[发明专利]衍射光学元件及衍射光学元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种衍射光学元件，特别是涉及一种由分别含有不同的树脂的两个以上部件构成的衍射光学元件及其制造方法。

背景技术

衍射光学元件具备下述结构，即在由玻璃及树脂等光学材料构成的基体上设有使光衍射的衍射光栅。衍射光学元件被用于含有摄像装置及光学记录装置的各种光学仪器的光学系统中，例如公知有按照使特定级次的衍射光集中于一点的方式所设计的透镜、空间低通滤波器、偏振光全息图等。

衍射光学元件具有可以使光学系统小型化的特点。另外，由于与折射相反，越是长波长的光越较大地发生衍射，因而通过使衍射光学元件和利用折射的普通的光学元件进行组合，也可以改善光学系统的色差和像面弯曲。

但是，由于衍射效率在理论上依赖于光的波长，所以在按特定的波长的光的衍射效率达到最佳的方式设计衍射光学元件时，就会产生其它波长的光的衍射效率降低的问题。例如，在照相机用透镜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而产生色彩不均及不要级次光的炫光，仅用衍射光学元件构成具有合适的光学特性的光学系统是困难的。

对于这样的课题，专利文献1提出了一种相位差型的衍射光学元件，其为了降低衍射光学元件中的衍射效率的波长依赖性，在由光学材料构成的基体表面设有衍射光栅，且以由不同于基体的光学材料构成的光学调整层覆盖衍射光栅。根据该构成，通过按光学特性满足规定的条件的方式选择两种光学材料，能够将在所设计的衍射级次下的衍射效率不依赖波长地提高。

具体而言，在将穿过衍射光学元件的光的波长设为λ、两种光学材料的在波长λ的折射率设为n1(λ)及n2(λ)、衍射光栅的深度设为d的情况下，通过使λ、d、n1(λ)及n2(λ)满足下述式(1)，而使与波长λ的光所对应的衍射效率达到100％。

数学式1

d=λ|n1(λ)-n2(λ)|···(1)]]>

因此，为了降低衍射效率的波长依赖性，只要将持有以下波长依赖性的折射率n1(λ)的光学材料和折射率n2(λ)的光学材料进行组合即可，也就是，在使用的光的波长频带内d大致恒定的波长依赖性。通常，将折射率高、波长分散低的材料与折射率低、波长分散高的材料进行组合。专利文献1公开了将玻璃或者树脂用作构成基体的第一光学材料，将紫外线固化性树脂用作第二光学材料。

专利文献2公开了在具有同样的结构的相位差型衍射光学元件中，第一光学材料使用玻璃，第二光学材料使用粘度为5000mpa·s以下的能量线固化性树脂。其公开了通过使用这样的光学材料，可降低衍射效率的波长依赖性，且可有效地防止产生色彩不均及不要级次光的炫光等。

但是，在构成基体的第一光学材料使用玻璃的情况下，由于与树脂相比较微细加工困难，所以使衍射光栅的间距变窄且使衍射性能提高就不容易。因此，在实现光学元件的小型化的同时提高光学性能是困难的。另外，由于玻璃的成型温度比树脂高，因而用于使玻璃成型的铸模的耐久性比用于使树脂成型的铸模低，在生产效率上也存在课题。

另一方面，在构成基体的第一光学材料使用树脂的情况下，从衍射光栅的加工性及成型性这一点来看是要优于玻璃。但是，由于与玻璃相比难以实现各种值的折射率，且第一光学材料和第二光学材料的折射率之差变小，因而如式(1)所表明的那样，而使衍射光栅的深度d变大。

其结果，尽管基体自身的加工性优良，但是必须要将用于形成衍射光栅的铸模加工得较深，或者将槽的前端成型为尖锐的形状，而使铸模的加工变得困难。另外，由于衍射光栅越深，从基体及铸模的至少一方的加工上的制约而言，就需要使衍射光栅的间距变大。因此，不能增加衍射光栅的数量，而使得衍射光栅的设计上受到很大制约。