JPH10274706A

JPH10274706A - 回折光学素子

Info

Publication number: JPH10274706A
Application number: JP7931597A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Mukai; 弘向井; Shigeto Omori; 滋人大森; Yuichiro Otoshi; 祐一郎大利
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】回折型レンズを鏡胴内に装着する場合に高精
度な位置決めを実現し、また、レンズのＤＯＥ部分を衝
撃から確実に保護する。【解決手段】ＤＯＥ部分２及び固定用領域３の胴付け
面を両面に設けたレンズであって、一面側に円錐面形状
の胴付け面４ｄを、他面側に球面形状の胴付け面４ｅを
形成してあり、玉枠７の胴付け部７ａに球面形状の胴付
け面４ｄが線接触状態で当接する。このように玉枠７上
にセットされた回折型レンズ１Ｄは、押え環８のレンズ
支持面８ａが円錐面形状の胴付け面４ｅに押し当てられ
ることにより固定され、これによってＤＯＥ部分２の中
心位置が決まる。また、ＤＯＥ部分２が平面または凸面
に形成されたものでは、その外周部にＤＯＥ部分２より
も高い突起を設けて、レンズをテーブル面等に置いた
り、移動したりするとき、ＤＯＥ部分のブレーズ面を擦
って面形態を変化させるという不具合をなくす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ作用を有す
る回折光学素子に係り、特に位置決め精度が高く、ま
た、回折格子の傷つき防止機能に優れた回折光学素子に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】回折光学素子には、回折構造がプリズム
として作用するようなパターンに成形されたものや、レ
ンズとして作用するもの等がある。このうちレンズ作用
を有する回折光学素子は回折型レンズと呼ばれており、
色収差の補償を要する撮影レンズ等として使用されてい
る。

【０００３】この回折型レンズは、ガラスや光透過性樹
脂等の媒質の屈折率と表面のプロフィールが光学的な影
響を与える従来のレンズとは異なり、レンズ表面に形成
された回折格子の規則的パターンが入射光に与える回折
現象により、入射光が一点に収束し、また、一点から発
散するレンズ作用を生起するものである。したがって、
回折型レンズの表面に形成された回折格子の規則的パタ
ーンは、一点を中心として同心円状に拡がっている関係
から、中心点に最も近い回折格子を第１輪帯と呼び、以
下、第２輪帯、第３輪帯…と呼んでいる。

【０００４】従来の回折型レンズとして、例えば図８に
示すような２焦点ピックアップレンズが知られている。
この図に示す回折型レンズでは、光軸が通る中央域にブ
レーズ形状の複数の回折格子１００が同心円状に形成さ
れたＤＯＥ(Diffractive Optical Element:回折光学素
子)部分１０１を設けるとともに、該ＤＯＥ部分１０１
の外周を非球面形状としたもので、中央域のＤＯＥ部分
１０１と周辺域の非球面形状部分１０２は共にレンズと
して機能するように構成されている。

【０００５】また、別の従来例として特表平８−５０８
１１６号には図９に示すように、一方の表面が凸面１０
３に、他方の表面が凹面１０４に形成され、該凹面１０
４に、ブレーズ形状の複数の回折格子１０５が同心円状
に形成されたＤＯＥ１０６を設けたものが開示されてい
る。

【０００６】さらに別の従来例として、図１０に示すよ
うなピックアップレンズが知られている。この図に示す
レンズでは、光軸が通る両面中央域に非球面レンズ部１
０７を設け、その周辺部に非球面レンズ部１０７を囲ん
で該レンズ部１０７の最高部よりも高い突起１０８を形
成している。この突起１０８の形状は、図示するように
断面半円形状のものの他、円錐形状のもの等がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示した従来例では、中央域のＤＯＥ部分１０１と、周辺
域の非球面形状部分１０２は共にレンズとして機能させ
るために必須不可欠の部分であり、したがってレンズ全
体として光学的役割を担うものであるため、カメラのレ
ンズ鏡胴内に組み込む場合に、レンズ外周縁部を固定支
持するための特別な構成を要するという構造上の問題点
がある。

【０００８】また、回折型レンズにおいて、平面または
凸面の全面がＤＯＥとして構成されているものでは、レ
ンズ鏡胴内の玉枠に支持されるレンズ周縁部分も必然的
にＤＯＥのブレーズ面形状となっているため、周縁支持
部のブレーズ面形状に存在する段差等が玉枠の胴付け部
に引っ掛かり、必要な位置精度を得ることが困難であ
る。

【０００９】ところで、回折型レンズは、通常の鏡面仕
上げのレンズとは異なり、表面にＤＯＥ部分が形成され
ているが、ＤＯＥ部分を構成する各回折格子は頂点が先
鋭に形成されているため、不用意に衝撃を与えると損傷
する虞れが大きい。このため、図９に示した従来例のよ
うにレンズのＤＯＥ部分が凹面１０４上に形成されてい
るものでは、ＤＯＥ部分を下に向けた形でテーブル面等
の平坦面上に置いても回折格子が平坦面に当接して損傷
する危険性はなく、特にＤＯＥを保護する構成は不要で
あるが、ＤＯＥ部分が平面または凸面に形成されている
形態のレンズでは、該ＤＯＥ部分が平坦面に当接して破
損する危険性が極めて高いと言える。

【００１０】なお、図１０に示した従来例にはレンズ面
を保護することが可能な突起１０８が形成されている
が、この従来例はＤＯＥ部分を有するレンズを対象とし
たものではない。

【００１１】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたもので、回折光学素子の中央部分に形成される回
折格子部とその周辺部との形状を工夫することにより、
容易に高精度な位置決めを実現することを第１の目的と
し、また、レンズのＤＯＥ部分を構成している回折格子
を衝撃から確実に保護する構成とすることを第２の目的
としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために本発明では、金型成形により作製され、且つレ
ンズ作用を有する回折光学素子において、少なくとも一
方のレンズ表面に、光学的必要領域としてブレーズ形状
の複数の回折格子が同心円状に形成された中央領域を設
定するとともに、該中央領域の外周部に、固定用領域と
してブレーズ化されていない胴付け面が形成された周辺
領域を設定したものとすることにより、ブレーズ化され
ていない胴付け面が玉枠の胴付け部等に固定される形態
となるため、簡単且つ高精度な位置決めを行うことがで
き、これにより位置決め精度の向上を図り得る。

【００１３】上記構成の回折光学素子を金型を用いて作
製するにあたり、前記レンズ表面の中央領域と周辺領域
に対応する加工面を同時に加工してなる同一の金型を用
いることにより、レンズ表面の位置精度の高い回折型レ
ンズを得ることができる。また、周辺領域に形成された
胴付け面は、球面、非球面、円錐面、平面のうち、いず
れか一つの面形状に形成されるものである。

【００１４】上記第２の目的を達成するために本発明で
は、少なくとも一方のレンズ表面が平面または凸面に形
成された回折光学素子において、該平面または凸面に形
成されたレンズ表面上に複数の回折格子が同心円状に形
成される第１領域を設定するとともに、該第１領域の外
周部に第２領域を設定し、前記第２領域の高さを、第１
領域の最高部よりも高く形成することにより、レンズを
テーブル面等に置いたり、移動したりするとき、ＤＯＥ
部分のブレーズ面を擦って面形態を変化させるという不
具合をなくすことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１は本実施形態に係る回折
光学素子としての回折型レンズを概略的に示している。
この図に示す回折型レンズ１Ａは、光透過性樹脂からな
る成型レンズであって、一方のレンズ表面の中央領域を
光学的必要領域、つまりＤＯＥ部分２として多数の回折
格子を同心円状に形成している。これらの回折格子全体
の断面形状は、具体的には図示してはいないが、直角三
角形が連続する形状を呈する、いわゆる周知のブレーズ
(Blaze)形状に形成されている。

【００１６】また、中央領域の外周部となる一方のレン
ズ表面の周辺領域は固定用領域３としており、ブレーズ
化されていない胴付け面４ａが形成されている。この胴
付け面４ａは平面に形成されており、別のレンズをその
平面部で押し当てたり、あるいはレンズを嵌め込み固定
するための玉枠（図示せず）に当てたりする固定面とし
て作用を生じる部分である。

【００１７】上記構成の回折型レンズは金型成形により
作製される。図２はその成型用金型の中央領域の加工時
の状態を示している。この図において、５は回折格子側
の作製用金型、６は加工装置（図示せず）に装着された
切削用バイトとしてのダイヤモンドバイトであって、加
工時には金型５が加工装置の駆動部（図示せず）により
軸中心で矢印ｔ方向に回転駆動されるとともに、ダイヤ
モンドバイト６がクロス矢印で示すＸ軸方向、Ｙ軸方向
に動作制御され、このダイヤモンドバイト６の切削動作
によって金型５の被加工面にブレーズ型回折格子に対応
する格子形状が形成される。なお、この格子形状は図示
省略している。

【００１８】また、ＤＯＥ部分２に対応する光学有効域
成形部分でブレーズ形状の回折格子の加工を施した後、
同一金型５を、同一のダイヤモンドバイト６により連続
して胴付け面４ａに対応する平面の加工を行う。このよ
うに同一の金型５について、回折型レンズ１Ａの中央領
域と周辺領域に対応する加工面を同時に加工することに
より、ブレーズ形状の回折格子が形成されたＤＯＥ部分
２と、外周部のレンズ鏡胴への固定用領域３の位置精度
を向上させることができる。

【００１９】ダイヤモンドバイト６はバイト本体の先端
部をダイヤモンドチップにより構成したもので、従来よ
りブレーズ型の回折格子形状を加工する場合に最適とさ
れており、チップ先端Ｒ面の半径が数μｍオーダーの先
鋭なバイトが使用される。また、このようにダイヤモン
ドバイト６を用いる場合、金型５の構成材料として鉄系
材料が考えられるが、鉄系材料はバイト６の素材である
炭素との化学的結合性が強くて使用不可能であるため、
鉄系材料を母材として、その表面に無電解Ｎｉメッキを
施したもの等が好適に使用される。

【００２０】図３及び図４は、図１に示した回折型レン
ズ１Ａにおける胴付け面の変形態様を示している。図３
に示す回折型レンズ１Ｂでは、ＤＯＥ部分２の外周部、
つまり固定用領域３の胴付け面４ｂは部分円錐面形状に
形成されている。このような円錐面形状の胴付け面４ｂ
は、その円錐面と玉枠を当接させることにより調心作用
を生じるので、ＤＯＥ部分２の中心位置が精度よく決ま
るという利点がある。

【００２１】図４に示す回折型レンズ１Ｃでは、ＤＯＥ
部分２の外周部である固定用領域３の胴付け面４ｃは球
面形状に形成されている。この場合、胴付け面４ｃをＤ
ＯＥ部分２のベース形状の延長面として球面加工しても
よいし、あるいはＤＯＥ部分２のベース形状とは異なる
球面形状を独自に加工するようにしてもよい。さらに、
このタイプの胴付け面４ｃは、非球面形状に形成するこ
とも可能である。

【００２２】なお、図３及び図４に示した回折型レンズ
１Ｂ，１Ｃの成形用金型を作製するときは、ＤＯＥ部分
２に対応する光学有効域成形部分でブレーズ形状の回折
格子の加工を施した後、同一金型を、同一のダイヤモン
ドバイトにより連続して胴付け面４ｂまたは４ｃに対応
する曲面の加工を行うことになる。

【００２３】図５はレンズ鏡胴に装着される玉枠に回折
型レンズ１Ｄを固定した状態を示している。この図に示
す回折型レンズ１Ｄは両面ＤＯＥレンズであって、ＤＯ
Ｅ部分２及び固定用領域３の胴付け面を両面に設けたも
ので、一面側には図３に示した胴付け面４ｂと同様の部
分円錐面形状の胴付け面４ｄが形成され、他面側には図
４に示した胴付け面４ｃと同様の球面形状の胴付け面４
ｅが形成されている。

【００２４】７は玉枠、８は押さえ環であって、玉枠７
に押さえ環８を嵌合させることにより、該玉枠７と押さ
え環８間で回折型レンズ１Ｄを固定するようになってい
る。玉枠７の内周面には環状の胴付け部７ａが突設され
ており、回折型レンズ１Ｄの球面形状の胴付け面４ｄが
線接触状態で当接する。また、押え環８の突出端部には
円錐面形状のレンズ支持面８ａが形成されており、玉枠
７上にセットされた回折型レンズ１Ｄは、該押え環８の
レンズ支持面８ａが円錐面形状の胴付け面４ｅに押し当
てられることにより固定され、これによってＤＯＥ部分
２の中心位置が決まる構成になっている。

【００２５】図６は本発明の他の実施形態におけ回折型
レンズを概略的に示している。この図に示す回折型レン
ズ１Ｅは、光透過性樹脂からなる成型レンズであって、
一方のレンズ表面(図上、上面)が球面または非球面形状
の凸面９に形成されており、該凸面９上に複数の回折格
子（図示せず）が同心円状に形成されている。また、他
方のレンズ表面(図上、下面)は平面１０に形成されてお
り、該平面１０上に複数の回折格子（図示せず）が同心
円状に形成されている。

【００２６】そして、これら回折格子が形成されたＤＯ
Ｅ部分２の外周部には上下共に断面角形状の突起１１，
１２が形成されており、その頂面はいずれもギャップｇ
₁，ｇ₂で示すように、ＤＯＥ部分２を構成する凸面９の
頂部及び平面１０よりも高くなっていて、例えばテーブ
ル面のような平坦面上に当該レンズ１Ｅを置いても、上
下いずれのＤＯＥ部分２も該平坦面に接触しないように
構成されている。

【００２７】ブレーズ形状の回折格子の頂点は先鋭に形
成されているため、該頂点を擦過するだけでも、先端部
が丸みを帯び回折効率が大きく低下するが、本実施形態
ではレンズ１Ｅを平坦面上に不用意に置いたとしても、
突起１１，１２の存在によりＤＯＥ部分２が平坦面とは
不接触状態を保つので、該ＤＯＥ部分２は確実に保護さ
れる。

【００２８】図７は前記他の実施形態と同様の構成を備
えた回折型レンズにおいて、ＤＯＥ部分２の外周部に形
成される突起１１ａ，１２ａの形状が相違した形態のも
のを示している。この図に示す回折型レンズ１Ｆでは、
上部の突起１１ａは頂面を半円形としたドーナツ状を呈
するものとしており、また、下部の突起１２ａは断面三
角形状を呈する輪帯からなるものとしている。このよう
な突起１１ａ，１２ａの構成では、いずれの側の突起１
１ａ，１２ａにおいても、別のレンズに当てたり、玉枠
に当てたりしたとき、調心作用を生じてレンズ位置が精
度良く定まるという利点がある。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
よるときは、少なくとも一方のレンズ表面に、光学的必
要領域である中央領域の外周部となる光学的未使用面
を、固定用領域としてブレーズ化されていない胴付け面
としており、この胴付け面をレンズを玉枠の胴付け部等
に固定するようにしているので、高精度な位置決めを行
うことができる。

【００３０】請求項２によるときは、回折光学素子を金
型を用いて作製するにあたり、レンズ表面の中央領域と
周辺領域に対応する加工面を同時に加工してなる同一の
金型を用いることにより、レンズ表面の位置精度の高い
回折型レンズを得ることができる。

【００３１】請求項４によるときは、平面または凸面に
形成されたＤＯＥ部分の外周部の高さをＤＯＥ部分の最
高部よりも高く形成しているので、レンズをテーブル面
等の平坦面に置いたり、移動したりするとき、ＤＯＥ部
分のブレーズ面を擦って面形態を変化させるという不具
合を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る回折光学素子とし
ての回折型レンズを示す厚さ方向の概略構成図。

【図２】回折型レンズの成型用金型の加工時の状態を
模式的に示す要部拡大図。

【図３】回折型レンズにおける胴付け面の異なる態様
を示す厚さ方向の概略構成図。

【図４】回折型レンズにおける胴付け面のさらに異な
る態様を示す厚さ方向の概略構成図。

【図５】玉枠に回折型レンズを固定した状態を示す概
略断面図。

【図６】本発明の他の実施形態におけ回折型レンズを
示す厚さ方向の概略構成図。

【図７】突起形状の異なる態様を示す厚さ方向の概略
構成図。

【図８】従来の２焦点ピックアップレンズの一例を示
す要部断面図。

【図９】凹面にＤＯＥ部分が形成された従来の回折型
レンズの一例を示す断面図。

【図１０】従来の突起を設けたピックアップレンズの
一例を示す断面図。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ回折型レンズ２ＤＯＥ部分３固定用領域４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ胴付け面５金型６ダイヤモンドバイト７玉枠７ａ胴付け部８押さえ環８ａレンズ支持面９凸面１０平面１１，１２，１１ａ，１２ａ突起

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金型成形により作製され、且つレンズ作
用を有する回折光学素子において、少なくとも一方のレ
ンズ表面に、光学的必要領域としてブレーズ形状の複数
の回折格子が同心円状に形成された中央領域を設定する
とともに、該中央領域の外周部に、固定用領域としてブ
レーズ化されていない胴付け面が形成された周辺領域を
設定したことを特徴とする回折光学素子。
【請求項２】中央領域と周辺領域は、該中央領域と周
辺領域に対応する加工面を同時に加工してなる同一の金
型により成形されるものである請求項１に記載の回折光
学素子。
【請求項３】周辺領域に形成された胴付け面は、球
面、非球面、円錐面、平面のうち、いずれか一つの面形
状に形成されている請求項１または２に記載の回折光学
素子。
【請求項４】金型成形により作製され、且つレンズ作
用を有する回折光学素子において、少なくとも一方のレ
ンズ表面が平面または凸面に形成されており、該平面ま
たは凸面に形成されたレンズ表面上に複数の回折格子が
同心円状に形成される第１領域を設定するとともに、該
第１領域の外周部に第２領域を設定し、前記第２領域の
高さが、第１領域の最高部よりも高く形成されているこ
とを特徴とする回折光学素子。