[發明專利]衍射光學元件、光學系統和光學裝置

有效

• 申請號: 200910128620.2
• 申請日: 2009-03-12
• 公開（公告）號: CN101533115A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 牛込禮生奈
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 楊國權

技術領域

本發明涉及一種衍射光學元件，具體地說，涉及一種具有如下結構的衍射光學元件，在所述結構中，由彼此不同的材料所形成的衍射光柵被層疊。

背景技術

用于減少透鏡系統中的色差的方法包括這樣的方法，在該方法中，將衍射光學元件提供給透鏡的表面或透鏡系統的一部分。這種使用衍射光學元件的方法利用了這樣的物理現象：由光學系統中的折射表面和衍射表面在彼此相反的方向上生成對于特定基準波長的光線的色差。此外，衍射光學元件能夠通過改變其周期性結構的周期而提供作為非球面透鏡的效果，這樣帶來的效果是：不僅減少了色差，而且還減少了除了色差之外的像差。

在包括衍射光學元件的光學系統中在使用波長范圍中的光束(light?flux)主要包括某個特定級(order)(下文中稱為“特定級”或“設計級”)的衍射光的情況下，除了設計級之外的級的衍射光的強度是低的。強度0表示不存在的衍射光。

然而，在現實中，在存在除了設計級之外的級的非必要衍射光并且它們具有高強度的情況下，非必要衍射光沿著不同于設計級的衍射光的路徑傳播通過光學系統，從而變為閃光。因此，為了利用衍射光學元件的像差減少效應，要求設計級的衍射光的衍射效率在整個使用波長范圍中足夠高。此外，重要的是，充分考慮設計級的衍射光的衍射效率的譜分布以及除了設計級之外的其它級的非必要衍射光的行為。

日本專利No.3717555、日本專利公布No.11-271513、日本專利公布No.2003-227913、以及日本專利公布No.2005-107298(下文中分別稱為文獻I至IV)公開了具有如下結構的衍射光學元件，在所述結構中，改進其衍射效率以減少非必要衍射光。文獻I至IV中公開的衍射光學元件中的每一個是這樣的衍射光學元件，在該衍射光學元件中，兩個衍射光柵被層疊從而在它們之間不提供任何空氣層(或間隙、或空間)。這樣的衍射光學元件下文中稱為“接觸式兩層DOE”。在文獻I至IV中，實現了一種衍射光學元件，其通過適當地設置形成各個衍射光柵的材料以及分別具有斜表面和側表面的光柵部分的高度(光柵高度)而在寬波長范圍中對于特定級的衍射光具有還算高的衍射效率。由每一級的衍射光的量相對于全部透射光束的量的百分比來表示衍射效率。

然而，在文獻I至IV中，僅考慮了衍射光柵的斜表面的影響，但未考慮衍射光柵的側表面的影響。因此，特定級(設計級)的衍射效率并不足夠高。

發明內容

本發明提供一種衍射光學元件，其能夠在考慮衍射光柵的側表面的影響的情況下，減少由于斜入射光而導致的衍射效率的劣化，以在使用波長范圍中改進設計級的衍射效率。

作為本發明一個方面，本發明提供了一種衍射光學元件，其包括：第一衍射光柵和第二衍射光柵，其由彼此不同的材料形成，所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵被層疊，從而在它們之間不提供任何空氣層。所述衍射光學元件滿足以下條件：nd1＜nd2νd1＜νd21.65≤nd1，νd1≤201.73≤nd2，15≤νd2≤60。

其中，nd1和νd1分別表示所述第一衍射光柵的材料相對于d線的折射率和Abbe常數，以及nd2和νd2分別表示所述第二衍射光柵的材料相對于d線的折射率和Abbe常數。

作為本發明的另一方面，本發明提供了一種光學系統，所述光學系統包括上述衍射光學元件和折射光學元件。

作為本發明又一方面，本發明提供了一種光學裝置，所述光學裝置包括上述光學系統。

本發明的其它方面將從以下描述和附圖而變得清楚。

附圖說明

圖1示出作為本發明實施例1的衍射光學元件的前視圖和側視圖。

圖2是示出實施例1的衍射光學元件的結構的截面圖。

圖3是示出實施例1的衍射光學元件的衍射效率的曲線圖。

圖4是示出用于制造實施例1的衍射光學元件的方法的示圖。

圖5是示出實施例2的衍射光學元件的衍射效率的曲線圖。

圖6是示出實施例3的衍射光學元件的衍射效率的曲線圖。

圖7是示出實施例4的衍射光學元件的衍射效率的曲線圖。

圖8是示出實施例5的衍射光學元件的衍射效率的曲線圖。

圖9是示出實施例1至實施例5的衍射光學元件的材料的nd-νd特性的示圖。

圖10是示出實施例1至實施例5的衍射光學元件的材料的nd-θgF特性的示圖。

圖11是作為本發明實施例6的圖像拍攝光學系統的示意圖。

圖12是作為本發明實施例7的觀測光學系統的示意圖。

具體實施方式