JP7204363B2 - 回折光学素子、その製造方法および光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、カメラやビデオ等の光学機器に使用される回折光学素子、特に光学特性が異なる２種類の樹脂を用いた回折光学素子及びその製造方法に関する。また、その回折光学素子を用いた光学機器に関する。

レンズなどに用いられる光学素子として、光学特性が異なる２種類の樹脂を用いた回折光学素子が知られている。この回折光学素子は、回折光学系と屈折光学系では色収差が全く逆に発生する性質を利用してレンズとしての色収差を抑制し、かつレンズ全体の大幅な小型化、軽量化を実現可能としている。２種類の樹脂を用いた回折光学素子とその製造方法に関しては様々なものが提案されている。

例えば、特許文献１には第１の基材上に回折格子形状を有する第１の樹脂層と、第１の樹脂層の上に第２の樹脂層が密着して設けられ、それらの樹脂層が第１の基材と第２の基材に挟まれた構成の回折光学素子とその製造方法が開示されている。

また、特許文献２には第１の基材上に回折格子形状を有する第１の樹脂層と、第１の樹脂層の上に第２の樹脂層、第２の樹脂層の上に中間層が設けられ、それらの樹脂層が第１の基材と第２の基材に挟まれた構成の回折光学素子とその製造方法が開示されている。

特開２００７－２１２５４７号公報 特開２０１３－２０５５３４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された回折光学素子は１つの輪帯内で第２の樹脂層に屈折率分布が発生する。図１は特許文献１に開示された回折光学素子の断面概略図であり、左端が回折光学素子の中心であり、横方向の矢印で示した範囲が第１輪帯である。この回折光学素子は、図１（ａ）で示す様に、第２の樹脂層１０４が、第１の基材１０１上に設けられた回折格子形状を有する第１の樹脂層１０３と第２の基材１０２と、に拘束されたまま硬化されて製造される。そのため、第２の樹脂層１０４のＡ部分はＢ部分より硬化収縮量が小さくなる。また第２の樹脂層１０４は拘束されているため、自由に収縮できず、Ａ部分の密度が疎になり、Ｂ部分の密度が密となり、当該部分には屈折率差が生じる（図１（ｂ））。この回折光学素子を用いて撮像すると、第２の樹脂層の１つの輪帯内に生じた屈折率差が原因で透過波面の位相ずれが生じ、ボケ像（レンズの焦点の範囲外の領域における像）に同心円状の縞模様が発生するという課題があった。

一方、特許文献２に開示された回折光学素子は、特許文献１とは第２の樹脂層の上に中間層が存在するという点で異なる。中間層は第１の樹脂層の段差形状の影響を緩和する目的で４０μｍ程度の厚みで設けられているため、第１の樹脂層、第２の樹脂層および中間層に生じる屈折率差はわずかである。そのため、この回折光学素子を用いて撮像すると、特許文献１の回折光学素子と比べて、同心円状の縞模様は抑制できる。しかし、第２の樹脂層の上に中間層が存在するため、全体の層厚が８０μｍ以上と厚い。そのため、温度変化が生じた際に、２つの基材に挟まれた回折格子層（第１の樹脂層と第２の樹脂層と中間層）の伸縮の絶対量が大きくなるとともに、基材と回折格子層の線膨張係数差に起因する内部歪が増大し、回折格子層に割れが発生するという課題があった。

本発明は上述の課題に対処するためになされたものであり、透過波面の位相ずれを低減し、温度変化による割れが発生しない回折光学素子を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の回折光学素子は、第１の基材と、前記第１の基材上に回折格子形状を有する第１の樹脂層と、前記第１の樹脂層の上に第２の樹脂層が積層され、前記第２の樹脂層の上に第２の基材が積層された回折光学素子であって、前記回折格子形状は斜面部と壁面部からなり、前記回折光学素子の積層方向から平面視した際に、同心円状の複数の輪帯を形成し、前記第２の樹脂層が、第１の部と第２の部からなり、前記第１の部が、前記第１の樹脂層の上の一部である前記複数の輪帯のうち回折光学素子の中心を囲む円である第１輪帯の全体を含む領域の上に設けられ、前記第２の部が、前記第１の部の上から前記第１の樹脂層の周縁を含む領域の上まで連続的に設けられ、前記第１の部が前記第１の樹脂層の斜面部に接する面の面積をＳ１、前記第２の樹脂層が前記第１の樹脂層の斜面部に接する面の面積をＳ２としたときに、Ｓ２がＳ１より大きく、前記第１輪帯の中心上における前記第２の部の屈折率と、前記第１輪帯の円周上における前記第２の部の屈折率との差が０．０００５以内であることを特徴とする。

本発明の回折光学素子は、回折格子の各輪帯内に生じる屈折率差が小さいため、この屈折率差に起因する透過波面の位相ずれを低減することが出来る。また、温度変化の際に回折格子層（第１の樹脂層および第２の樹脂層）の基材に対する伸縮に起因した割れを防止することができる。

従来技術の回折光学素子の一実施形態を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る回折光学素子の概略図である。 本発明の一実施形態に係る回折光学素子と従来技術の回折光学素子の断面図である。 従来技術の回折光学素子の一実施形態を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る回折光学素子の第１の樹脂層を形成する工程を示した図である。 本発明の一実施形態に係る回折光学素子の第２の樹脂層を形成する工程を示した図である。 従来技術の回折光学素子の透過波面の位相ずれの関係を示す図である。 従来技術の回折光学素子の断面図である。 従来技術の第２の樹脂層の形状と透過波面の位相ずれの関係を示す図である。 本発明の一実施形態に係る光学機器を示す概略図である。

（回折光学素子）
図２は本発明の一実施形態に係る回折光学素子を表したものであり、図２（ａ）は回折光学素子の中心を通る断面図である。

回折光学素子２０は、第１の基材１と第２の基材２及びそれらに挟まれた回折格子層で構成される。

第１の基材１と第２の基材２は、例えば、ランタン系の高屈折率低分散ガラスであるＳ－ＬＡＨ５５（株式会社オハラ製）や超低分散ガラスであるＳ－ＦＰＬ５１（株式会社オハラ製）などを用いることができる。

回折格子層を形成する樹脂としては、広い波長帯域で高い回折効率を得るために、一方に高屈折率低分散の樹脂を、他方に低屈折率高分散の樹脂を使用することが好ましい。可視域全域で９９％以上の高い回折効率を得るためには、低屈折率高分散の樹脂に部分分散比θｇＦが通常の樹脂より小さいリニア分散特性を有する材料を使用することが好ましい。このリニア分散特性を得るためには、ベース樹脂に無機微粒子を分散させて混ぜる方法が知られており、酸化チタン、酸化インジウム錫、酸化ジルコニムなどを好適に用いることができる。また、ベース樹脂は紫外線硬化型樹脂が好ましく、特にアクリレート系樹脂が好ましい。また、第１の樹脂層は低屈折率高分散の樹脂を含有すること、第２の樹脂層は高屈折率低分散の樹脂を含有することが好ましい。

回折格子層は同心円状の回折格子形状を有する第１の樹脂層３と、第１の部５と第２の部４からなる第２の樹脂層とで構成され、第１の樹脂層３、第２の部４及び第１の部５はそれぞれ互いに密着している。また、第２の樹脂層は、第２の部４及び第１の樹脂層の中心近傍の上に設けられた第１の部５で構成される。また、前記第２の部４は、前記第１の部５の上から前記第１の樹脂層の周縁を含む領域の上まで連続的に設けられる。ここで、第１の部５と第２の部４は同じ樹脂からなることが好ましい。また、前記第１の部の中心における屈折率は前記第２の部の中心における屈折率より大きいことが好ましい。屈折率差に起因する透過波面の位相ずれを低減することが出来、その効果として縞模様の中心輝度を１０％程度減少させることが出来るためである。

上述した形態の回折光学素子は第２の基材２を有しているが、第２の基材はあってもなくても構わない。回折格子として得られる光学性能に大きな差が生じないためである。

図２（ｂ）は回折光学素子を積層方向（光軸Ｏ方向）から見た上面図である。

前記第１の樹脂層３の回折格子形状は、積層方向から平面視した際に、光軸Ｏを中心にしたＮ個（Ｎは２以上の整数）の複数の円からなる同心円状のレリーフパターンからなる。レリーフパターンにおける格子ピッチは、回折光学素子の中心近傍では大きく、周縁に向かうほどが小さい。また、第１の部５は、積層方向から平面視した際に、前記第１の樹脂層３の中心近傍の上に設けられた円形状である。

図２（ｃ）は輪帯の説明図である。本明細書においては、回折光学素子の中心および回折格子形状の中心を囲む円の領域を第１輪帯１４と呼ぶ。また、中心から数えて２番目の円と中心を囲むと円とで囲まれた領域を第２輪帯１５、中心から数えて３番目の円と２番目の円とで囲まれた領域を第３輪帯１６と呼ぶ。すなわち、中心から数えてＮ番目の円と（Ｎ－１）番目の円とで囲まれた領域を第Ｎ輪帯と呼ぶ。ここで第１の部５は真円形状であることが好ましいが、第１の部５は前記第１の樹脂層３の回折格子形状の同一輪帯上に設けられていれば構わない。多少の隙間が存在したり、円弧の形状が直線になっていたりしても、前記第１の樹脂層３の回折格子形状の同一輪帯上に設けられていれば本発明の効果を奏するためである。

ここで、第１の部５は少なくとも第１輪帯１４の上に形成されている。第１輪帯１４は格子ピッチが最も大きく、硬化収縮で生じる疎の部分と密の部分（図１参照）の距離が長くなり屈折率差が生じ易く、光学特性に与える影響が他の輪帯に比べて大きいからである。

図３（ａ）は本発明の第一実施形態に係る回折光学素子の断面図である。また、図３（ｂ）は特許文献１のような第２の樹脂層が一様な部材からなる回折光学素子の断面図である。これらの断面図は、左端が回折光学素子の中心になるように描いている。図３（ｂ）中のＡは第１輪帯内での第２の樹脂層１０４の最大膜厚、Ｂは第１輪帯内での第２の樹脂層１０４の最小膜厚の位置を示している。一方、本発明の回折光学素子は、第１の部５を有するため、図３（ａ）中のαとβの位置での第２の樹脂層の厚みはほぼ同じとなり、第１輪帯内における硬化収縮量の差が小さい。そのため、第１輪帯内での屈折率差も小さくなり、透過波面の位相ずれが低減できる。屈折率差として具体的には、第１輪帯の中心上（位置α）における第２の部の屈折率と、第１輪帯の円周上（位置β）における第２の部の屈折率との差を０．０００５以内とすることができる。このように第１輪帯内での屈折率差を小さくすることにより、透過波面の位相ずれが低減できる。

本発明の回折光学素子は、上記要件を満たすことにより、同一輪帯内における屈折率差に起因する透過波面の位相ずれを低減することが出来る。

また、第１輪帯の中心上における第２の部の屈折率と、第１の樹脂層の周縁上における第２の部の屈折率との差が０．０００５以内であることがより好ましい。透過波面の位相ずれがより低減できるためである。

また、第１の部の膜厚は第１の樹脂層の壁面部の高さより厚いことが好ましい。第２の部の膜厚を同一輪帯内で屈折率分布を生じさせないためである。具体的には、１０～３０μｍ程度が好ましい。より好ましくは、１２～２５μｍが好ましい。

本発明の回折光学素子の透過波面は、例えば、以下の手法で測定できる。まず、回折光学素子を回折レンズとして、１次回折光が焦点を結ぶように光学系を設計する。次に、レーザー干渉計を用いて、レーザー干渉計に対して被計測物、反射ミラーの順に配置する。次に、反射ミラーを回折光学素子の焦点位置に調整して、回折光学素子の透過波面を計測して、その輪帯内の位相ずれ及び輪帯間の位相ずれを算出する。干渉計の計測波長λは例えば、６３２．８ｎｍである。透過波面のズレは最大で０．０５λ以下であることが好ましい。

また、回折光学素子の透過波面は、この回折光学素子を搭載したレンズで用いて撮影した写真によっても評価することができる。具体的には、第２の樹脂層の変形量と撮影写真のボケ像中の明暗の縞模様における輝度差との関係により評価することができる。透過波面の位相ずれは、撮影写真のボケ像中に同心円状の明暗の縞模様として現れるが、その明暗の輝度差やコントラスト値が、透過波面の位相ずれの程度に等しくなるからである。写真のボケ像中の明暗の縞模様の輝度差は、一般的な画像処理ソフトを用いて解析できる。

ここで、前記第１の部５が前記第１の樹脂層の斜面部３１に接する面の面積をＳ１、前記第２の樹脂層（第１の部と第２の部）が前記第１の樹脂層の斜面部３１に接する面の面積をＳ２とすると、Ｓ２はＳ１より大きい。図２（ｄ）は、第１の樹脂層３の概略図であり、第１の樹脂層３の回折格子形状は斜面部３１と壁面部３２よりなる。そのため、Ｓ１とＳ２には第１の樹脂層の壁面部３２に接する面の面積は含まれない。

また、Ｓ１／Ｓ２が１３％以下であることが好ましい。Ｓ１／Ｓ２が１３％以下であると、回折光学素子の面精度が特に優れるためである。第２の部４の膜厚は、第１の部５の上の領域では薄く、第１の樹脂層３の上の領域では厚いため、第２の樹脂層が硬化されると２つの領域の収縮量に差が生じる。しかし、Ｓ１／Ｓ２が１３％以下であれば、２つの領域の収縮量は第２の部の方が支配的となる。結果、第２の樹脂層の径方向の収縮は第１の部と第２の部とによらずほぼ均一となり、面をひずませることが無くなるため、良好な面精度を有する回折光学素子が得られる。前記Ｓ１と前記Ｓ２は、例えば、光軸Ｏを通る直線で回折光学素子を切断し、その断面の断面画像を電子顕微鏡により取得することにより、測定することが出来る。

本発明の回折光学素子の面精度は例えば、レーザー干渉計で測定することができる。回折光学素子の光学有効部内でアス、クセが共に０．５本以下であることが好ましい。アス、クセを前記範囲にすることにより、本発明の回折光学素子は特に優れた光学特性を有するからである。

また、本発明の回折光学素子は第１の樹脂層３の層厚と第２の樹脂層の層厚の和が７０μｍ以下であることが好ましい。温度変化が生じても、後述する割れの発生を防止することができるためである。より好ましくは６０μｍ以下である。

次に、割れの発生メカニズムについて図４を用いて説明をする。図４は特許文献２の回折光学素子の一実施形態を示す概略図である。第２の樹脂層２０４は、第１の基材２０１上に設けられた第１の樹脂層２０３に密着して設けられている。また、第２の基材２０２と第２の樹脂層２０４との間には、第１の樹脂層の格子形状の影響を緩和する目的で４０μｍ程度の第３の樹脂層２０５が設けられている（図４（ｃ））。本発明の第２の樹脂層に相当する箇所は、第２の樹脂層２０４と第３の樹脂層２０５と２層になり、その膜厚は８０μｍ以上と厚くなる。

また、第１の基材２０１として好適に使用するガラスは線膨張係数が６．０×１０^－６～９．０×１０^－６／Ｋと小さい。一方、回折格子層の樹脂がアクリレート系であれば、線膨張係数は４．５×１０^－５～７．０×１０^－５／Ｋと大きい。ここで、ガラスのヤング率が８０ＧＰａ程度であるのに対し、樹脂のヤング率は２～３ＧＰａである。そのため樹脂はガラスより変形し易い。温度が変化すると、樹脂はガラスとの界面で変形しようとするが、ガラスにより変形が抑制される。一方、ガラスとの界面から離れている部分では樹脂の線膨張係数に応じた変形が生じる。その結果、樹脂は回折格子層内で変形量の小さい領域と大きい領域とが存在することになり、これが歪みとなって温度変化が生じた時の割れの発生要因となる。このように本発明の第２の樹脂層に相当する箇所が厚くなると、伸縮の絶対量が大きくなり、歪も増大するため、温度変化に対して割れやすくなるおそれがある。

なお、回折光学素子の割れの発生は、例えば、－４０℃の恒温槽に一定時間放置して、割れが発生するか否かによって判断することができる。

以上、本発明の回折光学素子は、屈折率差に起因する透過波面の位相ずれを低減すること、温度変化の際に回折格子層の基材に対する伸縮に起因した割れを防止すること、を両立することができる。

（回折光学素子の製造方法）
本発明の回折光学素子の製造方法を以下に説明する。

図５は、本発明の一実施形態に係る回折光学素子の第１の樹脂層を形成する工程（成形工程）を示した図である。

初めに、回折格子形状を反転した形状を有する型７と基材１との間に光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を含有する第１の樹脂６を設ける。以下は、第１の樹脂６として紫外線硬化樹脂を用いた例である。

具体的には、図５（ａ）のように第１の基材１に第１の樹脂６として紫外線硬化樹脂を含有する樹脂をディスペンサーで滴下する。次に、図５（ｂ）のように回折格子形状を反転した形状を有する型７を用意する。型の材質は加工性、耐久性、樹脂との密着力などの観点からステンレス鋼（ＳＵＳ材及びウッデホルム社製ＳＴＡＶＡＸなど）やＮｉＰなどが好ましい。また、必要に応じてＣｒＮなどのコートを施しても良い。第１の樹脂６を滴下した基材１を型７の上に配置し、基材１を徐々に下降させることにより、滴下した第１の樹脂６と型７を接触させる。空気（泡）を巻き込まないように基材１と型７との間に第１の樹脂６を充填する。この際、加圧用ガラス８を介して、基材１と型７との間に設けた第１の樹脂６に圧力をかけて、回折光学素子の光学有効領域外まで押し拡げる（図５（ｃ））。加圧用ガラス８は基材１を均一に加圧する為に使用され、基材１と接する側は基材１と同一の曲率を有する球面形状、反対側は加圧方向に対して垂直な平面形状を有する。材質は、紫外線透過率が大きいことが好ましく、基材１と同材質であることがより好ましい。加圧用ガラスにかける圧力は、使用する樹脂の粘度、基材の形状等により決まるが、０．０１～１０Ｎ／ｍｍ^２の範囲であれば充填性、泡の巻き込み等の課題が発生しない。

次いで、光エネルギーを与えて第１の樹脂６を硬化させ、積層方向から平面視した際に同心円状の複数の輪帯を有する回折格子形状である第１の樹脂層３を形成する。

具体的には、図５（ｄ）に示すように、基材１を通して紫外線光源９から紫外線を照射して第１の樹脂６を硬化させ、基材１上に第１の樹脂層３を形成する。紫外線の照射量は硬化反応率が８０％以上１００％以下の範囲にするのが好ましい。８０％より小さいと、離型を行う際に形状が大きく変化し、型の転写精度が低下するおそれがある。硬化反応が完了する紫外線照射量は、使用する樹脂、基材等により決定されるが、アクリレート系樹脂の場合０．５～５０Ｊ／ｃｍ^２の照射量が必要となる。紫外線硬化型樹脂の反応率は、ＦＴ－ＩＲ（フーリエ変換型赤外分光計）を用いて算出することが出来る。具体的には、硬化反応に寄与するＣ＝Ｃ二重結合の振動が表す波数（８０９ｃｍ^－１）の濃度と寄与しないＣ－Ｃ単結合の振動が表す波数（７６３ｃｍ^－１）の濃度を測定し、その比率を照射量毎に算出し、初期（照射量０）との比較で反応率とする。これを事前に行って、予め照射条件を設定することができる。

次いで、型７から第１の樹脂層３を離型する。

硬化が終わったのち、図５（ｅ）に示すように、基材１と一体化した第１の樹脂層３を型７から離型して成形レンズ１０を得る。離型の方法は、成形した格子を破損しなければ、エジェクタによる押し上げ、冷却など如何なる方法を用いても良い。

次いで、第１の樹脂層３の中心の上に光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を含有する第２の樹脂１１を設ける。以下は、第２の樹脂１１として紫外線硬化樹脂を用いた例である。

図６は、本発明の一実施形態に係る回折光学素子の第２の樹脂層を形成する工程（接合工程）を示した図である。

具体的には、成形レンズ１０に第２の樹脂１１として紫外線硬化樹脂を含有する樹脂を微量吐出ディスペンサー１２を使用して滴下する（図６（ａ））。滴下する量及び位置は格子形状及び同心円状の縞模様の輝度の要求レベルに合わせて適宜調整できる。調整の指針については後述するが、滴下量は数マイクロリットルレベル、滴下範囲はφ数ｍｍレベルであるため、ディスペンサーにはサブマイクロリットルレベルの吐出量制御が要求される。ここで、樹脂の滴下領域は光軸に対して軸対称である方が良い。屈折率が変動する領域と光軸との成す角には相関があるためである。また、第２の樹脂１１を滴下する前に、成形した格子を破損しないよう成形レンズ１０を洗浄し、接合工程前にパーティクルを除去することが好ましい。

次いで、光エネルギーを与えて第２の樹脂１１を硬化させ、第２の樹脂層の第１の部５を第１の樹脂層３の少なくとも第１輪帯の上に形成する。

具体的には、滴下した微量の第２の樹脂１１に紫外線光源９から紫外線を照射して硬化させ、成形レンズ１３を得る（図６（ｂ））。一般に紫外線硬化型のアクリレート系樹脂では、酸素が重合に必要なラジカルと反応してラジカルを消耗することで重合を阻害してしまうことがある。微量の紫外線硬化樹脂を硬化させる場合は、比表面積が大きいために酸素による阻害を一層受けやすくなる。このため、紫外線照射は真空下もしくは窒素雰囲気下などの低酸素雰囲気下で実施することが好ましい。

第１の部５の硬化の際には、第１の部５は厚み方向に加圧等を行わないため、拘束を受けることなく、樹脂の収縮率通りに硬化収縮する。このため、図１（ｂ）の様な径方向の粗密差が生じず、形成される第１の部５は径方向に屈折率差が生じない。

次いで、第１の樹脂層３と第１の部５の上に第３の樹脂を設ける。以下は、第３の樹脂６として第２の樹脂を用いた例である。

具体的には、図６（ｃ）で示す様に、第２の基材２に、第２の樹脂１１の接合層として必要な量をディスペンサーで滴下する。この際、必要量の一部を成形レンズ１３に滴下しておくことが好ましい。接合に必要な第２の樹脂１１を第２の基材２と成形レンズ１３とに分けて滴下することにより、泡の混入を防いで貼り合わせることができる。液体－固体の接触に比べて液体同士の接触は、泡の混入リスクが小さいためである。更に、一方の樹脂の滴下量を少なくし、曲率を小さくして多点接触させて、泡の混入を防ぐことが出来る。図６（ｄ）に示す様に、第２の樹脂１１を滴下した第２の基材２と成形レンズ１３を相対速度０．１ｍｍ／秒で近づけて接液する。その後加圧用ガラス８を成形レンズ１３の上面に設置した状態で加圧して、第２の樹脂１１の充填を完了する（図６（ｅ））。

さらに、光エネルギーを与えて第２の樹脂１１を硬化させ、第１の部５の上から第１の樹脂層３の周縁を含む領域の上まで連続的に第２の樹脂層の第２の部４を形成する。

具体的には、第２の樹脂１１に紫外線光源９から紫外線を照射して硬化させて、第１の部５の上から第１の樹脂層３の周縁を含む領域の上まで連続的に第２の樹脂層の第２の部４を形成し、回折光学素子を得る（図６（ｆ））。

第２の部４は硬化の際に、第２の基材２から拘束を受けながら収縮する。第１の部５が形成されているため、輪帯内での粗密差は生じないが、第２の部４全域に渡って一様に粗な状態となる。一方で、第１の部５は、上述したように拘束を受けることなく硬化収縮するため、第２の部４と比較すると密であり、第２の部４より屈折率が高くなる。

ここで、前記第２の樹脂層の第１の部を形成する工程において、前記第１の部が前記第１の樹脂層の斜面部に接する面の面積をＳ１とする。また、前記第２の樹脂層（第１の部と第２の部）が前記第１の樹脂層の斜面部に接する面の面積をＳ２とする。ここで図２（ｄ）の説明で前述したように、Ｓ１とＳ２には第１の樹脂層の壁面部３２に接する面の面積を含まない。このとき、前記第１の部５は、Ｓ１／Ｓ２が１３％以下になるように形成することが好ましい。Ｓ１／Ｓ２が１３％以下であると、得られる回折光学素子の面精度が特に優れるためである。第２の部４の膜厚は、第１の部５の上の領域では薄く、第１の樹脂層３の上の領域では厚いため、第２の樹脂層が硬化されると２つの領域の収縮量に差が生じる。しかし、Ｓ１／Ｓ２が１３％以下であれば、収縮量は第２の部の方が支配的となる。結果、第２の樹脂層の径方向の収縮は第１の部と第２の部とによらずほぼ均一となり、面を歪ませることが無くなるため、良好な面精度を有する回折光学素子が得られる。

なお、上述した形態の回折光学素子の製造方法では第２の樹脂層の第１の部と第２の部は同じ材料を用いて製造したが、異なる材料でも構わない。

また、上述した形態の回折光学素子の製造方法によって得られた回折光学素子は第２の基材２を有しているが、図６（ｆ）の工程の後に第２の基材を離型しても構わない。得られる回折格子の光学性能に大きな差が生じないためである。

以下、成形レンズ１０に第２の樹脂１１を微量吐出ディスペンサー１２を使用して滴下する（図６（ａ））際の、滴下する量及び位置の調整の指針について説明する。

図７は従来技術の回折光学素子の透過波面の位相ずれを示すグラフであり、横軸は素子中心からの距離（ｍｍ）、縦軸はその位置での透過波面の位相ずれ（λ）を示している。このように同心円状の縞模様の要因となる透過波面の位相ずれの値は素子中心近傍で大きく、周縁に向かうに従って小さくなる。これは、中心近傍では格子ピッチが大きく硬化収縮で生じる疎な部分と密な部分の距離が長くなり粗密差が付き易いが、周縁では格子ピッチが小さいため、粗密差が生じるだけの距離が得られず、平均化するためである。

図８は従来技術１と同様の第２の樹脂層が一様な樹脂からなる回折光学素子の断面図であり、第２の樹脂層１０４の形状の説明図である。図中でａは格子ピッチ、ｂは格子高さ、ｃは各輪帯内での第２の樹脂層の最大膜厚を示している。ここで、第２の樹脂層の光線方向（図８の上下方向）における厚みムラは輪帯内における第２の樹脂層の最大膜厚と最小膜厚の比率（ｃ－ｂ）／ｃで表わせる。すると、（ｃ－ｂ）／ｃで表される厚みムラと格子ピッチａの積が大きくなると、透過波面の位相ずれは大きくなる。一方でｂ＝０の場合は、格子高さの無いフラットな形状を意味しており、その場合は透過波面の位相ずれは発生しない。これより、透過波面の位相ずれは、以下の（１）式と相関があるものとなる。
（１－（ｃ－ｂ）／ｃ）×ａ ・・・・・・・・・・・・・（１）

図９（ａ）は、上記（１）式で計算される第２の樹脂層の形状を有する回折光学素子の透過波面の位相ずれを測定した結果である。図中で横軸は上記（１）式で計算された数値、縦軸は輪帯毎に算出した透過波面の位相ずれ量を示しており、プロットした各点を通る近似線も同時に示す。この相関は、回折格子層を構成する二つの樹脂の屈折率差にも影響を受けて近似式が変わり、図９（ａ）では回折効率９５％以上で格子高さが１０～２０μｍ程度の回折光学素子から得られた結果を示している。この結果より、回折光学素子の格子形状から、第２の樹脂層が一様な樹脂からなる回折光学素子の透過波面の位相ずれ量を予測できる。ここで、（１）式を径方向の影響因子ａと光軸方向の厚みムラの因子に分け、図９（ａ）から求めた透過波面の位相ずれ量の予測値（近似式からの算出）との関係に変換したものが図９（ｂ）である。図９（ｂ）では、横軸は格子ピッチａ、縦軸は（ｃ－ｂ）／ｃを表しており、透過波面の位相ずれ量毎にグラフを示している。透過波面の位相ずれ量として０．０５λ、０．２０λ、０．３０λをグラフ化しており、要求される位相ずれ量を達成するためには、それぞれのラインの上側になる様に３つのパラメータａ、ｂ、ｃを調整する必要がある。

本発明では図６に示した接合プロセスを踏むことで、格子高さｂ及び輪帯内での第２の樹脂層の最大膜厚ｃを変更することが可能である。微量吐出ディスペンサーで滴下する量及び位置は図９（ｂ）より算出されるｃの値を満足する様に吐出、充填、硬化を行えば良い。

以上、本発明の回折光学素子の製造方法によれば、透過波面の位相ずれを低減し、温度変化の際に回折格子層と基材の膨張または収縮に起因した割れが発生しないことを両立した回折光学素子を提供できる。

（光学機器）
次に本発明の光学機器に関して説明する。本発明の光学機器は、筐体と、前記筐体の内部に配置された光学系とを有する光学機器であって、前記光学系が上記回折光学素子とレンズを有する。

図１０は、本発明の光学機器の好適な実施形態の一例である一眼レフカメラの交換レンズ鏡筒の光学系の断面図である。レンズ鏡筒３０の光学系は、筐体２９の内部において、レンズ２１～２８および回折光学素子２０が光軸Ｏに対して垂直に配列されている。ここでレンズ２１側がレンズ鏡筒の表面であり、レンズ２８側がカメラとの着脱マウント側である。

本発明の回折光学素子２０を光学系の適切な位置に配置させることにより、同心円状の縞模様が低減した、色収差が低減した小型かつ軽量のレンズ鏡筒を提供することができる。また、図１０のように回折光学素子２０をレンズ２１の内側に設けることにより、回折光学素子２０に外光が直接当たることを防止できるため、フレアを抑制することができる

次に、実施例を挙げて本発明の回折光学素子、およびその製造方法を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例により限定されるものではない。

（実施例１）
図５及び図６で説明した製造方法で回折光学素子を製造した。基材１には、硝材（株式会社オハラ製、商品名：Ｓ－ＦＰＬ）を球面形状に加工（第１の樹脂層３の成形面は曲率半径Ｒ２００で凸形状、反対側の面はＲ１５０に設計）したφ５５ｍｍのものを用いた。第１の樹脂層の成形面には樹脂との密着性を高める目的でカップリング処理を施した。カップリング液は、３－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、商品名：ＫＢＭ５０３）を水とエタノールの混合液（水１０％）に５％濃度で溶かし、ｐＨ調整として酢酸を０．５％添加したものを使用した。このカップリング液をスプレーコーターで塗布し、１００℃のオーブン内で１時間の脱水乾燥処理をした。反対側の面にはＳｉＯ_２とＳｉＯで構成される反射防止膜を成膜した。

型７はステンレス鋼（ウッデホルム株式会社製、商品名：ＳＴＡＶＡＸ）の土台にＮｉＰを２００μｍメッキしたものを研削機で鋸歯断面形状に加工したものを使用した。

次いで、第１の樹脂６を用意した。まず、ウレタン変性ポリエステルアクリレートを主成分とし、光反応開始剤（日本チバガイギー株式会社製、商品名：Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４）を含有するものを用意した。これらに酸化インジウム錫微粒子を分散させた紫外線硬化型樹脂５０ｍｇをディスペンサー（武蔵エンジニアリング株式会社製、商品名：ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ ＭＡＳＴＥＲ ＭＰＰ－１）を使用して基材１に滴下した（図５（ａ））。基材１を０．１ｍｍ／秒の速度でゆっくりと下降させ、滴下した樹脂と基材１を接触させた後、空気（泡）を巻き込まないように基材１と型とに挟まれた樹脂を光学有効部外まで押し拡げた（図５（ｂ）、（ｃ））。この際、基材１と同材料で構成される加圧用ガラス８を基材１の上に設置してその上から均一に圧力を加えて、樹脂を充填させた。

その状態で、加圧用ガラスと基材１を通して樹脂に紫外線を照射して、樹脂を硬化させた（図５（ｄ））。紫外線の照射には紫外線照射装置（ＨＯＹＡ ＣＡＮＤＥＯ ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ社製、商品名：ＵＶ光源ＵＬ７５０）を使用し、その照射量は１５Ｊ／ｃｍ^２（１５ｍＷ／ｃｍ^２の照度で１０００秒照射）とした。照射終了後に樹脂と一体化した基材１を離型して、積層方向から平面視した際に、同心円状の複数の輪帯を有する回折格子形状である第１の樹脂層が形成された成形レンズ１０を得た（図５（ｅ））。

次に、第１の樹脂層の上に第２の樹脂層の第１の部を形成した。具体的にはまず、第２の樹脂１１として、ウレタン変性ポリエステルアクリレートを主成分としたものに光反応開始剤（日本チバガイギー株式会社製、商品名：Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４）を含有する物を用意した。これらに二酸化ジルコニア微粒子を分散させた紫外線硬化型樹脂３．０ｍｇを微量吐出ディスペンサー（エンジニアリングシステム株式会社製、商品名：高精度ディスペンサーＲ－ｊｅｔ）を使用して、上記で得た成形レンズ１０に滴下した（図６（ａ））。成形レンズ１０はステージを用いて、ディスペンサーの直下に同心円の中心が来る様に移動させた。滴下した樹脂の第１の樹脂層の斜面部との接触はφ６ｍｍであり、且つ第１輪帯内であった。この樹脂が塗布された領域の面積は、第２の樹脂層の第１の部が第１の樹脂層の斜面部に接する面の面積であるＳ１が、第２の樹脂層が第１の樹脂層の斜面部に接する面の面積であるＳ２の１％に相当していた。この状態で成形レンズ１０を真空チャンバに入れ、１００Ｐａまで減圧した後、真空チャンバの石英窓を通して成形レンズ１０上に滴下した上記の紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射した（図６（ｂ））。紫外線照射装置は上記と同様のＵＬ７５０を使用し、紫外線の照射量は２００ｍＪ／ｃｍ^２（１０ｍＷ／ｃｍ^２の照度で２０秒照射）とした。

次に、第２の樹脂層の第２の部を形成するために、接合に必要な樹脂３６２ｍｇを、ディスペンサー（ＭＰＰ－１）を使用して成形レンズと貼り合せる基材２に滴下した（図６（ｃ））。基材２は、硝材（株式会社オハラ製、商品名：Ｓ－ＬＡＨ５５）を球面形状に加工（第１の樹脂層３の成形面は曲率半径Ｒ２００で凹形状、反対側の面はＲ３００に設計）したφ６０ｍｍのものを用いた。基材２は、基材１の時と同様に第１の樹脂層３の成形面にカップリング処理を施した。また、反対側の面にはＳｉＯ_２とＳｉＯで構成される反射防止膜を成膜している。

その後、成形レンズと基材２を貼り合わせ装置内で接合した（図６（ｄ））。この装置を用いて、基材２（凹形状）を下側に配置して固定し、成形レンズ（凸形状）を逆向きにして基材２に一定速度で近づけた。ここで、予め成形レンズと基材２との間に６０μｍ厚のＳＵＳ製スペーサーを挿入した。成形レンズを下降速度０．１ｍｍ／秒で基材２に近付け、完全に接液した後で加圧用ガラスを成形レンズの上に設置し、一定圧力（１０ｋｇｆ）を加えてスペーサーに突き当たるまで成形レンズを下降させた（図６（ｅ））。樹脂が完全に成形レンズと基材２との間に充填され、樹脂の反発力が無くなった後、スペーサーと加圧ガラスを取り除いた。その状態で成形レンズとは反対側から紫外線を照射して充填された樹脂を硬化させて、回折光学素子２０を得た（図６（ｆ））。紫外線照射装置は上記と同様のＵＬ７５０を使用し、紫外線の照射量は３２Ｊ／ｃｍ^２とした。

この回折光学素子の透過波面をレーザー干渉計により測定したところ、素子中心の透過波面位相ずれは第１輪帯で最大値０．０２λを示した。素子は回折レンズとして、１次回折光が焦点を結ぶように設計した。まず、干渉計（ＺＹＧＯ社製、商品名：レーザー干渉計 ＧＰＩ）を用いて、干渉計に対して被計測物、反射ミラーの順で配置した。次に、反射ミラーを素子の焦点位置に調整して、素子の透過波面を計測して、その輪帯内の位相ずれ及び輪帯間の位相ずれを算出した。なお、干渉計の計測波長λは６３２．８ｎｍである。この回折光学素子を搭載したレンズでボケ像写真を撮影したところ、ボケ像には同心円状の縞模様や中心の輝点は見られなかった。

上記で作製した素子を、光軸Ｏを通るように半分に切断加工し、その断面における各層の反射率測定を行い、その結果から屈折率を算出した。結果、第１輪帯の中心上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率は、第１輪帯の円周上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率より０．０００２大きかった。また、第１輪帯の中心上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率は、第１の樹脂層の周縁上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率より０．０００２大きかった。また、第１の部の屈折率は、第１輪帯の中心上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率より０．０００４５大きかった。更にこの素子の面精度を同じくレーザー干渉計で測定したところ、光学有効部内でアス０．３３本、クセ０．４３本であった。

この回折光学素子を低温（－４０℃）試験槽に投入し、経過観察を行ったが、１ヶ月経過しても割れなどの不良は発生しなかった。また、耐久後の素子を搭載したレンズでボケ像写真を撮影したところ、耐久前と同様の結果が得られた。

（実施例２）
実施例１と同様の方法で成形レンズを作成した。次いで、実施例１と同一の光反応開始剤を用意した。これらに二酸化ジルコニア微粒子を分散させた紫外線硬化型樹脂１０．０ｍｇを実施例１と同様の手法で、上記で得た成形レンズに滴下した。滴下した樹脂の第１の樹脂層との接触はφ１２ｍｍとなり、第４輪帯より内側に塗布された状態であった。この樹脂が塗布された領域の面積は、第２の樹脂層の第１の部が第１の樹脂層の斜面部に接する面の面積であるＳ１が、第２の樹脂層が第１の樹脂層の斜面部に接する面の面積であるＳ２の５％に相当していた。この状態で成形レンズを真空チャンバに入れ、実施例１と同様の条件で紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射した。

接合に必要な樹脂３５５ｍｇを、ディスペンサー（ＭＰＰ－１）を使用して成形レンズと貼り合せる基材２に滴下した。基材２は、硝材、球面形状およびカップリング処理が実施例１と同一のものを使用した。

その後、実施例１と同様にして成形レンズと基材２を貼り合せ装置内で接合して回折光学素子を得た。

この回折光学素子の透過波面を実施例１と同様の方法で、レーザー干渉計により測定したところ、素子中心の透過波面位相ずれは第１輪帯で最大値０．０２λを示した。この回折光学素子を搭載したレンズでボケ像写真を撮影したところ、ボケ像には同心円状の縞模様や中心の輝点は見られなかった。

上記で作製した素子を実施例１と同様に加工し、反射率測定を行うことにより屈折率を算出した。結果、第１輪帯の中心上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率は、第１輪帯の円周上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率より０．０００２大きかった。また、第１輪帯の中心上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率は、第１の樹脂層の周縁上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率より０．０００２大きかった。また、第１の部の屈折率は、第１輪帯の中心上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率より０．０００４０大きかった。更にこの素子の面精度を実施例１と同様にレーザー干渉計で測定したところ、光学有効部内でアス０．３５本、クセ０．４２本であった。

この回折光学素子を低温（－４０℃）試験槽に投入し、経過観察を行ったが、１ヶ月経過しても割れなどの不良は発生しなかった。また、耐久後の素子を搭載したレンズでボケ像写真を撮影したところ、耐久前と同様の結果が得られた。

（比較例１）
実施例１と同様の方法で成形レンズを作成した。次いで、実施例１と同一の光反応開始剤を用意した。これらに二酸化ジルコニア微粒子を分散させた紫外線硬化型樹脂３７０ｍｇを実施例１の第２の部を形成するプロセスと同様の手法で、成形レンズに滴下した。そのため、実施例１とは第１の部を形成するプロセスを行わなかったという点で異なる。なお、基材２は、硝材、球面形状およびカップリング処理が実施例１と同一のものを使用した。

その後、実施例１と同様にして成形レンズと基材２を貼り合せ装置内で接合して回折光学素子を得た。

この回折光学素子の透過波面を実施例１と同様の方法で、レーザー干渉計により測定したところ、素子中心の透過波面位相ずれは第１輪帯で最大値０．２９λを示した。この回折光学素子を搭載したレンズでボケ像写真を撮影したところ、ボケ像には同心円状の縞模様が発生しており、更にその中心部には輝点も見られた。上記で作製した素子を実施例１と同様に加工し、反射率測定を行うことにより屈折率を算出した。結果、結果、第１輪帯の中心上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率は、第１輪帯の円周上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率より０．０１００小さかった。また、第１輪帯の中心上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率は、第１の樹脂層の周縁上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率より０．０１００小さかった。

この回折光学素子を低温（－４０℃）試験槽に投入し、経過観察を行ったが、１ヶ月経過しても割れなどの不良は発生しなかった。

（比較例２）
実施例１と同様の方法で成形レンズを作成した。次いで第２の樹脂を用いて成形レンズの第１の樹脂層上の全面に第２の樹脂層の第１の部を形成した。使用した樹脂はウレタン変性ポリエステルアクリレートを主成分としたものに光反応開始剤（日本チバガイギー株式会社製、商品名：Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４）と二酸化ジルコニア微粒子を分散させた紫外線硬化型樹脂である。この樹脂４４０ｍｇを、ディスペンサー（ＭＰＰ－１）を使用して平坦形状を有する型と成形レンズに滴下した。型はテフロン（登録商標）製のものを使用した。成形レンズを０．１ｍｍ／秒の速度でゆっくりと下降させ、滴下した樹脂と成形レンズを接触させた後、空気（泡）を巻き込まないように成形レンズと型とに挟まれた空間にある樹脂を格子層が形成されているのと同一の領域であるφ５５ｍｍまで押し拡げた。その状態で、成形レンズを通して樹脂に紫外線を照射して、第２の樹脂層を硬化させた。紫外線照射装置を使用し、その照射量は３２Ｊ／ｃｍ^２とした。照射終了後に第２の樹脂層が形成された成形レンズを離型した。

次いで、第２の部を形成するために、ディスペンサー（ＭＰＰ－１）を使用して、前記第２の樹脂層を形成したものと同一の紫外線硬化型樹脂３００ｍｇを第２の樹脂層が形成された成形レンズと基材２に滴下した。基材２は、硝材、球面形状およびカップリング処理が実施例１と同一のものを使用した。

その後、成形レンズと基材２とを貼り合せ装置内で接合した。この装置を用いて、基材２（凹形状）を下側に配置して固定し、成形レンズ（凸形状）を逆向きにして基材２に一定速度で近づけた。ここで、予め成形レンズと基材２との間に８５μｍ厚のＳＵＳ製スペーサーを挿入した。成形レンズを下降速度０．１ｍｍ／秒で基材２に近付け、完全に接液した後で加圧用ガラスを成形レンズの上に設置し、一定圧力（１０ｋｇｆ）を加えてスペーサーに突き当たるまで成形レンズを下降させた。樹脂が完全に成形レンズと基材２との間に充填され、樹脂の反発力が無くなった後、スペーサーと加圧ガラスを取り除いた。その状態で成形レンズとは反対側から紫外線を照射して充填された樹脂を硬化させて、回折光学素子を得た。紫外線照射装置は上記と同様のＵＬ７５０を使用し、紫外線の照射量は３２Ｊ／ｃｍ^２とした。ここで第１の樹脂層の厚さと第２の樹脂層（第１の部と第２の部からなる）の厚さの和は８０μｍであった。

この回折光学素子の透過波面を実施例１と同様の方法で、レーザー干渉計により測定したところ、素子中心の透過波面位相ずれは第１輪帯で最大値０．０５λを示した。この回折光学素子を搭載したレンズでボケ像写真を撮影したところ、同心円状の縞模様や中心の輝点はほぼ問題無いレベルであった。上記で作製した素子を実施例１と同様に加工し、反射率測定を行うことにより屈折率を算出した。結果、結果、第１輪帯の中心上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率は、第１輪帯の円周上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率より０．００１０小さかった。また、第１輪帯の中心上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率は、第１の樹脂層の周縁上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率より０．００１２小さかった。

この回折光学素子の外観を確認したところ、素子端部が光っており、断面を観察したところ、素子端部で第２の樹脂層の第２の部と基材２との界面で剥離が発生していた。

また、この回折光学素子を低温（－４０℃）試験槽に投入し、経過観察を行ったが、１０日後に取り出した時には素子全面で第２の樹脂層が割れていた。

（実施例３）
実施例１と同様の方法で成形レンズを作成した。次いで、実施例１と同一の光反応開始剤を用意した。これらに二酸化ジルコニア微粒子を分散させた紫外線硬化型樹脂３５．０ｍｇを実施例１と同様の手法で、上記で得た成形レンズに滴下した。滴下した樹脂の第１の樹脂層の斜面部との接触はφ２０ｍｍとなり、第１１輪帯より内側に塗布された状態であった。この樹脂の塗布された領域の面積は、第２の樹脂層の第１の部が第１の樹脂層の斜面部に接する面の面積であるＳ１が、第２の樹脂層が第１の樹脂層の斜面部に接する面の面積であるＳ２の１３％に相当していた。この状態で成形レンズを真空チャンバに入れ、実施例１と同様の条件で紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射した。

接合に必要な樹脂３３２ｍｇをディスペンサー（ＭＰＰ－１）を使用して成形レンズと貼り合せる基材２に滴下した。基材２は、硝材、球面形状およびカップリング処理が実施例１と同一のものを使用した。

その後、実施例１と同様にして成形レンズと基材２とを貼り合せ装置内で接合して回折光学素子を得た。

この回折光学素子の透過波面を実施例１と同様の方法で、レーザー干渉計により測定したところ、素子中心の透過波面位相ずれは第１輪帯で最大値０．０２λを示した。この回折光学素子を搭載したレンズでボケ像写真を撮影したところ、ボケ像には同心円状の縞模様や中心の輝点は見られなかった。更にこの素子の面精度を同じくレーザー干渉計で測定したところ、光学有効部内でアス、クセ共に０．４５本であった。

上記で作製した素子を実施例１と同様に加工し、反射率測定を行うことにより屈折率を算出した。結果、第１輪帯の中心上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率は、第１輪帯の円周上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率より０．０００２大きかった。また、第１輪帯の中心上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率は、第１の樹脂層の周縁上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率より０．０００３大きかった。また、第１の部の屈折率は、第１輪帯の中心上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率より０．０００５０大きかった。

この回折光学素子を低温（－４０℃）試験槽に投入し、経過観察を行ったが、１ヶ月経過しても割れなどの不良は発生しなかった。また、耐久後の素子を搭載したレンズでボケ像写真を撮影したところ、耐久前と同様の結果が得られた。

（実施例４）
実施例１と同様の方法で成形レンズを作成した。次いで、実施例１と同一の光反応開始剤を用意した。これらに二酸化ジルコニア微粒子を分散させた紫外線硬化型樹脂５０．０ｍｇを実施例１と同様の手法で、上記で得た成形レンズに滴下した。滴下した樹脂の第１の樹脂層の斜面部との接触はφ２６ｍｍとなり、第１９輪帯より内側に塗布された状態であった。この樹脂の塗布された領域の面積は、第２の樹脂層の第１の部が第１の樹脂層の斜面部に接する面の面積であるＳ１が、第２の樹脂層が第１の樹脂層の斜面部に接する面の面積であるＳ２の２２％に相当していた。この状態で成形レンズを真空チャンバに入れ、実施例１と同様の条件で紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射した。

接合に必要な樹脂３７０ｍｇを、ディスペンサー（ＭＰＰ－１）を使用して成形レンズと基材２に滴下した。基材２は、硝材、球面形状およびカップリング処理が実施例１と同一のものを使用した。

その後、実施例１と同様にして成形レンズと基材２とを貼り合せ装置内で接合して回折光学素子を得た。

この回折光学素子の透過波面を実施例１と同様の方法で、レーザー干渉計により測定したところ、素子中心の透過波面位相ずれは第１輪帯で最大値０．０３λを示した。この回折光学素子を搭載したレンズでボケ像写真を撮影したところ、ボケ像には同心円状の縞模様や中心の輝点は見られなかった。更にこの素子の面精度を同じくレーザー干渉計で測定したところ、光学有効部内でアス０．６５本、クセ０．５５本であった。

上記で作製した素子を実施例１と同様に加工し、反射率測定を行うことにより屈折率を算出した。結果、第１輪帯の中心上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率は、第１輪帯の円周上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率より０．０００５大きかった。また第１輪帯の中心上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率は、第１の樹脂層の周縁上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率より０．０００６大きかった。また、第１の部の屈折率は、第１輪帯の中心上における第２の樹脂層の第２の部の屈折率より０．０００５０大きかった。

この回折光学素子を低温（－４０℃）試験槽に投入し、経過観察を行ったが、１ヶ月経過しても割れなどの不良は発生しなかった。また、耐久後の素子を搭載したレンズでボケ像写真を撮影したところ、耐久前と同様の結果が得られた。

以上、表１に実施例１から４と比較例１、２の結果をまとめた。

実施例１から４は透過波面のずれが最大でも０．０３λと比較例１、２と比べて小さかった。また、比較例１ではＳ１／Ｓ２が０％であったため、透過波面のずれが０．２９λと大きかった。また、比較例２は第２の樹脂層が第１の部を第１の樹脂層上の全面に有していたため、低温試験後に割れが発生した。また、実施例１から４はいずれも第１の樹脂層の厚さと第２の樹脂層の厚さの和が７０μｍ以下であった。

さらに、実施例１から３はＳ１／Ｓ２が１３％以下と小さかったため、実施例４と比べて面精度がアス、クセともに０．４５以下と良好な値であった。

１ 第１の基材
２ 第２の基材
３ 第１の樹脂層
４ 第２の樹脂層の第２の部
５ 第２の樹脂層の第１の部
６ 第１の樹脂
７ 型
８ 加圧用ガラス
９ 紫外線照射光源
１０ 成形レンズ
１１ 第２の樹脂
１２ ディスペンサー
１３ 成形レンズ
２０ 回折光学素子
２１ レンズ
２２ レンズ
２３ レンズ
２４ レンズ
２５ レンズ
２６ レンズ
２７ レンズ
２８ レンズ
２９ 筐体
３０ レンズ鏡筒
３１ 第１の樹脂層の斜面部
３２ 第１の樹脂層の壁面部
１０１ 第１の基材
１０２ 第２の基材
１０３ 第１の樹脂層
１０４ 第２の樹脂層
２０１ 第１の基材
２０２ 第２の基材
２０３ 第１の樹脂層
２０４ 第２の樹脂層
２０５ 第３の樹脂層

Claims (13)

1. 第１の基材と、前記第１の基材上に回折格子形状を有する第１の樹脂層と、前記第１の樹脂層の上に第２の樹脂層が積層され、前記第２の樹脂層の上に第２の基材が積層された回折光学素子であって、
   前記回折格子形状は斜面部と壁面部からなり、前記回折光学素子の積層方向から平面視した際に、同心円状の複数の輪帯を形成し、
   前記第２の樹脂層が、第１の部と第２の部からなり、
   前記第１の部が、前記第１の樹脂層の上の一部である前記複数の輪帯のうち回折光学素子の中心を囲む円である第１輪帯の全体を含む領域の上に設けられ、
   前記第２の部が、前記第１の部の上から前記第１の樹脂層の周縁を含む領域の上まで連続的に設けられ、
   前記第１の部が前記第１の樹脂層の斜面部に接する面の面積をＳ１、前記第２の樹脂層が前記第１の樹脂層の斜面部に接する面の面積をＳ２としたときに、Ｓ２がＳ１より大きく、
   前記第１輪帯の中心上における前記第２の部の屈折率と、前記第１輪帯の円周上における前記第２の部の屈折率との差が０．０００５以内であることを特徴とする回折光学素子。
2. 前記第１の部と第２の部とが同じ樹脂からなる請求項１に記載の回折光学素子。
3. 前記第１輪帯の中心上における前記第２の部の屈折率と、前記第１の樹脂層の周縁上における前記第２の部の屈折率との差が０．０００５以内である請求項１または２に記載の回折光学素子。
4. 前記Ｓ２に対する前記Ｓ１の比であるＳ１／Ｓ２が２２％以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回折光学素子。
5. 前記Ｓ２に対する前記Ｓ１の比であるＳ１／Ｓ２が１３％以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回折光学素子。
6. 前記第１輪帯の中心上における前記第２の部の屈折率が、前記第１の樹脂層の屈折率より大きい請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回折光学素子。
7. 前記第１の樹脂層の厚さと第２の樹脂層の厚さの和が７０μｍ以下である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回折光学素子。
8. 前記第１の樹脂層が、低屈折率高分散の樹脂を含有し、
   前記第２の樹脂層が、高屈折率低分散の樹脂を含有する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回折光学素子。
9. 第１の基材と、前記第１の基材上に回折格子形状を有する第１の樹脂層と、前記第１の樹脂層の上に第２の樹脂層が積層され、前記第２の樹脂層の上に第２の基材が積層された回折光学素子の製造方法であって、
   回折格子形状を反転した形状を有する型と前記第１の基材との間に光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を含有する第１の樹脂を設ける工程と、
   熱または光エネルギーを与えて前記第１の樹脂を硬化し、前記回折光学素子の積層方向から平面視した際に、同心円状の複数の輪帯を有する回折格子形状である第１の樹脂層を前記第１の基材上に形成する工程と、
   前記型から前記第１の樹脂層を離型する工程と、
   前記第１の樹脂層の上の一部である前記複数の輪帯のうち回折光学素子の中心を囲む第１輪帯の全体を含む領域の上に光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を含有する第２の樹脂を設ける工程と、
   積層方向から加圧せずに、熱または光エネルギーを与えて前記第２の樹脂を硬化し、第２の樹脂層の第１の部を形成する工程と、
   前記第１の樹脂層と前記第１の部の上に光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を含有する第３の樹脂を設ける工程と、
   前記第３の樹脂の上に前記第２の基材を設け、熱または光エネルギーを与えて前記第３の樹脂を硬化し、前記第１の部の上から前記第１の樹脂層の周縁を含む領域の上まで連続的に第２の樹脂層の第２の部を形成する工程と、
   を有することを特徴とする回折光学素子の製造方法。
10. 前記第２の樹脂層の第１の部を形成する工程において、
    真空下もしくは窒素雰囲気下で、熱または光エネルギーを与えて前記第２の樹脂を硬化する請求項９に記載の回折光学素子の製造方法。
11. 前記第２の樹脂と前記第３の樹脂とが同じ樹脂である請求項９または１０に記載の回折光学素子の製造方法。
12. 前記第１の樹脂が、低屈折率高分散の樹脂であり
    前記第２の樹脂が、高屈折率低分散の樹脂である請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の回折光学素子の製造方法。
13. 筐体と、前記筐体の内部に配置された光学系とを有する光学機器であって、
    前記光学系が回折光学素子とレンズを有し、
    前記回折光学素子が請求項１乃至８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。

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