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公開番号2025014589
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023117275
出願日2023-07-19
発明の名称光学素子、光学系、レンズ装置、および撮像装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 5/18 20060101AFI20250123BHJP(光学)
要約【課題】安定性の高い微細凹凸構造を有する光学素子を提供する。
【解決手段】光学素子(100)は、基板(1)と、基板の上に形成された下地層(22)と、凹要素または凸要素の少なくとも一方を含む複数の構造体(21)とを有し、下地層は、第1輪帯における第1領域に配置されており、かつ第1輪帯における第2領域には配置されておらず、複数の構造体は、第1領域における下地層の上に配置された複数の第1構造体(215)と、第2領域における基板の上に配置された複数の第2構造体(216)とを含み、複数の第1構造体の夫々の幅が互いに異なり、複数の第2構造体の夫々の幅が互いに異なる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、
該基板の上に形成された下地層と、
凹要素または凸要素の少なくとも一方を含む複数の構造体とを有し、
前記下地層は、第１輪帯における第１領域に配置されており、かつ該第１輪帯における第２領域には配置されておらず、
前記複数の構造体は、前記第１領域における前記下地層の上に配置された複数の第１構造体と、前記第２領域における前記基板の上に配置された複数の第２構造体とを含み、
前記複数の第１構造体の夫々の幅が互いに異なり、
前記複数の第２構造体の夫々の幅が互いに異なることを特徴とする光学素子。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記下地層は、前記複数の構造体と同じ材料からなることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記複数の第１構造体の夫々の高さをＨ１、前記複数の第２構造体の夫々の高さをＨ２とするとき、
０．２０≦Ｈ１／Ｈ２≦０．９０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記複数の第１構造体の夫々の高さをＨ１、前記複数の第２構造体の夫々の高さをＨ２、前記下地層の高さをＨＬとするとき、
０．８０≦（Ｈ１＋ＨＬ）／Ｈ２≦１．２０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項５】
前記基板の厚さ方向に進行する光に関し、前記複数の構造体による位相遅延量は、前記第２領域よりも前記第１領域の方が大きいことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項６】
前記下地層の高さをＨＬ、前記第１領域における前記基板の表面位置から高さＨＬの位置までの要素充填率の最大値をＶ１ｓ、前記第２領域における前記基板の表面位置から高さＨＬの位置までの要素充填率の最大値をＶ２ｓ、前記第１領域および前記第２領域のそれぞれにおける高さＨＬの位置から前記構造体の先端位置までの要素充填率の最大値をＶ２ａとするとき、
０．５０≦Ｖ１ｓ≦１．００
０．８０≦Ｖ２ａ／Ｖ２ｓ≦１．２０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項７】
前記下地層の高さをＨＬ、前記第１領域における高さＨＬの位置から前記構造体の先端位置までの要素充填率の最大値をＶ１ａとするとき、
０．２０≦Ｖ１ａ／Ｖ１ｓ≦０．８０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項８】
前記複数の第１構造体の最大幅および最小幅をそれぞれＷｍａｘ１、Ｗｍｉｎ１、前記複数の第２構造体の最大幅および最小幅をそれぞれＷｍａｘ２、Ｗｍｉｎ２とするとき、
１．０５≦Ｗｍａｘ１／Ｗｍｉｎ１≦６．００
１．０５≦Ｗｍａｘ２／Ｗｍｉｎ２≦６．００
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項９】
前記第１輪帯において、前記複数の第１構造体および前記複数の第２構造体は、通過する光の位相が径方向に単調増加または単調減少するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記複数の第１構造体のアスペクト比の最大値をＡ１、前記複数の第２構造体のアスペクト比の最大値をＡ２とするとき、
０．３５≦Ａ１／Ａ２≦２．００
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、光学系、レンズ装置、および撮像装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、撮像装置などに用いられる光学系を小型化するため、基板の表面に微細凹凸構造を形成し、回折を利用して集光または発散作用を有する光学素子（メタレンズ）が知られている。特許文献１には、テラヘルツ波用レンズとして用いられるメタレンズが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－９９４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
微細凹凸構造を有する光学素子において、回折効率（入射光量に対する特定の回折角に向かう光量の比）を高くするには、微細凹凸構造の繰り返し周期（ピッチ）を入射光の波長に対して小さくすることが好ましい。また、ピッチごとに微細凹凸構造の形状を変化させて、なめらかな位相分布を実現することが好ましい。
【０００５】
しかしながら、ピッチを小さくすると、微細凹凸構造のアスペクト比が大きくなる。このため、微細凹凸構造を形成すること、および微細凹凸構造の形状を維持することが困難になるとともに、僅かな荷重、温度、または圧力などで微細凹凸構造が変形してしまう。
【０００６】
そこで本発明は、安定性の高い微細凹凸構造を有する光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての光学素子は、基板と、該基板の上に形成された下地層と、凹要素または凸要素の少なくとも一方を含む複数の構造体とを有し、前記下地層は、第１輪帯における第１領域に配置されており、かつ該第１輪帯における第２領域には配置されておらず、前記複数の構造体は、前記第１領域における前記下地層の上に配置された複数の第１構造体と、前記第２領域における前記基板の上に配置された複数の第２構造体とを含み、前記複数の第１構造体の夫々の幅が互いに異なり、前記複数の第２構造体の夫々の幅が互いに異なる。
【０００８】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、安定性の高い微細凹凸構造を有する光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
各実施例における光学素子の構成図である。
比較例における光学素子の構成図である。
各実施例における光学素子の凹凸要素の形状と位相変調量との関係を示す図である。
比較例における光学素子の凹凸要素の形状と位相変調量との関係を示す図である。
各実施例における光学素子の製造方法の説明図である。
各実施例におけるオフセット層の説明図である。
各実施例における光学素子の径方向に対する規格化位相の変調量の説明図である。
各実施例および比較例における光学素子の径方向に対する凹凸要素の幅の説明図である。
各実施例における要素充填率の説明図である。
各実施例における下地層のオフセットの説明図である。
各実施例における下地層のオフセットの説明図である。
各実施例における下地層のオフセットの説明図である。
各実施例における下地層のオフセットの説明図である。
各実施例における凹凸要素の形状の説明図である。
実施例１６における光学素子の構成図である。
実施例１９における光学素子の構成図である。
各実施例における光学素子を備えた光学系の説明図である。
各実施例における光学素子を備えた撮像装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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