WO2012127929A1 - 回折光学素子および内視鏡 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a diffractive optical element and an endoscope.
  • the diffractive optical element of Patent Document 1 is not laminated, the diffraction efficiency strongly depends on the wavelength, and if incorporated in an endoscope (a flexible mirror or a rigid mirror), a factor that causes flare on the contrary. There is an inconvenience that it becomes. Further, the diffractive optical elements of Patent Documents 2 and 3 are laminated with optical elements on which relief patterns are formed. Thereby, high diffraction efficiency of the first-order diffracted light (hereinafter simply referred to as diffraction efficiency) can be achieved in a wide wavelength range. However, since one of the two layers of optical elements is made of a glass material, the relief pattern However, there are disadvantages in that it is difficult to process, is not mass-productive and is expensive.
  • Patent Documents 4 to 7 are made of resin, they are excellent in processability and mass productivity and can be manufactured at low cost.
  • the condition of the thickness of the medium is not appropriate, and warping occurs in the manufacturing process. And inconvenience that peeling easily occurs.
  • an object of the present invention is to provide a diffractive optical element and an endoscope that can be applied to an endoscope at low cost.
  • the present invention provides a diffractive optical element in which two optical material layers made of different energy curable resins are laminated, a relief pattern is formed on the boundary surface between the two optical material layers, and the following conditional expression is satisfied. . 0.01 ⁇ d 2 / d 1 ⁇ 0.2 (1) 0.05 ⁇ d 1 / ⁇ E ⁇ 1.0 (2) 0.0005 ⁇ d 2 / ⁇ E ⁇ 0.1 (3)
  • d 1 center thickness (mm) of one optical material layer cured first
  • d 2 center thickness (mm) of the other optical material layer cured later
  • ⁇ E effective diameter of relief pattern (Mm).
  • ⁇ ⁇ By laminating optical material layers, diffraction efficiency can be increased in a wide wavelength range. And by comprising an optical material layer with an energy hardening resin, workability and mass productivity can be improved and cost reduction can be aimed at. By forming a relief pattern on the boundary surface between two optical material layers, a diffractive optical element having a light condensing function such as a lens can be manufactured.
  • the ratio of the thickness of the optical material layer to be cured first and the optical material layer to be cured later is set to an appropriate ratio so that the warp of the optical material layer Generation
  • the thickness of the optical material layer that is cured later becomes excessively large, and a large stress is generated to cause warping and peeling.
  • the lower limit of conditional expression (1) is exceeded, the thickness of the optical material layer that will be cured later becomes too small, and the workability and mass productivity decrease.
  • conditional expressions (2) and (3) the ratio of the medium thickness becomes appropriate, and warping and peeling are less likely to occur.
  • the upper limit of conditional expressions (2) and (3) the inner thickness of the optical material layer becomes too large and a large stress is generated, so that warping and peeling are likely to occur.
  • the lower limit of conditional expressions (2) and (3) the inner thickness of the optical material layer becomes too small, and the workability and mass productivity decrease.
  • n 1 is the refractive index of the one optical material layer at the d-line
  • n 2 is the refractive index of the other optical material layer at the d-line.
  • conditional expressions 10 ⁇ 1 ⁇ 50 (6) 10 ⁇ 2 ⁇ 50 (7)
  • ⁇ 1 is the Abbe number of one of the optical material layers
  • ⁇ 2 is the Abbe number of the other optical material layer.
  • the relief pattern has a pitch that gradually decreases from the center to the periphery of the optical material layer, and the depth of the groove is constant throughout, and satisfies the following conditional expression: Is preferred. 0.8 ⁇ M 1 ⁇
  • M 1 is the depth of the groove of the relief pattern
  • n 1 is the refractive index of one optical material layer at the d-line
  • n 2 is the refractive index of the other optical material layer at the d-line
  • ⁇ d is It is the wavelength of d-line.
  • conditional expression (8) By satisfying conditional expression (8), the depth of the groove becomes appropriate, and a diffractive optical element having high diffraction efficiency in a wide wavelength region can be manufactured. When the conditional expression (8) is not satisfied, the wavelength region having high diffraction efficiency is narrowed.
  • n 1 is the refractive index of the one optical material layer at the d-line
  • n 2 is the refractive index of the other optical material layer at the d-line.
  • conditional expression (9) When the conditional expression (9) is satisfied, the refractive index difference of the energy curable resin constituting the optical material layer is appropriate. Exceeding the upper limit of conditional expression (9) makes it difficult to procure energy curable resin. If the lower limit of conditional expression (9) is exceeded, the depth of the groove becomes too deep and machining becomes extremely difficult.
  • conditional expression (10) the Abbe number of one of the optical material layers
  • ⁇ 2 the Abbe number of the other optical material layer.
  • conditional expression (10) the Abbe number difference of the energy curable resin constituting the optical material layer is appropriate. If the conditional expression (10) is not satisfied, it is extremely difficult to procure energy curable resin.
  • the diffraction efficiency of the first-order diffracted light is preferably 75% or more in the wavelength region of 400 to 700 nm.
  • the optical material layer may be an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, or a thermoplastic resin.
  • the present invention also provides an endoscope including any one of the above diffractive optical elements.
  • an image pickup device for photographing light transmitted through the diffractive optical element is provided and the following conditional expression is satisfied.
  • ccd_pitch the pixel pitch of the image sensor.
  • the wavelength dependence of diffraction efficiency is reduced, and flare caused by unnecessary-order light other than the first-order diffracted light is prevented, and it is applied to an endoscope at a low cost while preventing warping and peeling. There is an effect that can be.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of the diffractive optical element in FIG. 1. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the 2nd Example of the diffractive optical element of FIG. It is a figure which shows the graph of the wavelength characteristic of the diffraction efficiency in the 1st Example of the diffractive optical element of FIG. It is a figure which shows the graph of the wavelength characteristic of the diffraction efficiency in the 2nd Example of the diffractive optical element of FIG.
  • the diffractive optical element 1 according to the present embodiment is a multilayer diffractive optical element 1 in which a first optical material layer 2 and a second optical material layer 3 are laminated as shown in FIG.
  • the two optical material layers 2 and 3 are made of different energy curable resins.
  • the first optical material layer 2 is an optical material layer that is cured first, and has a center thickness d 1 , a refractive index n 1 at d-line, and an Abbe number ⁇ 1 .
  • the second optical material layer 3 is an optical material layer that is cured later, and has a center thickness d 2 , a refractive index n 2 at d-line, and an Abbe number ⁇ 2 .
  • a relief pattern 4 is formed on the boundary surface between the first optical material layer 2 and the second optical material layer 3.
  • the relief pattern 4 has concavities and convexities in which the pitch gradually decreases from the center outward in the radial direction.
  • the depth M 1 of the relief pattern 4 is approximately constant over the entire relief pattern 4, the effective diameter of the relief pattern 4 is .phi.E.
  • the diffractive optical element 1 according to the present embodiment configured as described above has the following effects.
  • the diffraction efficiency can be increased in a wide wavelength range.
  • the two optical material layers 2 and 3 with an energy curable resin, it is possible to improve processability and mass productivity and to reduce costs.
  • the relief pattern 4 on the boundary surface between the two optical material layers 2 and 3, it is possible to manufacture the diffractive optical element 1 having a condensing function like a lens.
  • conditional expression (1) the ratio of the thickness of the optical material layer 2 to be cured first and the thickness of the optical material layer 3 to be cured later is set to an appropriate ratio, so that the optical material layer 2 , 3 can be prevented from warping and peeling.
  • the thickness of the optical material layer 3 to be cured later becomes excessively large, and a large stress is generated to cause warping and peeling.
  • the lower limit of conditional expression (1) is exceeded, the thickness of the optical material layer 3 that will be cured later becomes too small, and workability and mass productivity are reduced.
  • conditional expressions (2) and (3) the ratio of the medium thickness becomes appropriate, and warping and peeling are less likely to occur. If the upper limit of conditional expressions (2) and (3) is exceeded, the thickness of the optical material layers 2 and 3 becomes too large and a large stress is generated, so that warping and peeling are likely to occur. If the lower limit of conditional expressions (2) and (3) is exceeded, the thickness of the optical material layers 2 and 3 will be too small, and workability and mass productivity will deteriorate.
  • conditional expressions (4), (5), (6), and (7) the energy curable resin constituting the optical material layers 2 and 3 can be procured.
  • conditional expression (8) the depth of the groove becomes appropriate, and the diffractive optical element 1 having high diffraction efficiency in a wide wavelength region can be manufactured.
  • conditional expression (8) is not satisfied, the wavelength region having high diffraction efficiency is narrowed.
  • conditional expression (9) the difference in refractive index between the energy curable resins constituting the optical material layers 2 and 3 is appropriate.
  • Exceeding the upper limit of conditional expression (9) makes it difficult to procure energy curable resin.
  • the lower limit of the conditional expression (9) processed too deep depth M 1 of the groove becomes extremely difficult.
  • conditional expression (10) the Abbe number difference between the energy curable resins constituting the optical material layers 2 and 3 is appropriate. If the conditional expression (10) is not satisfied, it is extremely difficult to procure energy curable resin.
  • conditional expressions (1 ′), (2 ′), (3 ′) are satisfied instead of the conditional expressions (1), (2), (3), More preferably, the conditional expressions (1 ′′), (2 ′′), and (3 ′′) are satisfied.
  • conditional expressions (4 ′) and (5 ′) are satisfied instead of the conditional expressions (4) and (5), and the conditional expressions (4 ′′) and (5 ′) It is further preferable to satisfy “)”. 1.55 ⁇ n 1 ⁇ 1.75 (4 ′) 1.55 ⁇ n 2 ⁇ 1.75 (5 ′)
  • conditional expressions (6 ′) and (7 ′) are satisfied instead of the conditional expressions (6) and (7), and the conditional expressions (6 ′′) and (7 It is further preferable to satisfy “)”. 13 ⁇ 1 ⁇ 45 (6 ′) 13 ⁇ 2 ⁇ 45 (7 ′)
  • conditional expression (9 ′) is satisfied instead of conditional expression (9), and it is more preferable that conditional expression (9 ′′) is satisfied. 0.0005 ⁇
  • conditional expression (10 ′) instead of the conditional expression (10), and it is more preferable to satisfy the conditional expression (10 ′′).
  • the pixel pitch ccd_pitch of the imaging element provided in the endoscope and the depth M 1 of the relief pattern 4 of the diffractive optical element 1 And satisfy the relationship of the conditional expression (11). 0.1 ⁇ M 1 / ccd_pitch ⁇ 200 (11)
  • conditional expression (11) there is an advantage that the depth M 1 of the relief pattern 4 can be suppressed within an appropriate range and the workability can be improved.
  • the first optical material layer 2 is an energy curable resin “MR-7 manufactured by Mitsui Chemicals”
  • the second optical material layer 3 is “UV-made by Mitsubishi Chemical Corporation”.
  • An energy curable resin of “1000” is used.
  • the first optical material layer 2 is an energy curable resin called “MIU-L2000” manufactured by MGC
  • the second optical material layer 3 is “EP-5000” manufactured by MGC.
  • the energy curable resin is used.
  • FIG. 4 shows the wavelength characteristics of the diffraction efficiency of the diffractive optical element 1 of the first example (Example 1).
  • FIG. 5 shows the wavelength characteristics of the diffraction efficiency of the diffractive optical element 1 of the second example (Example 2). According to these figures, it can be seen that in any case, a diffraction efficiency of 75% or more is maintained in the wavelength region of 400 to 700 nm. As a result, the wavelength dependency of diffraction efficiency is reduced, and there is an advantage that flare can be reduced even when incorporated in an endoscope (soft mirror or rigid mirror: not shown).
  • Table 1 shows values obtained by applying the coefficients and conditional expressions (1) to (11) in Example 1 and Example 2. According to Table 1, both diffractive optical elements of Example 1 and Example 2 satisfy all conditional expressions (1) to (11).

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Abstract

　異なるエネルギ硬化樹脂からなる２つの光学材料層（２，３）を積層してなり、２つの光学材料層（２，３）の境界面にレリーフパターン（４）が形成され、以下の条件式を満足する回折光学素子（１）を提供する。　０．０１＜ｄ２／ｄ１＜０．２　（１）　０．０５＜ｄ１／φＥ＜１．０　（２）　０．０００５＜ｄ２／φＥ＜０．１　（３）　ここで、ｄ１：先に硬化させる一方の光学材料層２の中心肉厚（ｍｍ）、ｄ２：後から硬化させる他方の光学材料層３の中心肉厚（ｍｍ）、φＥ：レリーフパターン４の有効径（ｍｍ）である。

Description

回折光学素子および内視鏡
　本発明は、回折光学素子および内視鏡に関するものである。
　従来、回折光学素子としては、光学系の色収差を良好に補正する特性を有することから、以下の多くの文献に開示されている（例えば、特許文献１～７参照。）。
特開平２－１７９６０５号公報 特開平１１－２７１５１３号公報 特開平１１－２８７９０４号公報 特開２００７－２７３０１２号公報 特開２００９－１９７２１７号公報 特開２００５－１０７２９８号公報 国際公開第２００７／１１１０７７号
　しかしながら、特許文献１の回折光学素子は、積層されていないために回折効率が波長に強く依存してしまい、内視鏡（軟性鏡や硬性鏡）に組み込むと逆にフレアを発生させてしまう要因となるという不都合がある。
　また、特許文献２、３の回折光学素子は、レリーフパターンを形成した光学素子を積層している。これにより、広い波長域で高い１次回折光の回折効率（以下、単に回折効率と言う。）を達成し得るが、２層の光学素子の内の一方が硝材でできているために、レリーフパターンの加工が困難であり、量産性に欠けるとともにコストが高くつくという不都合がある。
　また、特許文献４～７の回折光学素子は、樹脂で構成されているため、加工性、量産性に優れ、低コストで製造できるが、中肉厚の条件が適切ではなく、製造過程において反り返りや剥離が起きやすいという不都合がある。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、回折効率の波長依存性を低減し、１次回折光以外の不要次数光によるフレアの発生を防止するとともに、反り返りや剥離を防止しながら、低コストで内視鏡に適用することができる回折光学素子および内視鏡を提供することを目的としている。
　上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
　本発明は、異なるエネルギ硬化樹脂からなる２つの光学材料層を積層してなり、２つの前記光学材料層の境界面にレリーフパターンが形成され、以下の条件式を満足する回折光学素子を提供する。
　　０．０１＜ｄ２／ｄ１＜０．２　　　　（１）
　　０．０５＜ｄ１／φＥ＜１．０　　　　（２）
　　０．０００５＜ｄ２／φＥ＜０．１　　（３）
　ここで、ｄ１：先に硬化させる一方の光学材料層の中心肉厚（ｍｍ）、ｄ２：後から硬化させる他方の光学材料層の中心肉厚（ｍｍ）、φＥ：レリーフパターンの有効径（ｍｍ）である。
　光学材料層を積層することにより、幅広い波長域で回折効率を高めることができる。そして、光学材料層をエネルギ硬化樹脂によって構成することにより、加工性および量産性を向上し、コストの低減を図ることができる。２つの光学材料層の境界面にレリーフパターンを形成することにより、レンズのような集光作用を有する回折光学素子を製造することができる。
　この場合において、条件式（１）を満足することにより、先に硬化させる光学材料層と後から硬化させる光学材料層との中肉厚の比を適切な比率にして、光学材料層の反り返りや剥離の発生を抑制することができる。条件式（１）の上限を超えると後から硬化させる光学材料層の中肉厚が大きくなり過ぎてしまい、大きな応力を発生させて反り返りや剥離が起こり易くなる。一方、条件式（１）の下限を超えると後から硬化させる光学材料層の中肉厚が小さくなり過ぎてしまい、加工性や量産性が低下する。
　また、条件式（２）、（３）を満足することにより、中肉厚の比率が適切となって、反り返りや剥離が起こりにくくなる。条件式（２）、（３）の上限を超えると、光学材料層の中肉厚が大きくなり過ぎて、大きな応力を発生させてしまうために、反り返りや剥離が起こり易くなる。条件式（２）、（３）の下限を超えてしまうと、光学材料層の中肉厚が小さくなり過ぎて、加工性や量産性が低下する。
　上記発明においては、以下の条件式を満足することが好ましい。
　　０．０３＜ｄ２／ｄ１＜０．１５　　　　（１’）
　　０．０７＜ｄ１／φＥ＜０．６　　　　　（２’）
　　０．０００７＜ｄ２／φＥ＜０．０６　　（３’）
　また、上記発明においては、以下の条件式を満足することがさらに好ましい。
　　０．０５＜ｄ２／ｄ１＜０．１２　　　　（１”）
　　０．１＜ｄ１／φＥ＜０．４　　　　　　（２”）
　　０．００１＜ｄ２／φＥ＜０．０４　　　（３”）
　また、上記発明においては、以下の条件式を満足することが好ましい。
　　１．５＜ｎ１＜１．８　　　　　　　　　（４）
　　１．５＜ｎ２＜１．８　　　　　　　　　（５）
　ここで、ｎ１：一方の前記光学材料層のｄ－ｌｉｎｅにおける屈折率、ｎ２：他方の前記光学材料層のｄ－ｌｉｎｅにおける屈折率である。
　条件式（４）、（５）を満足することにより、光学材料層を構成するエネルギ硬化樹脂を調達することができる。
　また、上記発明においては、以下の条件式を満足することが好ましい。
　　１．５５＜ｎ１＜１．７５　　　　　　　（４’）
　　１．５５＜ｎ２＜１．７５　　　　　　　（５’）
　また、上記発明においては、以下の条件式を満足することがさらに好ましい。
　　１．６＜ｎ１＜１．７１　　　　　　　　（４”）
　　１．６＜ｎ２＜１．７１　　　　　　　　（５”）
　また、上記発明においては、以下の条件式を満足することが好ましい。
　　１０＜ν１＜５０　　　　　　　　　　　（６）
　　１０＜ν２＜５０　　　　　　　　　　　（７）
　ここで、ν１：一方の前記光学材料層のアッベ数、ν２：他方の前記光学材料層のアッベ数である。
　条件式（６）、（７）を満足することにより、光学材料層を構成するエネルギ硬化樹脂を調達することができる。
　また、上記発明においては、以下の条件式を満足することが好ましい。
　　１３＜ν１＜４５　　　　　　　　　　　（６’）
　　１３＜ν２＜４５　　　　　　　　　　　（７’）
　また、上記発明においては、以下の条件式を満足することがさらに好ましい。
　　１５＜ν１＜４０　　　　　　　　　　　（６”）
　　１５＜ν２＜４０　　　　　　　　　　　（７”）
　また、上記発明においては、前記レリーフパターンは、ピッチが前記光学材料層の中心から周辺に向かって徐々に小さくなるとともに、溝の深さが全体にわたって一定であり、以下の条件式を満足することが好ましい。
　　０．８＜Ｍ１×｜ｎ１－ｎ２｜／λｄ＜１．２　　（８）
　ここで、Ｍ１：レリーフパターンの溝の深さ、ｎ１：一方の前記光学材料層のｄ－ｌｉｎｅにおける屈折率、ｎ２：他方の前記光学材料層のｄ－ｌｉｎｅにおける屈折率、λｄ：ｄ－ｌｉｎｅの波長である。
　条件式（８）を満足することにより、溝の深さが適切となり、幅広い波長域で高い回折効率を有する回折光学素子を製造することができる。条件式（８）を満足しない場合には、高い回折効率を有する波長域が狭くなる。
　また、上記発明においては、以下の条件式を満足することが好ましい。
　　０．０００１＜｜ｎ１－ｎ２｜＜０．４　　　（９）
　ここで、ｎ１：一方の前記光学材料層のｄ－ｌｉｎｅにおける屈折率、ｎ２：他方の前記光学材料層のｄ－ｌｉｎｅにおける屈折率である。
　条件式（９）を満足することにより、光学材料層を構成するエネルギ硬化樹脂の屈折率差が適切である。条件式（９）の上限を超えると、エネルギ硬化樹脂の調達が著しく困難になる。条件式（９）の下限を超えると、溝の深さが深くなり過ぎて加工が著しく困難になる。
　また、上記発明においては、以下の条件式を満足することが好ましい。
　　０．０００５＜｜ｎ１－ｎ２｜＜０．２　　　（９’）
　また、上記発明においては、以下の条件式を満足することがさらに好ましい。
　　０．００１＜｜ｎ１－ｎ２｜＜０．１　　　　（９”）
　また、上記発明においては、以下の条件式を満足することが好ましい。
　　０＜｜ν１－ν２｜＜３０　　　　　　　　　（１０）
　ここで、ν１：一方の前記光学材料層のアッベ数、ν２：他方の前記光学材料層のアッベ数である。
　条件式（１０）を満足することにより、光学材料層を構成するエネルギ硬化樹脂のアッベ数差が適切である。条件式（１０）を満足しない場合には、エネルギ硬化樹脂の調達が著しく困難になる。
　また、上記発明においては、以下の条件式を満足することが好ましい。
　　０．５＜｜ν１－ν２｜＜２０　　　　　　　（１０’）
　また、上記発明においては、以下の条件式を満足することが好ましい。
　　１＜｜ν１－ν２｜＜１５　　　　　　　　　（１０”）
　また、上記発明においては、１次回折光の回折効率が４００～７００ｎｍの波長域において７５％以上であることが好ましい。
　このようにすることで、不要次数光の回折効率を低下させ、フレアの発生を防止することができる。
　また、上記発明においては、前記光学材料層が、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂または熱可塑樹脂であってもよい。
　このようにすることで、光学材料層を簡易に硬化させることができ、生産性および量産性を向上することができる。
　また、本発明は、上記いずれかの回折光学素子を備える内視鏡を提供する。
　上記発明においては、前記回折光学素子を透過した光を撮影する撮像素子を備え、以下の条件式を満足することが好ましい。
　　０．１＜Ｍ１／ｃｃｄ＿ｐｉｔｃｈ＜２００　　（１１）
　ここで、ｃｃｄ＿ｐｉｔｃｈ：前記撮像素子の画素ピッチである。
　条件式（１１）を満足することにより、溝の深さを適切な範囲に抑えて、加工性を向上することができる。
　本発明によれば、回折効率の波長依存性を低減し、１次回折光以外の不要次数光によるフレアの発生を防止するとともに、反り返りや剥離を防止しながら、低コストで内視鏡に適用することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る回折光学素子を示す縦断面図である。 図１の回折光学素子の第１の実施例を示す縦断面図である。 図１の回折光学素子の第２の実施例を示す縦断面図である。 図１の回折光学素子の第１の実施例における回折効率の波長特性のグラフを示す図である。 図１の回折光学素子の第２の実施例における回折効率の波長特性のグラフを示す図である。
　本発明の一実施形態に係る回折光学素子について、図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係る回折光学素子１は、図１に示されるように、第１の光学材料層２と第２の光学材料層３とを積層した複層型の回折光学素子１である。
　２つの光学材料層２，３は、それぞれ、異なるエネルギ硬化樹脂により構成されている。
　第１の光学材料層２は、先に硬化させられる光学材料層で、中心肉厚ｄ１、ｄ－ｌｉｎｅにおける屈折率ｎ１、アッベ数ν１である。第２の光学材料層３は、後から硬化させられる光学材料層で、中心肉厚ｄ２、ｄ－ｌｉｎｅにおける屈折率ｎ２、アッベ数ν２である。
　また、第１の光学材料層２と第２の光学材料層３との境界面には、レリーフパターン４が形成されている。レリーフパターン４は、中心から半径方向外方に向かって、徐々にピッチが小さくなる凹凸を有している。レリーフパターン４の深さＭ１は、レリーフパターン４全体にわたってほぼ一定であり、レリーフパターン４の有効径はφＥである。
　そして、本実施形態においては、以下の条件式を満足している。
　　０．０１＜ｄ２／ｄ１＜０．２　　　　　　　　　（１）
　　０．０５＜ｄ１／φＥ＜１．０　　　　　　　　　（２）
　　０．０００５＜ｄ２／φＥ＜０．１　　　　　　　（３）
　　１．５＜ｎ１＜１．８　　　　　　　　　　　　　（４）
　　１．５＜ｎ２＜１．８　　　　　　　　　　　　　（５）
　　１０＜ν１＜５０　　　　　　　　　　　　　　　（６）
　　１０＜ν２＜５０　　　　　　　　　　　　　　　（７）
　　０．８＜Ｍ１×｜ｎ１－ｎ２｜／λｄ＜１．２　　（８）
　　０．０００１＜｜ｎ１－ｎ２｜＜０．４　　　　　（９）
　　０＜｜ν１－ν２｜＜３０　　　　　　　　　　　（１０）
　ここで、λｄはｄ－ｌｉｎｅの波長である。
　このように構成された本実施形態に係る回折光学素子１によれば、以下の効果を奏する。
　２つの光学材料層２，３を積層することにより、幅広い波長域で回折効率を高めることができる。
　また、２つの光学材料層２，３をエネルギ硬化樹脂によって構成することにより、加工性および量産性を向上し、コストの低減を図ることができる。
　さらに、２つの光学材料層２，３の境界面にレリーフパターン４を形成することにより、レンズのような集光作用を有する回折光学素子１を製造することができる。
　この場合において、条件式（１）を満足することにより、先に硬化させる光学材料層２と後から硬化させる光学材料層３との中肉厚の比を適切な比率にして、光学材料層２，３の反り返りや剥離の発生を抑制することができる。
　条件式（１）の上限を超えると後から硬化させる光学材料層３の中肉厚が大きくなり過ぎてしまい、大きな応力を発生させて反り返りや剥離が起こり易くなる。一方、条件式（１）の下限を超えると後から硬化させる光学材料層３の中肉厚が小さくなり過ぎてしまい、加工性や量産性が低下する。
　また、条件式（２）、（３）を満足することにより、中肉厚の比率が適切となって、反り返りや剥離が起こりにくくなる。条件式（２）、（３）の上限を超えると、光学材料層２，３の中肉厚が大きくなり過ぎて、大きな応力を発生させてしまうために、反り返りや剥離が起こり易くなる。条件式（２）、（３）の下限を超えてしまうと、光学材料層２，３の中肉厚が小さくなり過ぎて、加工性や量産性が低下する。
　また、条件式（４）、（５）、（６）、（７）を満足することにより、光学材料層２，３を構成するエネルギ硬化樹脂を調達することができる。
　また、条件式（８）を満足することにより、溝の深さが適切となり、幅広い波長域で高い回折効率を有する回折光学素子１を製造することができる。条件式（８）を満足しない場合には、高い回折効率を有する波長域が狭くなる。
　また、条件式（９）を満足することにより、光学材料層２，３を構成するエネルギ硬化樹脂の屈折率差が適切である。条件式（９）の上限を超えると、エネルギ硬化樹脂の調達が著しく困難になる。条件式（９）の下限を超えると、溝の深さＭ１が深くなり過ぎて加工が著しく困難になる。
　また、条件式（１０）を満足することにより、光学材料層２，３を構成するエネルギ硬化樹脂のアッベ数差が適切である。条件式（１０）を満足しない場合には、エネルギ硬化樹脂の調達が著しく困難になる。
　なお、本実施形態においては、条件式（１）、（２）、（３）に代えて、以下の条件式（１’）、（２’）、（３’）を満足することが好ましく、条件式（１”）、（２”）、（３”）を満足することがさらに好ましい。
　　０．０３＜ｄ２／ｄ１＜０．１５　　　　　（１’）
　　０．０７＜ｄ１／φＥ＜０．６　　　　　　（２’）
　　０．０００７＜ｄ２／φＥ＜０．０６　　　（３’）
　　０．０５＜ｄ２／ｄ１＜０．１２　　　　　（１”）
　　０．１＜ｄ１／φＥ＜０．４　　　　　　　（２”）
　　０．００１＜ｄ２／φＥ＜０．０４　　　　（３”）
　また、本実施形態においては、条件式（４）、（５）に代えて、以下の条件式（４’）、（５’）を満足することが好ましく、条件式（４”）、（５”）を満足することがさらに好ましい。
　　１．５５＜ｎ１＜１．７５　　　　　　　　（４’）
　　１．５５＜ｎ２＜１．７５　　　　　　　　（５’）
　　１．６＜ｎ１＜１．７１　　　　　　　　　（４”）
　　１．６＜ｎ２＜１．７１　　　　　　　　　（５”）
　また、本実施形態においては、条件式（６）、（７）に代えて、以下の条件式（６’）、（７’）を満足することが好ましく、条件式（６”）、（７”）を満足することがさらに好ましい。
　　１３＜ν１＜４５　　　　　　　　　　　　（６’）
　　１３＜ν２＜４５　　　　　　　　　　　　（７’）
　　１５＜ν１＜４０　　　　　　　　　　　　（６”）
　　１５＜ν２＜４０　　　　　　　　　　　　（７”）
　また、本実施形態においては、条件式（９）に代えて、以下の条件式（９’）を満足することが好ましく、条件式（９”）を満足することがさらに好ましい。
　　０．０００５＜｜ｎ１－ｎ２｜＜０．２　　　（９’）
　　０．００１＜｜ｎ１－ｎ２｜＜０．１　　　　（９”）
　また、本実施形態においては、条件式（１０）に代えて、以下の条件式（１０’）を満足することが好ましく、条件式（１０”）を満足することがさらに好ましい。
　　０．５＜｜ν１－ν２｜＜２０　　　　　　　（１０’）
　　１＜｜ν１－ν２｜＜１５　　　　　　　　　（１０”）
　また、本実施形態に係る回折光学素子１を内視鏡に適用する場合には、内視鏡に備えられた撮像素子の画素ピッチｃｃｄ＿ｐｉｔｃｈと、回折光学素子１のレリーフパターン４の深さＭ１とが条件式（１１）の関係を満足することが好ましい。
　　０．１＜Ｍ１／ｃｃｄ＿ｐｉｔｃｈ＜２００　　（１１）
　条件式（１１）を満足することにより、レリーフパターン４の深さＭ１を適切な範囲に抑えて、加工性を向上することができるという利点がある。
　次に、本実施形態に係る回折光学素子の第１の実施例について図２を参照して説明する。
　本実施例に係る回折光学素子１は、第１の光学材料層２として、「三井化学社製ＭＲ－７」というエネルギ硬化樹脂、第２の光学材料層３として、「三菱化学社製ＵＶ－１０００」というエネルギ硬化樹脂を用いている。
　これらのエネルギ硬化樹脂は、屈折率ｎ１＝１．６７、ｎ２＝１．６４、アッベ数ν１＝３１、ν２＝２３である。
　また、これらの光学材料層２，３は、中心肉厚ｄ１＝０．９ｍｍ、ｄ２＝０．１ｍｍであり、レリーフパターン４の有効径φＥ＝３．０ｍｍ、深さＭ１＝０．０１４２ｍｍである。
　次に、本実施形態に係る回折光学素子１の第２の実施例について図３を参照して説明する。
　本実施例に係る回折光学素子１は、第１の光学材料層２として、「ＭＧＣ社製ＭＩＵ－Ｌ２０００」というエネルギ硬化樹脂、第２の光学材料層３として、「ＭＧＣ社製ＥＰ－５０００」というエネルギ硬化樹脂を用いている。
　これらのエネルギ硬化樹脂は、屈折率ｎ１＝１．６３、ｎ２＝１．７０、アッベ数ν１＝２４、ν２＝３５である。
　また、これらの光学材料層２，３は、中心肉厚ｄ１＝１．０ｍｍ、ｄ２＝０．０６ｍｍであり、レリーフパターン４の有効径φＥ＝２．６ｍｍ、深さＭ１＝０．００８ｍｍである。
　第１の実施例（実施例１）の回折光学素子１の回折効率の波長特性を図４に示す。また、第２の実施例（実施例２）の回折光学素子１の回折効率の波長特性を図５に示す。これらの図によれば、いずれの場合においても、４００～７００ｎｍの波長域内において、７５％以上の回折効率が維持されていることがわかる。これにより、回折効率の波長依存性が低減され内視鏡（軟性鏡や硬性鏡：図示略）に組み込んでもフレアを低減することができるという利点がある。
　また、表１に実施例１および実施例２における各係数と条件式（１）～（１１）に当てはめた時の値を示す。表１によれば、実施例１および実施例２の回折光学素子ともに全ての条件式（１）～（１１）を満足している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　１　回折光学素子
　２　第１の光学材料層（光学材料層）
　３　第２の光学材料層（光学材料層）
　４　レリーフパターン

Claims (20)

  1. 　異なるエネルギ硬化樹脂からなる２つの光学材料層を積層してなり、
    　２つの前記光学材料層の境界面にレリーフパターンが形成され、
    　以下の条件式を満足する回折光学素子。
    　　０．０１＜ｄ２／ｄ１＜０．２　　　　　（１）
    　　０．０５＜ｄ１／φＥ＜１．０　　　　（２）
    　　０．０００５＜ｄ２／φＥ＜０．１　　（３）
    　ここで、
    　　ｄ１：先に硬化させる一方の光学材料層の中心肉厚（ｍｍ）、
    　　ｄ２：後から硬化させる他方の光学材料層の中心肉厚（ｍｍ）、
    　　φＥ：有効径（ｍｍ）
    　である。
  2. 　以下の条件式を満足する請求項１に記載の回折光学素子。
    　　０．０３＜ｄ２／ｄ１＜０．１５　　　　　（１’）
    　　０．０７＜ｄ１／φＥ＜０．６　　　　　（２’）
    　　０．０００７＜ｄ２／φＥ＜０．０６　　（３’）
  3. 　以下の条件式を満足する請求項１に記載の回折光学素子。
    　　０．０５＜ｄ２／ｄ１＜０．１２　　　　　（１”）
    　　０．１＜ｄ１／φＥ＜０．４　　　　　　（２”）
    　　０．００１＜ｄ２／φＥ＜０．０４　　　（３”）
  4. 　以下の条件式を満足する請求項１に記載の回折光学素子。
    　　１．５＜ｎ１＜１．８　　　　　　　　　（４）
    　　１．５＜ｎ２＜１．８　　　　　　　　　（５）
    　ここで、
    　　ｎ１：一方の前記光学材料層のｄ－ｌｉｎｅにおける屈折率、
    　　ｎ２：他方の前記光学材料層のｄ－ｌｉｎｅにおける屈折率
    　である。
  5. 　以下の条件式を満足する請求項４に記載の回折光学素子。
    　　１．５５＜ｎ１＜１．７５　　　　　　　（４’）
    　　１．５５＜ｎ２＜１．７５　　　　　　　（５’）
  6. 　以下の条件式を満足する請求項４に記載の回折光学素子。
    　　１．６＜ｎ１＜１．７１　　　　　　　　（４”）
    　　１．６＜ｎ２＜１．７１　　　　　　　　（５”）
  7. 　以下の条件式を満足する請求項１に記載の回折光学素子。
    　　１０＜ν１＜５０　　　　　　　　　　　（６）
    　　１０＜ν２＜５０　　　　　　　　　　　（７）
    　ここで、
    　　ν１：一方の前記光学材料層のアッベ数、
    　　ν２：他方の前記光学材料層のアッベ数
    　である。
  8. 　以下の条件式を満足する請求項１に記載の回折光学素子。
    　　１３＜ν１＜４５　　　　　　　　　　　（６’）
    　　１３＜ν２＜４５　　　　　　　　　　　（７’）
  9. 　以下の条件式を満足する請求項１に記載の回折光学素子。
    　　１５＜ν１＜４０　　　　　　　　　　　（６”）
    　　１５＜ν２＜４０　　　　　　　　　　　（７”）
  10. 　前記レリーフパターンは、ピッチが前記光学材料層の中心から周辺に向かって徐々に小さくなるとともに、溝の深さが全体にわたって一定であり、以下の条件式を満足する請求項１から請求項９のいずれかに記載の回折光学素子。
    　　０．８＜Ｍ１×｜ｎ１－ｎ２｜／λｄ＜１．２　　　　　（８）
    　ここで、
    　　Ｍ１：レリーフパターンの溝の深さ、
    　　ｎ１：一方の前記光学材料層のｄ－ｌｉｎｅにおける屈折率、
    　　ｎ２：他方の前記光学材料層のｄ－ｌｉｎｅにおける屈折率、
    　　λｄ：ｄ－ｌｉｎｅの波長
    　である。
  11. 　以下の条件式を満足する請求項１から請求項９のいずれかに記載の回折光学素子。
    　　０．０００１＜｜ｎ１－ｎ２｜＜０．４　　　（９）
    　ここで、
    　　ｎ１：一方の前記光学材料層のｄ－ｌｉｎｅにおける屈折率、
    　　ｎ２：他方の前記光学材料層のｄ－ｌｉｎｅにおける屈折率
    　である。
  12. 　以下の条件式を満足する請求項１１に記載の回折光学素子。
    　　０．０００５＜｜ｎ１－ｎ２｜＜０．２　　　（９’）
  13. 　以下の条件式を満足する請求項１１に記載の回折光学素子。
    　　０．００１＜｜ｎ１－ｎ２｜＜０．１　　　　（９”）
  14. 　以下の条件式を満足する請求項１から請求項９のいずれかに記載の回折光学素子。
    　　０＜｜ν１－ν２｜＜３０　　　　　　　　　（１０）
    　ここで、
    　　ν１：一方の前記光学材料層のアッベ数、
    　　ν２：他方の前記光学材料層のアッベ数
    　である。
  15. 　以下の条件式を満足する請求項１４に記載の回折光学素子。
    　　０．５＜｜ν１－ν２｜＜２０　　　　　　　（１０’）
  16. 　以下の条件式を満足する請求項１４に記載の回折光学素子。
    　　１＜｜ν１－ν２｜＜１５　　　　　　　　　（１０”）
  17. 　１次回折光の回折効率が４００～７００ｎｍの波長域において７５％以上である請求項１から請求項１６のいずれかに記載の回折光学素子。
  18. 　前記光学材料層が、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂または熱可塑樹脂である請求項１から請求項１７のいずれかに記載の回折光学素子。
  19. 　請求項１から請求項１８のいずれかに記載の回折光学素子を備える内視鏡。
  20. 　前記回折光学素子を透過した光を撮影する撮像素子を備え、以下の条件式を満足する請求項１９に記載の内視鏡。
    　　０．１＜Ｍ１／ｃｃｄ＿ｐｉｔｃｈ＜２００　　　　（１１）
    　ここで、
    　　Ｍ１：レリーフパターンの溝の深さ、
    　　ｃｃｄ＿ｐｉｔｃｈ：前記撮像素子の画素ピッチ
    　である。
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