JP2000193824A - 回折光学素子組立体 - Google Patents
回折光学素子組立体Info
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- JP2000193824A JP2000193824A JP10368406A JP36840698A JP2000193824A JP 2000193824 A JP2000193824 A JP 2000193824A JP 10368406 A JP10368406 A JP 10368406A JP 36840698 A JP36840698 A JP 36840698A JP 2000193824 A JP2000193824 A JP 2000193824A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的容易に製造することができ、コンパク
トな集光機能を有するＣＧＨ素子組立体からなる光学系
を提供する。 【解決手段】 相互に直列的に配置された複数のＣＧＨ
素子１０、１１からなる集光機能を有する回折光学素子
組立体。集光点を与えるＣＧＨ素子１０は、集光点およ
び虚像点を有する発散型ＣＧＨ素子からなる。
トな集光機能を有するＣＧＨ素子組立体からなる光学系
を提供する。 【解決手段】 相互に直列的に配置された複数のＣＧＨ
素子１０、１１からなる集光機能を有する回折光学素子
組立体。集光点を与えるＣＧＨ素子１０は、集光点およ
び虚像点を有する発散型ＣＧＨ素子からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光配線用光学装置
に好適な回折光学素子組立体に関し、特に、計算機ホロ
グラム（以下、単にＣＧＨ素子と称する。）からなる回
折光学素子組立体に関する。
に好適な回折光学素子組立体に関し、特に、計算機ホロ
グラム（以下、単にＣＧＨ素子と称する。）からなる回
折光学素子組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術】光束を任意の方向に偏向しあるいは集光
させる光学素子エレメントに、回折光学素子がある。こ
の回折光学素子は、形状光学素子のような大型、重量化
を招くことなく所望の光学特性を実現できるフレネル光
学素子に近似した段階状の形状を呈する、光の位相変調
機能を利用した光学素子である。
させる光学素子エレメントに、回折光学素子がある。こ
の回折光学素子は、形状光学素子のような大型、重量化
を招くことなく所望の光学特性を実現できるフレネル光
学素子に近似した段階状の形状を呈する、光の位相変調
機能を利用した光学素子である。
【０００３】この回折光学素子の製造には、コンピュー
タを用いることができる。このコンピュータを用いた製
造方法では、所望の形状すなわち所望の光学特性を与え
る光路差関数ρ（ｘ，ｙ）についての光路差係数ＣNが
求められる。
タを用いることができる。このコンピュータを用いた製
造方法では、所望の形状すなわち所望の光学特性を与え
る光路差関数ρ（ｘ，ｙ）についての光路差係数ＣNが
求められる。
【０００４】求められた光路差係数ＣNをコンピュータ
プログラムに代入することにより、フォトリソグラフィ
によって所望形状を得るに必要なフォトリソグラフィ用
マスクの条件すなわちマスク数および各マスクのパター
ン等を生成させる。このマスク条件に沿ったマスクを製
作し、このマスクを用いたフォトリソグラフィ法により
所望形状の回折光学素子が形成される。
プログラムに代入することにより、フォトリソグラフィ
によって所望形状を得るに必要なフォトリソグラフィ用
マスクの条件すなわちマスク数および各マスクのパター
ン等を生成させる。このマスク条件に沿ったマスクを製
作し、このマスクを用いたフォトリソグラフィ法により
所望形状の回折光学素子が形成される。
【０００５】ところで、コンピュータ処理によって得ら
れる前記したマスクパターンの最小線幅は、ＣＧＨ素子
の性能に直接的な関連を示す。すなわち、ＣＧＨ素子
に、より短い焦点距離を与えるためにより大きな集光機
構を付与しようとすれば、マスクパターンの最小線幅が
より小さくなる。そのため、このＣＧＨ素子を含む光学
系のコンパクト化を図るために、該ＣＧＨ素子に大きな
集光機能を与えようとすると、フォトリソグラフィプロ
セスでの解像度との関係から製造が容易では無くなる。
れる前記したマスクパターンの最小線幅は、ＣＧＨ素子
の性能に直接的な関連を示す。すなわち、ＣＧＨ素子
に、より短い焦点距離を与えるためにより大きな集光機
構を付与しようとすれば、マスクパターンの最小線幅が
より小さくなる。そのため、このＣＧＨ素子を含む光学
系のコンパクト化を図るために、該ＣＧＨ素子に大きな
集光機能を与えようとすると、フォトリソグラフィプロ
セスでの解像度との関係から製造が容易では無くなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本願発明の目
的は、コンパクト化を図るに必要な集光機能を与えるこ
とができ、製造上の強い制約を受けることのないＣＧＨ
素子光学系を提供することにある。
的は、コンパクト化を図るに必要な集光機能を与えるこ
とができ、製造上の強い制約を受けることのないＣＧＨ
素子光学系を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】〈構成〉本願発明は、単
一のＣＧＨ素子に強い集光機能を与えようとすると、こ
のＣＧＨ素子の製造に使用されるマスクパターンの最小
線幅が小さくなることから、複数のＣＧＨ素子の多段の
組み合わせによって所望の集光機能を満たすべく、複数
のＣＧＨ素子に集光機能を分担させ、個々のＣＧＨ素子
に要求される集光機能の軽減を図り、これにより個々の
ＣＧＨ素子の最小線幅の条件を緩和することを基本構想
とする。
一のＣＧＨ素子に強い集光機能を与えようとすると、こ
のＣＧＨ素子の製造に使用されるマスクパターンの最小
線幅が小さくなることから、複数のＣＧＨ素子の多段の
組み合わせによって所望の集光機能を満たすべく、複数
のＣＧＨ素子に集光機能を分担させ、個々のＣＧＨ素子
に要求される集光機能の軽減を図り、これにより個々の
ＣＧＨ素子の最小線幅の条件を緩和することを基本構想
とする。
【０００８】ために、本願発明は、相互に直列的に配置
された複数のＣＧＨ素子からなる集光機能を有する回折
光学素子組立体であって、集光点を与える少なくとも一
つの前記ＣＧＨ素子が集光点および虚像点を有する発散
型ＣＧＨ素子からなることを特徴とする。
された複数のＣＧＨ素子からなる集光機能を有する回折
光学素子組立体であって、集光点を与える少なくとも一
つの前記ＣＧＨ素子が集光点および虚像点を有する発散
型ＣＧＨ素子からなることを特徴とする。
【０００９】本発明に係る前記発散型ＣＧＨ素子は、こ
れに結合される例えば集光機能を有する第２のＣＧＨ素
子からの収束光を受けて、この収束光を前記第２のＣＧ
Ｈ素子により規定される集光点よりも素子に近い点で集
光させる。
れに結合される例えば集光機能を有する第２のＣＧＨ素
子からの収束光を受けて、この収束光を前記第２のＣＧ
Ｈ素子により規定される集光点よりも素子に近い点で集
光させる。
【００１０】従って、本発明によれば、単一のＣＧＨ素
子の集光機能と同等もしくはそれよりも大きな集光機能
を前記両ＣＧＨ素子組立体に担わせることができ、また
両前記ＣＧＨ素子に集光機能を分担させることができる
ことから、個々のＣＧＨ素子に要求される集光機能の低
減を図ることにより、それぞれのＣＧＨ素子の製造に使
用されるマスクパターンの最小線幅の増大が図られる。
その結果、従来のような製造上の強い制約を受けること
なく、コンパクトな光学系を従来に比較して容易に製造
することが可能となる。
子の集光機能と同等もしくはそれよりも大きな集光機能
を前記両ＣＧＨ素子組立体に担わせることができ、また
両前記ＣＧＨ素子に集光機能を分担させることができる
ことから、個々のＣＧＨ素子に要求される集光機能の低
減を図ることにより、それぞれのＣＧＨ素子の製造に使
用されるマスクパターンの最小線幅の増大が図られる。
その結果、従来のような製造上の強い制約を受けること
なく、コンパクトな光学系を従来に比較して容易に製造
することが可能となる。
【００１１】前記発散型ＣＧＨ素子は、これを光路差関
数ρ（ｘ，ｙ）が次式 ρ(x,y)=ｎ・｛(X1−x)2+(Y1−y)2+Z1 2｝1/2−ｎ・Ｌ1
−ｎ・｛(X2−x)2+(Y2−y)2+Z2 2｝＋ｎ・Ｌ2 で示される透過型ＣＧＨ素子で構成することができる。
数ρ（ｘ，ｙ）が次式 ρ(x,y)=ｎ・｛(X1−x)2+(Y1−y)2+Z1 2｝1/2−ｎ・Ｌ1
−ｎ・｛(X2−x)2+(Y2−y)2+Z2 2｝＋ｎ・Ｌ2 で示される透過型ＣＧＨ素子で構成することができる。
【００１２】ここで、ｎはＣＧＨ素子を取り巻く環境の
屈折率であり、（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1）および（Ｘ2，Ｙ2，
Ｚ2）は、前記ＣＧＨ素子が原点にあるときのそれぞれ
前記集光点および前記虚像点の位置であり、前記集光点
から前記原点までの距離Ｌ1および前記虚像点から前記
原点までの距離Ｌ2は、それぞれ次式 Ｌ1＝（Ｘ1 2＋Ｙ1 2＋Ｚ1 2）1/2 Ｌ2＝（Ｘ2 2＋Ｙ2 2＋Ｚ2 2）1/2 で与えられる。
屈折率であり、（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1）および（Ｘ2，Ｙ2，
Ｚ2）は、前記ＣＧＨ素子が原点にあるときのそれぞれ
前記集光点および前記虚像点の位置であり、前記集光点
から前記原点までの距離Ｌ1および前記虚像点から前記
原点までの距離Ｌ2は、それぞれ次式 Ｌ1＝（Ｘ1 2＋Ｙ1 2＋Ｚ1 2）1/2 Ｌ2＝（Ｘ2 2＋Ｙ2 2＋Ｚ2 2）1/2 で与えられる。
【００１３】また、前記発散型ＣＧＨ素子は、これを光
路差関数ρ（ｘ，ｙ）が次式 ρ(x,y)=（ｎ／２）・｛(X1−x)2+(Y1−y)2+Z1 2｝1/2−
（ｎ／２）・Ｌ1−（ｎ／２）・｛(X2−x)2+(Y2−y)2+Z
2 2｝＋（ｎ／２）・Ｌ2 で示される反射型ＣＧＨ素子で構成することができる。
路差関数ρ（ｘ，ｙ）が次式 ρ(x,y)=（ｎ／２）・｛(X1−x)2+(Y1−y)2+Z1 2｝1/2−
（ｎ／２）・Ｌ1−（ｎ／２）・｛(X2−x)2+(Y2−y)2+Z
2 2｝＋（ｎ／２）・Ｌ2 で示される反射型ＣＧＨ素子で構成することができる。
【００１４】ここで、ｎはＣＧＨ素子を取り巻く環境の
屈折率であり、（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1）および（Ｘ2，Ｙ2，
Ｚ2）は、前記ＣＧＨ素子が原点にあるときのそれぞれ
前記集光点および前記虚像点の位置であり、前記集光点
から前記原点までの距離Ｌ1および前記虚像点から前記
原点までの距離Ｌ2は、前記したと同様、次式 Ｌ1＝（Ｘ1 2＋Ｙ1 2＋Ｚ1 2）1/2 Ｌ2＝（Ｘ2 2＋Ｙ2 2＋Ｚ2 2）1/2 で与えられる。
屈折率であり、（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1）および（Ｘ2，Ｙ2，
Ｚ2）は、前記ＣＧＨ素子が原点にあるときのそれぞれ
前記集光点および前記虚像点の位置であり、前記集光点
から前記原点までの距離Ｌ1および前記虚像点から前記
原点までの距離Ｌ2は、前記したと同様、次式 Ｌ1＝（Ｘ1 2＋Ｙ1 2＋Ｚ1 2）1/2 Ｌ2＝（Ｘ2 2＋Ｙ2 2＋Ｚ2 2）1/2 で与えられる。
【００１５】前記発散型ＣＧＨ素子は、結像機能を有す
るＣＧＨ素子に光学的に結合することができる。この結
像機能を有するＣＧＨ素子に、０次光および高次光を生
成する回折機能を与えることができ、その高次光に関し
て前記発散型ＣＧＨ素子を光学的に結合することができ
る。
るＣＧＨ素子に光学的に結合することができる。この結
像機能を有するＣＧＨ素子に、０次光および高次光を生
成する回折機能を与えることができ、その高次光に関し
て前記発散型ＣＧＨ素子を光学的に結合することができ
る。
【００１６】本発明の実施の形態についての説明に先立
ち、本発明に係るＣＧＨ素子の製造手順を概説する。Ｃ
ＧＨ素子の製造には、ＣＡＤが用いられており、所望の
回折光学特性を示すＣＧＨ素子内での光の位相差関数が
求められる。この位相差関数は、光路差関数ρ（ｘ，
ｙ）と呼ばれている。光路差関数ρ（ｘ，ｙ）は、次式 ρ（ｘ，ｙ）＝ΣＣNｘmｙｎ …（１） で示される多項式に変換される。この多項式（ＣNｘmｙ
ｎ）の係数ＣNは、光路差係数と呼ばれている。ｎおよ
びｍはそれぞれ正の整数であり、この係数ＣNは位相係
数とも呼ばれている。Ｎとｍ、ｎとの間には、次式 Ｎ＝｛（ｍ＋ｎ）2＋ｍ＋３ｎ｝／２ …（２） が成り立つ。
ち、本発明に係るＣＧＨ素子の製造手順を概説する。Ｃ
ＧＨ素子の製造には、ＣＡＤが用いられており、所望の
回折光学特性を示すＣＧＨ素子内での光の位相差関数が
求められる。この位相差関数は、光路差関数ρ（ｘ，
ｙ）と呼ばれている。光路差関数ρ（ｘ，ｙ）は、次式 ρ（ｘ，ｙ）＝ΣＣNｘmｙｎ …（１） で示される多項式に変換される。この多項式（ＣNｘmｙ
ｎ）の係数ＣNは、光路差係数と呼ばれている。ｎおよ
びｍはそれぞれ正の整数であり、この係数ＣNは位相係
数とも呼ばれている。Ｎとｍ、ｎとの間には、次式 Ｎ＝｛（ｍ＋ｎ）2＋ｍ＋３ｎ｝／２ …（２） が成り立つ。
【００１７】この光路差係数ＣNを２次元テイラー展開
により求めたテイラー展開近似式の各項係数として求
め、ＣＡＤプログラムに代入することにより、フォトリ
ソグラフィによって所望形状を得るのに必要なフォトリ
ソグラフィ用マスクのパターンを生成させることができ
る。このようなＣＡＤプログラムの一例として、アメリ
カ合衆国カリフォルニア州に在るNIPT社のＣｇｈＣＡＤ
がある。
により求めたテイラー展開近似式の各項係数として求
め、ＣＡＤプログラムに代入することにより、フォトリ
ソグラフィによって所望形状を得るのに必要なフォトリ
ソグラフィ用マスクのパターンを生成させることができ
る。このようなＣＡＤプログラムの一例として、アメリ
カ合衆国カリフォルニア州に在るNIPT社のＣｇｈＣＡＤ
がある。
【００１８】このＣＡＤプログラムでは、データ処理の
容量の関係から、ｍとｎとの和が１０以下であり、かつ
Ｎが６５以下である条件が付されている。従って、所望
の光学特性を示す光路差関数ρ（ｘ，ｙ）を求め、この
光路差関数ρ（ｘ，ｙ）の各光路差係数ＣN（Ｃ0〜
Ｃ65）を求めた後、そのデータをＣＡＤプログラムに入
力することにより、所望の回折光学特性を示すＣＧＨ素
子のためのマスクパターンを求めることができる。
容量の関係から、ｍとｎとの和が１０以下であり、かつ
Ｎが６５以下である条件が付されている。従って、所望
の光学特性を示す光路差関数ρ（ｘ，ｙ）を求め、この
光路差関数ρ（ｘ，ｙ）の各光路差係数ＣN（Ｃ0〜
Ｃ65）を求めた後、そのデータをＣＡＤプログラムに入
力することにより、所望の回折光学特性を示すＣＧＨ素
子のためのマスクパターンを求めることができる。
【００１９】各位相係数Ｃ0〜Ｃ65は、２次元光路差関
数ρ（ｘ，ｙ）をｘ軸およびｙ軸に関して２次元テイラ
ー展開し、その１０次の項までの近似式から、求めるこ
とができる。この関係が、図３３に示された式（３）で
表されている。式（３）の右辺の第２項のΔは、テイラ
ー展開の余剰項であり、無視し得る程に充分に小さな値
である。
数ρ（ｘ，ｙ）をｘ軸およびｙ軸に関して２次元テイラ
ー展開し、その１０次の項までの近似式から、求めるこ
とができる。この関係が、図３３に示された式（３）で
表されている。式（３）の右辺の第２項のΔは、テイラ
ー展開の余剰項であり、無視し得る程に充分に小さな値
である。
【００２０】所望の光学特性を示す光路差関数ρ（ｘ，
ｙ）を求め、この光路差関数ρ（ｘ，ｙ）の式（３）に
よる演算処理から、位相係数Ｃ0〜Ｃ65を求め、これら
の値を前記したＣＡＤプログラムに入力することによ
り、所望の回折光学特性を示す計算機ホログラムのため
のマスク条件を求めることができる。このマスクパター
ンに沿って、必要枚数のマスクを製作し、これらのマス
クの組み合わせによるフォトリソグラフィ法を用いたレ
ンズ材料のエッチング処理により、所望の回折光学特性
を示すＣＧＨ素子が得られる。
ｙ）を求め、この光路差関数ρ（ｘ，ｙ）の式（３）に
よる演算処理から、位相係数Ｃ0〜Ｃ65を求め、これら
の値を前記したＣＡＤプログラムに入力することによ
り、所望の回折光学特性を示す計算機ホログラムのため
のマスク条件を求めることができる。このマスクパター
ンに沿って、必要枚数のマスクを製作し、これらのマス
クの組み合わせによるフォトリソグラフィ法を用いたレ
ンズ材料のエッチング処理により、所望の回折光学特性
を示すＣＧＨ素子が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。 〈具体例１〉図１は、本発明に係る発散型ＣＧＨ素子１
０の光学特性を示す説明図である。説明の簡素化のため
にＣＧＨ素子１０は、ｘ−ｙ平面で、その中心がｚ軸上
にあり、その厚さ寸法は無視できる程に充分に小さな値
とする。この仮定は、前記した位相係数ＣNの算出の上
で、一般性を損なうものではない。
について詳細に説明する。 〈具体例１〉図１は、本発明に係る発散型ＣＧＨ素子１
０の光学特性を示す説明図である。説明の簡素化のため
にＣＧＨ素子１０は、ｘ−ｙ平面で、その中心がｚ軸上
にあり、その厚さ寸法は無視できる程に充分に小さな値
とする。この仮定は、前記した位相係数ＣNの算出の上
で、一般性を損なうものではない。
【００２２】ＣＧＨ素子１０は、図１に示されているよ
うに、ＣＧＨ素子１０の一側にある物点（集光点：
Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1）からの球面発散光が、ある発散角でＣ
ＧＨ素子１０に入射すると、該ＣＧＨ素子を透過させ、
前記物点すなわち前記集光点の側と反対側すなわちＣＧ
Ｈ素子１０の他側へ向けてこの透過光を放射させる透過
型である。
うに、ＣＧＨ素子１０の一側にある物点（集光点：
Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1）からの球面発散光が、ある発散角でＣ
ＧＨ素子１０に入射すると、該ＣＧＨ素子を透過させ、
前記物点すなわち前記集光点の側と反対側すなわちＣＧ
Ｈ素子１０の他側へ向けてこの透過光を放射させる透過
型である。
【００２３】ＣＧＨ素子１０を透過した前記発散光の出
射光側の軌跡を入射光側である前記集光点側すなわち前
記物点側へ直線的に辿ると、該物点側の虚像点（Ｘ2，
Ｙ2，Ｚ2）が求められる。これにより、透過・発散型Ｃ
ＧＨ素子１０では、前記物点（集光点）および前記虚像
点がＣＧＨ素子１０から見て同一の側に存在する。
射光側の軌跡を入射光側である前記集光点側すなわち前
記物点側へ直線的に辿ると、該物点側の虚像点（Ｘ2，
Ｙ2，Ｚ2）が求められる。これにより、透過・発散型Ｃ
ＧＨ素子１０では、前記物点（集光点）および前記虚像
点がＣＧＨ素子１０から見て同一の側に存在する。
【００２４】ＣＧＨ素子１０を取り巻く環境の屈折率を
ｎとし、前記物点（集光点：Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1）から前記
原点までの距離および前記虚像点（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2）か
ら前記原点までの距離をそれぞれＬ1およびＬ2とする
と、ＣＧＨ素子１０の光路差関数ρ（ｘ，ｙ）は、次式 ρ(x,y)=ｎ・｛(X1−x)2+(Y1−y)2+Z1 2｝1/2−ｎ・Ｌ1−ｎ・｛(X2−x)2+(Y2 −y)2+Z2 2｝＋ｎ・Ｌ2 …（４） で示される。
ｎとし、前記物点（集光点：Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1）から前記
原点までの距離および前記虚像点（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2）か
ら前記原点までの距離をそれぞれＬ1およびＬ2とする
と、ＣＧＨ素子１０の光路差関数ρ（ｘ，ｙ）は、次式 ρ(x,y)=ｎ・｛(X1−x)2+(Y1−y)2+Z1 2｝1/2−ｎ・Ｌ1−ｎ・｛(X2−x)2+(Y2 −y)2+Z2 2｝＋ｎ・Ｌ2 …（４） で示される。
【００２５】また前記距離Ｌ1およびＬ2は、それぞれ次
式 Ｌ1＝（Ｘ1 2＋Ｙ1 2＋Ｚ1 2）1/2 …（５） Ｌ2＝（Ｘ2 2＋Ｙ2 2＋Ｚ2 2）1/2 …（６） で示される。
式 Ｌ1＝（Ｘ1 2＋Ｙ1 2＋Ｚ1 2）1/2 …（５） Ｌ2＝（Ｘ2 2＋Ｙ2 2＋Ｚ2 2）1/2 …（６） で示される。
【００２６】従って、前記式（４）を前記式（３）に代
入して、その演算処理を行うことにより、前記したとお
り、位相係数Ｃ0〜ＣNを求めることができる。図２〜図
１３には、それらの演算結果が項係数すなわち光路差係
数として各項ＣN毎に、式（７−０）〜式（７−６５）
の形式で示されている。
入して、その演算処理を行うことにより、前記したとお
り、位相係数Ｃ0〜ＣNを求めることができる。図２〜図
１３には、それらの演算結果が項係数すなわち光路差係
数として各項ＣN毎に、式（７−０）〜式（７−６５）
の形式で示されている。
【００２７】式（７−０）〜式（７−６５）で示される
位相係数Ｃ0〜ＣNの各値を前記したＣＡＤプログラムに
入力することにより、前記したとおり、ＣＧＨ素子１０
のためのマスク条件を求めることができる。このマスク
パターンに沿って、必要枚数のマスクを製作し、これら
のマスクの組み合わせによるフォトリソグラフィ法を用
いたレンズ材料のエッチング処理により、ＣＧＨ素子１
０が得られる。
位相係数Ｃ0〜ＣNの各値を前記したＣＡＤプログラムに
入力することにより、前記したとおり、ＣＧＨ素子１０
のためのマスク条件を求めることができる。このマスク
パターンに沿って、必要枚数のマスクを製作し、これら
のマスクの組み合わせによるフォトリソグラフィ法を用
いたレンズ材料のエッチング処理により、ＣＧＨ素子１
０が得られる。
【００２８】ところで、前記したような光学素子の製造
工程において、ＣＡＤプログラムの実行によって得られ
るフォトマスクは、当該プログラムの実行時に入力され
るパラメータの１つであるマスク枚数に応じた枚数で得
られる。このマスク枚数をＭとすると、エッチングによ
って形成されるレンズ段差すなわち位相レベルＮは、２
Mで表されることから、この位相レベルＮが多いほど、
すなわちマスク枚数Ｍが多いほど、理想のフレネルレン
ズ形状に近似したレンズ形状が得られる。
工程において、ＣＡＤプログラムの実行によって得られ
るフォトマスクは、当該プログラムの実行時に入力され
るパラメータの１つであるマスク枚数に応じた枚数で得
られる。このマスク枚数をＭとすると、エッチングによ
って形成されるレンズ段差すなわち位相レベルＮは、２
Mで表されることから、この位相レベルＮが多いほど、
すなわちマスク枚数Ｍが多いほど、理想のフレネルレン
ズ形状に近似したレンズ形状が得られる。
【００２９】しかしながら、マスク枚数Ｍが多くなるほ
ど、マスクパターンの幅寸法は低減する。そのため、組
み合わせるマスクでのマスクパターンの最小線幅寸法が
フォトリソグラフィでの解像度に基づく誤差許容量より
も小さくなると、そのような微細なマスクを用いてのＣ
ＧＨ素子の製造は、実質上、不可能となる。そのため、
ＣＡＤの実行により、マスクデータとしてマスクが得ら
れたとき、そのマスクがフォトリソグラフィに適用でき
るが否かをマスクパターンの最小線幅寸法とフォトリソ
グラフィでの誤差許容量とに基づいて、判定する必要が
ある。
ど、マスクパターンの幅寸法は低減する。そのため、組
み合わせるマスクでのマスクパターンの最小線幅寸法が
フォトリソグラフィでの解像度に基づく誤差許容量より
も小さくなると、そのような微細なマスクを用いてのＣ
ＧＨ素子の製造は、実質上、不可能となる。そのため、
ＣＡＤの実行により、マスクデータとしてマスクが得ら
れたとき、そのマスクがフォトリソグラフィに適用でき
るが否かをマスクパターンの最小線幅寸法とフォトリソ
グラフィでの誤差許容量とに基づいて、判定する必要が
ある。
【００３０】レンズ特性を示す光路差関数ρ（ｘ，ｙ）
が単一の突領域部分を含むとき、その光路差関数を示す
レンズのためのマスクパターンの最小線幅寸法、すなわ
ちレンズ領域の境界線上でのマスク幅寸法Ｐは、フレネ
ルレンズの近似式から導き出される次式 Ｐ＝λ／｛Ｎ・｜ｇｒａｄρ（ｘ，ｙ）｜｝ …（８） より、算出することができる。ここで、λはフォトリソ
グラフィに用いる露光源の光の波長であり、Ｎは、１波
長λ分での位相レベル数を示す。
が単一の突領域部分を含むとき、その光路差関数を示す
レンズのためのマスクパターンの最小線幅寸法、すなわ
ちレンズ領域の境界線上でのマスク幅寸法Ｐは、フレネ
ルレンズの近似式から導き出される次式 Ｐ＝λ／｛Ｎ・｜ｇｒａｄρ（ｘ，ｙ）｜｝ …（８） より、算出することができる。ここで、λはフォトリソ
グラフィに用いる露光源の光の波長であり、Ｎは、１波
長λ分での位相レベル数を示す。
【００３１】そこで、式（４）に示した光路差関数ρ
（ｘ，ｙ）のレンズ領域に単一の突領域部分が存在する
か否かが判定される。この判定については、関数ｙ＝ｆ
（ｘ）の極大値および極小値の判定方法を応用すること
ができ、光路差関数ρ（ｘ，ｙ）のそれぞれｘおよびｙ
についての２階偏微分を求め、それぞれの偏微分の値が
零ではない、正または負であることをもって、そのレン
ズ領域に単一の突領域部分が存在すると判定することが
できる。
（ｘ，ｙ）のレンズ領域に単一の突領域部分が存在する
か否かが判定される。この判定については、関数ｙ＝ｆ
（ｘ）の極大値および極小値の判定方法を応用すること
ができ、光路差関数ρ（ｘ，ｙ）のそれぞれｘおよびｙ
についての２階偏微分を求め、それぞれの偏微分の値が
零ではない、正または負であることをもって、そのレン
ズ領域に単一の突領域部分が存在すると判定することが
できる。
【００３２】式（４）に示した光路差関数ρ（ｘ，ｙ）
についてのｘおよびｙのそれぞれに関する２階偏微分式
は、いずれも、正の値を示す。従って、式（４）で示さ
れる光路差関数は、そのレンズ領域に単一の突領域部分
が存在する。このことから、式（４）の光路差関数を示
すＣＧＨ素子１０のためのマスクパターンの最小線幅寸
法Ｐは、図１４に示すとおり、前記式（４）の光路差関
数ρ（ｘ，ｙ）に関するｘおよびｙについての各１階微
分式（９）および式（１０）を前記した式（８）に代入
して導き出される図１４の式（１１）により、求められ
る。
についてのｘおよびｙのそれぞれに関する２階偏微分式
は、いずれも、正の値を示す。従って、式（４）で示さ
れる光路差関数は、そのレンズ領域に単一の突領域部分
が存在する。このことから、式（４）の光路差関数を示
すＣＧＨ素子１０のためのマスクパターンの最小線幅寸
法Ｐは、図１４に示すとおり、前記式（４）の光路差関
数ρ（ｘ，ｙ）に関するｘおよびｙについての各１階微
分式（９）および式（１０）を前記した式（８）に代入
して導き出される図１４の式（１１）により、求められ
る。
【００３３】図１５は、本発明に係る透過型の発散型Ｃ
ＧＨ素子１０を用いた回折光学素子組立体２０（１０お
よび１１）の一例を示す。前記ＣＧＨ素子１０は、その
一適用例を示す図１５に示されているように、例えばそ
の一側に物点すなわち集光点（Ｘ3，Ｙ3，Ｚ3）を有し
かつ該集光点（Ｘ3，Ｙ3，Ｚ3）からの球面発散光から
の光を並行光束に変換するコリメート機能を有する第２
のＣＧＨ素子１１と組み合わせて使用することができ
る。
ＧＨ素子１０を用いた回折光学素子組立体２０（１０お
よび１１）の一例を示す。前記ＣＧＨ素子１０は、その
一適用例を示す図１５に示されているように、例えばそ
の一側に物点すなわち集光点（Ｘ3，Ｙ3，Ｚ3）を有し
かつ該集光点（Ｘ3，Ｙ3，Ｚ3）からの球面発散光から
の光を並行光束に変換するコリメート機能を有する第２
のＣＧＨ素子１１と組み合わせて使用することができ
る。
【００３４】図１５には、便宜上、コリメート機能を有
する第２のＣＧＨ素子１１がｚ軸上の原点に位置し、ま
た発散機能を有する第１のＣＧＨ素子１０がｚ軸上の原
点からずれた位置に示されているが、説明の簡素化のた
めに、ＣＧＨ素子１０に関する前記虚像点の位置および
該虚像点からＣＧＨ素子１０までの距離が図１に示した
と同様に、（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2）およびＬ2としてそれぞれ
示されている。
する第２のＣＧＨ素子１１がｚ軸上の原点に位置し、ま
た発散機能を有する第１のＣＧＨ素子１０がｚ軸上の原
点からずれた位置に示されているが、説明の簡素化のた
めに、ＣＧＨ素子１０に関する前記虚像点の位置および
該虚像点からＣＧＨ素子１０までの距離が図１に示した
と同様に、（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2）およびＬ2としてそれぞれ
示されている。
【００３５】発散型ＣＧＨ素子１０に組み合わされるコ
リメート機能を有するＣＧＨ素子１１は、（Ｘ3，Ｙ3，
Ｚ3）に存する点光源からの発光球面波をコリメートす
る機能を有する。あるいは、等価的に該ＣＧＨ素子に入
射する平行な光束を集光点（Ｘ3，Ｙ3，Ｚ3）へ集光す
る機能を有するともみなすことができる。
リメート機能を有するＣＧＨ素子１１は、（Ｘ3，Ｙ3，
Ｚ3）に存する点光源からの発光球面波をコリメートす
る機能を有する。あるいは、等価的に該ＣＧＨ素子に入
射する平行な光束を集光点（Ｘ3，Ｙ3，Ｚ3）へ集光す
る機能を有するともみなすことができる。
【００３６】このような機能を有するＣＧＨ素子１１の
光路差関数ρ（ｘ，ｙ）は、次式 ρ(x,y)=ｎ・｛(x−X3)2+(y−Y3)2+Z3 2｝1/2−ｎ・Ｌ3−ｎ・(αx+βy)(α2+ β2+γ2)−(1/2) …（１２） で示される。
光路差関数ρ（ｘ，ｙ）は、次式 ρ(x,y)=ｎ・｛(x−X3)2+(y−Y3)2+Z3 2｝1/2−ｎ・Ｌ3−ｎ・(αx+βy)(α2+ β2+γ2)−(1/2) …（１２） で示される。
【００３７】ここで、（α、β、γ）は並行光束に平行
な原点を通る光のベクトル成分を示し、またｎは、前記
したと同様に、環境の屈折率であり、Ｌ3は、集光点か
ら原点までの距離であり、次式 Ｌ3＝（Ｘ3 2＋Ｙ3 2＋Ｚ3 2）1/2 …（１３） で示される。
な原点を通る光のベクトル成分を示し、またｎは、前記
したと同様に、環境の屈折率であり、Ｌ3は、集光点か
ら原点までの距離であり、次式 Ｌ3＝（Ｘ3 2＋Ｙ3 2＋Ｚ3 2）1/2 …（１３） で示される。
【００３８】式（１２）で示される光路差関数ρ（ｘ，
ｙ）についてのｘおよびｙのそれぞれに関する２階偏微
分式は、いずれも、正の値を示す。従って、式（１２）
で示される光路差関数は、そのレンズ領域に単一の突領
域部分が存在することから、前記したＣＧＨ素子１０に
おけると同様な前記式（８）を用いた手順により、この
ＣＧＨ素子１１を得るためのマスクパターンの最小線幅
寸法Ｐが求められる。また、このマスクパターンを用い
た前記した発散型ＣＧＨ素子１０におけると同様な製造
手順により、ＣＧＨ素子１１を製造することができる。
ｙ）についてのｘおよびｙのそれぞれに関する２階偏微
分式は、いずれも、正の値を示す。従って、式（１２）
で示される光路差関数は、そのレンズ領域に単一の突領
域部分が存在することから、前記したＣＧＨ素子１０に
おけると同様な前記式（８）を用いた手順により、この
ＣＧＨ素子１１を得るためのマスクパターンの最小線幅
寸法Ｐが求められる。また、このマスクパターンを用い
た前記した発散型ＣＧＨ素子１０におけると同様な製造
手順により、ＣＧＨ素子１１を製造することができる。
【００３９】発散型の第１のＣＧＨ素子１０は、図１５
に示されているように、コリメート機能を有する第２の
ＣＧＨ素子１１からの収束光を入射光として受けるべ
く、ＣＧＨ素子１１の収束光側すなわち集光点側に相互
の光軸を一致させて配置されている。
に示されているように、コリメート機能を有する第２の
ＣＧＨ素子１１からの収束光を入射光として受けるべ
く、ＣＧＨ素子１１の収束光側すなわち集光点側に相互
の光軸を一致させて配置されている。
【００４０】第２のＣＧＨ素子１１は、これに入射する
並行光束を該ＣＧＨ素子の前記集光点（Ｘ3，Ｙ3，
Ｚ3）へ向けて集光させるべく、光軸との角度で表され
る集光角θ1で入射光を集光させる。このＣＧＨ素子１
１の集光機能により得られた収束光は、第１のＣＧＨ素
子１０の虚像点へ向けての入射光として、該第１のＣＧ
Ｈ素子１０にその発散側から入射する。
並行光束を該ＣＧＨ素子の前記集光点（Ｘ3，Ｙ3，
Ｚ3）へ向けて集光させるべく、光軸との角度で表され
る集光角θ1で入射光を集光させる。このＣＧＨ素子１
１の集光機能により得られた収束光は、第１のＣＧＨ素
子１０の虚像点へ向けての入射光として、該第１のＣＧ
Ｈ素子１０にその発散側から入射する。
【００４１】第１のＣＧＨ素子１０に入射した前記収束
光は、該ＣＧＨ素子の前記虚像点（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2）へ
向けられるように、集光角θ2で集光される。従って、
単一のＣＧＨ素子１１で得られる集光点距離Ｌ3よりも
短い集光点距離に集光させ、あるいは可逆的に、この集
光点に光源を配置して並行光束を得ることが可能とな
る。
光は、該ＣＧＨ素子の前記虚像点（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2）へ
向けられるように、集光角θ2で集光される。従って、
単一のＣＧＨ素子１１で得られる集光点距離Ｌ3よりも
短い集光点距離に集光させ、あるいは可逆的に、この集
光点に光源を配置して並行光束を得ることが可能とな
る。
【００４２】また、本発明に係る両ＣＧＨ素子１０およ
び１１からなる光学組立体２０（１０、１１）では、前
記した虚像点（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2）位置への収束光を得る
ための集光角（θ1およびθ2の和）は、ＣＧＨ素子１０
およびＣＧＨ素子１１により分担されている。
び１１からなる光学組立体２０（１０、１１）では、前
記した虚像点（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2）位置への収束光を得る
ための集光角（θ1およびθ2の和）は、ＣＧＨ素子１０
およびＣＧＨ素子１１により分担されている。
【００４３】そのため、各ＣＧＨ素子１０および１１の
ための前記したマスクパターンの最小線幅寸法Ｐは、例
えば第２のＣＧＨ素子の単独で光学組立体（１０、１
１）と同一の集光角（θ１＋θ2）を得ようとする場合
に比較して、各ＣＧＨ素子１０およびＣＧＨ素子１１を
得るための前記したマスクパターンの最小線幅寸法Ｐの
値は、大きく増大する。
ための前記したマスクパターンの最小線幅寸法Ｐは、例
えば第２のＣＧＨ素子の単独で光学組立体（１０、１
１）と同一の集光角（θ１＋θ2）を得ようとする場合
に比較して、各ＣＧＨ素子１０およびＣＧＨ素子１１を
得るための前記したマスクパターンの最小線幅寸法Ｐの
値は、大きく増大する。
【００４４】従って、前記したマスクパターンを用いた
フォトリソ工程に、フォトリソグラフィの許容誤差との
関係で従来のような強い制限を受けることはなく、比較
的短い焦点距離のＣＧＨ素子からなる光学系の製造を従
来に比較して容易に製造することができる。
フォトリソ工程に、フォトリソグラフィの許容誤差との
関係で従来のような強い制限を受けることはなく、比較
的短い焦点距離のＣＧＨ素子からなる光学系の製造を従
来に比較して容易に製造することができる。
【００４５】所望の集光角を３個以上のＣＧＨ素子にそ
れぞれ分担させるべくＣＧＨ素子の段数を、前記したＣ
ＧＨ素子１０およびＣＧＨ素子１１による２段よりも多
段とすることができる。
れぞれ分担させるべくＣＧＨ素子の段数を、前記したＣ
ＧＨ素子１０およびＣＧＨ素子１１による２段よりも多
段とすることができる。
【００４６】しかしながら、例えば一枚の光学レンズ板
材料の両面に極めて高精度に一対の微細な回折光学素子
を形成できるというＣＧＨ素子の特徴を充分に活かす上
で、ＣＧＨ素子１０およびＣＧＨ素子１１をレンズ材料
の両面に相互に対をなして形成することが可能となるこ
とから、前記したような２段構成が、最も望ましい。
材料の両面に極めて高精度に一対の微細な回折光学素子
を形成できるというＣＧＨ素子の特徴を充分に活かす上
で、ＣＧＨ素子１０およびＣＧＨ素子１１をレンズ材料
の両面に相互に対をなして形成することが可能となるこ
とから、前記したような２段構成が、最も望ましい。
【００４７】図１では、発散型ＣＧＨ素子１０の入射光
側および出射光側が同一屈折率ｎの環境下における該Ｃ
ＧＨ素子の光学特性について、説明したが、図１６に示
すように、例えば集光点側の屈折率がｎ1であり、発散
側のそれがｎ2であるとき、式（４）のＬ2は、次式 Ｌ2＝Ｌ2′・（ｎ2／ｎ1） …（１４） で置き換えられる。
側および出射光側が同一屈折率ｎの環境下における該Ｃ
ＧＨ素子の光学特性について、説明したが、図１６に示
すように、例えば集光点側の屈折率がｎ1であり、発散
側のそれがｎ2であるとき、式（４）のＬ2は、次式 Ｌ2＝Ｌ2′・（ｎ2／ｎ1） …（１４） で置き換えられる。
【００４８】図１６に示される虚像点（Ｘ2，Ｙ2，
Ｚ2）は、出射光側の屈折率が入射光側のそれに等しい
ｎ1であると仮定したときの虚像点であり、また出射光
側の破線で示される発散光は、出射光側の屈折率が集光
点側である入射光側のそれに等しいと仮定したときの光
路である。
Ｚ2）は、出射光側の屈折率が入射光側のそれに等しい
ｎ1であると仮定したときの虚像点であり、また出射光
側の破線で示される発散光は、出射光側の屈折率が集光
点側である入射光側のそれに等しいと仮定したときの光
路である。
【００４９】他方、図１６の実線で示される発散光は、
出射光側の屈折率が入射光側のそれと異なるときにその
屈折率の差を考慮した発散光を示し、虚像点（Ｘ2′，
Ｙ2′，Ｚ2′）は、前記した屈折率差を考慮したときの
虚像点であり、Ｌ2′は、そのときの虚像点位置と原点
すなわちＣＧＨ素子１０との距離を表す。
出射光側の屈折率が入射光側のそれと異なるときにその
屈折率の差を考慮した発散光を示し、虚像点（Ｘ2′，
Ｙ2′，Ｚ2′）は、前記した屈折率差を考慮したときの
虚像点であり、Ｌ2′は、そのときの虚像点位置と原点
すなわちＣＧＨ素子１０との距離を表す。
【００５０】従って、ＣＧＨ素子１０の両側に前記した
屈折率差（ｎ1、ｎ2）があるとき、式（１４）を式
（４）に代入することにより、屈折率の差があるときの
ＣＧＨ素子１０についての光路差関数が求められる。
屈折率差（ｎ1、ｎ2）があるとき、式（１４）を式
（４）に代入することにより、屈折率の差があるときの
ＣＧＨ素子１０についての光路差関数が求められる。
【００５１】また、ＣＧＨ素子１１についても、その両
側に屈折率の差があるとき、式（１２）に代えて屈折率
の差が考慮された次式 ρ(x,y)=ｎ1・｛(X−x3)2+(Y−y3)2+Z3 2｝1/2−ｎ1・Ｌ3−ｎ2・(αx+βy)(α 2 +β2+γ2)−(1/2) …（１５） が採用される。
側に屈折率の差があるとき、式（１２）に代えて屈折率
の差が考慮された次式 ρ(x,y)=ｎ1・｛(X−x3)2+(Y−y3)2+Z3 2｝1/2−ｎ1・Ｌ3−ｎ2・(αx+βy)(α 2 +β2+γ2)−(1/2) …（１５） が採用される。
【００５２】〈具体例２〉具体例１では、本発明に係る
発散型ＣＧＨ素子が透過型の例について説明した。本発
明は、これに代えて反射型の発散型ＣＧＨ素子に適用す
ることができる。図１７は、反射型のＣＧＨ素子１０の
光学特性を示す。集光点（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1）からの球面
発散光は、透過型ではＣＧＨ素子１０から見て前記集光
点と反対側で図中破線で示す発散光となる。これに対
し、反射型のＣＧＨ素子１０では、図１７中に破線で示
した発散光は、ＣＧＨ素子１０の原点を通るｘ−ｙ平面
に関して面対称の反射発散光となる。この反射発散光
は、前記集光点と同一の側で、図１７中に実線で示され
ている。また、反射発散光の虚像点（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2）
は、前記破線で示す発散光の集光点として求められる。
発散型ＣＧＨ素子が透過型の例について説明した。本発
明は、これに代えて反射型の発散型ＣＧＨ素子に適用す
ることができる。図１７は、反射型のＣＧＨ素子１０の
光学特性を示す。集光点（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1）からの球面
発散光は、透過型ではＣＧＨ素子１０から見て前記集光
点と反対側で図中破線で示す発散光となる。これに対
し、反射型のＣＧＨ素子１０では、図１７中に破線で示
した発散光は、ＣＧＨ素子１０の原点を通るｘ−ｙ平面
に関して面対称の反射発散光となる。この反射発散光
は、前記集光点と同一の側で、図１７中に実線で示され
ている。また、反射発散光の虚像点（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2）
は、前記破線で示す発散光の集光点として求められる。
【００５３】図１７に示す反射型の発散型ＣＧＨ素子１
０の光路差関数ρ（ｘ，ｙ）は、次式 ρ(x,y)=（ｎ／２）・｛(X1−x)2+(Y1−y)2+Z1 2｝1/2−（ｎ／２）・Ｌ1−（ ｎ／２）・｛(X2−x)2+(Y2−y)2+Z2 2｝＋（ｎ／２）・Ｌ2 …（１６） で示される。
０の光路差関数ρ（ｘ，ｙ）は、次式 ρ(x,y)=（ｎ／２）・｛(X1−x)2+(Y1−y)2+Z1 2｝1/2−（ｎ／２）・Ｌ1−（ ｎ／２）・｛(X2−x)2+(Y2−y)2+Z2 2｝＋（ｎ／２）・Ｌ2 …（１６） で示される。
【００５４】また前記距離Ｌ1およびＬ2は、それぞれ次
式 Ｌ1＝（Ｘ1 2＋Ｙ1 2＋Ｚ1 2）1/2 …（１７） Ｌ2＝（Ｘ2 2＋Ｙ2 2＋Ｚ2 2）1/2 …（１８） で示される。
式 Ｌ1＝（Ｘ1 2＋Ｙ1 2＋Ｚ1 2）1/2 …（１７） Ｌ2＝（Ｘ2 2＋Ｙ2 2＋Ｚ2 2）1/2 …（１８） で示される。
【００５５】従って、具体例１におけると同様に、前記
式（１６）を前記式（３）に代入して、その演算処理を
行うことにより、前記したとおり、位相係数Ｃ0〜ＣNを
求めることができる。図１８〜図２９には、それらの演
算結果が項係数すなわち光路差係数として各項ＣN毎
に、式（１９−０）〜式（１９−６５）の形式で示され
ている。
式（１６）を前記式（３）に代入して、その演算処理を
行うことにより、前記したとおり、位相係数Ｃ0〜ＣNを
求めることができる。図１８〜図２９には、それらの演
算結果が項係数すなわち光路差係数として各項ＣN毎
に、式（１９−０）〜式（１９−６５）の形式で示され
ている。
【００５６】式（１９−０）〜式（１９−６５）で示さ
れる位相係数Ｃ0〜ＣNの各値を前記したＣＡＤプログラ
ムに入力することにより、前記したとおり、ＣＧＨ素子
１０のためのマスク条件を求めることができる。このマ
スクパターンに沿って、必要枚数のマスクを製作し、こ
れらのマスクの組み合わせによるフォトリソグラフィ法
を用いて、レンズ材料がエッチング処理を受ける。
れる位相係数Ｃ0〜ＣNの各値を前記したＣＡＤプログラ
ムに入力することにより、前記したとおり、ＣＧＨ素子
１０のためのマスク条件を求めることができる。このマ
スクパターンに沿って、必要枚数のマスクを製作し、こ
れらのマスクの組み合わせによるフォトリソグラフィ法
を用いて、レンズ材料がエッチング処理を受ける。
【００５７】その後、反射型のＣＧＨ素子１０にあって
は、エッチング処理を受けた前記レンズ材料の一方の面
に、例えばアルミニゥムのような金属膜が反射膜として
形成され、これにより図１７に示された光学特性を示す
式（１６）で表される反射型の発散型ＣＧＨ素子１０が
得られる。
は、エッチング処理を受けた前記レンズ材料の一方の面
に、例えばアルミニゥムのような金属膜が反射膜として
形成され、これにより図１７に示された光学特性を示す
式（１６）で表される反射型の発散型ＣＧＨ素子１０が
得られる。
【００５８】式（１６）の光路差関数ρ（ｘ，ｙ）につ
いてのｘおよびｙのそれぞれに関する２階偏微分式は、
いずれも、正の値を示す。従って、式（１６）で示され
る光路差関数ρ（ｘ，ｙ）は、そのレンズ領域に単一の
突領域部分が存在する。このことから、式（１６）の光
路差関数を示すＣＧＨ素子１０のためのマスクパターン
の最小線幅寸法Ｐは、図３０に示すとおり、前記式（１
６）の光路差関数ρ（ｘ，ｙ）に関するｘおよびｙにつ
いての各１階微分式（２０）および式（２１）を前記し
た式（８）に代入して導き出される図３０の式（２２）
により、求められる。
いてのｘおよびｙのそれぞれに関する２階偏微分式は、
いずれも、正の値を示す。従って、式（１６）で示され
る光路差関数ρ（ｘ，ｙ）は、そのレンズ領域に単一の
突領域部分が存在する。このことから、式（１６）の光
路差関数を示すＣＧＨ素子１０のためのマスクパターン
の最小線幅寸法Ｐは、図３０に示すとおり、前記式（１
６）の光路差関数ρ（ｘ，ｙ）に関するｘおよびｙにつ
いての各１階微分式（２０）および式（２１）を前記し
た式（８）に代入して導き出される図３０の式（２２）
により、求められる。
【００５９】前記した反射型ＣＧＨ素子１０の前記した
エッチング処理では、透過型ＣＧＨ素子１０の前記した
エッチング処理に比較して、エッチング深さが同等であ
れば、そのエッチングに使用するエッチングマスクの最
小線幅寸法は、大きくなり、また、光学効果が同等であ
れば、そのエッチング深さが浅くなる。従って、同等の
光学効果であれば、エッチングマスクの最小線幅寸法Ｐ
は、式（１１）と式（２２）との比較からも明らかなよ
うに、反射型ＣＧＨ素子１０の最小線幅寸法Ｐは、透過
型ＣＧＨ素子１０のそれに比較して２倍の値となること
から、反射型ＣＧＨ素子が透過型ＣＧＨ素子に比較し
て、その製造が容易となる。
エッチング処理では、透過型ＣＧＨ素子１０の前記した
エッチング処理に比較して、エッチング深さが同等であ
れば、そのエッチングに使用するエッチングマスクの最
小線幅寸法は、大きくなり、また、光学効果が同等であ
れば、そのエッチング深さが浅くなる。従って、同等の
光学効果であれば、エッチングマスクの最小線幅寸法Ｐ
は、式（１１）と式（２２）との比較からも明らかなよ
うに、反射型ＣＧＨ素子１０の最小線幅寸法Ｐは、透過
型ＣＧＨ素子１０のそれに比較して２倍の値となること
から、反射型ＣＧＨ素子が透過型ＣＧＨ素子に比較し
て、その製造が容易となる。
【００６０】図３１は、本発明に係る反射型の発散型Ｃ
ＧＨ素子１０を用いた回折光学素子組立体３０（１０、
１１）の一例を示す。図３１に示す回折光学素子組立体
３０では、反射型の発散型ＣＧＨ素子１０は、コリメー
ト機能を有する反射型のＣＧＨ素子１１と組み合わせて
使用されている。
ＧＨ素子１０を用いた回折光学素子組立体３０（１０、
１１）の一例を示す。図３１に示す回折光学素子組立体
３０では、反射型の発散型ＣＧＨ素子１０は、コリメー
ト機能を有する反射型のＣＧＨ素子１１と組み合わせて
使用されている。
【００６１】反射型の発散型ＣＧＨ素子１０は、光学基
板材料１２の一方の面１２ａに形成されており、反射型
のコリメート機能を有するＣＧＨ素子１１は、光学基板
材料１２の他方の面１２ｂに形成されている。前記ＣＧ
Ｈ素子１１は、光学基板材料１２の前記一方の面１２ａ
を経て並行光束を受けると、この並行光束を所定の集光
角θ1で以て、収束光に変換しかつＣＧＨ素子１０へ向
けて反射する。ＣＧＨ素子１０は、その発散側から、Ｃ
ＧＨ素子１１からの反射収束光を入射光として受ける
と、この入射光を所定の集光角θ 2で以て、前記他方の
面１２ｂ上の虚像点（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2）に集光させる。
板材料１２の一方の面１２ａに形成されており、反射型
のコリメート機能を有するＣＧＨ素子１１は、光学基板
材料１２の他方の面１２ｂに形成されている。前記ＣＧ
Ｈ素子１１は、光学基板材料１２の前記一方の面１２ａ
を経て並行光束を受けると、この並行光束を所定の集光
角θ1で以て、収束光に変換しかつＣＧＨ素子１０へ向
けて反射する。ＣＧＨ素子１０は、その発散側から、Ｃ
ＧＨ素子１１からの反射収束光を入射光として受ける
と、この入射光を所定の集光角θ 2で以て、前記他方の
面１２ｂ上の虚像点（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2）に集光させる。
【００６２】従って、図３１に示されているように、光
学基板材料１２の前記他方の面１２ｂの前記虚像点位置
に、前記ＣＧＨ素子１０へ向けて球面発散光を放射する
例えば半導体レーザのような点光源１３を配置すること
により、比較的板厚ｔの小さな光学基板材料１２にＣＧ
Ｈ素子１０および１１を組み込むことにより、点光源１
３からの光を並行光束として、好適に光学基板材料１２
の前記一方の面１２ａから取り出すことができる。
学基板材料１２の前記他方の面１２ｂの前記虚像点位置
に、前記ＣＧＨ素子１０へ向けて球面発散光を放射する
例えば半導体レーザのような点光源１３を配置すること
により、比較的板厚ｔの小さな光学基板材料１２にＣＧ
Ｈ素子１０および１１を組み込むことにより、点光源１
３からの光を並行光束として、好適に光学基板材料１２
の前記一方の面１２ａから取り出すことができる。
【００６３】また、点光源からの発散光を並行光束に変
換する集光機能は、反射型の発散型ＣＧＨ素子１０およ
び反射型のコリメート機能を有するＣＧＨ素子１１の２
つのＣＧＨ素子に分担されていることから、コリメート
機能を有する単一の反射型ＣＧＨ素子（１１）で前記し
た反射型光学機能を実現する場合に比較して、具体例１
におけると同様に、各ＣＧＨ素子１０および１１を得る
ための前記したマスクパターンの最小線幅寸法Ｐの値
は、大きく増大する。
換する集光機能は、反射型の発散型ＣＧＨ素子１０およ
び反射型のコリメート機能を有するＣＧＨ素子１１の２
つのＣＧＨ素子に分担されていることから、コリメート
機能を有する単一の反射型ＣＧＨ素子（１１）で前記し
た反射型光学機能を実現する場合に比較して、具体例１
におけると同様に、各ＣＧＨ素子１０および１１を得る
ための前記したマスクパターンの最小線幅寸法Ｐの値
は、大きく増大する。
【００６４】従って、前記したマスクパターンを用いた
フォトリソ工程に、フォトリソグラフィの許容誤差との
関係で従来のような強い制限を受けることはなく、比較
的短い焦点距離のＣＧＨ素子からなる光学系の製造を従
来に比較して容易に製造することができる。
フォトリソ工程に、フォトリソグラフィの許容誤差との
関係で従来のような強い制限を受けることはなく、比較
的短い焦点距離のＣＧＨ素子からなる光学系の製造を従
来に比較して容易に製造することができる。
【００６５】図３２は、本発明に係る回折光学素子組立
体すなわちＣＧＨ素子組立体を光通信端末装置に適用し
た例を示す。図３２は、本発明に係る光学装置４０を概
略的に示す断面図である。本発明に係る光学装置４０
は、第１の入力端４１および第１の出力端４２が一方の
面４３ａに設けられた例えば第１のガラス基板４３と、
該ガラス基板の他方の面４３ｂに、一方の面４４ａを接
合される第２のガラス基板４４と、該ガラス基板の他方
の面４４ｂに、一方の面４５ａを接合される第３のガラ
ス基板４５とからなる全体にブロック状の積層構造体４
６を備える。
体すなわちＣＧＨ素子組立体を光通信端末装置に適用し
た例を示す。図３２は、本発明に係る光学装置４０を概
略的に示す断面図である。本発明に係る光学装置４０
は、第１の入力端４１および第１の出力端４２が一方の
面４３ａに設けられた例えば第１のガラス基板４３と、
該ガラス基板の他方の面４３ｂに、一方の面４４ａを接
合される第２のガラス基板４４と、該ガラス基板の他方
の面４４ｂに、一方の面４５ａを接合される第３のガラ
ス基板４５とからなる全体にブロック状の積層構造体４
６を備える。
【００６６】各ガラス基板４３、４４および４５は、そ
れぞれ屈折率ｎ1、ｎ2およびｎ3を有する。第１の入力
端４１および第２の出力端４２は、積層構造体４６の一
端である面４３ａに接合された光ファイバにより構成さ
れている。
れぞれ屈折率ｎ1、ｎ2およびｎ3を有する。第１の入力
端４１および第２の出力端４２は、積層構造体４６の一
端である面４３ａに接合された光ファイバにより構成さ
れている。
【００６７】第１の入力端となる光ファイバ４１には、
それぞれが信号媒体となる例えば１．３μｍおよび１．
５５μｍの波長を有する光を相互に重ね合わせた多重光
が入力する。また、第１の出力端となる光ファイバ４２
には、その一方の波長成分である例えば１．５５μｍの
光が案内される。
それぞれが信号媒体となる例えば１．３μｍおよび１．
５５μｍの波長を有する光を相互に重ね合わせた多重光
が入力する。また、第１の出力端となる光ファイバ４２
には、その一方の波長成分である例えば１．５５μｍの
光が案内される。
【００６８】積層構造体４６の他端となるガラス基板１
４の他方の面１４ｂには、双方向通信を可能とするため
の一対の第２の入力端４７および出力端４８が設けられ
ている。第２の入力端４７は、発信器となる半導体レー
ザ４９からの光を受ける。また、第２の出力端４８は、
受光器となるフォトディテクタ５０へ向けて他方の例え
ば１．３μｍの波長成分の光を放出する。
４の他方の面１４ｂには、双方向通信を可能とするため
の一対の第２の入力端４７および出力端４８が設けられ
ている。第２の入力端４７は、発信器となる半導体レー
ザ４９からの光を受ける。また、第２の出力端４８は、
受光器となるフォトディテクタ５０へ向けて他方の例え
ば１．３μｍの波長成分の光を放出する。
【００６９】第１のガラス基板４３と第２のガラス基板
４４との間には、第１および第２のＣＧＨ素子５１およ
び５２が配置されている。また、第２のガラス基板４４
と第３のガラス基板４５との間には、波長選択フィルタ
５３および第３のＣＧＨ素子５４が配置されている。ま
た、第２の入力端４７および第２の出力端４８には、第
４および第５のＣＧＨ素子５５および５６がそれぞれ配
置されている。
４４との間には、第１および第２のＣＧＨ素子５１およ
び５２が配置されている。また、第２のガラス基板４４
と第３のガラス基板４５との間には、波長選択フィルタ
５３および第３のＣＧＨ素子５４が配置されている。ま
た、第２の入力端４７および第２の出力端４８には、第
４および第５のＣＧＨ素子５５および５６がそれぞれ配
置されている。
【００７０】第１および第２のＣＧＨ素子５１および５
２は、ガラス基板４４の前記一方の面４４ａにそれぞれ
並列的に形成されている。また、波長選択フィルタ５３
は、ガラス基板４４の前記他方の面４４ｂのほぼ全面に
形成されている。第３のＣＧＨ素子５４は、ガラス基板
４５の前記一方の面４５ａのほぼ中央部に形成されてい
る。また、第４および第５のＣＧＨ素子５５および５６
は、前記したとおり、第２の入力端４７および第２の出
力端４８となるガラス基板４５の他方の面４５ｂに並列
的に形成されている。
２は、ガラス基板４４の前記一方の面４４ａにそれぞれ
並列的に形成されている。また、波長選択フィルタ５３
は、ガラス基板４４の前記他方の面４４ｂのほぼ全面に
形成されている。第３のＣＧＨ素子５４は、ガラス基板
４５の前記一方の面４５ａのほぼ中央部に形成されてい
る。また、第４および第５のＣＧＨ素子５５および５６
は、前記したとおり、第２の入力端４７および第２の出
力端４８となるガラス基板４５の他方の面４５ｂに並列
的に形成されている。
【００７１】第１のＣＧＨ素子５１は、基本的に、第１
の入力端４１からの多重光からなる発散球面波光を波長
選択フィルタ５３へ案内するための偏向機能を有する。
の入力端４１からの多重光からなる発散球面波光を波長
選択フィルタ５３へ案内するための偏向機能を有する。
【００７２】第１のＣＧＨ素子５１により案内された多
重光を受ける波長選択フィルタ５３は、例えば従来よく
知られた誘電体の多層膜からなる誘電体フィルタであ
る。誘電体フィルタからなる波長選択フィルタ５３は、
ＷＤＭミラーと称されており、第１の入力端４１から入
射して第１のＣＧＨ素子５１に案内された多重光のう
ち、波長１．５５μｍを有する第１の成分波長の光に対
し、反射面として作用する。他方、波長選択フィルタ５
３は、多重光のうちの波長１．３μｍを有する第２の波
長成分を透過させる。
重光を受ける波長選択フィルタ５３は、例えば従来よく
知られた誘電体の多層膜からなる誘電体フィルタであ
る。誘電体フィルタからなる波長選択フィルタ５３は、
ＷＤＭミラーと称されており、第１の入力端４１から入
射して第１のＣＧＨ素子５１に案内された多重光のう
ち、波長１．５５μｍを有する第１の成分波長の光に対
し、反射面として作用する。他方、波長選択フィルタ５
３は、多重光のうちの波長１．３μｍを有する第２の波
長成分を透過させる。
【００７３】波長選択フィルタ５３により反射された第
１の波長成分である波長１．５５μｍの光は、第２のＣ
ＧＨ素子５２により、第１の出力端である出力ファイバ
４２に集光される。この第１の出力端４２から取り出さ
れた第１の波長成分の光は、例えばテレビのような一方
向通信の端末装置に送られる。
１の波長成分である波長１．５５μｍの光は、第２のＣ
ＧＨ素子５２により、第１の出力端である出力ファイバ
４２に集光される。この第１の出力端４２から取り出さ
れた第１の波長成分の光は、例えばテレビのような一方
向通信の端末装置に送られる。
【００７４】他方、波長選択フィルタ５３を透過した第
２の波長成分である波長１．３μｍの光は、第３のＣＧ
Ｈ素子５４により、ほぼその２０％の光が、１次回折光
として、第４のＣＧＨ素子５５へ向けて偏向される。他
方、波長選択フィルタ５３を透過した第２の波長成分の
ほぼその５０％の光は、０次回折光として、第５のＣＧ
Ｈ素子５６へ向けて偏向される。
２の波長成分である波長１．３μｍの光は、第３のＣＧ
Ｈ素子５４により、ほぼその２０％の光が、１次回折光
として、第４のＣＧＨ素子５５へ向けて偏向される。他
方、波長選択フィルタ５３を透過した第２の波長成分の
ほぼその５０％の光は、０次回折光として、第５のＣＧ
Ｈ素子５６へ向けて偏向される。
【００７５】第３のＣＧＨ素子５４から第５のＣＧＨ素
子５６に向けられる第２の波長成分の光は、該ＣＧＨ素
子の集光機能により、フォトディテクタ５０に向けら
れ、該フォトディテクタに接続される図示しない例えば
電話器の受信回路により、第２の波長成分の光に含まれ
る情報が取り出される。
子５６に向けられる第２の波長成分の光は、該ＣＧＨ素
子の集光機能により、フォトディテクタ５０に向けら
れ、該フォトディテクタに接続される図示しない例えば
電話器の受信回路により、第２の波長成分の光に含まれ
る情報が取り出される。
【００７６】第３のＣＧＨ素子５４から第４のＣＧＨ素
子５５に向けられる第２の波長成分の光は、該ＣＧＨ素
子の集光機能により、半導体レーザ４９に集光する。こ
のため、可逆的に、この第４のＣＧＨ素子５５の焦点位
置に配置された例えば電話機の発信回路の半導体レーザ
４９から、第４のＣＧＨ素子５５へ向けて第２の波長成
分の光が発散されると、この第２の波長成分の光は、回
折機能を有する第３のＣＧＨ素子５４、波長選択フィル
タ５３および第１のＣＧＨ素子５１を経て、第１の入力
端４１に案内される。
子５５に向けられる第２の波長成分の光は、該ＣＧＨ素
子の集光機能により、半導体レーザ４９に集光する。こ
のため、可逆的に、この第４のＣＧＨ素子５５の焦点位
置に配置された例えば電話機の発信回路の半導体レーザ
４９から、第４のＣＧＨ素子５５へ向けて第２の波長成
分の光が発散されると、この第２の波長成分の光は、回
折機能を有する第３のＣＧＨ素子５４、波長選択フィル
タ５３および第１のＣＧＨ素子５１を経て、第１の入力
端４１に案内される。
【００７７】従って、多重光の発信源（図示せず）と、
この多重光をその第１の入力端４１に受ける光学装置４
０との間の双方向通信が、該光学装置の第２の入力端４
７および第２の出力端４８を用いることにより、可能と
なる。
この多重光をその第１の入力端４１に受ける光学装置４
０との間の双方向通信が、該光学装置の第２の入力端４
７および第２の出力端４８を用いることにより、可能と
なる。
【００７８】前記した光学装置４０において、例えば回
折機能を有する第３のＣＧＨ素子５４にその両側に集光
点を有する結像機能を与えると共に、この第３のＣＧＨ
素子５４の高次回折光である１次回折光に光学的に結合
される第４のＣＧＨ素子５５に、前記した透過・発散型
ＣＧＨ素子（１０）を適用することができる。
折機能を有する第３のＣＧＨ素子５４にその両側に集光
点を有する結像機能を与えると共に、この第３のＣＧＨ
素子５４の高次回折光である１次回折光に光学的に結合
される第４のＣＧＨ素子５５に、前記した透過・発散型
ＣＧＨ素子（１０）を適用することができる。
【００７９】結像機能を有する第３のＣＧＨ素子５４
は、入射光のうち、その０次回折光に対しては、何らの
光学的作用を及ぼすことはない。従って、第１のＣＧＨ
素子５１から波長選択フィルタ５３を通して１．３μｍ
の並行光束を受けると、この並行光束に何らの光学的作
用を及ぼすことなく、第５のＣＧＨ素子５６に案内し、
該ＣＧＨ素子の集光機能および偏向機能によって、フォ
トディテクタ５０に確実に案内される。
は、入射光のうち、その０次回折光に対しては、何らの
光学的作用を及ぼすことはない。従って、第１のＣＧＨ
素子５１から波長選択フィルタ５３を通して１．３μｍ
の並行光束を受けると、この並行光束に何らの光学的作
用を及ぼすことなく、第５のＣＧＨ素子５６に案内し、
該ＣＧＨ素子の集光機能および偏向機能によって、フォ
トディテクタ５０に確実に案内される。
【００８０】他方、回折機能および結像機能を有する第
３のＣＧＨ素子５４は、１次回折光、−１次回折光等の
高次回折光に対しては、これに回折による偏向作用を及
ぼすと共に、集光作用を及ぼす。
３のＣＧＨ素子５４は、１次回折光、−１次回折光等の
高次回折光に対しては、これに回折による偏向作用を及
ぼすと共に、集光作用を及ぼす。
【００８１】そのため、第３のＣＧＨ素子５４からの高
次回折光に光学的に結合される第４のＣＧＨ素子５５に
具体例１に沿って説明した透過・発散型ＣＧＨ素子（１
０）を用いることにより、第３のＣＧＨ素子５４によ
り、その高次回折光に集光角θ 1を得ることができ、さ
らに第４のＣＧＨ素子５５により、集光角θ2を得るこ
とができる。
次回折光に光学的に結合される第４のＣＧＨ素子５５に
具体例１に沿って説明した透過・発散型ＣＧＨ素子（１
０）を用いることにより、第３のＣＧＨ素子５４によ
り、その高次回折光に集光角θ 1を得ることができ、さ
らに第４のＣＧＨ素子５５により、集光角θ2を得るこ
とができる。
【００８２】このことから、各ＣＧＨ素子５４および５
５のための製造工程において、いずれか一方のＣＧＨ素
子のための前記したマスクパターンの最小線幅Ｐを著し
く低減させることなく、所望の光学特性を得ることがで
きる。従って、比較的容易に、また必要に応じて、第３
のＣＧＨ素子５４から半導体レーザ４９までの距離を従
来よりも小さくすることができる。
５のための製造工程において、いずれか一方のＣＧＨ素
子のための前記したマスクパターンの最小線幅Ｐを著し
く低減させることなく、所望の光学特性を得ることがで
きる。従って、比較的容易に、また必要に応じて、第３
のＣＧＨ素子５４から半導体レーザ４９までの距離を従
来よりも小さくすることができる。
【００８３】前記した第３のＣＧＨ素子５４における回
折光は、１次回折光の他、種々の高次回折光を利用する
ことができる。このようなＣＧＨ素子の回折作用は、従
来よく知られているように、フォトリソグラフィ技術に
用いる前記したフォトマスクの枚数すなわち位相レベル
数およびエッチング深さにより制御することができる。
折光は、１次回折光の他、種々の高次回折光を利用する
ことができる。このようなＣＧＨ素子の回折作用は、従
来よく知られているように、フォトリソグラフィ技術に
用いる前記したフォトマスクの枚数すなわち位相レベル
数およびエッチング深さにより制御することができる。
【００８４】位相レベルに関して、従来よく知られてい
るように、位相レベル数に応じて、回折光の分配比率が
変化する。例えば２位相のＣＧＨ素子の場合、０次光に
は、５０％の光量が分配され、１次光および−１次光に
はそれぞれ２０％の光量が分配される。また、４位相の
ＣＧＨ素子の場合、０次光には、４３％の光量が分配さ
れ、１次光には３４％の光量が分配される。また、８位
相および１６位相のＣＧＨ素子の場合、それぞれ０次光
には４２％および１次光には３９％の光量が分配される
ことが知られている。従って、第４のＣＧＨ素子５５に
光学的に結合される第３のＣＧＨ素子５４の回折光は、
必要に応じて、種々の高次光を適宜選択することができ
る。
るように、位相レベル数に応じて、回折光の分配比率が
変化する。例えば２位相のＣＧＨ素子の場合、０次光に
は、５０％の光量が分配され、１次光および−１次光に
はそれぞれ２０％の光量が分配される。また、４位相の
ＣＧＨ素子の場合、０次光には、４３％の光量が分配さ
れ、１次光には３４％の光量が分配される。また、８位
相および１６位相のＣＧＨ素子の場合、それぞれ０次光
には４２％および１次光には３９％の光量が分配される
ことが知られている。従って、第４のＣＧＨ素子５５に
光学的に結合される第３のＣＧＨ素子５４の回折光は、
必要に応じて、種々の高次光を適宜選択することができ
る。
【００８５】
【発明の効果】本発明に係る前記回折光学素子組立体で
は、前記したように、集光点および虚像点を有する発散
型ＣＧＨ素子を含む複数のＣＧＨ素子で以て集光機能が
分担されることから、各ＣＧＨ素子の形成のためのマス
クパターンの最小線幅寸法の制限が緩められる。従っ
て、本発明によれば、製造上の強い制約を受けることな
く集光角度の比較的大きな光学系を形成することがで
き、比較的容易にコンパクトな光学装置を形成すること
ができる。
は、前記したように、集光点および虚像点を有する発散
型ＣＧＨ素子を含む複数のＣＧＨ素子で以て集光機能が
分担されることから、各ＣＧＨ素子の形成のためのマス
クパターンの最小線幅寸法の制限が緩められる。従っ
て、本発明によれば、製造上の強い制約を受けることな
く集光角度の比較的大きな光学系を形成することがで
き、比較的容易にコンパクトな光学装置を形成すること
ができる。
【図１】本発明に係る透過・発散型ＣＧＨ素子の光学特
性を示す説明図である。
性を示す説明図である。
【図２】図１に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示す説
明図（その１）である。
明図（その１）である。
【図３】図１に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示す説
明図（その２）である。
明図（その２）である。
【図４】図１に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示す説
明図（その３）である。
明図（その３）である。
【図５】図１に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示す説
明図（その４）である。
明図（その４）である。
【図６】図１に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示す説
明図（その５）である。
明図（その５）である。
【図７】図１に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示す説
明図（その６）である。
明図（その６）である。
【図８】図１に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示す説
明図（その７）である。
明図（その７）である。
【図９】図１に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示す説
明図（その８）である。
明図（その８）である。
【図１０】図１に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示す
説明図（その９）である。
説明図（その９）である。
【図１１】図１に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示す
説明図（その１０）である。
説明図（その１０）である。
【図１２】図１に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示す
説明図（その１１）である。
説明図（その１１）である。
【図１３】図１に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示す
説明図（その１２）である。
説明図（その１２）である。
【図１４】図１に示したＣＧＨ素子についての数式の説
明図である。
明図である。
【図１５】回折光学素子組立体の光学特性を示す説明図
（その１）である。
（その１）である。
【図１６】屈折率差を考慮した透過・発散型ＣＧＨ素子
の光学特性を示す説明図である。
の光学特性を示す説明図である。
【図１７】反射・発散型ＣＧＨ素子の光学特性を示す説
明図である。
明図である。
【図１８】図１７に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示
す説明図（その１）である。
す説明図（その１）である。
【図１９】図１７に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示
す説明図（その２）である。
す説明図（その２）である。
【図２０】図１７に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示
す説明図（その３）である。
す説明図（その３）である。
【図２１】図１７に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示
す説明図（その４）である。
す説明図（その４）である。
【図２２】図１７に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示
す説明図（その５）である。
す説明図（その５）である。
【図２３】図１７に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示
す説明図（その６）である。
す説明図（その６）である。
【図２４】図１７に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示
す説明図（その７）である。
す説明図（その７）である。
【図２５】図１７に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示
す説明図（その８）である。
す説明図（その８）である。
【図２６】図１７に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示
す説明図（その９）である。
す説明図（その９）である。
【図２７】図１７に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示
す説明図（その１０）である。
す説明図（その１０）である。
【図２８】図１７に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示
す説明図（その１１）である。
す説明図（その１１）である。
【図２９】図１７に示したＣＧＨ素子の光路差係数を示
す説明図（その１２）である。
す説明図（その１２）である。
【図３０】図１７に示したＣＧＨ素子についての数式の
説明図である。
説明図である。
【図３１】回折光学素子組立体の光学特性を示す説明図
（その２）である。
（その２）である。
【図３２】回折光学素子組立体の光学特性を示す説明図
（その３）である。
（その３）である。
【図３３】テイラー展開式の説明図である。
１０，１１ ＣＧＨ素子
Claims (5)
- 【請求項１】 相互に直列的に配置された複数のＣＧＨ
素子からなる集光機能を有する回折光学素子組立体であ
って、集光点を与える少なくとも一つの前記ＣＧＨ素子
は、集光点および虚像点を有する発散型ＣＧＨ素子から
なることを特徴とする回折光学素子組立体。 - 【請求項２】 前記発散型ＣＧＨ素子は、光路差関数ρ
（ｘ，ｙ）が次式 ρ(x,y)=ｎ・｛(X1−x)2+(Y1−y)2+Z1 2｝1/2−ｎ・Ｌ1
−ｎ・｛(X2−x)2+(Y2−y)2+Z2 2｝＋ｎ・Ｌ2 で示される透過型ＣＧＨ素子である請求項１記載の回折
光学素子組立体。ここで、ｎはＣＧＨ素子を取り巻く環
境の屈折率であり、（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1）および（Ｘ2，Ｙ
2，Ｚ2）は、前記ＣＧＨ素子が原点にあるときのそれぞ
れ前記集光点および前記虚像点の位置であり、前記集光
点から前記原点までの距離Ｌ1および前記虚像点から前
記原点までの距離Ｌ2は、それぞれ次式 Ｌ1＝（Ｘ1 2＋Ｙ1 2＋Ｚ1 2）1/2 Ｌ2＝（Ｘ2 2＋Ｙ2 2＋Ｚ2 2）1/2 で与えられる。 - 【請求項３】 前記発散型ＣＧＨ素子は、光路差関数ρ
（ｘ，ｙ）が次式 ρ(x,y)=（ｎ／２）・｛(X1−x)2+(Y1−y)2+Z1 2｝1/2−
（ｎ／２）・Ｌ1−（ｎ／２）・｛(X2−x)2+(Y2−y)2+Z
2 2｝＋（ｎ／２）・Ｌ2 で示される反射型ＣＧＨ素子である請求項１記載の回折
光学素子組立体。ここで、ｎはＣＧＨ素子を取り巻く環
境の屈折率であり、（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1）および（Ｘ2，Ｙ
2，Ｚ2）は、前記ＣＧＨ素子が原点にあるときのそれぞ
れ前記集光点および前記虚像点の位置であり、前記集光
点から前記原点までの距離Ｌ1および前記虚像点から前
記原点までの距離Ｌ2は、それぞれ次式 Ｌ1＝（Ｘ1 2＋Ｙ1 2＋Ｚ1 2）1/2 Ｌ2＝（Ｘ2 2＋Ｙ2 2＋Ｚ2 2）1/2 で与えられる。 - 【請求項４】 前記発散型ＣＧＨ素子は、結像機能を有
するＣＧＨ素子に光学的に結合されている請求項１記載
の回折光学素子組立体。 - 【請求項５】 前記結像機能を有するＣＧＨ素子は、０
次光および高次光を生成する回折機能を有し、その高次
光に関して前記発散型ＣＧＨ素子が光学的に結合されて
いることを特徴とする請求項４記載の回折光学素子組立
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10368406A JP2000193824A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 回折光学素子組立体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10368406A JP2000193824A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 回折光学素子組立体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000193824A true JP2000193824A (ja) | 2000-07-14 |
Family
ID=18491740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10368406A Pending JP2000193824A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 回折光学素子組立体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000193824A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009038003A1 (ja) | 2007-09-21 | 2009-03-26 | Komatsu Ltd. | エンジンの燃料供給装置 |
-
1998
- 1998-12-25 JP JP10368406A patent/JP2000193824A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009038003A1 (ja) | 2007-09-21 | 2009-03-26 | Komatsu Ltd. | エンジンの燃料供給装置 |
| EP2230391A2 (en) | 2007-09-21 | 2010-09-22 | Komatsu, Ltd. | Engine fuel supply system |
| US8151770B2 (en) | 2007-09-21 | 2012-04-10 | Komatsu Ltd. | Engine fuel supply system |
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