[发明专利]有机-无机复合树脂组合物、有机-无机复合树脂材料、光学元件和层叠衍射光学元件

说明书

技术领域

本发明涉及有机-无机复合树脂组合物、有机-无机复合树脂材料、光学元件和层叠衍射光学元件。特别地，本发明涉及用于成像光学系统例如照相机的光学元件。

背景技术

以往，在利用光的折射的折射光学系统中，将由具有不同色散特性的玻璃材料制成的透镜组合以减小色差。例如，在望远镜等的物镜中，将具有小色散的玻璃材料用于正透镜，将具有大色散的玻璃材料用于负透镜，并且将这些透镜组合用于校正轴上发生的色差。但是，如果透镜的结构或数目受到限制，或者如果使用的玻璃材料受到限制，可能难以实现色差的充分校正。

因此，已知具有折射表面的折射光学元件和具有衍射光栅的衍射光学元件的组合使用能够用小数目的透镜抑制色差。

这利用了如下物理现象：具有基准波长的光束中产生色差的方向在作为光学元件的衍射表面与折射表面之间相反。此外，通过改变以连续的方式在衍射光学元件上形成的衍射光栅的周期，能够获得与非球面透镜的特性同等的特性。

但是，通过衍射作用将入射衍射光学元件的一条光束分为具有不同次数的多条光束。这种情况下，具有设计次数以外的次数的衍射光束可在与由设计次数的光束成像的位置不同的位置成像并且成为闪光产生的因素。

美国专利No.5,847,877和6,262,846公开了通过使各光学元件的折射率色散和在光学元件的界面上形成的光栅的形状最优化，能够在宽波长范围内实现高衍射效率。通过将使用波长区域中的光束集中在预定的次数(以下称为设计次数)，从而将其他衍射次数的衍射光束的强度控制得低以抑制闪光的产生。

具体地，美国专利No.5,847,877记载了使用BMS81(nd＝1.64，νd＝60.1，由OHARA Inc.制造)和塑料光学材料PC(nd＝1.58，νd＝30.5，由Teijin Chemicals Ltd.制造)。此外，美国专利No.6,262,846记载了使用COO1(nd＝1.52，νd＝50.8，由DICCorporation制造)、塑料光学材料PC(nd＝1.58，νd＝30.5，由Teijin Chemicals Ltd.制造)、BMS81(nd＝1.64，νd＝60.1，由OHARA Inc.制造)等。

应指出的是，由下式(1)计算阿贝数(νd)。

νd＝(nd-1)/(nF-nC)         ...(1)

其中，nd表示对d-线(587.6nm)的折射率，nF表示对F-线(486.1nm)的折射率和nC表示对C-线(656.3nm)的折射率。

作为衍射光学元件的光学材料，本发明的发明人已研究了市场上可得到或者在研究开发的光学材料，并且已获得了图2A和2B中所示的分布坐标图。图2A是表示通常的光学材料的阿贝数和折射率的分布的坐标图。图2B是表示通常的光学材料的阿贝数和反常色散特性的分布的坐标图。美国专利No.5,847,877和6,262,846中记载的层叠衍射光学元件的材料也包括在图2A和2B的分布中。

此外，美国专利No.5,847,877也公开了由具有相对低的折射率色散的材料制成的衍射光学元件和由具有高折射率色散的材料制成的衍射光学元件的组合使用，为了获得在宽波长范围内具有高衍射效率的结构。

换言之，随着具有高折射率色散的材料与具有低折射率色散的材料之间折射率色散之差变大，构成的光学元件的衍射效率变得更高，因此光学元件的视场角变得更宽。因此，为了以高精度校正色差，要求使用具有较高折射率色散(小阿贝数)和较低折射率色散(大阿贝数)的材料。

美国专利No.7,031,078公开了光学材料，其具有满足nd＞-6.667×10-3νd+1.70的折射率(nd)与阿贝数(νd)之间的关系和满足θg，F≤-2νd×10-3+0.59的折射率的反常色散特性(θg，F)与阿贝数(νd)之间的关系。通过满足这些式，能够在整个可见光区域中改善衍射效率。

应指出的是，由下式(2)计算折射率的反常色散特性(θg，F)。

θg，F＝(ng-nF)/(nF-nC)     ...(2)

其中，ng表示对g-线(435.8nm)的折射率，nd表示对d-线(587.6nm)的折射率，nF表示对F-线(486.1nm)的折射率，和nC表示对C-线(656.3nm)的折射率。

美国专利No.7,031,078中公开的光学材料中，作为具有高折射率色散和低反常色散特性的透明导电性金属氧化物，例示了ITO、ATO或SnO₂。