專利名稱：衍射光學(xué)元件及衍射光學(xué)元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種衍射光學(xué)元件，特別是涉及ー種由分別含有不同的樹脂的兩個(gè)以上部件構(gòu)成的衍射光學(xué)元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
衍射光學(xué)元件具備下述結(jié)構(gòu)，即在由玻璃及樹脂等光學(xué)材料構(gòu)成的基體上設(shè)有使光衍射的衍射光柵。衍射光學(xué)元件被用于含有攝像裝置及光學(xué)記錄裝置的各種光學(xué)儀器的光學(xué)系統(tǒng)中，例如公知有按照使特定級(jí)次的衍射光集中于一點(diǎn)的方式所設(shè)計(jì)的透鏡、空間低通濾波器、偏振光全息圖等。衍射光學(xué)元件具有可以使光學(xué)系統(tǒng)小型化的特點(diǎn)。另外，由干與折射相反，越是長(zhǎng)波長(zhǎng)的光越較大地發(fā)生衍射，因而通過使衍射光學(xué)元件和利用折射的普通的光學(xué)元件進(jìn)行 組合，也可以改善光學(xué)系統(tǒng)的色差和像面彎曲。但是，由于衍射效率在理論上依賴于光的波長(zhǎng)，所以在按特定的波長(zhǎng)的光的衍射效率達(dá)到最佳的方式設(shè)計(jì)衍射光學(xué)元件時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生其它波長(zhǎng)的光的衍射效率降低的問題。例如，在照相機(jī)用透鏡等利用白色光的光學(xué)系統(tǒng)中使用衍射光學(xué)元件的情況下，由于該衍射效率的波長(zhǎng)依賴性而產(chǎn)生色彩不均及不要級(jí)次光的炫光，僅用衍射光學(xué)元件構(gòu)成具有合適的光學(xué)特性的光學(xué)系統(tǒng)是困難的。對(duì)于這樣的課題，專利文獻(xiàn)I提出了一種相位差型的衍射光學(xué)元件，其為了降低衍射光學(xué)元件中的衍射效率的波長(zhǎng)依賴性，在由光學(xué)材料構(gòu)成的基體表面設(shè)有衍射光柵，且以由不同于基體的光學(xué)材料構(gòu)成的光學(xué)調(diào)整層覆蓋衍射光柵。根據(jù)該構(gòu)成，通過按光學(xué)特性滿足規(guī)定的條件的方式選擇兩種光學(xué)材料，能夠?qū)⒃谒O(shè)計(jì)的衍射級(jí)次下的衍射效率不依賴波長(zhǎng)地提尚。具體而言，在將穿過衍射光學(xué)元件的光的波長(zhǎng)設(shè)為λ、兩種光學(xué)材料的在波長(zhǎng)λ的折射率設(shè)為η (λ)及η2( λ)、衍射光柵的深度設(shè)為d的情況下，通過使λ、(1、η1(λ)及η2(λ)滿足下述式(I)，而使與波長(zhǎng)λ的光所對(duì)應(yīng)的衍射效率達(dá)到100%。數(shù)學(xué)式I ~~ \η\{λ)-η2{λ)\因此，為了降低衍射效率的波長(zhǎng)依賴性，只要將持有以下波長(zhǎng)依賴性的折射率η (λ)的光學(xué)材料和折射率η2( λ)的光學(xué)材料進(jìn)行組合即可，也就是，在使用的光的波長(zhǎng)頻帶內(nèi)d大致恒定的波長(zhǎng)依賴性。通常，將折射率高、波長(zhǎng)分散低的材料與折射率低、波長(zhǎng)分散高的材料進(jìn)行組合。專利文獻(xiàn)I公開了將玻璃或者樹脂用作構(gòu)成基體的第一光學(xué)材料，將紫外線固化性樹脂用作第二光學(xué)材料。專利文獻(xiàn)2公開了在具有同樣的結(jié)構(gòu)的相位差型衍射光學(xué)元件中，第一光學(xué)材料使用玻璃，第二光學(xué)材料使用粘度為5000mpa*s以下的能量線固化性樹脂。其公開了通過使用這樣的光學(xué)材料，可降低衍射效率的波長(zhǎng)依賴性，且可有效地防止產(chǎn)生色彩不均及不要級(jí)次光的炫光等。但是，在構(gòu)成基體的第一光學(xué)材料使用玻璃的情況下，由于與樹脂相比較微細(xì)加エ困難，所以使衍射光柵的間距變窄且使衍射性能提高就不容易。因此，在實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件的小型化的同時(shí)提高光學(xué)性能是困難的。另外，由于玻璃的成型溫度比樹脂高，因而用于使玻璃成型的鑄模的耐久性比用于使樹脂成型的鑄模低，在生產(chǎn)效率上也存在課題。另ー方面，在構(gòu)成基體的第一光學(xué)材料使用樹脂的情況下，從衍射光柵的加工性及成型性這一點(diǎn)來看是要優(yōu)于玻璃。但是，由干與玻璃相比難以實(shí)現(xiàn)各種值的折射率，且第一光學(xué)材料和第二光學(xué)材料的折射率之差變小，因而如式(I)所表明的那樣，而使衍射光柵的深度d變大。其結(jié)果，盡管基體自身的加工性優(yōu)良，但是必須要將用于形成衍射光柵的鑄模加エ得較深，或者將槽的前端成型為尖銳的形狀，而使鑄模的加工變得困難。另外，由于衍射光柵越深，從基體及鑄模的至少一方的加工上的制約而言，就需要使衍射光柵的間距變大。 因此，不能增加衍射光柵的數(shù)量，而使得衍射光柵的設(shè)計(jì)上受到很大制約。為了解決這樣的課題，本發(fā)明者在專利文獻(xiàn)3中提出了下述方案，作為光學(xué)調(diào)整層，使用在基質(zhì)樹脂中含有平均粒徑為Inm IOOnm的無機(jī)粒子的復(fù)合材料。該復(fù)合材料可通過所分散的無機(jī)粒子的材料及無機(jī)粒子的添加量來控制折射率及阿貝數(shù)，進(jìn)而可得到在現(xiàn)有樹脂中沒有的折射率及阿貝數(shù)。因此，通過將復(fù)合材料用于光學(xué)調(diào)整層，可提高在基體即第一光學(xué)材料使用樹脂的情況下的設(shè)計(jì)自由度，并使成型性提高，且可得到優(yōu)良的衍射效率的波長(zhǎng)特性。專利文獻(xiàn)I :日本特開平10-268116號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開2001-249208號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :國(guó)際公開第07/026597號(hào)小冊(cè)子

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，在專利文獻(xiàn)I 3所公開的相位差型衍射光學(xué)元件中，在基體及光學(xué)調(diào)整層由樹脂材料構(gòu)成的情況下，根據(jù)樹脂材料的種類，在基體和光學(xué)調(diào)整層接觸的部分基體或者膨潤(rùn)或者溶解，而使衍射光柵的形狀偏離設(shè)計(jì)值的問題存在。當(dāng)衍射光柵的形狀偏離設(shè)計(jì)值時(shí)，將產(chǎn)生與設(shè)計(jì)級(jí)次不同的級(jí)次的衍射光(以下稱為“不要衍射光”)及雜散光，從而衍射效率降低。另外，本發(fā)明者得知，即使在衍射光柵形狀不顯著地膨潤(rùn)的情況下，也產(chǎn)生不要衍射光。本發(fā)明解決了這樣的現(xiàn)有技術(shù)的課題，其目的在于，提供ー種具有良好的光學(xué)特性的衍射光學(xué)元件及其制造方法。本發(fā)明的衍射光學(xué)系統(tǒng)具備基體，其由含有第一樹脂的第一光學(xué)材料構(gòu)成，且表面具有衍射光柵；光學(xué)調(diào)整層，其由含有第二樹脂的第二光學(xué)材料構(gòu)成，且以覆蓋上述衍射光柵的方式被設(shè)置在所述基體上，其中，上述第一光學(xué)材料的折射率小于上述第二光學(xué)材料的折射率，上述第一光學(xué)材料的折射率的波長(zhǎng)色散性大于上述第二光學(xué)材料的折射率的波長(zhǎng)色散性，上述第一樹脂及上述第二樹脂的溶解度參數(shù)之差為O. 8〔cal/cm3〕1/2以上、2. 5〔cal/cm3〕1/2 以下。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述第一樹脂及上述第二樹脂的溶解度參數(shù)之差為O. 8〔cal/cm3) 1/2 以上、2· 3〔cal/cm3〕1/2 以下。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述第二光學(xué)材料還含有無機(jī)粒子，且將上述無機(jī)粒子分散于上述第二樹脂中。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述無機(jī)粒子含有以選自由氧化鋯、氧化釔、氧化鑭、氧化鉿、氧化鈧、氧化鋁及ニ氧化硅組成的群的至少ー種為主成分。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述無機(jī)粒子的有效粒徑為Inm以上IOOnm以下。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述第二樹脂的溶解度參數(shù)比上述第一樹脂的溶解度參數(shù)大 O. 8〔cal/cm3〕1/2 以上。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述第二樹脂具有OH基。
在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述第一樹脂為聚碳酸酷。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述第二樹脂為能量線固化性樹脂。本發(fā)明的衍射光學(xué)元件的制造方法包含將由含有第一樹脂的第一光學(xué)材料構(gòu)成且表面具有衍射光柵的基體進(jìn)行預(yù)先準(zhǔn)備的エ序；以覆蓋上述衍射光柵的方式在上述基體上將含有第二樹脂之原料的第二光學(xué)材料的原料進(jìn)行配置的エ序；通過使上述第二樹脂的原料固化而將由上述第二光學(xué)材料構(gòu)成的光學(xué)調(diào)整層進(jìn)行形成的エ序，其中，上述第一光學(xué)材料的折射率小于上述第二光學(xué)材料的折射率，上述第一光學(xué)材料的折射率的波長(zhǎng)色散性大于上述第二光學(xué)材料的折射率的波長(zhǎng)色散性，上述第一樹脂及上述第二樹脂的溶解度參數(shù)之差為 O. 8〔cal/cm3〕1/2 以上、2. 5〔cal/cm3〕1/2 以下。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述第一樹脂及上述第二樹脂的溶解度參數(shù)之差為O. 8〔cal/cm3) 1/2 以上、2. 3〔cal/cm3〕1/2 以下。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，在形成上述光學(xué)調(diào)整層的エ序中，一邊將用于規(guī)定上述光學(xué)調(diào)整層的外形的鑄模抵押到上述第二光學(xué)材料的原料ー邊使上述第二樹脂的原料固化。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述第二光學(xué)材料的原料還含有溶劑及無機(jī)粒子，上述第一樹脂及上述第二樹脂的溶解度參數(shù)之差為O. 8〔cal/cm3〕1/2以上、2. 5〔cal/cm3〕1/2以下，在配置上述第二光學(xué)材料的原料的エ序之后、形成上述光學(xué)調(diào)整層的エ序之前，還包含從上述第二光學(xué)材料的原料中除去上述溶劑的エ序，在形成上述光學(xué)調(diào)整層的エ序中，通過使上述第二樹脂的原料固化，生成在上述第二樹脂中分散有上述無機(jī)粒子的上述第二樹脂。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述第一樹脂及上述溶劑的溶解度參數(shù)之差為O. 8(cal/cm3〕1/2 以上且 2. 3〔cal/cm3〕1/2 以下。在某優(yōu)選的實(shí)施方式中，形成上述光學(xué)調(diào)整層的エ序中，ー邊使規(guī)定上述光學(xué)調(diào)整層的外形的鑄模抵押到上述第二光學(xué)材料的原料ー邊使上述第二樹脂的原料固化。根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置有衍射光柵的基體及光學(xué)調(diào)整層分別由含有樹脂的光學(xué)材料構(gòu)成，且兩種樹脂的溶解度參數(shù)之差為O. 8〔cal/cm3〕1/2以上、2. 5〔cal/cm3〕1/2以下。因此，可抑制基體的樹脂和光學(xué)調(diào)整層的樹脂的相互作用，抑制衍射光柵的變形及抑制因基體的折射率變化而引起的不要衍射光及雜散光的發(fā)生，進(jìn)而可得到具有良好的光學(xué)特性的衍射光學(xué)元件。


圖I是示意性表示在現(xiàn)有技術(shù)的衍射光學(xué)元件中衍射光柵發(fā)生了變形的狀態(tài)的圖；圖2是示意性表示在現(xiàn)有技術(shù)的衍射光學(xué)元件中、在基體和光學(xué)調(diào)整層的界面形成有折射率發(fā)生了變化的層的狀態(tài)的圖；圖3(a)及(b)是 在基體和光學(xué)調(diào)整層的界面形成有折射率發(fā)生了變化之層的現(xiàn)有技術(shù)的衍射光學(xué)元件中、用于說明光學(xué)調(diào)整層的材料和不要衍射光的關(guān)系的圖；圖4是示意性表示在基體和光學(xué)調(diào)整層的界面形成有折射率發(fā)生了變化之層的光學(xué)元件中的、光的折射的圖；圖5(a)及(b)是本發(fā)明的衍射光學(xué)元件的第一實(shí)施方式的剖面圖及上面圖；圖6是本發(fā)明的衍射光學(xué)元件的第二實(shí)施方式的剖面圖；圖7(a) (f)分別是說明本發(fā)明的衍射光學(xué)元件的制造方法的工序剖面圖；圖8(a) (d)分別是說明本發(fā)明的衍射光學(xué)元件的另一制造方法的工序剖面圖；圖9是表示本發(fā)明的衍射光學(xué)元件的實(shí)施例的、基體及樹脂的溶解度參數(shù)之差和I級(jí)次衍射效率的關(guān)系的曲線圖；圖10表示本發(fā)明的衍射光學(xué)元件的實(shí)施例的、基體及樹脂的溶解度參數(shù)之差與基體的光學(xué)調(diào)整層接觸的部分的折射率的關(guān)系的曲線圖；圖11是說明粒子的有效粒徑的定義的曲線圖。符號(hào)說明I、101:基體I :衍射光柵3、3'、103、103':光學(xué)調(diào)整層4:無機(jī)粒子6 :分配器8 :鑄模11:印刷版12:印刷圖案13 :光學(xué)調(diào)整層的原料14 :塞墊21、22、111、112、113、114 :衍射光學(xué)元件
具體實(shí)施例方式本發(fā)明者對(duì)在現(xiàn)有的衍射光學(xué)元件中因基體及光學(xué)調(diào)整層雙方使用含有樹脂的材料所產(chǎn)生的基體的膨潤(rùn)進(jìn)行了詳細(xì)研究。下面，說明研究結(jié)果。如圖I所示的現(xiàn)有的衍射光學(xué)元件111具有在表面設(shè)有衍射光柵2的基體101、和以覆蓋衍射光柵2的方式設(shè)置的光學(xué)調(diào)整層103。光學(xué)調(diào)整層103和基體101由含有樹脂的光學(xué)材料形成，在兩種光學(xué)材料的相互作用較強(qiáng)的情況下，在基體101和光學(xué)調(diào)整層103接觸的部分，基體101或者發(fā)生膨潤(rùn)或者發(fā)生溶解，從而如圖I所示的那樣使衍射光柵2的形狀潰壞。當(dāng)衍射光柵2的形狀潰壞時(shí)，所期望的級(jí)次的衍射光就不能以充分的強(qiáng)度獲得，或者不要的衍射光就得以產(chǎn)生。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，即使衍射光柵2的形狀不發(fā)生變化，也有在衍射光學(xué)元件產(chǎn)生不要衍射光的情況。如圖2所示，在現(xiàn)有的衍射光學(xué)元件112中，即使設(shè)置于基體101表面的衍射光柵2的形狀沒有大幅度地變化，當(dāng)光學(xué)調(diào)整層103所包含的樹脂從基體101的表面滲透時(shí)，樹脂滲透部分的基體101的折射率也會(huì)發(fā)生變化，如圖2所示，可確認(rèn)在基體101和光學(xué)調(diào)整層103的界面形成有折射率不同的層101a(以下，稱為“折射率變化層”)。該折射率變化層IOla可由光學(xué)顯微鏡確認(rèn)，折射率變化層IOla的厚度約為500nm 5000nm。這樣，在通過目視及光學(xué)顯微鏡的觀察可確認(rèn)衍射光柵2的形狀變化或折射率變化層IOla的生成的情況下，可知衍射光學(xué)元件112沒有呈現(xiàn)所設(shè)計(jì)的光學(xué)特性。另外，本發(fā)明者還發(fā)現(xiàn)盡管折射率變化層由光學(xué)顯微鏡不能觀察到，但在衍射光學(xué)元件產(chǎn)生不要衍射光、且I次衍射效率(也稱I級(jí)次衍射效率)下降的現(xiàn)象。為了對(duì)該 現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)研究，對(duì)在折射率變化層由光學(xué)顯微鏡不能觀察到而I級(jí)次衍射效率下降的衍射光學(xué)元件進(jìn)行了分析。在分析時(shí)，使用可高精度測(cè)定折射率的棱鏡耦合器卜'J ^>公司制造，M0DEL2010)對(duì)與光學(xué)調(diào)整層接觸的部分的基體的折射率進(jìn)行了測(cè)定。其結(jié)果可知，關(guān)于光學(xué)調(diào)整層由樹脂構(gòu)成的系統(tǒng)，與光學(xué)調(diào)整層接觸之部分的基體的折射率比不接觸之部分上升0.01左右。另一方面還可知，關(guān)于光學(xué)調(diào)整層由復(fù)合材料構(gòu)成的系統(tǒng)，光學(xué)調(diào)整層相接觸之部分的基體的折射率比不接觸之部分下降0. 01左右。即，可知在以由光學(xué)顯微鏡不能觀察到的級(jí)別滲透了光學(xué)調(diào)整層的材料到基體中、就會(huì)引起微小的折射率變化。這樣的折射率變化之層的厚度因?yàn)椴荒苡晒鈱W(xué)顯微鏡識(shí)別，所以準(zhǔn)確的厚度不清楚，但可推定為50nm 500nm左右。在該結(jié)果的基礎(chǔ)上，關(guān)于由基體101的折射率變化而使光學(xué)元件的不要衍射光產(chǎn)生的機(jī)理，參照?qǐng)D3進(jìn)行具體說明。首先，如圖3 (a)所示，考慮在基體101(折射率NI)和光學(xué)調(diào)整層103 (折射率N2)分別使用不同的樹脂且利用I次(也稱I級(jí)次)衍射光的折射光學(xué)元件113。根據(jù)本發(fā)明者的研究，通過構(gòu)成光學(xué)調(diào)整層103的樹脂滲透到基體101，雖然由光學(xué)顯微鏡不能確認(rèn)，但可推定出由樹脂的滲透而生成了折射率稍微變化了的微小折射率變化層101b。在基體101及光學(xué)調(diào)整層103的折射率滿足NI < N2之關(guān)系的情況下，所生成的微小的折射率變化層IOlb的折射率N3滿足NI < N3 < N2之關(guān)系。在折射率NI及N2以在使用的波長(zhǎng)頻帶內(nèi)滿足式(I)的方式得以設(shè)計(jì)的情況下，通過形成于界面的微小折射率變化層101b，使得構(gòu)成衍射光柵的段差的光學(xué)距離之差即相位差小于設(shè)計(jì)值，就不再滿足式(I)。其結(jié)果是，在所使用的波長(zhǎng)頻帶內(nèi)的光B入射時(shí)的衍射光學(xué)元件113的衍射效率即I次衍射光B1的射出效率低于設(shè)計(jì)值。此時(shí)，作為不要衍射光主要產(chǎn)生0次衍射光Btl。就0次衍射光Btl而言，其焦距比I次衍射光B1大。另一方面，在作為光學(xué)調(diào)整層使用專利文獻(xiàn)3所公示的復(fù)合材料的情況下，由于包含于復(fù)合材料的基質(zhì)樹脂滲透到基體，因而產(chǎn)生上述那樣的問題。如圖3(b)所示，可考慮使用基體101和通過在基質(zhì)樹脂103中分散有無機(jī)粒子4而成的光學(xué)調(diào)整層103'且利用I次衍射光的衍射光學(xué)元件114。將基體101及光學(xué)調(diào)整層103'的折射率分別設(shè)為NI及N2，將基質(zhì)樹脂103的折射率設(shè)為N4。該情況下，如上述的那樣，通過僅使光學(xué)調(diào)整層103'的基質(zhì)樹脂103滲透到基體101，雖然由光學(xué)顯微鏡不能確認(rèn)，但可推斷出生成了由樹脂的滲透而使折射率發(fā)生了微小變化的微小折射率變化層101c。在基體101、光學(xué)調(diào)整層103'及基質(zhì)樹脂103的折射率滿足關(guān)系NI < N2且N4< NI的情況下，所生成的微小折射率變化層IOlc的折射率N3滿足關(guān)系NI > N3 < N2。這是因?yàn)榧{米級(jí)的無機(jī)粒子4不能向基體101移動(dòng)，折射率比基體101小的基質(zhì)樹脂103發(fā)生滲透，而生成微小折射率變化層101c。與上述情況一樣，在折射率NI及N2以在使用的波長(zhǎng)頻帶內(nèi)滿足式(I)的方式得以設(shè)計(jì)的情況下，通過形成于界面的微小折射率變化層101c，使得構(gòu)成衍射光柵的段差的光學(xué)距離之差即相位差小于設(shè)計(jì)值，就不再滿足式(I)。其結(jié)果是，在所使用的波長(zhǎng)頻帶內(nèi)的光B入射時(shí)的衍射光學(xué)元件113的衍射效率即I次衍射光B1的射出效率低于設(shè)計(jì)值。此時(shí)，作為不要衍射光主要產(chǎn)生2次衍射光B2。就2次衍射光B2而言，其焦距比I次衍射光B1短。在僅利用普通的折射現(xiàn)象的光學(xué)系統(tǒng)中，如圖4所示，即使在基體101和光學(xué)調(diào)整層103之間生成了微小折射率變化層101c，若微小折射率變化層IOlc和基體101的折射率之差為0. 01左右，則從基體101進(jìn)入的光C由基體101和微小折射率變化層IOlc之界面所折射的角度也小。另外，若微小折射率變化層IOlc薄，則按所折射的角度而光進(jìn)入的距離也短。因此，在生成微小折射率變化層IOlc的情況下，向光學(xué)調(diào)整層103入射的光C的入射角度及入射位置與不生成微小折射率變化層IOlC的情況幾乎沒有變化，小到可以忽視對(duì)光學(xué)性能的影響。也就是，即使由光學(xué)顯微鏡不能觀察的程度的微小折射率變化層IOlc生成，也可忽視其影響。但是，如上所述，在衍射光學(xué)元件的情況下，即使是由光學(xué)顯微鏡不能觀察的程度的微小折射率變化層，由于不能滿足衍射的條件(I)，從而微小折射率變化層的生成直接關(guān)系到不要衍射光的發(fā)生。其結(jié)果是，使得設(shè)計(jì)級(jí)次的衍射效率大大降低。尤其，在從生產(chǎn)效率的觀點(diǎn)而言作為光學(xué)調(diào)整層使用含有紫外線固化樹脂及熱固化性樹脂的材料的情況下，在形成光學(xué)調(diào)整層的工序中，未固化狀態(tài)的樹脂即單體及低聚物與基體接觸。由于單體及低聚物與固化后的樹脂相比其分子量小，因此對(duì)基體101的反應(yīng)性及滲透性與固化后的樹脂相比就大。即，易產(chǎn)生上述的衍射光柵的變形、及與折射率變化層及微小折射率變化層的生成相伴隨的衍射效率的下降。另外，在光學(xué)調(diào)整層使用復(fù)合材料的情況下，為了使無機(jī)粒子均勻地分散于基質(zhì)樹脂中、或者對(duì)在形成光學(xué)調(diào)整層的工序中的光學(xué)調(diào)整層的粘度進(jìn)行調(diào)整，有時(shí)在形成光學(xué)調(diào)整層的原料中添加溶劑。這樣的溶劑與光學(xué)調(diào)整層中的樹脂材料一樣，引起基于對(duì)基體的溶解及對(duì)基體的滲透所帶來的折射率變化，就成為上述問題的原因。本發(fā)明者為了解決這樣的問題而著眼于構(gòu)成基體及光學(xué)調(diào)整層的樹脂的溶解度參數(shù)，并且發(fā)現(xiàn)了若溶解度參數(shù)之差為規(guī)定的值以上，則可以可靠地防止由上述的衍射光柵的變形、及折射率變化層及微小折射率變化層的生成相伴隨的衍射效率的下降。由此，能夠可靠地防止由光學(xué)顯微鏡也不能觀察到的微小折射率變化層的形成，且可以實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)那樣的光學(xué)性能的衍射光學(xué)元件。下面，具體說明本發(fā)明的衍射光學(xué)元件的實(shí)施方式。(第一實(shí)施方式)圖5(a)及(b)是表示本發(fā)明的衍射光學(xué)元件的第一實(shí)施方式的剖面圖及上面圖。、如圖5(a)及(b)所示的衍射光學(xué)元件21具備基體I和光學(xué)調(diào)整層3?；wI由含有第一樹脂的第一光學(xué)材料構(gòu)成且表面具有衍射光柵2。在本實(shí)施方式，第一光學(xué)材料只含有第一樹脂。衍射光柵2的剖面形狀、配置、間距及深度取決于基體I及光學(xué)調(diào)整層3的光學(xué)特性及衍射光學(xué)元件21所要求的光學(xué)特性。例如，在使衍射光學(xué)元件21具有透鏡作用的情況下，將具有鋸齒狀的剖面形狀的環(huán)狀的衍射光柵按照間距從透鏡的中心向周邊變小地連續(xù)變化的方式配置成同心圓狀。在該情況下的衍射光柵只要是具有透鏡作用的剖面形狀、配置及間距即可，如圖5(a)所示，衍射光柵2既可以形成在曲面上、也可以形成在平面上。特別是當(dāng)以穿過衍射光柵的槽的包絡(luò)面成為具有透鏡作用的非球面的方式形成衍射光柵時(shí)，由于折射作用和衍射作用的最佳組合而使色差及像面彎曲得以均衡性優(yōu)異的改善，可得到具有高攝像性能的透鏡。另外，衍射光柵2的深度可使用式
(I)來決定。另外，就如圖5(a)及(b)所示的衍射光學(xué)元件21的基體I而言，其一個(gè)面上具有衍射光柵2，但在基體I的雙面設(shè)置衍射光柵2也可。另外，如圖5(a)所示，基體I具有凸 面和平面，在凸面上設(shè)有衍射光柵2?；wI的相對(duì)置的兩個(gè)主面的形狀不限于這種組合，也可以是其它形狀的組合。具體而言，基體I的相對(duì)置的兩個(gè)主面是雙凸面、凸面和凹面、雙凹面、凹面和平面、雙平面也可。該情況下，衍射光柵2僅形成在一個(gè)面也可、形成在雙面也可。另外，在雙面形成有衍射光柵的情況下，雙面的衍射光柵的形狀、配置、間距、衍射光柵深度，只要是滿足衍射光學(xué)元件所要求的性能的，即使不一致也可。光學(xué)調(diào)整層3由含有第二樹脂的第二光學(xué)材料構(gòu)成，且以覆蓋衍射光柵2的方式被設(shè)置在基體I的表面。在本實(shí)施方式中，第二光學(xué)材料只含有第二樹脂。光學(xué)調(diào)整層3按使基體I的衍射效率的波長(zhǎng)依賴性降低的目的被設(shè)計(jì)。在對(duì)以穿過衍射光柵2的槽的包絡(luò)面成為具有透鏡作用的非球面的方式形成衍射光柵2的基體I、設(shè)置光學(xué)調(diào)整層3的情況下，通過使光學(xué)調(diào)整層3的表面與所對(duì)應(yīng)的非球面形狀相一致，可將折射作用和衍射作用融合且可使色差及像面彎曲降低，由此提高透鏡特性。為了降低基體I的衍射效率的波長(zhǎng)依賴性，在將構(gòu)成基體I的第一光學(xué)材料的在波長(zhǎng)、的折射率設(shè)為nl (X)、構(gòu)成光學(xué)調(diào)整層3的第二光學(xué)材料的在波長(zhǎng)\的折射率設(shè)為n2(X)的情況下，需要選擇對(duì)于所期望的范圍的波長(zhǎng)\而言基本滿足式(I)的第一光學(xué)材料及第二光學(xué)材料。例如，只要將具有呈現(xiàn)出與第一光學(xué)材料的折射率的波長(zhǎng)依賴性相反的傾向的折射率的波長(zhǎng)依賴性的材料作為第二光學(xué)材料加以選擇即可。具體而言，在使用衍射光學(xué)元件21的光的波長(zhǎng)范圍，第一光學(xué)材料的折射率小于第二光學(xué)材料的折射率，且第一光學(xué)材料的折射率的波長(zhǎng)色散性高于第二光學(xué)材料的折射率的波長(zhǎng)色散性。即，必須第二光學(xué)材料是與第一光學(xué)材料相比低折射率高色散性材料。折射率的波長(zhǎng)色散性例如可用阿貝數(shù)表示。阿貝數(shù)越大折射率的波長(zhǎng)色散性越小。因此，必須使第一光學(xué)材料的折射率小于第二光學(xué)材料的折射率、且第一光學(xué)材料的阿貝數(shù)小于第二光學(xué)材料的阿貝數(shù)。除這樣的光學(xué)特性之外，還必須使包含于第一光學(xué)材料的第一樹脂和包含于第二光學(xué)材料的第二樹脂的溶解度參數(shù)(SP值)之差為0.8〔cal/cm3〕V2以上。由此，在衍射光學(xué)元件21中，可防止基體I和光學(xué)調(diào)整層3的相互作用，不產(chǎn)生因基體I的折射率變化所引起的不要衍射光及雜散光，進(jìn)而可得到具有良好的光學(xué)特性且批量生產(chǎn)率高的衍射光學(xué)元件。溶解度參數(shù)為正態(tài)溶解理論中的物質(zhì)凝聚能量密度的平方根，使用摩爾體積V和單位摩爾的凝聚能量AE，可用下面的式定義。6 = ( A E/V)1/2溶解度參數(shù)為物質(zhì)的分子間力的指標(biāo)，一般認(rèn)為，越是溶解度參數(shù)相近的物質(zhì)親和力越高。對(duì)于溶解度參數(shù)存在各種推導(dǎo)方法，例如可使用通過根據(jù)Fedors的分子結(jié)構(gòu)式進(jìn)行計(jì)算的方法而求出的值等。本說明書中所使用的溶解度參數(shù)為通過根據(jù)該分子結(jié)構(gòu)式進(jìn)行計(jì)算的方法而求出的值。作為高溶解度參數(shù)的結(jié)構(gòu)可列舉OH基(羥基)、酰胺鍵等高極性的官能團(tuán)等。另一方面，作為低溶解度的結(jié)構(gòu)可列舉氟原子、烴基、硅氧烷鍵等。本發(fā)明證實(shí)，在構(gòu)成基體I的第一樹脂的溶解度參數(shù)和在構(gòu)成光學(xué)調(diào)整層3的第二光學(xué)材料中所包含的第二樹脂的溶解度參數(shù)之差小于0. 8 (cal/cm3) 1/2的情況下，將會(huì) 產(chǎn)生下面的(I) (3)中的一種現(xiàn)象，由此使衍射光學(xué)元件的設(shè)計(jì)級(jí)次的衍射效率降低。(I)包含于光學(xué)調(diào)整層3的第二樹脂浸蝕基體I的第一樹脂，產(chǎn)生因基體I的膨潤(rùn)及溶解所引起的衍射光柵2的變形。(2)雖然觀察不到衍射光柵2的變形，但可觀察到折射率變化層的發(fā)生。(3)雖然不能光學(xué)觀察衍射光柵2的變形及折射率變化層，但是確認(rèn)出通過微小折射率變化層的生成而在光學(xué)特性評(píng)價(jià)上產(chǎn)生了不要衍射光。另外，在構(gòu)成基體I的第一樹脂的溶解度參數(shù)和在構(gòu)成光學(xué)調(diào)整層3的第二光學(xué)材料所包含的第二樹脂的溶解度參數(shù)之差為0. 8 (cal/cm3) 1/2以上的情況下，則看不到這些現(xiàn)象，確認(rèn)了衍射光學(xué)元件的設(shè)計(jì)級(jí)次的衍射效率也沒有降低。當(dāng)構(gòu)成基體I的第一樹脂的溶解度參數(shù)和在構(gòu)成光學(xué)調(diào)整層3的第二光學(xué)材料所包含的第二樹脂的溶解度參數(shù)之差為0. 8 (cal/cm3) 1/2以上時(shí)，差值越大基體I越難以受光學(xué)調(diào)整層3的影響，難以產(chǎn)生衍射光柵2的變形及折射率變化層或者微小折射率變化層的生成。但是，當(dāng)?shù)谝粯渲娜芙舛葏?shù)和第二樹脂的溶解度參數(shù)之差極端大時(shí)，則有可能使基體I和光學(xué)調(diào)整層3的親和力變差而使密接性降低。其結(jié)果是，有可能降低生產(chǎn)成品率或者在使用時(shí)光學(xué)調(diào)整層3剝離。根據(jù)以上分析，為了防止光學(xué)調(diào)整層3的剝離，優(yōu)選構(gòu)成基體I的第一樹脂的溶解度參數(shù)和在構(gòu)成光學(xué)調(diào)整層3的第二光學(xué)材料中所包含的第二樹脂的溶解度參數(shù)之差為0.8〔cal/cm3〕1/2以上2. 5〔cal/cm3〕1/2以下范圍。此外，從生產(chǎn)效率的觀點(diǎn)來看，為了確保成品率，尤其優(yōu)選第一樹脂的溶解度參數(shù)和第二樹脂的溶解度參數(shù)之差為0. 8 (cal/cm3)1/2以上2. 3 (cal/cm3) 1/2以下這一范圍。就第一樹脂而言，一般從作為光學(xué)元件的基體所使用的透光性的樹脂材料中，選擇具有可使衍射光學(xué)元件21的設(shè)計(jì)級(jí)次的衍射效率的波長(zhǎng)依賴性降低的折射率特性和波長(zhǎng)色散性的樹脂。通過將基體I的材料使用樹脂，成型加工容易生產(chǎn)效率高，且可實(shí)現(xiàn)最終得到的衍射光學(xué)元件21的小型化、輕量化。例如，從透光性優(yōu)良這一點(diǎn)來看，作為第一樹脂優(yōu)先選擇聚碳酸酯系樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、脂環(huán)丙烯酸樹脂等丙烯酸系樹脂、脂環(huán)烴樹脂等。對(duì)于這些樹脂而言，基于提高成型性及機(jī)械特性等目的，與其它樹脂聚合、或者進(jìn)行與其它樹脂的合金化、混合其它樹脂也可。這樣，第一樹脂既可以只含有單一的樹月旨，也可以含有兩種以上的樹脂。該情況下，第一樹脂的溶解度參數(shù)可基于兩種以上的樹脂的混合比率得以計(jì)算。就第一光學(xué)材料而言，除第一樹脂外，含有用于調(diào)整折射率等光學(xué)特性及熱膨脹性等力學(xué)特性的無機(jī)粒子、及吸收特定波長(zhǎng)帶的電磁波的染料及顏料等添加劑也可。這些無機(jī)粒子及添加劑不是構(gòu)成第一光學(xué)材料的主要構(gòu)成要素。另外，由于基體I中的這些無機(jī)粒子不是有機(jī)化合物，因而第二樹脂不會(huì)滲透其中。有時(shí)添加劑也含有有機(jī)化合物，但是，由于添加劑的添加量為幾個(gè)重量％，因而，即使第二樹脂滲透到添加劑中的有機(jī)化合物而對(duì)第一光學(xué)材料整體的光學(xué)特性也幾乎沒有影響。因此，由于對(duì)上述的(I) (3)的現(xiàn)象的發(fā)生沒有影響，因而在溶解度參數(shù)的計(jì)算時(shí)，除第一樹脂外所添加的無機(jī)粒子及添加劑不加以考慮也可。構(gòu)成光學(xué)調(diào)整層3的第二光學(xué)材料中所包含的第二樹脂，只要其溶解度參數(shù)與基體分離0.8〔cal/cm3〕1/2以上，就無特別限制。例如，可使用聚甲基丙烯甲脂、丙烯酸酯、 甲基丙烯酸酯、氨基丙烯酸酯、環(huán)氧丙酸脂、聚丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸酯；環(huán)氧樹脂；環(huán)氧丙烷樹脂(才々七夕 > 樹月旨)；硫醇類樹脂(二 >一 ★才一 > 樹月旨)；聚對(duì)苯二甲酸乙二酸酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二脂及聚己酸內(nèi)酯等聚酯樹脂；聚苯乙烯等聚苯乙烯樹脂；聚丙烯等烯烴樹脂；尼龍等聚酰胺樹脂；聚酰亞胺及聚醚亞胺等聚酰亞胺樹脂；聚乙烯醇；丁縮醛樹脂；聚醋酸乙烯脂樹脂；脂環(huán)聚烯烴等。另外，既可以使用這些樹脂(高分子)的混合物及聚合物，也可以使用使這些樹脂發(fā)生了改性的材料。與第一樹脂一樣，在第二樹脂含有兩種以上的樹脂的情況下，第二樹脂的溶解度參數(shù)是基于兩種以上的樹脂的混合比率得以計(jì)算的。這些樹脂中，由于形成光學(xué)調(diào)整層3的工藝簡(jiǎn)單，因而特別優(yōu)選能量線固化性樹月旨、具體而言熱固化性樹脂或者光及紫外線的能量線固化性樹脂用作第二樹脂。更具體而言，第二樹脂優(yōu)選使用丙烯酸酯、甲基丙酸脂樹脂、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧丙烷樹脂等。就熱固化性樹脂及能量線固化性樹脂而言，通過向作為原料的單體或者低聚體供給熱及能量線，而使單體或者低聚體進(jìn)行聚合，由此得到具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的樹脂。在作為第二樹脂使用這些樹脂的情況下，在光學(xué)調(diào)整層3的形成工序中，產(chǎn)生使分子量比較低的單體或者低聚體和基體I直接接觸的工序。雖然低分子量成分與高分子量成分相比其向樹脂的滲透性高，但根據(jù)本發(fā)明者詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)得知，若聚合前的第二樹脂即單體或者低聚體的溶解度參數(shù)和第一樹脂的溶解度參數(shù)之差為0. 8 (cal/cm3) 1/2以上，則可以防止作為第二樹脂的單體或者低聚體向第一樹脂的滲透。另外，作為第二樹脂的單體或者低聚體的溶解度參數(shù)與聚合或者固化后的第二樹脂的溶解度參數(shù)大致相等。熱固化性樹脂及能量線固化性樹脂在擁有具有極性的反應(yīng)官能團(tuán)的分子結(jié)構(gòu)上、難以具有比第一樹脂的溶解度參數(shù)小0.8〔cal/cm3〕1/2以上的溶解度參數(shù)。因此，在將熱固化性樹脂及能量線固化性樹脂用作第二樹脂的情況下，特別優(yōu)選使用具有比第一樹脂的溶解度參數(shù)大0. 8 (cal/cm3) 1/2以上的溶解度參數(shù)的第二樹脂。如上所示，溶解度參數(shù)高的結(jié)構(gòu)具有OH基、酰胺鍵等。其中，具有OH基的樹脂容易合成，且與具有酰胺鍵等極性鍵的樹脂相比較不易受到加水分解等從而穩(wěn)定性高。因此，更優(yōu)選作為第二樹脂使用存在OH基的樹脂。另一方面，為了降低溶解度參數(shù)，也可以使用極性小的脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂，或者具有氟原子及硅氧烷結(jié)構(gòu)的樹脂。
另外，光學(xué)衍射元件21也可以在光學(xué)調(diào)整層3的表面還具備防反射層。防反射層具有由折射率比光學(xué)調(diào)整層3低的材料的膜構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)、或者具有由折射率比光學(xué)調(diào)整層3低的材料的膜和高的材料的膜所構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)。作為用于防反射層的材料，例如可列舉樹脂；樹脂和無機(jī)粒子的復(fù)合材料；或者通過真空蒸鍍、濺射、CVD法等而形成的無機(jī)薄膜等。作為防反射層的復(fù)合材料所使用的無機(jī)粒子，可列舉折射率低的二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂等。另外，衍射光學(xué)元件21也可以在光學(xué)調(diào)整層3的表面具有納米結(jié)構(gòu)的防反射形狀。納米結(jié)構(gòu)的防反射形狀例如可通過利用鑄模的轉(zhuǎn)印法(納米印刷)很容易形成。此外，衍射光學(xué)元件21也可以在光學(xué)調(diào)整層3或者防反射層的表面另外具備具有調(diào)整耐摩擦性、熱膨脹性等力學(xué)特性的作用的表面層。這樣，根據(jù)本實(shí)施方式的衍射光學(xué)元件21，由于包含于構(gòu)成基體I的第一光學(xué)材 料的第一樹脂及包含于構(gòu)成光學(xué)調(diào)整層的第二光學(xué)材料的第二樹脂的溶解度參數(shù)之差為0.8〔cal/cm3〕1/2以上，因而可降低基體I和光學(xué)調(diào)整層3的界面的相互作用。其結(jié)果是，可使因光學(xué)調(diào)整層3向基體I的滲透所引起的衍射光柵的變形及基體的折射率的變動(dòng)得以抑制，進(jìn)而可得到能夠?qū)崿F(xiàn)所期望的高衍射效率及聚光特性的衍射光學(xué)元件。(第二實(shí)施方式)圖6是表示本發(fā)明的衍射光學(xué)元件的第二實(shí)施方式的剖面圖。如圖6所示，衍射光學(xué)元件22具備基體I和光學(xué)調(diào)整層3'?；wI與第一實(shí)施方式一樣，由含有第一樹脂的第一光學(xué)材料構(gòu)成，且表面具有衍射光柵2。衍射光柵2具備與第一實(shí)施方式一樣的結(jié)構(gòu)。構(gòu)成光學(xué)調(diào)整層3'的第二光學(xué)材料含有第二樹脂3和無機(jī)粒子4。第二樹脂3及無機(jī)粒子4構(gòu)成以第二樹脂3為基質(zhì)而分散有無機(jī)粒子的復(fù)合材料。第一樹脂及第二樹脂3的溶解度參數(shù)之差為0. 8 (cal/cm3) 1/2以上。通過使用以第二樹脂3為基質(zhì)而分散有無機(jī)粒子的復(fù)合材料，可調(diào)整第二光學(xué)材料的折射率及阿貝數(shù)，且通過將具有合適的折射率及阿貝數(shù)的第二光學(xué)材料用于光學(xué)調(diào)整層3'，可以改善在光學(xué)衍射元件使用的波長(zhǎng)帶的衍射效率。另外，通過使折射率高的無機(jī)粒子4分散于第二樹脂，可使第二光學(xué)材料具有由樹脂單體得不到的高的折射率。因此，可擴(kuò)大第一光學(xué)材料和第二光學(xué)材料的折射率差，如由式(I)所表明的那樣，可以降低衍射光柵2的深度。其結(jié)果是，在基體I通過成型得以制作的情況下，可改善衍射光柵2的轉(zhuǎn)印性。另外，由于可使衍射光柵2的段差變淺，因而即使段差的間隔窄也很容易進(jìn)行轉(zhuǎn)印。因此，可實(shí)現(xiàn)衍射光柵2的因窄間隔所獲得的衍射性能的提高。此外，第二樹脂也可以使用具有各種物理性質(zhì)的材料，而使與光學(xué)以外的特性并存也變得更容易。在光學(xué)調(diào)整層3'中的成分向基體I滲透時(shí)，可認(rèn)為從基體I所包含的樹脂中的、非晶性的部分即在高分子鏈不規(guī)則絡(luò)合的部分的分子鍵的間隙侵入了光學(xué)調(diào)整層3'中的成分。此時(shí)，當(dāng)光學(xué)調(diào)整層3'中的成分是相對(duì)于基體I親和性高的成分時(shí)，隨著該滲透，在絡(luò)合后的基體I中的第一樹脂的分子鏈間起作用的分子間力下降，其結(jié)果可推斷為，基體I中的第一樹脂的分子鏈的間隙被擴(kuò)大，并且光學(xué)調(diào)整層3'中的成分的滲透得以進(jìn)行。可認(rèn)為在基體I中的第一樹脂的分子鏈所產(chǎn)生的間隙的大小取決于在基體I所包含的第一樹脂的分子結(jié)構(gòu)及分子量、分子的定向性、加工時(shí)產(chǎn)生的變形等。實(shí)驗(yàn)表明，普通的樹脂材料的分子鏈的范德瓦爾斯體積和分子鏈實(shí)際所占有的固有體積的比率即填充系數(shù)大約為0.68?；谠撉闆r，可推斷出第一樹脂的分子鏈的間隙的平均大小在分子鏈為線狀結(jié)構(gòu)時(shí)是分子鏈直徑的0. 18倍(=1-(0. 68)1/2)左右，在分子鏈為球狀結(jié)構(gòu)時(shí)是直徑的 0. 12 倍(=1-(0. 68)1/3)左右。例如，若是采用線狀結(jié)構(gòu)的雙酚A系聚碳酸酯樹脂，由于分子鏈的直徑約為
0.6nm，則分子鏈的間隙的平均大小達(dá)到約0. lnm。但是，可認(rèn)為實(shí)際上由于高次結(jié)構(gòu)等的影響而使間隙的大小具有幅度寬的分布，光學(xué)調(diào)整層3中的成分可以滲透之間隙也被形成。如下述，復(fù)合材料中所分散的無機(jī)粒子4的有效直徑為Inm以上IOOnm以下。因此，相對(duì)于基體I中的第一樹脂的分子鏈的間隙而言足夠大。因此，無機(jī)粒子4向包含于基體I的第一樹脂中滲透的可能性極低。根據(jù)這一點(diǎn)，在作為光學(xué)調(diào)整層3'使用復(fù)合材料的情況下，只要實(shí)現(xiàn)基質(zhì)材料的第二樹脂不向構(gòu)成基體I的樹脂即第一樹脂滲透的構(gòu)成即 可。具體而言，在包含于構(gòu)成基體I的第一光學(xué)材料的第一樹脂的溶解度參數(shù)和包含于構(gòu)成光學(xué)調(diào)整層3'的第二樹脂的溶解度參數(shù)之差小于0. 8〔cal/cm3〕1/2的情況下，第二樹脂向基體I的第一樹脂滲透，產(chǎn)生在第二樹脂和第一樹脂的親和力高時(shí)如使基體I溶解那樣的現(xiàn)象，而使所得到的衍射光學(xué)元件的設(shè)計(jì)級(jí)次的衍射效率降低。因此，如在第一實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)說明的那樣，更優(yōu)選包含于第一樹脂的溶解度參數(shù)和包含于第二樹脂的溶解度參數(shù)之差處于0. 8 (cal/cm3) 1/2以上2. 5 (cal/cm3) 1/2以下的范圍。作為基質(zhì)樹脂發(fā)揮作用的第二樹脂適合使用在第一實(shí)施方式所說明的第二樹脂。只要從其中選擇滿足無機(jī)粒子4的分散性及光學(xué)調(diào)整層3所要求的物理性質(zhì)及耐環(huán)境性、制造工序的操作的容易性的材料即可。特別是如在第一實(shí)施方式所說明，優(yōu)選使用熱固化性樹脂或者能量線固化性樹脂作為第二樹脂。特別優(yōu)選使用具有比第一樹脂的溶解度參數(shù)高0. 8 (cal/cm3) 1/2以上的溶解度參數(shù)的，更優(yōu)選使用具有OH基的。在基體I使用含有第一樹脂的第一光學(xué)材料、且作為構(gòu)成光學(xué)調(diào)整層3'的第二光學(xué)材料使用含有第二樹脂3及無機(jī)粒子4的復(fù)合材料的情況下，一般大多是無機(jī)粒子4的折射率比樹脂高。因此，第二光學(xué)材料是與第一光學(xué)材料相比為高折射率低波長(zhǎng)色散性的材料，使作為無機(jī)粒子4可選擇的材料增多，故而優(yōu)選之。換言之，優(yōu)選第一光學(xué)材料是與第二光學(xué)材料相比為高折射率低色散性的材料。復(fù)合材料即第二光學(xué)材料的折射率可根據(jù)基質(zhì)樹脂即第二樹脂和無機(jī)粒子4的折射率、且通過由下述式(2)表述的麥克維斯葛尼特理論(Maxwell-Garnet theory)進(jìn)行推定。在式⑵中，ncomA為在某特定波長(zhǎng)入的第二光學(xué)材料的平均折射率，npX、nmA分別為在該波長(zhǎng)X的無機(jī)粒子及第二樹脂的折射率。P為無機(jī)粒子對(duì)第二光學(xué)材料整體的體積比。在式(2)中，通過分別推定在作為波長(zhǎng)入的夫瑯和費(fèi)的D線(589.2nm)、F線(486. lnm)、C線(656. 3nm)的折射率，進(jìn)而也可推定復(fù)合材料的阿貝數(shù)。相反，根據(jù)基于該理論的推定，也可決定第二樹脂3和無機(jī)粒子4的混合比。數(shù)學(xué)式權(quán)利要求
1.一種衍射光學(xué)元件， 具備 基體，其由含有第一樹脂的第一光學(xué)材料構(gòu)成，且表面具有衍射光柵； 光學(xué)調(diào)整層，其由含有第二樹脂的第二光學(xué)材料構(gòu)成，且以覆蓋所述衍射光柵的方式被設(shè)置在所述基體上， 所述第一光學(xué)材料的折射率小于所述第二光學(xué)材料的折射率， 所述第一光學(xué)材料的折射率的波長(zhǎng)色散性大于所述第二光學(xué)材料的折射率的波長(zhǎng)色散性， 所述第一樹脂及所述第二樹脂的溶解度參數(shù)之差為O. 8 (cal/cm3)172以上且2. 5 (cal/cm3〕1/2 以下。
2.如權(quán)利要求I所述的衍射光學(xué)元件，其中，所述第一樹脂及所述第二樹脂的溶解度參數(shù)之差為 O. 8 (cal/cm3) 1/2 以上且 2. 3 (cal/cm3) 1/2 以下。
3.如權(quán)利要求I或者2所述的衍射光學(xué)元件，其中，所述第二光學(xué)材料還含有無機(jī)粒子，且將所述無機(jī)粒子分散于所述第二樹脂中。
4.如權(quán)利要求3所述的衍射光學(xué)元件，其中，所述無機(jī)粒子含有以選自由氧化鋯、氧化釔、氧化鑭、氧化鉿、氧化鈧、氧化鋁及ニ氧化硅組成的群的至少ー種為主成分。
5.如權(quán)利要求4所述的衍射光學(xué)元件，其中，所述無機(jī)粒子的有效粒徑為Inm以上IOOnm以下。
6.如權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述的衍射光學(xué)元件，其中，所述第二樹脂的溶解度參數(shù)比所述第一樹脂的溶解度參數(shù)大O. 8 (cal/cm3) 1/2以上。
7.如權(quán)利要求6所述的衍射光學(xué)元件，其中，所述第二樹脂具有OH基。
8.如權(quán)利要求6所述的衍射光學(xué)元件，其中，所述第一樹脂為聚碳酸酷。
9.如權(quán)利要求6所述的衍射光學(xué)元件，其中，所述第二樹脂為能量線固化性樹脂。
10.一種衍射光學(xué)元件的制造方法， 包含 將由含有第一樹脂的第一光學(xué)材料構(gòu)成且表面具有衍射光柵的基體進(jìn)行預(yù)先準(zhǔn)備的ェ序； 以覆蓋所述衍射光柵的方式在所述基體上將含有第二樹脂之原料的第二光學(xué)材料的原料進(jìn)行配置的エ序； 通過使所述第二樹脂的原料固化而將由所述第二光學(xué)材料構(gòu)成的光學(xué)調(diào)整層進(jìn)行形成的エ序， 所述第一光學(xué)材料的折射率小于所述第二光學(xué)材料的折射率， 所述第一光學(xué)材料的折射率的波長(zhǎng)色散性大于所述第二光學(xué)材料的折射率的波長(zhǎng)色散性， 所述第一樹脂及所述第二樹脂的原料的溶解度參數(shù)之差為0.8〔(^1/(^3〕1/2以上且2.5〔cal/cm3〕1/2 以下。
11.如權(quán)利要求10所述的衍射光學(xué)元件的制造方法，其中，所述第一樹脂及所述第二樹脂的溶解度參數(shù)之差為O. 8 (cal/cm3) 1/2以上且2. 3 (cal/cm3) 1/2以下。
12.如權(quán)利要求11所述的衍射光學(xué)元件的制造方法，其中，在形成所述光學(xué)調(diào)整層的エ序中，ー邊將用于規(guī)定所述光學(xué)調(diào)整層的外形的鑄模抵押到所述第二光學(xué)材料的原料一邊使所述第二樹脂的原料固化。
13.如權(quán)利要求11所述的衍射光學(xué)元件的制造方法，其中， 所述第二光學(xué)材料的原料還含有溶劑及無機(jī)粒子， 所述第一樹脂及所述溶劑的溶解度參數(shù)之差為O. 8 (cal/cm3)172以上且2. 5 (cal/cm3).1/2以下， 在配置所述第二光學(xué)材料的原料的エ序之后、形成所述光學(xué)調(diào)整層的エ序之前，還包含從所述第二光學(xué)材料的原料中除去所述溶劑的エ序， 在形成所述光學(xué)調(diào)整層的エ序中，通過使所述第二樹脂的原料固化，生成在所述第二樹脂中分散有所述無機(jī)粒子的所述第二樹脂。
14.如權(quán)利要求13所述的衍射光學(xué)元件的制造方法，其中，所述第一樹脂及所述溶劑的溶解度參數(shù)之差為O. 8 (cal/cm3) 1/2以上且2. 3 (cal/cm3) 1/2以下。
15.如權(quán)利要求14所述的衍射光學(xué)元件的制造方法，其中，在形成所述光學(xué)調(diào)整層的エ序中，ー邊將用于規(guī)定所述光學(xué)調(diào)整層的外形的鑄模抵押到所述第二光學(xué)材料的原料一邊使所述第二樹脂的原料固化。
全文摘要
本發(fā)明提供一種衍射光學(xué)元件及其制造方法。衍射光學(xué)元件具有基體(1)，其由含有第一樹脂的第一光學(xué)材料構(gòu)成，且在表面具有衍射光柵(2)；光學(xué)調(diào)整層(3)，其由含有第二樹脂的第二光學(xué)材料構(gòu)成，且以覆蓋衍射光柵(2)的方式被設(shè)置在基體(1)上，其中，第一光學(xué)材料的折射率小于第二光學(xué)材料的折射率，第一光學(xué)材料的折射率的波長(zhǎng)色散性大于第二光學(xué)材料的折射率的波長(zhǎng)色散性，第一樹脂及第二樹脂的溶解度參數(shù)之差為0.8〔cal/cm3〕1/2以上且2.5〔cal/cm3〕1/2以下。
文檔編號(hào)G02B5/18GK102741715SQ20098010067
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2009年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日
發(fā)明者岡田夕佳, 村田晶子 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社