る回折格子７の最下部との距離をＤとすると、この距離
Ｄは１０μｍよりも大きく４０μｍよりも小さい幅を持
っている。Ｄ＜１０μｍであると回折格子７を成形する
ための型が回折格子１にぶつかる可能性が高くなってし
まい、Ｄ＞４０μｍを超えてしまうと回折光学素子自身
がかなり厚みを持ってしまうため所望の性能より悪化し
てしまう。本実施形態ではＤ＝３０μｍとなっている。
【００３８】図３は本発明の回折光学素子の実施形態３
の要部断面図である。図３において４は第１の回折格子
であり、図１の実施形態１と同様に射出成形より形成し
ている。８は第２の回折格子であり、第１の回折格子４
上に形成している。
の要部断面図である。図３において４は第１の回折格子
であり、図１の実施形態１と同様に射出成形より形成し
ている。８は第２の回折格子であり、第１の回折格子４
上に形成している。
【００３９】第２の回折格子８は第１の回折格子４と格
子ピッチは同じであるが材質が異なっている。例えば紫
外線硬化樹脂より成っている。図３において格子面８ａ
ａは格子面８ａを第１の回折格子４の格子面４ａ側にピ
ッチが同一であることを示すために平行移動させたとき
の状態を模式的に示している。
子ピッチは同じであるが材質が異なっている。例えば紫
外線硬化樹脂より成っている。図３において格子面８ａ
ａは格子面８ａを第１の回折格子４の格子面４ａ側にピ
ッチが同一であることを示すために平行移動させたとき
の状態を模式的に示している。
【００４０】本実施形態において射出成形された回折格
子４の格子最上部と向かい合わせて格子面を形成してい
る回折格子８の最下部との距離をＤとすると、この距離
Ｄは１０μｍよりも大きく４０μｍよりも小さい幅を持
っている。Ｄ＜１０μｍであると回折格子８を成形する
ための型が回折格子４にぶつかる可能性が高くなってし
まい、Ｄ＞４０μｍを超えてしまうと回折光学素子自身
がかなり厚みを持ってしまうため所望の性能より悪化し
てしまう。本実施形態ではＤ＝３０μｍとなっている。
又ｄ3＝１９．５μｍ、ｄ4＝１６．１μｍとなってい
る。
子４の格子最上部と向かい合わせて格子面を形成してい
る回折格子８の最下部との距離をＤとすると、この距離
Ｄは１０μｍよりも大きく４０μｍよりも小さい幅を持
っている。Ｄ＜１０μｍであると回折格子８を成形する
ための型が回折格子４にぶつかる可能性が高くなってし
まい、Ｄ＞４０μｍを超えてしまうと回折光学素子自身
がかなり厚みを持ってしまうため所望の性能より悪化し
てしまう。本実施形態ではＤ＝３０μｍとなっている。
又ｄ3＝１９．５μｍ、ｄ4＝１６．１μｍとなってい
る。
【００４１】図４は本発明の回折光学素子を用いた光学
系の実施形態１の概略図であり、カメラ等の撮影光学系
の断面を示している。同図中、５１は撮影レンズで、内
部に絞り５２と回折光学素子ＢＯを持っている。５３は
結像面であるフィルムまたはＣＣＤである。
系の実施形態１の概略図であり、カメラ等の撮影光学系
の断面を示している。同図中、５１は撮影レンズで、内
部に絞り５２と回折光学素子ＢＯを持っている。５３は
結像面であるフィルムまたはＣＣＤである。
【００４２】積層構造の回折光学素子を用いることで、
回折効率の波長依存性は大幅に改善されているので、フ
レアが少なく低周波数での解像力も高い高性能な撮影レ
ンズを達成している。又、本発明の回折光学素子は、簡
単な製法で作成することができるので、撮影レンズとし
ては量産性に優れた安価なレンズを提供することができ
る。
回折効率の波長依存性は大幅に改善されているので、フ
レアが少なく低周波数での解像力も高い高性能な撮影レ
ンズを達成している。又、本発明の回折光学素子は、簡
単な製法で作成することができるので、撮影レンズとし
ては量産性に優れた安価なレンズを提供することができ
る。
【００４３】図４では絞り５２近傍の平板ガラス面に回
折光学素子ＢＯを設けたが、これに限定するものではな
く、レンズ曲面表面に回折光学素子を設けても良いし、
撮影レンズ内に複数、回折光学素子を使用しても良い。
折光学素子ＢＯを設けたが、これに限定するものではな
く、レンズ曲面表面に回折光学素子を設けても良いし、
撮影レンズ内に複数、回折光学素子を使用しても良い。
【００４４】また、本実施形態では、カメラの撮影レン
ズの場合を示したが、これに限定するものではなく、ビ
デオカメラの撮影レンズ、事務機のイメージスキャナー
や、デジタル複写機のリーダーレンズ、半導体デバイス
製造用の露光装置等に使用しても同様の効果が得られ
る。
ズの場合を示したが、これに限定するものではなく、ビ
デオカメラの撮影レンズ、事務機のイメージスキャナー
や、デジタル複写機のリーダーレンズ、半導体デバイス
製造用の露光装置等に使用しても同様の効果が得られ
る。
【００４５】図５は本発明の回折光学素子を用いた光学
系の実施形態２の概略図であり、双眼鏡等観察光学系の
断面を示したものである。同図中、６１は対物レンズ、
６２は像を成立させるための像反転プリズム、６３は接
眼レンズ、６４は評価面（瞳面）である。
系の実施形態２の概略図であり、双眼鏡等観察光学系の
断面を示したものである。同図中、６１は対物レンズ、
６２は像を成立させるための像反転プリズム、６３は接
眼レンズ、６４は評価面（瞳面）である。
【００４６】図中ＢＯは回折光学素子である。回折光学
素子ＢＯは対物レンズ６１の結像面６５での色収差等を
補正する目的で形成されている。
素子ＢＯは対物レンズ６１の結像面６５での色収差等を
補正する目的で形成されている。
【００４７】積層構造の回折光学素子を用いることで、
回折効率の波長依存性は大幅に改善されているので、フ
レアが少なく低周波数での解像力も高い高性能な対物レ
ンズを達成している。また、本発明の回折光学素子は、
簡単な製法で作成できるので、観察光学系としては量産
性に優れた安価な光学系を提供できる。
回折効率の波長依存性は大幅に改善されているので、フ
レアが少なく低周波数での解像力も高い高性能な対物レ
ンズを達成している。また、本発明の回折光学素子は、
簡単な製法で作成できるので、観察光学系としては量産
性に優れた安価な光学系を提供できる。
【００４８】本実施形態では、対物レンズ郡６１に回折
光学素子ＢＯを形成した場合を示したが、これに限定す
るものではなく、プリズム表面や接眼レンズ６３内の位
置であっても同様の効果が得られる。結像面６５より物
体側に設けると対物レンズ６１のみでの色収差低減効果
があるため、肉眼の観察系の場合少なくとも対物レンズ
６１側に設けることが望ましい。
光学素子ＢＯを形成した場合を示したが、これに限定す
るものではなく、プリズム表面や接眼レンズ６３内の位
置であっても同様の効果が得られる。結像面６５より物
体側に設けると対物レンズ６１のみでの色収差低減効果
があるため、肉眼の観察系の場合少なくとも対物レンズ
６１側に設けることが望ましい。
【００４９】また、本実施形態では、双眼鏡の場合を示
したが、これに限定するものではなく地上望遠鏡や天体
観測用望遠鏡等であっても良く、またレンズシャッター
カメラやビデオカメラ等の光学式のファインダーであっ
ても同様の効果が得られる。
したが、これに限定するものではなく地上望遠鏡や天体
観測用望遠鏡等であっても良く、またレンズシャッター
カメラやビデオカメラ等の光学式のファインダーであっ
ても同様の効果が得られる。
【００５０】
【発明の効果】本発明によれば積層型の回折光学素子に
おいて光の入射方向に沿って隣接する２つの回折格子の
間隔を適切に設定することにより高い回折効率が得られ
る回折光学素子及びそれを用いた光学系を達成すること
ができる。
おいて光の入射方向に沿って隣接する２つの回折格子の
間隔を適切に設定することにより高い回折効率が得られ
る回折光学素子及びそれを用いた光学系を達成すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の回折光学素子の実施形態１の要部断
面図
面図
【図２】 本発明の回折光学素子の実施形態２の要部断
面図
面図
【図３】 本発明の回折光学素子の実施形態３の要部断
面図
面図
【図４】 本発明の回折光学素子を用いた光学系の概略
図
図
【図５】 本発明の回折光学素子を用いた光学系の概略
図
図
【図６】 従来の積層タイプの回折光学素子の説明図
【図７】 従来の積層タイプの回折光学素子の説明図
１、４ 射出成形によって成形された回折格子 ５、７、８ 紫外線硬化樹脂によって成形された回折格
子 ６ 基板 １０１、１０６、１０７ 基板 １０２、１０３、１０４ 紫外線硬化樹脂によって成形
された回折格子 ｄ１〜ｄ４ 回折格子格子厚 Ｄ 回折格子最上部最下部間距離 ５１ 屈折レンズ ５２ 絞り ５３ 結像面 ６５ １次結像面 ６４ 評価面（アイポイント） ６１ 対物レンズ ６２ プリズム ６３ 接眼レンズ
子 ６ 基板 １０１、１０６、１０７ 基板 １０２、１０３、１０４ 紫外線硬化樹脂によって成形
された回折格子 ｄ１〜ｄ４ 回折格子格子厚 Ｄ 回折格子最上部最下部間距離 ５１ 屈折レンズ ５２ 絞り ５３ 結像面 ６５ １次結像面 ６４ 評価面（アイポイント） ６１ 対物レンズ ６２ プリズム ６３ 接眼レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下村 秀和 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 深澤 求 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H049 AA03 AA04 AA17 AA39 AA50 AA51 AA55 AA60 AA63 AA66 2H087 KA02 KA06 KA08 KA09 KA16 KA21 KA29 LA01 NA01 PA04 PA19 PB06 QA02 QA07 QA12 QA21 QA26 QA32 QA41 QA46 RA32 RA46
Claims (13)
- 【請求項１】 複数の回折格子を積層した回折光学素子
において、光の入射方向に沿って隣接する2つの回折格
子は、一方の回折格子の格子最上部と他方の回折格子の
格子最下部の間隔をＤ（μｍ）としたとき １０μｍ＜Ｄ＜４０μｍ を満足することを特徴とする回折光学素子。 - 【請求項２】 前記２つの回折格子のうち少なくとも一
方は光入射側から数えて最初の回折格子面又は最終の回
折格子面を形成しており、前記少なくとも一方の回折格
子は射出成形によって成形されていることを特徴とする
請求項１の回折光学素子。 - 【請求項３】 前記２つの回折格子は、１つの回折格子
の回折格子面上に、該１つの回折格子のピッチと同じピ
ッチを有し且つ該１つの回折格子とは格子厚の異なる別
の回折格子を対向配置していることを特徴とする請求項
１又は２の回折光学素子。 - 【請求項４】 前記２つの回折格子は、１つの回折格子
の回折格子面と別の回折格子の回折格子面とを空気層を
介して向かい合わせに接合していることを特徴とする請
求項１又は２の回折光学素子。 - 【請求項５】 前記２つの回折格子は、１つの回折格子
の回折格子面と別の回折格子の回折格子面とを光学材料
を介して向かい合わせに接合していることを特徴とする
請求項１又は２の回折光学素子。 - 【請求項６】 前記２つの回折格子は分散の異なる材質
からなることを特徴とする請求項１から５のいずれかに
記載の回折光学素子。 - 【請求項７】 前記射出成形した回折光学素子の材質は
プラスチック材より成ることを特徴とする請求項２から
６のいずれかに記載の回折光学素子。 - 【請求項８】 前記２つの回折格子のうち射出成形によ
らない回折格子の材質は紫外線硬化樹脂より成ることを
特徴とする請求項２から６のいずれかに記載の回折光学
素子。 - 【請求項９】 前記２つの回折格子のうち射出成形によ
らない回折格子は基板と、該基板上にその材質と異なる
材質より成る格子部を形成して成ることを特徴とする請
求項２から６のいずれかに記載の回折光学素子。 - 【請求項１０】 前記格子部は紫外線硬化樹脂よりなる
ことを特徴とする請求項９の回折光学素子。 - 【請求項１１】 前記基板は平行平板であることを特徴
とする請求項１０の回折光学素子。 - 【請求項１２】 前記基板は曲面を有していることを特
徴とする請求項１０の回折光学素子。 - 【請求項１３】 請求項１から１２のいずれか１項に記
載の回折光学素子を用いたことを特徴とする光学系。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2000302605A JP4590082B2 (ja) | 2000-10-02 | 2000-10-02 | 回折光学素子及びそれを用いた光学系 |
| US09/961,422 US6683718B2 (en) | 2000-10-02 | 2001-09-25 | Diffractive optical element and image reader using the same |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000302605A JP4590082B2 (ja) | 2000-10-02 | 2000-10-02 | 回折光学素子及びそれを用いた光学系 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002107523A true JP2002107523A (ja) | 2002-04-10 |
| JP2002107523A5 JP2002107523A5 (ja) | 2007-11-08 |
| JP4590082B2 JP4590082B2 (ja) | 2010-12-01 |
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ID=18783931
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000302605A Expired - Fee Related JP4590082B2 (ja) | 2000-10-02 | 2000-10-02 | 回折光学素子及びそれを用いた光学系 |
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| JP (1) | JP4590082B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007523381A (ja) * | 2004-02-19 | 2007-08-16 | トムソン ライセンシング | 強固な一群のマイクロディスプレイ投射レンズ |
| US7710650B2 (en) | 2006-09-04 | 2010-05-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Diffractive optical element and optical system having the same |
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|---|---|---|---|---|
| CN101896848B (zh) * | 2007-12-20 | 2012-04-25 | 株式会社尼康 | 目镜系统和光学装置 |
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| JPH07237229A (ja) * | 1994-02-25 | 1995-09-12 | Canon Inc | 複合型成形品およびその製造方法 |
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| JPH09325203A (ja) * | 1996-05-31 | 1997-12-16 | Olympus Optical Co Ltd | 回折光学素子 |
| JPH11344611A (ja) * | 1998-06-01 | 1999-12-14 | Canon Inc | 複層回折光学素子及びその作製方法 |
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| JP2000147226A (ja) * | 1998-11-16 | 2000-05-26 | Canon Inc | 光学素子の製造方法及び光学素子 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5044706A (en) | 1990-02-06 | 1991-09-03 | Hughes Aircraft Company | Optical element employing aspherical and binary grating optical surfaces |
| JPH06324262A (ja) | 1993-05-11 | 1994-11-25 | Olympus Optical Co Ltd | 撮像光学系 |
| JP3472097B2 (ja) * | 1997-08-20 | 2003-12-02 | キヤノン株式会社 | 回折光学素子及びそれを用いた光学系 |
| JP3787474B2 (ja) * | 1998-12-24 | 2006-06-21 | キヤノン株式会社 | 回折光学素子における２つの設計波長の設定方法 |
-
2000
- 2000-10-02 JP JP2000302605A patent/JP4590082B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-09-25 US US09/961,422 patent/US6683718B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020039233A1 (en) | 2002-04-04 |
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| US6683718B2 (en) | 2004-01-27 |
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