專利名稱：具有液體界面的衍射光學(xué)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及一種包括衍射元件的光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對于包括一定范圍不同波長的給定輸入輻射起作用的光學(xué)系統(tǒng)通常引起取決于波長的焦距變化形式的像差。這種光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例是圖像拍攝設(shè)備，例如利用包含可見電磁輻射光譜范圍的不同波長的輻射光束記錄圖像的攝相機(jī)。
在這種光學(xué)系統(tǒng)中，通常是由該系統(tǒng)的光學(xué)元件引起輻射光束的像差。這些光學(xué)元件(例如透鏡)是由諸如聚碳酸脂的材料構(gòu)成的，這種材料對于一定波長具有特定的光學(xué)色散和特定的折射率。光學(xué)色散取決于材料對于給定輻射波長的折射率。因此，包含在給定輻射內(nèi)的第一波長根據(jù)聚碳酸脂的第一折射率偏折了第一折射角度。給定輻射的不同第二波長的輻射光束根據(jù)聚碳酸脂的不同第二折射率偏折了不同第二折射角度。光學(xué)色散通常表示為阿貝數(shù)(Vd)。相對低的阿貝數(shù)數(shù)值表示相對高的光學(xué)色散，反之亦然。相對高的光學(xué)色散對應(yīng)于不同的給定輻射光束波長時(shí)的相對高折射角變化。
為了補(bǔ)償由于光學(xué)色散造成的像差，可以一起使用折射光學(xué)元件和衍射光學(xué)元件，以作用于給定輻射。折射和衍射光學(xué)元件具有符號(hào)相反的光學(xué)色散，因此可以設(shè)置正確設(shè)計(jì)的折射元件和衍射元件，以補(bǔ)償對方引起的像差。
通常，設(shè)計(jì)衍射光學(xué)元件，以選擇對于給定輻射光束的一個(gè)特定衍射級(jí)。然而，對于包括一定范圍的不同波長的輻射光束(例如白光)而言，衍射光學(xué)元件對于不同波長可以選擇不同的衍射級(jí)。選擇一個(gè)特定衍射級(jí)的低效率造成攝相機(jī)圖像質(zhì)量的降低，稱作“閃耀(flare)”。
美國專利US6330110描述了一種包括三層或多層的衍射光學(xué)元件。在相鄰層之間的界面處，存在衍射光柵，每層由不同于相鄰層的材料構(gòu)成。通過選擇構(gòu)成不同層的材料，并且選擇每層的深度變化，該衍射光柵通過對于每個(gè)不同波長主要選擇相同的衍射級(jí)減少了包括一定范圍不同波長的輻射光束的閃耀。
歐洲專利申請EP1193512公開了一種包括至少兩個(gè)彼此相鄰的衍射光柵的衍射光學(xué)元件。每個(gè)衍射光柵形成在兩層之間，每層由不同材料構(gòu)成并且具有不同光學(xué)色散。衍射光學(xué)元件具有一定彎曲，并且對于給定輻射光束的每種不同波長時(shí)的一個(gè)特定衍射級(jí)具有高選擇效率。
日本專利申請127322/1997描述了一種衍射光學(xué)元件，其包括第一和第二衍射減輕圖案。在丙烯酸和聚碳酸脂材料之間的界面處形成第一減輕圖案。在一個(gè)實(shí)施例中，在聚碳酸脂材料和空氣之間的界面處形成第二減輕圖案。第一減輕圖案的通道深度不同于第二減輕圖案的通道深度，使得衍射光學(xué)元件對于每種不同波長的給定輻射光束時(shí)的一個(gè)特定衍射級(jí)具有高選擇效率。
美國專利US6330110、歐洲申請EP1193512和日本專利申請127322/1997中公開的光學(xué)系統(tǒng)均是根據(jù)類似的方法制造的。為了使每種光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)確地完成希望的衍射并且選擇一個(gè)特定的衍射級(jí)，在制造過程中，有必要以高精度級(jí)別形成并對準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)的元件。實(shí)現(xiàn)這種高制造精度級(jí)別，通常是幾微米的準(zhǔn)確度，相對耗費(fèi)時(shí)間并且成本效率低。特別是在包括由不同材料構(gòu)成的幾層的光學(xué)系統(tǒng)的情況下，每層具有至少一個(gè)衍射表面，如美國專利US6330110所述。
本發(fā)明的目的是為了改進(jìn)衍射給定輻射光束的光學(xué)系統(tǒng)，特別是改進(jìn)用于獲得一個(gè)特定衍射級(jí)的光學(xué)系統(tǒng)，以及改進(jìn)以節(jié)省成本的方式高精度制造這種光學(xué)系統(tǒng)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種光學(xué)系統(tǒng)，其包括由具有第一折射率的基本上為剛性的第一材料構(gòu)成的衍射元件，該衍射元件具有a)在衍射元件與具有第二折射率的第二材料的第一界面處的第一多凹槽；b)在與具有第三折射率的第三材料的不同第二界面處的不同第二多凹槽，其中第一和第二多凹槽相互對準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)組合衍射效果，其特征在于第三材料是液體。
第二材料可以是固體，或者可選擇的是流體。流體是一種形狀響應(yīng)于任意所施加的外力改變的物質(zhì)。流體易于流向流體的密封表面并且符合該表面的形狀。能夠流動(dòng)的氣體、蒸汽、液體和固體和液體的混和物都是流體的實(shí)例。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種制造光學(xué)系統(tǒng)的方法，其包括由具有第一折射率的基本上為剛性的第一材料構(gòu)成的衍射元件，當(dāng)制造時(shí)該衍射元件包括a)在與具有第二折射率的第二材料的第一衍射界面處的第一多凹槽；b)在與具有不同第三折射率的第三材料的第二衍射界面處的第二多凹槽，其中第一和第二多凹槽相互對準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)組合衍射效果，該方法包括向所述第一多凹槽施加所述第二材料，其特征在于該方法包括向所述第二多凹槽施加作為液體的所述第三材料。
優(yōu)選的是，該制造方法包括利用注模模制該衍射元件。利用注模處理可以利用注模設(shè)備中的模制部件的相互匹配提供的對準(zhǔn)精確對準(zhǔn)衍射元件的第一和第二多凹槽。由此，當(dāng)從模具中取下該衍射元件時(shí)，該衍射元件包括位于相互準(zhǔn)確對準(zhǔn)的兩側(cè)上的凹槽，從而可以實(shí)現(xiàn)組合衍射效果。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一和第二多凹槽成對設(shè)置以相互一致。
優(yōu)選的是，應(yīng)用作為流體的第二材料，制造該衍射元件方法包括分別向基本上為剛性的衍射元件的第一和第二多凹槽施加第二和第三材料。因此，可以按照相對簡單、有效和廉價(jià)的方式以高精度制造該光學(xué)系統(tǒng)。
通過以下參照附圖對僅作為實(shí)例的發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的描述，可以明了本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括衍射元件的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。
圖2圖形表示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的多凹槽實(shí)現(xiàn)的衍射效率。
圖3圖形表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的兩個(gè)多凹槽實(shí)現(xiàn)的衍射效率。
圖4表示了圖3所示的衍射效率的放大圖形視圖。
圖5表示了根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的包括衍射元件的示意圖。
圖6表示了根據(jù)本發(fā)明另一不同實(shí)施例的包括衍射元件的示意圖。
圖7示意表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括衍射元件的光學(xué)系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
圖1表示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的作為光學(xué)系統(tǒng)一部分的衍射元件。該光學(xué)系統(tǒng)包括由基本上為剛性的第一材料構(gòu)成的衍射元件2，并且在本實(shí)例中，該材料為環(huán)烯烴共聚物(Cyclic Olefinic Copolymer，COC)。基本上為剛性是指第一材料的形狀固定。
衍射元件2為圓形的，并且具有圍繞光軸OA的半徑，該半徑沿著垂直于光軸OA的方向。該衍射元件2的形狀加工成在一側(cè)具有第一多凹槽4，在另一側(cè)具有不同第二多凹槽6。該第一多凹槽4位于該衍射元件2與不同第二材料的第一界面7處。在本實(shí)施例中，第二材料是流體和氣體，該氣體為空氣8。第二多凹槽6位于該衍射元件2與不同第三材料的不同第二界面9處。在本實(shí)施例中，該第三材料是液體，例如水10。第一和第二多凹槽4、6圍繞光軸OA同心設(shè)置。第一材料具有第一折射率n1，第二材料具有不同第二折射率n2，第三材料具有不同第三折射率n3。表1分別給出了對于給定輻射光束的特定波長λn(450nm、550nm、650nm)的第一、第二和第三折射率n1、n2和n3。此外，第一、第二和第三材料，即COC、空氣和水分別具有由阿貝數(shù)(Vd)的值表示的不同光學(xué)色散。
表1

該衍射元件2的形狀加工成具有位于第一和第二多凹槽4、6的最外側(cè)凹槽之外的環(huán)形表面12。密封元件13的形狀加工成具有與衍射元件2的環(huán)形表面12相匹配的互補(bǔ)環(huán)形表面15，以形成流體緊密密封。該密封元件13提供了對于水10的流體緊密密封，水完全填充了該密封。如此填充之后，無論該系統(tǒng)的方向如何，均持續(xù)保持了衍射元件2與水10之間的第二界面9。
第一多凹槽4的每個(gè)凹槽具有第一深度d1，第二多凹槽6的每個(gè)凹槽具有不同第二深度d2。第一和第二深度d1、d2沿著平行于光軸OA的方向，并且它們彼此不同。參照圖1所示的配置，在本實(shí)施例中，第一和第二深度d1和d2分別為正的；常規(guī)是在凹槽的相對側(cè)并且朝著衍射元件2的中心平面測量凹槽。注意，在可選實(shí)施例中，第一和第二深度d1、d2之一或者這兩個(gè)深度可以為負(fù)的。
在本實(shí)施例中，使第一和第二多凹槽4、6的每個(gè)凹槽發(fā)光。此外，第一和第二多凹槽4、6的每個(gè)凹槽在垂直于光軸OA的方向上的寬度為w。對于每個(gè)凹槽而言，例如第一多凹槽4的第一凹槽11a，第二多凹槽6中存在一個(gè)一致的凹槽，例如第二凹槽11b，從而形成了多對一致凹槽中的一對11。一個(gè)一致凹槽對11的每個(gè)凹槽，在本實(shí)例中為第一和第二凹槽11a、11b具有基本上相同的寬度，這兩個(gè)寬度相互一致。
一致凹槽對的寬度沿著垂直于光軸OA的半徑改變。沿著半徑位于距離光軸OA較小的徑向距離處的一對一致凹槽具有第一寬度w1，距離光軸OA較大距離處的不同一致凹槽對具有不同第二寬度w2。由于第一多凹槽和第二多凹槽4、6的凹槽對一致對準(zhǔn)，因此對于沿著光軸OA傳播的給定輻射光束產(chǎn)生了組合的衍射效果。給定的輻射光束包括多個(gè)不同波長λn。在本實(shí)施例中，該給定輻射光束包括可見電磁光譜范圍內(nèi)的一定范圍的波長，約為400nm-800nm之間。
以具有第一深度d1的第一多凹槽4和具有第二深度d2的第二多凹槽6、沿著半徑的一致凹槽對相對于光軸OA的寬度w的變化，第一、第二和第三材料的特定折射率n1、n2和n3以及第一和第二多凹槽4、6的發(fā)光，來設(shè)置衍射元件2，從而選擇給定輻射光束的希望衍射級(jí)m。設(shè)置第一和第二多凹槽4、6，以滿足對于波長λn、在本實(shí)例中為給定輻射光束的設(shè)計(jì)波長λ0的以下關(guān)系-(n1-n2)d1+(n1-n3)d2＝mλ0(1)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，當(dāng)選定衍射級(jí)為第一衍射級(jí)m＝1時(shí)，對于設(shè)計(jì)波長約為λ0＝550nm解關(guān)系式(1)。選擇第二深度d2＝0近似給出了第一深度d1＝-1.027μm。第一深度d1為負(fù)值，其對應(yīng)于上升到衍射元件表面以上的多個(gè)脊的高度，而不是多凹槽。
利用以下關(guān)系式給出對于衍射級(jí)m(在這種情況下為第一衍射級(jí)m＝1)的選擇的衍射效率ηη=(sin[(π-(n1-n2)d1+(n1-n3)d2)mλ0-π](π-(n1-n2)d1+(n1-n3)d2)mλ0-π)2---(2)]]>圖2圖形表示了現(xiàn)有技術(shù)中對于給定輻射光束的每種不同波長λn的衍射效率η。按照第一軸17上的效率η相對于第二軸18上的波長λn的函數(shù)繪制了第一圖線16，該第二軸18垂直于第一軸16。
在本發(fā)明的實(shí)例中，當(dāng)選定衍射級(jí)為第一衍射級(jí)m＝1、第一深度近似為d1＝13.431μm并且第二深度近似為d2＝38.763μm時(shí)，對于設(shè)計(jì)波長近似為λ0＝550nm解關(guān)系式(1)。圖3圖形表示了該第二實(shí)例中，對于給定輻射光束的每個(gè)波長λn的衍射效率η。按照與第一圖線16相似的方式在第一和第二軸17、18上繪制了不同第二圖線20。
圖4利用按照第一軸17的更大比例軸24上的衍射效率η相對于第二軸18上的波長λn的函數(shù)繪制的不同第三圖線22圖形表示了作為放大圖的第二實(shí)例的衍射效率η。在第二實(shí)例中，對于給定輻射光束波長λn中的每個(gè)波長，基本上使選擇第一衍射級(jí)m＝1的衍射效率η最大化。在本實(shí)例中，基本上最大是指對于約400nm-800nm之間的可見電磁光譜范圍內(nèi)的波長λn，該衍射效率η具有在約90％-100％范圍內(nèi)的值，更優(yōu)選的是在約95％-100％范圍內(nèi)的值。
根據(jù)所述的本發(fā)明實(shí)施例，在衍射元件2的制造過程中，將起初為流體的第一材料COC模制成希望的形式，包括一致的第一和第二多凹槽4、6和環(huán)形表面12。模制包括注模工藝，由此簡單地通過對準(zhǔn)注模設(shè)備的模制部件可以容易地對準(zhǔn)第一和第二多凹槽4、6。在第一材料的注模工藝之后，目前該第一材料基本上為剛性的，將第二材料、空氣8施加到第一多凹槽4，并且將第三材料、水10作為液體施加到第二多凹槽6。
圖5示意表示了本發(fā)明的不同實(shí)施例。本實(shí)施例的元件與先前描述的實(shí)施例的元件類似。對于這些元件使用相似的附圖標(biāo)記加上100來表示，并且之前對于這些元件的特征的相應(yīng)描述也應(yīng)適用于此處。
本實(shí)施例中的第三材料是鹽水110，并且在密封元件113提供的密封內(nèi)具有附加的不同第四材料。該密封元件113由透明材料構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施例中，該第四材料是油114。水110和油114不可混溶的，并且由流體彎月面116分開。水110是導(dǎo)電的，油114是絕緣的，例如硅油或者烷烴。優(yōu)選設(shè)置水110和油114，使它們具有相等的密度，從而流體彎月面116的配置基本上與方向無關(guān)，即不取決于水110和油114之間的重力效應(yīng)。通過適當(dāng)選擇油114可以實(shí)現(xiàn)這種效果例如通過添加分子成分可以改變烷烴或硅油，從而提高它們的密度，以匹配水110的密度。
在本實(shí)施例中，圍繞光軸OA同心設(shè)置的由金屬材料構(gòu)成的環(huán)形第一電極119的下環(huán)形表面118與衍射元件102的環(huán)形表面112相接觸。環(huán)形第一電極119的部分上環(huán)形表面120與密封元件113的環(huán)形表面115相接觸，并且環(huán)形第一電極119的部分上環(huán)形表面120與水110相接觸。
該密封元件113包括由金屬材料構(gòu)成的圓柱第二電極122，其圍繞與光軸OA一致的縱軸設(shè)置。流體接觸層124減小了流體彎月面116與密封元件113的圓柱壁的接觸角的滯后。優(yōu)選的是，該流體接觸層124由無定形碳氟化合物構(gòu)成，該化合物例如DuPontTM生產(chǎn)的TeflonTMAF1600?？梢酝ㄟ^連續(xù)浸漬涂敷第二電極122來制造該AF1600涂層，該涂層形成了基本上具有均勻厚度的均質(zhì)層。歐洲專利申請No.02075649提供了利用電濕潤力來改變流體彎月面結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)的更多詳細(xì)情況，在此將該申請引入作為參考。
當(dāng)沒有在第一和第二電極119、122兩端施加電壓時(shí)，該流體接觸層124比油114相對于水110具有更高的可濕潤性。由于電濕潤力，在第一電極119和第二電極122兩端施加電壓V1的情況下，水110的可濕潤性改變，這易于改變流體彎月面116在三相線(流體接觸層124、水110與油114之間的接觸線)處的接觸角。因此，根據(jù)所施加的電壓V1，將第二和第三材料分開的流體彎月面116的結(jié)構(gòu)可以改變。在本實(shí)施例中，流體彎月面的結(jié)構(gòu)具有以光軸OA為中心的旋轉(zhuǎn)對稱彎曲。通過改變施加到第一和第二電極119、122兩端的電壓V1，流體彎月面116的彎曲也相應(yīng)改變。如果沒有在第一和第二電極119、122兩端施加電壓，當(dāng)從水110沿著光軸OA觀察時(shí)，該流體彎月面116的彎曲為凸面。
具有一定曲率的流體彎月面116用作給定輻射光束的透鏡，衍射元件102已經(jīng)將該給定輻射光束衍射為第一衍射級(jí)m＝1。該流體彎月面116的曲率變化改變了透鏡的光焦度。
圖6示意表示了本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中沒有將電濕潤力用于改變流體彎月面的結(jié)構(gòu)。類似的是，本實(shí)施例的元件與先前描述的實(shí)施例的元件類似。對于這些元件使用了相似的附圖標(biāo)記加上200來表示，并且此處還應(yīng)當(dāng)適用對于這些元件特征的先前說明。
在本實(shí)施例中，第一多凹槽226和第二多凹槽228與先前描述的實(shí)施例的多凹槽稍微有些不同，不同之處在于這些凹槽是線性的，并且沿著垂直于光軸OA的方向相互平行設(shè)置。然而，第一和第二多凹槽226、228類似具有第一深度d1和不同的第二深度d2，這些凹槽成對地一致設(shè)置，并且發(fā)光，所有這些特征造成衍射元件202選擇給定輻射光束的希望的衍射級(jí)m。構(gòu)成一對211的第一多凹槽226的凹槽和第二多凹槽228的凹槽具有基本上相同的寬度。這些凹槽中，第一和第二多凹槽226、228的每個(gè)凹槽的寬度基本上相同。
圖7示意表示了包括本發(fā)明的衍射元件302(類似于先前實(shí)施例的衍射元件)的光學(xué)系統(tǒng)。與先前實(shí)施例的衍射元件的說明類似，設(shè)置具有衍射元件302的密封元件313，從而提供流體緊密密封，以容納水310。例如，將光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置成包含在圖像拍攝設(shè)備中，該設(shè)備例如攝相機(jī)。光學(xué)系統(tǒng)包括多個(gè)透鏡330，每個(gè)透鏡具有至少一個(gè)折射表面。沿著光軸OA對準(zhǔn)透鏡330和利用密封元件313設(shè)置的衍射元件302，從而將包含對應(yīng)于所要拍攝的圖像場景的波長的給定輻射光束聚焦到圖像記錄元件332上。該圖像記錄元件例如為基于化學(xué)的攝影膠片或者電荷耦合器件(CCD)。在光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)包含衍射元件302可以使用作透鏡的衍射元件302選擇給定輻射光束的波長中希望的一個(gè)特定衍射級(jí)m，以及基本上消除輻射光束的任意閃耀。
可以將以上實(shí)施例理解為本發(fā)明的說明性實(shí)例。其它實(shí)施例也可以被設(shè)想出。
在其它實(shí)施例中，可以設(shè)想的是第一、第二和第三材料不限制于分別為COC、空氣和水。可以將基本上為剛性的不同材料用于第一材料，可以將不同材料用于第二材料，包括固體或者可選流體，例如液體，以及可以將不同液體用于第三材料。對于第一、第二和第三材料的折射率和光學(xué)色散而言，必須對于給定輻射光束的不同波長選擇希望的衍射級(jí)，同時(shí)基本上消除像差。
而且，凹槽的深度、寬度和發(fā)光可以被設(shè)計(jì)成不同于先前描述的特定實(shí)例。在界面處的多凹槽的槽可以全部具有相等的寬度，或者如先前所述，這些凹槽沿著半徑可以具有不同的寬度。取代發(fā)光，可選擇的是，可以設(shè)置該凹槽以形成二進(jìn)制光柵。此外，在所述實(shí)施例中，設(shè)置各個(gè)多凹槽，從而基本上覆蓋衍射元件的一側(cè)。可選擇的是，可以設(shè)想到對各多凹槽進(jìn)行設(shè)置，以致僅覆蓋衍射元件的一側(cè)的一部分。
所述的給定輻射光束包括可見電磁光譜范圍的波長。還可以設(shè)想到的是對本發(fā)明的衍射元件進(jìn)行設(shè)置，以致對于其它不同波長選擇特定衍射級(jí)的基本上最大的效率，其它不同波長例如是紫外線和紅外輻射光譜的波長。
在包括該衍射元件的光學(xué)系統(tǒng)的制造過程中，施加到第二多凹槽的第二材料可以是液體樹脂，隨后利用紫外輻射使該樹脂固化為固定形式，而不是仍為液體。
如上所述，利用電濕潤力可以改變第三材料的結(jié)構(gòu)。利用電濕潤力的光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的衍射元件不限于包括圍繞光軸同心設(shè)置的凹槽?？蛇x擇的是，可以使用相互平行設(shè)置的線性凹槽。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，包括衍射元件的光學(xué)系統(tǒng)是圖像拍攝設(shè)備，例如攝相機(jī)?？梢栽O(shè)想的是該衍射元件可以包含在其它光學(xué)系統(tǒng)中，該其它光學(xué)系統(tǒng)作用于包括多個(gè)不同波長、通常為大范圍波長的輻射光束，該其它光學(xué)系統(tǒng)例如是讀取多個(gè)不同光盤的數(shù)據(jù)的光學(xué)掃描設(shè)備，該光盤例如緊湊盤(CD)或者數(shù)字通用盤(DVD)。應(yīng)當(dāng)理解，結(jié)合任意一個(gè)實(shí)施例描述的任意特征可以單獨(dú)使用，或者與所述的其它特征組合使用，還可以與任意其它實(shí)施例或者任意其它實(shí)施例的任意組合的一個(gè)或多個(gè)特征組合使用。
此外，在不背離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍的情況下，還可以采用以上沒有描述的等價(jià)物和修改。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)系統(tǒng)，其包括由具有第一折射率的基本上為剛性的第一材料構(gòu)成的衍射元件(2；102；202；302)，該衍射元件具有a)在衍射元件與具有第二折射率的第二材料(8；108；208)的第一界面處的第一多凹槽(4；104；226)；b)在衍射元件與具有第三折射率的第三材料(10；110；210)的不同第二界面處的不同第二多凹槽(6；106；228)，其中第一和第二多凹槽相互對準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)組合衍射效果，其特征在于第三材料(10；110；210)是液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一多凹槽和第二多凹槽(4；104；226)、(6；106；228)發(fā)光，并且將它們設(shè)置為選擇給定輸入輻射的希望的衍射級(jí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一多凹槽具有第一深度(d1)，所述第二多凹槽具有不同第二深度(d2)，并且其中所述第一和第二深度相互不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中將所述凹槽設(shè)置為滿足以下關(guān)系式-(n1-n2)d1+(n1-n3)d2＝mλn其中n1、n2和n3分別是第一、第二和第三折射率，d1和d2分別是第一和第二深度，m是希望的衍射級(jí)，λn是給定輸入輻射的波長。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中給定輻射光束包括多個(gè)不同波長λn，并且設(shè)置凹槽使得對于給定所述不同波長λn中的每個(gè)波長，基本上使衍射效率η最大化，利用以下關(guān)系式給出對于給定輸入不同輻射光束的每個(gè)所述不同波長λn的衍射效率ηη=(sin[π(-(n1-n2)d1+(n1-n3)d2)mλn-π]π(-(n1-n2)d1+(n1-n3)d2)mλn-π)2]]>
6.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一多凹槽和第二多凹槽(4；104；226)、(6；106；228)圍繞光軸(OA)同心設(shè)置。
7.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述一致對的寬度基本上是相同的，所述寬度為在垂直于光軸的方向上的寬度。
8.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中第二材料具有給定的光學(xué)色散，第三材料具有不同的光學(xué)色散。
9.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第二材料是流體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第二材料是氣體(8；108；208)。
11.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中設(shè)置所述系統(tǒng)，以利用電濕潤力改變所述第三材料的結(jié)構(gòu)。
12.一種制造光學(xué)系統(tǒng)的方法，所述光學(xué)系統(tǒng)包括由具有第一折射率的基本上為剛性的第一材料構(gòu)成的衍射元件(2；102；202；302)，當(dāng)制造時(shí)，該衍射元件包括a)在衍射元件與具有第二折射率的第二材料(8；108；208)的第一界面處的第一多凹槽(4；104；226)；b)在衍射元件與具有不同第三折射率的第三材料(10；110；210)的第二界面處的第二多凹槽(6；106；228)，其中第一和第二多凹槽相互對準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)組合衍射效果，該方法包括向所述第一多凹槽施加所述第二材料，其特征在于該方法包括向所述第二凹槽施加作為液體的所述第三材料(10；110；210)。
全文摘要
一種光學(xué)系統(tǒng)，其包括由具有第一折射率的基本上為剛性的第一材料構(gòu)成的衍射元件(2)。該衍射元件具有在衍射元件與具有第二折射率的第二材料(8)的第一界面處的第一多凹槽(4)；在衍射元件與具有第三折射率的第三材料(10)的不同第二界面處的不同第二多凹槽(6)。該第一和第二多凹槽(4)、(6)相互對準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)組合衍射效果。此外，第三材料(10)是液體。利用注模技術(shù)制造該衍射元件，此后，可以施加流體形式的第二和/或第三材料。利用本發(fā)明，兩個(gè)多凹槽可以以高度的效率和可靠性相互對準(zhǔn)。
文檔編號(hào)G02B3/14GK1839328SQ200480023816
公開日2006年9月27日 申請日期2004年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月20日
發(fā)明者B·H·W·亨德里克斯, S·奎帕 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司