JP6486042B2 - 積層型の回折光学素子 - Google Patents

Description

本発明は、積層型の回折光学素子に関する。特に、ガラス等の如き基材の間に回折格子形状を有する２層の樹脂が積層された積層型の回折光学素子に関する。

レンズなどに用いられる回折光学素子として、２種類の光学材料の境界面に回折格子形状を有する積層型回折光学素子が知られている。従来、このような積層型の回折光学素子の製造方法としては、一方のガラス基材上に回折格子形状を有する樹脂層を成形し、その後に成形した樹脂層ともう一方のガラス基材との間に異なる光学特性の樹脂を充填して硬化し接合する技術が提案されている（特許文献１）。

また、格子形状を有する回折光学素子を高精度に製造する方法として、格子形状の外周に溝部を設けた型を用いて製造する技術が開示されている（特許文献２）。

特開２００７−２１２５４７号公報 特開２０１３−１６０７７３号公報

しかしながら、特許文献２の製造方法で製造された積層型の回折光学素子は、高温環境下で長期使用した場合に樹脂剥がれが発生してしまうという課題があった。

この樹脂剥がれが発生する原因について、本発明者は以下の原因であることを見出した。特許文献２の製造方法で回折光学素子を製造すると、回折格子形状の外周に凸部を有する回折光学素子が得られる。この回折光学素子を用いて、特許文献１に記載の製造方法で積層型回折光学素子を製造する場合、回折光学素子上に未硬化の樹脂を充填する。回折光学素子の外周に凸部の段差があるので、未硬化の樹脂を硬化した際に、硬化収縮により段差部分に大きな応力が残存する。また、積層型の回折光学素子を長期間使用すると、空気中の水分の侵入が原因で樹脂層とガラス基材の界面の密着力が徐々に低下する。更に、積層型の光学素子を長期間使用すると、界面の密着力が段差部分に残存する応力よりも小さくなることによって、樹脂剥がれが発生してしまう場合がある。

これに対して、接着技術の分野では、段差のある部分をテーパ形状という緩やかな傾斜形状にすることによって、接着剤の膜厚が連続的変化するようにして、硬化した際に残存する応力を分散し、剥がれを防止する技術が知られている。

しかしながら、テーパ形状を積層型の回折光学素子に適用すると、樹脂剥がれが発生しない程度に応力を十分に分散するためには、光学有効外の部分を広くする必要があり、光学素子が大型化してしまうという課題があった。

本発明は、第一の基材と、第二の基材と、前記第一の基材と前記第二の基材との間に、第一の回折格子形状を有する第一の樹脂層と、第二の回折格子形状を有する第二の樹脂層とが積層されている積層型の回折光学素子であり、前記第一の基材の前記第一の樹脂層と接する面に対して垂直方向の前記第一の樹脂層の厚みをｈとし、前記第一の回折格子形状の平均格子高さをｈｄとする場合、前記第一の樹脂層は、前記第一の回折格子形状の部分に隣接する外周部に、１≦ｈ／ｈｄを満たす第一領域を有し、前記第一領域の平均厚みをｈ１とする場合、前記第一の樹脂層は、前記第一領域に隣接する外周部に、ｈ／ｈ１≦０．３４を満たす第二領域を有し、前記第一領域の外周方向の長さをｗ１とし、前記第二領域の外周方向の長さをｗ２とする場合、下記式（１） ５０≦ｗ１／ｈｄ、０．５≦ｗ２／ｗ１ （１）を満たすことを特徴とする積層型の回折光学素子に関する。

本発明の積層型の回折光学素子は、回折効率が高く、長期間使用しても樹脂剥がれが発生し難い。

本発明の積層型の回折光学素子の概略図である。 本発明の素子を製造するための成形工程を示す概略断面図である。 本発明の素子を製造するための成形工程を示す概略断面図である。 本発明の凹形状の回折格子形状を示す概略断面図及び上面図である。 本発明の凸形状の回折格子形状を示す概略断面図及び上面図である。 本発明の素子を製造するための接合工程を示す概略断面図である。 本発明の積層型の回折光学素子を製造するための接合工程を示す概略断面図である。 本発明の積層型の回折光学素子の端部形状を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

［積層型の回折光学素子］
本発明の積層型の回折光学素子１は、図１（ａ）に示すように、第一の基材２と第二の基材３との間に、第一の格子形状を有する第一の樹脂層４と、第二の格子形状を有する第二の樹脂層５とが積層されている積層型の回折光学素子である。本発明の積層型の回折光学素子１は、回折光学レンズに好ましく用いることができる。

第一の樹脂層４は、図１（ｂ）に示すように、第一の基材１の面に対して垂直方向の前記第一の樹脂層４の厚みをｈとし、第一の回折格子形状の平均格子高さをｈｄとした場合に、第一の回折格子形状の部分に隣接する外周部に下記の形状を有する。図１（ｂ）は、図１（ａ）の破線で囲まれた部分の拡大図である。第一の樹脂層は、光学有効部に複数の格子を有し、これに隣接する外周部の非光学有効面に、１≦ｈ／ｈｄを満たす第一領域６を有する。また、第一の樹脂層４は、第一領域の平均厚みをｈ１とする場合、第一領域に隣接する外周部に、ｈ／ｈ１≦０．３４を満たす第二領域７を有する。

本発明の積層型の回折光学素子は、第一の基材１の面に対して平行な第一領域の径方向の幅をｗ１とし、第一のガラス基材の面に対して平行な第二領域の径方向の幅をｗ２とする場合に下記式（１）の条件を満たす。
５０≦ｗ１／ｈｄ、０．５≦ｗ２／ｗ１ 式（１）

本発明の積層型の回折光学素子１は、第一の樹脂層４に上記の条件を有する第一の領域６を有するので、製造時にヒケの発生を抑制することができ、高い回折効率を有する。また、本発明の積層型の回折光学素子２は、第一の樹脂層４に第二の領域７を有しているので、樹脂剥がれを抑制することができる。

本発明の積層型の回折光学素子は、カメラ用のレンズや液晶プロジェクター用レンズ、ＤＶＤやＣＤの如きピックアップレンズに用いることができる。

（基材）
本発明の積層型の回折光学素子１に用いられる第一の基材２及び第二の基材３は、透明な樹脂や、透明なガラスを用いることができる。第一の基材２および第二の基材３は、ガラスを用いることが好ましい。例えば、珪酸ガラスや硼珪酸ガラス、リン酸ガラスに代表される一般的な光学ガラスや、石英ガラス、ガラスセラミックのガラスを用いることができる。

第一の基材２及び第二の基材３の形状は、限定されないが、面形状は例えば凹球面、凸球面、軸対称非球面、平面から選択できる。ただし、第一の基材２の樹脂層と接する側の面形状は、第二の基材３の樹脂層と接する側の面形状と略同じ形状であることが好ましい。基材の外形形状は、種々のものを用いることができるが、円形が好ましい。

第一の基材２及び第二の基材３は、樹脂層との密着性を向上させるため、樹脂層と密着させる面に前処理をしておくことが好ましい。基材としてガラスを用いる場合、ガラス表面の前処理は、樹脂層との親和性の良い種々のシランカップリング剤によるカップリング処理を用いることが好ましい。具体的なカップリング剤としては、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、トリエチルクロロシラン等を用いることができる。

（第一・第二の樹脂層）
本発明の積層型の回折光学素子１は、第一の回折格子形状を有する第一の樹脂層４と、第二の回折格子形状を有する第二の樹脂層５とを有する。本明細書では、回折格子形状とは、複数の回折格子が連続して形成されているも形状である。回折格子形状は、中心から外周に向かって径方向に緩やかな傾斜を有し、所定の距離を進んだところで急激に傾斜の逆方向に変化する段差の繰り返しパターンであることが好ましく、フレネルレンズや回折レンズに用いられる形状である。繰り返しパターンの間隔は中心から外周に向かって連続的に小さくなり、段差はほぼ等しい。また、傾斜は滑らかなものでなくてもよく、可視光の波長程度以下の微細な階段状の傾斜であってもよい。

本発明に用いる第一の樹脂層４と第二の樹脂層５は、異なる光学特性を持つことが好ましい。具体的には、第一の樹脂層と第二の樹脂層の一方が相対的に高屈折率低分散で、他方が低屈折率高分散であることが好ましい。高屈折率低分散な樹脂層は、屈折率が１．５４以上１．６３以下でアッベ数が４２以上５７以下であることが好ましく、屈折率が１．６０以上１．６３以下でアッベ数が４２以上４６以下であることがより好ましい。また、低屈折率高分散な樹脂層は、屈折率が１．４８以上１．５７以下でアッベ数が１４以上２８以下であることが好ましく、屈折率が１．５４以上１．５７以下でアッベ数が１８以上２２以下であることがより好ましい。

本発明に用いる第一の樹脂層４と第二の樹脂層５に用いる樹脂は、エネルギー硬化型樹脂を用いることが好ましい。なかでも、紫外線硬化型樹脂を用いることがより好ましい。具体的には、紫外線硬化性樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂を用いることができる。また、第一の樹脂層及び第二の樹脂層は、光学物性や機械物性を調整するため、樹脂以外の他の有機物や無機物を混合していてもよい。

また、第一の樹脂層４及び第二の樹脂層５は、金属酸化物微粒子を含有することが好ましい。金属酸化物微粒子としては、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫、酸化アンチモン、スズをドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）、アンチモンをドープした酸化スズ（ＡＴＯ）、亜鉛をドープした酸化インジウム（ＩＺＯ）、アルミニウムをドープした酸化亜鉛（ＡＺＯ）、及びフッ素をドープした酸化スズ（ＦＴＯ）よりなる群から選ばれる一種以上の微粒子を用いることができる。

金属酸化物微粒子の個数平均粒径は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることがより好ましく、２ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが更に好ましい。特に、金属酸化物の微粒子は、個数平均粒径が２ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲であり、かつ金属酸化物微粒子の９５％以上が粒子径３０ｎｍ以下であることが好ましい。樹脂中の金属酸化物微粒子の含有率は、１ｖｏｌ．％以上３０ｖｏｌ．％以下であることが好ましく、５ｖｏｌ．％以上２６ｖｏｌ．％以下がより好ましい。

第一の樹脂層４は、スズをドープした酸化インジウムであるインジウム錫酸化物の微粒子（ＩＴＯ微粒子）を含有することが好ましい。ＩＴＯ微粒子が分散した樹脂材料は、積層型の回折光学素子の光学性能を高める。しかしながら、ＩＴＯ微粒子は透明性が低いため、光学素子材料として使用するためには、その膜厚を数μｍ以下と非常に薄くする必要がある。第一の樹脂層４の第一の格子形状を除いた部分の平均膜厚は、１μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。第一の樹脂層４（又は第二の樹脂層５）にＩＴＯ微粒子が分散されている場合には、第一の樹脂層４が非常に薄くなり、樹脂硬化の際に格子形状の形状歪みが発生しやすくなる。

第二の樹脂層５の平均膜厚は、３０μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましい。

本発明の第一の樹脂層４（又は第二の樹脂層５）は、格子形状部に隣接する外周に、下記式（１）を満たす第一領域６を有する。
５０≦ｗ１／ｈｄ、０．５≦ｗ２／ｗ１ （１）

第一の樹脂層４は、厚みが回折格子形状の平均格子高さｈｄよりも厚く、幅ｗ１が回折格子形状の平均格子高さの５０倍以上である第一領域６を有する。第一の樹脂層４は、樹脂を硬化して作製される際、回折格子形状部の樹脂の硬化収縮に対して、第一領域６から未硬化樹脂の移動が起きる。したがって、第一の樹脂層４のヒケの発生を抑制することができ、形状歪みのない高い回折効率の積層型の回折光学素子１を実現することができる。

本発明の第一の樹脂層４（又は第二の樹脂層５）は、第一領域６に隣接する外周に、ｈ／ｈ１≦０．３４を満たす第二領域７を有する。また、第二の領域７の幅ｗ２は、第一領域の幅ｗ１の０．５倍以上である。第一の樹脂層４は、第二領域７を有しているので、第一の樹脂層上に第二の樹脂層５を硬化して設けた場合に、段差部に残存する応力を大幅に低減することができる。このとき、第一領域６と第二領域７の間の段差は大きいが、第二の樹脂層の硬化時に、応力を受けて第一の樹脂層の第二領域７が変形する。これによって、第二の樹脂層の応力を十分に分散することができる。その結果、長期間の使用によって樹脂とガラス基材の界面の密着力が低下しても、樹脂剥がれが発生し難い回折光学素子を得ることができる。

第一領域６は、１≦ｈ／ｈｄ≦１．４かつ、５０≦ｗ１／ｈｄ≦１６０の範囲を満たすことが好ましい。第一領域６は、６９．６≦ｗ１／ｈｄ≦１０４．３を満たすことがより好ましい。第一領域６が１＞ｈ／ｈｄ又は５０＞ｗ１／ｈｄの場合には、製造時にヒケが発生して、形状歪みが生じ易く回折効率が低下する。ｈ／ｈｄ＞１．４の場合には、第一領域６に対向する第二の樹脂層４が薄くなるので、樹脂を硬化する際に応力が残存し第２の樹脂層５が変形して回折効率が低下する。第一領域６がｗ１／ｈｄ＞１６０の場合には、積層型の回折光学素子が大型化してしまう。

第二領域７は、０．０４≦ｈ／ｈ１≦０．３４かつ、０．５≦ｗ２／ｗ１≦１の範囲を満たすことが好ましい。第二領域７が０．０４＞ｈ／ｈ１の場合には、第一の樹脂層４を成形することが難しい。ｈ／ｈ１＞０．３４の場合には、段差部に残存する応力を低減できない。第二領域７が０．５＞ｗ２／ｗ１である場合には、樹脂剥がれが発生し易くなり、ｗ２／ｗ１＞１の場合には積層型の回折光学素子が大型化してしまう。

［積層型の回折光学素子の製造方法］
本発明の積層型の回折光学素子の製造方法は、第一の樹脂層の形成工程及び第二の樹脂層の形成工程を有する。

本発明の積層型の回折光学素子の製造方法は、型８と第一の基材２との間に第一のエネルギー硬化性樹脂組成物を充填し、エネルギー照射して第一のエネルギー硬化性樹脂組成物を硬化する。その後、型から外して第一のガラス基材２上に第一の樹脂層４が形成された第一の樹脂層の形成工程を有する。

次に、第一の基材２と第二の基材３との間で、第一の基材上に形成された第一の樹脂層４上に、第二のエネルギー硬化樹脂組成物を充填する。その後、第二のエネルギー樹脂組成物を硬化して、第一の樹脂層４上に第二の樹脂層５を形成する第二の樹脂層の形成工程を有する。これにより、第一の基材２と第二の基材３との間に、第一の回折格子形状を有する第一の樹脂層４と、第二の回折格子形状を有する第二の樹脂層５とが積層されている積層型の回折光学素子を作製することができる。

以下に、それぞれの工程について、説明する。

第一の樹脂層の形成工程では、図２に示すように、型の上に第一の樹脂層となる紫外線硬化樹脂９を滴下し、第一の基材２をイジェクタ１０に乗せて金型に対向して配置する。紫外線ランプ１２は、シャッター１１により紫外線が遮蔽されている。次に、図３に示すようにイジェクタ１０を降下させて型８と第一の基材２の間に紫外線硬化性樹脂９を充填する。その後、シャッター１１を退避させて紫外線ランプ１２より紫外線硬化樹脂９に紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂９を硬化する。次に、イジェクタ１０を上昇させて離型することにより、第一の基材２上に格子形状を有する第一の樹脂層４が成形された回折光学素子を得る。得られた回折光学素子は、加熱アニール、紫外線の追加照射、無酸素雰囲気での加熱や紫外線照射を行ってもよい。ここで、成形される回折格子形状は、図４に示す凹形状格子形状であっても、図５に示す凸形状格子形状であっても良い。

第二の樹脂層の形成工程では、図６に示すように、得られた光学素子上に第二の樹脂層となる紫外線硬化樹脂１３を滴下し、第二のガラス基材３をイジェクタ１０に乗せて光学素子に対向して配置する。次に、図７に示すようにイジェクタ４を降下させて回折光学素子と第二のガラス基材３の間に紫外線硬化性樹脂１３を充填する。その後、図７に示すように、シャッター１１を退避させて紫外線ランプ１２より紫外線硬化性樹脂１３に紫外線を照射し、樹脂を硬化する。このようにして、第一の基材２と第二の基材３との間に、第一の回折格子形状を有する第一の樹脂層４と、第二の格子形状を有する第二の樹脂層５とが積層されている積層型の回折光学素子１を作製する。

得られた積層型の回折光学素子は、樹脂を硬化させるため、加熱アニール、紫外線の追加照射、無酸素雰囲気での加熱や紫外線照射などを行ってもよい。

本発明の回折光学素子の製造方法では、上記の積層型の回折光学素子で説明した材料や条件等を用いることができる。

以下に、本発明の実施例について説明する。

実施例・比較例では、下記の方法で測定、評価をした。

（格子高さ、樹脂厚み、樹脂幅の測定方法）
積層型の回折光学素子を、光軸中心を通る面で切断した。切断した積層型の回折光学素子の断面を、金属顕微鏡（ニコン社製、ＥＣＬＩＰＳＥ ＭＥ６００Ｐ）で倍率１０００倍（接眼レンズ：１０倍、対物レンズ：１００倍）で観察した。ＸＹステージの送り量から、格子高さ、樹脂厚み、樹脂幅をそれぞれ測定した。

（ＩＴＯ微粒子及びジルコニア微粒子の粒径の測定方法）
金属酸化物微粒子の粒径は、レーザー方式の粒度分布計（大塚電子社製、ＥＬＳＺ−１０００Ｚ）で測定を行った。

（積層型の回折光学素子の樹脂剥がれの評価）
作製した積層型の回折光学素子を高温高湿環境下（６０℃、９０ＲＨ％、１０００時間）での耐久試験を行い、素子の樹脂剥がれの有無を目視で観察した。

（積層型の回折光学素子の平均回折効率の評価）
積層型の回折光学素子の回折効率は、格子形状の外周部に直径約２ｍｍで波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの測定光を入射し、素子から出射される一次回折光の強度を検出することで平均回折効率を測定した。この測定で、８０輪帯ある第一の格子形状のおおよそ第６７輪帯から第８０輪帯の格子形状の形状精度を評価した。

（積層型の回折光学素子の評価）
作製した積層型の回折光学素子で、高温高湿耐久後でも樹脂剥がれが有る又は回折効率が９９．０％未満のものを×と評価した。高温高湿耐久後でも樹脂剥がれが無い、且つ回折効率が９９．０％以上９９．５％未満のものを〇、回折効率が９９．５％以上のものを◎と評価した。

（実施例１）
以下の製造方法で、積層型の回折光学素子を作製し、樹脂剥がれと平均回折効率を評価した。

第一のガラス基材は、光学ガラス（Ｓ−ＢＳＬ７、オハラ社製）で、直径５０ｍｍ、一方の片面が平面で、他の一方の片面がＲ８０ｍｍの凸球面形状のガラスレンズを用いた。第二のガラス基材は、光学ガラス（Ｓ−ＢＳＬ７、オハラ社製）、直径５５ｍｍ、一方の片面がＲ８０ｍｍの凹球面形状、他の一方の片面がＲ１５０ｍｍの凸球面形状のガラスレンズを用いた。金型は、金属母材上にメッキしたＮｉＰ層を精密加工機で切削加工し、所望の第一の回折格子形状およびその外周形状の反転形状を形成したものを用いた。

金型と第一のガラス基材と間に、紫外線硬化型のアクリル樹脂の第一樹脂組成物を充填した。具体的には、トリス（２―アクリロキシエチル）イソシアヌレート２５質量％、ペンタエリスリトールトリアクリレート３０質量％、ジシクロペンテニルオキシエチルメタアクリレート４３質量％、１―ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン２質量％の混合物に、平均個数粒径１５ｎｍのＩＴＯ微粒子を１６ｖｏｌ．％分散させた第一の樹脂組成物を用いた。その後、３６５ｎｍの強度が１ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を２００秒間全面に照射して樹脂組成物を硬化して、第一のガラス基材上に第一の樹脂層を形成して、光学素子を作製した。

次に、離型して得られた回折光学素子をオーブンに入れ、温度８０℃で２４時間加熱した。その後、回折光学素子と第二のガラス基材の間に、紫外線硬化型のアクリル樹脂に平均個数粒径３ｎｍのジルコニア微粒子を２０ｖｏｌ．％分散させた第二の樹脂組成物を充填し、紫外線を２００秒間全面に照射して第二の樹脂組成物を硬化して接合体を得た。その後、得られた接合体に対して３６５ｎｍの強度が３０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を１０００秒間全面に照射した。最後に、得られた接合体をオーブンに入れ、温度８０℃で７２時間加熱し、積層型の回折光学素子１を作製した。

積層型の回折光学素子１の第一の樹脂層の屈折率は１．５７、アッベ数は１９．３、第二の樹脂層の屈折率は１．６２、アッベ数は４３．７であった。

積層型の回折光学素子１の回折格子形状は、ベースとなるＲ８０ｍｍの凸球面に対して緩やかな凹形状の傾斜を有していた。積層型の回折光学素子１は、第一輪帯の輪帯幅が３．１ｍｍであり、第二輪帯の輪帯幅が１．２ｍｍであり、以下輪帯幅が連続的に狭くなり、最外周の輪帯は第８０輪帯で、輪帯幅は０．１２ｍｍであった。また、図８に示すように、格子形状の格子高さＨは、第一輪帯が１１．２μｍ、第８０輪帯が１１．８μｍで、平均格子高さｈｄは１１．５μｍであった。また、第８０輪帯において、回折格子形状を除いた第一の樹脂層の厚みは２．０μｍ、第二の樹脂層の厚みは４０μｍであった。すなわち、２枚のガラス基材の間隔は、およそ５３．８μｍであった。

格子形状部に隣接する外周部には、図８に示すように、平均厚みｈ１が１２．０μｍであり、幅ｗ１が１．２ｍｍである平坦な第１領域６が形成されていた。また、第一領域の外周部には、平均厚みｈ２が２．０μｍで、幅ｗ２が０．８ｍｍの平坦部の第２領域７を有していた。

実施例１の積層型の回折光学素子１の評価結果を表１に示す。

（実施例２）
実施例２では、実施例１の積層型の回折光学素子と外周形状に対応する金型が異なる以外は実施例１と同様の方法で、積層型の回折光学素子２を作製した。

実施例２の積層型の回折光学素子２は、平均厚みｈ１が１６．０μｍであり、幅ｗ１が１．０ｍｍである平坦な第一領域６と、平均厚みｈ２が２．０μｍであり、幅ｗ２が１．０ｍｍでる平坦な第二領域７を有していた。

評価結果を表１に示す。

（実施例３）
実施例３では、実施例１の積層型の回折光学素子と外周形状に対応する金型が異なる以外は実施例１と同様の方法で、積層型の回折光学素子３を作製した。

実施例３の積層型の回折光学素子３は、平均厚みｈ１が１２．０μｍであり、幅ｗ１が１．２ｍｍである平坦な第一領域６と、平均厚みｈ２が２．０μｍであり、幅ｗ２が０．６ｍｍである平坦な第二領域７を有していた。

評価結果を表１に示す。

（実施例４）
実施例４では、実施例１の積層型の回折光学素子と外周形状に対応する金型が異なる以外は実施例１と同様の方法で、積層型の回折光学素子４を作製した。

実施例４の積層型の回折光学素子４は、平均厚みｈ１が１２．０μｍであり、幅ｗ１が１．２ｍｍである平坦な第一領域６を有していた。また、第一領域の外周に、第二領域となる第一の樹脂層の厚みが４．０μｍの平坦部が幅０．４ｍｍあり、さらに、その外周に第二領域となる第一の樹脂層の厚みが０．５μｍの平坦部が幅０．４ｍｍがあった。第二領域７の幅ｗ２は、合計で０．８ｍｍであった。

（実施例５）
実施例５では、実施例１の積層型の回折光学素子と外周形状に対応する金型が異なる以外は実施例１と同様の方法で、積層型の回折光学素子５を作製した。

実施例５の積層型の回折光学素子５は、平均厚みｈ１が１２．０μｍであり、幅ｗ１が１．２ｍｍである平坦な第一領域６と、平均厚みｈ２が０．５μｍであり、幅ｗ２が０．８ｍｍである平坦な第二領域７を有していた。

（実施例６）
実施例６では、実施例１の積層型の回折光学素子と外周形状に対応する金型が異なる以外は実施例６と同様の方法で、積層型の回折光学素子６を作製した。

実施例６の積層型の回折光学素子６は、平均厚みｈ１が１２．０μｍであり、幅ｗ１が０．８ｍｍである平坦な第一領域６と、平均厚みｈ２が２．０μｍであり、幅ｗ２が０．８ｍｍである平坦な第二領域７を有していた。

評価結果を表１に示す。

（実施例７）
実施例７では、格子形状を凸形状とした以外は実施例１と同様の方法で、積層型の光学素子７を作製した。

評価結果を表１に示す。

（比較例１）
比較例１では、第二の領域を形成しない実施例１と異なる金型を用いる以外は、実施例１と同様の方法で、積層型の回折光学素子８を作製した。

比較例１の積層型の回折光学素子８は、第一の樹脂層３の第一領域の平均厚みｈ１が１２．０μｍであり、幅ｗ１が２．０ｍｍであり、第二領域は存在しなかった。

評価結果を表１に示す。

（比較例２）
比較例２では、格子形状の外周から幅２．０ｍｍにおいて、第一の樹脂層の厚みが１６．０μｍから０μｍまでのテーパ形状である実施例１と異なる金型を用いる以外は実施例１と同様の方法で、積層型の回折光学素子９を作製した。

積層型の回折光学素子９は、第一領域の第一の樹脂層の平均厚みｈ１が１３．８μｍ、第一領域の幅ｗ１が０．５ｍｍ、第二領域の幅ｗ２が０．５ｍｍであった。

評価結果を表１に示す。

（比較例３）
比較例３では、本発明の第二の領域の規定を満たず実施例１と異なる金型を用いる以外は、実施例１と同様の方法で、積層型の回折光学素子１０を作製した。

積層型の回折光学素子１０は、第一の樹脂層３の第一領域の平均厚みｈ１が１２．０μｍであり、幅ｗ１が１．２ｍｍであり、平均厚みｈ２が５．０μｍであって本発明の第二領域の規定を満たさない領域が１．２ｍｍの幅ｗ２であった。

評価結果を表１に示す。

（比較例４）
比較例４では、本発明の第二の領域の規定を満たず実施例１と異なる金型を用いる以外は、実施例１と同様の方法で、積層型の回折光学素子１１を作製した。

積層型の回折光学素子１１は、第一の樹脂層３の第一領域の平均厚みｈ１が１２．０μｍであり、幅ｗ１が１．２ｍｍであり、平均厚みｈ２が２．０μｍであり、幅ｗ２が０．４ｍｍであり第二領域の規定を満たさない領域を有していた。

評価結果を表１に示す。

（比較例５）
比較例５では、本発明の第一の領域及び第二の領域の規定を満たず実施例１と異なる金型を用いる以外は、実施例１と同様の方法で、積層型の回折光学素子１２を作製した。

積層型の回折光学素子１２は、外周形状が、レリーフパターンの外周に第一の樹脂層の厚みが１１．０μｍの平坦部が幅１．２ｍｍであった。その外周に第二領域となる第一の樹脂層の厚みが２．０μｍの平坦部が幅０．８ｍｍであった。すなわち、第一領域および第二領域を有していなかった。

評価結果を表１に示す。

（評価）
第一樹脂層が、１≦ｈ／ｈｄを満たす第一領域と、ｈ／ｈ１≦０．３４を満たす第二領域を有すること。第一領域の径方向の幅をｗ１と、第二領域の径方向の幅をｗ２とした時に、式（１）を満たすこと。この条件を満たした時に、高温高湿環境下での耐久後に樹脂剥がれが起こらず、平均回折効率が９９．０％より高い積層型の回折光学素子が得られることが解った。

１ 回折光学素子
２ 第一の基材
３ 第二の基材
４ 第一の樹脂層
５ 第二の樹脂層
６ 第一の領域
７ 第二の領域

Claims (6)

1. 第一の基材と、第二の基材と、前記第一の基材と前記第二の基材との間に、第一の回折格子形状を有する第一の樹脂層と、第二の回折格子形状を有する第二の樹脂層とが積層されている積層型の回折光学素子であり、
   前記第一の基材の前記第一の樹脂層と接する面に対して垂直方向の前記第一の樹脂層の厚みをｈとし、前記第一の回折格子形状の平均格子高さをｈｄとする場合、前記第一の樹脂層は、前記第一の回折格子形状の部分に隣接する外周部に、１≦ｈ／ｈｄを満たす第一領域を有し、
   前記第一領域の平均厚みをｈ１とする場合、前記第一の樹脂層は、前記第一領域に隣接する外周部に、ｈ／ｈ１≦０．３４を満たす第二領域を有し、
   前記第一領域の外周方向の長さをｗ１とし、前記第二領域の外周方向の長さをｗ２とする場合、下記式（１）
   ５０≦ｗ１／ｈｄ、０．５≦ｗ２／ｗ１ （１）
   を満たすことを特徴とする積層型の回折光学素子。
2. 前記第一領域は、１≦ｈ／ｈｄ≦１．４を満たし、
   前記第二領域は、０．０４≦ｈ／ｈ１≦０．３４を満たし、
   前記ｈｄと前記ｗ１が、５０≦ｗ１／ｈｄ≦１６０を満たし、且つ、前記ｗ１と前記ｗ２が０．５≦ｗ２／ｗ１≦１を満たすことを特徴とする請求項１に記載の積層型の回折光学素子。
3. 前記第一の樹脂層又は前記第二の樹脂層は、インジウム錫酸化物の微粒子を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の積層型の回折光学素子。
4. 前記第一の樹脂層は、前記第一の回折格子形状を除いた部分の平均厚さが１μｍ以上３μｍ以下であり、個数平均粒径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下のインジウム錫酸化物の粒子が分散されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の積層型の回折光学素子。
5. 前記第一の樹脂層は、屈折率が１．４８以上１．５７以下でアッベ数が１４以上２８以下であり、
   前記第二の樹脂層は、屈折率が１．５４以上１．６３以下でアッベ数が４２以上５７以下であること特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の積層型の回折光学素子。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の積層型の回折光学素子を光学レンズとして備えた光学機器。

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