CN104520736A - 衍射光学元件、衍射光学元件的制造方法、以及衍射光学元件的制造方法中使用的模具 - Google Patents

Abstract

衍射光学元件(101)具有：基体(102)，在表面具有设有衍射光栅的第1区域(105)和位于第1区域的外侧的第2区域(106)；光学调整层(103)，设置于表面，以与第2区域(106)的至少一部分和第1区域(105)相接。在光学调整层(103)中的与第2区域(106)相接的部分的至少一部分，设有薄膜部分(107)，该薄膜部分具有比光学调整层(103)中的与第2区域(106)相接的部分的最大膜厚小的膜厚。

Description

衍射光学元件、衍射光学元件的制造方法、以及衍射光学元件的制造方法中使用的模具

技术领域

本发明涉及衍射光学元件、衍射光学元件的制造方法、以及衍射光学元件的制造方法中使用的模具。

背景技术

衍射光学元件具备在通过例如由玻璃或树脂形成的光学材料构成的基体上设有使光衍射的衍射光栅的构造。衍射光学元件在包括摄像装置及光记录装置在内的各种光学设备的光学系统中使用。作为衍射光学元件，已知有例如设计成将特定次数的衍射光汇聚于一点的透镜、空间低通滤波器或偏振全息。

衍射光学元件具有能够使光学系统变得紧凑的特长。此外，与折射相反，波长越长的光越大地衍射，所以通过将衍射光学元件和利用折射的通常的光学元件组合，还能够改善光学系统的色像差或像面弯曲。

作为衍射光学元件的制造方法，已知有大面积成形性和高转印性良好的复制成形法。专利文献1及2公开了通过复制成形法制造包括衍射光学元件的复合型光学元件的方法。

在专利文献1所公开的方法中，首先，准备模具，该模具具备用于将复合型光学元件的树脂层成形的光学有效部、在上述光学有效部外配置成同心圆状的两个堤堰以及配置在堤堰之间的槽。接着，使树脂向该模具滴下，一边将基板碰抵于两个堤堰一边加压，在使树脂硬化后，使硬化的树脂层和基板作为一体从模具脱离。由于槽和外侧的堤堰，朝向外侧的树脂的流动变弱，所以树脂朝向光学有效部的未填充区域迂回的流动变大。因而，在模具的光学有效部内足够地填充树脂，并且能够防止树脂溢出到模具外。

在专利文献2中，公开了以下方法：准备在成形面的光学有效成形面外具备高度为光硬化性树脂的树脂厚的70％以上且95％以下的凸形状部的模具，使推压填充在成形面上的光硬化性树脂进行光硬化，与玻璃基板一起脱模。通过该方法，能够提高成形树脂的脱模性，能够实现生产的高效率化和成本降低。

另一方面，衍射效率在理论上依赖于光的波长，所以如果将衍射光学元件设计成使特定波长的光的衍射效率最优，则在其他波长的光中衍射效率下降。例如，在利用白色光的光学系统中使用衍射光学元件的情况下，由于该衍射效率的波长依赖性，产生颜色不匀或无用次数光引起的光斑。作为利用白色光的光学系统，例如可以举出相机用透镜。

所以，专利文献3及4公开了降低衍射效率的波长依赖性的方法。专利文献3公开了在由光学材料构成的基体的表面上设置衍射光栅，用由与基体不同的光学材料构成的光学调整层覆盖衍射光栅，由此构成相位差型的衍射光学元件。根据该衍射光学元件，通过选择两个光学材料以使光学特性满足规定的条件，能够与波长无关地提高所设计的衍射次数下的衍射效率，即能够降低衍射效率的波长依赖性。

如果设透过衍射光学元件的光的波长为λ、两种光学材料的波长λ下的折射率为n1(λ)及n2(λ)、衍射光栅的深度为d，则在满足下述式(1)的情况下，对于波长λ的光的衍射效率为100％。

[数学式1]

$d=\frac{\mathrm{\λ}}{|n1\left(\mathrm{\λ}\right)-n2\left(\mathrm{\λ}\right)|}---\left(1\right)$

因而，为了降低衍射效率的波长依赖性，只要在使用的光的波段内组合具有使d大致一定的波长依赖性的折射率n1(λ)的光学材料和折射率n2(λ)的光学材料就可以。一般组合折射率高而波长色散低的材料和折射率低而波长色散高的材料。专利文献3公开了作为成为基体的第1光学材料而使用玻璃或树脂，作为第2光学材料而使用紫外线硬化树脂。

专利文献4公开了在具有同样的构造的相位差型的衍射光学元件中，作为第1光学材料而使用玻璃，作为第2光学材料而使用粘度为5000mPa·s以下的能量硬化型树脂。根据该衍射光学元件，能够降低衍射效率的波长依赖性，例如有效地防止颜色不匀及无用次数光引起的光斑产生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2012－232449号公报

专利文献2：特开2007－326330号公报

专利文献3：特开平10－268116号公报

专利文献4：特开2001－249208号公报

发明内容

发明要解决的问题

本申请提供抑制向光学调整层内部及/或基体与光学调整层的界面的气泡残留、并且生产性及长期可靠性良好的衍射光学元件、其制造方法以及该制造方法中使用的模具。

用于解决问题的手段

有关本申请的衍射光学元件具有：基体，在表面具有设有衍射光栅的第1区域和位于第1区域的外侧的第2区域；以及光学调整层，设置在表面上，以与第2区域的至少一部分和第1区域相接。在光学调整层中的与第2区域相接的部分的至少一部分设有薄膜部分，所述薄膜部分具有比光学调整层中的与第2区域相接的部分的最大膜厚小的膜厚。

另外，这些总体的或具体的形态也可以通过系统或方法实现，也可以通过元件、系统，装置及方法的任意的组合来实现。

发明效果

根据本申请，能够提供抑制向光学调整层内部及/或基体与光学调整层的界面的气泡残留、并且生产性及长期可靠性良好的衍射光学元件、其制造方法以及该制造方法中使用的模具。

附图说明

图1是第1实施方式的衍射光学元件的整体图。

图2是以往技术的衍射光学元件的说明图。

图3是第1实施方式的衍射光学元件的说明图。

图4是第2实施方式的衍射光学元件的剖视图。

图5是第2实施方式的衍射光学元件的说明图。

图6是第3实施方式的衍射光学元件的整体图。

图7是制造第1实施方式的衍射光学元件的方法的说明图。

图8是微细凹凸部的说明图。

具体实施方式

(本申请的基础知识)

本申请发明人发现在专利文献3及4所公开的相位差型的衍射光学元件中，特别是在基体及光学调整层双方使用包含树脂的材料时，在有效区域内的光学调整层内残留气泡，对其控制因素进行了研究。结果发现，在作为光学调整层的原料而使用60℃下的粘度为1000Pa·s以下的材料来制作以往的相位差型衍射光学元件的情况下，在形成于基体表面上的衍射光栅的凹部中残留着气泡的状态下形成光学调整层的趋向显著。

关于在光学调整层内残留气泡的机理，以下说明发明人的见解。相位差型的衍射光学元件一般在表面上形成有衍射光栅的基体与规定非球面形状的成膜模具之间配置光学调整层的原料，通过对基体与成膜模具之间施加推压力，光学调整层的原料一边将包括衍射光栅的空腔填充一边流动，配置到有效区域内。但是，如果作为光学调整层的原料而使用容易处置的上述的低粘度材料，则在施加推压力时，光学调整层的原料沿着具有平滑的非球面形状的成膜模具侧优先流动，不追随于具有凹凸的衍射光栅。结果，可以想到在衍射光栅的凹部中不会填充光学调整层的原料，而作为气泡残留。

特别是，在基体及光学调整层双方使用包含树脂的材料的情况下，树脂的光学特性的选择范围与玻璃相比更受限制，所以根据数学式1，有衍射光栅的深度d被扩大的趋向。因而，处于更容易发生上述的气泡残留的状况。

如果像这样在有效区域内的光学调整层中残留气泡，则入射光因气泡而被散射，所以产生光学特性显著下降的问题。如果入射光被散射，则例如引起光斑的产生、重影的产生、或对比度的下降。此外，在入射光的散射显著的情况下，无法实现成像本身。此外，确认到实际上还引起耐环境性的下降、例如以残留的气泡为基点的光学调整层的裂纹产生。

另一方面，发明人发现，在作为光学调整层的原料而使用60℃下的粘度为1000Pa·s以上的高粘度的材料的情况下，不那么发生上述的气泡残留。考虑是因为，在施加推压力时，光学调整层原料一边还追随基体表面上的衍射光栅一边在空腔内缓缓移动，将存在于衍射光栅的凹部中的空气推出到有效区域外，所以气泡不那么残留。

如果像这样使用高粘度材料，则虽然在残留气泡方面存在优点，但确认到在生产性等的制造方面存在问题。具体而言，将光学调整层的原料稳定地配置到基体上的工序显著变难，例如因配置量不足而产生未形成光学调整层的部分，或者因配置量过剩而引起光学调整层形状不良，由此产生衍射光学元件的成品率下降的问题。此外，还产生生产性下降的问题，例如在配置时需要加热光学调整层的原料，所以配置本身也需要较长时间。此外，在1Pa·s以下的过低的粘度下，例如发生即使形成光学调整层、安装到透镜上也不成像的不良状况，制造上存在问题。

另外，上述机理对使用成膜模具将光学调整层的原料配置到基体上的情况进行了例示，但可以想到适用于通过施加推压力来将光学调整层的原料向衍射光栅填充的工艺、例如使用网版印刷或垫板印刷的情况整体。本申请发明人基于上述知识，创造了以下说明的技术思想。

(第1实施方式)

以下，使用附图说明本申请的衍射光学元件的第1实施方式。

图1表示第1实施方式的衍射光学元件101的构造，图1(a)是俯视图，图1(b)表示图1(a)的A－A’截面的剖视图。如图1(b)所示，衍射光学元件101包括基体102、光学调整层103而构成。基体102由包含第1树脂的第1光学材料构成，具有表面102a。基体102的表面102a包括第1区域105及第2区域106，在第1区域105设有衍射光栅104。光学调整层103由包含第2树脂的第2光学材料构成，设置成与基体102的表面102a的第2区域106的至少一部分和第1区域105相接。在光学调整层103的最外周形成有薄膜部分107。薄膜部分107的膜厚比光学调整层103中的与第2区域106相接的部分的光学调整层103的最大膜厚小。在本实施方式中，薄膜部分107的膜厚相当于从第2区域106中的没有配置凹凸形状108的平坦的面到光学调整层103的与基体102相反一侧的表面103a的、光学调整层103的膜厚。

图2是用于说明以往技术的衍射光学元件的问题的图。图2表示当在衍射光学元件201中使用成膜模具211配置光学调整层的原料212时光学调整层的原料212流动的状态。图2(a)是从成膜模具211受到推压力的施加的衍射光学元件201整体的剖视图。图2(b)是将图2(a)的B部分放大的图。图2(c)是完成的衍射光学元件201的剖视图。

如上所述，本申请发明人对相位差型的衍射光学元件201的光学调整层203内部及/或基体202与光学调整层203的界面处的气泡213的残留状态的控制因素实施了研究。结果，本申请发明人想到，气泡213的残留是因为在施加推压力时光学调整层的原料212沿着具有平滑的曲面形状的成膜模具211侧优先流动、不追随具有凹凸的衍射光栅204而发生的。

一般，对光学调整层的原料212所流动的成膜模具211的空腔的容积而言，为了吸收光学调整层的原料212的配置量的偏差，相对于将光学调整层的原料212实际配置的量有富余地设计。即，光学调整层的原料212不会将成膜模具211的空腔完全填充，在空腔的至少一部分，光学调整层的原料212处于被开放的状态。

在该状态下，可以想到，向光学调整层的原料212施加的推压力优先有助于光学调整层的原料212朝向空腔内的开放区域214流动，而没有充分地作用到向具有凹凸而流动阻力较大的衍射光栅204的填充。特别是，在光学调整层的原料212的60℃下的粘度是1000Pa·s以下的情况下，在向衍射光栅204的形状的追随尚未达成的状态下，发生向光学调整层的原料212施加的推压力的流动引起的开放，最终在残留有气泡213的状态下光学调整层的原料212的流动停止。

对于上述问题，本申请发明人发现，通过如图1所示在衍射光学元件101的有效区域外即基体102的第2区域106上设置的光学调整层103的至少一部分，形成与第2区域106上的光学调整层103的最大膜厚相比膜厚较薄的薄膜部分107，在有效区域内能够有效地抑制向光学调整层103内的气泡残留。

图3是表示在图1所示的本实施方式的衍射光学元件101中，当使用成膜模具311配置光学调整层的原料312时光学调整层的原料312流动的状态的图。图3(a)是从成膜模具311受到推压力的施加时的衍射光学元件101整体的剖视图，图3(b)是将图3(a)的C部分放大的图。

如图3(a)所示，在成膜模具311中，在与第1区域105对应的区域设有曲面形状313，在与第2区域106对应的区域设有用于形成薄膜部分107的空腔(cavity)区域320。与薄膜部分107对应的成膜模具311的空腔区域320相比其他区域，光学调整层的原料312的流动阻力大。如果通过推压力的施加而塑性流动的光学调整层的原料312到达该区域320，则因阻力的增大而流动速度下降，对于比该区域320更靠内侧存在的光学调整层的原料312，产生被推回的方向的应力。通过该应力的作用，光学调整层的原料312被向没有填充的衍射光栅104侧推回，残留在衍射光栅104上的气泡被压破而消失。结果，即使原料312使用在制造上容易处置的粘度为1Pa·s以上且1000Pa·s以下的材料，也能够形成在光学调整层103内没有气泡的残留的衍射光学元件101。

根据以下的观点，薄膜部分107的最小膜厚例如也可以是相对于第1区域105上的光学调整层103的最大膜厚为2％以上且50％以下。即，如果超过第1区域105上的最大膜厚的50％，则对光学调整层的原料312赋予的应力不足，向衍射光栅104的填充可能变得不充分，有时在光学调整层103内可能残留气泡。另一方面，如果小于第1区域105上的最大膜厚的2％，则以薄膜部分107为基点，在脱模时或使用环境中在光学调整层103上产生裂纹，有可能导致成品率或长期可靠性的下降。此外，为了使光学调整层的原料312向衍射光栅104的填充所需的应力更大地发生，薄膜部分107的最小膜厚也可以是相对于第1区域105上的光学调整层103的最大膜厚为2％以上且20％以下。此外，薄膜部分107的最小膜厚也可以是相对于第2区域106上的光学调整层103的最大膜厚为2％以上且50％以下，也可以为20％以下。

在图1中，薄膜部分107形成在光学调整层103的最外侧的全周。如果考虑针对衍射光栅104的有效区域内的全部区域，使为了填充光学调整层的原料312而所需的应力充分起到作用，则薄膜部分107例如形成在光学调整层103的最外周中的圆周方向的30％以上的区域。此外，也可以形成在50％以上的区域。在仅在小于圆周方向的30％的区域中形成薄膜部分107的情况下，在没有形成薄膜部分107的区域中不能充分得到上述应力，结果可能在第1区域105上的光学调整层103内残留气泡。在50％以上的区域中形成薄膜部分107的情况下，气泡残留的抑制效果变得更可靠。

另一方面，关于薄膜部分107的半径方向的宽度，只要形成在基体102的第2区域106上的至少一部分，上述的向衍射光栅104的填充所需的应力就会作用于光学调整层的原料312，所以没有特别限定。

接着对基体102进行说明。首先说明基体102的构造。如图1所示，在基体102的表面102a的第1区域105中设有衍射光栅104。衍射光栅的深度d例如在2μm以上且20μm以下的范围内。在本实施方式中，基体102的表面102a在第1区域105中具备具有透镜作用的曲面，在该曲面上设有具有同心圆形状的衍射光栅104。

衍射光栅104的半径方向的截面的形状作为一例可以举出矩形、锯齿状、台阶状、曲面形状、分形(fractal)形状及随机形状，但并不特别限定于这些形状。衍射光栅104的配置图案及配置间距也只要满足对衍射光学元件101要求的特性，则不受特别限定。

穿过衍射光栅104的底部的包络面102d例如是球面形状、非球面形状或圆柱形状。特别是在包络面102d具有非球面形状的情况下，能够修正在球面形状的情况下不能修正的像差。在本实施方式中，如图1所示，包络面102d是凸形状。但是，根据对光学系统中的衍射光学元件101要求的功能，包络面102d也可以是凹形状或平面形状。

在本实施方式中，基体102的表面102a和相反侧的表面102b是平坦的，设有具有与衍射光栅104的同心圆形状的中心一致的中心的曲面形状102c。曲面形状102c具有通过折射规定光路的功能，该形状根据包括衍射光学元件101的光学系统整体的设计来决定。在本实施方式中，如图1所示，曲面形状102c是凹形状。但是，根据对光学系统的衍射光学元件101要求的功能，曲面形状102c也可以是凸形状，或者也可以在表面102b上不形成曲面形状102c而做成平面形状。

即，基体102既可以表面具有球面形状或非球面形状而具备透镜作用，也可以表面平坦而不具备透镜作用。

另外，基体102在本实施方式中仅在一方的表面102a具备衍射光栅104及光学调整层103，但也可以在一方的表面102a和另一方的表面102b双方具备衍射光栅104。在两面上设置衍射光栅104的情况下，两面的衍射光栅104的深度及截面形状也可以不相同。两面上的光学调整层103各自的材料及各自的厚度也不需要相同。

第2区域106既可以呈平坦形状，也可以如图1所示形成凹凸形状108。通过在该凹凸形状108之上配置光学调整层103，呈现伴随着基体102与光学调整层103的接触界面面积的增大的锚固(anchor)效果，两者的密接性增大。凹凸形状108的凹凸的高度可以是100nm以上且10μm以下。

凹凸形状108的形状在图1中示出锯齿状的截面形状。该形状只要能够确保基体102与光学调整层103的密接性，则并不特别限定于该形状。也可以形成具有矩形、三角形或圆弧状的截面形状的凹凸形状108，例如可以通过纹理(日文原文：シボ)加工形成或喷砂实现粗面化来做成凹凸形状108。特别是，通过形成锯齿状的截面形状的凹凸形状108，基体102与光学调整层103的密接性变得更可靠。

接着，对构成基体102的材料进行说明。基体102在本实施方式中，如上所述由包含第1树脂的第1光学材料构成。作为第1光学材料而使用包含树脂的材料的优点之一，是在透镜的生产中能够采用量产性高的制造方法。此外，包含树脂的材料容易通过成形或其他加工法实施微细加工，所以能够减小衍射光栅104的间距，由此能够实现衍射光学元件101的性能提高、小型化及轻量化。另外，基体102也可以由不是树脂的光学材料、例如玻璃构成。

作为第1树脂，可以基于下述数学式2，从通常作为光学元件的材料使用的透光性的树脂材料中，选择在所使用的波段整体中具有能够使衍射光学元件101的设计次数m下的衍射效率的波长依赖性降低的折射率特性和波长色散性的材料。即，是具有在与第2光学材料的折射率n2(λ)及衍射光栅的深度d之间数学式2的关系成立的折射率n1(λ)的材料。作为这样的材料，可以选择作为第2光学材料中包含的第2树脂的原料的单体或低聚物、及/或不被溶剂浸蚀而保持透光性、折射率特性及衍射光栅104的形状的材料。

[数学式2]

$0.9d\≤\left|\frac{m\·\mathrm{\λ}}{n1\left(\mathrm{\λ}\right)-n2\left(\mathrm{\λ}\right)}\right|\≤1.1d$

例如，可以从聚碳酸酯类树脂、丙烯酸类树脂、脂环式烯烃树脂、聚酯类树脂及硅树脂中适当选择。作为丙烯酸类树脂，例如可以举出聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及脂环式丙烯酸树脂。

此外，也可以使用例如为了提高成形性或机械特性而对这些树脂添加了其他树脂的共聚体树脂、聚合物合金或共聚混合物。进而，也可以在这些树脂中，根据需要添加用于调整折射率等光学特性或热膨胀性等力学特性的无机粒子、或作为吸收特定波段的电磁波的添加剂的染料或颜料。

特别是，如果作为第1树脂而使用例如以聚碳酸酯类树脂、脂环式烯烃树脂及聚酯类树脂为代表的热塑性树脂，则在基体102的制造中能够采用生产性特别良好的注射成形。在此情况下，第1树脂的折射率在某种程度上得到限定，在根据数学式2决定的衍射光栅深度d的降低方面也有限，但根据本实施方式的结构，即使是衍射光栅深度d较深的状态，光学调整层103也能够将衍射光栅104没有不足地填充。因此，能够提供光学特性及长期可靠性良好的衍射光学元件。

接着，对光学调整层103进行详细说明。如上所述，光学调整层103是为了降低衍射光学元件101的衍射效率的波长依赖性而设置的。通过在表面的至少一方形成有衍射光栅104的基体102上形成光学调整层103而构成相位型衍射光栅的情况下，通过数学式1给出在某个波长λ下透镜的1次衍射效率为100％的衍射光栅深度d。如果数学式1的右边在某波段中大致为一定值，则在该波段内1次衍射效率的波长依赖性消失。为此，只要将构成基体102的第1光学材料和构成光学调整层103的第2光学材料通过具有低折射率及高波长色散性的材料与具有高折射率及低波长色散性的材料的组合来构成就可以。

特别是，通过使用在波长400nm以上且700nm以下的可见光的全区域中数学式1的衍射光栅深度d大致成为一定值的第1光学材料及第2光学材料的组合，实现1次衍射效率在可见光区域中不依赖于波长的衍射光学元件101。如果将这样的衍射光学元件101例如作为透镜应用于摄像用途，则伴随着无用次数衍射光的光斑等的产生得到抑制，画质提高。另外，在可见光的全区域中，使数学式1中的衍射光栅深度d严格为一定值实际上是困难的。只要第1光学材料和第2光学材料的折射率满足数学式2，则作为有关本申请的实施方式的衍射光学元件101能够得到充分的光学特性。

光学调整层103只要将衍射光栅104完全填充而形成平滑的表面形状，在光学特性上就没有问题。如果光学调整层103的膜厚极端地增大，则在作为透镜使用的情况下彗形像差等增大，并且形成光学调整层103时的第2光学材料的硬化收缩的影响增大，从而表面形状的控制变得困难，聚光特性下降。根据以上的观点，例如光学调整层103的最大膜厚也可以是衍射光栅深度d以上且200μm以下，特别也可以是衍射光栅深度d以上且100μm以下。光学调整层103的最大膜厚相当于从光学调整层103的与基体102相反一侧的表面103a到衍射光栅104的底部的膜厚。

光学调整层103的与基体102相反一侧的表面103a形成为例如具有与穿过衍射光栅104的底部的包络面102d大致相同的形状。由此，通过折射作用与衍射作用的组合，例如颜色像差及像面弯曲平衡良好地得以改善，能够得到MTF(Modulation Transfer Function)特性提高的具有高摄像性能的透镜。

为了抑制伴随着光学调整层的原料的配置量不足及/或从基体102的浮起或剥离而引起的光学特性的劣化，光学调整层103形成为，不仅覆盖基体102的表面102a的第1区域105，而且覆盖第2区域106的至少一部分。

接着，对构成光学调整层103的材料进行说明。光学调整层103在本实施方式中由包含第2树脂的第2光学材料构成。关于第2光学材料，从如上所述具有用于能够满足数学式2的折射率特性的材料中，例如考虑对基体102的表面102a的第1区域105的非浸蚀性、形状控制性、制造工序中的处置性及耐环境性来进行选择。

关于第2树脂的种类不作特别限制，例如可以使用聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯等(甲基)丙烯树脂；环氧树脂；氧杂环丁烷树脂；烯硫醇树脂(ene-thiolresin)；聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯及聚己酸内酯等聚酯树脂；聚苯乙烯等聚苯乙烯树脂；聚丙烯等的烯烃树脂；尼龙等聚酰胺树脂；聚酰亚胺及聚醚酰亚胺等聚酰亚胺树脂；聚乙烯醇；丁缩醛树脂；醋酸乙烯树脂；脂环式聚烯烃树脂等。此外，也可以使用这些树脂的混合体或共聚体，也可以使用将这些树脂改性而成的材料。

其中，特别是通过使用热硬化型树脂、能量射线硬化型树脂等能量硬化型树脂作为第2树脂，形成光学调整层103的工序变得简单。具体而言，作为第2树脂，可以举出丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂、环氧树脂、氧杂环丁烷树脂、硅树脂、烯硫醇树脂等。

树脂材料在其组成上与玻璃相比难以选择折射率及其波长色散大为不同的材料。即，满足数学式2的包含第1树脂的第1光学材料及包含第2树脂的第2光学材料的组合的数量较少。为了解决该问题，可以使用使无机粒子分散到作为基质材料的树脂中而得到的复合材料作为第2光学材料。

根据分散到基质材料中的无机粒子的种类、量或大小，能够将第2光学材料的折射率及阿贝数(色散系数)进行微调。由此，能够增加满足数学式2的第1光学材料及第2光学材料的组合的候选，并且与将树脂单独使用的情况相比能够扩大与基体102的折射率差。因此，根据数学式2可知，能够减小衍射光栅深度d，作为光学调整层103而所需的膜厚也变小，透光性得以改善，并且穿过衍射光栅104的侧面部分的光减少。此外，第1光学材料及第2光学材料能够以更高的精度满足数学式2，所以能够进一步提高衍射光学元件101的衍射效率。以上的结果是，摄影图像上的光斑产生及对比度下降得以改善。进而，作为第2树脂也可以使用具有各种物性的材料，既满足光学特性也满足机械特性、耐环境性、或制造工序中的处置性的第2光学材料的组成选择的范围变大。

基体102使用包含第1树脂的第1光学材料，作为光学调整层103将复合材料作为第2光学材料来使用的情况下，一般无机粒子比树脂折射率高的情况较多。因此，通过进行调整以使复合材料表现出高折射率及低波长色散性，作为无机粒子、第1树脂及第2树脂能够选择的材料变多。

由复合材料构成的第2光学材料的折射率可以根据作为基质材料的第2树脂及无机粒子的折射率，通过例如用下述数学式3表示的马克斯维尔－加内特(Maxwell-Garnett)理论来推定。通过数学式3分别推定d线(587.6nm)、F线(486.1nm)、C线(656.3nm)的折射率，从而还能够推定复合材料的阿贝数。反之，也可以根据基于该理论的推定，来决定作为基质材料的第2树脂与无机粒子的混合比。

[数学式3]

${n_{\mathrm{COM\λ}}}^2=\frac{{n_{\mathrm{p\λ}}}^2+{{2n}_{\mathrm{m\λ}}}^2+2P({n_{\mathrm{p\λ}}}^2+{{2n}_{\mathrm{m\λ}}}^2)}{{n_{\mathrm{p\λ}}}^2+{{2n}_{\mathrm{m\λ}}}^2-P({n_{\mathrm{p\λ}}}^2+{{2n}_{\mathrm{m\λ}}}^2)}{n_{\mathrm{m\λ}}}^2---\left(3\right)$

另外，在数学式3中，n_COMλ是某特定波长λ下的复合材料的平均折射率，n_pλ、n_mλ分别是该波长λ下的无机粒子及作为基质材料的第2树脂的折射率。P是无机粒子相对于复合材料整体的体积比。在无机粒子吸收光的情况下或无机粒子包含金属的情况下，计算数学式3的折射率作为复折射率。

如上所述，在作为第2光学材料而使用复合材料的情况下，对复合材料要求高折射率且低波长色散性。所以，关于分散到复合材料中的无机粒子，也可以将低波长色散性即高阿贝数的材料作为主成分。例如，可以将从由氧化锆(阿贝数：35)、氧化钇(阿贝数：34)、氧化镧(阿贝数：35)、氧化铝(阿贝数：76)、氧化硅(阿贝数：68)、氧化铪(阿贝数：32)、YAG(钇、铝、石榴石)(阿贝数：52)及氧化钪(阿贝数：27)构成的组中选择的至少1种氧化物作为主成分。此外，也可以使用它们的复合氧化物。进而，即使除了这些无机粒子以外还共存例如以氧化钛及氧化锌等为代表的表现出高折射率的无机粒子等，也只要作为复合材料的第2光学材料的折射率在使用的波段中满足数学式2就可以。

复合材料中的无机粒子的中心粒径例如为1nm以上且100nm以下。如果中心粒径是100nm以下，则能够降低瑞利散射导致的损失，提高光学调整层103的透明性。此外，如果中心粒径是1nm以上，则能够抑制由量子效应带来的发光等的影响。在复合材料中，根据需要也可以含有用于改善无机粒子的分散性的分散剂或聚合引发剂、均化剂等添加剂。

在将复合材料作为第2光学材料使用而形成光学调整层103的情况下，在形成工序内也可以使溶剂共存。复合材料中包含的溶剂用于使无机粒子在第2树脂中容易分散，或用于调整粘度而改善处置性等。关于溶剂的种类，只要选择满足无机粒子的分散性、复合材料的作为基质材料的树脂的溶解性、制造工序中的处置性等需要的特性的溶剂就可以。作为制造工序中的处置性，例如可以举出向基体的浸润性、或者通过沸点或蒸气压表示的干燥的容易性。

根据如上所述地构成的本实施方式的衍射光学元件，通过在光学调整层的至少一部分设置的薄膜部分的作用，即使使用在制造工序中容易处置的低粘度的光学调整层原料，在衍射光学元件的有效区域内也能够抑制向光学调整层内部及/或基体与光学调整层的界面的气泡残留。结果，能够得到不会发生伴随着由气泡引起的入射光散射的光学特性下降的衍射光学元件。并且，能够防止随着环境的变化或长期的使用而以残留的气泡为起点产生的光学调整层的裂纹。进而，由此能够提高衍射光学元件的长期可靠性。

(第2实施方式)

在第1实施方式中，如图1所示，作为薄膜部分107而采用了光学调整层103的表面形状形成有凹部的形态。但是，薄膜部分107并不一定限定于该形态。例如也可以采用如图4所示在基体102的第2区域106的表面的一部分形成有与薄膜部分107对应的凸部401的形态。

此外，在图1及图4中，对薄膜部分107及其周边的光学调整层的连接部分而言，半径方向的截面的形状呈台阶状，但并不一定限定于该形态。图5(a)、(b)是将从成膜模具311a、311b受到推压力的施加时的衍射光学元件的一部分放大的图。例如如图5(a)、(b)所示，对薄膜部分107及其周边的光学调整层的连接部分而言，半径方向的截面的形状也可以呈圆弧状或没有明确的台阶的斜坡状。

此外，关于第2区域106上的薄膜部分107以外的光学调整层103的膜厚不作特别限定。既可以大致一定，也可以为了提高密接性或存放过剩配置的光学调整层的原料等而适当产生凹凸。

进而，如图4所示，基体102也可以在表面102a的第2区域106的进一步外侧具备第3区域402。在此情况下，第3区域402也可以至少一部分平坦。对第3区域402而言，在将衍射光学元件101安装到模块上时，能够将第3区域402作为用于安装的保持部来使用。此外，也可以将第3区域402作为用于确保模块的构成部件间的安装精度或调整焦点位置的基准面来使用。

在将第3区域402作为安装时的基准面来使用的情况下，例如使第3区域402的表面粗糙度Ra为1.6μm以下。第3区域402的形状及大小根据装入衍射光学元件101的模块或设备所要求的必要条件等适当决定，在本实施方式中不作特别限定。

(第3实施方式)

以下，说明衍射光学元件的第3实施方式。图6表示作为第3实施方式的衍射光学元件601的构造。图6(a)是俯视图，图6(c)表示图6(a)的D－D’截面的剖视图，图6(b)表示与图6(c)对应的成膜模具311c的剖视图。

如图6所示，衍射光学元件601包括基体102及光学调整层103而构成。与第1实施方式不同之处是在光学调整层103的一部分，相对于基体102的第1区域105以同心圆状形成有薄膜部分107，在其进一步外周也形成有光学调整层103。衍射光学元件101的其他结构与第1实施方式相同。

在作为第3实施方式的衍射光学元件601中，也与第1实施方式同样，如果光学调整层的原料312到达与薄膜部分107对应的成膜模具311的空腔区域320c内的凸部322，则随着阻力的增大而流动速度下降，对存在于比该区域靠内侧的光学调整层的原料312产生被推回的方向的应力。通过该应力的作用，能够形成在光学调整层103内没有气泡的残留的衍射光学元件601。

在第3实施方式中，在薄膜部分107的进一步外周也形成光学调整层103。通过做成利用该外周部分的光学调整层103吸收光学调整层的原料的配置量偏差的结构，能够可靠地形成薄膜部分107。

关于薄膜部分107的宽度，为了显现对于光学调整层的原料312的流动阻力，例如设为0.02mm以上，也可以设为0.05mm以上。关于上限值，其由衍射光学元件601整体及有效区域的大小或形状决定，并不受特别限定。

根据如以上构成的本实施方式的衍射光学元件，与第1实施方式同样，通过在光学调整层的至少一部分设置的薄膜部分的作用，即使使用在制造工序中容易处置的低粘度的光学调整层原料，也在衍射光学元件的有效区域内抑制向光学调整层内部及/或基体与光学调整层的界面的气泡残留。结果，能够得到光学特性及长期可靠性良好的衍射光学元件。

(第4实施方式)

接着，参照图7，说明制造第1实施方式的衍射光学元件的方法的一例。以下说明的制造方法同样能够适用于第2、第3实施方式。

首先，如图7(a)所示，准备在表面102a形成有衍射光栅104的基体102。基体102例如使用包含第1树脂的第1光学材料，在表面102a形成衍射光栅104而成形。如上所述，基体102的表面可以具有球面形状或非球面形状而具备透镜作用，也可以是平坦的。第1区域105的衍射光栅104及根据需要在第2区域106形成的凸部401及/或凹凸形状108可以通过与其形状和基体102的材质相应的方法、例如成形、转印、切削、磨削、研磨、激光加工或蚀刻来形成。

在基体102由包含第1树脂的第1光学材料构成的情况下，使用注射成形等成形工艺将形成有衍射光栅104、凸部401及/或凹凸形状108的基体102一体形成是非常简便的。由此，能够大幅提高生产性。或者，也可以通过成形工艺将形成有衍射光栅104的基体102一体地形成，仅将第2区域106上的凸部401及/或凹凸形状108通过使用刀具等的切削来形成。由于基体102由包含第1树脂的第1光学材料形成，所以通过这样的方法也能够容易地形成凸部401及/或凹凸形状108。

特别是，在有关本申请的实施方式的衍射光学元件101中，在如后述那样通过成形来形成光学调整层103的情况下，在形成薄膜部分107时，可以想到对位于比薄膜部分107靠内侧即光轴侧的光学调整层的原料312施加的推压力变高。此时，光学调整层的原料312压接于成膜模具311的应力也变高，结果，与没有形成薄膜部分107的情况相比，成膜模具311的脱模时所需的应力增大，即脱模性下降。如果基体102与光学调整层103的密接性较低，则在该脱模时发生光学调整层103从基体102的剥离，导致衍射光学元件101的光学特性及成品率下降，所以在有关本申请的实施方式的衍射光学元件101中，也可以在基体102的第2区域106上形成凹凸形状108，提高两者的密接性。

在通过成形而一体地制作基体102的情况下，为了使模具加工容易，并且形成加工精度高的衍射光栅104，例如将衍射光栅104的深度设为20μm以下。在衍射光栅104的深度超过几十μm的情况下，难以高精度地加工模具。这是因为，一般模具是通过使用刀具的切削进行形状加工，而如果衍射光栅104变深则加工量增加，刀具前端磨损，所以随着加工的进展，加工精度劣化。此外，如果衍射光栅104变深，则难以使间距变窄。这是因为，如果衍射光栅104变深，则需要用前端的曲率半径大的刀具对成膜模具进行加工，结果，如果不使间距大到某种程度，则无法进行衍射光栅104的加工。因此，衍射光栅104越深则越没有设计自由度，不能得到由衍射光栅104的导入带来的像差降低效果。

接着，如图7(b)所示，对准备的基体102配置光学调整层的原料312。在本实施方式中，准备包含第2树脂的原料的光学调整层的原料312，将光学调整层的原料312配置到基体102上，以将衍射光栅104完全覆盖、并在基体102的第2区域106上形成薄膜部分107。

关于将光学调整层的原料312配置到基体102上的方法，根据由粘度等材料特性及对衍射光学元件101要求的光学特性决定的光学调整层103的形状精度，从周知的包覆层形成工艺中适当选择。具体而言，可以采用使用分配器(dispenser)等注液喷嘴的涂敷、喷墨法等喷射涂敷、网版印刷或垫板印刷等基于压印(squeezing)的涂敷、使用转印或成膜模具的各种成形法、旋涂法等基于旋转的涂敷等方法。也可以将这些工艺适当组合。在上述工艺之中，尤其从通过推压力的施加将衍射光栅104没有不足地填充、并且将光学调整层103的表面形状规定为平滑的观点出发，也可以使用成形、垫板印刷、网版印刷中的某一种方法或将它们组合的方法。

在本实施方式中，示出了在如图7(b)所示使用分配器704将光学调整层的原料312配置到基体102上之后，如图7(c)所示将成膜模具311设置于基体102的工序。另外，也可以与图7所示的例子相反，替换为在将光学调整层的原料312配置到成膜模具311上之后将基体102设置于成膜模具311的工序。

通过使用成膜模具311的成形来配置光学调整层的原料312的情况下，成膜模具311在与基体102的第2区域106相对的部分具有凸部703，由此能够在光学调整层103形成薄膜部分107。另外，也可以在基体102设置凸部401、401a，形成对应的薄膜部分107。

关于光学调整层的原料312的粘度，例如设为在60℃下为1000Pa·s以下。在此情况下，观测到向光学调整层内部及/或基体与光学调整层的界面的气泡残留得到显著的抑制，可以期待较高的生产性。如果60℃下的粘度超过1000Pa·s，则向基体102上的配置变得困难，有可能发生生产节拍时间的长时间化或成品率的下降。此外，下限例如设为在60℃下为1Pa·s以上。如果光学调整层的原料312的粘度在60℃下小于1Pa·s而形成光学调整层103，则有可能发生即使使用安装了该光学调整层103的透镜进行图像摄影也不成像的不良状况。在这种情况下，可能在光学调整层内部及/或基体与光学调整层的界面残留气泡。

在制作成膜模具311时，如图8所示，也可以与对应于薄膜部分107的凸部703一起，在与基体102的第2区域106对应的区域的至少一部分形成比薄膜部分107微细的微细凹凸部705。在通过成形配置光学调整层的原料312的情况下，如上所述，随着薄膜部分107的形成，有时出现脱模性下降。通过在成膜模具311的与基体102的第2区域106对应的区域的至少一部分形成微细凹凸部705，减小第2光学材料的原料与成膜模具311的接触面积。结果，在形成了薄膜部分107的有关本申请的实施方式的衍射光学元件中，成膜模具311的脱模也变得容易，能够抑制伴随着光学调整层103的剥离的光学特性或成品率的下降。

微细凹凸部705的形状只要达到上述目的则不受特别限定。例如可以采用纹理形状、矩形槽、锯齿状槽、凹坑形状等。如果将矩形槽或锯齿状槽配置为以光学中心为中心的同心圆状或螺旋状，则在制作成膜模具311时，能够与对应于有效区域的非球面形状及凸部703同时，通过切削加工形成微细凹凸部705。

如果微细凹凸部705的凹凸的大小比薄膜部分107粗，则薄膜部分107的作用消失。虽然在比薄膜部分107微细的量上不作特别限定，但例如如果是槽形状，则只要在深度为1μm以上且15μm以下、间距为1μm以上且30μm以下的范围内设定，就能够显现上述的脱模性的改善效果。

然后，第2树脂使用能量硬化型树脂的情况下，进行使包含这些原料的光学调整层的原料312硬化的工序。通过使第2树脂的原料硬化，光学调整层的原料312整体硬化，形成光学调整层103。由此，如图7(d)所示，完成在具有衍射光栅104的基体102的表面设有光学调整层103的衍射光学元件101。

硬化的方法根据所使用的第2树脂的种类，可以采用热硬化或能量射线照射等工序。作为在硬化工序中使用的能量射线，例如可以举出紫外线、可见光线、红外线、电子射线等。在实施紫外线硬化的情况下，可以在光学调整层的原料312中预先添加光聚合引发剂。在实施电子射线硬化的情况下通常不需要聚合引发剂。

根据本申请的实施方式，即使使用具有在制造工序中容易处置的粘度的光学调整层原料，也在衍射光学元件的有效区域内，抑制向光学调整层内部及/或基体与光学调整层的界面的气泡残留。因而，上述光学调整层原料向上述基体的配置较容易，并且在从成膜模具脱模时，能够防止以残留的气泡为起点产生的光学调整层的裂纹，所以能够实现生产性良好的衍射光学元件的制造方法。

实施例

以下，为了确认本申请的实施方式的效果，制作衍射光学元件，说明对特性进行评价的结果。

(实施例1)

如以下说明制作实施例1的衍射光学元件。首先，作为基体102，通过注射成形制作在双酚A类聚碳酸酯树脂(直径6.0mm、厚度0.8mm、d线折射率1.585、阿贝数30)制的非球面透镜的一面设有深度为15μm的环状的衍射光栅104的结构。透镜部的有效半径是1.4mm，环数是16条。最小环间距是15μm，衍射面的近轴R(曲率半径)是1.37mm。

接着，制作光学调整层的原料312。在将丙烯酸酯单体混合物(d线折射率1.530、阿贝数50、硬化后的密度1.14g/cm³)、光聚合引发剂艳佳固(IRGACURE)(注册商标)184(相对于单体混合物为3重量％)、氧化锆填充剂(中心粒径6nm)的异丙醇分散液(全固形成分35.6重量％)调合后，通过旋转蒸发器(Rotary evaporator)将异丙醇在70℃下减压除去30分钟。得到的第2光学材料的原料的硬化前的粘度是80Pa·s(25℃)、2.7Pa·s(60℃)，d线折射率是1.626，阿贝数是46。

接着，制作出配置光学调整层的原料312的成膜模具311。在STAVAX(注册商标)上实施了镀镍(膜厚100μm)的成膜模具基底上，通过使用金刚石刀具的切削加工，形成与基体的第1区域对应的非球面形状、与基体的第2区域对应的形状、以及与光学调整层103的薄膜部分107对应的凸部703。非球面形状的最大膜厚为30μm。凸部703相对于非球面形状形成为同心圆状，从非球面形状的最外端到凸部703的最内端的距离为0.6mm，凸部703的宽度为0.35mm，高度为30μm。

将光学调整层的原料312加热到30℃，使用分配器在基体102的第1区域105的大致中心部配置0.3μL。光学调整层的原料312的配置所需的时间是1秒以内。接着，将成膜模具311与所配置的光学调整层的原料312对置地设置，通过推压(6kgf)将光学调整层的原料312成形为非球面形状。然后，对成形后的光学调整层的原料312进行紫外线照射(照度500mW/cm²，累积光量15000mJ/cm²)而使其硬化，形成光学调整层103。然后从成膜模具311脱模，得到图1所示的结构的衍射光学元件101。

得到的衍射光学元件101以光学调整层103的最外周部分到达成膜模具311的凸部703的形式形成了薄膜部分107。用光学显微镜观察了衍射光学元件101的截面，薄膜部分107的膜厚为3μm。

实施例1的衍射光学元件101中，在有效区域内的光学调整层103没有观察到气泡。使用安装了该衍射光学元件的透镜(相当于VGA，F2.8)进行了图像摄影，没有伴随着杂散光的显著的光斑光的产生及对比度的下降，得到了良好的图像。此外，对该衍射光学元件实施了高温高湿试验(85℃85％RH，1000小时)，光学调整层103没有产生裂纹，表现出良好的耐环境性。

(实施例2)

通过与实施例1同样的方法制作了实施例2的衍射光学元件601。与实施例1不同的是，关于成膜模具311，将凸部703的宽度设为0.2mm这一点、以及脱模后的光学调整层103的最外周部分到达薄膜部分107的进一步外侧这一点。用光学显微镜观察了实施例2的衍射光学元件601的截面，薄膜部分107的膜厚为5μm。

实施例2的衍射光学元件601中，在有效区域内的光学调整层103没有观察到气泡。使用安装了该衍射光学元件的透镜进行了图像摄影，没有伴随着杂散光的显著的光斑光的产生及对比度的下降，得到了良好的图像。此外，对该衍射光学元件实施了高温高湿试验(85℃85％RH，1000小时)，光学调整层103没有产生裂纹，表现出良好的耐环境性。

(比较例1)

比较例1的衍射光学元件中，光学调整层的原料的配置量是0.1μL。比较例1在没有形成薄膜部分这一点上与实施例1不同。

比较例1的衍射光学元件中，在有效区域内的光学调整层中确认到多个直径超过10μm的气泡。使用安装了该衍射光学元件的透镜进行了图像摄影，由于气泡，入射光被散射，产生了光斑。此外，实施了高温高湿试验(85℃85％RH)，在经过200小时的时间点，以气泡为起点在光学调整层产生了裂纹。

(比较例2)

比较例2的衍射光学元件中，光学调整层的原料的硬化前的粘度为700Pa·s(60℃)，将第2光学材料的原料向基体配置时的加热温度为60℃，并且光学调整层的原料的配置量为0.1μL。比较例2在没有形成薄膜部分这一点上与实施例1不同。将第2光学材料的原料0.1μL向基体配置的工序所需的时间是5秒。

在比较例2的衍射光学元件中，也与比较例1同样，在有效区域内的光学调整层中确认到多个直径超过10μm的气泡。使用安装了该衍射光学元件的透镜进行了图像摄影，由于气泡，入射光被散射，产生了光斑。

(总结)

在以上的记载中，公开了以下的实施方式。

(1)本申请的衍射光学元件101、601具有：基体102，在表面具有设有衍射光栅104的第1区域105和位于第1区域105的外侧的第2区域106；以及光学调整层103，设置在表面上，以与第2区域106的至少一部分和第1区域105相接。在光学调整层103中的与第2区域106相接的部分的至少一部分，设有薄膜部分107，该薄膜部分107具有比光学调整层103中的与第2区域106相接的部分的最大膜厚小的膜厚。

根据本申请的结构，能够提供光学调整层103内部及/或基体102与光学调整层103的界面处的气泡残留得到抑制的、生产性及长期可靠性良好的衍射光学元件。

通过气泡残留的抑制，气泡引起的入射光散射得到抑制，能够得到没有发生重影、光斑或对比度下降的具有良好的光学特性的衍射光学元件。此外，光学调整层的原料向基体的配置容易，并且在从成膜模具脱模时，能够防止以残留的气泡为起点产生的光学调整层的裂纹，所以能够实现生产性良好的衍射光学元件的制造方法。进而，能够防止因环境的变化或长期使用而以残留的气泡为起点产生的光学调整层的裂纹，所以能够提高衍射光学元件的长期可靠性。

(2)薄膜部分107也可以相对于光学调整层103中的与第2区域106相接的部分的最大膜厚具有2％以上且50％以下的膜厚。

根据该结构，能够更显著地抑制光学调整层103内部及/或基体102与光学调整层103的界面处的残留气泡。

薄膜部分107也可以相对于光学调整层103中的与第2区域106相接的部分的最大膜厚具有2％以上且20％以下的膜厚。

根据该结构，能够更显著地抑制光学调整层103内部及/或基体102与光学调整层103的界面处的残留气泡。

(3)薄膜部分107也可以设置在光学调整层103的最外侧。

(4)在(1)、(2)的结构中，薄膜部分107也可以以同心圆状设置在第1区域105的外侧。

(5)在(1)至(4)的结构中，薄膜部分107也可以通过与第2区域106相接而设置的光学调整层103的表面形状的凹陷来设置。

根据该结构，在薄膜部分107的进一步外周也形成光学调整层103，由其吸收光学调整层103的原料的配置量偏差，由此能够可靠地形成薄膜部分107。

(6)在(1)至(4)的结构中，也可以在基体102的第2区域106的至少一部分，在与薄膜部分107对应的位置设有凸部401。

根据该结构，能够通过基体的凸部401形成薄膜部分107，抑制光学调整层103中的气泡的残留。

(7)在(1)至(6)的结构中，也可以在基体102的第2区域106的至少一部分设有凹凸形状108。

根据该结构，显现伴随着基体102与光学调整层103的接触界面面积的增大的锚固效果，两者的密接性增大。

(8)在(1)至(7)的结构中，也可以在与基体102的第2区域106相接而设置的光学调整层103的表面形状的至少一部分设有比薄膜部分107的膜厚微细的凹凸形状706。

根据该结构，光学调整层103与成膜模具311的接触面积减小。结果，在形成了薄膜部分107的本申请的衍射光学元件中，成膜模具311的脱模也变得容易，能够抑制伴随着光学调整层103的剥离的光学特性及成品率的下降。

(9)在(1)至(8)的结构中，衍射光栅104的深度也可以在2μm以上且20μm以下的范围内。

(10)在(1)至(9)的结构中，基体102也可以由包含第1树脂的第1光学材料构成。

根据该结构，通过成形或其他加工法容易实施微细加工，如能够减小衍射光栅104的间距等。

(11)在(1)至(10)的结构中，光学调整层103也可以由包含第2树脂的第2光学材料构成。

(12)在(10)的结构中，第1树脂也可以是热塑性树脂。

根据该结构，在基体102的制造中可以采用生产性特别好的注射成形。

(13)在(11)的结构中，第2树脂也可以是能量硬化型树脂。

(14)在(11)、(13)的结构中，也可以是，第2光学材料还包含无机粒子，无机粒子分散在第2树脂中。

根据该结构，能够对第2光学材料的折射率及阿贝数进行微调。因此，能够增加满足数学式2的第1光学材料及第2光学材料的组合的候选，并且与将树脂单独使用的情况相比能够扩大与基体102的折射率差。

(15)在(10)的结构中，基体也可以不包含热硬化性树脂及能量硬化型树脂。

(16)在(10)的结构中，基体也可以实质上由热塑性树脂构成。

(17)本申请的衍射光学元件的制造方法包含：准备基体102的工序，该基体102在表面具有设有衍射光栅104的第1区域105和位于第1区域105的外侧的第2区域106；在基体102的表面上配置光学材料的原料312的工序；将原料312推压以使原料312覆盖第2区域106的至少一部分和第1区域105的工序；以及通过使原料312硬化而形成由光学材料构成的光学调整层103的工序。在推压的工序中，在光学调整层103中的与第2区域106相接的部分的至少一部分，形成具有比光学调整层103中的与第2区域106相接的部分的最大膜厚小的膜厚的薄膜部分107。

根据本申请的结构，能够制造向光学调整层103内部及/或基体102与光学调整层103的界面的气泡残留得到抑制的、生产性及长期可靠性良好的衍射光学元件。

(18)在(17)的结构中，薄膜部分107的膜厚也可以相对于光学调整层103中的与第2区域106相接的部分的最大膜厚为2％以上且50％以下。

根据该结构，能够更显著地抑制光学调整层103内部及/或基体102与光学调整层103的界面处的残留气泡。

在(17)的结构中，薄膜部分107的膜厚也可以相对于光学调整层103中的与第2区域106相接的部分的最大膜厚为2％以上且20％以下。

根据该结构，能够更显著地抑制光学调整层103内部及/或基体102与光学调整层103的界面处的残留气泡。

(19)在(17)、(18)的结构中，在推压的工序中，也可以使用在与第1区域105对应的区域设有曲面形状313、在与第2区域106对应的区域的至少一部分设有凸部322、703的模具，与上述模具的凸部对应地形成上述薄膜部分。

根据该结构，通过模具的凸部322、703形成薄膜部分107，能够制造出抑制了光学调整层103中的气泡的残留的衍射光学元件。

(20)在(17)、(18)的结构中，也可以在基体102的第2区域106的至少一部分设有凸部401，在推压的工序中与基体的凸部401对应地形成薄膜部分107。

根据该结构，通过基体的凸部401形成薄膜部分107，能够制造抑制了光学调整层103中的气泡的残留的衍射光学元件。

(21)在(17)至(20)的结构中，基体102也可以是在第2区域106的至少一部分设有凹凸形状108的结构。

根据该结构，显现伴随着基体102与光学调整层103的接触界面面积的增大的锚固效果，两者的密接性增大。

(22)在(20)、(21)的结构中，也可以在模具的与第2区域106对应的区域的至少一部分设有比薄膜部分107的膜厚微细的凹凸形状。

根据该结构，光学调整层103与成膜模具311的接触面积减小。结果，在形成了薄膜部分107的本申请的衍射光学元件中，成膜模具311的脱模容易，能够抑制伴随着光学调整层103的剥离的光学特性及成品率的下降。

(23)在(17)至(22)的结构中，也可以是，光学材料的原料312包含能量硬化型树脂，在形成光学调整层103的工序中，对原料312赋予能量而使其硬化。

(24)在(23)的结构中，在配置的工序中，光学材料的原料的60℃下的粘度也可以为1Pa·s以上且1000Pa·s以下。

根据该结构，使用在制造工序中容易处置、通常使用的粘度的光学调整层103原料，能够抑制在衍射光学元件的有效区域内向光学调整层103内部及/或基体102与光学调整层103的界面的气泡残留。

(25)本申请的模具是在(1)的衍射光学元件的制造中使用的模具，在与第1区域105对应的区域设有曲面形状313，在与上述第2区域106对应的区域的一部分设有凸部322、703。

根据本申请的结构，能够提供制造向光学调整层103内部及/或基体102与光学调整层103的界面的气泡残留得到抑制的、生产性及长期可靠性良好的衍射光学元件的模具。

工业实用性

有关本申请的衍射光学元件例如可以作为摄像透镜利用于便携电话用、车载用、监视用、图像传感用等的相机模块。除了摄像透镜以外，有关本申请的衍射光学元件例如还能够利用于空间低通滤波器、偏振全息等。

附图标记说明

101、201、601衍射光学元件

102、202基体

102a、102b、103a表面

102c、313曲面形状

103、203光学调整层

104、204衍射光栅

105第1区域

106第2区域

107薄膜部分

108、706凹凸形状

211、311、311a、311b、311c成膜模具

212、312原料

322、401、703凸部

704分配器

Claims (19)

1.一种衍射光学元件，具有：

基体，在表面具有设有衍射光栅的第1区域和位于所述第1区域的外侧的第2区域；以及

光学调整层，设置在所述表面上，以与所述第2区域的至少一部分和所述第1区域相接；

在所述光学调整层中的与所述第2区域相接的部分的至少一部分，设有薄膜部分，所述薄膜部分具有比所述光学调整层中的与所述第2区域相接的部分的最大膜厚小的膜厚。

2.如权利要求1所述的衍射光学元件，

所述薄膜部分的膜厚相对于所述光学调整层中的与所述第2区域相接的部分的最大膜厚为2％以上且50％以下。

3.如权利要求1或2所述的衍射光学元件，

所述薄膜部分设置在光学调整层的最外侧。

4.如权利要求1或2所述的衍射光学元件，

所述薄膜部分在所述第1区域的外侧设置为同心圆状。

5.如权利要求1～4中任一项所述的衍射光学元件，

所述薄膜部分通过与所述第2区域相接设置的光学调整层的表面形状的凹陷来设置。

6.如权利要求1～4中任一项所述的衍射光学元件，

在所述基体的第2区域的至少一部分，在与所述薄膜部分对应的位置设有凸部。

7.如权利要求1～6中任一项所述的衍射光学元件，

在所述基体的第2区域的至少一部分设有凹凸形状。

8.如权利要求1～7中任一项所述的衍射光学元件，

在与所述基体的第2区域相接设置的光学调整层的表面形状的至少一部分，设有比所述薄膜部分的膜厚微细的凹凸形状。

9.如权利要求1～8中任一项所述的衍射光学元件，

所述衍射光栅的深度在2μm以上且20μm以下的范围内。

10.如权利要求1～9中任一项所述的衍射光学元件，

所述基体由包含第1树脂的第1光学材料构成。

11.如权利要求1～10中任一项所述的衍射光学元件，

所述光学调整层由包含第2树脂的第2光学材料构成。

12.如权利要求10所述的衍射光学元件，

所述第1树脂是热塑性树脂。

13.如权利要求11所述的衍射光学元件，

所述第2树脂是能量硬化型树脂。

14.如权利要求11或13所述的衍射光学元件，

所述第2光学材料还包含无机粒子，所述无机粒子分散在所述第2树脂中。

15.如权利要求10所述的衍射光学元件，

所述基体不包含热硬化性树脂及能量硬化型树脂。

16.如权利要求10所述的衍射光学元件，

所述基体实质上由热塑性树脂构成。

17.一种衍射光学元件的制造方法，包含：

准备在表面具有设有衍射光栅的第1区域和位于所述第1区域的外侧的第2区域的基体的工序；

在所述基体的表面上配置光学材料的原料的工序；

推压所述原料以使所述原料覆盖所述第2区域的至少一部分和所述第1区域的工序；以及

通过使所述原料硬化而形成由所述光学材料构成的光学调整层的工序；

在所述推压的工序中，在所述光学调整层中的与所述第2区域相接的部分的至少一部分，形成薄膜部分，所述薄膜部分具有比所述光学调整层中的与所述第2区域相接的部分的最大膜厚小的膜厚。

18.如权利要求17所述的衍射光学元件的制造方法，

所述薄膜部分的膜厚相对于所述光学调整层中的与所述第2区域相接的部分的最大膜厚为2％以上且50％以下。

19.一种模具，在权利要求1所述的衍射光学元件的制造中使用，

在与所述第1区域对应的区域设有曲面形状，在与所述第2区域对应的区域的一部分设有凸部。