WO2017082031A1 - 密着積層型回折光学素子 - Google Patents

密着積層型回折光学素子 Download PDF

Info

Publication number
WO2017082031A1
WO2017082031A1 PCT/JP2016/081443 JP2016081443W WO2017082031A1 WO 2017082031 A1 WO2017082031 A1 WO 2017082031A1 JP 2016081443 W JP2016081443 W JP 2016081443W WO 2017082031 A1 WO2017082031 A1 WO 2017082031A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
glass material
chalcogenide glass
mol
optical element
wavelength
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/081443
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
一範 小森
Original Assignee
株式会社タムロン
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2016203547A external-priority patent/JP6893083B2/ja
Application filed by 株式会社タムロン filed Critical 株式会社タムロン
Priority to US15/579,726 priority Critical patent/US10845515B2/en
Publication of WO2017082031A1 publication Critical patent/WO2017082031A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/32—Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings

Definitions

  • the present invention relates to a close-contact laminated diffractive optical element, and particularly to a close-contact laminated diffractive optical element for an infrared optical system.
  • infrared optical systems have been used for various purposes such as heat distribution analysis of subjects in the medical and industrial fields, in addition to monitoring and human body authentication.
  • the infrared optical system is generally composed of an infrared transmitting lens having a high refractive index with respect to infrared rays such as germanium (for example, see “Patent Document 1”).
  • germanium germanium
  • ZnS zinc sulfide
  • ZnSe zinc selenide
  • Germanium is a low dispersion material but expensive.
  • chalcogenide glass, zinc sulfide, or zinc selenide which is relatively inexpensive, is often used as a glass material for infrared transmission lenses.
  • chromatic aberration has been corrected using a single-layer diffractive optical element in a visible light optical system. This is because by using a single-layer diffractive optical element, chromatic aberration can be corrected efficiently and the optical system can be made compact.
  • a single-layer diffractive optical element generally, the luminous flux in the used wavelength region is concentrated to a specific order (hereinafter referred to as “design order”), and the diffraction efficiency of the diffracted light of the design order has a predetermined wavelength (hereinafter referred to as “ The diffraction grating structure is determined so as to be maximized at “design wavelength”.
  • chromatic aberration is corrected using a single-layer diffractive optical element.
  • chalcogenide glass, zinc sulfide, and zinc selenide are highly dispersed materials, a single-layer diffractive optical element is often used to correct chromatic aberration.
  • the diffraction efficiency of the single-layer diffractive optical element shows wavelength dependence, and the diffraction efficiency decreases as the wavelength shift from the design wavelength increases.
  • the influence on the image quality due to insufficient light quantity is large, it is particularly required to use a diffractive optical element having little wavelength dependency of diffraction efficiency.
  • a close-contact stacked diffractive optical element in which the wavelength dependence of diffraction efficiency is reduced by closely stacking two types of materials with different dispersions and providing a diffraction grating structure at the boundary surface.
  • a close-contact laminated diffractive optical element applicable to an infrared optical system is not known.
  • the selection of the material is important because the selection of the materials to be closely stacked greatly affects the wavelength dependency of the diffraction efficiency.
  • an object of the present invention is to provide a close-contact laminated diffractive optical element that is easy to process at the time of manufacture and that is suitable for an infrared optical system and has little wavelength dependency of diffraction efficiency, and an infrared optical system using the diffractive optical element And providing an imaging apparatus.
  • the close-contact laminated diffractive optical element according to the present invention includes a first layer and a second chalcogenide glass made of a first chalcogenide glass material satisfying the following formula (1) and the following formula (2).
  • a second layer made of a material is adhered and laminated, and has a diffraction grating structure defined by the following formula (i) on the adhesion surface.
  • n1 is the refractive index of the first chalcogenide glass material with respect to the light beam having the wavelength ⁇ I ;
  • n2 is the refractive index of the second chalcogenide glass material with respect to the light beam having the wavelength ⁇ I ,
  • ⁇ 1 is an Abbe number with respect to a light beam having a wavelength ⁇ I of the first chalcogenide glass material,
  • ⁇ 2 is the Abbe number with respect to the light beam having the wavelength ⁇ I of the second chalcogenide glass material,
  • ⁇ (r) is a phase difference function, r is the length from the optical axis in the radial direction; ⁇ 2 , ⁇ 4 , ⁇ 6 ...
  • ⁇ I ⁇ .
  • the infrared optical system according to the present invention includes the close-contact laminated diffractive optical element according to the present invention.
  • an imaging apparatus includes an infrared optical system including the close-contact laminated diffractive optical element according to the present invention.
  • a close-stacked diffractive optical element that is easy to process at the time of manufacture and has a small wavelength dependency of diffraction efficiency suitable for an infrared optical system, an infrared optical system using the diffractive optical element, and an imaging An apparatus can be provided.
  • FIG. 2A is a schematic diagram showing a cross-sectional configuration example of the close-contact laminated diffractive optical element of the present embodiment
  • FIG. 4B is a schematic diagram showing a cross-sectional shape example of the diffraction grating structure when expressed in an equiphase difference coordinate system.
  • It is a schematic diagram which shows an example of the manufacturing method of the contact
  • FIG. 1A schematically shows a cross section of a close-contact laminated diffractive optical element 100 of the present embodiment.
  • the close-contact laminated diffractive optical element 100 shown in FIG. 1 includes a first layer 10 made of a first chalcogenide glass material that satisfies the following formulas (1) and (2), and a second layer made of a second chalcogenide glass material.
  • the layer 20 is adhered and laminated, and has a diffraction grating structure 30 defined by the following formula (i) on the adhesion surface.
  • n1 is the refractive index of the first chalcogenide glass material with respect to the light beam having the wavelength ⁇ I ;
  • n2 is the refractive index of the second chalcogenide glass material with respect to the light beam having the wavelength ⁇ I ,
  • ⁇ 1 is an Abbe number with respect to a light beam having a wavelength ⁇ I of the first chalcogenide glass material,
  • ⁇ 2 is the Abbe number with respect to the light beam having the wavelength ⁇ I of the second chalcogenide glass material,
  • ⁇ (r) is a phase difference function, r is the length from the optical axis in the same radial direction, ⁇ 2 , ⁇ 4 , ⁇ 6 ...
  • ⁇ I is an arbitrary wavelength between 1 ⁇ m and 18 ⁇ m
  • ⁇ is a design wavelength and is an arbitrary wavelength of 1 ⁇ m to 18 ⁇ m.
  • ⁇ I is an arbitrary wavelength of 1 ⁇ m or more and 18 ⁇ m or less, as described above, and a wavelength within the use wavelength range of the contact stacked diffractive optical element, for example, 2 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less, or 8 ⁇ m or more and 14 ⁇ m or less. preferable.
  • ⁇ I ⁇ , but ⁇ I may be a wavelength different from the design wavelength ⁇ .
  • the Abbe number [nu RamudaI for light of the wavelength lambda I is defined by the following equation.
  • ⁇ ⁇ I (n I -1) / (n J -n K )
  • n I , n J , and n K are refractive indexes with respect to light beams having wavelengths ⁇ I , ⁇ J , and ⁇ K
  • ⁇ I , ⁇ J , and ⁇ K are arbitrary wavelengths from 1 ⁇ m to 18 ⁇ m
  • the relationship is ⁇ J ⁇ I ⁇ K.
  • any wavelength can be adopted.
  • ⁇ I 10 ⁇ m
  • ⁇ J 9 ⁇ m
  • ⁇ K 11 ⁇ m.
  • the close-contact laminated diffractive optical element 100 in which the first layer 10 made of the first chalcogenide glass material and the second layer 20 made of the second chalcogenide glass material are laminated is an infrared optical device. Suitable for the system. Further, the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material satisfy the above formulas (1) and (2), and are materials having different refractive indexes and dispersions, respectively.
  • the chalcogenide glass material is a material that can be easily molded, and a diffraction grating structure can be formed by molding. For this reason, compared with the case where the diffraction grating structure is formed by cutting or the like, processing at the time of manufacture is easier and mass production is also possible.
  • the close-contact laminated diffractive optical element 100 of the present embodiment the close-contact laminated diffractive optical element 100 that is easy to process at the time of manufacture and has a small wavelength dependency of diffraction efficiency suitable for an infrared optical system. Can be provided.
  • the phase difference function takes the form of a high-order polynomial with respect to the radial direction as in the above equation (i).
  • the shape of the diffraction step is as shown in FIG. It will have the periodic structure represented by the same substantially sawtooth shape.
  • the height of the diffraction step when the difference in optical path length given by the adjacent annular zone is 1 ⁇ is 0.01 mm or more and 1.50 mm or less.
  • the diffraction step height when the optical path length difference given by the adjacent annular zone is 1 ⁇ is 0.01 mm or more and 1.50 mm or less, thereby reducing the wavelength dependency of the diffraction efficiency. It becomes easy.
  • the optical path length difference is not limited to 1 ⁇ but may be 0.6 ⁇ or more and 1.4 ⁇ or less, and the height of the diffraction step actually formed on the diffraction surface (diffraction step height) is 0.02 mm or more and 1.20 mm or less. If it is.
  • each diffraction step shown in FIG. 1B can be changed as appropriate.
  • the width, height, and tilt angle of the diffraction step are changed as appropriate, and the wavelength dependence of diffraction efficiency in a wider wavelength range in the infrared wavelength range. Can be reduced.
  • the cross sections of the diffraction steps have the same sawtooth shape when expressed in an equiphase difference coordinate system, but the present invention is not limited to this.
  • some diffraction steps may be different from other diffraction steps in any one of width, height, and inclination angle.
  • the wavelength dependency of diffraction efficiency may be further reduced.
  • the manufacturing method of the close-contact laminated diffractive optical element 100 is not particularly limited, as described above, the chalcogenide glass material is generally a material that can be easily molded and manufactured by molding. Is preferred. For example, the following method can be employed.
  • the softening point of the first chalcogenide glass material (including the softening point, glass transition point, and glass deformation point; the same shall apply hereinafter) is higher than the softening point of the second chalcogenide glass material. Will be described below.
  • the first chalcogenide glass material (10) is pressed into the mold 50 to form the first layer 10 made of the first chalcogenide glass material having a predetermined shape provided with the diffraction grating structure 30 (FIG. 2 ( a1)).
  • the first layer 10 is used as a part of the mold (see FIG. 2 (a2)), the second chalcogenide glass material (20) is pressed on the first layer 10, and the first layer 10 is The second chalcogenide glass material is brought into close contact, and the diffraction grating structure 30 is transferred to the second chalcogenide glass material (20).
  • the first layer 10 made of the first chalcogenide glass material and the second layer 20 made of the second chalcogenide glass material are adhered and laminated, and the diffraction grating structure 30 is provided on the adhesion surface.
  • the close-contact laminated diffractive optical element 100 can be obtained (see FIG. 2 (a3)).
  • the softening point of the second chalcogenide glass material is higher than the softening point of the first chalcogenide glass material, the order is reversed. That is, after the second chalcogenide glass material is pressed on the mold 50, the first chalcogenide glass material is pressed on the second chalcogenide glass material, and both the chalcogenide glass materials are closely stacked.
  • the method for manufacturing the close-contact laminated diffractive optical element 100 is not particularly limited.
  • the diffraction grating structure 30 is formed in advance on each of the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material by ultraprecision machining or the like, and each diffraction surface on which the diffraction grating structure 30 is formed is used as an adhesion surface.
  • the close-contact laminated diffractive optical element 100 may be manufactured by bonding or bonding the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material (FIG. 2 (b1), (b2), (b3). )reference).
  • the diffraction grating structure 30 is formed in advance on the first chalcogenide glass material, the second chalcogenide glass material (20) is pressed on the first layer 10, and the second chalcogenide glass material is adhered to the first layer 10. In addition, the diffraction grating structure 30 may be transferred to the second chalcogenide glass material (20).
  • the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material only have to satisfy the conditional expression (1) and the conditional expression (2). As long as 1) and conditional expression (2) are satisfied, the physical properties and composition are not limited. However, the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material can be easily processed at the time of manufacture, and from the viewpoint of obtaining a close-contact laminated diffractive optical element 100 having a small wavelength dependency of diffraction efficiency suitable for an infrared optical system.
  • the chalcogenide glass material is preferably a combination that satisfies the following conditions in terms of physical properties and composition.
  • the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material are preferably a combination that satisfies at least one of the following thermal properties and optical properties.
  • the glass transition temperature difference between the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material is preferably 10 ° C. or more.
  • the glass transition temperature difference between the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material is 10 ° C. or more, even if the other chalcogenide glass material having the lower glass transition temperature is softened, the glass It becomes easy to keep a chalcogenide glass material having a high transition temperature in a glass state. Therefore, the close-contact laminated diffractive optical element 100 of the present embodiment can be manufactured by molding as shown in FIG. 2, and processing during manufacture becomes easy.
  • the glass transition temperature difference between the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material is less than 10 ° C.
  • the other chalcogenide glass material is adhered and laminated to one chalcogenide glass material by molding, It is difficult to soften the other chalcogenide glass material while keeping the other chalcogenide glass material in a glass state. Therefore, since it becomes impossible to maintain the diffraction grating structure, it is necessary to employ a method other than molding when the first chalcogenide glass material and the second chalcogen glass material are closely stacked.
  • the first layer 10 made of the first chalcogenide glass material and the second layer 20 made of the second chalcogenide glass material are adhered and laminated by a method other than molding, the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material After forming the diffraction grating structure 30 in advance on both the chalcogenide glass material, it is necessary to bond both the chalcogenide glass materials with an adhesive.
  • the adhesive is between the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material, it is not preferable because the conditional expressions (1) and (2) cannot be satisfied.
  • the glass transition temperature difference between the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material is more preferably 30 ° C. or more. If the glass transition temperature difference between the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material is 30 ° C. or more, when the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material are closely laminated by molding, While the other chalcogenide glass material is maintained in a glass state, the other chalcogenide glass material can be adhered and laminated, and it becomes easier to maintain the diffraction grating structure 30 formed on the adhesion surface. For this reason, the process at the time of manufacturing the said contact
  • the glass transition temperature of the chalcogenide glass material is approximately 90 ° C to 400 ° C.
  • the upper limit of the glass transition temperature difference between the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material is not particularly limited, it is appropriate that the upper limit is 250 ° C. or less.
  • the glass yield point temperature difference between the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material is preferably 10 ° C. or more. As in the case of the glass transition temperature difference, if the glass yield point temperature difference between the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material is 10 ° C. or more, the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material are formed by molding.
  • the second chalcogenide glass material can be laminated in close contact, and the diffraction grating structure 30 can be easily provided on the close contact surface.
  • the glass yield point temperature difference between the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material is more preferably 30 ° C. or more.
  • the upper limit of the glass yield point temperature difference between the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material is not particularly limited, but is 250 ° C. or less. It is reasonable.
  • the difference in thermal expansion coefficient between the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material is preferably within 100 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. If the difference in thermal expansion coefficient is within the range, the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material are adhered and laminated by the above molding, and the diffraction grating structure 30 is easily provided on the adhesion surface. Can do. Moreover, if the thermal expansion coefficient difference is within the range, good adhesion between the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material can be maintained even when the ambient temperature changes.
  • the difference in thermal expansion coefficient between the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass exceeds 100 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C., that is, when the difference in thermal expansion coefficient increases, the ambient temperature changes.
  • the diffraction grating structure 30 provided on the close contact surface changes, and the close contact with the other chalcogenide glass material decreases, which is not preferable.
  • the difference in thermal expansion coefficient between the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material is more preferably within 80 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C.
  • Conditional expression (1) is as described above. That is, the refractive index for light of wavelength lambda I of the first chalcogenide glass material (n1) is provided that is lower than the refractive index (n2) with respect to light having a wavelength lambda I of the second chalcogenide glass material.
  • the numerical values of the refractive indexes (n1, n2) of the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material are not particularly limited as long as the conditional expression (1) is satisfied.
  • Conditional expression (2) is also as described above.
  • the Abbe number with respect to light having a wavelength lambda I of the first chalcogenide glass material (.nu.1) is provided that is lower than an Abbe number (.nu.2) for light of a second chalcogenide wavelength lambda I of the id glass material.
  • the numerical values of the Abbe numbers ( ⁇ 1, ⁇ 2) of the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material are not particularly limited as long as the conditional expression (2) is satisfied.
  • the Abbe number with respect to light having a wavelength lambda I of the first chalcogenide glass material (.nu.1) is 250 or less, 230 or less It is more preferable that
  • conditional expression (3) First, conditional expression (3) will be described. It is preferable that the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material satisfy the following conditional expression (3) in addition to the conditional expression (1) and the conditional expression (2).
  • n is a refractive index of the chalcogenide glass material with respect to a light beam having a wavelength ⁇ I ; 2.50 ⁇ n ⁇ 3.00, ⁇ is the Abbe number with respect to the light beam having the wavelength ⁇ I of the chalcogenide glass material, 20 ⁇ ⁇ 600, ⁇ is an arbitrary numerical value satisfying ⁇ 1.5 ⁇ ⁇ 5.0.
  • the infrared wavelength By selecting the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material from materials satisfying the conditional expressions (1) and (2) and satisfying the conditional expression (3), the infrared wavelength In this way, it is possible to obtain the close-contact laminated diffractive optical element 100 in which the diffraction efficiency is less dependent on the wavelength in a wider wavelength range. Therefore, it is possible to more effectively suppress a decrease in the amount of light due to the wavelength dependency of the diffraction efficiency. In addition, since the amount of diffracted light (unnecessary diffracted light) of orders other than the designed order is reduced, generation of unnecessary diffractive flare can be suppressed. Therefore, if the close-contact laminated diffractive optical element 100 satisfying such conditions is used, a more compact infrared optical system with higher imaging performance can be obtained.
  • the Abbe number with respect to light having a wavelength lambda I of the first chalcogenide glass material (.nu.1) is 200 or less, and more preferably 100 or less.
  • conditional expression (4) will be described. It is preferable that the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material satisfy the following conditional expression (4) in addition to the conditional expression (1) and the conditional expression (2).
  • n is a refractive index of the chalcogenide glass material with respect to a light beam having a wavelength ⁇ I ; 2.50 ⁇ n ⁇ 2.80, ⁇ is the Abbe number with respect to the light beam having the wavelength ⁇ I of the chalcogenide glass material, 50 ⁇ ⁇ 600, ⁇ is an arbitrary numerical value satisfying ⁇ 1.5 ⁇ ⁇ 5.0.
  • the conditional expression The same effect as in the case of (3) can be obtained. That is, it is possible to obtain a close-contact laminated diffractive optical element 100 with less wavelength dependency of diffraction efficiency in a wider wavelength range in the infrared wavelength region, and more effectively suppress a decrease in light amount due to wavelength dependency of diffraction efficiency. And generation
  • the Abbe number with respect to light having a wavelength lambda I of the first chalcogenide glass material (.nu.1) is 250 or less as described above, further preferably 230 or less.
  • conditional expression (5) will be described. It is preferable that the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material satisfy the following conditional expression (5) in addition to the conditional expression (1) and the conditional expression (2).
  • n is a refractive index of the chalcogenide glass material with respect to a light beam having a wavelength ⁇ I ; 2.40 ⁇ n ⁇ 2.60, ⁇ is the Abbe number with respect to the light beam having the wavelength ⁇ I of the chalcogenide glass material, 50 ⁇ ⁇ 600, ⁇ is an arbitrary numerical value satisfying ⁇ 1.5 ⁇ ⁇ 5.0.
  • the conditional expression The same effect as in the case of (3) can be obtained. That is, it is possible to obtain a close-contact laminated diffractive optical element 100 with less wavelength dependency of diffraction efficiency in a wider wavelength range in the infrared wavelength region, and more effectively suppress a decrease in light amount due to wavelength dependency of diffraction efficiency. And generation
  • Abbe number of rays of the wavelength lambda I of the first chalcogenide glass material (.nu.1) is still more preferably 220 or less.
  • conditional expression (6) will be described. It is preferable that the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material satisfy the following conditional expression (6) in addition to the conditional expressions (1) and (2).
  • n is a refractive index of the chalcogenide glass material with respect to a light beam having a wavelength ⁇ I ; 2.40 ⁇ n ⁇ 3.00, ⁇ is the Abbe number with respect to the light beam having the wavelength ⁇ I of the chalcogenide glass material, 20 ⁇ ⁇ 600, ⁇ is an arbitrary numerical value satisfying ⁇ 1.5 ⁇ ⁇ 5.0.
  • the conditional expressions (1) and (2) are selected from materials satisfying the conditional expressions (1) and (2) and satisfying the conditional expression (6). That is, it is possible to obtain a close-contact laminated diffractive optical element 100 with less wavelength dependency of diffraction efficiency in a wider wavelength range in the infrared wavelength region, and more effectively suppress a decrease in light amount due to wavelength dependency of diffraction efficiency. And generation
  • the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material preferably satisfy any one of the following first to third composition conditions.
  • the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material preferably have the following compositions.
  • Composition of the first chalcogenide glass material Any one or more of Ge and Ga: 2 mol% or more and 25 mol% or less, One or more of Sb and Bi: 6 mol% or more and 38 mol% or less, Any one or more of Sn and Zn: 1 mol% or more and 25 mol% or less, and Any one or more of S, Se and Te: 58 mol% or more and 80 mol% or less.
  • Composition of the second chalcogenide glass material Se: 22 mol% or more and 73 mol% or less, and As: 3 mol% or more and 50 mol% or less.
  • the second chalcogenide glass material may contain 20 mol% or less of at least one of Ge, Te, Sb, and Sn.
  • the above composition represents the composition of each element with respect to the entire composition in terms of a molar ratio (mol%)
  • the first chalcogenide glass material is Ge, any one or more of Sb and Bi, Sn Any one or more of Zn and Zn and any one or more of S, Se, and Te may be included in each composition ratio, and other elements may be included.
  • the second chalcogenide glass material The same applies to the second composition condition.
  • conditional expression (1) When the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material have the above composition, the above-described conditional expression (1), conditional expression (2), and conditional expression (3) are satisfied. Moreover, the conditions regarding a physical property (thermal property and optical property) are also satisfied, and the effect mentioned above is acquired.
  • the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material preferably have the following compositions.
  • Composition of the first chalcogenide glass material Se: 50 mol% or more and 75 mol% or less, Ge: 10 mol% or more and 38 mol% or less, and Sb: 2 mol% or more and 25 mol% or less.
  • Composition of the second chalcogenide glass material Se: 40 mol% or more and 60 mol% or less, and Ge: 30 mol% or more and 50 mol% or less.
  • the second chalcogenide glass material may contain 20 mol% or less of As in addition to Se and Ge.
  • conditional expression (1) When the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material have the above composition, the above-described conditional expression (1), conditional expression (2), and conditional expression (4) are satisfied. Moreover, the conditions regarding a physical property (thermal property and optical property) are also satisfied, and the effect mentioned above is acquired.
  • the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material preferably have the following compositions.
  • Composition of the first chalcogenide glass material Se: 40 mol% or more and 70 mol% or less, Ge: 15 mol% or more and 40 mol% or less, and any one or more of Sb and As: 5 mol% or more and 30 mol% or less.
  • Composition of the second chalcogenide glass material Se: 40 mol% or more and 65 mol% or less, As: 20 mol% or more and 50 mol% or less, and Ge: 5 mol% or more and 15 mol% or less.
  • conditional expression (1) When the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material have the above composition, the above-described conditional expression (1), conditional expression (2), and conditional expression (5) are satisfied. Moreover, the conditions regarding a physical property (thermal property and optical property) are also satisfied, and the effect mentioned above is acquired.
  • the infrared optical system according to the present embodiment is not particularly limited as long as it includes the close-contact laminated diffractive optical element 100 described above.
  • the infrared optical system is configured by the contact stacked diffractive optical element 100 alone, or the contact stacked diffractive optical element 100 and one or a plurality of optical elements (such as an infrared transmission lens).
  • the focal length may be configured as a single focal lens having a fixed focal length, or may be configured as a variable focal length lens having a variable focal length.
  • the infrared optical system by using the close-contact laminated diffractive optical element 100, it is possible to satisfactorily correct chromatic aberration and the like, and it is possible to realize high imaging performance with a small number of optical elements. At the same time, it is possible to suppress a decrease in the amount of light due to the wavelength dependence of the diffraction efficiency. Moreover, since the said infrared optical system can be comprised with few optical elements, absorption of the infrared rays in each optical element can be suppressed. From these facts, it is possible to obtain a more compact and bright infrared optical system with high imaging performance.
  • the image pickup apparatus includes an infrared optical system that includes the close-contact laminated diffractive optical element 100.
  • the infrared optical system and an infrared sensor that is provided on the image plane side of the infrared optical system and converts an infrared optical image formed by the infrared optical system into an electrical signal can be used.
  • the imaging apparatus according to the present invention includes an infrared optical system including the above-described close-contact laminated diffractive optical element 100, a subject image having a clear outline can be obtained by infrared rays even at night or in bad weather. Suitable for devices and the like. Furthermore, it is also suitable for a medical diagnostic imaging apparatus used for examinations such as lung cancer.
  • Example 1 using the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material having the following physical properties and composition, the close-contact laminated diffractive optical element according to the present invention is obtained by the molding method shown in FIG. Manufactured.
  • Design wavelength ⁇ (blazed wavelength): 10 ⁇ m
  • Design order m 1
  • the height of the diffraction step when the optical path length difference given by the adjacent annular zone is 1 ⁇ : 0.125 mm
  • the diffraction step height is 0.075 mm depending on the optical path length difference of 0.06 ⁇ to 1.4 ⁇ as described above. To a value of 0.175 mm.
  • FIG. 3 shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the close-contact laminated diffractive optical element of Example 1 with a solid line.
  • the dotted line shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the single-layer diffractive optical element made of the first chalcogenide glass material.
  • the wavelength dependence of the diffraction efficiency is improved in a wide wavelength range by closely laminating the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material through the diffraction grating structure. I understand that.
  • Example 2 the same first chalcogenide glass material (IIR-SF1 made by Gosuzu Seiko Glass Co., Ltd.) as in Example 1 was used, and a second chalcogenide glass material having the following physical properties and composition was used. In the same manner as in Example 1, a close-contact laminated diffractive optical element according to the present invention was produced.
  • IIR-SF1 made by Gosuzu Seiko Glass Co., Ltd.
  • Design wavelength ⁇ 10 ⁇ m
  • Design order m 1 Diffraction step height when the optical path length difference given by the adjacent annular zone is 1 ⁇ at the design wavelength ⁇ : 0.160 mm
  • the diffraction step height is 0.096 mm according to the values of the optical path length differences from 0.6 ⁇ to 1.4 ⁇ as described above. Takes a value of 0.224 mm.
  • FIG. 4 shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the close-contact laminated diffractive optical element of Example 2 with a solid line.
  • the dotted line shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the single-layer diffractive optical element made of the first chalcogenide glass material.
  • the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material are closely laminated via a diffraction grating structure, so that the wavelength dependence of diffraction efficiency in a wide wavelength range is achieved. It can be seen that the sex is improved.
  • Example 3 except that the same first chalcogenide glass material (IIR-SF1 manufactured by Isuzu Seiko Glass Co., Ltd.) as in Example 1 was used, and a second chalcogenide glass material having the following physical properties and composition was used. In the same manner as in Example 1, a close-contact laminated diffractive optical element according to the present invention was produced.
  • IIR-SF1 manufactured by Isuzu Seiko Glass Co., Ltd.
  • Design wavelength ⁇ 10 ⁇ m
  • Design order m 1 Diffraction step height when the optical path length difference given by the adjacent annular zone is 1 ⁇ at the design wavelength ⁇ : 0.188 mm
  • the diffraction step height is 0.113 mm according to the optical path length difference of 0.6 ⁇ to 1.4 ⁇ as described above. To a value of 0.263 mm.
  • FIG. 5 shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the close-contact laminated diffractive optical element of Example 3 with a solid line.
  • the dotted line shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the single-layer diffractive optical element made of the first chalcogenide glass material.
  • the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material are closely laminated via a diffraction grating structure, so that the wavelength dependence of diffraction efficiency in a wide wavelength range is achieved. It can be seen that the sex is improved.
  • Example 4 a close-contact laminated diffractive optical element according to the present invention is manufactured in the same manner as in Example 1 except that the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material having the following physical properties and composition are used. did.
  • the height of the diffraction step when the optical path length difference given by the adjacent annular zone is 1 ⁇ : 0.507 mm
  • the diffraction step height is 0.304 mm according to the optical path length difference of 0.6 ⁇ to 1.4 ⁇ as described above. To a value of 0.710 mm.
  • FIG. 6 shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the close-contact laminated diffractive optical element of Example 4 with a solid line.
  • the dotted line shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the single-layer diffractive optical element made of the first chalcogenide glass material.
  • the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material are closely laminated via a diffraction grating structure, so that the wavelength dependence of diffraction efficiency in a wide wavelength range is achieved. It can be seen that the sex is improved.
  • Example 5 a close-contact laminated diffractive optical element according to the present invention is manufactured in the same manner as in Example 1 except that the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material having the following physical properties and composition are used. did.
  • FIG. 7 shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the close-contact laminated diffractive optical element of Example 5 with a solid line.
  • the dotted line shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the single-layer diffractive optical element made of the first chalcogenide glass material.
  • the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material are closely laminated through a diffraction grating structure, so that the wavelength dependence of diffraction efficiency in a wide wavelength range is achieved. It can be seen that the sex is improved.
  • Example 6 a close-contact laminated diffractive optical element according to the present invention is manufactured in the same manner as in Example 1 except that the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material having the following physical properties and composition are used. did.
  • the diffraction step height is 0.259 mm according to the value of the optical path length difference of 0.6 ⁇ to 1.4 ⁇ as described above. To a value of 0.605 mm.
  • FIG. 8 shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the close-contact laminated diffractive optical element of Example 6 with a solid line.
  • the dotted line shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the single-layer diffractive optical element made of the first chalcogenide glass material.
  • the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material are closely laminated via a diffraction grating structure, so that the wavelength dependence of diffraction efficiency in a wide wavelength range is achieved. It can be seen that the sex is improved.
  • Example 7 a close-contact laminated diffractive optical element according to the present invention is manufactured in the same manner as in Example 1 except that the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material having the following physical properties and composition are used. did.
  • the diffraction step height is 0.054 mm according to the optical path length difference of 0.6 ⁇ to 1.4 ⁇ as described above. Takes a value of 0.126 mm.
  • FIG. 9 shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the close-contact laminated diffractive optical element of Example 7 with a solid line.
  • the dotted line indicates the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the single-layer diffractive optical element made of the first chalcogenide glass material.
  • the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material are closely laminated via a diffraction grating structure, thereby diffracting in a wide wavelength range. It can be seen that the wavelength dependency of the efficiency is improved.
  • Example 8 a close-contact laminated diffractive optical element according to the present invention is manufactured in the same manner as in Example 1 except that the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material having the following physical properties and composition are used. did.
  • the diffraction step height is 0.060 mm according to the value of the optical path length difference of 0.6 ⁇ to 1.4 ⁇ as described above. To a value of 0.140 mm.
  • FIG. 10 shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the close-contact laminated diffractive optical element of Example 8 with a solid line.
  • the dotted line indicates the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the single-layer diffractive optical element made of the first chalcogenide glass material.
  • the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material are closely laminated through the diffraction grating structure, so that the wavelength dependence of the diffraction efficiency in a wide wavelength range is obtained. It can be seen that the sex is improved.
  • Example 9 except that the same first chalcogenide glass material (IIR-SF2 manufactured by Isuzu Seiko Glass Co., Ltd.) as in Example 8 was used, and a second chalcogenide glass material having the following physical properties and composition was used. In the same manner as in Example 1, a close-contact laminated diffractive optical element according to the present invention was produced.
  • IIR-SF2 manufactured by Isuzu Seiko Glass Co., Ltd.
  • the height of the diffraction step when the optical path length difference given by the adjacent annular zone is 1 ⁇ : 0.084 mm
  • the diffraction step height is 0.050 mm depending on the optical path length difference of 0.6 ⁇ to 1.4 ⁇ as described above. To a value of 0.118 mm.
  • FIG. 11 shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the close-contact laminated diffractive optical element of Example 9 with a solid line.
  • the dotted line shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the single-layer diffractive optical element made of the first chalcogenide glass material.
  • the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material are closely laminated through a diffraction grating structure, so that the wavelength dependence of diffraction efficiency in a wide wavelength range is achieved. It can be seen that the sex is improved.
  • Example 10 the same first chalcogenide glass material as in Example 8 (IIR-SF2 manufactured by Isuzu Seiko Glass Co., Ltd.) was used, and the same second chalcogenide glass material as in Example 2 (IRG23 manufactured by SCHOTT AG) was used.
  • a close-contact laminated diffractive optical element according to the present invention was manufactured in the same manner as Example 1 except that it was used.
  • the height of the diffraction step when the optical path length difference given by the adjacent annular zone is 1 ⁇ : 0.084 mm
  • the diffraction step height is 0.050 mm according to the value of the optical path length difference of 0.6 ⁇ to 1.4 ⁇ as described above. To a value of 0.118 mm.
  • FIG. 12 shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the close-contact laminated diffractive optical element of Example 10 as a solid line.
  • the dotted line shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the single-layer diffractive optical element made of the first chalcogenide glass material.
  • the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material are closely laminated via a diffraction grating structure, so that the wavelength dependence of diffraction efficiency in a wide wavelength range is achieved. It can be seen that the sex is improved.
  • the first chalcogenide glass material different from that of Example 2 is used, but the same second chalcogenide glass material as that of Example 2 is used.
  • the close-contact laminated diffractive optical element of Example 2 the diffraction step height was 0.167 mm when the optical path length difference given by the adjacent annular zone was 1 ⁇ at the design wavelength ⁇ .
  • the close-contact laminated diffractive optical element of Example 10 has a diffraction step height of 0.084 mm.
  • the first chalcogenide glass material (IIR-SF2) used in Example 10 has a wide wavelength range of 1 ⁇ m to 18 ⁇ m.
  • the close-contact diffractive optical element of the tenth embodiment reduces the amount of step difference of the diffraction steps. I was able to. That is, by appropriately combining the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material, it is possible to reduce the level difference of the diffraction step, and facilitate machining and molding when forming the diffraction step. Confirmed that you can.
  • Example 11 the same first chalcogenide glass material (IIR-SF2 manufactured by Isuzu Seiko Glass Co., Ltd.) as in Example 8 was used, and the second chalcogenide glass material (C-manufactured by Amorphous Materials Inc. Inc.) was used.
  • a close-contact laminated diffractive optical element according to the present invention was produced in the same manner as in Example 1 except that 1) was used.
  • the diffraction step height is 0.044 mm according to the optical path length difference of 0.6 ⁇ to 1.4 ⁇ as described above. Takes a value of 0.102 mm.
  • FIG. 13 shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the close-contact laminated diffractive optical element of Example 11 with a solid line.
  • the dotted line indicates the wavelength dependency of the diffraction efficiency of the single-layer diffractive optical element made of the first chalcogenide glass material.
  • the first chalcogenide glass material and the second chalcogenide glass material are closely laminated through the diffraction grating structure, so that the wavelength dependence of the diffraction efficiency in a wide wavelength range is achieved. It can be seen that the sex is improved.
  • the adhesion between the first layer made of the first chalcogenide glass material and the second layer made of the second chalcogenide glass material is achieved by the method shown in FIG.
  • a good adhesion laminated diffractive optical element could be obtained.
  • the diffraction grating structure can be formed by molding on the close contact surface, and processing during manufacture is easy.
  • the first chalcogenide glass material different from that in Example 1 is used, but the same second chalcogenide glass material as in Example 1 is used.
  • the close-contact laminated diffractive optical element of Example 1 the diffraction step height was 0.125 mm when the optical path length difference given by the adjacent annular zone was 1 ⁇ at the design wavelength ⁇ .
  • the close-contact laminated diffractive optical element of Example 11 has a diffraction step height of 0.073 mm.
  • the contact stack type diffractive optical element of Example 11 while maintaining the same diffraction efficiency, has a diffraction step difference in amount compared to the contact stack type diffractive optical element of Example 11. I was able to make it smaller.
  • Table 1 summarizes the composition, refractive index (n1), Abbe number ( ⁇ 1), glass transition point, glass yield point, softening point, and thermal expansion coefficient of the first chalcogenide glass material used in Examples 1 to 11.
  • Table 2 shows the composition, refractive index (n2), Abbe number ( ⁇ 2), glass transition point, glass yield point, softening point, thermal expansion coefficient of the second chalcogenide glass material used in Examples 1 to 11. Summarize.
  • a close-stacked diffractive optical element that is easy to process at the time of manufacture and has a small wavelength dependency of diffraction efficiency suitable for an infrared optical system, an infrared optical system using the diffractive optical element, and an imaging An apparatus can be provided.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本件発明の課題は、製造時の加工が容易であり、且つ、赤外線光学系に好適な回折効率の波長依存性の少ない密着積層型回折光学素子、当該回折光学素子を用いた赤外線光学系及び撮像装置を提供することにある。　上記課題を解決するため、所定の条件式を満足する第一のカルコゲナイドガラス材からなる第一層１０と、第二のカルコゲナイドガラス材からなる第二層とが密着積層され、その密着面に回折格子構造３０を有することを特徴とする密着積層型回折光学素子１００、当該密着積層型回折光学素子１００を含む赤外線光学系及び撮像装置を提供する。

Description

密着積層型回折光学素子
　本件発明は、密着積層型回折光学素子に関し、特に、赤外線光学系用の密着積層型回折光学素子に関する。
　従来より、監視や人体認証等の他、医学や工業分野において被写体の熱分布解析等の種々の用途で赤外線光学系が用いられている。赤外線光学系は、一般に、ゲルマニウム等の赤外線に対する屈折率の高い赤外線透過レンズにより構成される（例えば、「特許文献１」参照）。
　赤外線光学系を構成する赤外線透過レンズ用の硝材は、可視光レンズ用の硝材に比べて種類が少ない。例えば、ゲルマニウム（Ｇｅ）、カルコゲナイドガラス、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）等が赤外線透過レンズ用の硝材として知られている。ゲルマニウムは低分散な材料であるが高価である。このため、赤外線透過レンズ用の硝材として比較的安価なカルコゲナイドガラス、硫化亜鉛、或いはセレン化亜鉛が用いられることが多い。
　近年、可視光光学系では単層型回折光学素子を利用して、色収差を補正することが行われている。単層型回折光学素子を利用することにより、色収差を効率的に補正することができ、光学系をコンパクトに構成することができるためである。単層型回折光学素子では、一般に、使用波長領域の光束を特定の次数（以下、「設計次数」と称する。）に集中させ、設計次数の回折光の回折効率が所定の波長（以下、「設計波長」と称する。）において最大になるようにその回折格子構造を決定する。
　赤外線光学系でも、単層型回折光学素子を利用して、色収差を補正することが行われている。特に、カルコゲナイドガラス、硫化亜鉛、セレン化亜鉛は高分散な材料なので、色収差補正のために単層型回折光学素子が利用されることが多い。
　しかしながら、単層型回折光学素子の回折効率は波長依存性を示し、設計波長からの波長ずれが大きくなるにつれて、回折効率は低下する。赤外線光学系では、光量不足による画質への影響が大きいことから、特に回折効率の波長依存性の少ない回折光学素子を利用することが求められる。
　例えば、可視光光学系では、分散の異なる２種類の材料を密着積層し、その境界面に回折格子構造を設けることにより、回折効率の波長依存性を低減した密着積層型回折光学素子が提案されている（例えば、（例えば、「特許文献２」及び「特許文献３」参照）。
特許第５３３９７２０号公報 特許第３７１７５５５号公報 特許第５３３９７２０号公報
　しかしながら、赤外線光学系に適用可能な密着積層型の回折光学素子は知られていない。密着積層型の回折光学素子では、互いに密着積層させる材料の選択が回折効率の波長依存性に大きく影響するため、材料の選択が重要になる。また、互いに密着積層させる材料の組み合わせによっては、境界面に回折格子構造を設けることが困難であったり、両材料の密着性が不十分であるなど、製造時の加工が困難である場合がある。
　そこで、本件発明の課題は、製造時の加工が容易であり、且つ、赤外線光学系に好適な回折効率の波長依存性の少ない密着積層型回折光学素子、当該回折光学素子を用いた赤外線光学系及び撮像装置を提供することにある。
　上記課題を解決するため、本件発明に係る密着積層型回折光学素子は、下記式（１）及び下記式（２）を満足する第一のカルコゲナイドガラス材からなる第一層及び第二のカルコゲナイドガラス材からなる第二層とが密着積層され、その密着面に下記式（ｉ）で規定される回折格子構造を有することを特徴とする。
　ｎ１＜ｎ２　・・・（１）
　ν１＜ν２　・・・（２）
　Φ（ｒ）＝（φ２ｒ２＋φ４ｒ４＋φ６ｒ６＋・・・）×ｍ／λ　・・・（ｉ）
　但し、
　ｎ１は、第一のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対する屈折率であり、
　ｎ２は、第二のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対する屈折率であり、
　ν１は、第一のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数であり、
　ν２は、第二のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数であり、
　Φ（ｒ）は、位相差関数であり、
　ｒは、径方向における光軸からの長さであり、
　φ２、φ４、φ６・・・は、任意の係数であり、
　ｍは、回折次数であり、
　λＩは、１μｍ以上１８μｍ以下の任意の波長であり、
　λは、設計波長であり、１μｍ以上１８μｍ以下の任意の波長である。
　上記において、λＩ＝λであることが好ましい。
　また、上記課題を解決するため、本件発明に係る赤外線光学系は、上記本件発明に係る密着積層型回折光学素子を含むことを特徴とする。
　さらに、上記課題を解決するため、本件発明に係る撮像装置は、上記本件発明に係る密着積層型回折光学素子を含む赤外線光学系を備えることを特徴とする。
　本件発明によれば、製造時の加工が容易であり、且つ、赤外線光学系に好適な回折効率の波長依存性の少ない密着積層型回折光学素子、当該回折光学素子を用いた赤外線光学系及び撮像装置を提供することができる。
本実施の形態の密着積層型回折光学素子の断面構成例を示す模式図（ａ）、等位相差座標系で表したときの回折格子構造の断面形状例を示す模式図（ｂ）である。 本実施の形態の密着積層型回折光学素子の製造方法の一例を示す模式図である。 実施例１の密着積層型回折光学素子（実線）と単層型回折光学素子（点線）の回折効率の波長依存性を示す図である。 実施例２の密着積層型回折光学素子（実線）と単層型回折光学素子（点線）の回折効率の波長依存性を示す図である。 実施例３の密着積層型回折光学素子（実線）と単層型回折光学素子（点線）の回折効率の波長依存性を示す図である。 実施例４の密着積層型回折光学素子（実線）と単層型回折光学素子（点線）の回折効率の波長依存性を示す図である。 実施例５の密着積層型回折光学素子（実線）と単層型回折光学素子（点線）の回折効率の波長依存性を示す図である。 実施例６の密着積層型回折光学素子（実線）と単層型回折光学素子（点線）の回折効率の波長依存性を示す図である。 実施例７の密着積層型回折光学素子（実線）と単層型回折光学素子（点線）の回折効率の波長依存性を示す図である。 実施例８の密着積層型回折光学素子（実線）と単層型回折光学素子（点線）の回折効率の波長依存性を示す図である。 実施例９の密着積層型回折光学素子（実線）と単層型回折光学素子（点線）の回折効率の波長依存性を示す図である。 実施例１０の密着積層型回折光学素子（実線）と単層型回折光学素子（点線）の回折効率の波長依存性を示す図である。 実施例１１の密着積層型回折光学素子（実線）と単層型回折光学素子（点線）の回折効率の波長依存性を示す図である。
　以下、本件発明に係る密着積層型回折光学素子、赤外線光学系及び撮像装置の実施の形態を順に説明する。
１．密着積層型回折光学素子
１－１．基本構造
　図１（ａ）に本実施の形態の密着積層型回折光学素子１００の断面を模式的に示す。図１に示す密着積層型回折光学素子１００は、下記式（１）及び下記式（２）を満足する第一のカルコゲナイドガラス材からなる第一層１０及び第二のカルコゲナイドガラス材からなる第二層２０が密着積層され、その密着面に下記式（ｉ）で規定される回折格子構造３０を有する。
　ｎ１＜ｎ２　・・・（１）
　ν１＜ν２　・・・（２）
　Φ（ｒ）＝（φ２ｒ２＋φ４ｒ４＋φ６ｒ６＋・・・）×ｍ／λ　・・・（ｉ）
　但し、
　ｎ１は、第一のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対する屈折率であり、
　ｎ２は、第二のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対する屈折率であり、
　ν１は、第一のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数であり、
　ν２は、第二のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数であり、
　Φ（ｒ）は、位相差関数であり、
　ｒは、同径方向における光軸からの長さであり、
　φ２、φ４、φ６・・・は、任意の係数であり、
　ｍは、回折次数であり、
　λＩは、１μｍ以上１８μｍ以下の任意の波長であり、
　λは、設計波長であり、１μｍ以上１８μｍ以下の任意の波長である。
　なお、λＩは上述のとおり１μ以上１８μｍ以下の任意の波長であって、当該密着積層型回折光学素子の使用波長域内の波長、例えば、２μｍ以上１５μｍ以下、或いは８μｍ以上１４μｍ以下であることが好ましい。本実施の形態ではλＩ＝λとするが、当該λＩは設計波長λと異なる波長であってもよい。
　ここで、波長λＩの光線に対するアッベ数νλＩは、以下の式で定義される。
　νλＩ＝（ｎＩ－１）／（ｎＪ－ｎＫ）
　但し、ｎＩ、ｎＪ、ｎＫは、波長λＩ、λＪ、λＫの光線に対する屈折率であり、λＩ、λＪ、λＫは、１μｍ以上１８μｍ以下の任意の波長であり、λＪ＜λＩ＜λＫの関係である。λＩ、λＪ、λＫは、上記条件を満たす限り、任意の波長を採用することができる。本実施の形態ではλＩ＝１０μｍ、λＪ＝９μｍ、λＫ＝１１μｍとする。
　カルコゲナイドガラス材は赤外線を透過するため、第一のカルコゲナイドガラス材からなる第一層１０と第二のカルコゲナイドガラス材からなる第二層２０とを積層したこの密着積層型回折光学素子１００は赤外線光学系に好適である。また、第一のカルコゲナイドガラス材と、第二のカルコゲナイドガラス材とは、上記式（１）及び式（２）を満足し、それぞれ屈折率と分散の異なる材料である。これらのカルコゲナイドガラス材からなる第一層１０及び第二層２０を回折格子構造３０を介して密着することにより、赤外線波長域の光線について、回折効率の波長依存性の少ない密着積層型回折光学素子１００を得ることができる。また、カルコゲナイドガラス材はモールド成型が容易な材料であり、モールド成型により回折格子構造を形成することができる。このため、切削等により回折格子構造を形成する場合と比較すると、製造時の加工が容易であり、量産も可能である。従って、本実施の形態の密着積層型回折光学素子１００によれば、製造時の加工が容易であり、且つ、赤外線光学系に好適な回折効率の波長依存性の少ない密着積層型回折光学素子１００を提供することができる。
（１）回折格子構造
　まず、本実施の形態の密着積層型回折光学素子１００の断面形状について説明する。位相差関数は前記式（ｉ）のように径方向に対して高次多項式の形をとる。ここで、説明を簡略化するため径方向に位相差関数を単位とした座標系を用いると、回折段差の形状は図１（ｂ）に示すように、各回折段差（輪帯）の断面が同じ略鋸歯形状で表される周期構造を有することになる。このとき、当該設計波長λにおいて、隣接する輪帯で付与される光路長差が１λとなるときの回折段差高さが０．０１ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下であることが好ましい。当該設計波長λにおいて、隣接する輪帯で付与される光路長差が１λとなるときの回折段差高さを０．０１ｍｍ以上１．５０ｍｍ以下とすることにより、回折効率の波長依存性を低減することが容易になる。これと共に、第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラス材との密着面に回折格子構造３０を形成することが容易になる。すなわち、密着面に直接回折格子構造３０を形成する場合、或いは、モールド成型等により金型を用いて回折格子構造３０を形成する場合等があるが、いずれの場合においても回折段差の高さが上述した範囲内であると回折格子構造３０を形成するための機械加工が容易になる。但し、光路長差は１λに限らず、０．６λ以上１．４λ以下でよく、回折面に実際に形成される回折段差の高さ（回折段差高さ）は０．０２ｍｍ以上１．２０ｍｍ以下であればよい。
　ここで、回折効率の波長依存性の最適化等を図る上で、図１（ｂ）に示す各回折段差の具体的な形状は適宜変更することができる。設計波長及び積層する二つのカルコゲナイドガラス材の屈折率等に応じて、回折段差の幅、高さ及び傾斜角などを適宜変化させることにより、赤外線波長域においてより広い波長範囲で回折効率の波長依存性を低減することができる。また、図１（ｂ）に示す例では、等位相差座標系で表したときに、各回折段差の断面は同じ鋸歯形状を示すが、これに限定されるものではない。例えば、上記密着面に設けられる回折段差のうち、一部の回折段差が、他の回折段差とは幅、高さ及び傾斜角のうち、いずれか一つ以上が異なっていてもよい。一部の回折段差の形状を他の回折段差の形状と異なる形状にすることで、回折効率の波長依存性をより低減することができる場合がある。
（２）モールド成型
　当該密着積層型回折光学素子１００の製造方法は特に限定されるものではないが、上述したとおり、カルコゲナイドガラス材は一般にモールド成型が容易な材料であり、モールド成型により製造することが好ましい。例えば、次のような方法を採用することができる。ここでは、便宜的に第一のカルコゲナイドガラス材の軟化点等（軟化点、ガラス転移点及びガラス屈伏点を含むものとする。以下、同じ）が第二のカルコゲナイドガラス材の軟化点等よりも高いものとして、以下説明する。まず、モールド型５０に第一のカルコゲナイドガラス材（１０）をプレスし、回折格子構造３０を備えた所定の形状を有する第一のカルコゲナイドガラス材からなる第一層１０を形成する（図２（ａ１）参照）。次に、この第一層１０をモールド型の一部として用い（図２（ａ２）参照）、第一層１０に、第二のカルコゲナイドガラス材（２０）をプレスし、第一層１０に第二のカルコゲナイドガラス材を密着させると共に、回折格子構造３０を第二のカルコゲナイドガラス材（２０）に転写する。これにより、第一のカルコゲナイドガラス材からなる第一層１０と第二のカルコゲナイドガラス材からなる第二層２０とが密着積層され、その密着面に回折格子構造３０を備えた本実施の形態の密着積層型回折光学素子１００を得ることができる（図２（ａ３）参照）。但し、第一のカルコゲナイドガラス材の軟化点等よりも第二のカルコゲナイドガラス材の軟化点等が高い場合は、上記と順序を逆にする。すなわち、モールド型５０に第二のカルコゲナイドガラス材をプレスした後、第二のカルコゲナイドガラス材に第一のカルコゲナイドガラス材をプレスして、両カルコゲナイドガラス材を密着積層する。
　このような方法を採用すれば、第一のカルコゲナイドガラス材からなる第一層１０と第二のカルコゲナイドガラス材からなる第二層２０との密着面に、回折格子構造３０を形成することが容易であり、両カルコゲナイドガラス材の良好な密着性を得ることができる。また、当該密着積層型回折光学素子１００を量産することも容易になる。但し、上述したとおり、当該密着積層型回折光学素子１００の製造方法は特に限定されるものではない。例えば、超精密機械加工等により第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材のそれぞれに予め回折格子構造３０を形成し、回折格子構造３０が形成されたそれぞれの回折面を密着面として、第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラス材とを接着もしくは接合すること等により、当該密着積層型回折光学素子１００を製造してもよい（図２（ｂ１）、（ｂ２）、（ｂ３）参照）。また、第一のカルコゲナイドガラス材に予め回折格子構造３０を形成し、第一層１０に、第二のカルコゲナイドガラス材（２０）をプレスし、第一層１０に第二のカルコゲナイドガラス材を密着させると共に、回折格子構造３０を第二のカルコゲナイドガラス材（２０）に転写させてもよい。
１－２．カルコゲナイドガラス材
　次に、第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材について説明する。本実施の形態の密着積層型回折光学素子１００において、第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材は、上記条件式（１）及び条件式（２）を満足すればよく、条件式（１）及び条件式（２）を満足する限り、その物性や組成は限定されるものではない。しかしながら、製造時の加工が容易であり、且つ、赤外線光学系に好適な回折効率の波長依存性の少ない密着積層型回折光学素子１００を得るという観点から、第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材は物性面及び組成面から以下の条件を満足する組み合わせであることが好ましい。
１－２－１．物性
　第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材は以下の熱的性質及び光学的性質のうち、少なくともいずれか一を満足する組み合わせであることが好ましい。
（１）熱的性質
ｉ）ガラス転移点温度差
　第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラス材とのガラス転移点温度差は１０℃以上であることが好ましい。第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材のガラス転移点温度差が１０℃以上あると、両カルコゲナイドガラス材のうちガラス転移点温度の低い他方のカルコゲナイドガラス材を軟化させても、ガラス転移点温度の高いカルコゲナイドガラス材をガラス状態に保つことが容易になる。そのため、図２に示したようなモールド成型により本実施の形態の密着積層型回折光学素子１００を製造することができ、製造時の加工が容易になる。
　第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラス材とのガラス転移点温度差が１０℃未満であると、モールド成型により一方のカルコゲナイドガラス材に他方のカルコゲナイドガラス材を密着積層する際に、一方のカルコゲナイドガラス材をガラス状態に保ったまま、他方のカルコゲナイドガラス材を軟化させることが困難になる。そのため、回折格子構造を維持することができなくなるので、第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲガラス材とを密着積層する際にモールド成型以外の方法を採用する必要がある。モールド成型以外の方法により、第一のカルコゲナイドガラス材からなる第一層１０と第二のカルコゲナイドガラス材からなる第二層２０とを密着積層する場合、第一のカルコゲナイドガラス材と、第二のカルコゲナイドガラス材との双方に予め回折格子構造３０を形成した上で、両カルコゲナイドガラス材を接着剤で接着する必要が生じる。接着剤が第一のカルコゲナイドガラス材と、第二のカルコゲナイドガラス材との間にあると、上記条件式（１）及び条件式（２）を満足することが出来なくなるため好ましくない。
　上記観点から、第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラス材とのガラス転移点温度差は３０℃以上あることがより好ましい。第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラス材とのガラス転移点温度差が３０℃以上あれば、モールド成型により第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材を密着積層させる際に、一方のカルコゲナイドガラス材をガラス状態に維持したまま、他方のカルコゲナイドガラス材を密着積層することができ、その密着面に成された回折格子構造３０を維持することがより容易になる。このため、当該密着積層型回折光学素子１００を製造する際の加工がより容易になる。
　カルコゲナイドガラス材のガラス転移点温度は、概ね９０℃～４００℃である。第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラス材とのガラス転移点温度差の上限は特に限定されるものではないが、２５０℃以下であることが妥当である。
ｉｉ）ガラス屈伏点温度差
　第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラス材とのガラス屈伏点温度差は１０℃以上であることが好ましい。ガラス転移点温度差の場合と同様に、第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラス材とのガラス屈伏点温度差が１０℃以上あれば、モールド成型により、第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラス材とを密着積層すると共に、その密着面に回折格子構造３０を容易に設けることができる。
　上記観点から、ガラス転移点温度差の場合と同様に、第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラス材とのガラス屈伏点温度差は３０℃以上あることがより好ましい。また、ガラス転移点温度差の場合と同様に、第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラス材とのガラス屈伏点温度差の上限は特に限定されるものではないが、２５０℃以下であることが妥当である。
ｉｉｉ）熱膨張係数差
　第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラス材との熱膨張係数差が１００×１０－７／℃以内であることが好ましい。熱膨張係数差が当該範囲内であれば、上記モールド成型により、第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラス材とを密着積層すると共に、その密着面に回折格子構造３０を容易に設けることができる。また、熱膨張係数差が当該範囲内であれば、雰囲気温度が変化したときも、第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラス材との良好な密着性を維持することができる。
　これに対して、第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラスとの熱膨張係数差が１００×１０－７／℃を超える場合、すなわち熱膨張係数差が大きくなると、雰囲気温度が変化したときに密着面に設けられた回折格子構造３０が変化して、他方のカルコゲナイドガラス材との密着性が低下したりして好ましくない。
　上記観点から、第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラス材との熱膨張係数差は８０×１０－７／℃以内であることがより好ましい。
（２）光学的性質
　次に、光学的観点から、第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材の選択について説明する。上記条件式（１）及び条件式（２）に加えて、次に示す条件式（３）、条件式（４）及び条件式（５）のうち、いずれか一の条件式を満足することが好ましい。
ｉ）条件式（１）
　条件式（１）は、上述したとおりである。すなわち、第一のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対する屈折率（ｎ１）が第二のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対する屈折率（ｎ２）よりも低いことを条件とする。第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材の屈折率（ｎ１，ｎ２）はこの条件式（１）を満足する限り、その数値は特に限定されるものではない。
ｉｉ）条件式（２）
　条件式（２）も上述したとおりである。すなわち、第一のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数（ν１）が第二のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数（ν２）よりも低いことを条件とする。ここで、第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材のアッベ数（ν１、ν２）はこの条件式（２）を満足する限り、その数値は特に限定されるものではない。しかしながら、より広い波長範囲において、回折効率の波長依存性を低減するという観点から、第一のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数（ν１）は２５０以下であることが好ましく、２３０以下であることがより好ましい。
ｉｉｉ）条件式（３）
　まず、条件式（３）について説明する。第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材は、上記条件式（１）及び条件式（２）に加えて、下記に示す条件式（３）を満足することが好ましい。
　－０．０２５α＋２．６＜α(ｎ－１)／ν＋ｎ＜－０．０２８α＋２．９　・・・（３）
　但し、上記式（３）において、
　ｎは、前記カルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対する屈折率であり、
　２．５０＜ｎ＜３．００であり、
　νは、前記カルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数であり、
　２０＜ν＜６００であり、
　αは、－１．５＜α＜－５．０を満足する任意の数値である。
　条件式（１）及び条件式（２）を満足し、且つ、条件式（３）を満足する材料の中から第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材を選択することにより、赤外線波長域においてより広い波長範囲で回折効率の波長依存性のより少ない密着積層型回折光学素子１００を得ることができる。そのため、回折効率の波長依存性に起因する光量の低下をより有効に抑制することができる。また、設計次数以外の次数の回折光（不要回折光）の光量が低下するため、不要回折フレアの発生等を抑制することができる。従って、このような条件を満足する当該密着積層型回折光学素子１００を用いれば、結像性能がより高く、より小型の赤外線光学系を得ることができる。
　条件式（３）を満足する場合、第一のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数（ν１）は２００以下であることがより好ましく、１００以下であることがさらに好ましい。
ｉｖ）条件式（４）
　次に、条件式（４）について説明する。第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材は、上記条件式（１）及び条件式（２）に加えて、下記に示す条件式（４）を満足することが好ましい。
　－０．０２４α＋２．４＜α（ｎ－１）／ν＋ｎ＜－０．０２５α＋２．７　・・・（４）
　但し、条件式（４）において、
　ｎは、前記カルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対する屈折率であり、
　２．５０＜ｎ＜２．８０であり、
　νは、前記カルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数であり、
　５０＜ν＜６００であり、
　αは、－１．５＜α＜－５．０を満足する任意の数値である。
　条件式（１）及び条件式（２）を満足し、且つ、条件式（４）を満足する材料の中から第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材を選択することにより、条件式（３）の場合と同様の効果が得られる。すなわち、赤外線波長域においてより広い波長範囲で回折効率の波長依存性のより少ない密着積層型回折光学素子１００を得ることができ、回折効率の波長依存性に起因する光量の低下をより有効に抑制し、不要回折光に起因する不要回折フレアの発生等を抑制することができる。従って、このような条件を満足する当該密着積層型回折光学素子１００を用いれば、結像性能がより高く、より小型の赤外線光学系を得ることができる。
　条件式（４）を満足する場合、第一のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数（ν１）は上述したとおり２５０以下であることがより好ましく、２３０以下であることがさらに好ましい。
ｖ）条件式（５）
　次に、条件式（５）について説明する。第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材は、上記条件式（１）及び条件式（２）に加えて、下記に示す条件式（５）を満足することが好ましい。
　－０．０３６α＋２．３＜α（ｎ－１）／ν＋ｎ＜－０．０３９α＋２．５　・・・（５）
　但し、条件式（５）において、
　ｎは、前記カルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対する屈折率であり、
　２．４０＜ｎ＜２．６０であり、
　νは、前記カルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数であり、
　５０＜ν＜６００であり、
　αは、－１．５＜α＜－５．０を満足する任意の数値である。
　条件式（１）及び条件式（２）を満足し、且つ、条件式（５）を満足する材料の中から第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材を選択することにより、条件式（３）の場合と同様の効果が得られる。すなわち、赤外線波長域においてより広い波長範囲で回折効率の波長依存性のより少ない密着積層型回折光学素子１００を得ることができ、回折効率の波長依存性に起因する光量の低下をより有効に抑制し、不要回折光に起因する不要回折フレアの発生等を抑制することができる。従って、このような条件を満足する当該密着積層型回折光学素子１００を用いれば、結像性能がより高く、より小型の赤外線光学系を得ることができる。
　条件式（５）を満足する場合、第一のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数（ν１）は２２０以下であることがさらに好ましい。
　次に、条件式（６）について説明する。第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材は、上記条件式（１）及び条件式（２）に加えて、下記条件式（６）を満足することが好ましい。
－０．０３５α＋２．３＜α(ｎ－１)／ν＋ｎ＜－０．０２８α＋２．９　・・・（６）
　但し、条件式（６）において、
　ｎは、前記カルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対する屈折率であり、
　２．４０＜ｎ＜３．００であり、
　νは、前記カルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数であり、
　２０＜ν＜６００であり、
　αは、－１．５＜α＜－５．０を満足する任意の数値である。
　条件式（１）及び条件式（２）を満足し、且つ、条件式（６）を満足する材料の中から第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材を選択することにより、条件式（３）の場合と同様の効果が得られる。すなわち、赤外線波長域においてより広い波長範囲で回折効率の波長依存性のより少ない密着積層型回折光学素子１００を得ることができ、回折効率の波長依存性に起因する光量の低下をより有効に抑制し、不要回折光に起因する不要回折フレアの発生等を抑制することができる。従って、このような条件を満足する当該密着積層型回折光学素子１００を用いれば、結像性能がより高く、より小型の赤外線光学系を得ることができる。
１－２－２．組成
　次に、第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材の組成について説明する。第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材は、次に示す第一の組成条件～第三の組成条件のうちいずれか一つの組成条件を満足することが好ましい。
（１）第一の組成条件
　第一の組成条件として、第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材は、以下の組成を有することが好ましい。　
第一のカルコゲナイドガラス材の組成：
　Ｇｅ及びＧａのうちいずれか１種以上：２ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下、
　Ｓｂ及びＢｉのうちいずれか１種以上：６ｍｏｌ％以上３８ｍｏｌ％以下、
　Ｓｎ及びＺｎのうちいずれか１種以上：１ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下、及び、
　Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのうちいずれか１種以上：５８ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下である。
第二のカルコゲナイドガラス材の組成：
　Ｓｅ：２２ｍｏｌ％以上７３ｍｏｌ％以下、及び、
　Ａｓ：３ｍｏｌ％以上５０ｍｏｌ％以下である。
　ここで、第二のカルコゲナイドガラス材が、上記Ｓｅ及びＡｓに加えて、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｓｂ及びＳｎのうち少なくともいずれか１種以上を２０ｍｏｌ％以下含んでもよい。
　但し、上記組成は組成物全体に対する各元素の組成をモル比（ｍｏｌ％）で表したものであり、第一のカルコゲナイドガラス材はＧｅと、Ｓｂ及びＢｉのうちいずれか１種以上と、Ｓｎ及びＺｎのうちいずれか１種以上と、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのうちいずれか１種以上とをそれぞれ各組成比内で含めばよく、他の元素を含んでもよい。第二のカルコゲナイドガラス材についても同様である。また、第二の組成条件についても同様である。
　第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材が上記組成を有する場合、上述した条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足する。また、物性（熱的性質及び光学的性質）に関する条件も満足し、上述した効果が得られる。
（２）第二の組成条件
　第二の組成条件として、第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材は、以下の組成を有することが好ましい。　
第一のカルコゲナイドガラス材の組成：
　Ｓｅ：５０ｍｏｌ％以上７５ｍｏｌ％以下、
　Ｇｅ：１０ｍｏｌ％以上３８ｍｏｌ％以下、及び、
　Ｓｂ：２ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下である。
第二のカルコゲナイドガラス材の組成：
　Ｓｅ：４０ｍｏｌ％以上６０ｍｏｌ％以下、及び、
　Ｇｅ：３０ｍｏｌ％以上５０ｍｏｌ％以下である。
　ここで、第二のカルコゲナイドガラス材が、上記Ｓｅ及びＧｅに加えて、Ａｓを２０ｍｏｌ％以下含んでもよい。
　第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材が上記組成を有する場合、上述した条件式（１）、条件式（２）及び条件式（４）を満足する。また、物性（熱的性質及び光学的性質）に関する条件も満足し、上述した効果が得られる。
（３）第三の組成条件
　第三の組成条件として、第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材は、以下の組成を有することが好ましい。　
第一のカルコゲナイドガラス材の組成：
　Ｓｅ：４０ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下、
　Ｇｅ：１５ｍｏｌ％以上４０ｍｏｌ％以下、及び
　Ｓｂ及びＡｓのうちいずれか一種以上：５ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下である。
第二のカルコゲナイドガラス材の組成：
　Ｓｅ：４０ｍｏｌ％以上６５ｍｏｌ％以下、
　Ａｓ：２０ｍｏｌ％以上５０ｍｏｌ％以下、及び
　Ｇｅ：５ｍｏｌ％以上１５ｍｏｌ％以下である。
　第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材が上記組成を有する場合、上述した条件式（１）、条件式（２）及び条件式（５）を満足する。また、物性（熱的性質及び光学的性質）に関する条件も満足し、上述した効果が得られる。
２．赤外線光学系
　次に、本件発明に係る赤外線光学系の実施の形態について説明する。本実施の形態の赤外線光学系は、上記説明した密着積層型回折光学素子１００を含むものであればよく、その他の構成は特に限定されるものではない。例えば、当該赤外線光学系は、上記密着積層型回折光学素子１００単独で構成するか、又は、上記密着積層型回折光学素子１００と、１枚又は複数枚の光学要素（赤外線透過レンズ等）とを組み合わせて構成することができ、焦点距離が固定の単焦点レンズとして構成されてもよいし、焦点距離が可変の可変焦点距離レンズとして構成されてもよい。当該赤外線光学系によれば、上記密着積層型回折光学素子１００を用いることにより、色収差等の補正を良好に行うことができ、少ない光学要素で高い結像性能を実現することができる。これと同時に、回折効率の波長依存性に起因する光量低下を抑制することができる。また、少ない光学要素で当該赤外線光学系を構成することができるため、各光学要素における赤外線の吸収を抑制することができる。これらのことから、結像性能が高く、より小型で明るい赤外線光学系を得ることができる。
３．撮像装置
　次に、本件発明に係る撮像装置の実施の形態について説明する。本実施の形態の撮像装置は、上記密着積層型回折光学素子１００を含む赤外線光学系を備える。例えば、当該赤外線光学系と、当該赤外線光学系の像面側に設けられ、当該赤外線光学系によって形成された赤外線光学像を電気的信号に変換する赤外線センサ等を備える構成とすることができる。本件発明に係る撮像装置は、上記密着積層型回折光学素子１００を含む赤外線光学系を備えるため、夜間や悪天候のときも、赤外線により輪郭の鮮明な被写体像を得ることができるため、監視用撮像装置などに好適である。さらに、肺ガンなどの検査の際に用いる医療用画像診断装置にも好適である。
　次に、実施例および比較例を示して本件発明を具体的に説明する。但し、本件発明は以下の実施例に限定されるものではない。
　実施例１では、以下の物性及び組成を有する第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材を用いて、本件発明に係る密着積層型回折光学素子を図２に示したモールド成型による方法で製造した。
〔第一のカルコゲナイドガラス材〕（株式会社五鈴精光硝子製ＩＩＲ－ＳＦ１）
ｉ）物性
熱的性質：　ガラス転移点２３３℃、ガラス屈伏点２５３℃、軟化点２７８℃、熱膨張係数１５６×１０－７／℃
光学的性質：　屈折率（ｎ１）２．７２４、アッベ数（ν１）６４
　なお、上記屈折率は１０μｍの波長（λＩ＝１０μｍ）の光線に対する値である。上記アッベ数は、上述したとおり、λＩ＝１０μｍ、λＪ＝９μｍ、λＫ＝１１μｍとしたときの値である。以下の実施例においても同じである。
ｉｉ）組成（Ｓ－Ｓｂ－Ｓｎ－Ｇｅ）
Ｓ　：６５ｍｏｌ％
Ｓｂ：３０ｍｏｌ％
Ｓｎ：３ｍｏｌ％
Ｇｅ：２ｍｏｌ％
〔第二のカルコゲナイドガラス材〕（Amorphous Materials Inc社製Ｃ－１）
ｉ）物性
熱的性質：　ガラス転移点１６７℃、ガラス屈伏点１８８℃、軟化点２０９℃、熱膨張係数２３０×１０－７／℃
光学的性質：　屈折率（ｎ２）：２．８０５１、アッベ数３８４
ｉｉ）組成（Ａｓ－Ｓｅ－Ｔｅ）
Ａｓ：４０ｍｏｌ％
Ｓｅ：４０ｍｏｌ％
Ｔｅ：２０ｍｏｌ％
〔回折面データ〕
　設計波長λ（ブレーズ波長）：１０μｍ
　設計次数ｍ：１
　設計波長λにおいて、隣接する輪帯で付与される光路長差が１λとなるときの回折段差高さ：０．１２５ｍｍ
　上記光路長差が０．６λのときの回折段差高さ　：　０．０７５ｍｍ
　上記光路長差が１．４λのときの回折段差高さ　：　０．１７５ｍｍ
　但し、光路長差と回折段差高さは比例の関係にあるため、本実施例では上記のように光路長差０．０６λから１．４λの値に応じて、回折段差高さは０．０７５ｍｍから０．１７５ｍｍの値をとる。
　図３に、実施例１の密着積層型回折光学素子の回折効率の波長依存性を実線で示す。図３において点線は、第一のカルコゲナイドガラス材からなる単層の回折光学素子の回折効率の波長依存性を示す。図３に示すように、第一のカルコゲナイドガラス材と、第二のカルコゲナイドガラス材とを回折格子構造を介して密着積層することにより、広い波長範囲において回折効率の波長依存性が改善されていることが分かる。
　実施例２では、実施例１と同じ第一のカルコゲナイドガラス材（株式会社五鈴精光硝子製ＩＩＲ－ＳＦ１）を用いると共に、以下の物性及び組成を有する第二のカルコゲナイドガラス材を用いた以外は、実施例１と同様にして本件発明に係る密着積層型回折光学素子を製造した。
〔第二のカルコゲナイドガラス材〕（ＳＣＨＯＴＴ　ＡＧ社製ＩＲＧ２３）
ｉ）物性
熱的性質：
ガラス転移点２７５℃、ガラス屈伏点２９５℃、軟化点３０５℃、熱膨張係数１３４×１０－７／℃
光学的性質：　屈折率（ｎ２）：２．７８６９、アッベ数３３７
ｉｉ）組成（Ｇｅ－Ａｓ－Ｓｅ－Ｔｅ）
Ｇｅ：３０ｍｏｌ％
Ａｓ：１３ｍｏｌ％
Ｓｅ：３２ｍｏｌ％
Ｔｅ：２５ｍｏｌ％
〔回折面データ〕
　設計波長λ：１０μｍ
　設計次数ｍ：１
　設計波長λにおいて、隣接する輪帯で付与される光路長差が１λとなるときの回折段差高さ：０．１６０ｍｍ
　上記光路長差が０．６λのときの回折段差高さ　：　０．０９６ｍｍ
　上記光路長差が１．４λのときの回折段差高さ　：　０．２２４ｍｍ
　但し、　光路長差と回折段差高さは比例の関係にあるため、本実施例では上記のように光路長差０．６λから１．４λの値に応じて、回折段差高さは０．０９６ｍｍから０．２２４ｍｍの値をとる。
　図４に、実施例２の密着積層型回折光学素子の回折効率の波長依存性を実線で示す。図４において点線は、第一のカルコゲナイドガラス材からなる単層の回折光学素子の回折効率の波長依存性を示す。図４に示すように、実施例２の場合も第一のカルコゲナイドガラス材と、第二のカルコゲナイドガラス材とを回折格子構造を介して密着積層することにより、広い波長範囲において回折効率の波長依存性が改善されていることが分かる。
　実施例３では、実施例１と同じ第一のカルコゲナイドガラス材（株式会社五鈴精光硝子製ＩＩＲ－ＳＦ１）を用いると共に、以下の物性及び組成を有する第二のカルコゲナイドガラス材を用いた以外は、実施例１と同様にして本件発明に係る密着積層型回折光学素子を製造した。
〔第二のカルコゲナイドガラス材〕（VITRON Spezialwerkstoffe GmbH社製ＩＧ６）
ｉ）物性
熱的性質：
ガラス転移点１８０℃、ガラス屈伏点１８５℃、軟化点２１７℃、熱膨張係数２０７×１０－７／℃
光学的性質：　屈折率（ｎ２）：２．７７８１、アッベ数３１７
ｉｉ）組成（Ｓｅ－Ａｓ）
Ｓｅ：６０ｍｏｌ％
Ａｓ：４０ｍｏｌ％
〔回折面データ〕
　設計波長λ：１０μｍ
　設計次数ｍ：１
　設計波長λにおいて、隣接する輪帯で付与される光路長差が１λとなるときの回折段差高さ：０．１８８ｍｍ
　上記光路長差が０．６λのときの回折段差高さ：　０．１１３ｍｍ
　上記光路長差が１．４λのときの回折段差高さ：　０．２６３ｍｍ
　但し、光路長差と回折段差高さは比例の関係にあるため、本実施例では上記のように光路長差０．６λから１．４λの値に応じて、回折段差高さは０．１１３ｍｍから０．２６３ｍｍの値をとる。
　図５に、実施例３の密着積層型回折光学素子の回折効率の波長依存性を実線で示す。図５において点線は、第一のカルコゲナイドガラス材からなる単層の回折光学素子の回折効率の波長依存性を示す。図５に示すように、実施例３の場合も第一のカルコゲナイドガラス材と、第二のカルコゲナイドガラス材とを回折格子構造を介して密着積層することにより、広い波長範囲において回折効率の波長依存性が改善されていることが分かる。
　実施例４では、以下の物性及び組成を有する第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材を用いた以外は、実施例１と同様にして本件発明に係る密着積層型回折光学素子を製造した。
〔第一のカルコゲナイドガラス材〕（湖北新華光信息材料有限公司製ＩＲＧ２０３）
ｉ）物性
熱的性質：
ガラス転移点２６６℃、ガラス屈伏点２８５℃、軟化点３０４℃、熱膨張係数１５７×１０－７／℃
光学的性質：　屈折率（ｎ１）：２．５８８６、アッベ数１２５
ｉｉ）組成（Ｓｅ－Ｇｅ－Ｓｂ）
Ｓｅ：６５ｍｏｌ％
Ｇｅ：２０ｍｏｌ％
Ｓｂ：１５ｍｏｌ％
〔第二のカルコゲナイドガラス材〕（VITRON Spezialwerkstoffe GmbH社製ＩＧ４）
ｉ）物性
熱的性質：
ガラス転移点２０５℃、ガラス屈伏点２２５℃、軟化点２４５℃、熱膨張係数２０４×１０－７／℃
光学的性質：　屈折率（ｎ２）：２．６０８４、アッベ数３４５
ｉｉ）組成（Ｓｅ－Ａｓ－Ｇｅ）
Ｓｅ：５０ｍｏｌ％
Ａｓ：４０ｍｏｌ％
Ｇｅ：１０ｍｏｌ％
〔回折面データ〕
　設計波長λ：１０μｍ
　設計次数ｍ：１
　設計波長λにおいて、隣接する輪帯で付与される光路長差が１λとなるときの回折段差高さ：０．５０７ｍｍ
　上記光路長差が０．６λのときの回折段差高さ：　０．３０４ｍｍ
　上記光路長差が１．４λのときの回折段差高さ：　０．７１０ｍｍ
　但し、光路長差と回折段差高さは比例の関係にあるため、本実施例では上記のように光路長差０．６λから１．４λの値に応じて、回折段差高さは０．３０４ｍｍから０．７１０ｍｍの値をとる。
　図６に、実施例４の密着積層型回折光学素子の回折効率の波長依存性を実線で示す。図６において点線は、第一のカルコゲナイドガラス材からなる単層の回折光学素子の回折効率の波長依存性を示す。図６に示すように、実施例４の場合も第一のカルコゲナイドガラス材と、第二のカルコゲナイドガラス材とを回折格子構造を介して密着積層することにより、広い波長範囲において回折効率の波長依存性が改善されていることが分かる。
　実施例５では、以下の物性及び組成を有する第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材を用いた以外は、実施例１と同様にして本件発明に係る密着積層型回折光学素子を製造した。
〔第一のカルコゲナイドガラス材〕（ＳＣＨＯＴＴ　ＡＧ社製ＩＲＧ２５）
ｉ）物性
熱的性質：
ガラス転移点２７５℃、ガラス屈伏点２８５℃、軟化点３１５℃、熱膨張係数１４０×１０－７／℃
光学的性質：　屈折率（ｎ１）：２．６０３２、アッベ数２２０
ｉｉ）組成（Ｓｅ－Ｇｅ－Ｓｂ）
Ｓｅ：６０ｍｏｌ％
Ｇｅ：２８ｍｏｌ％
Ｓｂ：１２ｍｏｌ％
〔第二のカルコゲナイドガラス材〕（ＳＣＨＯＴＴ　ＡＧ社製ＩＲＧ２３と、ＳＣＨＯＴＴ　ＡＧ社製ＩＲＧ２４とを５：９５の重量比で混合した混合物）
ｉ）物性
熱的性質：
ガラス転移点２５３℃、ガラス屈伏点２７３℃、軟化点２８３℃、熱膨張係数２０８×１０－７／℃
光学的性質：　屈折率（ｎ２）：２．６１７８、アッベ数３５０
ｉｉ）組成（Ｓｅ－Ａｓ－Ｇｅ－Ｔｅ）
Ｓｅ：４９ｍｏｌ％
Ａｓ：３９ｍｏｌ％
Ｇｅ：１１ｍｏｌ％
Ｔｅ：　１ｍｏｌ％
〔回折面データ〕
　設計波長λ：１０μｍ
　設計次数ｍ：１
　設計波長λにおいて、隣接する輪帯で付与される光路長差が１λとなるときの回折段差高さ：０．６８６ｍｍ
　上記光路長差が０．６λのときの回折段差高さ：　０．４１２ｍｍ
　上記光路長差が１．４λのときの回折段差高さ：　０．９６０ｍｍ
　但し、光路長差と回折段差高さは比例の関係にあるため、本実施例では上記のように光路長差０．６λから１．４λの値に応じて、回折段差高さは０．４１２ｍｍから０．９６０ｍｍの値をとる。
　図７に、実施例５の密着積層型回折光学素子の回折効率の波長依存性を実線で示す。図７において点線は、第一のカルコゲナイドガラス材からなる単層の回折光学素子の回折効率の波長依存性を示す。図７に示すように、実施例５の場合も第一のカルコゲナイドガラス材と、第二のカルコゲナイドガラス材とを回折格子構造を介して密着積層することにより、広い波長範囲において回折効率の波長依存性が改善されていることが分かる。
　実施例６では、以下の物性及び組成を有する第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材を用いた以外は、実施例１と同様にして本件発明に係る密着積層型回折光学素子を製造した。
〔第一のカルコゲナイドガラス材〕（Ｓｕｎｎｙ　Ｊａｐａｎ社製ＳＩＧ２）
ｉ）物性
熱的性質：
ガラス転移点２６２℃、ガラス屈伏点２８３℃、軟化点３０４℃、熱膨張係数１６１×１０－７／℃
光学的性質：　屈折率（ｎ１）：２．５８６、アッベ数２０９
ｉｉ）組成（Ｓｅ－Ｇｅ－Ｓｂ）
Ｓｅ：６５ｍｏｌ％
Ｇｅ：２０ｍｏｌ％
Ｓｂ：１５ｍｏｌ％
〔第二のカルコゲナイドガラス材〕（ＳＣＨＯＴＴ　ＡＧ社製ＩＲＧ２４）
ｉ）物性
熱的性質：
ガラス転移点２０５℃、ガラス屈伏点２２５℃、軟化点２４５℃、熱膨張係数２０４×１０－７／℃
光学的性質：　屈折率（ｎ２）：２．６０９、アッベ数３５８
ｉｉ）組成（Ｓｅ－Ａｓ－Ｇｅ）
Ｓｅ：５０ｍｏｌ％
Ａｓ：４０ｍｏｌ％
Ｇｅ：１０ｍｏｌ％
〔回折面データ〕
　設計波長λ：１０μｍ
　設計次数ｍ：１
　設計波長λにおいて、隣接する輪帯で付与される光路長差が１λとなるときの回折段差高さ：０．４３２ｍｍ
　上記光路長差が０．６λのときの回折段差高さ：　０．２５９ｍｍ
　上記光路長差が１．４λのときの回折段差高さ：　０．６０５ｍｍ
　但し、　光路長差と回折段差高さは比例の関係にあるため、本実施例では上記のように光路長差０．６λから１．４λの値に応じて、回折段差高さは０．２５９ｍｍから０．６０５ｍｍの値をとる。
　図８に、実施例６の密着積層型回折光学素子の回折効率の波長依存性を実線で示す。図８において点線は、第一のカルコゲナイドガラス材からなる単層の回折光学素子の回折効率の波長依存性を示す。図８に示すように、実施例６の場合も第一のカルコゲナイドガラス材と、第二のカルコゲナイドガラス材とを回折格子構造を介して密着積層することにより、広い波長範囲において回折効率の波長依存性が改善されていることが分かる。
　実施例７では、以下の物性及び組成を有する第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材を用いた以外は、実施例１と同様にして本件発明に係る密着積層型回折光学素子を製造した。
〔第一のカルコゲナイドガラス材〕（湖北新華光信息材料有限公司製ＩＲＧ２０１）
ｉ）物性
熱的性質：
ガラス転移点３６２℃、ガラス屈伏点３８５℃、軟化点４１０℃、熱膨張係数１１７×１０－７／℃
光学的性質：　屈折率（ｎ１）：２．４９８、アッベ数２１４
ｉｉ）組成（Ｓｅ－Ｇｅ－Ｓｂ）
Ｓｅ：５５ｍｏｌ％
Ｇｅ：３３ｍｏｌ％
Ｓｂ：１２ｍｏｌ％
〔第二のカルコゲナイドガラス材〕（ＳＣＨＯＴＴ　ＡＧ社製ＩＲＧ２４）
ｉ）物性
熱的性質：
ガラス転移点２０５℃、ガラス屈伏点２２５℃、軟化点２４５℃、熱膨張係数２０４×１０－７／℃
光学的性質：　屈折率（ｎ２）：２．６０９、アッベ数３５８
ｉｉ）組成（Ｓｅ－Ａｓ－Ｇｅ）
Ｓｅ：５０ｍｏｌ％
Ａｓ：４０ｍｏｌ％
Ｇｅ：１０ｍｏｌ％
〔回折面データ〕
　設計波長λ：１０μｍ
　設計次数ｍ：１
　設計波長λにおいて、隣接する輪帯で付与される光路長差が１λとなるときの回折段差高さ：０．０９０ｍｍ
　上記光路長差が０．６λのときの回折段差高さ：０．０５４ｍｍ
　上記光路長差が１．４λのときの回折段差高さ：０．１２６ｍｍ
　但し、光路長差と回折段差高さは比例の関係にあるため、本実施例では上記のように光路長差０．６λから１．４λの値に応じて、回折段差高さは０．０５４ｍｍから０．１２６ｍｍの値をとる。
　図９に、実施例７の密着積層型回折光学素子の回折効率の波長依存性を実線で示す。図９において点線は、第一のカルコゲナイドガラス材からなる単層の回折光学素子の回折効率の波長依存性を示す。図９に示すように、実施例７の場合も僅かではあるが第一のカルコゲナイドガラス材と、第二のカルコゲナイドガラス材とを回折格子構造を介して密着積層することにより、広い波長範囲において回折効率の波長依存性が改善されていることが分かる。
　実施例８では、以下の物性及び組成を有する第一のカルコゲナイドガラス材及び第二のカルコゲナイドガラス材を用いた以外は、実施例１と同様にして本件発明に係る密着積層型回折光学素子を製造した。
〔第一のカルコゲナイドガラス材〕（株式会社五鈴精光硝子製ＩＩＲ－ＳＦ２）
ｉ）物性
熱的性質：
ガラス転移点２３３℃、ガラス屈伏点２５３℃、軟化点２７８℃、熱膨張係数１５６×１０－７／℃
光学的性質：　屈折率（ｎ１）：２．６６８、アッベ数６５
ｉｉ）組成（Ｇａ－Ｓｂ－Ｓｎ－Ｓ）
Ｇａ：　２ｍｏｌ％
Ｓｂ：３０ｍｏｌ％
Ｓｎ：　３ｍｏｌ％
Ｓ　：６５ｍｏｌ％
〔第二のカルコゲナイドガラス材〕（湖北新華光信息材料有限公司製ＩＲＧ２０４（？））
ｉ）物性
熱的性質：
ガラス転移点１６７℃、ガラス屈伏点２０７℃、軟化点２４７℃、熱膨張係数２０５×１０－７／℃
光学的性質：　屈折率（ｎ２）：２．７６５、アッベ数３１６
ｉｉ）組成（Ｓｅ－Ａｓ－Ｓｂ－Ｓｎ）
Ｓｅ：６３ｍｏｌ％
Ａｓ：３０ｍｏｌ％
Ｓｂ：　４ｍｏｌ％
Ｓｎ：　３ｍｏｌ％
〔回折面データ〕
　設計波長λ：１０μｍ
　設計次数ｍ：１
　設計波長λにおいて、隣接する輪帯で付与される光路長差が１λとなるときの回折段差高さ：０．１００ｍｍ
　上記光路長差が０．６λのときの回折段差高さ：０．０６０ｍｍ
　上記光路長差が１．４λのときの回折段差高さ：０．１４０ｍｍ
　但し、光路長差と回折段差高さは比例の関係にあるため、本実施例では上記のように光路長差０．６λから１．４λの値に応じて、回折段差高さは０．０６０ｍｍから０．１４０ｍｍの値をとる。
　図１０に、実施例８の密着積層型回折光学素子の回折効率の波長依存性を実線で示す。図１０において点線は、第一のカルコゲナイドガラス材からなる単層の回折光学素子の回折効率の波長依存性を示す。図１０に示すように、実施例８の場合も第一のカルコゲナイドガラス材と、第二のカルコゲナイドガラス材とを回折格子構造を介して密着積層することにより、広い波長範囲において回折効率の波長依存性が改善されていることが分かる。
　実施例９では、実施例８と同じ第一のカルコゲナイドガラス材（株式会社五鈴精光硝子製ＩＩＲ－ＳＦ２）を用いると共に、以下の物性及び組成を有する第二のカルコゲナイドガラス材を用いた以外は、実施例１と同様にして本件発明に係る密着積層型回折光学素子を製造した。
〔第二のカルコゲナイドガラス材〕(VITRON Spezialwerkstoffe GmbH社製ＩＧ３）
ｉ）物性
熱的性質：
ガラス転移点２７５℃、ガラス屈伏点３４５℃、軟化点４１５℃、熱膨張係数１３４×１０－７／℃
光学的性質：　屈折率（ｎ２）：２．７８７、アッベ数３２５
ｉｉ）組成（Ｇｅ－Ａｓ－Ｓｅ－Ｔｅ）
Ｇｅ：３３ｍｏｌ％
Ａｓ：１３ｍｏｌ％
Ｓｅ：５２ｍｏｌ％
Ｔｅ：２５ｍｏｌ％
〔回折面データ〕
　設計波長λ：１０μｍ
　設計次数ｍ：１
　設計波長λにおいて、隣接する輪帯で付与される光路長差が１λとなるときの回折段差高さ：０．０８４ｍｍ
　上記光路長差が０．６λのときの回折段差高さ：　０．０５０ｍｍ
　上記光路長差が１．４λのときの回折段差高さ：　０．１１８ｍｍ
　但し、光路長差と回折段差高さは比例の関係にあるため、本実施例では上記のように光路長差０．６λから１．４λの値に応じて、回折段差高さは０．０５０ｍｍから０．１１８ｍｍの値をとる。
　図１１に、実施例９の密着積層型回折光学素子の回折効率の波長依存性を実線で示す。図１１において点線は、第一のカルコゲナイドガラス材からなる単層の回折光学素子の回折効率の波長依存性を示す。図１１に示すように、実施例９の場合も第一のカルコゲナイドガラス材と、第二のカルコゲナイドガラス材とを回折格子構造を介して密着積層することにより、広い波長範囲において回折効率の波長依存性が改善されていることが分かる。
　実施例１０では、実施例８と同じ第一のカルコゲナイドガラス材（株式会社五鈴精光硝子製ＩＩＲ－ＳＦ２）を用い、実施例２と同じ第二のカルコゲナイドガラス材（ＳＣＨＯＴＴ　ＡＧ社製ＩＲＧ２３）を用いた以外は、実施例１と同様にして本件発明に係る密着積層型回折光学素子を製造した。
〔第二のカルコゲナイドガラス材〕（ＳＣＨＯＴＴ　ＡＧ社製ＩＲＧ２３）
ｉ）物性
熱的性質：
ガラス転移点２７５℃、ガラス屈伏点２９５℃、軟化点３０５℃、熱膨張係数１３４×１０－７／℃
光学的性質：　屈折率（ｎ２）：２．７８６９、アッベ数３３７
ｉｉ）組成（Ｇｅ－Ａｓ－Ｓｅ－Ｔｅ）
Ｇｅ：３０ｍｏｌ％
Ａｓ：１３ｍｏｌ％
Ｓｅ：３２ｍｏｌ％
Ｔｅ：２５ｍｏｌ％
〔回折面データ〕
　設計波長λ：１０μｍ
　設計次数ｍ：１
　設計波長λにおいて、隣接する輪帯で付与される光路長差が１λとなるときの回折段差高さ：０．０８４ｍｍ
　上記光路長差が０．６λのときの回折段差高さ　：　０．０５０ｍｍ
　上記光路長差が１．４λのときの回折段差高さ　：　０．１１８ｍｍ
　但し、　光路長差と回折段差高さは比例の関係にあるため、本実施例では上記のように光路長差０．６λから１．４λの値に応じて、回折段差高さは０．０５０ｍｍから０．１１８ｍｍの値をとる。
　図１２に、実施例１０の密着積層型回折光学素子の回折効率の波長依存性を実線で示す。図１２において点線は、第一のカルコゲナイドガラス材からなる単層の回折光学素子の回折効率の波長依存性を示す。図１２に示すように、実施例１０の場合も第一のカルコゲナイドガラス材と、第二のカルコゲナイドガラス材とを回折格子構造を介して密着積層することにより、広い波長範囲において回折効率の波長依存性が改善されていることが分かる。
　また、本実施例では、実施例２と異なる第一のカルコゲナイドガラス材を用いているが、実施例２と同じ第二のカルコゲナイドガラス材を用いている。実施例２の密着積層型回折光学素子では、設計波長λにおいて、隣接する輪帯で付与される光路長差が１λとなるときの回折段差高さは０．１６７ｍｍであったのに対して、実施例１０の密着積層型回折光学素子は上記のとおり、その回折段差高さが０．０８４ｍｍである。実施例２で用いた第一のカルコゲナイドガラス材（ＩＩＲ－ＳＦ１）と比較すると、この実施例１０で用いた第一のカルコゲナイドガラス材（ＩＩＲ－ＳＦ２）は、１μｍ以上１８μｍ以下の波長域の広い範囲において、１次回折光の回折効率が高い。そのため、実施例２と同等の回折効率を維持した上で、実施例２の密着積層型回折光学素子と比較すると、実施例１０の密着積層型回折光学素子では回折段差の段差量を小さくすることができた。すなわち、第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラス材とを適切に組み合わせることにより、回折段差の段差量を小さくすることができ、回折段差を形成する際の機械加工とモールド成型を容易にすることができることが確認された。
　実施例１１では、実施例８と同じ第一のカルコゲナイドガラス材（株式会社五鈴精光硝子製ＩＩＲ－ＳＦ２）を用い、実施例１と同じ第二のカルコゲナイドガラス材（Amorphous Materials Inc社製Ｃ－１）を用いた以外は、実施例１と同様にして本件発明に係る密着積層型回折光学素子を製造した。
〔第二のカルコゲナイドガラス材〕（Amorphous Materials Inc社製Ｃ－１）
ｉ）物性
熱的性質：　ガラス転移点１６７℃、ガラス屈伏点１８８℃、軟化点２０９℃、熱膨張係数２３０×１０－７／℃
光学的性質：　屈折率（ｎ２）：２．８０５１、アッベ数３８４
ｉｉ）組成（Ａｓ－Ｓｅ－Ｔｅ）
Ａｓ：４０ｍｏｌ％
Ｓｅ：４０ｍｏｌ％
Ｔｅ：２０ｍｏｌ％
〔回折面データ〕
　設計波長λ：１０μｍ
　設計次数ｍ：１
　設計波長λにおいて、隣接する輪帯で付与される光路長差が１λとなるときの回折段差高さ：０．０７３ｍｍ
　上記光路長差が０．６λのときの回折段差高さ　：　０．０４４ｍｍ
　上記光路長差が１．４λのときの回折段差高さ　：　０．１０２ｍｍ
　但し、　光路長差と回折段差高さは比例の関係にあるため、本実施例では上記のように光路長差０．６λから１．４λの値に応じて、回折段差高さは０．０４４ｍｍから０．１０２ｍｍの値をとる。
　図１３に、実施例１１の密着積層型回折光学素子の回折効率の波長依存性を実線で示す。図１３において点線は、第一のカルコゲナイドガラス材からなる単層の回折光学素子の回折効率の波長依存性を示す。図１３に示すように、実施例１１の場合も第一のカルコゲナイドガラス材と、第二のカルコゲナイドガラス材とを回折格子構造を介して密着積層することにより、広い波長範囲において回折効率の波長依存性が改善されていることが分かる。
　上記実施例１～実施例１１のいずれの場合も、図２に示した方法により、第一のカルコゲナイドガラス材からなる第一層と第二のカルコゲナイドガラス材からなる第二層との密着性の良好な密着積層型回折光学素子を得ることができた。また、密着面に対しても、モールド成型により回折格子構造を形成することができ、製造時の加工が容易であった。
　また、本実施例では、実施例１と異なる第一のカルコゲナイドガラス材を用いているが、実施例１と同じ第二のカルコゲナイドガラス材を用いている。実施例１の密着積層型回折光学素子では、設計波長λにおいて、隣接する輪帯で付与される光路長差が１λとなるときの回折段差高さは０．１２５ｍｍであったのに対して、実施例１１の密着積層型回折光学素子は上記のとおり、その回折段差高さが０．０７３ｍｍである。実施例１０の場合と同様に、同等の回折効率を維持した上で、実施例１の密着積層型回折光学素子と比較すると、実施例１１の密着積層型回折光学素子では回折段差の段差量を小さくすることができた。
　表１に実施例１から実施例１１で用いた第一のカルコゲナイドガラス材の組成、屈折率（ｎ１）、アッベ数（ν１）、ガラス転移点、ガラス屈伏点、軟化点、熱膨張係数をまとめる。また、表２に実施例１から実施例１１で用いた第二のカルコゲナイドガラス材の組成、屈折率（ｎ２）、アッベ数（ν２）、ガラス転移点、ガラス屈伏点、軟化点、熱膨張係数をまとめる。表３に、第一のカルコゲナイドガラス材と第二のカルコゲナイドガラス材の屈折率差Δｎ、ブレーズ波長、ブレーズ波長において隣接する輪帯で付与される光路長差が１λとなるときの段差高さ、ガラス転移点差、ガラス屈伏点差、軟化点差、熱膨張係数をまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　本件発明によれば、製造時の加工が容易であり、且つ、赤外線光学系に好適な回折効率の波長依存性の少ない密着積層型回折光学素子、当該回折光学素子を用いた赤外線光学系及び撮像装置を提供することができる。
１０・・・第一層
２０・・・第二層
３０・・・回折格子構造
１００・・・密着積層型回折光学素子
θ・・・傾斜角
Ｈ・・・ブレーズ高さ
Ｗ・・・ピッチ

Claims (16)

  1. 下記式（１）及び下記式（２）を満足する第一のカルコゲナイドガラス材からなる第一層及び第二のカルコゲナイドガラス材からなる第二層が密着積層され、その密着面に下記式（ｉ）で規定される回折格子構造を有すること、
    　を特徴とする密着積層型回折光学素子。
    　ｎ１＜ｎ２　・・・（１）
    　ν１＜ν２　・・・（２）
    　Φ（ｒ）＝（φ２ｒ２＋φ４ｒ４＋φ６ｒ６＋・・・）×ｍ／λ　・・・（ｉ）
    　但し、
    　ｎ１は、第一のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対する屈折率であり、
    　ｎ２は、第二のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対する屈折率であり、
    　ν１は、第一のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数であり、
    　ν２は、第二のカルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数であり、
    　Φ（ｒ）は、位相差関数であり、
    　ｒは、径方向における光軸からの長さであり、
    　φ２、φ４、φ６・・・は、任意の係数であり、
    　ｍは、回折次数であり、
    　λＩは、１μｍ以上１８μｍ以下の任意の波長であり、
    　λは、設計波長であり、１μｍ以上１８μｍ以下の任意の波長である。
  2. 　前記第一のカルコゲナイドガラス材と前記第二のカルコゲナイドガラス材とのガラス転移点温度差が１０℃以上である請求項１に記載の密着積層型回折光学素子。
  3. 　前記第一のカルコゲナイドガラス材と前記第二のカルコゲナイドガラス材とのガラス屈伏点温度差が１０℃以上である請求項１又は請求項２に記載の密着積層型回折光学素子。
  4. 　前記第一のカルコゲナイドガラス材と前記第二のカルコゲナイドガラス材との熱膨張係数差が１００×１０－７以内である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の密着積層型回折光学素子。
  5. 　回折段差高さが０．０１μｍ以上１．５０ｍｍ以下である請求項１から４のいずれか一項に記載の密着積層型回折光学素子。
  6. 　前記第一のカルコゲナイドガラス材及び前記第二のカルコゲナイドガラス材はモールド成型により密着積層される請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の密着積層型回折光学素子。
  7. 　前記第一のカルコゲナイドガラス材及び前記第二のカルコゲナイドガラス材は、それぞれ下記式（３）を満足するカルコゲナイドガラス材である請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の密着積層型回折光学素子。
    －０．０２５α＋２．６＜　α(ｎ－１)／ν＋ｎ　＜－０．０２８α＋２．９・・・（３）
    　但し、
    　ｎは、前記カルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対する屈折率であり、
    　２．５０＜ｎ＜３．００であり、
    　νは、前記カルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数であり、
    　２０＜ν＜６００であり、
    　αは、－１．５＜α＜－５．０を満足する任意の数値である。
  8. 　前記第一のカルコゲナイドガラス材及び前記第二のカルコゲナイドガラス材は、それぞれ下記式（４）を満足するカルコゲナイドガラス材である請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の密着積層型回折光学素子。
    －０．０２４α＋２．４＜　α（ｎ－１）／ν＋ｎ　＜－０．０２５α＋２．７・・・（４）
    　但し、
    　ｎは、前記カルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対する屈折率であり、
    　２．５０＜ｎ＜２．８０であり、
    　νは、前記カルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数であり、
    　５０＜ν＜６００であり、
    　αは、－１．５＜α＜－５．０を満足する任意の数値である。
  9. 　前記第一のカルコゲナイドガラス材及び前記第二のカルコゲナイドガラス材は、それぞれ下記式（５）を満足するカルコゲナイドガラス材である請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の密着積層型回折光学素子。
    －０．０３６α＋２．３＜　α（ｎ－１）／ν＋ｎ　＜－０．０３９α＋２．５・・・（５）
    　但し、
    　ｎは、前記カルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対する屈折率であり、
    　２．４０＜ｎ＜２．６０であり、
    　νは、前記カルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数であり、
    　５０＜ν＜６００であり、
    　αは、－１．５＜α＜－５．０を満足する任意の数値である。
  10. 　前記第一のカルコゲナイドガラス材及び前記第二のカルコゲナイドガラス材は、それぞれ下記式（６）を満足するカルコゲナイドガラス材である請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の密着積層型回折光学素子。
    －０．０３５α＋２．３＜α(ｎ－１)／ν＋ｎ
    　　　　　　　　　　　　　　＜－０．０２８α＋２．９　・・・（６）
    　但し、
    　ｎは、前記カルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対する屈折率であり、
    　２．４０＜ｎ＜３．００であり、
    　νは、前記カルコゲナイドガラス材の波長λＩの光線に対するアッベ数であり、
    　２０＜ν＜６００であり、
    　αは、－１．５＜α＜－５．０を満足する任意の数値である。
  11. 　前記第一のカルコゲナイドガラス材の組成が、
    　Ｇｅ及びＧａのうちいずれか１種以上：２ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下、
    　Ｓｂ及びＢｉのうちいずれか１種以上：６ｍｏｌ％以上３８ｍｏｌ％以下、
    　Ｓｎ及びＺｎのうちいずれか１種以上：１ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下、及び、
    　Ｓ、Ｓｅ及びＴｅのうちいずれか１種以上：５８ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下であり、
    　前記第二のカルコゲナイドガラス材の組成が、
    　Ｓｅ：２２ｍｏｌ％以上７３ｍｏｌ％以下、及び
    　Ａｓ：３ｍｏｌ％以上５０ｍｏｌ％以下である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の密着積層型回折光学素子。
  12. 　前記第二のカルコゲナイドガラス材が、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｓｂ及びＳｎのうち少なくともいずれか１種以上を２０ｍｏｌ％以下含む請求項１１に記載の密着積層型回折光学素子。
  13. 　前記第一のカルコゲナイドガラス材の組成が、
    　Ｓｅ：５０ｍｏｌ％以上７５ｍｏｌ％以下、
    　Ｇｅ：１０ｍｏｌ％以上３８ｍｏｌ％以下、及び、
    　Ｓｂ：２ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下であり、
    　前記第二のカルコゲナイドガラス材の組成が、
    　Ｓｅ：４０ｍｏｌ％以上６０ｍｏｌ％以下、及び、
    　Ｇｅ：３０ｍｏｌ％以上５０ｍｏｌ％以下である請求項１から請求項６及び請求項８のいずれか一項に記載の密着積層型回折光学素子。
  14. 　前記第二のカルコゲナイドガラス材が、Ａｓを２０ｍｏｌ％以下含む請求項１３に記載の密着積層型回折光学素子。
  15. 　請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の密着積層型回折光学素子を含むことを特徴とする赤外線光学系。
  16. 　請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の密着積層型回折光学素子を含む赤外線光学系を備えることを特徴とする撮像装置。
PCT/JP2016/081443 2015-11-09 2016-10-24 密着積層型回折光学素子 WO2017082031A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/579,726 US10845515B2 (en) 2015-11-09 2016-10-24 Contacted multilayer diffractive optical element

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015219103 2015-11-09
JP2015-219103 2015-11-09
JP2016203547A JP6893083B2 (ja) 2015-11-09 2016-10-17 密着積層型回折光学素子
JP2016-203547 2016-10-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017082031A1 true WO2017082031A1 (ja) 2017-05-18

Family

ID=58695065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/081443 WO2017082031A1 (ja) 2015-11-09 2016-10-24 密着積層型回折光学素子

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2017082031A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021511550A (ja) * 2018-01-29 2021-05-06 レール ビジョン リミテッドＲａｉｌ Ｖｉｓｉｏｎ Ｌｔｄ 軽量かつ低ｆ値のレンズおよびその製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001033611A (ja) * 1999-07-16 2001-02-09 Enplas Corp プラスチック製回折成形レンズ及び該レンズを用いた光学系
JP2006012394A (ja) * 2004-05-27 2006-01-12 Konica Minolta Opto Inc 光学系、光ピックアップ装置、及び光ディスクドライブ装置
JP2006220705A (ja) * 2005-02-08 2006-08-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 赤外線ハイブリッドレンズ及び赤外線ハイブリッドレンズの製造方法
JP2008242186A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Canon Inc 回折光学素子及びそれを用いた光学系
JP2009217139A (ja) * 2008-03-12 2009-09-24 Canon Inc 回折光学素子、光学系及び光学機器
JP2014149430A (ja) * 2013-02-01 2014-08-21 Konica Minolta Inc 遠赤外線用結像光学系，撮像光学装置及びデジタル機器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001033611A (ja) * 1999-07-16 2001-02-09 Enplas Corp プラスチック製回折成形レンズ及び該レンズを用いた光学系
JP2006012394A (ja) * 2004-05-27 2006-01-12 Konica Minolta Opto Inc 光学系、光ピックアップ装置、及び光ディスクドライブ装置
JP2006220705A (ja) * 2005-02-08 2006-08-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 赤外線ハイブリッドレンズ及び赤外線ハイブリッドレンズの製造方法
JP2008242186A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Canon Inc 回折光学素子及びそれを用いた光学系
JP2009217139A (ja) * 2008-03-12 2009-09-24 Canon Inc 回折光学素子、光学系及び光学機器
JP2014149430A (ja) * 2013-02-01 2014-08-21 Konica Minolta Inc 遠赤外線用結像光学系，撮像光学装置及びデジタル機器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021511550A (ja) * 2018-01-29 2021-05-06 レール ビジョン リミテッドＲａｉｌ Ｖｉｓｉｏｎ Ｌｔｄ 軽量かつ低ｆ値のレンズおよびその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8120852B2 (en) Diffractive optical element, optical system, and optical apparatus
JP6254804B2 (ja) 赤外線光学系
US7236302B2 (en) Diffraction optical element
JP4977275B2 (ja) 回折格子レンズおよびそれを用いた撮像装置
JP4900787B2 (ja) 回折光学素子及びこれを用いた光学系、回折光学素子の製造方法
JP4944652B2 (ja) 回折光学素子及びそれを用いた光学系
JP5512457B2 (ja) 赤外線用結像レンズおよび撮像装置
JPH1144808A (ja) 回折光学素子及びそれを用いた光学系
WO2009153953A1 (ja) ２枚組撮像光学系およびそれを備えた撮像装置
JP2011237669A (ja) 赤外線用結像レンズおよび撮像装置
JP2010113191A (ja) 赤外線光学系
WO2014073199A1 (ja) 回折格子レンズ、それを用いた撮像光学系および撮像装置
WO2017082031A1 (ja) 密着積層型回折光学素子
JP6893083B2 (ja) 密着積層型回折光学素子
JP2000098118A (ja) 回折光学素子及びこれを有する光学系
CN108431662B (zh) 红外线用成像透镜系统
US8755119B2 (en) Diffractive optical element, optical system and optical apparatus
US10162188B2 (en) Diffractive optical element and optical system having the same, and image pickup apparatus
JP2013205534A (ja) 回折光学素子及びその製造方法並びに回折光学素子を用いた光学系
JP2015203790A (ja) 光学系およびこれを用いた光学機器
JP2017090904A5 (ja)
JP2019200264A (ja) 回折光学素子およびそれを用いた光学系
JP3526233B2 (ja) 回折光学素子及びそれを用いた光学系
JP2014126629A (ja) 光学素子
JP2020140091A (ja) 回折光学素子、光学系および光学機器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16863995

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15579726

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16863995

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1