專利名稱：衍射光學(xué)元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衍射光學(xué)元件及其制造方法，更詳細的說，涉及用于照相用的光學(xué)系統(tǒng)、雙筒鏡、望遠鏡、顯微鏡等中的、在多波長或多頻帶下使用的衍射光學(xué)元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
以往，作為光學(xué)系統(tǒng)的降低色像差的方法，已知的方法是在透鏡面或光學(xué)系統(tǒng)的透鏡面以外的部分設(shè)置具有衍射作用的衍射光學(xué)元件。
衍射光學(xué)元件是每個微小間隔(大約1mm)具有幾百條左右的細微等間隔的狹縫狀或槽狀的光柵結(jié)構(gòu)而形成的光學(xué)元件，具有當(dāng)光入射時，在由狹縫或槽的間距(間隔)和光的波長所決定的方向產(chǎn)生衍射光束的性質(zhì)。這種衍射光學(xué)元件用在各種光學(xué)系統(tǒng)中，例如，用作用于降低色像差，把特定次數(shù)的衍射光集中到一點的透鏡等等已被公知。
在這種衍射光學(xué)元件中，近年來，提出了一種被稱為多層型的衍射光學(xué)元件。這種類型的衍射光學(xué)元件是將具有形成為鋸齒狀的面的多個衍射元件要素層疊而成的，其特征是在預(yù)期的波長范圍(例如可見光范圍)的幾乎全部范圍均能保持高的衍射效率，即波長特性良好。
一般作為多層型的衍射光學(xué)元件，公知的是，例如由材料相互各異的2種衍射光學(xué)元件要素構(gòu)成，并以同一衍射光柵槽結(jié)合在一起的，所謂結(jié)合多層型的衍射光學(xué)元件(例如，參照特開平9-127321號公報)。
作為上述這種結(jié)合多層型的衍射光學(xué)元件的制造方法之一，有轉(zhuǎn)印性和生產(chǎn)性優(yōu)異的復(fù)制成型。復(fù)制成型是這樣一種技術(shù)在滴在基板上的光硬化樹脂上壓上具有所希望的衍射光學(xué)槽的相反形狀的模具，照射來自光源的光使之硬化，然后再取下基板和模具，進行光學(xué)元件的成型。
利用這種復(fù)制成型技術(shù)制造結(jié)合多層型的衍射光學(xué)元件時，例如，作為構(gòu)成該衍射光學(xué)元件的材料，準(zhǔn)備相互各異的第1紫外線硬化樹脂和第2紫外線硬化樹脂，首先，在滴在基板上的第1紫外線硬化樹脂上壓上具有所希望的衍射光學(xué)槽的相反形狀的模具，照射紫外線使之硬化，然后取下模具，進行第1衍射光學(xué)元件要素的成型。接下來，在第1衍射光學(xué)元件要素的形成了衍射光柵槽的面上滴下第2紫外線硬化樹脂。然后，在該滴下的第2紫外線硬化樹脂上壓用于形成面的模具，進行第2衍射光學(xué)元件要素的成型，這樣第1紫外線硬化樹脂和第2紫外線硬化樹脂以同一面衍射光柵槽緊密結(jié)合在一起的衍射光學(xué)元件就完成了。
不過，在利用上述復(fù)制成型技術(shù)的制造方法中，是從第1紫外線硬化樹脂一側(cè)進行紫外線照射來使第2紫外線硬化樹脂硬化。一般說來，由于紫外線硬化樹脂等靠光來硬化的樹脂其光的內(nèi)部透過率較低，所以光硬化樹脂的厚度較厚的部分透過率會降低。該趨勢特別是在短波范圍尤為顯著。
因此，如果象上述那樣，經(jīng)由第1紫外線硬化樹脂對第2紫外線硬化樹脂進行紫外線照射，由于第1紫外線硬化樹脂的表面形成的衍射光柵槽的凹凸，而在第2紫外線硬化樹脂的層內(nèi)部產(chǎn)生光強度的傾斜，從而導(dǎo)致出現(xiàn)硬化收縮量的差，從而在該第2紫外線硬化樹脂的表面產(chǎn)生微小的凹凸，即所謂的浮突(浮き)。該微小的凹凸即浮突起因于衍射光柵槽的凹凸，所以具有周期性，具有某種程度的作為衍射光柵的作用。這樣一來，在利用復(fù)制成型技術(shù)制造的衍射光學(xué)元件中，就存在這樣的問題除了本來的第1和第2紫外線硬化樹脂層的邊界面之外，在第2紫外線硬化樹脂的表面也會有衍射光柵，從而變成偏離預(yù)期的光學(xué)性能的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于這樣的問題進行的，其目的在于提供一種衍射光學(xué)元件及衍射光學(xué)元件的制造方法，能夠減輕起因于構(gòu)成材料的內(nèi)部透過率和邊界面上形成的衍射光柵槽的成型誤差(浮突)，提高成型品的轉(zhuǎn)印性。
為了實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明為一種衍射光學(xué)元件，由相互各異的材質(zhì)構(gòu)成的第1要素和第2要素緊密結(jié)合，并在上述第1要素和上述第2要素的邊界面形成衍射光柵槽，其特征在于至少上述第2要素是光硬化樹脂，該第2要素是利用通過了上述第1要素的光使之硬化而形成的，為了使基于因上述第1要素表面形成的上述衍射光柵槽的凹凸導(dǎo)致的上述光的強度差而產(chǎn)生的上述第2要素的硬化收縮量的差在不降低衍射光學(xué)元件的要求性能的范圍之內(nèi)，上述衍射光學(xué)元件被設(shè)定為包括相對于上述光的上述第1要素的內(nèi)部透過率和上述第2要素的內(nèi)部透過率相等的值在內(nèi)的預(yù)定范圍的值。
此時，優(yōu)選的是，設(shè)上述衍射光柵槽的高度為H(單位μm)，通過上述第1要素使上述第2要素硬化的上述光的、上述第1要素的每10mm的內(nèi)部透過率為T1，上述第2要素的每10mm的內(nèi)部透過率為T2時，滿足下式0.990≤(T2/T1)(H/10000)≤1.010的條件。
另外，優(yōu)選的是，通過上述第1要素使上述第2要素硬化的上述光為紫外線，更優(yōu)選的是，上述紫外線為i線。
另外，優(yōu)選的是，上述第1要素由紫外線硬化樹脂制成。
本發(fā)明的衍射光學(xué)元件的制造方法，該衍射光學(xué)元件由相互各異的材質(zhì)構(gòu)成的第1要素和第2要素緊密結(jié)合，并在上述第1要素和上述第2要素的邊界面形成了衍射光柵槽，其特征在于，包括以下工序把具有用于成型上述第1要素的衍射光柵槽的模具壓在上述第1要素上，對上述第1要素進行壓模成型；使上述經(jīng)過了壓模成型的上述第1要素硬化；把硬化后的上述第1要素從上述模具中取出；在上述取出的上述第1要素中形成了衍射光柵槽的面滴下光硬化樹脂；以及對滴下的上述光硬化樹脂，通過上述第1要素照射光，使上述光硬化樹脂硬化，形成上述第2要素，在通過上述第1要素照射光而使上述光硬化樹脂硬化，從而形成第2要素時，為了使基于因上述第1要素表面形成的上述衍射光柵槽的凹凸導(dǎo)致的上述光的強度差而產(chǎn)生的上述第2要素中的硬化收縮量的差在不降低衍射光學(xué)元件的要求性能的范圍之內(nèi)，上述衍射光學(xué)元件被設(shè)定為包括相對于上述光的上述第1要素的內(nèi)部透過率和上述第2要素的內(nèi)部透過率相等的值在內(nèi)的預(yù)定范圍的值。
在該制造方法中，優(yōu)選的是，設(shè)上述衍射光柵槽的高度為H(單位μm)，通過上述第1要素使上述第2要素硬化的上述光的、上述第1要素的每10mm的內(nèi)部透過率為T1，上述第2要素的每10mm的內(nèi)部透過率為T2時，滿足下式0.990≤(T2/T1)(H/10000)≤1.010的條件。
另外，優(yōu)選的是，通過上述第1要素使上述第2要素硬化的上述光為紫外線，更優(yōu)選的是，上述紫外線為i線。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的衍射光學(xué)元件，能夠降低由第1要素和第2要素的邊界面上形成的衍射光柵槽導(dǎo)致的、在第2要素的表面(與形成衍射光柵槽的面相反的一面)產(chǎn)生的浮突，因此能夠降低在第1要素和第2要素(紫外線硬化樹脂)的邊界面上形成的本來的衍射光柵槽以外的地方的光的衍射，從而良好地實現(xiàn)預(yù)期的光學(xué)性能。


圖1是本發(fā)明的結(jié)合多層型衍射光學(xué)元件的示意剖視圖；圖2(A)是第1要素的內(nèi)部透過率高于第2要素的內(nèi)部透過率時的光強度分布等高線；圖2(B)是表示第1要素的內(nèi)部透過率高于第2要素的內(nèi)部透過率時，在光照射下第2要素的樹脂硬化的樣子的概念圖；圖3(A)是第1要素的內(nèi)部透過率低于第2要素的內(nèi)部透過率時的光強度分布等高線；圖3(B)是表示第1要素的內(nèi)部透過率低于第2要素的內(nèi)部透過率時，在光照射下第2要素的樹脂硬化的樣子的概念圖；圖4(A)～圖4(H)是按照從(A)到(H)的順序表示本發(fā)明的衍射光學(xué)元件的制造工序的圖；圖5(A)、圖5(B)和圖5(C)是表示本發(fā)明的衍射光學(xué)元件的變形例的圖，圖5(A)是表示衍射光柵槽成同心圓狀形成的情況；圖5(B)、圖5(C)是表示衍射光柵槽在有曲面的面形成的情況的圖。
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式。圖1是表示本發(fā)明的衍射光學(xué)元件的概念圖，是結(jié)合多層型衍射光學(xué)元件的示意剖視圖。如圖1所示，本實施方式的衍射光學(xué)元件1具有由相互各異的材質(zhì)構(gòu)成的第1要素10和第2要素20緊密結(jié)合、該要素10、20由同一衍射光柵槽30結(jié)合在一起的形狀。另外，至少第2要素20是利用例如以水銀的i線(i-line)為代表的紫外線來硬化的光硬化樹脂。
優(yōu)選的是，構(gòu)成本發(fā)明的衍射光學(xué)元件1的第1要素10和第2要素20分別為紫外線硬化樹脂。通過這樣的構(gòu)成，本發(fā)明的衍射光學(xué)元件1，只需要重復(fù)兩次在模具上滴下材料，照射紫外線使之凝固的作業(yè)就能夠制造，所以能夠高效率地大量生產(chǎn)。另外，通過把第1要素10和第2要素20貼合在一起，能增加防止衍射光柵槽30處的剝離的效果。
本發(fā)明的衍射光學(xué)元件1在制造時，是在第1要素10上形成的衍射光柵槽30上滴下第2要素20，然后如圖1所示，紫外線UV通過第1要素10而照射第2要素20并使之硬化(詳細的制造方法后述)。此時，由于第1要素10的內(nèi)部透過率和第2要素20的內(nèi)部透過率的不同以及衍射光柵槽30的凹凸，在第2要素20的層內(nèi)部會產(chǎn)生光強度的傾斜(參照圖2(A)、圖3(A))。這種層內(nèi)部的光強度的傾斜導(dǎo)致樹脂硬化收縮量的差，進而使該第2要素20的表面產(chǎn)生微小的凹凸，即所謂的浮突D。
例如，若設(shè)第1要素10的內(nèi)部透過率為T1，第2要素20的內(nèi)部透過率為T2，當(dāng)T1＞T2時，在第2要素20中，在層內(nèi)部產(chǎn)生如圖2(A)所示的光強度分布等高線那樣的光強度的傾斜，在表面出現(xiàn)如圖2(B)所示的那種與衍射光柵槽的凹凸同向的浮突D。另外，當(dāng)T1＜T2時，在第2要素20中，在層內(nèi)部產(chǎn)生如圖3(A)所示的光強度分布等高線那樣的光強度的傾斜，在表面出現(xiàn)如圖3(B)所示的那種與衍射光柵槽的凹凸反向的浮突D。
由于浮突D起因于衍射光柵槽30的形狀，所以具有微小的凹凸周期性重復(fù)的結(jié)構(gòu)，具有某種程度的衍射作用。因此，對于產(chǎn)生浮突D的衍射光學(xué)元件1，除了本來的(在第1要素10和第2要素20的邊界面上形成的)衍射光柵槽30以外，在第2要素20的表面也具有衍射結(jié)構(gòu)，從而變成偏離預(yù)期的光學(xué)性能的產(chǎn)品。因此，為了得到良好的光學(xué)性能，需要盡量控制浮突D。
在此，對上述的浮突D進行量化說明。如圖1所示，求得在第2要素20的表面上(在衍射光柵槽30的頂部分a1的延長線上)第2要素20的厚度最薄的A點，和(在衍射光柵槽30的底部分b1的延長線上的)第2要素20的厚度最厚的B點處的光強度IA和IB。
若設(shè)衍射光柵槽的高度為H(μm)，第2要素20的厚度為L(μm)，第1要素10的每10mm的紫外線(例如水銀的i線λ＝365.0nm)內(nèi)部透過率為T1，第2要素的每10mm的紫外線(例如水銀的i線)內(nèi)部透過率為T2，從第1要素10的下面一側(cè)入射的光強度為1.0，那么，第2要素20的表面上的A點和B點的光強度IA和IB可分別用下式(1)、(2)來表示。
IA＝T1(H/10000)×T2(L/10000)…(1)IB＝T2((L+H)/10000)…(2)因此，A點和B點的光強度比IB/IA可用下式(3)來表示。
IB/IA＝(T2/T1)(H/10000)…(3)綜上所述，浮突D是由于用條件式(1)表示的A點的光強度IA和用條件式(2)表示的B點的光強度IB的不同，導(dǎo)致在第2要素20的層內(nèi)部，硬化收縮量產(chǎn)生差異而產(chǎn)生的。因此，要控制浮突D的產(chǎn)生，需要設(shè)定條件式(3)的范圍，以盡量減少A點和B點的光強度IA和IB的不同。
對此，本發(fā)明人反復(fù)經(jīng)過各種實驗研討，找到了能夠不受浮突D的衍射作用的影響，得到良好的光學(xué)性能的條件。即，對于本發(fā)明的衍射光學(xué)元件1，在用通過第1要素10的i線使該第2要素20硬化時，優(yōu)選的是，設(shè)衍射光柵槽30的高度為H，第1要素10在i線下的內(nèi)部透過率為T1，第2要素20在i線下的內(nèi)部透過率為T2時，滿足下式(4)的構(gòu)成。
0.990≤IB/IA≤1.010…(4)上述的條件式(4)參照式(3)，可寫成下式(5)。
0.990≤(T2/T1)(H/10000)≤1.010 …(5)只要用具有滿足上述條件式(5)的內(nèi)部透過率T1和T2的材料構(gòu)成本發(fā)明的衍射光學(xué)元件1，通過第1要素10的層內(nèi)部后經(jīng)過衍射光柵槽30到達第2要素20表面的光(紫外線)的強度之差在A點和B點就會變小，所以A點和B點的樹脂的硬化收縮量的差也會變小，從而第2要素20表面產(chǎn)生的浮突D就會減小。其結(jié)果，本衍射光學(xué)元件1就能夠防止產(chǎn)生因該浮突D而產(chǎn)生的衍射有害光，從而能夠得到良好的光學(xué)性能。而一旦高于條件式(5)的上限值或低于下限值，第2要素20的表面產(chǎn)生的浮突D就會變大，隨著浮突D的大小接近使用衍射光學(xué)元件時的光的波長，除了本來的衍射光柵槽30之外，浮突D的光的衍射的影響就變得不能忽略不計，所以就會產(chǎn)生光斑，從而偏離預(yù)期的衍射光學(xué)元件的性能。
另外，本發(fā)明優(yōu)選的是，第1要素10的內(nèi)部透過率T1和第2要素20的內(nèi)部透過率T2差不多相等(如上述，構(gòu)成本發(fā)明的衍射光學(xué)元件1的第1要素10和第2要素20是相互各異的材質(zhì)。因此，第1要素10和第2要素20的材質(zhì)選定的是內(nèi)部透過率T1和T2差不多相等，而例如折射率n1和n2不同的材質(zhì))。滿足該條件，則通過第1要素10的層內(nèi)部后經(jīng)過衍射光柵槽30到達第2要素20表面的光的強度在A點和B點就會差不多一樣，所以A點和B點的樹脂的硬化收縮量也會差不多一樣，從而能夠控制第2要素20的表面形成的浮突D的產(chǎn)生。因此，就能夠得到具有預(yù)期的光學(xué)性能的衍射光學(xué)元件1。
下面，說明本發(fā)明的衍射光學(xué)元件1(本實施方式中為圓盤狀)的制造程序。在此，把第1要素10稱為第1紫外線硬化樹脂10’，把第2要素20稱為第2紫外線硬化樹脂20’。
首先，準(zhǔn)備預(yù)先形成了預(yù)定形狀的衍射光柵槽30的第1模具50，和預(yù)先形成了預(yù)定面的基板玻璃60(條件是能透過后述紫外線UV的材料)。另外，準(zhǔn)備經(jīng)過充分的加熱而具有了可塑性的第1紫外線硬化樹脂10’。第1紫外線硬化樹脂10’優(yōu)選的是使用具有后述的實施例1～實施例8中所示的內(nèi)部透過率T1的材料。
然后，在基板玻璃60上滴下經(jīng)過充分加熱而具有了可塑性的上述第1紫外線硬化樹脂10’(參照圖4(A))。然后，在滴下的第1紫外線硬化樹脂10’上壓上形成了所希望的衍射光柵槽30的相反形狀的第1模具50(參照圖4(B))。再從基板玻璃60一側(cè)照射紫外線UV，從而使第1紫外線硬化樹脂10’硬化(參照圖4(C))。然后把硬化后的第1紫外線硬化樹脂10’從第1模具50和基板玻璃60上取下來(參照圖4(D))。由此，在第1模具50上形成的衍射光柵槽30的形狀被轉(zhuǎn)印在第1紫外線硬化樹脂10’上，第1紫外線硬化樹脂10就形成了。
接著，在上述作成的第1紫外線硬化樹脂10的形成了衍射光柵槽30的面上，滴下適量液狀的第2紫外線硬化樹脂20’(參照圖4(E))。該第2紫外線硬化樹脂20’優(yōu)選的是使用具有后述的實施例1～實施例8中所示內(nèi)部透過率T2的材料。在滴下的第2紫外線硬化樹脂20’上，在與形成衍射光柵槽30的面相對的面上，壓上用于形成面的第2模具70(參照圖4(F))。然后照射紫外線UV，從而使第2紫外線硬化樹脂20’硬化(參照圖4(G))。由此，與第1紫外線硬化樹脂10緊密結(jié)合在一起的第2紫外線硬化樹脂20就形成了。最后，只要取下用于形成面的第2模具70，由第1衍射光學(xué)元件(第1紫外線硬化樹脂)10和第2衍射光學(xué)元件(第2紫外線硬化樹脂)20構(gòu)成的、本發(fā)明的結(jié)合多層型的衍射光學(xué)元件1就完成了(參照圖4(H))。
另外，本發(fā)明的衍射光學(xué)元件1并不僅限于上述實施方式。例如，在上述中，第1要素(衍射光學(xué)元件)10是紫外線硬化樹脂，是照射紫外線使之硬化的工序，但是也可以是作為熱硬化樹脂，利用熱使之硬化的工序等，另外的成型方法的工序。另外，衍射光柵槽30的形狀，如圖1所示是鋸齒狀的，不過，例如也可以形成圖5(A)所示的同心圓狀(在圖5(A)中，第2要素20未圖示)。
另外，本發(fā)明的衍射光學(xué)元件1中，衍射光柵槽30也可以形成曲面，而不是圖1所示的平面狀。也就是說，衍射光柵槽30既可以在具有凸形狀的曲面上形成，也可以在具有凹形狀的曲面上形成。
而且，本發(fā)明的衍射光學(xué)元件1還能夠如透鏡那樣使用，把特定次數(shù)的衍射光集中于一點，這種情況下，本衍射光學(xué)元件整體做成圓盤狀。另外本衍射光學(xué)元件的截面形狀既可以如圖1所示是平行平板狀，也可以如圖5(B)、(C)所示為透鏡狀。
在此，舉出本發(fā)明的衍射光學(xué)元件所涉及的實施例1～16和參考例1～8，說明限定條件式(5)的上限值和下限值的理由。在實施例1～16和參考例1～8中，對本發(fā)明的衍射光學(xué)元件1，用通過第1要素10的i線(λ＝365.0nm)或h線(λ＝404.7nm)使第2要素20硬化，改變第1要素10的i線或h線的內(nèi)部透過率T1和d線(λ＝587.6nm)的折射率n1、與第2要素20的i線或h線的內(nèi)部透過率T2和d線(λ＝587.6nm)的折射率n2的組合，導(dǎo)出了與條件式(5)對應(yīng)的值以及產(chǎn)生的浮突D的大小(參照圖2(B)、圖3(B))。在表1中表示實施例1～8和參考例1、2中使用的、構(gòu)成衍射光學(xué)元件1的第1要素10的i線的內(nèi)部透過率T1和d線的折射率n1，與第2要素20的i線的內(nèi)部透過率T2和d線的折射率n2。另外，在表2中表示實施例1～8和參考例1、2中，與條件式(5)對應(yīng)的值、產(chǎn)生的浮突D的大小、和判定光學(xué)性能的結(jié)果。在此，衍射光柵槽的高度H使用的是H＝50μm。
在表3中表示實施例9～14和參考例3～6中使用的、構(gòu)成衍射光學(xué)元件1的第1要素10的i線的內(nèi)部透過率T1和d線的折射率n1，與第2要素20的i線的內(nèi)部透過率T2和d線的折射率n2。另外，在表4中表示實施例9～14和參考例3～6中，與條件式(5)對應(yīng)的值、產(chǎn)生的浮突D的大小、和判定光學(xué)性能的結(jié)果。在此，衍射光柵槽的高度H使用的是H＝75μm。
在表5中表示實施例15、16和參考例7、8中使用的、構(gòu)成衍射光學(xué)元件1的第1要素10的h線的內(nèi)部透過率T1和d線的折射率n1，與第2要素20的h線的內(nèi)部透過率T2和d線的折射率n2。另外，在表6中表示實施例15、16和參考例7、8中，與條件式(5)對應(yīng)的值、產(chǎn)生的浮突D的大小、和判定光學(xué)性能的結(jié)果。在此，衍射光柵槽的高度H使用的是H＝150μm。
另外，表2、表4和表6中的光學(xué)性能，是根據(jù)有無產(chǎn)生的光斑來判定的，對于很好地控制了光斑產(chǎn)生的，標(biāo)以◎，對于較好控制的，標(biāo)以○，對于沒有控制的，標(biāo)以×。
(表1)(i線λ＝365.0nm)第1要素 第2要素內(nèi)部透過率 (折射率內(nèi)部透過率T2 (折射率n2)T1 n1)參考例10.14681.553 0.0053 1.530實施例10.02801.553 0.0053 1.530實施例20.01551.553 0.0053 1.530實施例30.14681.553 0.0533 1.530實施例40.00531.553 0.0053 1.530實施例50.00531.530 0.0053 1.553實施例60.05331.530 0.1468 1.553實施例70.00531.530 0.0155 1.553實施例80.00531.530 0.0280 1.553參考例20.00531.530 0.1468 1.553(表2)(i線λ＝365.0nm)(H＝50μm)(T2/T1)(H/10000)浮突D(μm) 光學(xué)性能參考例1 0.9835 0.030 ×(光斑大)實施例1 0.9917 0.015 ○(光斑微小)實施例2 0.9946 0.010 ○(光斑微小)實施例3 0.9949 0.010 ○(光斑微小)實施例4 1.0000 0.000 ◎(無光斑)實施例5 1.0000 0.000 ◎(無光斑)實施例6 1.0051 0.010 ○(光斑微小)實施例7 1.0054 0.010 ○(光斑微小)實施例8 1.0084 0.015 ○(光斑微小)參考例2 1.0167 0.030 ×(光斑大)(表3)(i線λ＝365.0nm)第1要素 第2要素內(nèi)部透過率 (折射率 (折射率內(nèi)部透過率T2T1 n1) n2)參考例3 0.14681.553 0.0053 1.530參考例4 0.02801.553 0.0053 1.530實施例9 0.01551.553 0.0053 1.530實施例10 0.14681.553 0.0533 1.530實施例11 0.00531.553 0.0053 1.530實施例12 0.00531.530 0.0053 1.553實施例13 0.05331.530 0.1468 1.553
實施例14 0.00531.530 0.0155 1.553參考例5 0.00531.530 0.0280 1.553參考例6 0.00531.530 0.1468 1.553(表4)(i線λ＝365.0nm)(H＝75μm)(T2/T1)(H/10000)浮突D(μm) 光學(xué)性能參考例3 0.97540.042 ×(光斑大)參考例4 0.98760.021 ×(光斑大)實施例9 0.99200.014 ○(光斑微小)實施例100.99240.014 ○(光斑微小)實施例111.00000.000 ◎(無光斑)實施例121.00000.000 ◎(無光斑)實施例131.00760.014 ○(光斑微小)實施例141.00810.014 ○(光斑微小)參考例5 1.01260.021 ×(光斑大)參考例6 1.02520.042 ×(光斑大)(表5)(h線λ＝404.7nm)第1要素 第2要素(折射率(折射率內(nèi)部透過率T1 內(nèi)部透過率T2n1) n2)參考例7 0.9970 1.591 0.40491.554實施例15 0.6058 1.530 0.40491.554實施例16 0.4049 1.554 0.60581.530參考例8 0.4049 1.554 0.99701.591(表6)(h線λ＝404.7nm)(H＝150μm)(T2/T1)(H/10000)浮突D(μm) 光學(xué)性能參考例70.98650.022 ×(光斑大)實施例15 0.99400.010 ○(光斑微小)實施例16 1.00610.010 ○(光斑微小)參考例81.01360.022 ×(光斑大)如上述表1～表6所示，對于參考例1～8的衍射光學(xué)元件，浮突D的大小分別都在0.021以上，產(chǎn)生的光斑大，光學(xué)性能顯著下降。但是，浮突D的大小較小的實施例1～16的衍射光學(xué)元件(具體的說，產(chǎn)生的浮突D的大小在0.000μm～0.015μm的范圍內(nèi))，光斑的產(chǎn)生得到了良好的控制，得到了預(yù)期的光學(xué)性能。浮突D的大小越接近使用衍射光學(xué)元件時的光的波長，光斑的產(chǎn)生越大。
根據(jù)這樣的結(jié)果，根據(jù)表2(i線、H＝50μm)中參考例1的條件式(5)的對應(yīng)值0.9835(浮突D的大小為0.030)和實施例1的條件式(5)的對應(yīng)值0.9917(浮突D的大小為0.015)、表4(i線、H＝75μm)中參考例4的條件式(5)的對應(yīng)值0.9876(浮突D的大小為0.021)和實施例9的條件式(5)的對應(yīng)值0.9920(浮突D的大小為0.014)、表6(h線、H＝150μm)中參考例7的條件式(5)的對應(yīng)值0.9865(浮突D的大小為0.022)和實施例15的條件式(5)的對應(yīng)值0.9940(浮突D的大小為0.010)的結(jié)果，限定了條件式(5)的下限值。即設(shè)定條件式(5)的下限值為0.990。
另外，根據(jù)表2(i線、H＝50μm)中實施例8的條件式(5)的對應(yīng)值1.0084(浮突D的大小為0.015)和參考例2的條件式(5)的值1.0167(浮突D的大小為0.030)、表4(i線、H＝75μm)中實施例14的條件式(5)的對應(yīng)值1.0081(浮突D的大小為0.014)和參考例5的條件式(5)的值1.0126(浮突D的大小為0.021)、表6(h線、H＝150μm)中實施例16的條件式(5)的對應(yīng)值1.0061(浮突D的大小為0.010)和參考例8的條件式(5)的值1.0136(浮突D的大小為0.022)的結(jié)果，限定了條件式(5)的上限值。即設(shè)定條件式(5)的上限值為1.010。
另外，實施例中，作為使第2要素硬化的光的例子，列舉了紫外線的i線(λ＝365.0nm)和可見光以外的h線(λ＝404.7nm)，不過，用上述以外的不同波長的光使之硬化時，只要在該波長下的內(nèi)部透過率滿足條件式(5)，也能夠得到同等的效果。
綜上所述，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在選擇構(gòu)成衍射光學(xué)元件的相互各異的材料時，優(yōu)選的是，在光學(xué)設(shè)計階段，采用不僅如現(xiàn)有技術(shù)那樣對折射率和色散進行過調(diào)整，同時對內(nèi)部透過率之差也進行過調(diào)整的樹脂。
權(quán)利要求
1.一種衍射光學(xué)元件，由相互各異的材質(zhì)構(gòu)成的第1要素和第2要素緊密結(jié)合，并在上述第1要素和上述第2要素的邊界面形成衍射光柵槽，其特征在于，至少上述第2要素是光硬化樹脂，該第2要素是利用通過了上述第1要素的光使之硬化而形成的，為了使基于因上述第1要素表面形成的上述衍射光柵槽的凹凸導(dǎo)致的上述光的強度差而產(chǎn)生的上述第2要素的硬化收縮量的差在不降低衍射光學(xué)元件的要求性能的范圍之內(nèi)，上述衍射光學(xué)元件被設(shè)定為包括相對于上述光的上述第1要素的內(nèi)部透過率和上述第2要素的內(nèi)部透過率相等的值在內(nèi)的預(yù)定范圍的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于，設(shè)上述衍射光柵槽的高度為H(單位μm)，通過上述第1要素使上述第2要素硬化的上述光的、上述第1要素的每10mm的內(nèi)部透過率為T1，上述第2要素的每10mm的內(nèi)部透過率為T2時，滿足下式0.990≤(T2/T1)(H/10000)1.010的條件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于，通過上述第1要素使上述第2要素硬化的上述光為紫外線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于，上述紫外線為i線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于，上述第1要素由紫外線硬化樹脂制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于，上述第1要素由紫外線硬化樹脂制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于，上述第1要素由紫外線硬化樹脂制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于，通過上述第1要素使上述第2要素硬化的上述光為紫外線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于，上述紫外線為i線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于，上述第1要素由紫外線硬化樹脂制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于，上述第1要素由紫外線硬化樹脂制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于，上述第1要素由紫外線硬化樹脂制成。
13.一種制造衍射光學(xué)元件的方法，該衍射光學(xué)元件由相互各異的材質(zhì)構(gòu)成的第1要素和第2要素緊密結(jié)合，并在上述第1要素和上述第2要素的邊界面形成了衍射光柵槽，其特征在于，包括以下工序把具有用于成型上述第1要素的衍射光柵槽的模具壓在上述第1要素上，對上述第1要素進行壓模成型；使上述經(jīng)過了壓模成型的上述第1要素硬化；把硬化后的上述第1要素從上述模具中取出；在上述取出的上述第1要素中形成了衍射光柵槽的面滴下光硬化樹脂；以及對滴下的上述光硬化樹脂，通過上述第1要素照射光，使上述光硬化樹脂硬化，形成上述第2要素，在通過上述第1要素照射光而使上述光硬化樹脂硬化，從而形成第2要素時，為了使基于因上述第1要素表面形成的上述衍射光柵槽的凹凸導(dǎo)致的上述光的強度差而產(chǎn)生的上述第2要素中的硬化收縮量的差在不降低衍射光學(xué)元件的要求性能的范圍之內(nèi)，上述衍射光學(xué)元件被設(shè)定為包括相對于上述光的上述第1要素的內(nèi)部透過率和上述第2要素的內(nèi)部透過率相等的值在內(nèi)的預(yù)定范圍的值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的衍射光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，設(shè)上述衍射光柵槽的高度為H(單位μm)，通過上述第1要素使上述第2要素硬化的上述光的、上述第1要素的每10mm的內(nèi)部透過率為T1，上述第2要素的每10mm的內(nèi)部透過率為T2時，滿足下式0.990≤(T2/T1)(H/10000)≤1.010的條件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的衍射光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，通過上述第1要素使上述第2要素硬化的上述光為紫外線。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的衍射光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，上述紫外線為i線。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的衍射光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，通過上述第1要素使上述第2要素硬化的上述光為紫外線。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的衍射光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，上述紫外線為i線。
全文摘要
提供一種由材質(zhì)相互各異的第1要素(10)和第2要素(20)緊密結(jié)合，并在第1要素(10)和第2要素(20)的邊界面上形成了衍射光柵槽(30)的衍射光學(xué)元件(1)，在該衍射光學(xué)元件(1)中，至少第2要素(20)是光硬化樹脂，第2要素(20)是利用通過第1要素(10)的光使之硬化而形成的，為了使基于因第1要素(10)的表面形成的衍射光柵槽(30)的凹凸導(dǎo)致的光的強度差而產(chǎn)生的第2要素(20)中的硬化收縮量的差在不降低衍射光學(xué)元件的要求性能的范圍之內(nèi)，上述衍射光學(xué)元件被設(shè)定為包括相對于上述光的第1要素(10)的內(nèi)部透過率T1和第2要素(20)的內(nèi)部透過率T2相等的值在內(nèi)的預(yù)定范圍的值。
文檔編號G02B5/18GK1677135SQ20051006251
公開日2005年10月5日 申請日期2005年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者田中一政 申請人:株式會社尼康