[發明專利]衍射光學元件、投影裝置及計測裝置

有效

• 申請號: 201980038280.6
• 申請日: 2019-06-06
• 公開（公告）號: CN112236694B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 村上亮太;中山元志
• 申請（專利權）人: AGC株式會社
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;G01B11/25;G02B1/115
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 楊青;安翔

本發明涉及衍射光學元件，具備：基材；凹凸部，設置于所述基材的一個面上，相對于入射光顯現規定的衍射作用；及反射防止層，配備于所述基材與所述凹凸部之間，構成所述凹凸部的凸部的第一介質和構成所述凹凸部的凹部的第二介質在所述入射光的波段中的有效折射率差Δn為0.70以上，在所述入射光從所述基材的法線方向入射時從所述凹凸部出射的衍射光的出射角度范圍θ_out為60°以上，所述入射光的波段中的從所述凹凸部向所述出射角度范圍內出射的衍射光相對于向所述凹凸部入射的總光量的綜合效率為65％以上。

技術領域

本發明涉及生成規定圖案的光斑的衍射光學元件以及具備該衍射光學元件的投影裝置及計測裝置。

背景技術

存在通過向計測對象的被測定物照射規定的光且檢測由該被測定物散射的光來進行該被測定物的位置、形狀等的計測的裝置(例如，參照專利文獻1等)。在這樣的計測裝置中，為了將特定的光的圖案向計測對象照射而可使用衍射光學元件。

關于衍射光學元件，例如已知有對基板表面進行凹凸加工而得到的衍射光學元件。在這樣的凹凸結構的情況下，利用填充凹部的材料(例如，折射率＝1的空氣)與凸部材料的折射率差來提供期望的光路長差地對光進行衍射。

作為衍射光學元件的其他例子，也已知有利用與凸部材料不同并且不是空氣的折射率材料來填充凹部(更具體而言是凹部及凸部上表面)的結構。該結構由于凹凸表面不露出，所以能夠抑制由附著物引起的衍射效率的變動。例如，在專利文獻2中也示出了以填埋產生二維的光斑的凹凸圖案的方式提供折射率不同的其他透明材料的衍射光學元件。

然而，在光學裝置中，存在使用近紅外光等眼睛看不見的光的光學裝置。例如，可舉出在智能手機等中用于臉部認證、相機裝置的對焦的遠程感測裝置、與游戲機等連接且為了捕捉用戶的動作而使用的遠程感測裝置、在車輛等中為了檢知周邊物體而使用的LIDAR(LIGHT Detecting and Ranging：光探測與測距)裝置等。

另外，在這些光學裝置中，有時要求以相對于入射光的行進方向大幅不同的出射角使光照射。例如，在智能手機等所具備的具有廣的取景范圍的相機裝置的對焦用途、在VR(Virtual Reality：虛擬現實)的頭盔這樣的具有與人的視野角對應的顯示畫面的裝置中檢知顯示于該顯示裝置的障礙物、手指等周邊物體的用途等中，有時期望向60°以上、100°以上、120°以上之類的廣的角度范圍的光照射。

在要利用衍射光學元件來向如上所述的廣的角度范圍出射光的情況下，在形成凹凸構造時，需要使間距變細。尤其是，在考慮了相對于近紅外光這樣的長波長的入射光而出射角度范圍大的凹凸構造的情況下，為了得到期望的光路長差，凸部具有變得更高的傾向。需要說明的是，凸部的高度也可以改說成凹部的深度。

若使衍射光學元件的凹凸部的間距變細或者高度增加，則縱橫比(例如，“凸部的高度/凸部的寬度”也隨之變大。若縱橫比變大，則相對于在凹凸部中行進的光能夠形成界面的凹凸部的全部表面中的側壁(凸部側面)的面積比率也增加，因此凸部側面處的反射等的影響變大，可能會產生不希望的0級光。一般來說，若被照射強的0級光，則從人眼安全的觀點來看認為不好。

關于衍射光學元件中的0級光的降低技術，例如，在專利文獻3中公開了設置有2個衍射光學元件(DOE：Diffractive Optical Element)的結構。專利文獻3所記載的技術通過構成為將在第一衍射光學元件中產生的0級光利用第二衍射光學元件進行衍射，從而使0級光降低。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第5174684號公報

專利文獻2：日本專利第5760391號公報

專利文獻3：日本特開2014-209237號公報

發明內容

發明所要解決的課題