衍射光學元件制造技術

本實用新型專利技術提供一種衍射光學元件，其包括由第1光學材料構成并在表面具有衍射光柵的基體、和由第2光學材料構成并以覆蓋衍射光柵的方式設置在基體的光學調整層，通過衍射光柵的前端的包絡面是曲面，光學調整層從包絡面起在法線方向上具有均等的厚度。該衍射光學元件能抑制色相不均、因熱沖擊引起的裂紋的發生。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及衍射光學元件。
技術介紹
衍射光學元件具備在由玻璃或樹脂等的光學材料構成的基體中設置有使光發生衍射的衍射光柵的構造。衍射光學元件用于攝像裝置或包含光學記錄裝置的各種光學設備 的光學系統中，例如，已知用于被設計成將特定級數的衍射光匯集于I點的透鏡、空間低通濾波器、偏振全息等。衍射光學元件具有使光學系統變得緊湊的這種特點。此外，與折射相反，越是長波長的光則衍射得越強烈，因此，通過組合衍射光學元件和利用折射的通常的光學元件，還能夠改善光學系統的色象差、像面彎曲。但是，衍射效率理論上依賴于光的波長。因此，當按照特定波長的光的衍射效率為最佳的方式來設計衍射光學元件時，會產生對于其他波長的光而言衍射效率下降的這種問題。例如，在相機用鏡頭等利用白色光的光學系統中使用衍射光學元件的情況下，由于該衍射效率的波長依賴性，從而會產生因色相不均、不要級數光而引起的光斑，僅僅由衍射光學元件構成具有適當的光學特性的光學系統是較為困難的。針對這種技術問題，專利文獻I公開了一種相位差型的衍射光學元件，其具備基體，由光學材料構成，且在表面設有衍射光柵；和光學調整層，由與基體不同的光學材料構成，覆蓋衍射光柵。將透過衍射光學兀件的光的波長設為λ ,將2種光學材料的波長λ處的折射率設為η (λ)及η2(λ)，將衍射光柵的深度設為d。在折射率η (λ)及η2(λ)和d滿足以下的式(I)的關系時，針對波長λ的光的m級衍射效率為100%。在此，m為整數，表示衍射級數。數I ,mA -γ-ττ,U； \η\{λ) - η2{λ)\因此，在所使用的光的波段內，如果能夠組合具有d大致恒定的這種波長依賴性的折射率nl ( λ )的光學材料和折射率η2 ( λ )的光學材料，則能夠降低衍射效率的波長依賴性。一般會組合折射率高且波長色散低的材料、和折射率低且波長色散高的材料。專利文獻I公開了作為構成基體的光學材料使用玻璃或者樹脂，而作為構成光學調整層的光學材料使用紫外線固化樹脂。專利文獻2公開了在具有同樣構造的相位差型的衍射光學元件中，作為構成基體的光學材料使用玻璃，作為構成光學調整層的光學材料使用能量固化型樹脂。專利文獻2公開了通過該構造能夠降低衍射效率的波長依賴性，能夠有效地防止因色相不均或不要級數光引起的光斑產生等。現有技術文獻專利文獻專利文獻I JP特開平10-268116號公報專利文獻2 JP特開2001-249208號公報本申請專利技術者針對現有的相位差型的衍射光學元件的光學特性、耐久性進行了研究，發現即便是被設計成充分獲得MTF (Modulation TransferFunction)等光學性能的衍射光學元件，在用于攝像的情況下有時也會發生色相不均。此外，還發現在光學調整層的形成時或熱沖擊試驗等的環境試驗時，在光學調整層中會出現裂紋。再者，進一步發現在現有的衍射光學元件中，用于得到如設計那樣的光學性能的、關于光學調整層的形狀的容許誤差較小，如果不高精度地形成光學調整層，則難以獲得具有期望的光學性能的衍射光學元件。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種解決這種現有技術中的至少一個問題的具有新構造的衍射光學兀件。本專利技術的衍射光學元件，其具備基體，其在表面具有衍射光柵；和光學調整層，其以覆蓋所述衍射光柵的方式設置于所述基體，通過所述衍射光柵的前端的包絡面是曲面，所述光學調整層在與所述衍射光學元件的光軸平行的截面上的至少3點，從所述包絡面開始在相對于該包絡面的法線nl、n2、n3方向上具有均等的厚度。在所述衍射光學元件中，所述基體的設置有所述衍射光柵的區域是有效區域，至少在與所述有效區域對應的光學調整層，從所述包絡面開始在法線方向上具有均等的厚度。在所述衍射光學元件中，所述光學調整層的表面具有與通過所述衍射光柵的前端的包絡面不同的非球面形狀。在所述衍射光學元件中，所述光學調整層由樹脂形成，在所述光學調整層中分散有無機粒子。專利技術效果根據本專利技術，由于光學調整層從通過衍射光柵的前端的包絡面開始在法線方向上具有固定的厚度，因此在透鏡的中心部和周邊部能夠減小光線通過的光學調整層的厚度之差，能夠減少色相不均。附圖說明圖I (a)是示意地表示現有技術的衍射光學元件的剖面構造的圖，(b)是示意地表示光學調整層的半徑方向的厚度分布的圖。圖2(a)是示意地表示本專利技術的衍射光學元件的第I實施方式的剖面構造的圖，(b)是示意地表示光學調整層的半徑方向的厚度分布的圖。圖3(a)至(C)是表示圖2所示的衍射光學元件的制造方法的一例的工序剖面圖。圖4(a)是示意地表示本專利技術的衍射光學元件的第2實施方式的剖面構造的圖，(b)是示意地表示光學調整層的半徑方向的厚度分布的圖。符號說明I、11 基體2、12衍射光柵3、3’、13光學調整層4、14 包絡面5、15 光軸6無機粒子7第2樹脂17分配器18 模具21、22、121衍射光學元件具體實施方式本申請專利技術者為了解決現有的衍射光學元件中的上述問題，對現有的衍射光學元件的構造進行了詳細的研究。圖I (a)示意地表示現有的衍射光學元件22的剖面構造，圖1(b)表不光學調整層13的半徑方向的厚度的分布。現有的衍射光學兀件22具備基體11,其由第I光學材料構成，在表面設有衍射光柵12 ;及光學調整層13，其由第2光學材料構成，被設置成覆蓋衍射光柵12。為了使衍射光學元件22具有一般的基于衍射光柵12的衍射作用以外，還具有基于透鏡的聚光作用，衍射光柵12被設置在具有發揮透鏡作用的非球面形狀的基底形狀Ilb的基體11上。因此，通過衍射光柵12的前端的包絡面14具有與基底形狀Ilb相同的非球面形狀。由于光學調整層13是為了降低衍射光柵12的波長依賴性而設置的，因此通常光學調整層13的表面形狀設定為與衍射光柵12的前端的包絡面14相同的非球面形狀，以進行最優化設計。這是因為由于光學調整層13的上述功能由構成光學調整層13的第2光學材料來決定，因此不需要改變光學調整層13的表面13s的形狀，通過設定成與衍射光柵12的前端的包絡面14相同的非球面形狀，在不增加參數的情況下就能夠進行透鏡最優化設計。但是，本申請專利技術者對現有的衍射光學元件22的構造等進行研究之后，發現在光學調整層13的表面形狀是與衍射光柵13的前端的包絡面14相同的非球面形狀的情況下，也會發生以下的問題。在光學調整層13的表面形狀和衍射光柵13的前端的包絡面14具有相同的非球面形狀的情況下，如圖1(a) (b)所示那樣，若除去進入衍射光柵12的輪帶(orbicularzone)的部分，則光學調整層13在光軸15方向上具有相等的厚度。也就是說，光軸15處的厚度t5與半徑方向的任意點處的平行于光軸15的方向p4上的厚度t4相等。但是,該情況下，因為由衍射光柵12進行衍射之后的光并不是始終以平行于光軸的角度入射至光學調整層13，因此例如若是曲率半徑小的透鏡，則光線通過的距離在透鏡的中心處變長，而越向周邊則越短。因此，越是透過衍射光學元件的周邊的光，則光路長越短。另一方面，對于光學調整層中使用的樹脂材料而言，因電子遷移吸收，從而靠近紫外波段的短波長側的透過率容易下降，此外透過率相對于厚度的増加會以指數函數下降。因此，在透鏡的中心部和周邊部，特別是短波長側的透過率會出現差異。其本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種衍射光學元件，其具備：基體，其在表面具有衍射光柵；和光學調整層，其以覆蓋所述衍射光柵的方式設置于所述基體，通過所述衍射光柵的前端的包絡面是曲面，所述光學調整層在與所述衍射光學元件的光軸平行的截面上的至少3點，從所述包絡面開始在相對于該包絡面的法線(n1、n2、n3)方向上具有均等的厚度。

【技術特征摘要】
2011.06.20 JP 2011-1364551.一種衍射光學元件，其具備 基體，其在表面具有衍射光柵；和 光學調整層，其以覆蓋所述衍射光柵的方式設置于所述基體， 通過所述衍射光柵的前端的包絡面是曲面， 所述光學調整層在與所述衍射光學元件的光軸平行的截面上的至少3點，從所述包絡面開始在相對于該包絡面的法線(nl、n2、n3)方向上具有均等的厚度。2.根據權利要求I所述的衍射光學元件，其中， 所述基體的設置有所述衍射光柵的區域是有效區域，至少在與所述有效區域對應的光學調整層，從所述包絡面開始在法線方向上具有均等的厚度。3.根據權利要求I或2所述的衍射光學元件，其中， 通過所述衍...

【專利技術屬性】
技術研發人員：村田晶子，岡田夕佳，末永辰敏，安藤貴真，
申請(專利權)人：松下電器產業株式會社，
類型：實用新型
國別省市：