CN101405629A - 复合光学元件 - Google Patents

Abstract

复合光学元件(1)，包括具有光学功能面(11)的第一光学部(10)、和在光学功能面(11)上连接于第一光学部(10)的第二光学部(20)。光学功能面(11)，构成为：包含相互邻接的光滑面部(13)和凹凸面部(12)，光滑面部(13)和凹凸面部(12)的边界附近(NR)凹凸面部(12)的凹部最低点的光滑面部(13)的法线方向上的位置(P2)，比光滑面部(13)和凹凸面部(12)一侧端部的同位置(P1)更靠近第一光学部(10)的中心位置。

Description

复合光学元件

技术领域

本发明，涉及复合光学元件。

背景技术

以前，由相互连接的两个光学部形成的，在这两个光学部的界面上形成了立体形式(relief pattern)(衍射面)的复合光学元件已为所知(例如专利文献1等)。这个复合光学元件，能够降低衍射面的波长依赖性，即便是对与发光(blaze)波长不同波长的光也能得到高衍射效率，特别对例如象摄像光学体系那样可以使用多种波长带域的光光学体系是有用的。

(专利文件1)日本专利公开2001-249208号公报

(发明所要解决的课题)

然而，对于多种的光盘具有互换性的光头装置的对物光学体系等中，使用形成了在光学有效部内的光学机能相互不同的(例如光学能量或光反射特性的不同)多个光学功能部的光学元件(相位补正元件或对物透镜)的情况。例如，可能读出CD(Compact Disk)、DVD(Digital VersaTile Disk)、以及BD(BluRay Disk(登录商标))的光头装置中，具有使用包括：为使对应BD的约405nm的光集中到光盘的信息记录面的NA从0.60至0.85的光学功能部；为使对应BD的约405nm的光以及对应DVD的约655nm的光各自集中到光盘的信息记录面的NA从0.47至0.60的光学功能部；以及为使对应BD的约405nm的光、对应DVD的约655nm的光、再有对应CD的约785nm的光各自集中到光盘的信息记录面的NA为0.47以下的光学功能部的透镜面的对物透镜的情况。

为了得到具有这样的光学机能相互不同的多个光学功能部的光学元件，例如可以考虑只将光学有效部的一部分形成衍射面。再有，如上所述，为赋予对应相互波长不同的所有种类的光盘的光高衍射效率，可以考虑形成衍射面的光学有效部上连接其他的光学元件的方法。然而，由相互连接的两个光学部形成的，在这两个光学部的界面的一部分上形成衍射面的复合光学元件，它的制作是困难的，要得到形状精度高的复合光学元件也是困难的。这成为问题。

尚，这样的问题，是在界面的一部分上形成透镜分布面或相位高差面所代表的凹凸面部的情况的共同问题。

发明内容

本发明，是鉴于上述各点而发明的，其目的在于：提供容易以高形状精度制造的构造的复合光学元件。

(解决课题的方法)

为了解决上述课题，本发明，以包括具有光学功能面的第一光学部、在该光学功能面上与该第一光学部连接的第二光学部的复合光学元件为对象，以光学功能面，构成为包含相互邻接的光滑面部和凹凸面部，在光滑面部和凹凸面部的边界附近凹凸面部的凹部最下点的光滑面部的法线方向上的位置比光滑面部的凹凸面部一侧端部的相同位置更靠近上述第一光学部的中心为特征。

还有，本发明，以包括具有光学功能面的第一光学部、在光学功能面上与第一光学部连接的第二光学部的复合光学元件为对象，以光学功能面，构成为包含相互邻接的光滑面部和凹凸面部，光滑面部和凹凸面部的边界附近凹凸面部的凸部顶点的光滑面部的法线位置比光滑面部的凹凸面部一侧端部的相同位置更远离第一光学部的中心为特征。

尚，本说明书中所称的“光滑面”，是没有高差棱线、光滑的面。与此相对的“凹凸面”，是凹部和凸部有周期或没有周期的多列排列的面。尚，凹凸面中，凹部和凸部的边界，既可以不是棱线，又可以是倒角状等的圆形的带状。

-发明的效果-

根据本发明，可以用高形状精度实现容易制造的构造的复合光学元件。

附图说明

图1，是实施方式1所涉及的复合光学元件1的剖面图。

图2，是扩大复合光学元件1边界附近NR部分的剖面图。

图3，是为说明复合光学元件1的制造方法的剖面图。

图4，是为说明制作光学功能面的凹凸面部比光滑面部更凸出(厚)的第一光学部的工序的剖面图。

图5，是变形例1所涉及的复合光学元件2的剖面图。

图6，是扩大复合光学元件2边界附近NR部分的剖面图。

图7，是实施方式2所涉及的复合光学元件3的剖面图。

图8，是扩大复合光学元件3边界附近NR部分的剖面图。

图9，是变形例2所涉及的复合光学元件4的剖面图。

图10，是扩大复合光学元件4边界附近NR部分的剖面图。

图11，是扩大变形例3所涉及的复合光学元件5边界附近NR部分的剖面图。

图12，是扩大变形例4所涉及的复合光学元件6边界附近NR部分的剖面图。

图13，是实施方式3所涉及的复合光学元件101的剖面图。

图14，是扩大复合光学元件101边界附近NR部分的剖面图。

图15，是为说明复合光学元件101的制造方法的剖面图。

图16，是复合光学元件200的剖面图。

图17，是变形例5所涉及的复合光学元件102的剖面图。

图18，是扩大复合光学元件102边界附近NR部分的剖面图。

图19，是实施方式4所涉及的复合光学元件103的剖面图。

图20，是扩大复合光学元件103边界附近NR部分的剖面图。

图21，是变形例6所涉及的复合光学元件104的剖面图。

图22，是扩大复合光学元件104边界附近NR部分的剖面图。

图23，是扩大变形例7所涉及的复合光学元件105边界附近NR部分的剖面图。

图24，是扩大变形例8所涉及的复合光学元件106边界附近NR部分的剖面图。

(符号说明)

1、2、3、4、5、6          复合光学元件

10、50                    第一光学部

11、14、21、22、51、54    光学功能面

12、52                    凹凸面部

13                        光滑面部

20                        第二光学部

53                        光滑面部

101、102、103             复合光学元件

104、105、106             复合光学元件

110、150                  第一光学部

111、114、121             光学功能面

122、151、154             光学功能面

112、152                  凹凸面部

113                       光滑面部

120                       第二光学部

153                       光滑面部

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。

(实施方式1)

图1，是实施方式1所涉及的复合光学元件1的剖面图。图2，是扩大复合光学元件1边界附近NR部分的剖面图。

本实施方式1所涉及的复合光学元件1，包括第一光学部10和第二光学部20。第一光学部10，是由分别为凸状非球面的光学功能面(透镜面)11和光学功能面(透镜面)14的双凸透镜构成的。光学功能面11，包含设置在它中央部的凹凸面部12、和邻接凹凸面部12设置的光滑面部13。具体地讲，本实施方式1中，凹凸面部12是由剖面为锯齿状的衍射面构成的。第二光学部20，是由在光学功能面11上与第一光学部10连接的弯月状(meniscius)透镜构成的。第二光学部20的第一光学部10一侧光学功能面21，是对应光学功能面11的形状，具体地讲，是由位于其中央部的衍射面、和邻接这个衍射面设置的光滑面构成的。另一方面，与光学功能面21相对的光学功能面22，整体是由光滑面构成的。

本实施方式1中，如上所述因为光学功能面11是由凹凸面部12和光滑面部13构成的，所以，能够使在设置了凹凸面部12的中央区域R1(参照图1)的光学功能面11的光能、和设置了光滑面部13的周边区域R2的光学功能面11的光能不同。因此，例如，将一定波长的光用中央区域R1聚光的同时，能够将不同波长的光用周边区域R2聚光。具体地讲，通过使用这样的复合光学元件1作为对物透镜，例如，由复合光学元件1的中央区域R1在数码录像光盘(DVD)的信息记录面上聚集波长约655nm的光，由中央区域R1和周边区域R2在BD的信息记录面上聚集波长约405nm的光就成为可能，实现对多种信息记录媒体(例如光盘)具有互换性的光头装置成为可能。尚，还可以是凹凸面部12进一步由光能不同的多个衍射面构成，中央区域R1由相互光能不同的多个区域构成。

还有，本实施方式1所涉及的复合光学元件1中，由衍射面构成的形成了凹凸面部12的光学功能面11上连接了第二光学部20。为此，就能够降低凹凸面部12对波长的依赖性，闪光波长的光就能够实现原本与闪光波长不同波长的光的高衍射效率。

本实施方式1中，光学功能面11，构成为：如图2所示那样，在光滑面部13和凹凸面部12的边界附近NR(参照图1)，凹凸面部12的凹部最下点的光滑面部13的法线N方向上的位置P2，比光滑面部13的凹凸面部12一侧端部的法线N方向上的位置P1更靠近第一光学部10的中心位置。也就是，凹凸面部12制成为比光滑面部13还要凹(薄)的状态。为此，如以下详细叙述那样能够容易的制作高形状精度的第一光学部10。因此，就能够容易的制造高形状精度的复合光学元件1。

尚，从容易制造的观点，最好的是边界附近NR的凹凸面部12的凹部最下点和凸部顶点之间的法线N方向上的距离(P2、P3间的距离)为光滑面部13的凹凸面部12一侧端部和它的凹部最下点之间的法线N方向上的距离(P1、P2的距离)的1/5倍以上。还有，在边界附近NR中，最好的是包含凹凸面部12的各凹部最下点的假想非球面BM比光滑面部13更靠近第一光学部10的中心位置。再有，边界附近NR中，最好的是凹凸面部12的凸部顶点的法线N方向上的位置P3比P1更靠近第一光学部10的中心位置，更加最好的是凹凸面部12的各凸部顶点，包含P1，比具有与假想非球面BM同一非球面系数的假想非球面更靠近第一光学部10的中心位置。

接下来参照图3说明本实施方式1所涉及的复合光学元件1的制造方法。尚，在此举出实际上由玻璃形成的第一光学部10和实际上由热硬化树脂形成的第二光学部20构成的复合光学元件1的制造方法为例进行说明。

首先一开始，制作第一光学部10。详细的说，第一光学部10的制作，用图3(a)所示的一对成形模型31、35进行。下成形模型31是由顶面上形成了成形面32的柱状体形成的。成形面32是为了成形光学功能面11的，包含为成形凹凸面部12的凹凸成形面部34和为成形光滑面部13的光滑成形面部33。另一方面，由上成形模型35和下成形模型31上相对的成形面36为顶面的柱状体构成。并且，使用这些下成形模型31以及上成形模型35加热挤压(heat press)已经加工成了球状或几乎和第一光学部10近似形状尺寸的玻璃预型件(glass perform)30。具体地讲，在下成形模型31和上成形模型35之间放置玻璃预型件30。接下来，加热玻璃预型件30至玻璃预型件30的软化温度附近为止使其软化，通过使上成形模型35相对于下成形模型31向下成形模型31方向进行位移，用下成形模型31的成形面32和上成形模型35的成形面36挤压玻璃预型件30，得到第一光学部10(参照图3(b))。并且，冷却第一光学部10至所规定的温度(例如，玻璃转移温度-150℃至室温)后，再通过使第一光学部10脱离下成形模型31和上成形模型35而完成。图3(c)是得到的第一光学部10的剖面图。

接下来，如图3(d)所示那样，在具有对应第二光学部20的光学功能面22的形状的凹状成形面37a的成形模型37的成形面37a上放置软化状态的热硬化树脂38。并且，挤压这个放置的热硬化树脂38至如上所述成形了的第一光学部10的光学功能面11所规定的位置，在这种状态下通过给热硬化树脂38加热硬化热硬化树脂38。在这个工序中，因为加热前软化状态的热硬化树脂38与第一光学部10相比非常的柔软，所以，即便是用第一光学部10的光学功能面11挤压热硬化树脂38，实际上也不会引起光学功能面11的形状变化。还有，连接光学功能面11的形状热硬化树脂38经过流动进入凹凸面部12的凹部，正好临摹了光学功能面11的形状。通过这样的要领就能够得到由第一光学部10、和在光学功能面11上与第一光学部10连接的第二光学部20形成的复合光学元件1。

尚，如本实施方式1那样，第一光学部10和第二光学部20的材质不同的情况，以在第一光学部10上形成第二光学部20为先，最好的是在光学功能面11上实施提高第一光学部10和第二光学部20的紧贴性的处理。具体地讲，第一光学部10实际上是玻璃形成的，第二光学部20实际上是由树脂形成的情况下，例如，最好的是在光学功能面11上涂布硅烷耦合剂(silane coupling)等的耦合剂。

例如，光学功能面的凹凸面部比光滑面部更突出(厚)的情况下，详细的讲，在光滑面部和凹凸面部的边界附近位置比光滑面部凹凸面部一侧端部的法线方向上的位置更远离第一光学部的中心的情况，第一光学部60，如图4(a)所示那样，通过下成形模型61，和与下成形模型61相对设置的上成形模型65挤压玻璃预型件制作。该下成形模型61，是在顶面上具有包含光滑成形面部63、和比光滑成形面部63更凹的凹凸成形面部64的成形面62。这种情况，因为凹凸成形面部64比光滑成形面部63更凹，所以与凹凸成形面部64相比光滑成形面部63先接触到玻璃预型件，凹凸成形面部64给予玻璃预型件的压力变小的同时，凹凸成形面部64对玻璃预型件的挤压量也变小。因此，如图4(b)所示那样，下成形模型61的凹凸成形面部64和成形了的第一光学部60之间就出现了间隙64a。也就是，凹凸成形面部64的形状不能充分得到临摹，成形了的第一光学部60的形状精度就降低了。其结果，要得到形状精度高的复合光学元件就困难了。

对此，本实施方式1中，如上所述那样，光学功能面11的凹凸面部12比光滑面部13更凹(薄)。详细的说，在边界附近NR凹凸面部12的凹部最下点的法线N方向上的位置P2比光滑面部13的凹凸面部12一侧端部的法线N方向上的位置P1更靠近第一光学部10的中心。因此，如图3所示那样，在对应这个光学功能面11的形状的成形面32中，相反，凹凸成形面部34比光滑成形面部33更突出的构成。为此，在挤压成形玻璃预型件30之际，凹凸成形面部34比光滑成形面部33更先接触到玻璃预型件30。因此，凹凸成形面部34给予玻璃预型件30的压力变大的同时，凹凸成形面部34对玻璃预型件30的挤压量也变大。其结果，因为凹凸成形面部34的形状较高形状精度的临摹给了玻璃预型件30，所以就可以得到形状精度高的第一光学部10，因此也就能够得到形状精度高的复合光学元件1。

得到的第一光学部10的形状精度，在凹凸成形面部34给予玻璃预型件30的压力以及凹凸成形面部34对玻璃预型件30的挤压量变大的同时还有提高的倾向。为此，最好的是以构成凹凸成形面部34给予玻璃预型件30的压力更大、且凹凸成形面部34对玻璃预型件30的挤压量也更大的的方式构成光学功能面11。具体地讲，最好的是以边界附近NR的凹凸面部12的凹部最下点和凸部顶点之间的法线N方向上的距离(P2、P3间的距离)为光滑面部12的凹凸面部12一侧端部和它的凹部最下点之间的法线N方向上的距离(P1、P2的距离)的1/5倍以上的方式构成光学功能面11。还有，在边界附近NR中，最好的是以包含凹凸面部12的各凹部最下点的假想非球面BM比光滑面部13更靠近第一光学部10的中心位置构成光学功能面11。再有，边界附近NR中，最好的是凹凸面部12的凸部顶点的法线N方向上的位置P3比位置P1更靠近第一光学部10的中心位置的方式构成光学功能面11，更加最好的是凹凸面部12的各凸部顶点，包含P1，比具有与假想非球面BM同一非球面系数的假想非球面更靠近第一光学部10的中心位置构成光学功能面11。

尚，在硬化热硬化树脂38的工序中，热硬化树脂38收缩。这个热硬化树脂38的收缩量随着成形的热硬化树脂38的厚度(也就是第二光学部20的厚度)的不同而不同。具体地讲，热硬化树脂38的厚度厚的部分收缩量较大，厚度薄的部分收缩量较小。因此，位于第二光学部20的凹凸面部12上的部分，位于凹凸面部12的凹部上的部分和位于凸部上的部分的收缩量不同，这就担心有的情况下第二光学部20的光学功能面22对应于凹凸面部12的形状弯曲。然而，本实施方式1中，因为如上所述那样凹凸面部12比光滑面部13更凹，所以，位于第二光学部20的凹凸面部12上的部分的厚度比位于光滑面部13上的部分的厚度厚。为此，也就抑制了上述那样的光学功能面22的弯曲。

还有，凹凸面部12比光滑面部13更突出的情况下为抑制光学功能面22的弯曲而加厚位于第二光学部20的凹凸面部12上的部分的厚度的话，位于光滑面部13上的部分的厚度就会变得更厚。然而，根据本实施方式1的构成，就可以保持位于第二光学部20的光滑面部13上的部分较薄的状态下而使位于第二光学部20的凹凸面部12的部分较厚。因此，也就能够抑制为形成第二光学部20的热硬化树脂38的使用量，可以实现廉价的复合光学元件1。还有，能够极力降低与玻璃材料相比短波长区域的光(例如青光、青紫光、紫外光等)的透过率低、均匀、耐气候性低的树脂材料的使用，也就能够实现短波长区域的光的透过率好，均匀性、耐气候性好的复合光学元件1。

尚，一般而言，因为玻璃比树脂的软化温度更高，硬度也高，例如在此说明的那样，第一光学部10实际上是由玻璃形成的，第二光学部20实际上是由树脂(例如，热可塑性树脂、能量硬化树脂)形成的情况，以如上所述那样的成形为所希望的形状的玻璃制第一光学部10为成形模型挤压软化状态的树脂的同时通过硬化连接容易且高精度的能够得到复合光学元件1。还有，作为第二光学部20的材料使用紫外线硬化树脂或电子线硬化树脂等的能量硬化树脂的情况，因为短时间就能硬化处理，就可以提高生产性。对此，作为第二光学部20的材料使用了热硬化树脂的情况，不需要照射紫外线或电子线的大型装置，通过加热容易且廉价的能够得到复合光学元件1。尚，本说明书中的“能量硬化树脂”，是指给予所规定的能量(热、紫外线、电子线(EB)等)使其硬化的树脂。作为能量硬化树脂的具体例，例如，可以举出热硬化树脂、紫外线硬化树脂、电子线(EB)硬化树脂等。

以上，在此举例说明了第一光学部10实际上是玻璃的情况，但是，第一光学部10实际是树脂形成的情况也一样。也就是，通过将光学功能面11的凹凸面部12构成为比光滑面部13还凹(薄)，就可以提高凹凸成形面部34的临摹性，就可以得到形状精度高的第一光学部10、复合光学元件1。还可以抑制第二光学部20的光学功能面22的弯曲。

尚，第一光学部10实际上是树脂形成的情况，从连接第二光学部20之际光学功能面11不损坏的观点，最好的是由第二光学部20在软化状态下比第一光学部10柔软的能量硬化树脂、或者是在成形温度下比第一光学部10柔软的热塑性树脂形成。

第一光学部10和第二光学部20双方均实际为树脂形成的情况，它们的哪一方为玻璃的情况那样不使用称为高温加热装置的高价复杂的设备，可以容易且廉价地制造。再有，因为第一光学部10和第二光学部20的组成材料相近、且物理性质(热膨胀系数)也相近，所以，实现了第一光学部10和第二光学部20的高粘结性的同时，也实现了耐温度变化强等的高耐环境性。再有，第二光学部20实际上由能量硬化树脂形成的情况，通过用预先成形了的第一光学部10挤压成形软化状态的能量硬化树脂的同时给予其能量使其固化就能够容易且高形状精度的得到复合光学元件1。

还有，第一光学部10和第二光学部20也可以实际上是玻璃形成的。通过这样做，特别是能够实现光透过性及耐气候性好的复合光学元件1。尚，第一光学部10和第二光学部20双方实际上是玻璃形成的情况，最好的是显示比第一光学部10和第二光学部20更高的玻璃转移温度以及软化温度的。更加最好的是第二光学部20是由低熔点玻璃形成的。

尚，本实施方式1中，说明了光滑面部13是由非球面构成的，凹凸面部12是由剖面成锯齿状的衍射面构成的例，但是，本发明中，光滑面部，例如还可以是平面、球面、圆筒面、椭球面、复曲面(toric)。还有，凹凸面部，例如，还可以是剖面为矩形状或剖面为正弦波状的衍射面、多个凹状或凸状透镜面形成的透镜分布面、相位高差面、或者是光反射防止机构(例如，是由为抑制反射以光的波长以下的间距排列设置的多个锥体状突起部或者是锥体状凹部形成的构造)形成的光反射防止面。

还有，第一光学部10，并不只限于挤压成形，例如，还可以是通过蚀刻形成的。还有，第二光学部20，还可以通过旋转涂布法(spin coating)或压印法(squeezing)等的涂布方法在光学功能面11上涂布树脂材料后使其硬化而形成。

(变形例1)

图5，是变形例1所涉及的复合光学元件2的剖面图。图6，是扩大复合光学元件2边界附近NR部分的剖面图。

上述实施方式1中说明了凹凸面部12位于光学功能面11的中央部分、凹凸面部12的周围设置了光滑面部13的例，但也可以是，光滑面部13位于光学功能面11的中央部分、光滑面部13的周围设置凹凸面部12的构成。本变形例1就是说明这样的构成例的。尚，在变形例1的说明中，实际上具有相同功能的构成要素标注与实施方式1共同的参照符号，并省略其说明。

本变形例1中，光学功能面11，是由位于它中央部的光滑面部13、和在光滑面部13的周围邻接光滑面部13设置的凹凸面部12构成的。并且，如图6所示那样，光学功能面11，构成为在光滑面部13和凹凸面部12的边界附近NR，凹凸面部12的凹部最下点的光滑面部13的法线N方向上的位置P12，比光滑面部13的凹凸面部12一侧端部的法线N方向上的位置P11更靠近第一光学部10的中心位置。也就是，凹凸面部12制成为比光滑面部13还要凹(薄)的状态。为此，在成形光学功能面11的成形模型的成形面上，构成为对应于凹凸面部12的凹凸面部(以下为“凹凸成形面部”)比对应于光滑面部13的成形面的光滑面部(以下称“光滑成形面部”)更突出。因此，与上述实施方式1的情况相同，因为凹凸成形面部的形状是以较高的形状精度临摹到玻璃预型件上的，就能得到形状精度高的第一光学部10，所以，也就可以得到形状精度高的复合光学元件2。还有，因为可以形成较厚的位于第二光学部20的凹凸面部12上的部分，也就可以抑制光学功能面22的弯曲。

在本变形例1中也和实施方式1一样，从容易制造的观点，最好的是边界附近NR的凹凸面部12的凹部最下点和凸部顶点之间的法线N方向上的距离(P12、P13间的距离)为光滑面部13的凹凸面部12一侧端部和它的凹部最下点之间的法线N方向上的距离(P11、P12的距离)的1/5倍以上。还有，在边界附近NR中，最好的是包含凹凸面部12的各凹部最下点的假想非球面BM比光滑面部13更靠近第一光学部10的中心位置。再有，边界附近NR中，最好的是凹凸面部12的凸部顶点的法线N方向上的位置P13比P11更靠近第一光学部10的中心位置，更加最好的是凹凸面部12的各凸部顶点，包含P11，比具有与假想非球面BM同一非球面系数的假想非球面更靠近第一光学部10的中心位置。

(实施方式2)

上述实施方式1及变形例1中，说明了使用具有衍射面构成的凹凸面部12的两面凸透镜作为第一光学部10的复合光学元件的例子，但是，本发明中，凹凸面部不只限于衍射面。还有，第一光学部也不只限于两面凸透镜。第一光学部，即可以是如弯月状(meniscus)、两面凹状透镜，也可以是平行平板状。

本实施方式2中参照附图7及附图8详细说明包括平行平板状第一光学部50的复合光学元件的例。尚，在本实施方式2的说明中，实际上具有相同机能的构成要素标注与实施方式1相同的参照符号，并省略其说明。

图7，是本实施方式2所涉及的复合光学元件3的剖面图。图8，是扩大复合光学元件3的边界附近NR部分的剖面图。

本实施方式2所涉及的复合光学元件3，包括：第一光学部50、和第二光学部20。第一光学部50，包括：平面状的光学功能面54、和与这个光学功能面54近似平行相对的光学功能面51。光学功能面51，包含设置在其中央部的凹凸面部52、和设置在凹凸面部52的周围的平滑面部53。第二光学部20，在光学功能面51上连接于第一光学部50，与连接于第一光学部50的光学功能面21相对的光学功能面22由近似平行的第一光学部50的光学功能面51及54光滑面构成。

本实施方式2中，是由凹凸面部52各个雕刻(relief)的斜面处形成为剖面阶梯状即所为的阶梯状衍射面。为此，垂直射入复合光学元件3的近似平行的光束中，射入设置了平滑面部53区域的光经过复合光学元件3实际上没有改变它的相位，呈近似平行的光束从复合光学元件3射出。另一方面，所谓射入设置了作为阶梯状衍射面的凹凸面部52的近似平行光束，经过凹凸面部52改变相位后从复合光学元件3射出。例如，如图7所示那样形状的凹凸面部52的情况，射入设置了凹凸面部52区域的近似平行光束作为聚光光束从复合光学元件3射出。

接下来，参照图8详细说明光学功能面51的具体形状。光学功能面51，在平滑面部53和凹凸面部52的边界附近NR，凹凸面部52的凹部最下点的平滑面部53的法线N方向上的位置P22，比平滑面部53的凹凸面部52一侧端部的法线N方向上的位置P21更靠近第一光学部50的中心位置。也就是，凹凸面部52制成为比平滑面部53还要凹(薄)的状态。为此，在成形光学功能面51的成形模型的成形面上，构成为对应于凹凸面部52的凹凸成形面部比对应于平滑面部53的成形面的光滑成形面部更突出。因此，与上述实施方式1的情况相同，因为凹凸成形面部的形状是以较高的形状精度临摹到玻璃预型件的，就能得到形状精度高的第一光学部50，所以，也就可以得到形状精度高的复合光学元件3。还有，因为可以形成较厚的位于第二光学部20的凹凸面部52上的部分，也就可以抑制光学功能面22的弯曲。

在本变形例1中也和实施方式1一样，从容易制造的观点，最好的是边界附近NR的凹凸面部52的凹部最下点和凸部顶点之间的法线N方向上的距离(P22、P23间的距离)为平滑面部53的凹凸面部52一侧端部和它的凹部最下点之间的法线N方向上的距离(P21、P22的距离)的1/5倍以上。还有，在边界附近NR中，最好的是包含凹凸面部52的各凹部最下点的假想平面BM比平滑面部53更靠近第一光学部50的中心位置(图8中靠下)。再有，边界附近NR中，最好的是凹凸面部52的凸部顶点的法线N方向上的位置P23比位置P21更靠近第一光学部50的中心位置，更加最好的是凹凸面部52的各凸部顶点，位于比属于平滑面部53的假想平面更靠近第一光学部50的中心位置(图8中靠下)。但是，如图8所示那样，从光学设计的观点，既可以使平滑面部53的凹凸面部52一侧端部的法线N方向上的位置P21和凹凸面部52的凸部顶点的法线N方向上的位置P23相等，还可以是位置P21比位置P23更靠近第一光学部50的中心(图8中靠下)。

(变形例2)

本变形例2是上述实施方式2的变形例。本变形例2中参照附图9及附图10详细说明凹凸面部由透镜分布面构成的例。尚，在本变形例2的说明中，实际上具有相同机能的构成要素标注与实施方式1、2相同的参照符号，并省略其说明。

图9，是本变形例2所涉及的复合光学元件4的剖面图。图10，是扩大复合光学元件4的边界附近NR部分的剖面图。

本变形例2中，凹凸面部52是由透镜分布面(多个凸状或凹状透镜面52a排列成的面)构成。为此，垂直射入复合光学元件4的近似平行的光束中，射入设置了平滑面部53区域的光经过复合光学元件4实际上没有改变它的相位，呈近似平行的光束从复合光学元件4射出。另一方面，射入设置了作为透镜分布面的凹凸面部52的近似平行光束，经过凹凸面部52改变相位后从复合光学元件4射出。

接下来，参照图10详细说明光学功能面51的具体形状。光学功能面51，在平滑面部53和凹凸面部52的边界附近NR，凹凸面部52的凹部最下点的平滑面部53的法线N方向上的位置P32，比平滑面部53的凹凸面部52一侧端部的法线N方向上的位置P31更靠近第一光学部50的中心位置。也就是，凹凸面部52制成为比平滑面部53还要凹(薄)的状态。为此，在成形光学功能面51的成形模型的成形面上，构成为对应于凹凸面部52的凹凸成形面部比对应于平滑面部53的光滑成形面部更突出。因此，与上述实施方式1的情况相同，因为凹凸成形面部的形状是以较高的形状精度临摹到玻璃预型件的，就能得到形状精度高的第一光学部50，所以，也就可以得到形状精度高的复合光学元件4。还有，因为可以形成较厚的位于第二光学部20的凹凸面部52上的部分，也就可以抑制光学功能面22的弯曲。

在本变形例2中也和实施方式1一样，从容易制造的观点，最好的是边界附近NR的凹凸面部52的凹部最下点和凸部顶点之间的法线N方向上的距离(P32、P33间的距离)为平滑面部53的凹凸面部52一侧端部和它的凹部最下点之间的法线N方向上的距离(P31、P32的距离)的1/5倍以上。还有，在边界附近NR中，最好的是包含凹凸面部52的各凹部最下点的假想平面BM比平滑面部53更靠近第一光学部50的中心位置(图10中靠下)。再有，边界附近NR中，最好的是凹凸面部52的凸部顶点的法线N方向上的位置P33比位置P31更靠近第一光学部50的中心位置，更加最好的是凹凸面部52的各凸部顶点，位于比属于平滑面部53的假想平面更靠近第一光学部50的中心位置(图10中靠下)。

(变形例3)

本变形例3是上述变形例1的进一步的变形例。本变形例3中参照附图11详细说明凹凸面部由相位高差面构成的例。尚，在本变形例3的说明中，实际上具有相同机能的构成要素标注与实施方式1、变形例1相同的参照符号，并省略其说明。还有，与变形例1共同参照附图5。

图11，是扩大本变形例3所涉及的复合光学元件5的边界附近NR部分的剖面图。

本变形例3中，凹凸面部12是由剖面阶梯状的相位高差面构成。详细的说，光学功能面11，构成为：在光滑面部13和凹凸面部12的边界附近NR，凹凸面部12的凹部最下点的光滑面部13的法线N方向上的位置P42，比光滑面部13的凹凸面部12一侧端部的法线N方向上的位置P41更靠近第一光学部10的中心位置。也就是，凹凸面部12制成为比光滑面部13还要凹(薄)的状态。为此，在成形光学功能面11的成形模型的成形面上，构成为对应于凹凸面部12的凹凸成形面部比对应于光滑面部13的光滑成形面部更突出。因此，与上述实施方式1的情况相同，因为凹凸成形面部的形状是以较高的形状精度临摹到玻璃预型件的，就能得到形状精度高的第一光学部10，所以，也就可以得到形状精度高的复合光学元件5。还有，因为可以形成较厚的位于第二光学部20的凹凸面部12上的部分，也就可以抑制光学功能面22的弯曲。

在本变形例3中也和实施方式1一样，从容易制造的观点，最好的是边界附近NR的凹凸面部12的凹部最下点和凸部顶点之间的法线N方向上的距离(P42、P43间的距离)为光滑面部13的凹凸面部12一侧端部和它的凹部最下点之间的法线N方向上的距离(P41、P42的距离)的1/5倍以上。还有，在边界附近NR中，最好的是包含凹凸面部12的各凹部最下点的假想非球面BM比光滑面部13更靠近第一光学部10的中心位置。再有，边界附近NR中，最好的是凹凸面部12的凸部顶点的法线N方向上的位置P13比P11更靠近第一光学部10的中心位置，更加最好的是凹凸面部12的各凸部顶点，包含P11，比具有与假想非球面BM同一非球面系数的假想非球面更靠近第一光学部10的中心位置。

(变形例4)

本变形例4是上述实施方式2的进一步的变形例。本变形例4中参照附图12详细说明凹凸面部形成了光反射防止构造的光反射防止面构成的例。尚，在本变形例4的说明中，实际上具有相同机能的构成要素标注与实施方式1、2相同的参照符号，并省略其说明。还有，与实施方式2共同参照图7。

图12，是本变形例4所涉及的扩大复合光学元件6的边界附近NR部分的剖面图。

本变形例4中，凹凸面部52是由用要反射的光的波长以下的间距P(pitch P)排列的多个锥体状突起部52b形成的形成了光反射防止构造的光反射防止面构成的。为此，垂直射入复合光学元件6的近似平行的光束中，射入形成了凹凸面部52的区域的光束由凹凸面部52抑制了反射，与形成了高平滑面部53的区域相比以高透过率透过从复合光学元件6射出。

如图12所示那样，光学功能面51，在平滑面部53和凹凸面部52的边界附近NR，凹凸面部52的凹部最下点的平滑面部53的法线N方向上的位置P52，比平滑面部53的凹凸面部52一侧端部的法线N方向上的位置P51更靠近第一光学部10的中心位置。也就是，凹凸面部52制成为比平滑面部53还要凹(薄)的状态。为此，在成形光学功能面51的成形模型的成形面上，构成为对应于凹凸面部52的凹凸成形面部比对应于平滑面部53的光滑成形面部更突出。因此，与上述实施方式1的情况相同，因为凹凸成形面部的形状是以较高的形状精度临摹到玻璃预型件的，就能得到形状精度高的第一光学部10，所以，也就可以得到形状精度高的复合光学元件5。还有，因为可以形成较厚的位于第二光学部20的凹凸面部52上的部分，也就可以抑制光学功能面22的弯曲。

在本变形例4中也和实施方式1一样，从容易制造的观点，最好的是边界附近NR的凹凸面部52的凹部最下点和凸部顶点之间的法线N方向上的距离(P52、P53间的距离)为平滑面部53的凹凸面部52一侧端部和它的凹部最下点之间的法线N方向上的距离(P51、P52的距离)的1/5倍以上。

还有，在边界附近NR中，最好的是包含凹凸面部52的各凹部最下点的假想平面BM比平滑面部53更靠近第一光学部50的中心位置(图12中靠下)。再有，边界附近NR中，更加最好的是凹凸面部52的凸部顶点的法线N方向上的位置P53比位置P51更靠近第一光学部50的中心位置，再更加最好的是凹凸面部52的各凸部顶点，位于比属于平滑面部53的假想平面更靠近第一光学部50的中心位置(图12中靠下)。

(实施方式3)

图13，是实施方式3所涉及的复合光学元件101的剖面图。图14，是扩大复合光学元件101边界附近NR部分的剖面图。

本实施方式3所涉及的复合光学元件101，包括第一光学部110和第二光学部120。第一光学部110，是由分别凸状非球面的光学功能面(透镜面)111和光学功能面(透镜面)114的双凸透镜构成的。光学功能面111，包含设置在它中央部的凹凸面部112、邻接凹凸面部112设置的光滑面部113。具体地讲，本实施方式3中，凹凸面部112是由剖面为锯齿状的衍射面构成的。第二光学部120，是由在光学功能面111上与第一光学部110连接的弯月状(meniscus)透镜构成的。第二光学部120的第一光学部110一侧光学功能面121，是对应光学功能面111的形状形成的，具体地讲，是由位于其中央部的衍射面、和邻接这个衍射面设置的光滑面构成的。另一方面，与光学功能面121相对的光学功能面122，整体是由光滑面构成。

本实施方式3中，如上所述因为光学功能面111是由凹凸面部112和光滑面部113构成的，所以，能够使在设置了凹凸面部12的中央区域R1(参照图13)的光学功能面111的光能、和设置了光滑面部113的周边区域R2的光学功能面111的光能不同。因此，例如，将一定波长的光用中央区域R1聚光的同时，能够将不同波长的光用周边区域R2聚光。具体地讲，通过使用这样的复合光学元件101作为物镜，例如，由复合光学元件101的中央区域R1在数码录像光盘(DVD)的信息记录面上聚集波长约655nm的光，由中央区域R1和周边区域R2在BD的信息记录面上聚集波长约405nm的光就成为可能，实现对多种信息记录媒体(例如光盘)具有互换性的光头装置成为可能。尚，还可以是凹凸面部112进一步由光能不同的多个衍射面构成，中央区域R1由相互光能不同的多个区域构成。

还有，本实施方式3所涉及的复合光学元件101中，由衍射面构成的形成了凹凸面部112的光学功能面111上连接了第二光学部120。为此，就能够降低凹凸面部112对波长的依赖性，闪光波长的光就能够实现原本与闪光波长不同波长的光的高衍射效率。

本实施方式3中，光学功能面111，构成为：如图14所示那样，在光滑面部113和凹凸面部112的边界附近NR(参照图13)，凹凸面部112的凸部顶点的光滑面部113的法线N方向上的位置P2，比光滑面部113的凹凸面部112一侧端部的法线N方向上的位置P1更远离第一光学部110的中心位置。也就是，凹凸面部112制成为比光滑面部113还要凸出(厚)的状态。为此，如以下详细叙述那样就能够容易的制造高形状精度的复合光学元件101。

尚，从容易制造的观点，最好的是边界附近NR的凹凸面部112的凹部最下点和凸部顶点之间的法线N方向上的距离(P2、P3间的距离)为光滑面部113的凹凸面部112一侧端部和它的凹部最下点之间的法线N方向上的距离(P1、P2的距离)的5倍以下(最好的是两倍以下，如1.5倍)。还有，在边界附近NR中，最好的是包含凹凸面部112的各凸部顶点的假想非球面BM比光滑面部113更远离第一光学部110的中心位置。再有，边界附近NR中，更加最好的是凹凸面部112的凸部顶点的法线N方向上的位置P3比P1更远离第一光学部110的中心位置，更加最好的是凹凸面部12的各凹部最低点，包含P1，比具有与假想非球面BM同一非球面系数的假想非球面更远离第一光学部110的中心位置。

接下来参照图15说明本实施方式3所涉及的复合光学元件101的制造方法。

首先一开始，制作第一光学部110。例如，第一光学部110实际上是玻璃形成的情况，第一光学部110，可以由例如图15(a)至图15(c)所示的要领成形。具体的讲，在下成形模型131和上成形模型135之间放置玻璃预型件30。下成形模型131是由顶面上形成了对应光学功能面111的形状的成形面132，上成形模型135是由相对成形面132的顶面上形成了对应光学功能面114形状的成形面136。加热这个玻璃预型件130至这个玻璃的软化温度后，用图15(b)所示的上成形模型135以及下成形模型131挤压(press)成形得到第一光学部110。图15(c)是得到的第一光学部110的剖面图。

接下来，在第一光学部110的光学功能面111上挤压连接第二光学部120。如图15(d)所示那样，在具有对应第二光学部120的光学功能面122的形状的凹状成形面137a的成形模型137的成形面137a上放置软化状态的热硬化树脂138。并且，如图15(e)所示那样，用第一光学部110的光学功能面111挤压这个放置的热硬化树脂38至所规定的位置，在这种状态下硬化树脂138。树脂138的硬化，该树脂138若是能量硬化树脂(热硬化树脂、紫外线硬化树脂、电子线(EB)硬化树脂)的情况，只要给予这个相应的能量就能进行。还有，是热可塑性树脂的情况，可以通过冷却进行。

这个第二光学部120的工序中，因为软化状态的树脂138与第一光学部110相比非常的软，所以，即便是用第一光学部138的光学功能面111挤压树脂138，实际上也不会引起光学功能面111的形状变化。还有，连接光学功能面111的形状树脂138流动进入凹凸面部112的凹部，恰好临摹光学功能面111的形状。由这样的要领就可以得到由第一光学部110、和光学功能面111上连接于第一光学部110的第二光学部120形成的复合光学元件101。

尚，第一光学部110和第二光学部120的材质不同的情况，以第一光学部110上形成第二光学部120为先，最好的是在光学功能面111上实施提高第一光学部110和第二光学部120的紧贴性的处理。具体地讲，第一光学部110实际上是玻璃形成的，第二光学部120实际上是由树脂形成的情况下，例如，最好的是在光学功能面111上涂布硅烷耦合剂等的耦合剂。

例如，包括如图16所示那样的光学功能面211的凹凸面部212比光滑面部213更凹(薄)的第一光学部210的复合光学元件200的情况，详细的讲，在光滑面部213和凹凸面部212的边界附近凹凸面部212的凸部顶点的法线方向上的位置比光滑面部213的凹凸面部一侧端部的法线方向上的位置更靠近第一光学部210的中心的情况，在通过挤压连接软化状态的树脂成形第二光学部220的工序中，光滑面部213比凹凸面部212更先接触到树脂。为此，凹凸面部212给予树脂的压力变小的同时，凹凸面部212对树脂的挤压量也减小。因此，凹凸面部212的凹部没有充分填充树脂，如图16所示那样，就会担心第一光学部210的光学功能面211和第二光学部220的光学功能面221之间产生间隙230。如以上所述，光学功能面的凹凸面部比光滑面部更凹(薄)的情况要的到形状精度高的复合光学元件是困难的。

对此，本实施方式3中，如上所述，光学功能面111的凹凸面部112比光滑面部113更凸出(厚)。详细的说，在边界附近NR凹凸面部112的凸部顶点的法线N方向上的位置P2比光滑面部113的凹凸面部112一侧端部的法线N方向上的位置P1更远离第一光学部110的中心。因此，如图15(d)、图15(e)所示的第二光学部120的成形工序中，凹凸面部112比光滑面部113先接触到软化状态的树脂138。因此，凹凸面部112给予树脂138的压力变大的同时，凹凸面部112对树脂138的挤压量也变得较大。因此软化状态的树脂138确实填充到凹凸面部112的各凹部中，第一光学部110和第二光学部120之间不容易产生间隙。其结果，就可以得到高形状精度的第二光学部120、和复合光学元件101。

得到的第二光学部120的形状精度随着凹凸面112给予树脂138的压力以及对树脂138的挤压量的变大有提高的倾向。为此，最好的是以光学功能面111构成为凹凸面部112给予树脂138的压力更大，且凹凸面部112对树脂138的挤压量也更大的方式构成光学功能面111。具体的讲，最好的是边界附近NR的凹凸面部112的凹部最下点和凸部顶点之间的法线N方向上的距离(P2、P3间的距离)为光滑面部113的凹凸面部112一侧端部和它的凹部最下点之间的法线N方向上的距离(P1、P2的距离)的5倍以下(最好的是两倍以下，如1.5倍)。还有，在边界附近NR中，最好的是以包含凹凸面部112的各凸部顶点的假想非球面BM比光滑面部113更远离第一光学部110的中心位置的方式构成光学功能面111。再有，边界附近NR中，最好的是凹凸面部112的凹部最低点的法线N方向上的位置P3比位置P1更远离第一光学部110的中心位置，更加最好的是凹凸面部12的各凹部最低点，包含P1，比具有与假想非球面BM同一非球面系数的假想非球面更远离第一光学部110的中心位置。

尚，本实施方式3中，没有特别限定第一光学部110和第二光学部120的材质，第一光学部110和第二光学部120各自均可以是由实际上是玻璃或树脂形成的。玻璃的透光率较好(特别是短波长区域的光的透光率好)、且质的均匀、耐气候性好的同时还是高强材料。为此，通过实际上用玻璃形成第一光学部110和第二光学部120，就能够实现透光率好(特别是短波长区域的光的透光率好)、高耐气候性、高硬度的同时实现具有高光学特性的复合光学元件101。另一方面，通过实际上用树脂形成第一光学部110、第二光学部120，就不需要高温设备，也就可以容易且廉价的制造复合光学元件101。从制造容易性、制造成本的观点，最好的是使用能量硬化树脂。具体的讲，使用紫外线硬化树脂或电子线硬化树脂等的能量硬化树脂的情况，因为可以短时间的进行硬化处理，就可以提高生产性。对此，作为第二光学部120的材料使用热硬化树脂的情况，不需要照射紫外线或电子线的大型装置，通过加热容易且廉价的就能够得到复合光学元件101。尚，本说明书中的“能量硬化树脂”，是指给予所规定的能量(热、紫外线、电子线(EB)等)硬化的树脂。作为能量硬化树脂的具体例，例如，可以举出热硬化树脂、紫外线硬化树脂、电子线(EB)硬化树脂等。

还有，一般而言，因为玻璃比树脂的软化温度高、硬度也高，第一光学部110实际上是由玻璃形成的、第二光学部120实际上是由树脂(例如热塑性树脂、能量硬化树脂)形成的情况下，用上述那样的所希望的形状成形了的玻璃制第一光学部110作为作为成形模型挤压软化状态的树脂之际就能够抑制第一光学部110的变形、破损。

第一光学部110和第二光学部120双方均实际为树脂形成的情况，因为第一光学部110和第二光学部120的组成材料相近、且物理性质也相近(热膨胀系数)，所以，实现了第一光学部110和第二光学部120的高粘结性的同时，也实现了耐温度变化强等的高耐环境性。

还有，第一光学部110和第二光学部120也可以实际上是玻璃形成的。通过这样做，特别是能够实现光透过性及耐气候性好的复合光学元件101。尚，第一光学部110和第二光学部120双方实际上是玻璃形成的情况，最好的是表示比第一光学部110和第二光学部120更高的玻璃转移温度以及软化温度的。更加最好的是第二光学部120是由低熔点玻璃形成的。

尚，本实施方式3中，说明了光滑面部113是由非球面构成的，凹凸面部12是由剖面成锯齿状的衍射面构成的例，但是，本发明中，光滑面部，例如还可以是平面、球面、圆筒面、椭球面、复曲面(toric)。还有，凹凸面部，例如，还可以是剖面为矩形状或剖面为正弦波状的衍射面、多个凹状或凸状透镜面形成的透镜分布面、相位高差面、或者是光反射防止机构(例如，是由为抑制反射以光的波长以下的间距排列设置的多个锥体状突起部或者是锥体状凹部形成的构造)形成的光反射防止面。

还有，第一光学部110，并不只限于挤压成形，例如，还可以是通过蚀刻形成的，由射出形成的。还有，第二光学部20，还可以通过旋转涂布法(spin coating)或压印法(squeezing)等的涂布方法在光学功能面11上涂布树脂材料后使其硬化而形成。

(变形例5)

图17，是本变形例5所涉及的复合光学元件102的剖面图。图18，是扩大复合光学元件102的边界附近NR部分的剖面图。

上述实施方式3中说明了凹凸面部112位于光学功能面111的中央部分、凹凸面部112的周围设置了光滑面部113的例，但还可以是，光滑面部113位于光学功能面111的中央部分、光滑面部113的周围设置凹凸面部112的构成。本变形例5就是说明这样的构成例。尚，在变形例5的说明中，实际上具有相同功能的构成要素标注与实施方式1共同的参照符号，并省略其说明。

本变形例5中，光学功能面111，是由位于它中央部的光滑面部113、和在光滑面部113的周围邻接光滑面部113设置的凹凸面部112构成的。并且，如图18所示那样，光学功能面111，构成为在光滑面部113和凹凸面部112的边界附近NR，凹凸面部112的凸部顶点的光滑面部113的法线N方向上的位置P12，比光滑面部113的凹凸面部112一侧端部的法线N方向上的位置P11更远离第一光学部110的中心位置。也就是，凹凸面部112制成为比光滑面部113还要凸出(厚)的状态。为此，用第一光学部110挤压成形树脂得到第二光学部120之际，凹凸面部112比光滑面部113先接触到树脂。因此，凹凸面部112给予树脂的压力以及对树脂的挤压量变得较大。其结果，第一光学部110和第二光学部120之间实际上没有间隙，就可以得到高形状精度的复合光学元件102。

在本变形例5中也和上述实施方式3一样，最好的是边界附近NR的凹凸面部112的凹部最下点和凸部顶点之间的法线N方向上的距离(P12、P13间的距离)为光滑面部113的凹凸面部112一侧端部和它的凹部最下点之间的法线N方向上的距离(P11、P12的距离)的5倍以下(最好的是两倍以下，例如1.5倍)。还有，在边界附近NR中，最好的是以包含凹凸面部112的各凸部顶点的假想非球面BM比光滑面部113更远离第一光学部110的中心位置的方式构成光学功能面111。再有，边界附近NR中，最好的是凹凸面部112的凹部最下点的法线N方向上的位置P13比位置P11更远离第一光学部110的中心位置，更加最好的是凹凸面部112的各凹部最下点，包含P11，比具有与假想非球面BM同一非球面系数的假想非球面更远离第一光学部110的中心位置。

(实施方式4)

上述实施方式3及变形例5中，说明了使用具有衍射面构成的凹凸面部112的两面凸透镜作为第一光学部110的复合光学元件的例子，但是，本发明中，凹凸面部不只限于衍射面。还有，第一光学部也不只限于两面凸透镜。第一光学部，即可以是如弯月状(meniscus)、两面凹状透镜，也可以是平行平板状。

本实施方式4中参照附图19及附图20详细说明包括平行平板状第一光学部150的复合光学元件的例。尚，在本实施方式4的说明中，实际上具有相同机能的构成要素标注与实施方式3相同的参照符号，并省略其说明。

图19，是本实施方式4所涉及的复合光学元件103的剖面图。图20，是扩大复合光学元件103的边界附近NR部分的剖面图。

本实施方式4所涉及的复合光学元件103，包括：第一光学部150、和第二光学部120。第一光学部150，包括：平面状的光学功能面154、和与这个光学功能面154近似平行且相对的光学功能面151。光学功能面151，包含设置在其中央部的凹凸面部152、和设置在凹凸面部152的周围的平滑面部153。第二光学部120，在光学功能面151上连接于第一光学部150，与连接于第一光学部150的光学功能面121相对的光学功能面122由近似平行的第一光学部150的光学功能面151及154光滑面构成。

本实施方式4中，是由凹凸面部152各个雕刻(relief)的斜面处形成为剖面阶梯状即所谓的阶梯状衍射面构成的。为此，垂直射入复合光学元件103的近似平行的光束中，射入设置了平滑面部153区域的光经过复合光学元件103实际上没有改变它的相位，呈近似平行的光束从复合光学元件103射出。另一方面，所谓射入设置了作为阶梯状衍射面的凹凸面部152的近似平行光束，经过凹凸面部152改变相位后从复合光学元件103射出。例如，如图19所示那样形状的凹凸面部152的情况，射入设置了凹凸面部152区域的近似平行光束作为聚光光束从复合光学元件103射出。

接下来，参照图20详细说明光学功能面151的具体形状。光学功能面151，在平滑面部153和凹凸面部152的边界附近NR，凹凸面部152的凹部最下点的平滑面部153的法线N方向上的位置P22，比平滑面部153的凹凸面部152一侧端部的法线N方向上的位置P21更远离第一光学部150的中心位置。也就是，凹凸面部152制成为比平滑面部153还要凸出(厚)的状态。为此，在用第一光学部150挤压成形树脂得到第二光学部120之际，凹凸面部152比平滑面部153先接触到树脂。因此，凹凸面部152给予树脂的压力以及对树脂的挤压量变得较大。其结果，第一光学部150和第二光学部120之间实际上没有间隙，就可以得到高形状精度的复合光学元件103。

在本变形例5中也和实施方式3一样，最好的是边界附近NR的凹凸面部152的凹部最下点和凸部顶点之间的法线N方向上的距离(P22、P23间的距离)为平滑面部153的凹凸面部152一侧端部和它的凹部最下点之间的法线N方向上的距离(P21、P22的距离)的5倍以下(最好的是两倍以下，例如1.5倍)。还有，在边界附近NR中，最好的是包含凹凸面部152的各凸部顶点的假想平面BM比平滑面部153更远离第一光学部150的中心位置构成光学功能面151。再有，边界附近NR中，最好的是凹凸面部152的凹部最低点的法线N方向上的位置P23比位置P21更远离第一光学部150的中心位置，更加最好的是凹凸面部152的各凹部最低点，位于比属于平滑面部153的假想平面更远离第一光学部150的中心位置。

(变形例6)

本变形例6是上述实施方式4的变形例。本变形例6中参照附图21及附图22详细说明凹凸面部由透镜分布面构成的例。尚，在本变形例6的说明中，实际上具有相同机能的构成要素标注与实施方式3、4相同的参照符号，并省略其说明。

图21，是本变形例6所涉及的复合光学元件104的剖面图。图22，是扩大复合光学元件104的边界附近NR部分的剖面图。

本变形例6中，凹凸面部152是由透镜分布面(多个凸状或凹状透镜面152a排列成的面)构成。为此，垂直射入复合光学元件104的近似平行的光束中，射入设置了平滑面部153区域的光经过复合光学元件104实际上没有改变它的相位，呈近似平行的光束从复合光学元件104射出。另一方面，射入设置了作为透镜分布面的凹凸面部152的近似平行光束，经过凹凸面部152改变相位后从复合光学元件104射出。

接下来，参照图22详细说明光学功能面151的具体形状。光学功能面151，在平滑面部153和凹凸面部152的边界附近NR，凹凸面部152的凸部顶点的平滑面部153的法线N方向上的位置P32，比平滑面部153的凹凸面部152一侧端部的法线N方向上的位置P31更远离第一光学部150的中心位置。也就是，凹凸面部152制成为比平滑面部153还要凸出(厚)的状态。为此，在用第一光学部150挤压成形树脂得到第二光学部120之际，凹凸面部152比平滑面部153先接触到树脂。因此，凹凸面部152给予树脂的压力以及对树脂的挤压量变得较大。其结果，第一光学部150和第二光学部120之间实际上没有间隙，就可以得到高形状精度的复合光学元件104。

在本变形例5中也和实施方式3一样，最好的是边界附近NR的凹凸面部152的凹部最下点和凸部顶点之间的法线N方向上的距离(P32、P33间的距离)为平滑面部153的凹凸面部152一侧端部和它的凹部最下点之间的法线N方向上的距离(P31、P32的距离)的5倍以下(最好的是两倍以下，例如1.5倍)。还有，在边界附近NR中，最好的是以包含凹凸面部152的各凸部顶点的假想平面BM比平滑面部153更远离第一光学部150的中心位置的方式构成光学功能面151。再有，边界附近NR中，最好的是凹凸面部152的凹部最低点的法线N方向上的位置P33比位置P31更远离第一光学部150的中心位置，更加最好的是凹凸面部152的各凹部最低点，位于比属于平滑面部153的假想平面更远离第一光学部150的中心位置。

(变形例7)

本变形例7是上述变形例5的进一步的变形例。本变形例7中参照附图23详细说明凹凸面部由相位高差面构成的例。尚，在本变形例7的说明中，实际上具有相同机能的构成要素标注与实施方式3、变形例5相同的参照符号，并省略其说明。还有，与变形例5共同参照附图17。

图23，是扩大本变形例7所涉及的复合光学元件105的边界附近NR部分的剖面图。

本变形例7中，凹凸面部112是由剖面阶梯状的相位高差面构成。详细的说，光学功能面111，构成为：在光滑面部113和凹凸面部112的边界附近NR，凹凸面部112的凹部最下点的光滑面部113的法线N方向上的位置P42，比光滑面部113的凹凸面部112一侧端部的法线N方向上的位置P41更远离第一光学部10的中心位置。也就是，凹凸面部112制成为比光滑面部113还要凸出(厚)的状态。为此，在用第一光学部110挤压成形树脂得到第二光学部120之际，凹凸面部112比平滑面部113先接触到树脂。因此，凹凸面部112给予树脂的压力以及对树脂的挤压量变得较大。其结果，第一光学部110和第二光学部120之间实际上没有间隙，就可以得到高形状精度的复合光学元件105。

在本变形例7中也和实施方式3一样，最好的是边界附近NR的凹凸面部112的凹部最下点和凸部顶点之间的法线N方向上的距离(P42、P43间的距离)为光滑面部113的凹凸面部112一侧端部和它的凹部最下点之间的法线N方向上的距离(P41、P42的距离)的5倍以下(最好的是两倍以下，例如1.5倍)。还有，在边界附近NR中，最好的是包含凹凸面部112的各凸部顶点的假想非球面BM比光滑面部113更远离第一光学部110的中心位置构成光学功能面111。再有，边界附近NR中，最好的是凹凸面部112的凹部最低点的法线N方向上的位置P43比位置P41更远离第一光学部110的中心位置，更加最好的是凹凸面部112的各凹部最低点，包含P41，比具有与假想非球面BM同一非球面系数的假想非球面更远离第一光学部110的中心位置。

(变形例8)

本变形例8是上述实施方式4的进一步的变形例。本变形例8中参照附图24详细说明凹凸面部形成了光反射防止构造的光反射防止面构成的例。尚，在本变形例8的说明中，实际上具有相同机能的构成要素标注与实施方式3、4相同的参照符号，并省略其说明。还有，与实施方式4共同参照图19。

图24，是本变形例8所涉及的扩大复合光学元件106的边界附近NR部分的剖面图。

本变形例8中，凹凸面部152是由用要反射的光的波长以下的间距P(pitch P)排列的多个锥体状突起部152b形成的形成了光反射防止构造的光反射防止面构成的。为此，垂直射入复合光学元件106的近似平行的光束中，射入形成了凹凸面部152的区域的光束由凹凸面部152抑制了反射，与形成了高平滑面部153的区域相比以高透过率透过从复合光学元件106射出。

如图24所示那样，光学功能面151，构成为：在平滑面部153和凹凸面部152的边界附近NR，凹凸面部152的凸部顶点的平滑面部153的法线N方向上的位置P52，比平滑面部153的凹凸面部152一侧端部的法线N方向上的位置P51更远离第一光学部110的中心位置。也就是，凹凸面部152制成为比平滑面部153还要凸出(厚)的状态。在用第一光学部150挤压成形树脂得到第二光学部120之际，凹凸面部152比平滑面部153先接触到树脂。因此，凹凸面部152给予树脂的压力以及对树脂的挤压量变得较大。其结果，第一光学部150和第二光学部120之间实际上没有间隙，就可以得到高形状精度的复合光学元件106。

在本变形例8中也和实施方式3一样，最好的是边界附近NR的凹凸面部152的凹部最下点和凸部顶点之间的法线N方向上的距离(P52、P53间的距离)为平滑面部153的凹凸面部152一侧端部和它的凹部最下点之间的法线N方向上的距离(P51、P52的距离)的5倍以下(最好的是两倍以下，例如1.5倍)。还有，在边界附近NR中，最好的是包含凹凸面部152的各凸部顶点的假想平面BM比平滑面部153更远离第一光学部150的中心位置。再有，边界附近NR中，更加最好的是凹凸面部152的凸部顶点的法线N方向上的位置P53比位置P51更远离第一光学部150的中心位置，再更加最好的是凹凸面部152的各凸部顶点，位于比属于平滑面部153的假想平面更远离第一光学部150的中心位置。

-产业上利用的可能性-

本发明所涉及的复合光学元件，因为容易高形状精度的制造，所以，对光学器件是有用的，特别是对光拾音装置、摄像装置(数码相机、数码摄像机等)、显示装置(投影机等)等是有用的。

Claims (11)

1.一种复合光学元件，包括：具有光学功能面的第一光学部、和在该光学功能面上连接于该第一光学部的第二光学部，其特征在于：

上述光学功能面构成为，包含相互邻接的光滑面部和凹凸面部，在该光滑面部和该凹凸面部的边界附近，该凹凸面部的凹部最下点的在该光滑面部的法线方向上的位置，比该光滑面部的在上述凹凸面部一侧端部的相同位置，即在法线方向上的位置更靠近上述第一光学部的中心。

2.根据权利要求1所述的复合光学元件，其特征在于：

上述第一光学部是挤压成型的。

3.根据权利要求1所述的复合光学元件，其特征在于：

上述第二光学部，以与上述第一光学部的连接面为一个镜面，与该一个镜面相对的另一个镜面形成为光滑面。

4.根据权利要求1所述的复合光学元件，其特征在于：

上述第一光学部和上述第二光学部的每一个，实际上是由玻璃或树脂形成的。

5.根据权利要求1所述的复合光学元件，其特征在于：

上述凹凸面部，是由衍射面、多个凸状或凹状镜面形成的透镜分布面、相位差面、或者形成有防止光反射结构的光反射防止面。

6.根据权利要求1所述的复合光学元件，其特征在于：

上述光学功能面构成为，在上述边界附近，上述凹凸面部的凹部最低点和凸部顶点之间的在上述法线方向上的距离，是上述光滑面部的凹凸面部一侧端部和该凹部最低点之间的相同距离，即上述法线方向上的距离的1/5倍以上。

7.一种复合光学元件，包括：具有光学功能面的第一光学部、在该光学功能面上与该第一光学部连接的第二光学部，其特征在于：

上述光学功能面构成为，包含相互邻接的光滑面部和凹凸面部，在该光滑面部和凹凸面部的边界附近该凹凸面部的凸部顶点的该光滑面部的法线法线方向上的位置、比该光滑面部的在上述凹凸面部一侧端部的相同位置，即上述法线方向上的位置更远离上述第一光学部的中心。

8.根据权利要求7所述的复合光学元件，其特征在于：

上述第二光学部挤压连接在上述第一光学部上。

9.根据权利要求7所述的复合光学元件，其特征在于：

上述第一光学部和上述第二光学部的每一个，实际上是由玻璃或树脂形成的。

10.根据权利要求7所述的复合光学元件，其特征在于：

上述凹凸面部，是由衍射面、多个凸状或凹状镜面形成的透镜分布面、相位差面、或者形成有防止光反射结构的光反射防止面。

11.根据权利要求7所述的复合光学元件，其特征在于：

上述光学功能面构成为，在上述边界附近，上述凹凸面部的凹部最低点和凸部顶点之间的在上述法线方向上的距离是，上述光滑面部的凹凸面部一侧端部和该凸部顶点之间的相同距离，即在上述法线方向上的距离的5倍以下。

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