本发明专利技术提供一种多层衍射光学元件，包括：透明基板；至少在一个面上具有衍射光栅形状并包含相对高折射率低色散材料的第一层；和至少在一个面上具有衍射光栅形状并包含相对低折射率高色散材料的第二层，其中，第一层和第二层被层叠到透明基板上，使得各个衍射光栅形状以其间没有间隔的方式互相彼此相对，并且，第一层包含含有第一无机细粒子的第一有机树脂，并且第二层包含含有与第一无机细粒子不同的第二无机细粒子的第二有机树脂。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及包含以其间没有间隔的方式层叠的低折射率高色散材 料与高折射率低色散材料的多层衍射光学元件。
技术介绍
至今为止，利用光的衍射的衍射光学系统一般具有包含色散特性 不同的玻璃材料的组合透镜，由此减少色差。例如，在诸如望远镜的 物镜中，色散小的玻璃材料被用作正透镜，色散大的玻璃材料被用作 负透镜，并且通过这些透镜的组合使用，出现在光轴上的色差得到校 正。但是，当透镜的配置和数量被限制时或当要被使用的玻璃材料被 限制时，常常发现难以充分地校正色差。非专禾'J文件1 ( A. D. Kathman和S. K, Pitalo， "Binary Optics in Lens Design", International Lens Design Conference, 1990, SPIE Vol. 1354， p297 309)公开了具有衍射面的衍射光学元件和具有衍射光栅 的衍射光学元件的组合使用可以用较少数量的使用的透镜减少色差。这利用了作为光学要素的折射面和衍射面对于基准波长的光在像 差产生方向相反的物理现象。通过改变在折射光学元件中连续形成的 衍射光栅的周期，可以产生与非球面透镜等效的特性。但是，进入衍射光学元件的一束光通过衍射作用被分成各阶次的 多束光。此时，设计阶次以外的衍射光在设计阶次的光以外的位置成 <象，由此变为耀斑(flare)的产生原因。美国专利5847877公开了各个光学元件的折射率色散和在光学元 件的边界表面上形成的光栅的配置被优化使得在较宽的波长范围上实 现较高的衍射效率。可用波长范围的光通量被聚焦到特定的阶次(以 下称为设计阶次)上，由此抑制其它衍射阶次的衍射光的强度并防止出现耀斑。美国专利5847877公开了为了获得在较宽的波长范围上具有较高 的衍射效率的配置，由具有相对较低的折射率色散的材料形成的衍射 光学元件和由具有相对较高的折射率色散的材料形成的衍射光学元件 被组合使用。即，高和低折射率色散材料的折射率色散之间的差值越高，则要 形成的光学元件的衍射光栅的厚度越小，使得光学元件的视场角变宽。 因此，为了以较高的精度校正色差，必须使用具有非常高的折射率色 散(阿贝数小)的材料和具有非常低的折射率色散(阿贝数大)的材 料。美国专利7031078公开了折射率(nd)和阿贝数(vd )之间的关 系为nd>-6,667xl(T3vd+1.07、并且折射率的二次色散(0g, F )和阿贝 数(vd)之间的关系为0g， FS-2vdxl(r3 +0.59的光学材料。通过满足 这些公式，整个可见区域中的折射效率可被改善。美国专利No. 6059411中的光学材料是在粘合剂树脂中作为细粒 子混合和分散折射率色散较高并表现出二次色散特性较低的本性的透 明导电金属氧化物的复合材料。作为透明导电金属氧化物，诸如ITO、 ATO、 Sn02、 ZnO的透明导电金属氧化物被公开。美国专利No.7031078的实施例还公开了以在其间设置有间隔的 方式相对设置包含具有高折射和高色散的材料的衍射光学元件和包含具有低折射和低色散的材料的衍射光学元件的层叠的衍射光学元件。另一方面，在使用光学元件的光学设备中对于产品小型化的需要 极大地增加。因此，用于使光学元件的厚度尽可能地薄的开发已在进 行之中。由此，所发展的不是上述的在第一层的衍射光学元件和第二 层的衍射光学元件之间存在间隔的层叠的衍射光学元件，而是不存在 间隔的类型的多层衍射光学元件。美国专利No.6759471公开了不存在 间隔的类型的多层衍射光学元件。但是，在美国专利3759471中说明的光学元件中，其中分散有无 机细粒子的低折射率高色散材料与高折射低色散玻璃的组合被使用。通常地，有机树脂的线膨胀系数比玻璃大1或2个数量级(digit)。并且，线膨胀系数之间的上述差值与折射率对温度的依赖性大大 相关，使得有机树脂和玻璃之间的折射率差值根据温度变化大大改变 而降低衍射效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种多层衍射光学元件，该多层衍射光学 元件的由界面应力导致的畸变被抑制，并且由于具有高衍射效率的多一本专利技术提供一种多层衍射光学元件，在该多层衍射光学元件中， 在透明基板的面上，至少在一侧具有衍射光栅形状并包含相对高折射 率低色散材料的第 一层与至少在一侧具有衍射光栅形状并包含相对低 折射率高色散材料的第二层通过以其间没有间隔的方式被层叠而设置，并且，第一层包含含有第一无机细粒子的有机树脂，第二层包含 含有与笫一无机细粒子不同的第二无机细粒子的有机树脂。本专利技术提供一种多层衍射光学元件，在该多层衍射光学元件中， 具有高折射低色散的材料的d线的折射率被取为大于等于1.54且小于 等于1.63,并且阿贝数被取为大于等于44且小于等于57，具有低折 射高色散的材料的d线的折射率被取为大于等于1.48且小于等于 1.57,并且阿贝数被取为大于等于14且小于等于28,并且具有高折射 低色散的材料与具有低折射高色散的材料之间的d线的折射率差值被 取为大于等于0.024且小于等于0.075。本专利技术针对一种多层衍射光学元件，该多层衍射光学元件包括 透明基板；至少在一个面上具有衍射光栅形状并包含相对高折射率低 色散材料的第一层；和至少在一个面上具有衍射光栅形状并包含相对 低折射率高色散材料的第二层，其中，第一层和第二层被层叠到透明 基板上，使得各个衍射光栅形状以其间没有间隔的方式互相彼此相对， 并且，第一层包含含有第一无机细粒子的第一有机树脂，第二层包含 含有与第一无机细粒子不同的第二无机细粒子的第二有机树脂。高折射率低色散材料的d线的折射率可以为大于等于1.54且小于 等于1.63，且阿贝数为大于等于44且小于等于57,并且，低折射率 高色散材料的d线的折射率为大于等于1.48且小于等于1.57，且阿贝 数为大于等于14且小于等于28，并且，高折射率低色散材料与低折 射率高色散材料之间的d线的折射率差值为大于等于0.024且小于等 于0.075。在多层衍射光学元件中，第一和第二无机细粒子的平均粒子尺寸 可以为大于等于lnm且小于等于100nm。第一无机细粒子可包含选自 Al、 Zr、 Y、 Ga、 La及其氧化物和复合物的至少一种类型，并具有大 于等于1.70且小于等于2.5的其d线的折射率和大于等于30且小于 等于90的阿贝数。作为替代方案，在多层衍射光学元件中，第一层中 的第一无机细粒子的体积含量可为l~29vol%。第二无机细粒子可以是透明导电物质。透明导电物质可以是ITO。 在第一和第二层中包含的有机树脂可包含选自丙烯酸树脂、乙烯树脂和环氧树脂的至少一种类型。在第一和第二层中包含的有机树脂 可包含紫外线固化(curing)树脂。参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本专利技术的其它特征将变 得十分明显。附图说明图1A和图1B是衍射光学元件的示意图。图2A是表示高折射低色散层的有机树脂和无机树脂的混合状态 的示意图。图2B是表示低折射高色散层的有机树脂和无机树脂的混合状态 的示意图。图3是表示用于折射率测量的样品的制造方法的示意图。图4是表示用于透射系数测量的样品的制造方法的示意图。图5是评估模具的部分放大截面的示意图。图6是表示具有形状可转移本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多层衍射光学元件，包括： 透明基板（３）； 至少在一个面上具有衍射光栅形状并包含相对高折射率低色散材料的第一层（１、２）；和 至少在一个面上具有衍射光栅形状并包含相对低折射率高色散材料的第二层（１、２）， 其中，第一层和第二层被层叠到透明基板上，使得各个衍射光栅形状以其间没有间隔的方式互相彼此相对，并且， 第一层包含含有第一无机细粒子（５ａ）的第一有机树脂（４ａ），并且第二层包含含有与第一无机细粒子不同的第二无机细粒子（５ｂ）的第二有机树脂（４ｂ）。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宇久田秀雄，久保田怜子，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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