[发明专利]衍射光学元件和光照射装置

说明书

本发明提供一种可获得期望的衍射光且耐久性优异的衍射光学元件。一种衍射光学元件，其是对来自光源的光进行整形的光学元件，具备具有低折射率部和高折射率部的周期结构的衍射层，包括上述周期结构中的高折射率部的高宽比为2以上的部分。

技术领域

本申请涉及衍射光学元件和光照射装置。

背景技术

近年来，用于规避由网络普及导致的保密风险的个人认证的需求、汽车的自动驾驶化的趋势、或者所谓“物联网”的普及等方面，需要传感器系统的局面日益增加。传感器存在各种种类，检测的信息也各种各样，作为其中的一个手段，有自光源对对象物照射光，并从反射过来的光获得信息的手段。例如，其中的一例是图案认证传感器、红外线雷达等。

这些传感器的光源可使用具有与用途相符的波长分布、亮度、扩散度的光源。光的波长经常使用可见光～红外线，尤其是，红外线具有难以受到外光影响、不可见且能够对对象物的略微内部进行观察的特征，因此被广泛使用。另外，作为光源的种类，大多使用LED光源、激光光源等。例如，为了对远处进行检测可适当地使用光扩散少的激光光源，对较近处进行检测时、对具有某种程度的扩散度的区域进行照射时，可适当地使用LED光源。

然而，作为对象的照射区域的大小、形状不一定与来自光源的光的扩散度(profile)一致，此时，需要利用扩散板、棱镜、遮光板等对光进行整形。最近，开发了被称为Light Shaping Diffuser(光整形扩散器，LSD)的能够在某种程度上对光的形状进行整形的扩散板。

另外，作为对光进行整形的其它手段，可列举出衍射光学元件(DiffractiveOptical Element：DOE)。其应用了光穿过具有不同折射率的材料呈周期性排列的部位时的衍射现象。DOE基本上是对于单一波长的光而设计的，理论上能够将光整形为大致任意的形状。另外，在上述LSD中，照射区域内的光强度呈现高斯分布，与此相对，DOE能够控制照射区域内的光分布的均匀性。DOE的这种特性在通过抑制对无用区域的照射而实现的高效率化、通过削减光源数等而实现的装置小型化等方面是有利的(例如专利文献1等)。

另外，DOE也可应对于激光之类的平行光源、LED之类的扩散光源中的任一者，另外，可应用于紫外光～可见光、红外线的广泛的波长。

DOE需要nm数量级的微细加工，尤其是，为了对长波长的光进行衍射而需要形成高宽比高的微细形状。因此，DOE的制造以往使用了采用电子射线的电子射线光刻技术。例如，通过在紫外线～近红外线区域为透明的石英板上成膜硬质掩膜、抗蚀层后，使用电子射线将抗蚀层描画成规定的形状，依次进行抗蚀层显影、硬质掩膜的干式蚀刻、石英的干式蚀刻，在石英板表面形成图案后，去除硬质掩膜，从而能够得到期望的DOE。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-170320号公报

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，作为传感中使用的光的波长，尤其是，红外线具有难以受到外光影响、不可见且能够对对象物的略微内部进行观察的特征，因此被广泛使用。作为外光，作为妨碍传感的光，其代表物是太阳光。太阳光中的可见光的光线非常强而红外线较弱，尤其是地表附近的太阳光由于大气中的水蒸气的影响，在波长940nm附近(波长900nm以上且1000nm以下)和波长1100nm以上且1200nm以下的强度降低。因此，在室外传感器等用途中，从灵敏度的观点出发使用红外线是有利的，尤其是，使用上述波长区域的光是特别有利的。为了对上述红外波长区域的光进行衍射，需要对DOE的衍射层中的凸部进行加深(＝增大高宽比)。

另外，DOE制造中的以往的电子射线光刻技术如上所述需要复杂且多阶段的工序，因此存在下述问题：生产能力(每单位时间的生产率，throughput)小而无法大量生产的问题、由此导致制造成本变高的问题。