CN102317818A - 相位型衍射元件、其制造方法、及摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明的相位型衍射元件具备：具有表面及背面的透明基板(2)、设置在所述透明基板的表面且由至少含有液晶化合物的连续膜形成的固体化液晶层(3)。其特征在于，所述固体化液晶层由周期性地形成的第1区域(3a)、第2区域(3i)、及它们之间的第3区域(3m)构成。所述第1区域为光学各向异性，所述第2区域为光学各向同性，所述第3区域不为光学各向同性，但所述液晶化合物的介晶的取向程度低于所述第1区域。所述第2区域的面内的平均折射率n_i与所述第1区域的面内的平均折射率n_a不同，所述第3区域具有所述n_i与n_a之间的值n_m作为面内的平均折射率。

Description

相位型衍射元件、其制造方法、及摄像装置

技术领域

本发明涉及由例如电荷耦合(CCD)元件、互补型金属氧化膜半导体(CMOS)元件等形成的、作为低通滤波器用于周期性地形成有多个受光像素的摄像元件等中的相位型衍射元件以及其制造方法，进一步涉及使用了该衍射元件的摄像装置。

背景技术

在使用了由CCD元件或CMOS元件等形成的摄像元件的摄像光学系统中，伴随着伪信号(false signal)的发生而产生与由被摄体产生的光不同的色光成分(干涉条纹，moire)。为了抑制这个现象，一般来说，使用对被摄体光的高空间频率成分进行限制的光学低通滤波器。

以前，作为光学低通滤波器，利用了双折射物质中的寻常光线与非常光线的分离的双折射型滤波器被广泛使用。最被广泛使用的双折射型光学低通滤波器的材料为水晶或铌酸锂等无机晶体。由无机晶体形成的双折射型光学低通滤波器通过合成单晶并实施切割、研磨等后加工而形成为板状。因此，有制造时需要较多的时间和劳动这样的缺点。

为了解决这样的问题，有提案将光反应性的液晶组合物作为双折射型低通滤波器的材料来使用。例如，形成光反应性的液晶组合物的薄膜，在液晶的介晶从薄膜的法线方向倾斜的状态下使其聚合，从而得到所期望的光学特性，该内容记载于例如日本专利第3592383号公报。或者，在介晶从法线方向的倾斜角在薄膜的厚度方向连续地变化的状态下使其聚合，得到所期望的光学特性，该内容记载于例如日本特开2007-93918号公报。

但是，使介晶在从法线方向倾斜的方向、特别是倾斜20～70度的方向上均匀取向是困难的。在使介晶从法线方向的倾斜角在薄膜的厚度方向连续地变化的构成时，由于相对于厚度的光线的分离幅(Separation width)变小，因此该薄膜的膜厚必须变大。

另一方面，作为光学低通滤波器，除通过双折射来分离光线的方式以外，利用了由衍射引起光分离的衍射栅格型元件被广泛利用。作为衍射栅格型低通滤波器而最普通的滤波器为相位型衍射元件。例如，如日本特开平4-9803号公报所记载，使用树脂等透明材料形成在表面具有周期性凹凸形状的板，通过凹部和凸部使光的相位产生相位差。

利用了凹凸的相位型衍射栅格由于元件表面不平坦而容易产生栅格的影。另外，有难以提高衍射效率这样的问题，难以在以得到高品质的图像为目的的摄像装置中采用。

发明内容

本发明为了解决如上述的问题，以提供高品质的相位型衍射元件、及提供容易且稳定地制造那样的衍射元件的方法为目的。另外，本发明以提供将该衍射元件作为低通滤波器来使用的摄像装置为目的。

根据本发明的第1侧面，提供一种相位型衍射元件，其特征在于，具备：具有表面及背面的透明基板、

设置在所述透明基板的表面且由至少含有液晶化合物的连续膜形成的固体化液晶层，

所述固体化液晶层由周期性地形成的第1区域、第2区域、及它们之间的第3区域构成，

所述第1区域为光学各向异性，所述第2区域为光学各向同性，

所述第3区域不为光学各向同性，但所述液晶化合物的介晶的取向程度低于所述第1区域，

所述第2区域的面内的平均折射率n_i与所述第1区域的面内的平均折射率n_a不同，所述第3区域具有所述n_i与n_a之间的值n_m作为面内的平均折射率。

根据本发明的第2侧面，提供一种摄像装置，其至少具有周期性地形成有多个受光像素的摄像元件，将所述相位型衍射元件作为低通滤波器使用。

根据本发明的第3侧面，提供一种相位型衍射元件的制造方法，其特征在于，

其包括在透明基板的表面上直接或者隔着其他层形成固体化液晶层的步骤，所述固体化液晶层的形成具备：

在所述透明基板上形成含有光聚合性或光交联性的热致性液晶化合物、所述热致性液晶化合物的介晶形成为规定的取向构造的液晶材料层的成膜工序、

一边保留未曝光部，一边对所述液晶材料层的至少2个区域在不同的条件下照射光，在所述液晶材料层中，形成以含有率P_max含有所述热致性液晶化合物聚合或交联而成的反应产物的第1区域、不含有所述反应产物而含有未反应的所述热致性液晶化合物的第2区域、含有所述反应产物及未反应的所述热致性液晶化合物且所述反应产物的含有率为P(P＜P_max)的第3区域的曝光工序、

之后，在与所述热致性液晶化合物从液晶相向各向同性相变化的相转变温度相等的温度以上对所述液晶材料层进行加热，扰乱所述第2区域及第3区域中的未反应的所述热致性液晶化合物的介晶的取向，使在第2区域中为各向同性相的状态，并使在第3区域中为整体上介晶的取向降低的状态的显影工序、

维持所述第2区域为各向同性相的状态，并在第3区域中保持取向降低的状态使所述未反应化合物聚合及/或交联的定影工序。

通过本发明，能够容易且稳定地制造、且实现高品质的相位型衍射元件。具体来说，通过设置第3区域来避免平均折射率的急剧的变化，因此本发明的相位差衍射元件能够抑制高次干涉。另外，同样地，通过设置第3区域来抑制向错(disclination)，因此能够减少落在摄像元件上的栅格的影。另外，通过本发明，可以实现将那样的相位型衍射元件作为低通滤波器使用而得到的摄像装置。

附图说明

图1是表示本发明的一个方式所涉及的摄像装置的光学系统的概略构成图。

图2是概略地表示本发明的一个方式所涉及的衍射元件的部分的立体图。

图3是图2所示的衍射元件的一个例子的沿着I-I线的剖面图。

图4是图2所示的衍射元件的其他例子的沿着I-I线的剖面图。

图5是图2所示的衍射元件的其他例子的沿着I-I线的剖面图。

图6是表示本发明的其他方式所涉及的衍射元件的部分的概略图。

图7是表示入射光的分离的状况的剖面图。

图8是表示入射光的分离的状况的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的方式进行详细说明。而且，对于发挥相同或类似的功能的构成要素，在全部附图中标示相同的参照符号，省略重复的说明。

图1是表示本发明的一个方式所涉及的摄像装置的光学系统的概略构成图。在周期性地形成有多个受光像素的摄像元件10与摄像镜头11之间，配置衍射元件1。衍射元件1至少具有作为衍射栅格起作用的固体化液晶层、和支撑该固体化液晶层的透明基板。衍射元件1只要能够得到作为低通滤波器所期望的特性，能够任意设置，但优选以使固体化液晶层为摄像元件侧的方式配置在摄像元件的附近。其理由是，容易将作为衍射栅格起作用的固体化液晶层与摄像元件的间隙调节至规定的值，容易将透明基板作为保护层来利用。

图2是概略地表示本发明的一个方式所涉及的衍射元件的部分的立体图。图示的衍射元件1含有透明基板2、形成在该表面的固体化液晶层3。

透明基板2典型地为玻璃板或树脂板等光透射性基板。作为玻璃板的材料，可以使用例如碱石灰玻璃、低碱硼硅酸盐玻璃或无碱铝硼硅酸盐玻璃。作为树脂板的材料，可以使用例如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。

透明基板2不必是硬质的。例如，可以使用塑料薄膜等光透射性薄膜或塑料薄片等光透射性薄片。

固体化液晶层3为使用至少含有液晶化合物的材料而形成的连续膜，含有周期性形成的第1区域3a和第2区域3i。在第1区域3a与第2区域3i之间，配设第3区域3m。在图2所示的构造中，第1区域3a与第2区域3i隔着第3区域3m被配置为条纹状，但不限于此。还可以如后述，以构成方格花纹的方式隔着第3区域3m配置第1区域和第2区域。

即使设为任一个构成，第1区域3a均为光学各向异性，而第2区域3i均为光学各向同性。另外，位于它们之间的第3区域3m为第1区域与第2区域的中间的状态。各向异性的区域(第1区域)3a、各向同性的区域(第2区域)3i与中间状态的区域(第3区域)3m的对于分别从法线方向朝膜面入射的光12的表观上的折射率、即面内的平均折射率分别不同。

第2区域3i的面内的平均折射率n_i与第1区域3a的面内的平均折射率n_a不同。第3区域3m具有位于n_i与n_a之间的值n_m作为面内的平均折射率。n_m在n_i与n_a中任一个较高的值以下且任一个较低的值以上。通过面内的平均折射率为n_m的单一区域，能够构成作为中间区域的第3区域3m。

或者，第3区域3m可以由邻接的2个以上的副区域构成。此时，面内的平均折射率在各副区域中不同，但均为n_i与n_a之间的值。进而，第3区域的面内的平均折射率也可以在面内连续地变化。此时，与第1区域的边界处的面内的平均折射率与n_a相同，与第2区域的边界处的面内的平均折射率与n_i相同。“相同”是指没必要完全一致，允许±10nm左右的误差，是“大致相同”的意思。第3区域的面内的平均折射率能够在第1区域的面内的平均折射率n_a与第2区域的面内的平均折射率n_i之间连续地变化。

面内的平均折射率在各第1至第3区域中不同，另一方面，优选在膜面的相同位置中，即使是光12的任何偏振光成分、或者光12是任何偏振光状态，表观上的折射率也相同。优选在第1区域3a、第2区域3i及第3区域3m的所有区域中，也就是固体化液晶层3的遍及全面的任一个区域均在面内方向大致各向同性，换句话说即实质上不具有面内双折射率。而且，“实质上不具有”是指，用固体化液晶层3的膜厚d与面内折射率Δn的乘积求出的面内相位差Δnd小于10nm的状态。

即，能够实现在遍及全面上即使在厚度方向具有各向异性、但在面内方向为各向同性。换句话说，在相同位置上，即使在任何偏振光状态下，表观上的折射率均相同。

如上述，在光学各向同性的区域3i、各向异性的区域3a、和中间状态的区域3m中，面内的平均折射率不同。由于面内的平均折射率不同，导致在固体化液晶层中对于入射光12在两区域产生相位差。通过将这样的2个区域周期性地配置，使得固体化液晶层3作为相位型的衍射栅格起作用。

另一方面，固体化液晶层3在遍及全面上实质性的面内双折射率为零，因此对于入射光12中的任一个偏振光成分均具有等价的光学特性。在对于入射光12通过两区域而产生的相位差为相对于该光线的波长的大致1/2时，本实施方式的衍射元件可以得到最高的特性。因此，期望以产生该1/2波长量的相位差的方式来设定固体化液晶层3的厚度。一般来说，固体化液晶层3的厚度为1～30μm左右。

固体化液晶层3的光学各向异性的区域3a只要与各向同性的区域3i的面内的平均折射率不同，则任何构造都可以。在图3～图5中，模式地表示其例子。图3～5相当于图2所示的衍射元件的沿着I-I线的剖面图。

在图3中，固体化液晶层3中所含有的液晶化合物为棒状液晶，各向异性的区域3a中的介晶在垂直(homeotropic)取向下被固定化(例1)。光学各向异性的区域3a与各向同性的区域3i相比，面内的平均折射率变小。因此，起到使入射光12的相位前进的作用。

在第1区域3a与第2区域3i之间，存在第3区域3m。在该第3区域3m中，液晶化合物的介晶以比第1区域取向程度低的垂直取向被固定化。此时，第1至第3区域的面内平均折射率满足以下的关系。

n_i≥n_m≥n_a(其中n_i＞n_a)

在图4中，固体化液晶层3中所含有的液晶化合物为棒状，各向异性的区域3a中的介晶以胆甾醇(cholesteric)取向被固定化(例2)。光学各向异性的区域3a与各向同性的区域3i相比，面内的平均折射率变大，因此其起到使入射光12的相位延迟的作用。

在第1区域3a与第2区域3i之间，存在第3区域3m。在该第3区域3m中，液晶化合物的介晶以比第1区域取向程度低的胆甾醇取向被固定化。此时，第1至第3区域的面内平均折射率满足以下的关系。

n_a≥n_m≥n_i(其中n_a＞n_i)

在图5中，固体化液晶层3中所含有的液晶化合物为圆板状液晶，各向异性的区域3a中的介晶以垂直取向被固定化(例3)。光学各向异性的区域3a与各向同性的区域3i相比，面内的平均折射率变大，因此起到使入射光12的相位延迟的作用。

在第1区域3a与第2区域3i之间，存在第3区域3m。在该第3区域3m中，以液晶化合物的介晶以比第1区域取向程度低的垂直取向被固定化。此时，第1至第3区域的面内平均折射率满足以下的关系。

n_a≥n_m≥n_i(其中n_a＞n_i)

在本实施方式的衍射元件中，形成在固体化液晶层上的周期性的构造没有必要一定是一维形状。不如说优选将光学各向同性的区域3i与各向异性的区域3a隔着中间区域3m配置成方格花纹状等二维形状。这是因为此时与通常将受光元件配列为二维形状的摄像元件的构造相一致。为了能够与将摄像元件的受光像素配列在上下左右方向的结构相对应地分离入射光12，将各向同性的区域3i与各向异性的区域3a隔着中间区域3m配置而成的栅格与配列在衍射元件基板的上下左右方向相比，更优选大致倾斜45°地配列。在图6中，局部地表示具有这样的配列的固体化液晶层3的衍射元件的一个方式。

在将本实施方式的衍射元件作为适用于周期性地形成有多个受光像素的摄像元件的低通滤波器使用时，含有光学各向同性的区域3i和各向异性的区域3a的周期优选为20μm以上。而且，“周期”是指将区域3a与区域3i反复设置的方向上的两区域一组的长度。即，在如图2所示将2个区域配置成条纹状时，其意指第1区域3a的宽度、第3区域3m的宽度与第2区域3i的宽度的总计。在如图6所示将2个区域配置为方格花纹时，其意指第1区域3a的一边的长度、第2区域3i的一边的长度、它们之间的第3区域3m的宽度的总计。

摄像元件中的受光像素的间距通常以10μm以下的周期形成。在设置于衍射元件上的区域的周期小于20μm时，相对于这样的摄像元件的受光像素的间距，光的分离幅变得过大。另外，难以使用含有液晶化合物的材料将固体化液晶层3的各向同性的区域3i与各向异性的区域3a用区域3m隔离并确实地形成。

图7是表示入射光12的分离的状况的剖面图。如图示，如果入射光12穿过衍射元件1，则产生分离的衍射光13。图8是表示光的分离的状况的概略图。如果通过衍射元件1分离入射光12，则产生分离的光点14。在图8(a)中，表示由各向同性的区域3i与各向异性的区域3a形成的栅格配列在上下左右方向的情况，图8(b)表示这2个区域以大致45°配列的情况。

本发明的一个方式所涉及的衍射元件为以下的元件：通过在固体化液晶层3的光学各向同性的区域3i、各向异性的区域3a和中间区域3m中使得面内的平均折射率不同，从而对于入射光12在两区域中设置相位差。没有必要使各向同性的区域3i、各向异性的区域3a和中间区域3m的膜厚不同，即可以将固体化液晶层3设为遍及全面为均匀的厚度。当然，也可以在各自的各区域使膜厚不同，但从不使栅格的影子落在摄像元件上的观点出发，优选使得3个区域的膜厚差极小，更加优选没有膜厚差。

而且，在本实施方式所涉及的衍射元件中，可以在透明基板2的没有形成固体化液晶层3的面(背面)上形成反射防止膜。通过反射防止膜来降低基板表面上的不需要的反射光，在将本实施方式的衍射元件组装到摄像装置中时，能够抑制该反射光在摄像装置内部进一步引起漫反射，从而抑制摄像元件上的图像质量降低。

进而，可以在固体化液晶层3的与透明基板2成相反侧的面上设置静电防止膜。通过静电防止膜，能够防止固体化液晶层3带电荷，从而抑制不期望的异物的附着。静电防止膜通过在固体化液晶层3上形成例如氧化铟锡等导电性薄膜而得到。

接着，对固体化液晶层3的形成方法进行说明。

固体化液晶层3通过例如在透明基板2上形成含有光聚合性或光交联性的热致液晶材料的液晶材料层、并对该液晶材料层进行图案曝光和热处理来得到。

液晶材料层通过例如在透明基板2上涂布含有热致性液晶化合物和溶剂的液晶溶液、根据需要使涂膜干燥而得到。在液晶材料层中，热致性液晶化合物的介晶为规定的取向。

作为热致性液晶化合物，可以列举出例如烷基氰基联苯、烷氧基联苯、烷基联三苯、苯基环己烷、联苯基环己烷、苯基联环己烷、嘧啶、环己烷羧酸酯、卤化氰基苯酚酯、烷基安息香酸酯、烷基氰基二苯乙炔、二烷氧基二苯乙炔、烷基烷氧基二苯乙炔、烷基环己基二苯乙炔、烷基联环己烷、环己基苯基乙烯、烷基环己基环己烯、烷基苯甲醛吖嗪、链烯基苯甲醛吖嗪、苯基萘、苯基四氢化萘、苯基十氢化萘、三邻亚苯、五乙炔基苯、羟丙基纤维素、苊并喹喔啉、阴丹酮、花青阴丹酮、苝四羧酸二苯并咪唑、萘酰基苯并咪唑、色苷酸、甲基苯基二氮烯基萘磺酸、它们的衍生物、及这些化合物的丙烯酸酯等。液晶化合物可以单独使用或者混合使用。

作为溶剂，可以列举出例如环己酮、乙基溶纤剂乙酸酯、丁基溶纤剂乙酸酯、1-甲氧基-2-丙基乙酸酯、二甘醇二甲基醚、乙基苯、乙二醇二乙基醚、二甲苯、乙基溶纤剂、甲基正戊酮、丙二醇单甲基醚、甲苯、甲基乙基酮、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、异丁酮、及石油类溶剂等。这些溶剂也可以单独使用或者混合使用。

液晶溶液中除上述成分以外，可以在含有该液晶化合物的组合物不丧失液晶性的范围内，添加例如手性试剂、树脂、多官能团单体及/或低聚物、光聚合引发剂、增感剂、热聚合引发剂、链转移剂、表面活性剂、阻聚剂、贮藏稳定剂、及密合提高剂等成分。

手性试剂是具有光学活性部位的低分子化合物，主要可列举出分子量为1500以下的化合物。采用手性试剂的目的是，对显示向列规则性的聚合性液晶材料所实现的正的一轴向列规则性引发螺旋结构。只要能达到此目的，手性试剂的种类没有特别的限定。可以将与显示向列规则性的聚合性液晶材料之间在溶液状态或熔融状态下相容的、不损害该聚合性液晶化合物的液晶性且能够对其引发所希望的螺旋结构的任意的化合物作为手性试剂使用。

由于是为了对液晶引发螺旋结构而采用的，因此手性试剂需要至少在分子中具有任一种手性。所以，作为这里所用的手性试剂，例如优选具有1个或2个以上的不对称碳的化合物、如手性的胺或手性的亚砜等在杂原子上具有不对称点的化合物、或累积烯烃或联萘等具有轴不对称的光学活性部位的化合物。具体地讲，可列举出市售的手性向相液晶(例如PaliocolorLC756(BASF公司制造)、手性掺杂液晶S-811(Merck公司制造)等)。

手性试剂根据其螺旋构造的诱导力而有所不同，但如果相对于热致性液晶化合物含有2重量份至30重量份左右的量，则能够得到其效果。

作为树脂，可以使用热塑性树脂树脂及热固性树脂中的任一个。作为热塑性树脂，可以列举例如丁缩醛树脂、苯乙烯-马来酸共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯类树脂、聚酯树脂、丙烯酸类树脂、醇酸树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺树脂、橡胶类树脂、环化橡胶类树脂、纤维素类、聚丁二烯、聚乙烯、聚丙烯及聚酰亚胺树脂等。作为热固性树脂，可以使用例如环氧树脂、苯并胍胺树脂、松香改性马来酸树脂、松香改性富马酸树脂、蜜胺树脂、尿素树脂及酚醛树脂等。

另外，也可以使用感光性树脂。作为感光性树脂，可以使用使具有羟基、羧基和氨基等反应性取代基的线状高分子与具有异氰酸酯基、醛基和环氧基等反应性取代基的丙烯酸化合物、甲基丙烯酸化合物或肉桂酸发生反应、从而将丙烯酰基、甲基丙烯酰基及苯乙烯基等光交联性基团导入至线状高分子中而得到的树脂。另外，还可以使用通过丙烯酸羟基烷基酯及甲基丙烯酸羟基烷基酯等具有羟基的丙烯酸化合物或甲基丙烯酸化合物将含有苯乙烯-马来酸酐共聚物和α-烯烃-马来酸酐共聚物等酸酐的线状高分子进行半酯化而得到的树脂。

作为树脂的前体即单体及/或低聚物，可以列举出例如丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基丙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、二丙烯酸聚乙二醇酯、二甲基丙烯酸聚乙二醇酯、三丙烯酸季戊四醇酯、三甲基丙烯酸季戊四醇酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、六丙烯酸二季戊四醇酯、六甲基丙烯酸二季戊四醇酯、丙烯酸三环癸酯、甲基丙烯酸三环癸酯、蜜胺丙烯酸酯、蜜胺甲基丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯和环氧甲基丙烯酸酯等各种丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯；丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、及丙烯腈等。这些树脂可以单独使用或者混合2种以上使用。

通过照射紫外线等光使液晶材料层固化时，在液晶溶液中添加例如光聚合引发剂。

作为光聚合引发剂，可以使用例如以下的化合物。4-苯氧基二氯苯乙酮、4-叔丁基二氯苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2-甲基-1[4-甲基硫代苯基]-2-吗啉丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)-丁烷-1-酮等苯乙酮类光聚合引发剂；苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丙基醚和苄基二甲基缩酮等苯偶姻类光聚合引发剂，二苯甲酮、苯甲酰苯甲酸、苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮、丙烯酸化二苯甲酮、4-苯甲酰-4’-甲基二苯基硫化物等二苯甲酮类光聚合引发剂；噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基噻吨酮、异丙基噻吨酮、2，4-二异丙基噻吨酮等噻吨酮类光聚合引发剂；2，4，6-三氯-均三嗪、2-苯基-4，6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(对甲氧基苯基)-4，6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(对甲苯基)-4，6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-胡椒基-4，6-双(三氯甲基)-均三嗪、2，4-双(三氯甲基)-6-苯乙烯基-均三嗪、2-(萘-1-基)-4，6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(4-甲氧基-萘-1-基)-4，6-双(三氯甲基)-均三嗪、2，4-三氯甲基-(胡椒基)-6-三嗪、2，4-三氯甲基-(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三嗪等三嗪类光聚合引发剂；硼酸盐类光聚合引发剂；咔唑类光聚合引发剂；以及咪唑类光聚合引发剂等。

光聚合引发剂可以单独使用或者混合2种以上使用。其含量优选相对于液晶溶液中的液晶性化合物100重量份为0.1～30重量份，更加优选为0.3～10重量份。

光聚合引发剂也可以与增感剂一起使用。作为增感剂，可以并用α-酰氧基酯、酰基氧化膦、甲基苯基乙醛酸酯、苯偶酰、9，10-菲醌、莰醌、乙基蒽醌、4，4’-二乙基间二苯代酚酞、3，3’，4，4’-四(叔丁基过氧羰基)二苯甲酮及4，4’-二乙基氨基二苯甲酮等化合物。

增感剂可以含有相对于光聚合引发剂100重量份为0.1～60重量份的量。

作为热聚合引发剂，可以使用例如过氧化苯甲酰(BPO)、叔丁基过氧-2-乙基己酸酯(PBO)、二叔丁基过氧化物(PBD)、叔丁基过氧异丙基碳酸酯(PBI)、和正丁基-4，4-双(叔丁基过氧)戊酸酯(PIIV)等过氧化物引发剂；2，2’-偶氮二异丁腈、2，2’-偶氮二(2-甲基丁腈)、1，1’-偶氮二(环己烷-1-腈)、2，2’-偶氮二(2-甲基丙烷)、2，2’-偶氮二(2-甲基丁烷)、2，2’-偶氮二(2-甲基戊烷)、2，2’-偶氮二(2，3-二甲基丁烷)、2，2’-偶氮二(2-甲基己烷)、2，2’-偶氮二(2，4-二甲基戊烷)、2，2’-偶氮二(2，3，3-三甲基丁烷)、2，2’-偶氮二(2，4，4-三甲基戊烷)、3，3’-偶氮二(3-甲基戊烷)、3，3’-偶氮二(3-甲基己烷)、3，3’-偶氮二(3，4-二甲基戊烷)、3，3’-偶氮二(3-乙基戊烷)、二甲基-2，2’-偶氮二(2-甲基丙酸酯)、二乙基-2，2’-偶氮二(2-甲基丙酸酯)、二-tert-二甲基-2，2’-偶氮二(2-甲基丙酸酯)等偶氮类引发剂等。

热聚合引发剂可以单独使用或者混合2种以上使用。其含量优选相对于液晶溶液中的液晶性化合物100重量份为0.01～5重量份。

液晶溶液也可以进一步含有多官能硫醇等链转移剂。

多官能硫醇是具有2个以上硫醇基的化合物。作为多官能硫醇，可以列举出例如己二硫醇、癸二硫醇、1，4-丁二醇双硫代丙酸酯、1，4-丁二醇双硫代乙醇酸酯、乙二醇双硫代乙醇酸酯、乙二醇双硫代丙酸酯、三羟甲基丙烷三硫代乙醇酸酯、三羟甲基丙烷三硫代丙酸酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇四硫代乙醇酸酯、季戊四醇四硫代丙酸酯、三巯基丙酸三(2-羟乙基)异氰脲酸酯、1，4-二甲基巯基苯、2，4，6-三巯基-均三嗪、以及2-(N，N-二丁基氨基)-4，6-二巯基-均三嗪等。这些多官能硫醇可以单独使用或者混合2种以上使用。

多官能硫醇能够以相对于液晶溶液中的液晶化合物100重量份为0.2～30重量份、优选0.5～15重量份的量使用。

作为表面活性剂，可以列举出例如聚氧乙烯烷基醚硫酸盐、十二烷基苯磺酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚物的碱金属盐、烷基萘磺酸钠、烷基二苯基醚二磺酸钠、月桂基硫酸单乙醇胺、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸铵、硬脂酸单乙醇胺、硬脂酸钠、月桂基硫酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚物的单乙醇胺及聚氧乙烯烷基醚磷酸酯等阴离子型表面活性剂；聚氧乙烯油烯醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚磷酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯及聚乙二醇单月桂酯等非离子型表面活性剂；烷基季铵盐及它们的氧化乙烯加成物等阳离子型表面活性剂；烷基二甲基氨基醋酸甜菜碱等烷基甜菜碱及烷基咪唑啉等两性表面活性剂。这些物质可以单独使用或者混合2种以上使用。

作为阻聚剂，例如可以使用以下化合物。例如2，6-二叔丁基对甲酚、3-叔丁基-4-羟基苯甲醚、2-叔丁基-4-羟基苯甲醚、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2，2’-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、4，4’-丁叉双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4，4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、苯乙烯化苯酚、苯乙烯化对甲酚、1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、四[亚甲基-3-(3’，5’-二-1-丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯]甲烷、十八烷基3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸酯)、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、2，2’-二羟基-3，3’-二(α-甲基环己基)-5，5’-二甲基二苯基甲烷、4，4’-亚甲基双(2，6-二叔丁基苯酚)、三(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)异氰脲酸酯、1，3，5-三(3’，5’-二叔丁基-4-羟基苯甲酰)异氰脲酸酯、双[2-甲基-4-(3-正烷基硫代丙酰氧基)-5-叔丁基苯基]硫化物、1-氧-3-甲基-异丙基苯、2，5-二叔丁基氢醌、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-壬基苯酚)、烷基化双酚、2，5-二叔戊基氢醌、聚丁基化双酚A、双酚A、2，6-二叔丁基-对乙基苯酚、2，6-双(2’-羟基-3-叔丁基-5’-甲基-苄基)-4-甲基苯酚、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苄基)异氰脲酸酯、对苯二甲酰基-二(2，6-二甲基-4-叔丁基-3-羟基苄基硫化物)、2，6-二叔丁基苯酚、2，6-二叔丁基-α-二甲基氨基-对甲酚、2，2’-亚甲基-双(4-甲基-6-环己基苯酚)、三乙二醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯]、六亚甲基二醇-双(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、3，5-二叔丁基-4-羟基甲苯、6-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯胺)-2，4-双(辛硫基)-1，3，5-三嗪、N，N’-六亚甲基双(3，5-二叔丁基-4-羟基-氢化肉桂酰胺)、3，5-二叔丁基-4-羟基苄基-磷酸二乙基酯、2，4-二甲基-6-叔丁基苯酚、4，4’-亚甲基双(2，6-二叔丁基苯酚)、4，4’-硫代双(2-甲基-6-叔丁基苯酚)、三[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基-氧基乙基]-异氰脲酸酯、2，4，6-三丁基苯酚、双[3，3-双(4’-羟基-3’-叔丁基苯基)-丁酸]二醇酯、4-羟甲基-2，6-二叔丁基苯酚、双(3-甲基-4-羟基-5-叔丁基苄基)硫化物等苯酚类阻聚剂。另外，还可以使用N-苯基-N’-异丙基-对苯二胺、N-苯基-N’-(1，3-二甲基丁基)-对苯二胺、N，N’-二苯基-对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉聚合物、以及二芳基-对苯二胺等胺类阻聚剂；硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二硬脂酯、以及2-巯基苯并咪唑等硫类阻聚剂；二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯等磷类阻聚剂等。

在液晶溶液中，为了提高其粘度的经时稳定性，也可以添加贮藏稳定剂。作为贮藏稳定剂，可以使用例如苄基三甲基氯化物、二乙基羟基胺等氯化季铵盐、乳酸和草酸等有机酸；该有机酸的甲基醚；叔丁基邻苯二酚、四乙基膦及四苯基膦等有机膦、亚磷酸盐、或含有它们中的2种以上的混合物。

在液晶溶液中，为了提高与基板的密合性，也可以添加硅烷偶联剂等密合提高剂。

作为硅烷偶联剂，可以列举出例如乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等乙烯基硅烷类；γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等丙烯酸硅烷类及甲基丙烯酸硅烷类；β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)甲基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)甲基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷及γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷等环氧硅烷类；N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、及N-苯基-γ-氨基等氨基硅烷类；γ-巯基丙基三甲氧基硅烷及γ-巯基丙基三乙氧基硅烷类；或者含有这些的2种以上的混合物。

硅烷偶联剂在液晶溶液中含有相对于热致性液晶100质量份为例如0.01至100质量份的量。

使用如上述的含有热致性液晶化合物、溶剂、及根据需要的其他添加剂的液晶溶液，形成固体化液晶层。在液晶溶液的涂布中，能够利用例如：旋涂法、缝涂法、凸版印刷法、丝网印刷、平版印刷、反转印刷及照相凹版印刷等印刷法；这些印刷法与胶版印刷方式组合的方法；喷墨法；或棒涂法等。

也可以在液晶溶液的涂布之前，对透明基板的表面实施摩擦等取向处理。或者，也可以在涂布液晶溶液之前，在透明基板上形成规定了液晶化合物取向的取向膜。该取向膜例如可通过在透明基板上形成聚酰亚胺等透明树脂层、对该透明树脂层实施摩擦等取向处理来得到。该取向膜也可以利用光取向技术来形成。

液晶材料层例如形成为具有均匀的厚度的连续膜。根据上述的方法，只要涂布面充分平坦，就能使液晶材料层形成为具有均匀的厚度的连续膜。在所得到的液晶材料层中，热致性液晶化合物的介晶形成为规定的取向构造。

“规定的取向”是指，只要是不产生面内双折射率的取向，则可以是任何取向。例如热致性液晶化合物为棒状液晶，可以将其介晶的长轴设为朝向液晶材料层的法线方向的垂直取向(例1)。在液晶材料层中同时存在棒状的热致性液晶化合物和手性试剂时，可以将该介晶设为取向为螺旋状的胆甾醇取向(例2)。或者，热致性液晶化合物为圆板状液晶，可以设为以使其介晶的圆板面的法线方向与液晶材料层的法线方向平行的方式排列的垂直取向(例3)。

对于液晶化合物的介晶形成为规定的取向构造的液晶材料层，以规定的图案进行曝光。在曝光部，以不同的曝光条件在至少2个区域照射光。曝光条件不同的是指曝光时间、照度、亮度等、或者这些的组合不同。通常以对应于各自的区域为不同的照射能量、即不同的曝光量的方式进行曝光工序。根据材料不同能够观察到倒易律失效的性质，因此这时不必使曝光量不同。例如，对某个区域以高照度进行短时间的曝光，对别的区域以低照度进行长时间的曝光。这样，作为结果是双方的曝光量(照度×曝光时间)可以相同。

以下，以根据区域不同而使曝光量不同的情况作为例子进行说明。

例如对液晶材料层中对应于第1区域3a的区域中以最大的曝光量照射光。对液晶材料层中对应于第3区域3m的区域，与对应于第1区域3a的区域相比，以较小的曝光量照射光。并且，对例如液晶材料层中对应于第2区域3i的区域不照射光。由此，在液晶材料层的照射光的部分，在维持介晶形成的取向状态的情况下而使热致性液晶化合物发生聚合或者交联。

在热致性液晶化合物的聚合或者交联产物中，其介晶基被固定化。在曝光量最大的区域，热致性液晶化合物的聚合或交联产物的含有率为最大(P_max)，而未聚合及未交联的热致性液晶化合物的含有率为最少。曝光量越小，聚合或交联产物的含有率就越低，而未聚合及未交联的热致性液晶化合物的含有率就越高。

所以，在曝光量更大的区域，介晶以更高的比例被固定化，而在曝光量更小的区域，介晶以更小的比例被固定化。并且，在曝光量为零的区域，介晶没有被固定化。

具体来说，在棒状液晶为垂直取向(例1)时，如果将该液晶的长轴方向的折射率设为ne、将短轴方向的折射率设为no，则在液晶材料层中，在图案曝光工序中照射了光的各向异性的区域的面内平均折射率n_a大致与no相等，而没有照射光的各向同性的区域的面内平均折射率n_i大致与{(ne+2×no)/3}相等。所以，由于在棒状液晶中通常ne＞no，因此n_i＞n_a。第3区域的面内平均折射率n_m满足n_i≥n_m≥n_a。

如果是棒状液晶为胆甾醇取向(例2)的情况，则在液晶材料层中，n_a大致与{(ne+no)/2}相等，n_i大致与{(ne+2×no)/3}相等。如上述，在棒状液晶中通常ne＞no，因此n_a＞n_i。第3区域的面内平均折射率n_m满足n_a≥n_m≥n_i。

进而，在圆板状液晶为垂直取向(例3)时，如果将该液晶的圆板面的法线方向的折射率设为ne、将圆板面内方向的折射率设为no，则在液晶材料层中，在图案曝光工序中照射了光的各向异性的区域的面内平均折射率n_a大致与no相等，而没有照射光的各向同性的区域的面内平均折射率n_i大致与{(ne+2×no)/3}相等。在圆板状液晶中通常no＞ne，因此n_a＞n_i。第3区域的面内平均折射率n_m满足n_a≥n_m≥n_i。

使用于图案曝光的光为紫外线、可见光线及红外线等电磁波。也可以使用电子射线、X射线及伽马射线等放射线代替电磁波。可以仅将它们中的一个使用于图案曝光，还可以使用2个以上进行图案曝光。

图案曝光工序只要能够发生上述不均匀的聚合或交联，则可以通过任意的方法进行。例如，在该曝光工序中，可以多次进行使用了光掩模的曝光。或者，在该曝光工序中，还可以进行使用了半色调掩模、灰色调掩模或者波长限制掩模的曝光。也可以代替使用光掩模，使光束在液晶材料层上扫描。进而，还可以将这些方法组合。

能够以使第3区域由反应产物的含量不同的至少2个区域形成的方式进行曝光。此时，在液晶材料层的3个以上区域中，以使曝光条件、例如曝光量不同的方式照射光。具体来说，对与第1区域3a对应的区域，以最大的曝光量照射光。为了得到在对应于第3区域3m的区域中的反应产物的含量较少的副区域，以较少的曝光量照射光。为了得到在对应于第3区域3m的区域中的反应产物的含量少于P_max且多于所述副区域的副区域，以成为最大的曝光量以下且上述曝光量以上的曝光量的方式照射光。

或者，也可以以在与第1区域3a边界和与第2区域3i的边界之间形成反应产物的含量从P_max向零连续地变化的第3区域3m的方式进行曝光。这样的曝光可以通过例如将光掩模与液晶材料层之间的距离扩大并有意图地将所述光掩模的像调淡的方法、使用具有透射率从最大向零连续变化的区域的半色调掩模的方法等达成。或者，还可以通过使曝光的光本身发生干涉而达成。具体来说，一边使用半镜面使光路长及方向变化一边进行曝光，形成干涉纹即可。

反应产物的含有率也可以贯穿在第1区域3a、第3区域3m、及第2区域3i中而呈正弦波地变化。这种情况下，在能够控制高次的衍射光方面有利。

在图案曝光工序结束之后，进行显影工序。即，将液晶材料层在与热致性液晶化合物从液晶相向各向同性相变化的相转变温度相等的温度以上进行加热。

未反应化合物即热致性液晶化合物的介晶部位没有被固定。因此，如果将液晶材料层在相转变温度以上进行加热，则未反应化合物的介晶的取向降低。例如未反应化合物的介晶从液晶相向各向同性相变化。另一方面，在热致性液晶化合物的聚合或交联产物中，介晶被固定。所以，在照射了光的区域，液晶化合物的取向不发生变化，也就是说对应于曝光图案的取向区域被显影。

而且，在含有反应产物及未反应的热致性液晶化合物的区域(第3区域)中，通过此时的加热，未反应的热致性液晶化合物的介晶的取向被扰乱，因此取向降低。

在达成各区域取向不同的状态之后，在对于未反应的介晶维持取向的状态的情况下使未反应化合物发生聚合及/或交联。例如以在比热致性液晶化合物从各向同性相向液晶层变化的相转变温度高的温度下维持液晶材料层的状态而对液晶材料层整体照射光。

对液晶材料层，以对于使几乎全部的未反应化合物产生聚合及/或交联反应而言是充分的曝光量照射光。由此，使未反应化合物发生聚合或交联，将取向状态发生变化的介晶固定化从而将图案定影。另外，在含有反应产物及未反应的热致性液晶化合物的区域(第3区域)中，保持取向降低的状态使未反应化合物发生聚合及/或交联。其结果是，得到各向同性相的区域与各向异性相的区域隔着中间区域而以规定的图案形成的固体化液晶层、即相位差的衍射栅格。

另外，某些液晶化合物的从各向同性相向液晶相变化的第1相转变温度与从液晶相向各向同性相变化的第2相转变温度相比较低。因此，在特定的情况下，通过光进行定影时的液晶材料层的温度与显影工序的加热温度相比可以较低。其中，通常从简便性的观点出发，将通过光进行定影时的液晶材料层的温度设为第1相转变温度以上。

未反应化合物的聚合及/或交联还可以通过其他方法进行。

例如，在未反应化合物、即热致性液晶化合物为通过在高于第1相转变温度的聚合及/或交联温度下进行加热而发生聚合及/或交联的材料时，代替通过光照射进行的定影，也可以通过加热进行定影。具体来说，代替通过光进行的定影工序，将液晶材料层加热到聚合及/或交联温度以上，使未反应化合物发生聚合及/或交联。由此，得到固体化液晶层。而且，显影工序中的加热温度被设为例如第1相转变温度以上且低于聚合及/或交联温度。

此时，在连续的2个加热工序中，首先，没有照射光的区域向各向同性相转变，实质上为无取向状态。这样的状态成为第2区域3i。充分照射了光的区域即使进行加热，规定的取向也不会被扰乱而被维持，为第1区域3a。在第3区域中，以少于第2区域但多于第1区域的量含有未反应化合物。在第2区域及第3区域中，在分别大致保持其状态的情况下进行聚合及/或交联。其结果是，图案被定影从而得到相位型衍射栅格。

或者，可以在显影工序之后，依次进行通过加热进行的定影工序和通过光进行的定影工序。或者，可以在显影工序之后，依次进行通过光进行的定影工序和通过加热进行的定影工序。进而，还可以在显影工序之后，依次进行通过加热进行的定影工序、通过光进行的定影工序和通过加热进行的定影工序。如果像这样将通过光进行的定影工序和通过加热进行的定影工序组合，则能够使未反应化合物确实地进行聚合及/或交联。因此，得到更加坚固的相位型衍射栅格。

而且，在本实施方式所涉及的相位型衍射元件中，在透明基板的没有形成固体化液晶层的面(背面)上，可以形成反射防止膜。反射防止膜可以通过例如日本专利第3490214号、日本专利第3965732号、及日本专利第4051740号等所记载的方法形成在透明基板的背面。反射防止膜的形成可以在形成固体化液晶层之后进行，但当固体化液晶层有可能因反射防止膜的形成工序而受到损坏时，期望在形成固体化液晶层之前进行。

另外，在本发明的相位型衍射元件中，可以在将固体化液晶层形成在透明基板上之后，在固体化液晶层的与透明基板成相反侧的表面上，形成静电防止膜。静电防止膜可以通过例如将氧化铟锡等的透明导电膜利用电阻加热蒸镀法、电子束蒸镀法、溅射法、离子镀法等层叠在固体化液晶层上而得到。

以上，通过本发明，能够比较容易且稳定地得到高品质的相位型衍射元件。

对本领域技术人员来说，进一步的优点和变形是容易的。因此，本发明具有更广的范围，不限于在此记载的特定的说明或代表性的方式。因此，在不脱离所附的权利要求书及其等价物所规定的本发明的概括性概念的本意或范围的范围内，能够进行各种变形。

符号说明

10…摄像元件；11…摄像镜头；1…衍射元件；2…透明基板3…固体化液晶层；3a…光学各向异性的区域；3i…光学各向同性的区域；12…入射光；13…衍射光；14…分离的光点。

Claims (28)

1.一种相位型衍射元件，其特征在于，具备：

具有表面及背面的透明基板、

设置在所述透明基板的表面且由至少含有液晶化合物的连续膜形成的固体化液晶层，

所述固体化液晶层由周期性地形成的第1区域、第2区域、及它们之间的第3区域构成，

所述第1区域为光学各向异性，所述第2区域为光学各向同性，

所述第3区域不为光学各向同性，但所述液晶化合物的介晶的取向程度低于所述第1区域，

所述第2区域的面内的平均折射率n_i与所述第1区域的面内的平均折射率n_a不同，所述第3区域具有所述n_i与n_a之间的值n_m作为面内的平均折射率。

2.如权利要求1所述的相位型衍射元件，其特征在于，

所述固体化液晶层在遍及全面上不具有面内双折射率。

3.如权利要求1或2所述的相位型衍射元件，其特征在于，

所述第3区域由邻接配置的2个以上的副区域构成，面内的平均折射率在各所述副区域中不同。

4.如权利要求1或2所述的相位型衍射元件，其特征在于，

所述第3区域的面内的平均折射率在与所述第1区域的边界处与n_a相同，在与所述第2区域的边界处与n_i相同，且在所述两个边界之间连续地变化。

5.如权利要求1至4中任一项所述的相位型衍射元件，其特征在于，

所述液晶化合物为棒状液晶，所述固体化液晶层中的所述第1区域以所述液晶化合物的介晶为垂直取向的状态被固定化，

所述第3区域以所述液晶化合物的介晶为比所述第1区域取向程度低的垂直取向被固定化，

所述第1区域的面内的平均折射率n_a、所述第2区域的面内的平均折射率n_i、及所述第3区域的面内的平均折射率n_m满足以下的关系：

n_i≥n_m≥n_a，其中n_i＞n_a。

6.如权利要求1至4中任一项所述的相位型衍射元件，其特征在于，

所述液晶化合物为棒状液晶，所述固体化液晶层中的所述第1区域以所述液晶化合物的介晶为胆甾醇取向的状态被固定化，

所述第3区域以比所述第1区域取向程度低的胆甾醇取向被固定化，

所述第1区域的面内的平均折射率n_a、所述第2区域的面内的平均折射率n_i、及所述第3区域的面内的平均折射率n_m满足以下的关系：

n_a≥n_m≥n_i，其中n_a＞n_i。

7.如权利要求1至4中任一项所述的相位型衍射元件，其特征在于，

所述液晶化合物为圆板状液晶，所述固体化液晶层中的所述第1区域以所述液晶化合物的介晶为垂直取向的状态被固定化，

所述第3区域以比所述第1区域取向程度低的垂直取向被固定化，

所述第1区域的面内的平均折射率n_a、所述第2区域的面内的平均折射率n_i、及所述第3区域的面内的平均折射率n_m满足以下的关系：

n_a≥n_m≥n_i，其中n_a＞n_i。

8.如权利要求1至7中任一项所述的相位型衍射元件，其特征在于，

由隔着所述第3区域的所述第1区域和所述第2区域所形成的周期为20μm以上。

9.如权利要求1至8中任一项所述的相位型衍射元件，其特征在于，

所述周期性地形成的第1区域及第2区域构成方格花纹。

10.如权利要求1至9中任一项所述的相位型衍射元件，其特征在于，

所述固体化液晶层的厚度在遍及全面上均匀。

11.如权利要求1至10中任一项所述的相位型衍射元件，其特征在于，

在所述透明基板的所述背面，具备反射防止膜。

12.如权利要求1至11中任一项所述的相位型衍射元件，其特征在于，

在所述固体化液晶层的与所述透明基板相反的面上，具有静电防止膜。

13.如权利要求12所述的相位型衍射元件，其特征在于，

所述静电防止膜为氧化铟锡。

14.一种摄像装置，其至少具有周期性地形成有多个受光像素的摄像元件，并将权利要求1至13中任一项所述的相位型衍射元件作为低通滤波器使用。

15.一种相位型衍射元件的制造方法，其特征在于，

其包括在透明基板的表面上直接或者隔着其他层形成固体化液晶层的步骤，所述固体化液晶层的形成具备：

成膜工序：在所述透明基板上，形成含有光聚合性或光交联性的热致性液晶化合物、且所述热致性液晶化合物的介晶形成为规定的取向构造的液晶材料层；

曝光工序：一边保留未曝光部，一边对所述液晶材料层的至少2个区域在不同的条件下照射光，在所述液晶材料层中，形成以含有率P_max含有所述热致性液晶化合物聚合或交联而成的反应产物的第1区域、不含有所述反应产物而含有未反应的所述热致性液晶化合物的第2区域、含有所述反应产物及未反应的所述热致性液晶化合物且所述反应产物的含有率为P的第3区域，其中P＜P_max；

显影工序：之后，在与所述热致性液晶化合物从液晶相向各向同性相变化的相转变温度相等的温度以上对所述液晶材料层进行加热，扰乱所述第2区域及第3区域中的未反应的所述热致性液晶化合物的介晶的取向，成为在第2区域中为各向同性相的状态、在第3区域中介晶的作为整体的取向降低的状态；

定影工序：维持所述第2区域为各向同性相的状态，并在第3区域中保持取向降低的状态使所述未反应化合物聚合及/或交联。

16.如权利要求15所述的制造方法，其特征在于，

在所述曝光工序中，以由所述反应产物的含有率不同的至少2个副区域来形成所述第3区域的方式进行曝光。

17.如权利要求15所述的制造方法，其特征在于，

在所述曝光工序中，以在与所述第1区域的边界和与所述第2区域的边界之间形成所述反应产物的含有率在P_max和零之间连续地变化的第3区域的方式进行曝光。

18.如权利要求15至17中任一项所述的制造方法，其特征在于，

所述热致性液晶化合物含有棒状液晶，所述液晶材料层中的所述介晶的规定的取向构造为垂直取向。

19.如权利要求15至17中任一项所述的制造方法，其特征在于，

所述热致性液晶化合物含有棒状液晶，所述液晶材料层还含有手性试剂，所述介晶的规定的取向构造为胆甾醇取向。

20.如权利要求15至17中任一项所述的制造方法，其特征在于，

所述热致性液晶化合物含有圆盘状液晶，所述液晶材料层中的所述介晶的规定的取向构造为垂直取向。

21.如权利要求15至20中任一项所述的制造方法，其特征在于，

所述定影工序中的所述热致性液晶化合物的所述聚合及/或交联通过光照射而引发。

22.如权利要求15至21中任一项所述的制造方法，其特征在于，

所述热致性液晶化合物为通过在比所述相转变温度高的聚合及/或交联温度下进行加热来聚合及/或交联的材料，

在所述显影工序中，通过在低于所述聚合及/或交联温度且为所述相转变温度以上的温度下对所述液晶材料层进行加热，从而扰乱所述介晶的取向，

在所述定影工序中，通过将所述液晶材料层在所述聚合及/或交联温度以上的温度下进行加热，使所述未聚合及未交联的热致性液晶化合物发生聚合及/或交联。

23.如权利要求22中所述的制造方法，其特征在于，

在所述定影工序中，加热的温度为200℃以上。

24.如权利要求15至23中任一项所述的制造方法，其特征在于，

将所述液晶材料层作为具有均匀厚度的连续膜而形成。

25.如权利要求15至24中任一项所述的制造方法，其特征在于，

还具备下述工序：在形成所述固体化液晶层之前，在所述透明基板的表面上形成取向膜。

26.如权利要求15至25中任一项所述的制造方法，其特征在于，

还具备下述工序：在所述成膜工序之前，在所述透明基板的背面形成反射防止膜。

27.如权利要求15至26中任一项所述的制造方法，其特征在于，

还具备下述工序：在所述定影工序后的所述固体化液晶层上，形成静电防止膜。

28.如权利要求27所述的制造方法，其特征在于，

所述静电防止膜的形成是通过形成氧化铟锡的薄层而进行的。

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