衍射光学元件制造技术

本实用新型专利技术提供一种衍射光学元件，其包括由第1光学材料构成并在表面具有衍射光栅的基体、和由第2光学材料构成并以覆盖衍射光栅的方式设置在基体的光学调整层，通过衍射光栅的前端的包络面是曲面，光学调整层从包络面起在法线方向上具有均等的厚度。该衍射光学元件能抑制色相不均、因热冲击引起的裂纹的发生。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及衍射光学元件。
技术介绍
衍射光学元件具备在由玻璃或树脂等的光学材料构成的基体中设置有使光发生衍射的衍射光栅的构造。衍射光学元件用于摄像装置或包含光学记录装置的各种光学设备 的光学系统中，例如，已知用于被设计成将特定级数的衍射光汇集于I点的透镜、空间低通滤波器、偏振全息等。衍射光学元件具有使光学系统变得紧凑的这种特点。此外，与折射相反，越是长波长的光则衍射得越强烈，因此，通过组合衍射光学元件和利用折射的通常的光学元件，还能够改善光学系统的色象差、像面弯曲。但是，衍射效率理论上依赖于光的波长。因此，当按照特定波长的光的衍射效率为最佳的方式来设计衍射光学元件时，会产生对于其他波长的光而言衍射效率下降的这种问题。例如，在相机用镜头等利用白色光的光学系统中使用衍射光学元件的情况下，由于该衍射效率的波长依赖性，从而会产生因色相不均、不要级数光而引起的光斑，仅仅由衍射光学元件构成具有适当的光学特性的光学系统是较为困难的。针对这种技术问题，专利文献I公开了一种相位差型的衍射光学元件，其具备基体，由光学材料构成，且在表面设有衍射光栅；和光学调整层，由与基体不同的光学材料构成，覆盖衍射光栅。将透过衍射光学兀件的光的波长设为λ ,将2种光学材料的波长λ处的折射率设为η (λ)及η2(λ)，将衍射光栅的深度设为d。在折射率η (λ)及η2(λ)和d满足以下的式(I)的关系时，针对波长λ的光的m级衍射效率为100%。在此，m为整数，表示衍射级数。数I ,mA -γ-ττ,U； \η\{λ) - η2{λ)\因此，在所使用的光的波段内，如果能够组合具有d大致恒定的这种波长依赖性的折射率nl ( λ )的光学材料和折射率η2 ( λ )的光学材料，则能够降低衍射效率的波长依赖性。一般会组合折射率高且波长色散低的材料、和折射率低且波长色散高的材料。专利文献I公开了作为构成基体的光学材料使用玻璃或者树脂，而作为构成光学调整层的光学材料使用紫外线固化树脂。专利文献2公开了在具有同样构造的相位差型的衍射光学元件中，作为构成基体的光学材料使用玻璃，作为构成光学调整层的光学材料使用能量固化型树脂。专利文献2公开了通过该构造能够降低衍射效率的波长依赖性，能够有效地防止因色相不均或不要级数光引起的光斑产生等。现有技术文献专利文献专利文献I JP特开平10-268116号公报专利文献2 JP特开2001-249208号公报本申请专利技术者针对现有的相位差型的衍射光学元件的光学特性、耐久性进行了研究，发现即便是被设计成充分获得MTF (Modulation TransferFunction)等光学性能的衍射光学元件，在用于摄像的情况下有时也会发生色相不均。此外，还发现在光学调整层的形成时或热冲击试验等的环境试验时，在光学调整层中会出现裂纹。再者，进一步发现在现有的衍射光学元件中，用于得到如设计那样的光学性能的、关于光学调整层的形状的容许误差较小，如果不高精度地形成光学调整层，则难以获得具有期望的光学性能的衍射光学元件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种解决这种现有技术中的至少一个问题的具有新构造的衍射光学兀件。本专利技术的衍射光学元件，其具备基体，其在表面具有衍射光栅；和光学调整层，其以覆盖所述衍射光栅的方式设置于所述基体，通过所述衍射光栅的前端的包络面是曲面，所述光学调整层在与所述衍射光学元件的光轴平行的截面上的至少3点，从所述包络面开始在相对于该包络面的法线nl、n2、n3方向上具有均等的厚度。在所述衍射光学元件中，所述基体的设置有所述衍射光栅的区域是有效区域，至少在与所述有效区域对应的光学调整层，从所述包络面开始在法线方向上具有均等的厚度。在所述衍射光学元件中，所述光学调整层的表面具有与通过所述衍射光栅的前端的包络面不同的非球面形状。在所述衍射光学元件中，所述光学调整层由树脂形成，在所述光学调整层中分散有无机粒子。专利技术效果根据本专利技术，由于光学调整层从通过衍射光栅的前端的包络面开始在法线方向上具有固定的厚度，因此在透镜的中心部和周边部能够减小光线通过的光学调整层的厚度之差，能够减少色相不均。附图说明图I (a)是示意地表示现有技术的衍射光学元件的剖面构造的图，(b)是示意地表示光学调整层的半径方向的厚度分布的图。图2(a)是示意地表示本专利技术的衍射光学元件的第I实施方式的剖面构造的图，(b)是示意地表示光学调整层的半径方向的厚度分布的图。图3(a)至(C)是表示图2所示的衍射光学元件的制造方法的一例的工序剖面图。图4(a)是示意地表示本专利技术的衍射光学元件的第2实施方式的剖面构造的图，(b)是示意地表示光学调整层的半径方向的厚度分布的图。符号说明I、11 基体2、12衍射光栅3、3’、13光学调整层4、14 包络面5、15 光轴6无机粒子7第2树脂17分配器18 模具21、22、121衍射光学元件具体实施方式本申请专利技术者为了解决现有的衍射光学元件中的上述问题，对现有的衍射光学元件的构造进行了详细的研究。图I (a)示意地表示现有的衍射光学元件22的剖面构造，图1(b)表不光学调整层13的半径方向的厚度的分布。现有的衍射光学兀件22具备基体11,其由第I光学材料构成，在表面设有衍射光栅12 ;及光学调整层13，其由第2光学材料构成，被设置成覆盖衍射光栅12。为了使衍射光学元件22具有一般的基于衍射光栅12的衍射作用以外，还具有基于透镜的聚光作用，衍射光栅12被设置在具有发挥透镜作用的非球面形状的基底形状Ilb的基体11上。因此，通过衍射光栅12的前端的包络面14具有与基底形状Ilb相同的非球面形状。由于光学调整层13是为了降低衍射光栅12的波长依赖性而设置的，因此通常光学调整层13的表面形状设定为与衍射光栅12的前端的包络面14相同的非球面形状，以进行最优化设计。这是因为由于光学调整层13的上述功能由构成光学调整层13的第2光学材料来决定，因此不需要改变光学调整层13的表面13s的形状，通过设定成与衍射光栅12的前端的包络面14相同的非球面形状，在不增加参数的情况下就能够进行透镜最优化设计。但是，本申请专利技术者对现有的衍射光学元件22的构造等进行研究之后，发现在光学调整层13的表面形状是与衍射光栅13的前端的包络面14相同的非球面形状的情况下，也会发生以下的问题。在光学调整层13的表面形状和衍射光栅13的前端的包络面14具有相同的非球面形状的情况下，如图1(a) (b)所示那样，若除去进入衍射光栅12的轮带(orbicularzone)的部分，则光学调整层13在光轴15方向上具有相等的厚度。也就是说，光轴15处的厚度t5与半径方向的任意点处的平行于光轴15的方向p4上的厚度t4相等。但是,该情况下，因为由衍射光栅12进行衍射之后的光并不是始终以平行于光轴的角度入射至光学调整层13，因此例如若是曲率半径小的透镜，则光线通过的距离在透镜的中心处变长，而越向周边则越短。因此，越是透过衍射光学元件的周边的光，则光路长越短。另一方面，对于光学调整层中使用的树脂材料而言，因电子迁移吸收，从而靠近紫外波段的短波长侧的透过率容易下降，此外透过率相对于厚度的増加会以指数函数下降。因此，在透镜的中心部和周边部，特别是短波长侧的透过率会出现差异。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种衍射光学元件，其具备：基体，其在表面具有衍射光栅；和光学调整层，其以覆盖所述衍射光栅的方式设置于所述基体，通过所述衍射光栅的前端的包络面是曲面，所述光学调整层在与所述衍射光学元件的光轴平行的截面上的至少3点，从所述包络面开始在相对于该包络面的法线(n1、n2、n3)方向上具有均等的厚度。

【技术特征摘要】
2011.06.20 JP 2011-1364551.一种衍射光学元件，其具备 基体，其在表面具有衍射光栅；和 光学调整层，其以覆盖所述衍射光栅的方式设置于所述基体， 通过所述衍射光栅的前端的包络面是曲面， 所述光学调整层在与所述衍射光学元件的光轴平行的截面上的至少3点，从所述包络面开始在相对于该包络面的法线(nl、n2、n3)方向上具有均等的厚度。2.根据权利要求I所述的衍射光学元件，其中， 所述基体的设置有所述衍射光栅的区域是有效区域，至少在与所述有效区域对应的光学调整层，从所述包络面开始在法线方向上具有均等的厚度。3.根据权利要求I或2所述的衍射光学元件，其中， 通过所述衍...

【专利技术属性】
技术研发人员：村田晶子，冈田夕佳，末永辰敏，安藤贵真，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：实用新型
国别省市：