CN115298578A - 衍射光学元件及衍射光学元件的制造方法 - Google Patents

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CN115298578A CN202180022735.2A CN202180022735A CN115298578A CN 115298578 A CN115298578 A CN 115298578A CN 202180022735 A CN202180022735 A CN 202180022735A CN 115298578 A CN115298578 A CN 115298578A
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Abstract

本发明提供一种能够容易获得所期望的光学特性的衍射光学元件及其制造方法。所述衍射光学元件具有：第一材料层(11)，具有衍射光栅形状；及第二材料层(12)，层叠在第一材料层(11)上，在从第一材料层(11)与第二材料层(12)的层叠方向即方向(D)俯视观察的状态下，上述衍射光栅形状形成同心圆状的多个环带(Rn)，环带(Rn)中最内侧的环带(R1)的半径小于各环带(Rn)的间隔(P1～P9)中的任何一个。

Description

衍射光学元件及衍射光学元件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种衍射光学元件及衍射光学元件的制造方法。
背景技术
在专利文献1中，公开有在通过注射成型来制造形成有衍射透镜结构的扫描透镜的情况下，防止阶梯面及其附近的形状的倒塌而保持高衍射效率的技术。
在专利文献2中，公开有减少因固化树脂来制作衍射光学元件时的树脂的固化收缩而导致的透镜面的变形的方法。
在专利文献3中，公开有减小透过衍射光学元件的光的透射波面的相位偏差的技术。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-041542号公报
专利文献2：日本特开2019-032518号公报
专利文献3：日本特开2015-011293号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
当通过接合两个材料而制作衍射光学元件时，由于材料固化时的收缩应力而难以使光学特性成为所期望的状态。在专利文献2和专利文献3中，制造工序复杂。专利文献1是通过注射成型而制造衍射透镜结构的技术，并不涉及通过接合两个材料而制造衍射光学元件的技术。
本发明的目的在于提供一种能够容易获得所期望的光学特性的衍射光学元件及其制造方法。
用于解决技术课题的手段
本发明的一方式的衍射光学元件具有：第一材料层，具有衍射光栅形状；及第二材料层，层叠在上述第一材料层上，在从上述第一材料层与上述第二材料层的层叠方向俯视观察的状态下，上述衍射光栅形状形成同心圆状的多个环带，所述衍射光学元件中，上述多个环带中最内侧的第一环带的半径小于各环带的间隔中的任何一个。
本发明的一方式的衍射光学元件具有：第一材料层，具有衍射光栅形状；及第二材料层，层叠在上述第一材料层上，在从上述第一材料层与上述第二材料层的层叠方向俯视观察的状态下，上述衍射光栅形状形成同心圆状的多个环带，所述衍射光学元件中，在将基准波长设为λ，将上述第一材料层与上述第二材料层的折射率差设为Δn，将各环带的半径设为r，将以上述半径为变量的偶数阶的相位差函数设为φ(r)，将上述相位差函数的起始相位设为C，将φ(r)与C的相加值除以2π而得到的余数设为MOD(r)，利用将MOD(r)×λ除以2π×Δn的式定义形成各环带的结构物的形状的情况下，C大于0且小于2π。
本发明的一方式的衍射光学元件的制造方法中，所述衍射光学元件具有：第一材料层，具有衍射光栅形状；及第二材料层，层叠在上述第一材料层上，在从上述第一材料层与上述第二材料层的层叠方向俯视观察的状态下，上述衍射光栅形状形成同心圆状的多个环带，所述衍射光学元件的制造方法中，将上述多个环带中最内侧的第一环带的半径形成为小于相邻的上述环带的间隔中的任何一个。
本发明的一方式的衍射光学元件的制造方法中，所述衍射光学元件具有：第一材料层，具有衍射光栅形状；及第二材料层，层叠在上述第一材料层上，在从上述第一材料层与上述第二材料层的层叠方向俯视观察的状态下，上述衍射光栅形状形成同心圆状的多个环带，所述衍射光学元件的制造方法中，在将基准波长设为λ，将上述第一材料层与上述第二材料层的折射率差设为Δn，将各环带的半径设为r，将以上述半径为变量的偶数阶的相位差函数设为φ(r)，将上述相位差函数的起始相位设为C，将φ(r)与C的相加值除以2π而得到的余数设为MOD(r)，利用将MOD(r)×λ除以2π×Δn的式定义形成各环带的结构物的形状的情况下，将C设为大于0且小于2π的值来设计上述结构物，根据上述设计而形成上述衍射光栅形状。
发明效果
根据本发明，能够容易获得所期望的光学特性。
附图说明
图1是表示作为本发明的衍射光学元件的一实施方式的衍射光学元件100的结构的剖面示意图。
图2是从方向D观察图1所示的衍射光学元件100时的平面示意图。
图3是表示图1所示的衍射光学元件100的变形例的剖面示意图。
图4是表示图1所示的衍射光学元件100的另一变形例的剖面示意图。
图5是用于说明相位差函数φ(r)的图表和以此为基础而决定的结构物Sn的形状的一例的示意图。
图6是说明第一验证例的结构的示意图。
图7是表示第一验证例的结果的图。
图8是表示第一验证例的结果的图。
图9是说明第二验证例的结构的示意图。
图10是表示第二验证例的结果的图。
图11是表示第二验证例的结果的图。
图12是表示实施例的结果的图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的一实施方式进行说明。图1是表示作为本发明的衍射光学元件的一实施方式的衍射光学元件100的结构的通过光轴的剖面示意图。图2是从方向D观察图1所示的衍射光学元件100时的平面示意图。
衍射光学元件100具备：玻璃透镜10；折射率N1的第一材料层11，层叠在玻璃透镜10的光轴K的方向即方向A的一侧的表面上；折射率N2的第二材料层12，层叠在第一材料层11上；及玻璃透镜13，层叠在第二材料层12上。第一材料层11和第二材料层12是分别包含树脂的层。用于第一材料层11和第二材料层12的树脂选择为满足衍射条件Δnd＝λ。在此，λ为光的波长，Δn是第一材料层11和第二材料层12相对于波长λ的光的折射率差，d为衍射光栅的高度。为了在宽波长带获得高衍射效率，优选在第一材料层11和第二材料层12中的一方使用高折射率且低分散的树脂，在另一方使用低折射率且高分散的树脂。在第一材料层11和第二材料层12中，例如，能够使用紫外线固化树脂。作为紫外线固化树脂，例如，可以举出丙烯酸酯系树脂、环氧系树脂等。作为紫外线固化树脂，尤其优选丙烯酸酯系树脂。第一材料层11和第二材料层12可以分别包含金属或金属氧化物的粒子。作为第一材料层11和第二材料层12中所包含的粒子，例如，可以举出氧化钛、氧化锆、氧化铟锡、氧化锑锡等。作为一例，折射率N1低于折射率N2。玻璃透镜10、第一材料层11、第二材料层12及玻璃透镜13的层叠方向与光轴K延伸的方向即方向A一致。将与方向A正交的方向记载为方向B。将从方向A上的玻璃透镜13朝向玻璃透镜10的方向记载为方向D。
在图1中，玻璃透镜10及玻璃透镜13分别以平板状表示，但根据衍射光学元件100所需的光学特性或用途等，这些形状能够设为凹透镜形状或凸透镜形状等任意的形状。玻璃透镜10及玻璃透镜13分别可以为树脂透镜。
关于衍射光学元件100，通过如下制作：准备通过模具等在表面形成第一材料层11的玻璃透镜10和在表面涂布有树脂的玻璃透镜13，接合玻璃透镜10的第一材料层11侧和玻璃透镜13的树脂侧，使玻璃透镜13侧的树脂固化。关于第一材料层11，例如能够采用如下方法：通过切削等将其形状制作成模具，并通过紫外线固化或热固化、或者注射成型等成型工艺将形状转印到树脂。
第一材料层11在与玻璃透镜10侧相反的一侧的面具有凸状的多个(在图1及图2的例中，为10个)结构物Sn(n为1～10)。结构物Sn是从与图1所示的方向A垂直的虚线L1的位置朝向第二材料层12凸出的结构。
如图2所示，结构物S1在俯视观察时的形状呈圆状。如图1所示，结构物S1在外周边缘处高度(方向A上距虚线L1的距离)最大，在外周边缘的内侧中心处高度为最低值(大于0的值)。结构物S1构成为在外周边缘的内侧具有凹部D1。
如图2所示，结构物Sk(k为2～10)在俯视观察时的形状呈圆环状。如图1所示，结构物Sk在外周边缘处高度为最大，在内周边缘处高度为最低值(＝0)。因此，在结构物Sk和与其内周边缘侧相邻的结构物Sk-1之间，形成凹部Dk。另外，在图1的例中，结构物Sn的外周边缘的高度全部相同，图示有连结其外周边缘的虚线L2。凹部Dn是从该虚线L2朝向虚线L1而凹陷的区域。以下，将从该虚线L2到凹部Dn的玻璃透镜10侧的端部(即虚线L1)的距离，记载为凹部Dn的深度。
通过结构物Sn的外周边缘形成第一材料层11的衍射光栅形状。具体而言，如图2所示，在从方向D俯视观察的状态下，在第一材料层11中，形成有由同心圆状的多个环带Rn(n为1～10)构成的衍射光栅形状。环带Rn由结构物Sn的外周边缘构成。以下，将环带Rn的半径或直径统称而记载为环带Rn的径。
并且，以下，将n的上限值设为9时的环带Rn与环带Rn+1的间隔记载为间隔Pn。间隔Pn对应于方向B上的凹部Dn+1的宽度。即，间隔P1对应于方向B上的凹部D2的宽度，间隔P2对应于方向B上的凹部D3的宽度，间隔P3对应于方向B上的凹部D4的宽度，间隔P4对应于方向B上的凹部D5的宽度，间隔P5对应于方向B上的凹部D6的宽度，间隔P6对应于方向B上的凹部D7的宽度，间隔P7对应于方向B上的凹部D8的宽度，间隔P8对应于方向B上的凹部D9的宽度，间隔P9对应于方向B上的凹部D10的宽度。
作为衍射光学元件，有在光轴的附近不存在结构物的衍射光学元件。例如，将切削图1的衍射光学元件100中的结构物S1的结构记载为参考结构。该参考结构能够理解为如下的结构：存在于最内侧的环带R2的径(换言之，形成于环带R2的内侧的凹部D2的宽度)大于对应于其他凹部D3～D10的宽度的间隔P2～P9的每一个。
在该参考结构中，存在于最内侧的结构物S2在方向B上的凹部的宽度变大。因此，第二材料层12固化时的树脂的收缩应力较强地作用于该凹部。其结果，玻璃透镜13的光轴附近变得容易凹陷，从而难以获得所期望的光学特性。
另一方面，在衍射光学元件100中，在光轴附近设置有结构物S1。因此，与参考结构相比，能够通过结构物S1减小存在于光轴附近的凹部的体积。因此，能够通过结构物S1抑制光轴附近的第二材料层12固化时的树脂的收缩。其结果，能够防止玻璃透镜13的光轴附近凹陷而获得所期望的光学特性。
通过存在于最内侧的环带R1的径(即凹部D1的宽度)在所有的凹部Dn的宽度中不是最大，可以获得基于这种结构物S1的效果。换言之，通过环带R1的径小于对应于其他凹部Dk的宽度的间隔P1～P9中的任何一个，能够获得上述的效果。进一步换言之，通过环带R1的径小于对应于其他凹部Dk的宽度的间隔P1～P9中的最大值，能够获得上述的效果。
另外，即使凹部D1的深度与其他凹部Dk的深度相同，也可以获得上述的效果。但是，如衍射光学元件100，优选凹部D1的深度小于其他凹部Dk的深度。通过如此构成，能够减小凹部D1的体积，并且能够更强烈地缓和收缩应力。并且，能够使衍射光学元件100的衍射效率等的光学特性良好。
并且，在衍射光学元件100中，间隔P1大于环带R1的半径。通过如此构成，能够在对照相机等透镜装置中的特别是配置于被摄体侧的透镜适用衍射光学元件100的情况下，满足所期望的光学特性。
并且，在衍射光学元件100中，间隔P1在所有的间隔Pk中为最大。通过如此构成，能够在对上述的透镜装置中的特别是配置于被摄体侧的透镜适用衍射光学元件100的情况下，满足所期望的光学特性。
另外，间隔Pn(但是，n的上限值为9)可以随着n的值变大而变小。如此，能够满足所期望的光学特性。
在图1的例中，结构物Sn的外周边缘的高度全部相同。但是，为了调整衍射光学元件100的光路长度(相位偏差)，例如，可以使结构物S1的外周边缘的高度与其他结构物Sk的外周边缘的高度不同。
例如，假设在衍射光学元件100中，在透射波面上存在凸35nm的误差的情况。在这种情况下，若将结构物S1的外周边缘的高度的调整量设为Δd，则可以由以下的式(F0)表示透射波面的所需校正量ΔW(＝-35nm)。
ΔW＝(N2-N1)×Δd……(F0)
在第一材料层11的折射率N1小于第二材料层12的折射率N2的情况下，调整量Δd成为负值。即，如图3所例示，通过使结构物S1的外周边缘的高度比其他结构物Sk的外周边缘的高度减小与调整量Δd的绝对值相应的量，能够消除透射波面的误差。另一方面，第一材料层11的折射率N1大于第二材料层12的折射率N2的情况下，调整量Δd成为正直。即，如图4所例示，通过使结构物S1的外周边缘的高度比其他结构物Sk的外周边缘的高度增加与调整量Δd的绝对值相应的量，能够消除透射波面的误差。
在图1的例中，间隔P1～P9中，间隔P1最大。因此，为了使环带R1的径(即凹部D1的宽度)在所有的凹部Dn的宽度中不成为最大，环带R1的半径满足小于间隔P1的条件即可。
第一材料层11的结构物Sn的形状D(Sn)中，在将通过衍射光学元件100的用途等而决定的基准波长设为λ，将第一材料层11与第二材料层12的折射率差(＝N1-N2)设为Δn，将以环带Rn的半径(以下，记载为“rn”)为变量的偶数阶的相位差函数设为φ(rn)，将相位差函数的起始相位设为C，将φ(rn)与C的相加值除以2π而得到的余数设为MOD(rn)的情况下，能够由MOD(rn)×λ除以2π×Δn的以下的式(F1)定义。根据该式D(Sn)而设计结构物Sn的形状，基于该设计结果，能够通过模具等将第一材料层11形成于玻璃透镜10上。
D(Sn)＝{MOD(rn)×λ}/{2π×Δn}……(F1)
作为一例，由式(F2)表示相位差函数φ(rn)。式(F2)的C2、C4、C6、C8、及C10分别为预先设定的系数。如式(F2)所例示，期望用于设计结构物Sn的形状的相位差函数在衍射光学元件100的光学有效直径范围内不具有极值。如此，能够进行色差的校正。另外，例如用于移动电话或车载设备等小型摄像模块等的超低背(low profile)透镜、或者用于投影仪的超广角透镜等，假设作为衍射光学元件100的特殊用法的情况下，期望相位差函数具有极值。
φ(rn)＝C2rn 2+C4rn 4+C6rn 6+C8rn 8+C10rn 10……(F2)
图5是用于说明相位差函数φ(rn)的图表和基于该图表而决定的结构物Sn的形状的一例的示意图。图5的横轴表示距图1的衍射光学元件100的方向B上的光轴K的距离。图5的纵轴表示相位差函数φ(rn)的值。图5中的粗实线示意性表示结构物Sn的形状。另外，由于相位差函数的图表呈左右对称的形状，因此在图5中仅图示有一半。
在图5的例中，将相位差函数φ(rn)的值为2π的倍数的距离设为环带Rn的半径。并且，在图5的例中，起始相位C(半径为0时的值)为大于0的1.8π。起始相位C是与凹部D1的深度对应的值，通过该值大于0，能够使凹部D1的深度小于其他凹部Dk的深度。
以下，参考图6至图12，对针对衍射光学元件100验证的结果进行说明。以下示出的材料、使用量、比例、处理内容、处理步骤等，只要不脱离本发明的主旨则能够适当进行变更。本发明的范围不应通过以下所示的具体例来限制性地解释。
图6是表示第一验证例的衍射光学元件的结构的示意图。如图6所示，在第一验证例中，将衍射光学元件的直径设为54.50mm(光学有效直径为44mm)，将光轴位置中的玻璃透镜10的与玻璃透镜13侧相反的一侧的面和玻璃透镜13中的玻璃透镜10侧的面之间的距离设为2.5mm。并且，在第一验证例中，使用将式(F2)中的C2设为-0.45934、C4设为0.000276、C6、C8及C10分别设为0的相位差函数φ(rn)，将λ设为633nm、Δd设为0.06，并将起始相位C在0与2π之间变化而进行结构物Sn的形状设计。图7表示相对于第一验证例中的起始相位C的环带R1的半径及间隔P1的变化。图8是表示在第一验证例中，将起始相位C设为1.8π时的结构物Sn彼此的间隔Pj(j＝0、1、2、3、……)的图。另外，与间隔P0对应的值设为环带R1的半径。
图9是表示第二验证例的衍射光学元件的结构的示意图。如图9所示，在第二验证例中，将衍射光学元件的直径设为77.50mm(光学有效直径为56mm)，将光轴位置中的玻璃透镜10的与玻璃透镜13侧相反的一侧的面和玻璃透镜13中的玻璃透镜10侧的面之间的距离设为2.2mm。并且，在第二验证例中，使用将式(F2)中的C2设为-0.19824、C4设为2.37×10-5、C6设为2.31×10-9、C8设为-1.7336×10-11、C10设为1.09×10-14的相位差函数φ(rn)，将λ设为633nm、将Δd设为0.06，并将起始相位C在0与2π之间变化而进行结构物Sn的形状设计。
图10表示相对于第二验证例中的起始相位C的环带R1的半径及间隔P1的变化。图11是表示在第二验证例中，将起始相位C设为1.8π时的结构物Sn彼此的间隔Pj(j＝0、1、2、3、……)的图。另外，与间隔P0对应的值设为环带R1的半径。
为了满足前述的环带R1的半径小于间隔P1的条件，如图7及图10所示，将起始相位C设为大于环带R1的半径与间隔P1相同的起始相位C的值(与图7(图10)中的两个图表的交点对应的起始相位C的值)的值即可。在图7的例中，通过将起始相位C设为大于1.326π且小于2π，例如如图8所示，能够满足上述条件。在图10的例中，通过将起始相位C设为大于1.327π且小于2π，例如如图11所示，能够满足上述条件。
在第一验证例中，将玻璃透镜10和玻璃透镜13的材料分别设为BSC7(HOYAcorporation制)、起始相位C设为1.8π而制造衍射光学元件100的结果记载为实施例1。距实施例1的衍射光学元件100的光轴位置中的设计值的形状误差为凹20nm，距该光轴位置的透射波面中的设计值的误差为10nm以下。
在第一验证例中，将玻璃透镜10和玻璃透镜13的材料分别设为BSC7、起始相位C设为0π而制造衍射光学元件100的结果记载为参考例1a。距参考例1a的衍射光学元件100的光轴位置中的设计值的形状误差为凹60nm，距改光轴位置的透射波面中的设计值的误差为凸30nm。
在第二验证例中，将玻璃透镜10的材料设为S-LAH55V(OHARA INC.制)、玻璃透镜13的材料设为S-FPL51(OHARA INC.制)、起始相位C设为1.8π而制造衍射光学元件100的结果记载为实施例2。距实施例2的衍射光学元件100的光轴位置中的设计值的形状误差为凹40nm，距该光轴位置的透射波面中的设计值的误差为凸35nm。
在第二验证例中，将玻璃透镜10的材料设为S-LAH55V、玻璃透镜13的材料设为S-FPL51、起始相位C设为0π而制造衍射光学元件100的结果记载为参考例2a。距参考例2a的衍射光学元件100的光轴位置中的设计值的形状误差为凹100nm，距改光轴位置的透射波面中的设计值的误差为凸80nm。
在第二验证例中，将玻璃透镜10的材料设为S-LAH55V、玻璃透镜13的材料设为S-FPL51、起始相位C设为1.8π、并且使结构物S1的高度小于设计值58.4nm而制造衍射光学元件100的结果记载为实施例3。距实施例3的衍射光学元件100的光轴位置中的设计值的形状误差为10nm以下，距该光轴位置的透射波面中的设计值的误差为10nm以下。
将总结了以上各实施例的结果示于图12。另外，在图12的实施例与参考例中，将分散有ITO纳米粒子的丙烯酸酯单体用作玻璃透镜13侧的第二材料层12，将分散有ZrO2纳米粒子的丙烯酸酯单体用作玻璃透镜10侧的第一材料层11。根据该结果，可知通过使起始相位C大于0，可以减小形状误差和透射波面的误差。并且，可知通过调整结构物S1的高度，可以进一步减小形状误差和透射波面的误差。
在以上的说明中，将环带Rn的形状设为圆状而进行了说明，但本说明书中的圆状不仅是指完全正圆，还包括公差的概念。环带Rn的形状不是正圆时的环带Rn的半径是指，俯视观察时的环带Rn上的任意一点和最远离该点的环带Rn上的点之间的直线距离的一半。环带Rn的形状不是正圆时的环带Rn的直径是指，俯视观察时的环带Rn上的任意一点和最远离该点的环带Rn上的点之间的直线距离。
同样地，同心圆状的多个环带Rn不仅是指各环带Rn的形状为正圆，还包括公差的概念。严格来讲，配置于同心圆状的各环带Rn的中心不是相同位置，可以包括公差。
环带Rn的形状例如可以为椭圆。环带Rn的形状为椭圆时的半径是指，俯视观察时的环带Rn上的任意一点和连结该点与椭圆的中心的直线的延长线与椭圆相交的点之间的直线距离的一半。环带Rn的形状为椭圆时的直径是指，俯视观察时的环带Rn上的任意一点和连结该点与椭圆的中心的直线的延长线与椭圆相交的点之间的直线距离。
可以根据需要来切割衍射光学元件100而适用于产品中。例如，切割比环带R5更靠外侧的部分来作为最终产品。
如以上所说明，在本说明书中公开有以下事项。另外，在括号内示出有在上述实施方式中相对应的构成要件等，但并不限定于此。
(1)
一种衍射光学元件(衍射光学元件100)，其具有：第一材料层(第一材料层11)，具有衍射光栅形状；及第二材料层(第二材料层12)，层叠在上述第一材料层上，在从上述第一材料层和上述第二材料层的层叠方向(方向D)俯视观察的状态下，上述衍射光栅形状形成同心圆状的多个环带(环带Rn)，所述衍射光学元件(衍射光学元件100)中，
上述多个环带中最内侧的第一环带(环带R1)的半径小于各环带的间隔中的任何一个。
(2)
根据(1)所述的衍射光学元件，其中，
上述第一环带的直径小于各环带的间隔中的任何一个。
(3)
根据(1)所述的衍射光学元件，其中，
上述第一环带的半径小于各环带的间隔的最大值。
(4)
根据(1)至(3)中任一项所述的衍射光学元件，其中，
与上述第一环带相邻的第二环带(环带R2)和上述第一环带之间的第一间隔(间隔P1)大于上述第一环带的半径。
(5)
根据(4)所述的衍射光学元件，其中，
上述第一间隔在各环带的间隔中最大。
(6)
根据(1)至(5)中任一项所述的衍射光学元件，其中，
形成上述第一环带的结构物(结构物S1)中的上述第一环带的内侧凹部(凹部D1)的深度小于形成各环带的结构物彼此之间的凹部的深度。
(7)
根据(1)至(6)中任一项所述的衍射光学元件，其中，
在将基准波长设为λ，
将上述第一材料层与上述第二材料层的折射率差设为Δn，
将各环带的半径设为r(rn)，
将以上述半径为变量的偶数阶的相位差函数设为φ(r)(φ(rn))，
将上述相位差函数的起始相位设为C，
将φ(r)与C的相加值除以2π而得到的余数设为MOD(r)(MOD(rn))，
利用将MOD(r)×λ除以2π×Δn的式定义形成各环带的结构物的形状的情况下，
C大于0且小于2π。
(8)
根据(1)至(7)中任一项所述的衍射光学元件，其中，
形成上述第一环带的结构物的高度与形成除了上述第一环带之外的各环带的结构物的高度不同。
(9)
根据(8)所述的衍射光学元件，其中，
上述第一材料层的折射率小于上述第二材料层的折射率，
形成上述第一环带的结构物的高度小于形成除了上述第一环带之外的各环带的结构物的高度。
(10)
根据(8)所述的衍射光学元件，其中，
上述第一材料层的折射率大于上述第二材料层的折射率，
形成上述第一环带的结构物的高度大于形成除了上述第一环带之外的各环带的结构物的高度。
(11)
根据(1)至(10)中任一项所述的衍射光学元件，其中，
各环带的间隔随着从中心向外侧变窄。
(12)
一种衍射光学元件，其具有：第一材料层，具有衍射光栅形状；及第二材料层，层叠在上述第一材料层上，在从上述第一材料层与上述第二材料层的层叠方向俯视观察的状态下，上述衍射光栅形状形成同心圆状的多个环带，所述衍射光学元件中，
在将基准波长设为λ，
将上述第一材料层与上述第二材料层的折射率差设为Δn，
将各环带的半径设为r，
将以上述半径为变量的偶数阶的相位差函数设为φ(r)，
将上述相位差函数的起始相位设为C，
将φ(r)与C的相加值除以2π而得到的余数设为MOD(r)，
利用将MOD(r)×λ除以2π×Δn的式定义形成各环带的结构物的形状的情况下，
C大于0且小于2π。
(13)
根据(12)所述的衍射光学元件，其中，
C大于上述多个环带中最内侧的第一环带的半径与上述第一环带和与上述第一环带相邻的第二环带的间隔相同的C的值。
(14)
根据(12)或(13)所述的衍射光学元件，其中，
上述相位差函数在光学有效直径范围内不具有极值。
(15)
一种衍射光学元件的制造方法，所述衍射光学元件具有：第一材料层，具有衍射光栅形状；及第二材料层，层叠在上述第一材料层上，在从上述第一材料层与上述第二材料层的层叠方向俯视观察的状态下，上述衍射光栅形状形成同心圆状的多个环带，所述衍射光学元件的制造方法中，
将上述多个环带中最内侧的第一环带的半径形成为小于相邻的上述环带的间隔中的任何一个。
(16)
一种衍射光学元件的制造方法，所述衍射光学元件具有：第一材料层，具有衍射光栅形状；及第二材料层，层叠在上述第一材料层上，在从上述第一材料层与上述第二材料层的层叠方向俯视观察的状态下，上述衍射光栅形状形成同心圆状的多个环带，所述衍射光学元件的制造方法中，
在将基准波长设为λ，
将上述第一材料层与上述第二材料层的折射率差设为Δn，
将各环带的半径设为r，
将以上述半径为变量的偶数阶的相位差函数设为φ(r)，
将上述相位差函数的起始相位设为C，
将φ(r)与C的相加值除以2π而得到的余数设为MOD(r)，
利用将MOD(r)×λ除以2π×Δn的式定义形成各环带的结构物的形状的情况下，
将C设为大于0且小于2π的值来设计上述结构物，
根据上述设计而形成上述衍射光栅形状。
(17)
根据(16)所述的衍射光学元件的制造方法，其中，
使C大于上述多个环带中最小径的第一环带的半径与上述第一环带和与上述第一环带相邻的第二环带的间隔相同的C的值。
以上，参考附图，对各种实施方式进行了说明，但本发明当然并不限定于该例。显然，若为本领域技术人员，则能够在权利要求书中所记载的范围内，想到各种变更例或修正例，对于这些变更例或修正例，也理所当然地应理解为属于本发明的技术范围内。并且，可以在不脱离发明的宗旨的范围内，任意地组合上述实施方式中的各构成要件。
另外，本申请基于2020年3月31日申请的日本专利申请(日本特愿2020-063803)，其内容作为参考而援用于本申请中。
符号说明
L1、L2-虚线L，S1～S10-结构物，R1～R10-环带，D1～D10-凹部，P1～P9-间隔，10、13-玻璃透镜，11-第一材料层，12-第二材料层，100-衍射光学元件，K-光轴。

Claims (17)

1.一种衍射光学元件，其具有：第一材料层，具有衍射光栅形状；及第二材料层，层叠在所述第一材料层上，在从所述第一材料层与所述第二材料层的层叠方向俯视观察的状态下，所述衍射光栅形状形成同心圆状的多个环带，所述衍射光学元件中，
所述多个环带中最内侧的第一环带的半径小于各环带的间隔中的任何一个。
2.根据权利要求1所述的衍射光学元件，其中，
所述第一环带的直径小于各环带的间隔中的任何一个。
3.根据权利要求1所述的衍射光学元件，其中，
所述第一环带的半径小于各环带的间隔的最大值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的衍射光学元件，其中，
与所述第一环带相邻的第二环带和所述第一环带之间的第一间隔大于所述第一环带的半径。
5.根据权利要求4所述的衍射光学元件，其中，
所述第一间隔在各环带的间隔中最大。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的衍射光学元件，其中，
形成所述第一环带的结构物中的所述第一环带的内侧凹部的深度小于形成各环带的结构物彼此之间的凹部的深度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的衍射光学元件，其中，
在将基准波长设为λ，
将所述第一材料层与所述第二材料层的折射率差设为Δn，
将各环带的半径设为r，
将以所述半径为变量的偶数阶的相位差函数设为φ(r)，
将所述相位差函数的起始相位设为C，
将φ(r)与C的相加值除以2π而得到的余数设为MOD(r)，
利用将MOD(r)×λ除以2π×Δn的式定义形成各环带的结构物的形状的情况下，
C大于0且小于2π。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的衍射光学元件，其中，
形成所述第一环带的结构物的高度与形成除了所述第一环带之外的各环带的结构物的高度不同。
9.根据权利要求8所述的衍射光学元件，其中，
所述第一材料层的折射率小于所述第二材料层的折射率，
形成所述第一环带的结构物的高度小于形成除了所述第一环带之外的各环带的结构物的高度。
10.根据权利要求8所述的衍射光学元件，其中，
所述第一材料层的折射率大于所述第二材料层的折射率，
形成所述第一环带的结构物的高度大于形成除了所述第一环带之外的各环带的结构物的高度。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的衍射光学元件，其中，
各环带的间隔随着从中心向外侧变窄。
12.一种衍射光学元件，其具有：第一材料层，具有衍射光栅形状；及第二材料层，层叠在所述第一材料层上，在从所述第一材料层与所述第二材料层的层叠方向俯视观察的状态下，所述衍射光栅形状形成同心圆状的多个环带，所述衍射光学元件中，
在将基准波长设为λ，
将所述第一材料层与所述第二材料层的折射率差设为Δn，
将各环带的半径设为r，
将以所述半径为变量的偶数阶的相位差函数设为φ(r)，
将所述相位差函数的起始相位设为C，
将φ(r)与C的相加值除以2π而得到的余数设为MOD(r)，
利用将MOD(r)×λ除以2π×Δn的式定义形成各环带的结构物的形状的情况下，
C大于0且小于2π。
13.根据权利要求12所述的衍射光学元件，其中，
C大于所述多个环带中最内侧的第一环带的半径与所述第一环带和与所述第一环带相邻的第二环带的间隔相同的C的值。
14.根据权利要求12或13所述的衍射光学元件，其中，
所述相位差函数在光学有效直径范围内不具有极值。
15.一种衍射光学元件的制造方法，所述衍射光学元件具有：第一材料层，具有衍射光栅形状；及第二材料层，层叠在所述第一材料层上，在从所述第一材料层与所述第二材料层的层叠方向俯视观察的状态下，所述衍射光栅形状形成同心圆状的多个环带，所述衍射光学元件的制造方法中，
将所述多个环带中最内侧的第一环带的半径形成为小于相邻的所述环带的间隔中的任何一个。
16.一种衍射光学元件的制造方法，所述衍射光学元件具有：第一材料层，具有衍射光栅形状；及第二材料层，层叠在所述第一材料层上，在从所述第一材料层与所述第二材料层的层叠方向俯视观察的状态下，所述衍射光栅形状形成同心圆状的多个环带，所述衍射光学元件的制造方法中，
在将基准波长设为λ，
将所述第一材料层与所述第二材料层的折射率差设为Δn，
将各环带的半径设为r，
将以所述半径为变量的偶数阶的相位差函数设为φ(r)，
将所述相位差函数的起始相位设为C，
将φ(r)与C的相加值除以2π而得到的余数设为MOD(r)，
利用将MOD(r)×λ除以2π×Δn的式定义形成各环带的结构物的形状的情况下，
将C设为大于0且小于2π的值来设计所述结构物，
根据所述设计而形成所述衍射光栅形状。
17.根据权利要求16所述的衍射光学元件的制造方法，其中，
使C大于所述多个环带中最小径的第一环带的半径与所述第一环带和与所述第一环带相邻的第二环带的间隔相同的C的值。
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