CN109477915B - 衍射光学元件、光照射装置 - Google Patents

Abstract

提供一种光的利用效率高，且即使在光的入射角偏离的情况下，对衍射光的影响也小并能够稳定地获得希望的衍射光，进而衍射光的不均匀性少的衍射光学元件、光照射装置。衍射光学元件(10)是一种对光进行整形的衍射光学元件，具备衍射层(15)，所述衍射层(15)具有：高折射率部(11)，在剖面形状中多个凸部(11a)排列配置；和低折射率部(14)，折射率比高折射率部(11)低，且至少包括在凸部(11a)之间形成的凹部(12)，凸部(11a)在其侧面形状的至少一侧具有具备高度不同的多个台阶部(11a‑1、11a‑2、11a‑3、11a‑4)的多阶段形状，凸部11a的侧面形状至少在一部分具备向包括衍射层(15)的平面倾斜的倾斜部(11b、11c、11d)。

Description

衍射光学元件、光照射装置

技术领域

本发明涉及衍射光学元件、光照射装置。

背景技术

由于网络的普及导致的用于安全风险避免的对个人认证的需求、机动车的自动驾驶化的趋势或者所谓的“物联网”的普及等，近年来，需要传感器系统的方面增大。传感器有各种种类，检测的信息也多种多样，作为其中的一种方法，有将光从光源向对象物照射并从反射来的光中获得信息这样的方法。例如，图案认证传感器、红外线雷达等是它的一个例子。

这些传感器的光源使用具有与用途相应的波长分布、亮度、扩散的光源。光的波长常使用可见光～红外线，特别是红外线具有难以受到外光的影响、是不可见的且还能够观察到对象物的略微内部这样的特征，因此被广泛使用。此外，作为光源的种类，多使用LED光源、激光光源等。例如，对于探测远的地方，优选使用光的扩散少的激光光源，而对于探测比较近的地方的情况或者为了照射具有某种程度的扩散的区域，优选使用 LED光源。

然而，作为对象的照射区域的大小、形状不一定与来自光源的光的扩散(分布)一致，在该情况下，需要通过扩散板、透镜、遮挡板等对光进行整形。最近，开发了一种称为Light Shaping Diffuser(LSD)的、能够对光的形状进行某种程度整形的扩散板。

此外，作为另外一种对光进行整形的方法，可列举衍射光学元件 (DiffractiveOptical Element：DOE)。其应用了光通过具有不同折射率的材料呈周期性排列的场所时的衍射现象。DOE基本上针对单一波长的光设计，但理论上能够将光整形为几乎任意的形状。此外，在所述LSD中，照射区域内的光强度成为高斯分布，而在DOE中，能够控制照射区域内的光分布的均匀性。DOE的这种特性在抑制向不必要的区域的照射所带来的高效率化、光源数量的削减等所带来的装置的小型化等方面是有利的 (例如，参照专利文献1)。

此外，DOE还能够应用于激光那样的平行光源、LED那样的扩散光源中的任意一者，并且能够应用于从紫外光到可见光、红外线的宽范围的波长。

DOE需要nm数量级的微细加工，特别是为了衍射长波长的光，需要形成高纵横比的微细形状。因此，对于DOE的制造，以往使用利用了电子束的电子束光刻技术。例如，在紫外线～近红外线区域透明的石英板上，将硬掩膜、抗蚀剂成膜后，使用电子束在抗蚀剂上描绘给定的形状，依次进行抗蚀剂显影、硬掩膜的干蚀刻、石英的干蚀刻，在石英板表面上形成图案后，通过除去硬掩膜，能够获得所希望的DOE。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-170320号公报

发明内容

发明要解决的课题

虽然DOE能够有效地对光进行整形，但在DOE和空气界面(或者， DOE和折射率不同的材料的界面)上，会发生由于折射率急剧地变化所引起的界面反射。该界面反射使光的利用效率降低。

为了避免界面反射，例如，考虑形成电介质多层膜那样的反射防止膜的方法，但是一般会导致成本增加的情况较多。此外，难以沿着DOE的微细形状均匀地形成反射防止膜的情况较多。

此外，DOE一般被设计为能够针对来自某个确定的方向的入射光对光进行所希望的整形。在使用激光光源的情况下，通常垂直地入射到DOE 面(存在DOE的周期构造的面或者其背面)上的情况较多。此外，在使用LED等扩散光源的情况下，在光源的扩散分布的基础上，对DOE进行考虑了光倾斜地进入DOE平面(包括衍射光栅的周期构造的面)的设计。

但是，在实际上使用DOE的情况下，光不一定以按照设计中使用的扩散分布的角度入射，有时由于装置的组装精度、光源的性能抖动等影响入射角会产生变化。在以往的DOE中，若入射角偏离设计时的角度，则处于衍射光(出射光)的特性(例如，配光特性)产生大幅变化的倾向。因此，存在DOE以及具备DOE的光照射装置的设计余量变窄的倾向，难以实用化，或者担忧装置的昂贵价格。

进而，为了提高DOE的配光效率，存在将剖面形状形成为多阶段形状的情况。其通过控制光的衍射的方向来提高配光精度。但是，在需要这种高精度的情况下，对多阶段形状进行加工的工序中的加工精度是有极限的，且多阶段形状的尺寸会产生偏差。而且，由于该多阶段形状的尺寸的偏差，存在整形了的衍射光中也产生不均匀性的情况。

本发明的课题为提供一种光的利用效率高，且即使在光的入射角偏离的情况下，对衍射光的影响也小并能够稳定地获得希望的衍射光，进而衍射光的不均匀性少的衍射光学元件、光照射装置。

用于解决课题的技术方案

本发明通过以下的解决方案来解决所述课题。另外，为了容易理解，标注与本发明的实施方式对应的附图标记来进行说明，但不限于此。

第一发明为一种对光进行整形的衍射光学元件(10、20、30、40)，具备衍射层(15、25、35、45)，所述衍射层(15、25、35、45)具有：高折射率部(11、21、31、41)，在剖面形状中多个凸部(11a、21a、31a、 41a等形状)排列配置；和低折射率部(14)，折射率比所述高折射率部(11、 21、31、41)低，且包括至少在所述凸部(11a、21a、31a、41a等形状) 之间形成的凹部(12)，所述凸部(11a、21a、31a、41a)在其侧面形状的至少一侧具有多阶段形状，所述多阶段形状具备高度不同的多个台阶部 (11a-1、11a-2、11a-3、11a-4、21a-1、21a-2、21a-3、21a-4、31a-1、31a-2、 31a-3、31a-4、41a-1、41a-2、41a-3、41a-4)，所述凸部(11a、21a、31a、41a)的侧面形状至少在一部分具备相对于包括所述衍射层(15、25、35、 45)的平面倾斜的倾斜部(11b、11c、11d、21b、21c、21d、31b、31c、 31d、41b、41c、41d)。

第二发明为具备以下特征的衍射光学元件(10、20、30、40)，根据第一发明所述的衍射光学元件(10、20、30、40)，所述凸部(11a、21a、 31a、41a)的侧面形状具备第一倾斜部(11b、21b、31b、41b)，所述第一倾斜部(11b、21b、31b、41b)沿所述凸部(11a、21a、31a、41a)的宽度从所述凸部(11a、21a、31a、41a)的前端部朝向根部(11f、21f、 31f、41f)变宽的方向倾斜。

第三发明为具备以下特征的衍射光学元件，根据第二发明所述的衍射光学元件，具备垂直部，所述垂直部从所述第一倾斜部(11b、21b、31b、 41b)朝向所述根部(11f、21f、31f、41f)沿与所述衍射层(15、25、35、 45)垂直的方向延伸。

第四发明为具备以下特征的衍射光学元件(10、20、30、40)，根据第二发明所述的衍射光学元件(10、20、30、40)，具备：第二倾斜部(11c、21c、31c、41c)，沿所述凸部(11a、21a、31a、41a)的宽度从所述第一倾斜部(11b、21b、31b、41b)朝向所述根部(11f、21f、31f、41f)变窄的方向倾斜；和第三倾斜部(11d、21d、31d、41d)，沿所述凸部(11a、 21a、31a、41a)的宽度从所述第二倾斜部(11c、21c、31c、41c)进一步朝向所述根部(11f、21f、31f、41f)变宽的方向倾斜。

第五发明为具备以下特征的衍射光学元件，根据第四发明所述的衍射光学元件，当将所述第二倾斜部(11c、21c、31c、41c)和所述第三倾斜部(11d、21d、31d、41d)所连接的缩颈部分的宽度作为一个台阶部的宽度进行观察时，该缩颈部分的宽度比该台阶部的顶部(11e、21e、31e、41e) 的宽度宽。

第六发明为具备以下特征的衍射光学元件(10、30、40)，根据第一发明至第五发明中的任一项所述的衍射光学元件(10、30、40)，所述多阶段形状的棱线(11j、11k、31j、31k、41k)的至少一个不带角地倾斜。

第七发明为具备以下特征的衍射光学元件(10、20、30、40)，根据第一发明至第六发明中的任一项所述的衍射光学元件(10、20、30、40)，在所述多阶段形状的相邻的台阶部的边界的至少一个，具备以比各台阶部的宽度窄的宽度突出为锐角或者凹陷为锐角而形成的锐角部(11g、11h、 21h、21i、31i、41i)。

第八发明为具备以下特征的衍射光学元件(10、20、30、40)，根据第一发明至第七发明中的任一项所述的衍射光学元件(10、20、30、40)，所述高折射率部(11、21、31、41)是对电离放射线固化性树脂组成物进行固化而获得的。

第九发明为具备以下特征的衍射光学元件(10、20、30、40)，根据第一发明至第八发明中的任一项所述的衍射光学元件(10、20、30、40)，所述低折射率部(14)是空气。

第十发明为具备以下特征的衍射光学元件(10)，根据第一发明至第九发明中的任一项所述的衍射光学元件(10)，透明基材(61)、所述衍射层(15、25、35、45)以及覆盖所述衍射层(15、25、35、45)的覆盖层 (62、63)依次层叠。

第十一发明为具备以下特征的衍射光学元件(10、20、30、40)，根据第一发明至第十发明中的任一项所述的衍射光学元件(10、20、30、40)，所述衍射层(15、25、35、45)衍射波长780nm以上的红外线。

第十二发明为具备以下特征的衍射光学元件(10、20、30、40)，根据第十一发明所述的衍射光学元件(10、20、30、40)，所述凸部(11a、 21a、31a、41a)的高度为650nm以上。

第十三发明是一种光照射装置，具备：光源(L)；和第一发明至第十二发发明中的任一项所述的衍射光学元件(10、20、30、40)，其至少一个配置在所述光源(L)发出的光所通过的位置。

第十四发明为具备以下特征的光照射装置，根据第十三发明所述的光照射装置，所述光源(L)能够发出波长780nm以上的红外线。

发明效果

根据本发明，能够提供一种光的利用效率高，且即使在光的入射角偏离的情况下，对衍射光的影响也小并能够稳定地获得希望的衍射光，进而衍射光的不均匀性少的衍射光学元件、光照射装置。

附图说明

图1是示出本发明的衍射光学元件的第一实施方式的俯视图。

图2是示出图1的衍射光学元件的例子中的部分周期构造的一个例子的立体图。

图3是在图2中的箭头G-G’的位置切断衍射光学元件的剖视图。

图4是放大并示出凸部11a的图。

图5是以与图3相同的剖面示出第二实施方式的衍射光学元件20的图。

图6是放大并示出凸部21a的图。

图7是以与图3相同的剖面示出第三实施方式的衍射光学元件30的图。

图8是放大并示出凸部31a的图。

图9是以与图3相同的剖面示出第四实施方式的衍射光学元件40的图。

图10是放大并示出凸部41a的图。

图11是和图3等同样地示出比较例的衍射光学元件的剖视图。

图12是示出评价的状况的图。

图13是说明本发明的衍射光学元件的反射光相比于比较例的衍射光学元件少的理由的图。

图14是简化并示意性地示出入射角度的变化和衍射光的关系的图。

图15是说明衍射光学元件的图。

图16A是示出作为衍射光学元件的变形方式而设置透明基材的例子的图。

图16B是示出作为衍射光学元件的变形方式而设置透明基材以及覆盖层的例子的图。

图16C是示出作为衍射光学元件的变形方式而设置透明基材以及覆盖层的例子的图。

图17是以与图3相同的剖面示出第五实施方式的衍射光学元件70的图。

图18是放大实际制作第五实施方式的衍射光学元件70而成的结构的照片。

图19是放大并示出凸部71a的图。

图20是示出对用于模拟而制作的第五实施方式的衍射光学元件70进行模仿的计算用模型的形状的图。

图21是示出比较例的衍射光学元件50和第五实施方式的衍射光学元件70的模拟结果的图。

图22是示出没有形成缩颈部分71b的衍射光学元件70B的模型的图。

图23是针对衍射效率将没有形成缩颈部分71b的衍射光学元件70B 的模拟结果和第五实施方式的衍射光学元件70的模拟结果一并示出的图。

图24是示出没有形成凹陷部71c的衍射光学元件70C的模型的图。

图25是针对30°倾斜入射的衍射效率将没有形成凹陷部71c的衍射光学元件70C的模拟结果和第五实施方式的衍射光学元件70的模拟结果一并示出的图。

图26是以与图3相同的剖面示出第六实施方式的衍射光学元件80的图。

具体实施方式

以下，参照附图等对实施本发明的最佳的方式进行说明。

(第一实施方式)

图1是示出本发明的衍射光学元件的第一实施方式的俯视图。

图2是示出图1的衍射光学元件的例子中的部分周期构造的一个例子的立体图。

图3是在图2中的箭头G-G’的位置切断衍射光学元件的剖视图。

另外，包括图1在内，以下示出的各图是示意性地示出的图，且为了容易理解，各部分的大小、形状适当地夸张示出。

此外，在以下的说明中，示出具体的数值、形状、材料等来进行说明，但这些能够适当地变更。

另外，对于在本发明中使用的形状、几何学条件以及确定这些的程度的用语，例如，“平行”、“正交”、“相同”等用语、长度、角度的值等，解释为包括可以期待同样的功能的程度的范围而不受严格的意思的约束。此外，该说明书中的“俯视”是指在相对于衍射光学元件的板面的垂直方向从形成有微细形状的一侧进行视觉辨认。即，相当于相对于具有衍射光学元件的衍射层的面，从垂直方向进行视觉辨认(在从图2中的Z轴的正侧进行视觉辨认的状态，对图1那样的俯视图进行视觉辨认)。

此外，在本发明中，“对光进行整形”是指通过控制光的行进方向，使得投影到对象物或者对象区域的光的形状(照射区域)成为任意的形状。例如，如图15的例子所示，在直接投影到平面形状的屏幕200的情况下准备照射区域202成为圆形的光201(图15(b))。将通过使该光201透过本发明的衍射光学元件10来将照射区域204设为正方形(图15(a))、长方形、圆形(未图示)等目标形状称为“对光进行整形”。

此外，在本发明中，透明是指至少透过要利用的波长的光。例如，假设即使不透过可见光，但只要透过红外线，则在用于红外线用途的情况下，作为透明进行对待。

第一实施方式的衍射光学元件10是对光进行整形的衍射光学元件 (DOE)。衍射光学元件10设计为对于波长为980nm的红外激光将光扩散为十字型，具体扩散为在±50度宽度以±3.3度扩散的两根光带交叉的形状。

第一实施方式的衍射光学元件10在图1所示的A、B、C、D的各个位置处深度不同。即，衍射光学元件10由四个阶段的高度不同的多阶段形状构成。而且，衍射光学元件10通常具备具有不同的周期构造的多个区域(部分周期构造：例如，图1的E、F区域)。在图2中，提取并示出了部分周期构造的一个例子。

如图3所示，衍射光学元件10具备在剖面形状中多个凸部11a排列配置的高折射率部11。该高折射率部11维持相同的剖面形状不变，在剖面的进深方向上延伸。

高折射率部11例如可以是通过干蚀刻处理对于石英(SiO₂、合成石英) 进行形状加工而作成的结构，也可以是对电离放射线固化性树脂组成物进行固化而获得的结构。这种周期构造的制造方法有多种多样的方法是公知的，可以通过这些公知的方法，适当地制作。而且，以下说明的本申请的特征性的倾斜部等的形状是主要通过调整干蚀刻处理的各种条件来实现的。

此外，包括在凸部11a之间形成的凹部12以及凸部11a的顶部附近的空间13的图3的上方的部分存在空气，成为折射率比高折射率部11低的低折射率部14。通过这些高折射率部11以及低折射率部14交替地排列配置的周期构造，构成了具备对光进行整形的作用的衍射层15。

图4是放大并示出凸部11a的图。

在侧面形状的一侧(在图4中，左侧)，凸部11a具有多阶段形状，该多阶段形状具备高度不同的四个台阶部。具体地，凸部11a在一侧面侧具有最突出的级别1台阶部11a-1、比级别1台阶部11a-1低一级的级别2 台阶部11a-2、比级别2台阶部11a-2更低一级的级别3台阶部11a-3以及比级别3台阶部11a-3更低一级的级别4台阶部11a-4。

此外，凸部11a的台阶部的相反侧(在图4中，右侧)的侧面形状具备多个向包括衍射层15的平面P倾斜的倾斜部。具体地，在凸部11a，设有第一倾斜部11b、第二倾斜部11c以及第三倾斜部11d。

第一倾斜部11b是由沿凸部11a的宽度从级别1台阶部11a-1的前端部11e朝向根部11f变宽的方向倾斜的曲面构成的斜面。包括该第一倾斜部11b的斜面在内，主要示出斜面是由曲面构成的结构，并对此进行说明。但是，这些斜面也可以包括由平面构成的部分。

第二倾斜部11c是由沿凸部11a的宽度从第一倾斜部11b朝向根部11f 变窄的方向倾斜的曲面构成的斜面。

第三倾斜部11d是由沿凸部11a的宽度从第二倾斜部11c进一步朝向根部11f变宽的方向倾斜的曲面构成的斜面。

此外，凸部11a具备锐角部11g、11h、11i。

锐角部11g在相邻的级别2台阶部11a-2和级别3台阶部11a-3的边界，以比级别2台阶部11a-2以及级别3台阶部11a-3的宽度更窄的宽度朝向低折射率部14侧突出为锐角。

锐角部11h在相邻的级别3台阶部11a-3和级别4台阶部11a-4的边界，以比级别3台阶部11a-3以及级别4台阶部11a-4的宽度窄的宽度朝向低折射率部14侧突出为锐角。

锐角部11i在相邻的级别3台阶部11a-3和级别4台阶部11a-4的边界，以比级别3台阶部11a-3以及级别4台阶部11a-4的宽度窄的宽度从低折射率部14侧朝向高折射率部11侧凹陷为锐角而形成。

此外，级别1台阶部11a-1和级别2台阶部11a-2之间的壁部11m、级别2台阶部11a-2和级别3台阶部11a-3之间的壁部11n以及级别3台阶部11a-3和级别4台阶部11a-4之间的壁部11o均构成为沿凸部11a的宽度从低折射率部14侧朝向高折射率部11侧变宽的方向倾斜的斜面。

进而，在凸部11a的多阶段形状的棱线当中的棱线11j以及棱线11k 被倒了圆角，因此不带角度地倾斜。

棱线11j是级别3台阶部11a-3和锐角部11i之间的棱线，棱线的角被倒圆角，成为不带角度地倾斜的方式。对于该棱线11j，因为在附近形成有锐角部11h，所以能够视为级别3台阶部11a-3和锐角部11h之间的棱线，由于锐角部11h是另外设置的，因此在不考虑该锐角部11h的情况下，应该将级别3台阶部11a-3和锐角部11i之间的棱线视为倒了圆角的形状。

棱线11k是级别4台阶部11a-4和锐角部11i之间的棱线，棱线的角被倒圆角，成为不带角度地倾斜的方式。另外，对于该棱线11k，若不形成锐角部11i，则本来就不存在角，是成为角落的部分。

例如，对于980nm的激光，在将材质设为石英，且以4-level设计以长边±50°×短边±3.3°扩散的矩形的扩散形状的情况下，衍射光栅的最佳深度为1633nm，间距为1280nm，突起部的宽度为960nm。

这些设计例如能够使用利用了严格耦合波分析(RCWA)算法的GratingMOD(Rsoft公司制)、使用了迭代傅里叶变换算法(IFTA)的 Virtuallab(LightTrans公司制)等各种模拟工具进行。

此外，优选凸部11a的高度为650nm以上。这是因为，在用波长780nm、折射率1.6计算的情况下，在2-level需要650nm的凸部11a的高度，在 4-level需要975nm的凸部11a的高度，在8-level需要1137nm的凸部11a 的高度。

如上所述，通过从前端部11e将第一倾斜部11b、第二倾斜部11c以及第三倾斜部11d连接设置，凸部11a的宽度从前端部11e朝向根部11f 变宽，然后变窄，在第二倾斜部11c和第三倾斜部11d的边界部分，作为一个台阶部即级别1台阶部11a-1的宽度来观察时，宽度变得最窄，形成缩颈部分，在第三倾斜部11d宽度变宽并到达根部11f。因此，对于凸部 11a的台阶部的相反侧(在图4中，右侧)的侧面形状，若详细地观察其剖面形状，通过组合方向不同的多个斜面而构成。

此外，在凸部11a的台阶部侧，设置有锐角部11g、11h、11i和由被倒圆角而不带角的倾斜的面构成的棱线11j以及棱线11k。

这样，若作为整体观察，则第一实施方式的衍射光学元件10具备与以往的衍射光学元件的形状相同的多阶段形状，若详细地观察其剖面形状，其组合多种多样的斜面、曲面而构成。

对于第一实施方式的衍射光学元件10的作用以及效果，将参照与其他的实施方式以及比较例比较的评价结果稍后叙述。

(第二实施方式)

图5是以与图3相同的剖面示出第二实施方式的衍射光学元件20的图。

除了凸部21a的形状与第一实施方式的衍射光学元件10不同之外，第二实施方式的衍射光学元件20采用与第一实施方式相同的方式。因此，对于达成与上述第一实施方式相同的功能的部分，标注相同的附图标记，适当省略重复的说明。

衍射光学元件20具备：具有凸部21a的高折射率部21；和包括凹部 12以及空间13的低折射率部14，通过高折射率部21以及低折射率部14 交替地排列配置的周期构造，构成具备对光进行整形的作用的衍射层25。

除了形状不同之外，凸部21a与第一实施方式的凸部11a相同。以下，对凸部21a的形状进行说明。

图6是放大并示出凸部21a的图。

凸部21a在侧面形状的一侧(在图6中，左侧)具有多阶段形状，该多阶段形状具备高度不同的四个台阶部。具体地，凸部21a在一侧面侧具有最突出的级别1台阶部21a-1、比级别1台阶部21a-1低一级的级别2 台阶部21a-2、比级别2台阶部21a-2更低一级的级别3台阶部21a-3以及比级别3台阶部21a-3更低一级的级别4台阶部21a-4。

此外，凸部21a的台阶部的相反侧(在图6中，右侧)的侧面形状具备多个相对于包括衍射层25的平面P倾斜的倾斜部。具体地，在凸部21a，设有第一倾斜部21b、第二倾斜部21c以及第三倾斜部21d。

第一倾斜部21b是由沿凸部21a的宽度从级别1台阶部21a-1的前端部21e朝向根部21f变宽的方向倾斜的曲面构成的斜面。包括该第一倾斜部21b的斜面在内，主要示出斜面由曲面构成的结构，并对此进行说明。但是，这些斜面也可以包括由平面构成的部分。

第二倾斜部21c是由沿凸部21a的宽度从第一倾斜部21b朝向根部21f 变窄的方向倾斜的曲面构成的斜面。

第三倾斜部21d是由沿凸部21a的宽度从第二倾斜部21c进一步朝向根部21f变宽的方向倾斜的曲面构成的斜面。

此外，凸部21a具备锐角部21g、21h、21i。

锐角部21g在相邻的级别1台阶部21a-1和级别2台阶部21a-2的边界的角落部，以比级别1台阶部21a-1以及级别2台阶部21a-2的宽度窄的宽度朝向低折射率部14侧突出为锐角。

锐角部21h在相邻的级别1台阶部21a-1和级别2台阶部21a-2的边界的角部，以比级别1台阶部21a-1以及级别2台阶部21a-2的宽度窄的宽度从低折射率部14侧朝向高折射率部11侧凹陷为锐角而形成。

锐角部21i在相邻的级别2台阶部21a-2和级别3台阶部21a-3的边界，以比级别2台阶部21a-2以及级别3台阶部21a-3的宽度窄的宽度从低折射率部14侧朝向高折射率部11侧凹陷为锐角而形成。

此外，级别1台阶部21a-1和级别2台阶部21a-2之间的壁部21m、级别2台阶部21a-2和级别3台阶部21a-3之间的壁部21n以及级别3台阶部21a-3和级别4台阶部21a-4之间的壁部21o均构成为沿凸部21a的宽度从低折射率部14侧朝向高折射率部21侧变宽的方向倾斜的斜面。

此外，级别1台阶部21a-1的前端部21e以及级别2台阶部21a-2的前端部21j形成为向高折射率部21侧凹陷的曲面状的倾斜面。

另外，第二实施方式的衍射光学元件20的形状为第一实施方式的衍射光学元件10的相反版本形状。因此，对于第二实施方式的衍射光学元件20的制作，在制作第一实施方式的衍射光学元件10后，根据该衍射光学元件10进行仿型来制作相反版本1。而且，进一步对该相反版本1进行仿型来制作相反版本2，并使用该相反版本2，进行基于电离放射线固化型树脂的赋型，从而得到衍射光学元件20。

对于第二实施方式的衍射光学元件20的作用以及效果，也将参照与其他的实施方式以及比较例比较的评价结果稍后叙述。

(第三实施方式)

图7是以与图3相同的剖面示出第三实施方式的衍射光学元件30的图。

除了凸部31a的形状与第一实施方式的衍射光学元件10不同之外，第三实施方式的衍射光学元件30采用与第一实施方式相同的方式。因此，对于达成与上述第一实施方式相同的功能的部分，标注相同的附图标记，适当省略重复的说明。

衍射光学元件30具备：具有凸部31a的高折射率部31；和包括凹部 12以及空间13的低折射率部14，通过高折射率部31以及低折射率部14 交替地排列配置的周期构造，构成具备对光进行整形的作用的衍射层35。

除了形状不同之外，凸部31a与第一实施方式的凸部11a相同。以下，对凸部31a的形状进行说明。

图8是放大并示出凸部31a的图。

凸部31a在侧面形状的一侧(在图8中，左侧)具有多阶段形状，该多阶段形状具备高度不同的四个台阶部。具体地，凸部31a在一侧面侧具有最突出的级别1台阶部31a-1、比级别1台阶部31a-1低一级的级别2 台阶部31a-2、比级别2台阶部31a-2更低一级的级别3台阶部31a-3以及比级别3台阶部31a-3更低一级的级别4台阶部31a-4。

此外，凸部31a的台阶部的相反侧(在图8中，右侧)的侧面形状具备多个相对于包括衍射层35的平面P倾斜的倾斜部。具体地，在凸部31a，设有第一倾斜部31b、第二倾斜部31c以及第三倾斜部31d。

第一倾斜部31b是由沿凸部31a的宽度从级别1台阶部31a-1的前端部31e朝向根部31f变宽的方向倾斜的曲面构成的斜面。包括该第一倾斜部31b的斜面在内，主要示出斜面由曲面构成的结构，并对此进行说明。但是，这些斜面也可以包括由平面构成的部分。

第二倾斜部31c是由沿凸部31a的宽度从第一倾斜部31b朝向根部31f 变窄的方向倾斜的曲面构成的斜面。

第三倾斜部31d是由沿凸部31a的宽度从第二倾斜部31c进一步朝向根部31f变宽的方向倾斜的曲面构成的斜面。

此外，凸部31a具备锐角部31i。

锐角部31i在相邻的级别3台阶部31a-3和级别4台阶部31a-4的边界，以比级别3台阶部31a-3以及级别4台阶部31a-4的宽度窄的宽度从低折射率部14侧朝向高折射率部31侧凹陷为锐角而形成。

此外，级别1台阶部31a-1和级别2台阶部31a-2之间的壁部31m、级别2台阶部31a-2和级别3台阶部31a-3之间的壁部31n以及级别3台阶部31a-3和级别4台阶部31a-4之间的壁部31o均构成为沿凸部31a的宽度从低折射率部14侧朝向高折射率部31侧变宽的方向倾斜的斜面。

进而，凸部31a的多阶段形状的棱线当中的、棱线31j以及棱线31k 被倒了圆角，因此不带角度地倾斜。

棱线31j是级别3台阶部31a-3和锐角部31i之间的棱线，线的角被倒圆角，成为不带角度地倾斜的方式。

棱线31k是级别4台阶部31a-4和锐角部31i之间的棱线，线的角被倒圆角，成为不带角度地倾斜的方式。另外，对于该棱线31k，若不形成锐角部31i，则本来就不存在角，是成为角落的部分。

对于第三实施方式的衍射光学元件30的作用以及效果，也将参照与其他的实施方式以及比较例比较的评价结果稍后叙述。

(第四实施方式)

图9是以与图3相同的剖面示出第四实施方式的衍射光学元件40的图。

除了凸部41a的形状与第一实施方式的衍射光学元件10不同之外，第四实施方式的衍射光学元件40采用与第一实施方式相同的方式。因此，对于达成与上述第一实施方式相同的功能的部分，标注相同的附图标记，适当省略重复的说明。

衍射光学元件40具备：具有凸部41a的高折射率部41；和包括凹部 12以及空间13的低折射率部14，通过高折射率部41以及低折射率部14 交替地排列配置的周期构造，构成具备对光进行整形的作用的衍射层45。

除了形状不同之外，凸部41a与第一实施方式的凸部11a相同。以下，对凸部41a的形状进行说明。

图10是放大并示出凸部41a的图。

凸部41a在侧面形状的一侧(在图10中，左侧)具有多阶段形状，该多阶段形状具备高度不同的四个台阶部。具体地，凸部41a在一侧面侧具有最突出的级别1台阶部41a-1、比级别1台阶部41a-1低一级的级别2 台阶部41a-2、比级别2台阶部41a-2更低一级的级别3台阶部41a-3以及比级别3台阶部41a-3更低一级的级别4台阶部41a-4。

此外，凸部41a的台阶部的相反侧(在图10中，右侧)的侧面形状具备多个相对于包括衍射层45的平面P倾斜的倾斜部。具体地，在凸部 41a，设有第一倾斜部41b、第二倾斜部41c以及第三倾斜部41d。

第一倾斜部41b是由沿凸部41a的宽度从级别1台阶部41a-1的前端部41e朝向根部41f变宽的方向倾斜的曲面构成的斜面。包括该第一倾斜部41b的斜面在内，主要示出斜面由曲面构成的结构，并对此进行说明。但是，这些斜面也可以包括由平面构成的部分。

第二倾斜部41c是由沿凸部41a的宽度从第一倾斜部41b朝向根部41f 变窄的方向倾斜的曲面构成的斜面。

第三倾斜部41d由沿凸部41a的宽度从第二倾斜部41c进一步朝向根部41f变宽的方向倾斜的曲面构成的斜面。

此外，凸部41a具备锐角部41i。

锐角部41i在相邻的级别3台阶部41a-3和级别4台阶部41a-4的边界，以比级别3台阶部41a-3以及级别4台阶部41a-4的宽度窄的宽度从低折射率部14侧朝向高折射率部41侧凹陷为锐角而形成。

此外，级别1台阶部41a-1和级别2台阶部41a-2之间的壁部41m、级别2台阶部41a-2和级别3台阶部41a-3之间的壁部41n以及级别3台阶部41a-3和级别4台阶部41a-4之间的壁部41o均构成为沿凸部41a的宽度从低折射率部14侧朝向高折射率部41侧变宽的方向倾斜的斜面。

进而，棱线41k是级别4台阶部41a-4和锐角部41i之间的棱线，线的角被倒圆角，成为不带角度地倾斜的方式。另外，对于该棱线31k，若不形成锐角部31i，则本来就不存在角，是成为角落的部分。

对于第四实施方式的衍射光学元件40的作用以及效果，也将参照与其他的实施方式以及比较例比较的评价结果稍后叙述。

(各实施方式的作用以及效果)

接下来，与比较例进行比较来说明上述各实施方式的作用和效果。

为了确认各实施方式的衍射光学元件的作用以及固化，准备了没有应用本发明的结构的比较例。

图11是和图3等同样地示出比较例的衍射光学元件的剖视图。

比较例的衍射光学元件50不具备各实施方式的衍射光学元件所具备的倾斜部，构成为组合了大致完整的矩形形状的多级形状。另外，比较例的衍射光学元件50和各实施方式的衍射光学元件一样，设计为对于波长为980nm的红外激光将光扩散为十字型，具体扩散为在±50度、宽度为±3.3度扩散的两根光带交叉的形状。

图12是示出评价的状况的图。

对从第一实施方式的衍射光学元件10至第四实施方式的衍射光学元件40和比较例的衍射光学元件50的合计四种衍射光学元件，以图12所示的状况进行了衍射光的形状和反射光的确认。

作为屏幕S，使用出售的复印纸。

红外线相机CAM1、CAM2使用能够检测980nm的波长的 RadiantZemax公司的Prometric。为了防止噪声，对红外线相机CAM1、 CAM2安装可见光截止滤光片来进行测量。

光源L设定为对DOE(衍射光学元件10至衍射光学元件40以及比较例的衍射光学元件50)倾斜1度照射波长980nm的红外激光。另外，通过配置该光源L和在光源L发出的光所通过的位置配置上述衍射光学元件10～40中的任意一个，构成光照射装置。

在该条件下，分别用红外线相机CAM1、CAM2观察由衍射光学元件 (DOE)的表面反射的光以及投影到屏幕S上的光，并进行了比较。

此外，对于使红外激光的入射角度变动了1±1度时的屏幕投影形状的变动也进行了确认。在表1中示出其结果。

[表1]

表1：评价结果

在将比较例的结果设为A的情况下，在同等的情况下设为A，稍微良好设为AA，良好设为AA。

观察表1的结果可知，对于1度入射的投影形状，在像第一实施方式至第四实施方式那样设置了倾斜部的结构中，获得了与比较例同等或者比比较例更良好的结果。特别是，对于第一实施方式的衍射光学元件10以及第二实施方式的衍射光学元件20，获得了良好的结果。这是因为，在第一实施方式以及第二实施方式中，较多地形成有锐角部，通过具备该锐角部，形成急剧的形状的变化点，由此，产生高次衍射光，由于多阶段形状的尺寸的偏差产生的配光不均匀性被缓和。

接下来，对于表1的1度入射的DOE反射光的弱度，第一实施方式至第四实施方式获得了比比较例良好的结果，即，反射光弱这样的结果。对该结果进行说明。

图13是说明本发明的衍射光学元件的反射光比比较例的衍射光学元件少的理由的图。

在图13中，对应剖面形状的位置，将表观的折射率的变化一并记为图表。图13(a)是比较例的衍射光学元件50的情况，图13(b)示出了第三实施方式的衍射光学元件30的情况。

在比较例的衍射光学元件50中，形状的变化急剧，因此表观上的折射率也急剧地变化，而在第三实施方式的衍射光学元件30中，因为设有倾斜部，形状的变化不急剧，因此，表观上的折射率的变化也成为缓慢的变化。因为在折射率发生变化的界面产生反射，所以在第三实施方式的衍射光学元件30中，通过表观上的折射率的变化变得缓慢，界面的反射被抑制。另外，该现象在除第三实施方式的衍射光学元件30以外的衍射光学元件10、20、40中也一样。然而，观察表1的结果可知，对于反射光的抑制效果，第一实施方式的衍射光学元件10至第三实施方式的衍射光学元件30比第四实施方式的衍射光学元件40强。这是因为，第一实施方式的衍射光学元件10至第三实施方式的衍射光学元件30的斜面部比第四实施方式的衍射光学元件40形成得多。

接下来，对于表1的入射角度变动导致的投影形状的变化少，第一实施方式至第四实施方式也获得了比比较例良好的结果，即，反射光弱这样的结果。对该结果进行说明。

图14是简化并示意性地示出入射角度的变化和衍射光的关系的图。

图14(a)示出了来自作为设计位置的垂直方向的光入射到比较例的衍射光学元件50时的光的衍射状态。垂直地入射到衍射光学元件50的光作为1次光均衡地向左右衍射。

图14(b)示出了光从与设计位置偏离的位置入射到比较例的衍射光学元件50时的光的衍射状态。若光倾斜地入射到衍射光学元件50，则如该图14(b)所示，光的均衡性破坏。衍射光学元件的光学设计通常在图 14(a)那样的简单形状的基础上作成，若光的入射状态发生变化，则作为衍射光学元件整体的光的衍射状态发生变化。

图14(c)示出了来自作为设计位置的垂直方向的光入射到第三实施方式的衍射光学元件30时的光的衍射状态。即使在剖面形状的一部分设置倾斜部的衍射光学元件30中，垂直地入射的光也作为1次光均衡地向左右衍射。

图14(d)示出了光从偏离设计位置的位置入射到第三实施方式的衍射光学元件30时的光的衍射状态。在剖面形状的一部分设置倾斜部的衍射光学元件30中，即使光的入射方向多少发生变动，必然存在一部分垂直于光的面，难以影响衍射光的分布。因此，如表1所示，获得了投影形状的变化少这样的结果。

另外，对于入射角度变动导致的投影形状的变化少，第四实施方式的衍射光学元件40获得了比比较例的衍射光学元件50良好的结果，但也获得比其他的实施方式差的结果。这是因为，第四实施方式的衍射光学元件 40的倾斜部比其他的实施方式少，受到入射角度的影响的部位多。

如以上说明的那样，根据第一实施方式至第四实施方式的衍射光学元件10、20、30、40，因为在凸部具备倾斜部，所以能够减少由界面反射的光，能够提高光的利用效率。

此外，根据第一实施方式至第四实施方式的衍射光学元件10、20、30、 40，因为在凸部具备倾斜部，所以即使由于装置的组装精度、光源的性能抖动等的影响入射角发生变化，也难以受到影响，且对衍射光的影响小并能够稳定地获得希望的衍射光。

进而，根据第一实施方式至第四实施方式的衍射光学元件10、20、30、 40，因为具备锐角部，所以产生高次衍射光，且能够缓和由于多阶段形状的尺寸的偏差而产生的配光不均匀性。

(第五实施方式)

图17是以与图3相同的剖面示出第五实施方式的衍射光学元件70的图。

除了凸部71a的形状与第一实施方式的衍射光学元件10不同之外，第五实施方式的衍射光学元件70采用与第一实施方式相同的方式。因此，对于达成与上述第一实施方式相同的功能的部分，标注相同的附图标记，适当省略重复的说明。

衍射光学元件70具备：具有凸部71a的高折射率部71；和包括凹部 12以及空间13的低折射率部15，通过高折射率部71以及低折射率部15 交替地排列配置的周期构造，构成具备对光进行整形的作用的衍射层55。

除了形状不同之外，凸部71a与第一实施方式的凸部11a相同。以下，对凸部71a的形状进行说明。

图18是放大实际制作第五实施方式的衍射光学元件70而得到的结构的照片。

图19是放大并示出凸部71a的图。

凸部71a在侧面形状的一侧(在图19中，左侧)具有多阶段形状，该多阶段形状具备高度不同的四个台阶部。具体地，凸部71a在一侧面侧具有最突出的级别1台阶部71a-1、比级别1台阶部71a-1低一级的级别2 台阶部71a-2、比级别2台阶部71a-2更低一级的级别3台阶部71a-3以及比级别3台阶部71a-3更低一级的级别4台阶部71a-4。

此外，凸部71a的台阶部的相反侧(在图19中，右侧)的侧面形状设有朝向凸部71a的内部方向(在图19中，左侧)凹陷的缩颈部分71b。

进而，在级别3台阶部71a-3和级别4台阶部71a-4的边界的角落部分，设有剖面形状以比各台阶部的宽度窄的宽度凹陷为曲面状而形成的凹陷部71c。

进而，在各台阶部的角落部分，设有角落R部(倾斜部)71d、71e。

在此，在第五实施方式的衍射光学元件70与构成为图11所示的以往的典型的阶段形状的比较例的衍射光学元件50的比较中，对光学特性有何差异进行说明。

图20是示出对用于模拟而制作的第五实施方式的衍射光学元件70进行模仿的计算用模型的形状的图。

通过该形状和图11所示的比较例的衍射光学元件50的形状，进行衍射效率的解析模拟。另外，图20中所示的衍射光学元件70的深度D相当于到比较例的衍射光学元件50的级别4台阶部的深度。

在此，对衍射效率的分析模拟，使用基于严格耦合波理论(RCWA (rigorouscoupled-wave analysis)的运算。在数学上，RCWA归结为矩阵的固有值问题和解答一次方程式，因此没有原理上的困难。此外，在基于该RCWA的电磁场解析的模拟结果和现实中，如果除去实物中的形状错误等，则基本上一致。

此外，作为比较例的衍射光学元件50的模拟条件，通过以下的条件进行。

波长λ：850nm

高折射率部的折射率n：1.5

低折射率部的折射率：1.0

间距：2000nm～4000nm

多阶段的级别数P：4

另外，无论间距如何，理想的槽深度是恒定的，且设为通过以下的数学式求得的值。

1级深度＝(P-1)/(P)×波长/(n-1)

P：级别数

n：折射率

除了上述条件之外，本实施方式的衍射光学元件70的条件还使用进行图20所示的形状的变更而获得的模型。

此外，缩颈部分71b的凹陷量设为间距的1.6％，凹陷部71c的凹陷量设为间距的2.7％。

图21是示出比较例的衍射光学元件50和第五实施方式的衍射光学元件70的模拟结果的图。在图21中，示出了入射角0°下的0次衍射光强度。

在第五实施方式的衍射光学元件70中，与比较例的衍射光学元件50 相比，0次衍射光强度大幅降低，获得非常良好的结果。认为使该0次衍射光强度降低的效果是通过设置缩颈部分71b以及凹陷部71c而获得的。

图22是示出没有形成缩颈部分71b的衍射光学元件70B的模型的图。

图22的模拟用模型是从图20的模型中除去缩颈部分71b并构成为笔直的壁面而获得的。为了调查缩颈部分71b对衍射效率的影响，使用该图 22所示的没有形成缩颈部分71b的模型进行模拟。

图23是针对衍射效率将没有形成缩颈部分71b的衍射光学元件70B 的模拟结果和第五实施方式的衍射光学元件70的模拟结果一并示出的图。

在第五实施方式的衍射光学元件70中，因为设有缩颈部分71b，所以特别是在间距为2000nm至2600nm附近，衍射效率变高。因此，通过设置缩颈部分71b，特别是能够提高窄间距的衍射效率。

图24是示出没有形成凹陷部71c的衍射光学元件70C的模型的图。

图24的模拟用模型是从图20的模型中除去凹陷部71c并构成为平坦面而获得的。为了调查凹陷部71c对倾斜入射光的影响，使用该图24所示的没有形成凹陷部71c的模型进行模拟。

图25是针针对倾斜30°入射的衍射效率将没有形成凹陷部71c的衍射光学元件70C的模拟结果和第五实施方式的衍射光学元件70的模拟结果一并示出的图。

在第五实施方式的衍射光学元件70中，因为设有凹陷部71c，所以特别是在间距为2300nm以上的结构中，倾斜30°入射的衍射效率变高。因此，通过设置凹陷部71c，特别是能够提高宽间距的倾斜入射时的衍射效率。

(第六实施方式)

图26是以与图3相同的剖面示出第六实施方式的衍射光学元件80的图。

第六实施方式的衍射光学元件80为对第五实施方式的衍射光学元件 70进行仿型并反转所获得的形状。

在第六实施方式的衍射光学元件80中，具备缩颈部分81b和突出部 81c。

像第六实施方式的衍射光学元件80那样，即使设为对第五实施方式的衍射光学元件70进行仿型并反转所获得的形状，也能够获得与第五实施方式的衍射光学元件70相同的效果。

(变形方式)

不限于以上说明的实施方式，能够进行各种变形、变更，这些也在本发明的范围内。

(1)在第一实施方式以及第二实施方式中，列举了当第二倾斜部和第三倾斜部连接的部分中的缩颈部分的宽度作为一个台阶部的宽度观察时，与前端部大致同等或者稍微比前端部窄的例子来进行说明。但不限于此，例如，也可以形成为当第二倾斜部和第三倾斜部连接的部分中的缩颈部分的宽度作为一个台阶部的宽度观察时，比凸部的前端部的宽度宽。

(2)在各实施方式中，列举了第二倾斜部与第一倾斜部连接而形成的例子来进行说明。但不限于此，例如，也可以具备从第一倾斜部朝向根部沿与衍射层垂直的方向延伸的垂直部。

(3)在各实施方式中，衍射光学元件示出为仅由高折射率部构成的简单的方式。但不限于此，例如，可以设置用于形成高折射率部的透明基材，也可以设置覆盖衍射层的覆盖层。

图16A、图16B、图16C是示出作为衍射光学元件的变形方式而设置透明基材的例子以及设置覆盖层的例子的图。

在图16A中，在透明基材61上，形成有第一实施方式所示的衍射光学元件10，其整体构成为衍射光学元件。这样，通过设置透明基材61，能够使用利用了树脂赋型的制造方法，能够容易地进行制造。

在图16B中，除了图16A的方式之外，设为将覆盖层62直接层叠的方式，其整体构成为衍射光学元件。通过设为这种方式，由于设置了覆盖层62，能够保护凸形状。

在图16C中，除了图16A的方式之外，由进入到凹部的透明树脂形成覆盖层63，其整体构成为衍射光学元件。在该情况下，为了设为低折射率部，形成覆盖层63的透明树脂使用折射率比高折射率部低的树脂。通过设为这种方式，能够更有效地保护凸形状。

(4)在各实施方式中，列举了衍射光学元件设计为衍射波长为980nm 的红外激光的例子来进行说明。但不限于此，例如，衍射光学元件也可以是衍射波长780nm以上的红外线的结构，不限于红外光，也可以将本发明应用于衍射可见光等任何波长的光的结构。

(5)在各实施方式中，对于光照射装置，列举了光源发出波长980nm 的红外激光的例子来进行说明。但不限于此，例如，也可以设为光源发出波长780nm以上的红外光的结构，不限于红外光，也可以将发出可见光等任何波长的光的光源应用于光照射装置。

另外，第一实施方式至第四实施方式以及变形方式也能够适当地组合使用，省略详细的说明。此外，本发明不限于以上说明的各实施方式。

附图标记说明

10 衍射光学元件

11 高折射率部

11a 凸部

11a-1 级别1台阶部

11a-2 级别2台阶部

11a-3 级别3台阶部

11a-4 级别4台阶部

11b 第一倾斜部

11c 第二倾斜部

11d 第三倾斜部

11e 前端部

11f 根部

11g 锐角部

11h 锐角部

11i 锐角部

11j 棱线

11k 棱线

11m 壁部

11n 壁部

11o 壁部

12 凹部

13 空间

14 低折射率部

15 衍射层

20 衍射光学元件

21 高折射率部

21a 凸部

21a-1 级别1台阶部

21a-2 级别2台阶部

21a-3 级别3台阶部

21a-4 级别4台阶部

21b 第一倾斜部

21c 第二倾斜部

21d 第三倾斜部

21e 前端部

21f 根部

21g 锐角部

21h 锐角部

21i 锐角部

21j 前端部

21m 壁部

21n 壁部

21o 壁部

25 衍射层

30 衍射光学元件

31 高折射率部

31a 凸部

31a-1 级别1台阶部

31a-2 级别2台阶部

31a-3 级别3台阶部

31a-4 级别4台阶部

31b 第一倾斜部

31c 第二倾斜部

31d 第三倾斜部

31e 前端部

31f 根部

31i 锐角部

31j 棱线

31k 棱线

31m 壁部

31n 壁部

31o 壁部

35 衍射层

40 衍射光学元件

41 高折射率部

41a 凸部

41a-1 级别1台阶部

41a-2 级别2台阶部

41a-3 级别3台阶部

41a-4 级别4台阶部

41b 第一倾斜部

41c 第二倾斜部

41d 第三倾斜部

41e 前端部

41f 根部

41i 锐角部

41k 棱线

41m 壁部

41n 壁部

41o 壁部

45 衍射层

50 衍射光学元件

61 透明基材

62 覆盖层

63 覆盖层

70 衍射光学元件

71b 缩颈部分

71c 凹陷部

80 衍射光学元件

81b 缩颈部分

81c 突出部

200 屏幕

201 光

202 照射区域

204 照射区域

CAM1 红外线相机

CAM2 红外线相机

L 光源

P 平面

S 屏幕。

Claims (16)

1.一种对光进行整形的衍射光学元件，具备衍射层，

所述衍射层具有：

高折射率部，在剖面形状中多个凸部排列配置；和

低折射率部，折射率比所述高折射率部低，且至少包括在所述凸部之间形成的凹部，

所述凸部在其侧面形状的至少一侧具有多阶段形状，所述多阶段形状具备高度不同的多个台阶部，

所述凸部的台阶部的相反侧的侧面形状具备相对于包括所述衍射层的平面倾斜的倾斜部，

所述凸部的台阶部的相反侧的侧面形状具备：

第一倾斜部，所述第一倾斜部沿所述凸部的宽度从所述凸部的前端部朝向根部变宽的方向倾斜，

第二倾斜部，沿所述凸部的宽度从所述第一倾斜部朝向所述根部变窄的方向倾斜；和

第三倾斜部，沿所述凸部的宽度从所述第二倾斜部进一步朝向所述根部变宽的方向倾斜。

2.根据权利要求1所述的衍射光学元件，其特征在于，

当将所述第二倾斜部和所述第三倾斜部所连接的缩颈部分的宽度作为一个台阶部的宽度进行观察时，该缩颈部分的宽度比该台阶部的顶部的宽度宽。

3.一种对光进行整形的衍射光学元件，具备衍射层，

所述衍射层具有：

高折射率部，在剖面形状中多个凸部排列配置；和

低折射率部，折射率比所述高折射率部低，且至少包括在所述凸部之间形成的凹部，

所述凸部在其侧面形状的至少一侧具有多阶段形状，所述多阶段形状具备高度不同的多个台阶部，

所述凸部的台阶部的相反侧的侧面形状具备相对于包括所述衍射层的平面倾斜的倾斜部，

所述凸部的台阶部的相反侧的侧面形状具备一部分朝向所述凸部的内部方向凹陷的缩颈部分。

4.根据权利要求3所述的衍射光学元件，其特征在于，

当将所述缩颈部分的宽度作为一个台阶部的宽度进行观察时，该缩颈部分的宽度为该台阶部的顶部的宽度的1/2以上。

5.一种对光进行整形的衍射光学元件，具备衍射层，

所述衍射层具有：

高折射率部，在剖面形状中多个凸部排列配置；和

低折射率部，折射率比所述高折射率部低，且至少包括在所述凸部之间形成的凹部，

所述凸部在其侧面形状的至少一侧具有多阶段形状，所述多阶段形状具备高度不同的多个台阶部，

所述凸部的台阶部的相反侧的侧面形状具备一部分朝向所述凸部的内部方向凹陷的缩颈部分。

6.根据权利要求5所述的衍射光学元件，其特征在于，

当将所述缩颈部分的宽度作为一个台阶部的宽度进行观察时，该缩颈部分的宽度为该台阶部的顶部的宽度的1/2以上。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的衍射光学元件，其特征在于，

所述多阶段形状的棱线的至少一个不带角地倾斜。

8.根据权利要求1至6中的任一项所述的衍射光学元件，其特征在于，

在所述多阶段形状的相邻的台阶部的边界的至少一个，具备以比各台阶部的宽度窄的宽度使剖面形状突出为锐角或者使剖面形状凹陷为锐角而形成的锐角部。

9.根据权利要求1至6中的任一项所述的衍射光学元件，其特征在于，

在所述多阶段形状的相邻的台阶部的边界的至少一个，具备以比各台阶部的宽度窄的宽度使剖面形状突出为曲面状的突出部或者使剖面形状凹陷为曲面状而形成的凹陷部。

10.根据权利要求1至6中的任一项所述的衍射光学元件，其特征在于，

所述高折射率部是对电离放射线固化性树脂组成物进行固化而获得的。

11.根据权利要求1至6中的任一项所述的衍射光学元件，其特征在于，

所述低折射率部是空气。

12.根据权利要求1至6中的任一项所述的衍射光学元件，其特征在于，

透明基材、所述衍射层以及覆盖所述衍射层的覆盖层依次层叠。

13.根据权利要求1至6中的任一项所述的衍射光学元件，其特征在于，

所述衍射层衍射波长780nm以上的红外线。

14.根据权利要求13所述的衍射光学元件，其特征在于，

所述凸部的高度为650nm以上。

15.一种光照射装置，具备：

光源；和

权利要求1至14中的任一项所述的衍射光学元件，至少一个所述衍射光学元件配置在所述光源发出的光所通过的位置。

16.根据权利要求15所述的光照射装置，其特征在于，

所述光源能够发出波长780nm以上的红外线。

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