[發明專利]制造具有全息光學元件的光學鑄件的方法和光學鑄件

有效

• 申請號: 201680015789.5
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN107438515B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: T.法伊克;R.馬萊卡;E.奧爾塞利;F-S.施特恩
• 申請（專利權）人: 科思創德國股份有限公司
• 主分類號: B29D11/00
• 分類號: B29D11/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉維升;萬雪松

本發明涉及借助鑄造操作制造包括至少一個體全息光學元件的光學鑄件的方法，其中所述方法包含下列步驟：?提供鑄模(30)，其包括具有平面、球面、非球面或自由形狀的第一表面的第一模具部分(10)和具有平面、球面、非球面或自由形狀的第二表面的第二模具部分(20)，其中第一模具部分(10)可與第二模具部分(20)接合以形成所述鑄模(30)，?提供至少一個全息光學元件(91)，?相對于第一模具部分(10)或/和相對于第二模具部分(20)定位和對準所述至少一個全息光學元件(91)，?合并第一和第二模具部分以形成所述鑄模(30)，?在一個或多個鑄造步驟中引入鑄造材料，其中所述鑄造材料具有100000 mPas的在25℃下的最大粘度，?固化所述鑄造材料，?從所述鑄模(30)中移出包括所述至少一個全息光學元件(91)的固化的鑄造材料，其中所述至少一個全息光學元件(91)至少部分地被所述鑄造材料包圍。

本發明涉及借助鑄造操作制造包括至少一個體全息光學元件的光學鑄件的方法。本發明還涉及光學鑄件和包括這樣的光學鑄件的眼鏡、光學儀器和器件。

在衍射光學中，區分在表面上刻鑄的衍射結構和包含在相應結構深處的衍射結構。如果后者涉及具有不同折射率的周期性變化的層，這些被稱作相位全息圖。這種結構能以非常精致的方式改變光的波前，并與起衍射作用的刻鑄的表面相比具有各種優點。例如，衍射效率可以非常高，并且通過高的布拉格選擇性可以有效抑制不想要的高階。此外，在不滿足布拉格條件時（例如在不同角度下），這些光學器件能實現透明外觀。因此可以制造光組合器。

衍射光學器件，正如折射光學元件那樣，具有必須最小化的色像差。由于對于折射光學器件而言短波長的光比較長波長的光更強地衍射，而對于衍射光學器件而言則正好相反，可以例如借助由衍射和折射組件構成的混合光學器件實現緊湊（kompakt）的色像差校正。此外，如果在一個光學結構中需要應彼此獨立實現的不同光學功能，使用這樣的混合光學器件具有優點。如果想要僅用折射光學器件實現這一點，則被迫相應地賦予該系統的光學孔徑的各部分這一或另一光學功能。在混合光學器件中，其中的自由度更大，因為可以彼此獨立地實現光學功能。

相位全息圖也稱作（體-）全息光學元件（縮寫為vHOE）。經由周期性變化的層的幾何形成光學功能。這通過干涉曝光法實現。全息圖的可能的光學功能對應于光元件，如透鏡、鏡子、偏轉鏡、濾光器、散射透鏡、定向散射元件、定向全息漫射器、衍射元件、光導體、光轉向體（波導體）、耦合輸入或-輸出元件、投影透鏡和/或掩模的光學功能。此外，多個這樣的光學功能可以合并在這樣的全息圖中，例如以使光根據光的入射以不同方向衍射出去。可以通過干涉曝光法將相位全息圖曝光到記錄材料中。用于此用途的常見材料是光聚合物、鹵化銀薄膜和重鉻酸鹽明膠薄膜。

高品質的折射光學組件由透明材料，如玻璃和塑料制造。前者通常重，后者較輕并可通過鑄造法和注射成型法制造。

JP2008170852A（Sony）教導了由熱塑性塑料體借助注射成型法制造包括vHOE的塑料體。但是，這是安全全息圖并且該結構的光學品質對光學用途而言不足。

US7826113B2（Konica Minolta）教導了使用層壓法和使用膠粘劑層將vHOE與折射結構粘合。這種類型的方法需要依序組裝至少兩個起折射作用的組件（這是復雜的），以確保所需的光學品質。此外，中間層如膠粘劑的使用產生界面，其可能非常容易不利地影響光學品質。此外，提供多個獨立組件和隨后組裝是昂貴的。

為了用作用于眼鏡、成像光學器件中的光學結構以及要使用vHOE的高效率光投影和圖像投影的光學元件，需要具有足夠高品質的相應光學元件。

此外，非常重要的是，這種具有混合功能的光學制品的起折射作用的組件的光學功能與衍射組件（vHOE）互相光學配合。

因此本發明的目的是提供在透明的高品質鑄件中精確定位體全息光學元件的方法。本發明的另一目的是提供具有至少一個全息光學元件的光學鑄件，其中該光學鑄件應以高光學品質為特征。