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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022153113
(43)【公開日】2022-10-12
(54)【発明の名称】遮光膜形成方法及び複層型回折光学素子
(51)【国際特許分類】
G02B 5/18 20060101AFI20221004BHJP
G02B 5/00 20060101ALI20221004BHJP
G02B 13/18 20060101ALI20221004BHJP
【ＦＩ】
G02B5/18
G02B5/00 B
G02B13/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021056176
(22)【出願日】2021-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】306037311
【氏名又は名称】富士フイルム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】福武 直之
【テーマコード（参考）】
2H042
2H087
2H249
【Ｆターム（参考）】
2H042AA05
2H042AA15
2H042AA17
2H087KA01
2H087PA01
2H087PA16
2H087PB04
2H087QA02
2H087QA07
2H087QA12
2H087QA34
2H087RA46
2H249AA04
2H249AA31
2H249AA43
2H249AA63
(57)【要約】
【課題】遮光膜を簡単に形成することが可能な遮光膜形成方法及び複層型回折光学素子を提供する。
【解決手段】遮光膜形成方法は、同心円状に複数の突条部が配列され、径方向の断面形状が鋸歯状の回折光学面をそれぞれ有する１対の回折格子層であって、プラスチックで形成された１対の回折格子層を備え、回折光学面同士の凹凸が嵌合した複層型回折光学素子に対して、遮光膜を形成する遮光膜形成方法であって、突条部の稜線から延びる２つの斜面のうちの一方の斜面を格子面、他方の斜面を側壁面とした場合に、嵌合した状態の１対の回折光学面において対面する側壁面同士の境界領域に、レーザ光を用いて回折格子層の一部を炭化させることにより、回折光学面に入射する入射光のうち境界領域を透過する透過光を遮光する遮光膜を形成する。
【選択図】図９
【解決手段】遮光膜形成方法は、同心円状に複数の突条部が配列され、径方向の断面形状が鋸歯状の回折光学面をそれぞれ有する１対の回折格子層であって、プラスチックで形成された１対の回折格子層を備え、回折光学面同士の凹凸が嵌合した複層型回折光学素子に対して、遮光膜を形成する遮光膜形成方法であって、突条部の稜線から延びる２つの斜面のうちの一方の斜面を格子面、他方の斜面を側壁面とした場合に、嵌合した状態の１対の回折光学面において対面する側壁面同士の境界領域に、レーザ光を用いて回折格子層の一部を炭化させることにより、回折光学面に入射する入射光のうち境界領域を透過する透過光を遮光する遮光膜を形成する。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
同心円状に複数の突条部が配列され、径方向の断面形状が鋸歯状の回折光学面をそれぞれ有する１対の回折格子層であって、プラスチックで形成された１対の回折格子層を備え、前記回折光学面同士の凹凸が嵌合した複層型回折光学素子に対して、遮光膜を形成する遮光膜形成方法であって、
前記突条部の稜線から延びる２つの斜面のうちの一方の斜面を格子面、他方の斜面を側壁面とした場合に、嵌合した状態の１対の前記回折光学面において対面する前記側壁面同士の境界領域に、レーザ光を用いて前記回折格子層の一部を炭化させることにより、前記回折光学面に入射する入射光のうち前記境界領域を透過する透過光を遮光する遮光膜を形成する、遮光膜形成方法。
前記突条部の稜線から延びる２つの斜面のうちの一方の斜面を格子面、他方の斜面を側壁面とした場合に、嵌合した状態の１対の前記回折光学面において対面する前記側壁面同士の境界領域に、レーザ光を用いて前記回折格子層の一部を炭化させることにより、前記回折光学面に入射する入射光のうち前記境界領域を透過する透過光を遮光する遮光膜を形成する、遮光膜形成方法。
【請求項2】
前記境界領域の一部に前記レーザ光を照射することにより、プラスチック製の前記回折格子層が炭化した炭化領域を形成すること、
前記回折光学面の面内において、前記境界領域の周方向に沿って、前記レーザ光の焦点位置を変化させながら、前記周方向に前記炭化領域を展開させることにより、前記境界領域の全周に渡って前記遮光膜を形成することを含む請求項１に記載の遮光膜形成方法。
前記回折光学面の面内において、前記境界領域の周方向に沿って、前記レーザ光の焦点位置を変化させながら、前記周方向に前記炭化領域を展開させることにより、前記境界領域の全周に渡って前記遮光膜を形成することを含む請求項１に記載の遮光膜形成方法。
【請求項3】
前記回折光学面と対向する方向から前記レーザ光を照射する請求項２に記載の遮光膜形成方法。
【請求項4】
前記突条部の前記側壁面に沿う方向からレーザ光を照射する請求項３に記載の遮光膜形成方法。
【請求項5】
前記レーザ光は、前記回折光学面の光軸方向に沿って照射される請求項４に記載の遮光膜形成方法。
【請求項6】
前記回折光学面の面内における前記レーザ光の１つの照射位置において、集光光学系によって前記レーザ光を集光させた場合の前記レーザ光の焦点位置を、前記レーザ光の照射方向に延びる前記側壁面の高さ方向に変化させながら、前記側壁面の高さ方向に沿って前記炭化領域を展開する、請求項３から請求項５のうちのいずれか１項に記載の遮光膜形成方法。
【請求項7】
前記レーザ光は、パルスレーザ光である、請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載の遮光膜形成方法。
【請求項8】
前記パルスレーザ光は、パルスの時間幅がピコ秒からフェムト秒の範囲内の超短パルスレーザ光である、請求項７に記載の遮光膜形成方法。
【請求項9】
前記パルスレーザ光によって、前記回折格子層にドット状の炭化領域を形成し、隣接する前記炭化領域のドット同士が部分的に重なる態様でパルス照射を繰り返す、請求項７または請求項８に記載の遮光膜形成方法。
【請求項10】
前記レーザ光を照射するレーザ照射部を固定した状態で前記複層型回折光学素子を変位させることにより、レーザ光の焦点位置を移動させる、請求項１から請求項９のうちのいずれか１項に記載の遮光膜形成方法。
【請求項11】
前記複層型回折光学素子を固定した状態で、前記レーザ光を照射するレーザ照射部を変位させることにより、レーザ光の焦点位置を移動させる、請求項１から請求項９のうちのいずれか１項に記載の遮光膜形成方法。
【請求項12】
同心円状に複数の突条部が配列され、径方向の断面形状が鋸歯状の回折光学面をそれぞれ有する１対の回折格子層であって、プラスチックで形成された１対の回折格子層を備え、前記回折光学面同士の凹凸が嵌合した複層型回折光学素子であって、
前記突条部の稜線から延びる２つの斜面のうちの一方の斜面を格子面、他方の斜面を側壁面とした場合に、嵌合した状態の１対の前記回折光学面において対面する前記側壁面同士の境界領域には、前記回折格子層の一部を炭化させた炭化領域によって形成された遮光膜であって、前記回折光学面に入射する入射光のうち前記境界領域を透過する透過光を遮光する遮光膜が設けられている、複層型回折光学素子。
前記突条部の稜線から延びる２つの斜面のうちの一方の斜面を格子面、他方の斜面を側壁面とした場合に、嵌合した状態の１対の前記回折光学面において対面する前記側壁面同士の境界領域には、前記回折格子層の一部を炭化させた炭化領域によって形成された遮光膜であって、前記回折光学面に入射する入射光のうち前記境界領域を透過する透過光を遮光する遮光膜が設けられている、複層型回折光学素子。
【請求項13】
前記炭化領域は、複数のドットで形成されており、隣接する前記ドット同士は一部重なり合った状態で配列されている、請求項１２に記載の複層型回折光学素子。
【請求項14】
複数の前記ドットは、断面が楕円形状であり、かつ、前記側壁面の高さ方向に長手方向が延びる姿勢で配列されている、請求項１３に記載の複層型回折光学素子。
【請求項15】
前記突条部において、前記回折光学面の径方向における前記遮光膜の膜厚は、前記突条部の幅に対して、１０％以下である請求項１２から請求項１４のうちのいずれか１項に記載の複層型回折光学素子。
【請求項16】
前記突条部において、前記回折光学面の径方向における前記遮光膜の膜厚は、前記突条部の幅に対して、１％以下である請求項１５に記載の複層型回折光学素子。
【請求項17】
前記１対の回折格子層を有する回折格子部と、
前記回折格子部の両面とそれぞれ接合される１対のレンズとを備えた請求項１２から請求項１５のうちのいずれか１項に記載の複層型回折光学素子。
前記回折格子部の両面とそれぞれ接合される１対のレンズとを備えた請求項１２から請求項１５のうちのいずれか１項に記載の複層型回折光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の技術は、遮光膜形成方法及び複層型回折光学素子に関する。
【背景技術】
【0002】
複層型回折光学素子が知られている。複層型回折光学素子は、例えば、１対の回折格子層を有する回折格子部と、回折格子部の両面とそれぞれ接合される１対のレンズとを備えている。回折格子部とレンズとを組み合わせた複層型回折光学素子は、回折レンズとも呼ばれる。回折レンズは、通常の屈折作用のみを発揮するレンズとは反対の色収差特性を備えている。そのため、回折レンズは、例えば色収差補正用のレンズとして用いられる。
【0003】
特許文献１には、遮光膜を有する回折レンズが記載されている。遮光膜によって、回折レンズに対して斜め方向から入射する斜め入射光などの不要光をカットできるため、ゴースト及びフレアなどを低減可能である。特許文献１において、遮光膜は、蒸着法、及びインクジェットプロセスなどの塗布法によって形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１２－１８３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、蒸着法及び塗布法は、回折格子層とは別に遮光膜を形成する材料が必要になる他、遮光膜を形成する領域以外を覆うマスクの形成及びマスクの除去の工程が必要になるなど、遮光膜の形成方法が複雑になるという問題があった。
【0006】
本開示の技術は、従来と比較して、遮光膜を簡単に形成することが可能な遮光膜形成方法及び複層型回折光学素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の技術に係る遮光膜形成方法は、同心円状に複数の突条部が配列され、径方向の断面形状が鋸歯状の回折光学面をそれぞれ有する１対の回折格子層であって、プラスチックで形成された１対の回折格子層を備え、回折光学面同士の凹凸が嵌合した複層型回折光学素子に対して、遮光膜を形成する遮光膜形成方法であって、突条部の稜線から延びる２つの斜面のうちの一方の斜面を格子面、他方の斜面を側壁面とした場合に、嵌合した状態の１対の回折光学面において対面する側壁面同士の境界領域に、レーザ光を用いて回折格子層の一部を炭化させることにより、回折光学面に入射する入射光のうち境界領域を透過する透過光を遮光する遮光膜を形成する。
【0008】
また、境界領域の一部にレーザ光を照射することにより、プラスチック製の回折格子層が炭化した炭化領域を形成すること、回折光学面の面内において、境界領域の周方向に沿って、レーザ光の焦点位置を変化させながら、周方向に炭化領域を展開させることにより、境界領域の全周に渡って遮光膜を形成することを含んでいてもよい。
【0009】
回折光学面と対向する方向からレーザ光を照射してもよい。
【0010】
突条部の側壁面に沿う方向からレーザ光を照射してもよい。
【0011】
レーザ光は、回折光学面の光軸方向に沿って照射されてもよい。
【0012】
回折光学面の面内におけるレーザ光の１つの照射位置において、集光光学系によってレーザ光を集光させた場合のレーザ光の焦点位置を、レーザ光の照射方向に延びる側壁面の高さ方向に変化させながら、側壁面の高さ方向に沿って炭化領域を展開してもよい。
【0013】
レーザ光は、パルスレーザ光であってもよい。
【0014】
パルスレーザ光は、パルスの時間幅がピコ秒からフェムト秒の範囲内の超短パルスレーザ光であってもよい。
【0015】
パルスレーザ光によって、回折格子層にドット状の炭化領域を形成し、隣接する炭化領域のドット同士が部分的に重なる態様でパルス照射を繰り返してもよい。
【0016】
レーザ光を照射するレーザ照射部を固定した状態で複層型回折光学素子を変位させることにより、レーザ光の焦点位置を移動させてもよい。
【0017】
複層型回折光学素子を固定した状態で、レーザ光を照射するレーザ照射部を変位させることにより、レーザ光の焦点位置を移動させてもよい。
【0018】
本開示の技術に係る複層型回折光学素子は、同心円状に複数の突条部が配列され、径方向の断面形状が鋸歯状の回折光学面をそれぞれ有する１対の回折格子層であって、プラスチックで形成された１対の回折格子層を備え、回折光学面同士の凹凸が嵌合した複層型回折光学素子であって、突条部の稜線から延びる２つの斜面のうちの一方の斜面を格子面、他方の斜面を側壁面とした場合に、嵌合した状態の１対の回折光学面において対面する側壁面同士の境界領域には、回折格子層の一部を炭化させた炭化領域によって形成された遮光膜であって、回折光学面に入射する入射光のうち境界領域を透過する透過光を遮光する遮光膜が設けられている。
【0019】
炭化領域は、複数のドットで形成されており、隣接するドット同士は一部重なり合った状態で配列されていてもよい。
【0020】
複数のドットは、断面が楕円形状であり、かつ、側壁面の高さ方向に長手方向が延びる姿勢で配列されていてもよい。
【0021】
突条部において、回折光学面の径方向における遮光膜の膜厚は、突条部の幅に対して、１０％以下であってもよい。
【0022】
突条部において、回折光学面の径方向における遮光膜の膜厚は、突条部の幅に対して、１％以下であってもよい。
【0023】
１対の回折格子層を有する回折格子部と、回折格子部の両面とそれぞれ接合される１対のレンズとを備えていてもよい。
【発明の効果】
【0024】
本開示の技術によれば、従来と比較して、遮光膜を簡単に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】回折レンズが組み込まれたズームレンズの説明図である。
【図2】回折レンズの色収差特性を説明する図である。
【図4】回折格子部の拡大図である。
【図5】一対の回折格子層の拡大図である。
【図6】回折格子層における遮光膜の作用の説明図である。
【図7】遮光膜が無い比較例を示す図である。
【図8】回折格子部の形成方法を示す図である。
【図9】遮光膜を形成するレーザ加工装置の概要図である。
【図10】レーザ光の焦点位置の説明図である。
【図11】パルスレーザ光の説明図である。
【図12】ビームスポットのスポット径を決めるパラメータの説明図である。
【図13】複数の炭化ドットによって形成される遮光膜の説明図である。
【図14】複数の炭化ドットを突条部の高さ方向に形成する際のレーザ光の走査方法を示す図である。
【図15】複数の炭化ドットを突条部の周方向に形成する際のレーザ光の走査方法を示す図である。
【図16】炭化ドットの形状の説明図である。
【図17】炭化ドットが形成される姿勢の説明図である。
【図18】遮光膜の膜厚の説明図である。
【図19】遮光膜形成手順を示すフローチャートである。
【図20】遮光膜の形成位置の変形例を示す図である。
【図21】側壁面が傾斜している場合の炭化ドットの姿勢を説明する図である。
【図22】側壁面に対する炭化ドットの姿勢の変形例である。
【図23】ガルバノミラーを有する走査機構の説明図である。
【図24】ＣＷレーザ光の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
（回折レンズの機能）
本開示の技術に係る複層型回折光学素子の一例である回折レンズ１０について、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、回折レンズ１０は、例えば、撮影光学系１１０に用いられる。図１に示す撮影光学系１１０は、例えば、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、及び第３レンズ群Ｇ３の３群構成であり、被写体の像をイメージセンサ１１１に結像する。撮影光学系１１０は、例えば、ズームレンズであり、第２レンズ群Ｇ２は、光軸ＯＡ方向に移動可能な変倍用のレンズである。例えば、図１Ａに示す位置から図１Ｂに示す位置に、第２レンズ群Ｇ２が光軸ＯＡ方向に移動すると、撮影光学系１１０の全体の焦点距離が変化することにより、イメージセンサ１１１に結像する結像倍率が変化する。
本開示の技術に係る複層型回折光学素子の一例である回折レンズ１０について、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、回折レンズ１０は、例えば、撮影光学系１１０に用いられる。図１に示す撮影光学系１１０は、例えば、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、及び第３レンズ群Ｇ３の３群構成であり、被写体の像をイメージセンサ１１１に結像する。撮影光学系１１０は、例えば、ズームレンズであり、第２レンズ群Ｇ２は、光軸ＯＡ方向に移動可能な変倍用のレンズである。例えば、図１Ａに示す位置から図１Ｂに示す位置に、第２レンズ群Ｇ２が光軸ＯＡ方向に移動すると、撮影光学系１１０の全体の焦点距離が変化することにより、イメージセンサ１１１に結像する結像倍率が変化する。
【0027】
撮影光学系１１０において、一例として、回折レンズ１０は、第３レンズ群Ｇ３に組み込まれる。回折レンズ１０は、ＤＯＥ（Diffractive Optical Element）レンズなどとも呼ばれる。撮影光学系１１０に組み込まれる回折レンズ１０の機能は、一例として、色収差補正機能である。
【0028】
図２は、回折レンズ１０の色収差補正機能の説明図である。図２Ａは、比較例として屈折作用のみを有する凸レンズ１２０の色収差を示す。色収差は像の色ズレであり、凸レンズ１２０においては、波長に応じて屈折率が異なることによって生じる。凸レンズ１２０の場合は、入射した光線ＳＲのうち、波長が短い光ほど屈折率が大きい。図２Ａに示すように、波長が短い光ほど、すなわち、青（Ｂ：Blue)、緑（Ｇ：Green）、及び赤(Ｒ：Red)の順に焦点距離が短い。これに対して、回折レンズ１０は、色収差に関して、凸レンズ１２０と逆の特性を有しており、図２Ｂに示すように、入射した光線ＳＲのうち、波長が長い光ほど、すなわち、赤(Ｒ)、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ)の順に焦点距離が短い。このような回折レンズ１０の色収差の特性は、光の屈折作用のみを有する凸レンズ１２０と異なり、回折レンズ１０が光の回折作用を有することに起因する。
【0029】
本例の回折レンズ１０は、プラスチックで形成された回折格子部１２と、ガラスで形成された２枚のレンズ１３及びレンズ１４とを備えており、２枚のレンズ１３及びレンズ１４によって回折格子部１２を挟み込んだ構成である。本例の回折レンズ１０は、回折格子部１２による回折作用と、プラスチックとガラスとの屈折率の差によって生じる作用とを組み合わせた作用により、図２Ｂに示すような色収差特性を実現している。
【0030】
（回折レンズの構成）
図３～図５に示すように、回折レンズ１０は、回折格子部１２の一方の面とレンズ１３が接合され、回折格子部１２の他方の面とレンズ１４が接合されている。レンズ１３は、一例として、一方の面が凸面で他方の面が凹面のメニスカスレンズであり、レンズ１４は、両面が凸面の凸レンズである。回折格子部１２は、一方の面が凸面で他方の面が凹面であり、全体としてメニスカスレンズのような形状をしている。回折格子部１２の凸面とレンズ１３の一方の凹面とが接合し、回折格子部１２の凹面とレンズ１４の一方の凸面とが接合している。
図３～図５に示すように、回折レンズ１０は、回折格子部１２の一方の面とレンズ１３が接合され、回折格子部１２の他方の面とレンズ１４が接合されている。レンズ１３は、一例として、一方の面が凸面で他方の面が凹面のメニスカスレンズであり、レンズ１４は、両面が凸面の凸レンズである。回折格子部１２は、一方の面が凸面で他方の面が凹面であり、全体としてメニスカスレンズのような形状をしている。回折格子部１２の凸面とレンズ１３の一方の凹面とが接合し、回折格子部１２の凹面とレンズ１４の一方の凸面とが接合している。
【0031】
回折格子部１２は、プラスチックで形成された１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂを有する。図３Ｂは回折格子層１２Ｂの平面図であり、図３Ａは、回折レンズ１０の断面図であり、図３ＢのＡ－Ａで示す位置の断面図である。図３Ｂにおいて、回折格子層１２Ｂを例に示すように、各回折格子層１２Ａ及び１２Ｂは、レンズ１３及びレンズ１４と同様に平面視において円形をしており、それぞれの一面に、回折光学面１８を有する。図３Ｂに示すように、回折光学面１８には、光軸ＯＡを中心に同心円状に複数の突条部２０が配列されている。図５に示すように、回折光学面１８は、回折レンズ１０の径方向の断面形状が鋸歯状である。１つの突条部２０は、突条部２０の稜線２０Ｃ（図３Ｂ及び図５参照）から延びる２つの斜面を有する。一方の斜面は格子面２０Ａであり、他方の斜面は側壁面２０Ｂである。格子面２０Ａは、回折作用を生じさせる面である。格子面２０Ａは、光軸ＯＡと交差する斜面であり、光軸ＯＡに対する傾斜が、側壁面２０Ｂと比較すると急峻である。そのため、図３Ｂに示すように、回折光学面１８を平面視した場合に、格子面２０Ａは、側壁面２０Ｂよりも幅広になる。本例の側壁面２０Ｂは、光軸ＯＡと平行な面である。
【0032】
図４及び図５に示すように、回折レンズ１０において、１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂは、それぞれの回折光学面１８同士の凹凸が嵌合している。後述するように、１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂは、一例として樹脂成形によって形成される。この場合は、樹脂成形後において、１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂは、それぞれの回折光学面１８同士が嵌合した状態となる。
【0033】
より詳細には、１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂのそれぞれの回折光学面１８において、複数の突条部２０のサイズ及びピッチは同一である。１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂは、それぞれの複数の突条部２０によって形成された鋸歯状の凹凸が嵌合する。嵌合した状態では、それぞれの突条部２０の格子面２０Ａ同士が対面し、側壁面２０Ｂ同士が対面する。格子面２０Ａ同士は、両者の間に空気層はなく、密着しており、また、側壁面２０Ｂ同士についても、同様に密着している。さらに、一対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂのうちの一方の突条部２０の頂点となる稜線２０Ｃが、他方の突条部２０の谷と接することになる。
【0034】
なお、図において、突条部２０は説明の便宜上、サイズを拡大して描いているが、回折光学面１８を平面視した場合（図３Ｂ参照）の突条部２０の径方向の実際の幅（すなわち格子面２０Ａの幅）は数ｍｍ（ミリメートル）程度である。また、突条部２０の高さ（谷から稜線２０Ｃまでの高さ）は、数十μｍ（マイクロメートル）程度である。
【0035】
また、図４に示すように、嵌合した状態の１対の回折光学面１８（図５参照）において対面する側壁面２０Ｂ同士の境界領域ＢＲには、遮光膜２２が設けられている。遮光膜２２は、境界領域ＢＲにおいて、膜面が側壁面２０Ｂに沿って形成される。遮光膜２２は、側壁面２０Ｂのほぼ全域を覆う。遮光膜２２は、回折光学面１８に入射する入射光のうち境界領域ＢＲを透過する透過光を遮光する。
【0036】
図６及び図７を用いて遮光膜２２の機能を説明する。図６は回折レンズ１０を示し、図７は比較例の回折レンズ２００を示す。回折レンズ１０は境界領域ＢＲに遮光膜２２を有しており、回折レンズ２００は遮光膜２２を有していない。両者の相違は遮光膜２２の有無のみであるため、同一部位については同一の符号を示す。
【0037】
図６及び図７において、入射光線Ｒ１は、突条部２０の格子面２０Ａに入射し、出射光線Ｒ１Ａとして出射する。入射光線Ｒ１のように格子面２０Ａに入射する場合は、入射光線Ｒ１に対応する出射光線Ｒ１Ａは不要光にはならない。これに対して、例えば、入射光線Ｒ２は突条部２０の側壁面２０Ｂに入射し、側壁面２０Ｂで屈折し、出射光線Ｒ２Ａとして出射する。入射光線Ｒ３は側壁面２０Ｂで散乱し、出射光線Ｒ３Ｂとして出射する。入射光線Ｒ４は側壁面２０Ｂで反射し、出射光線Ｒ４Ｂとして出射する。出射光線Ｒ２Ａ～Ｒ４Ａのように、側壁面２０Ｂにおいて屈折、散乱又は反射した光線は、不要光となり、フレア及びリング状のゴーストなどの原因となる。図７に示す回折レンズ２００のように、側壁面２０Ｂに遮光膜２２が設けられていない場合は、側壁面２０Ｂにおいて光線の屈折、散乱又は反射などが生じる。図６に示すように、回折レンズ１０においては、側壁面２０Ｂ同士の境界領域ＢＲに遮光膜２２が設けられているため、側壁面２０Ｂにおける光線の屈折、散乱又は反射などが抑制される。
【0038】
ただし、図７に示す回折レンズ２００のように遮光膜２２が設けられていない場合でも、例えば単焦点レンズのように焦点距離が変化しない光学系に組み込まれる場合は、回折レンズ２００に対して入射する入射光線の経路は変化しない。そのため、格子面２０Ａの幅、ピッチ及び傾斜角などを適切に設計することにより、側壁面２０Ｂへ入射し、側壁面２０Ｂにおいて屈折、散乱又は反射を生じる光線を抑制することにより不要光の発生を抑制することが可能である。
【0039】
しかし、図１に示す撮影光学系１１０のように、焦点距離が変化するズームレンズに回折レンズ２００を組み込む場合は、変倍レンズである第２レンズ群Ｇ２の移動によって焦点距離が変化すると、光学系内部の光線の経路が変化するため、回折レンズ２００に対して入射する入射光線の経路が変化する。そのため、格子面２０Ａの幅、ピッチ及び傾斜角などを調節する方法では、側壁面２０Ｂにおいて屈折、散乱又は反射を生じる光線を抑制することが困難であった。
【0040】
そこで、図６に示す本例の回折レンズ１０のように境界領域ＢＲに遮光膜２２を設けることで、側壁面２０Ｂにおいて屈折、散乱又は反射を生じる光線を抑制することが可能となる。これにより回折レンズ１０をズームレンズにも適用することが可能となっている。すなわち、焦点距離の変化にともなって光学系内部の光線の経路が変化することにより、回折レンズ１０の側壁面２０Ｂに入射する入射光線Ｒ２～Ｒ４があっても、入射光線Ｒ２～Ｒ４は遮光膜２２によって吸収されるため、不要光の発生が抑制される。その結果、フレア及びリング状のゴーストなどの発生が抑制される。
【0041】
（回折レンズの回折格子部の形成方法）
図８は、回折レンズ１０の回折格子部１２の形成方法の一例を示す。まず、工程１において、金型３１に、回折格子層１２Ｂの材料となるプラスチック材料３２を塗布する。プラスチック材料３２は、例えば光硬化性樹脂であり、一例として紫外線ＵＶによって硬化される。プラスチック材料３２は、紫外線ＵＶなどの光が照射される前は液状をしており、光が照射されることによって硬化する。液状のプラスチック材料３２は、金型３１の全面に塗布される。金型３１には、回折光学面１８の鋸歯状の凹凸が形成されている。液状のプラスチック材料３２が塗布された金型３１に対してレンズ１４を押し当てる。これにより、プラスチック材料３２は金型３１とレンズ１４とによって挟まれた状態となり、プラスチック材料３２の一方の面には、金型３１の凹凸の形状が転写され、他方の面はレンズ１４の一面に密着する。
図８は、回折レンズ１０の回折格子部１２の形成方法の一例を示す。まず、工程１において、金型３１に、回折格子層１２Ｂの材料となるプラスチック材料３２を塗布する。プラスチック材料３２は、例えば光硬化性樹脂であり、一例として紫外線ＵＶによって硬化される。プラスチック材料３２は、紫外線ＵＶなどの光が照射される前は液状をしており、光が照射されることによって硬化する。液状のプラスチック材料３２は、金型３１の全面に塗布される。金型３１には、回折光学面１８の鋸歯状の凹凸が形成されている。液状のプラスチック材料３２が塗布された金型３１に対してレンズ１４を押し当てる。これにより、プラスチック材料３２は金型３１とレンズ１４とによって挟まれた状態となり、プラスチック材料３２の一方の面には、金型３１の凹凸の形状が転写され、他方の面はレンズ１４の一面に密着する。
【0042】
工程２において、金型３１とレンズ１４とによって挟まれた状態のプラスチック材料３２に対して、紫外線ＵＶを照射する。紫外線ＵＶが照射されると、金型３１の凹凸の形状が転写された状態でプラスチック材料３２が硬化し、硬化したプラスチック材料３２が回折格子層１２Ｂとなる。回折格子層１２Ｂの一方の面には回折光学面１８が形成され、他方の面はレンズ１４に接合される。
【0043】
工程３において、レンズ１４に接合された回折格子層１２Ｂの回折光学面１８を金型として、回折格子層１２Ａを形成する。レンズ１３の全面には回折格子層１２Ａの材料であるプラスチック材料３３が塗布される。プラスチック材料３３も、一例として紫外線ＵＶによって硬化する光硬化樹脂である。レンズ１３上に塗布されたプラスチック材料３３に対して、レンズ１４に接合された回折格子層１２Ｂの回折光学面１８が押し当てられる。これにより、プラスチック材料３３の一方の面に、回折格子層１２Ｂの回折光学面１８の凹凸の形状が転写され、他方の面はレンズ１３の一面に密着する。
【0044】
工程４において、レンズ１４に接合された回折格子層１２Ｂとレンズ１３とによって挟まれた状態のプラスチック材料３３に対して、紫外線ＵＶを照射する。紫外線ＵＶが照射されると、回折格子層１２Ｂの回折光学面１８の凹凸の形状が転写された状態でプラスチック材料３３が硬化し、硬化したプラスチック材料３３が回折格子層１２Ａとなる。回折格子層１２Ａの一方の面には回折光学面１８が形成され、他方の面はレンズ１３に接合される。これにより、一対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂを有する回折格子部１２が形成される。工程４が終了した段階では、図４に示したように、一対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂのそれぞれの回折光学面１８の凹凸が嵌合した状態となる。工程４が終了した段階では、遮光膜２２が設けられていないものの、回折レンズ１０の基本構成が完成する。
【0045】
プラスチック材料３２及び３３は、一例として、アクリル系樹脂である。プラスチック材料３２及び３３の材料については、回折レンズ１０が目標とする光学特性に応じて適宜選択される。
【0046】
（遮光膜形成方法）
次に、図９～図１９を参照しながら、回折レンズ１０に遮光膜２２を形成する方法を説明する。図９に示すように、遮光膜２２は、レーザ加工装置４１が発するレーザ光ＬＢを用いて、プラスチック製の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂの一部を炭化させることにより形成される。プラスチック材料などの炭素化合物が主成分の材料を、酸素を遮断した状態で加熱すると、炭素化合物は分解が生じ、その中から揮発性の低い固体の炭素成分が残る。こうした現象は一般的に炭化と呼ばれる。レーザ光ＬＢを集光させた場合のレーザ光ＬＢの焦点位置Ｆを回折格子部１２の内部に設定し、その状態でレーザ光ＬＢを照射すると焦点位置Ｆを中心に回折格子層１２Ａ及び１２Ｂの一部が加熱され、焦点位置Ｆを中心に炭化領域が生じる。このような炭化領域を突条部２０の側壁面２０Ｂ及び稜線２０Ｃに沿って形成することにより、側壁面２０Ｂ同士の境界領域ＢＲに炭化領域が形成される。炭化領域は黒くなるため、側壁面２０Ｂに沿って形成された炭化領域は、光を吸収する遮光膜２２として機能する。このように、レーザ光ＬＢを用いて回折格子部１２の一部に炭化領域を形成するレーザ加工を施すことで、遮光膜２２が形成される。
次に、図９～図１９を参照しながら、回折レンズ１０に遮光膜２２を形成する方法を説明する。図９に示すように、遮光膜２２は、レーザ加工装置４１が発するレーザ光ＬＢを用いて、プラスチック製の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂの一部を炭化させることにより形成される。プラスチック材料などの炭素化合物が主成分の材料を、酸素を遮断した状態で加熱すると、炭素化合物は分解が生じ、その中から揮発性の低い固体の炭素成分が残る。こうした現象は一般的に炭化と呼ばれる。レーザ光ＬＢを集光させた場合のレーザ光ＬＢの焦点位置Ｆを回折格子部１２の内部に設定し、その状態でレーザ光ＬＢを照射すると焦点位置Ｆを中心に回折格子層１２Ａ及び１２Ｂの一部が加熱され、焦点位置Ｆを中心に炭化領域が生じる。このような炭化領域を突条部２０の側壁面２０Ｂ及び稜線２０Ｃに沿って形成することにより、側壁面２０Ｂ同士の境界領域ＢＲに炭化領域が形成される。炭化領域は黒くなるため、側壁面２０Ｂに沿って形成された炭化領域は、光を吸収する遮光膜２２として機能する。このように、レーザ光ＬＢを用いて回折格子部１２の一部に炭化領域を形成するレーザ加工を施すことで、遮光膜２２が形成される。
【0047】
図９に示すように、レーザ加工装置４１は、レーザ照射部４２と、集光光学系４３と、移動ステージ４４と、ホルダ４５とを備えている。レーザ照射部４２は、レーザ光ＬＢを発する光源である。集光光学系４３は、レーザ光ＬＢを、集光光学系４３の焦点位置Ｆに集光する。図１０に示すように、集光光学系４３の集光作用によって、レーザ光ＬＢの照射方向と直交する方向の光束の断面積Ｓは、焦点位置Ｆに向かって縮小し、焦点位置Ｆで最小となる。断面積Ｓが小さいほど、レーザ光ＬＢのエネルギーが集中するため、レーザ光ＬＢのビームスポットの単位面積当たりの光強度であるパワー密度が高められる。ここで、ビームスポットは、集光光学系４３によってレーザ光を集光させた場合のレーザ光ＬＢの焦点位置Ｆにおける集光点をいう。
【0048】
移動ステージ４４は、レーザ加工の加工位置となる焦点位置Ｆを走査させる走査機構である。移動ステージ４４には、レーザ加工の対象である回折レンズ１０がセットされ、移動ステージ４４は、レーザ光ＬＢの焦点位置Ｆに対して回折レンズ１０を相対的に移動させる。
【0049】
移動ステージ４４は、回転ステージ４４Ａと３軸ステージ４４Ｂとを有する。回転ステージ４４ＡはＺ方向と平行な軸回りに回転する。回転ステージ４４Ａには、回折レンズ１０を固定するためのホルダ４５が設けられている。回転ステージ４４Ａにおいて、回折レンズ１０は、光軸ＯＡとＺ方向とを一致させた状態で、ホルダ４５にセットされる。これにより、回転ステージ４４Ａが回転すると、回折レンズ１０は光軸ＯＡを中心に回転する。レーザ光ＬＢは、回折レンズ１０の回折光学面１８と対向する方向から照射される。
【0050】
また、より詳細には、本例において、レーザ光ＬＢは、回折光学面１８の光軸、すなわち回折レンズ１０の光軸ＯＡと平行な方向から照射される。また、本例において、突条部２０の側壁面２０Ｂの高さ方向も、回折レンズ１０の光軸ＯＡと平行である。そのため、レーザ光ＬＢは、突条部２０の側壁面２０Ｂに沿う方向から照射される。
【0051】
３軸ステージ４４Ｂは、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の３軸方向に移動可能なステージである。Ｚ方向は、光軸ＯＡと平行な方向であり、Ｘ方向及びＹ方向は、Ｚ方向に対して垂直な平面である。３軸ステージ４４Ｂは、回転ステージ４４Ａに固定された回折レンズ１０をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の３軸方向に移動する。回転ステージ４４Ａは、３軸ステージ４４Ｂに回転可能に取り付けられている。回転ステージ４４Ａ及び３軸ステージ４４Ｂは図示しないアクチュエータによって駆動される。
【0052】
図１０に示すように、ＸＹ面内の焦点位置Ｆに相当するレーザ光ＬＢの照射位置は、３軸ステージ４４Ｂによって、１つの突条部２０の稜線２０Ｃに対応する位置に位置決めされる。この状態で回転ステージ４４Ａを回転させると、ＸＹ面内において、レーザ光ＬＢの焦点位置Ｆが、突条部２０の円形の稜線２０Ｃの周方向に沿って移動する。このように、レーザ加工装置４１は、稜線２０Ｃ及び側壁面２０Ｂを含む境界領域ＢＲ（図４等参照）の周方向に沿って、レーザ光ＬＢの焦点位置Ｆを変化させながら、周方向に炭化領域を展開させる。そして、炭化領域を周方向に展開させることにより、境界領域ＢＲの全周に渡って遮光膜２２を形成する。
【0053】
また、レーザ光ＬＢの１つの照射位置において、３軸ステージ４４ＢをＺ方向に移動させることにより、焦点位置Ｆは、突条部２０の高さ方向、すなわち側壁面２０Ｂに沿って移動する。このように、レーザ加工装置４１は、回折光学面１８の面内におけるレーザ光ＬＢの１つの照射位置において、レーザ光ＬＢの焦点位置Ｆを、レーザ光ＬＢの照射方向に延びる側壁面２０Ｂの高さ方向に変化させながら、側壁面２０Ｂの高さ方向に沿って炭化領域を展開する。炭化領域を側壁面２０Ｂの高さ方向に展開することにより、側壁面２０Ｂの高さ方向に幅を持つ遮光膜２２が形成される。
【0054】
このように移動ステージ４４は、回折レンズ１０とレーザ光ＬＢの焦点位置Ｆとの相対位置を３次元的に移動させることにより、複数の突条部２０の稜線２０Ｃ及び側壁面２０Ｂを含む境界領域ＢＲに沿って焦点位置Ｆを走査させる。すなわち、レーザ光ＬＢを照射するレーザ照射部４２を固定した状態で、回折レンズ１０を変位させることによりレーザ光の焦点位置Ｆを移動させる。
【0055】
図１１に示すように、レーザ光ＬＢは、一例として、パルス発振により複数のパルスが繰り返し照射されるパルスレーザ光である。連続発振のＣＷ（Continuous Ｗave）レーザ光と比較して、パルスレーザ光の方がパワー密度を高くでき、短時間で炭化領域の形成が可能である。さらに、本例のパルスレーザ光は、パルスの時間幅であるパルス幅ＰＷがピコ秒～フェムト秒の範囲内の超短パルスレーザ光である。パルス幅ＰＷが短いと、焦点位置Ｆにおけるビームスポットの周囲に対する熱拡散の影響が少ないため、パルス幅ＰＷが長い場合と比べて、ビームスポットの周囲への炭化領域の広がりを抑制することができる。
【0056】
図１２は、ビームスポットのスポット径ＳＤを変化させるパラメータの説明図である。図１２Ａ～図１２Ｃは、横軸をレーザ光ＬＢの光束の断面方向の位置とし、縦軸が光強度とした場合のビームスポットの光強度のプロファイルである。図１２Ｂに示すスポット径ＳＤの大きさを基準とすると、集光光学系４３の集光性能が高いほど、図１２Ａに示すようにスポット径ＳＤは小さくなる。この場合は、集光光学系４３の集光性能が高いため、レーザ光ＬＢのエネルギーが集中するので、光強度も上昇する。これにより、高いパワー密度が得られる。一方、図１２Ｃに示すように、レーザ照射部４２の出力を上げれば、ビームスポットの光強度は上がるが、スポット径ＳＤも大径化する。このように、集光光学系４３の集光性能とレーザ照射部４２の出力をパラメータとして、スポット径ＳＤが設定される。
【0057】
図１３に示すように、レーザ加工装置４１は、パルスレーザ光であるレーザ光ＬＢによってドット状の炭化領域を形成し、隣接する炭化領域のドット同士が部分的に重なる態様でパルス照射を繰り返す。図１３Ａは、回折格子部１２の一部を示す斜視図である。図１３Ａにおいて、遮光膜２２が、突条部２０の側壁面２０Ｂ及び境界領域ＢＲの周方向に沿って形成されている様子が示される。図１３Ｂは、回折格子部１２を径方向で切断した場合の断面図である。図１３Ｃは、側壁面２０Ｂ及び境界領域ＢＲの周方向に沿って形成される遮光膜２２の展開図である。ここで、ドット状の炭化領域を炭化ドット２２Ａと呼ぶ。図１３Ｂ及び図１３Ｃに示すように、レーザ加工装置４１は、レーザ光ＬＢの焦点位置Ｆの走査とパルス照射とを繰り返すことにより、複数の炭化ドット２２Ａが、突条部２０の側壁面２０Ｂの高さ方向であるＺ方向と、側壁面２０Ｂの周方向とに配列された遮光膜２２を形成する。図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、遮光膜２２は、複数の突条部２０の側壁面２０Ｂに沿って、境界領域ＢＲに形成される。遮光膜２２において、高さ方向及び周方向のどちらにおいても、隣接する炭化ドット２２Ａは、一部が重なった状態で配列される。これにより、隣接する炭化ドット２２Ａの間に光が透過する隙間が生じないようにしている。
【0058】
１つの炭化ドット２２Ａは、一例として１回のパルス照射によって形成される。もちろん、複数回のパルス照射によって１つの炭化ドット２２Ａを形成してもよいが、パルス照射の回数を増やすほど処理時間がかかるため、１つの炭化ドット２２Ａは、１回のパルス照射で形成することが好ましい。また、理由は後述するが、炭化ドット２２Ａは、図１３に示すとおり、レーザ光ＬＢの照射方向が長手方向となる楕円形状の断面を持つラグビーボールのような形状で形成される。
【0059】
図１４は、ＸＹ面内の１つの照射位置において、焦点位置Ｆを突条部２０の側壁面２０Ｂに沿って高さ方向に走査する様子を示す。図１４においては、高さ方向の下方から上方に向かって焦点位置Ｆを走査している。つまり、レーザ光ＬＢの照射方向において、下流側から上流側に向けて焦点位置Ｆを走査している。高さ方向の走査方法としては、本例のように、レーザ光ＬＢの下流側から上流側に向かって走査することが好ましい。というのも、レーザ光ＬＢの照射方向の上流側から炭化させていくと、照射方向のより下流側を炭化させる場合に、上流側ですでに形成済みの炭化ドット２２Ａによってレーザ光ＬＢが遮光されやすいためである。また、図１５に示すように、焦点位置Ｆが高さ方向に１列分走査されると、ＸＹ平面内の照射位置が周方向に１列分移動し、移動後の列で焦点位置Ｆが高さ方向に走査される。なお、側壁面２０Ｂの高さ方向の走査方法は、本例のようにレーザ光ＬＢの下流側から上流側に向かって走査することが好ましいが、逆向きに走査してもよい。
【0060】
パルス照射が１回行われる毎に、レーザ光ＬＢの焦点位置Ｆが変化するように焦点位置Ｆの走査速度が設定される。遮光膜２２を形成する速度を速くしたい場合は、パルス照射の繰り返し周波数は高く、かつ走査速度は速く設定される。また、隣接する炭化ドット２２Ａの高さ方向及び周方向の重なり量は、焦点位置Ｆの高さ方向及び周方向のそれぞれの走査速度によって調節される。
【0061】
また、プラスチック製の回折格子部１２内に炭化領域を形成するレーザ加工は、プラスチック材料の内部加工になるため、レーザ光ＬＢの波長は、プラスチック材料が透過する波長域内であることが好ましい。プラスチック材料では、一般的に、３６５ｎｍ以下又は１０３０ｎｍ以上では、プラスチック材料が光を吸収し始めるため、内部炭化が難しい。また、内部炭化は、多光子吸収という現象を利用しているため、比較的短波長の方が多光子吸収を引き起こしやすい。それを考慮すると、プラスチック材料に対する内部炭化が可能なレーザ光ＬＢの波長域としては、約３００ｎｍ～約８００ｎｍの範囲が好ましい。
【0062】
図１６は、炭化ドット２２Ａがラグビーボールのような形状になる理由を説明する図である。レーザ光ＬＢの光束は、集光光学系４３から焦点位置Ｆに向かって集束し、焦点位置Ｆを超えると発散するため、光束の断面積は、レーザ光ＬＢの照射方向においてレーザ光の集束に伴って縮小し、発散に伴って拡大する。より詳細には、レーザ光ＬＢの照射方向における位置ＣＳ１における光強度プロファイルは、断面積が大きく、光強度が小さい。そして、位置ＣＳ１よりも焦点位置Ｆに近い位置ＣＳ２において断面積が小さくなり、かつ光強度が大きくなる。焦点位置ＦのＣＳ３において、光束の断面積は最小となり、光強度は最大となる。そして、焦点位置Ｆを超えると、位置ＣＳ４に示すように、断面積が大きくなり、光強度も小さくなる。各位置ＣＳ１～ＣＳ４における光強度プロファイルはすべてガウシアン分布である。
【0063】
このように、レーザ光ＬＢの照射方向の各位置における光強度プロファイルは、焦点位置Ｆを中心に対称形をなし、焦点位置Ｆから上流側と下流側のそれぞれに向かうにつれて、光束の断面積が大きくなり、光強度は小さくなる。そのため、プラスチック材料に対する炭化エネルギーの分布も、こうした光強度プロファイルに従う。その結果、炭化ドット２２Ａも、焦点位置Ｆに対応する位置であるＣＤを中心とするラグビーボールのような形状となる。炭化ドット２２Ａにおいて、照射方向と直交する短手方向の長さは、中心ＣＤの位置で最大となり、その長さが短径Ｄ１となる。短径Ｄ１は、ビームスポットのスポット径ＳＤとほぼ同じ大きさとなる。そして、炭化ドット２２Ａにおいて、照射方向に沿った長手方向の長さも、中心ＣＤの位置で最大となり、その長さが炭化ドット２２Ａの長径Ｄ２となる。このように、炭化ドット２２Ａは、レーザ光ＬＢの照射方向に沿った方向が長手方向となり、長手方向に沿って切断した縦断面の形状は楕円形状になる。そして、炭化ドット２２Ａは、照射方向と直交する方向である短手方向に沿って切断した横断面の形状は、ビームスポットの断面形状と同様の円形となる。
【0064】
図１７において、炭化ドット２２Ａは、突条部２０の側壁面２０Ｂに沿う方向からレーザ光ＬＢを照射することにより形成される。図１６で示したとおり、炭化ドット２２Ａは照射方向が長手方向となるラグビーボールのような形状となるため、長手方向の縦断面は楕円形状となる。そのため、図１７Ａに示すように、炭化ドット２２Ａは、側壁面２０Ｂに沿う方向、すなわち突条部２０の側壁面２０Ｂの高さ方向が長手方向となる姿勢で形成される。図１７Ａにおいては１つの炭化ドット２２Ａのみを示しているが、複数の炭化ドット２２Ａは、図１７Ａに示した姿勢で配列されることになる。また、本例では、側壁面２０Ｂが延びる方向が回折光学面１８の光軸ＯＡの方向と一致するため、図１７Ｂに示すように、光軸ＯＡ方向から見ると、炭化ドット２２Ａの形状は円形となる。
【0065】
これらの図から明らかなとおり、本例では、スポット径ＳＤとほぼ同じ大きさの炭化ドット２２Ａの短径Ｄ１が、遮光膜２２の膜厚ＦＴとなる。なお、１つの炭化ドット２２Ａの短径Ｄ１が膜厚ＦＴとなるのは、本例においては、回折光学面１８の径方向（図１３及び図１７Ａ参照）において、炭化ドット２２Ａの列が１列だけ形成されるためである。なお、炭化ドット２２Ａの列を径方向に並べて２列形成する場合は、短径Ｄ１の２倍が膜厚ＦＴとなる。
【0066】
遮光膜２２の膜厚ＦＴは、遮光性能を確保可能な厚みにする必要があるが、必要以上に厚くなりすぎるのも好ましくない。というのも、膜厚ＦＴが厚くなると、側壁面２０Ｂに入射する入射光線のみならず、格子面２０Ａに入射する入射光線を遮光してしまうことになるからである。そのため、図１８に示すように、回折光学面１８の径方向における突条部２０の幅ＲＷに対する遮光膜２２の膜厚ＦＴの割合としては、約１０％以下（ＦＴ／ＲＷ≦１０％）が好ましく、１％以下（ＦＴ／ＲＷ≦１％）がさらに好ましい。幅ＲＷに対する膜厚ＦＴの割合をこの程度の値にすることで、格子面２０Ａに入射する入射光線に対して遮光膜２２が与える悪影響を抑制することができる。ＦＴ／ＲＷが１％以下の数値例としては、例えば、突条部２０の幅ＲＷは、１０００μｍ（マイクロメートル）程度で、遮光膜２２の膜厚ＦＴは、１０μｍ（マイクロメートル）程度である。
【0067】
ここで、回折光学面１８の径方向における境界領域ＢＲの範囲は、以下のとおりである。まず、側壁面２０Ｂ同士の境界線を基準とする径方向における幅をＷＨ（図１８参照）とし、かつ、径方向の一方を正方向、他方を負方向として、側壁面２０Ｂ同士の境界線を基準とする±ＷＨの範囲を境界領域ＢＲの範囲と定義する。そして、幅ＷＨは、遮光膜２２の膜厚ＦＴと同様に、突条部２０の幅ＲＷに対する割合で定義される。突条部２０の幅ＲＷに対する幅ＷＨの割合は、約１０％（ＷＨ／ＲＷ＝１０％）である。また、境界領域ＢＲの範囲内において、遮光膜２２はできるだけ側壁面２０Ｂの近くに配置されることが好ましい。というのも、側壁面２０Ｂと遮光膜２２の間隔が空くと、側壁面２０Ｂに入射する光を遮光しにくくなるためである。そのため、側壁面２０Ｂ同士の境界線を基準として、突条部２０の幅ＲＷに対して約１％の幅の範囲内に遮光膜２２が形成されることが好ましい。
【0068】
図１９は、遮光膜２２の形成手順を示すフローチャートである。図８に示した手順で回折格子部１２が形成された回折レンズ１０は、レーザ加工装置４１のホルダ４５にセットされる。この後、ステップＳ１００において、レーザ加工装置４１は、移動ステージ４４を介して、レーザ照射部４２に対して回折レンズ１０を移動させることにより、レーザ光ＬＢの焦点位置Ｆを初期位置にセットする。焦点位置Ｆは、回折レンズ１０の内部の側壁面２０Ｂの境界領域ＢＲに設定される。
【0069】
そして、ステップＳ２００において、レーザ加工装置４１は、レーザ光ＬＢのパルス照射と焦点位置Ｆの走査を開始する。レーザ照射部４２は、予め設定された繰り返し周波数でパルスレーザ光を照射する。パルスレーザ光が境界領域ＢＲに照射されると、プラスチック製の回折格子部１２内の焦点位置Ｆにおいて炭化が生じることにより、炭化ドット２２Ａが形成される。本例においては、１回のパルス照射により、１つの炭化ドット２２Ａが形成される。移動ステージ４４は、予め設定された回転数で回転ステージ４４Ａを回転させ、かつ、予め設定されたタイミングで３軸ステージ４４Ｂを移動させる。これにより、図１０、図１４及び図１５に示すような焦点位置Ｆの走査が行われる。
【0070】
ステップＳ３００において、レーザ加工装置４１は、焦点位置Ｆが最終位置まで終了したかを判定し、最終位置まで終了していない場合は（ステップＳ３００でＮＯ）、パルス照射と走査を継続し、最終位置まで終了した場合は（ステップＳ３００でＹＥＳ）、パルス照射と走査を終了する。このように、レーザ加工装置４１は、側壁面２０Ｂ同士の境界領域ＢＲの高さ方向及び周方向に焦点位置Ｆを走査させることにより、境界領域ＢＲの全周に渡って遮光膜２２を形成する。
【0071】
以上説明したとおり、本例のレーザ加工装置４１は、同心円状に複数の突条部２０が配列され、径方向の断面形状が鋸歯状の回折光学面１８をそれぞれ有する１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂであって、プラスチックで形成された１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂを備え、回折光学面同士の凹凸が嵌合した複層型回折光学素子の一例である回折レンズ１０に対して、遮光膜２２を形成する。レーザ加工装置４１は、この遮光膜形成方法において、突条部２０の稜線２０Ｃから延びる２つの斜面のうちの一方の斜面を格子面２０Ａ、他方の斜面を側壁面２０Ｂとした場合に、嵌合した状態の１対の回折光学面１８において対面する側壁面２０Ｂ同士の境界領域ＢＲに、レーザ光ＬＢを用いて回折格子層１２Ａ及び１２Ｂの一部を炭化させることにより、回折光学面１８に入射する入射光のうち境界領域ＢＲを透過する透過光を遮光する遮光膜２２を形成する。
【0072】
このように、本例の遮光膜形成方法では、プラスチックで形成された回折格子層１２Ａ及び１２Ｂの一部を炭化させることにより遮光膜２２を形成するから、蒸着法及び塗布法などの従来の製法と比較して、簡単に形成することができる。すなわち、蒸着法及び塗布法では、回折格子層１２Ａ及び１２Ｂとは別に遮光膜２２を形成する専用の材料が必要になる他、遮光膜２２を形成する領域以外を覆うマスクの形成及びマスクの除去の工程が必要になるなど、遮光膜２２の形成方法が比較的複雑である。本開示の技術に係る製法によれば、回折格子層１２Ａ及び１２Ｂの一部を炭化させることにより遮光膜２２を形成するため、専用の材料が不要である。また、レーザ光ＬＢを照射することにより炭化を行うため、処理手順も簡便である。そのため、従来の製法と比較して簡単に形成することができる。また、これらのメリットは低コスト化にも寄与する。
【0073】
また、本例の遮光膜形成方法は、境界領域ＢＲの一部にレーザ光ＬＢを照射することにより、プラスチック製の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂの一部が炭化した炭化領域（一例として炭化ドット２２Ａ）を形成すること、及び回折光学面１８の面内において、境界領域ＢＲの周方向に沿って、レーザ光ＬＢの焦点位置Ｆを変化させながら、周方向に炭化領域を展開させることにより、境界領域ＢＲの全周に渡って遮光膜２２を形成することを含む。このように、炭化領域を部分的に形成し、これを展開させるため、遮光膜２２を形成する領域が比較的に広い場合に有効である。
【0074】
また、本例の遮光膜形成方法は、レーザ加工装置４１を用いて、回折光学面１８と対向する方向からレーザ光ＬＢを照射する。そのため、回折光学面１８と対向しない方向からレーザ光を照射する場合と比較して、回折光学面１８の面内におけるレーザ光ＬＢの入射位置及び入射角の制御が簡便になる。そのため、回折光学面１８内において同心円状に複数の突条部２０がある場合に有効である。
【0075】
また、本例の遮光膜形成方法は、レーザ加工装置４１を用いて、突条部２０の側壁面２０Ｂに沿う方向からレーザ光ＬＢを照射する。炭化領域（一例として炭化ドット２２Ａ）は、図１６及び図１７に示すように、レーザ光ＬＢの照射方向が長径Ｄ２で、照射方向と直交するレーザ光ＬＢのスポット径の方向が短径Ｄ１となるラグビーボールのような形状となる。そのため、側壁面２０Ｂに沿う方向からレーザ光ＬＢを照射することにより、それ以外の方向から照射する場合と比較して、短径Ｄ１に相当する遮光膜の膜厚ＦＴを薄くすることができる。
【0076】
上述したとおり、突条部２０内において遮光膜２２の膜厚ＦＴが厚すぎると、格子面２０Ａに入射する入射光を遮光することにもなりかねず、複層型回折光学素子の光学性能の悪化を招くおそれもある。そのため、遮光膜２２の膜厚ＦＴは、遮光性能が確保できる範囲で、できるだけ薄く形成することが好ましい。そのため、膜厚ＦＴを薄くする観点からは、本例のように、突条部２０の側壁面２０Ｂに沿う方向からレーザ光ＬＢが照射されることが好ましい。
【0077】
また、上記実施形態において、レーザ光ＬＢは、回折光学面１８の光軸ＯＡの方向に沿って照射される。突条部２０の側壁面２０Ｂは、光軸ＯＡと略平行に形成される場合が多い。この場合は、回折光学面１８の光軸ＯＡの方向からレーザ光ＬＢを照射すれば、膜厚ＦＴが薄い遮光膜２２を形成することができる。また、回折光学面１８を光軸回りで回転させながら遮光膜２２を形成する場合は、レーザ照射部４２の照射方向の調整などを考慮すると、レーザ光ＬＢの照射方向と光軸ＯＡの方向とが一致していると、装置構成の簡略化の観点から好ましい。
【0078】
また、上記実施形態において、レーザ加工装置４１は、回折光学面１８の面内におけるレーザ光ＬＢの１つの照射位置において、集光光学系４３によってレーザ光ＬＢを集光させた場合のレーザ光ＬＢの焦点位置Ｆを、照射方向に延びる側壁面２０Ｂの高さ方向に変化させながら、側壁面２０Ｂの高さ方向に沿って炭化領域を展開する。そのため、レーザ光ＬＢの焦点位置Ｆを変化させるという簡便な方法により、側壁面２０Ｂの高さ方向に沿って、炭化領域（一例として炭化ドット２２Ａ）を展開することができる。
【0079】
また、上記実施形態において、レーザ光ＬＢは、パルスレーザ光である。上述したとおり、パルス発振のパルスレーザ光は、連続発振のＣＷレーザ光と比較して、パワー密度を高くでき、短時間で炭化領域（一例として炭化ドット２２Ａ）の形成が可能である。
【0080】
また、上記実施形態において、レーザ光ＬＢとしては、上述したとおり、パルスの時間幅であるパルス幅ＰＷがピコ秒からフェムト秒の範囲内の超短パルスレーザ光である。パルス幅ＰＷが短いほど、焦点位置Ｆにおけるビームスポットの周囲に対する熱拡散の影響が少ないため、パルス幅ＰＷが長い場合と比べて、ビームスポットの周囲への炭化領域の広がりを抑制することができる。また、図１７に示したとおり、炭化ドット２２Ａの大きさは、遮光膜２２の膜厚ＦＴに影響する。そのため、超短パルスレーザ光を用いることにより、ビームスポットのスポット径ＳＤの制御を通じて、遮光膜２２の膜厚ＦＴを正確にコントロールしやすい。
【0081】
また、上記実施形態において、レーザ加工装置４１は、パルスレーザ光によってドット状の炭化領域である炭化ドット２２Ａを形成し、隣接する炭化ドット２２Ａ同士が部分的に重なる態様でパルス照射を繰り返す。これにより、炭化ドット２２Ａ同士の間に隙間が生じることが抑制されるため、遮光膜２２の漏れ光が抑制されるので、遮光膜２２の遮光性能を向上させることができる。さらに、隣接する炭化ドット２２Ａ間の隙間が生じないように、隣接する炭化ドット２２Ａ同士を重ねれば、より効果的である。
【0082】
また、上記実施形態において、レーザ加工装置４１は、レーザ光ＬＢを照射するレーザ照射部４２を固定した状態で、複層型回折光学素子の一例である回折レンズ１０を変位させることにより、レーザ光ＬＢの焦点位置Ｆを移動させる。これによれば、レーザ照射部４２を移動させなく済む。レーザ照射部４２を移動させにくい構成の場合は有効である。
【0083】
また、上記実施形態に示したように、複層型回折光学素子の一例である回折レンズ１０は、同心円状に複数の突条部２０が配列され、径方向の断面形状が鋸歯状の回折光学面１８をそれぞれ有する１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂであって、プラスチックで形成された１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂを備え、回折光学面１８同士の凹凸が嵌合している。突条部２０の稜線から延びる２つの斜面のうちの一方の斜面を格子面２０Ａ、他方の斜面を側壁面２０Ｂとした場合に、嵌合した状態の１対の回折光学面１８において対面する側壁面２０Ｂ同士の境界領域ＢＲには、回折格子層１２Ａ及び１２Ｂの一部を炭化させた炭化領域（一例として炭化ドット２２Ａ）によって形成された遮光膜２２であって、回折光学面に入射する入射光のうち境界領域ＢＲを透過する透過光を遮光する遮光膜２２が設けられている。
【0084】
このような複層型回折光学素子は、プラスチックで形成された回折格子層１２Ａ及び１２Ｂの一部を炭化させた炭化領域によって遮光膜２２が形成されているから、上述した遮光膜形成方法のメリットと同様に、蒸着法及び塗布法などによって遮光膜が形成された複層型回折光学素子と比較して、製造が簡単である。専用の材料が不要である点と処理手順の簡便さは、低コスト化にも寄与する。
【0085】
上記実施形態では、一例として示した炭化ドット２２Ａのように、炭化領域は複数のドットで形成されており、隣接するドット同士は一部重なり合った状態で配列されている。隣接するドット同士を一部重ねることで、ドット間の隙間からの漏光を抑制することができる。
【0086】
上記実施形態では、一例として示した炭化ドット２２Ａのように、複数のドットは、断面が楕円形状であり、かつ、側壁面２０Ｂの高さ方向に長手方向が延びる姿勢で配列されている。境界領域ＢＲにおいて、遮光膜２２の膜厚ＦＴは、側壁面２０Ｂの高さ方向と直交する、回折光学面１８の径方向の長さになる。そのため、複数のドットを上記姿勢で配列することにより、楕円形状の短手方向の短径Ｄ１を遮光膜２２の膜厚ＦＴとすることができるので、膜厚ＦＴを薄くすることができる。上述したとおり、膜厚ＦＴが厚すぎると、光学性能を低下させる要因となるため、膜厚ＦＴを薄くできる上記構成が好ましい。
【0087】
上記実施形態では、突条部２０において、回折光学面１８の径方向における遮光膜２２の膜厚ＦＴは、突条部２０の幅ＲＷに対して、１０％以下であり、より好ましくは、１％以下である。これにより、格子面２０Ａに入射する入射光線を遮光することを抑制しつつ、側壁面２０Ｂへの入射光線を遮光することができる。これにより、フレア及びリング状のゴーストなどの原因となる不要光が抑制される。
【0088】
上記実施形態において、複層型回折光学素子の一例である回折レンズ１０は、１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂを有する回折格子部１２と、回折格子部１２の両面とそれぞれ接合される１対のレンズ１３及び１４とを備えている。回折格子部１２とレンズ１３及び１４とを組み合わせることで、回折作用と屈折作用との組み合わせが可能となり、回折光学素子としての光学性能を向上させることができる。
【0089】
（変形例１：遮光膜の形成位置）
本開示の技術は、上記実施形態に限らず図２０～図２４に示す種々の変形が可能である。図２０は、遮光膜２２を形成する位置の変形例である。上記実施形態では、図１３Ｂに示すように、回折格子部１２内の側壁面２０Ｂの境界領域ＢＲにおいて、１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂのうち、回折格子層１２Ｂに遮光膜２２を形成している。図２０Ａに示す例は、回折格子層１２Ａに遮光膜２２が形成されている。また、図２０Ｂに示すように、１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂに跨って遮光膜２２が形成されていてもよい。このように、遮光膜２２は、１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂの側壁面２０Ｂ同士の境界領域ＢＲに形成されていればよい。
本開示の技術は、上記実施形態に限らず図２０～図２４に示す種々の変形が可能である。図２０は、遮光膜２２を形成する位置の変形例である。上記実施形態では、図１３Ｂに示すように、回折格子部１２内の側壁面２０Ｂの境界領域ＢＲにおいて、１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂのうち、回折格子層１２Ｂに遮光膜２２を形成している。図２０Ａに示す例は、回折格子層１２Ａに遮光膜２２が形成されている。また、図２０Ｂに示すように、１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂに跨って遮光膜２２が形成されていてもよい。このように、遮光膜２２は、１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂの側壁面２０Ｂ同士の境界領域ＢＲに形成されていればよい。
【0090】
（変形例２：側壁面の傾きとレーザ光の照射方向）
図２１に示す変形例では、格子面６０Ａと側壁面６０Ｂを有する突条部６０において、側壁面６０Ｂが、回折レンズ１０のＺ方向に相当する高さ方向、すなわち、光軸ＯＡに対して傾斜している。このように側壁面６０Ｂが光軸ＯＡに対して傾斜している場合は、突条部６０の側壁面６０Ｂに沿う方向からレーザ光ＬＢが照射されることが好ましい。これにより、側壁面６０Ｂに沿う方向と炭化ドット２２Ａの長手方向を一致させることができるため、レーザ光ＬＢの照射方向が側壁面６０Ｂに対して傾斜している場合と比較して、遮光膜２２を側壁面６０Ｂに近づけることができる。遮光膜２２と側壁面６０Ｂとが離れすぎると、側壁面６０Ｂからの不要光が生じやすくなる。遮光膜２２を側壁面６０Ｂに近づけることで不要光を抑制することができる。
図２１に示す変形例では、格子面６０Ａと側壁面６０Ｂを有する突条部６０において、側壁面６０Ｂが、回折レンズ１０のＺ方向に相当する高さ方向、すなわち、光軸ＯＡに対して傾斜している。このように側壁面６０Ｂが光軸ＯＡに対して傾斜している場合は、突条部６０の側壁面６０Ｂに沿う方向からレーザ光ＬＢが照射されることが好ましい。これにより、側壁面６０Ｂに沿う方向と炭化ドット２２Ａの長手方向を一致させることができるため、レーザ光ＬＢの照射方向が側壁面６０Ｂに対して傾斜している場合と比較して、遮光膜２２を側壁面６０Ｂに近づけることができる。遮光膜２２と側壁面６０Ｂとが離れすぎると、側壁面６０Ｂからの不要光が生じやすくなる。遮光膜２２を側壁面６０Ｂに近づけることで不要光を抑制することができる。
【0091】
（変形例３：炭化ドットの姿勢）
上記実施形態では、図１７に示すように、炭化ドット２２Ａは、長手方向が側壁面２０Ｂに沿う姿勢で形成されているが、図２２に示すように、炭化ドット２２Ａは、長手方向が側壁面２０Ｂと直交する方向、すなわち、回折レンズ１０の径方向に沿う姿勢で形成されてもよい。図２２Ａは、図１７Ａと同様に、突条部２０を、高さ方向及び径方向のそれぞれと直交する方向から見た場合の炭化ドット２２Ａの姿勢を示している。図２２Ｂは、図１７Ｂと同様に、突条部２０を光軸ＯＡの方向から見た場合の炭化ドット２２Ａの姿勢を示している。図２２に示すように、炭化ドット２２Ａの長手方向を側壁面２０Ｂと直交させた場合は、炭化ドット２２Ａの長径Ｄ２が、遮光膜２２の膜厚ＦＴとなる。図２２に示すように炭化ドット２２Ａを形成してもよいが、上述したとおり、遮光膜２２の膜厚ＦＴが厚すぎると、悪影響もあるため、図１７に示すような姿勢で炭化ドット２２Ａを形成することが好ましい。
上記実施形態では、図１７に示すように、炭化ドット２２Ａは、長手方向が側壁面２０Ｂに沿う姿勢で形成されているが、図２２に示すように、炭化ドット２２Ａは、長手方向が側壁面２０Ｂと直交する方向、すなわち、回折レンズ１０の径方向に沿う姿勢で形成されてもよい。図２２Ａは、図１７Ａと同様に、突条部２０を、高さ方向及び径方向のそれぞれと直交する方向から見た場合の炭化ドット２２Ａの姿勢を示している。図２２Ｂは、図１７Ｂと同様に、突条部２０を光軸ＯＡの方向から見た場合の炭化ドット２２Ａの姿勢を示している。図２２に示すように、炭化ドット２２Ａの長手方向を側壁面２０Ｂと直交させた場合は、炭化ドット２２Ａの長径Ｄ２が、遮光膜２２の膜厚ＦＴとなる。図２２に示すように炭化ドット２２Ａを形成してもよいが、上述したとおり、遮光膜２２の膜厚ＦＴが厚すぎると、悪影響もあるため、図１７に示すような姿勢で炭化ドット２２Ａを形成することが好ましい。
【0092】
（変形例４：走査方法の変形例）
図２３は、レーザ光ＬＢを走査する走査機構としてガルバノミラー８３及び８４を用いた走査機構８１を示す。走査機構８１は、一例として、レーザ光ＬＢをコリメートするコリメータ８２、ガルバノミラー８３及び８４、及び集光光学系８５を備えている。ガルバノミラー８３及び８４は、それぞれレーザ光ＬＢを反射するミラー部と、ミラー部の姿勢を軸回りに回転させる機構とを備えている。ガルバノミラー８３及び８４のそれぞれのミラー部の姿勢を回転させることにより、レーザ光ＬＢの焦点位置Ｆを走査することができる。走査機構８１は、レーザ照射部４２に組み込まれている。すなわち、本例では、複層型回折光学素子の一例である回折レンズ１０を固定した状態で、走査機構８１を含むレーザ照射部４２を変位させることにより、レーザ光ＬＢの焦点位置Ｆを移動させる。これにより、回折レンズ１０を移動させることなく、焦点位置Ｆの走査が可能となる。この例は、例えば、回折レンズ１０が大型の場合など、回折レンズ１０を移動させにくい場合に有効である。
図２３は、レーザ光ＬＢを走査する走査機構としてガルバノミラー８３及び８４を用いた走査機構８１を示す。走査機構８１は、一例として、レーザ光ＬＢをコリメートするコリメータ８２、ガルバノミラー８３及び８４、及び集光光学系８５を備えている。ガルバノミラー８３及び８４は、それぞれレーザ光ＬＢを反射するミラー部と、ミラー部の姿勢を軸回りに回転させる機構とを備えている。ガルバノミラー８３及び８４のそれぞれのミラー部の姿勢を回転させることにより、レーザ光ＬＢの焦点位置Ｆを走査することができる。走査機構８１は、レーザ照射部４２に組み込まれている。すなわち、本例では、複層型回折光学素子の一例である回折レンズ１０を固定した状態で、走査機構８１を含むレーザ照射部４２を変位させることにより、レーザ光ＬＢの焦点位置Ｆを移動させる。これにより、回折レンズ１０を移動させることなく、焦点位置Ｆの走査が可能となる。この例は、例えば、回折レンズ１０が大型の場合など、回折レンズ１０を移動させにくい場合に有効である。
【0093】
（変形例５：ＣＷレーザ光）
上記実施形態では、図１１に示したとおり、レーザ光ＬＢとしてパルスレーザ光を使用した例で説明したが、図２４に示すように、レーザ光ＬＢとしてはＣＷレーザ光を使用してもよい。もちろん、上述のとおり、パルスレーザ光には種々のメリットがあるため、ＣＷレーザ光よりもパルスレーザ光を用いることが好ましい。
上記実施形態では、図１１に示したとおり、レーザ光ＬＢとしてパルスレーザ光を使用した例で説明したが、図２４に示すように、レーザ光ＬＢとしてはＣＷレーザ光を使用してもよい。もちろん、上述のとおり、パルスレーザ光には種々のメリットがあるため、ＣＷレーザ光よりもパルスレーザ光を用いることが好ましい。
【0094】
（変形例６：回折格子部の形成方法）
上記実施形態では、図８に示したように、一方の回折格子層１２Ｂを形成した後に、回折格子層１２Ｂを金型として利用して、他方の回折格子層１２Ａを形成する例で説明したが、回折格子部１２は次のように形成してもよい。すなわち、回折格子層１２Ｂに加えて、回折格子層１２Ａについても金型３１を使用して形成する。そして、１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂをそれぞれ形成した後に、それぞれの回折光学面１８を接着剤で貼り合わせてもよい。１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂは、接着剤で貼り合わせ後において、回折光学面１８が嵌合した状態となる。
上記実施形態では、図８に示したように、一方の回折格子層１２Ｂを形成した後に、回折格子層１２Ｂを金型として利用して、他方の回折格子層１２Ａを形成する例で説明したが、回折格子部１２は次のように形成してもよい。すなわち、回折格子層１２Ｂに加えて、回折格子層１２Ａについても金型３１を使用して形成する。そして、１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂをそれぞれ形成した後に、それぞれの回折光学面１８を接着剤で貼り合わせてもよい。１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂは、接着剤で貼り合わせ後において、回折光学面１８が嵌合した状態となる。
【0095】
（変形例７：用途）
また、上記例において、回折レンズ１０を、図１に示す撮影光学系１１０のようなカメラ用のズームレンズに適用した例で説明したが、プロジェクタの投写光学系に適用してもよい。
また、上記例において、回折レンズ１０を、図１に示す撮影光学系１１０のようなカメラ用のズームレンズに適用した例で説明したが、プロジェクタの投写光学系に適用してもよい。
【0096】
（変形例８：遮光膜の形成領域）
また、同心円状に形成される複数の突条部２０の一部に遮光膜２２を形成してもよいし、全部に遮光膜２２を形成してもよい。例えば、回折光学面１８のうち有効径の範囲内にある突条部のみに遮光膜２２を形成してもよい。有効径は、例えば複層型回折光学素子がカメラ及びプロジェクタなどの光学系に組み込まれる場合は、結像に寄与する光線が入射する範囲に対応するレンズの直径をいう。
また、同心円状に形成される複数の突条部２０の一部に遮光膜２２を形成してもよいし、全部に遮光膜２２を形成してもよい。例えば、回折光学面１８のうち有効径の範囲内にある突条部のみに遮光膜２２を形成してもよい。有効径は、例えば複層型回折光学素子がカメラ及びプロジェクタなどの光学系に組み込まれる場合は、結像に寄与する光線が入射する範囲に対応するレンズの直径をいう。
【0097】
（変形例９：レンズの枚数）
複層型回折光学素子の一例として、２枚のレンズ１３及び１４を有する回折レンズ１０を例に説明したが、例えば、３枚以上のレンズを有していてもよい。また、レンズは１枚だけでもよい。この場合は、例えば、回折格子部１２の一方の面はレンズ面を持たない透明なガラス基板と接合される。つまり、レンズの枚数は何枚でもよく、複層型回折光学素子は、１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂを有していればよい。
複層型回折光学素子の一例として、２枚のレンズ１３及び１４を有する回折レンズ１０を例に説明したが、例えば、３枚以上のレンズを有していてもよい。また、レンズは１枚だけでもよい。この場合は、例えば、回折格子部１２の一方の面はレンズ面を持たない透明なガラス基板と接合される。つまり、レンズの枚数は何枚でもよく、複層型回折光学素子は、１対の回折格子層１２Ａ及び１２Ｂを有していればよい。
【0098】
なお、本開示の技術は、上述の実施形態と種々の変形例を適宜組み合わせることも可能である。また、上記実施形態に限らず、要旨を逸脱しない限り種々の構成を採用し得ることはもちろんである。
【0099】
以上に示した記載内容及び図示内容は、本開示の技術に係る部分についての詳細な説明であり、本開示の技術の一例に過ぎない。例えば、上記の構成、機能、作用、及び効果に関する説明は、本開示の技術に係る部分の構成、機能、作用、及び効果の一例に関する説明である。よって、本開示の技術の主旨を逸脱しない範囲内において、以上に示した記載内容及び図示内容に対して、不要な部分を削除したり、新たな要素を追加したり、置き換えたりしてもよいことはいうまでもない。また、錯綜を回避し、本開示の技術に係る部分の理解を容易にするために、以上に示した記載内容及び図示内容では、本開示の技術の実施を可能にする上で特に説明を要しない技術常識等に関する説明は省略されている。
【0100】
本明細書において、「Ａ及び／又はＢ」は、「Ａ及びＢのうちの少なくとも１つ」と同義である。つまり、「Ａ及び／又はＢ」は、Ａだけであってもよいし、Ｂだけであってもよいし、Ａ及びＢの組み合わせであってもよい、という意味である。また、本明細書において、３つ以上の事柄を「及び／又は」で結び付けて表現する場合も、「Ａ及び／又はＢ」と同様の考え方が適用される。
【0101】
本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【符号の説明】
【0102】
１０ 回折レンズ
１２ 回折格子部
１２Ａ、１２Ｂ 回折格子層
１３、１４ レンズ
１８ 回折光学面
２０ 突条部
２０Ａ 格子面
２０Ｂ 側壁面
２０Ｃ 稜線
２２ 遮光膜
２２Ａ 炭化ドット
３１ 金型
３２、３３ プラスチック材料
４１ レーザ加工装置
４２ レーザ照射部
４３ 集光光学系
４４ 移動ステージ
４４Ａ 回転ステージ
４４Ｂ ３軸ステージ
４５ ホルダ
６０ 突条部
６０Ａ 格子面
６０Ｂ 側壁面
８１ 走査機構
８２ コリメータ
８３、８４ ガルバノミラー
８５ 集光光学系
１１０ 撮影光学系
１１１ イメージセンサ
１２０ 凸レンズ
２００ 回折レンズ
ＢＲ 境界領域
ＣＤ 中心
ＣＳ１、Ｃ２、ＣＳ３、ＣＳ４ 位置
Ｄ１ 短径
Ｄ２ 長径
Ｆ 焦点位置
ＦＴ 膜厚
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
ＬＢ レーザ光
ＯＡ 光軸
ＰＷ パルス幅
Ｒ１ 入射光線
Ｒ１Ａ 出射光線
Ｒ２ 入射光線
Ｒ２Ａ 出射光線
Ｒ３ 入射光線
Ｒ３Ｂ 出射光線
Ｒ４ 入射光線
Ｒ４Ｂ 出射光線
ＲＷ 突条部の幅
Ｓ 断面積
ＳＤ スポット径
ＳＲ 光線
ＵＶ 紫外線
１２ 回折格子部
１２Ａ、１２Ｂ 回折格子層
１３、１４ レンズ
１８ 回折光学面
２０ 突条部
２０Ａ 格子面
２０Ｂ 側壁面
２０Ｃ 稜線
２２ 遮光膜
２２Ａ 炭化ドット
３１ 金型
３２、３３ プラスチック材料
４１ レーザ加工装置
４２ レーザ照射部
４３ 集光光学系
４４ 移動ステージ
４４Ａ 回転ステージ
４４Ｂ ３軸ステージ
４５ ホルダ
６０ 突条部
６０Ａ 格子面
６０Ｂ 側壁面
８１ 走査機構
８２ コリメータ
８３、８４ ガルバノミラー
８５ 集光光学系
１１０ 撮影光学系
１１１ イメージセンサ
１２０ 凸レンズ
２００ 回折レンズ
ＢＲ 境界領域
ＣＤ 中心
ＣＳ１、Ｃ２、ＣＳ３、ＣＳ４ 位置
Ｄ１ 短径
Ｄ２ 長径
Ｆ 焦点位置
ＦＴ 膜厚
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
ＬＢ レーザ光
ＯＡ 光軸
ＰＷ パルス幅
Ｒ１ 入射光線
Ｒ１Ａ 出射光線
Ｒ２ 入射光線
Ｒ２Ａ 出射光線
Ｒ３ 入射光線
Ｒ３Ｂ 出射光線
Ｒ４ 入射光線
Ｒ４Ｂ 出射光線
ＲＷ 突条部の幅
Ｓ 断面積
ＳＤ スポット径
ＳＲ 光線
ＵＶ 紫外線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
