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JP2001141918A - Diffractive optical element and method of manufacturing the same - Google Patents

Diffractive optical element and method of manufacturing the same

Info

Publication number
JP2001141918A
JP2001141918A JP2000265840A JP2000265840A JP2001141918A JP 2001141918 A JP2001141918 A JP 2001141918A JP 2000265840 A JP2000265840 A JP 2000265840A JP 2000265840 A JP2000265840 A JP 2000265840A JP 2001141918 A JP2001141918 A JP 2001141918A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffraction grating
optical element
diffractive optical
convex
concave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000265840A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Imanari
徹 今成
Masaaki Nakabayashi
正明 中林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2000265840A priority Critical patent/JP2001141918A/en
Publication of JP2001141918A publication Critical patent/JP2001141918A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 積層構造を有する積層回折光学素子を得る。 【解決手段】 積層回折光学素子1では、ガラス基板2
aに樹脂から成る回折光学素子3と、ガラス基板2b上
に同ピッチを有する他の樹脂により成型された回折光学
素子4が回折光学素子3に設けた凹部3aと回折光学素
子4に設けた凸部4aとによる嵌合と共に接合されてい
る。また、回折光学素子3、4の間には1.5μmの空
気ギャップGが設けられている。回折光学素子3、4は
ブレーズド形状の格子を有しており、回折光学素子3は
高屈折率で分散の大きい高硬化樹脂、回折光学素子4は
低屈折率で分散の少ない高硬化樹脂により成形されてい
る。
(57) Abstract: A laminated diffractive optical element having a laminated structure is obtained. SOLUTION: In the laminated diffractive optical element 1, a glass substrate 2 is provided.
a, a diffractive optical element 3 made of a resin, and a diffractive optical element 4 molded of another resin having the same pitch on a glass substrate 2b are provided with a concave portion 3a provided in the diffractive optical element 3 and a convex portion provided in the diffractive optical element 4. It is joined together with the fitting by the part 4a. An air gap G of 1.5 μm is provided between the diffractive optical elements 3 and 4. The diffractive optical elements 3 and 4 have a blazed grating. The diffractive optical element 3 is formed of a high-cured resin having a high refractive index and a large dispersion, and the diffractive optical element 4 is formed of a high-cured resin having a low refractive index and a small dispersion. Have been.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、使用波長領域の全
光束が特定次数の回折光に集中する格子構造を有する回
折光学素子とその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diffractive optical element having a grating structure in which all luminous fluxes in a used wavelength region concentrate on diffracted light of a specific order, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光学系の色収差を補正するために
は互いに分散の異なる硝材から成る複数の光学素子を組
み合わせることにより行われてきた。また、屈折型光学
系(レンズ)ではなく、屈折及び回折型光学系を用いる
色収差補正はSPIE VOl.1354第24〜37巻に開示され
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, chromatic aberration of an optical system has been corrected by combining a plurality of optical elements made of glass materials having different dispersions. Further, chromatic aberration correction using a refraction and diffraction optical system instead of a refraction optical system (lens) is disclosed in SPIE VOL.

【0003】光学系に回折効果を有する回折面を付加す
る場合には、使用波長領域内における設計次数(一般に
1次)での回折効率を高く保持することが重要である。
何故ならば、設計次数以外の次数の光は、設計次数から
次数が離れるに従って回折角が大きくなり、焦点距離の
差が大きくなり、デフォーカスとして現れる。特に、高
輝度な光源が存在する場合には、サイドローブが見られ
ることがある。
When a diffractive surface having a diffractive effect is added to an optical system, it is important to maintain a high diffraction efficiency at a design order (generally, a first order) within a used wavelength range.
This is because light of an order other than the design order has a larger diffraction angle as the order departs from the design order, a larger difference in focal length, and appears as defocus. In particular, when a high-luminance light source is present, side lobes may be seen.

【0004】また、特開平9−127322号公報に開
示されているように、2層或いはそれ以上の回折格子の
積層構造を有する積層型回折光学素子を、使用波長領域
が広くて色収差の補正効果を要する光学系において使用
すると、使用する波長領域内において設計次数とは異な
る次数の回折効率が低下すると共に設計次数の回折効率
が向上することが知られている。従って、この積層型回
折光学素子を光学系に応用した場合には、画像や光情報
の品質向上が期待できる。
Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-127322, a laminated diffractive optical element having a laminated structure of two or more diffraction gratings can be used in a wide wavelength region to correct chromatic aberration. It is known that, when used in an optical system that requires, the diffraction efficiency of the order different from the design order is reduced and the diffraction efficiency of the design order is improved in the wavelength region to be used. Therefore, when this laminated diffractive optical element is applied to an optical system, improvement in the quality of images and optical information can be expected.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、積層さ
れた複数の回折格子間に位置ずれがあると、設計次数と
は異なる次数の光の回折効率が増加することにより著し
く画質を低下させてしまうことになる。従って、積層回
折光学素子を製作するためには、積層される複数の回折
格子を高精度で位置決めする調整が必要となる。
However, if there is a misalignment between a plurality of stacked diffraction gratings, the diffraction efficiency of light of an order different from the design order increases, resulting in a significant decrease in image quality. become. Therefore, in order to manufacture a laminated diffractive optical element, it is necessary to perform adjustment for positioning a plurality of laminated diffraction gratings with high accuracy.

【0006】一般に、2つの屈折型レンズを接合する際
の光軸調整の方法としては、接合した2つのレンズを光
軸に対して回転させ、透過光の偏心量を少なくすること
により達成することができるが、例えば回折レンズとし
て用いる回折格子はその利点である色消し効果を利用す
るため、レンズとして焦点距離が長く、また透過光の偏
心量が小さく、この方法を用いることは困難である。
In general, an optical axis adjustment method for joining two refraction lenses is achieved by rotating the two joined lenses with respect to the optical axis to reduce the amount of eccentricity of transmitted light. However, for example, a diffraction grating used as a diffractive lens uses the achromatic effect, which is its advantage, and therefore has a long focal length and a small amount of eccentricity of transmitted light as a lens, so that it is difficult to use this method.

【0007】また、各回折格子にアライメントマークを
形成し、そのアライメントマークを基準に合わせること
ができるが、この工程を手動で行う場合には、調整が非
効率であり、多大な時間を要する。また、画像処理を駆
使した自動化による調整は、設備コストの増加により製
造コストが高額になる。
Further, alignment marks can be formed on each diffraction grating and the alignment marks can be adjusted to a reference. However, when this step is performed manually, the adjustment is inefficient and requires a lot of time. In addition, adjustment by automation utilizing image processing requires a high production cost due to an increase in equipment cost.

【0008】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
従来よりも短時間でかつ低コストの位置決めが可能な回
折光学素子及びその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems,
It is an object of the present invention to provide a diffractive optical element capable of performing positioning in a shorter time and at lower cost than before, and a method of manufacturing the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項1に係る本発明は、複数の回折格子面を積層し
た回折光学素子において、一方の回折格子面の外側に形
成した凸部及び/又は凹部が他方の回折格子面の外側に
形成した凹部及び/又は凸部に嵌まることにより一対の
回折格子面の位置決めが成されており、該一対の回折格
子面は、そこを通過する光線間に与えられる最大の光路
長差が複数の波長に関して波長の整数倍となるように、
互いに屈折率及び分散が異なる物質にキノフォーム又は
それに近いブレーズトやバイナリ形状及び高さで形成し
たことを特徴とする回折光学素子である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a diffractive optical element having a plurality of diffraction grating surfaces laminated thereon, wherein the projection is formed outside one of the diffraction grating surfaces. The pair of diffraction grating surfaces is positioned by fitting the concave portion and / or the convex portion formed outside the other diffraction grating surface, and the pair of diffraction grating surfaces pass therethrough. So that the maximum optical path length difference given between the light beams is an integral multiple of the wavelength for a plurality of wavelengths.
A diffractive optical element characterized by being formed in a kinoform or a blazed or binary shape and height close to the kinoform on materials having different refractive indexes and dispersions.

【0010】請求項2に係る本発明は、複数の回折格子
面を積層した回折光学素子において、一方の回折格子面
の光学的有効領域外に形成した凸部及び/又は凹部が他
方の回折格子面の光学的有効領域外に形成した凹部又は
/及び凸部に嵌まることにより一対の回折格子面の位置
決めが成されており、該一対の回折格子面は、そこを通
過する光線間に与えられる最大の光路長差が複数の波長
に関して各波長の整数倍となるように、互いに屈折率及
び分散が異なる物質に、キノフォーム又はそれに近いブ
レーズトやバイナリ形状及び高さで形成したことを特徴
とする回折光学素子である。
According to a second aspect of the present invention, in a diffractive optical element having a plurality of diffraction grating surfaces stacked, a convex portion and / or a concave portion formed outside the optically effective area of one of the diffraction grating surfaces has the other diffraction grating surface. A pair of diffraction grating surfaces is positioned by fitting into a concave portion and / or a convex portion formed outside the optically effective area of the surface, and the pair of diffraction grating surfaces is provided between light beams passing therethrough. In order that the maximum optical path length difference may be an integral multiple of each wavelength for a plurality of wavelengths, the refractive index and the dispersion are different from each other, and quinoform or a blazed or binary shape and height close to it are formed. Is a diffractive optical element.

【0011】請求項3に係る本発明は、複数の回折格子
面を積層した回折光学素子において、一方の回折格子面
の外側に形成した凸部及び/又は凹部が他方の回折格子
面の外側に形成した凹部又は/及び凸部に嵌まることに
より一対の回折格子面の位置決めが成されており、該一
対の回折格子面は、特定次数の回折光の回折効率が複数
の波長に関して約100%になるように、屈折率及び分
散が異なる物質にキノフォーム又はそれに近い形状及び
高さで形成したことを特徴とする回折光学素子である。
According to a third aspect of the present invention, in a diffractive optical element having a plurality of diffraction grating surfaces stacked, a convex portion and / or a concave portion formed outside one of the diffraction grating surfaces is formed outside the other diffraction grating surface. A pair of diffraction grating surfaces is positioned by fitting into the formed concave portions and / or convex portions, and the pair of diffraction grating surfaces has a diffraction efficiency of diffracted light of a specific order of about 100% with respect to a plurality of wavelengths. A diffractive optical element characterized by being formed in a material having a different refractive index and dispersion from a kinoform or a shape and a height close to the kinoform.

【0012】請求項4に係る本発明は、複数の回折格子
面を積層した回折光学素子において、一方の回折格子面
側の光学的有効領域外に形成した凸部及び/又は凹部が
他方の回折格子面側の光学的有効領域外に形成した凹部
又は/及び凸部に嵌まることにより一対の回折格子面の
位置決めが成されており、該一対の回折格子面は、特定
次数の回折光の回折効率が複数の波長に関して約100
%になるように、互いに屈折率及び分散が異なる物質に
キノフォーム又はそれに近い形状及び高さで形成したこ
とを特徴とする回折光学素子である。
According to a fourth aspect of the present invention, in the diffractive optical element in which a plurality of diffraction grating surfaces are stacked, the convex portion and / or the concave portion formed outside the optically effective area on one of the diffraction grating surfaces has the other diffraction grating surface. A pair of diffraction grating surfaces is positioned by fitting into a concave portion and / or a convex portion formed outside the optically effective area on the grating surface side, and the pair of diffraction grating surfaces is used for diffracting light of a specific order. Diffraction efficiency is about 100 for multiple wavelengths
%. A diffractive optical element characterized by being formed of a kinoform or a shape and a height close to those of a kinoform material having different refractive indices and dispersions so that the refractive index and the dispersion ratio are different from each other.

【0013】請求項5に係る本発明は、前記一対の回折
格子面が空間を介して対面していることを特徴とする請
求項1〜4の何れか1つの請求項に記載の回折光学素子
である。
According to a fifth aspect of the present invention, in the diffractive optical element according to any one of the first to fourth aspects, the pair of diffraction grating surfaces face each other via a space. It is.

【0014】請求項6に係る本発明は、前記凹凸のそれ
ぞれの断面形状が三角形、台型又は半円形である請求項
1〜5の何れか1つの請求項に記載の回折光学素子であ
る。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the diffractive optical element according to any one of the first to fifth aspects, wherein each of the concavities and convexities has a triangular, trapezoidal or semicircular cross-sectional shape.

【0015】請求項7に係る本発明は、複数の回折格子
面を積層した回折光学素子において、一方の回折格子面
に形成した断面が三角形又は台形又は半円形の凸部及び
/又は凹部が他方の回折格子面に形成した断面が三角形
又は台形又は半円形の凹部又は/及び凸部に嵌まること
により一対の回折格子面同士の位置合わせが成されてい
ることを特徴とする回折光学素子である。
According to a seventh aspect of the present invention, in the diffractive optical element in which a plurality of diffraction grating surfaces are stacked, a cross section formed on one of the diffraction grating surfaces has a triangular, trapezoidal, or semicircular convex and / or concave portion. A diffraction optical element characterized in that a pair of diffraction grating surfaces are aligned by fitting a triangular, trapezoidal, or semicircular concave or convex portion with a cross section formed on the diffraction grating surface. is there.

【0016】請求項8に係る本発明は、複数の回折格子
面を積層した回折光学素子において、一方の回折格子面
側の光学的有効領域外に形成した断面が三角形又は台形
又は半円形の凸部及び/又は凹部が他方の回折格子面側
の光学有効領域外に形成した断面が三角形又は台形又は
半円形の凹部又は/及び凸部に嵌まることにより一対の
回折格子面同士の位置合わせが成されていることを特徴
とする回折光学素子である。
According to an eighth aspect of the present invention, in the diffractive optical element in which a plurality of diffraction grating surfaces are stacked, the cross section formed outside the optically effective area on one of the diffraction grating surfaces has a triangular, trapezoidal, or semicircular convex shape. The cross section formed outside the optically effective area on the other diffraction grating surface side of the portion and / or the concave portion fits into a triangular, trapezoidal, or semicircular concave or convex portion, so that a pair of diffraction grating surfaces can be aligned. It is a diffractive optical element characterized by being formed.

【0017】請求項9に係る本発明は、請求項1〜8の
何れか1つの請求項に記載の回折光学素子を製造する方
法において、前記一方の回折格子側に形成した前記凸部
を前記他方の回折格子面側に形成した前記凹部に嵌め込
む工程を含むことを特徴とする回折光学素子の製造方法
である。
According to a ninth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a diffractive optical element according to any one of the first to eighth aspects, the convex portion formed on the one diffraction grating side includes A method for manufacturing a diffractive optical element, comprising a step of fitting the concave portion formed on the other diffraction grating surface side into the concave portion.

【0018】請求項10に係る本発明は、請求項1〜8
の何れか1つの請求項に記載の回折光学素子を製造する
方法において、1つの回折格子面を作成した後に型を用
いて残りの回折格子面を作成する工程を有し、前記1つ
の回折格子面側に形成した凸部及び/又は凹部に前記残
りの回折格子面のための型に形成した凹部及び/又は凸
部に嵌め込むことで両者の位置合わせを行って、前記残
りの回折格子面の成形を行うことを特徴とする回折光学
素子の製造方法である。
The present invention according to claim 10 is the invention according to claims 1 to 8
The method for manufacturing a diffractive optical element according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of forming one diffraction grating surface and then forming a remaining diffraction grating surface using a mold, wherein the one diffraction grating is provided. The projections and / or depressions formed on the surface side are fitted into the depressions and / or projections formed in the mold for the remaining diffraction grating surface, thereby aligning the two, and the remaining diffraction grating surface Forming a diffractive optical element.

【0019】請求項11に係る本発明は、積層回折格子
を構成する各回折格子は、その光軸と同軸をなし微少量
半径の異なる半径方向の位置決め嵌合部を有し、光軸方
向には格子の高さを決定する相対する形状の突当部を有
することを特徴とする回折格子の製造方法である。
According to an eleventh aspect of the present invention, each of the diffraction gratings constituting the laminated diffraction grating has a positioning fitting portion in a radial direction which is coaxial with the optical axis and has a small and small radius, and is provided in the optical axis direction. Is a method for manufacturing a diffraction grating, comprising abutting portions of opposite shapes for determining the height of the grating.

【0020】請求項12に係る本発明は、前記積層回折
格子の各半径方向の位置決め嵌合部の形状を凹球面成分
を有する回折格子側が径小の凸形状に、相対する凸球面
成分を有する回折格子側が径大の凹形状にすることを特
徴とする請求項11に記載の回折格子の製造方法であ
る。
According to a twelfth aspect of the present invention, the shape of the positioning fitting portion in each radial direction of the laminated diffraction grating is such that the diffraction grating side having a concave spherical component has a convex shape with a small diameter and a convex spherical component opposite thereto. The method of manufacturing a diffraction grating according to claim 11, wherein the diffraction grating has a concave shape with a large diameter.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明を図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。図1は第1の実施例における積層回折
光学素子1(回折レンズ)の断面図を示し、図2はこの
積層回折光学素子1の外周部付近の拡大断面図を示して
いる。積層回折光学素子1は、ガラス基板2aに樹脂か
ら成る回折格子3を形成したものと、ガラス基板2b上
に回折格子3と同ピッチを有する他の樹脂により成型さ
れた回折格子4を形成したものとが接合されている。ま
た、回折格子3、4の間には1.5μmの空気ギャップ
Gが設けられている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiment. FIG. 1 is a cross-sectional view of the laminated diffractive optical element 1 (diffractive lens) according to the first embodiment, and FIG. The laminated diffractive optical element 1 has a diffraction grating 3 made of a resin formed on a glass substrate 2a and a diffraction grating 4 formed of another resin having the same pitch as the diffraction grating 3 on a glass substrate 2b. And are joined. An air gap G of 1.5 μm is provided between the diffraction gratings 3 and 4.

【0022】本実施例における回折格子3、4は、断面
がブレーズド形状、キノフォーム形状或いは階段形状
(所謂バイナリ形状)の回折格子面を有しており、回折
格子3は高屈折率で分散の大きい光硬化樹脂により形成
され、回折格子4は低屈折率で分散の少ない光硬化樹脂
により成形されている。それぞれの樹脂の選択について
は、回折格子3、4を含む回折光学素子の特定次数(例
えば1次)の回折光の回折効率が、使用波長領域(例え
ば可視領域)全体に亘り実質的に100%になるような
光学的設計により、2種或いは多種の樹脂の組み合わせ
により決定する。また、格子高さ、ピッチ等の格子形状
も用途及び材料に依存する。
The diffraction gratings 3 and 4 in this embodiment have a diffraction grating surface having a blazed, kinoform or stepped (so-called binary) cross section. The diffraction grating 3 has a high refractive index and a high refractive index. The diffraction grating 4 is formed of a large photocurable resin, and is formed of a photocurable resin having a low refractive index and a small dispersion. Regarding the selection of each resin, the diffraction efficiency of the diffracted light of a specific order (for example, the first order) of the diffractive optical element including the diffraction gratings 3 and 4 becomes substantially 100% over the entire used wavelength region (for example, the visible region). Is determined by a combination of two or more kinds of resins depending on the optical design. Further, the grid shape such as the grid height and the pitch also depends on the application and the material.

【0023】本実施例における回折格子3の樹脂には、
メタクリレート系紫外線硬化樹脂を用いており、硬化後
の屈折率は1.635、アッベ数は23である。また、
回折格子4の樹脂にはウレタン変性ポリエステルアクリ
レート系紫外線硬化樹脂を用いており、硬化後の屈折率
は1.525、アッベ数は50.8である。
The resin of the diffraction grating 3 in the present embodiment includes:
A methacrylate-based ultraviolet curable resin is used, the refractive index after curing is 1.635, and the Abbe number is 23. Also,
The resin of the diffraction grating 4 is a urethane-modified polyester acrylate ultraviolet curing resin, and has a refractive index of 1.525 after curing and an Abbe number of 50.8.

【0024】カメラ等の光学機器に使用する積層回折光
学素子1では、使用波長領域の光束、例えば第1の設計
波長λ=565.27nmであるc線と、第2の設計波
長λ=435.83nmであるg線において、特定次数
(通常では±一次の一方、ただし他の次数も可)に集中
し、95〜100%の高回折効率を得るようにそれぞれ
の材料について格子形状を決定しなければならない。理
論上、100%の回折効率を得るには、回折格子3、4
の格子高さは、それからを通過する光線間に与えられる
最大の光路長差が、c線とg線に関してそれぞれの波長
の整数倍となるように決定する。この決定に係る具体的
な数式、設計例は例えば特開平11−04481号公報
In the laminated diffractive optical element 1 used for an optical device such as a camera, a light beam in a working wavelength range, for example, a c-line having a first design wavelength λ = 565.27 nm, and a second design wavelength λ = 435. At the g-line of 83 nm, the lattice shape must be determined for each material so as to concentrate on a specific order (usually one of ± first orders, but other orders are also possible) and obtain a high diffraction efficiency of 95 to 100%. Must. In theory, to obtain 100% diffraction efficiency, the diffraction gratings 3, 4
Is determined such that the maximum optical path length difference given between rays passing therethrough is an integral multiple of each wavelength for the c-line and the g-line. Specific formulas and design examples relating to this determination are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-04481.

【0025】〜[0025]

【0026】に記載されている。[0026]

【0027】本実施例においては、回折格子3では格子
高さを6.74μm、回折格子4では格子高さを9.5
0μmとする。また、回折効果を発生するための周期的
構造の格子ピッチは回折格子3、4において同一であ
り、回折格子3、4の中心から離れるに従って小さくな
り、最小ピッチは約40μm弱である。また、この回折
格子3、4の光学有効部外の周囲に輪帯状又は独立して
設けられた3個所以上の凹部3aと凸部4aにおいて嵌
合している。
In this embodiment, the diffraction grating 3 has a grating height of 6.74 μm, and the diffraction grating 4 has a grating height of 9.5.
0 μm. The grating pitch of the periodic structure for generating the diffraction effect is the same in the diffraction gratings 3 and 4, and becomes smaller as the distance from the center of the diffraction gratings 3 and 4, and the minimum pitch is less than about 40 μm. Also, three or more concave portions 3a and convex portions 4a which are provided in an annular shape or independently provided around the outside of the optically effective portions of the diffraction gratings 3, 4 are fitted.

【0028】図3は回折格子3を形成するための成形型
11の断面図、図4はこの成形型11における外周部付
近の拡大断面図を示している。この成形型11は超鋼に
膜厚数10μmのKNメッキを施し、このメッキ膜をダ
イヤモンドバイトを用いて切削することにより作製す
る。また、成形型11の光学有効部外には凹部3aを形
成するための凸形部12を切削加工により設けている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a molding die 11 for forming the diffraction grating 3, and FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the molding die 11 in the vicinity of the outer periphery. The forming die 11 is manufactured by applying KN plating with a thickness of several μm to a super steel and cutting the plated film using a diamond bite. A convex portion 12 for forming the concave portion 3a is provided outside the optically effective portion of the mold 11 by cutting.

【0029】同様に、図5は回折格子4を成形するため
の成形型21の断面図を示し、図6はこの成形型21に
おける外周部付近の拡大断面図を示しており、光学有効
部外には凸部4aを形成するための凹形部22を設けて
いる。凸形部12と凹形部22の回折レンズの中心(回
折格子3、4の中心)からの位置は互いに等しいことが
必要であり、実際の切削加工ではその差は1μm内で可
能である。
Similarly, FIG. 5 is a sectional view of a molding die 21 for molding the diffraction grating 4, and FIG. 6 is an enlarged sectional view of the molding die 21 in the vicinity of an outer peripheral portion thereof. Is provided with a concave portion 22 for forming the convex portion 4a. The positions of the convex portion 12 and the concave portion 22 from the center of the diffractive lens (the centers of the diffraction gratings 3 and 4) need to be equal to each other. In actual cutting, the difference can be within 1 μm.

【0030】凸形部12、凹形部22は断面がV字形状
部に半円部を組み合わせる方法があるが、実際に面と円
の接点における位置決めはその加工上、また回折格子間
のギャップを設定することが困難である。そこで、本実
施例においては凸形部12を山型形状とし、凹形部22
をV字溝となるように形成しており、V字溝の頂点には
成形品が破損し難いように5μmの平坦部22aを設け
ている。なお、凸部4a、凹部3a、凸形部12、凹形
部22の断面形状は三角形状に限らず、台形状や半円形
状も可能である。
The convex portion 12 and the concave portion 22 may be formed by combining a semicircular portion with a V-shaped cross section. However, the actual positioning of the contact point between the surface and the circle depends on the processing and the gap between the diffraction gratings. Is difficult to set. Therefore, in this embodiment, the convex portion 12 is formed into a mountain shape, and the concave portion 22 is formed.
Are formed so as to form a V-shaped groove, and a flat portion 22a of 5 μm is provided at the apex of the V-shaped groove so that the molded product is hardly damaged. In addition, the cross-sectional shape of the convex portion 4a, the concave portion 3a, the convex portion 12, and the concave portion 22 is not limited to a triangular shape, but may be a trapezoidal shape or a semicircular shape.

【0031】先ず、成形型11の成形面上の中心にディ
スペンサにより制御した量の回折格子となるメタクリレ
ート系紫外線硬化樹脂を滴下する。しかし、ピッチ40
μm、格子高さが10μmの格子形状のものでは、樹脂
が成形型11上で拡散する際に、微細形状内に空気を取
り込み、成形品の形状欠陥を発生させてしまうため、樹
脂が成形型の光学有効部外の凸形部12まで拡散した後
に、真空容器内において約10mmHgに減圧し、脱泡
処理を行うことが好ましい。
First, a controlled amount of a methacrylate ultraviolet curable resin serving as a diffraction grating is dropped into the center of the molding surface of the mold 11 by a dispenser. However, pitch 40
In the case of a lattice shape having a lattice height of 10 μm and a lattice height of 10 μm, when the resin is diffused on the molding die 11, air is taken into the fine shape and a shape defect of the molded product is generated. After diffusing to the convex portion 12 outside the optically effective portion, it is preferable to reduce the pressure to about 10 mmHg in a vacuum vessel to perform a defoaming treatment.

【0032】この脱泡処理をした後に、成形品の基板と
なるガラス基板2aの中心に極少量の樹脂を滴下し、そ
の樹脂と成形型11上の樹脂を接触させ、徐々にガラス
基板2aを降下させて所望の膜厚となる位置において固
定する。
After this defoaming treatment, a very small amount of resin is dropped at the center of the glass substrate 2a serving as the substrate of the molded product, and the resin is brought into contact with the resin on the molding die 11, and the glass substrate 2a is gradually removed. It is lowered and fixed at a position where a desired film thickness is obtained.

【0033】続いて、本実施例において用いた樹脂は光
硬化型樹脂であるため、ガラス基板2a側から図7に示
すように紫外線を照射することにより仮硬化させ、ガラ
ス基板2aの周囲を引き上げることにより、成形型11
から回折格子3ごと離型し、図8に示すようにガラス基
板2a上に凹部3a付きの回折格子3を成形することが
できる。また、ガラス基板2a上には樹脂との密着性を
向上させるために、予めガラス基板2aの表面上にスピ
ンナを用いてシランカップリング剤を塗布した後に、オ
ーブンで乾燥させる処理を施している。
Subsequently, since the resin used in this embodiment is a photocurable resin, it is temporarily cured by irradiating ultraviolet rays from the glass substrate 2a side as shown in FIG. 7, and the periphery of the glass substrate 2a is pulled up. As a result, the mold 11
Then, the diffraction grating 3 with the concave portion 3a can be formed on the glass substrate 2a as shown in FIG. Further, in order to improve the adhesiveness with the resin on the glass substrate 2a, a process of applying a silane coupling agent using a spinner on the surface of the glass substrate 2a in advance and then drying in a oven is performed.

【0034】同様な一連の工程を、成形型21にウレタ
ン変性ポリエステルアクリレート系紫外線硬化樹脂を用
いて同様に行うことにより、ガラス基板2b上に凸部4
a付きの回折格子4を成形することができる。
A similar series of steps is performed in the same manner using a urethane-modified polyester acrylate-based UV-curable resin for the molding die 21 so that the projections 4 are formed on the glass substrate 2b.
The diffraction grating 4 with a can be formed.

【0035】また、本実施例における成形方法において
は樹脂が硬化する際に、収縮により回折格子3、4及び
ガラス基板2a、2b全体が変形してしまうため、樹脂
とガラス基板2a、2bの厚みに制限がある。本実施例
においては、樹脂の膜厚を50μmとしているため、凹
凸形状の高さは80μmとした。
In the molding method of this embodiment, when the resin is cured, the diffraction gratings 3, 4 and the entire glass substrates 2a, 2b are deformed due to shrinkage. There are restrictions. In the present embodiment, since the resin film thickness is 50 μm, the height of the unevenness is 80 μm.

【0036】次に、上述した方法により形成した回折格
子3、4の何れか一方を固定治具を用いて固定する。凹
部3a或いは凸部4aにより外側に流動性の低いチキソ
系光硬化接着剤を円周方向の複数個所に滴下し、更に他
方の回折格子を成形面側に向き合わせ、互いに中心とな
るよう重ね合わせることにより、積層構造を有する積層
回折光学素子1を得ることができる。その際に、回折格
子3、4の積層部分で干渉縞を観測することができ、干
渉縞を目安に一方の回折格子の中心を他方の回折格子の
中心へ位置決めする粗調整をしてもよい。その後に、凹
部3aと凸部4aの円が重なるように組み込んだ後に、
紫外線を照射して硬化させることにより積層回折光学素
子1を得ることができる。
Next, one of the diffraction gratings 3 and 4 formed by the above-described method is fixed using a fixing jig. A thixotropic light-curing adhesive having low fluidity is dripped outward at a plurality of locations in the circumferential direction by the concave portions 3a or the convex portions 4a, and the other diffraction gratings are directed to the molding surface side and are superimposed so that they are centered with each other. Thereby, the laminated diffractive optical element 1 having a laminated structure can be obtained. At this time, interference fringes can be observed at the laminated portion of the diffraction gratings 3 and 4, and coarse adjustment may be performed to position the center of one diffraction grating to the center of the other diffraction grating with the interference fringes as a guide. . Then, after assembling so that the circle of the concave part 3a and the convex part 4a may overlap,
The laminated diffractive optical element 1 can be obtained by irradiating and curing ultraviolet rays.

【0037】図9は第2の実施例における積層回折光学
素子31の断面図を示している。第1の実施例において
は2つの回折格子3、4を空気層を介して接合すること
により、積層構造を有する積層回折光学素子1を作製し
たが、本実施例においては第1層の回折格子32上に直
接、第2層の回折格子33を積層することにより積層回
折光学素子31を形成する。
FIG. 9 is a sectional view of a laminated diffractive optical element 31 according to the second embodiment. In the first embodiment, the two diffraction gratings 3 and 4 are joined via an air layer to produce the laminated diffractive optical element 1 having a laminated structure. In the present embodiment, however, the first layer diffraction grating is provided. The laminated diffractive optical element 31 is formed by directly laminating the second-layer diffraction grating 33 on the second diffraction grating 32.

【0038】また、積層成形する場合には、第2層の回
折格子33を成形する際に、第2層の樹脂の膜厚が第1
層の回折格子32の格子高さよりも薄いと、成形型34
及び第1層の回折格子32を破損する可能性がある。従
って、格子高さの低い回折格子を下地側の第1層とす
る。また、光学素子を設計する場合には理論上、積層す
る層の順には依存していないため、何れの光学素子を上
にしても問題はない。
In the case of lamination molding, when forming the diffraction grating 33 of the second layer, the thickness of the resin of the second layer is set to the first layer.
If the thickness of the diffraction grating 32 is smaller than the height of the
And the diffraction grating 32 of the first layer may be damaged. Therefore, a diffraction grating having a low grating height is used as the first layer on the base side. Further, when designing an optical element, the order of layers to be laminated does not depend on the theory, so that there is no problem even when any of the optical elements is placed above.

【0039】先ず、第1の実施例と同様に、図示しない
成形型を用いてガラス基板2上に回折格子32を形成す
る。また、ガラス基板2におけるこの回折格子32の外
側の光学有効部外には凹部32aを形成する。続いて、
回折格子33を成形する成形型34の格子形状の高さは
回折格子32の格子高さを差し引いた2.76μmと
し、第1の実施例と同様な凸形部34aを設ける。
First, as in the first embodiment, a diffraction grating 32 is formed on a glass substrate 2 using a molding die (not shown). Further, a concave portion 32a is formed outside the optically effective portion of the glass substrate 2 outside the diffraction grating 32. continue,
The height of the lattice shape of the mold 34 for molding the diffraction grating 33 is set to 2.76 μm, which is obtained by subtracting the grating height of the diffraction grating 32, and a convex portion 34 a similar to that of the first embodiment is provided.

【0040】そして、回折格子32に設けた凹部32a
と成形型34に設けた凸形部34aを嵌合することによ
り、成形型34の位置決めが可能となり、回折格子32
と成形型34の間に樹脂を充填して回折格子33を成形
することができる。更に、図10に示すように成形型3
4を離型することにより、ガラス基板2上に回折格子3
2、33を積層して形成することができる。
The recess 32a provided in the diffraction grating 32
And the convex portion 34a provided on the molding die 34, the positioning of the molding die 34 becomes possible.
The resin can be filled between the mold 34 and the mold 34 to form the diffraction grating 33. Further, as shown in FIG.
4 is separated from the glass substrate 2 by diffraction.
2, 33 can be formed by lamination.

【0041】回折格子33は成形型34から離型後に、
第1層である回折格子32と密着する必要があるため、
回折格子32、33同士の接着には離型しない程度の接
着強度が必要であるが、成形型34に対しては例えば予
め十分に希釈した離型剤に浸漬した後に、蒸気洗浄等に
より余分な離型剤が微細形状を乱さないように留意し、
離型処理を施こすことにより離型性を向上させておく必
要がある。
After the diffraction grating 33 is released from the mold 34,
Since it is necessary to adhere to the diffraction grating 32 as the first layer,
The bonding between the diffraction gratings 32 and 33 requires an adhesive strength that does not release the mold, but the mold 34 is immersed in a release agent that has been sufficiently diluted in advance, and is then washed with steam or the like. Care must be taken that the release agent does not disturb the fine shape,
It is necessary to improve the releasability by performing a release treatment.

【0042】また、一般に第2層に成形された回折格子
33の膜厚は厚くなり、加熱することにより粘度を低下
させたり、加圧成形した場合においても格子ピッチ以外
の領域においては0にすることはできない。しかしなが
ら、積層回折光学素子31内で膜厚が均一であれば、透
過する光束全体に対して同様の影響を及ぼすため、積層
回折光学素子31としては支障はない。むしろ、膜厚の
均一化対策が重要であり、焦点が短い光学素子を考慮し
た場合は画角が大きくなることから、樹脂の膜厚が大き
いと画角による光束の方向が素子内部でずれてしまい、
補正効果が低減されてしまうため、極力、樹脂の膜厚を
薄くし、また画角と樹脂の膜厚を考慮した素子設計を行
うことが重要である。
In general, the thickness of the diffraction grating 33 formed in the second layer becomes thicker, and the viscosity is reduced by heating, or is reduced to 0 in a region other than the grating pitch even when pressed and formed. It is not possible. However, if the film thickness is uniform in the laminated diffractive optical element 31, the same effect is exerted on the entire transmitted light flux, so that there is no problem for the laminated diffractive optical element 31. Rather, it is important to take measures to make the film thickness uniform. If an optical element with a short focus is considered, the angle of view becomes large. Sisters,
Since the correction effect is reduced, it is important to reduce the thickness of the resin as much as possible and to design the element in consideration of the angle of view and the thickness of the resin.

【0043】第1、2の実施例における成形型における
凹形部又は凸形部は機械加工により形成したが、他の方
法もある。例えば、最初に組み合わせのための凹形部又
は凸形部の何れかの成形型を切削により作製する。この
得られた凹形部又は凸形部の成形型をガラス基板上の光
硬化樹脂等を用いて転写する。更に、この得られた成形
品表面に蒸着膜を設け、ニッケルメッキを行い電鋳品を
製造する。次に、最初に成形した凹形部又は凸形部の成
形型上の光学有効域に微細形状を施こす。また、完成し
た電鋳品の表面にも同様に微細加工を行う。この際に、
中心位置を正確に調整できるように中心部にマークを施
こすことにより、成形型を得ることができる。
In the first and second embodiments, the concave portion or the convex portion in the mold is formed by machining, but there are other methods. For example, first, a mold of either a concave portion or a convex portion for combination is prepared by cutting. The obtained concave or convex mold is transferred using a photocurable resin or the like on a glass substrate. Further, a vapor deposition film is provided on the surface of the obtained molded product, and nickel plating is performed to manufacture an electroformed product. Next, a fine shape is applied to the optically effective area on the mold of the concave portion or the convex portion formed first. Also, fine processing is similarly performed on the surface of the completed electroformed product. At this time,
By forming a mark at the center so that the center position can be accurately adjusted, a molding die can be obtained.

【0044】図11は第3の実施例における回折光学素
子の一方が凹、他方が凸の球面パワーを有する2つの回
折格子を積層した状態を示す部分的断面図であり、素子
41は凹の球面パワー(焦点距離が負)を有する回折格
子(回折レンズ)であり、光軸中心eから直径φaまで
は高さt1の格子が形成されている。また、直径φa〜
φb間は格子頂部と同じ高さであり、直径φb〜φc間
には高さt4の段部が設けられている。直径φcの光軸
中心e側には必要に応じて面取部42が設けられてい
る。また、直径φcの外側には高さt6の凸状段差が設
けられている。
FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing a state in which two diffraction gratings having a spherical power whose one surface is concave and the other surface is convex are laminated in the third embodiment. This is a diffraction grating (diffraction lens) having spherical power (negative focal length), and has a height t1 from the optical axis center e to the diameter φa. Also, the diameter φa ~
The height between grids φb is the same as the top of the lattice, and a step having a height t4 is provided between the diameters φb to φc. A chamfered portion 42 is provided on the optical axis center e side of the diameter φc as necessary. A convex step having a height t6 is provided outside the diameter φc.

【0045】一方の素子41に対面する素子43は、凸
の球面パワー(焦点距離が正)を有する回折格子(回折
レンズ)であり、凹の球面パワーを有する回折光学素子
41と同様に、光軸中心eから直径φaまでは高さt2
の格子が形成されている。その外周の直径φa〜φbま
では格子頂部と同じ高さであり、直径φb〜φc間は高
さt5の段差部が設けられている。
The element 43 facing one element 41 is a diffraction grating (diffraction lens) having a convex spherical power (positive focal length). Height t2 from shaft center e to diameter φa
Are formed. The outer circumference has the same height as the lattice top from the diameter φa to φb, and a step having a height t5 is provided between the diameters φb to φc.

【0046】このようにして、凹の球面パワーを有する
素子41と凸の球面パワーを有する素子43は突当部4
4において接することにより、素子41、43の格子頂
点間厚みt3(=t4+t5)の隙間を有する積層構成
が可能となる。また、素子43の直径φcを例えば、素
子41の直径φcよりも1μm程度の微少量だけ半径方
向の嵌合段差部45とすることにより、凹の球面パワー
を有する素子41と凸球面の素子43は光軸をほぼ同一
にして組み上げることが可能となる。このときに、凸の
球面パワーを有する素子43の直径φcの外側は、凹の
球面パワーを有する素子41と接触しないように光軸方
向高さt7を隙間dとなるように構成している。
As described above, the element 41 having a concave spherical power and the element 43 having a convex spherical power are
The contact at 4 makes it possible to form a laminated structure having a gap of a thickness t3 (= t4 + t5) between lattice vertices of the elements 41 and 43. In addition, by setting the diameter φc of the element 43 to the fitting step 45 in the radial direction by a very small amount of about 1 μm, for example, from the diameter φc of the element 41, the element 41 having a concave spherical power and the element 43 Can be assembled with substantially the same optical axis. At this time, the outer side of the diameter φc of the element 43 having the convex spherical power is configured such that the height t7 in the optical axis direction becomes the gap d so as not to contact the element 41 having the concave spherical power.

【0047】図12は図11の格子頂点間厚みt3の段
差を凹の球面パワーを有する素子51のみに持たせた場
合の断面図である。この場合においては、凸の球面パワ
ーを有する素子52の直径φa〜φcの有効外部を直線
で構成でき、図11における素子41、43より加工が
更に容易となる。
FIG. 12 is a sectional view showing a case where only the element 51 having a concave spherical power has the step of the thickness t3 between lattice vertices in FIG. In this case, the effective outside of the diameters φa to φc of the element 52 having the convex spherical power can be constituted by straight lines, and the processing becomes easier than the elements 41 and 43 in FIG.

【0048】図13は図12の変形例を示しており、凸
の球面パワーを有する素子52’の半径方向の嵌合部5
3を幅w1の凸状にしている。当然、直径φcの外周部
の隙間dはt7’と広くなり、凹の球面パワーを有する
素子51と凸の球面パワーを有する素子52’が嵌合部
53で中間嵌め状態で嵌合の場合に、素子側に弾性を持
たせ微少量弾性変形させ嵌合させることができる。
FIG. 13 shows a modification of FIG. 12, in which a radial fitting portion 5 of an element 52 'having a convex spherical power is provided.
3 has a convex shape with a width w1. Naturally, the gap d of the outer peripheral portion having the diameter φc becomes wide as t7 ′, and when the element 51 having the concave spherical power and the element 52 ′ having the convex spherical power are fitted in the fitting portion 53 in the intermediate fitting state. In addition, the element can be made elastic so that it can be elastically deformed by a small amount and fitted.

【0049】図14は一方が凹、他方が凸の球面パワー
を有する2つの素子を成形する際に用いる成形型の断面
図を示しており、図11における凹の球面パワーを有す
る素子41を成形するための型61の断面図を示してお
り、素子41と相対する形状を成している。型61を光
軸中心eを回転中心とする図示しない回転機構に取り付
け回転させた状態において、格子斜面と干渉しないよう
に横切り刃角θ1を有するダイヤモンド等の鋭利なバイ
ト62を回折格子の所望とする形状に倣い、厚さt8の
点線部63を外側部から内周部に向かい切削除去し、型
61の形状を創製する。
FIG. 14 is a cross-sectional view of a molding die used for molding two elements having one concave spherical power and the other having a convex spherical power. FIG. 3 shows a cross-sectional view of a mold 61 for forming a semiconductor device, and has a shape opposed to the element 41. In a state in which the mold 61 is attached to a rotating mechanism (not shown) having the optical axis center e as a center of rotation and is rotated, a sharp cutting tool 62 made of diamond or the like having a traverse angle θ1 is provided so as not to interfere with the grating slope. Following the shape to be formed, the dotted line portion 63 having the thickness t8 is cut and removed from the outer portion toward the inner peripheral portion to create the shape of the mold 61.

【0050】図14において、バイト62を光軸中心e
の回転中心から外周へ向け加工を行うと、型61の表面
はむしれた状態となるが、外周から内周に向かって加工
すると加工面の表面状態を良好に加工することができ
る。
In FIG. 14, the cutting tool 62 is positioned at the center of the optical axis e.
When the machining is performed from the rotation center toward the outer periphery, the surface of the mold 61 is in a peeled state, but when the machining is performed from the outer periphery to the inner periphery, the surface condition of the machining surface can be favorably machined.

【0051】図15は図11における凸の球面パワーを
有する素子43を成形するための型71の断面図であ
る。型71において、領域72で示した部分はバイト7
3により切削除去する部分を示している。型71は図1
4における凸型の型61の凸型と異なリ、回転中心e側
から所望とする形状に倣い外周側に向かって除去加工を
行う。また、バイト73は格子斜面と干渉しないように
横切り刃角θ2を有している。また、バイト73を図1
4と同様に、外周部から内周部に向かい加工を行うとむ
しれた状態になるが内周から外周に向けて加工すると加
工面の表面状体を良好に加工することができる。
FIG. 15 is a sectional view of a mold 71 for molding the element 43 having a convex spherical power in FIG. In the type 71, the part indicated by the area 72 is byte 7
Reference numeral 3 denotes a portion to be cut and removed. The mold 71 is shown in FIG.
4, which is different from the convex shape of the convex shape 61, the removal processing is performed from the rotation center e side toward the outer peripheral side according to the desired shape. The cutting tool 73 has a transverse cutting edge angle θ2 so as not to interfere with the lattice slope. Byte 73 is also shown in FIG.
Similarly to 4, when processing is performed from the outer peripheral portion toward the inner peripheral portion, a peeled state is obtained. However, when processing is performed from the inner peripheral portion toward the outer peripheral portion, the surface of the processed surface can be satisfactorily processed.

【0052】次に、図11〜13に示したように、凹の
球面パワーを有する回折光学素子41、51側の半径方
向の嵌合部53を凸状に、凸の球面パワーを有する回折
光学素子43、52、52’側の半径方向の嵌合部53
を凹状にすることにより、次のような利点がある。
Next, as shown in FIGS. 11 to 13, the diffractive optical elements 41 and 51 having concave spherical power have a convex fitting portion 53 in the radial direction, and a diffractive optical element having convex spherical power. Element 43, 52, 52 ′ side radial fitting portion 53
The concave shape has the following advantages.

【0053】凹の球面パワーを有する回折光学素子4
1、51においては、横切り刃角θ1を有するバイト6
2であれば、直径φcを光軸中心eに対し平行な円筒又
は図11に示すように面取部42を加工できるが、図1
5に示した逆の横切り刃角θ2を持ったバイト73で
は、バイトが加工面に干渉してしまい加工することがで
きない。
Diffractive optical element 4 having concave spherical power
In Nos. 1 and 51, a cutting tool 6 having a transverse cutting angle θ1
1, the chamfered portion 42 can be machined as shown in FIG. 11 or a cylinder having a diameter φc parallel to the optical axis center e.
In the cutting tool 73 having the opposite transverse cutting angle θ2 shown in FIG. 5, the cutting tool interferes with the processing surface and cannot be processed.

【0054】逆に、凸の球面パワーを有する回折光学素
子43、52、52’においては、横切り刃角θ1を有
するバイト62では半径方向の嵌合部で干渉を起こして
しまい、円筒状に加工できない。
Conversely, in the diffractive optical elements 43, 52, and 52 'having convex spherical power, the cutting tool 62 having the transverse cutting edge angle θ1 causes interference at the radial fitting portion and is processed into a cylindrical shape. Can not.

【0055】また、図11においては回折光学素子41
の面取部42をR形状の面取りとしているが、テーパ形
状の面取りでもよい。凸の球面パワーを有する回折光学
素子43側は面とりなしとしているが、回折光学素子4
1の面取りよりも小さな面取りであれば支障はない。
FIG. 11 shows a diffractive optical element 41.
Although the chamfered portion 42 is an R-shaped chamfer, it may be a tapered chamfer. The diffractive optical element 43 having a convex spherical power is not chamfered.
There is no problem if the chamfer is smaller than 1 chamfer.

【0056】図13における回折光学素子52’の半径
方向嵌合部53は幅w1の段差部としているが、隙間t
7’よりも小さな段差で回折光学素子51との嵌合部が
あれば形状は問わない。
Although the radial fitting portion 53 of the diffractive optical element 52 'in FIG. 13 is a step portion having a width w1, the gap t
The shape does not matter as long as there is a fitting portion with the diffractive optical element 51 with a step smaller than 7 '.

【0057】上述した実施例により得られる積層回折光
学素子は、図示しないカメラの撮影光学系、ファインダ
光学系、双眼鏡や望遠鏡の対物及び/又は接眼光学系等
に適用され、高い性能を有する光学系を適用することが
できる。
The laminated diffractive optical element obtained by the above-described embodiment is applied to a photographing optical system of a camera (not shown), a finder optical system, an objective and / or eyepiece optical system of binoculars or a telescope, and has a high performance. Can be applied.

【発明の効果】【The invention's effect】

【0058】以上説明したように本発明に係る回折光学
素子及びその製造方法は、積層型回折光学素子を構成す
る凹の球面パワーを有する回折格子と凸の球面パワーを
有する回折格子とを単純な嵌め合わせにより積層構造に
することができるので、低コストでかつ量産性の良い、
積層型回折光学素子の生産が可能となる。
As described above, the diffractive optical element and the method of manufacturing the same according to the present invention can simplify a diffraction grating having a concave spherical power and a diffraction grating having a convex spherical power which constitute a laminated type diffractive optical element. Because it can be made into a laminated structure by fitting, it is low cost and has good mass productivity.
It becomes possible to produce a laminated diffractive optical element.

【0059】また本発明に係る回折光学素子及びその製
造方法は、積層型回折光学素子を短時間で低コストにお
いて製造することができる。
The diffractive optical element and the method of manufacturing the same according to the present invention can produce a laminated diffractive optical element in a short time and at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施例における積層回折光学素子の断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view of a laminated diffractive optical element according to a first embodiment.

【図2】積層回折光学素子の外周部付近の拡大断面図で
ある。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view near the outer peripheral portion of the laminated diffractive optical element.

【図3】成形型の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a molding die.

【図4】成形型の外周部付近の拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged sectional view of the vicinity of an outer peripheral portion of a molding die.

【図5】成形型の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a molding die.

【図6】成形型の外周部付近の拡大断面図である。FIG. 6 is an enlarged sectional view of the vicinity of an outer peripheral portion of a molding die.

【図7】樹脂の硬化手段の説明面図である。FIG. 7 is an explanatory view of a resin curing means.

【図8】ガラス基板及び回折格子の断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a glass substrate and a diffraction grating.

【図9】第2の実施例における成形型及び積層回折光学
素子の断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a mold and a laminated diffractive optical element according to a second embodiment.

【図10】積層回折光学素子の断面図である。FIG. 10 is a sectional view of a laminated diffractive optical element.

【図11】第3の実施例における積層回折光学素子の断
面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a laminated diffractive optical element according to a third embodiment.

【図12】積層回折光学素子の断面図である。FIG. 12 is a sectional view of a laminated diffractive optical element.

【図13】積層回折光学素子の断面図である。FIG. 13 is a sectional view of a laminated diffractive optical element.

【図14】成形型の断面図である。FIG. 14 is a sectional view of a molding die.

【図15】成形型の断面図である。FIG. 15 is a sectional view of a molding die.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、31 積層回折光学素子 2 ガラス基板 3、4、32、33、41、43、51、52、52’
回折格子 3a、32a 凹部 4a 凸部 11、22、34 成形型 12 凹形部 22、34a 凸形部 42 面取部 44 突当部 45 嵌合部段差 53 嵌合部 61、71 型 62、73 バイト
1, 31 laminated diffractive optical element 2 glass substrate 3, 4, 32, 33, 41, 43, 51, 52, 52 '
Diffraction grating 3a, 32a Concave part 4a Convex part 11, 22, 34 Mold 12 Concave part 22, 34a Convex part 42 Chamfer part 44 Abutment part 45 Fitting part step 53 Fitting part 61, 71 Mold 62, 73 Part-Time Job

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の回折格子面を積層した回折光学素
子において、一方の回折格子面の外側に形成した凸部及
び/又は凹部が他方の回折格子面の外側に形成した凹部
及び/又は凸部に嵌まることにより一対の回折格子面の
位置決めが成されており、該一対の回折格子面は、そこ
を通過する光線間に与えられる最大の光路長差が複数の
波長に関して波長の整数倍となるように、互いに屈折率
及び分散が異なる物質にキノフォーム又はそれに近いブ
レーズトやバイナリ形状及び高さで形成したことを特徴
とする回折光学素子。
1. A diffractive optical element having a plurality of diffraction grating surfaces stacked, wherein a convex portion and / or a concave portion formed outside one diffraction grating surface is a concave portion and / or a convex portion formed outside the other diffraction grating surface. A pair of diffraction grating surfaces is positioned by being fitted in the portion, and the maximum difference in optical path length given between light beams passing therethrough is an integral multiple of the wavelength for a plurality of wavelengths. A diffractive optical element formed of a kinoform or a blazed or binary shape and a height close to the kinoform from materials having different refractive indices and dispersions.
【請求項2】 複数の回折格子面を積層した回折光学素
子において、一方の回折格子面の光学的有効領域外に形
成した凸部及び/又は凹部が他方の回折格子面の光学的
有効領域外に形成した凹部又は/及び凸部に嵌まること
により一対の回折格子面の位置決めが成されており、該
一対の回折格子面は、そこを通過する光線間に与えられ
る最大の光路長差が複数の波長に関して各波長の整数倍
となるように、互いに屈折率及び分散が異なる物質に、
キノフォーム又はそれに近いブレーズトやバイナリ形状
及び高さで形成したことを特徴とする回折光学素子。
2. In a diffractive optical element having a plurality of diffraction grating surfaces stacked, a convex portion and / or a concave portion formed outside the optically effective region of one diffraction grating surface is outside the optically effective region of the other diffraction grating surface. A pair of diffraction grating surfaces is positioned by fitting into a concave portion and / or a convex portion formed in the pair, and the pair of diffraction grating surfaces has a maximum optical path length difference given between light beams passing therethrough. In order to be an integer multiple of each wavelength with respect to a plurality of wavelengths, materials having different refractive indices and dispersions,
A diffractive optical element formed of a kinoform or a blazed or binary shape and a height similar thereto.
【請求項3】 複数の回折格子面を積層した回折光学素
子において、一方の回折格子面の外側に形成した凸部及
び/又は凹部が他方の回折格子面の外側に形成した凹部
又は/及び凸部に嵌まることにより一対の回折格子面の
位置決めが成されており、該一対の回折格子面は、特定
次数の回折光の回折効率が複数の波長に関して約100
%になるように、屈折率及び分散が異なる物質にキノフ
ォーム又はそれに近い形状及び高さで形成したことを特
徴とする回折光学素子。
3. A diffractive optical element in which a plurality of diffraction grating surfaces are stacked, wherein a convex portion and / or a concave portion formed outside one of the diffraction grating surfaces is a concave portion and / or a convex formed outside the other diffraction grating surface. A pair of diffraction grating surfaces is positioned by being fitted in the portion, and the pair of diffraction grating surfaces has a diffraction efficiency of diffracted light of a specific order of about 100 for a plurality of wavelengths.
%. A diffractive optical element characterized by being formed in a material having a different refractive index and dispersion so as to have a kinoform or a shape and a height close to kinoform.
【請求項4】 複数の回折格子面を積層した回折光学素
子において、一方の回折格子面側の光学的有効領域外に
形成した凸部及び/又は凹部が他方の回折格子面側の光
学的有効領域外に形成した凹部又は/及び凸部に嵌まる
ことにより一対の回折格子面の位置決めが成されてお
り、該一対の回折格子面は、特定次数の回折光の回折効
率が複数の波長に関して約100%になるように、互い
に屈折率及び分散が異なる物質にキノフォーム又はそれ
に近い形状及び高さで形成したことを特徴とする回折光
学素子。
4. In a diffractive optical element having a plurality of diffraction grating surfaces stacked, a convex portion and / or a concave portion formed outside an optically effective region on one diffraction grating surface side has an optical effective region on the other diffraction grating surface side. A pair of diffraction grating surfaces is positioned by fitting into a concave portion and / or a convex portion formed outside the region, and the pair of diffraction grating surfaces has a diffraction efficiency of diffracted light of a specific order with respect to a plurality of wavelengths. A diffractive optical element characterized in that it is formed of a kinoform or a shape and a height close thereto with materials having different refractive indexes and dispersions so as to be about 100%.
【請求項5】 前記一対の回折格子面が空間を介して対
面していることを特徴とする請求項1〜4の何れか1つ
の請求項に記載の回折光学素子。
5. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the pair of diffraction grating surfaces face each other via a space.
【請求項6】 前記凹凸のそれぞれの断面形状が三角
形、台型又は半円形である請求項1〜5の何れか1つの
請求項に記載の回折光学素子。
6. The diffractive optical element according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of each of the irregularities is a triangle, a trapezoid, or a semicircle.
【請求項7】 複数の回折格子面を積層した回折光学素
子において、一方の回折格子面に形成した断面が三角形
又は台形又は半円形の凸部及び/又は凹部が他方の回折
格子面に形成した断面が三角形又は台形又は半円形の凹
部又は/及び凸部に嵌まることにより一対の回折格子面
同士の位置合わせが成されていることを特徴とする回折
光学素子。
7. A diffractive optical element in which a plurality of diffraction grating surfaces are stacked, wherein a cross section formed on one diffraction grating surface has a triangular, trapezoidal, or semicircular projection and / or recess formed on the other diffraction grating surface. A diffractive optical element wherein a pair of diffraction grating surfaces are aligned by fitting into a concave or convex part having a triangular, trapezoidal or semicircular cross section.
【請求項8】 複数の回折格子面を積層した回折光学素
子において、一方の回折格子面側の光学的有効領域外に
形成した断面が三角形又は台形又は半円形の凸部及び/
又は凹部が他方の回折格子面側の光学有効領域外に形成
した断面が三角形又は台形又は半円形の凹部又は/及び
凸部に嵌まることにより一対の回折格子面同士の位置合
わせが成されていることを特徴とする回折光学素子。
8. A diffractive optical element in which a plurality of diffraction grating surfaces are stacked, and a cross section formed outside the optically effective area on one of the diffraction grating surfaces has a triangular, trapezoidal, or semicircular convex portion and / or
Alternatively, the cross-section formed outside the optically effective area on the other diffraction grating surface side in the triangular, trapezoidal, or semicircular concave or convex portion allows positioning of the pair of diffraction grating surfaces. A diffractive optical element.
【請求項9】 請求項1〜8の何れか1つの請求項に記
載の回折光学素子を製造する方法において、前記一方の
回折格子側に形成した前記凸部を前記他方の回折格子面
側に形成した前記凹部に嵌め込む工程を含むことを特徴
とする回折光学素子の製造方法。
9. The method for manufacturing a diffractive optical element according to claim 1, wherein the convex portion formed on the one diffraction grating side is provided on the other diffraction grating surface side. A method for manufacturing a diffractive optical element, comprising a step of fitting into the formed concave portion.
【請求項10】 請求項1〜8の何れか1つの請求項に
記載の回折光学素子を製造する方法において、1つの回
折格子面を作成した後に型を用いて残りの回折格子面を
作成する工程を有し、前記1つの回折格子面側に形成し
た凸部及び/又は凹部に前記残りの回折格子面のための
型に形成した凹部及び/又は凸部に嵌め込むことで両者
の位置合わせを行って、前記残りの回折格子面の成形を
行うことを特徴とする回折光学素子の製造方法。
10. A method for manufacturing a diffractive optical element according to claim 1, wherein after forming one diffraction grating surface, the remaining diffraction grating surface is formed using a mold. A step of fitting the convex and / or concave portion formed on the one diffraction grating surface side to the concave and / or convex portion formed in the mold for the remaining diffraction grating surface. To form the remaining diffraction grating surface.
【請求項11】 積層回折格子を構成する各回折格子
は、その光軸と同軸をなし微少量半径の異なる半径方向
の位置決め嵌合部を有し、光軸方向には格子の高さを決
定する相対する形状の突当部を有することを特徴とする
回折格子の製造方法。
11. Each of the diffraction gratings constituting the laminated diffraction grating has coaxial with the optical axis thereof, and has a radial positioning fitting portion having a small and small radius, and determines the height of the grating in the optical axis direction. A method for manufacturing a diffraction grating, comprising: abutting portions having opposite shapes.
【請求項12】 前記積層回折格子の各半径方向の位置
決め嵌合部の形状を凹球面成分を有する回折格子側が径
小の凸形状に、相対する凸球面成分を有する回折格子側
が径大の凹形状にすることを特徴とする請求項11に記
載の回折格子の製造方法。
12. The shape of the positioning fitting portion in each radial direction of the laminated diffraction grating is such that the diffraction grating side having a concave spherical component has a convex shape with a small diameter, and the diffraction grating side having a convex spherical component opposite has a concave shape having a large diameter. The method according to claim 11, wherein the diffraction grating is formed in a shape.
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