[发明专利]衍射光学元件

说明书

本发明提供薄型、且0级光被进一步减少的同时可在广范围内照射的衍射光学元件。本发明的衍射光学元件具备基材、和设于基材的一个面上、相对于入射光呈现规定的衍射作用的凹凸部、和设于基材和凹凸部之间的防反射层，其特征在于，构成凹凸部的凸部的第一媒质与构成凹凸部的凹部的第二媒质的在入射光的波长带中的折射率差在0.70以上，入射光在从基材的法线方向入射时，作为表示从凹凸部射出的衍射光所形成的光图案的扩散的角度范围的射出角度范围在60°以上。

技术领域

本发明涉及生成规定图案的光斑的衍射光学元件。

背景技术

存在一种通过对计测对象的被测定物照射规定的光，检测由该被测定物散射的光，进行该被测定物的位置或形状等的计测的装置(例如，参照专利文献1等)。在这样的计测装置中，为了将特定的光的图案照射在计测对象上，可使用衍射光学元件。

已知衍射光学元件例如通过对基板表面进行凹凸加工而得到。在为这样的凹凸构成的情况下，利用填充凹部的材料(例如，折射率＝1的空气)与凸部材料的折射率差，提供所需的光路长度差，对光进行衍射。

作为衍射光学元件的其他例，还已知使用与凸部材料不同且不是空气的折射率材料填充凹部(更具体而言，凹部及凸部上表面)的构成。该构成中，因为凹凸表面不露出，所以能够抑制附着物造成的衍射效率的变动。例如，专利文献2中还揭示了以填埋产生二维光斑的凹凸图案的方式，提供折射率不同的其他透明材料的衍射光学元件。

但是，在光学装置中，有时使用近红外光等肉眼看不到的光。例如，可例举智能手机等中用于面部认证或照相机装置的对焦的遥感装置、与游戏机等连接用于捕捉用户的动作的遥感装置、在车辆等中用于检测周边物体的LIDAR(Light Detecting and Ranging，光检测和测距)装置等。

此外，在这些光学装置中，有时需要使光以相对于入射光的行进方向明显不同的射出角照射。例如，在智能手机等具备的带广角的照相机装置的对焦用途、或在VR(VirtualReality，虚拟现实)的头部设备这样的具备与人的视野角相应的显示画面的装置中检测被该显示装置所显示的障碍物或手指等周边物体的用途等中，有时希望向60°以上、100°以上、120°以上的广角范围的光照射。

利用衍射光学元件，将光以如上所述的广角范围射出的情况下，在形成凹凸结构的基础上，还需要使间距变细。尤其，在针对近红外光这样的长波长的入射光，考虑射出角度范围大的凹凸结构的情况下，为了得到所需的光路长度差，有使凸部变得更高的倾向。另外，凸部的高度也可读作凹部的深度。

如果衍射光学元件的凹凸部的间距变细、高度增加，则由此长宽比(例如，“凸部的高度/凸部的宽度”)也变大。如果长宽比变大，则相对于在凹凸部行进的光可形成界面的凹凸部的在整个表面中的侧壁(凸部侧面)的面积比率也增加，因此对凸部侧面中的反射等的影响变大，有产生不希望的0级光的担忧。通常，如果强0级光照射，则从眼睛安全的观点出发是不优选的。

关于衍射光学元件中的0级光的减少技术，例如，专利文献3中公开了设有2个衍射光学元件(DOE：Diffractive Optical element，衍射光学元件)的构成。专利文献3中记载的技术通过设为用第二衍射光学元件对第一衍射光学元件中产生的0级光进行衍射的构成，使0级光减少。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5174684号公报

专利文献2：日本专利第5760391号公报

专利文献3：日本专利特开2014-209237号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题