JP2002174731A - 光学素子、光学素子の製造方法、光学素子複製物、及び光学素子複製物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】表面に形成された凹凸により、優れた屈折効果
または回折効果を得ることができる光学素子とその製造
方法とを提供する。また、屈折効果及び回折効果によ
り、任意の形状の光ビームを得ることができる光学素子
及びその製造方法を提供する。 【解決手段】アゾポリマー担体１０の表面１０ａに、レ
ンチキュラーレンズとして機能する凹凸２４を形成し、
凹凸２４の表面に微細な凹凸を形成する。この光学素子
に凹凸２４が形成された側から入射光２６が入射する
と、３分岐の拡散光（プラス１次光３４、マイナス１次
光３６、及び０次光３８）が生成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子、光学素
子の製造方法、光学素子複製物、及び光学素子複製物の
製造方法に関し、特に、アゾベンゼン骨格を有する高分
子層を備え、屈折機能及び回折機能の少なくとも一方を
有する光学素子、その光学素子の製造方法、その光学素
子の複製物、及び光学素子複製物の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学機器の分野では、凸レンズ、
凹レンズ、プリズム等の光の屈折を利用した光学素子
（屈折光学素子）が広く用いられてきた。最近では、微
細加工技術の発展によりマイクロレンズアレイやレンチ
キュラーレンズ等の作製も可能となり、照明から光通信
まで多様な用途において屈折光学素子が使用されてい
る。

【０００３】例えば、特開平１０−２８２３７１号公報
には、レンチキュラーレンズを備えた光データバスとこ
の光データバスを用いた信号処理装置が開示されてい
る。この光データバス１０は、図３５（ａ）及び（ｂ）
に示すように、信号光入射部１１の一方の端縁１１ａ
に、入射した信号光１５を光データバス１０内部に拡散
させる、端縁１１ａに沿って配列された複数のシリンド
リカル面（レンチキュラーレンズ）１２を形成してい
る。光データバス１０に入射された信号光１５は、シリ
ンドリカル面１２が複数配列されてなる拡散手段により
信号光出射部１４側の端縁１４ａの全面にわたって拡散
されるので、信号光のうち光伝送層１３の外に出て行く
信号光が最小限に抑えられる。これにより信号光１５の
伝送効率が高くなり、信号光出射部１４側の端縁１４ａ
における出射量のばらつきが少なくなる。このため、光
データバス１０を用いた信号処理装置では、低消費電量
化を図ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レンズ
等の屈折光学素子は、比較的単純な集光や光拡散の機能
しか備えていない。例えば、上述の光データバスにおい
ては、単に信号光をレンチキュラーレンズにより拡散さ
せているだけである。これに対し、屈折光学素子の代わ
りに光の回折を利用した回折光学素子やホログラムを利
用した回折光学素子であるHolographic Optical Elemen
t（ＨＯＥ）を用いた場合には、複雑な光波を生成する
ことができる。

【０００５】例えば、上記の光データバス１０におい
て、図３５（ｃ）に示すように、信号光入射部１１の一
方の端縁１１ａに、レンチキュラーレンズの代わりに回
折光学素子として拡散板２０を配置すると、光データバ
ス１０に入射された信号光１５は、拡散板２０により回
折され、信号光出射部１４側の端縁１４ａに設けられた
所定の出力ポート（例えば、出力ポート１４ｂ、１４
ｃ）に集光するように、分岐されると共に拡散される。

【０００６】この通り、回折光学素子によれば、入射波
面を任意に設計した波面に変換することができる。ま
た、回折光学素子は、屈折型レンズと逆の分散値を有
し、実質的には厚みを持たないので光学系がコンパクト
になるなど、屈折光学素子には無い利点を備えている。
その一方、光の回折を利用するために、屈折光学素子と
比べて本質的にアライメントの制約が大きい、波長分散
が大きい、０次光の発生により回折効率が低下する等の
問題点がある。

【０００７】また、ホログラムを利用した回折光学素子
の作製方法としては、Photofabrication of surfaces f
or holograms, Sukant Tripathy, Dong-Yu Kim, Lian L
i, and Jayant Kumar, CHEMTECH MAY (1998) pp. 34-4
0.に記載されているように、アゾベンゼン骨格を有する
高分子（アゾポリマー）からなる記録媒体を用い、この
記録媒体にホログラムを記録することで、媒体表面に微
細な凹凸が誘起された表面レリーフホログラムを形成す
る方法が知られている。

【０００８】具体的には、アゾポリマーに感度のある波
長のレーザ光源を用い、二光波を干渉させて、記録媒体
の表面にサブミクロンピッチの表面レリーフホログラム
を形成する。通常の半導体プロセスを利用するＨＯＥ作
製過程は、パターン設計、露光、現像を複数回繰り返す
ため多くの工程を必要とするが、上記の方法では多くの
工程が省略でき、製造コストを大幅に低減することがで
きる。また、形成される表面レリーフホログラムのレリ
ーフ深さは、露光エネルギーに比例して増加するので、
緩やかに凹凸が変化した理想的な回折光学素子の作製が
可能である。

【０００９】しかしながら、通常、上記の方法で得られ
るレリーフ深さは数１００ｎｍ程度であり、表面レリー
フホログラムを形成して回折光学素子として使用する場
合には、十分なレリーフ深さが得られず、回折されない
０次光が発生して回折効率が低下するという実用上の問
題が発生する。

【００１０】以上述べた通り、ＨＯＥを含む回折光学素
子には、設計の自由度が大きいという利点があるが、光
の回折を利用するために本質的にアライメントの制約が
大きく、波長分散が大きい等の問題がある。一方、レン
ズなどの屈折光学素子には、設計の自由度は小さいが、
アライメントの制約は少なく、波長分散は小さく、０次
光による問題は発生しないという利点（屈折光学素子の
ロバスト性）がある。

【００１１】本発明は上記の問題点に鑑みなされたもの
であり、本発明の第１の目的は、表面に形成された凹凸
により、優れた屈折効果または回折効果を得ることがで
きる光学素子を提供することにある。本発明の第２の目
的は、屈折効果及び回折効果により、任意の形状の光ビ
ームを得ることができる光学素子を提供することにあ
る。本発明の第３の目的は、表面に十分な深さの凹凸
（レリーフ構造）を形成することにより、設計の自由度
が向上すると共に、優れた屈折効果及び／または優れた
回折効果を得ることができる光学素子を提供することに
ある。

【００１２】本発明の第４の目的は、任意の光パターン
を照射して表面に所望形状の凹凸を誘起することによ
り、表面に凹凸が形成された光学素子を簡便且つ安価に
製造することができる光学素子の製造方法を提供するこ
とにある。本発明の第５の目的は、表面に凹凸が形成さ
れた光学素子を用いて、同じ表面形状の光学素子を容易
に複製でき、大量生産に好適な光学素子複製物の製造方
法とその方法により得られた光学素子複製物とを提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の第１の目的を達成
するために、請求項１に記載の光学素子は、アゾベンゼ
ン骨格を有する高分子層を備え、該高分子層の表面に屈
折機能を有する凹凸が形成されたことを特徴とする。こ
の光学素子では、高分子層の表面に形成された凹凸によ
り屈折効果を得ることができる。また、回折効率は十分
な凹凸深さが得られなければ低下するが、この光学素子
では、凹凸深さに拘らず凹凸間隔を最適化することによ
り、優れた屈折効果を得ることができる。

【００１４】上記の第１の目的を達成するために、請求
項２に記載の光学素子は、アゾベンゼン骨格を有する高
分子層を備え、該高分子層の表面に回折機能を有する深
さ１μｍ以上の凹凸が形成されたことを特徴とする。こ
の光学素子では、高分子層の表面に形成された深さ１μ
ｍ以上の凹凸により回折効率が低下することなく、優れ
た回折効果を得ることができる。

【００１５】上記の第１または第２の目的を達成するた
めに、請求項３に記載の光学素子は、アゾベンゼン骨格
を有する高分子層を備え、該高分子層の表面に屈折機能
を有する第１凹凸が形成されると共に、該第１凹凸の表
面に屈折機能または回折機能を有する第２凹凸が形成さ
れたことを特徴とする。この光学素子では、高分子層の
表面に形成された第１凹凸により屈折効果が得られると
共に、第１凹凸の表面に形成された第２凹凸により屈折
効果または回折効果を得ることができる。

【００１６】即ち、第１凹凸による屈折効果に加えて、
第２凹凸による屈折効果を得ることにより、優れた屈折
効果を得ることができる。また、第１凹凸による屈折効
果に加えて、第２凹凸による回折効果を得る場合には、
任意の形状の光ビームを得ることができる。

【００１７】上記の第１または第２の目的を達成するた
めに、請求項４に記載の光学素子は、屈折光学素子と、
該屈折光学素子の表面に形成されたアゾベンゼン骨格を
有する高分子層とを備え、該高分子層の表面に屈折機能
及び回折機能の少なくとも一方を有する凹凸が形成され
たことを特徴とする。この光学素子では、屈折光学素子
により屈折効果が得られると共に、高分子層の表面に形
成された凹凸により屈折効果及び回折効果の少なくとも
一方を得ることができる。

【００１８】即ち、屈折光学素子による屈折効果に加え
て、凹凸による屈折効果を得ることにより、優れた屈折
効果を得ることができる。また、屈折光学素子による屈
折効果に加えて、凹凸による回折効果を得る場合には、
任意の形状の光ビームを得ることができる。

【００１９】上記の第１または第２の目的を達成するた
めに、請求項５に記載の光学素子は、アゾベンゼン骨格
を有する高分子層を備え、該高分子層の表面に屈折機能
を有する第１凹凸が形成されると共に、該第１凹凸の表
面に該第１凹凸より狭い間隔で第２凹凸が形成されたこ
とを特徴とする。この光学素子では、高分子層の表面に
形成された第１凹凸により屈折効果が得られると共に、
この第１凹凸の表面に形成された第２凹凸の形状に応じ
て、屈折効果及び回折効果の少なくとも一方を得ること
ができる。

【００２０】上記の第１または第２の目的を達成するた
めに、請求項６に記載の光学素子は、屈折機能を有する
第１凹凸を備えた屈折光学素子と、該第１凹凸の表面に
アゾベンゼン骨格を有する高分子層とを備え、該高分子
層の表面に前記第１凹凸より狭い間隔で第２凹凸が形成
されたことを特徴とする。この光学素子では、屈折光学
素子の表面に在る第１凹凸により屈折効果が得られると
共に、この第１凹凸の表面に形成された第２凹凸の形状
に応じて、屈折効果及び回折効果の少なくとも一方を得
ることができる。

【００２１】上記の光学素子において、屈折機能を有す
る凹凸が５〜１００μｍの間隔で形成されることが好ま
しく、回折機能を有する凹凸が０．２〜５μｍの間隔で
形成されることが好ましい。

【００２２】上記の光学素子において、高分子のガラス
転移点は、室温より高温、室温近傍、または２０℃〜５
０℃の範囲のいずれかであることが好ましい。

【００２３】上記の第３の目的を達成するために、請求
項１２に記載の光学素子は、アゾベンゼン骨格を有する
高分子層を備え、該高分子のガラス転移点が室温より高
温であり、前記高分子層の表面に屈折機能及び回折機能
の少なくとも一方を有する凹凸が形成されたことを特徴
とする。高分子のガラス転移点が室温より高温である場
合には、光を照射して凹凸を誘起する場合に、十分な深
さの凹凸を誘起できると共に、誘起された凹凸を安定に
維持することができる。この結果、光学素子の表面に十
分な深さの凹凸を容易且つ安定に形成することができ、
設計の自由度が向上すると共に、優れた屈折効果及び／
または優れた回折効果を得ることができる。

【００２４】また、上記の第３の目的を達成するため
に、請求項１３に記載の光学素子は、アゾベンゼン骨格
を有する高分子層を備え、該高分子のガラス転移点が室
温近傍であり、前記高分子層の表面に屈折機能及び回折
機能の少なくとも一方を有する凹凸が形成されたことを
特徴とする。高分子のガラス転移点が室温近傍である場
合には、光を照射して凹凸を誘起する場合に、十分な深
さの凹凸を誘起できる。この結果、光学素子の表面に十
分な深さの凹凸を容易に形成することができ、設計の自
由度が向上すると共に、優れた屈折効果及び／または優
れた回折効果を得ることができる。

【００２５】また、上記の第３の目的を達成するため
に、請求項１４に記載の光学素子は、アゾベンゼン骨格
を有する高分子層を備え、該高分子のガラス転移点が２
０℃〜５０℃の範囲であり、前記高分子層の表面に屈折
機能及び回折機能の少なくとも一方を有する凹凸が形成
されたことを特徴とする。高分子のガラス転移点が２０
℃〜５０℃の範囲である場合には、光を照射して凹凸を
誘起する場合に、十分な深さの凹凸を誘起できると共
に、誘起された凹凸を安定に維持することができる。こ
の結果、光学素子の表面に十分な深さの凹凸を容易且つ
安定に形成することができ、設計の自由度が向上すると
共に、優れた屈折効果及び／または優れた回折効果を得
ることができる。

【００２６】請求項１２〜１４に記載の光学素子におい
て、高分子層の表面に形成される凹凸のうち屈折機能を
有する部分に係る凹凸は、５〜１００μｍの間隔で形成
することができる。また、高分子層の表面に形成される
凹凸のうち回折機能を有する部分に係る凹凸は、０．２
〜５μｍの間隔で形成することができ、回折機能を有す
る部分に係る凹凸は、深さ１μｍ以上で形成されること
が好ましい。更に、高分子層の表面に形成される凹凸と
して、高分子層の表面に形成され屈折機能を有する第１
凹凸と、該第１凹凸の表面に形成され屈折機能または回
折機能を有する第２凹凸とを備えることができる。ま
た、高分子層が屈折光学素子の表面に形成されていても
よい。

【００２７】上記の光学素子において、高分子層の内部
にホログラムが記録されていてもよい。この場合は、内
部に記録されたホログラムにより回折機能を得ることが
できる。

【００２８】高分子層の厚さは、より深い凹凸の形成を
可能とするために、１〜１０μｍとするのが好ましい。
また、高分子は、側鎖にアゾベンゼン骨格を有するもの
が好ましく、主鎖に芳香族炭化水素基を含むものがより
好ましい。これらの高分子の中でも、下記一般式（１）
で表されるポリエステルが特に好ましい。

【００２９】

【化２】

【００３０】（式中、Ｘはシアノ基、メチル基、メトキ
シ基、またはニトロ基を示し、Ｙはエーテル結合、ケト
ン結合、またはスルホン結合による２価の連結基を示
す。ｌおよびｍは２〜１８の整数を示し、ｎは５〜５０
０の整数を示す。）上記の第４の目的を達成するため
に、請求項２５に記載の発明は、本発明の光学素子を製
造する光学素子の製造方法であって、光学素子に設けら
れた高分子層の表面に所定の強度分布を有する光を照射
し、該強度分布に応じた凹凸を形成して、光学素子を製
造することを特徴とする。この場合、照射する光が円偏
光であることが好ましい。また、所定の強度分布を、計
算機ホログラムまたはキノフォームに対応した強度分布
や、拡散体から得られたスペックルパターンに対応した
強度分布とすることができる。

【００３１】この製造方法では、計算機ホログラムまた
はキノフォームに対応した強度分布を有する光や、拡散
体から得られたスペックルパターンに対応した強度分布
を有する光など、任意の光パターンを照射することによ
り、高分子層の表面に所望形状の凹凸を形成することが
でき、高分子層の表面に凹凸が形成された光学素子を簡
便且つ安価に製造することができる。

【００３２】また、上記の第４の目的を達成するため
に、請求項２９に記載の発明は、本発明の光学素子を製
造する光学素子の製造方法であって、光学素子に設けら
れた高分子層の表面に物体光及び参照光を照射し、該物
体光及び参照光の干渉光による強度分布に応じた凹凸を
形成して、光学素子を製造することを特徴とする。この
場合、物体光と参照光は互いに逆周りの円偏光であるこ
とが好ましい。

【００３３】この製造方法では、例えば光の干渉縞な
ど、任意の光パターンを照射することにより、高分子層
の表面に所望形状の凹凸を形成することができ、高分子
層の表面に凹凸が形成された光学素子を簡便且つ安価に
製造することができる。

【００３４】上記の第５の目的を達成するために、請求
項３１に記載の光学素子複製物の製造方法は、本発明の
光学素子の複製物を製造する光学素子複製物の製造方法
であって、前記光学素子の表面に形成された凹凸を利用
して、該凹凸を転写するためのスタンパを作製し、該ス
タンパを用いた熱圧着または射出成形により、樹脂材料
の表面に前記凹凸と同じ形状の凹凸を形成して、前記光
学素子の複製物を製造することを特徴とする。

【００３５】また、上記の第５の目的を達成するため
に、請求項３２に記載の光学素子複製物は、本発明の光
学素子の表面に形成された凹凸が転写されたものである
ことを特徴とする。

【００３６】上記の光学素子複製物の製造方法では、例
えば、本発明の光学素子を用いてマスタリングを行って
メタルマスタを作製し、このメタルマスタに基づいてス
タンパを作製する等、本発明の光学素子の表面に形成さ
れた凹凸を利用して、この凹凸を転写するためのスタン
パを作製することができる。そして、このスタンパを用
いた熱圧着または射出成形など大量生産に適した方法に
より、樹脂材料の表面に光学素子の表面に形成された凹
凸と同じ形状の凹凸を形成して、同じ表面形状の光学素
子を容易に複製することができる。このため、複雑な表
面形状の光学素子も容易に大量生産することができる。
また、得られた光学素子複製物は、本発明の光学素子と
同様に、優れた屈折効果及び／または優れた回折効果を
発揮する。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。 〔高分子担体または高分子層の材料〕本発明の光学素子
に使用する高分子材料は、アゾベンゼン骨格を有する高
分子（以下、「アゾポリマー」と称する）である。この
アゾベンゼン骨格は、トランス−シス−トランスの光異
性化サイクルを示す。

【００３８】本発明においては、これらアゾポリマーの
中でも、ガラス転移点Ｔｇが室温近傍、好ましくは室温
より少し高温のアゾポリマーが特に好ましい。従来、Ph
otofabrication of surfaces for holograms, Sukant T
ripathy, Dong-Yu Kim, LianLi, and Jayant Kumar, CH
EMTECH MAY (1998) pp. 34-40.に記載されているよう
に、表面レリーフ形成には、ガラス転移点Ｔｇが１００
℃以上のアゾポリマーが使用されていたが、本発明者等
は、ガラス転移点Ｔｇが室温近傍のアゾポリマーを記録
媒体に用いることで、深いレリーフ構造が容易且つ安定
に得られることを見出し、光学素子の設計の自由度を大
幅に向上させた。

【００３９】また、分子構造の観点から、側鎖にアゾベ
ンゼン骨格を含む高分子が好ましく、主鎖に芳香族炭化
水素基を含む高分子がより好ましい。これらの中でも、
上記一般式（１）で表されるポリエステルが特に好まし
い。

【００４０】本発明で使用することができるアゾポリマ
ーの具体例を以下に示す。

【００４１】

【化３】

【００４２】上記の側鎖にシアノアゾベンゼンを持つポ
リエステル（アゾポリマー（１））は、M.Satoらの”Sy
nthesis and properties of polyesters having cyanoa
zobenzene units in the side chain", Macromol. Rapi
d Commun. 15, 21-29 (1994)に報告されており、この
文献に記載されている方法により合成することができ
る。次に、このアゾポリマー（１）の合成手順を説明す
る。

【００４３】（４−ヒドロキシ−４'−シアノアゾベン
ゼンの合成） ４−アミノベンゾニトリル２モル（２３
６．３ｇ）、ＨＣｌ（１２Ｎ）６００ミリリットル、及
び純水６００ミリリットルを氷浴中で攪拌しながら、Ｎ
ａＮＯ₂水溶液（ＮａＮＯ₂１５０ｇ、純水７５０ミリリ
ットル）を滴下した（ステップ１）。フェノール２モル
（１９１．８ｇ）とＫＯＨ２モル（１１２．３ｇ）を約
２リットルの純水にすばやく溶解し、ステップ１の生成
物を滴下して反応させた。反応終了後、生成物を吸引ろ
過によりろ取した後、純水で洗浄して減圧乾燥した。得
られた生成物をメタノールで再結晶させ、４−ヒドロキ
シ−４'−シアノアゾベンゼン１．３モル（２９２．３
ｇ、収率６５．５％）の結晶を得た。

【００４４】（４−（６−ブロモヘキシルオキシ）−
４'−シアノアゾベンゼンの合成）４−ヒドロキシ−４'
−シアノアゾベンゼン０．２モル（４４．６ｇ）、１，
６−ジブロモヘキサン２モル（４８８．１ｇ）、Ｋ₂Ｃ
Ｏ₃１．４５モル（２００．４ｇ）、及びアセトン８０
０ミリリットルを２リットルの三つ口フラスコに入れ、
ウォータバスを用いて２０時間還流し反応させた。室温
まで冷却した後、副生成物と過剰のＫ₂ＣＯ₃をろ過して
取り除いた。得られたろ液をロータリエバポレータを用
いて約１／２程度まで濃縮した後に冷凍庫に放置して結
晶化させた。析出した結晶を吸引ろ過によりろ取した
後、ｎ−ヘキサンで洗浄して減圧乾燥した（０．１１７
モル（４５．３ｇ、収率５８．６％））。更に、得られ
た粗結晶をエタノールで再結晶させ、４−（６−ブロモ
ヘキシルオキシ）−４'−シアノアゾベンゼン０．０９
４モル（３６．３ｇ、収率４７．０％）を得た。

【００４５】（５−ヒドロキシイソフタル酸ジエチルエ
ステルの合成） ５−ヒドロキシイソフタル酸１モル
（１８２．４ｇ）、エタノール１５００ミリリットル、
及び濃硫酸１０ミリリットルを２リットルの三つ口フラ
スコに入れ、ウォータバスを用いて２４時間還流し反応
させた。反応液をロータリエバポレータを用いて濃縮
し、濃縮液をＮａＨＣＯ₃水溶液に注いだ後、生成物を
ろ取し、減圧乾燥して、５−ヒドロキシイソフタル酸ジ
エチルエステル０．０９６モル（２２８．８ｇ、収率９
６．０％）を得た。更に、得られた生成物をエタノール
で再結晶させ、加熱（５０〜６０℃）下で減圧乾燥し
た。

【００４６】（側鎖部モノマー：５−（４−シアノベン
ゼンアゾフェノキシヘキシルオキシ）−イソフタル酸エ
チルエステルの合成） ４−（６−ブロモヘキシルオキ
シ）−４'−シアノアゾベンゼン０．０８モル（３０．
９ｇ）、５−ヒドロキシイソフタル酸ジエチルエステル
０．０８モル、Ｋ₂ＣＯ₃０．１２モル（１６．５８
ｇ）、及びアセトン４００ミリリットルを１リットルの
三つ口フラスコに入れ、ウォータバスを用いて２４時間
還流し反応させた。放冷後、反応液を約４リットルの純
水に注ぎ、沈殿物をろ過して取り出し、減圧乾燥した
（０．０７１モル（３８．８ｇ、収率８９．２％））。
その後アセトンで再結晶させ、側鎖部モノマーとなる５
−（４−シアノベンゼンアゾフェノキシヘキシルオキ
シ）−イソフタル酸エチルエステル０．０５８モル（３
１．４ｇ、収率７２．２％）の結晶を得た。得られた結
晶の融点は９９．０℃であり、３６４．２ｎｍに吸収ピ
ークを有していた。

【００４７】側鎖部モノマーの同定は、ＦＴＩＲスペク
トルと¹Ｈ−ＮＭＲとによって行った。ＦＴＩＲの測定
結果を次に示す。 ＦＴＩＲ（KBr）：2947.7cm^-1（CH伸縮），2227.4cm^-1
（CN），1713.4cm^-1（エステルC=O），1599.7cm^-1（C=
C），1580cm^-1（N=N），1244.8cm^-1（C-O-C） また、下記表１に¹Ｈ−ＮＭＲスペクトル分析の結果を
示す。

【００４８】

【表１】

【００４９】（主鎖部モノマー：ビス（４−ヒドロヘキ
シルオキシフェニル）エーテルの合成） ４，４’−ジ
ヒドロキシジフェニルエーテル０．３モル（６０．６６
ｇ）、６−クロロ−１−ヘキサノール０．６６モル（９
０．１６ｇ）、Ｋ₂ＣＯ₃０．７モル（９７ｇ）、及び
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド２５０ミリリットルを混
合し、オイルバスを用いて１６０℃に加熱し２４時間反
応させた。その後、反応液を少量の塩酸を含む水に注い
で、生成物を吸引ろ過によりろ取し、減圧乾燥して、ビ
ス（４−ヒドロヘキシルオキシフェニル）エーテルを得
た。更に、得られた生成物を水−Ｎ，Ｎ−ジメチルホル
ムアミド系混合溶剤より再結晶させて、ビス（４−ヒド
ロヘキシルオキシフェニル）エーテルの結晶がほぼ定量
的に得られた。得られた結晶の融点は１１９℃であっ
た。

【００５０】主鎖部モノマーの同定は、ＦＴＩＲスペク
トルと¹Ｈ−ＮＭＲとによって行った。ＦＴＩＲの測定
結果を次に示す。 ＦＴＩＲ（KBr、JASCO FT/IR-230）：3312.1cm^-1（O
H），2936.1cm^-1（CH伸縮），1505.2cm^-1（芳香族），1
241.9cm^-1（C-O-C） また、下記表２に¹Ｈ−ＮＭＲスペクトル分析の結果を
示す。

【００５１】

【表２】

【００５２】（アゾベンゼンを側鎖に持つポリエステル
の溶融重縮合） 側鎖部モノマー：５−（４−シアノベ
ンゼンアゾフェノキシヘキシノキシ）−イソフタル酸エ
チルエステル０．０１モル（５．４３６１ｇ）、主鎖部
モノマー：ビス（４−ヒドロヘキシルオキシフェニル）
エーテル０．０１モル（４．０２５３ｇ）、及び無水酢
酸亜鉛０．１ｇを３００ミリリットルの三つ口フラスコ
に入れ、窒素雰囲気下で、次の１）〜４）のステップに
従い反応させた。 １）約１６０℃で２時間反応 ２）１０Ｔｏｒｒ（１．３３×１０³Ｐａ）に減圧して
２０分反応 ３）３０分かけて１８０℃、２〜５Ｔｏｒｒ（０．２７
×１０³〜０．６７×１０³Ｐａ）に昇温・減圧 ４）１８０℃、２〜５Ｔｏｒｒ（０．２７×１０³〜
０．６７×１０³Ｐａ）で２時間反応 上記反応終了後、反応液をクロロホルムに溶解させてメ
タノール中に注いだ。沈殿物をろ過して取り出し、純水
で加熱洗浄した後にメタノールで加熱洗浄し、減圧乾燥
して、シアノアゾベンゼンを側鎖に持つポリエステルを
ほぼ定量的に得た。

【００５３】図１に上記方法で合成したアゾポリマー
（１）のＤＳＣ（示差走査熱量計）曲線を示す。ガラス
転移温度Ｔｇは３８℃、融点Ｔｍは６５℃であった。ま
た、偏光顕微鏡観察によると、液晶相は存在せず固体状
態において複屈折を有する高分子であった。

【００５４】次に、基板上にアゾポリマー（１）からな
る高分子層を有する記録媒体を作成した。まず、上記方
法で合成したアゾポリマー（１）をクロロホルムに０．
８ｇ／ミリリットルの濃度で溶かし、洗浄したガラス基
板上にスピンコートした（１０００ｒｐｍ，２０秒）。
乾燥させた後、等方相になる温度まで加熱し、急冷し
て、アゾポリマー（１）からなる高分子層を形成した。
偏光顕微鏡観察により形成された高分子層は等方的なア
モルファス膜であることを確認した。また、触針式の表
面粗さ計を用いて膜厚を測定したところ１．５μｍであ
った。

【００５５】この記録媒体を用いて表面レリーフホログ
ラムを形成し、凹凸深さ（レリーフ深さ）と露光エネル
ギーとの関係を調べた。表面レリーフホログラムの形成
に当っては、アルゴンイオンレーザの５１５ｎｍの発振
線を用い、これを２光波に分岐して物体光及び参照光と
すると共に、それぞれの偏光を互いに逆周りの円偏光と
した。露光強度は０．５Ｗ／ｃｍ²とした。形成される
グレーティングの間隔が１μｍ及び１０μｍの２通りと
なるように２光波の交差角を調整して、レリーフ発達の
様子を調べた。結果を図２に示す。

【００５６】図２から分かるように、露光エネルギーが
増加するとレリーフ深さも増加した。また、間隔が１０
μｍのグレーティングでは１μｍを超える深さの凹凸が
形成できた。また、１μｍ間隔のグレーティングはそれ
より小さい０．２５μｍ程度の深さの凹凸が形成でき
た。

【００５７】このように、アゾポリマー（１）を用いた
記録媒体では、従来より深いレリーフを誘起することが
できる。これはアゾポリマーのＴｇが室温近傍であるた
めに、光照射による分子移動が容易に起こるためである
と推測される。一方、室温より低いＴｇのアゾポリマー
を用いると、光照射時には深いレリーフが誘起されるも
のの、光遮断後にその形状は維持されず、結果として深
い凹凸を持つ光学素子は実現できない。従って、前記し
た通り、深いレリーフ構造が容易且つ安定に得られる点
で、室温より少し高いＴｇ、好ましくは２０℃〜５０℃
の範囲のＴｇを示すアゾポリマーが本発明には好適であ
る。

【００５８】次に、アゾポリマー（１）からなる高分子
層の厚みを種々変えて記録媒体を複数作製し、各々の記
録媒体について表面レリーフホログラムを形成して、レ
リーフ深さと露光エネルギーとの関係を調べたところ、
アゾポリマーの厚みが１μｍ〜１０μｍの範囲で、図２
に示す場合と同様の大きさの凹凸が誘起されることが確
認された。

【００５９】従来、厚み数百ｎｍのアゾポリマー層に数
十から百μｍ程度の薄い膜で、凹凸が誘起された例は複
数報告されているが、数μｍを超える厚いアゾポリマー
層に深いレリーフ構造を誘起した例は報告されていな
い。本発明においては、アゾポリマー層の厚みを１μ〜
１０μｍと厚くした場合にも、効果的に数百ｎｍから数
μｍの凹凸が誘起できることを明らかにした。即ち、上
記した通り、適切なＴｇを有するアゾポリマーを記録媒
体に用い、その厚みを比較的厚くしてホログラムを記録
することで、非常に大きな表面レリーフ構造を生成でき
ることを見出した。そして、これを光学素子に応用する
ことにより、光学素子の設計の自由度を大幅に向上させ
ることができた。

【００６０】本発明で使用することができる他のアゾポ
リマーの例（化学構造式とそのＴｇ）を以下に示す。こ
れらのアゾポリマーは、アゾポリマー（１）と同様の方
法で合成することができる。

【００６１】

【化４】

【００６２】

【化５】

【００６３】

【化６】

【００６４】

【化７】

【００６５】

【化８】

【００６６】

【化９】

【００６７】

【化１０】

【００６８】上記の通り、例示したアゾポリマーのＴｇ
は２０℃から５０℃の範囲内にあり、レリーフ形成実験
においても、アゾポリマー（１）と同様に深い凹凸を誘
起できることが確認された。

【００６９】〔光学素子の形態〕本発明の光学素子は、
図３（ａ）に示すように、アゾポリマー担体１０を備え
るように構成することができる。なお、アゾポリマー担
体は、アゾポリマー層のみで構成されている。アゾポリ
マー担体１０の表面１０ａには、屈折機能及び回折機能
の少なくとも一方を有する所定形状の凹凸が形成されて
いる。この凹凸は、記録媒体であるアゾポリマー担体１
０の表面１０ａに、アゾポリマーの異性化を誘起する所
定波長の光を所定の強度分布で照射することにより形成
することができる。

【００７０】また、本発明の光学素子は、図３（ｂ）に
示すように、ガラス基板やプラスチック基板等の基体１
２と、この基体１２表面に形成されたアゾポリマー層１
４とで構成されていてもよい。同様に、アゾポリマー層
１４の表面１４ａには、屈折機能及び回折機能の少なく
とも一方を有する所定形状の凹凸が形成されている。こ
れらの凹凸は、この記録媒体のアゾポリマー層１４の表
面１４ａに、アゾポリマーの異性化を誘起する所定波長
の光を所定の強度分布で照射することにより、表面１４
ａに所定形状の凹凸が形成される。

【００７１】上記のアゾポリマー層１４を備えた記録媒
体は、例えば、アゾポリマーのクロロホルム溶液を、洗
浄した基体１２上にキャストし乾燥することにより作製
することができる。また、アゾポリマー溶液を基体１２
上にスピンコートしてアゾポリマー層１４を形成しても
よい。また、フィルム状の基体１２を用いる場合は、基
体１２にアゾポリマー材料をホットプレスにより接着し
てアゾポリマー層１４を形成することもできる。

【００７２】上記の凹凸は、凹凸が形成される間隔（凹
凸ピッチ）により、回折機能または屈折機能のいずれか
を有する。回折機能について考察する場合、凹凸ピッチ
は格子間隔Λに相当する。入射光の波長をλ、媒体の屈
折率をｎ、回折角（ホログラム記録の２光波交差角）を
θとすると、格子間隔Λは下記式で与えられる。

【００７３】

【数１】

【００７４】例えば、入射光の波長λ＝６００ｎｍ、媒
体（アゾポリマー）の屈折率ｎ＝１．５とすると、格子
間隔Λが５μｍ以上では回折角θは０°〜７°と小さく
なり、格子間隔Λが０．５μｍでは回折角θは９０°と
大きくなる。即ち、凹凸ピッチがある程度広い場合に
は、回折角は小さく主に屈折による作用を有し、凹凸ピ
ッチが狭くなるに従い、効果的な（回折角の大きい）回
折機能を有するようになる。この通り、回折機能及び屈
折機能の程度は、厳密には、入射光の波長λ、アゾポリ
マーの屈折率によっても多少変化するが、概略的には、
凹凸ピッチが５〜１００μｍの間隔で形成された場合
に、その凹凸は屈折機能を有し、凹凸ピッチが０．２〜
５μｍの間隔で形成された場合に、その凹凸は回折機能
を有すると考えて良い。また、上記の凹凸は、凹凸が形
成される深さ（凹凸深さ）により、回折効率が変化す
る。前記の通り、凹凸深さが深くなるに従い０次光の発
生が少なくなり、回折効率が向上する。

【００７５】なお、凹凸ピッチは隣接する凸部と凸部と
の間隔であり、凹凸深さは最大凸部と最大凹部とのギャ
ップである。これら凹凸ピッチ及び凹凸深さは、ＡＦＭ
（原子間力顕微鏡）による観察像から測定することがで
きる。スペックルパターンのように凹凸ピッチが一定で
ない場合には、平均値または分散範囲を求めればよい。
また、凹凸ピッチは上記の関係式に基づき、入射光の波
長λ、アゾポリマーの屈折率ｎ、及び回折角θから求め
ることもできる。

【００７６】〔第１の実施の形態〕本実施の形態の光学
素子は、アゾポリマー担体の表面に、レンチキュラーレ
ンズとして機能する凹凸（第１凹凸）を形成し、この凹
凸の表面にこの凹凸より狭い間隔で回折機能を有する凹
凸（第２凹凸）を形成したものである。なお、レンチキ
ュラーレンズは、図４（ａ）に示す構造を有している。

【００７７】まず、図５に示すように、空間光変調器１
６によりレンチキュラーレンズの形状に対応した明暗
（図６に示す光強度分布）を有する光波１８を生成し、
この光波１８をレンズ２０及び２２によってアゾポリマ
ー担体１０の表面１０ａに結像させる。これにより、図
７（ａ）に示すように、レンチキュラーレンズの作用を
持つようにアゾポリマー担体１０の表面１０ａに凹凸２
４が形成される。

【００７８】図７（ａ）に示すように、この凹凸２４が
形成されたアゾポリマー担体１０に、凹凸２４が形成さ
れた側から光（入射光）２６を入射させると、凹凸２４
の屈折機能により拡散光２８を得ることができる。拡散
光２８のビームプロファイルを図７（ｂ）に示す。図４
（ｂ）に示すレンチキュラーレンズの拡散特性と略同じ
拡散特性を有していることが分かる。

【００７９】次に、図８に示すように、アゾポリマー担
体１０の凹凸２４が形成された表面１０ａに、レーザ光
を二光波に分岐し、それぞれ物体光３０及び参照光３２
として照射する。物体光３０及び参照光３２は互いに逆
周りの円偏光とする。これにより効率よく表面レリーフ
ホログラムが記録されて、アゾポリマー担体１０の凹凸
２４の表面に微細な凹凸が形成される。

【００８０】表面レリーフホログラムを、入射光２６が
入射した場合にプラス１次光３４、マイナス１次光３
６、及び０次光３８を均等に回折するように設計してお
くと、図９（ａ）に示すように、アゾポリマー担体１０
に、凹凸２４が形成された側から入射光２６を入射させ
た場合に、３分岐の拡散光（プラス１次光３４、マイナ
ス１次光３６、及び０次光３８）が生成され、図９
（ｂ）に示す拡散角のビームを得ることができる。

【００８１】以上の通り、本実施の形態の光学素子で
は、アゾポリマー担体の表面に形成された凹凸によりレ
ンチキュラーレンズと同じ屈折効果が得られると共に、
この凹凸の表面に形成された微細な凹凸により回折効果
を得ることができる。また、屈折効果及び回折効果の両
方が得られるので、用途に応じて複雑なビームプロファ
イルを得ることができる。更に、任意の光パターンを照
射して表面に所望形状の凹凸を誘起することにより、表
面に凹凸を形成することができ、光学素子を簡便且つ安
価に製造することができる。

【００８２】〔第２の実施の形態〕本実施の形態の光学
素子は、基体として屈折光学素子であるレンチキュラー
レンズを用いると共に、レンチキュラーレンズの凹凸
（第１凹凸）面にアゾポリマー層を形成し、更にこのア
ゾポリマー層の表面にレンズの凹凸より狭い間隔で回折
機能を有する凹凸（第２凹凸）を形成したものである。

【００８３】まず、図１０に示すように、石英のレンチ
キュラーレンズ１２Ａの凹凸面にアゾポリマーを均一に
コートしてアゾポリマー層１４を形成する。アゾポリマ
ー層１４はレンチキュラーレンズ１２Ａ表面の凹凸に沿
って形成される。このレンチキュラーレンズは、図４
（ａ）に示す構造を有しており、図４（ｂ）に示すよう
に、入射光を半値全角が１０°となるように拡散させ
る。

【００８４】次に、図１１に示すように、アゾポリマー
層１４の表面１４ａに、レーザ光を二光波に分岐し、そ
れぞれ物体光３０及び参照光３２として照射する。物体
光３０及び参照光３２は互いに逆周りの円偏光とする。
これにより効率よく表面レリーフホログラムが記録され
て、アゾポリマー層１４の表面１４ａに微細な凹凸が形
成される。

【００８５】表面レリーフホログラムを、入射光２６が
入射した場合にプラス１次光３４、マイナス１次光３
６、及び０次光３８を均等に回折するように設計してお
くと、図１２（ａ）に示すように、アゾポリマー層１４
に、凹凸２４が形成された側から入射光２６を入射させ
た場合に、３分岐の拡散光（プラス１次光３４、マイナ
ス１次光３６、及び０次光３８）が生成され、図１２
（ｂ）に示す拡散角のビームを得ることができる。

【００８６】以上の通り、本実施の形態の光学素子で
は、レンチキュラーレンズにより屈折効果が得られると
共に、アゾポリマー層の表面に形成された微細な凹凸に
より回折効果を得ることができる。また、屈折効果及び
回折効果の両方が得られるので、用途に応じて複雑なビ
ームプロファイルを得ることができる。更に、任意の光
パターンを照射して表面に所望形状の凹凸を誘起するこ
とにより、表面に凹凸を形成することができ、光学素子
を簡便且つ安価に製造することができる。

【００８７】なお、上記では石英のレンチキュラーレン
ズを用いる例について説明したが、屈折光学素子として
は、上記アゾポリマーを溶解する溶剤に不溶であれば、
どのような媒質のものでも良く、その形状も球面、非球
面、凹レンズ等どのような形でも良い。

【００８８】〔第３の実施の形態〕本実施の形態の光学
素子は、基体として屈折光学素子であるレンチキュラー
レンズを用いると共に、レンチキュラーレンズの凹凸
（第１凹凸）面にアゾポリマー層を形成し、更にこのア
ゾポリマー層の表面にレンズの凹凸より狭い間隔で屈折
機能を有する凹凸（第２凹凸）を形成したものである。

【００８９】まず、第２の実施の形態と同様にして、石
英のレンチキュラーレンズ１２Ａの凹凸面にアゾポリマ
ーを均一にコートしてアゾポリマー層１４を形成する。
アゾポリマー層１４はレンチキュラーレンズ１２Ａ表面
の凹凸に沿って形成される。このレンチキュラーレンズ
は、図４（ａ）に示す構造を有しており、図４（ｂ）に
示すように、入射光を半値全角が１０°となるように拡
散させる。

【００９０】次に、図１３に示すスペックル転写光学系
を用いて、アゾポリマー層１４の表面１４ａに拡散体か
らのスペックルパターンを転写する。即ち、光源４０か
らのレーザ光４２を１／４波長板４４により円偏光４６
として拡散体４８に入射させ、拡散体４８の後方に出射
される拡散光５０をアゾポリマー層１４の表面１４ａに
照射する。これにより、図１４に示すように、アゾポリ
マー層１４にスペックルパターンに応じた凹凸５２が形
成される。

【００９１】図１５にこの光学素子の水平方向及び垂直
方向の拡散特性を示す。ここで水平方向とはレンチキュ
ラーレンズのシリンドリカル面が並ぶ方向であり、垂直
方向とはこれに直交する方向である。スペックルパター
ン転写後の拡散特性を実線で示し、スペックルパターン
転写前の拡散特性を点線で示す。図１５から分かるよう
に、アゾポリマー層１４にスペックルパターンに応じた
凹凸５２を形成した光学素子の方が拡散角度が大きく拡
散特性に優れている。

【００９２】以上の通り、本実施の形態の光学素子で
は、レンチキュラーレンズにより屈折効果が得られると
共に、アゾポリマー層の表面に形成された微細な凹凸に
よっても屈折効果を得ることができ、素子の厚みを押さ
えつつ、より優れた屈折効果を得ることができる。ま
た、任意の光パターンを照射して表面に所望形状の凹凸
を誘起することにより、表面に凹凸を形成することがで
き、光学素子を簡便且つ安価に製造することができる。

【００９３】なお、上記では石英のレンチキュラーレン
ズを用いる例について説明したが、第２の実施の形態と
同様に、他の屈折光学素子を用いてもよい。

【００９４】また、上記では拡散体から得られたスペッ
クルパターンを転写する例について説明したが、計算機
ホログラムまたはキノフォームに対応した強度分布の光
を照射して、これらの強度分布に応じた凹凸を形成する
こともできる。計算機ホログラムとは、物体光と参照光
とにより生じる干渉縞を計算し、計算結果に相当する強
度分布の光で記録したホログラムである。計算機ホログ
ラムについては、実施例において詳述する。キノフォー
ムとは、強度や偏光方向ではなく、位相分布を記録した
ホログラムである。

【００９５】［大量生産に適した製造方法］次に、本発
明の光学素子の複製物を大量生産する場合に好適な製造
方法について説明する。本発明の光学素子は、上記の通
り、アゾポリマー担体またはアゾポリマー層の表面に、
屈折機能及び回折機能の少なくとも一方を有する所定形
状の凹凸が形成されていることを特徴とするものであ
る。従って、表面に形成された凹凸を転写することで、
同じ凹凸形状を備えた光学素子を複製することができ
る。

【００９６】例えば、任意の光パターンを照射してアゾ
ポリマー担体またはアゾポリマー層の表面に所望形状の
凹凸を誘起した光学素子を用い、コンパクトディスクの
製造工程と同様にして、光学素子に金蒸着や無電解メッ
キにより導電処理を施し、ニッケルなどの電鋳を行うこ
とにより、この光学素子のネガの金型（メタルマスタ）
を作製できる。この金型に基づいて、アクリル、ポリカ
ーネイト、ポリエステルなどの樹脂材料に、熱圧着や射
出成形加工などによってパターンを転写して、複製物
（光学素子）を得ることができる。

【００９７】以下に、複製物の製造工程を説明する。ま
ず、図１６（Ａ）に示すように、例えば、第１の実施の
形態と同様にして、アゾポリマー担体１０の表面１０ａ
に凹凸２４が形成されると共に、凹凸２４の表面に微細
な凹凸が形成された光学素子を作製する。次に、図１６
（Ｂ）に示すように、この光学素子の凹凸２４及び微細
な凹凸が形成された表面１０ａに、金を蒸着して薄膜メ
ッキ層５４を形成する（マスタリング工程）。

【００９８】次に、図１６（Ｃ）で、薄膜メッキ層５４
上にニッケル電鋳により所定厚さのメタルマスタ５６を
形成し、図１６（Ｄ）で、形成されたメタルマスタ５６
を薄膜メッキ層５４から剥離する。図１６（Ｅ）で、こ
の剥離したメタルマスタ５６上にニッケル電鋳によりマ
ザー５８を形成し、図１７（Ａ）で、マザー５８をメタ
ルマスタ５６から剥離する。図１７（Ｂ）で、剥離した
マザー５８上にニッケル電鋳によりスタンパ６０を形成
し、図１７（Ｃ）で、スタンパ６０をマザー５８から剥
離して、スタンパ６０が完成する（スタンパ作製工
程）。このスタンパ６０は、アゾポリマー担体１０の表
面１０ａに形成された凹凸２４及び微細な凹凸に対応す
る凹凸を備えている。

【００９９】次に、図１７（Ｄ）に示すように、このス
タンパ６０を固定型６２及び移動型６４からなる射出成
形機に取り付けて熱溶融したポリエステル樹脂６５を注
入口（図示せず）から高圧力で注入して射出成形を行
う。最後に、図１７（Ｅ）に示すように、射出成形機の
温度が下がり、樹脂が硬化したところでポリエステル樹
脂製の光学素子６６を取り出す。取り出された光学素子
６６の表面６６ａには、アゾポリマー担体１０の表面１
０ａに形成された凹凸２４及び微細な凹凸と同じ形状の
凹凸が形成される（転写成形工程）。

【０１００】上記の方法では、光学素子からスタンパを
作製し、このスタンパを用いて熱圧着または射出成形で
複製物を製造するので、複製物を大量に生産するのに適
している。

【０１０１】以上説明したように、本発明の光学素子
は、アゾポリマーからなる高分子層の表面に形成された
凹凸により、優れた屈折効果及び／または優れた回折効
果を得ることができる。特に屈折効果に加えて回折効果
を得る場合には、回折素子と屈折素子の両方の機能を兼
ね備えるため、任意の形状のビームを得るのに有効であ
り、光バスシステム以外にも、結像光学素子、超解像レ
ンズ、分光器、など多岐に渡る応用が期待できる。

【０１０２】また、室温近傍、好ましくは室温より高温
のガラス転移点を有するアゾポリマーを用いる場合に
は、高分子層の表面に十分な深さの凹凸を容易且つ安定
に形成することができ、設計の自由度が向上すると共
に、優れた屈折効果及び／または優れた回折効果を得る
ことができる。

【０１０３】また、本発明の光学素子の製造方法によれ
ば、光の干渉縞、スペックルパターン、計算機ホログラ
ムなど任意の光パターンを照射することによって、複雑
な凹凸を簡単に誘起することができ、簡便で安価に光学
素子を作製することができる。更に、本発明の光学素子
複製物の製造方法によれば、この光学素子をもとにスタ
ンパを作製し、スタンパを用いて大量に複製物を製造す
ることも可能である。また、得られた光学素子複製物に
よれば、本発明の光学素子と同様に、優れた屈折効果及
び／または優れた回折効果を得ることができる。

【０１０４】なお、上記では、レンズ等の屈折光学素子
に、屈折機能を有する凹凸や回折機能を有する凹凸を設
ける例について説明したが、偏光板、波長板、反射板等
の他の光学素子に、屈折機能を有する凹凸や回折機能を
有する凹凸を設けることもできる。

【０１０５】

【実施例】次に、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。 （実施例１）本実施例では、図１８及び図１９を参照し
て、特開平１０−２８２３７１号公報に開示されている
ような光データバス及び信号処理装置に使用する光拡散
分岐素子として好適な光学素子を作製した例について説
明する。

【０１０６】アゾポリマーとしては、側鎖にシアノアゾ
ベンゼンを持つポリエステル（例示化合物：アゾポリマ
ー（２））を用いた。このアゾポリマー（２）のガラス
転移温度Ｔｇは２６．８℃であり本発明に好適である。
透明ガラス基板１２Ｂに、このアゾポリマー（２）を
１．５μｍの厚さで塗布して、アゾポリマー層１４を備
えた記録媒体を作製した。

【０１０７】図１８（ｂ）に示す光学系を用いて、空間
光変調器１６により、水平方向に広がった光波（図１８
（ａ）に示す光強度分布）を生成し、この光波をレンズ
７０により集光しながら、物体光３０としてアゾポリマ
ー層１４の表面１４ａに照射すると共に、ビームスプリ
ッタ７２によって平行の参照光３２を同時に照射した。
物体光３０及び参照光３２は互いに逆周りの円偏光に設
定した。これにより効率よく表面レリーフホログラムが
記録されて、アゾポリマー層１４の表面１４ａに微細な
凹凸が形成される。凹凸のピッチは０．８〜２．０μｍ
であった。

【０１０８】図１９に表面１４ａの状態を拡大して示
す。図１９に示すように、十分な露光エネルギーで記録
することにより、凹凸の深さが１μｍ以上の表面レリー
フホログラムが誘起された。その結果、得られた光学素
子に光を入射させると、殆ど０次回折光が現れず、図１
８（ａ）に示す光強度分布の拡散光を得ることができ
た。従って、この光学素子は上述の光データバス用の光
拡散分岐素子として好適である。

【０１０９】（実施例２）本実施例では、図２０〜図２
２を参照して、特開平１０−２８２３７１号公報に開示
されているような光データバス及び信号処理装置に好適
に使用される光拡散分岐素子とその作製方法とについて
説明する。

【０１１０】アゾポリマーとしては、側鎖にシアノアゾ
ベンゼンを持つポリエステル（例示化合物：アゾポリマ
ー（３））を用いた。このアゾポリマー（３）のガラス
転移温度Ｔｇは４８．５℃であり本発明に好適である。
透明ガラス基板１２Ｂに、このアゾポリマー（３）を
８．０μｍの厚さで塗布して、アゾポリマー層１４を備
えた記録媒体を作製した。

【０１１１】図２０は、アゾポリマー層の表面に５〜１
００μｍの範囲でランダムなピッチのレンチキュラーレ
ンズを誘起するための光強度分布である。図５に示す光
学系を用いて、図２０に示す光強度分布の光波を生成
し、アゾポリマー層の表面に照射した。このときの光波
は円偏光に設定した。これにより上記レンチキュラーレ
ンズの作用を持つように、アゾポリマー層の表面に凹凸
が形成される。

【０１１２】図２１にアゾポリマー層の表面状態を凹凸
深さにより示す。十分な露光エネルギーで記録すること
により、図２１に示すように、凹凸深さが最大１．２μ
ｍの表面レリーフホログラムが誘起された。

【０１１３】図２２にこの光学素子の水平方向及び垂直
方向の拡散特性を示す。図２２から分かるように、水平
方向に０次透過光はなく、均一にビームが拡散してい
る。一方、垂直方向にビームは広がらないことから、こ
の光学素子は良好な非等方拡散を示した。即ち、本実施
例では、表面に任意の凹凸形状を備えた屈折光学素子を
容易に作製することができ、所望の拡散特性を得ること
ができる。

【０１１４】（実施例３）本実施例では、アゾポリマー
層の表面に拡散体からスペックルパターンを転写して凹
凸を形成し、光学素子を作製した例について説明する。

【０１１５】コヒーレント光を拡散体に透過させて拡散
体の後方に生じるスペックルパターンを体積ホログラム
記録した場合、そのホログラム自体が拡散特性を示すこ
とが知られている。例えば、特開平４−２９９３０３号
公報には、この効果を利用して屈折率がゆるやかに変化
する拡散境界が記録されたホログラム拡散体が開示され
ている。これに対し、本実施例では、屈折率変化ではな
く、スペックルパターンを直接アゾポリマー層の表面に
凹凸として記録する方法について説明する。

【０１１６】アゾポリマーとしては、側鎖にシアノアゾ
ベンゼンを持つポリエステル（例示化合物：アゾポリマ
ー（５））を用いた。このアゾポリマー（５）のガラス
転移温度Ｔｇは３７．８℃であり本発明に好適である。
透明ガラス基板１２Ｂに、このアゾポリマー（５）を
３．０μｍの厚さで塗布して、アゾポリマー層１４を備
えた記録媒体を作製した。

【０１１７】次に、図２３に示すスペックル転写光学系
を用いて、アゾポリマー層１４の表面１４ａに拡散体か
らのスペックルパターンを転写する。即ち、光源４０と
してアルゴンイオンレーザの発振線４８８ｎｍを用い、
光源４０からのレーザ光４２を１／４波長板４４により
円偏光４６として拡散体４８に入射させた。拡散体４８
としては楕円の拡散光を生成する非等方拡散体を用い
た。拡散体４８の５ｍｍ後方に記録媒体を配置し、拡散
体４８から出射される拡散光５０をアゾポリマー層１４
の表面１４ａに照射した。アゾポリマー層１４に凹凸が
十分に誘起されるように、光強度２．２Ｗ／ｃｍ²のス
ペックルパターンを８時間照射した。これによりアゾポ
リマー層１４の表面１４ａにスペックルパターンに応じ
た凹凸が形成された光学素子（拡散体）が得られた。

【０１１８】図２４にアゾポリマー層１４の表面１４ａ
に誘起された凹凸パターンをＡＦＭ（原子間力顕微鏡）
によって観察した結果を示す。凹凸深さの最大値は１μ
ｍ程度であり、凹凸のピッチは略５μｍ〜１００μｍの
間を５０μｍを中心に分布した形状となった。このよう
にスペックルパターンが凹凸としてアゾポリマー層１４
に転写された。

【０１１９】次に、この拡散体の拡散特性を評価した。
図２５にこの光学素子の水平方向及び垂直方向の拡散特
性を示す。図２５から分かるように、アゾポリマー層１
４の拡散は、０次透過光は無く非等方拡散であった。こ
の光学素子の拡散特性は、表面に形成された凹凸による
屈折効果によって生じるものである。

【０１２０】このように本実施例では、屈折率分布では
なく表面の凹凸により屈折機能を有する光学素子（拡散
体）を作製することができる。更に、この光学素子の凹
凸を機械的に転写してスタンパを作製することができ、
このスタンパを用いて同じ凹凸形状を備えた光学素子を
大量生産することができる、というメリットを有する。

【０１２１】（実施例４）本実施例では、実施例２にお
いて作製された屈折型の光学素子に回折効果を付与する
ために、アゾポリマー層の表面に形成された凹凸の表面
に更に微細な凹凸を形成し、光学素子を作製した例につ
いて説明する。

【０１２２】光源としてはアルゴンイオンレーザの発振
線４８８ｎｍを用い、実施例２で作製された光学素子の
アゾポリマー層の凹凸が形成された表面に、レーザ光を
二光波に分岐して物体光及び参照光として照射する。物
体光及び参照光の偏光は１／４波長板によって互いに逆
周りの円偏光とした。この偏光配置により効率よく表面
レリーフホログラムを作製することができ、アゾポリマ
ー層に形成された凹凸の表面に、凹凸のピッチが１μｍ
以下、凹凸深さが２００ｎｍ以下の微細な凹凸を形成す
ることができた。

【０１２３】記録光（物体光及び参照光）の露光エネル
ギーを調節することで、プラス１次光、マイナス１次
光、及び０次光を均等に回折するようした。これによ
り、図９（ａ）に示すように３分岐の拡散光が生成され
る。この場合の拡散光のビームプロファイルは図９
（ｂ）に示す通りである。

【０１２４】このように本実施例では、屈折機能を備え
る凹凸の表面に微細な凹凸を付加することにより、回折
効果を付加することができる。また、本実施例の光学素
子では、レンチキュラーレンズによる屈折効果とアゾポ
リマー層の表面に形成された微細な凹凸による回折効果
の両方が得られるので、用途に応じて複雑なビームプロ
ファイルを得ることができる。

【０１２５】なお、実施例３において作製された屈折型
の光学素子についても、同様の方法で回折効果を付与す
ることができる。

【０１２６】（実施例５）本実施例では、図２６〜図２
８を参照して、特開平１０−２８２３７１号公報に開示
されているような光データバス及び信号処理装置に使用
する光拡散分岐素子として好適な光学素子を作製した例
について説明する。

【０１２７】アゾポリマーとしては、側鎖にシアノアゾ
ベンゼンを持つポリエステル（例示化合物：アゾポリマ
ー（６））を用いた。このアゾポリマー（６）のガラス
転移温度Ｔｇは３３．１℃であり本発明に好適である。

【０１２８】まず、アゾポリマー（６）のクロロホルム
溶液をスピンコートによりレンチキュラーレンズ１２Ａ
の凹凸面に塗布した。このとき、アゾポリマー層１４の
厚みは１μｍとした。アゾポリマー層１４はレンチキュ
ラーレンズ１２Ａ表面の凹凸に沿って形成された。レン
チキュラーレンズとしては、図４（ａ）に示す石英のレ
ンチキュラーレンズを用いた。このレンズは、図４
（ｂ）に示すように、入射光を半値全角が１０°拡散さ
せる。また、レンチキュラーレンズの凹凸のピッチは１
６６μｍであり、凹凸の深さは５０μｍである。

【０１２９】次に、図４（ａ）に示す石英のレンチキュ
ラーレンズの拡散角をトップハット状のビームに形成す
るために、図２７に示す光学系を用いて、表面レリーフ
ホログラムを作製する。まず、空間光変調器１６によ
り、図２６（ａ）に示す光強度分布の光波を生成した。
この光波は、レンチキュラーレンズ１２Ａによる拡散光
をトップハット状の光強度分布に変形するようにあらか
じめ設計されている。

【０１３０】生成した光波をレンズ７０により集光しな
がら物体光３０として照射すると共に、ビームスプリッ
タ７２によって平行の参照光３２を同時に照射した。物
体光３０及び参照光３２は、略同軸でアゾポリマー層１
４の表面１４ａとは反対側の表面１４ｂから入射した。
物体光３０及び参照光３２は互いに逆周りの円偏光に設
定した。また、レリーフホログラムの回折効率が略５０
％となるように露光エネルギーを調整した。これにより
表面レリーフホログラムが記録されて、アゾポリマー層
１４の表面１４ａに微細な凹凸が形成される。凹凸のピ
ッチは０．５〜２．０μｍであり、凹凸の深さは２００
ｎｍ以下であった。

【０１３１】次に、アゾポリマー層１４の表面１４ａ側
から光を入射させ、ホログラムを再生した。即ち、入射
した光のうち半分の光は表面レリーフホログラムにより
回折され、その後レンチキュラーレンズにより屈折され
て拡散した。また、ホログラムにより回折されない残り
の半分の光は、そのままレンチキュラーレンズによって
拡散された。図２８に示すように、結果として、この二
つの拡散光が合わさることによりトップハット状の拡散
光を得ることができた。

【０１３２】このように本実施例では、半分の光を屈折
光学素子によって拡散させ、かつ、残り半分の光はその
拡散光を補うように回折光学素子で生成される。従っ
て、上述の光データバス用の光拡散分岐素子として好適
である。

【０１３３】（実施例６）本実施例では、アゾポリマー
層の表面に計算機ホログラムを転写して凹凸を形成し、
光学素子を作製した例について説明する。

【０１３４】まず、計算機ホログラムについて説明す
る。原理的には、計算機ホログラムの入力面での光の複
素振幅、即ち位相と実振幅の両方を決めると、計算機ホ
ログラムの出力面での複素振幅を決めることができる。
この２つの複素振幅の関係は、解析的な変換関係で記述
でき、両者があまり接近していない場合にはフーリエ変
換の関係にある。しかし、位相と振幅をともに変調する
素子の実現は難しく、振幅のみ、位相のみを変調するの
が普通である。位相あるいは振幅のみの変調では、所望
の出力と計算機ホログラムとの間には一意的な関係が無
く、探索的な最適化手法に頼らざるを得ない。

【０１３５】最適化の手法としては、収束するまで繰り
返しフーリエ変換を行うGerchberg-Saxton法、シュミレ
ーッテッド・アニーリング法などのニューラルネットの
手法を用いる方法、遺伝的アルゴリズムを用いる方法な
どがある。ここではシンプルなパターンでは比較的収束
が速いGerchberg-Saxton法を用い、計算機ホログラムを
算出した。

【０１３６】図２９（ｂ）は、出力面での光強度分布で
あり、図２９（ａ）は、それを形成するための入力面で
の計算機ホログラムである。計算機ホログラムは入力面
での位相分布を表しており、白い部分が位相差πに対応
し、黒い部分が位相差−πに対応している。この例で
は、位相差パターンを図２９（ｂ）に示すような濃淡画
像としてアゾポリマーに照射し、明るい部分で表面を誘
起させる。この誘起されたレリーフ構造によって入射光
の位相を変調する。従って、計算機ホログラムに対応す
る位相差に等しい凹凸を誘起する必要がある。

【０１３７】この計算機ホログラムを、図５に示した光
学系によってアゾポリマー担体１０の表面１０ａに縮小
して結像した。アゾポリマーとしては、側鎖にシアノア
ゾベンゼンを持つポリエステル（例示化合物：アゾポリ
マー（７））を用いた。このアゾポリマー（７）のガラ
ス転移温度Ｔｇは３８℃であり本発明に好適である。凹
凸の深さの最大値は１μｍ程度であり、凹凸の最小ピッ
チは１μｍ程度であった。

【０１３８】このように計算機ホログラムが凹凸として
アゾポリマー担体に転写された。アゾポリマー担体の表
面をＡＦＭによって観察した結果を図３２に示す。ま
た、得られた光学素子に光を入射させ、その出射光を評
価した結果を図３０に示す。図３０より、計算機ホログ
ラムは４分岐に設計したにもかかわらず、出射光は０次
回折光のある５分岐の光波となった。これは、位相差π
に相当する凹凸がアゾポリマー担体の表面に誘起されな
かったため１００％の回折効率が得られなかったことに
起因する。

【０１３９】次に、得られた光学素子にレンズ特性を持
たせるために、図６に示したレンチキュラーレンズの形
状に対応した明暗画像を、計算機ホログラムが凹凸とし
て転写されたアゾポリマー担体の表面に照射した。この
とき、図５に示した光学系を使用した。これによってレ
ンチキュラーレンズの作用を持つようにアゾポリマーに
凹凸を誘起した。凹凸のピッチは１０μｍであった。得
られた光学素子に光を入射させると、図３１に示すモー
ドプロファイルの５分岐の拡散光を得ることができた。

【０１４０】（実施例７）本実施例では、実施例３、実
施例６で作製した光学素子を用いて、光学素子を複製す
るためのメタルマスタを作製した例について説明する。

【０１４１】光学素子の凹凸が形成された表面（正確に
はアゾポリマー層またはアゾポリマー担体の表面）に、
蒸着あるいは無電解メッキによって導電性処理を施す。
次に、ニッケル電鋳などにより光学素子のネガの金型で
あるメタルマスタを作製することができる。凹凸が精密
に転写されたメタルマスタを得ることができれば、後は
このメタルマスタを用いてスタンパを作製し、このスタ
ンパを用いて、アクリル、ポリカーネイト、ポリエステ
ルなどの樹脂材料に、熱圧着や射出成形加工などによっ
て凹凸パターンを転写することにより、容易に複製物を
得ることができる。

【０１４２】図３３（ａ）及び（ｂ）は、実施例３で得
られた光学素子を用いて作製したメタルマスタ表面のＡ
ＦＭ像である。凹凸が誘起されたアゾポリマー層の表面
に無電解メッキを施し、その後ニッケル電鋳により金型
であるメタルマスタを作製した。図３３（ａ）及び
（ｂ）と図２４とを比較することにより、アゾポリマー
層の表面形状が正確にメタルマスタに転写されているこ
とがわかる。

【０１４３】図３４（ａ）及び（ｃ）は、実施例６で得
られた光学素子のアゾポリマー層表面のＡＦＭ像であ
り、図３４（ｂ）及び（ｄ）は、これを用いて作製した
メタルマスタ表面のＡＦＭ像である。凹凸が誘起された
アゾポリマー層の表面に金蒸着を施し、その後ニッケル
電鋳によりメタルマスタを作製した。図３４（ａ）〜
（ｄ）より、アゾポリマー層の表面形状が正確にメタル
マスタに転写されていることがわかる。

【０１４４】従って、このメタルマスタを用いて上記の
方法で光学素子を製造することにより、複雑な凹凸を備
えた光学素子であっても、その複製を簡便かつ低コスト
に大量生産することができる。

【０１４５】（実施例８）本実施例では、レンチキュラ
ーレンズの表面に形成されたアゾポリマー層の表面に拡
散体からのスペックルパターンを転写して凹凸を形成し
光学素子を作製した例について説明する。

【０１４６】アゾポリマーとしては、側鎖にシアノアゾ
ベンゼンを持つポリエステル（例示化合物：アゾポリマ
ー（４））を用いた。このアゾポリマー（４）のガラス
転移温度Ｔｇは４８．５℃であり本発明に好適である。

【０１４７】まず、アゾポリマー（４）のクロロホルム
溶液をスピンコートによりレンチキュラーレンズ１２Ａ
の凹凸面に塗布し、厚さ３μｍのアゾポリマー層１４を
形成した。アゾポリマー層１４はレンチキュラーレンズ
１２Ａ表面の凹凸に沿って形成された。レンチキュラー
レンズとしては、図４（ａ）に示す石英のレンチキュラ
ーレンズを用いた。このレンズは、図４（ｂ）に示すよ
うに、入射光を半値全角が１０°拡散させる。また、レ
ンチキュラーレンズの凹凸のピッチは１６６μｍであ
る。

【０１４８】次に、図１３に示すスペックル転写光学系
を用いて、アゾポリマー層１４の表面１４ａに拡散体か
らのスペックルパターンを転写する。即ち、光源として
アルゴンイオンレーザの発振線４８８ｎｍを用い、光源
４０からのレーザ光４２を１／４波長板４４により円偏
光４６として拡散体４８に入射させた。拡散体４８とし
ては楕円の拡散光を生成する非等方拡散体を用いた。拡
散体４８の５ｍｍ後方にアゾポリマー層１４を備えた記
録媒体を配置し、拡散体４８の後方に出射される拡散光
５０をアゾポリマー層１４の表面１４ａに照射した。ア
ゾポリマー層１４の表面１４ａに凹凸が十分に誘起され
るように、光強度２．２Ｗ／ｃｍ²のスペックルパター
ンを８時間照射した。これにより、図１４に示すよう
に、アゾポリマー層１４にスペックルパターンに応じた
凹凸５２が形成された光学素子（拡散体）が得られた。
なお、凹凸５２の凹凸深さの最大値は１μｍ程度であ
り、凹凸ピッチは略５μｍ〜１００μｍの範囲に５０μ
ｍを中心に分布した形状となった。

【０１４９】図１５にこの光学素子の水平方向及び垂直
方向の拡散特性を示す。スペックルパターン転写後の拡
散特性を実線で示し、スペックルパターン転写前の拡散
特性を点線で示す。図１５から分かるように、アゾポリ
マー層１４にスペックルパターンに応じた凹凸５２を形
成した光学素子の方が拡散特性に優れている。即ち、ア
ゾポリマー層１４の表面に形成された凹凸５２による２
次的な屈折効果により拡散特性が向上した。

【０１５０】また、本実施例では、屈折率分布ではなく
表面の凹凸による拡散素子を作製することができる。従
って、この光学素子表面の凹凸を機械的に転写してネガ
のマスター拡散体を作製し、このマスター拡散体に基づ
いて複製物を大量生産することができる、というメリッ
トがある。

【０１５１】

【発明の効果】本発明の光学素子は、表面に形成された
凹凸により、優れた屈折効果または回折効果を得ること
ができる、という効果を奏する。

【０１５２】また、屈折機能を有する凹凸及び回折機能
を有する凹凸を兼ね備えるように構成した場合には、屈
折効果及び回折効果により、任意の形状の光ビームを得
ることができる、という効果を奏する。

【０１５３】また、所定範囲のガラス点移転を有する高
分子材料を用いた場合には、表面に十分な深さの凹凸
（レリーフ構造）を形成することにより、設計の自由度
が向上すると共に、優れた屈折効果及び／または優れた
回折効果を得ることができる、という効果を奏する。

【０１５４】本発明の光学素子の製造方法は、任意の光
パターンを照射して表面に所望形状の凹凸を誘起するこ
とにより、表面に凹凸が形成された光学素子を簡便且つ
安価に製造することができる、という効果を奏する。

【０１５５】本発明の光学素子複製物の製造方法は、表
面に凹凸が形成された光学素子を用いてスタンパを作製
するので、同じ表面形状の光学素子を容易に複製でき、
大量生産が可能になる、という効果を奏する。また、得
られた光学素子複製物は、本発明の光学素子と同様に、
優れた屈折効果及び／または優れた回折効果を得ること
ができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】例示化合物のＤＳＣ曲線を示す線図である。

【図２】レリーフ深さと露光エネルギーとの関係を示す
線図である。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の光学素子の積層構
成を示す概略断面図である。

【図４】（ａ）はレンチキュラーレンズの構造を示す概
略断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すレンズの拡散特
性を示す線図である。

【図５】第１の実施の形態に係る光学素子の製造工程に
おける露光光学系を示す光軸に沿った概略断面図であ
る。

【図６】レンチキュラーレンズの形状に対応した光強度
分布を示す図である。

【図７】（ａ）は第１の実施の形態に係る光学素子の製
造工程において粗い凹凸が形成された段階を示す概略断
面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光学素子の拡散光の
ビームプロファイルを示す線図である。

【図８】第１の実施の形態に係る光学素子の製造工程に
おいて微細な凹凸が形成された段階を示す概略断面図で
ある。

【図９】（ａ）は第１の実施の形態に係る光学素子から
射出される拡散光を示す概略断面図であり、（ｂ）は
（ａ）に示す拡散光のビームプロファイルを示す線図で
ある。

【図１０】第２の実施の形態に係る光学素子の製造工程
においてレンズの凹凸面に高分子層が形成された段階を
示す概略断面図である。

【図１１】第２の実施の形態に係る光学素子の製造工程
において高分子層に微細な凹凸が形成された段階を示す
概略断面図である。

【図１２】（ａ）は第２の実施の形態に係る光学素子か
ら射出される拡散光を示す概略断面図であり、（ｂ）は
（ａ）に示す拡散光のビームプロファイルを示す線図で
ある。

【図１３】第３の実施の形態に係る光学素子の製造工程
における露光光学系を示す光軸に沿った概略断面図であ
る。

【図１４】第３の実施の形態に係る光学素子の製造工程
において高分子層に微細な凹凸が形成された段階を示す
概略断面図である。

【図１５】第３の実施の形態に係る光学素子の拡散特性
を示す線図である。

【図１６】（Ａ）〜（Ｅ）は光学素子の製造工程を示す
部分断面図である。

【図１７】（Ａ）〜（Ｅ）は光学素子の製造工程を示す
部分断面図である。

【図１８】（ａ）は実施例１で用いる光強度分布を示す
図であり、（ｂ）は実施例１の光学素子の製造工程にお
ける露光光学系を示す光軸に沿った概略断面図である。

【図１９】実施例１の光学素子の表面状態を示す拡大図
である。

【図２０】実施例２で用いるランダムなピッチのレンチ
キュラーレンズの形状に対応した光強度分布を示す図で
ある。

【図２１】実施例２の光学素子の表面状態を示す線図で
ある。

【図２２】実施例２の光学素子の拡散特性を示す線図で
ある。

【図２３】実施例３の光学素子の製造工程におけるスペ
ックル転写光学系を示す光軸に沿った概略断面図であ
る。

【図２４】実施例３の光学素子の表面状態をＡＦＭで観
察した様子を示す斜視図である。

【図２５】実施例３の光学素子の拡散特性を示す線図で
ある。

【図２６】（ａ）は実施例５で用いる光強度分布を示す
図であり、（ｂ）は実施例５の光学素子の拡散特性を示
す線図である。

【図２７】実施例５の光学素子の製造工程における露光
光学系を示す光軸に沿った概略断面図である。

【図２８】実施例５の光学素子から射出される拡散光の
ビームプロファイルを示す線図である。

【図２９】（ａ）は実施例６の光学素子の入力面での計
算機ホログラムであり、（ｂ）は出力面での光強度分布
である。

【図３０】実施例６の光学素子から射出される拡散光の
ビームプロファイルを示す線図である。

【図３１】実施例６の光学素子（レンズ特性付与）から
射出される拡散光のビームプロファイルを示す線図であ
る。

【図３２】実施例６の光学素子の表面状態をＡＦＭで観
察した様子を示す図である。

【図３３】（ａ）は実施例３の光学素子を用いて作製し
たメタルマスタの表面状態をＡＦＭで観察した様子を示
す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のスケールに沿った部
分断面図である。

【図３４】（ａ）は実施例６の光学素子の表面状態をＡ
ＦＭで観察した様子を示す斜視図、（ｂ）は実施例６の
光学素子を用いて作製したメタルマスタの表面状態をＡ
ＦＭで観察した様子を示す斜視図、（ｃ）は（ａ）のス
ケールに沿った部分断面図、（ｄ）は（ｂ）のスケール
に沿った部分断面図である。

【図３５】（ａ）及び（ｂ）は、光データバスの従来技
術を示す図であり、（ｃ）は光データバスの屈折光学素
子に代えて回折光学素子を取り付けた場合の図である。

【符号の説明】

１０ アゾポリマー担体 １０ａ 表面 １２ 基体 １２Ａ レンチキュラーレンズ １４ アゾポリマー層 １４ａ 表面 １６ 空間光変調器 １８ 光波 ２０，２２ レンズ ２４ 凹凸 ２６ 光（入射光） ２８ 拡散光 ３０ 物体光 ３２ 参照光 ３４ プラス１次光 ３６ マイナス１次光 ３８ ０次光 ４０ 光源 ４４ １／４波長板 ４６ 円偏光 ４８ 拡散体 ５０ 拡散光 ５２ 凹凸 ５６ メタルマスタ ５８ マザー ６０ スタンパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 達哉 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 安田 晋 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい 富士ゼロックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2H049 CA05 CA15 CA16 CA23 CA28 CA30 2K008 BB04 BB05 DD03 DD12 EE01 FF12 FF13 FF14 FF27 GG05 HH01 HH11 HH23 4J029 AA03 AB07 AC01 AD01 AE04 BE04 BF12 BF13 BH02 CB05B CF01 CF03 CH01 DA01 DA04 DB13

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アゾベンゼン骨格を有する高分子層を備
   え、 該高分子層の表面に屈折機能を有する凹凸が形成された
   光学素子。
2. 【請求項２】アゾベンゼン骨格を有する高分子層を備
   え、 該高分子層の表面に回折機能を有する深さ１μｍ以上の
   凹凸が形成された光学素子。
3. 【請求項３】アゾベンゼン骨格を有する高分子層を備
   え、 該高分子層の表面に屈折機能を有する第１凹凸が形成さ
   れると共に、該第１凹凸の表面に屈折機能または回折機
   能を有する第２凹凸が形成された光学素子。
4. 【請求項４】屈折光学素子と、該屈折光学素子の表面に
   形成されたアゾベンゼン骨格を有する高分子層とを備
   え、 該高分子層の表面に屈折機能及び回折機能の少なくとも
   一方を有する凹凸が形成された光学素子。
5. 【請求項５】アゾベンゼン骨格を有する高分子層を備
   え、 該高分子層の表面に屈折機能を有する第１凹凸が形成さ
   れると共に、該第１凹凸の表面に該第１凹凸より狭い間
   隔で第２凹凸が形成された光学素子。
6. 【請求項６】屈折機能を有する第１凹凸を備えた屈折光
   学素子と、該第１凹凸の表面にアゾベンゼン骨格を有す
   る高分子層とを備え、 該高分子層の表面に前記第１凹凸より狭い間隔で第２凹
   凸が形成された光学素子。
7. 【請求項７】前記屈折機能を有する凹凸が５〜１００μ
   ｍの間隔で形成された請求項１及び３〜６のいずれか１
   項に記載の光学素子。
8. 【請求項８】前記回折機能を有する凹凸が０．２〜５μ
   ｍの間隔で形成された請求項２〜４のいずれか１項に記
   載の光学素子。
9. 【請求項９】前記高分子のガラス転移点が、室温より高
   温である請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学素
   子。
10. 【請求項１０】前記高分子のガラス転移点が、室温近傍
    である請求項１〜９のいずれか１項に記載の光学素子。
11. 【請求項１１】前記高分子のガラス転移点が、２０℃〜
    ５０℃の範囲である請求項１〜１０のいずれか１項に記
    載の光学素子。
12. 【請求項１２】アゾベンゼン骨格を有する高分子層を備
    え、 該高分子のガラス転移点が室温より高温であり、 前記高分子層の表面に屈折機能及び回折機能の少なくと
    も一方を有する凹凸が形成された光学素子。
13. 【請求項１３】アゾベンゼン骨格を有する高分子層を備
    え、 該高分子のガラス転移点が室温近傍であり、 前記高分子層の表面に屈折機能及び回折機能の少なくと
    も一方を有する凹凸が形成された光学素子。
14. 【請求項１４】アゾベンゼン骨格を有する高分子層を備
    え、 該高分子のガラス転移点が２０℃〜５０℃の範囲であ
    り、 前記高分子層の表面に屈折機能及び回折機能の少なくと
    も一方を有する凹凸が形成された光学素子。
15. 【請求項１５】前記凹凸のうち屈折機能を有する部分に
    係る凹凸が５〜１００μｍの間隔で形成された請求項１
    ２〜１４のいずれか１項に記載の光学素子。
16. 【請求項１６】前記凹凸のうち回折機能を有する部分に
    係る凹凸が０．２〜５μｍの間隔で形成された請求項１
    ２〜１５のいずれか１項に記載の光学素子。
17. 【請求項１７】前記凹凸のうち回折機能を有する部分に
    係る凹凸が深さ１μｍ以上で形成された請求項１２〜１
    ４及び１６のいずれか１項に記載の光学素子。
18. 【請求項１８】前記凹凸は、前記高分子層の表面に形成
    され屈折機能を有する第１凹凸と、該第１凹凸の表面に
    形成され屈折機能または回折機能を有する第２凹凸とを
    備える請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の光学素
    子。
19. 【請求項１９】前記高分子層が屈折光学素子の表面に形
    成された請求項１２〜１８のいずれか１項に記載の光学
    素子。
20. 【請求項２０】前記高分子層の内部にホログラムが記録
    された請求項１〜１９のいずれか１項に記載の光学素
    子。
21. 【請求項２１】前記高分子層の厚さを１〜１０μｍとし
    た請求項１〜２０のいずれか１項に記載の光学素子。
22. 【請求項２２】前記高分子は、側鎖にアゾベンゼン骨格
    を含む請求項１〜２１のいずれか１項に記載の光学素
    子。
23. 【請求項２３】前記高分子は、主鎖に芳香族炭化水素基
    を含む請求項１〜２２のいずれか１項に記載の光学素
    子。
24. 【請求項２４】前記高分子は、下記一般式（１）で表さ
    れるポリエステルである請求項１〜２３のいずれか１項
    に記載の光学素子。 【化１】 （式中、Ｘはシアノ基、メチル基、メトキシ基、または
    ニトロ基を示し、Ｙはエーテル結合、ケトン結合、また
    はスルホン結合による２価の連結基を示す。ｌおよびｍ
    は２〜１８の整数を示し、ｎは５〜５００の整数を示
    す。）
25. 【請求項２５】請求項１〜２４のいずれか１項に記載の
    光学素子を製造する光学素子の製造方法であって、 前記高分子層の表面に所定の強度分布を有する光を照射
    し、該強度分布に応じた凹凸を形成して、 光学素子を製造する光学素子の製造方法。
26. 【請求項２６】前記光が円偏光である請求項２５に記載
    の光学素子の製造方法。
27. 【請求項２７】前記所定の強度分布が、計算機ホログラ
    ムまたはキノフォームに対応した強度分布である請求項
    ２５または２６に記載の光学素子の製造方法。
28. 【請求項２８】前記所定の強度分布が、拡散体から得ら
    れたスペックルパターンに対応した強度分布である請求
    項２５または２６に記載の光学素子の製造方法。
29. 【請求項２９】請求項１〜２４のいずれか１項に記載の
    光学素子を製造する光学素子の製造方法であって、 前記高分子層の表面に物体光及び参照光を照射し、該物
    体光及び参照光の干渉光による強度分布に応じた凹凸を
    形成して、 光学素子を製造する光学素子の製造方法。
30. 【請求項３０】前記物体光と参照光は互いに逆周りの円
    偏光である請求項２９に記載の光学素子の製造方法。
31. 【請求項３１】請求項１〜２４のいずれか１項に記載の
    光学素子の複製物を製造する光学素子複製物の製造方法
    であって、 前記光学素子の表面に形成された凹凸を利用して、該凹
    凸を転写するためのスタンパを作製し、 該スタンパを用いた熱圧着または射出成形により、樹脂
    材料の表面に前記凹凸と同じ形状の凹凸を形成して、 前記光学素子の複製物を製造する光学素子複製物の製造
    方法。
32. 【請求項３２】請求項１〜２４のいずれか１項に記載の
    光学素子の表面に形成された凹凸が転写された光学素子
    複製物。