DE69818583T2

DE69818583T2 - Methode zur Gestaltung einens optischen Beugungselements

Info

Publication number: DE69818583T2
Application number: DE69818583T
Authority: DE
Inventors: Takehiko Ohta-ku Nakai
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-07-28
Filing date: 1998-07-27
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: EP0895100A3; EP0895100B1; JPH1144808A; US6262846B1; US20010013975A1; EP0895100A2; US6330110B2; DE69818583D1; JP3472092B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwerfen einer optischen Beugungskomponente gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, und im einzelnen eine optische Beugungskomponente mit solch einer Gitterstruktur, die Lichtstrahlen einer Vielzahl von Wellenlängen oder Lichtstrahlen eines bestimmten Wellenlängenbandes bei einer bestimmten Beugungsordnung (einer ausgelegten Ordnung bzw. Auslegungsordnung) konzentriert, und die Erfindung betrifft ein optisches System, welches die optische Beugungskomponente aufweist.
Beschreibung des Standes der Technik
Als ein Verfahren aus der Menge der Verfahren zum Korrigieren der chromatischen Aberration bzw. des chromatischen Abbildungsfehlers eines optischen Systems ist ein Verfahren der Kombination von zwei Glas-(Linsen-)Materialien bekannt, die sich bezüglich der Dispersion unterscheiden.
Im Gegensatz zu dem Verfahren des Verringerns der chromatischen Aberration durch die Kombination von Glasmaterialien ist ein anderes Verfahren bekannt, welches in der optischen Fachliteratur, wie etwa in „International Lens Design Conference (1990)", SPIE Vol. 1354, etc., und in den Ausführungen der JP-A-4-213421 und JP-A-6-324262 und US-A-5,044,706 offenbart ist. In dem Fall dieses Verfahrens wird die chromatische Aberration mit Hilfe einer optischen Beugungskomponente korrigiert, welche mit einem Beugungsgitter für einen Beugungsvorgang versehen ist, und welches an einer Linsenoberfläche oder an einem Teil eines optischen Systems angeordnet ist. Dieses Verfahren basiert auf einem physikalischen Phänomen, nämlich dass die Richtung, in welcher die chromatische Aberration für einen Lichtstrahl einer Referenzwellenlänge auftritt, zwischen einer lichtbrechenden Oberfläche und einer lichtbeugenden Oberfläche in einem optischen System entgegengesetzt gerichtet wird.
Ferner kann die optische Beugungskomponente eines solchen Typs, wie eine asphärische Linse, derart ausgelegt werden, hinsichtlich der Aberration einen vorteilhaften Korrektureffekt durch Variation der Periode einer periodischen Struktur seines Beugungsgitter zu erzeugen.
Verglichen mit einem Lichtbrechungsvorgang von Lichtstrahlen wird, während ein Lichtstrahl auch nach der Lichtbrechung an einer Linsenoberfläche als Lichtstrahl verbleibt, hier nach der Beugung an einer Beugungsoberfläche ein Lichtstrahl in Lichtstrahlen einer Vielzahl von Ordnungen aufgeteilt.
Von daher ist es bei der Benutzung einer optischen Beugungskomponente für ein Linsensystem notwendig, die Gitterstruktur derart auszulegen, um zu veranlassen, dass ein Lichtfluss eines nützlichen Wellenlängenbereiches bei einer bestimmten Ordnung (Auslegungsordnung) der Beugung konzentriert wird. Mit der Konzentration des Lichtflusses bei der bestimmten Ordnung weisen Strahlen des Beugungslichtes, die sich von dem Lichtfluss der bestimmten Ordnung unterscheiden, einen geringen Intensitätsgrad auf. Wenn die Intensität Null wird, dann würden die Strahlen des Beugungslichtes nicht existieren.
Um die oben genannte Eigenschaft zu erzielen, muss die Beugungseffizienz eines Lichtstrahles der Auslegungsordnung hinreichend hoch sein. In einem Fall, wo einige Lichtstrahlen mit Beugungsordnungen anders als die Auslegungsordnung bestehen, werden ferner diese Strahlen bei einer Position abgebildet, die sich von der Position der Abbildung des Lichtstrahles der Auslegungsordnung unterscheidet, und von daher als Lichtreflex erscheint.
Bei einem optischen System, welches eine optische Beugungskomponente verwendet, ist es von daher notwendig, hinreichend auf die spektrale Verteilung der Beugungseffizienz bei der Auslegungsordnung und auf das Verhalten der Strahlen des Beugungslichtes von Ordnungen anders als die Auslegungsordnung zu achten.
11 zeigt einen Fall, wo eine optische Beugungskomponente 1, die ein Beugungsgitter 3 aufweist und aus einer Schicht auf einer Basisplatte 2 zusammengesetzt ist, an einer Oberfläche eines optischen Systems ausgebildet ist. In diesem Fall wird, wie in 12 gezeigt, welche die Charakteristik der Beugungseffizienz zeigt, die Beugungseffizienz für eine bestimmte Beugungsordnung erzielt. In 12 zeigt die Abszissenachse eines Graphen die Wellenlänge (nm) an, und die Ordinatenachse zeigt die Beugungseffizienz (%) an.
Die optische Beugungskomponente 1 ist derart ausgelegt, dass die Beugungseffizienz bei der ersten Beugungsordnung (was mit einer durchgezogenen Kurve in 12 gezeigt wird) in dem nützlichen Wellenlängenbereich am größten wird. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass die Auslegungsordnung der optischen Beugungskomponente die erste Ordnung ist.
Ferner zeigt 12 ebenso die Beugungseffizienz einer Beugungsordnung in der Nähe der Auslegungsordnung; d. h., Licht nullter Ordnung und Licht zweiter Ordnung (1 ± 1 Ordnung).
Wie in 12 gezeigt, wird bei der Auslegungsordnung die Beugungseffizienz bei einer bestimmten Wellenlänge (540 nm) am größten (von nun an als eine „Auslegungswellenlänge" bezeichnet), und sie fällt bei anderen Wellenlängen schrittweise ab. Der untere Bereich der bei der Auslegungsordnung erzielten Beugungseffizienz wird Beugungslicht von anderen Ordnungen und neigt dazu als Streulicht zu erscheinen. In einem Fall, wo die optische Beugungskomponente mit einer Vielzahl von Beugungsgittern versehen ist, verursacht ferner ein Abfall in der Beugungseffizienz bei Wellenlängen, die sich von der Auslegungswellenlänge unterscheiden, eventuell ein Abfallen im Transmissionsfaktor. Optische Beugungskomponenten mit der Struktur, die in der Lage sind, den Abfall der Beugungseffizienz zu verringern, sind in der JP-A-9-127321, in der JP-A-9-127322, etc, offenbart. Gemäß der strukturellen Anordnung, die in JP-A-9-127321 offenbart wird, ist die optische Beugungskomponente durch Schichtung zweier Schichten 4 und 17 ausgebildet, wie es in 13 gezeigt wird, welche eine Schnittansicht darstellt.
Andererseits weist gemäß der in der JP-A-9-127322 offenbarten strukturellen Anordnung die optische Beugungskomponente eine derartige Beugungsstruktur auf, dass, wie in 14 gezeigt, drei Schichten 4, 17 und 6 geschichtet sind. Die Dicke der Schicht 17, die zwischen den Beugungsgitteroberflächen 7 und 8 gelagert ist, wobei jede von diesen an einer Begrenzungsdeckschichtebene zwischen zwei Schichten ausgebildet ist, ist nicht einheitlich. Von daher weist die optische Beugungskomponente die Beugungsgitteroberflächen 7 und 8 auf, welche bei Grenzdeckschichtebenen zwischen verschiedene Materialien ausgebildet sind. Eine hohe Beugungseffizienz wird durch Optimieren einer Differenz des Brechungsindex zwischen den Materialien der Schichten erzielt, die quer zu jeder Grenzschicht angeordnet sind, und durch Optimieren einer Differenz der Tiefe der in diesen Schichten ausgebildeten Gitterrillen.
In der obig genannten optischen Beugungskomponente, die eine Gitterstruktur aufweist, welche sich aus einer Vielzahl von geschichteten Schichten zusammensetzt, ist es notwendig, eine Charakteristik einer Differenz des Brechungsindex zwischen den quer (im vorderen Teil und im hinteren Teil) einer Beugungsgitteroberfläche angeordneten Schichtmaterialien bei einem gewünschten wellenlängenwert auszulegen. Beispielsweise muss in der in der JP-A-9-127321 offenbarten Anordnung eine Schicht der Schichten, die quer zu der Beugungsgitteroberfläche angeordnet sind, aus einem Material hergestellt sein, welches einen hohen Brechungsindex und eine geringe Dispersion aufweist, während die andere Schicht aus einem Material hergestellt sein muss, welches einen geringen Brechungsindex und eine hohe Dispersion aufweist. Die Verwendung von Materialien für diese Schichten ist von daher auf diese Kombination der verschiedenen Materialien beschränkt.
In dem Fall der in der JP-A-9-127322 offenbarten Anordnung sind ferner die Schichtmaterialarten auf drei Arten erhöht. Die Anzahl der auswählbaren Materialarten kann durch Variation der Tiefe der Gitterrillen der Beugungsgitteroberflächen 7 und 8 erhöht werden. Die auswählbaren Schichtmaterialien sind jedoch zwangsläufig beschränkt, so lange die Wellenlängencharakteristik einer Differenz des Brechungsindex zwischen diesen Schichtmaterialien bei der Auslegung der optischen Beugungskomponente verwendet wird.
Andererseits sind vom Gesichtspunkt der Herstellung her die Materialien, die quer zu einer Grenzschicht zwischen Schichten verwendbar sind, auf solche Materialien beschränkt, die eine gute gegenseitige Anhaftung, nahezu die gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten usw. aufweisen. Ferner ist es notwendig, dass sich diese Materialien in der Verarbeitung zum Ausbilden von Beugungsgittern auszeichnen.
Die verwendbaren Materialien sind von daher nicht nur hinsichtlich optischer Eigenschaften sondern auch vom Gesichtspunkt der Herstellung her beschränkt. Von daher ist es nicht einfach, solche optischen Materialien zu finden, die sämtliche dieser Konditionen erfüllen.
Ein allgemeines Verfahren zum Entwerfen einer optischen Beugungskomponente ist aus der DE-A-19533591 (Mitglied der Patentfamilie der obig genannten JP-A-9-127321) bekannt und weist wenigstens drei Schichten auf. Eine Beugungsgitteroberfläche ist an jeder Schnittstelle zwischen angrenzenden Schichten vorgesehen. Jede geradzahlige Schicht weist eine gleichförmige Dicke auf, und die benachbarten Schichten, welche die Schicht mit gleichförmiger Dicke einschließen, unterscheiden sich voneinander in der Dispersion.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Verfahren zum Entwerfen einer optischen Beugungskomponente gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 derart weiterzuentwickeln, dass mit der resultierenden optischen Beugungskomponente eine hohe Beugungseffizienz erzielt wird, während Lichtreflexe unterdrückt werden.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mittels eines Verfahrens zum Entwerfen einer optischen Beugungskomponente gelöst, welches die Merkmale von Patentanspruch 1 aufweist.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Gemäß der Erfindung ist es relativ einfach, eine Auswahl von Schichtmaterialien zu treffen.
In bevorzugter Weise sind die Schichten aus wenigstens zwei Materialarten von unterschiedlicher Dispersion (Abbesche Zahl νd) hergestellt, um die Beugungseffizienz einer bestimmten Ordnung über einen gewünschten, nutzbaren Wellenlängenbereich zu steigern, in welchem eine erste Beugungsgitteroberfläche bei einer Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Schicht ausgebildet ist, eine zweite Beugungsgitteroberfläche bei einer Grenzfläche zwischen der zweiten und der dritten Schicht ausgebildet ist, und eine L-te Beugungsgitteroberfläche bei einer Grenzfläche zwischen der L-ten Schicht und der (L + 1)-ten Schicht ausgebildet ist, wobei die Vielzahl der Schichten in der Reihenfolge als eine i-te Schicht gezählt werden, und jede geradzahlige Schicht ist eine Schicht von gleichförmiger Dicke mit einer gleichförmigen Dicke über einen gesamten Bereich hiervon.
Ferner ist in bevorzugter Weise die Dicke der gleichförmig dicken Schicht gröber als die Tiefe einer Gitterrille einer Beugungsgitteroberfläche, die bei einer Grenzfläche zwischen der gleichförmig dicken Schicht und einer angrenzenden Schicht ausgebildet ist.
Die gleichförmig dicke Schicht kann aus einem optischen Plastikmaterial oder aus einem mit ultravioletter Strahlung ausgehärtetem Harz ausgebildet sein.
Der nutzbare Wellenlängenbereich ist bevorzugt ein sichtbares Spektrum.
Ferner ist in bevorzugter Weise die erste Schicht auf einer Basisplatte ausgebildet, und die erste Schicht und die Basisplatte sind aus dem gleichen Material hergestellt.
Erfindungsgemäß kann ein optisches System bereitgestellt werden, welches die obige optische Beugungskomponente aufweist, das beispielsweise ein optisches Bildausbildungssystem oder ein optisches Betrachtungssystem ist.
Erfindungsgemäß kann ein optisches Gerät oder ein elektronisches Gerät mit dem obigen optischen System bereitgestellt werden.
Die Aufgabe und Eigenschaften der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen hiervon ersichtlich, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnung gegeben wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Vorderansicht, die wesentliche Teile einer optischen Beugungskomponente gemäß einem nicht beanspruchten, vergleichenden Beispiel zeigt.
2 ist eine Schnittansicht, die wesentliche Teile der optischen Beugungskomponente von 1 zeigt.
3(a) bis (d) sind Schnittansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung der optischen Beugungskomponente von 1.
4 ist eine grafische Darstellung, die die Beugungseffizienz der optischen Beugungskomponente von 1 zeigt.
5 ist eine grafische Darstellung, die die Beugungseffizienz einer herkömmlichen optischen Beugungskomponente zeigt.
6(a) bis (e) sind Schnittansichten zum Erläutern eines anderen Verfahrens zur Herstellung der optischen Beugungskomponente von 1.
7 zeigt eine Abwandlung der Formgebung der optischen Beugungskomponente von 1.
8 ist eine Schnittansicht, die wesentliche Teile der optischen Beugungskomponente gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
9 zeigt schematisch ein optisches System, welches eine optische Beugungskomponente gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
10 zeigt schematisch ein optisches System, welches eine optische Beugungskomponente gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
11 ist eine Schnittansicht, die wesentliche Teile der herkömmlichen optischen Beugungskomponente zeigt.
12 ist eine grafische Darstellung, die die Beugungseffizienz für die herkömmliche optische Beugungskomponente zeigt.
13 zeigt eine Schnittansicht der Gitterformgebung der herkömmlichen optischen Beugungskomponente.
14 zeigt eine Schnittansicht einer anderen Gitterformgebung der herkömmlichen optischen Beugungskomponente.
15(a) und (b) sind Schnittansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung der herkömmlichen optischen Beugungskomponente.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung detailliert unter Hinzunahme der Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Vorderansicht, die eine optische Beugungskomponente gemäß einem nicht beanspruchten, vergleichenden Beispiel zeigt. Unter Bezugnahme auf 1 setzt sich die optische Beugungskomponente 1 aus einem Mehrlagenteil 3 zusammen, das durch Schichtung einer Vielzahl von Schichten bzw. Lagen auf der Oberfläche einer Basisplatte 2 ausgebildet ist. 2 ist eine entlang einer Linie A-A' von 1 genommene Schnittansicht der optische Beugungskomponente. In 2 ist die optische Beugungskomponente in einer Formgebung dargestellt, die in der Richtung der Tiefe der Gitteroberfläche (Beugungsgitteroberflächen) 7 und 8 übertrieben ist.
Die Schnittformgebung des Gitters der optischen Beugungskomponente 1 des vergleichenden Beispiels setzt sich aus drei Schichten zusammen; d. h., aus der ersten Schicht 4, der zweiten Schicht 5 und der dritten Schicht 6. Eine erste Beugungsgitteroberfläche 7 ist an dem Grenzflächenteil zwischen der ersten Schicht 4 und der zweiten Schicht 5 ausgebildet. Eine zweite Beugungsgitteroberfläche 8 ist an dem Grenzflächenteil zwischen der zweiten Schicht 5 und der dritten Schicht 6 ausgebildet. Die zweite Schicht 5, die in Kontakt mit den beiden Beugungsgitteroberflächen 7 und 8 steht, ist derart ausgeführt, um eine gleichförmig dicke Schicht zu sein, welche eine gleichförmige Dicke in der Ausbreitungsrichtung des Lichtes über die gesamte Fläche der optischen Beugungskomponente 1 aufweist.
Da die erste und zweite Beugungsgitteroberflächen 7 und 8 über die gleichförmig dicke Schicht 5 ausgebildet sind, ist ferner die Gitterformgebung der ersten Beugungsgitteroberfläche 7 exakt die gleiche wie die der zweiten Beugungsgitteroberfläche 8. Eine Eigenschaft des vergleichenden Beispiels liegt darin, dass die erste und zweite Beugungsgitteroberfläche 7 und 8 als eine optische Beugungskomponente 1 durchweg sämtlicher Schichten hiervon wirken.
Hier wird eine Schicht, die eine Beugungsgitteroberfläche an einer Seite und eine Dicke des Materials aufweist, die periodisch variiert, wie jede der Schichten 4 und 6, ein Beugungsgitter genannt.
Wie obig beschrieben weist eine optische Beugungskomponente gemäß dem vergleichenden Beispiel eine Gitterstruktur auf, die durch Schichtung von einer Vielzahl von aus wenigsten zwei Materialarten von verschiedener Dispersion hergestellten Schichten auf einer Basisplatte ausgebildet ist. Mit einer Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Schicht, wobei von der Basisplatte aufsteigend gezählt wird, die als eine erste Beugungsgitteroberfläche angenommen wird, einer Grenzfläche zwischen der zweiten Schicht und der dritten Schicht, die als eine zweite Beugungsgitteroberfläche angenommen wird, und einer Grenzfläche zwischen der L-ten Schicht und der (L + 1)-ten Schicht, die als eine L-te Beugungsgitteroberfläche angenommen wird, weist jede der geradzahligen Schichten eine gleichförmige Dicke über die gesamte Fläche hiervon auf, und die Beugungsgitter sind miteinander über jede gleichförmig dicke Schicht verbunden.
In der Zwischenzeit wurde eine strukturelle Anordnung ähnlich der Formgebung der optischen Beugungskomponente gemäß der Erfindung in der JP-A-9-127321 offenbart. Jedoch verwendet die in der JP-A-9-127321 offenbarte optische Beugungskomponente eine Vielzahl von Beugungsgittern, um ihnen individuelle Beugungsleistungsvermögen zuzuteilen. Zu diesem Zweck ist jedes Beugungsgitter ausgelegt, um unabhängig seine Beugungscharakteristik aufzuweisen. In dem Fall des vergleichenden Beispiels sind andererseits die Beugungsgitter 4 und 6 ausgelegt, um integral als ein Beugungsgitter zu wirken. Das Beugungsgitter unterscheidet sich von daher vollständig von der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung in der Größe und in dem Material der Schicht.
Ferner kann die Aufgabe der obig zitierten, aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung nicht durch Auslegung der Beugungsgitter in der gleichen Richtung erzielt werden. Tatsächlich müssen von daher die Beugungsgitter der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung ausgeformt sein, um sich in Richtung von der in 14 gezeigten Formgebung zu unterscheiden. Die optische Beugungskomponente der obig zitierten, aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung unterscheidet sich von daher ebenso in diesem Punkt vollständig von der optischen Beugungskomponente.
Als nächstes wird nachfolgend die Beugungseffizienz der optischen Beugungskomponente gemäß dem vergleichenden Beispiel beschrieben.
11 zeigt ein Beugungsgitter 3 vom Transmissionstyp mit einer gewöhnlichen Einzelschichtstruktur, welche in Luft verwendet wird. Um eine maximale Beugungseffizienz für eine gewünschte Wellenlänge λ0 mit dem Beugungsgitters solch eines Typs zu erzielen, ist es erforderlich, dass die optische Weglängendifferenz d0 zwischen dem Oberteil und dem Unterteil einer Beugungsgitteroberfläche 7 ein ganzzahliges Vielfaches der Auslegungswellenlänge für einen Lichtstrom ist, der senkrecht auf das Beugungsgitter eintrifft, wie es nachfolgend ausgedrückt wird: d0 = (n0 – 1)d = mλ0 (1), wobei n0 der Brechungsindex des Materials des Beugungsgitters 3 bei der Wellenlänge λ0, d eine Gitterdicke des Beugungsgitters 3 und m eine Auslegungsordnung der Beugung ist.
Das grundsätzliche Konzept der optischen Beugungskomponente, die sich aus zwei oder mehreren Beugungsgittern zusammensetzt, d. h. aus zwei oder mehreren Schichten, ist das gleiche Konzept wie das des obig genannten Beugungsgitters vom Einzellagentyp. Um zu erreichen, dass sämtliche Schichten als ein Beugungsgitter wirken, wird die optische Mehrlagenbeugungskomponente wie folgt angeordnet. Die optische Weglängendifferenz zwischen dem Oberteil und dem Unterteil des bei jeder Grenzfläche zwischen zwei Schichten ausgebildeten Beugungsgitters wird erzielt, und die somit für sämtliche Schichten erzielten Differenzwerte werden zusammenaddiert, um eine Gesamtsumme zu erzielen. Dann wird die optische Beugungskomponente ausgebildet, um die Gesamtsumme zu haben, die ein ganzzahliges Vielfaches der Auslegungswellenlänge ist.
Von daher wird ein konditionaler Ausdruck für das in 2 gezeigte, vergleichende Beispiel wie folgt: (n01 – n02)d – (n03 – n02)d = mλ0 (2), wobei n01 ein Brechungsindex des Materials der ersten Schicht 4 bei der Wellenlänge λ0, n02 ein Brechungsindex des Materials der zweiten Schicht 5 bei der Wellenlänge λ0 und n03 ein Brechungsindex des Materials der dritten Schicht 6 bei der Wellenlänge λ0 ist. In dem Fall einer in der JP-A-9-127322 offenbarten optischen Beugungskomponente, sind die Beugungsgitter 4 und 6 derart ausgelegt, dass sie sich in der Formel (2) in der Gitterdicke voneinander unterscheiden.
Die beiden angesichts liegenden Gitter sind ausgelegt, dass sie in den Formgebungen zueinander gleich sind. Die Formel (2) wird mit dem derart ausgelegten vergleichenden Beispiel wie folgt: (n01 – n03)d = mλ0 (3)
Wenn die Beugungseffizient η ist, ein Phasenfehler ϕ0 ist, wobei er als ϕ0 = (n01 – n03)d – mλ0 ausgedrückt wird, dann kann die Beugungseffizienz η wie folgt ausgedrückt werden: η = sinc2 [(n01 – n03)d/mλ0 – 1] = sinc2 (ϕ0/mλ0) (4)wobei sinc(x) eine Funktion ist, die als sinc(x) = sin(πx)/πx ausgedrückt werden kann.
Wenn die Formel (3) für den gesamten nutzbaren Wellenlängenbereich erfüllt ist, wird von daher der Phasenfehler in der Formel (4) „0", so dass die Beugungseffizienz über den gesamten Bereich der nutzbaren Wellenlängen gemäß η = sinc²[0] = 1 maximal wird.
Hier ist der Brechungsindex der zweiten Schicht 5 nicht in der Formel (4) enthalten. Das bedeutet, dass das Material der zweiten Schicht 5 keinen Einfluss auf die Beugungseffizienz hat. Von daher kann das Material der zweiten Schicht 5 aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt werden, die irgendwelche Werte sowohl hinsichtlich des Brechungsindexes als auch der Dispersion aufweisen.
Gemäß dem obig genannten, sind die Materialien der ersten und dritten Schichten 4 und 6 aus solchen Materialien ausgewählt, die vorgeschriebene optische Eigenschaften haben, und das Material der zweiten Schicht 5 ist aus solchen Materialien ausgewählt, die ergänzend bzw. komplementär hinsichtlich der Schwächen bzw. Unzulänglichkeiten der Materialien der ersten und dritten Schichten in Bezug auf das Verbinden dieser direkt miteinander sind, und sie können leicht mit sowohl dem ersten als auch dem dritten Schichtenmaterial verbunden werden.
Die Materialien dieser Schichten werden wie nachfolgend beschrieben ausgewählt.
Es wird zunächst ein Fall nachfolgend beschrieben, wo Glas für die erste und dritte Schicht verwendet werden muss. In diesem Fall kann eine Glasmaterialkombination, welche die Kondition für die Beugungseffizienz erfüllt, aus Kombinationen ausgewählt werden, die äquivalent zu einer Materialkombination einer optischen Beugungskomponente eines Zweilagentyps sind, die in der JP-A-9-127321 offenbart wird.
In der Zwischenzeit ist, wie in den 3(A) bis 3(D) gezeigt, hinsichtlich der Herstellungsprozesse ein Verfahren für die Herstellung absehbar. Zunächst wird die Beugungsgitteroberfläche 7 durch Pressformung oder dergleichen an der Glasoberfläche der ersten Schicht 4 ausgebildet, um, wie in 3(A) gezeigt, das Beugungsgitter 4 zu erzielen. In diesem Fall werden die Basisplatte 2 und die erste Schicht 4 aus dem gleichen Material ausgebildet.
Dann wird, wie in 3(B) gezeigt, das Beugungsgitter mit der dritten Schicht 6 auf die gleiche Art und Weise wie bei der ersten Schicht 4 ausgebildet.
Als nächstes werden, wie in 3(C) gezeigt, die erste und dritte Schichten 4 und 6 durch die zweite Schicht 5 miteinander verbunden, welche eine gleichförmig dicke Schicht ist. Mittels des obigen Prozesses wird, wie in 3(d) gezeigt, die endgültige Formgebung der optischen Beugungskomponente erzielt. In dem Fall des Verbindens von Glasmaterialien miteinander, wie in den 15(A) und 15(B) gezeigt, hat sich die Praxis umgesetzt, ein zweites Glasmaterial 17 der zweiten Schicht in das erste Beugungsgitter 4 der ersten Schicht, wie in 15(A) gezeigt, einzugießen, nachdem das Beugungsgitter 4 mit einer Pressform formgepresst wurde, und dann, wie in 15(B) gezeigt, eine optische Beugungskomponente vom Zweilagentyp durch Abkühlung der zweiten Schicht zu erzielen.
In dem Fall dieses herkömmlichen Verfahrens ist es eine notwendige Bedingung, ein optisches Glasmaterial eines geringen Fixierungspunktes für die zweite Schicht 17 zu verwenden. Selbst wenn es solch eine Kombination von optischen Glasmaterialien gibt, die eine hohe Beugungseffizienz hinsichtlich der optischen Eigenschaft liefert, wurde die Einführung von solch einer vorteilhaften Kombination von daher manchmal durch diese Herstellungsbedingung verhindert.
Um dieses Problem zu lösen, ist das vergleichende Beispiel ausgelegt, dass es die Verwendung von entweder einem ultraviolettausgehärtetem Harz oder von irgendeinem anderen Material als das Material der gleichförmig dicken Schicht gestattet, das eine große Differenz im Fixierungspunkt von Glas aufweist. Die Verwendung von solch einem Material gestattet es, dass zwei Glasmaterialien miteinander verbunden werden. Dieses Verfahren war ebenso in der JP-A-9-127322 offenbart.
Die Bereitstellung der gleichförmig dicken Schicht gestattet eine Suche nach solchen optischen Materialien, die eine angemessene Beugungseffizienz hinsichtlich der ersten und dritten Schichten geben, und eine Suche in Bezug auf der zweiten Schicht für ein Material mit solch einer Eigenschaft, die notwendig für die Herstellung ist. Diese Suchen nach Materialien können unabhängig voneinander durchgeführt werden. Das Bereitstellen der gleichförmig dicken Schicht ermöglicht die Herstellung einer optischen Beugungskomponente mit einer Kombination von optischem Glas zwei verschiedener Arten, was schwierig war, weil sich Glasmaterialien nicht auf einfache Weise miteinander verbinden lassen. Eine optische Beugungskomponente mit einem hohen Grad hinsichtlich der Beugungseffizienz kann von daher auf einfache Weise gemäß der Anordnung des vergleichenden Beispiels hergestellt werden.
Als nächstes wird nachfolgend ein Fall beschrieben, wo Glas für die erste Schicht verwendet wird, und wo ein Plastikmaterial für die dritte Schicht verwendet wird. In diesem Fall wird ein Material für die zweite Schicht verwendet, welches eine zwischen Glas und Plastikmaterial dazwischenliegende thermische Ausdehnungseigenschaft aufweist, um die erste und dritte Schicht durch die zweite Schicht zu verbinden. Die Verwendung von solch einem Material löst effektiv ein Problem, dass, wenn Glas und Plastikmaterial direkt miteinander verbunden werden, sich ihre Grenzflächen voneinander ablösen, oder, aufgrund deren durch Wärme verursachte Ausdehnung oder Zusammenziehen feine Sprünge erzeugt werden.
Ferner liegen gemäß dem obig genannten Herstellungsverfahren das erste Beugungsgitter 4 und das zweite Beugungsgitter 6 in hervorstehenden und ausgesparten bzw. eingedrückten Gitteroberflächenformgebungen vor, die in perfekter Weise entgegengesetzt sind. Von daher kann der vorstehende und eingedrückte Abdruck auf einfache Weise durch Prägen bzw. Stanzen mit einer Form, die als ein Original verwendet wird, reproduziert werden. Mit der Verwendung des obig genannten Herstellungsverfahrens wird, selbst wenn einige Herstellungsfehler auftreten, die Gitteroberflächenformgebung des ersten Beugungsgitters 4 und die des zweiten Beugungsgitters 6 identisch zueinander mit seitenverkehrten Formgebungen in den Vorsprüngen und Eindrücken.
Diese Eigenschaft des Herstellungsverfahrens des Beugungsgitters wird nachfolgend in Vergleich mit der Anordnung der JP-A-9-127322 beschrieben, in welcher die zweite Schicht eine variierende Dicke aufweist.
Einige Abweichungen von einem Auslegungswert in der Gitterdicke wird als unvermeidlich betrachtet. In der strukturellen Anordnung der Erfindung wird ein optisches Glasmaterial, BSM81 (nd = 1,6400, vd = 60,1), für die erste Schicht verwendet, welches ein Produkt von OHARA Co. ist, ein ultraviolettausgehärtetes Harz, 0001 (nd = 1,5250, vd = 50,8), welches ein Produkt von DAI-NIPPON Ink, Co. ist, wird für die zweite Schicht verwendet, und ein Plastikmaterial PC (nd = 1,5831, vd = 30,2) für die dritte Schicht verwendet.
In dieser strukturellen Anordnung beträgt die Gitterstärke eines jeden an jeder Grenzfläche ausgebildeten Beugungsgitters (4 und 6) 10,3 μm. In diesem Fall wird ein Herstellungsfehler in der Gitterdicke mit 3% angenommen. 4 zeigt eine grafische Darstellung der Beugungseffizienz bei jedem dieser Ereignisse. In 4 zeigt eine Kurve (i) die Beugungseffizienz an, die bei dem Auslegungswert der Gitterdicke erzielt wird, und eine Kurve (ii) zeigt die Beugungseffizienz an, die mit den Beugungsgittern erzielt wird, die mit einer um 3% dünneren Dicke als die Auslegungsdicke hergestellt wurden.
Gemäß diesem Herstellungsverfahren werden sowohl das erste als auch das zweite Beugungsgitter 4 und 6 bei einem dünneren Dickenwert als 10 μm hergestellt. Die gleichförmige Dicke der gleichförmig dicken Schicht, die eine Eigenschaft der Erfindung ist, kann von daher beibehalten werden. Wie es anhand der Darstellung ersichtlich ist, ändert sich die Beugungseffizienz lediglich um etwa 2%, selbst mit der optischen Beugungskomponente, die mit dem Fehler von etwa 3% über das obig genannte Herstellungsverfahren hergestellt wurde. von daher kann die optische Beugungskomponente auf einfache Weise mittels des obig genannten Verfahrens hergestellt werden.
Als nächstes wird für den vergleichenden Fall, wo verschiedene Gitterdicken verwendet werden, für die optische Beugungskomponente angenommen, dass es eine derartige Konstruktion aufweist, dass die erste Schicht aus einem Plastikmaterial PMMA (nd = 1,4917, νd = 57,4) hergestellt ist, die zweite Schicht aus einem Plastikmaterial PC (nd = 1,5831, νd = 30,2) hergestellt ist, die dritte Schicht Luft ist, die Gitterdicke des ersten Beugungsgitters 4 15,16 μm beträgt und die Gitterdicke des zweiten Beugungsgitters 6 3,34 μm beträgt. Für den Herstellungsfehler, der in der Gitterdicke auftritt, sei ebenso ein Wert vor 3% angenommen.
5 ist eine grafische Darstellung, die die in dieser Konstruktion erzielte Beugungseffizienz zeigt.
In 5 zeigt eine Kurve (i) die Beugungseffizienz, die mit der optischen Beugungskomponente erzielt wird, welche mit den Auslegungswerten der Gitterdicke hergestellt ist. Eine Kurve (ii) zeigt die Beugungseffizienz, die mit dem ersten Beugungsgitter 4 erzielt wird, welches eine um 3% dünnere Gitterdicke als der Auslegungswert aufweist. Eine Kurve (iii) zeigt die Beugungseffizienz, die mit dem zweiten Beugungsgitter 6 erzielt wird, welches eine um 3% dünnere Gitterdicke als der Auslegungswert aufweist.
Beide Kurven (ii) und (iii) von 5 zeigen, dass die Beugungseffizienz um etwa 10 bis 15% abfällt. In dem Fall der Kurve (iii) beträgt der Fehler der Dicke lediglich 0,1 μm, da die Gitterdicke dünn ist. Trotz einer solchen geringfügigen Änderung variiert die Beugungseffizienz außerordentlich. Dieses zeigt eindeutig an, dass die strukturelle Anordnung einen hinreichend hohen Grad der Präzision bei der Herstellung erfordert.
Wie es aus dem obig durchgeführten Vergleich ersichtlich wird, macht die Anordnung des vergleichenden Beispiels zum Ausbilden der Beugungsgitter bei gleicher Gitterdicke die Herstellung der optischen Beugungskomponente einfacher als in dem Fall der Anordnung, in welcher Beugungsgitter ausgebildet werden, um verschiedene Dicken aufzuweisen.
6(A) bis (E) zeigen ein anderes Herstellungsverfahren, mittels welchem die obig genannte, vorteilhafte Eigenschaft ebenso erzielt werden kann. In dem Fall dieses Verfahrens wird ein Beugungsgitter, welches aus dem Glasmaterial der ersten Schicht 4 hergestellt ist, mit einer Pressform durch Formpressung ausgebildet, wie es in der 6(A) gezeigt wird. Dann wird, wie in 6(B) gezeigt, unter Verwendung der gleichen, für die erste Schicht 4 verwendeten Pressform 9 die zweite Schicht 5 ausgebildet, um eine gleichförmige Dicke aufzuweisen, wie es in 6(C) gezeigt wird.
Als nächstes wird, wie in 6(D) gezeigt, die dritte Schicht 6 über der gleichförmig dicke Schicht 5 pressgeformt, um eine endgültige Formgebung zu erzielen, wie es in 6(E) gezeigt wird. Dieses Verfahren ist vorzuziehen, da es das Ausbilden von sowohl der Beugungsgitteroberflächen 7 und 8 mit ein und derselben Pressform gestattet.
In der obig beschriebenen strukturellen Anordnung trägt die optische Eigenschaft der zweiten Schicht nicht zu der Beugungseffizienz bei. Von daher ist der optischen Eigenschaft der zweiten Schicht keine Einschränkung auferlegt. Jedoch kann die Beugungseffizienz ferner gesteigert werden, indem für die zweite Schicht ein Material mit einem hohen Transmissionsfaktor innerhalb des nützlichen Wellenlängenbereiches verwendet wird.
Die Dicke der zweiten, gleichförmig dicken Schicht kann wie gewünscht festgesetzt werden, da sie keinen Beitrag zu der Beugungseffizienz liefert. Jedoch würde eine außerordentliche Dicke es kaum möglich machen, eine Vielzahl von geschichteten Beugungsgittern als eine einzelne optische Beugungskomponente zu betrachten. Von daher ist die Dicke in bevorzugter Weise auf solch einen Wert festgesetzt, der es ermöglicht, dass die optische Beugungskomponente eine dünne zusammengesetzte Gitterdicke aufweist, die sich aus einer Vielzahl von Schichten zusammensetzt.
Die Beugungsgitterformgebung wurde durch Beschränkung dieser auf eine Formgebung beschrieben, die innerhalb einer Periode des Beugungsgitters erzielt wird. Jedoch wird die Beugungseffizienz grundsätzlich nicht durch den Abstand bzw. Pitch des Beugungsgitters beeinflusst. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass die Anordnung der obig beschriebenen ersten Ausführungsform nicht nur bei einem eindimensionalen Beugungsgitter, das in 1 gezeigt wird, sondern ebenso bei sämtlichen optischen Beugungskomponenten einsetzbar ist, die verschiedene Gitterabstände und/oder Gitterformgebungen einschließlich einer in 7 gezeigten Beugungslinse aufweisen.
In dem Fall des vergleichenden Beispiels wird ferner die Anordnung bei einer optischen Beugungskomponente eingesetzt, die durch Anordnung einer Vielzahl von Beugungsgittern an der Basisplatte 2 ausgebildet wird. Jedoch werden die vorteilhaften Effekte ebenso durch Anordnung von Beugungsgittern auf einer gekrümmten Linsenoberfläche anstelle auf einer flachen Oberfläche erzielt.
In der Beschreibung des obig gegebenen vergleichenden Beispiels wird angenommen, dass die Auslegungsordnung der Beugung die erste Ordnung ist. Jedoch ist die Beugungsordnung nicht auf die erste Ordnung beschränkt. Die gleichen vorteilhaften Effekte können für Licht anderer Beugungsordnungen erzielt werden, wie etwa für Licht der zweiten Beugungsordnung, indem eine zusammengesetzte optische Weglängendifferenz derart ausgelegt wird, dass eine gewünschte (Auslegungs-) Wellenlänge bei einer gewünschten Beugungsordnung erzielt wird.
Als nächstes wird eine optische Beugungskomponente gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. In dem vergleichenden Beispiel ist die Dicke der zweiten Schicht nicht im einzelnen festgelegt. Wenn jedoch keine gleichförmig dicke Schicht verwendet wird, dann wird ein Teil des Lichtflusses reflektiert, wenn eine Differenz im Brechungsindex zwischen Schichtmaterialien bei einer Grenzfläche zwischen diesen groß ist. In solch einem Fall würde die Grenzfläche wie ein Beugungsgitter vom Reflexionstyp wirken, um Licht von nicht notwendigen Beugungsordnungen zu erzeugen, wodurch Lichtreflexe erzeugt werden.
Von daher ist in der ersten Ausführungsform die gleichförmig dicke Schicht derart ausgelegt, dass sie eine Dicke aufweist, die effektiv Licht daran hindert, an der Grenzfläche zwischen verschiedenen Schichtmaterialien reflektiert zu werden. Die Beugungseffizienz der optischen Beugungskomponente kann von daher bei der Auslegungsordnung der Beugung erzielt werden, ohne dass Licht bei nicht notwendigen Beugungsordnungen reflektiert wird.
Im einzelnen erfüllt die zweite Schicht mit einem Brechungsindex des Materials der zweiten Schicht bei der Wellenlänge λ0 von n02 und mit der Dicke der zweiten Schicht von d2 die folgende Gleichung: n02 × d2 = m × (λ0/4), wobei m eine ganze Zahl ist.
In der ersten Ausführungsform werden zwei Beugungsgitter durch eine gleichförmig dicke Schicht ausgebildet. Die Anzahl der Beugungsgitter ist jedoch nicht auf zwei beschränkt. Drei oder mehr Beugungsgitterteile können durch gleichförmig dicke Schichten ausgebildet werden, die gemäß der Erfindung wie obig beschrieben ausgelegt sind.
8 zeigt eine Schnittansicht einer optischen Beugungskomponente, die drei Beugungsgitter gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung aufweist. Unter Bezugnahme auf 8 sind diese Schichten in der Reihenfolge der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Schichten geschichtet, wobei von der Schicht, die am nächsten zu einer Basisplatte 2 angeordnet ist, gezählt wird. Erste bis fünfte Beugungsgitteroberflächen werden in der gleichen Reihenfolge bei jeweiligen Grenzflächen zwischen den Schichten ausgebildet. In diesem Fall werden Beugungsgitter bei der ersten, dritten und fünften Schicht ausgebildet. Die zweite und vierte Schicht werden als gleichförmig dicke Schichten ausgebildet, die die Eigenschaften der Erfindung darstellen. Mit diesen auf diese Art und Weise angeordneten bzw. ausgelegten Schichten wird die Formgebung der Beugungsgitteroberfläche, die zwischen der ersten und zweiten Schicht ausgebildet ist, die gleiche, wie die der Beugungsgitteroberfläche, die zwischen der zweiten und dritten Schicht ausgebildet ist.
Allgemein ist bei einer optischen Beugungskomponente von einer geschichteten Struktur, die sich aus einer Anzahl von L Schichten zusammensetzt, eine 2h-te Schicht ausgelegt, eine gleichförmig dicke Schicht zu sein, um eine (2h – 1)-te Beugungsgitteroberfläche und eine 2h-te Beugungsgitteroberfläche in der selben Formgebung auszubilden. In diesem Fall wird eine Beziehung von 2h ≤ 1 erfüllt, wobei h eine positive ganze Zahl darstellt. Solch eine Anordnung führt zu der vorteilhaften Eigenschaft der Erfindung, selbst bei einer optischen Beugungskomponente einer Mehrlagenstruktur.
In 9 wird eine optische Beugungskomponente gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt. 9 ist eine Schnittansicht eines optischen fotoaufnehmenden Systems einer Kamera oder dergleichen. Unter Bezugnahme auf 9 weist eine fotoaufnehmende Linse 10 ein eine Blende 11 und die optische Beugungskomponente 1 auf. Eine bildausbildende Ebene 12 stellt entweder einen Film oder eine CCD Einheit dar.
Die Verwendung der optischen Beugungskomponente, die sich aus geschichteten Schichten zusammensetzt, verbessert außerordentlich die Wellenlängenabhängigkeit der Beugungseffizienz. Von daher kann die fotoaufnehmende Linse derart ausgelegt werden, geringe Lichtreflexe und ein hohes Auflösungsvermögen bei einer geringen Frequenz zu haben, um eine hohe Wirksamkeit sicherzustellen. Da die optische Beugungskomponente gemäß der Erfindung auf einfache Weise hergestellt werden kann, kann ferner die fotoaufnehmende Linse durch Massenproduktion bei geringen Herstellungskosten hergestellt werden.
In dem Fall von 9 ist die optische Beugungskomponente 1 an der Oberfläche einer flachen Glasplatte in der Nachbarschaft der Blende 11 vorgesehen. Jedoch ist die Position der optischen Beugungskomponente 1 nicht auf diese Position beschränkt. Die optische Beugungskomponente 1 kann an einer gekrümmten Linsenoberfläche angeordnet sein. Es ist ferner möglich, eine Vielzahl von optischen Beugungskomponenten innerhalb der fotoaufnehmenden Linse anzuordnen.
Die Erfindung wird in dem Fall der dritten Ausführungsform bei der fotoaufnehmenden Linse einer Kamera angewandt. Jedoch sind die gleichen vorteilhaften Effekte unter Verwendung der optischen Beugungskomponente gemäß der Erfindung für eine fotoaufnehmende Linse einer Videokamera, eines Bildscanners, einer Faxmaschine, einer Leselinse, eines digitalen Kopiergerätes, etc. erzielbar.
10 ist eine Schnittansicht, die schematisch als eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein optisches System zeigt, welches eine optische Beugungskomponente verwendet, die gemäß der Erfindung ausgelegt ist. Das in 10 gezeigte optische System ist ein optisches Beobachtungs- bzw. Betrachtungssystem eines Fernglases oder dergleichen. Die Darstellung von 10 weist ein Objektiv 13, die optische Beugungskomponente 1, ein Bildumkehrprisma 14, ein Okular 15 und eine Auswertungsoberfläche (eine Pupillenoberfläche) 16 auf.
Die optische Beugungskomponente 1 ist zum Zwecke der Korrektur der chromatischen Aberration oder dergleichen vorgesehen, die auf der Bildausbildungsebene 12 des Objektives 13 auftritt.
Die Wellenlängenabhängigkeit der Beugungseffizienz der fünften Ausführungsform wird in großem Maße durch Verwendung der optischen Beugungskomponente der geschichteten Struktur verbessert. Das Objektiv, welches die optische Beugungskomponente gemäß der Erfindung verwendet, hat von daher nur geringes Reflexlicht und eine hohe Auflösungsleistung bei einer geringen Frequenz, um eine hohe Wirksamkeit sicherzustellen. Darüber hinaus kann die optische Beugungskomponente auf einfache Weise hergestellt werden. von daher ermöglicht das optische Betrachtungssystem gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung die Massenproduktion, um die Herstellungskosten hiervon herabzusetzen.
In der vierten Ausführungsform ist die optische Beugungskomponente 1 in der Nachbarschaft des Objektives 13 angeordnet. Die Position der optischen Beugungskomponente 1 ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Die gleichen vorteilhaften Effekte werden beispielsweise durch Anordnung der optischen Beugungskomponente 1 an der Oberfläche des Prismas 14 oder innerhalb des Okulars 15 erzielt. Die optische Beugungskomponente 1, die an der Objektseite der bildausbildenden Ebene 12 angeordnet ist, dient dazu, die chromatische Aberration, die nur durch das Objektiv 13 hervorgerufen wird, zu dämpfen bzw. herabzusetzen. Von daher ist es in dem Fall eines Betrachtungssystems zur Betrachtung mit dem nicht unterstützten Auge vorteilhaft, die optische Beugungskomponente 1 zumindest zwischen dem Objektiv 13 und der Bildausbildungsebene 12 eingesetzt zu haben.
In dem Fall der vierten Ausführungsform wird die Erfindung bei einem Fernglas angewandt. Jedoch sind die gleichen vorteilhaften Effekte der vierten Ausführungsform durch Anwendung der Erfindung auf ein terrestrisches oder astronomisches Teleskop oder auf einen optischen Bildsucher einer linsengeschutterten Kamera, einer Videokamera oder dergleichen erzielbar.
Gemäß der Anordnung der einzelnen obig beschriebenen Ausführungsformen sind die Schichten der optischen Beugungskomponente, die durch Schichtung von zwei oder mehreren Schichten auf einer Basisplatte ausgebildet sind, passend angeordnet, um einen hohen Grad von Beugungseffizienz zu erzielen. Die Anordnung macht die Auswahl von Materialien für diese Schichten einfacher, um die Herstellung zu erleichtern. Darüber hinaus ist die optische Beugungskomponente gemäß der Erfindung in der Lage, einen hohen Grad der Beugungseffizienz zu behalten und die Erzeugung von Lichtreflexen oder dergleichen effektiv zu unterdrücken.
Die obig erwähnten Vorteile werden erzielt, weil eine Vielzahl von Schichten geschichtet und durch eine Schicht oder Schichten, die eine gleichförmige Dicke in Übereinstimmung mit der Erfindung aufweisen, zusammen derart verbunden sind, dass die Schichten der gleichförmigen Dicke ausgelegt sind, dass sie solche optischen Eigenschaften aufweisen, die einen Beitrag zur Steigerung der Beugungseffizienz liefern, während die gleichförmig dicke Schicht oder Schichten solch eine Charakteristik aufweisen, die die Erleichterung des Herstellungsprozesses ermöglicht.
Die Verwendung der optischen Beugungskomponente für eine fotoaufnehmende Linse gemäß der Erfindung ermöglicht es, dass die fotoaufnehmende Linse zu geringen Kosten hergestellt wird und dass die Linse mit einem hohen Genauigkeitsgrad betrieben wird.
Die Verwendung der optischen Beugungskomponente für ein optisches Betrachtungssystem gemäß der Erfindung ermöglicht es, dass das optische Betrachtungssystem mit geringem Kostenaufwand hergestellt und mit einem hohen Grad von Genauigkeit betrieben wird.

Claims

Verfahren zum Entwerfen einer optischen Beugungskomponente, die wenigstens drei Schichten (4, 5, 6) aufweist und eine Beugungsgitteroberfläche (7, 8) bei jeder Trennfläche zwischen angrenzenden Schichten hat, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: Bereitstellen jeder geradzahligen Schicht (5) mit einer gleichmäßigen Dicke und Bereitstellen der zwischen der geradzahligen Schicht (5) eingeschlossenen Schichten mit einer voneinander unterschiedlichen Dispersion, dadurch gekennzeichnet, dass zum effektiven Unterdrücken der Reflexion an der Beugungsgitteroberfläche (7, 8) jede geradzahlige Schicht (5) auf eine Dicke gesetzt wird, um Beugung einer bestimmten Ordnung zu erzielen und um Beugungslicht von unnötigen Ordnungen zu verhindern.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Schichten (4, 5, 6) aus wenigstens zwei Arten von Materialien unterschiedlicher Dispersionen gebildet sind, um den Wirkungsgrad der Beugung der bestimmten Ordnung über einen gesamten nutzbaren Wellenlängenbereich zu steigern.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Dicke der gleichmäßig dicken Schicht größer als die Tiefe einer Gitterrille der Beugungsgitteroberfläche ist, die bei einer Trennfläche zwischen der gleichmäßig dicken Schicht und einer angrenzenden Schicht ausgebildet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die gleichmäßig dicke Schicht (5) aus einem optischen Plastikmaterial oder aus einem mit ultravioletter Strahlung ausgehärtetem Harz ausgebildet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der nutzbare Wellenlängenbereich ein sichtbares Spektrum ist.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die erste Schicht (4) auf einer Basisplatte (2) ausgebildet ist, und die erste Schicht (4) und die Basisplatte (2) aus dem gleichen Material hergestellt sind.
Verfahren zum Einrichten eines optischen Systems, welches die Verfahrensschritte des Entwerfens einer optischen Beugungskomponente nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.