衍射透镜以及使用了该衍射透镜的光学装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及照相机、投影仪、照明装置等针对白色光使用的光学透镜、W及使用了 该光学透镜的光学装置。
【背景技术】
[0002] 作为本技术领域的【背景技术】，有日本特开2001-249271号公报（专利文献1)。在 该公报中，记载为"物镜10是两面为非球面的树脂制单透镜，并在一方的透镜面11中作为 W光轴为中屯、的环形带状的图案形成了衍射透镜构造。透镜面11、12的至少一方是非球 面，作为折射透镜，球面像差成为校正过度。衍射透镜构造被设计成如菲涅尔透镜那样在各 环形带的边界具有光轴方向的阶差，并具有规定的球面像差，从而在透镜整体中即使在折 射率变化了的情况下球面像差也不会变化"（参照摘要）。
[0003] 另外，有日本特开2013-182264号公报（专利文献2)。在该公报中，记载为"一种 透射型屏幕的制造方法，具备：准备在菲涅尔透镜片20中的与菲涅尔透镜部22的形成面相 反侧的面上粘贴了的第1掩蔽片30的工序；对带掩蔽片的菲涅尔透镜片10进行加热而软 化的工序；W及在第1模面41的至少一部分成为曲面的第1模40中，W使第1掩蔽片30 成为第1模面41侧的方式配置带掩蔽片的菲涅尔透镜片10,并且从在第1模面41中存在 的第1吸引孔42吸引空气，对带掩蔽片的菲涅尔透镜片20进行曲面成型的工序"。
[0004] 另外，有日本特开2013-200367号公报（专利文献3)。在该公报中，记载为"在菲 涅尔透镜1中，第一面10是平面，与第一面10相反侧的第二面20具有多个（在图示例中 是3个）透镜面21。在菲涅尔透镜1中，使分别构成各透镜面21的非球面的中屯、轴CA0、 CAUCA2相互不同，在1个像面I上使各透镜面21各自的焦点F(F0)、F(F1)、F(F2)的位置 错开。光学检测器具备该菲涅尔透镜1"。
[0005] 专利文献1 :日本特开2001-249271号公报
[0006] 专利文献2 :日本特开2013-182264号公报
[0007] 专利文献3 :日本特开2013-200367号公报
【发明内容】
[0008] 通常设想衍射透镜用于激光那样的单色光源，在白色光那样的具有宽的波长范围 的光源中，随着波长从衍射光栅的闪耀化laze)波长偏移而利用效率降低。为了尽可能抑 制该现象，需要设为将邻接环形带之间的光程差抑制为1个波长、并利用1次衍射光的设 计，但如果需要的透镜光焦度大，则环形带的间距变细，加工性降低。如果使用η次衍射光， 则间距可成为η倍，但利用效率变得更低。为了实现使用1次衍射光而效率不降低并用于 宽的波长范围的透镜，需要W使成为可加工的程度的环形带宽度的方式减小衍射透镜承担 的透镜光焦度。因此，无法期待使厚的透镜变薄那样的效果。
[0009] 关于菲涅尔透镜，按照能够忽略环形带之间的干设性的程度，W比衍射透镜更大 的阶差量和更宽的环形带宽度通过几何光学的折射而发挥透镜作用，能够容易地实现薄型 透镜，但在厚度方向或者半径方向上等间隔地划分透镜、并平面地排列所划分的透镜而设 计，所W存在如下问题：无法保证考虑了光路长的波面像差特性，无法保证光学性能。通常 成为平面透镜并附加到光学的折射曲面上，无法成为考虑了透镜光焦度分配的设计等。
[0010] 在专利文献1中，叙述了如下技术：使用在折射透镜的透镜曲面上附加了的衍射 透镜来补偿用于在光盘的拾取（pickup)时与溫度变化相伴的折射率变化所致的该折射透 镜的光学特性的劣化。但是，在拾取透镜中设想了单色的激光光源，存在如下问题：在具有 宽的波长范围的白色光中，伴随来自闪耀波长的偏移而衍射效率降低。为了尽可能使衍射 效率不降低，需要将邻接环形带之间的光程差抑制为1个波长，并使用1次衍射光。另外，还 存在如下问题：如果需要的透镜光焦度大，则衍射构造的间距变细而制造变得困难。此时， 如果能够使用高次衍射光，则能够增大间距而使制造变得容易，同时增大透镜光焦度，但根 据上述效率降低的观点，无法使用高次衍射光。因此，结果无法使衍射透镜具备大的透镜光 焦度。因此，几乎无法期待如菲涅尔透镜那样使透镜变薄的效果，仅有色像差、溫度偏移的 补偿等用小的透镜光焦度可W应对的使用方法。
[0011] 在专利文献2中，叙述了在曲面上形成菲涅尔透镜的技术，但曲面是屏幕的面，而 并非是作为透镜发挥作用的面，基本上菲涅尔透镜是划分曲面的折射透镜而平行移动来平 面地薄型化的透镜，存在像差性能等光学特性不充分的问题。
[0012] 在专利文献3中，叙述了W使菲涅尔透镜的划分了的各透镜区域的焦点位置不同 的方式使透镜面移动，但仍为将原来的一样的曲面透镜划分而移动来薄型化的透镜，存在 像差性能等光学特性不充分的问题。
[0013] 鉴于W上的课题，本申请的目的在于在维持使用了厚的透镜的汽车前灯光学系 统、投影仪照明光学系统等的透镜的光学性能的状态下使该透镜薄型化。
[0014] 为了解决上述课题，采用例如如下技术方案的范围中记载的结构。
[0015] 本申请包括多个解决上述课题的方案，在举出其一个例子时，在技术方案1中，"一 种衍射透镜，在至少一面中具有光学面，该光学面具有利用多个阶差来划分的多个区域，所 述衍射透镜的特征在于，所述衍射透镜的闪耀波长处于使用的光源的波长谱范围内，所述 闪耀波长下的邻接区域之间的光程差比所述光源的相干长度长，在所述闪耀波长W外的波 长下实质上作为菲涅尔透镜发挥作用"。
[0016] 已知在衍射透镜中在闪耀波长下根据相位函数计算的光线的光路与假设为在闪 耀面中光线几何光学地折射而计算的光路一致。因此，可W说衍射透镜在闪耀波长下也与 几何光学的折射透镜等效。在如上述技术方案的范围中的记载那样，邻接区域之间的光程 差比光源的相干长度长的情况下，作为W往的衍射透镜不引起必要的光的干设，所W运样 的透镜实质上并非是衍射透镜，而是作为折射透镜的菲涅尔透镜发挥作用。但是，本来，在 闪耀波长下衍射透镜与折射透镜等效，所W即使在闪耀波长下不引起光的干设，衍射透镜 也依然可W说是衍射透镜。如果是衍射透镜，则能够在市面销售的光学设计软件中使用上 述相位函数来进行与折射透镜同样的精密的光学设计。因此，在折射曲面上附加衍射透镜 也容易。运样的特性是在W往的菲涅尔透镜中没有的特性。在波长从闪耀波长偏移了的情 况下，作为衍射透镜来计算的光路和作为几何光学透镜来计算的光线的光路产生偏移。在 光学设计软件中，在衍射透镜中，仅追踪特定的衍射次数的光线的光路，但实际上衍射效率 逐渐降低，邻接的衍射次数的光线的衍射效率逐渐变大而光的能量转移到不同的衍射角的 其他衍射次数。运样，在其他闪耀波长下衍射效率再次变为最大，再现与折射透镜等效的条 件。特定的次数的衍射角伴随波长变化而在与基于光学材料的折射率色散特性的折射透镜 的折射角的变化相反的方向上变化。因此，关于衍射透镜，在折射透镜的色像差校正中经常 利用1次衍射光。但是，能量转移的邻接次数的衍射角在与折射透镜的折射角变化相同的 方向上不连续地变化。另一方面，在折射透镜中，伴随波长变化，根据上述折射率色散特性 而折射角平滑地变化