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JP2019012209A - Diffractive optical element and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2019012209A
JP2019012209A JP2017129347A JP2017129347A JP2019012209A JP 2019012209 A JP2019012209 A JP 2019012209A JP 2017129347 A JP2017129347 A JP 2017129347A JP 2017129347 A JP2017129347 A JP 2017129347A JP 2019012209 A JP2019012209 A JP 2019012209A
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optical element
diffractive optical
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grating
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窪 和人
Kazuto Kubo
和人 窪
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Canon Inc
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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
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Abstract

【課題】 回折光学素子の第2の層の成形工程で、強度分布を有する光を照射して、回折光学素子を透過する光の透過波面の位相ずれを低減する。【解決手段】 基材上に回折格子形状を有する第1の層と、第1の層に密着した第2の層を順に形成する回折光学素子の製造方法であって、第2の層の厚さが0.5μm以上100μm以下であり、第2の層は光エネルギーを与えて硬化させて形成する。その光エネルギーの強度分布が、回折光学素子の光軸からm番目(mは整数)の格子の谷部までの距離をb(mm)、前記m番目の格子の谷部からm+1番目の格子の谷部までの距離をp(mm)、光軸から前記第2の層中の光強度が極大である位置までの距離をI(r)max(mm)としたとき、b≦I(r)max≦b+0.4pを満たすことを特徴とする回折光学素子の製造方法。【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a phase shift of a transmitted wavefront of light transmitted through a diffractive optical element by irradiating light having an intensity distribution in a molding step of a second layer of the diffractive optical element. A method of manufacturing a diffractive optical element in which a first layer having a diffraction grating shape and a second layer in close contact with the first layer are sequentially formed on a substrate, the thickness of the second layer being The second layer is formed by applying light energy and curing the second layer. The intensity distribution of the light energy is b (mm) from the optical axis of the diffractive optical element to the trough of the mth (m is an integer) grating, and the m + 1th grating from the trough of the mth grating. When the distance to the valley is p (mm) and the distance from the optical axis to the position where the light intensity in the second layer is maximum is I (r) max (mm), b ≦ I (r) A method for manufacturing a diffractive optical element, wherein max ≦ b + 0.4p is satisfied. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、カメラやビデオ等の光学機器に使用される回折光学素子およびその製造方法に関するものである。また、回折光学素子を用いた光学機器に関する。   The present invention relates to a diffractive optical element used in an optical apparatus such as a camera or a video, and a manufacturing method thereof. The present invention also relates to an optical apparatus using a diffractive optical element.

カメラやビデオ、またその他の光学機器の光学系には、基材(基板)の上に光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を成形することにより得られる複合型光学素子が広く用いられており、具体的には非球面レンズやピックアップレンズ、回折光学素子等が挙げられる。その中でも回折光学素子について様々な製法が提案されている。特許文献1の回折光学素子の製造方法は、まず、所定の形状を有した第1の型と基板の間に第1の材料を設ける工程と、光エネルギーを与えて第1の材料を硬化させる工程と、第1の型から第1の材料を離型して基材上に第1の層を形成する工程とを順に行う。その後、第2の型と第1の層の間に第2の材料を設ける工程と、光エネルギーを与えて第2の材料を硬化させる工程と、第2の型から第2の材料を離型して第1の層上に第2の層を形成する工程とを順に行うことが開示されている。   Composite optical elements obtained by molding a photocurable resin or thermosetting resin on a base material (substrate) are widely used in cameras, videos, and other optical equipment optical systems. Specific examples include an aspherical lens, a pickup lens, and a diffractive optical element. Among them, various manufacturing methods have been proposed for diffractive optical elements. In the method of manufacturing a diffractive optical element disclosed in Patent Document 1, first, a first material is provided between a first mold having a predetermined shape and a substrate, and light energy is applied to cure the first material. The step and the step of releasing the first material from the first mold and forming the first layer on the substrate are sequentially performed. Thereafter, a step of providing a second material between the second mold and the first layer, a step of applying light energy to cure the second material, and releasing the second material from the second mold Then, it is disclosed that the step of forming the second layer on the first layer is sequentially performed.

特開2012−218394号公報JP 2012-218394 A

しかしながら、特許文献1に記載された回折光学素子の製造方法では、第2の層に対して均一な強度の光が照射される。そのため、第2の層を硬化、形成する工程において、第1の層上に形成された第2の層の第1の層と接しない面(平坦面)に、第1の層の格子形状に起因した変形(うねり、凹み)が発生する。すなわち、本来は平坦平滑であるべき平坦面が凹凸形状に変形する。その結果、回折光学素子を透過する光の透過波面が位相ずれを起こしたまま光学系の撮像面に到達し、撮像された画像のボケ像(レンズの焦点の範囲外の領域における像)に同心円状の縞模様が発生するという課題があった。   However, in the method for manufacturing a diffractive optical element described in Patent Document 1, light having a uniform intensity is irradiated onto the second layer. Therefore, in the step of curing and forming the second layer, the surface of the second layer formed on the first layer is not in contact with the first layer (flat surface), and the first layer has a lattice shape. Caused deformation (swell, dent) occurs. That is, a flat surface that should be flat and smooth is deformed into an uneven shape. As a result, the transmitted wavefront of the light transmitted through the diffractive optical element reaches the imaging surface of the optical system while causing a phase shift, and is concentric with the blurred image of the captured image (an image outside the focal range of the lens). There was a problem that a striped pattern was generated.

本発明は、上述の課題に対処するためになされたものであり、回折光学素子を透過する光の透過波面の位相ずれを低減する回折光学素子とその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to address the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a diffractive optical element that reduces a phase shift of a transmitted wavefront of light transmitted through the diffractive optical element, and a method for manufacturing the same.

上記課題を解決するための回折光学素子の製造方法は、回折格子形状を反転した形状を有する第1の型と基材との間に光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を含む第1の材料を設ける工程と、熱または光エネルギーを与えて前記第1の材料を硬化させ、前記基材上に第1の層を形成する工程と、前記第1の型から前記第1の層を離型する工程と、第2の型と前記第1の層の間に光硬化性樹脂を含む第2の材料を設ける工程と、光エネルギーを与えて前記第2の材料を硬化させ、前記第1の層上に前記第1の層と密着した厚さが0.5μm以上100μm以下の第2の層を形成する工程と、前記第2の型から前記第2の層を離型する工程と、を有する回折光学素子の製造方法であって、前記第2の層を形成する工程において、前記光エネルギーが回折光学素子の光軸からm番目(mは整数)の格子の谷部までの距離をb(mm)、前記m番目の格子の谷部からm+1番目の格子の谷部までの距離をp(mm)、前記光軸から前記第2の層中の光強度が極大である位置までの距離をI(r)max(mm)としたとき、b≦I(r)max≦b+0.4pを満たすことを特徴とする。   A method of manufacturing a diffractive optical element for solving the above-described problem is a first material including a photocurable resin or a thermosetting resin between a first mold having a shape obtained by inverting a diffraction grating shape and a substrate. A step of applying heat or light energy to cure the first material to form a first layer on the substrate, and releasing the first layer from the first mold. Providing a second material containing a photocurable resin between the second mold and the first layer, applying light energy to cure the second material, and Forming a second layer having a thickness of 0.5 μm or more and 100 μm or less in close contact with the first layer on the layer, and releasing the second layer from the second mold. A method of manufacturing a diffractive optical element, wherein the light energy is diffracted in the step of forming the second layer. The distance from the optical axis of the optical element to the valley of the mth (m is an integer) lattice is b (mm), and the distance from the valley of the mth lattice to the valley of the (m + 1) th lattice is p (mm). ), Where b ≦ I (r) max ≦ b + 0.4p is satisfied, where I (r) max (mm) is the distance from the optical axis to the position where the light intensity in the second layer is maximum. It is characterized by.

上記課題を解決するための回折光学素子は、基材上に回折格子形状を有する第1の層と、前記第1の層の上に第2の層が密着して設けられた回折光学素子であって、前記第2の層の厚さが0.5μm以上100μm以下であり、回折光学素子の光軸からm番目(mは整数)の格子の谷部までの距離をb(mm)、前記m番目の格子の谷部からm+1番目の格子の谷部までの距離をp(mm)、前記光軸から回折光学素子の径方向の距離をr(mm)、rがb≦r≦b+0.4pを満たすときの第2の層の屈折率をKa、rがb+0.4p<r<b+pを満たすときの第2の層の屈折率をKbとしたときに、Ka/Kbが1.0001から1.0006までの範囲にあることを特徴とする。   A diffractive optical element for solving the above problem is a diffractive optical element in which a first layer having a diffraction grating shape on a base material and a second layer in close contact with the first layer are provided. The thickness of the second layer is not less than 0.5 μm and not more than 100 μm, and the distance from the optical axis of the diffractive optical element to the valley of the mth (m is an integer) grating is b (mm), The distance from the valley of the m-th grating to the valley of the m + 1-th grating is p (mm), the radial distance of the diffractive optical element from the optical axis is r (mm), and r is b ≦ r ≦ b + 0. When the refractive index of the second layer when satisfying 4p is Ka and the refractive index of the second layer when r satisfies b + 0.4p <r <b + p is Kb, Ka / Kb is from 1.0001. It is characterized by being in the range up to 1.0006.

本発明によれば、第2の層の変形を抑制し、回折光学素子を透過する光の透過波面の位相ずれを低減した光学性能に優れた回折光学素子とその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a diffractive optical element excellent in optical performance and a method for manufacturing the same, in which the deformation of the second layer is suppressed and the phase shift of the transmitted wavefront of light transmitted through the diffractive optical element is reduced. .

本発明の回折光学素子の製造方法の一実施形態を示す工程図である。It is process drawing which shows one Embodiment of the manufacturing method of the diffractive optical element of this invention. 本発明の回折光学素子の製造方法の第2の材料を硬化させ、第2の層を形成する工程の一実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows one Embodiment of the process of hardening the 2nd material of the manufacturing method of the diffractive optical element of this invention, and forming a 2nd layer. 本発明の回折光学素子の一実施形態の上面図と断面図である。FIG. 2 is a top view and a cross-sectional view of an embodiment of a diffractive optical element of the present invention. 回折光学素子の部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of a diffractive optical element. 本発明の回折光学素子の製造方法の第2の材料を硬化させ、第2の層を形成する工程の一実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows one Embodiment of the process of hardening the 2nd material of the manufacturing method of the diffractive optical element of this invention, and forming a 2nd layer. 本発明の光学機器の一実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows one Embodiment of the optical instrument of this invention.

(回折光学素子の製造方法)
以下に本発明の回折光学素子の製造方法について説明する。
(Diffraction optical element manufacturing method)
The method for producing the diffractive optical element of the present invention will be described below.

図1の(a)から(f)は、本発明の回折光学素子の製造方法の一実施形態を示す工程図である。   FIGS. 1A to 1F are process diagrams showing an embodiment of a method for producing a diffractive optical element of the present invention.

図1に示すように、本発明の回折光学素子の製造方法は、回折格子形状を反転した形状を有する第1の型3と基材1との間に光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を含む第1の材料2aを設ける工程(a)を有する。また、熱または光エネルギーを与えて第1の材料2aを硬化させ、基材上に第1の層2を形成する工程(b)と、第1の型3から第1の層2を離型する工程(c)とを有する。また、第2の型5と第1の層2の間に光硬化性樹脂を含む第2の材料4aを設ける工程(d)とを有する。さらに、光エネルギーを与えて第2の材料4aを硬化させ、第1の層2上に第1の層2と密着した厚さが0.5μm以上100μm以下の第2の層4を形成する工程(e)と、第2の型5から第2の層4を離型する工程(f)とを有する。   As shown in FIG. 1, the method for manufacturing a diffractive optical element of the present invention uses a photocurable resin or a thermosetting resin between a first mold 3 having a shape obtained by inverting a diffraction grating shape and a substrate 1. A step (a) of providing the first material 2a to be included. Also, the step (b) of applying the heat or light energy to cure the first material 2a to form the first layer 2 on the substrate, and releasing the first layer 2 from the first mold 3 (C). Moreover, it has the process (d) which provides the 2nd material 4a containing a photocurable resin between the 2nd type | mold 5 and the 1st layer 2. FIG. Furthermore, the process of applying light energy to cure the second material 4a and forming the second layer 4 having a thickness of 0.5 μm or more and 100 μm or less in close contact with the first layer 2 on the first layer 2 (E) and a step (f) of releasing the second layer 4 from the second mold 5.

(工程a)
前記第1の型3は、回折格子形状を反転した形状を有している。前記第1の型3の材質としては、金属や樹脂などの公知の材質を用いることができる。例えば、金属母材上にNiPやCu等のメッキ層を形成し、メッキ層を切削や研磨することで製造されたもの等が挙げられる。
(Process a)
The first mold 3 has a shape obtained by inverting the diffraction grating shape. As the material of the first mold 3, a known material such as metal or resin can be used. For example, what was manufactured by forming a plating layer of NiP, Cu or the like on a metal base material, and cutting or polishing the plating layer may be used.

前記第1の材料2aを前記第1の型3と基材1との間に設ける方法としては、基材1または第1の型3、若しくは基材1と第1の型3の両方に第1の材料2aを滴下し、基材1と第1の型3の間に材料2aを広げる方法がある。第1の材料2aを広げる方法としては、基材1や第1の型3を互いが接近する方向に近づけていく方法や、基材1や第1の型3に対して互いが接近する方向に荷重を与える方法等公知の手法を用いることができる。ここで、図1(a)は第1の型3に矢印方向へ荷重を加える手法を示している。また、基材1や第1の型3の自重で充填する方法、第1の材料2aを加熱し粘度を下げることで充填させる方法等も用いることができる。   As a method of providing the first material 2 a between the first mold 3 and the base material 1, the first material 2 a is applied to the base material 1 or the first mold 3 or both the base material 1 and the first mold 3. There is a method in which one material 2 a is dropped and the material 2 a is spread between the substrate 1 and the first mold 3. As a method of spreading the first material 2a, a method in which the base material 1 and the first mold 3 are brought closer to each other, and a direction in which the base material 1 and the first mold 3 are brought closer to each other. A known method such as a method of applying a load to can be used. Here, FIG. 1A shows a method of applying a load to the first mold 3 in the direction of the arrow. In addition, a method of filling the substrate 1 or the first mold 3 with its own weight, a method of filling the first material 2a by heating and lowering the viscosity, or the like can be used.

ここで、第1の材料2aを、目的の厚さになるまで、且つ光学有効部内の格子形状を覆うまで押し広げる。第1の材料2aは光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を含む。また、第1の材料2aは低屈折率高分散の樹脂材料が好ましく、具体的には、フッ素系エポキシ樹脂、硫黄含有アクリル樹脂、酸化チタン、酸化インジウム錫、酸化ジルコニウム等を用いることができる。   Here, the first material 2a is spread until the desired thickness is reached and the lattice shape in the optically effective portion is covered. The first material 2a includes a photocurable resin or a thermosetting resin. The first material 2a is preferably a resin material having a low refractive index and high dispersion. Specifically, a fluorine-based epoxy resin, a sulfur-containing acrylic resin, titanium oxide, indium tin oxide, zirconium oxide, or the like can be used.

(工程b)
前記第1の材料2aを硬化させるには、硬化に必要な熱または光エネルギーを第1の材料2aに付与する必要がある。図1(b)は基材1側から光源12によって光エネルギーを材料2aに付与する手法を示している。光エネルギーとしては、例えば、紫外光や可視光を用いることができる。ここで、第1の材料2aを硬化させることにより、基材1上に第1の層2を形成することができる。また、光エネルギーと熱エネルギーを同時に与えても良いし、段階的に双方を使用しても良い。
(Process b)
In order to cure the first material 2a, it is necessary to apply heat or light energy necessary for curing to the first material 2a. FIG. 1B shows a method for applying light energy to the material 2 a by the light source 12 from the substrate 1 side. As the light energy, for example, ultraviolet light or visible light can be used. Here, the 1st layer 2 can be formed on the base material 1 by hardening the 1st material 2a. Moreover, light energy and heat energy may be applied simultaneously, or both may be used stepwise.

(工程c)
前記第1の型3から前記第1の層2を離型する方法としては、基材1の端部に対して第1の型3から離型する方向に荷重を加える方法、第1の型3に対して基材1から離型する方向に荷重を加える方法等の公知の方法を用いることができる。ここで第1の層2には、第1の型3によって高さがzである回折格子7が転写される。
(Process c)
As a method of releasing the first layer 2 from the first mold 3, a method of applying a load in the direction of releasing from the first mold 3 to the end of the substrate 1, the first mold A known method such as a method of applying a load to the mold 3 in the direction of releasing from the substrate 1 can be used. Here, the diffraction grating 7 having a height of z is transferred to the first layer 2 by the first mold 3.

(工程d)
前記第2の型5と前記第1の層2との間に前記第2の材料4aを設ける方法としては、第1の層2または第2の型5、若しくは第1の層2と第2の型5の両方に第2の材料4aを滴下し、第1の層2と第2の型5の間に第2の材料4aを広げる方法がある。第2の材料を広げる方法としては、基材1や第2の型5を互いが接近する方向に近づけていく方法や、基材1や第2の型5に対して互いが接近する方向に荷重を与える方法等の公知の手法を用いることができる。また、基材1や第2の型5の自重で充填する方法、第2の材料4aを加熱し粘度を下げることで充填させる方法等も用いることができる。ここで、図1(d)は第2の型5に矢印方向へ荷重を加える手法を示している。
(Process d)
As a method of providing the second material 4 a between the second mold 5 and the first layer 2, the first layer 2 or the second mold 5, or the first layer 2 and the second layer 2 can be used. There is a method in which the second material 4 a is dropped on both of the molds 5 and the second material 4 a is spread between the first layer 2 and the second mold 5. As a method of spreading the second material, a method of bringing the base material 1 and the second mold 5 close to each other or a direction of approaching the base material 1 and the second mold 5 to each other. A known method such as a method of applying a load can be used. Moreover, the method of filling with the self-weight of the base material 1 or the 2nd type | mold 5, the method of filling by heating the 2nd material 4a and reducing a viscosity, etc. can be used. Here, FIG. 1D shows a method of applying a load in the direction of the arrow to the second mold 5.

ここで、第2の材料4aを、第2の層4の厚さが0.5μm以上100μm以下になるよう、且つ光学有効部内の格子形状を覆うまで押し広げる。第2の材料4aは、光硬化性樹脂を含む。また、第2の材料4aは高屈折率低分散の樹脂材料が好ましく、具体的には、フッ素系エポキシ樹脂、硫黄含有アクリル樹脂、酸化チタン、酸化インジウム錫、酸化ジルコニウム等を用いることができる。また、第1の材料2aと第2の材料4aとは異なる材料であることが好ましい。   Here, the second material 4a is spread so that the thickness of the second layer 4 is not less than 0.5 μm and not more than 100 μm, and covers the lattice shape in the optically effective portion. The second material 4a includes a photocurable resin. The second material 4a is preferably a resin material having a high refractive index and low dispersion. Specifically, a fluorine-based epoxy resin, a sulfur-containing acrylic resin, titanium oxide, indium tin oxide, zirconium oxide, or the like can be used. Further, the first material 2a and the second material 4a are preferably different materials.

(工程e)
第2の材料4aを硬化させるには、硬化に必要な光エネルギーを第2の材料4aに付与する必要がある。図1(e)は、第2の型5側から光源12によって光エネルギーを材料4aに付与する手法を示している。光エネルギーとしては、例えば、紫外光や可視光等を第2の材料4aに与えることができる。第2の材料4aを硬化させることにより、第1の層2上に密着した第2の層4を形成することができる。第2の材料4aを硬化する光エネルギーは、強度分布を持たせる。具体的には、回折光学素子の光軸からm番目(mは整数)の格子の谷部までの距離をb(mm)、前記m番目の格子の谷部からm+1番目の格子の谷部までの距離をp(mm)とする。また、前記光軸から前記第2の層4中の光強度が極大である位置までの距離をI(r)max(mm)としたときに、関係式b≦I(r)max≦b+0.4pを満たすような強度分布を持たせる。好ましくはb<I(r)max≦b+0.2pであり、より好ましくはb<I(r)max≦b+0.1pである。
(Process e)
In order to cure the second material 4a, it is necessary to impart light energy necessary for curing to the second material 4a. FIG. 1E shows a method of applying light energy to the material 4a by the light source 12 from the second mold 5 side. As the light energy, for example, ultraviolet light, visible light, or the like can be given to the second material 4a. By curing the second material 4a, the second layer 4 adhered to the first layer 2 can be formed. The light energy for curing the second material 4a has an intensity distribution. Specifically, the distance from the optical axis of the diffractive optical element to the valley of the mth (m is an integer) grating is b (mm), and from the valley of the mth grating to the valley of the m + 1st grating. Is the distance p (mm). Further, when the distance from the optical axis to the position where the light intensity in the second layer 4 is maximum is I (r) max (mm), the relational expression b ≦ I (r) max ≦ b + 0. An intensity distribution satisfying 4p is provided. Preferably b <I (r) max ≦ b + 0.2p, more preferably b <I (r) max ≦ b + 0.1p.

または、第1の層2の回折格子の高さをz(mm)、前記光軸から回折光学素子の径方向の距離をr(mm)とする。そのときに、r=b+zの位置における前記第2の層4中の光強度が、r=b+p−zの位置における前記第2の層4中の光強度より高くなるような強度分布を持たせる。   Alternatively, the height of the diffraction grating of the first layer 2 is z (mm), and the radial distance of the diffractive optical element from the optical axis is r (mm). At that time, an intensity distribution is set such that the light intensity in the second layer 4 at the position of r = b + z is higher than the light intensity in the second layer 4 at the position of r = b + p−z. .

図5は第2の層4中に与える光エネルギーに強度分布をもたせる手法の一例を示した図である。図5のように例えば、光エネルギー11を与える紫外線照射ランプ等の光源12と第2の型5の間にグレイマスク10を配置して、このグレイマスク10を介して光を照射することによって強度分布をもたせることができる。また、グレイマスク10を光源12と基材1の間に配置して、基材1側から光を照射しても良い。   FIG. 5 is a diagram showing an example of a technique for giving an intensity distribution to the light energy applied to the second layer 4. As shown in FIG. 5, for example, a gray mask 10 is disposed between a light source 12 such as an ultraviolet irradiation lamp that gives light energy 11 and the second mold 5, and light is irradiated through the gray mask 10 to obtain intensity. Distribution can be given. Alternatively, the gray mask 10 may be disposed between the light source 12 and the substrate 1 so that light is irradiated from the substrate 1 side.

図2は、本発明の回折光学素子の製造方法の第2の材料を硬化させる工程の一実施形態を示す概略図である。図2において、回折光学素子の光軸8からの径方向の距離を示すr方向に強度分布を有する光強度I(r)が、基材1上にある第1の層2上に設けられた第2の材料4aに照射される。なお、説明の便宜上、図2においては第2の型5を省略している。ここで、回折光学素子の光軸8からm番目の格子の谷部13までの距離b、m番目の格子からm+1番目の格子までの距離p、回折光学素子の光軸8から第2の層4中の光強度が極大である位置までの距離I(r)maxをそれぞれ、図2のように定義する。   FIG. 2 is a schematic view showing one embodiment of a step of curing the second material of the method for producing a diffractive optical element of the present invention. In FIG. 2, a light intensity I (r) having an intensity distribution in the r direction indicating a radial distance from the optical axis 8 of the diffractive optical element is provided on the first layer 2 on the substrate 1. The second material 4a is irradiated. For convenience of explanation, the second mold 5 is omitted in FIG. Here, the distance b from the optical axis 8 of the diffractive optical element to the valley 13 of the mth grating, the distance p from the mth grating to the m + 1st grating, the second layer from the optical axis 8 of the diffractive optical element. The distance I (r) max to the position where the light intensity in 4 is maximum is defined as shown in FIG.

第2の材料4aが硬化してなる第2の層4中において、強度の強い光を照射した部分(例えば、r=I(r)maxの位置)では、硬化収縮や反応熱の膨張によって圧縮応力が発生する。反して、第2の層4層中で強度の弱い光を照射した部分では、相対的に引っ張り応力が発生する。続く第2の型5から第2の層4を離型する工程では、平坦面6で応力を拘束していた第2の型5が外れるので、第2の層4中の応力が多少なりとも開放される。第2の層4中で圧縮応力が発生した部分は、離型後の応力開放によって膨張するので、平坦面6は、凸形状へ向かう。反して、第2の層4中で引っ張り応力が発生した部分は、離型後の応力開放によって収縮するので、平坦面6は、凹形状へ向かう。   In the second layer 4 formed by curing the second material 4a, the portion irradiated with strong light (for example, the position of r = I (r) max) is compressed by curing shrinkage or expansion of reaction heat. Stress is generated. On the other hand, a tensile stress is relatively generated in the portion of the second layer 4 irradiated with light with low intensity. In the subsequent step of releasing the second layer 4 from the second mold 5, the second mold 5, which restrains the stress on the flat surface 6, is removed, so that the stress in the second layer 4 is somewhat increased. Opened. Since the portion where the compressive stress is generated in the second layer 4 expands due to the release of stress after release, the flat surface 6 moves toward the convex shape. On the contrary, the portion where the tensile stress is generated in the second layer 4 is contracted by releasing the stress after the mold release, so that the flat surface 6 moves toward the concave shape.

従来技術のように第2の層4に対して均一な強度の光を照射して離型する場合、平坦面6には、図4に示すような第1の層2の格子形状に倣ううねり形状が発生する。本明細書において、うねり厚とは図中のUで示した長さをいう。うねり形状のレンズ径方向の間隔は、第1の層2の格子形状の間隔に倣うが、レンズ面法線方向のうねり厚は、光軸からの距離rと第2の層4の厚さと第1の層2の格子形状の格子高さzに依存する。第2の層4の光軸からの距離が近いほどうねり厚は大きくなる。とりわけ、光軸を中心とするレンズ半径の20%以内の距離にある第2の層4でうねり厚は顕著に大きくなる。また、第2の層4の厚みが薄いほどうねり厚は大きくなる。とりわけ、第2の層4の厚さが100μm以下になると、うねり厚は顕著に大きくなる。また、格子形状の格子高さが高いほどうねり厚は大きくなる。ここで、好ましい第2の層4の厚さは20μm以上である。   When the second layer 4 is released by irradiating the second layer 4 with light of uniform intensity as in the prior art, the flat surface 6 is waved following the lattice shape of the first layer 2 as shown in FIG. Shape occurs. In the present specification, the swell thickness refers to the length indicated by U in the figure. The interval of the wavy shape in the lens radial direction follows the interval of the lattice shape of the first layer 2, but the waviness thickness in the normal direction of the lens surface is the distance r from the optical axis, the thickness of the second layer 4 and the thickness of the second layer 4. 1 depends on the lattice height z of the lattice shape of the layer 2. The waviness thickness increases as the distance from the optical axis of the second layer 4 becomes shorter. In particular, the waviness thickness is remarkably increased in the second layer 4 at a distance within 20% of the lens radius centered on the optical axis. The waviness thickness increases as the thickness of the second layer 4 decreases. In particular, when the thickness of the second layer 4 is 100 μm or less, the waviness thickness is significantly increased. The waviness thickness increases as the lattice height of the lattice shape increases. Here, the preferable thickness of the second layer 4 is 20 μm or more.

このような現象は、第2の層4を構成する光硬化性樹脂の硬化収縮によって引き起こされる。第2の層4の硬化収縮による応力は、レンズの光軸に近いほど大きくなるので、うねり厚も同時にレンズの光軸に近いほど大きくなる。また、同応力は、第2の層4の厚さが厚いほど層中に分散してしまうので、うねり厚も同時に第2の層4の厚さが厚いほど小さくなる。また、同応力は、格子高さzが高いほど、応力のせん断成分が大きくなるので、うねり厚も同時に格子高さzが高いほど大きくなる。   Such a phenomenon is caused by curing shrinkage of the photocurable resin constituting the second layer 4. Since the stress due to the curing shrinkage of the second layer 4 increases as it approaches the optical axis of the lens, the undulation thickness also increases as it approaches the optical axis of the lens. Further, since the same stress is dispersed in the layer as the thickness of the second layer 4 is increased, the undulation thickness is also reduced as the thickness of the second layer 4 is increased. Moreover, since the shear component of the stress increases as the lattice height z increases, the undulation thickness also increases as the lattice height z increases.

以下、うねり形状とその発生メカニズムについてより詳細に説明する。   Hereinafter, the waviness shape and the generation mechanism thereof will be described in more detail.

図4は基材1上に第1の層と第1の層に密着した第2の層とが順に設けられた回折光学素子の部分拡大断面図である。ここで、密着とは隙間や空気層がないことをいう。図4に示すように、第2の層4の厚みは、下層の格子先端部で薄く、格子谷部で厚くなる。第2の材料4aが一様に硬化収縮すると、第2の層4の厚さ方向の硬化収縮量は、格子先端部よりも格子谷部のほうが厚い分だけ大きくなる。さらに、レンズ径方向のうねり形状の凹部の位置は、第1の層2の格子形状の格子高さに依存する。うねり形状の凹部は、格子壁面近傍の第2の層4の厚さが厚い側に発生する。格子形状の格子高さをXμmとすると、うねり形状の凹部は、格子壁面からレンズ径方向へ凡そXμmの位置に発生する。本発明では、本来うねり形状の凹部が発生する当該部に対して、相対的に強い強度の光を照射することで、当該部に圧縮応力を発生させる。この圧縮応力を利用して、うねり形状の凹部を逆に膨張させることで、平坦面6をより平坦平滑に形成できる。一方で、うねり形状の凸部は、格子壁面近傍の第2の層4層の厚さが薄い側に発生する。このうねり形状の凸部が発生する当該部に対しては、相対的に弱い強度の光を照射することで、引っ張り応力を発生させる。この引っ張り応力を利用して、うねり形状の凸部を逆に収縮させることで、平坦面6をより平坦平滑に形成できる。すなわち、第2の材料4aを硬化させる光エネルギーに、関係式b≦I(r)max≦b+0.4pを満たすような強度分布を持たせることにより、平坦平滑である(うねり厚が少ない)平坦面6を得ることができる。   FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of a diffractive optical element in which a first layer and a second layer in close contact with the first layer are sequentially provided on the substrate 1. Here, the close contact means that there is no gap or air layer. As shown in FIG. 4, the thickness of the second layer 4 is thin at the lattice tip of the lower layer and thick at the lattice valley. When the second material 4a is uniformly cured and shrunk, the amount of cure shrinkage in the thickness direction of the second layer 4 is increased by the thickness of the lattice valley portion being thicker than the lattice tip portion. Further, the position of the wavy concave portion in the lens radial direction depends on the lattice height of the lattice shape of the first layer 2. The wavy concave portion is generated on the thick side of the second layer 4 in the vicinity of the lattice wall surface. When the lattice height of the lattice shape is X μm, the undulating concave portion is generated at a position of about X μm from the lattice wall surface in the lens radial direction. In the present invention, a compressive stress is generated in the portion where a relatively strong light is irradiated to the portion in which the undulating concave portion is originally generated. By utilizing this compressive stress, the flat surface 6 can be formed more flat and smooth by conversely expanding the wavy concave portion. On the other hand, the undulating convex portion is generated on the side where the thickness of the second layer 4 in the vicinity of the lattice wall surface is thin. A tensile stress is generated by irradiating relatively weak intensity light to the portion where the undulating convex portion is generated. By using this tensile stress, the flat surface 6 can be formed more flat and smooth by contracting the undulating convex portion. That is, the light energy for curing the second material 4a has an intensity distribution satisfying the relational expression b ≦ I (r) max ≦ b + 0.4p, thereby achieving flat and smooth (small waviness thickness). Surface 6 can be obtained.

ここで、I(r)maxがb+0.4pよりも大きくなると、うねり形状の凹部の発生位置とは異なる位置の第2の層4中に圧縮応力を付加するので、うねり形状を十分に抑制できない。その結果、回折光学素子を透過する光の透過波面の位相ずれを十分に低減できない。   Here, when I (r) max is larger than b + 0.4p, a compressive stress is applied to the second layer 4 at a position different from the generation position of the undulating concave portion, and thus the undulating shape cannot be sufficiently suppressed. . As a result, the phase shift of the transmitted wavefront of the light transmitted through the diffractive optical element cannot be sufficiently reduced.

また、前記光軸から半径rの位置(ただし、b≦r<b+pとする。)における前記第2の層中の光強度の極小値に対する前記光強度の極大値との比は、1.2以上10以下であることが好ましい。この範囲において、第2の層4中にはうねり形状を低減するのに適した圧縮応力と引っ張り応力が発生するためである。その結果、回折光学素子を透過する光の透過波面の位相ずれをより低減することができる。   The ratio of the maximum value of the light intensity to the minimum value of the light intensity in the second layer at a position of radius r from the optical axis (where b ≦ r <b + p) is 1.2. It is preferable that it is 10 or less. This is because in this range, compressive stress and tensile stress suitable for reducing the waviness shape are generated in the second layer 4. As a result, the phase shift of the transmitted wavefront of the light transmitted through the diffractive optical element can be further reduced.

さらに、光強度の極大値については、10mW/cm以上50mW/cm以下であることが好ましい。この範囲において、第2の層4中にはうねり形状を低減するのにより適した圧縮応力が発生するためである。その結果、回折光学素子を透過する光の透過波面の位相ずれをより低減することができる。ここで、光強度の値は、例えば、紫外線積算光量計を用いて測定することができる。 Furthermore, the maximum value of the light intensity is preferably 10 mW / cm 2 or more and 50 mW / cm 2 or less. This is because in this range, a compressive stress more suitable for reducing the waviness shape is generated in the second layer 4. As a result, the phase shift of the transmitted wavefront of the light transmitted through the diffractive optical element can be further reduced. Here, the value of the light intensity can be measured using, for example, an ultraviolet integrated light meter.

(工程f)
最後に前記第2の層4を前記第2の型5から離型することで回折光学素子を得る。
(Process f)
Finally, the second layer 4 is released from the second mold 5 to obtain a diffractive optical element.

(回折光学素子)
図3は本発明の回折光学素子の上面図と断面図である。本発明の回折光学素子は、基材1上に、回折格子形状を有する第1の層2と、第1の層2の上に第2の層4が光軸方向に密着して設けられた構造である。また、第2の層4は、厚さが0.5μm以上100μm以下であり、平坦面6を有する。ここで、第2の層4の厚さは平坦面6に略垂直な方向の第2の層4の厚みとし、回折格子7の段差の高さ分は含めないこととする。すなわち、図3においてTで示した厚みとする。
(Diffraction optical element)
FIG. 3 is a top view and a sectional view of the diffractive optical element of the present invention. In the diffractive optical element of the present invention, a first layer 2 having a diffraction grating shape and a second layer 4 are provided on the substrate 1 in close contact with each other in the optical axis direction. Structure. The second layer 4 has a thickness of 0.5 μm or more and 100 μm or less and a flat surface 6. Here, the thickness of the second layer 4 is the thickness of the second layer 4 in a direction substantially perpendicular to the flat surface 6, and does not include the height of the step of the diffraction grating 7. That is, the thickness is indicated by T in FIG.

第2の層4の厚さを100μm以下にすることで、第2の材料4aを硬化させる工程において第2の層4に発生する硬化収縮による応力の分布を顕著にすることができる。第2の層4の厚さが100μmを超える場合、第2の層4の硬化収縮によって発生する応力が厚い第2の層4中に分散してしまうので、応力分布が顕著にならない。一方、第2の層4の厚さが0.5μm未満である場合、強度分布を有する光の照射による第2の層4中の強い圧縮応力や引っ張り応力がヒケ(材料の硬化収縮によって生じるへこみ、窪みのこと)を発生させる。特に、第2の層4の下層の格子先端部に近接する界面でヒケが発生しやすい。ヒケが発生すると回折光学素子の外観が悪化して、充分な光学性能を得ることができない。好ましい第2の層4の厚さは20μm以上である。   By setting the thickness of the second layer 4 to 100 μm or less, the distribution of stress due to curing shrinkage generated in the second layer 4 in the step of curing the second material 4a can be made remarkable. When the thickness of the second layer 4 exceeds 100 μm, the stress generated by the hardening shrinkage of the second layer 4 is dispersed in the thick second layer 4, so that the stress distribution is not remarkable. On the other hand, when the thickness of the second layer 4 is less than 0.5 μm, strong compressive stress or tensile stress in the second layer 4 due to irradiation with light having an intensity distribution is a sink (a dent caused by hardening shrinkage of the material). , The dent). In particular, sink marks are likely to occur at the interface close to the lattice tip of the lower layer of the second layer 4. When sink marks occur, the appearance of the diffractive optical element deteriorates, and sufficient optical performance cannot be obtained. A preferable thickness of the second layer 4 is 20 μm or more.

また、本発明の回折光学素子は、回折光学素子の光軸からm番目(mは整数)の格子の谷部までの距離をb(mm)、前記m番目の格子の谷部からm+1番目の格子の谷部までの距離をp(mm)、前記光軸から回折光学素子の径方向の距離をr(mm)とする。そのとき、rがb≦r≦b+0.4pを満たすときの第2の層の屈折率をKaとする。また、rがb+0.4p<r<b+pを満たすときの第2の層の屈折率をKbとする。そのときに、Ka/Kbが1.0001から1.0006までの範囲にあることを特徴とする。この範囲を満たすとき、良好な光学性能を得ることができる。   In the diffractive optical element of the present invention, the distance from the optical axis of the diffractive optical element to the valley of the mth (m is an integer) grating is b (mm), and the m + 1th from the valley of the mth grating. The distance to the valley of the grating is p (mm), and the radial distance from the optical axis to the diffractive optical element is r (mm). At that time, the refractive index of the second layer when r satisfies b ≦ r ≦ b + 0.4p is defined as Ka. The refractive index of the second layer when r satisfies b + 0.4p <r <b + p is Kb. At that time, Ka / Kb is in the range of 1.0001 to 1.0006. When this range is satisfied, good optical performance can be obtained.

Ka/Kbが1.0001未満であると、第2の層中の圧縮応力や引っ張り応力の発生が小さくなり、うねり厚が大きくなる。一方、Ka/Kbが1.0006を超えると、第2の層中の圧縮応力や引っ張り応力の発生が大きくなりヒケが発生しやすくなる。   When Ka / Kb is less than 1.0001, the generation of compressive stress and tensile stress in the second layer is reduced, and the swell thickness is increased. On the other hand, when Ka / Kb exceeds 1.0006, the generation of compressive stress and tensile stress in the second layer increases, and sink marks are likely to occur.

ここで、屈折率は、例えば、顕微分光測定器を用いて測定することができる。   Here, the refractive index can be measured using, for example, a microspectrophotometer.

さらに、本発明の回折光学素子は、前記第2の層におけるうねり厚が80nm以下であることが好ましい。うねり厚が80nmを超えると、回折光学素子を透過する光の透過波面が位相ずれを起こしたまま光学系の撮像面に到達し、撮像された画像に同心円状の縞模様が発生するおそれがある。   Furthermore, in the diffractive optical element of the present invention, the undulation thickness in the second layer is preferably 80 nm or less. If the undulation thickness exceeds 80 nm, the transmitted wavefront of the light transmitted through the diffractive optical element reaches the imaging surface of the optical system while causing a phase shift, and there is a possibility that a concentric striped pattern is generated in the captured image. .

また、本発明の回折光学素子は、第2の層4中の強度の強い光を照射した部分の硬化反応率が、強度の弱い光を照射した部分の硬化反応率より高いことが好ましい。ここで、前記強度の強い光を照射した部分とはrがb≦r≦b+0.4pを満たす部分である。また、強度の弱い光を照射した部分とはrがb+0.4p<r<b+pを満たす部分である。硬化反応率が前記条件を満たすと、前記Ka/Kbを1.0001から1.0006までの範囲にすることが容易になるためである。硬化反応率は、例えば、顕微フーリエ変換赤外分光法を用いて、炭素二重結合部スペクトルの残存率より求めることができる。ここで、炭素二重結合部スペクトルが検出されない状態を硬化反応率100%とする。なお、一般的な光硬化性樹脂の硬化収縮率は、5〜10%程度である。   In the diffractive optical element of the present invention, it is preferable that the curing reaction rate of the portion irradiated with the strong light in the second layer 4 is higher than the curing reaction rate of the portion irradiated with the weak light. Here, the portion irradiated with the intense light is a portion where r satisfies b ≦ r ≦ b + 0.4p. The portion irradiated with light having a low intensity is a portion where r satisfies b + 0.4p <r <b + p. This is because when the curing reaction rate satisfies the above condition, the Ka / Kb can be easily set in the range of 1.0001 to 1.0006. The curing reaction rate can be determined from the residual rate of the carbon double bond spectrum using, for example, microscopic Fourier transform infrared spectroscopy. Here, the state in which the carbon double bond spectrum is not detected is defined as a curing reaction rate of 100%. In addition, the cure shrinkage rate of a general photocurable resin is about 5 to 10%.

(回折光学素子の評価)
回折光学素子の透過波面の位相ずれは、光干渉計によって測定できるが、より簡易的に当該回折光学素子を用いて撮影した写真によっても評価することができる。具体的には、平坦面のうねり厚と撮影写真のボケ像中の明暗の縞模様における輝度差との関係により評価することができる。透過波面の位相ずれは、撮影写真のボケ像中に同心円状の明暗の縞模様として現れるが、その明暗の輝度差やコントラスト値が、透過波面の位相ずれの程度に等しくなるからである。写真ボケ像中の明暗の縞模様の輝度差は、一般的な画像処理ソフトを用いて解析できる。写真ボケ像中の縞模様の輝度差が60程度であれば、縞模様が極薄く目立たないので、撮影した写真の見栄えは悪くならない。写真ボケ像中の縞模様の輝度差が150を越えると、縞模様が濃く目立つので、撮影した写真の見栄えは悪くなる。
(Evaluation of diffractive optical element)
The phase shift of the transmitted wavefront of the diffractive optical element can be measured by an optical interferometer, but can also be evaluated more simply by a photograph taken using the diffractive optical element. Specifically, it can be evaluated by the relationship between the undulation thickness of the flat surface and the luminance difference in the bright and dark stripes in the blurred image of the photograph. This is because the phase shift of the transmitted wavefront appears as a concentric bright and dark stripe pattern in the blurred image of the photographed photograph, but the brightness difference and contrast value of the light and dark are equal to the degree of phase shift of the transmitted wavefront. The brightness difference between bright and dark stripes in a photographic blurred image can be analyzed using general image processing software. If the brightness difference of the striped pattern in the photographic blurred image is about 60, the striped pattern is not very thin and noticeable, so the appearance of the photographed image does not deteriorate. If the brightness difference of the striped pattern in the photographic blurred image exceeds 150, the striped pattern becomes dark and conspicuous, so that the photographed image is deteriorated in appearance.

以上のように、第2の層4を形成する工程で発生する第2の層4の変形を抑制して、回折光学素子を透過する光の透過波面の位相ずれを低減することにより、光学性能に優れた回折光学素子を提供することができる。   As described above, by suppressing the deformation of the second layer 4 that occurs in the step of forming the second layer 4 and reducing the phase shift of the transmitted wavefront of the light transmitted through the diffractive optical element, the optical performance is improved. It is possible to provide a diffractive optical element excellent in the above.

(光学機器)
次に本発明の光学機器に関して説明する。本発明の光学機器は、上記回折光学素子とレンズとを配置することを特徴とする。
(Optical equipment)
Next, the optical apparatus of the present invention will be described. An optical apparatus according to the present invention is characterized in that the diffractive optical element and a lens are arranged.

図6は、本発明の光学機器の好適な実施形態の一例である一眼レフカメラの交換レンズ鏡筒の光学系の断面図である。レンズ鏡筒30の光学系は、レンズ21〜28および回折光学素子20が光軸Oに対して垂直に配列されている。ここでレンズ21側がレンズ鏡筒の表面であり、レンズ28側がカメラとの着脱マウント側である。   FIG. 6 is a cross-sectional view of an optical system of an interchangeable lens barrel of a single-lens reflex camera that is an example of a preferred embodiment of the optical apparatus of the present invention. In the optical system of the lens barrel 30, the lenses 21 to 28 and the diffractive optical element 20 are arranged perpendicular to the optical axis O. Here, the lens 21 side is the surface of the lens barrel, and the lens 28 side is the detachable mount side with the camera.

本発明の回折光学素子20を光学系の適切な位置に配置させることにより、ボケ像が低減した、色収差が低減した小型かつ軽量のレンズ鏡筒を提供することができる。また、図6のように回折光学素子20をレンズ21の内側に設けることにより、回折光学素子20に外光が直接当たることを防止できるため、フレアを抑制することができる。   By disposing the diffractive optical element 20 of the present invention at an appropriate position in the optical system, it is possible to provide a small and lightweight lens barrel with reduced blur images and reduced chromatic aberration. In addition, by providing the diffractive optical element 20 inside the lens 21 as shown in FIG. 6, it is possible to prevent external light from directly hitting the diffractive optical element 20, so that flare can be suppressed.

以下に実施例を挙げて本発明の回折光学素子、およびその製造方法をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。   Examples The diffractive optical element of the present invention and the method for producing the same will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
(回折光学素子の製造)
本実施例の回折光学素子の製造方法を、図1を用いて説明する。
Example 1
(Manufacture of diffractive optical elements)
A method for manufacturing the diffractive optical element of this embodiment will be described with reference to FIG.

基材1には、ガラス(オハラ株式会社製、製品名:S−FPL)からなる半径30mm、厚み3mmの両面とも平面であるガラスを用いた。第1の材料2aには無色透明な光硬化性のフッ素系エポキシ樹脂を用い、第2の材料4aは無色透明な光硬化性の硫黄含有アクリル樹脂を用いた。   As the substrate 1, glass having a radius of 30 mm and a thickness of 3 mm made of glass (manufactured by OHARA INC., Product name: S-FPL) was used. A colorless and transparent photocurable fluorine-based epoxy resin was used for the first material 2a, and a colorless and transparent photocurable sulfur-containing acrylic resin was used for the second material 4a.

先ず、基材1の第1の層2を形成する面に、フッ素系エポキシ樹脂との密着を強くするためにシランカップリング処理を施した。   First, the surface of the substrate 1 on which the first layer 2 is formed was subjected to a silane coupling treatment in order to strengthen the adhesion with the fluorine-based epoxy resin.

次に、基材1のシランカップリング処理面を第1の型3側に向けて配置した。第1の型3はステンレス鋼の土台にNiPをメッキしたものであり、回折格子形状を反転した形状になるように切削加工によって製作した。   Next, the silane coupling treatment surface of the base material 1 was disposed toward the first mold 3 side. The first die 3 is a stainless steel base plated with NiP, and was manufactured by cutting so that the diffraction grating shape was inverted.

次に、第1の型3の中央付近に不図示のディスペンサーにて、フッ素系エポキシ樹脂を600mg滴下した(図1(a))。なお、フッ素系エポキシ樹脂を基材1のシランカップリング処理面の中央付近に滴下しても良い。   Next, 600 mg of a fluorine-based epoxy resin was dropped in the vicinity of the center of the first mold 3 with a dispenser (not shown) (FIG. 1A). In addition, you may dripped a fluorine-type epoxy resin to the center vicinity of the silane coupling process surface of the base material 1. FIG.

次に、第1の型3を3kgfの力で10秒間押圧して、基材1と第1の型3との間に、フッ素系エポキシ樹脂を押し広げ充填した(図1(b))。この時、フッ素系エポキシ樹脂は基材1と第1の型3の間の厚さが200μmになるまで押し広げられ、且つ光学有効部内の格子形状を覆った。ここで、フッ素系エポキシ樹脂を基材1と第1の型3の間で同心円状に充填するため、基材1または第1の型3を光軸周りに回転させる工程を追加しても良い。   Next, the first mold 3 was pressed with a force of 3 kgf for 10 seconds to spread and fill the fluorine-based epoxy resin between the base material 1 and the first mold 3 (FIG. 1B). At this time, the fluorinated epoxy resin was spread out until the thickness between the substrate 1 and the first mold 3 became 200 μm, and covered the lattice shape in the optically effective portion. Here, in order to fill the fluorinated epoxy resin concentrically between the substrate 1 and the first mold 3, a step of rotating the substrate 1 or the first mold 3 around the optical axis may be added. .

次に、紫外線照射ランプ(HOYA CANDEO OPTRONICS株式会社製、製品名:UL750)を用いてフッ素系エポキシ樹脂を硬化した。フッ素系エポキシ樹脂に対して、光強度10mW/cmの紫外光を、基材1を通して10分間照射した。ここで、光強度は紫外線積算光量計(ウシオ電機株式会社製、製品名:UIT−250)を用いて測定した。 Next, the fluorine-based epoxy resin was cured using an ultraviolet irradiation lamp (manufactured by HOYA CANDEO OPTRONICS Co., Ltd., product name: UL750). The fluorine-based epoxy resin was irradiated with ultraviolet light having a light intensity of 10 mW / cm 2 through the substrate 1 for 10 minutes. Here, the light intensity was measured using an ultraviolet integrated light meter (manufactured by USHIO INC., Product name: UIT-250).

次に、基材1と一体になった第1の層2を第1の型3から離型して、基材1上に第1の層2を形成した。第1の層2には、第1の型3によって回折格子7が転写された(図1(c))。   Next, the first layer 2 integrated with the substrate 1 was released from the first mold 3 to form the first layer 2 on the substrate 1. The diffraction grating 7 was transferred to the first layer 2 by the first mold 3 (FIG. 1C).

次に、基材1を第1の層2を第2の型5側に向けて配置した。第2の型5は、紫外線を透過する石英材料から成り、研磨加工によって製作した。   Next, the base material 1 was disposed with the first layer 2 facing the second mold 5 side. The second mold 5 is made of a quartz material that transmits ultraviolet rays, and is manufactured by polishing.

次に、第2の型5の中央付近に不図示のディスペンサーにて、硫黄含有アクリル樹脂を150mg滴下した(図1(d))。なお、硫黄含有アクリル樹脂を基材1上の第1の層2の中央付近に滴下しても良い。   Next, 150 mg of sulfur-containing acrylic resin was dropped in the vicinity of the center of the second mold 5 with a dispenser (not shown) (FIG. 1 (d)). Note that the sulfur-containing acrylic resin may be dropped near the center of the first layer 2 on the substrate 1.

次に、基材1を10kgfの力で15秒間押圧して、基材1上の第1の層2と第2の型5の間に、硫黄含有アクリル樹脂を押し広げ充填した(図1(e))。この時、硫黄含有アクリル樹脂は第1の層2と第2の型5の間の厚さが50μmになるまで押し広げられ、且つ光学有効部内の格子形状を覆った。ここで、硫黄含有アクリル樹脂を第1の層2と第2の型5の間で同心円状に充填するため、基材1または第2の型5を光軸周りに回転させる工程を追加しても良い。   Next, the base material 1 was pressed with a force of 10 kgf for 15 seconds, and the sulfur-containing acrylic resin was spread and filled between the first layer 2 and the second mold 5 on the base material 1 (FIG. 1 ( e)). At this time, the sulfur-containing acrylic resin was spread until the thickness between the first layer 2 and the second mold 5 reached 50 μm and covered the lattice shape in the optically effective portion. Here, in order to fill the sulfur-containing acrylic resin concentrically between the first layer 2 and the second mold 5, a step of rotating the substrate 1 or the second mold 5 around the optical axis is added. Also good.

次に、光源12として紫外線照射ランプを用いて、硫黄含有アクリル樹脂に対して紫外光を第2の型5を通して15分間照射して硬化させた。本実施例では、紫外光の強度分布は紫外線照射ランプと第2の型5の間にグレイマスクを配置して、このグレイマスクを介して光を照射することによって設けた(図5参照)。なお、グレイマスクを紫外線照射ランプと基材1の間に配置して、基材1側から光を照射しても良い。グレイマスクを介した光照射は、回折光学素子の光軸から2番目までの格子のみに対して行い、それ以外の格子に対してはグレイマスクを介さず、紫外線照射ランプからの光を直接照射した。   Next, using an ultraviolet irradiation lamp as the light source 12, the sulfur-containing acrylic resin was irradiated with ultraviolet light through the second mold 5 for 15 minutes to be cured. In this embodiment, the intensity distribution of ultraviolet light is provided by arranging a gray mask between the ultraviolet irradiation lamp and the second mold 5 and irradiating light through this gray mask (see FIG. 5). Note that a gray mask may be disposed between the ultraviolet irradiation lamp and the substrate 1 to irradiate light from the substrate 1 side. Light irradiation through the gray mask is performed only on the second grating from the optical axis of the diffractive optical element, and other gratings are directly irradiated with light from the ultraviolet irradiation lamp without using the gray mask. did.

この時、第2の層4における光強度の極大値と極小値は、それぞれ10mW/cmと2mW/cmであり、極小値に対する極大値の比は5であった。なお、光強度は紫外線積算光量計(ウシオ電機株式会社製、製品名:UIT−250)を用いて測定した。回折光学素子の光軸に近接する1番目の格子(m=1、b=0mm)の距離pは3mm(b+0.4p=1.2mm)であった。また、同格子の第2の層中における光強度の極大値と極小値の位置は、それぞれ光軸上(I(r)max=0mm)と光軸から2.98mmの距離であった。また、回折光学素子の光軸から2番目の格子(m=2、b=3mm)の距離pは1.6mm(b+0.4p=3.64mm)であった。また、同格子の第2の層中における平均の光強度の極大値と極小値の位置は、それぞれ光軸から3.02mm(I(r)max=3.02mm)と4.58mmの距離であった。 At this time, maximum and minimum values of the light intensity in the second layer 4 are each 10 mW / cm 2 and 2 mW / cm 2, the ratio of the maximum value to the minimum value was 5. The light intensity was measured using an ultraviolet integrated light meter (manufactured by USHIO INC., Product name: UIT-250). The distance p of the first grating (m = 1, b = 0 mm) close to the optical axis of the diffractive optical element was 3 mm (b + 0.4p = 1.2 mm). Further, the positions of the maximum value and the minimum value of the light intensity in the second layer of the same lattice were the distance on the optical axis (I (r) max = 0 mm) and 2.98 mm from the optical axis, respectively. The distance p of the second grating (m = 2, b = 3 mm) from the optical axis of the diffractive optical element was 1.6 mm (b + 0.4p = 3.64 mm). The positions of the maximum value and the minimum value of the average light intensity in the second layer of the lattice are 3.02 mm (I (r) max = 3.02 mm) and 4.58 mm from the optical axis, respectively. there were.

最後に、基材1と第1の層2と一体になった第2の層4を第2の型5から離型して、本発明の回折光学素子を得た(図1(f))。   Finally, the second layer 4 integrated with the substrate 1 and the first layer 2 was released from the second mold 5 to obtain the diffractive optical element of the present invention (FIG. 1 (f)). .

得られた回折格子は光軸に対して軸対称なブレ−ズ型回折格子であり、その格子高さは20μm、レンズ径方向の格子の距離は0.2〜3mmの範囲に分布していた。(図3参照)   The obtained diffraction grating is a blazed diffraction grating that is axially symmetric with respect to the optical axis, the grating height is 20 μm, and the distance of the grating in the lens radial direction is distributed in the range of 0.2 to 3 mm. . (See Figure 3)

第2の層4には、第2の型5によって平坦面6が転写されたが、平坦面6におけるうねり厚は50nmであった。   The flat surface 6 was transferred to the second layer 4 by the second mold 5, and the waviness thickness on the flat surface 6 was 50 nm.

(回折光学素子の評価)
続いて、得られた回折光学素子を評価した。
(Evaluation of diffractive optical element)
Subsequently, the obtained diffractive optical element was evaluated.

本実施例の回折光学素子では、平坦面の50nmのうねり厚が、撮影写真のボケ像中の明暗の縞模様における60の輝度差に相当した。   In the diffractive optical element of this example, the waviness thickness of 50 nm on the flat surface corresponds to a luminance difference of 60 in the bright and dark stripe pattern in the blurred image of the photograph.

本実施例では、グレイマスクを用いて、第2の層4に対して強度分布を有する光を照射した。第2の層4中で強度の強い光を照射した部分では、硬化収縮や反応熱の膨張によって圧縮応力が発生する。反して、第2の層4中で強度の弱い光を照射した部分では、相対的に引っ張り応力が発生する。   In this example, the second layer 4 was irradiated with light having an intensity distribution using a gray mask. In the portion of the second layer 4 irradiated with strong light, compressive stress is generated due to curing shrinkage and reaction heat expansion. On the contrary, a tensile stress is relatively generated in the portion of the second layer 4 irradiated with light with low intensity.

本実施例の格子形状の格子高さは20μmであるから、仮に強度分布を有しない光を照射すると、うねり形状の凹部は、格子壁面からレンズ径方向へ凡そ20μmの位置に発生する。本実施例では、本来うねり形状の凹部が発生する当該部に対して、相対的に強い強度の光を照射することで、当該部に圧縮応力を発生させた。この圧縮応力を利用して、うねり形状の凹部を逆に膨張させることで、平坦面6をより平坦平滑に形成した。一方で、うねり形状の凸部は、図4に示すように格子壁面近傍の第2の層4層の厚みが薄い側に発生する。このうねり形状の凸部が発生する当該部に対しては、相対的に弱い強度の光を照射することで、引っ張り応力を発生させた。この引っ張り応力を利用して、うねり形状の凸部を逆に収縮させることで、平坦面6をより平坦平滑に形成した。   Since the grating height of the grating shape of this embodiment is 20 μm, if light having no intensity distribution is irradiated, a wavy concave portion is generated at a position of about 20 μm from the grating wall surface in the lens radial direction. In this example, a compressive stress was generated in the part by irradiating light with a relatively strong intensity with respect to the part where the undulating concave part was originally generated. By utilizing this compressive stress, the undulating concave portion was expanded in reverse to form the flat surface 6 more flat and smooth. On the other hand, as shown in FIG. 4, the undulation-shaped convex portion is generated on the side where the thickness of the second layer 4 near the lattice wall surface is thin. A tensile stress was generated by irradiating relatively weak light to the portion where the undulating convex portion was generated. By using this tensile stress, the undulating convex portion was contracted in reverse to form the flat surface 6 more flat and smooth.

さらに、本実施例においては、特に大きなうねり形状が発生する光軸から2番目までの格子の第2の層4に対して、強度分布を有する光を照射することで、平坦面6の全面を平坦平滑に形成した。   Further, in this embodiment, the entire surface of the flat surface 6 is irradiated by irradiating light having an intensity distribution to the second layer 4 of the second lattice from the optical axis where a particularly large waviness shape occurs. It was formed flat and smooth.

本実施例の回折光学素子の第2の層4中の屈折率を顕微分光測定器を用いて測定した。その結果、光軸から回折光学素子の径方向の距離rがb≦r≦b+0.4pを満たすときの第2の層4の屈折率Kaが1.5559であった。また、rがb+0.4p<r<b+pを満たすときの第2の層4の屈折率Kbは1.5554であった。すなわち、Ka/Kbが1.0003であった。   The refractive index in the second layer 4 of the diffractive optical element of this example was measured using a microspectrophotometer. As a result, the refractive index Ka of the second layer 4 when the distance r in the radial direction of the diffractive optical element from the optical axis satisfies b ≦ r ≦ b + 0.4p was 1.5559. The refractive index Kb of the second layer 4 when r satisfies b + 0.4p <r <b + p was 1.5554. That is, Ka / Kb was 1.0003.

また、本実施例での回折光学素子の第2の層4中の硬化反応率を顕微フーリエ変換赤外分光法を用いて測定した。その結果、光軸から回折光学素子の径方向の距離rがb≦r≦b+0.4pを満たす部分の硬化反応率は87%であった。また、rがb+0.4p<r<b+pを満たす部分の硬化反応率は76%であった。   In addition, the curing reaction rate in the second layer 4 of the diffractive optical element in this example was measured using microscopic Fourier transform infrared spectroscopy. As a result, the curing reaction rate of the portion where the radial distance r of the diffractive optical element from the optical axis satisfies b ≦ r ≦ b + 0.4p was 87%. Moreover, the curing reaction rate of the part where r satisfies b + 0.4p <r <b + p was 76%.

本実施例の回折光学素子の製造方法によれば、第2の層4を形成する工程で発生する第2の層4の変形を抑制することができる。その結果、平坦面6のうねり厚を抑制して、回折光学素子を透過する光の透過波面の位相ずれを低減できるので、光学性能に優れた回折光学素子を製造することができる。   According to the method for manufacturing a diffractive optical element of this embodiment, deformation of the second layer 4 that occurs in the step of forming the second layer 4 can be suppressed. As a result, the undulation thickness of the flat surface 6 can be suppressed and the phase shift of the transmitted wavefront of the light transmitted through the diffractive optical element can be reduced, so that a diffractive optical element having excellent optical performance can be manufactured.

(比較例1)
比較例1は、第2の層4の厚さが実施例1と異なるだけで、その他の条件は同じである。比較例1の第2の層4の厚さは105μmであり、実施例1のそれよりも厚かった。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, only the thickness of the second layer 4 is different from that in Example 1, and the other conditions are the same. The thickness of the second layer 4 of Comparative Example 1 was 105 μm, which was thicker than that of Example 1.

比較例1では、第2の層4の厚さが厚いので、強度分布を有する光の照射による第2の層4中の圧縮応力や引っ張り応力が顕著に発生しなかった。離型後の応力開放でもうねり形状の平坦平滑化が不十分なので、回折光学素子を透過する光の透過波面の位相ずれを十分に低減できなかった。   In Comparative Example 1, since the thickness of the second layer 4 was large, the compressive stress and the tensile stress in the second layer 4 due to irradiation with light having an intensity distribution did not remarkably occur. Since the flattening of the wavy shape is insufficient due to the release of stress after release, the phase shift of the transmitted wavefront of the light transmitted through the diffractive optical element cannot be reduced sufficiently.

(比較例2)
比較例2は、第2の層4の厚さが実施例1と異なるだけで、その他の条件は同じである。比較例2の第2の層4の厚さは0.4μmであり、実施例1のそれよりも薄かった。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, only the thickness of the second layer 4 is different from that in Example 1, and the other conditions are the same. The thickness of the second layer 4 of Comparative Example 2 was 0.4 μm, which was thinner than that of Example 1.

比較例2では、第2の層4の厚さが薄いので、強度分布を有する光の照射による第2の層4中の強い圧縮応力や引っ張り応力によりヒケが発生した。特に、第2の層4の下層の格子先端部に近接する界面でヒケが発生した。ヒケが発生したため、回折光学素子の外観が悪化して、充分な光学性能を得ることができなかった。   In Comparative Example 2, since the thickness of the second layer 4 was thin, sink marks were generated due to strong compressive stress and tensile stress in the second layer 4 by irradiation with light having an intensity distribution. In particular, sink marks occurred at the interface close to the lattice tip of the lower layer of the second layer 4. Since sink marks were generated, the appearance of the diffractive optical element was deteriorated, and sufficient optical performance could not be obtained.

(実施例2)
本実施例の回折光学素子の製造方法は、第2の層4に対して強度分布を有する光を照射する工程における光強度の極大値と極小値とその照射範囲が実施例1と異なるだけで、その他の条件は同じである。
(Example 2)
The manufacturing method of the diffractive optical element of this example is different from that of Example 1 only in the maximum and minimum values of the light intensity and the irradiation range in the step of irradiating the second layer 4 with light having an intensity distribution. The other conditions are the same.

本実施例の第2の層4における光強度の極大値と極小値は、それぞれ5mW/cmと0.5mW/cmであり、極小値に対する極大値の比は10であった。 Maximum value and a minimum value of the light intensity in the second layer 4 of the present embodiment are each 5 mW / cm 2 and 0.5 mW / cm 2, the ratio of the maximum value to the minimum value was 10.

さらに、実施例1では、強度分布を有する光を回折光学素子の光軸から2番目までの格子に対して照射したが、本実施例においては第2の層4の全面に対して照射した。   Furthermore, in Example 1, the light having the intensity distribution was applied to the second grating from the optical axis of the diffractive optical element, but in this example, the entire surface of the second layer 4 was applied.

本実施例の格子形状の格子高さは15μmなので、うねり形状の凹部は、格子壁面から第2の層の厚みが厚い側へ凡そ15μmの位置に発生した。うねり形状の凹部が発生する当該部に対して、光強度の極大値5mW/cmの光を照射した。 Since the lattice height of the lattice shape of the present example is 15 μm, the undulating concave portion is generated at a position of about 15 μm from the lattice wall surface to the thick side of the second layer. The portion where the undulating concave portion is generated was irradiated with light having a maximum value of light intensity of 5 mW / cm 2 .

得られた回折光学素子の構成は、第2の層4と回折格子7の形状が実施例1と異なるだけで、その他の構成は同じであった。第2の層4の厚さは20μmであり、平坦面6のうねり厚は、80nmであった。回折格子7の高さは、15μmであった。(図3参照)   The configuration of the obtained diffractive optical element was the same as that of Example 1 except that the shapes of the second layer 4 and the diffraction grating 7 were different from those of Example 1. The thickness of the second layer 4 was 20 μm, and the undulation thickness of the flat surface 6 was 80 nm. The height of the diffraction grating 7 was 15 μm. (See Figure 3)

本実施例の回折光学素子は、平坦面6の80nmのうねり厚が、写真ボケ像中の明暗の縞模様における100の輝度差に相当した。   In the diffractive optical element of this example, the undulation thickness of 80 nm on the flat surface 6 corresponds to a luminance difference of 100 in the bright and dark stripe pattern in the photographic blurred image.

本実施例の回折光学素子の第2の層4中の屈折率を顕微分光測定器を用いて測定したところ、Kaが1.5553で、Kbは1.5545であった。すなわち、Ka/Kbが1.0005であった。   When the refractive index in the second layer 4 of the diffractive optical element of this example was measured using a microspectrophotometer, Ka was 1.5553 and Kb was 1.5545. That is, Ka / Kb was 1.0005.

また、本実施例の回折光学素子の第2の層4中の硬化反応率を測定した。その結果、光軸から回折光学素子の径方向の距離rがb≦r≦b+0.4pを満たす部分の硬化反応率は82%であった。また、rがb+0.4p<r<b+pを満たす部分の硬化反応率は68%であった。   Moreover, the curing reaction rate in the 2nd layer 4 of the diffractive optical element of a present Example was measured. As a result, the curing reaction rate of the portion where the distance r in the radial direction of the diffractive optical element from the optical axis satisfies b ≦ r ≦ b + 0.4p was 82%. Moreover, the curing reaction rate of the part where r satisfies b + 0.4p <r <b + p was 68%.

このように本実施例では、第2の層4を形成する工程で発生する第2の層4の変形を抑制して、回折光学素子を透過する光の透過波面の位相ずれを低減するので、光学性能に優れた回折光学素子を提供することができる。特に、第2の層4の厚さがより薄くなっても、第2の層4における光強度の極小値に対する極大値の比をより大きくすることで、うねり形状の抑制された良好な平坦面6を形成することができる。さらに、強度分布を有する光を第2の層4の全面に対して照射することで、うねり形状の抑制された良好な平坦面を第2の層4の全面に形成することができる。   In this way, in this embodiment, the deformation of the second layer 4 that occurs in the step of forming the second layer 4 is suppressed, and the phase shift of the transmitted wavefront of the light transmitted through the diffractive optical element is reduced. A diffractive optical element having excellent optical performance can be provided. In particular, even when the thickness of the second layer 4 becomes thinner, by increasing the ratio of the maximum value to the minimum value of the light intensity in the second layer 4, a good flat surface in which the waviness shape is suppressed 6 can be formed. Furthermore, by irradiating the entire surface of the second layer 4 with light having an intensity distribution, a good flat surface with a suppressed waviness shape can be formed on the entire surface of the second layer 4.

(比較例3)
比較例3は、第2の層中における光強度の極大値の位置が実施例2と異なるだけで、その他の構成は同じである。
(Comparative Example 3)
Comparative Example 3 is the same in other configurations except that the position of the maximum value of the light intensity in the second layer is different from that in Example 2.

比較例3の光強度の極大値の位置は、各格子の距離に対して、格子壁面から第2の層の厚さが厚い側へ45%の位置(I(r)max=b+0.45p)とした。具体的に、距離pが1mmの格子に対して、光強度の極大値の位置は、格子壁面から第2の層の厚さが厚い側へ0.45mmの位置であった。   The position of the maximum value of the light intensity in Comparative Example 3 is 45% from the grating wall surface to the thicker side of the second layer with respect to the distance of each grating (I (r) max = b + 0.45p). It was. Specifically, with respect to a grating having a distance p of 1 mm, the position of the maximum value of the light intensity was 0.45 mm from the grating wall surface to the thicker side of the second layer.

比較例3では、うねり形状の凹部の発生位置とは異なる位置の第2の層4中に圧縮応力を負荷するので、うねり形状を十分に抑制できなかった。よって、回折光学素子を透過する光の透過波面の位相ずれを十分に低減できなかった。   In Comparative Example 3, since the compressive stress was applied to the second layer 4 at a position different from the position where the undulating concave portion was generated, the undulating shape could not be sufficiently suppressed. Therefore, the phase shift of the transmitted wavefront of the light transmitted through the diffractive optical element cannot be reduced sufficiently.

(実施例3)
本実施例の回折光学素子の製造方法は、第1の材料2aにITO微粒子を分散した光硬化性樹脂を用いたこと、第2の材料4aにZrO微粒子を分散した光硬化性アクリル樹脂を用いたことが異なる。また、第2の層4に対して強度分布を有する光を照射する工程における平均の光強度の極大値と極小値と、光の照射方向も実施例1と異なるが、その他の構成は実施例1と同じである。
(Example 3)
The manufacturing method of the diffractive optical element of this example uses a photocurable resin in which ITO fine particles are dispersed in the first material 2a, and uses a photocurable acrylic resin in which ZrO2 fine particles are dispersed in the second material 4a. Used differently. Further, the maximum value and minimum value of the average light intensity in the step of irradiating the second layer 4 with light having an intensity distribution, and the light irradiation direction are also different from those in the first embodiment. Same as 1.

本実施例の第2の層4における平均の光強度の極大値と極小値は、それぞれ12mW/cmと10mW/cmであり、極小値に対する極大値の比は1.2であった。また、実施例1では、紫外線を透過する第2の型5側からグレイマスクを介して強度分布を有する光を照射したが、本実施例においては、基材1側からグレイマスクを介して強度分布を有する光を照射した。この時、第1の層2による紫外線の減衰率も考慮して、照射する光強度を設定した。 Average between the maximum value and the minimum value of the light intensity in the second layer 4 of the present embodiment are each 12 mW / cm 2 and 10 mW / cm 2, the ratio of the maximum value to the minimum value was 1.2. Further, in Example 1, light having an intensity distribution was irradiated from the second mold 5 side that transmits ultraviolet rays through the gray mask, but in this example, the intensity was applied from the substrate 1 side through the gray mask. Irradiated with light having a distribution. At this time, the light intensity to be irradiated was set in consideration of the attenuation rate of ultraviolet rays by the first layer 2.

本実施例の格子形状の格子高さは30μmなので、うねり形状の凹部は、格子壁面から第2の層の厚みが厚い側へ凡そ30μmの位置に発生する。うねり形状の凹部が発生する当該部に対して、光強度の極大値12mW/cmの光を照射した。 Since the lattice height of the lattice shape of the present embodiment is 30 μm, the undulating concave portion is generated at a position of about 30 μm from the lattice wall surface to the thick side of the second layer. The portion where the undulating concave portion is generated was irradiated with light having a maximum light intensity of 12 mW / cm 2 .

得られた回折光学素子の構成は、第1の層2と第2の層4の材料と、第2の層4と回折格子7の形状が実施例1と異なるだけで、その他の構成は同じである。第2の層4の厚さは100μmであり、平坦面6のうねり厚は、20nmであった。回折格子7の格子高さは、30μmであった。(図3参照)   The structure of the obtained diffractive optical element is the same as that of Example 1 except for the materials of the first layer 2 and the second layer 4 and the shapes of the second layer 4 and the diffraction grating 7. It is. The thickness of the second layer 4 was 100 μm, and the undulation thickness of the flat surface 6 was 20 nm. The grating height of the diffraction grating 7 was 30 μm. (See Figure 3)

本実施例の回折光学素子では、平坦面6の20nmのうねり厚が、写真ボケ像中の明暗の縞模様における30の輝度差に相当した。   In the diffractive optical element of this example, the waviness thickness of 20 nm on the flat surface 6 corresponds to a luminance difference of 30 in the bright and dark stripe pattern in the photographic blurred image.

本実施例での回折光学素子の第2の層4中の屈折率を顕微分光測定器を用いて測定したところ、Kaが1.6208で、Kbは1.6205であった。すなわち、Ka/Kbが1.0002であった。   When the refractive index in the second layer 4 of the diffractive optical element in this example was measured using a microspectrophotometer, Ka was 1.6208 and Kb was 1.6205. That is, Ka / Kb was 1.0002.

また、本実施例の回折光学素子の第2の層4中の硬化反応率を測定した。その結果、光軸から回折光学素子の径方向の距離rがb≦r≦b+0.4pを満たす部分の硬化反応率は88%であった。また、rがb+0.4p<r<b+pを満たす部分の硬化反応率は81%であった。   Moreover, the curing reaction rate in the 2nd layer 4 of the diffractive optical element of a present Example was measured. As a result, the curing reaction rate at the portion where the distance r in the radial direction of the diffractive optical element from the optical axis satisfies b ≦ r ≦ b + 0.4p was 88%. Moreover, the curing reaction rate of the part where r satisfies b + 0.4p <r <b + p was 81%.

このように本実施例では、第2の層4を形成する工程で発生する第2の層4の変形を抑制して、回折光学素子を透過する光の透過波面の位相ずれを低減するので、光学性能に優れた回折光学素子を提供することができる。特に、第2の層4の厚さがより厚い場合に、第2の層4中における光強度の極小値に対する極大値の比をより小さくすることで、うねり形状の抑制された良好な平坦面6を形成することができる。さらに、基材1側から強度分布を有する光を照射できるので、第2の型5を仕様やコストを考慮した任意の材質で製作することができる。   In this way, in this embodiment, the deformation of the second layer 4 that occurs in the step of forming the second layer 4 is suppressed, and the phase shift of the transmitted wavefront of the light transmitted through the diffractive optical element is reduced. A diffractive optical element having excellent optical performance can be provided. In particular, when the thickness of the second layer 4 is thicker, by reducing the ratio of the maximum value to the minimum value of the light intensity in the second layer 4, a good flat surface in which the waviness shape is suppressed 6 can be formed. Furthermore, since the light which has intensity distribution can be irradiated from the base material 1 side, the 2nd type | mold 5 can be manufactured with the arbitrary materials which considered the specification and cost.

1 基材
2 第1の層
2a 第1の材料
3 第1の型
4 第2の層
4a 第2の材料
5 第2の型
6 平坦面
7 回折格子
8 光軸
9 格子壁面
10 グレイマスク
11 光エネルギーの強度
12 光源
13 m番目の格子の谷部
20 回折光学素子
21 レンズ
22 レンズ
23 レンズ
24 レンズ
25 レンズ
26 レンズ
27 レンズ
28 レンズ
30 レンズ鏡筒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material 2 1st layer 2a 1st material 3 1st type | mold 4 2nd layer 4a 2nd material 5 2nd type | mold 6 Flat surface 7 Diffraction grating 8 Optical axis 9 Lattice wall surface 10 Gray mask 11 Light Intensity of energy 12 Light source 13 Valley of m-th grating 20 Diffractive optical element 21 Lens 22 Lens 23 Lens 24 Lens 25 Lens 26 Lens 27 Lens 28 Lens 30 Lens barrel

Claims (7)

回折格子形状を反転した形状を有する第1の型と基材との間に光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を含む第1の材料を設ける工程と、
熱または光エネルギーを与えて前記第1の材料を硬化させ、前記基材上に第1の層を形成する工程と、
前記第1の型から前記第1の層を離型する工程と、
第2の型と前記第1の層との間に光硬化性樹脂を含む第2の材料を設ける工程と、
光エネルギーを与えて前記第2の材料を硬化させ、前記第1の層上に前記第1の層と密着した厚さが0.5μm以上100μm以下の第2の層を形成する工程と、
前記第2の型から前記第2の層を離型する工程と、
を有する回折光学素子の製造方法であって、
前記第2の層を形成する工程において、前記光エネルギーが回折光学素子の光軸からm番目(mは整数)の格子の谷部までの距離をb(mm)、前記m番目の格子からm+1番目の格子までの距離をp(mm)、前記光軸から前記第2の層中の光強度が極大である位置までの距離をI(r)max(mm)としたとき、
b≦I(r)max≦b+0.4p
を満たすことを特徴とする回折光学素子の製造方法。
Providing a first material containing a photocurable resin or a thermosetting resin between the first mold having a shape obtained by inverting the diffraction grating shape and the substrate;
Applying heat or light energy to cure the first material to form a first layer on the substrate;
Releasing the first layer from the first mold;
Providing a second material containing a photocurable resin between a second mold and the first layer;
Applying the light energy to cure the second material, and forming a second layer having a thickness of 0.5 μm or more and 100 μm or less in close contact with the first layer on the first layer;
Demolding the second layer from the second mold;
A diffractive optical element manufacturing method comprising:
In the step of forming the second layer, the distance from the optical axis of the diffractive optical element to the m-th (m is an integer) valley of the grating is b (mm), and m + 1 from the m-th grating. When the distance to the second grating is p (mm) and the distance from the optical axis to the position where the light intensity in the second layer is maximum is I (r) max (mm),
b ≦ I (r) max ≦ b + 0.4p
The manufacturing method of the diffractive optical element characterized by satisfy | filling.
前記光軸から回折光学素子の径方向の距離rの位置(ただし、b≦r<b+pとする。)における前記第2の層中の光強度の極小値に対する前記光強度の極大値との比が、1.2以上10以下である請求項1に記載の回折光学素子の製造方法。   The ratio of the maximum value of the light intensity to the minimum value of the light intensity in the second layer at the position of the distance r in the radial direction of the diffractive optical element from the optical axis (where b ≦ r <b + p). The method for producing a diffractive optical element according to claim 1, wherein is 1.2 or more and 10 or less. 前記光強度の極大値が、10mW/cm以上50mW/cm以下である請求項2に記載の回折光学素子の製造方法。 The method for producing a diffractive optical element according to claim 2, wherein the maximum value of the light intensity is 10 mW / cm 2 or more and 50 mW / cm 2 or less. 回折格子形状を反転した形状を有する第1の型と基材との間に光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を含む第1の材料を設ける工程と、
熱または光エネルギーを与えて前記第1の材料を硬化させ、前記基材上に高さz(mm)の回折格子形状を有する第1の層を形成する工程と、
前記第1の型から前記第1の層を離型する工程と、
第2の型と前記第1の層との間に光硬化性樹脂を含む第2の材料を設ける工程と、
光エネルギーを与えて前記第2の材料を硬化させ、前記第1の層上に前記第1の層と密着した厚さが0.5μm以上100μm以下の第2の層を形成する工程と、
前記第2の型から前記第2の層を離型する工程と、
を有する回折光学素子の製造方法であって、
前記第2の層を形成する工程において、前記光エネルギーが回折光学素子の光軸からm番目(mは整数)の格子の谷部までの距離をb(mm)、前記m番目の格子からm+1番目の格子までの距離をp(mm)、前記光軸から回折光学素子の径方向の距離をr(mm)としたときに、r=b+zの位置における前記第2の層中の光強度が、r=b+p−zの位置における前記第2の層中の光強度より高いことを特徴とする回折光学素子の製造方法。
Providing a first material containing a photocurable resin or a thermosetting resin between the first mold having a shape obtained by inverting the diffraction grating shape and the substrate;
Applying heat or light energy to cure the first material to form a first layer having a diffraction grating shape with a height of z (mm) on the substrate;
Releasing the first layer from the first mold;
Providing a second material containing a photocurable resin between a second mold and the first layer;
Applying the light energy to cure the second material, and forming a second layer having a thickness of 0.5 μm or more and 100 μm or less in close contact with the first layer on the first layer;
Demolding the second layer from the second mold;
A diffractive optical element manufacturing method comprising:
In the step of forming the second layer, the distance from the optical axis of the diffractive optical element to the m-th (m is an integer) valley of the grating is b (mm), and m + 1 from the m-th grating. When the distance to the second grating is p (mm) and the radial distance of the diffractive optical element from the optical axis is r (mm), the light intensity in the second layer at the position of r = b + z is , R = b + p−z The light intensity in the second layer at the position is higher than that of the diffractive optical element.
基材上に回折格子形状を有する第1の層と、前記第1の層の上に第2の層が密着して設けられた回折光学素子であって、
前記第2の層の厚さが0.5μm以上100μm以下であり、
回折光学素子の光軸からm番目(mは整数)の格子の谷部までの距離をb(mm)、前記m番目の格子の谷部からm+1番目の格子の谷部までの距離をp(mm)、前記光軸から回折光学素子の径方向の距離をr(mm)、rがb≦r≦b+0.4pを満たすときの第2の層の屈折率をKa、rがb+0.4p<r<b+pを満たすときの第2の層の屈折率をKbとしたときに、Ka/Kbが1.0001から1.0006までの範囲にあることを特徴とする回折光学素子。
A diffractive optical element in which a first layer having a diffraction grating shape on a substrate and a second layer are provided in close contact with each other on the first layer,
The thickness of the second layer is not less than 0.5 μm and not more than 100 μm,
The distance from the optical axis of the diffractive optical element to the valley of the mth (m is an integer) grating is b (mm), and the distance from the valley of the mth grating to the valley of the m + 1st grating is p ( mm), the radial distance of the diffractive optical element from the optical axis is r (mm), the refractive index of the second layer when r satisfies b ≦ r ≦ b + 0.4p, and Ka is r + b + 0.4p < A diffractive optical element, wherein Ka / Kb is in a range of 1.0001 to 1.0006, where Kb is a refractive index of the second layer when r <b + p is satisfied.
前記第2の層におけるうねり厚が80nm以下である請求項5に記載の回折光学素子。   The diffractive optical element according to claim 5, wherein the waviness thickness in the second layer is 80 nm or less. 請求項5または6に記載の回折光学素子とレンズとを配置することを特徴とする光学機器。   An optical apparatus comprising the diffractive optical element according to claim 5 and a lens.
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