專利名稱：衍射光學(xué)元件以及使用衍射光學(xué)元件的攝像裝置的制作方法
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、以及使用該衍射光學(xué)元件的攝像裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)廣泛知道表面為衍射光柵環(huán)形的衍射光學(xué)元件(例如非球面 透鏡)等，能夠降低像面彎曲和色像差(基于波長的成像點偏移)等透鏡像差。此外，若其 截面為閃爍(blaze)狀或內(nèi)接閃爍形狀的較細(xì)階梯狀的衍射光柵形狀，則能夠使對于單一 波長的特定級數(shù)的衍射效率為大致100%。在理論上，對于波長，1級衍射光的衍射效率(下面，稱作“1級衍射效率”)成為 100%的衍射光柵形狀的槽的深度(衍射光柵深度)d，能夠按照以下數(shù)學(xué)式1來給出。其 中，λ為波長，η(λ)為折射率且是波長的函數(shù)。數(shù)學(xué)式1 按照數(shù)學(xué)式1，隨著波長λ的變化，衍射效率成為100%的d的值也變化。

圖12所示的衍射光學(xué)元件100是現(xiàn)有的衍射光學(xué)元件的一個例子。基材101由 折射率為η(λ)的材料構(gòu)成，在其表面形成有閃爍形狀的衍射光柵形狀102。圖13是將環(huán)烯烴類樹脂(日本才 >公司制造，商品名稱為“ZE0NEX480R”)用作 基材101的材料且衍射光柵深度d設(shè)成0. 95 μ m的衍射光學(xué)元件100的、基于波長的1級 衍射效率的變化的圖表。該1級衍射效率在波長500nm時大致接近100%，但是在波長400nm和波長700nm 時則成為75%左右，基于波長的衍射效率的變化(波長依賴性)顯著。若將該衍射光學(xué) 元件應(yīng)用于在較寬的波段(例如波長400nm 700nm左右的可見光區(qū))中使用的攝像用 途的透鏡，則會產(chǎn)生不需要的衍射光，產(chǎn)生反射光斑和雙重圖像而降低圖像質(zhì)量，或者降低 MTF (Modulation Transfer Function 調(diào)制傳遞函數(shù))特性。尤其，在單透鏡的兩面或光學(xué) 系統(tǒng)的多面上形成衍射光柵形狀的情況下，則不需要衍射光的產(chǎn)生更顯著。圖14所示的衍射光學(xué)元件110是現(xiàn)有的衍射光學(xué)元件的另一個例子。在基材111 的形成有衍射光柵形狀112的面上，通過將具有與基材111不同的折射率和折射率分散特 性的光學(xué)材料作為被覆膜13涂敷或接合，能夠抑制產(chǎn)生不需要的衍射光。在下面的文獻 中，更具體地公開了該衍射光學(xué)元件。專利文獻1公開的例子是，通過按照特定的條件來設(shè)定形成有衍射光柵形狀的基 材的折射率和覆蓋衍射光柵形狀而形成的被覆膜的折射率，降低了衍射效率的波長依賴 性。此外，專利文獻2公開的例子是，按照同專利文獻1相同的折射率條件，降低MTF特性的波長依賴性。專利文獻3公開的例子是，通過將組合了滿足規(guī)定的折射率條件的樹脂或玻璃等 的材料用作基材和被覆膜的材料，降低了衍射效率的波長依賴性。專利文獻4公開了通過使用含有芴(fluorene)類電介質(zhì)的能量固化型樹脂來得 到相同效果的技術(shù)。用于衍射光學(xué)元件110的材料大體分為樹脂和玻璃。此外，衍射光學(xué)元件110的各 部件的折射率條件基本相同。在此，在形成有衍射光柵形狀112的基材111上，作為被覆膜 13而涂敷、接合了光學(xué)材料的情況下，可按照以下數(shù)學(xué)式2來給出1級衍射效率成為100% 的衍射光柵深度d’。其中，η (λ)為構(gòu)成基材的材料的折射率，η2( λ)為構(gòu)成被覆膜的材 料的折射率，且都是波長的函數(shù)。數(shù)學(xué)式2:
權(quán)利要求
一種衍射光學(xué)元件，其特征在于，包括基材，由含有樹脂的第1材料構(gòu)成，并且包含形成為衍射光柵形狀的面；被覆膜，由含有樹脂及無機粒子的第2材料即復(fù)合材料構(gòu)成，并且與上述面的上述衍射光柵形狀部分接觸配置；以及防反射膜，配置在上述被覆膜的上述衍射光柵形狀側(cè)的相反面上，上述第1材料是從聚碳酸酯類樹脂、聚苯乙烯類樹脂、芴類聚酯樹脂中選擇的至少一種；根據(jù)下述數(shù)學(xué)式3得到的上述復(fù)合材料的折射率比上述第1材料的折射率大；通過用下述數(shù)學(xué)式3計算出d線波長、F線波長、C線波長的折射率而求得的上述復(fù)合材料的阿貝數(shù)，比上述第1材料的阿貝數(shù)大，其中，d線波長為587.6nm、F線波長為486.1nm、C線波長為656.3nm；上述衍射光柵形狀的槽的深度為15μm以下，并且在波段400nm～700nm中的1級衍射效率為80％以上；上述防反射膜由折射率比上述復(fù)合材料低的材料構(gòu)成；數(shù)學(xué)式3 <mrow><msup> <msub><mi>n</mi><mi>av</mi> </msub> <mn>2</mn></msup><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msup> <msub><mi>n</mi><mi>m</mi> </msub> <mn>2</mn></msup><mo>{</mo><msup> <msub><mi>n</mi><mi>p</mi> </msub> <mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>2</mn><msub> <mi>n</mi> <mi>m</mi></msub><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>p</mi><mrow> <mo>(</mo> <msup><msub> <mi>n</mi> <mi>p</mi></msub><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup><msub> <mi>n</mi> <mi>m</mi></msub><mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo></mrow><mo>}</mo> </mrow> <mrow><msup> <msub><mi>n</mi><mi>p</mi> </msub> <mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>2</mn><msub> <mi>n</mi> <mi>m</mi></msub><mo>-</mo><mi>p</mi><mrow> <mo>(</mo> <msup><msub> <mi>n</mi> <mi>p</mi></msub><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup><msub> <mi>n</mi> <mi>m</mi></msub><mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac> </mrow>其中，nav是復(fù)合材料的折射率，np是無機粒子的折射率，nm是復(fù)合材料所包含的樹脂的折射率，P是復(fù)合材料中所占的無機粒子的體積含有率。
2.如權(quán)利要求1所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于，從上述第1材料和上述第2材料中選擇的至少一種材料吸收紅外線區(qū)域的波長的光。
3.如權(quán)利要求1所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于，從上述第1材料和上述第2材料中選擇的至少一種材料吸收紫外線區(qū)域的波長的光。
4.如權(quán)利要求1所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于， 上述無機粒子的平均粒徑在lnm以上且lOOnm以下的范圍。
5.如權(quán)利要求1所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于， 上述防反射膜包含樹脂和無機粒子。
6.如權(quán)利要求5所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于， 上述無機粒子由氧化硅構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求5所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于， 上述無機粒子的平均粒徑在lnm以上且lOOnm以下的范圍。
8.如權(quán)利要求1所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于，上述第1材料和上述復(fù)合材料的d線波長下的折射率之差為0. 03以上且0. 13以下， 阿貝數(shù)之差為8以上。
9.如權(quán)利要求1所述的衍射光學(xué)元件，其特征在于，上述無機粒子是從氧化鋯、氧化鋁和氧化銦中選擇的至少一種。
10.一種攝像裝置，其特征在于，包括光學(xué)系統(tǒng)；攝像元件，接收來自被攝體的通過了上述光學(xué)系統(tǒng)的光；以及運算電 路，根據(jù)由上述攝像元件檢測到的信息生成被攝體像，上述光學(xué)系統(tǒng)包含權(quán)利要求1 7中任一項所述的衍射光學(xué)元件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種易于成型的衍射光學(xué)元件、包含該衍射光學(xué)元件的攝像裝置和該衍射光學(xué)元件的制造方法。本發(fā)明的衍射光學(xué)元件(10)包括基材(11)，由含有樹脂的第1材料構(gòu)成，并且包含形成為衍射光柵形狀(12a、12b)的面(11a、11b)；和被覆膜(13a、13b)，由含有樹脂的第2材料構(gòu)成，并且與上述面的上述衍射光柵形狀(12a、12b)部分接觸配置，從上述第1材料和上述第2材料選擇的至少一個材料是包含無機粒子的復(fù)合材料。
文檔編號G02B3/08GK101995594SQ20101052248
公開日2011年3月30日 申請日期2006年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月29日
發(fā)明者是永繼博, 鈴木正明 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社