[发明专利]衍射光学元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于诸如照相机或摄像机的光学装置的衍射光学元件及其制造方法。

背景技术

以衍射光栅为代表的衍射光学元件包括以同心的方式布置的多个光栅部分，每个所述光栅部分具有光学有效表面和光栅壁表面，所述光学有效表面用于在所期望的位置处形成入射光的图像，所述光栅壁表面不作为光学元件工作。如果来自有效画面外部的光进入光栅壁表面，则光可到达偏离所期望的图像形成位置的位置，并变成耀斑。如果存在大量耀斑，则图像质量大大地劣化。为了抑制耀斑，在光栅壁表面上形成遮光层是有效的，并且提出了各种方法。

美国专利No.5,676,804公开了这样一种技术，该技术涉及：仅在光学有效表面上形成初级膜，在光栅的整个表面上形成由遮光材料制成的膜，然后使用剥离法，以使得遮光层仅保留在没有形成初级膜的光栅壁表面上。

另外，日本专利申请公开No.H11-251215提出了：作为在台阶部分上形成抗蚀剂的方法的步骤之一，仅在光栅壁表面上形成抗反射膜的方法。具体地讲，该方法包括：在基板的整个表面上形成抗反射材料的均匀膜，然后通过反应离子蚀刻执行基板的整个表面的回蚀刻，以使得抗反射膜仅保留在光栅壁表面上。

根据上述常规技术，可在光栅壁表面上形成遮光层，但是存在如下问题。美国专利No.5,676,804中所公开的方法是具有强方向性的气相沉积方法，在该气相沉积方法中，膜形成角度被优化和设计为使得膜仅形成在光学有效表面上，但是实际上，不能抑制对于光栅壁表面的围绕(wraparound)。形成在光栅壁表面上的初级膜具有比形成在光学有效表面上的初级膜的密度低的密度。在这种状态下，如果遮光材料形成在整个光学元件上，则光栅壁表面上的遮光膜变为仿效(imitate)下层的低密度膜。形成在光栅壁表面上的低密度膜的状态根据光栅壁表面与光栅斜面之间的角度而大大地改变。如果所述角度大约为80度，则所述低密度膜的膜密度变为高密度膜的膜密度的大约1/4到1/3。此外，当执行剥离工艺时，发生这样的问题，即，必须保留在光栅壁表面上的遮光层被部分地移除。如果遮光膜的密度低，则作为膜的遮光能力降低，因此，不能获得足够的耀斑抑制效果。

此外，存在另一个问题，即，在光栅壁表面上出现没有形成遮光层的区域。这是由下述事实引起的，即，由于在初级膜形成于整个光学有效表面上的状态下形成遮光材料，所以由遮光材料制成的膜没有形成在光栅壁表面的下端部分附近。如果在光栅壁表面上出现没有形成遮光层的区域，则在该区域上不执行耀斑抑制，因此，整体上不能获得足够的耀斑抑制效果。

在日本专利申请公开No.H11-251215中，通过氧反应离子蚀刻(RIE)执行各向异性蚀刻，以试图仅移除平坦部分的膜。然而，由于具有均匀密度和厚度的膜形成在整个表面上，所以不能充分地获得平坦部分与光栅壁表面之间的蚀刻速率差异。结果，当蚀刻平坦部分时，光栅壁表面也被蚀刻，光栅壁表面的膜变为低密度膜，因此，不能充分地获得所需的膜功能。作为衍射光栅的情况下的特定问题，遮光性能不足，从而不能获得足够的耀斑抑制效果。相反，如果在能在光栅壁表面的膜中获得足够的遮光性能的状态下停止蚀刻，则膜也保留在光学有效表面上，因此，出现诸如透射率降低的问题。

此外，如果将被蚀刻的材料是有机膜，则易于形成对于各向异性蚀刻重要的壁表面保护膜。然而，如果将被蚀刻的材料是无机材料，则由于蚀刻速率低，所以壁表面保护膜形成得少。因此，还存在这样的问题，即，当蚀刻无机材料时，与有机材料的情况相比，不能确保蚀刻速率差异。

发明内容

本发明的目的是提供一种衍射光学元件及其制造方法，其使得能够在光栅壁表面上形成具有高遮光能力的遮光层，而不降低衍射光学元件的光学有效表面的光学特性。

为了实现上述目的，根据本发明，提供一种衍射光学元件，其包括多个光栅部分，所述光栅部分包括连续地形成在其表面上的光栅光学有效表面和光栅壁表面，其中，所述多个光栅部分的每个光栅光学有效表面包括形成在其上的Al₂O₃层，并且所述多个光栅部分的每个光栅壁表面包括形成在其上的Al层。