[发明专利]衍射光学元件以及使用衍射光学元件的摄像装置

说明书

本发明是基于2006年8月24日申请的名称为“衍射光学元件及制造方法、使用衍射光学元件的摄像装置”、国内申请号为200680031939.8的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及衍射光学元件及其制造方法、以及使用该衍射光学元件的摄像装置。

背景技术

在现有技术中，已经广泛知道表面为衍射光栅环形的衍射光学元件(例如非球面透镜)等，能够降低像面弯曲和色像差(基于波长的成像点偏移)等透镜像差。此外，若其截面为闪烁(blaze)状或内接闪烁形状的较细阶梯状的衍射光栅形状，则能够使对于单一波长的特定级数的衍射效率为大致100％。

在理论上，对于波长，1级衍射光的衍射效率(下面，称作“1级衍射效率”)成为100％的衍射光栅形状的槽的深度(衍射光栅深度)d，能够按照以下数学式1来给出。其中，λ为波长，n(λ)为折射率且是波长的函数。

数学式1：

d=λn(λ)-1]]>

按照数学式1，随着波长λ的变化，衍射效率成为100％的d的值也变化。

图12所示的衍射光学元件100是现有的衍射光学元件的一个例子。基材101由折射率为n(λ)的材料构成，在其表面形成有闪烁形状的衍射光栅形状102。

图13是将环烯烃类树脂(日本ゼオン公司制造，商品名称为“ZEONEX480R”)用作基材101的材料且衍射光栅深度d设成0.95μm的衍射光学元件100的、基于波长的1级衍射效率的变化的图表。

该1级衍射效率在波长500nm时大致接近100％，但是在波长400nm和波长700nm时则成为75％左右，基于波长的衍射效率的变化(波长依赖性)显著。若将该衍射光学元件应用于在较宽的波段(例如波长400nm～700nm左右的可见光区)中使用的摄像用途的透镜，则会产生不需要的衍射光，产生反射光斑和双重图像而降低图像质量，或者降低MTF(Modulation Transfer Function：调制传递函数)特性。尤其，在单透镜的两面或光学系统的多面上形成衍射光栅形状的情况下，则不需要衍射光的产生更显著。

图14所示的衍射光学元件110是现有的衍射光学元件的另一个例子。在基材111的形成有衍射光栅形状112的面上，通过将具有与基材111不同的折射率和折射率分散特性的光学材料作为被覆膜13涂敷或接合，能够抑制产生不需要的衍射光。在下面的文献中，更具体地公开了该衍射光学元件。

专利文献1公开的例子是，通过按照特定的条件来设定形成有衍射光栅形状的基材的折射率和覆盖衍射光栅形状而形成的被覆膜的折射率，降低了衍射效率的波长依赖性。此外，专利文献2公开的例子是，按照同专利文献1相同的折射率条件，降低MTF特性的波长依赖性。

专利文献3公开的例子是，通过将组合了满足规定的折射率条件的树脂或玻璃等的材料用作基材和被覆膜的材料，降低了衍射效率的波长依赖性。

专利文献4公开了通过使用含有芴(fluorene)类电介质的能量固化型树脂来得到相同效果的技术。

用于衍射光学元件110的材料大体分为树脂和玻璃。此外，衍射光学元件110的各部件的折射率条件基本相同。在此，在形成有衍射光栅形状112的基材111上，作为被覆膜13而涂敷、接合了光学材料的情况下，可按照以下数学式2来给出1级衍射效率成为100％的衍射光栅深度d’。其中，n1(λ)为构成基材的材料的折射率，n2(λ)为构成被覆膜的材料的折射率，且都是波长的函数。

数学式2：