JP2012189991A - 回折光学素子およびそれを用いた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回折光学素子の割れを抑制する。
【解決手段】回折光学素子１０は、回折面１３を備えている。回折面１３には、凸部１５ａと凹部１５ｂとが交互に形成されている。凹部１５ｂの谷底部１５ｃの形状は、回折面１３の領域に応じて異なっている。
【選択図】図１

Description

ここに開示された技術は、少なくとも１つの光学面に回折面が形成された回折光学素子及びそれを備えた撮像装置に関するものである。

少なくとも一方の光学面に回折面が形成された回折光学素子が知られている（特許文献１参照）。例えば、特許文献１に記載された回折光学素子は、複数の光学部材が積層され、両者の境界面に回折面が形成されている。回折面は、断面鋸歯状の回折格子で形成されている。詳しくは、一方の光学部材の回折面は、複数の山形状の凸部を有し、全体としては凸部と凹部とが交互に繰り返された形状となっている。他方の光学部材の回折面は、上記回折面の反転形状を有している。

特開平９−１２７３２１号公報

上記のような回折面を備えた回折光学素子を形成する場合、プレス成形等の成形技術が用いられる。しかし、従来の回折光学素子では、凹部の谷底部に割れが生じる虞がある。例えば、成形時の冷却工程においては回折光学素子が収縮する。このとき、回折光学素子の凹凸と金型の凹凸とが噛合しているため、回折光学素子の凸部が金型から拘束力を受ける。その結果、回折光学素子の凹部の谷底部に割れが生じる虞がある。それ以外の場合であっても、様々な要因により、凹部の谷底部に割れが生じる虞がある。

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回折光学素子の割れを抑制することにある。

ここに開示された回折光学素子は、回折面を備えた回折光学素子であって、上記回折面には、凸部と凹部とが交互に形成されており、上記凹部の谷底部の形状は、上記回折面の領域に応じて異なっているものとする。「谷底部」は、凹部を形成している２つの面の連結部、即ち、隅部である。

上記回折光学素子によれば、凹部の谷底部の形状を領域に応じて異ならせているので、割れの発生を抑制することができる。

実施形態１に係る回折光学素子の概略断面図である。 凹部の拡大断面図である。 実施形態１に係る回折光学素子を製造する概略工程図であって、（Ａ）は、成形型にガラス材料をセットした状態を示し、（Ｂ）は、成形型でガラス材料を押圧した状態を示す。 変形例に係る回折光学素子の概略断面図である。 別の変形例に係る回折光学素子の概略断面図である。 凹部の拡大断面図である。 実施形態２に係る回折光学素子の概略断面図である。 実施形態３に係る回折光学素子の概略断面図である。 実施形態３に係る回折光学素子の製造方法を示す概略工程図であって、（Ａ）は、成形型に樹脂材料をセットした状態を示し、（Ｂ）は、第１光学部材と成形型とで樹脂材料を押圧した状態を示し、（Ｃ）は、回折光学素子を離型した状態を示す。 実施形態４に係る回折光学素子の概略断面図である。 実施形態５に係る撮像装置の概略断面図である。

以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

《実施の形態１》
図１に本実施形態に係る回折光学素子１０の概略断面図を示す。

回折光学素子１０は、光透過性を有する光学部材で構成されている。回折光学素子１０は、互いに対向する第１光学面１１と第２光学面１２とを備えている。第２光学面１２には、回折面１３が形成されている。すなわち、回折光学素子１０の少なくとも一方の光学面（第２光学面１２）に回折面１３が形成されている。回折光学素子１０は、ガラス材料や樹脂材料などの光学材料で形成される。尚、第１光学面１１は、球面又は非球面に形成されている。

回折面１３には、回折格子１４が形成されている。回折格子１４は、複数の凸部１５ａ，１５ａ，…及び凹部１５ｂ，１５ｂ，…を有している。凸部１５ａ及び凹部１５ｂは、ベース面１９上に形成されている。ベース面１９は、平面で形成されている。各凸部１５ａは、回折光学素子１０の光軸Ｘを中心として周方向に延びている。複数の凸部１５ａ，１５ａ，…は、光軸Ｘを中心として同心円状に規則的に配列されている。その結果、隣接する凸部１５ａと凸部１５ａの間に凹部１５ｂが形成される。つまり、各凹部１５ｂは、回折光学素子１０の光軸Ｘを中心として周方向に延びている。複数の凹部１５ｂ，１５ｂ，…は、光軸Ｘを中心として同心円状に規則的に配列されている。

各凸部１５ａの横断面（延設方向に直交する断面）は、略三角形状をしている。より詳しくは、各凸部１５ａは、光軸Ｘに対して傾斜し、回折機能を有する第１面１６と、ベース面１９から立ち上がるように延びて、第１面１６と連結された第２面１７とを有している。各凸部１５ａにおいて、第１面１６は、光軸Ｘを中心とする半径方向外側に位置し、第２面１７は、半径方向内側に位置する。隣接する２つの凸部１５ａ，１５ａにおいて、一方の凸部１５ａの第１面１６と他方の凸部１５ａの第２面１７とは、凹部１５ｂを形成している。つまり、凹部１５ｂは、回折機能を有する第１面１６と、第１面１６と連結されてベース面１９から立ち上がるように延びる第２面１７とを有している、ということもできる。

図２に、凹部１５ｂの拡大断面図を示す。凹部１５ｂの谷底部１５ｃは、面取り形状に形成されている。ここで、「面取り」とは、稜線部において面を形成することに限らず、谷線部に面を形成すること、即ち、谷線部にすみ肉又は肉盛を施すことも意味する。この谷底部１５ｃは、凹部１５ｂを形成する第１面１６と第２面１７との連結部を意味する。谷底部１５ｃは、凹部１５ｂの最下部に相当する。つまり、凹部１５ｂを形成する第１面１６と第２面１７との連結部は、谷線ではなく、面１５ｄで構成されている。本実施形態では、面１５ｄは、湾曲面である。換言すると、谷底部１５ｃは、Ｒ面取り（丸み面取り）形状をしている。

第１面１６は、光軸Ｘに対して傾斜する傾斜面であり、回折機能を有する。各凸部１５ａの第１面１６の傾斜角度は、回折面１３全体として所望の回折機能を発揮するように適宜設定される。

第２面１７は、ベース面１９から立ち上がるように延びて、第１面１６の先端縁（ベース面１９から離れた側の端縁）に連結されている。本実施形態では、第２面１７は、光軸Ｘと平行に延びている。

本実施形態では、凸部１５ａの高さ（以下、「格子高さ」ともいう）Ｈは、回折光学素子１０の全域に亘ってほぼ同じ高さである。ここで、凸部１５ａの高さとは、光軸Ｘ方向におけるベース面１９から凸部１５ａの頂部（稜部）までの距離である。ここで、ベース面１９は、谷底部１５ｃを面取りしていないと仮定した場合の凹部１５ｂの最下部を通る面で定義される。すなわち、各凹部１５ｂにおいて、第１面１６と第２面１７とを下方に延長して、両者が交差してできる仮想的な谷線を「凹部１５ｂの最下部」とする。凸部１５ａのピッチＰは、光軸Ｘを含む中央領域（以下、単に「中央領域」という）Ａよりも、該中央領域よりも半径方向外側の外側領域（以下、単に「外側領域」という）Ｂの方が小さい。中央領域Ａは、例えば、回折面１３を半径方向で２分割した場合の中心側の領域であり、外側領域Ｂは、回折面１３を半径方向で２分割した場合の外側の領域である。詳しくは、ピッチＰは、光軸Ｘから半径方向外側に向かうにしたがって小さくなる。ここで、凸部１５ａのピッチＰとは、凸部１５ａ，１５ａの頂部間の、光軸Ｘを中心とする半径方向への距離である。例えば、凸部１５ａの格子高さＨは、５〜２０μｍである。また、凸部１５ａのピッチＰは、中央領域Ａでは４００〜２０００μｍであり、外側領域Ｂでは１００〜４００μｍである。これらの値は、回折光学素子に求められる光学特性に応じて適宜設定され得る。

尚、凹部１５ｂの深さとは、光軸Ｘ方向における、凸部１５ａ，１５ａ，…の頂部を通る面から、第１面１６と第２面１７とを下方に延長して、両者が交差してできる仮想的な谷線までの距離である。凹部１５ｂの深さの観点から見ると、凹部１５ｂの深さＤは、回折光学素子１０の全域に亘って略同じ深さである。また、凹部１５ｂのピッチとは、谷底部１５ｃ，１５ｃ間の、光軸Ｘを中心とする半径方向への距離である。凹部１５ｂのピッチの観点から見ると、凹部１５ｂのピッチは、光軸Ｘから半径方向外側に向かうにしたがって小さくなる。

ここで、凹部１５ｂにおける谷底部１５ｃの形状は、回折面１３の領域に応じて異なる。さらには、谷底部１５ｃの面取りの程度は、回折面１３の領域に応じて異なる。ここで、「面取りの程度」とは、面取りによって形成される面１５ｄによって削除された谷部の量、即ち、取り代を意味する。「面取りの程度」は、例えば、２つの面で谷線を形成する場合において、一方の面における谷線から面取りする位置までの寸法（取り代）と他方の面における谷線から面取りする位置までの寸法（取り代）を合計した値で表すことができる。図２を参照すると、「面取りの程度」はａ１＋ａ２で表される。この合計値が大きいほど「面取りの程度」は大きい。また、Ｒ面取りの場合（即ち、面１５ｄが湾曲面の場合）、「面取りの程度」は、面取りによって形成される面１５ｄの曲率半径で表すことができ、曲率半径が大きいほど「面取りの程度」は大きい。尚、「面取りの程度」は、すみ肉又は肉盛（図２のハッチング部分）の程度ということもでき、その場合、谷線を含む谷を埋めている肉盛部の量を意味する。

詳しくは、谷底部１５ｃの面取りの程度は、中央領域Ａと外側領域Ｂとで異なる。例えば、中央領域Ａにおいては、谷底部１５ｃの面取りの程度が小さく、外側領域Ｂにおいては、谷底部１５ｃの面取りの程度が大きい。具体的には、中央領域Ａにおいては、谷底部１５ｃの取り代の合計値が小さく且つ面１５ｄの曲率半径が小さく、外側領域Ｂにおいては、谷底部１５ｃの取り代の合計値が大きく且つ面１５ｄの曲率半径が大きい。

さらに詳しくは、谷底部１５ｃの面取りの程度は、中央から半径方向外側に向かうに従ってしだいに大きくなっている。詳しくは、谷底部１５ｃの取り代の合計値は、半径方向内側から外側に向かって大きくなると共に、谷底部１５ｃの面１５ｄの曲率半径は、半径方向内側から外側に向かって大きくなっている。

尚、全ての谷底部１５ｃが面取り形状となっている必要はなく、一部の谷底部１５ｃは、面１５ｄを有さない尖鋭な形状をしていてもよい。

このような構成により、回折格子１４の割れを抑制することができる。仮に、凹部１５ｂの谷底部１５ｃが横断面において角をなすように尖鋭な形状をしている場合、凸部１５ａに外力が作用すると、谷底部１５ｃに応力が集中し易い。その結果、谷底部１５ｃに割れが生じる虞がある。それに対して、谷底部１５ｃを面取り形状に形成することによって、谷底部１５ｃへの応力集中を緩和することができる。その結果、谷底部１５ｃの割れを抑制することができる。そして、谷底部１５ｃの割れ易さは、回折面１３の領域に応じて異なる。そこで、本実施形態では、谷底部１５ｃの形状を、回折面１３の領域に応じて、より詳しくは、谷底部１５ｃの割れ易さに応じて、異ならせている。例えば、プレス成形の冷却工程においては、半径方向外側の谷底部１５ｃに割れが生じ易い。詳しくは、プレス成形後の冷却工程において、回折光学素子１０は収縮する。このとき、回折光学素子１０の凸部１５ａは上型２１の凸部と噛合しているため、凸部１５ａの半径方向への移動は該上型２１の凸部に拘束される。そのため、凸部１５ａには半径方向外側への力が作用する。ここで、凹部１５ｂの谷底部１５ｃには応力が集中し易いため、この部分に割れが生じ易い。それに対して、本実施形態では、谷底部１５ｃの面取りの程度は、中央領域Ａよりも外側領域Ｂの方が大きくなっている。こうすることによって、本来的に割れが生じ易い外側領域Ｂほど、谷底部１５ｃへの応力集中を緩和させることができる。それによって、回折光学素子１０の割れを抑制することができる。

一方、谷底部１５ｃに面取り形状を形成すると、回折機能を有する第１面１６の面積が小さくなってしまう。そのため、割れが生じ難い領域においては、谷底部１５ｃの面取りの程度を小さくしている（面取りがされていない状態も含む）。これにより、面取り形状の形成に起因する回折機能の低下を抑制することができる。

例えば、直径３０ｍｍ以上の回折レンズにおいて、光軸から半径５ｍｍ未満の領域の谷底部１５ｃの曲率半径を０．５μｍ未満（面取りがされていない状態も含む）とし、光軸から半径５ｍｍ以上１０ｍｍ未満の領域の谷底部１５ｃの曲率半径を４μｍとし、光軸から半径１０ｍｍ以上の領域の谷底部１５ｃの曲率半径を８μｍとしてもよい。こうすることで、回折格子１４の割れを抑制しつつ、回折効率のロスを必要最小限に抑制することができる。

［製造方法]
次に、本実施形態に係る回折光学素子１０の製造方法について説明する。

まず、図３（Ａ）に示すような成形型２０（上型２１、下型２２、胴型２３）を用意する。上型２１の成形面には、回折面１３の反転形状が形成されている。ここで、上型２１の成形面には複数の凸部が形成されている。これらの凸部の先端は、回折面１３の谷底部１５ｃに対応して面取りされている。下型２２の成形面は、球面または非球面形状で形成されている。下型２２の成形面上にガラス材料３０を配置する。次に、図３（Ｂ）に示すように、上型２１を胴型２３に沿って下型２２方向に降下させることで、ガラス材料３０を押圧する。成形温度や成形時間等のプロセス条件は適宜設定される。

押圧が終了すると、上型２１を上方向に移動させることでガラス材料３０を下型２２から離型させる。ガラス材料３０を所定時間冷却することで、回折光学素子１０が得られる。

［効果］
本実施形態の回折光学素子１０では、第１面１６と第２面１７とで形成される、凹部１５ｂの谷底部１５ｃを面取り形状とする（即ち、谷線ではなく、面を形成する）ことによって、谷底部１５ｃの割れを抑制することができる。それに加えて、回折面１３の領域に応じて谷底部１５ｃの形状を異ならせることによって、割れが生じ易い部分には面取りの程度の大きな谷底部１５ｃを形成して割れを効果的に抑制することができると共に、割れが生じ難い部分には面取りの程度の小さな（面取りがされていない状態も含む）谷底部１５ｃを形成して回折効率のロスを最小限に抑制することができる。つまり、割れの低減と回折効率の向上との両立を図ることができる。

凹部１５ｂの谷底部１５ｃの形状は、回折面１３の中央領域Ａと、該中央領域Ａよりも外側の外側領域Ｂとで異なっている。谷底部１５ｃの割れの生じ易さは中央領域Ａと外側領域Ｂとで異なるので、前記の構成により、谷底部１５ｃの形状を割れの生じ易さに応じて変えることができる。例えば、凹部１５ｂの谷底部１５ｃは、面取り形状に形成されており、外側領域Ｂの谷底部１５ｃの面取りの程度は、中央領域Ａの谷底部１５ｃよりも大きくなっている。具体的には、外側領域Ｂの谷底部１５ｃの面１５ｄの曲率半径は、中央領域Ａの谷底部１５ｃの面１５ｄよりも大きくなっている。面取りの程度が大きくなるほど、谷底部１５ｃの尖鋭の程度は緩やかになるので谷底部１５ｃの割れが生じ難くなる。つまり、上記の構成により、回折面１３の中央領域Ａに比べて、外側領域Ｂの谷底部１５ｃの割れを抑制することができる一方、外側領域Ｂに比べて、中央領域Ａの回折効率を向上させることができる。プレス成形の冷却工程では回折面１３の外側領域Ｂの谷底部１５ｃに割れが生じ易いため、上記の構成が特に有効である。また、回折面１３の外側領域Ｂの方が中央領域Ａに比べて、他の物体と接触し易く、凸部１５ａに大きな衝撃が加わる可能性が高い。そのような観点からも、上記の構成が特に有効である。

尚、変形例として、谷底部１５ｃの面取り形状は、図４に示すように、面１５ｄが平面となる、所謂、Ｃ面取りであってもよい。この場合であっても、谷底部１５ｃの割れを抑制することができる。例えば、直径３０ｍｍ以上の回折レンズの場合、谷底部１５ｃの面の幅（横断面における直線の長さ）は、１μｍ以上であることが好ましく、３〜５μｍであることがより好ましい。また、面取りによって形成された面と光軸Ｘとでなす角度は、３０〜６０度であることが好ましく、４５度であることがより好ましい。

さらに別の変形例として、谷底部１５ｃの面取り形状は、図５，６に示すように、湾曲面１５ｅと平面１５ｆと湾曲面１５ｇとで構成された形状（横断面において、直線と、該直線の両端に連結された曲線とで構成された形状）であってもよい。すなわち、谷底部１５ｃの面取り形状は、Ｒ面取りとＣ面取りとＲ面取りとを組み合わせた形状であってもよい。この場合であっても、谷底部１５ｃの割れを抑制することができる。

《実施形態２》
次に、実施形態２に係る回折光学素子２１０について図面を参照しながら説明する。図７は、回折光学素子２１０を示す概略断面図である。

回折光学素子２１０は、凸部の高さが中央から半径方向外側に向かうにつれて高くなる点で、実施形態１と異なる。以下、実施形態１と異なる点を中心に説明する。実施形態１と同様の機能や形状を有する構成には、同じ符号を付し、再度の説明を省略する場合がある。

回折光学素子２１０の回折面２１３は、ベース面１９と、ベース面１９上に形成された回折格子２１４とを有している。回折格子２１４は、凸部１５ａ，１５ａ，…と凹部１５ｂ，１５ｂ，…とが交互に配置されている。凸部１５ａ，１５ａ，…の高さＨは、外側領域Ｂの方が中央領域Ａよりも高くなっている。同様に、凹部１５ｂの深さＤは、外側領域Ｂの方が中央領域Ａよりも深くなっている。より詳しくは、凹部１５ｂの深さＤは、半径方向外側ほど深くなっている。そして、外側領域Ｂにおける凹部１５ｂの谷底部１５ｃの面取りの程度は、中央領域Ａにおける凹部１５ｂの谷底部１５ｃの面取りの程度よりも大きくなっている。すなわち、谷底部１５ｃの面取りの程度は、凹部１５ｂの深さが深くなるほど大きくなっている。

凸部１５ａの高さが高いほど、凸部１５ａの強度が弱くなるため、プレス成形時等に谷底部１５ｃに割れが発生しやすい。凸部１５ａの高さが高いということは、隣接する凹部１５ｂの深さが深いことを意味する。つまり、凹部１５ｂの深さの観点で見れば、凹部１５ｂの深さが深いほど、谷底部１５ｃに割れが発生し易い。それに対し、本実施形態では、深さが深い凹部１５ｂの谷底部１５ｃの面取りの程度を大きくしている。これにより、谷底部１５ｃの割れを効果的に抑制することができる。

したがって、本実施形態によれば、凹部１５ｂの深さは、回折面１３の領域に応じて異なっており、谷底部１５ｃの形状は、凹部１５ｂの深さが深い領域と凹部１５ｂの深さが浅い領域とで異なってる。詳しくは、凹部１５ｂの谷底部１５ｃは、面取り形状に形成されており、凹部１５ｂの深さが深い領域の谷底部１５ｃの面取りの程度は、凹部１５ｂの深さが浅い領域の谷底部１５ｃよりも大きくなっている。例えば、凹部１５ｂの深さが深い領域の谷底部１５ｃの面１５ｄの曲率半径は、凹部１５ｂの深さが浅い領域の谷底部１５ｃの面１５ｄよりも大きくなっている。こうすることで、本来的に割れが生じ易い、深い凹部１５ｂの割れを効果的に抑制しつつ、本来的に割れが生じ難い、浅い凹部１５ｂにおいては回折効率のロスを抑制することができる。

《実施形態３》
次に、実施形態３に係る回折光学素子３１０について図面を参照しながら説明する。図８は、回折光学素子３１０を示す概略断面図である。

本実施形態に係る回折光学素子３１０は、複数の光学部材が積層されている点で、実施形態１と異なる。以下、実施形態１と異なる点を中心に説明する。実施形態１と同様の機能や形状を有する構成には、同じ符号を付与し、再度の説明を省略する場合がある。

図８に示すように、回折光学素子３１０は、それぞれ光透過性を有する第１光学部材３３１及び第２光学部材３３２を積層させて構成された密着積層型回折光学素子である。

第１光学部材３３１と第２光学部材３３２とは相互に接合されている。第１光学部材３３１と第２光学部材３３２との境界面に、上記回折面１３が形成されている。回折面１３の光学的パワーは波長依存性を有するため、回折面１３は、波長の異なる光に対してほぼ同じ位相差を付与し、波長の異なる光を相互に異なる回折角で回折させる。

本実施形態では、第１光学部材３３１はガラス材料で形成され、第２光学部材３３２は樹脂材料で形成されている。例えば、樹脂材料としては紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂を用いることができる。

[製造方法]
以下、回折光学素子３１０の製造方法について説明する。図９は、実施形態３に係る回折光学素子の製造方法を示す概略工程図であって、（Ａ）は、成形型に樹脂材料をセットした状態を示し、（Ｂ）は、第１光学部材と成形型とで樹脂材料を押圧した状態を示し、（Ｃ）は、回折光学素子を離型した状態を示す。

まず、第１光学部材３３１を用意する。第１光学部材３３１は、実施形態１と同様の製造方法により得ることができる。

続いて、図９（Ａ）に示すように、下型３２４を用意する。下型３２４は、第２光学部材３３２の、回折面１３とは反対側の面に対応する形状を有している。そして、下型３２４上に紫外線硬化型の樹脂材料３４０を配置する。その後、第１光学部材３３１を、回折面１３を下型３２４の方へ向けた状態で、下型３２４の方へ移動させる。

そして、図９（Ｂ）に示すように、第１光学部材３３１と下型３２４とで樹脂材料３４０を押圧して、樹脂材料３４０を第１光学部材３３１及び下型３２４に倣った形状に変形させる。その後、樹脂材料３４０に紫外線３５０を照射する。紫外線３５０を所定時間だけ照射すると、樹脂材料３４０が硬化して第２光学部材３３２が形成される。

その後、図９（Ｃ）に示すように、第１光学部材３３１及び第２光学部材３３２を下型３２４から離型することで、第１光学部材３３１及び第２光学部材３３２とが一体となった回折光学素子３１０を得ることができる。

《実施形態４》
次に、実施形態４に係る回折光学素子４１０について図面を参照しながら説明する。図１０は、回折光学素子４１０を示す概略断面図である。

回折光学素子４１０は、実施形態３に係る回折光学素子３１０の第２光学部材３３２上に、さらに第３光学部材４３３が積層されている。第３光学部材４３３は、ガラス材料や樹脂材料で形成されている。

《実施形態５》
次に、実施形態５に係るカメラ５００について図面を参照しながら説明する。図１１には、カメラ５００の概略図を示す。

カメラ５００は、カメラ本体５６０と、該カメラ本体５６０に取り付けられた交換レンズ５７０とを備えている。カメラ５００が撮像装置を構成する。

カメラ本体５６０は、撮像素子５６１を有している。

交換レンズ５７０は、カメラ本体５６０に着脱可能に構成されている。交換レンズ５７０は、例えば、望遠ズームレンズである。交換レンズ５７０は、光束をカメラ本体５６０の撮像素子５６１上に合焦させるための結像光学系５７１を有している。結像光学系５７１は、上記回折光学素子３１０と、屈折型レンズ５７２，５７３とで構成されている。回折光学素子３１０はレンズ素子として機能する。交換レンズ５７０が光学機器を構成する。

《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態における回折格子１４の構成は一例であって、これに限られるものではない。例えば、各凸部１５ａにおいて、半径方向外側の面が第１面１６となり、半径方向内側の面が第２面１７となっているが、これに限られるものではない。すなわち、各凸部１５ａにおいて、半径方向外側の面が第２面１７となり、半径方向内側の面が第１面１６となっていてもよい。

また、凸部１５ａの格子高さ及びピッチ、並びに凹部１５ｂの深さ及びピッチは、上記実施形態に限られるものではない。例えば、凸部１５ａの格子高さは、中央領域Ａの方が外側領域Ｂよりも高くなっていてもよい。同様に、凹部１５ｂの深さは、中央領域Ａの方が外側領域Ｂよりも深くなっていてもよい。その場合には、谷底部１５ｃの面取りの程度は、中央領域Ａの方が外側領域Ｂよりも大きくなっている。また、凸部１５ａ及び凹部１５ｂのピッチは、中央領域Ａの方が外側領域Ｂよりも狭くてもよいし、回折面の全域に亘って一定であってもよい。また、上記実施形態では、ピッチは、半径方向の位置に応じてしだいに変化しているが、回折面が複数の領域に分割され、各領域内ではピッチは一定で、領域ごとのピッチは異なるように構成してもよい。格子高さについても同様である。

また、本実施形態では、第２面１７は、光軸Ｘと平行であるが、これに限られるものではない。すなわち、第２面１７は光軸Ｘに対して傾斜していてもよい。その際、第２面１７の光軸Ｘに対する傾斜角度は、回折面１３の場所に応じて異なっていてもよい。例えば、第２面１７の傾斜角度は、中央領域Ａの方が外側領域Ｂよりも大きくてもよい。また、第２面の１７の傾斜角度は、半径方向に応じて、又は、凸部１５ａの高さに応じて徐々に変化するのではなく、半径方向の距離や凸部１５ａの高さに基づいて回折面１３が複数の領域に分割され、各領域内での傾斜角度は一定で、領域ごとの傾斜角度は異なるように構成してもよい。

また、谷底部１５ｃの面取りの程度は、回折面１３の場所に応じて異なっていれば、上記実施形態に限られるものではない。例えば、谷底部１５ｃの面取りの程度は、中央領域Ａの方が外側領域Ｂよりも大きくてもよい。具体的には、中央領域Ａの谷底部１５ｃの面１５ｄの曲率半径を、外側領域Ｂの谷底部１５ｃの面１５ｄよりも大きくしてもよい。また、谷底部１５ｃの面取りの程度は、回折面１３の中心から半径方向への距離に応じて、又は、凸部１５ａの高さに応じて徐々に変化するのではなく、半径方向への距離や凸部１５ａの高さに基づいて回折面１３が複数の領域に分割され、各領域内での谷底部１５ｃの面取りの程度は一定で、領域ごとの谷底部１５ｃの面取りの程度は異なるように構成してもよい。

ただし、谷底部１５ｃの割れが生じ易い領域ほど、谷底部１５ｃの面取りの程度が大きくなっていることが好ましい。谷底部１５ｃの割れは、プレス成形の冷却工程においては、半径方向外側ほど生じ易い。また、谷底部１５ｃの割れは、凹部１５ｂの深さが深いほど、又は凹部１５ｂのアスペクト比（幅に対する深さの比）が大きいほど生じ易い。つまり、谷底部１５ｃの面取りの程度は、回折光学素子の中央から離れるにしたがって大きくなるように構成されていてもよい。谷底部１５ｃの面取りの程度は、凹部１５ｂの深さが深くなるほど大きくなるように構成されていてもよい。谷底部１５ｃの面取りの程度は、凹部１５ｂのアスペクト比が大きくなるほど大きくなるように構成されていてもよい。

それ以外であっても、谷底部１５ｃの割れが生じ易い要因は存在し、成形の条件によっては半径方向内側の方が谷底部１５ｃの割れが生じ易い場合もある。その場合には、半径方向内側ほど、谷底部１５ｃの面取りの程度が大きくなっていてもよい。

また、谷底部１５ｃの形状は、上記実施形態に限られるものではない。凹部１５ｂを形成する２つの面（第１面１６及び第２面１７）の連結部が谷線ではなく、面で構成される限り、該連結部の形状は任意の形状を採用することができる。すなわち、谷底部１５ｃは、平面、湾曲面及びこれらの組み合わせであり得る。また、湾曲面は、断面形状が厳密な円弧となるものに限られない。

さらに、凸部１５ａは、横断面三角形状をしているが、これに限られるものではない。第１面１６及び第２面１７は、横断面上では直線で表されているが、曲線で表されるような形状であってもよい。

また、凸部１５ａは、横断面矩形状又は階段状に形成されていてもよい。その場合、凸部１５ａは、光軸Ｘに対して略直交する面と、ベース面から概略光軸Ｘ方向へ立ち上がる面とを有する。前者が回折機能を有する第１面１６となり、後者がベース面から立ち上がっている第２面１７となる。この場合、凹部の底は、光軸Ｘに対して略直交する面（以下、「底面」という）で形成される。この底面の両端縁には第２面１７がそれぞれ連結され、各連結部は通常であれば、谷線状に形成される。かかる構成の場合、通常であれば谷線状に形成される、底面と第２面１７との連結部が、凹部の谷底部に相当する。そして、底面と第２面１７との連結部で構成される谷底部に面取り形状が形成される。

また、上記凸部１５ａが形成されたベース面１９は平面であるが、これに限られるものではない。例えば、ベース面１９は、凹状又は凸状に湾曲していてもよい。

また、上記実施形態では、回折面１３を半径方向で２分割した場合の中心側の領域を中心領域Ａ、外側の領域を外側領域Ｂとしているがこれに限られるものではない。中心領域Ａは、回折面１３の一部の領域であって光軸Ｘを含む領域であれば、任意の領域であってよい。外側領域Ｂは、中心領域Ａよりも半径方向外側に位置する領域であればよく、必ずしも中心領域Ａと接している必要はない。

本発明は、上記実施形態に限定されず、その精神または主要な特徴から逸脱することなく他のいろいろな形で実施することができる。このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、すべて本発明の範囲内のものである。

本発明は、回折面を備えた回折光学素子およびそれを備えた撮像装置に有用である。

１０ 回折光学素子
１１ 第１光学面
１２ 第２光学面
１３ 回折面
１４ 回折格子
１５ａ 凸部
１５ｂ 凹部
１５ｃ 谷底部
１６ 第１面
１７ 第２面
１９ ベース面
２０ 成形型
２１ 上型
２２ 下型
２３ 胴型
３０ ガラス材料
３１０ 回折光学素子
３３１ 第１光学部材
３３２ 第２光学部材
４１０ 回折光学素子
４３３ 第３光学部材
５００ カメラ（撮像装置）
５６０ カメラ本体
５７０ 交換レンズ
５７１ 結像光学系

Claims (7)

1. 回折面を備えた回折光学素子であって、
   上記回折面には、凸部と凹部とが交互に形成されており、
   上記凹部の谷底部の形状は、上記回折面の領域に応じて異なっている回折光学素子。
2. 上記凹部の谷底部の形状は、上記回折面の中央領域と、該中央領域よりも外側の外側領域とで異なっている、請求項１に記載の回折光学素子。
3. 上記凹部の谷底部は、面取り形状に形成されており、
   上記外側領域の上記谷底部の面取りの程度は、上記中央領域の上記谷底部よりも大きい、請求項２に記載の回折光学素子。
4. 上記凹部の谷底部は、面取り形状に形成されており、
   上記中央領域の上記谷底部の面取りの程度は、上記外側領域の上記谷底部よりも大きい、請求項２に記載の回折光学素子。
5. 上記凹部の深さは、上記回折面の領域に応じて異なっており、
   上記谷底部の形状は、上記凹部の深さが深い領域と上記凹部の深さが浅い領域とで異なる、請求項１に記載の回折光学素子。
6. 上記凹部の谷底部は、面取り形状に形成されており、
   上記凹部の深さが深い領域の上記谷底部の面取りの程度は、上記凹部の深さが浅い領域の上記谷底部よりも大きい、請求項５に記載の回折光学素子。
7. 請求項１乃至６の何れか１つに記載の回折光学素子を備えた撮像装置。

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