CN103389532B - 叠层衍射光学元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了叠层衍射光学元件及其制造方法。该叠层衍射光学元件包括：基板；和设置在基板上并包含光学有效部和与光学有效部相邻的光学有效外部的树脂层。树脂层中的光学有效外部具有使得层厚在向基板的外周延伸时减小的连续形状。在连接连续形状的两个端部的直线和基板表面的在与更接近该基板表面的端部相对的点处的切线之间形成的角度处于20～60度的范围内。

Description

叠层衍射光学元件及其制造方法

技术领域

本申请涉及叠层衍射光学元件及其制造方法，并且更特别地，涉及用于通过使用光固性树脂或热固性树脂的复制模制来制造用于诸如照相机或视频照相机的光学装置的叠层衍射光学元件的方法。

背景技术

从光固性树脂（photo-setting resin）或热固性树脂被模制的叠层衍射光学元件的例子是衍射光学元件、非球面透镜和拾取透镜。复制模制（replica molding）是典型的用于这些叠层衍射光学元件的模制方法。复制模制包括将树脂滴落并供给到具有精细形状的基板或模具上的步骤、通过施加能量使树脂固化的步骤和将树脂和基板一起从模具释放的步骤。

如在日本专利公开No.5-119202中公开的那样，为了在复制模制中用树脂充分地填充模具，例如，在模具的光学有效部（optically effective portion）的外周上设置要通过挤压树脂而被填充的突出部。在光学有效部中，例如，由于滴落在模具或基板上的树脂的量的不均匀以及透镜和模具的初始未对准，导致未填充。因此，为了避免这种未填充，预先滴落大量的树脂以防止光学有效部中的未填充，并且，在设置在光学有效部的外周上的突出部中供给过剩的树脂。这允许光学有效部被树脂充分填充，使得树脂不挤出模具。

但是，当在复制模制中使用具有低透射率的树脂（例如，微粒分散于其中的树脂）时，树脂层需要被薄地并且均匀地模制以满足光学要求。为了被薄地并且均匀地模制，需要在对基板加压的同时供给树脂。当在压力下供给树脂时，由于对于加压表面、基板表面和模具表面的轴的平行性的调整存在限制，因此，树脂根据轴的倾斜被偏置。 这使树脂的填充性（fillability）劣化。

当使用在日本专利公开No.5-119202中描述的技术以避免树脂填充性的这样的劣化时，光学有效部可被树脂充分地填充，但是，与光学有效部相邻的光学有效外部（optically effective outer portion）中的树脂突出部未被树脂均匀地填充。此外，由于加压，扩散的树脂的圆度明显下降。作为结果，填充有树脂的部分和未被填充树脂的部分在光学有效外部的突出部中被在圆周方向上随机地布置。当在诸如照相机或视频照相机的光学装置中安装这种叠层衍射光学元件时，突出部中的随机填充状态导致外观问题。特别地，当使用具有低的透射率的树脂时，填充有树脂的部分和未被填充树脂的部分由于它们之间的大的透射率差而容易区分。从产品外观的观点看，这导致严重的问题。

发明内容

因此，本公开提供了包含树脂层的叠层衍射光学元件，在该树脂层中光学有效部和被设置以用树脂充分地填充光学有效部的光学有效外部的突出部被树脂均匀地填充，以及该叠层衍射光学元件的制造方法。

根据本公开的一个方面的叠层衍射光学元件包括：基板；和设置在基板上并包含光学有效部和与光学有效部相邻的光学有效外部的树脂层。树脂层中的光学有效外部具有使得层厚在向基板的外周延伸时减小的连续形状。连接该连续形状的两个端部的直线和基板表面的在与更接近该基板表面的端部相对的点处的切线之间形成的角度处于20～60度的范围内。

根据本公开的另一方面的叠层衍射光学元件包括：基板；和树脂层，该树脂层设置在基板上并包含光学有效部和与光学有效部相邻的光学有效外部。树脂层中的光学有效外部至少包含使得层厚在向基板的外周延伸时减小的连续的第一形状和使得层厚在向基板的外周延伸时增大的与第一形状相邻的第二形状。连接使得层厚减小的连续的第 一形状的两个端部的直线和基板表面的在与更接近该基板表面的端部相对的点处的切线之间形成的角度处于20～60度的范围内。

根据本公开的又一方面的叠层衍射光学元件的制造方法包括以下的步骤：在基板与模具之间供给树脂并使树脂固化；并且分离模具以在基板上形成树脂层，该树脂层包含光学有效部和与光学有效部相邻的光学有效外部。模具的被配置为形成光学有效外部的部分具有使得模具厚度在向外周延伸时增大的连续形状。在使树脂固化的步骤中，连接模具的连续形状的两个端部的直线和基板表面的在与更接近该基板表面的端部相对的点处的切线之间形成的角度处于20～60度的范围内。

根据本公开的又一方面的叠层衍射光学元件的制造方法包括以下的步骤：在基板与模具之间供给树脂并使树脂固化；和分离模具以在基板上形成树脂层，该树脂层包含光学有效部和与光学有效部相邻的光学有效外部。模具的被配置为形成光学有效外部的部分至少具有使得模具厚度在向外周延伸时增大的连续的第一形状和使得模具厚度在向外周延伸时减小的与连续的第一形状相邻的第二形状。在使树脂固化的步骤中，连接使得模具厚度增大的模具的连续的第一形状的两个端部的直线和基板的切线之间形成的角度处于20～60度的范围内。

根据本公开，至少能够提供这样的叠层衍射光学元件以及叠层衍射光学元件的制造方法，该叠层衍射光学元件包括树脂层，在该树脂层中，光学有效部和被设置以用树脂充分填充光学有效部的光学有效外部的突出部被树脂均匀地填充。

参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。

附图说明

图1A～1C是叠层衍射光学元件中的光学有效外部的部分截面图。

图2A～2C是在叠层衍射光学元件的制造方法中使用的模具的部分截面图。

图3是示出叠层衍射光学元件中的光学有效外部的另一形状的部分截面图。

图4A～4C是示出根据这里公开的实施例的叠层衍射光学元件的制造方法的步骤图。

图5示出用于与本公开比较的衍射光学元件的例子。

图6示出制造方法中的光学有效外部中的树脂的填充状态。

图7A～7D示意性地示出制造方法中的树脂填充处理。

图8A～8D是示出根据第二例子的叠层衍射光学元件的制造方法的步骤图。

具体实施方式

下文将描述根据本申请的叠层衍射光学元件。

图1A～1C是根据这里描述的实施例的叠层衍射光学元件中的光学有效外部的部分截面图。

图1A所示的叠层衍射光学元件包括基板1和设置在基板1上的树脂层10。树脂层10包含光学有效部4和与光学有效部4相邻的光学有效外部5。树脂层10中的光学有效外部5具有使得在向基板1的外周延伸时层厚减小的连续形状12，并且，在连接连续形状12的两个端部10a和10b的直线与基板表面13的切线11之间形成的角度θ处于20～60度的范围内。

图1B所示的叠层衍射光学元件包括基板1和设置在基板1上的树脂层10。树脂层10包含光学有效部4和与光学有效部4相邻的光学有效外部5。树脂层10中的光学有效外部5至少具有使得层厚在向基板1的外周延伸时减小的连续的第一形状14和使得层厚朝向基板1的外周增大的与第一形状14相邻的第二形状15。连接连续的第一形状14的两个端部的直线和基板表面的在与更接近该基板表面的端部10a相对的点10c处的切线11之间形成的角度θ处于20～60度的范围内。与更接近基板表面的端部10a相对的点10c是基板1上的最接近端部10a的点。

在图1C所示的叠层衍射光学元件中，树脂层10中的光学有效外部5具有多对的使得层厚在向基板1的外周延伸时减小的连续的第一形状14和使得层厚朝向基板1的外周增大的与第一形状14相邻的第二形状15。对数处于2～10的范围内。参照图1，基板1的切线11与基板表面13平行。

在本公开中，优选地，使得层厚减小的树脂层10中的光学有效外部5的连续形状12的外表面具有倾斜面或弯曲面的形状。在图1A中，连续形状12的外表面具有倾斜面的形状。图3是示出叠层衍射光学元件中的光学有效外部的另一形状的部分截面图。在图3中，连续形状12的外表面具有弯曲面的形状。

连接层厚在向基板的外周延伸时减小的连续形状12的两个端部10a和10b的直线和基板表面13的在与更接近基板表面13的端部10a相对的点10c处的切线11之间形成的角度θ优选处于20～60度的范围内、更优选处于35～55度的范围内。如图1A所示，当连续形状12由倾斜面形成时，连接连续形状12的两个端部10a和10b的直线指的是该倾斜面的倾斜线。当连续形状12由弯曲面形成时，如图3所示，该直线指的是连接与光学有效部4邻接的光学有效外部5的端部10b与在该处层厚在基板的外周上最小的端部10a的直线。

例如，基板可由玻璃或透镜形成。

例如，树脂层可由热固性树脂或光固性树脂形成。作为热固性树脂，可以使用环氧树脂。作为光固性树脂，可以使用丙烯酸树脂、环氧树脂和氟树脂。

树脂层可包含金属微粒。作为金属微粒，可以使用锌氧化物、铟氧化物、锡氧化物、锑氧化物、掺杂有锡的铟氧化物（以下，称为“ITO”）、掺杂有锑的锡氧化物（ATO）、掺杂有锌的铟氧化物（IZO）、掺杂有铝的锌氧化物（AZO）和掺杂有氟的锡氧化物（FTO）。其中，优选使用ITO。

优选地，金属微粒的数量平均颗粒大小（particle size）处于3～60nm的范围中。

下面，将描述叠层衍射光学元件的制造方法。

图2A～2C是在叠层衍射光学元件的制造方法中使用的模具的部分截面图。图2A和2C示出模具的光学有效外部的例子。

图2A所示的叠层衍射光学元件的制造方法包括在基板1与模具2之间供给树脂并使树脂固化的步骤和分离模具2以在基板1上形成包含光学有效部4和与光学有效部相邻的光学有效外部5的树脂层的步骤。模具2的形成光学有效外部5的部分具有使得模具厚度在向外周延伸时增大的连续形状22。在使树脂固化的步骤中，连接连续形状22的两个端部2a和2b的直线和基板表面的在与更接近基板1的端部2a相对的点处的切线11之间形成的角度θ处于20～60度的范围内。

图2B所示的叠层衍射光学元件的制造方法包括在基板1与模具2之间供给树脂并使树脂固化的步骤和分离模具2以在基板1上形成包含光学有效部4和与光学有效部4相邻的光学有效外部5的树脂层的步骤。模具2的形成光学有效外部5的部分至少具有使得模具厚度在向外周延伸时增大的连续的第一形状24和使得模具厚度在向外周延伸时减小的与连续的第一形状24相邻的第二形状25。在使树脂固化的步骤中，在连接模具厚度增大的连续的第一形状24的两个端部的直线和基板1的切线11之间形成的角度θ处于20～60度的范围内。

在图2C所示的叠层衍射光学元件的制造方法中，模具2的光学有效外部5包含多对的使得模具厚度在向外周延伸时增大的连续的第一形状24和使得模具厚度在向外周延伸时减小的与连续的第一形状24相邻的第二形状25。对数处于2～10的范围内。

优选地，与基板1相对的模具2的光学有效外部5的外表面具有倾斜面或弯曲面的形状。并且，在连接模具厚度减小的连续的第一形状24的两个端部的直线和基板1的切线之间形成的角度θ优选处于20～60度的范围内、更优选处于35～55度的范围内。

在叠层衍射光学元件的制造方法中，当在设置在模具的光学有效外部中的突出部中供给树脂时，树脂扩散以在基板的圆周方向上转向。因此，突出部中的树脂的填充性得到增强。

如图2A所示，当模具中的光学有效外部的突出部具有使得模具厚度增大的连续形状时，对于向基板的外周流动的树脂产生反作用力。因此，树脂主要在圆周方向上向突出部的未填充部分扩散，并且，树脂以真圆（true circle）的形式被供给到突出部。因此，在需要通过压力均匀减薄树脂的叠层衍射光学元件的制造方法中，不在光学有效部中残留未填充部分，并且，树脂以真圆的形式被供给到光学有效外部。因此，当在例如照相机或视频照相机中安装叠层衍射光学元件时，看不出严重的外观问题。

根据图2B所示的叠层衍射光学元件的制造方法，在模具厚度增大的模具的光学有效外部中的连续的第一形状24中发现与图2A所示的形状的优点类似的优点，并且，树脂在基板的圆周方向上流动。并且，由于模具厚度减小的第二形状25紧随模具厚度增大的连续的第一形状24，因此，挤出模具厚度增大的连续的第一形状24的树脂再次在模具厚度减小的第二形状25中在圆周方向上流动。这在光学有效外部中提供了更均匀的填充性。

根据图2C所示的叠层衍射光学元件的制造方法，由于成对的模具厚度增大的连续的第一形状24和使得模具厚度减小的紧随连续的第一形状24的第二形状25被重复多次，因此，可进一步增强光学有效外部中的填充性。即使在制造具有大的透镜直径的叠层衍射光学元件时，这也充分地增强光学有效外部中的填充性。并且，当重复对的数量被设定在2～10的范围中时，可以在不必放大光学有效外部的情况下实现希望的填充性。

在叠层衍射光学元件中，优选地，树脂层中的光学有效部基本上均匀地被设置在基板上。并且，优选地，树脂层中的光学有效部的厚度不均匀性小于光学有效部的平均厚度的10%。在该叠层衍射光学元件中，必须在层厚均匀的状态下在基板上填充树脂。在需要加压的步骤中，可以在设置在光学有效外部中的树脂突出部中增强填充性。

作为用于实施叠层衍射光学元件的制造方法的最佳方式，以下将描述用于使用分散有微粒的光固性树脂通过复制模制来模制衍射光学 元件的方法。

图4A～4C是示出根据这里公开的实施例的叠层衍射光学元件的制造方法的步骤图。图4A～4C示出衍射光学元件的复制模制。在图4A～4C中，基板1是用于模制的透镜基板。模具2具有希望形状的反转形状。附图标记3表示分散有微粒的光固性树脂，附图标记4表示光学有效部。光学有效外部5用作树脂突出部。使用喷射器6以使模制透镜基板1脱模。

首先，将树脂3滴在用于模制的透镜基板1的模制表面上，并且，将透镜基板1放在模具2上。作为替代方案，将树脂3滴在模具2的模制表面的中心附近。另外作为替代方案，在将树脂3滴在透镜基板1和模具2上之后，可将透镜基板1放在模具2上（图4A）。然后，移动透镜基板1以使其更接近模具2，以在模具2中填充树脂3，并且，树脂3然后固化（图4B）。只要树脂3固化到例如可从模具2释放的固化程度，就不总是需要完全固化。最后，通过利用喷射器6提升透镜基板1，将用于模制的透镜基板1与固化的树脂3一起从模具2脱模（图4C）。

这里，通过在光固性氟树脂和光固性丙烯酸树脂中分散纳米尺寸的ITO微粒，获得使用的分散有微粒的光固性树脂3。当树脂的厚度为10μm时，它对于587.6nm的波长具有约88%的内部透射率。由于树脂的内部透射率低，因此，为了用作图像拾取系统中的光学元件，树脂需要具有均匀的小的厚度。

为了薄地并且均匀地在模具上填充树脂，需要通过向透镜基板的上表面施加力对树脂加压。但是，如果树脂在压力下被填充，那力方向由于模具的上表面、透镜基板的表面和加压表面的平行性而改变。由于平行性的调整受到限制，因此，树脂的填充性变得明显不均匀。

如图5所示，如果在模具2上的光学有效外部中设置树脂突出部（光学有效外部）5并且通过在该状况下滴落大量的树脂充分地填充光学有效部，那么在模制的衍射光学元件的树脂突出部中导致明显的填充不均匀。图5示出用于与这里公开的实施例进行比较的衍射光学 元件的例子。因此，通过将模具的光学有效外部中的突出部成形为如图2A所示的使得模具厚度增大的连续形状，可使得突出部中的树脂的填充均匀。

图6示出制造方法中的光学有效外部中的树脂的填充状态。在树脂的填充不均匀的状态下，树脂的迅速流动的部分更早地到达光学有效外部5中的突出部。到达突出部的树脂流入层厚减小的连续形状中。由于通过该形状的特性增大流动阻力，因此，在向外方向A上的树脂的流动速度减小。此外，在这种情况下，在突出部中，在圆周方向B上的流动阻力比在向外方向A上的流动阻力小，并且，树脂流动以在基板的径向C上转向。通过该效果，当迅速流动的树脂到达突出部的某个位置时，它从该位置在径向C上转向，并且流动以抵消由于加压导致的填充不均匀。

为了增大在向外方向上的树脂的流动阻力，突出部需要具有使得层厚迅速减小的形状。但是，如果突出部中的层厚减小太快，那么出现使树脂在径向上转向的效果降低的折衷现象。

容易地呈现稳定状态，并且，从在向外方向上的树脂的流动速度与转向流动速度之间的关系计算突出部中的层厚变化与填充性之间的关系。在连接模具厚度增大的模具的突出部5的连续形状的端点的直线与透镜基板的切线之间形成的角度θ改变，并且，通过计算获得甚至在光学有效外部中仍允许以真圆的形式填充树脂的透镜直径。下表1表示光学有效外部中的层厚为20μm时的模具厚度增大的突出部的连续形状的角度θ和允许填充的透镜直径之间的关系。

表1

表1表明，当连续形状的角度小时，在向外方向上的树脂的流动阻力不充分降低，并且允许填充的透镜直径小。相反，当连续形状的角度太大时，在向外方向上的树脂的流动阻力降低，但是，使树脂转向的效果降低并且允许填充的透镜直径小。为了在具有10mm或更大的直径的透镜的突出部中以同心形式填充树脂，连续形状的角度θ优选处于20～60度的范围内。

此外，如图2B所示，通过将光学有效外部5中的突出部成形为使得模具厚度减小的部分紧随模具厚度增大的连续形状，可以增大使树脂在径向上转向的效果。这是由于，流过模具厚度增大的连续形状的树脂在模具厚度减小的部分中在所有的方向上流动，并且，在径向上的转向效果增大。

通过重复图2B的形状，如图2C所示，能够响应填充不均匀显著大的情况和透镜直径大的情况。

图7A～7D示意性地示出改进树脂的填充性的制造方法中的树脂填充过程。在图7A～7D中，基板1是用于模制的透镜基板。模具2具有希望的形状的反转形状。附图标记3表示分散有微粒的光固性树脂，附图标记4表示光学有效部。光学有效外部5用作树脂突出部。以下，将参照附图描述改进树脂的填充性的过程。

首先，如图7A所示，当树脂3被加压以变得薄且均匀时，树脂3的填充性劣化，并且，迅速流动的树脂3到达突出部5。由于通过模具厚度增大的连续形状增大在向外方向A上的流动阻力，因此，阻碍在向外方向A上供给到达突出部的树脂，并且，在圆周方向B上流动的树脂的填充性得到改进（图7B）。然后，当树脂越过模具厚度增大的连续形状时，它流入模具厚度减小的部分并在所有方向上扩散。这再次改进了填充性（图7C）。通过多次重复该效果，即使当透镜直径较大时，也可充分地改进突出部中的树脂的填充性（图7D）。

在图7A～7D中，通过将模具厚度连续增大的形状和随后的模具厚度减小的形状重复10次，可充分地改进具有达220mm的直径的透镜 的突出部中的填充性。如果形状被重复多于10次，那么光学有效外部的长度不必要地增大并且透镜直径增大。因此，形状的重复次数优选处于2～10的范围内。

例子

第一例子

将参照图4A～4C描述在第一例子中制造的衍射光学元件。

用于模制衍射光学元件的透镜基板1是具有20mm的直径的平面透镜。树脂3是其中分散有ITO微粒的氟树脂，并具有光固性。由于在氟树脂中均匀分散20vol%（体积百分比）的纳米尺寸的ITO微粒，因此，树脂3具有暗蓝外观。要被模制的衍射光学元件的光栅是具有9～11μm的光栅高度和0.1～10mm的光栅宽度的闪耀衍射光栅（blazed diffractiongrating）。光栅同心地形成，并且，光学有效直径为18mm。模具2在模制表面的光学有效部4中具有衍射光栅的希望形状的反转形状，并在光学有效外部中具有树脂突出部5。树脂突出部5由与透镜基板1形成40度的角度θ的倾斜面形成。虽然通过研磨在金属母材上作为镀层形成的NiP层来形成模具2的模制表面，但是，可通过主模或者抛光母材或在母材上形成的镀层将其模制。

将依次描述根据第一例子的衍射光学元件的模制方法。

首先，为了增大与其中分散有ITO微粒的用作树脂3的氟树脂的粘接力，模制透镜基板1的模制表面经受硅烷耦合处理。然后，将适量的树脂3滴在经受硅烷耦合处理的模制透镜基板1的模制表面的中心附近。

将模制透镜基板1放在模具2上并通过50kgf（490.3325N）的压力对其加压。模制透镜基板1由此移动到更接近模具2的位置，使得树脂3被薄地并且均匀地填充于模具2上。由于其中分散有ITO微粒的用作树脂3的氟树脂具有暗蓝色外观，因此，除光栅部分以外，需要将其薄地并且均匀地扩散成2μm的厚度，以增大透射率。

当模制透镜基板1被加压时，由于三个表面（即，透镜基板表面、模具的表面和加压表面）的平行性的差异，在圆周方向上导致填充性 不均匀。当树脂突出部5没有如倾斜面那样成形时，由于加压导致的填充性不均匀不被去除。由此，在圆周方向上的填充性不均匀在树脂突出部5中大。相反，当树脂突出部5具有使得模具厚度增大的倾斜形状时，如第一例子中那样，树脂在圆周方向上转向，并且，这增强了突出部5中的填充性。

下表2表示不具有倾斜形状的突出部与第一例子的突出部之间的填充性差异。表2中的0～315°的角度方向代表在圆周方向上沿透镜外周从0°的中心位置偏移的角度。当突出部不具有倾斜形状时，在光学有效部（半径为9.0mm）中在所有方向上填充树脂，但是，树脂不填充于突出部（半径为9.0～9.5mm）周围。在第一例子中，通过模具厚度增大的模具的突出部的形状，改进突出部中的填充性。

表2

然后，通过来自紫外照射灯（未示出）的紫外光的照射，使在模具上填充的树脂3光固化，并且，通过相对于模具2提升喷射器6，将固化的树脂3与模制透镜基板1一起脱模。

以这种方式，根据第一例子，能够制造这样的衍射光学元件，在该衍射光学元件中，树脂基本上同心地填充于被设置为用树脂充分填 充光学有效部的树脂突出部中。因此，即使当从诸如照相机或视频照相机的在其上安装衍射光学元件的光学装置进行视觉检查时，衍射光学元件也不具有任何外观问题。因此，衍射光学元件可被安装在装置中。

第二例子

图8A～8D是示出根据第二例子的叠层衍射光学元件的制造方法的步骤图。将参照图8A～8D描述在第二例子中制造的衍射光学元件。

第二例子的衍射光学元件包括模制透镜基板1、其中分散有氧化锆（ZrO₂）微粒的环氧树脂3、其中分散有ITO微粒的丙烯酸树脂7和接合透镜基板8。模制透镜基板1被成形为类似于具有60mm的直径的凹透镜。其中分散有ZrO₂微粒的树脂3具有光固性。在环氧树脂3中均匀地分散有20vol%的纳米尺寸ZrO₂微粒，并且，环氧树脂3在外观上是无色透明的。其中分散有ITO微粒的丙烯酸树脂7类似地具有光固性。丙烯酸树脂7由于在其中均匀地分散有16vol%的纳米尺寸ITO微粒而具有蓝色外观。接合透镜基板8被成形为类似于具有55mm的直径的凸透镜。包含分散的ZrO₂微粒的环氧树脂3与包含分散的ITO微粒的丙烯酸树脂7之间的衍射光栅是具有10～12μm的光栅高度、0.1～2mm的光栅宽度和同心形式的闪耀衍射光栅。光栅的光学有效部具有51mm的直径。

将参照图8A描述用于模制第二例子的衍射光学元件的模具2。模具2在其模制表面上具有衍射光栅的希望形状的反转形状，并且同心地形成为向中心凸起。此外，模具2的光学有效外部具有模具厚度增大的倾斜形状。在倾斜面形状与基板表面之间形成的角度θ为50度。成对的倾斜面形状和随后的模具厚度减小的形状被重复8次。通过切割在母材金属上设置为镀层的Opt-Cu，形成模具2的模制表面。

将依次描述根据第二实施例的衍射光学元件的制造方法。

首先，为了增大与其中分散有ZrO₂微粒的环氧树脂3的粘接力，模制透镜基板1的一个表面经受硅烷耦合处理。通过分配器将适量的包含分散的ZrO₂微粒的环氧树脂3滴在经受硅烷耦合处理的模制透 镜基板1的表面的中心附近。

然后，将模制透镜基板1放在模具2上并在模具2上供给包含分散的ZrO₂微粒的环氧树脂3（图8B）。通过来自紫外照射灯的紫外光的照射，使被供给的包含分散的ZrO₂微粒的环氧树脂3固化。此外，通过喷射器6将固化的环氧树脂3和模制透镜基板1脱模，由此获得模制的产品。如图8C所示，获得的经模制产品被成形为在光学有效部4中具有希望的衍射表面，并在光学有效外部中具有树脂突出部5。

然后，为了增大与其中分散有ITO微粒的丙烯酸树脂7的粘接力，接合透镜基板8的一个表面经受硅烷耦合处理。通过分配器将适量的包含分散的ITO微粒的丙烯酸树脂7滴在经受硅烷耦合处理的接合透镜基板8的表面的中心附近。作为替代方案，包含分散的ITO微粒的丙烯酸树脂7可被滴在在模制透镜基板1上模制的并由包含分散的ZrO₂微粒的树脂3形成的衍射光栅表面的中心附近。

然后，通过300kgf（2941.995N）的压力对放置在包含分散的ZrO₂微粒的树脂3上的接合透镜基板8加压，并且，在接合透镜基板8上供给包含ITO微粒的丙烯酸树脂7（图8D）。通过用300kgf（2941.995N）的压力对接合透镜基板8加压，包含分散的ITO微粒的丙烯酸树脂7均匀并且薄地扩散。由于包含分散的ITO微粒的丙烯酸树脂7具有蓝色外观，因此，为了增大透射率，它需要扩散成2μm的厚度。

当接合透镜基板8被加压时，由于三个表面（即，接合透镜基板表面、模制透镜基板表面和加压表面）的平行性的差异，导致在圆周方向上的填充不均匀。特别是当使用的透镜的曲率小时，还由于透镜的未对准导致填充不均匀。因此，填充不均匀显著大。

当在光学有效外部中模制的树脂突出部不具有倾斜面形状时，由于加压导致的填充不均匀不被去除。由此，在圆周方向上的填充不均匀在树脂突出部中大。相反，当突出部5如第二例子中那样具有重复的倾斜面形状时，树脂在圆周方向上转向，并且，这增强了突出部5中的填充性。

在第二例子与突出部不具有模具厚度增大和减小的倾斜面重复的形状的情况之间，比较包含ITO微粒的丙烯酸树脂7的填充性。在8个方向上测量到被丙烯酸树脂7填充的部分的中心的距离。下表3表示比较结果。

表3

当不设置重复形状时，树脂在整个光学有效部（半径为25.5mm）上填充，但不在整个突出部（半径为25.5～27.0mm）上填充。并且，树脂在某个方向上从透镜溢出。相反，在第二例子中，树脂在突出部的形状的作用下在圆周方向上转向，并且，这增强了填充性。

最后，通过来自紫外照射灯（未示出）的紫外光的照射，使包含分散的ITO微粒的丙烯酸树脂7固化。

以这种方式，根据第二例子，即使当在接合透镜时需要在压力下薄地并且均匀地填充树脂时，也能够制造其中树脂基本上同心地填充于树脂突出部中的衍射光学元件。因此，即使当从诸如照相机或视频照相机的在其上安装衍射光学元件的光学装置进行视觉检查时，衍射光学元件也不具有任何外观问题。因此，衍射光学元件可被安装在产 品中。

由于叠层衍射光学元件包含其中用树脂均匀填充光学有效部和光学有效外部的树脂层，因此，该叠层衍射光学元件可被用在诸如照相机和视频照相机的光学装置中。

虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有的变更方式和等同的结构和功能。

Claims (10)

1.一种叠层衍射光学元件，包括：

基板；和

树脂层，其设置在基板上，并且包含光学有效部和与光学有效部相邻的光学有效外部，光学有效外部在光学有效部的外部并且是光学非有效部分，

其中，树脂层中的光学有效外部具有使得层厚在向基板的外周延伸时减小的连续形状，并且，

其中，连接所述连续形状的两个端部的直线和基板的表面的在与更接近基板的该表面的端部相对的点处的切线之间形成的角度处于20～60度的范围内。

2.根据权利要求1所述的叠层衍射光学元件，其中，

树脂层中的光学有效外部的外表面具有倾斜面或弯曲面的形状。

3.一种叠层衍射光学元件，包括：

基板；和

树脂层，其设置在基板上，并且包含光学有效部和与光学有效部相邻的光学有效外部，光学有效外部在光学有效部的外部并且是光学非有效部分，

其中，树脂层中的光学有效外部至少包含使得层厚在向基板的外周延伸时减小的连续的第一形状和使得层厚在向基板的外周延伸时增大的与第一形状相邻的第二形状，并且，

其中，连接使得层厚减小的连续的第一形状的两个端部的直线和基板的表面的在与更接近基板的该表面的端部相对的点处的切线之间形成的角度处于20～60度的范围内。

4.根据权利要求3所述的叠层衍射光学元件，其中，

树脂层中的光学有效外部包含重复的多对的使得层厚在向基板的外周延伸时减小的连续的第一形状和使得层厚在向基板的外周延伸时增大的与第一形状相邻的第二形状，并且

其中，所述多对的数量处于2～10的范围内。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的叠层衍射光学元件，其中，树脂层包含掺杂有锡的铟氧化物颗粒。

6.根据权利要求1～4中的任一项所述的叠层衍射光学元件，其中，树脂层中的光学有效部的厚度不均匀性小于光学有效部的平均厚度的10％。

7.一种叠层衍射光学元件的制造方法，包括以下的步骤：

在基板与模具之间供给树脂并使树脂固化；和

分离模具以在基板上形成包含光学有效部和与光学有效部相邻的光学有效外部的树脂层，光学有效外部在光学有效部的外部并且是光学非有效部分，

其中，模具的被配置为形成光学有效外部的部分具有使得模具厚度在向外周延伸时增大的连续形状，并且，

其中，在使树脂固化的步骤中，连接模具的所述连续形状的两个端部的直线和基板的表面的在与更接近基板的该表面的端部相对的点处的切线之间形成的角度处于20～60度的范围内。

8.根据权利要求7所述的叠层衍射光学元件的制造方法，其中，模具的被配置为形成光学有效外部的部分的外表面与基板相对并具有倾斜面或弯曲面的形状。

9.一种叠层衍射光学元件的制造方法，包括以下的步骤：

在基板与模具之间供给树脂并使树脂固化；和

分离模具以在基板上形成包含光学有效部和与光学有效部相邻的光学有效外部的树脂层，光学有效外部在光学有效部的外部并且是光学非有效部分，

其中，模具的被配置为形成光学有效外部的部分至少具有使得模具厚度在向外周延伸时增大的连续的第一形状和使得模具厚度在向外周延伸时减小的与连续的第一形状相邻的第二形状，并且，

其中，在使树脂固化的步骤中，在连接使得模具厚度增大的模具的所述连续的第一形状的两个端部的直线和基板的切线之间形成的角度处于20～60度的范围内。

10.根据权利要求9所述的叠层衍射光学元件的制造方法，其中，

模具的被配置为形成光学有效外部的部分具有重复的多对的使得模具厚度在向外周延伸时增大的连续的第一形状和使得模具厚度在向外周延伸时减小的与第一形状相邻的第二形状，并且，

其中，所述多对的数量处于2～10的范围内。