JPH06138415A - 回折素子を含む光学系 - Google Patents
回折素子を含む光学系Info
- Publication number
- JPH06138415A JPH06138415A JP28897792A JP28897792A JPH06138415A JP H06138415 A JPH06138415 A JP H06138415A JP 28897792 A JP28897792 A JP 28897792A JP 28897792 A JP28897792 A JP 28897792A JP H06138415 A JPH06138415 A JP H06138415A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical system
- wavelength
- optical
- diffraction
- diffraction efficiency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Lenses (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 回折効率が波長依存性である回折素子を含む
光学系に、この波長依存性を補償する光学素子を配し、
光学系全体の分光透過率をほぼ均一にする。 【構成】 回折素子３を含む光学系１では、この回折素
子３の回折効率の波長依存性が大きい。そこで、回折効
率の波長依存性を補償し、光学系１全体の分光透過率を
ほぼ均一にするような分光透過率特性を有する光学素子
４を、光学系１に配置した。光学素子４としては、色補
正フィルター（マゼンタ）〔HOYA（株）製；M-50〕など
を用いる。また、回折素子３と光学素子４とを一つの素
子に形成し、用いることも可能である。
光学系に、この波長依存性を補償する光学素子を配し、
光学系全体の分光透過率をほぼ均一にする。 【構成】 回折素子３を含む光学系１では、この回折素
子３の回折効率の波長依存性が大きい。そこで、回折効
率の波長依存性を補償し、光学系１全体の分光透過率を
ほぼ均一にするような分光透過率特性を有する光学素子
４を、光学系１に配置した。光学素子４としては、色補
正フィルター（マゼンタ）〔HOYA（株）製；M-50〕など
を用いる。また、回折素子３と光学素子４とを一つの素
子に形成し、用いることも可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回折作用を有する光学
素子を含む光学系、例えば回折素子、屈折レンズ群より
成るレンズ系に関するものである。
素子を含む光学系、例えば回折素子、屈折レンズ群より
成るレンズ系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】回折作用を有する光学素子は、光学系の
収差を補正するために用いることができる。例えば、特
開平２−１７９６０５号公報や米国特許第５０４４７０
６号明細書では、収差を低減する等の目的で光学系内に
回折光学素子（Diffraction Optical Element; DOE）を
含める方法について、種種の提案がなされている。
収差を補正するために用いることができる。例えば、特
開平２−１７９６０５号公報や米国特許第５０４４７０
６号明細書では、収差を低減する等の目的で光学系内に
回折光学素子（Diffraction Optical Element; DOE）を
含める方法について、種種の提案がなされている。
【０００３】回折素子を使用する際に問題とすべき点の
一つは、使用する回折素子の回折効率がある。回折素子
が薄肉レリーフ型回折格子の場合は、断面形状をブレー
ズ形状にすることで、特定の波長及び回折次数において
のみ、ほぼ１００％の回折効率を得ることができる。こ
の特定の波長は、回折素子の性能を表示するとき、回折
素子の設計波長あるいは最適波長とも呼ばれる。回折素
子の回折効率は、波長が最適波長から離れるに従って、
大きく低下してしまうのである。例えば図５では、後述
する実施例で用いる回折素子の回折効率が、波長によっ
て変化する様子を示している。回折効率が１００％であ
る最適波長は約５２０ｎｍであり、短波長側で最適波長
の約５２０ｎｍから最も離れた波長４００ｎｍにおける
回折効率は約７５％、長波長側で最適波長の約５２０ｎ
ｍから最も離れた波長７５０ｎｍにおける回折効率も約
７５％である。
一つは、使用する回折素子の回折効率がある。回折素子
が薄肉レリーフ型回折格子の場合は、断面形状をブレー
ズ形状にすることで、特定の波長及び回折次数において
のみ、ほぼ１００％の回折効率を得ることができる。こ
の特定の波長は、回折素子の性能を表示するとき、回折
素子の設計波長あるいは最適波長とも呼ばれる。回折素
子の回折効率は、波長が最適波長から離れるに従って、
大きく低下してしまうのである。例えば図５では、後述
する実施例で用いる回折素子の回折効率が、波長によっ
て変化する様子を示している。回折効率が１００％であ
る最適波長は約５２０ｎｍであり、短波長側で最適波長
の約５２０ｎｍから最も離れた波長４００ｎｍにおける
回折効率は約７５％、長波長側で最適波長の約５２０ｎ
ｍから最も離れた波長７５０ｎｍにおける回折効率も約
７５％である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、回折素子
を光学系に組み込んだ場合、この光学系の透過率は、波
長依存性が大きくなってしまうことになる。特開平２−
１７９６０５号公報に記載の発明についてみると、ある
一つの設計波長があり、その設計波長以外での使用も可
能となっているが、組み込まれる回折素子の回折効率
は、設計波長について最適化されている。また、米国特
許第５０４４７０６号明細書記載の発明も、対象波長領
域は８μｍ〜１２μｍであるが、その平均波長１０μｍ
について回折効率が最適化されている。結局、いずれの
発明も、回折素子を組み込んだ光学系の透過率が波長に
大きく依存するという問題点を残している。
を光学系に組み込んだ場合、この光学系の透過率は、波
長依存性が大きくなってしまうことになる。特開平２−
１７９６０５号公報に記載の発明についてみると、ある
一つの設計波長があり、その設計波長以外での使用も可
能となっているが、組み込まれる回折素子の回折効率
は、設計波長について最適化されている。また、米国特
許第５０４４７０６号明細書記載の発明も、対象波長領
域は８μｍ〜１２μｍであるが、その平均波長１０μｍ
について回折効率が最適化されている。結局、いずれの
発明も、回折素子を組み込んだ光学系の透過率が波長に
大きく依存するという問題点を残している。
【０００５】本発明は、上述の事情に鑑みて、所定の波
長範囲では光学系全体の分光透過率がほぼ均一になるよ
うに構成した回折素子を含む光学系の提供を目的とす
る。
長範囲では光学系全体の分光透過率がほぼ均一になるよ
うに構成した回折素子を含む光学系の提供を目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】回折素子を含む光学系に
係る本発明は、この回折素子の有する回折効率の波長依
存性を補償することにより光学系全体の分光透過率をほ
ぼ均一とするような分光透過率特性を有する光学素子を
備えたことを特徴としている。また、回折素子を含む光
学系に係る本発明は、この回折素子と、この回折素子の
回折効率の波長依存性を補償する光学素子とが、一つの
素子を形成していることを特徴としている。
係る本発明は、この回折素子の有する回折効率の波長依
存性を補償することにより光学系全体の分光透過率をほ
ぼ均一とするような分光透過率特性を有する光学素子を
備えたことを特徴としている。また、回折素子を含む光
学系に係る本発明は、この回折素子と、この回折素子の
回折効率の波長依存性を補償する光学素子とが、一つの
素子を形成していることを特徴としている。
【０００７】
【作用】本発明の構成によれば、一つの光学系に含まれ
た光学素子が有する分光透過率特性が、同じ光学系に含
まれた回折素子の有する回折効率の波長依存性を補償す
るので、光学系全体としてほぼ均一な分光透過率を持た
せることができる。
た光学素子が有する分光透過率特性が、同じ光学系に含
まれた回折素子の有する回折効率の波長依存性を補償す
るので、光学系全体としてほぼ均一な分光透過率を持た
せることができる。
【０００８】
【実施例】図１は、回折素子を含む光学系に係る本発明
を、レンズ系１に適用した第１実施例を示す。レンズ系
１の代表的な構成要素として２個の屈折レンズ２、回折
素子３及び所定の分光透過率特性を有する光学素子４の
計４個だけを示してある。回折素子３は薄肉レリーフ型
の回折面５を含み、特定の波長、例えば５２０ｎｍに対
しブレーズ化されている。回折素子３における回折効率
の波長依存性の状態は、既に図５で示したとおりで、波
長５２０ｎｍについて回折効率が最適化されている。
を、レンズ系１に適用した第１実施例を示す。レンズ系
１の代表的な構成要素として２個の屈折レンズ２、回折
素子３及び所定の分光透過率特性を有する光学素子４の
計４個だけを示してある。回折素子３は薄肉レリーフ型
の回折面５を含み、特定の波長、例えば５２０ｎｍに対
しブレーズ化されている。回折素子３における回折効率
の波長依存性の状態は、既に図５で示したとおりで、波
長５２０ｎｍについて回折効率が最適化されている。
【０００９】図２の実線で描いた曲線６は、図５の曲線
と同一、すなわち回折素子３における回折効率の波長依
存性の状態を示す曲線である。いま、図２の破線で描い
た曲線７で示される分光透過率特性を有する光学素子４
を、レンズ系１に組み合わせれば、レンズ系１の分光透
過率特性は、図２の一点鎖線で描いた曲線８で表される
ように、均一な分光透過率特性とすることができる。当
然のことながら、レンズ系１の全体的な透過率は、幾ら
か低下することになるが、図２が示すように、可視光線
領域のほぼ全域にわたって、７５％程度の透過率が得ら
れている。したがって、可視光線領域を対象とした一般
の結像レンズ系に、本発明を適用することが可能であ
る。
と同一、すなわち回折素子３における回折効率の波長依
存性の状態を示す曲線である。いま、図２の破線で描い
た曲線７で示される分光透過率特性を有する光学素子４
を、レンズ系１に組み合わせれば、レンズ系１の分光透
過率特性は、図２の一点鎖線で描いた曲線８で表される
ように、均一な分光透過率特性とすることができる。当
然のことながら、レンズ系１の全体的な透過率は、幾ら
か低下することになるが、図２が示すように、可視光線
領域のほぼ全域にわたって、７５％程度の透過率が得ら
れている。したがって、可視光線領域を対象とした一般
の結像レンズ系に、本発明を適用することが可能であ
る。
【００１０】図２の破線で描いた曲線７で示される分光
透過率特性を有する光学素子４としては、例えば色補正
フィルター（マゼンタ）〔ＨＯＹＡ（株）製；Ｍ−５
０〕を使用する。図３は、この色補正フィルターの分光
透過率特性を示したものである（ＨＯＹＡ（株）；カラ
ーフィルター・カタログより引用）。図３は、色補正フ
ィルターの厚さ２．５ｍｍについてのものであるが、こ
の約半分の厚さのものについての分光透過率特性は、図
２の破線で描いた曲線７に極めて近い曲線で示される。
透過率特性を有する光学素子４としては、例えば色補正
フィルター（マゼンタ）〔ＨＯＹＡ（株）製；Ｍ−５
０〕を使用する。図３は、この色補正フィルターの分光
透過率特性を示したものである（ＨＯＹＡ（株）；カラ
ーフィルター・カタログより引用）。図３は、色補正フ
ィルターの厚さ２．５ｍｍについてのものであるが、こ
の約半分の厚さのものについての分光透過率特性は、図
２の破線で描いた曲線７に極めて近い曲線で示される。
【００１１】この第１実施例において、レンズ系１全体
の分光透過率に影響する要因としては、２個の屈折レン
ズ２の分光透過率、各素子に被覆した反射防止膜の影響
等も考えられる。しかし、これは基本的には回折素子を
含まない従来のレンズ系についてと同様であり、しか
も、回折素子における回折効率の波長依存性に比べて、
影響は小さい。したがって実際上、回折素子３における
回折効率の波長依存性のみを補償する分光透過率特性を
持つ光学素子４を、用いればよい。
の分光透過率に影響する要因としては、２個の屈折レン
ズ２の分光透過率、各素子に被覆した反射防止膜の影響
等も考えられる。しかし、これは基本的には回折素子を
含まない従来のレンズ系についてと同様であり、しか
も、回折素子における回折効率の波長依存性に比べて、
影響は小さい。したがって実際上、回折素子３における
回折効率の波長依存性のみを補償する分光透過率特性を
持つ光学素子４を、用いればよい。
【００１２】なお、以上の説明は、光学系全体として所
定の波長範囲において均一な分光透過率特性を得るとい
う観点で述べてあるが、蛍光顕微鏡に用いられる光学系
のように、所定の分光透過率が要求される場合には、回
折素子における回折効率の波長依存性とフィルター光学
素子の分光透過率特性の積として、該光学系に必要な分
光透過率特性となるように、該フィルター光学素子の分
光透過率特性を決めればよい。
定の波長範囲において均一な分光透過率特性を得るとい
う観点で述べてあるが、蛍光顕微鏡に用いられる光学系
のように、所定の分光透過率が要求される場合には、回
折素子における回折効率の波長依存性とフィルター光学
素子の分光透過率特性の積として、該光学系に必要な分
光透過率特性となるように、該フィルター光学素子の分
光透過率特性を決めればよい。
【００１３】図４は、回折素子を含む光学系に係る本発
明の第２実施例である。第２実施例は、光学系１′が２
個の屈折レンズ２と所定の分光透過率特性を有する光学
素子４を含んでいる。光学素子４に回折面５を形成して
あり、回折素子と回折素子における回折効率の波長依存
性を補償する光学素子とが、一つの素子を形成してい
る。第２実施例の作用・効果は、第１実施例と同じであ
るが、光学系１′全体の構成はより簡素化されている。
場合によっては、回折面５が形成されている光学素子４
単独で使用することも可能である。
明の第２実施例である。第２実施例は、光学系１′が２
個の屈折レンズ２と所定の分光透過率特性を有する光学
素子４を含んでいる。光学素子４に回折面５を形成して
あり、回折素子と回折素子における回折効率の波長依存
性を補償する光学素子とが、一つの素子を形成してい
る。第２実施例の作用・効果は、第１実施例と同じであ
るが、光学系１′全体の構成はより簡素化されている。
場合によっては、回折面５が形成されている光学素子４
単独で使用することも可能である。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、所定の波
長範囲について、所定の、例えば均一の分光通過率特性
を有する、回折素子を含む光学系を実現することができ
る。
長範囲について、所定の、例えば均一の分光通過率特性
を有する、回折素子を含む光学系を実現することができ
る。
【図１】回折素子を含む光学系に係る本発明の第１実施
例の構成を示す図である。
例の構成を示す図である。
【図２】第１実施例で用いる回折素子における波長−回
折効率曲線、光学素子における波長−透過率曲線及び両
曲線の合成曲線図である。
折効率曲線、光学素子における波長−透過率曲線及び両
曲線の合成曲線図である。
【図３】第１実施例で使用可能な市販の光学素子におけ
る波長−透過率曲線図である。
る波長−透過率曲線図である。
【図４】回折素子を含む光学系に係る本発明の第２実施
例の構成を示す図である。
例の構成を示す図である。
【図５】回折素子における波長−回折効率曲線の一例を
示した説明図である。
示した説明図である。
１ レンズ系 １′ 光学系 ２ 屈折レンズ ３ 回折素子 ４ 所定の分光透過率を有する光学素子 ５ 回折素子に形成した薄肉レリーフ型の回折面
Claims (1)
- 【請求項１】 回折素子を含む光学系において、上記回
折素子の有する回折効率の波長依存性を補償し前記光学
系全体の分光透過率をほぼ均一とするような分光透過率
特性を有する光学素子を備えたことを特徴とする回折素
子を含む光学系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28897792A JPH06138415A (ja) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | 回折素子を含む光学系 |
| US08/555,222 US5737125A (en) | 1992-10-27 | 1995-10-31 | Diffractive optical element and optical system including the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28897792A JPH06138415A (ja) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | 回折素子を含む光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06138415A true JPH06138415A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=17737251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28897792A Pending JPH06138415A (ja) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | 回折素子を含む光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06138415A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5623473A (en) * | 1994-06-30 | 1997-04-22 | Nikon Corporation | Method and apparatus for manufacturing a diffraction grating zone plate |
| JP2010506154A (ja) * | 2006-10-06 | 2010-02-25 | カール ツァイス マイクロイメージング ゲーエムベーハー | 高感度スペクトル分析ユニット |
-
1992
- 1992-10-27 JP JP28897792A patent/JPH06138415A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5623473A (en) * | 1994-06-30 | 1997-04-22 | Nikon Corporation | Method and apparatus for manufacturing a diffraction grating zone plate |
| JP2010506154A (ja) * | 2006-10-06 | 2010-02-25 | カール ツァイス マイクロイメージング ゲーエムベーハー | 高感度スペクトル分析ユニット |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000516 |