[发明专利]衍射光学元件、投影装置及计测装置

说明书

本发明提供一种衍射光学元件、投影装置及计测装置，衍射光学元件具备：基材；凹凸部，设置于所述基材的一个面上，相对于入射光显现规定的衍射作用；及反射防止层，配备于所述基材与所述凹凸部之间，构成所述凹凸部的凸部的第一介质和构成所述凹凸部的凹部的第二介质在所述入射光的波段中的有效折射率差Δn为0.70以上，在所述入射光从所述基材的法线方向入射时从所述凹凸部出射的衍射光的出射角度范围θ_out为60°以上，所述入射光的波段中的从所述凹凸部向所述出射角度范围内出射的衍射光相对于向所述凹凸部入射的总光量的综合效率为65％以上。

本申请是申请日为2019年6月6日、申请号为201980038280.6、发明名称为“衍射光学元件、投影装置及计测装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及生成规定图案的光斑的衍射光学元件以及具备该衍射光学元件的投影装置及计测装置。

背景技术

存在通过向计测对象的被测定物照射规定的光且检测由该被测定物散射的光来进行该被测定物的位置、形状等的计测的装置(例如，参照专利文献1等)。在这样的计测装置中，为了将特定的光的图案向计测对象照射而可使用衍射光学元件。

关于衍射光学元件，例如已知有对基板表面进行凹凸加工而得到的衍射光学元件。在这样的凹凸结构的情况下，利用填充凹部的材料(例如，折射率＝1的空气)与凸部材料的折射率差来提供期望的光路长差地对光进行衍射。

作为衍射光学元件的其他例子，也已知有利用与凸部材料不同并且不是空气的折射率材料来填充凹部(更具体而言是凹部及凸部上表面)的结构。该结构由于凹凸表面不露出，所以能够抑制由附着物引起的衍射效率的变动。例如，在专利文献2中也示出了以填埋产生二维的光斑的凹凸图案的方式提供折射率不同的其他透明材料的衍射光学元件。

然而，在光学装置中，存在使用近红外光等眼睛看不见的光的光学装置。例如，可举出在智能手机等中用于脸部认证、相机装置的对焦的远程感测装置、与游戏机等连接且为了捕捉用户的动作而使用的远程感测装置、在车辆等中为了检知周边物体而使用的LIDAR(LIGHT Detecting and Ranging：光探测与测距)装置等。

另外，在这些光学装置中，有时要求以相对于入射光的行进方向大幅不同的出射角使光照射。例如，在智能手机等所具备的具有广的取景范围的相机装置的对焦用途、在VR(Virtual Reality：虚拟现实)的头盔这样的具有与人的视野角对应的显示画面的装置中检知显示于该显示装置的障碍物、手指等周边物体的用途等中，有时期望向60°以上、100°以上、120°以上之类的广的角度范围的光照射。

在要利用衍射光学元件来向如上所述的广的角度范围出射光的情况下，在形成凹凸构造时，需要使间距变细。尤其是，在考虑了相对于近红外光这样的长波长的入射光而出射角度范围大的凹凸构造的情况下，为了得到期望的光路长差，凸部具有变得更高的倾向。需要说明的是，凸部的高度也可以改说成凹部的深度。

若使衍射光学元件的凹凸部的间距变细或者高度增加，则纵横比(例如，“凸部的高度/凸部的宽度”也随之变大。若纵横比变大，则相对于在凹凸部中行进的光能够形成界面的凹凸部的全部表面中的侧壁(凸部侧面)的面积比率也增加，因此凸部侧面处的反射等的影响变大，可能会产生不希望的0级光。一般来说，若被照射强的0级光，则从人眼安全的观点来看认为不好。

关于衍射光学元件中的0级光的降低技术，例如，在专利文献3中公开了设置有2个衍射光学元件(DOE：Diffractive Optical Element)的结构。专利文献3所记载的技术通过构成为将在第一衍射光学元件中产生的0级光利用第二衍射光学元件进行衍射，从而使0级光降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5174684号公报