JP2003195023A - プラスチック透過型回折格子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い回折効率を有しているとともに、容易に
製造することができるプラスチック透過型回折格子及び
その製造方法を提供する。 【解決手段】 プラスチック透過型回折格子は、プラス
チック構造体の内部に、屈折率が変化した複数の屈折率
変化部を有するプラスチック透過型回折格子であって、
複数の屈折率変化部が互いに平行である、または、隣接
する屈折率変化部の間隔が一方の側から他方の側にかけ
て変化していることを特徴とする。前記屈折率変化部
は、パルス幅が１０^-12秒以下のレーザーをプラスチッ
ク構造体に照射することにより形成されていてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザーの照射に
よりプラスチック構造体の内部の屈折率が部分的に変化
されてなる格子を有するプラスチック透過型回折格子、
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、プラスチック構造体（部品）の表
面や内部を高機能化する要求が高まってきている。この
ような高機能化の要求に対して、プラスチック構造体自
身をポリマーアロイ化又は複合化する材料面での技術対
応と、要求に合わせて機能部位を組み込んだり、構造の
制御を行ったりする加工面での技術対応との２つの面で
の取り組みが行われている。例えば、プラスチック構造
体の表面の高機能化・高性能化では、表面の化学的、電
気的、光学的、物理的等の特性改良・改質を目的に、材
料、加工両面から色々と技術的な取り組みがなされてい
る。また、プラスチック構造体の内部（バルク）の高機
能化・高性能化では、電気や光の伝導性、光の透過性又
は遮断性、水分やガスの透過性又は遮断性、熱・光・応
力等の外部刺激に対する応答性又は記憶性などの様々な
特性の要求に対応して、材料・加工面の両面から種々の
技術的な取り組みがなされている。具体的には、プラス
チック構造体の内部に、元のプラスチック内部の構造と
異なった構造部位を形成する方法（技術）として、熱を
加えることにより相分離（組成変化）、再結晶化（密度
や結晶化度の変化）や熱反応を生じさせる方法、圧力や
応力を加えることにより分子配向（配向度、光学的・機
械的異方性）を促進したり電気的・光学的変化を促進し
たりする方法、光を照射することにより光反応（電気的
化学結合反応）・光架橋（架橋や硬化）・光分解（結合
の開裂）などを生じさせる方法が検討されてきている。
このような方法（技術）の中で、熱や圧力などは、プラ
スチック構造体全体に作用させる場合が多く、プラスチ
ック構造体内部における任意の場所（部位）に限定して
作用させ、元のプラスチック構造体内部と異なる構造を
有する内部に形成するのは不向きである。一方、光は、
本質的に、プラスチック構造体内部の任意の場所への作
用させることに適した手段であり、より微細な構造制御
による高機能化・高性能化の技術のトレンドに貢献でき
る可能性がある。

【０００３】一方、レーザー光源に対する技術進歩は著
しく、特に、パルスレーザーでは、ナノ秒（１０^-9秒）
のオーダーのパルス幅から、ピコ秒（１０^-12秒）のオ
ーダーのパルス幅へと超短パルス化が進んでおり、更に
最近では、チタン・サファイア結晶などをレーザー媒質
とするフェムト秒（１０^-15秒）のオーダーのパルス幅
を有するパルスレーザーなども開発されてきている。パ
ルス幅が１０^-12秒以下である（例えば、パルス幅がフ
ェムト秒のオーダーである）超短パルスレーザー又はそ
のシステムは、通常のレーザーが持つ、指向性、空間的
・時間的なコヒーレントなどの特徴を有するとともに、
パルス幅が極めて狭いことから、同じ平均出力であって
も、単位時間・単位空間当たりの電場強度が極めて高い
という特徴を有している。そのため、この高い電場強度
を利用して、超短パルスレーザーを物質中に照射して新
たな構造（誘起構造）を形成させる試みが、無機ガラス
材料を主な対象物として行われてきている。

【０００４】また、高分子材料であるアモルファス・プ
ラスチック等は、無機ガラス材料と比較して、ガラス転
移温度が低い。これは、無機ガラス材料が共有結合で三
次元的に結合してアモルファス構造が形成されているの
に対して、高分子材料は、一次元的に共有結合で繋がっ
た高分子鎖が三次元的に絡み合ってアモルファス構造が
形成されていることを反映した結果である。従って、無
機ガラス材料に対しては、大きな照射エネルギーで照射
しないと、誘起構造が形成されないが、高分子材料で
は、高いエネルギーの照射は材料の劣化を引き起こす虞
があるので、高いエネルギーの照射は回避する必要があ
る。

【０００５】一方で、高分子材料は、熱伝導性が低いと
いう特徴を有しており、蓄熱し易い傾向がある。すなわ
ち、高分子材料は熱運動が無機ガラス材料に比べて容易
に起こり、運動や反応に必要な熱量が少なくて済むの
で、無機ガラス材料に比べて、比較的低い照射エネルギ
ーでも誘起構造が形成される可能性がある。しかし、パ
ルス幅が１０^-12秒以下である（例えば、パルス幅がフ
ェムト秒のオーダーである）超短パルスレーザーの単位
時間・単位空間当たりの電場強度が極めて高いため、レ
ーザーの照射による高分子材料の損傷が起こりやすいこ
とにより、高分子材料の誘起構造の形成に必要な高分子
材料の設計についての把握が困難であり、その結果とし
て、高分子材料であるプラスチック構造体に関して、超
短パルスレーザーの照射による誘起構造形成の検討は、
現在まで、無機ガラス材料ほどには行われていなかっ
た。

【０００６】一方、光学素子の一例として、光の回折現
象を利用して光の進行する方向を任意に変える目的で使
用される回折格子には、表面の凹凸を利用して表面反射
により光の進行方向を変える反射型回折格子と、内部に
形成されている屈折率の異なる格子の中を光を通すこと
により光の進行方向を変える透過型回折格子との二種類
がある。この内、透過型回折格子は、従来、無機ガラス
材料などからなる屈折率の異なる複数の材料を精密に平
行関係を保つ様に積層して作製されている。透過型回折
格子としては、出来るだけ入射エネルギーが損なわれる
ことなく光が回折格子中を透過し、回折格子から光が所
望する方向に出来るだけ高いエネルギーを保って出射す
ることが望まれている。そのエネルギーの保持する割合
は、（所望する方向での出射光強度）／（入射光強度）
で定義される回折効率（η）の大きさで表現される。回
折効率（η）が低下する要因の１つとしては、回折格子
を光が透過する過程で起こる光の散乱が挙げられる。こ
のような光の散乱は、回折格子を構成する材料に含まれ
る気泡や微結晶などの微粒子や異種材料間の界面などの
散乱因子によってもたらされるので、それらの散乱因子
は極力低減しておく必要がある。

【０００７】また、回折効率（η）を低下させる他の要
因としては、所望する方向以外の回折が起こることが挙
げられる。一般に、回折には、図１８（ａ）で示される
ような一次の回折のみを起こすＢｒａｇｇ回折と、図１
８（ｂ）で示されるような一次を含めて高次の回折まで
起こすＲａｍａｎ−Ｎａｔｈ回折がある。図１８は回折
格子中を透過する光が回折を起こす状態を示す概略図で
あり、図１８（ａ）はＢｒａｇｇ回折を示し、図１８
（ｂ）はＲａｍａｎ−Ｎａｔｈ回折を示している。Ｂｒ
ａｇｇ回折の場合、図１８（ａ）で示されるように、入
射角θ₁で入射した光は、透過光（ゼロ次の回折）と、
θ₂＝θ₁を満足する方向の一次回折光が回折格子から出
射される。一方、Ｒａｍａｎ−Ｎａｔｈ回折の場合、図
１８（ｂ）で示されるように、ゼロ次回折（ｎ₀）およ
び一次回折光（ｎ₁）以外に、高次の回折光（ｎ₂、
ｎ₃、ｎ₄など）が回折格子から出射される。

【０００８】このように、Ｒａｍａｎ−Ｎａｔｈ回折は
入射エネルギーが多くの方向に分散されることにより、
所望する一次の方向の出射エネルギーが低くなり、その
結果として、所望する一次の方向の回折効率（η₁）が
小さくなる。Ｂｒａｇｇタイプの回折が起こるか、Ｒａ
ｍａｎ−Ｎａｔｈタイプの回折が起こるかは、無次元数
Ｑ＝２πλＬ／ｎΛ²の大きさで判別することができ
る。ここで、Ｑにおいて、Λは隣接した複数の格子の間
隔（ピッチ間隔）、Ｌは複数の格子の対向する面の奥行
き長さ、λは回折される光の波長、ｎは回折格子を構成
する媒質材料の屈折率である。Ｑ＞１であれば、Ｂｒａ
ｇｇタイプの回折が起こり易くなり、Ｑ≦１であれば、
Ｒａｍａｎ−Ｎａｔｈタイプの回折が起こり易くなる。

【０００９】従来の透過型回折格子の作製方法は、上述
の様に、充分に大きい回折効率（η）を確保するため
に、Ｂｒａｇｇタイプの回折が起こる様に、回折格子が
使用される光の波長λに合わせてＬ、ｎ、Λを設計し、
設計仕様に適した材料を準備して、気泡や界面による内
部散乱などが生じないように精密に平行関係を保ちなが
ら格子を積層することにより行われており、Ｃｕｓｔｏ
ｍ−Ｍａｄｅ（あつらえ）の製造方法である。すなわ
ち、従来の製造方法は、高い精度が要求される難しい製
造方法である。また、材質的には、無機ガラスなどが用
いられているため、透過型回折格子の重量は、重く、軽
量化や小型化が望まれている。なお、軽量で柔軟性・屈
曲性・強靱性に優れたプラスチック材料は、光学部品の
軽量化や小型化の要請にも適合出来る可能性を有してい
る。

【００１０】また、回折格子以外の他の光学素子とし
て、光導波路は平面状、埋め込み型、ストリップ型やレ
ンズ型の形状を有しており、高屈折率部材の中に低屈折
率部材が挟み込まれた形状を有している。このように、
光導波路等の他の光学素子も、高屈折率部材と低屈折率
部材とが組み合わされた形態を有しており、高屈折率部
材と低屈折率部材との屈折率差が、光学素子としての機
能に寄与している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、高い回折効率を有しているとともに、容易に製造す
ることができるプラスチック透過型回折格子及びその製
造方法を提供することにある。本発明の他の目的は、プ
ラスチック構造体の内部における任意の部位に、透過型
回折格子として利用可能な誘起構造が形成されたプラス
チック透過型回折格子及びその製造方法を提供すること
にある。本発明のさらに他の目的は、パルス幅が１０
^-12秒以下である超短パルスレーザーの照射により、高
い回折効率を有する実用性が優れているプラスチック透
過型回折格子及びその製造方法を提供することにある。

【００１２】また、前述のように、従来の透過型回折格
子では、Ｂｒａｇｇタイプの回折が起こる様に、光の波
長λに合わせて、Ｌ、ｎ、Λを設計して最適化してい
る。そのため、ある１つの透過型回折格子は、特定の波
長を有する光に対して最適化されており、他の波長を有
する光に対しては最適化されておらず、他の波長を有す
る光に対しては他の透過型回折格子が通常用いられてい
る。従って、本発明の目的は、高い回折効率を有してい
るとともに、容易に製造することができ、しかも、最適
な出力で回折することができる光が特定の波長に限定さ
れないプラスチック透過型回折格子及びその製造方法を
提供することにある。本発明の他の目的は、プラスチッ
ク構造体の内部における任意の部位に、透過型回折格子
として利用可能な誘起構造が形成されているとともに、
入射光の入射位置を調整するだけで出射光の出力を最適
化することが可能なプラスチック透過型回折格子及びそ
の製造方法を提供することにある。本発明のさらに他の
目的は、パルス幅が１０^-12秒以下である超短パルスレ
ーザーの照射により作製され、ある特定の波長を有する
光のみではなく、他の波長を有する光に対しても高い回
折効率を有する実用性が優れているプラスチック透過型
回折格子及びその製造方法を提供することにある。

【００１３】さらにまた、従来の透過型回折格子では、
格子は互いに平行となっており、交差しているものはな
く、特に格子が交差してなるプラスチック透過型回折格
子は製造されていない。従って、本発明の目的は、高い
回折効率を有しているとともに、容易に製造することが
でき、しかも、互いに平行な複数の屈折率変化部ととも
に、該屈折率変化部に対して交差し且つ互いに平行な複
数の屈折率変化部を有しているプラスチック透過型回折
格子及びその製造方法を提供することにある。本発明の
他の目的は、プラスチック構造体の内部における任意の
部位に、透過型回折格子として利用可能な誘起構造が形
成されているとともに、該誘起構造が格子状に形成され
ているプラスチック透過型回折格子及びその製造方法を
提供することにある。本発明のさらに他の目的は、さら
に、パルス幅が１０^-12秒以下である超短パルスレーザ
ーの照射により作製され、高い回折効率を有する実用性
が優れているプラスチック透過型回折格子及びその製造
方法を提供することにある。

【００１４】また、パルス幅が１０^-12秒以下のレーザ
ーの照射により、プラスチック構造体の内部に、屈折率
が変化した互いに平行な複数の屈折率変化部が形成され
たプラスチック透過型回折格子では、屈折率変化部間の
平行間隔Λを精度よく小さくするには限度がある。ま
た、より一層小さな平行間隔Λを有する屈折率変化部間
を形成することができる方法として、２方向から光を照
射し、その交点に屈折率変化部を形成する２光束干渉方
法を利用する方法もあるが、該方法では回折格子のでき
る領域がプラスチック構造体の内部において狭いという
問題がある。従って、本発明の目的は、パルス幅が１０
^-12秒以下である超短パルスレーザーの照射により、高
い回折効率を有しているプラスチック透過型回折格子を
容易に製造することができ、しかも、プラスチック透過
型回折格子の格子のピッチ間隔を容易に調整することが
できるプラスチック透過型回折格子の製造方法、及び該
製造方法によるプラスチック透過型回折格子を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、プラスチック構造体
の内部における任意の部位に、透過型回折格子として利
用可能な誘起構造が形成されているとともに、プラスチ
ック透過型回折格子の格子のピッチ間隔を優れた精度で
より一層小さくすることができるプラスチック透過型回
折格子の製造方法、及び該製造方法によるプラスチック
透過型回折格子を提供することにある。

【００１５】さらにまた、従来では格子は互いに平行と
なっており、互いに平行な複数の格子を有する格子群が
それぞれ層状に形成され、さらには各格子群中の互いに
平行な複数の屈折率変化部における互いに対向している
面の面方向が、隣接する格子群の間で互いに非平行とな
っているプラスチック透過型回折格子は製造されていな
い。従って、本発明の目的は、互いに平行な複数の屈折
率変化部を有する格子群がそれぞれ層状に形成されてい
るプラスチック透過型回折格子及びその製造方法を提供
することにある。本発明の他の目的は、互いに平行な複
数の屈折率変化部を有する格子群がそれぞれ層状に形成
されているとともに、各格子群中の互いに平行な複数の
屈折率変化部における互いに対向している面の面方向
が、隣接する格子群の間で互いに非平行となっているプ
ラスチック透過型回折格子及びその製造方法を提供する
ことにある。

【００１６】特に、前述のような、互いに平行な複数の
格子を有する格子群がそれぞれ層状に形成され、さらに
は各格子群中の互いに平行な複数の屈折率変化部におけ
る互いに対向している面の面方向が、隣接する格子群の
間で互いに非平行となっているプラスチック透過型回折
格子において、屈折率変化部の大きさが小さい（例え
ば、奥行き長さが短い）と、積層する際にコンパクトに
することができるという利点がある。従って、本発明の
目的は、互いに平行な複数の屈折率変化部を有する格子
群がそれぞれ層状に形成され、且つ格子の大きさが小さ
いプラスチック透過型回折格子を容易に製造することが
できるプラスチック透過型回折格子の製造方法、及び該
製造方法によるプラスチック透過型回折格子を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、互いに平行な複数の
屈折率変化部を有する格子群がそれぞれ層状に形成され
ているとともに、各格子群中の互いに平行な複数の屈折
率変化部における互いに対向している面の面方向が、隣
接する格子群の間で互いに非平行となっており、さらに
格子の大きさが小さいプラスチック透過型回折格子の製
造方法、及び該製造方法によるプラスチック透過型回折
格子を提供することにある。

【００１７】また、前述のように、高屈折率部材と低屈
折率部材との屈折率差が、光学素子としての機能に寄与
しており、前記屈折率差を大きくすることができるプラ
スチック光学素子を製造する方法が求められている。従
って、本発明の目的は、パルス幅が１０^-12秒以下であ
る超短パルスレーザーの照射により、プラスチック構造
体の内部における任意の部位に、光学素子として利用可
能な誘起構造部が形成され、しかも該誘起構造部の屈折
率の変調度合いが大きいプラスチック光学素子を製造す
ることができる方法を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するため鋭意検討した結果、パルス幅が１０
^-12秒以下である超短パルスレーザーを、プラスチック
構造体の内部の部位に焦点を合わせて照射すると、プラ
スチック構造体の内部において、前記パルスレーザーに
より照射された部位及びその周辺部の屈折率が変化し、
この屈折率変化部を回折格子として利用することができ
ることを見出した。

【００１９】さらに、特定の照射方法によりパルスレー
ザーを照射すると、屈折率変化部間の間隔が一方の側か
ら他方の側にかけて連続的に変化させることができ、し
かも１つのプラスチック透過型回折格子により、入射位
置を調整するだけで、ある特定の波長のみではなく、他
の波長を有する光に対しても、その出力を最適化するこ
とができることを見出した。

【００２０】すなわち、本発明は、プラスチック構造体
の内部に、屈折率が変化した複数の屈折率変化部を有す
るプラスチック透過型回折格子であって、複数の屈折率
変化部が互いに平行である、または、隣接する屈折率変
化部の間隔が一方の側から他方の側にかけて変化してい
ることを特徴とするプラスチック透過型回折格子を提供
する。前記屈折率変化部は、パルス幅が１０^-12秒以下
のレーザーをプラスチック構造体に照射することにより
形成されていてもよい。

【００２１】なお、一方の側から他方の側にかけて変化
している複数の屈折率変化部を有するプラスチック透過
型回折格子において、隣接する屈折率変化部間の間隔に
おける最小間隔Λ_minと最大間隔Λ_max（＝Λ_min＋Δ
Λ）との差ΔΛは、０．０１×Λ_min〜５×Λ_minである
ことが好ましい。

【００２２】また、本発明者らは、特定の照射方法によ
りパルスレーザーを照射すると、互いに平行な複数の屈
折率変化部とともに、前記屈折率変化部に対して交差し
且つ互いに平行な複数の屈折率変化部を形成することが
できることを見出した。すなわち、本発明は、屈折率が
変化した互いに平行な複数の屈折率変化部を有するプラ
スチック透過型回折格子であって、互いに平行な複数の
屈折率変化部を有するとともに、前記屈折率変化部に対
して交差し且つ互いに平行な複数の屈折率変化部を有し
ているプラスチック透過型回折格子を提供する。

【００２３】また、本発明者らは、該屈折率変化部を有
するプラスチック構造体を変形させることにより、屈折
率変化部間の平行間隔をコントロールすることができる
ことを見出した。すなわち、本発明は、屈折率が変化し
た互いに平行な複数の屈折率変化部を有するプラスチッ
ク透過型回折格子であって、互いに平行な複数の屈折率
変化部を形成した後、前記屈折率変化部間の平行間隔が
変化するようにプラスチック構造体を変形させることに
より、互いに平行な複数の屈折率変化部が形成されてい
るプラスチック透過型回折格子を提供する。

【００２４】また、本発明者らは、特定の照射方法によ
りパルスレーザーを照射すると、互いに平行な複数の屈
折率変化部を有する格子群をそれぞれ層状に形成するこ
とができ、しかも各格子群中の互いに平行な複数の屈折
率変化部における互いに対向している面の面方向が、隣
接する格子群の間で互いに非平行となるように形成する
ことができることを見出した。すなわち、本発明は、屈
折率が変化した互いに平行な複数の屈折率変化部を有す
るプラスチック透過型回折格子であって、互いに平行な
複数の屈折率変化部を有する格子群を複数有し、且つ前
記複数の格子群がそれぞれ層状に形成されているととも
に、各格子群中の互いに平行な複数の屈折率変化部にお
ける互いに対向している面の面方向が、隣接する格子群
の間で互いに非平行となっているプラスチック透過型回
折格子を提供する。

【００２５】また、本発明者らは、さらに、２方向から
光を照射し、その交点に屈折率変化部を形成する２光束
干渉方法を利用してパルスレーザーを照射すると、１光
束で照射する場合よりも、さらに屈折率変化部の奥行き
長さを短くすることができることを見出した。すなわ
ち、本発明は、前記プラスチック構造体の内部に、屈折
率が変化した複数の屈折率変化部を有するプラスチック
透過型回折格子であって、屈折率変化部が、パルス幅が
１０^-12秒以下のレーザーをプラスチック構造体に１光
束又は２光束干渉で照射することにより形成されている
プラスチック透過型回折格子を提供する。

【００２６】また、本発明者らは、パルス幅が１０^-12
秒以下である超短パルスレーザーを、プラスチック構造
体の内部の部位に焦点を合わせて照射し、さらに同一の
部位に１回以上再照射すると、プラスチック構造体の内
部において、前記パルスレーザーにより照射された部位
及びその周辺部の屈折率がさらに大きく変化することを
見出した。すなわち、本発明は、プラスチック構造体の
内部に、屈折率が変化した複数の屈折率変化部を有する
プラスチック透過型回折格子であって、パルス幅が１０
^-12秒以下のレーザーを照射したプラスチック構造体の
部位に、パルス幅が１０^-12秒以下のレーザーをさらに
１回以上再照射して、屈折率をさらに変調させることに
より、屈折率が変化した複数の屈折率変化部が形成され
ているプラスチック透過型回折格子を提供する。

【００２７】本発明では、下記式（１）で表される無次
元数Ｑが、Ｑ＞１の関係を有していることが望ましい。 Ｑ＝２πλＬ／ｎΛ² （１） （式（１）において、Λは隣接した屈折率変化部間の間
隔、Ｌは複数の屈折率変化部の対向する面の奥行き長
さ、λは回折される光の波長、ｎは屈折率未変化部の屈
折率である。）

【００２８】また、本発明では、下記式（２）で表され
る一次の回折効率η₁が０．０５以上であることが望ま
しい。 一次の回折効率η₁＝（一次の回折光強度）／（入射光強度） （２）

【００２９】さらに、隣接する屈折率変化部間の間隔
が、５０μｍ以下であることが好ましく、屈折率変化部
の対向する面の奥行き長さが、３μｍ以上であることが
好ましく、屈折率変化部の厚みが、屈折率変化部間の間
隔Λまたは最小間隔Λ_minの１／３以上であることが好
ましい。

【００３０】本発明には、パルス幅が１０^-12秒以下の
レーザーをプラスチック構造体の内部に焦点を合わせて
照射して、前記プラスチック透過型回折格子を製造する
方法も含まれる。なお、本発明者らは、屈折率が変化し
た互いに平行な複数の屈折率変化部を有するプラスチッ
ク透過型回折格子を製造する際に、さらに、該屈折率変
化部を有するプラスチック構造体を変形させることによ
り、屈折率変化部間の平行間隔をコントロールすること
ができることを見出した。

【００３１】前記プラスチック透過型回折格子の製造方
法としては、 （Ａ）パルス幅が１０^-12秒以下のレーザーをプラスチ
ック構造体の内部に焦点を合わせるとともに、その焦点
位置を、該焦点位置の移動により形成される屈折率変化
部が互いに平行な複数のものができるように移動させて
照射することにより、またはパルス幅が１０^-12秒以下
のレーザーをプラスチック構造体の内部に焦点を合わせ
て照射して互いに平行な複数の屈折率変化部を形成した
後、前記屈折率変化部間の平行間隔が変化するようにプ
ラスチック構造体を変形させることにより（該方法で
は、互いに平行な複数の屈折率変化部を有するプラスチ
ック構造体の変形が、熱及び／又は圧力による収縮であ
ることが好適である）、屈折率が変化した互いに平行な
複数の屈折率変化部を有するプラスチック透過型回折格
子を製造する方法 （Ｂ）パルス幅が１０^-12秒以下のレーザーをプラスチ
ック構造体の内部に焦点を合わせるとともに、その焦点
位置を、該焦点位置の移動により形成される屈折率変化
部間の間隔が一方の側から他方の側にかけて変化するよ
うに移動させて照射することにより、または、パルス幅
が１０^-12秒以下のレーザーをプラスチック構造体の内
部に焦点を合わせて照射して複数の屈折率変化部を形成
した後、該屈折率変化部間の間隔が一方の側から他方の
側にかけて変化するようにプラスチック構造体を変形さ
せることにより、隣接する屈折率変化部の間隔が一方の
側から他方の側にかけて変化しているプラスチック透過
型回折格子を製造する方法 （Ｃ）パルス幅が１０^-12秒以下のレーザーをプラスチ
ック構造体の内部に焦点を合わせるとともに、その焦点
位置を、該焦点位置の移動により形成される屈折率変化
部が互いに平行な複数のものと、前記屈折率変化部に対
して交差し且つ互いに平行な複数のものとができるよう
に移動させて照射することにより、互いに平行な複数の
屈折率変化部を有するとともに、前記屈折率変化部に対
して交差し且つ互いに平行な複数の屈折率変化部を有し
ているプラスチック透過型回折格子を製造する方法 （Ｄ）パルス幅が１０^-12秒以下のレーザーをプラスチ
ック構造体の内部に焦点を合わせるとともに、その焦点
位置を、該焦点位置の移動により形成される屈折率変化
部を互いに平行に複数有している格子群がそれぞれ層状
となるように、且つ各格子群中の互いに平行な複数の屈
折率変化部における互いに対向している面の面方向が、
隣接する格子群の間で互いに非平行となるように、移動
させて照射することにより、互いに平行な複数の屈折率
変化部を有する格子群を複数有し、且つ前記複数の格子
群がそれぞれ層状に形成されているとともに、各格子群
中の互いに平行な複数の屈折率変化部における互いに対
向している面の面方向が、隣接する格子群の間で互いに
非平行となっているプラスチック透過型回折格子を製造
する方法などを採用することができる。

【００３２】本発明者らは、さらに、２方向から光を照
射し、その交点に屈折率変化部を形成する２光束干渉方
法を利用してパルスレーザーを照射すると、互いに平行
な複数の屈折率変化部を有する格子群をそれぞれ層状に
形成することができ、しかも各格子群中の互いに平行な
複数の屈折率変化部における互いに対向している面の面
方向が、隣接する格子群の間で互いに非平行となるよう
に形成することができ、さらに屈折率変化部の奥行き長
さを短くすることができることを見出した。すなわち、
本発明の製造方法では、パルス幅が１０^-12秒以下のレ
ーザーを１光束または２光束干渉でプラスチック構造体
に照射して、屈折率変化部を形成する製造方法を提供す
る。

【００３３】また、本発明者らは、パルス幅が１０^-12
秒以下である超短パルスレーザーを、プラスチック構造
体の内部の部位に焦点を合わせて照射し、さらに同一の
部位に１回以上再照射すると、プラスチック構造体の内
部において、前記パルスレーザーにより照射された部位
及びその周辺部の屈折率がさらに大きく変化することを
見出した。すなわち、本発明の製造方法では、パルス幅
が１０^-12秒以下のレーザーを照射したプラスチック構
造体の部位に、パルス幅が１０^-12秒以下のレーザーを
さらに１回以上再照射して、屈折率をさらに変調させる
製造方法を提供する。

【００３４】

【発明の実施の態様】以下に、本発明を必要に応じて図
面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一の部材につ
いては、同一の符号を付している場合がある。

【００３５】［プラスチック透過型回折格子］ （プラスチック透過型回折格子Ａ）図１は本発明のプラ
スチック透過型回折格子の一例を示す概略鳥瞰図であ
る。具体的には、図１は、屈折率が変化した互いに平行
な複数の屈折率変化部を有するプラスチック透過型回折
格子（「プラスチック透過型回折格子Ａ」と称する場合
がある）の一例を示している。図１において、Ａ１はプ
ラスチック透過型回折格子、Ａ１ａは光が入射する入射
面（上面）、Ａ２１，Ａ２２，・・，Ａ２ｘはそれぞれ
屈折率変化部（回折格子）、Ａ２ａは屈折率変化部（Ａ
２１，Ａ２２，・・，Ａ２ｘ）の対向する面、Ａ３は屈
折率未変化部である。なお、屈折率変化部（Ａ２１，Ａ
２２，・・，Ａ２ｘ）を屈折率変化部Ａ２と総称する場
合がある。また、Λ_Aは隣接した屈折率変化部（Ａ２
１，Ａ２２，・・，Ａ２ｘ）間の間隔（平行間隔；ピッ
チ間隔）、Ｌ_Aは屈折率変化部（Ａ２１，Ａ２２，・
・，Ａ２ｘ）の対向する面Ａ２ａの奥行き長さ、ｄ_Aは
屈折率変化部（Ａ２１，Ａ２２，・・，Ａ２ｘ）の厚み
を示す。また、Ｗ_Aは屈折率変化部（Ａ２１，Ａ２２，
・・，Ａ２ｘ）の対向する面Ａ２ａの幅を示す。

【００３６】図１に係るプラスチック透過型回折格子Ａ
１は、略直方体であり、その上面は、Ｘ−Ｙ平面に対し
て平行（又はＺ軸に対して垂直）となっている。このプ
ラスチック透過型回折格子Ａ１は、互いに平行な複数の
屈折率変化部Ａ２を有している。該屈折率変化部Ａ２
は、略直方体であり、屈折率変化部Ａ２の対向する面Ａ
２ａは、Ｘ−Ｚ面に対して平行（又はＹ軸に対して垂
直）となっている。該屈折率変化部Ａ２は、屈折率
（ｎ）を有するプラスチック構造体の内部における特定
の部位に、パルス幅が１０^-12秒以下の超短パルスレー
ザーの焦点を合わせて照射することにより、屈折率が変
化した部位である。従って、屈折率変化部Ａ２は、超短
パルスレーザーが照射された（レーザーの焦点が合わせ
られた）レーザー照射部であり、超短パルスレーザー照
射前のプラスチック構造体の屈折率（ｎ）と異なる屈折
率（ｎ´）を有している。一方、屈折率未変化部Ａ３
は、超短パルスレーザーが照射されていない（レーザー
の焦点が合わせられていない）レーザー未照射部であ
り、超短パルスレーザー照射前のプラスチック構造体の
屈折率（ｎ）と同じ屈折率（ｎ）を有している。

【００３７】前記屈折率変化部Ａ２において、隣接した
各屈折率変化部（Ａ２１，Ａ２２，・・，Ａ２ｘ）の間
の平行間隔（格子のピッチ間隔）Λ_Aとしては、例え
ば、５０μｍ以下（好ましくは３０μｍ以下、さらに好
ましくは１５μｍ以下）程度であることが望ましい。

【００３８】また、各屈折率変化部（Ａ２１，Ａ２２，
・・，Ａ２ｘ）の奥行き長さＬ_Aとしては、３μｍ以上
（好ましくは５μｍ以上、さらに好ましくは２０μｍ以
上、特に５０μｍ以上）程度であることが好適である。

【００３９】また、各屈折率変化部（Ａ２１，Ａ２２，
・・，Ａ２ｘ）の厚み（格子の厚み）ｄ_Aとしては、格
子のピッチ間隔の１／３以上（好ましくは１／２以上）
であることが望ましい。

【００４０】なお、各屈折率変化部（Ａ２１，Ａ２２，
・・，Ａ２ｘ）の幅Ｗ_Aは、入射光の特性等に応じて適
宜選択することができる。

【００４１】図１では、プラスチック透過型回折格子Ａ
１および各屈折率変化部（Ａ２１，Ａ２２，・・，Ａ２
ｘ）は、説明を容易にするために、それぞれ直方体とし
て表現しているが、それぞれ、如何なる形状のものであ
ってもよく、またその大きさも特に制限されない。本発
明では、プラスチック透過型回折格子Ａ１としては、略
直方体（特に、すべての面が直角で交わっている直方
体）の形状を有していることが好ましい。また、各屈折
率変化部（Ａ２１，Ａ２２，・・，Ａ２ｘ）としては、
略直方体（特に、すべての面が直角で交わっている直方
体）の形状を有していることが好ましい。なお、各屈折
率変化部（Ａ２１，Ａ２２，・・，Ａ２ｘ）の合計数
（すなわち、屈折率変化部Ａ２に含まれる各屈折率変化
部の数）は特に制限されない。

【００４２】（プラスチック透過型回折格子Ｂ）図２は
本発明のプラスチック透過型回折格子の他の例を示す概
略鳥瞰図である。具体的には、図２は、隣接する屈折率
変化部の間隔が一方の側から他方の側にかけて変化して
いるプラスチック透過型回折格子（「プラスチック透過
型回折格子Ｂ」と称する場合がある）の一例を示してい
る。図２において、Ｂ１はプラスチック透過型回折格
子、Ｂ１ａは光が入射する入射面（上面）、Ｂ１ｂは下
面、Ｂ１ｃは側面、Ｂ１ｄは側面Ｂ１ｃに対向する側
面、Ｂ２１，Ｂ２２，・・，Ｂ２ｘはそれぞれ屈折率変
化部（回折格子）、Ｂ２ａは屈折率変化部（Ｂ２１，Ｂ
２２，・・，Ｂ２ｘ）の対向する面、Ｂ３は屈折率未変
化部である。なお、屈折率変化部（Ｂ２１，Ｂ２２，・
・，Ｂ２ｘ）を屈折率変化部Ｂ２と総称する場合があ
る。また、Λ_Bは隣接した屈折率変化部（Ｂ２１，Ｂ２
２，・・，Ｂ２ｘ）間の間隔（ピッチ間隔）であり、Λ
_minはピッチ間隔Λ_Bの最小間隔、Λ_maxはピッチ間隔Λ_B
の最大間隔である。なお、Λ_max＝Λ_min＋ΔΛとして表
される。Ｌ_Bは屈折率変化部（Ｂ２１，Ｂ２２，・・，
Ｂ２ｘ）の対向する面Ｂ２ａの奥行き長さ、ｄ_Bは屈折
率変化部（Ｂ２１，Ｂ２２，・・，Ｂ２ｘ）の厚みを示
す。また、Ｗ_Bは屈折率変化部（Ｂ２１，Ｂ２２，・
・，Ｂ２ｘ）の対向する面Ｂ２ａの幅を示す。

【００４３】図２に係るプラスチック透過型回折格子Ｂ
１は、略直方体であり、その上面は、Ｘ−Ｙ平面に対し
て平行（又はＺ軸に対して垂直）となっている。このプ
ラスチック透過型回折格子Ｂ１は、複数の屈折率変化部
Ｂ２を有している。該屈折率変化部Ｂ２は、略直方体で
ある。該屈折率変化部Ｂ２は、屈折率（ｎ）を有するプ
ラスチック構造体の内部における特定の部位に形成され
た屈折率が変化した部位である。このような屈折率変化
部Ｂ２は、例えば、プラスチック構造体の内部に、パル
ス幅が１０^-12秒以下の超短パルスレーザーの焦点を合
わせて、特定の方法により照射することにより形成する
ことができる。図２に係る屈折率変化部Ｂ２は、パルス
幅が１０^-12秒以下の超短パルスレーザーを用いて形成
されている。すなわち、屈折率変化部Ｂ２は、超短パル
スレーザーが照射された（レーザーの焦点が合わせられ
た）レーザー照射部であり、超短パルスレーザー照射前
のプラスチック構造体の屈折率（ｎ）と異なる屈折率
（ｎ´）を有している。一方、屈折率未変化部Ｂ３は、
超短パルスレーザーが照射されていない（レーザーの焦
点が合わせられていない）レーザー未照射部であり、超
短パルスレーザー照射前のプラスチック構造体の屈折率
（ｎ）と同じ屈折率（ｎ）を有している。

【００４４】前記屈折率変化部Ｂ２において、隣接した
各屈折率変化部（Ｂ２１，Ｂ２２，・・，Ｂ２ｘ）の間
の間隔（格子のピッチ間隔）Λ_Bは、一方の側（側面Ｂ
１ｃ側）の最小間隔Λ_minから他方の側（側面Ｂ１ｄ
側）の最大間隔Λ_max（Λ_min＝＋ΔΛ）まで変化してい
る。このようなピッチ間隔Λ_Bの変化は、連続的であっ
てもよく、非連続的であってもよい。なお、本発明で
は、ピッチ間隔Λ_Bの変化は、屈折率変化部の一方の側
（端部）から他方の側（端部）に一方向に連続的（特に
一定の割合で一方向に連続的）であることが好ましい。

【００４５】より具体的には、屈折率変化部Ｂ２におい
て、隣接した各屈折率変化部（Ｂ２１，Ｂ２２，・・，
Ｂ２ｘ）の間の間隔（格子のピッチ間隔）Λ_B（特に、
ピッチ間隔Λ_Bの最大間隔Λ_max）としては、例えば、５
０μｍ以下（好ましくは３０μｍ以下、さらに好ましく
は１５μｍ以下）程度であることが望ましい。

【００４６】特に、屈折率変化部Ｂ２において、最小間
隔Λ_minと、最大間隔Λ_max（＝Λ_{mi n}＋ΔΛ）との差Δ
Λとしては、例えば、０．０１×Λ_min〜５×Λ_min程度
の範囲から選択することができ、好ましくは０．０１×
Λ_min〜３×Λ_min（さらに好ましくは０．０１×Λ_min
〜２×Λ_min）である。すなわち、最大間隔Λ_maxは、最
小間隔Λ_minの１．０１〜６倍程度の範囲から選択する
ことができる。

【００４７】また、屈折率変化部Ｂ２において、ピッチ
間隔Λ_Bが、最小間隔Λ_minから最大間隔Λ_maxにかけて
増加している増加割合（特に、一定の割合）としては、
例えば、ΔΛ／Λ_minが０．０００１〜０．１（好まし
くは０．０００１〜０．０５、さらに好ましくは０．０
００１〜０．０３）程度である範囲から選択することが
できる。

【００４８】また、各屈折率変化部（Ｂ２１，Ｂ２２，
・・，Ｂ２ｘ）の奥行き長さＬ_Bとしては、３μｍ以上
（好ましくは５μｍ以上、さらに好ましくは２０μｍ以
上、特に５０μｍ以上）程度であることが好適である。

【００４９】また、各屈折率変化部（Ｂ２１，Ｂ２２，
・・，Ｂ２ｘ）の厚み（格子の厚み）ｄ_Bとしては、格
子のピッチ間隔における最小間隔Λ_minの１／３以上
（好ましくは１／２以上）であることが望ましい。

【００５０】なお、各屈折率変化部（Ｂ２１，Ｂ２２，
・・，Ｂ２ｘ）の幅Ｗ_Bは、入射光の特性等に応じて適
宜選択することができる。

【００５１】図２では、プラスチック透過型回折格子Ｂ
１および各屈折率変化部（Ｂ２１，Ｂ２２，・・，Ｂ２
ｘ）は、説明を容易にするために、それぞれ直方体とし
て表現しているが、それぞれ、如何なる形状のものであ
ってもよく、またその大きさも特に制限されない。本発
明では、プラスチック透過型回折格子Ｂ１としては、略
直方体（特に、すべての面が直角で交わっている直方
体）の形状を有していることが好ましい。また、各屈折
率変化部（Ｂ２１，Ｂ２２，・・，Ｂ２ｘ）としては、
略直方体（特に、すべての面が直角で交わっている直方
体）の形状を有していることが好ましい。なお、各屈折
率変化部（Ｂ２１，Ｂ２２，・・，Ｂ２ｘ）の合計数
（すなわち、屈折率変化部Ｂ２に含まれる各屈折率変化
部の数）は特に制限されない。また、このような複数の
屈折率変化部は、一方向にその間隔が変化しているた
め、放射状に形成されていてもよい。すなわち、放射状
に間隔が拡がった位置関係を有する複数の屈折率変化部
が形成されていてもよい。

【００５２】（プラスチック透過型回折格子Ｃ）図３は
本発明のプラスチック透過型回折格子の他の例を示す概
略鳥瞰図である。具体的には、図３は、互いに平行な複
数の屈折率変化部を有するとともに、前記屈折率変化部
に対して交差し且つ互いに平行な複数の屈折率変化部を
有しているプラスチック透過型回折格子（「プラスチッ
ク透過型回折格子Ｃ」と称する場合がある）の一例を示
している。図３において、Ｃ１はプラスチック透過型回
折格子、Ｃ１ａは光が入射する入射面（上面）、Ｃ１ｂ
は下面である。Ｃ２ａ１，Ｃ２ａ２，・・，Ｃ２ａｘは
それぞれ屈折率変化部（回折格子）であり、これらの屈
折率変化部（Ｃ２ａ１，Ｃ２ａ２，・・，Ｃ２ａｘ）
は、Ｘ軸方向と平行な方向で、互いに平行な位置関係で
形成されている。また、Ｃ２ｂ１，Ｃ２ｂ２，・・，Ｃ
２ｂｘはそれぞれ屈折率変化部（回折格子）であり、こ
れらの屈折率変化部（Ｃ２ｂ１，Ｃ２ｂ２，・・，Ｃ２
ｂｘ）は、Ｙ軸方向と平行な方向で、互いに平行な位置
関係で形成されている。なお、屈折率変化部（Ｃ２ａ
１，Ｃ２ａ２，・・，Ｃ２ａｘ）を屈折率変化部Ｃ２ａ
と総称する場合がある。屈折率変化部（Ｃ２ｂ１，Ｃ２
ｂ２，・・，Ｃ２ｂｘ）を屈折率変化部Ｃ２ｂと総称す
る場合がある。屈折率変化部（Ｃ２ａ，Ｃ２ｂ）を屈折
率変化部Ｃ２と総称する場合がある。

【００５３】さらにまた、Ｃ３は屈折率未変化部であ
る。また、Λ_Cは平行に隣接した屈折率変化部Ｃ２間の
間隔（ピッチ間隔）、Ｌ_Cは屈折率変化部Ｃ２の奥行き
長さ、ｄ_Cは屈折率変化部Ｃ２の厚み、Ｗ_Cは屈折率変化
部Ｃ２の幅を示す。

【００５４】図３に係るプラスチック透過型回折格子Ｃ
１は、略直方体であり、その上面は、Ｘ−Ｙ平面に対し
て平行（又はＺ軸に対して垂直）となっている。このプ
ラスチック透過型回折格子Ｃ１は、複数の屈折率変化部
Ｃ２を有している。具体的には、屈折率変化部Ｃ２にお
いて、屈折率変化部（Ｃ２ａ，Ｃ２ｂ）は、それぞれ、
互いに平行な複数の屈折率変化部からなっており、ま
た、屈折率変化部Ｃ２ａと屈折率変化部Ｃ２ｂとは互い
に交差している。また、該屈折率変化部Ｃ２は、略直方
体である。該屈折率変化部Ｃ２は、屈折率（ｎ）を有す
るプラスチック構造体の内部における特定の部位に形成
された屈折率が変化した部位である。このような屈折率
変化部Ｃ２は、例えば、プラスチック構造体の内部に、
パルス幅が１０^-12秒以下の超短パルスレーザーの焦点
を合わせて、特定の方法により照射することにより形成
することができる。図３に係る屈折率変化部Ｃ２は、パ
ルス幅が１０^-12秒以下の超短パルスレーザーを用いて
形成されている。すなわち、屈折率変化部Ｃ２は、超短
パルスレーザーが照射された（レーザーの焦点が合わせ
られた）レーザー照射部であり、超短パルスレーザー照
射前のプラスチック構造体の屈折率（ｎ）と異なる屈折
率（ｎ´）を有している。一方、屈折率未変化部Ｃ３
は、超短パルスレーザーが照射されていない（レーザー
の焦点が合わせられていない）レーザー未照射部であ
り、超短パルスレーザー照射前のプラスチック構造体の
屈折率（ｎ）と同じ屈折率（ｎ）を有している。

【００５５】前記屈折率変化部Ｃ２において、隣接した
各屈折率変化部（Ｃ２ａ１，Ｃ２ａ２，・・，Ｃ２ａ
ｘ）の間の間隔（格子のピッチ間隔）Λ_C、および隣接
した各屈折率変化部（Ｃ２ｂ１，Ｃ２ｂ２，・・，Ｃ２
ｂｘ）の間の間隔（格子のピッチ間隔）Λ_Cとしては、
例えば、５０μｍ以下（好ましくは３０μｍ以下、さら
に好ましくは１５μｍ以下）程度であることが望まし
い。

【００５６】また、各屈折率変化部（Ｃ２ａ１，Ｃ２ａ
２，・・，Ｃ２ａｘ、Ｃ２ｂ１，Ｃ２ｂ２，・・，Ｃ２
ｂｘ）の奥行き長さＬ_Cとしては、３μｍ以上（好まし
くは５μｍ以上、さらに好ましくは２０μｍ以上、特に
５０μｍ以上）程度であることが好適である。

【００５７】また、各屈折率変化部（Ｃ２ａ１，Ｃ２ａ
２，・・，Ｃ２ａｘ、Ｃ２ｂ１，Ｃ２ｂ２，・・，Ｃ２
ｂｘ）の厚み（格子の厚み）ｄ_Cとしては、格子のピッ
チ間隔の１／３以上（好ましくは１／２以上）であるこ
とが望ましい。

【００５８】なお、各屈折率変化部（Ｃ２ａ１，Ｃ２ａ
２，・・，Ｃ２ａｘ、Ｃ２ｂ１，Ｃ２ｂ２，・・，Ｃ２
ｂｘ）の幅Ｗ_Cは、入射光の特性等に応じて適宜選択す
ることができる。

【００５９】なお、本発明では、屈折率変化部Ｃ２ａの
ピッチ間隔Λ_Cと、屈折率変化部Ｃ２ｂのピッチ間隔Λ_C
とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。ま
た、同様に、厚みｄ_C、奥行き長さＬ_C、幅Ｗ_C等につい
ても、屈折率変化部Ｃ２ａと、屈折率変化部Ｃ２ｂとに
関して同一であってもよく、異なっていてもよい。図３
では、屈折率変化部Ｃ２ａと、屈折率変化部Ｃ２ｂとに
関して、ピッチ間隔Λ _C、厚みｄ_C、奥行き長さＬ_Cは、
すべて同一となっている。本発明では、ピッチ間隔
Λ_C、厚みｄ_C、奥行き長さＬ_Cに関しては、屈折率変化
部Ｃ２ａと、屈折率変化部Ｃ２ｂとで同一であることが
好ましい。

【００６０】屈折率変化部Ｃ２ａと屈折率変化部Ｃ２ｂ
とは交差している。このような互いに交差している屈折
率変化部の交差は、直交していなくてもよいが、図３で
示されているように直交していることが好ましい。すな
わち、屈折率変化部Ｃ２ａと屈折率変化部Ｃ２ｂとは、
格子状の形態となるように交差していることが好まし
い。従って、本発明では、屈折率変化部Ｃ２は格子状に
形成されていることが好ましい。

【００６１】本発明では、屈折率変化部Ｃ２ａと屈折率
変化部Ｃ２ｂとが交差している部位は、両方の屈折率変
化部に属しているとみなすことができる。なお、前記交
差している部位は何れか一方の屈折率変化部に属してい
るとみなしてもよい。

【００６２】図３では、プラスチック透過型回折格子Ｃ
１および各屈折率変化部（Ｃ２ａ１，Ｃ２ａ２，・・，
Ｃ２ａｘ、Ｃ２ｂ１，Ｃ２ｂ２，・・，Ｃ２ｂｘ）は、
説明を容易にするために、それぞれ直方体として表現し
ているが、それぞれ、如何なる形状のものであってもよ
く、またその大きさも特に制限されない。本発明では、
プラスチック透過型回折格子Ｃ１としては、略直方体
（特に、すべての面が直角で交わっている直方体）の形
状を有していることが好ましい。また、各屈折率変化部
Ｃ２としては、略直方体（特に、すべての面が直角で交
わっている直方体）の形状を有していることが好まし
い。

【００６３】なお、各屈折率変化部（Ｃ２ａ１，Ｃ２ａ
２，・・，Ｃ２ａｘ）の合計数（すなわち、屈折率変化
部Ｃ２ａに含まれる各屈折率変化部の数）や、各屈折率
変化部（Ｃ２ｂ１，Ｃ２ｂ２，・・，Ｃ２ｂｘ）の合計
数（すなわち、屈折率変化部Ｃ２ｂに含まれる各屈折率
変化部の数）は特に制限されない。また、屈折率変化部
Ｃ２ａに含まれる屈折率変化部の数と、屈折率変化部Ｃ
２ｂに含まれる屈折率変化部の数とは、同一であっても
よく、異なっていてもよい。

【００６４】（プラスチック透過型回折格子Ｄ）図４は
本発明のプラスチック透過型回折格子の他の例を示す概
略鳥瞰図である。具体的には、図４は、互いに平行な複
数の屈折率変化部を有する格子群を複数有し、且つ前記
複数の格子群がそれぞれ層状に形成されているととも
に、各格子群中の互いに平行な複数の屈折率変化部にお
ける互いに対向している面の面方向が、隣接する格子群
の間で互いに非平行となっているプラスチック透過型回
折格子（「プラスチック透過型回折格子Ｄ」と称する場
合がある）の一例を示している。図４において、Ｄ１は
プラスチック透過型回折格子、Ｄ１ａは光が入射する入
射面（上面）、Ｄ１ｂは下面である。Ｄ２ａ１，Ｄ２ａ
２，・・，Ｄ２ａｘはそれぞれ屈折率変化部（回折格
子）であり、これらの屈折率変化部（Ｄ２ａ１，Ｄ２ａ
２，・・，Ｄ２ａｘ）は、Ｙ軸方向と平行な方向で、互
いに平行な位置関係で形成されている。Ｆ_D2aは、屈折
率変化部（Ｄ２ａ１，Ｄ２ａ２，・・，Ｄ２ａｘ）にお
ける互いに対向している面であり、該面Ｆ_D2aの面方向
はＹ−Ｚ平面と平行な方向となっている。Ｄ３ａは格子
群であり、屈折率変化部（Ｄ２ａ１，Ｄ２ａ２，・・，
Ｄ２ａｘ）を有している。また、Ｄ２ｂ１，Ｄ２ｂ２，
・・，Ｄ２ｂｘはそれぞれ屈折率変化部（回折格子）で
あり、これらの屈折率変化部（Ｄ２ｂ１，Ｄ２ｂ２，・
・，Ｄ２ｂｘ）は、Ｘ軸と平行な方向で、互いに平行な
位置関係で形成されている。Ｆ_D2bは、屈折率変化部
（Ｄ２ｂ１，Ｄ２ｂ２，・・，Ｄ２ｂｘ）における互い
に対向している面であり、該面Ｆ_D2bの面方向はＸ−Ｚ
平面と平行な方向となっている。Ｄ３ｂは格子群であ
り、屈折率変化部（Ｄ２ｂ１，Ｄ２ｂ２，・・，Ｄ２ｂ
ｘ）を有している。

【００６５】さらにまた、Ｄ４は屈折率未変化部であ
る。また、Λ_Dは各格子群中の平行に隣接した屈折率変
化部Ｄ２間の平行間隔（ピッチ間隔）、Ｌ_Dは屈折率変
化部Ｄ２の奥行き長さ、ｄ_Dは屈折率変化部Ｄ２の厚
み、Ｗ_Dは屈折率変化部Ｄ２の幅を示す。

【００６６】また、図５は本発明のプラスチック透過型
回折格子の他の例を示す概略鳥瞰図である。具体的に
は、図５は、プラスチック透過型回折格子Ｄの他の例を
示している。図５において、Ｄ１１はプラスチック透過
型回折格子、Ｄ１１ａは光が入射する入射面（上面）、
Ｄ１１ｂは下面である。Ｄ２ｃ１，Ｄ２ｃ２，・・，Ｄ
２ｃｘはそれぞれ屈折率変化部（回折格子）であり、こ
れらの屈折率変化部（Ｄ２ｃ１，Ｄ２ｃ２，・・，Ｄ２
ｃｘ）は、Ｘ−Ｙ平面上においてＸ軸と５５°をなす角
度の方向で、互いに平行な位置関係で形成されている。
Ｆ_D2cは、屈折率変化部（Ｄ２ｃ１，Ｄ２ｃ２，・・，
Ｄ２ｃｘ）における互いに対向している面であり、該面
Ｆ_D2cの面方向はＸ−Ｚ平面と５５°の面角をなす方向
となっている。Ｄ３ｃは格子群であり、屈折率変化部
（Ｄ２ｃ１，Ｄ２ｃ２，・・，Ｄ２ｃｘ）を有してい
る。なお、（Ｄ２ａ１，Ｄ２ａ２，・・，Ｄ２ａｘ）、
（Ｄ２ｂ１，Ｄ２ｂ２，・・，Ｄ２ｂｘ）、Ｆ_D2a、Ｆ
_D2b、Ｄ４、Λ_D、Ｌ_D、ｄ_D、Ｗ_Dなどは、図４と同様で
ある。

【００６７】図４及び５において、屈折率変化部（Ｄ２
ａ１，Ｄ２ａ２，・・，Ｄ２ａｘ）を屈折率変化部Ｄ２
ａと総称する場合がある。屈折率変化部（Ｄ２ｂ１，Ｄ
２ｂ２，・・，Ｄ２ｂｘ）を屈折率変化部Ｄ２ｂと総称
する場合がある。屈折率変化部（Ｄ２ｃ１，Ｄ２ｃ２，
・・，Ｄ２ｃｘ）を屈折率変化部Ｄ２ｃと総称する場合
がある。また、屈折率変化部（Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ，Ｄ２
ｃ，・・）を屈折率変化部Ｄ２と総称する場合がある。
さらにまた、格子群（Ｄ３ａ，Ｄ３ｂ，Ｄ３ｃ，・・）
を格子群Ｄ３と総称する場合がある。各格子群中の屈折
率変化部における互いに対向している面（Ｆ_D2a，
Ｆ_D2b，Ｆ_D2c，・・）を、面Ｆ_D2と総称する場合があ
る。

【００６８】図４又は５に係るプラスチック透過型回折
格子（Ｄ１，Ｄ１１）は、略直方体であり、その上面
は、Ｘ−Ｙ平面に対して平行（又はＺ軸に対して垂直）
となっている。このプラスチック透過型回折格子（Ｄ
１，Ｄ１１）は、層状に形成された（積層された）複数
の格子群Ｄ３を有しており、例えば、プラスチック透過
型回折格子Ｄ１では、格子群Ｄ３ａ及び格子群Ｄ３ｂが
それぞれ層状に形成されており、また、プラスチック透
過型回折格子Ｄ１１では、格子群Ｄ３ａ、格子群Ｄ３ｂ
及び格子群Ｄ３ｃがこの順でそれぞれ層状に形成されて
いる。

【００６９】該複数の格子群Ｄ３における各格子群（Ｄ
３ａ，Ｄ３ｂ，Ｄ３ｃ）は、それぞれ、互いに平行な複
数の屈折率変化部（Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ，Ｄ２ｃ）を有して
いるとともに、各格子群（Ｄ３ａ，Ｄ３ｂ，Ｄ３ｃ）中
の屈折率変化部（Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ，Ｄ２ｃ）における互
いに対向している面（Ｆ_D2a，Ｆ_D2b，Ｆ_D2c）の面方向
が、隣接する格子群の間で互いに非平行となっている。
具体的には、面Ｆ_D2aの面方向と、面Ｆ_D2bの面方向と
は、異なる方向［これらの面方向間の面角（鋭角）は９
０°となっている］であり、面Ｆ_D2bの面方向と、面Ｆ
_D2cの面方向とは、異なる方向［これらの面方向間の面
角（鋭角）は５５°となっている］である。隣接する格
子群の間において、面（Ｆ_D2a，Ｆ_D2b，Ｆ_D2c，・・）
の面方向の面角（鋭角）としては、０°でなければ目的
とする回折格子に応じて適宜選択することができ、０°
より大きく９０°以下（例えば、１〜９０°）の範囲か
ら選択することができる。なお、面角とは、それぞれの
面の法線間の角度を意味している。

【００７０】また、屈折率変化部Ｄ２は、略直方体であ
る。該屈折率変化部Ｄ２は、屈折率（ｎ）を有するプラ
スチック構造体の内部における特定の部位に形成された
屈折率が変化した部位である。このような屈折率変化部
Ｄ２は、例えば、プラスチック構造体の内部に、パルス
幅が１０^-12秒以下の超短パルスレーザーの焦点を合わ
せて、特定の方法により照射することにより形成するこ
とができる。図４に係る屈折率変化部Ｄ２は、パルス幅
が１０^-12秒以下の超短パルスレーザーを用いて形成さ
れている。すなわち、屈折率変化部Ｄ２は、超短パルス
レーザーが照射された（レーザーの焦点が合わせられ
た）レーザー照射部であり、超短パルスレーザー照射前
のプラスチック構造体の屈折率（ｎ）と異なる屈折率
（ｎ´）を有している。一方、屈折率未変化部Ｄ４は、
超短パルスレーザーが照射されていない（レーザーの焦
点が合わせられていない）レーザー未照射部であり、超
短パルスレーザー照射前のプラスチック構造体の屈折率
（ｎ）と同じ屈折率（ｎ）を有している。

【００７１】前記屈折率変化部Ｄ２において、各格子群
中の隣接した屈折率変化部Ｄ２のピッチ間隔Λ_Dとして
は、例えば、５０μｍ以下（好ましくは３０μｍ以下、
さらに好ましくは１５μｍ以下）程度であることが望ま
しい。

【００７２】また、各格子群中の各屈折率変化部Ｄ２の
奥行き長さＬ_Dとしては、３μｍ以上（好ましくは５μ
ｍ以上、さらに好ましくは２０μｍ以上、特に５０μｍ
以上）程度であることが好適である。

【００７３】また、各格子群中の各屈折率変化部Ｄ２の
厚み（格子の厚み）ｄ_Dとしては、格子のピッチ間隔の
１／３以上（好ましくは１／２以上）であることが望ま
しい。

【００７４】なお、各格子群中の各屈折率変化部（Ｄ２
ａ１，Ｄ２ａ２，・・，Ｄ２ａｘ、Ｄ２ｂ１，Ｄ２ｂ
２，・・，Ｄ２ｂｘ、Ｄ２ｃ１，Ｄ２ｃ２，・・，Ｄ２
ｃｘ・・）の幅Ｗ_Dは、入射光の特性等に応じて適宜選
択することができる。

【００７５】なお、本発明では、各格子群中の屈折率変
化部のピッチ間隔Λ_Dは、すべての格子群間で同一であ
ってもよく、各格子群間で異なっていてもよく、あるい
は、一部の格子群間で同一であってもよい。また、同様
に、厚みｄ_D、奥行き長さＬ_D、幅Ｗ_D等についても、す
べての格子群間で同一であってもよく、各格子群間で異
なっていてもよく、あるいは、一部の格子群間で同一で
あってもよい。図４や図５では、屈折率変化部（Ｄ２
ａ，Ｄ２ｂ，Ｄ２ｃ，・・）に関して、ピッチ間隔
Λ_D、厚みｄ_D、奥行き長さＬ_Dは、すべて同一となって
いる。本発明では、ピッチ間隔Λ_D、厚みｄ_D、奥行き長
さＬ_Dに関しては、屈折率変化部（Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ，Ｄ
２ｃ，・・）で同一であることが好ましい。

【００７６】図４及び５では、プラスチック透過型回折
格子（Ｄ１，Ｄ１１）および各屈折率変化部Ｄ２は、説
明を容易にするために、それぞれ直方体として表現して
いるが、それぞれ、如何なる形状のものであってもよ
く、またその大きさも特に制限されない。本発明では、
プラスチック透過型回折格子（Ｄ１，Ｄ１１）として
は、略直方体（特に、すべての面が直角で交わっている
直方体）の形状を有していることが好ましい。また、各
屈折率変化部Ｄ２としては、略直方体（特に、すべての
面が直角で交わっている直方体）の形状を有しているこ
とが好ましい。

【００７７】なお、各屈折率変化部（Ｄ２ａ１，Ｄ２ａ
２，・・，Ｄ２ａｘ）の合計数（すなわち、屈折率変化
部Ｄ２ａに含まれる各屈折率変化部の数）などの各格子
群（Ｄ３ａ，Ｄ３ｂ，Ｄ３ｃ，・・）に含まれる屈折率
変化部の数は特に制限されない。また、各格子群（Ｄ３
ａ，Ｄ３ｂ，Ｄ３ｃ，・・）に含まれる屈折率変化部の
数は、各格子群間で同一であってもよく、異なっていて
もよい。

【００７８】さらにまた、格子群の数は特に制限されな
い。例えば、図４で示されているように格子群の数が２
であってもよく、図５で示されているように格子群の数
が３であってもよい。本発明では、格子群の数として
は、例えば、２〜１０（好ましくは２〜４）程度の範囲
から選択してもよい。なお、格子群の数が３以上である
場合、各格子群中の互いに平行な複数の屈折率変化部に
おける互いに対向している面Ｆ_D2の面方向は、隣接する
格子群の間で互いに非平行となっていれば、隣接してい
ない格子群の間では非平行、平行のいずれであってもよ
い。

【００７９】層状に形成されている複数の格子群におけ
る格子群間の距離（層間距離）は、特に制限されず、例
えば、５〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍ程度の
範囲から選択することができる。

【００８０】従って、本発明のプラスチック透過型回折
格子では、隣接する屈折率変化部間の間隔Λ（Λ_A，
Λ_B，Λ_C，Λ_Dなど）（なお、隣接する屈折率変化部の
間隔が一定である場合は、平行間隔であり、一方、隣接
する屈折率変化部の間隔が一方の側から他方の側にかけ
て変化している場合は、最大間隔Λ_maxであってもよ
い）は、５０μｍ以下（好ましくは３０μｍ以下、さら
に好ましくは１５μｍ以下）程度の範囲から選択するこ
とができる。

【００８１】また、屈折率変化部の対向する面の奥行き
長さＬ（Ｌ_A，Ｌ_B，Ｌ_C，Ｌ_Dなど）としては、３μｍ以
上（好ましくは５μｍ以上、さらに好ましくは２０μｍ
以上、特に５０μｍ以上）程度の範囲から選択すること
ができる。なお、屈折率変化部の対向する面の奥行き長
さＬとしては、後述するように、超短パルスレーザーを
１光束で照射して屈折率変化部を形成する場合は、５μ
ｍ以上（好ましくは２０μｍ以上）であることが望まし
く、多光束干渉（２光束干渉など）により照射して屈折
率変化部を形成する場合は、３μｍ以上（好ましくは３
μｍ以上２０μｍ未満）であることが望ましい。

【００８２】さらにまた、屈折率変化部の厚みｄ
（ｄ_A，ｄ_B，ｄ_C，ｄ_Dなど）としては、屈折率変化部間
の間隔Λ（Λ_A，Λ_B，Λ_C，Λ_Dなど）または最小間隔Λ
_minの１／３以上（好ましくは１／２以上）程度の範囲
から選択することができる。

【００８３】なお、本発明では、隣接する屈折率変化部
間の間隔（Λ_A，Λ_B，Λ_C，Λ_Dなど）をΛと総称する場
合がある。屈折率変化部の対向する面の奥行き長さ（Ｌ
_A，Ｌ_B，Ｌ_C，Ｌ_Dなど）をＬと総称する場合がある。屈
折率変化部間の間隔（Λ_A，Λ_B，Λ_C，Λ_Dなど）をΛと
総称する場合がある。

【００８４】また、本発明では、下記式（１）で表され
る無次元数Ｑが、Ｑ＞１の関係を有していることが好ま
しい。 Ｑ＝２πλＬ／ｎΛ² （１） （式（１）において、Λは隣接した屈折率変化部間の間
隔、Ｌは複数の屈折率変化部の対向する面の奥行き長
さ、λは回折される光の波長、ｎは屈折率未変化部の屈
折率である。）

【００８５】前記式（１）において、Ｑが１を越えてい
ると、Ｂｒａｇｇタイプの回折が起こり、一次の方向の
回折効率（η₁）を高めることができる。もちろん、Ｑ
は１以下であってもよく、この場合は、Ｒａｍａｎ−Ｎ
ａｔｈタイプの回折が起こりやすくなり、一次の方向の
回折効率（η₁）が低下する。

【００８６】本発明では、Ｑは５以上（特に８以上）で
あることが望ましい。

【００８７】一次の方向の回折効率（η₁）は、下記式
（２）で表すことができる。 一次の回折効率η₁＝（一次の回折光強度）／（入射光強度） （２）

【００８８】本発明では、一次の方向の回折効率
（η₁）としては、例えば、０．０５以上（好ましくは
０．３以上、さらに好ましくは０．５以上）の範囲から
選択することができる。

【００８９】このように、本発明のプラスチック透過型
回折格子（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１など）において、屈
折率変化部（Ａ２１，Ａ２２，・・，Ａ２ｘ；Ｂ２１，
Ｂ２２，・・，Ｂ２ｘ；Ｃ２ａ１，Ｃ２ａ２，・・，Ｃ
２ａｘ、Ｃ２ｂ１，Ｃ２ｂ２，・・，Ｃ２ｂｘ；Ｄ２ａ
１，Ｄ２ａ２，・・，Ｄ２ａｘ、Ｄ２ｂ１，Ｄ２ｂ２，
・・，Ｄ２ｂｘ、Ｄ２ｃ１，Ｄ２ｃ２，・・，Ｄ２ｃ
ｘ）は、回折格子としての機能を有している。なお、例
えば、プラスチック透過型回折格子Ａ１を回折格子とし
て利用する場合、上面（入射面）Ａ１ａを光の入射面と
するとともに、屈折率変化部Ａ２の対向する面Ａ２ａ
（ＸＺ平面に対して平行な面）に対して平行な方向（Ｘ
軸に対して平行な方向およびＺ軸に対して平行な方向）
以外の方向から光を入射させることにより、回折格子と
して有効に利用することができる。

【００９０】［作製方法］ （プラスチック透過型回折格子Ａの作製方法）前記プラ
スチック透過型回折格子Ａ１は、例えば、図６で示され
るように、屈折率（ｎ）を有するプラスチック構造体Ａ
１１の内部における特定の部位に、パルス幅が１０^-12
秒以下の超短パルスレーザーＡ４の焦点を合わせてプラ
スチック構造体Ａ１１の外部から照射することにより、
屈折率が変化した屈折率変化部Ａ２を互いに平行に複数
形成させて作製することができる。

【００９１】図６は本発明のプラスチック透過型回折格
子Ａ１を作製する方法の一例を示す概略図である。図６
において、Ａ１、Ａ１ａ、（Ａ２１，Ａ２２，・・，Ａ
２ｘ）、Ａ２、Ａ３は、それぞれ、図１と同様である。
Ａ１１はプラスチック構造体、Ａ４はパルス幅が１０
^-12秒以下である超短パルスレーザー（単に「レーザ
ー」と称する場合がある）、Ａ４ａはレーザーＡ４の照
射方向であり、Ａ５はレンズである。プラスチック構造
体Ａ１１は、プラスチック透過型回折格子Ａ１を作製す
るための材料となるものであり、屈折率がｎであるプラ
スチック材料から形成されている。そして、プラスチッ
ク構造体Ａ１１の内部に屈折率変化部Ａ２が形成された
ものが、プラスチック透過型回折格子Ａ１となる。屈折
率変化部Ａ２は、レーザーＡ４の照射による影響を受け
て屈折率が変化した部位であり、隣接する同様の屈折率
変化部Ａ２と互いに平行な位置関係を有している。ま
た、屈折率未変化部Ａ３は、レーザーＡ４の照射による
影響を受けておらず、屈折率が変化していない部位であ
り、元の屈折率（構造）を保持している。すなわち、屈
折率未変化部Ａ３は、元の状態又は形態を保持してい
る。従って、プラスチック透過型回折格子Ａ１は、屈折
率未変化部Ａ３内に、特定のピッチ間隔を隔てて互いに
平行な屈折率変化部Ａ２が複数形成されている形態を有
している。

【００９２】レーザーＡ４は、プラスチック構造体Ａ１
１に向けて、照射方向Ａ４ａの向きで（すなわち、Ｚ軸
と平行な方向で）照射している。なお、レーザーＡ４は
レンズＡ５を用いることにより焦点を絞って合わせるこ
とができる。従って、レーザーＡ４の焦点を絞って合わ
せる必要がない場合などでは、レンズＡ５を用いる必要
がない。

【００９３】また、プラスチック構造体Ａ１１は略直方
体であり、その上面はＸ−Ｙ平面と平行（またはＺ軸と
垂直）となっている。なお、プラスチック構造体Ａ１１
としては、直方体を用いているが、如何なる形状のもの
であってもよく、その大きさも特に制限されない。

【００９４】また、図６において、Ａ６１ａ，Ａ６２
ａ，・・，Ａ６ｘａはそれぞれレーザーＡ４の照射をし
始めたときの焦点を合わせた最初の位置又はその中心位
置（「照射開始位置」と称する場合がある）である。照
射開始位置（Ａ６１ａ，Ａ６２ａ，・・，Ａ６ｘａ）
は、同一のＸ−Ｙ面上でかつＸ軸上の位置が同じである
とともに、Ｙ軸上の位置が異なり、特定の間隔があけら
れている。すなわち、照射開始位置（Ａ６１ａ，Ａ６２
ａ，・・，Ａ６ｘａ）は、プラスチック構造体Ａ１１の
上面Ａ１ａから一定の深さに設定され、且つ同一のＹ軸
方向に等間隔の間隔で設けられている。

【００９５】一方、Ａ６１ｂ，Ａ６２ｂ，・・，Ａ６ｘ
ｂはそれぞれレーザーＡ４の照射を終えたときの焦点を
合わせた最終の位置又はその中心位置（「照射終了位
置」と称する場合がある）である。該照射終了位置（Ａ
６１ｂ，Ａ６２ｂ，・・，Ａ６ｘｂ）も、前記照射開始
位置（Ａ６１ａ，Ａ６２ａ，・・，Ａ６ｘａ）と同様
に、プラスチック構造体Ａ１１の上面Ａ１ａから一定の
深さに設定され、且つ同一のＹ軸方向に等間隔の間隔で
設けられている。

【００９６】Ａ６１ｃ，Ａ６２ｃ，・・，Ａ６ｘｃはそ
れぞれレーザーＡ４の照射の焦点又はその中心位置（単
に「焦点位置」と称する場合がある）が照射開始位置
（Ａ６１ａ，Ａ６２ａ，・・，Ａ６ｘａ）から照射終了
位置（Ａ６１ｂ，Ａ６２ｂ，・・，Ａ６ｘｂ）に移動す
る移動方向であり、Ｘ軸と平行な方向である。Ａ６１，
Ａ６２，・・，Ａ６ｘはそれぞれ照射開始位置（Ａ６１
ａ，Ａ６２ａ，・・，Ａ６ｘａ）のレーザーＡ４の照射
の焦点位置又は焦点の中心位置が移動した軌跡（「焦点
位置軌跡」と称する場合がある）である。Ａ７は隣接し
た照射開始位置（Ａ６１ａ，Ａ６２ａ，・・，Ａ６ｘ
ａ）間の距離（最短距離）である。

【００９７】図６では、レーザーＡ４の焦点位置を、そ
れぞれ、照射開始位置（Ａ６１ａ，Ａ６２ａ，・・，Ａ
６ｘａ）から照射終了位置（Ａ６１ｂ，Ａ６２ｂ，・
・，Ａ６ｘｂ）にかけて、焦点位置の移動方向（Ａ６１
ｃ，Ａ６２ｃ，・・，Ａ６ｘｃ）の方向で、連続的に直
線的に移動させており、該移動した焦点位置の軌跡が焦
点位置軌跡（Ａ６１，Ａ６２，・・，Ａ６ｘ）となって
いる。該焦点位置軌跡（Ａ６１，Ａ６２，・・，Ａ６
ｘ）において、焦点位置が移動した方向（Ａ６１ｃ，Ａ
６２ｃ，・・，Ａ６ｘｃ）は、レーザーＡ４の照射方向
Ａ４ａと垂直な方向（図６では、Ｘ軸と平行な方向）で
ある。従って、屈折率変化部Ａ２の長手方向は、移動方
向（Ａ６１ｃ，Ａ６２ｃ，・・，Ａ６ｘｃ）の方向であ
る。また、照射開始位置（Ａ６１ａ，Ａ６２ａ，・・，
Ａ６ｘａ）間の距離Ａ７は、照射終了位置（Ａ６１ｂ，
Ａ６２ｂ，・・，Ａ６ｘｂ）間の距離や、焦点位置軌跡
（Ａ６１，Ａ６２，・・，Ａ６ｘ）間の距離（最短距
離）に相当している。従って、隣接した照射開始位置
（Ａ６１ａ，Ａ６２ａ，・・，Ａ６ｘａ）間の距離Ａ７
は、格子のピッチ間隔Λ_Aと格子の厚みｄ_Aとを足した距
離（Λ_A＋ｄ_A）に相当している。

【００９８】より具体的には、まず、照射開始位置Ａ６
１ａから照射終了位置Ａ６１ｂにかけて焦点の移動方向
Ａ６１ｃの方向で、レーザーＡ４の焦点位置を連続的に
直線的に移動させて、レーザーの照射を行う。その後、
前記照射開始位置Ａ６１ａと同じＸ−Ｙ面上にありかつ
Ｘ軸上の位置が同じでＹ軸上の位置が距離Ａ７だけ移動
した位置である焦点開始位置Ａ６２ａから、前記移動方
向Ａ６１ｃと平行な方向である移動方向Ａ６２ｃの方向
で、前記照射終了位置Ａ６１ｂと同一のＸ軸の位置とな
る照射終了位置Ａ６２ｂまで、レーザーＡ４の焦点位置
を連続的に直線的に移動させて、レーザーの照射を行
う。以下、同様にして、順次、レーザーの照射を行うこ
とにより、プラスチック構造体Ａ１１の中にピッチ間隔
Λ_Aの距離を保って、互いに平行な位置関係を有する複
数の屈折率変化部（Ａ２１，Ａ２２，・・，Ａ２ｘ）を
形成して、回折格子として利用できるプラスチック透過
型回折格子Ａ１を作製することができる。

【００９９】本発明では、屈折率変化部（Ａ２１，Ａ２
２，・・，Ａ２ｘ）はそれぞれお互いに平行な位置関係
を保つように形成されていればよく、レーザーＡ４の焦
点の位置を、レーザーＡ４の照射方向Ａ４ａに対して、
平行な方向や垂直な方向や斜め方向等に移動させること
が出来る。また、本発明では、レーザーＡ４の焦点位置
は、連続的又は間欠的に移動させることもできる。この
様に、レーザーＡ４の焦点位置を移動させながら照射す
ることにより、焦点位置の移動方向に連続的に形成され
た屈折率変化部Ａ２を形成させることが出来る。

【０１００】特に、パルス幅が１０^-12秒以下のレーザ
ーをプラスチック構造体の内部に焦点を合わせて照射し
て、互いに平行な複数の屈折率変化部を形成した後、該
屈折率変化部間の平行間隔が変化するようにプラスチッ
ク構造体を変形させることにより、高い回折効率を有し
且つ屈折率変化部間の間隔（格子のピッチ間隔）が調整
されたプラスチック透過型回折格子（「プラスチック透
過型回折格子Ａａ」と称する場合がある）を作製するこ
とができる。

【０１０１】より具体的には、例えば、図７で示される
ように、屈折率（ｎ）を有するプラスチック構造体Ａａ
１１の内部における特定の部位に、パルス幅が１０^-12
秒以下の超短パルスレーザーの焦点を合わせてプラスチ
ック構造体Ａａ１１の外部から照射して該焦点位置を移
動させることにより屈折率が変化した屈折率変化部Ａａ
２を互いに平行に複数形成し、その後、図８で示される
ように、プラスチック構造体Ａａ１１の内部に屈折率変
化部Ａａ２ａが形成されたプラスチック構造体Ａａ１２
を、隣接する屈折率変化部間の平行間隔が変化するよう
に変形（例えば、収縮又は延伸、特に収縮）させること
により、プラスチック透過型回折格子Ａａ１を作製する
ことができる。

【０１０２】図７は、プラスチック透過型回折格子Ａａ
１を作製するために、プラスチック構造体の内部に屈折
率変化部を作製する方法の一例を示す概略図である。図
７において、Ａａ２ａ１，Ａａ２ａ２，・・，Ａａ２ａ
ｘは屈折率変化部であり、屈折率変化部（Ａａ２ａ１，
Ａａ２ａ２，・・，Ａａ２ａｘ）を屈折率変化部Ａａ２
ａと総称する場合がある。また、Ａａ１１はプラスチッ
ク構造体、Ａａ１２はプラスチック構造体Ａａ１１に屈
折率変化部Ａａ２ａが形成された状態のプラスチック構
造体、Ａａ１ａはプラスチック構造体Ａａ１１の上面、
Ａａ１ｂはプラスチック構造体Ａａ１１の下面、Ａａ３
は屈折率未変化部、Ａａ４はパルス幅が１０^-12秒以下
である超短パルスレーザー（単に「レーザー」と称する
場合がある）、Ａａ４ａはレーザーＡａ４の照射方向で
あり、Ａａ５はレンズである。プラスチック構造体Ａａ
１１は、プラスチック透過型回折格子Ａａ１を作製する
ための材料となるものであり、屈折率がｎであるプラス
チック材料から形成されている。そして、プラスチック
構造体Ａａ１１の内部に屈折率変化部Ａａ２ａが形成さ
れたものが、プラスチック構造体Ａａ１２となる。屈折
率変化部Ａａ２ａは、レーザーＡａ４の照射による影響
を受けて屈折率が変化した部位であり、隣接する同様の
屈折率変化部Ａａ２ａと互いに平行な位置関係を有して
いる。また、屈折率未変化部Ａａ３は、レーザーＡａ４
の照射による影響を受けておらず、屈折率が変化してい
ない部位であり、元の屈折率（構造）を保持している。
すなわち、屈折率未変化部Ａａ３は、元の状態又は形態
を保持している。なお、プラスチック構造体Ａａ１１の
内部に屈折率変化部Ａａ２ａを形成させた後、該屈折率
変化部Ａａ２ａ間の平行間隔が変化するように、屈折率
変化部Ａａ２ａを有するプラスチック構造体Ａａ１２を
変形させたものが、プラスチック透過型回折格子Ａａ１
となる。従って、プラスチック透過型回折格子Ａａ１
は、屈折率未変化部Ａａ３内に、特定のピッチ間隔を隔
てて互いに平行な屈折率変化部Ａａ２が複数形成されて
いる形態を有している。

【０１０３】レーザーＡａ４は、プラスチック構造体Ａ
ａ１１に向けて、照射方向Ａａ４ａの向きで（すなわ
ち、Ｚ軸と平行な方向で）照射している。なお、レーザ
ーＡａ４はレンズＡａ５を用いることにより焦点を絞っ
て合わせることができる。従って、レーザーＡａ４の焦
点を絞って合わせる必要がない場合などでは、レンズＡ
ａ５を用いる必要がない。

【０１０４】また、プラスチック構造体Ａａ１１は略直
方体であり、その上面はＸ−Ｙ平面と平行（またはＺ軸
と垂直）となっている。なお、プラスチック構造体Ａａ
１１としては、直方体を用いているが、如何なる形状の
ものであってもよく、その大きさも特に制限されない。

【０１０５】また、図７において、Ａａ６１ａ，Ａａ６
２ａ，・・，Ａａ６ｘａはそれぞれレーザーＡａ４の照
射をし始めたときの焦点を合わせた最初の位置又はその
中心位置（「照射開始位置」と称する場合がある）であ
る。照射開始位置（Ａａ６１ａ，Ａａ６２ａ，・・，Ａ
ａ６ｘａ）は、同一のＸ−Ｙ面上でかつＸ軸上の位置が
同じであるとともに、Ｙ軸上の位置が異なり、特定の間
隔があけられている。すなわち、照射開始位置（Ａａ６
１ａ，Ａａ６２ａ，・・，Ａａ６ｘａ）は、プラスチッ
ク構造体Ａａ１１の上面Ａａ１ａから一定の深さに設定
され、且つ同一のＹ軸方向に等間隔の間隔で設けられて
いる。

【０１０６】一方、Ａａ６１ｂ，Ａａ６２ｂ，・・，Ａ
ａ６ｘｂはそれぞれレーザーＡａ４の照射を終えたとき
の焦点を合わせた最終の位置又はその中心位置（「照射
終了位置」と称する場合がある）である。該照射終了位
置（Ａａ６１ｂ，Ａａ６２ｂ，・・，Ａａ６ｘｂ）も、
前記照射開始位置（Ａａ６１ａ，Ａａ６２ａ，・・，Ａ
ａ６ｘａ）と同様に、プラスチック構造体Ａａ１１の上
面Ａａ１ａから一定の深さに設定され、且つ同一のＹ軸
方向に等間隔の間隔で設けられている。

【０１０７】Ａａ６１ｃ，Ａａ６２ｃ，・・，Ａａ６ｘ
ｃはそれぞれレーザーＡａ４の照射の焦点又はその中心
位置（単に「焦点位置」と称する場合がある）が照射開
始位置（Ａａ６１ａ，Ａａ６２ａ，・・，Ａａ６ｘａ）
から照射終了位置（Ａａ６１ｂ，Ａａ６２ｂ，・・，Ａ
ａ６ｘｂ）に移動する移動方向であり、Ｘ軸と平行な方
向である。Ａａ６１，Ａａ６２，・・，Ａａ６ｘはそれ
ぞれ照射開始位置（Ａａ６１ａ，Ａａ６２ａ，・・，Ａ
ａ６ｘａ）のレーザーＡａ４の照射の焦点位置又は焦点
の中心位置が移動した軌跡（「焦点位置軌跡」と称する
場合がある）である。Ａａ７は隣接した照射開始位置
（Ａａ６１ａ，Ａａ６２ａ，・・，Ａａ６ｘａ）間の距
離（最短距離）である。

【０１０８】図７では、レーザーＡａ４の焦点位置を、
それぞれ、照射開始位置（Ａａ６１ａ，Ａａ６２ａ，・
・，Ａａ６ｘａ）から照射終了位置（Ａａ６１ｂ，Ａａ
６２ｂ，・・，Ａａ６ｘｂ）にかけて、焦点位置の移動
方向（Ａａ６１ｃ，Ａａ６２ｃ，・・，Ａａ６ｘｃ）の
方向で、連続的に直線的に移動させており、該移動した
焦点位置の軌跡が焦点位置軌跡（Ａａ６１，Ａａ６２，
・・，Ａａ６ｘ）となっている。該焦点位置軌跡（Ａａ
６１，Ａａ６２，・・，Ａａ６ｘ）において、焦点位置
が移動した方向（Ａａ６１ｃ，Ａａ６２ｃ，・・，Ａａ
６ｘｃ）は、レーザーＡａ４の照射方向Ａａ４ａと垂直
な方向（図７では、Ｘ軸と平行な方向）である。従っ
て、屈折率変化部Ａａ２の長手方向は、移動方向（Ａａ
６１ｃ，Ａａ６２ｃ，・・，Ａａ６ｘｃ）の方向であ
る。また、照射開始位置（Ａａ６１ａ，Ａａ６２ａ，・
・，Ａａ６ｘａ）間の距離Ａａ７は、照射終了位置（Ａ
ａ６１ｂ，Ａａ６２ｂ，・・，Ａａ６ｘｂ）間の距離
や、焦点位置軌跡（Ａａ６１，Ａａ６２，・・，Ａａ６
ｘ）間の距離（最短距離）に相当している。従って、隣
接した照射開始位置（Ａａ６１ａ，Ａａ６２ａ，・・，
Ａａ６ｘａ）間の距離Ａａ７は、屈折率変化部Ａａ２ａ
間の平行間隔と屈折率変化部Ａａ２ａとを足した距離に
相当している。

【０１０９】より具体的には、まず、照射開始位置Ａａ
６１ａから照射終了位置Ａａ６１ｂにかけて焦点の移動
方向Ａａ６１ｃの方向で、レーザーＡａ４の焦点位置を
連続的に直線的に移動させて、レーザーの照射を行う。
その後、前記照射開始位置Ａａ６１ａと同じＸ−Ｙ面上
にありかつＸ軸上の位置が同じでＹ軸上の位置が距離Ａ
ａ７だけ移動した位置である焦点開始位置Ａａ６２ａか
ら、前記移動方向Ａａ６１ｃと平行な方向である移動方
向Ａａ６２ｃの方向で、前記照射終了位置Ａａ６１ｂと
同一のＸ軸の位置となる照射終了位置Ａａ６２ｂまで、
レーザーＡａ４の焦点位置を連続的に直線的に移動させ
て、レーザーの照射を行う。以下、同様にして、順次、
レーザーの照射を行うことにより、プラスチック構造体
Ａａ１１の中に、一定の平行間隔の距離を保って、互い
に平行な位置関係を有する複数の屈折率変化部（Ａａ２
ａ１，Ａａ２ａ２，・・，Ａａ２ａｘ）を形成して、プ
ラスチック構造体Ａａ１２を作製することができる。

【０１１０】そして、屈折率変化部（Ａａ２ａ１，Ａａ
２ａ２，・・，Ａａ２ａｘ）を有するプラスチック構造
体Ａａ１２を、該屈折率変化部Ａａ２ａ間の平行間隔が
変化（減少又は増大）するように変形させることによ
り、図１で示されるようなプラスチック透過型回折格子
Ａａ１が得られる。このような変形としては、例えば、
延伸、収縮を採用することができる。本発明では、屈折
率変化部Ａａ２間のピッチ間隔が小さい方が好ましいの
で、変形としては収縮を好適に採用することができる。
プラスチック構造体Ａａ１２を収縮させて変形させる際
には、例えば、プラスチック構造体Ａａ１２に対して熱
及び／又は圧力をかけることができる。この収縮は、圧
力を必要とする強制収縮であってもよいが、熱のみによ
る収縮であることが好ましい。プラスチック構造体Ａａ
１２を熱のみにより収縮させるためには、プラスチック
構造体Ａａ１１として予め延伸されたものを用いること
が重要である。このように、予め延伸されているプラス
チック構造体Ａａ１１中に屈折率変化部Ａａ２ａを形成
してプラスチック構造体Ａａ１２を作製し、該プラスチ
ック構造体Ａａ１２を熱により収縮させることにより、
プラスチック透過型回折格子Ａａ１を作製する方法とし
ては、例えば、図８に示されているような方法が挙げら
れる。

【０１１１】図８はプラスチック透過型回折格子Ａａ１
を作製する方法の一例を示す概略図である。図８におい
て、（ａ）はプラスチック透過型回折格子Ａａ１を作製
するための材料となる延伸させたプラスチック構造体Ａ
ａ１１ａを示しており、（ｂ）は（ａ）に係る延伸させ
たプラスチック構造体Ａａ１１ａの内部に屈折率変化部
Ａａ２ａを形成させたプラスチック構造体Ａａ１２ａを
示しており、（ｃ）は（ｂ）に係る屈折率変化部Ａａ２
ａを有する延伸されているプラスチック構造体Ａａ１２
ａを収縮させて得られたプラスチック透過型回折格子Ａ
ａ１を示している。

【０１１２】図８において、Ａａ１、（Ａａ２ａ１，Ａ
ａ２ａ２，・・，Ａａ２ａｘ）、Ａａ２ａ、（Ａａ２
１，Ａａ２２，・・，Ａａ２ｘ）、Ａａ２は、それぞ
れ、図７と同様である。Ａａ１１ａは予め１軸延伸され
たプラスチック構造体であり、図７におけるプラスチッ
ク構造体Ａａ１１が予め１軸延伸されているものに相当
している。Ａａ１２ａはプラスチック構造体Ａａ１１ａ
の内部に屈折率変化部Ａａ２ａが形成された状態のプラ
スチック構造体であり、図７におけるプラスチック構造
体Ａａ１２が１軸延伸されているものに相当している。
また、ＭＤは延伸方向、ＴＤは直交方向である。すなわ
ち、直交方向ＴＤは、プラスチック構造体Ａａ１１ａに
おける１軸延伸の延伸方向ＭＤと直交している方向であ
る。

【０１１３】図８に係るプラスチック透過型回折格子Ａ
ａ１を作製する方法では、図８（ａ）で示されるような
延伸されたプラスチック構造体Ａａ１１ａに対して、図
７と同様の方法で、超短パルスレーザーを照射して、プ
ラスチック構造体Ａａ１１ａの内部に互いに平行な屈折
率変化部（Ａａ２ａ１，Ａａ２ａ２，・・，Ａａ２ａ
ｘ）を複数形成して、図８（ｂ）で示されるようなプラ
スチック構造体Ａａ１２ａを作製し、さらに、該屈折率
変化部Ａａ２ａを有するプラスチック構造体Ａａ１２ａ
を熱により収縮させることにより、図８（ｃ）で示され
るようなプラスチック透過型回折格子Ａａ１を作製する
ことができる。

【０１１４】図８（ａ）では、プラスチック透過型回折
格子Ａａ１を作製するための材料としてのプラスチック
構造体としては、１軸延伸されたプラスチック構造体Ａ
ａ１１ａが用いられているが、２軸延伸されたプラスチ
ック構造体であってもよい。また、延伸倍率としては、
特に制限されず、１軸延伸の場合、例えば、１．０１〜
３倍（好ましくは１．２〜２倍）程度の範囲から選択す
ることができる。また、２軸延伸の場合、それぞれの方
向（縦方向、横方向）の延伸倍率としては、前記１軸延
伸の場合における延伸倍率と同様の範囲から選択するこ
とができる。

【０１１５】なお、プラスチック構造体の延伸に際して
は、熱や圧力をかけることができる。プラスチック構造
体の延伸方法としては、例えば、プラスチック構造体に
熱をかけた後、一方向又は二方向に引っ張る延伸方法を
採用することができる。

【０１１６】また、プラスチック構造体Ａａ１２ａの収
縮に際しては熱がかけられているが、プラスチック構造
体Ａａ１２ａを収縮させる際には熱及び／又は圧力をか
けることができる。プラスチック構造体Ａａ１２ａは予
め延伸されているので、熱（必要に応じて熱及び圧力）
をかけることによって、収縮させることができる。な
お、プラスチック構造体Ａａ１２ａが予め延伸されてい
ない場合は、屈折率変化部Ａａ２ａを形成した後、例え
ば、熱とともに圧力をかけて強制的に収縮させることも
可能である。

【０１１７】なお、図８（ｂ）では、屈折率変化部Ａａ
２ａが延伸方向ＭＤに対して直交する直交方向ＴＤに平
行に並ぶような形態で形成されているが、延伸方向ＭＤ
に平行に並ぶような形態で形成されていてもよい。すな
わち、１軸延伸されたプラスチック構造体を用いる場
合、レーザーＡａ４の照射における焦点位置の移動方向
は、直交方向ＴＤに平行な方向であってもよく、延伸方
向ＭＤに平行な方向であってもよい。また、両方向（直
交方向ＴＤ及び延伸方向ＭＤ）に平行な方向でなくても
よい。しかし、図８で示されるように、１軸延伸の場合
は、直交方向ＴＤに平行に並ぶような形態で屈折率変化
部Ａａ２ａを形成すると、屈折率変化部Ａａ２ａ間の平
行間隔が延伸方向ＭＤと平行な方向となるので、収縮に
より、屈折率変化部Ａａ２の平行間隔（ピッチ間隔）を
より一層狭めることが可能となる。

【０１１８】このように、本発明では、超短パルスレー
ザーの照射後に、照射により形成された互いに平行な複
数の屈折率変化部間の平行間隔が変化するように、プラ
スチック構造体を変形（例えば、延伸や収縮、特に収
縮）させることにより、本発明のプラスチック透過型回
折格子Ａａを作製することができる。

【０１１９】なお、レーザーＡａ４の焦点の位置を、レ
ーザーＡａ４の照射方向Ａａ４ａに対して、平行な方向
や垂直な方向や斜め方向等に移動させることが出来る。
また、レーザーＡａ４の焦点位置は、連続的又は間欠的
に移動させることもできる。この様に、レーザーＡａ４
の焦点位置を移動させながら照射することにより、焦点
位置の移動方向に連続的に形成された屈折率変化部を形
成させることが出来、照射後にプラスチック構造体に変
形を加えることにより、屈折率変化部間の間隔が調整さ
れたプラスチック透過型回折格子Ａａを作製することが
できる。

【０１２０】（プラスチック透過型回折格子Ｂの作製方
法）前記プラスチック透過型回折格子Ｂ１としては、そ
の作製方法は特に制限されず、例えば、パルス幅が１０
^-12秒以下のレーザーをプラスチック構造体の内部に焦
点を合わせて照射して複数の屈折率変化部を形成するこ
とにより作製することができ、この照射の際に、屈折率
変化部間の間隔が一方向に変化するように照射するか、
または、照射後に、屈折率変化部間の間隔が一方向に変
化するようにプラスチック構造体を変形させること等に
より、作製することができる。すなわち、（Ｂ１）パル
ス幅が１０^-12秒以下のレーザーをプラスチック構造体
の内部に焦点を合わせるとともに、その焦点位置を、該
焦点位置の移動により形成される屈折率変化部間の間隔
が一方の側から他方の側にかけて変化するように移動さ
せて照射する方法、（Ｂ２）パルス幅が１０^-12秒以下
のレーザーをプラスチック構造体の内部に焦点を合わせ
て照射して複数の屈折率変化部を形成した後、該屈折率
変化部間の間隔が一方の側から他方の側にかけて変化す
るようにプラスチック構造体を変形させる方法などを用
いることができる。

【０１２１】より具体的には、前記製造方法（Ｂ１）と
しては、例えば、図９で示されるように、屈折率（ｎ）
を有するプラスチック構造体Ｂ１１の内部における特定
の部位に、パルス幅が１０^-12秒以下の超短パルスレー
ザーＢ４の焦点を合わせてプラスチック構造体Ｂ１１の
外部から照射して該焦点位置を移動させることにより屈
折率が変化した屈折率変化部Ｂ２を複数形成し、この
際、その焦点位置を、隣接する屈折率変化部間の間隔が
一方の側から他方の側にかけて変化するように移動させ
る方法が挙げられる。

【０１２２】また、前記製造方法（Ｂ２）としては、例
えば、図１０で示されるように、屈折率（ｎ）を有する
プラスチック構造体Ｂ８１の内部における特定の部位
に、パルス幅が１０^-12秒以下の超短パルスレーザーの
焦点を合わせてプラスチック構造体Ｂ８１の外部から照
射して該焦点位置を移動させることにより屈折率が変化
した屈折率変化部Ｂ９ａを複数形成し、その後、屈折率
変化部Ｂ９ａを有するプラスチック構造体Ｂ８１を、隣
接する屈折率変化部間の間隔が一方の側から他方の側に
かけて変化するように変形させる方法などが挙げられ
る。

【０１２３】図９は本発明のプラスチック透過型回折格
子Ｂを作製する方法の一例を示す概略図である。図９に
おいて、Ｂ１、Ｂ１ａ、（Ｂ２１，Ｂ２２，・・，Ｂ２
ｘ）、Ｂ２、Ｂ３は、それぞれ、図２と同様である。１
１はプラスチック構造体、Ｂ４はパルス幅が１０^-12秒
以下である超短パルスレーザー（単に「レーザー」と称
する場合がある）、Ｂ４ａはレーザーＢ４の照射方向で
あり、Ｂ５はレンズである。プラスチック構造体Ｂ１１
は、プラスチック透過型回折格子Ｂ１を作製するための
材料となるものであり、屈折率がｎであるプラスチック
材料から形成されている。そして、プラスチック構造体
Ｂ１１の内部に屈折率変化部Ｂ２が形成されたものが、
プラスチック透過型回折格子Ｂ１となる。屈折率変化部
Ｂ２は、レーザーＢ４の照射による影響を受けて屈折率
が変化した部位であり、隣接する同様の屈折率変化部Ｂ
２とその間隔が一方の側から他方の側にかけて変化して
いる関係を有している。また、屈折率未変化部Ｂ３は、
レーザーＢ４の照射による影響を受けておらず、屈折率
が変化していない部位であり、元の屈折率（構造）を保
持している。すなわち、屈折率未変化部Ｂ３は、元の状
態又は形態を保持している。従って、プラスチック透過
型回折格子Ｂ１は、屈折率未変化部Ｂ３内に、一方向に
変化しているピッチ間隔を隔てて屈折率変化部Ｂ２が複
数形成されている形態を有している。

【０１２４】レーザーＢ４は、プラスチック構造体Ｂ１
１に向けて、照射方向Ｂ４ａの向きで（すなわち、Ｚ軸
と平行な方向で）照射している。なお、レーザーＢ４は
レンズＢ５を用いることにより焦点を絞って合わせるこ
とができる。従って、レーザーＢ４の焦点を絞って合わ
せる必要がない場合などでは、レンズＢ５を用いる必要
がない。

【０１２５】また、プラスチック構造体Ｂ１１は略直方
体であり、その上面はＸ−Ｙ平面と平行（またはＺ軸と
垂直）となっている。なお、プラスチック構造体Ｂ１１
としては、直方体を用いているが、如何なる形状のもの
であってもよく、その大きさも特に制限されない。

【０１２６】また、図９において、Ｂ６１ａ，Ｂ６２
ａ，・・，Ｂ６ｘａはそれぞれレーザーＢ４の照射をし
始めたときの焦点を合わせた最初の位置又はその中心位
置（「照射開始位置」と称する場合がある）である。照
射開始位置（Ｂ６１ａ，Ｂ６２ａ，・・，Ｂ６ｘａ）
は、同一のＸ−Ｙ面上にあり、特定の間隔があけられて
いる。すなわち、照射開始位置（Ｂ６１ａ，Ｂ６２ａ，
・・，Ｂ６ｘａ）は、プラスチック構造体Ｂ１１の上面
Ｂ１ａから一定の深さに設定され、且つ等間隔の間隔で
設けられている。なお、該照射開始位置（Ｂ６１ａ，Ｂ
６２ａ，・・，Ｂ６ｘａ）間の間隔は、屈折率変化部
（Ｂ２１，Ｂ２２，・・，Ｂ２ｘ）間の間隔の最小間隔
となっている。

【０１２７】一方、Ｂ６１ｂ，Ｂ６２ｂ，・・，Ｂ６ｘ
ｂはそれぞれレーザーＢ４の照射を終えたときの焦点を
合わせた最終の位置又はその中心位置（「照射終了位
置」と称する場合がある）である。該照射終了位置（Ｂ
６１ｂ，Ｂ６２ｂ，・・，Ｂ６ｘｂ）も、前記照射開始
位置（Ｂ６１ａ，Ｂ６２ａ，・・，Ｂ６ｘａ）と同様
に、プラスチック構造体Ｂ１１の上面Ｂ１ａから一定の
深さに設定され、且つ等間隔の間隔で設けられている。
なお、該照射終了位置（Ｂ６１ｂ，Ｂ６２ｂ，・・，Ｂ
６ｘｂ）間の間隔は、屈折率変化部（Ｂ２１，Ｂ２２，
・・，Ｂ２ｘ）間の間隔の最大間隔となっている。

【０１２８】Ｂ６１ｃ，Ｂ６２ｃ，・・，Ｂ６ｘｃはそ
れぞれレーザーＢ４の照射の焦点又はその中心位置（単
に「焦点位置」と称する場合がある）が照射開始位置
（Ｂ６１ａ，Ｂ６２ａ，・・，Ｂ６ｘａ）から照射終了
位置（Ｂ６１ｂ，Ｂ６２ｂ，・・，Ｂ６ｘｂ）に移動す
る移動方向である。Ｂ６１，Ｂ６２，・・，Ｂ６ｘはそ
れぞれ照射開始位置（Ｂ６１ａ，Ｂ６２ａ，・・，Ｂ６
ｘａ）のレーザーＢ４の照射の焦点位置又は焦点の中心
位置が移動した軌跡（「焦点位置軌跡」と称する場合が
ある）である。Ｂ７ａは隣接した照射開始位置（Ｂ６１
ａ，Ｂ６２ａ，・・，Ｂ６ｘａ）間の距離（最短距離）
であり、Ｂ７ｂは隣接した照射終了位置（Ｂ６１ｂ，Ｂ
６２ｂ，・・，Ｂ６ｘｂ）間の距離である。

【０１２９】図９では、レーザーＢ４の焦点位置を、そ
れぞれ、照射開始位置（Ｂ６１ａ，Ｂ６２ａ，・・，Ｂ
６ｘａ）から照射終了位置（Ｂ６１ｂ，Ｂ６２ｂ，・
・，Ｂ６ｘｂ）にかけて、焦点位置の移動方向（Ｂ６１
ｃ，Ｂ６２ｃ，・・，Ｂ６ｘｃ）の方向で、連続的に直
線的に移動させており、該移動した焦点位置の軌跡が焦
点位置軌跡（Ｂ６１，Ｂ６２，・・，Ｂ６ｘ）となって
いる。該焦点位置軌跡（Ｂ６１，Ｂ６２，・・，Ｂ６
ｘ）において、焦点位置が移動した方向（Ｂ６１ｃ，Ｂ
６２ｃ，・・，Ｂ６ｘｃ）は、レーザーＢ４の照射方向
Ｂ４ａと垂直な方向（図９では、Ｘ軸と平行な方向）で
ある。従って、屈折率変化部Ｂ２の長手方向は、移動方
向（Ｂ６１ｃ，Ｂ６２ｃ，・・，Ｂ６ｘｃ）の方向であ
る。また、照射開始位置（Ｂ６１ａ，Ｂ６２ａ，・・，
Ｂ６ｘａ）間の距離Ｂ７ａよりも、照射終了位置（Ｂ６
１ｂ，Ｂ６２ｂ，・・，Ｂ６ｘｂ）間の距離Ｂ７ｂのほ
うが大きく、焦点位置軌跡（Ｂ６１，Ｂ６２，・・，Ｂ
６ｘ）間の距離は照射開始位置（Ｂ６１ａ，Ｂ６２ａ，
・・，Ｂ６ｘａ）から照射終了位置（Ｂ６１ｂ，Ｂ６２
ｂ，・・，Ｂ６ｘｂ）にかけて連続的に増加して変化し
ている。なお、隣接した照射開始位置（Ｂ６１ａ，Ｂ６
２ａ，・・，Ｂ６ｘａ）間の距離Ｂ７ａは、格子のピッ
チ間隔Λ_Bの最小間隔Λ_minと格子の厚みｄ_Bとを足した
距離（Λ_min＋ｄ_B）に相当している。また、隣接した照
射終了位置間の距離Ｂ７ｂは、格子のピッチ間隔Λ_Bの
最大間隔Λ_maxと格子の厚みｄ_Bとを足した距離（Λ_max
＋ｄ_B）に相当している。

【０１３０】より具体的には、まず、照射開始位置Ｂ６
１ａから照射終了位置Ｂ６１ｂにかけて焦点の移動方向
Ｂ６１ｃの方向で、レーザーＢ４の焦点位置を連続的に
直線的に移動させて、レーザーの照射を行う。その後、
前記照射開始位置Ｂ６１ａと同じＸ−Ｙ面上にありかつ
該照射開始位置Ｂ６１ａから距離Ｂ７ａだけ移動した位
置である焦点開始位置Ｂ６２ａから、移動方向Ｂ６２ｃ
の方向で、照射終了位置Ｂ６２ｂまで、レーザーＢ４の
焦点位置を連続的に直線的に移動させて、レーザーの照
射を行う。以下、同様にして、順次、レーザーの照射を
行うことにより、プラスチック構造体Ｂ１１の中に、一
方の側から他方の側にかけて、ピッチ間隔Λ_B（Λ_min〜
Λ_max）が変化している位置関係を有する複数の屈折率
変化部（Ｂ２１，Ｂ２２，・・，Ｂ２ｘ）を形成して、
回折格子として利用できるプラスチック透過型回折格子
Ｂ１を作製することができる。

【０１３１】図１０は本発明のプラスチック透過型回折
格子Ｂを作製する方法の他の例を示す概略図である。図
１０において、（ａ）はプラスチック透過型回折格子Ｂ
１を作製するための材料となるプラスチック構造体を示
しており、（ｂ）は（ａ）に係るプラスチック構造体を
延伸させた状態を示しており、（ｃ）は（ｂ）に係る延
伸させたプラスチック構造体の内部に屈折率変化部を形
成させた状態を示しており、（ｄ）は（ｃ）に係る屈折
率変化部を有する延伸されたプラスチック構造体を収縮
させて得られたプラスチック透過型回折格子を示してい
る。

【０１３２】図１０において、Ｂ８はプラスチック構造
体、Ｂ８ａはプラスチック構造体Ｂ８の一方の側（固定
する側）の面、Ｂ８ｂはプラスチック構造体Ｂ８の他方
の側（延伸する側）の面、Ｂ８１は延伸されたプラスチ
ック構造体（「延伸プラスチック構造体」と称する場合
がある）、Ｂ８ｃは延伸プラスチック構造体Ｂ８１の延
伸した方の面、Ｂ８２は収縮されたプラスチック構造体
（「収縮プラスチック構造体」と称する場合がある）、
Ｂ８ｄは収縮プラスチック構造体Ｂ８２の収縮した方の
面である。また、（Ｂ９ａ１，Ｂ９ａ２，・・，Ｂ９ａ
ｘ）は延伸プラスチック構造体Ｂ８１における屈折率変
化部（「屈折率変化部Ｂ９ａ」と総称する場合がある）
であり、（Ｂ９ｂ１，Ｂ９ｂ２，・・，Ｂ９ｂｘ）は収
縮プラスチック構造体Ｂ８２における屈折率変化部
（「屈折率変化部Ｂ９ｂ」と総称する場合がある）であ
る。さらに、Ｄ_B8はプラスチック構造体Ｂ８の幅、Ｄ
_B81は延伸プラスチック構造体Ｂ８１の延伸した方の面
Ｂ８ｃの幅、Ｄ_B82は収縮プラスチック構造体Ｂ８２の
収縮した方の面Ｂ８ｄの幅である。なお、プラスチック
構造体Ｂ８は、前記図９に係るプラスチック構造体Ｂ１
１と同様のものである。

【０１３３】図１０に係るプラスチック透過型回折格子
Ｂを作製する方法では、図１０（ａ）で示されるような
プラスチック構造体Ｂ８の一方の側の面Ｂ８ａを固定し
て、他方の面Ｂ８ｂを延伸させることにより、図１０
（ｂ）で示されるような延伸プラスチック構造体Ｂ８１
を作製する。その後、図９と同様の方法で、超短パルス
レーザーを照射して、延伸プラスチック構造体Ｂ８１の
内部に屈折率変化部Ｂ９ａを複数作製する。なお、この
際、屈折率変化部Ｂ９ａ間の間隔は、一方の側から他方
の側にかけて変化していないことが好ましい。すなわ
ち、屈折率変化部Ｂ９ａは互いに平行な関係を有してい
ることが好ましい。そして、屈折率変化部Ｂ９ａを有す
る延伸プラスチック構造体Ｂ８１を収縮させて、収縮プ
ラスチック構造体Ｂ８２を作製することにより、プラス
チック構造体Ｂ８２の中に、一方の側から他方の側にか
けて、ピッチ間隔Λ_B（Λ_min〜Λ_max）が変化している
位置関係を有する複数の屈折率変化部（Ｂ９ｂ１，Ｂ９
ｂ２，・・，Ｂ９ｂｘ）が形成された、回折格子として
利用できるプラスチック透過型回折格子Ｂ８２を作製す
ることができる。

【０１３４】なお、プラスチック構造体Ｂ８の延伸に際
しては、熱や圧力をかけることができる。プラスチック
構造体Ｂ８の延伸方法としては、例えば、プラスチック
構造体Ｂ８に熱をかけた後、一方の側の面Ｂ８ａを固定
し、他方の側の面Ｂ８ｂを引っ張ることにより、延伸を
行うことができる。この延伸では、少なくともピッチ間
隔の方向に延伸されていることが重要である。このよう
に、ピッチ間隔の方向に延伸されていると、後の収縮
で、ピッチ間隔が縮まり、ピッチ間隔を一方向に変化さ
せることが可能となる。

【０１３５】また、延伸プラスチック構造体Ｂ８１の収
縮に際しても、熱や圧力をかけることができる。例え
ば、延伸プラスチック構造体Ｂ８１に熱をかけて、収縮
をさせることにより、収縮を行うことができる。なお、
本発明では、屈折率変化部を複数有するプラスチック構
造体を収縮させて、一方の側から他方の側にかけて、ピ
ッチ間隔Λ_B（Λ_min〜Λ_max）が変化している位置関係
を有する複数の屈折率変化部を形成させる際には、図１
０で示されているように、屈折率変化部Ｂ９ａを複数有
するプラスチック構造体Ｂ８１は、屈折率変化部Ｂ９ａ
を形成させる前に予めプラスチック構造体Ｂ８１の所定
部位が延伸されていてもよく（例えば、延伸させる割合
が部位により異なるようにして延伸されていてもよ
く）、すべての部位が延伸されていなくてもよい。延伸
されている場合は、例えば、前述のように熱をかけるこ
とによる熱収縮を利用して、図１０（ｄ）で示されるよ
うな屈折率変化部間の間隔が一方の側から他方の側にか
けて変化しているプラスチック透過型回折格子を作製す
ることができる。一方、延伸されていない場合は、屈折
率変化部Ｂ９ａを形成した後、例えば、熱及び／又は圧
力をかけることにより、所定部位を収縮させて又は収縮
させる割合を部位により変化するような形態で収縮させ
て、本発明のプラスチック透過型回折格子Ｂを作製する
ことができる。しかし、図１０（ｂ）や（ｃ）で示され
ているように、延伸されている（特に、不均一に延伸さ
れている）ことが好ましい。その延伸の程度（延伸倍
率）としては、特に制限されない。該延伸倍率として
は、例えば、延伸後の辺の長さが延伸前の辺の長さに対
して１．０１〜３倍（好ましくは１．２〜２倍）程度で
あるような倍率であってもよい。

【０１３６】なお、本発明では、一方の側から他方の側
にかけて、ピッチ間隔Λ_B（Λ_min〜Λ_max）が変化して
いる位置関係を有する複数の屈折率変化部を形成させる
方法として、屈折率変化部を複数有するプラスチック構
造体を延伸させる方法も用いることができる。

【０１３７】このように、本発明では、超短パルスレー
ザーの照射後に、照射により形成された複数の屈折率変
化部間の間隔が一方向に変化するように、プラスチック
構造体を変形（例えば、延伸や収縮など）させることに
よっても、本発明のプラスチック透過型回折格子Ｂを作
製することができる。

【０１３８】本発明では、屈折率変化部（例えば、図９
ではＢ２１，Ｂ２２，・・，Ｂ２ｘで示されている）
は、最終的にその間隔が一方の側から他方の側にかけて
変化して形成されればよく、レーザーＢ４の焦点の位置
を、レーザーＢ４の照射方向Ｂ４ａに対して、平行な方
向や垂直な方向や斜め方向等に移動させることが出来
る。また、本発明では、レーザーＢ４の焦点位置は、連
続的又は間欠的に移動させることもできる。この様に、
レーザーＢ４の焦点位置を移動させながら照射すること
により、焦点位置の移動方向に連続的に形成された屈折
率変化部を形成させることが出来、必要に応じて照射後
にプラスチック構造体に変形を加えることにより、一方
向に屈折率変化部間の間隔が変化しているプラスチック
透過型回折格子Ｂを作製することができる。

【０１３９】（プラスチック透過型回折格子Ｃの作製方
法）前記プラスチック透過型回折格子Ｃ１は、前記プラ
スチック透過型回折格子Ａ１の作製方法と同様の方法に
して、例えば、パルス幅が１０^-12秒以下のレーザーを
プラスチック構造体の内部に焦点を合わせて照射して複
数の屈折率変化部を形成することにより作製することが
できる。具体的には、前記プラスチック透過型回折格子
Ｃ１は、パルス幅が１０^-12秒以下のレーザーをプラス
チック構造体の内部に焦点を合わせるとともに、その焦
点位置を、該焦点位置の移動により形成される屈折率変
化部が互いに平行な複数のものと、前記屈折率変化部に
対して交差し且つ互い平行な複数のものとができるよう
に移動させて照射することにより、製造することができ
る。より具体的には、例えば、図１１で示されるよう
に、プラスチック透過型回折格子Ｃ１は、屈折率（ｎ）
を有するプラスチック構造体Ｃ１１の内部における特定
の部位に、パルス幅が１０^-12秒以下の超短パルスレー
ザーＣ４の焦点を合わせてプラスチック構造体Ｃ１１の
外部から照射して該焦点位置を移動させることにより、
屈折率が変化した屈折率変化部Ｃ２ａを互いに平行に複
数形成させた後、さらに、屈折率変化部Ｃ２ｂを、前記
屈折率変化部Ｃ２ａに対して互いに交差し、且つ該屈折
率変化部Ｃ２ｂ内では互いに平行になるように複数形成
させて、作製することができる。

【０１４０】図１１は本発明のプラスチック透過型回折
格子Ｃを作製する方法の一例を示す概略図である。図１
１において、Ｃ１ａ、（Ｃ２ａ１，Ｃ２ａ２，・・，Ｃ
２ａｘ）、Ｃ２ａ、Ｃ３は、それぞれ、図３と同様であ
る。Ｃ１１はプラスチック構造体、Ｃ１２はプラスチッ
ク構造体Ｃ１１に屈折率変化部Ｃ２ａのみが形成された
状態のプラスチック構造体、Ｃ４はパルス幅が１０^-12
秒以下である超短パルスレーザー（単に「レーザー」と
称する場合がある）、Ｃ４ａはレーザーＣ４の照射方向
であり、Ｃ５はレンズである。プラスチック構造体Ｃ１
１は、プラスチック透過型回折格子Ｃ１を作製するため
の材料となるものであり、屈折率がｎであるプラスチッ
ク材料から形成されている。そして、プラスチック構造
体Ｃ１１の内部に屈折率変化部Ｃ２ａが形成されてプラ
スチック構造体Ｃ１２となり、さらに該プラスチック構
造体Ｃ１２に屈折率変化部Ｃ２ｂが形成されたものが、
プラスチック透過型回折格子Ｃ１となる。屈折率変化部
Ｃ２（Ｃ２ａ，Ｃ２ｂ）は、レーザーＣ４の照射による
影響を受けて屈折率が変化した部位であり、屈折率変化
部Ｃ２ａ内では、隣接する同様の屈折率変化部（Ｃ２ａ
１，Ｃ２ａ２，・・，Ｃ２ａｘ）は互いに平行な位置関
係を有しているとともに、屈折率変化部Ｃ２ｂ内では、
隣接する同様の屈折率変化部（Ｃ２ｂ１，Ｃ２ｂ２，・
・，Ｃ２ｂｘ）は互いに平行な位置関係を有し、且つ屈
折率変化部Ｃ２ａと屈折率変化部Ｃ２ｂとは交差してい
る（図３では直交している）位置関係を有している。ま
た、屈折率未変化部Ｃ３は、レーザーＣ４の照射による
影響を受けておらず、屈折率が変化していない部位であ
り、元の屈折率（構造）を保持している。すなわち、屈
折率未変化部Ｃ３は、元の状態又は形態を保持してい
る。従って、プラスチック透過型回折格子Ｃ１は、屈折
率未変化部Ｃ３内に、特定のピッチ間隔を隔てて互いに
平行な屈折率変化部Ｃ２ａと、特定のピッチ間隔を隔て
て互いに平行な屈折率変化部Ｃ２ｂとが複数形成されて
いるとともに、屈折率変化部Ｃ２ａと屈折率変化部Ｃ２
ｂとが交差（特に直交）している形態を有している。

【０１４１】レーザーＣ４は、プラスチック構造体Ｃ１
１に向けて、照射方向Ｃ４ａの向きで（すなわち、Ｚ軸
と平行な方向で）照射している。なお、レーザーＣ４は
レンズＣ５を用いることにより焦点を絞って合わせるこ
とができる。従って、レーザーＣ４の焦点を絞って合わ
せる必要がない場合などでは、レンズＣ５を用いる必要
がない。

【０１４２】また、プラスチック構造体Ｃ１１は略直方
体であり、その上面はＸ−Ｙ平面と平行（またはＺ軸と
垂直）となっている。なお、プラスチック構造体Ｃ１１
としては、直方体を用いているが、如何なる形状のもの
であってもよく、その大きさも特に制限されない。

【０１４３】また、図１１において、Ｃ６１ａ，Ｃ６２
ａ，・・，Ｃ６ｘａはそれぞれレーザーＣ４の照射をし
始めたときの焦点を合わせた最初の位置又はその中心位
置（「照射開始位置」と称する場合がある）である。照
射開始位置（Ｃ６１ａ，Ｃ６２ａ，・・，Ｃ６ｘａ）
は、同一のＸ−Ｙ面上でかつＸ軸上の位置が同じである
とともに、Ｙ軸上の位置が異なり、特定の間隔があけら
れている。すなわち、照射開始位置（Ｃ６１ａ，Ｃ６２
ａ，・・，Ｃ６ｘａ）は、プラスチック構造体Ｃ１１の
上面Ｃ１ａから一定の深さに設定され、且つ同一のＹ軸
方向に等間隔の間隔で設けられている。

【０１４４】一方、Ｃ６１ｂ，Ｃ６２ｂ，・・，Ｃ６ｘ
ｂはそれぞれレーザーＣ４の照射を終えたときの焦点を
合わせた最終の位置又はその中心位置（「照射終了位
置」と称する場合がある）である。該照射終了位置（Ｃ
６１ｂ，Ｃ６２ｂ，・・，Ｃ６ｘｂ）も、前記照射開始
位置（Ｃ６１ａ，Ｃ６２ａ，・・，Ｃ６ｘａ）と同様
に、プラスチック構造体Ｃ１１の上面Ｃ１ａから一定の
深さに設定され、且つ同一のＹ軸方向に等間隔の間隔で
設けられている。

【０１４５】Ｃ６１ｃ，Ｃ６２ｃ，・・，Ｃ６ｘｃはそ
れぞれレーザーＣ４の照射の焦点又はその中心位置（単
に「焦点位置」と称する場合がある）が照射開始位置
（Ｃ６１ａ，Ｃ６２ａ，・・，Ｃ６ｘａ）から照射終了
位置（Ｃ６１ｂ，Ｃ６２ｂ，・・，Ｃ６ｘｂ）に移動す
る移動方向であり、Ｘ軸と平行な方向である。Ｃ６１，
Ｃ６２，・・，Ｃ６ｘはそれぞれ照射開始位置（Ｃ６１
ａ，Ｃ６２ａ，・・，Ｃ６ｘａ）のレーザーＣ４の照射
の焦点位置又は焦点の中心位置が移動した軌跡（「焦点
位置軌跡」と称する場合がある）である。Ｃ７は隣接し
た照射開始位置（Ｃ６１ａ，Ｃ６２ａ，・・，Ｃ６ｘ
ａ）間の距離（最短距離）である。

【０１４６】図１１では、レーザーＣ４の焦点位置を、
それぞれ、照射開始位置（Ｃ６１ａ，Ｃ６２ａ，・・，
Ｃ６ｘａ）から照射終了位置（Ｃ６１ｂ，Ｃ６２ｂ，・
・，Ｃ６ｘｂ）にかけて、焦点位置の移動方向（Ｃ６１
ｃ，Ｃ６２ｃ，・・，Ｃ６ｘｃ）の方向で、連続的に直
線的に移動させており、該移動した焦点位置の軌跡が焦
点位置軌跡（Ｃ６１，Ｃ６２，・・，Ｃ６ｘ）となって
いる。該焦点位置軌跡（Ｃ６１，Ｃ６２，・・，Ｃ６
ｘ）において、焦点位置が移動した方向（Ｃ６１ｃ，Ｃ
６２ｃ，・・，Ｃ６ｘｃ）は、レーザーＣ４の照射方向
Ｃ４ａと垂直な方向（図１１では、Ｘ軸と平行な方向）
である。従って、屈折率変化部Ｃ２ａの長手方向は、移
動方向（Ｃ６１ｃ，Ｃ６２ｃ，・・，Ｃ６ｘｃ）の方向
である。また、照射開始位置（Ｃ６１ａ，Ｃ６２ａ，・
・，Ｃ６ｘａ）間の距離Ｃ７は、照射終了位置（Ｃ６１
ｂ，Ｃ６２ｂ，・・，Ｃ６ｘｂ）間の距離や、焦点位置
軌跡（Ｃ６１，Ｃ６２，・・，Ｃ６ｘ）間の距離（最短
距離）に相当している。従って、隣接した照射開始位置
（Ｃ６１ａ，Ｃ６２ａ，・・，Ｃ６ｘａ）間の距離Ｃ７
は、格子のピッチ間隔Λ_Cと格子の厚みｄ_Cとを足した距
離（Λ_C＋ｄ_C）に相当している。

【０１４７】より具体的には、まず、照射開始位置Ｃ６
１ａから照射終了位置Ｃ６１ｂにかけて焦点の移動方向
Ｃ６１ｃの方向で、レーザーＣ４の焦点位置を連続的に
直線的に移動させて、レーザーの照射を行う。その後、
前記照射開始位置Ｃ６１ａと同じＸ−Ｙ面上にありかつ
Ｘ軸上の位置が同じでＹ軸上の位置が距離Ｃ７だけ移動
した位置である焦点開始位置Ｃ６２ａから、前記移動方
向Ｃ６１ｃと平行な方向である移動方向Ｃ６２ｃの方向
で、前記照射終了位置Ｃ６１ｂと同一のＸ軸の位置とな
る照射終了位置Ｃ６２ｂまで、レーザーＣ４の焦点位置
を連続的に直線的に移動させて、レーザーの照射を行
う。以下、同様にして、順次、レーザーの照射を行うこ
とにより、プラスチック構造体Ｃ１１の中にピッチ間隔
Λ_Cの距離を保って、互いに平行な位置関係を有する複
数の屈折率変化部（Ｃ２ａ１，Ｃ２ａ２，・・，Ｃ２ａ
ｘ）を形成する。そして、前記屈折率変化部（Ｃ２ａ
１，Ｃ２ａ２，・・，Ｃ２ａｘ）のレーザーの照射によ
る作製方法と同様にして、該屈折率変化部（Ｃ２ａ１，
Ｃ２ａ２，・・，Ｃ２ａｘ）と交差するとともに、互い
に平行な位置関係を有している複数の屈折率変化部（Ｃ
２ｂ１，Ｃ２ｂ２，・・，Ｃ２ｂｘ）を形成させること
により、回折格子として利用できるプラスチック透過型
回折格子Ｃ１を作製することができる。

【０１４８】本発明では、屈折率変化部（Ｃ２ａ１，Ｃ
２ａ２，・・，Ｃ２ａｘ）や屈折率変化部（Ｃ２ｂ１，
Ｃ２ｂ２，・・，Ｃ２ｂｘ）は、屈折率変化部Ｃ２ａ又
は屈折率変化部Ｃ２ｂ内で、それぞれお互いに平行な位
置関係を保つように形成され、且つ屈折率変化部Ｃ２ａ
と屈折率変化部Ｃ２ｂとが交差するように形成されてい
ればよく、レーザーＣ４の焦点の位置を、レーザーＣ４
の照射方向Ｃ４ａに対して、平行な方向や垂直な方向や
斜め方向等に移動させることが出来る。また、本発明で
は、レーザーＣ４の焦点位置は、連続的又は間欠的に移
動させることもできる。この様に、レーザーＣ４の焦点
位置を移動させながら照射することにより、焦点位置の
移動方向に連続的に形成された屈折率変化部Ｃ２ａや屈
折率変化部Ｃ２ｂを形成させることが出来る。

【０１４９】（プラスチック透過型回折格子Ｄの作製方
法）前記プラスチック透過型回折格子Ｄ１は、前記プラ
スチック透過型回折格子Ａ１の作製方法と同様の方法に
して、例えば、パルス幅が１０^-12秒以下のレーザーを
プラスチック構造体の内部に焦点を合わせて、その焦点
位置を移動させて照射することにより屈折率変化部を形
成し、さらに、屈折率変化部が特定の位置関係を有する
ように屈折率変化部を複数形成することにより、作製す
ることができる。

【０１５０】この際、パルス幅が１０^-12秒以下のレー
ザーは、単数で用いても、複数で用いてもよい。しか
し、パルス幅が１０^-12秒以下のレーザーを照射する際
には、１光束で照射すること（すなわち、複数のレーザ
ーを多方向から照射して、その交点又はその近傍に屈折
率変化部を形成するような光の干渉を利用せずに照射す
ること）が好ましい。このように、レーザーを１光束で
（又は単一で）照射することにより、屈折率変化部の奥
行き長さＬを長くすることができ、より大きな屈折率変
化部を形成することができる。また、略直方体の屈折率
変化部を形成することも可能となる。

【０１５１】具体的には、前記プラスチック透過型回折
格子Ｄ１は、例えば、パルス幅が１０^-12秒以下のレー
ザーをプラスチック構造体の内部に焦点を合わせるとと
もに、その焦点位置を、該焦点位置の移動により形成さ
れる屈折率変化部を互いに平行に複数有している格子群
がそれぞれ層状となるように、且つ各格子群中の互いに
平行な複数の屈折率変化部における互いに対向している
面の面方向が、隣接する格子群の間で互いに非平行とな
るように、移動させて照射する（特に、１光束照射で照
射する）ことにより、製造することができる。

【０１５２】さらに具体的には、例えば、図１２で示さ
れるように、プラスチック透過型回折格子Ｄ１は、屈折
率（ｎ）を有するプラスチック構造体Ｄ１２の内部にお
ける特定の部位に、パルス幅が１０^-12秒以下の超短パ
ルスレーザーＤ５の焦点を合わせてプラスチック構造体
Ｄ１２の外部から１光束で照射して該焦点位置を移動さ
せることにより、屈折率が変化した屈折率変化部Ｄ２ｂ
を互いに平行に複数形成させた後、さらに、前記屈折率
変化部Ｄ２ｂより上方又は表面側に、屈折率変化部Ｄ２
ａを互いに平行に複数形成するとともに、該互いに平行
な複数の屈折率変化部Ｄ２ａにおける互いに対向してい
る面Ｆ_D2aの面方向が、前記互いに平行な複数の屈折率
変化部Ｄ２ｂにおける互いに対向している面Ｆ_D2bの面
方向と異なっているように形成させて、作製することが
できる。

【０１５３】図１２は図４に係るプラスチック透過型回
折格子Ｄ１を作製する方法の一例を示す概略図である。
図１２において、Ｄ１、Ｄ１ａ、（Ｄ２ａ１，Ｄ２ａ
２，・・，Ｄ２ａｘ）、Ｄ２ａ、Ｄ３ａ、（Ｄ２ｂ１，
Ｄ２ｂ２，・・，Ｄ２ｂｘ）、Ｄ２ｂ、Ｄ３ｂ、
Ｆ_D2a、Ｆ_D2bは、それぞれ、図４と同様である。Ｄ１２
はプラスチック構造体、Ｄ５はパルス幅が１０^-12秒以
下である超短パルスレーザー（単に「レーザー」と称す
る場合がある）、Ｄ５ａはレーザーＤ５の照射方向であ
り、Ｄ６はレンズである。プラスチック構造体Ｄ１２
は、プラスチック透過型回折格子Ｄ１を作製するための
材料となるものであり、屈折率がｎであるプラスチック
材料から形成されている。そして、プラスチック構造体
Ｄ１２の内部に格子群Ｄ３ａと、格子群Ｄ３ｂとが形成
されたものが、プラスチック透過型回折格子Ｄ１とな
る。屈折率変化部Ｄ２（Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ）は、レーザー
Ｄ５の照射による影響を受けて屈折率が変化した部位で
あり、格子群Ｄ３ａ内では、隣接する屈折率変化部（Ｄ
２ａ１，Ｄ２ａ２，・・，Ｄ２ａｘ）は互いに平行な位
置関係を有しているとともに、格子群Ｄ３ｂ内では、隣
接する屈折率変化部（Ｄ２ｂ１，Ｄ２ｂ２，・・，Ｄ２
ｂｘ）は互いに平行な位置関係を有し、且つ格子群Ｄ３
ａ中の屈折率変化部（Ｄ２ａ１，Ｄ２ａ２，・・，Ｄ２
ａｘ）における互いに対向している面Ｆ_D2aの面方向
と、格子群Ｄ３ｂ中の屈折率変化部（Ｄ２ｂ１，Ｄ２ｂ
２，・・，Ｄ２ｂｘ）における互いに対向している面Ｆ
_D2bの面方向とは非平行な［図４ではこれら２つの面方
向間の面角は９０°となっている］位置関係を有してい
る。また、屈折率未変化部Ｄ４は、レーザーＤ５の照射
による影響を受けておらず、屈折率が変化していない部
位であり、元の屈折率（構造）を保持している。すなわ
ち、屈折率未変化部Ｄ４は、元の状態又は形態を保持し
ている。従って、プラスチック透過型回折格子Ｄ１は、
屈折率未変化部Ｄ４内に、特定のピッチ間隔を隔てて互
いに平行な屈折率変化部（Ｄ２ａ１，Ｄ２ａ２，・・，
Ｄ２ａｘ）からなる格子群Ｄ３ａと、特定のピッチ間隔
を隔てて互いに平行な屈折率変化部（Ｄ２ｂ１，Ｄ２ｂ
２，・・，Ｄ２ｂｘ）からなる格子群Ｄ３ｂとが、格子
群Ｄ３ａ中の屈折率変化部（Ｄ２ａ１，Ｄ２ａ２，・
・，Ｄ２ａｘ）における互いに対向している面Ｆ_D2aの
面方向と、格子群Ｄ３ｂ中の屈折率変化部（Ｄ２ｂ１，
Ｄ２ｂ２，・・，Ｄ２ｂｘ）における互いに対向してい
る面Ｆ_D2bの面方向とが非平行な位置関係で、形成され
ている（積層されている）。

【０１５４】レーザーＤ５は１光束でプラスチック構造
体Ｄ１２に向けて、照射方向Ｄ５ａの向きで（すなわ
ち、Ｚ軸と平行な方向で）照射している。なお、レーザ
ーＤ５はレンズＤ６を用いることにより焦点を絞って合
わせることができる。従って、レーザーＤ５の焦点を絞
って合わせる必要がない場合などでは、レンズＤ６を用
いる必要がない。

【０１５５】また、プラスチック構造体Ｄ１２は略直方
体であり、その上面はＸ−Ｙ平面と平行（またはＺ軸と
垂直）となっている。なお、プラスチック構造体Ｄ１２
としては、直方体を用いているが、如何なる形状のもの
であってもよく、その大きさも特に制限されない。

【０１５６】また、図１２において、Ｄ７１ａ，Ｄ７２
ａ，・・，Ｄ７ｘａは、格子群Ｄ３ｂを形成するため
に、それぞれレーザーＤ５の照射をし始めたときの焦点
を合わせた最初の位置又はその中心位置（「照射開始位
置」と称する場合がある）である。照射開始位置（Ｄ７
１ａ，Ｄ７２ａ，・・，Ｄ７ｘａ）は、同一のＸ−Ｙ面
上でかつＸ軸上の位置が同じであるとともに、Ｙ軸上の
位置が異なり、特定の間隔があけられている。すなわ
ち、照射開始位置（Ｄ７１ａ，Ｄ７２ａ，・・，Ｄ７ｘ
ａ）は、プラスチック構造体Ｄ１２の上面Ｄ１ａから一
定の深さに設定され、且つ同一のＹ軸方向に等間隔の間
隔で設けられている。

【０１５７】一方、Ｄ７１ｂ，Ｄ７２ｂ，・・，Ｄ７ｘ
ｂはそれぞれレーザーＤ５の照射を終えたときの焦点を
合わせた最終の位置又はその中心位置（「照射終了位
置」と称する場合がある）である。該照射終了位置（Ｄ
７１ｂ，Ｄ７２ｂ，・・，Ｄ７ｘｂ）も、前記照射開始
位置（Ｄ７１ａ，Ｄ７２ａ，・・，Ｄ７ｘａ）と同様
に、プラスチック構造体Ｄ１２の上面Ｄ１ａから一定の
深さに設定され、且つ同一のＹ軸方向に等間隔の間隔で
設けられている。

【０１５８】Ｄ７１ｃ，Ｄ７２ｃ，・・，Ｄ７ｘｃはそ
れぞれレーザーＤ５の照射の焦点又はその中心位置（単
に「焦点位置」と称する場合がある）が照射開始位置
（Ｄ７１ａ，Ｄ７２ａ，・・，Ｄ７ｘａ）から照射終了
位置（Ｄ７１ｂ，Ｄ７２ｂ，・・，Ｄ７ｘｂ）に移動す
る移動方向であり、Ｘ軸と平行な方向である。Ｄ７１，
Ｄ７２，・・，Ｄ７ｘはそれぞれ照射開始位置（Ｄ７１
ａ，Ｄ７２ａ，・・，Ｄ７ｘａ）のレーザーＤ５の照射
の焦点位置又は焦点の中心位置が移動した軌跡（「焦点
位置軌跡」と称する場合がある）である。Ｄ８は隣接し
た照射開始位置（Ｄ７１ａ，Ｄ７２ａ，・・，Ｄ７ｘ
ａ）間の距離（最短距離）である。

【０１５９】図１２では、レーザーＤ５の焦点位置を、
それぞれ、照射開始位置（Ｄ７１ａ，Ｄ７２ａ，・・，
Ｄ７ｘａ）から照射終了位置（Ｄ７１ｂ，Ｄ７２ｂ，・
・，Ｄ７ｘｂ）にかけて、焦点位置の移動方向（Ｄ７１
ｃ，Ｄ７２ｃ，・・，Ｄ７ｘｃ）の方向で、連続的に直
線的に移動させており、該移動した焦点位置の軌跡が焦
点位置軌跡（Ｄ７１，Ｄ７２，・・，Ｄ７ｘ）となって
いる。該焦点位置軌跡（Ｄ７１，Ｄ７２，・・，Ｄ７
ｘ）において、焦点位置が移動した方向（Ｄ７１ｃ，Ｄ
７２ｃ，・・，Ｄ７ｘｃ）は、レーザーＤ５の照射方向
Ｄ５ａと垂直な方向（図１２では、Ｘ軸と平行な方向）
である。従って、屈折率変化部Ｄ２ｂの長手方向は、移
動方向（Ｄ７１ｃ，Ｄ７２ｃ，・・，Ｄ７ｘｃ）の方向
（Ｘ軸と平行な方向）であり、一方、屈折率変化部Ｄ２
ｂにおける互いに対向している面の面方向は、Ｘ−Ｚ平
面と平行な方向である。

【０１６０】また、照射開始位置（Ｄ７１ａ，Ｄ７２
ａ，・・，Ｄ７ｘａ）間の距離Ｄ８は、照射終了位置
（Ｄ７１ｂ，Ｄ７２ｂ，・・，Ｄ７ｘｂ）間の距離や、
焦点位置軌跡（Ｄ７１，Ｄ７２，・・，Ｄ７ｘ）間の距
離（最短距離）に相当している。従って、隣接した照射
開始位置（Ｄ７１ａ，Ｄ７２ａ，・・，Ｄ７ｘａ）間の
距離Ｄ８は、格子のピッチ間隔Λ_Dと格子の厚みｄ_Dとを
足した距離（Λ_D＋ｄ_D）に相当している。

【０１６１】より具体的には、まず、照射開始位置Ｄ７
１ａから照射終了位置Ｄ７１ｂにかけて焦点の移動方向
Ｄ７１ｃの方向で、レーザーＤ５の焦点位置を連続的に
直線的に移動させて、レーザーの照射を行う。その後、
前記照射開始位置Ｄ７１ａと同じＸ−Ｙ面上にありかつ
Ｘ軸上の位置が同じでＹ軸上の位置が距離Ｄ８だけ移動
した位置である焦点開始位置Ｄ７２ａから、前記移動方
向Ｄ７１ｃと平行な方向である移動方向Ｄ７２ｃの方向
で、前記照射終了位置Ｄ７１ｂと同一のＸ軸の位置とな
る照射終了位置Ｄ７２ｂまで、レーザーＤ５の焦点位置
を連続的に直線的に移動させて、レーザーの照射を行
う。以下、同様にして、順次、レーザーの照射を行うこ
とにより、プラスチック構造体Ｄ１２の中にピッチ間隔
Λ_Dの距離を保って、互いに平行な位置関係を有する複
数の屈折率変化部（Ｄ２ｂ１，Ｄ２ｂ２，・・，Ｄ２ｂ
ｘ）を形成して、格子群Ｄ３ｂを形成する。そして、前
記格子群Ｄ３ｂの屈折率変化部（Ｄ２ｂ１，Ｄ２ｂ２，
・・，Ｄ２ｂｘ）のレーザーの照射による作製方法と同
様にして、照射開始位置のプラスチック構造体Ｄ１２の
上面からの深さや、焦点位置が移動する方向などを適宜
調整してレーザーを照射して、互いに平行な位置関係を
有する複数の屈折率変化部（Ｄ２ａ１，Ｄ２ａ２，・
・，Ｄ２ａｘ）からなる格子群Ｄ３ａを、該格子群Ｄ３
ａの屈折率変化部（Ｄ２ａ１，Ｄ２ａ２，・・，Ｄ２ａ
ｘ）における互いに対向している面の面方向が、前記格
子群Ｄ３ｂの屈折率変化部（Ｄ２ｂ１，Ｄ２ｂ２，・
・，Ｄ２ｂｘ）における互いに対向している面の面方向
と非平行な方向［図４ではこれら２つの面方向間の面角
は９０°となっている］となるように形成させることに
より、回折格子として利用できるプラスチック透過型回
折格子Ｄ１を作製することができる。

【０１６２】図１２では、格子群（Ｄ３ａ，Ｄ３ｂ）の
うち、レーザーＤ５を照射している側の面Ｄ１ａから見
て下層側（遠方側）である格子群Ｄ３ｂを、上層側（近
方側）である格子群Ｄ３ａより先に形成している。これ
は、上層側の格子群Ｄ３ａを先に形成すると、後で下層
側の格子群Ｄ３ｂを形成する際のレーザーＤ５の照射に
よる影響を、先に形成されている格子群Ｄ３ａが受ける
可能性があるためである。従って、本発明では、レーザ
ーの照射する側の面から最も遠い側（最下層側）の格子
群から順に、格子群をそれぞれ層状に複数形成すること
が好ましい。

【０１６３】なお、図５で示されるプラスチック透過型
回折格子Ｄ１１は、前記プラスチック透過型回折格子Ｄ
１の作製方法と同様にして、例えば、屈折率（ｎ）を有
するプラスチック構造体の内部における特定の部位に、
パルス幅が１０^-12秒以下の超短パルスレーザーの焦点
を合わせてプラスチック構造体の外部から１光束で照射
して該焦点位置を移動させることにより、屈折率が変化
した屈折率変化部Ｄ２ｃを互いに平行に複数形成させた
後、さらに、前記屈折率変化部Ｄ２ｃより上方又は表面
側に、屈折率変化部Ｄ２ｂを互いに平行に複数形成する
とともに、該互いに平行な複数の屈折率変化部Ｄ２ｂに
おける互いに対向している面Ｆ_D2bの面方向が、前記互
いに平行な複数の屈折率変化部Ｄ２ｃにおける互いに対
向している面Ｆ_D2cの面方向と異なっているように形成
させ、さらにまた、前記屈折率変化部Ｄ２ｂより上方又
は表面側に、屈折率変化部Ｄ２ａを互いに平行に複数形
成するとともに、該互いに平行な複数の屈折率変化部Ｄ
２ａにおける互いに対向している面Ｆ_D2aの面方向が、
前記互いに平行な複数の屈折率変化部Ｄ２ｂにおける互
いに対向している面Ｆ_D2bの面方向と異なっているよう
に形成させて、作製することができる。

【０１６４】本発明のプラスチック透過型回折格子Ｄで
は、各格子群において、屈折率変化部が互いに平行な位
置関係を保つように形成されていればよく、レーザーＤ
５の焦点の位置を、レーザーＤ５の照射方向Ｄ５ａに対
して、平行な方向や垂直な方向や斜め方向等に移動させ
ることが出来る。また、本発明では、レーザーＤ５の焦
点位置は、連続的又は間欠的に移動させることもでき
る。この様に、レーザーＤ５の焦点位置を移動させなが
ら照射することにより、焦点位置の移動方向に連続的に
形成された屈折率変化部Ｄ２を形成させることが出来
る。

【０１６５】（２光束干渉による作製方法）本発明で
は、超短パルスレーザーは、単数で用いてもよく、複数
で用いてもよい。すなわち、超短パルスレーザーを照射
する際には、１光束で照射する方法や、多光束干渉で照
射する方法を採用することができる。ここで、多光束干
渉で照射する方法とは、複数のレーザーを多方向から照
射して、その交点又はその近傍に誘起構造部を形成する
ような光の干渉を利用して照射する方法を意味してお
り、一光束で照射する方法とは、前記のような光の干渉
を利用せずに、単一のレーザー（単光源）で照射する方
法を意味している。例えば、２光束干渉でレーザーを照
射する方法としては、２台のレーザーを用いて照射する
方法や、ビームスプリッター（例えば、ハーフミラー、
プリズム、グレーティングなど）を用いて１台のレーザ
ーによる光を分光して照射する方法などを採用すること
ができる。

【０１６６】本発明では、特に、パルス幅が１０^-12秒
以下の超短パルスレーザーを１光束で照射することによ
り、屈折率変化部の奥行き長さ（例えば、図４で示され
るように互いに平行な複数の屈折率変化部を有する格子
群が形成されている場合、各格子群中の各屈折率変化部
の奥行き長さＬ_D）を長くすることができる。一方、２
光束干渉などの多光束干渉で照射することにより、屈折
率変化部の奥行き長さ（例えば、図４で示されるように
互いに平行な複数の屈折率変化部を有する格子群が形成
されている場合、各格子群中の各屈折率変化部の奥行き
長さＬ_D）を短くすることができる。

【０１６７】従って、プラスチック透過型回折格子が、
屈折率が変化した互いに平行な複数の屈折率変化部を有
するとともに、該互いに平行な複数の屈折率変化部を有
する格子群を複数有し、且つ前記複数の格子群がそれぞ
れ層状に形成されているとともに、各格子群中の互いに
平行な複数の屈折率変化部における互いに対向している
面の面方向が、隣接する格子群の間で互いに非平行とな
っているプラスチック透過型回折格子の場合（具体的に
は、前記プラスチック透過型回折格子Ｄ１などのような
場合）、パルス幅が１０^-12秒以下のレーザーをプラス
チック構造体の内部に焦点を合わせて、その焦点位置を
移動させて照射することにより屈折率変化部を形成し、
さらに、屈折率変化部が特定の位置関係を有するように
屈折率変化部を複数形成する際に、パルス幅が１０^-12
秒以下のレーザーを複数用いて、多方向から光を照射
し、その交点又はその近傍に屈折率変化部を形成する多
光束干渉（特に、２方向から光を照射して行う２光束干
渉）を利用して照射することが好ましい。

【０１６８】このように、レーザーを多光束干渉で（例
えば、２光束干渉で）照射することにより、屈折率変化
部の奥行き長さ（Ｌ_A、Ｌ_B、Ｌ_C、Ｌ_Dなど）を短くする
ことができ、より小さな屈折率変化部を形成することが
できる。さらにまた、２光束干渉等の多光束干渉を利用
することにより、１光束の場合に比べ、屈折率変化部を
形成する位置の位置決めや、屈折率変化部の大きさのコ
ントロールが行いやすくなる。

【０１６９】（プラスチック透過型回折格子Ｄａ及びそ
の作製方法）例えば、プラスチック透過型回折格子が、
屈折率が変化した互いに平行な複数の屈折率変化部を有
するとともに、該互いに平行な複数の屈折率変化部を有
する格子群を複数有し、且つ前記複数の格子群がそれぞ
れ層状に形成されているとともに、各格子群中の互いに
平行な複数の屈折率変化部における互いに対向している
面の面方向が、隣接する格子群の間で互いに非平行とな
っているプラスチック透過型回折格子の場合、例えば、
図１３や図１４で示されるような、各格子群中の各屈折
率変化部の奥行き長さが短くなっているプラスチック透
過型回折格子（「プラスチック透過型回折格子Ｄａ」と
称する場合がある）は、図１５で示されるように、パル
ス幅が１０^-12秒以下のレーザーを２光束干渉でプラス
チック構造体に照射して屈折率変化部を形成することに
より、作製することができる。

【０１７０】図１３は本発明のプラスチック透過型回折
格子Ｄの他の例を示す概略鳥瞰図である。図１３は、プ
ラスチック透過型回折格子Ｄａの一例を示している。図
１３において、Ｄａ１はプラスチック透過型回折格子、
Ｄａ１ａは光が入射する入射面（上面）、Ｄａ１ｂは下
面である。Ｄａ２ａ１，Ｄａ２ａ２，・・，Ｄａ２ａｘ
はそれぞれ屈折率変化部（回折格子）であり、これらの
屈折率変化部（Ｄａ２ａ１，Ｄａ２ａ２，・・，Ｄａ２
ａｘ）は、Ｙ軸方向と平行な方向で、互いに平行な位置
関係で形成されている。Ｆ_Da２ａは、屈折率変化部（Ｄ
ａ２ａ１，Ｄａ２ａ２，・・，Ｄａ２ａｘ）における互
いに対向している面であり、該面Ｆ_Da2aの面方向はＹ−
Ｚ平面と平行な方向となっている。Ｄａ３ａは格子群で
あり、屈折率変化部（Ｄａ２ａ１，Ｄａ２ａ２，・・，
Ｄａ２ａｘ）を有している。また、Ｄａ２ｂ１，Ｄａ２
ｂ２，・・，Ｄａ２ｂｘはそれぞれ屈折率変化部（回折
格子）であり、これらの屈折率変化部（Ｄａ２ｂ１，Ｄ
ａ２ｂ２，・・，Ｄａ２ｂｘ）は、Ｘ軸と平行な方向
で、互いに平行な位置関係で形成されている。Ｆ
_Da2bは、屈折率変化部（Ｄａ２ｂ１，Ｄａ２ｂ２，・
・，Ｄａ２ｂｘ）における互いに対向している面であ
り、該面Ｆ_Da2bの面方向はＸ−Ｚ平面と平行な方向とな
っている。Ｄａ３ｂは格子群であり、屈折率変化部（Ｄ
ａ２ｂ１，Ｄａ２ｂ２，・・，Ｄａ２ｂｘ）を有してい
る。

【０１７１】さらにまた、Ｄａ４は屈折率未変化部であ
る。また、Λ_Daは各格子群中の平行に隣接した屈折率変
化部Ｄａ２間の平行間隔（ピッチ間隔）、Ｌ_Daは屈折率
変化部Ｄａ２の奥行き長さ、ｄ_Daは屈折率変化部Ｄａ２
の厚み、Ｗ_Daは屈折率変化部Ｄａ２の幅を示す。

【０１７２】また、図１４は本発明のプラスチック透過
型回折格子Ｄの他の例を示す概略鳥瞰図である。具体的
には、図１４は、プラスチック透過型回折格子Ｄａの他
の例を示している。図１４において、Ｄａ１１はプラス
チック透過型回折格子、Ｄａ１１ａは光が入射する入射
面（上面）、Ｄａ１１ｂは下面である。Ｄａ２ｃ１，Ｄ
ａ２ｃ２，・・，Ｄａ２ｃｘはそれぞれ屈折率変化部
（回折格子）であり、これらの屈折率変化部（Ｄａ２ｃ
１，Ｄａ２ｃ２，・・，Ｄａ２ｃｘ）は、Ｘ−Ｙ平面上
においてＸ軸と５５°をなす角度の方向で、互いに平行
な位置関係で形成されている。Ｆ_Da2cは、屈折率変化部
（Ｄａ２ｃ１，Ｄａ２ｃ２，・・，Ｄａ２ｃｘ）におけ
る互いに対向している面であり、該面Ｆ_Da2cの面方向は
Ｘ−Ｚ平面と５５°の面角をなす方向となっている。Ｄ
ａ３ｃは格子群であり、屈折率変化部（Ｄａ２ｃ１，Ｄ
ａ２ｃ２，・・，Ｄａ２ｃｘ）を有している。なお、
（Ｄａ２ａ１，Ｄａ２ａ２，・・，Ｄａ２ａｘ）、（Ｄ
ａ２ｂ１，Ｄａ２ｂ２，・・，Ｄａ２ｂｘ）、Ｆ_Da2a、
Ｆ_Da2b、Ｄａ４、Λ_Da、Ｌ_Da、ｄ_Da、Ｗ_Daなどは、図１
３と同様である。

【０１７３】図１３及び１４において、屈折率変化部
（Ｄａ２ａ１，Ｄａ２ａ２，・・，Ｄａ２ａｘ）を屈折
率変化部Ｄａ２ａと総称する場合がある。屈折率変化部
（Ｄａ２ｂ１，Ｄａ２ｂ２，・・，Ｄａ２ｂｘ）を屈折
率変化部Ｄａ２ｂと総称する場合がある。屈折率変化部
（Ｄａ２ｃ１，Ｄａ２ｃ２，・・，Ｄａ２ｃｘ）を屈折
率変化部Ｄａ２ｃと総称する場合がある。また、屈折率
変化部（Ｄａ２ａ，Ｄａ２ｂ，Ｄａ２ｃ，・・）を屈折
率変化部Ｄａ２と総称する場合がある。さらにまた、格
子群（Ｄａ３ａ，Ｄａ３ｂ，Ｄａ３ｃ，・・）を格子群
Ｄａ３と総称する場合がある。各格子群中の屈折率変化
部における互いに対向している面（Ｆ_Da2a，Ｆ_Da2b，Ｆ
_Da2c，・・）を、面Ｆ_Da2と総称する場合がある。

【０１７４】図１３又は１４に係るプラスチック透過型
回折格子（Ｄａ１，Ｄａ１１）は、略直方体であり、そ
の上面は、Ｘ−Ｙ平面に対して平行（またはＺ軸に対し
て垂直）となっている。このプラスチック透過型回折格
子（Ｄａ１，Ｄａ１１）は、層状に形成された（積層さ
れた）複数の格子群Ｄａ３を有しており、例えば、プラ
スチック透過型回折格子Ｄａ１では、格子群Ｄａ３ａ及
び格子群Ｄａ３ｂがそれぞれ層状に形成されており、ま
た、プラスチック透過型回折格子Ｄａ１１では、格子群
Ｄａ３ａ、格子群Ｄａ３ｂ及び格子群Ｄａ３ｃがこの順
でそれぞれ層状に形成されている。

【０１７５】該複数の格子群Ｄａ３における各格子群
（Ｄａ３ａ，Ｄａ３ｂ，Ｄａ３ｃ）は、それぞれ、互い
に平行な複数の屈折率変化部（Ｄａ２ａ，Ｄａ２ｂ，Ｄ
ａ２ｃ）を有しているとともに、各格子群（Ｄａ３ａ，
Ｄａ３ｂ，Ｄａ３ｃ）中の屈折率変化部（Ｄａ２ａ，Ｄ
ａ２ｂ，Ｄａ２ｃ）における互いに対向している面（Ｆ
_Da2a，Ｆ_Da2b，Ｆ_Da2c）の面方向が、隣接する格子群の
間で互いに非平行となっている。具体的には、面Ｆ_Da2a
の面方向と、面Ｆ_Da2bの面方向とは、異なる方向［これ
らの面方向間の面角（鋭角）は９０°となっている］で
あり、面Ｆ_Da2bの面方向と、面Ｆ_Da2cの面方向とは、異
なる方向［これらの面方向間の面角（鋭角）は５５°と
なっている］である。隣接する格子群の間において、面
（Ｆ_Da2a，Ｆ_Da2b，Ｆ_Da2c，・・）の面方向の面角（鋭
角）としては、０°でなければ目的とする回折格子に応
じて適宜選択することができ、０°より大きく９０°以
下（例えば、１〜９０°）の範囲から選択することがで
きる。なお、面角とは、それぞれの面の法線間の角度を
意味している。

【０１７６】また、屈折率変化部Ｄａ２は、断面が略楕
円形の略円柱状の形態を有している。該屈折率変化部Ｄ
ａ２は、屈折率（ｎ）を有するプラスチック構造体の内
部における特定の部位に形成された屈折率が変化した部
位である。このような屈折率変化部Ｄａ２は、例えば、
プラスチック構造体の内部に、パルス幅が１０^-12秒以
下の超短パルスレーザーの焦点を合わせて、以下に示す
特定の方法により照射することにより形成することがで
きる。図１３に係る屈折率変化部Ｄａ２は、パルス幅が
１０^-12秒以下の超短パルスレーザーを用いて形成され
ている。すなわち、屈折率変化部Ｄａ２は、超短パルス
レーザーが照射された（レーザーの焦点が合わせられ
た）レーザー照射部であり、超短パルスレーザー照射前
のプラスチック構造体の屈折率（ｎ）と異なる屈折率
（ｎ´）を有している。一方、屈折率未変化部Ｄａ４
は、超短パルスレーザーが照射されていない（レーザー
の焦点が合わせられていない）レーザー未照射部であ
り、超短パルスレーザー照射前のプラスチック構造体の
屈折率（ｎ）と同じ屈折率（ｎ）を有している。

【０１７７】前記屈折率変化部Ｄａ２において、各格子
群中の各屈折率変化部Ｄａ２の奥行き長さＬ_Daとして
は、３μｍ以上とすることができる。好ましい奥行き長
さＬ_Daは３μｍ以上２０μｍ未満である。パルス幅が１
０^-12秒以下の超短パルスレーザーを２光束干渉で照射
することにより、各格子群中の各屈折率変化部の奥行き
長さＬを短くすることができる。なお、このように、多
光束干渉（２光束干渉など）による照射を行わずに、１
光束で照射する場合は、屈折率変化部の奥行き長さは５
μｍ以上（好ましくは２０μｍ以上）であることが好ま
しい。

【０１７８】また、各格子群中の隣接した屈折率変化部
Ｄａ２のピッチ間隔Λ_Daとしては、例えば、５０μｍ以
下（好ましくは３０μｍ以下、さらに好ましくは１５μ
ｍ以下）程度であることが望ましい。

【０１７９】また、各格子群中の各屈折率変化部Ｄａ２
の厚み（格子の厚み）ｄ_Daとしては、格子のピッチ間隔
の１／３以上（好ましくは１／２以上）であることが望
ましい。

【０１８０】なお、各格子群中の各屈折率変化部（Ｄａ
２ａ１，Ｄａ２ａ２，・・，Ｄａ２ａｘ、Ｄａ２ｂ１，
Ｄａ２ｂ２，・・，Ｄａ２ｂｘ、・・）の幅Ｗ_Daは、入
射光の特性等に応じて適宜選択することができる。

【０１８１】なお、本発明では、各格子群中の屈折率変
化部のピッチ間隔Λ_Daは、すべての格子群間で同一であ
ってもよく、各格子群間で異なっていてもよく、あるい
は、一部の格子群間で同一であってもよい。また、同様
に、厚みｄ_Da、奥行き長さＬ _Da、幅Ｗ_Da等についても、
すべての格子群間で同一であってもよく、各格子群間で
異なっていてもよく、あるいは、一部の格子群間で同一
であってもよい。図１３では、屈折率変化部（Ｄａ２
ａ，Ｄａ２ｂ，Ｄａ２ｃ，・・）に関して、ピッチ間隔
Λ_Da、厚みｄ_Da、奥行き長さＬ_Daは、すべて同一となっ
ている。本発明では、ピッチ間隔Λ_Da、厚みｄ_Da、奥行
き長さＬ_Daに関しては、屈折率変化部（Ｄａ２ａ，Ｄａ
２ｂ，Ｄａ２ｃ，・・）で同一であることが好ましい。

【０１８２】図１３及び１４では、説明を容易にするた
めに、プラスチック透過型回折格子（Ｄａ１，Ｄａ１
１）を直方体として表現し、各屈折率変化部Ｄａ２を断
面が略楕円形の略円柱形状として表現しているが、それ
ぞれ、如何なる形状のものであってもよく、またその大
きさも特に制限されない。本発明では、プラスチック透
過型回折格子（Ｄａ１，Ｄａ１１）としては、略直方体
（特に、すべての面が直角で交わっている直方体）の形
状を有していることが好ましい。また、各屈折率変化部
Ｄａ２としては、断面が略楕円形の略円柱形状の形態を
有していてもよく、略直方体（特に、すべての面が直角
で交わっている直方体）の形状を有していてもよい。

【０１８３】なお、各屈折率変化部（Ｄａ２ａ１，Ｄａ
２ａ２，・・，Ｄａ２ａｘ）の合計数（すなわち、屈折
率変化部Ｄａ２ａに含まれる各屈折率変化部の数）など
の各格子群（Ｄａ３ａ，Ｄａ３ｂ，Ｄａ３ｃ）に含まれ
る屈折率変化部の数は特に制限されない。また、各格子
群（Ｄａ３ａ，Ｄａ３ｂ，Ｄａ３ｃ）に含まれる屈折率
変化部の数は、各格子群間で同一であってもよく、異な
っていてもよい。

【０１８４】さらにまた、格子群の数は特に制限されな
い。例えば、図１３で示されているように格子群の数が
２であってもよく、図１４で示されているように格子群
の数が３であってもよい。本発明では、格子群の数とし
ては、例えば、２〜１０（好ましくは２〜４）程度の範
囲から選択してもよい。なお、格子群の数が３以上であ
る場合、各格子群中の互いに平行な複数の屈折率変化部
における互いに対向している面Ｆ_Da2の面方向は、隣接
する格子群の間で互いに非平行となっていれば、隣接し
ていない格子群の間では非平行、平行のいずれであって
もよい。

【０１８５】層状に形成されている複数の格子群におけ
る格子群間の距離（層間距離）は、特に制限されず、例
えば、５〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍ程度の
範囲から選択することができる。

【０１８６】このようなプラスチック透過型回折格子Ｄ
ａ（Ｄａ１，Ｄａ１１）は、具体的には、例えば、パル
ス幅が１０^-12秒以下のレーザーをプラスチック構造体
の内部に焦点を合わせて２光束干渉で照射するととも
に、その焦点位置を、該焦点位置の移動により形成され
る屈折率変化部を互いに平行に複数有している格子群が
それぞれ層状となるように、且つ各格子群中の互いに平
行な複数の屈折率変化部における互いに対向している面
の面方向が、隣接する格子群の間で互いに非平行となる
ように、移動させて２光束干渉で照射することにより、
製造することができる。なお、２光束干渉でレーザーを
照射する方法としては、例えば、図１５で示されている
ように２台のレーザーを用いて照射する方法や、ビーム
スプリッター（例えば、ハーフミラー、プリズム、グレ
ーティングなど）を用いて１台のレーザーによる光を分
光して照射する方法などを採用することができる。

【０１８７】さらに具体的には、例えば、図１５で示さ
れるように、プラスチック透過型回折格子Ｄａ１は、屈
折率（ｎ）を有するプラスチック構造体Ｄａ１２の内部
における特定の部位に、パルス幅が１０^-12秒以下の超
短パルスレーザー（Ｄａ５１，Ｄａ５２）の焦点を合わ
せてプラスチック構造体Ｄａ１２の外部から２光束干渉
で照射して該焦点位置を移動させることにより、屈折率
が変化した屈折率変化部Ｄａ２ｂを互いに平行に複数形
成させた後、さらに、前記屈折率変化部Ｄａ２ｂより上
方又は表面側に、屈折率変化部Ｄａ２ａを互いに平行に
複数形成するとともに、該互いに平行な複数の屈折率変
化部Ｄａ２ａにおける互いに対向している面Ｆ_Da2aの面
方向が、前記互いに平行な複数の屈折率変化部Ｄａ２ｂ
における互いに対向している面Ｆ_Da2bの面方向と異なっ
ているように形成させて、作製することができる。

【０１８８】図１５はプラスチック透過型回折格子Ｄａ
を作製する方法の一例を示す概略図である。具体的に
は、図１３に係るプラスチック透過型回折格子Ｄａ１を
作製する方法の一例を示す概略図である。図１５におい
て、Ｄａ１、Ｄａ１ａ、（Ｄａ２ａ１，Ｄａ２ａ２，・
・，Ｄａ２ａｘ）、Ｄａ２ａ、Ｄａ３ａ、（Ｄａ２ｂ
１，Ｄａ２ｂ２，・・，Ｄａ２ｂｘ）、Ｄａ２ｂ、Ｄａ
３ｂ、Ｆ_Da2a、Ｆ_Da2bは、それぞれ、図１３と同様であ
る。Ｄａ１２はプラスチック構造体、Ｄａ５１はパルス
幅が１０^-12秒以下である超短パルスレーザー（単に
「レーザー」と称する場合がある）、Ｄａ５２はレーザ
ー、Ｄａ５１ａはレーザーＤａ５１の照射方向、Ｄａ５
２ａはレーザーＤａ５２の照射方向であり、Ｄａ６１は
レーザーＤａ５１の焦点を調整するためのレンズ、Ｄａ
６２はレーザーＤａ５２の焦点を調整するためのレンズ
である。なお、レーザー（Ｄａ５１，Ｄａ５２）をレー
ザーＤａ５と総称する場合がある。また、レンズ（Ｄａ
６１，Ｄａ６２）をレンズＤａ６と総称する場合があ
る。

【０１８９】プラスチック構造体Ｄａ１２は、プラスチ
ック透過型回折格子Ｄａ１を作製するための材料となる
ものであり、屈折率がｎであるプラスチック材料から形
成されている。そして、プラスチック構造体Ｄａ１２の
内部に格子群Ｄａ３ａと、格子群Ｄａ３ｂとが形成され
たものが、プラスチック透過型回折格子Ｄａ１となる。
屈折率変化部Ｄａ２（Ｄａ２ａ，Ｄａ２ｂ）は、レーザ
ーＤａ５の照射による影響を受けて屈折率が変化した部
位であり、格子群Ｄａ３ａ内では、隣接する屈折率変化
部（Ｄａ２ａ１，Ｄａ２ａ２，・・，Ｄａ２ａｘ）は互
いに平行な位置関係を有しているとともに、格子群Ｄａ
３ｂ内では、隣接する屈折率変化部（Ｄａ２ｂ１，Ｄａ
２ｂ２，・・，Ｄａ２ｂｘ）は互いに平行な位置関係を
有し、且つ格子群Ｄａ３ａ中の屈折率変化部（Ｄａ２ａ
１，Ｄａ２ａ２，・・，Ｄａ２ａｘ）における互いに対
向している面Ｆ_Da2aの面方向と、格子群Ｄａ３ｂ中の屈
折率変化部（Ｄａ２ｂ１，Ｄａ２ｂ２，・・，Ｄａ２ｂ
ｘ）における互いに対向している面Ｆ_Da2bの面方向とは
非平行な［図１３ではこれら２つの面方向間の面角は９
０°となっている］位置関係を有している。また、屈折
率未変化部Ｄａ４は、レーザーＤａ５の照射による影響
を受けておらず、屈折率が変化していない部位であり、
元の屈折率（構造）を保持している。すなわち、屈折率
未変化部Ｄａ４は、元の状態又は形態を保持している。
従って、プラスチック透過型回折格子Ｄａ１は、屈折率
未変化部Ｄａ４内に、特定のピッチ間隔を隔てて互いに
平行な屈折率変化部（Ｄａ２ａ１，Ｄａ２ａ２，・・，
Ｄａ２ａｘ）からなる格子群Ｄａ３ａと、特定のピッチ
間隔を隔てて互いに平行な屈折率変化部（Ｄａ２ｂ１，
Ｄａ２ｂ２，・・，Ｄａ２ｂｘ）からなる格子群Ｄａ３
ｂとが、格子群Ｄａ３ａ中の屈折率変化部（Ｄａ２ａ
１，Ｄａ２ａ２，・・，Ｄａ２ａｘ）における互いに対
向している面Ｆ_Da2aの面方向と、格子群Ｄａ３ｂ中の屈
折率変化部（Ｄａ２ｂ１，Ｄａ２ｂ２，・・，Ｄａ２ｂ
ｘ）における互いに対向している面Ｆ_Da2bの面方向とが
非平行な位置関係で、形成されている（積層されてい
る）。

【０１９０】レーザーＤａ５１と、レーザーＤａ５２と
は、それぞれ、照射方向Ｄａ５１ａ、照射方向Ｄａ５２
ａの向きで、プラスチック構造体Ｄａ１２に向けて、２
光束干渉で照射している。従って、レーザーＤａ５１と
レーザーＤａ５２とは異なる位置から同時に照射してお
り、Ｘ−Ｙ面に対して平行および垂直でない方向（０°
より大きく９０°より小さな角度の方向）から照射して
いる。また、レーザーＤａ５１の焦点の位置と、レーザ
ーＤａ５２の焦点の位置とは、同一又は近い位置となっ
ており、レーザーＤａ５１とレーザーＤａ５２との２つ
のレーザーからの照射光をその焦点位置又はその近傍で
干渉させている。なお、レーザーＤａ５はレンズＤａ６
を用いることにより焦点を絞って合わせることができ
る。従って、レーザーＤａ５の焦点を絞って合わせる必
要がない場合などでは、レンズＤａ６を用いる必要がな
い。

【０１９１】また、プラスチック構造体Ｄａ１２は略直
方体であり、その上面はＸ−Ｙ平面と平行な面（または
Ｚ軸と垂直）となっている。なお、プラスチック構造体
Ｄａ１２としては、直方体を用いているが、如何なる形
状のものであってもよく、その大きさも特に制限されな
い。

【０１９２】また、図１５において、Ｄａ７１ａ，Ｄａ
７２ａ，・・，Ｄａ７ｘａは、格子群Ｄａ３ｂを形成す
るために、それぞれレーザーＤａ５の照射をし始めたと
きの焦点を合わせた最初の位置又はその中心位置（「照
射開始位置」と称する場合がある）である。照射開始位
置（Ｄａ７１ａ，Ｄａ７２ａ，・・，Ｄａ７ｘａ）は、
同一のＸ−Ｙ面上でかつＸ軸上の位置が同じであるとと
もに、Ｙ軸上の位置が異なり、特定の間隔があけられて
いる。すなわち、照射開始位置（Ｄａ７１ａ，Ｄａ７２
ａ，・・，Ｄａ７ｘａ）は、プラスチック構造体Ｄａ１
２の上面Ｄａ１ａから一定の深さに設定され、且つ同一
のＹ軸方向に等間隔の間隔で設けられている。

【０１９３】一方、Ｄａ７１ｂ，Ｄａ７２ｂ，・・，Ｄ
ａ７ｘｂはそれぞれレーザーＤａ５の照射を終えたとき
の焦点を合わせた最終の位置又はその中心位置（「照射
終了位置」と称する場合がある）である。該照射終了位
置（Ｄａ７１ｂ，Ｄａ７２ｂ，・・，Ｄａ７ｘｂ）も、
前記照射開始位置（Ｄａ７１ａ，Ｄａ７２ａ，・・，Ｄ
ａ７ｘａ）と同様に、プラスチック構造体Ｄａ１２の上
面Ｄａ１ａから一定の深さに設定され、且つ同一のＹ軸
方向に等間隔の間隔で設けられている。

【０１９４】Ｄａ７１ｃ，Ｄａ７２ｃ，・・，Ｄａ７ｘ
ｃはそれぞれレーザーＤａ５の照射の焦点又はその中心
位置（単に「焦点位置」と称する場合がある）が照射開
始位置（Ｄａ７１ａ，Ｄａ７２ａ，・・，Ｄａ７ｘａ）
から照射終了位置（Ｄａ７１ｂ，Ｄａ７２ｂ，・・，Ｄ
ａ７ｘｂ）に移動する移動方向であり、Ｘ軸と平行な方
向である。Ｄａ７１，Ｄａ７２，・・，Ｄａ７ｘはそれ
ぞれ照射開始位置（Ｄａ７１ａ，Ｄａ７２ａ，・・，Ｄ
ａ７ｘａ）のレーザーＤａ５の照射の焦点位置又は焦点
の中心位置が移動した軌跡（「焦点位置軌跡」と称する
場合がある）である。Ｄａ８は隣接した照射開始位置
（Ｄａ７１ａ，Ｄａ７２ａ，・・，Ｄａ７ｘａ）間の距
離（最短距離）である。

【０１９５】図１５では、レーザーＤａ５の焦点位置
を、それぞれ、照射開始位置（Ｄａ７１ａ，Ｄａ７２
ａ，・・，Ｄａ７ｘａ）から照射終了位置（Ｄａ７１
ｂ，Ｄａ７２ｂ，・・，Ｄａ７ｘｂ）にかけて、焦点位
置の移動方向（Ｄａ７１ｃ，Ｄａ７２ｃ，・・，Ｄａ７
ｘｃ）の方向で、連続的に直線的に移動させており、該
移動した焦点位置の軌跡が焦点位置軌跡（Ｄａ７１，Ｄ
ａ７２，・・，Ｄａ７ｘ）となっている。該焦点位置軌
跡（Ｄａ７１，Ｄａ７２，・・，Ｄａ７ｘ）において、
焦点位置が移動した方向（Ｄａ７１ｃ，Ｄａ７２ｃ，・
・，Ｄａ７ｘｃ）は、レーザーＤａ５１の照射方向Ｄａ
５１ａおよびレーザーＤａ５２の照射方向Ｄａ５２ａと
垂直な方向（図１５では、Ｘ軸と平行な方向）である。
従って、屈折率変化部Ｄａ２ｂの長手方向は、移動方向
（Ｄａ７１ｃ，Ｄａ７２ｃ，・・，Ｄａ７ｘｃ）の方向
（Ｘ軸と平行な方向）であり、一方、屈折率変化部Ｄａ
２ｂにおける互いに対向している面の面方向は、Ｘ−Ｚ
平面と平行な方向である。

【０１９６】また、照射開始位置（Ｄａ７１ａ，Ｄａ７
２ａ，・・，Ｄａ７ｘａ）間の距離Ｄａ８は、照射終了
位置（Ｄａ７１ｂ，Ｄａ７２ｂ，・・，Ｄａ７ｘｂ）間
の距離や、焦点位置軌跡（Ｄａ７１，Ｄａ７２，・・，
Ｄａ７ｘ）間の距離（最短距離）に相当している。従っ
て、隣接した照射開始位置（Ｄａ７１ａ，Ｄａ７２ａ，
・・，Ｄａ７ｘａ）間の距離Ｄａ８は、格子のピッチ間
隔Λ_Daと格子の厚みｄ _Daとを足した距離（Λ_Da＋ｄ_Da）
に相当している。

【０１９７】より具体的には、まず、照射開始位置Ｄａ
７１ａから照射終了位置Ｄａ７１ｂにかけて焦点の移動
方向Ｄａ７１ｃの方向で、同時に照射しているレーザー
（Ｄａ５１，Ｄａ５２）の同一の焦点位置を連続的に直
線的に移動させて、レーザーの照射を行う。この際、レ
ーザーＤａ５１と、レーザーＤａ５２とは、それぞれ、
焦点の移動方向Ｄａ７１ｃに対して平行となるように移
動させることが好ましい。なお、屈折率変化部（Ｄａ２
ｂ１，Ｄａ２ｂ２，・・，Ｄａ２ｂｘ）の幅を変化させ
る場合（例えば、拡げたり狭めたりする場合）は、この
限りではない。以下同様にして、両レーザー（Ｄａ５
１，Ｄａ５２）を配置させて照射することができる。

【０１９８】その後、前記照射開始位置Ｄａ７１ａと同
じＸ−Ｙ面上にありかつＸ軸上の位置が同じでＹ軸上の
位置が距離Ｄａ８だけ移動した位置である焦点開始位置
Ｄａ７２ａから、前記移動方向Ｄａ７１ｃと平行な方向
である移動方向Ｄａ７２ｃの方向で、前記照射終了位置
Ｄａ７１ｂと同一のＸ軸の位置となる照射終了位置Ｄａ
７２ｂまで、レーザー（Ｄａ５１，Ｄａ５２）の焦点位
置をともに連続的に直線的に同時に移動させて、レーザ
ーの照射を行う。以下、同様にして、順次、レーザーの
照射を行うことにより、プラスチック構造体Ｄａ１２の
中にピッチ間隔Λ_Daの距離を保って、互いに平行な位置
関係を有する複数の屈折率変化部（Ｄａ２ｂ１，Ｄａ２
ｂ２，・・，Ｄａ２ｂｘ）を形成して、格子群Ｄａ３ｂ
を形成する。そして、前記格子群Ｄａ３ｂの屈折率変化
部（Ｄａ２ｂ１，Ｄａ２ｂ２，・・，Ｄａ２ｂｘ）のレ
ーザーの照射による作製方法と同様にして、照射開始位
置のプラスチック構造体Ｄａ１２の上面からの深さや、
焦点位置が移動する方向などを適宜調整してレーザーを
照射して、互いに平行な位置関係を有する複数の屈折率
変化部（Ｄａ２ａ１，Ｄａ２ａ２，・・，Ｄａ２ａｘ）
からなる格子群Ｄａ３ａを、該格子群Ｄａ３ａの屈折率
変化部（Ｄａ２ａ１，Ｄａ２ａ２，・・，Ｄａ２ａｘ）
における互いに対向している面の面方向が、前記格子群
Ｄａ３ｂの屈折率変化部（Ｄａ２ｂ１，Ｄａ２ｂ２，・
・，Ｄａ２ｂｘ）における互いに対向している面の面方
向と非平行な方向［図１３ではこれら２つの面方向間の
面角は９０°となっている］となるように形成させるこ
とにより、回折格子として利用できるプラスチック透過
型回折格子Ｄａ１を作製することができる。

【０１９９】図１５では、格子群（Ｄａ３ａ，Ｄａ３
ｂ）のうち、レーザーＤａ５を照射している側の面Ｄａ
１ａから見て下層側（遠方側）である格子群Ｄａ３ｂ
を、上層側（近方側）である格子群Ｄａ３ａより先に形
成している。これは、上層側の格子群Ｄａ３ａを先に形
成すると、後で下層側の格子群Ｄａ３ｂを形成する際の
レーザーＤａ５の照射による影響を、先に形成されてい
る格子群Ｄａ３ａが受ける可能性があるためである。従
って、本発明では、レーザーの照射する側の面から最も
遠い側（最下層側）の格子群から順に、格子群をそれぞ
れ層状に複数形成することが好ましい。

【０２００】本発明では、各格子群において、屈折率変
化部が互いに平行な位置関係を保つように形成されてい
ればよく、レーザーＤａ５の焦点の位置を、レーザーＤ
ａ５の照射方向（Ｄａ５１ａ，Ｄａ５２ａ）に対して、
平行な方向や垂直な方向や斜め方向等に移動させること
が出来る。また、本発明では、レーザーＤａ５の焦点位
置は、連続的又は間欠的に移動させることもできる。こ
の様に、レーザーＤａ５の焦点位置を移動させながら照
射することにより、焦点位置の移動方向に連続的に形成
された屈折率変化部Ｄａ２を形成させることが出来る。

【０２０１】（再照射による作製方法）本発明では、超
短パルスレーザーは、１回のみ照射してもよいが、さら
に同一の照射部位に１回以上再照射してもよい。すなわ
ち、超短パルスレーザーを照射する際には、１回のみ照
射する方法や、１回照射した部位にレーザーを１回以上
再照射する（再度照射して上書きする）方法を採用する
ことができる。このように、再照射を行うことにより、
プラスチック構造体の内部において、パルスレーザーに
より照射された部位及びその周辺部の屈折率がさらに大
きく変化させることができる。

【０２０２】具体的には、例えば、図６で示されるよう
に、屈折率（ｎ）を有するプラスチック構造体Ａ１１の
内部における特定の部位に、パルス幅が１０^-12秒以下
の超短パルスレーザーＡ４の焦点を合わせてプラスチッ
ク構造体Ａ１１の外部から照射し、さらに、前記レーザ
ーを焦点を合わせて照射した部位にレーザーを１回以上
再照射する（再度照射して上書きする）ことにより、よ
り一層大きく屈折率が変調させられた屈折率変調部Ａ２
を互いに平行に複数形成させて作製することができる。

【０２０３】再照射する際の照射回数は、特に制限され
ず、目的とする屈折率変調部の変調度合いに応じて適宜
選択することができ、複数回（例えば、２〜１０回程
度、好ましくは２〜５回程度）であってもよい。

【０２０４】より具体的には、図６で示されるプラスチ
ック透過型回折格子の作製方法を例にとって説明する
と、まず、照射開始位置Ａ６１ａから照射終了位置Ａ６
１ｂにかけて焦点の移動方向Ａ６１ｃの方向で、レーザ
ーＡ４の焦点位置を連続的に直線的に移動させて、レー
ザーの照射を行う。その後、前記照射開始位置Ａ６１ａ
と同じＸ−Ｙ面上にありかつＸ軸上の位置が同じでＹ軸
上の位置が距離Ａ７だけ移動した位置である焦点開始位
置Ａ６２ａから、前記移動方向Ａ６１ｃと平行な方向で
ある移動方向Ａ６２ｃの方向で、前記照射終了位置Ａ６
１ｂと同一のＸ軸の位置となる照射終了位置Ａ６２ｂま
で、レーザーＡ４の焦点位置を連続的に直線的に移動さ
せて、レーザーの照射を行う。以下、同様にして、順
次、レーザーの照射を行うことにより、プラスチック構
造体Ａ１１の中にピッチ間隔Λ_Aの距離を保って、互い
に平行な位置関係を有する複数の屈折率変調部（Ａ２
１，Ａ２２，・・，Ａ２ｘ）を形成して、レーザーＡ４
の１回目の照射を行う。その後さらに、前記レーザーＡ
４の１回目の照射方法と同様にして、前記照射開始位置
（Ａ６１ａ，Ａ６２ａ，・・，Ａ６ｘａ）と同一又はほ
ぼ同一の位置から、前記照射終了位置（Ａ６１ｂ，Ａ６
２ｂ，・・，Ａ６ｘｂ）と同一又はほぼ同一の位置にか
けて、焦点位置の移動方向（Ａ６１ｃ，Ａ６２ｃ，・
・，Ａ６ｘｃ）と同一又はほぼ同一の方向で、連続的に
直線的に移動させて、レーザーＡ４の再照射を行う。こ
の再照射は、必要に応じて、複数回行うことができる。
また、再照射での照射条件（例えば、レーザーＡ４の焦
点位置の移動速度、レーザーＡ４のパルス幅の大きさや
照射エネルギーの大きさ、レーザーＡ４の焦点を調整す
るためのレンズの開口数など）は、１回目の照射条件と
同一であってもよく、異なっていてもよい。また、再照
射を複数回行う場合は、各再照射で照射条件が異なって
いてもよい。

【０２０５】このような再照射は、複数の屈折率変化部
（屈折率変調部）を形成する場合、前述のように、複数
の屈折率変調部を形成するための１回目のレーザーの照
射をすべて行った後に、レーザーの再照射を行う方法で
あってもよく、または、１つの屈折率変調部を形成する
ための１回目のレーザーの照射を行った後に、該レーザ
ーを照射した部位にレーザーの再照射を行って、１つの
屈折率変調部を形成した後、さらに、他の屈折率変調部
を形成するための１回目のレーザーの照射を行った後
に、該レーザーを照射した部位にレーザーの再照射を行
う方法であってもよい。いずれにせよ、レーザーを１回
照射した部位に上書きするように再照射して、その結果
として、屈折率変調部を単数又は複数形成することがで
きればよい。

【０２０６】このように、レーザーＡ４を１回目の照射
部位に対して、再照射を１回以上行うことにより、屈折
率未変化部（屈折率未変調部）の屈折率に対する屈折率
の差が大きい屈折率変調部を形成することができる。

【０２０７】なお、前記プラスチック透過型回折格子
（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄなど）の作製方法において、パルス幅
が１０^-12秒以下である超短パルスレーザーの焦点位置
を移動させる速度（移動速度）は、特に制限されず、プ
ラスチック透過型回折格子を作製するための材料となる
プラスチック構造体の材質やレーザーの照射エネルギー
の大きさ等に応じて適宜選択することができる。

【０２０８】レーザーの焦点位置の深さとしては、通
常、プラスチック透過型回折格子を作製するための材料
となるプラスチック構造体の上面から１０μｍ以上且つ
下面から５０μｍ以上の距離を有する位置に設定され
る。レーザーの焦点位置の深さが、余り深くないと前記
プラスチック構造体の表面にアブレーションなどが起こ
り、表面に凹凸状等の構造が形成されることになり得ら
れた回折格子が、目的とする透過型回折以外に表面型回
折を起こすことになるため、好ましくない。一方、逆に
深すぎると前記プラスチック構造体の下面に近づき過ぎ
て、照射したレーザーが下面を貫通して下面にアブレー
ションなどにより、前記と同様に、下面の表面に凹凸状
等の構造が形成されることになるため、好ましくない。

【０２０９】なお、レーザーの照射により屈折率が変化
した屈折率変化部は、超短パルスレーザーの焦点位置又
は照射位置を起点にし、照射方向側に屈折率が変化した
屈折率変化部位が連続して、焦点位置の移動方向（長手
方向）に向かって形成されているような状態又は形態と
して作製することができる。例えば、焦点位置を照射方
向に垂直な方向に移動させた場合、長手方向に対する垂
直断面形状が、焦点位置を起点として（すなわち、上端
として）、照射方向に延びた又は拡がるような略長方形
状となり、該長手方向に対する垂直断面形状が焦点の移
動方向（長手方向）に連続して形成されたような屈折率
変化部が形成される。

【０２１０】なお、本発明では、屈折率変化部（屈折率
変調部）において、屈折率の変化（変調）の程度は、不
均一であってもよいが、均一であることが好ましい。

【０２１１】本発明では、屈折率変化部の大きさ、形
状、構造の変化の程度は、レーザーの照射時間、レーザ
ーの焦点位置の移動方向やその速度、プラスチック透過
型回折格子を作製するための材料となるプラスチック構
造体の材質の種類、レーザーのパルス幅の大きさや照射
エネルギーの大きさ、レーザーの焦点を調整するための
レンズの開口数などにより適宜調整することができる。

【０２１２】［超短パルスレーザー］図６、９、１１、
１２、１５などにおいて、超短パルスレーザーにおける
パルス幅は１０^-12秒以下である。本発明では、超短パ
ルスレーザーとしては、パルス幅が１０^-12秒以下であ
れば特に制限されず、パルス幅が１０^-15秒のオーダー
のパルスレーザーを好適に用いることができる。パルス
幅が１０^-15秒のオーダーであるパルスレーザーには、
パルス幅が１×１０^-15秒〜１×１０^-12秒であるパルス
レーザーが含まれる。より具体的には、超短パルスレー
ザーとしては、パルス幅が１０×１０^-15秒〜５００×
１０^-15秒（好ましくは５０×１０^-15秒〜３００×１０
^-15秒）程度であるパルスレーザーが好適である。

【０２１３】パルス幅が１０^-12秒以下である超短パル
スレーザーは、例えば、チタン・サファイア結晶を媒質
とするレーザーや色素レーザーを再生・増幅して得るこ
とができる。

【０２１４】超短パルスレーザーにおいて、その波長と
しては、例えば、可視光の波長領域（例えば、４００〜
８００ｎｍ）であることが好ましい。また、超短パルス
レーザーにおいて、その繰り返しとしては、例えば、１
Ｈｚ〜８０ＭＨｚの範囲から選択することができ、通
常、１０Ｈｚ〜５００ｋＨｚ程度である。

【０２１５】なお、超短パルスレーザーの平均出力又は
照射エネルギーとしては、特に制限されず、目的とする
屈折率変化部の大きさや変化の程度等に応じて適宜選択
することができ、例えば、５００ｍＷ以下（例えば、１
〜５００ｍＷ）、好ましくは５〜３００ｍＷ、さらに好
ましくは１０〜１００ｍＷ程度の範囲から選択すること
ができる。前述のように、プラスチック透過型回折格子
を作製するための材料となるプラスチック構造体は、無
機ガラス材料に比べて熱伝導性やガラス転移温度が低
く、無機ガラス材料と同じような励起構造を形成するの
に必要な照射エネルギーとしては、無機ガラス材料に必
要な照射エネルギーの１／１０〜１／１００程度に低く
することができる。

【０２１６】また、超短パルスレーザーの照射スポット
径としては、特に制限されず、目的とする屈折率変化部
の大きさやその変化の程度、レンズの大きさや開口数又
は倍率などに応じて適宜選択することができ、例えば、
０．１〜１０μｍ程度の範囲から選択することができ
る。

【０２１７】［プラスチック構造体］プラスチック透過
型回折格子を作製するための材料となるプラスチック構
造体としては、パルス幅が１０^-12秒以下の超短パルス
レーザーをプラスチック構造体の外部から内部に照射す
ることにより、プラスチック構造体の内部に、未照射部
と異なった屈折率を有する、互いに平行な複数の屈折率
変化部を形成させることが出来るプラスチック構造体で
あればよい。超短パルスレーザーによるレーザー加工を
円滑に行うためには、４００ｎｍ〜８００ｎｍの可視光
波長領域において、１０％以上の光透過性を有するもの
が好適である。

【０２１８】また、プラスチック構造体としては、２つ
以上のガラス転移温度を有するプラスチック材料による
ものも好適である。２つ以上のガラス転移温度を有する
プラスチック材料には、熱的な運動性が異なったお互い
に相溶性のない２つ以上の成分を含んで構成された材料
系が含まれる。このような材料系としては、２つ以上の
異種材料のブレンド物（例えば、２種以上のホモポリマ
ー及び／又はランダム共重合体のブレンド物、２種以上
のブロック共重合体のブレンド物など）、２つ以上の異
種成分から構成されたブロック共重合体などが挙げられ
る。該材料系は、単独で又は２種以上組み合わせて使用
することができる。

【０２１９】これらの材料系の中で、異種材料のブレン
ド物はブレンドする各成分の成分比を変えることや分散
加工条件を変えることにより、その構造形態として、ド
メイン状、シリンダー状、層状、共連続状などの様々な
非相溶な形態を作り出す事が出来る。一方、ブロック共
重合体並びにそれらのブレンド物（２種以上のブロック
共重合体のブレンド物）は、ブロック的に結合された高
分子鎖の非相溶性が系全体の非相溶性を担っているの
で、その構造形態としては前記例示の非相溶な形態が挙
げられ、該非相溶な形態としては、ブレンド物よりもよ
り一層微細なものにすることが出来る。

【０２２０】例えば、ガラス転移温度が常温（例えば、
２３℃）以下であるプラスチック材料は、常温近傍の温
度において十分な柔軟性を有している。そのため、非相
溶性成分として、常温（例えば、２０〜２５℃、特に２
３℃）以下のガラス転移温度を有するプラスチック材料
を含むブレンド物の材料系では、各プラスチック材料の
成分比を調整することにより、常温において任意に柔軟
性を調整することができ、取り扱いを容易にすることが
可能である。

【０２２１】また、例えば、２つのガラス転移温度を有
する材料系において、常温（例えば２０〜２５℃、特に
２３℃）以下のガラス転移温度（Ｔ_g1）を示す成分（Ｔ
_g1成分）が低温側のガラス転移温度を示す成分である場
合には、高温側のガラス転移温度を示す成分（Ｔ_g2成
分）のガラス転移温度（Ｔ_g2）以上の温度（Ｔ₃）から
温度を降下させる（低下させる）と、まず、温度Ｔ_g2の
近傍で、Ｔ_g2成分は運動性が低下して固化するが、Ｔ_g1
成分はまだ十分な運動性を有した状態で常温（例えば２
０〜２５℃、特に２３℃）まで冷却されることになる。
このとき、特に、温度Ｔ_g1とＴ₃とが一定の場合、２つ
のガラス転移温度（Ｔ_g1、Ｔ_g2）の温度差（Ｔ_g2−
Ｔ_g1）が大きい程、Ｔ_g2成分はより速く固化することに
なり、常温までの冷却過程では、高温側のガラス転移温
度を示す成分（Ｔ_g2成分）が固化した状態での低温側の
ガラス転移温度を示す成分（Ｔ_g1成分）のみの運動期間
が長くなる。しかも、特に、低温側のガラス転移温度Ｔ
_g1が常温（例えば、２０〜２５℃、特に２３℃）以下で
あると、常温まで冷却される過程で、すなわち、Ｔ_g2〜
常温の温度領域で、Ｔ_g1成分による十分な運動性と緩和
性とを保ちながら、相分離構造が形成されることにな
る。

【０２２２】超短パルスレーザーの照射によりプラスチ
ック構造体を加工する方法において、超短パルスレーザ
ーが照射された照射部やその近辺部は、プラズマ発生な
ど化学的・物理的作用を受けながら、局部的に高温状態
となり、その後、レーザーの照射の終了や、照射されて
いる部位の移動に伴い、温度が低下して、通常は常温に
戻される。従って、例えば、２つのガラス転移温度を有
し且つ低温側のガラス転移温度が常温付近又は常温以下
であるプラスチック材料系に、超短パルスレーザーを照
射した場合には、レーザーの照射開始から照射終了の過
程において、上記のような相分離構造の形成が起こり、
その結果として、制御された誘起構造が形成される。す
なわち、屈折率変化部の構造（誘起構造）を精密に制御
することができる。例えば、Ｔ_g2成分の単独材料系で
は、超短パルスレーザーの照射によって照射部に熱衝撃
的なクラック等の劣化が発生するような照射条件におい
ても、Ｔ_g2成分のガラス転移温度Ｔ_g2よりも低温側にガ
ラス転移温度を示す成分（Ｔ _g1成分）をブレンドした
り、Ｔ_g2成分を含む分子内に、ブロック共重合によりＴ
_g1成分を組み込んだりすることにより、安定的な誘起構
造を、クラックを発生すること無く形成することが出来
る。

【０２２３】また、プラスチック材料が、外部からの超
短パルスレーザーの照射によって、架橋（硬化）反応を
起こすプラスチック材料系であると、上述の相分離構造
の形成が、架橋（硬化）により固定化されるので、より
一層、誘起された構造が安定化される可能性がある又は
高まる。

【０２２４】さらにまた、２つ以上のブロックからなる
ブロック共重合体高分子鎖におけるミクロ相分離によ
り、２つ以上のガラス転移温度が発現されている場合に
は、通常の異種成分のブレンド系に比べて形成されるミ
クロドメイン構造等を、サブミクロン以下の大きさにま
で小さく出来るので、透明性に優れたフィルムを作製す
ることが出来る。

【０２２５】これらのプラスチック材料に超短パルスレ
ーザーの照射を行うと、レーザーの照射部において、一
旦ミクロドメイン熱溶融が起こり、照射の終了や照射部
の移動により、再度相分離構造が形成されることにな
る。この相分離構造の再生時に架橋（硬化）反応などが
並列的に起こると、相分離が一層促進され、出来上がっ
た相分離構造は、元の相分離構造よりもドメイン構造な
どの寸法や形態が大きくなる場合がある。また、相分離
形態のプラスチック構造体（前述のようにして形成され
たドメインなどの相分離構造物）が、特定の成分を選択
的に含んだり、架橋（硬化）や光異性化などを起こした
りすることにより、元の成分とは異なるように化学的変
化を起こしている場合には、屈折率の変化（変調）を起
こす場合がある。このような屈折率が変化したものが、
本発明の目的に合った構造物であり、回折格子等の光学
素子として用いることができる。

【０２２６】なお、本発明では、屈折率変化部（屈折率
変調部）におけるドメインの構造部の屈折率は、屈折率
が変化していない屈折率未変化部（屈折率未変調部）に
おけるドメインの構造部の屈折率に対して、０．０００
５以上異なっていれば（すなわち、前記各部の屈折率の
差が０．０００５以上であれば）、回折格子等の光学素
子として有効に使用出来る。従って、本発明では、屈折
率変調部と、屈折率未変調部との屈折率の差が０．００
０５以上となるように、屈折率変調部の屈折率を変調さ
せることが好ましい。屈折率変調部の屈折率と、屈折率
未変調部の屈折率との差としては、０．０００５以上
（好ましくは０．０００８以上、さらに好ましくは０．
００１以上）であることが望ましい。また、前記屈折率
差は、０．００５以上（特に０．０１以上）であると、
回折格子等の光学素子としてより一層有効に使用でき
る。

【０２２７】特に本発明では、屈折率変調部の屈折率変
調の値（Δｎ）が５×１０^-4以上（好ましくは８×１０
^-4以上、さらに好ましくは１×１０^-3以上）であること
が好適である。なお、屈折率変調部の屈折率変調の値
（Δｎ）は、下記式（３ａ）及び（３ｂ）により求める
ことができる。 η₁＝Ｊ₁ ²（δ） （３ａ） δ＝２πΔｎＬ／（λｃｏｓθ） （３ｂ） （式（３ａ）及び（３ｂ）において、Ｊ₁（δ）は指数
１のＢｅｓｓｅｌ関数、Δｎは屈折率変調の値、Ｌは複
数の屈折率変調部の対向する面の奥行き長さ、λは回折
される光の波長、θは入射角である。）

【０２２８】なお、屈折率変調部の屈折率変調の値（Δ
ｎ）は、屈折率変調部の屈折率と、屈折率未変調部の屈
折率との差に相当する。

【０２２９】超短パルスレーザーの照射により少なくと
も相分離を起こすことができ、且つ２つ以上のガラス転
移温度を発現するプラスチック材料としては、各種の高
分子材料を組み合わせて用いることができる。このよう
な高分子材料の組み合わせは数多くあり、むしろ異種成
分高分子材料の組み合わせで相分離を起こさずに相溶し
て単一のガラス転移温度を示す組み合わせの方が少ない
といえる。従って、本発明では、このような数多くある
組み合わせを利用することができ、極めて実用性が高
い。なお、高分子材料の相溶性やガラス転移温度などの
各種特性は、例えば、ポリマーハンドブックなどに記載
されている。

【０２３０】超短パルスレーザーの照射により相分離を
起こすことができるとともに、２つ以上のガラス転移温
度を発現するプラスチック材料の組み合わせの中で、例
えば、低温側のガラス転移温度が常温（例えば、２０〜
２５℃、特に２３℃）以下で光学的に透明性を有するア
モルファスな成分としては、例えば、ポリイソプレンや
ポリブタジエンなどのポリジエン類；ポリイソブチレン
などのポリアルケン類；ポリアクリル酸ブチル、ポリア
クリル酸エチルなどのポリアクリル酸エステル類；ポリ
ブトオキシメチレンなどのポリビニルエステル類；ポリ
ウレタン類；ポリシロキサン類；ポリサルファイド類；
ポリフォスファゼン類；ポリトリアジン類；ポリカーボ
ラン類などが挙げられる。なお、これらのうちポリジエ
ン類、ポリアルケン類、ポリアクリル酸エステル類、ポ
ロシロキサン類などは、ガラス転移温度が低いことを利
用して粘着剤の構成成分として幅広く使用されている。

【０２３１】また、高温側にガラス転移温度を有し光学
的に透明性の高い材料としては、ポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）；ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのメ
タクリレート系樹脂；ポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）などのポリエステル系樹脂；ポリエーテルスルホ
ン；ポリノルボルネン；エポキシ系樹脂；ポリアリー
ル；ポリイミド；ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）；ポリ
アミドイミド；ポリエステルイミド；ポリアミド；ポリ
スチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ
樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重
合体（ＡＢＳ樹脂）などのスチレン系樹脂；ポリフェニ
レンエーテルなどのポリアリーレンエーテル；ポリアリ
レート；ポリアセタール；ポリフェニレンスルフィド；
ポリスルホン（ポリサルホン）；ポリエーテルエーテル
ケトンやポリエーテルケトンケトンなどのポリエーテル
ケトン類などが挙げられる。

【０２３２】２つ以上のブロックからなるブロック共重
合体の高分子鎖のミクロ相分離により、２つ以上のガラ
ス転移温度を有するブロック共重合体は、上記の低温側
にガラス転移温度を発現する成分と、高温側にガラス転
移温度を発現する成分とを適当に組み合わせて、ブロッ
ク共重合体となるように重合（共重合）して、共重合化
すれば良い。重合方法（共重合方法）としては、特に制
限されず、例えば、リビングアニオン重合法、リビング
カチオン重合法、リビングラジカル重合法などの公知の
リビング重合法を採用することができる。

【０２３３】なお、このような熱可塑性樹脂材料のガラ
ス転移温度は、２つ以上であれば、２つであってもよ
く、３つ以上であってもよい。該熱可塑性樹脂材料とし
ては、２つのガラス転移温度を有するポリマーが好適で
あり、特に、２つのガラス転移温度を有するブロック共
重合体からなるポリマーが好ましい。

【０２３４】また、フッ化ビニリデン系樹脂、ヘキサフ
ルオロプロピレン系樹脂、ヘキサフルオロアセトン系樹
脂等のフッ素系樹脂を用いることもできる。

【０２３５】さらにまた、ポリシラン等のポリシラン系
ポリマーが配合されていても良い。プラスチック材料に
ポリシラン系ポリマーが含まれていると、プラスチック
材料の機械的特性を向上させることができ、優れた作業
性で誘起構造部を形成することができる。また、ポリシ
ラン系ポリマーは、光照射により構造がケイ素−ケイ素
結合（Ｓｉ−Ｓｉ結合）が切断されて、シロキサン結合
（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合）やシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）
が生成して、屈折率が大きく変化したり（例えば、低下
したり）、ラジカルを発生したりするなどの特徴を有し
ており、複合材料として有用である。なお、ポリシラン
系ポリマーは、ケイ素−ケイ素結合を有する主鎖から構
成されているポリマーである。主鎖のケイ素原子に置換
している置換基としては、特に制限されず、例えば、水
素原子、有機基、ハロゲン原子などが挙げられる。ポリ
シラン系ポリマーは、ホモポリマーであってもよく、コ
ポリマーであってもよい。具体的には、ポリシラン系ポ
リマーとしては、例えば、ポリ（ジメチルシラン）、ポ
リ（メチルエチルシラン）、ポリ（メチルプロピルシラ
ン）、ポリ（メチルブチルシラン）、ポリ（メチルヘキ
シルシラン）、ポリ（ジヘキシルシラン）、ポリ（ジド
デシルシラン）等のポリ（アルキルアルキルシラン）；
ポリ（メチルシクロヘキシルシラン）等のポリ（アルキ
ルシクロアルキルシラン）；ポリ（メチルフェニルシラ
ン）等のポリ（アルキルアリールシラン）；ポリ（ジフ
ェニルシラン）等のポリ（アリールアリールシラン）；
ポリフェニルシリン、ポリメチルシリン等のケイ素原子
の３次元構造を有する（ケイ素原子が３次元的に結合さ
れた構造を有する）ケイ素原子含有ポリマーなどのホモ
ポリマーや、ポリ（ジメチルシラン−メチルシクロヘキ
シルシラン）、ポリ（ジメチルシラン−メチルフェニル
シラン）などのコポリマーなどが挙げられる。

【０２３６】高分子材料（ポリマー）の分子量（重量平
均分子量など）は特に制限されない。高分子材料の分子
量（重量平均分子量など）は、目的とするプラスチック
材料に応じて適宜選択することができ、例えば、１，０
００以上（好ましくは１０，０００〜５００，０００程
度）の範囲から選択することができる。

【０２３７】超短パルスレーザーを照射し、レーザー加
工を行うプラスチック材料としては、上記の様なブレン
ドや共重合体などの２つ以上のガラス転移温度を有する
プラスチック材料に限定されるものではなく、上述の低
温側にガラス転移温度を有する材料並びに高温側にガラ
ス転移温度を有する材料として例示した様なプラスチッ
ク材料単独でも目的とする屈折率変調部（例えば、回折
格子等として利用できる構造物）が、超短パルスレーザ
ーの照射によって形成されるのであれば、使用できる。
また、プラスチック材料単独だけでなく、無機化合物
（無機高分子を含む）や金属化合物などの他の材料を分
散状態で含んだ複合体や他の材料を層状の状態で含んだ
積層体であってもよい。

【０２３８】以上、プラスチック透過型回折格子につい
て説明したが、本発明には、パルス幅が１０^-12秒以下
のレーザーの照射により、プラスチック構造体の内部
に、屈折率が変調した屈折率変調部を単数又は複数有す
るプラスチック光学素子も含まれる。すなわち、プラス
チック透過型回折格子としては、複数の屈折率変化部を
有していることが重要であるが、プラスチック透過型回
折格子以外のプラスチック光学素子では、屈折率変化部
は単数であってもよい。なお、プラスチック光学素子
は、高屈折率部材と低屈折率部材とが組み合わされた形
態を有しており、高屈折率部材と低屈折率部材との屈折
率差が、光学素子としての機能に寄与しているので、高
屈折率部材と低屈折率部材との屈折率差が大きい方が好
ましい。従って、このようなプラスチック光学素子は、
レーザーを照射した部位にレーザーをさらに１回以上再
照射して、屈折率をさらに変調させることが好ましい。

【０２３９】なお、プラスチック光学素子は、そのまま
プラスチック部材として用いてもよく、他の部材と組み
合わせて用いてもよい。屈折率変調部を有するプラスチ
ック光学素子は、延伸や収縮などの加工処理を行い、さ
らに必要に応じて後処理を行うこともできる。すなわ
ち、屈折率変調部を有するプラスチック光学素子には、
任意の加工や処理を施すことが可能である。

【０２４０】プラスチック光学素子は、回折格子（プラ
スチック透過型回折格子など）の他、例えば、拡散板や
散乱素子などの光機能部材；精密な空間や流路などの形
成用スペーサー機能を利用したマイクロマシーンやセン
サー；電気的探針；バイオ機器；マイクロリアクターチ
ップ；埋め込み型人工臓器などの高機能なレーザー加工
品の他、光導波路などとして好適に利用することができ
る。

【０２４１】

【発明の効果】本発明では、プラスチック透過型回折格
子は、高い回折効率を有しているものであっても、プラ
スチック構造体に対して、パルス幅が１０^-12秒以下の
超短パルスレーザーを焦点位置又は照射位置を移動させ
ながら照射するという簡単な方法により、作製すること
ができる。

【０２４２】また、本発明のプラスチック透過型回折格
子が、隣接する屈折率変化部の間隔が一方の側から他方
の側にかけて変化しているプラスチック透過型回折格子
である場合、高い回折効率を有しており、しかも、隣接
する屈折率変化部の間隔が一方の側から他方の側にかけ
て変化しているので、最適な出力で回折することができ
る光が特定の波長に限定されず、入射光の入射位置を調
整するだけで出射光の出力を最適化することができる。
また、このような隣接する屈折率変化部の間隔が一方の
側から他方の側にかけて変化しているプラスチック透過
型回折格子は、パルス幅が１０^-12秒以下の超短パルス
レーザーを焦点位置又は照射位置を移動させながら照射
するという簡単な方法により、容易に作製することがで
きる。

【０２４３】また、本発明では、プラスチック透過型回
折格子は、高い回折効率を有しているものであっても、
プラスチック構造体に対して、パルス幅が１０^-12秒以
下の超短パルスレーザーを焦点位置又は照射位置を移動
させながら照射するという簡単な方法により、作製する
ことができるだけでなく、しかも、プラスチック構造体
の内部における任意の部位に、透過型回折格子として利
用可能な誘起構造として、互いに平行な位置関係を有す
る複数の誘起構造とともに、該誘起構造に対して交差し
且つ互いに平行な位置関係を有している複数の誘起構造
を形成することが可能である。

【０２４４】さらにまた、本発明のプラスチック透過型
回折格子の製造方法では、パルス幅が１０^-12秒以下の
超短パルスレーザーを焦点位置又は照射位置を移動させ
ながら照射するという簡単な方法により、容易に、高い
回折効率を有しているプラスチック透過型回折格子を作
製することができ、しかも、隣接する屈折率変化部間の
平行間隔を容易に調整することができる。

【０２４５】さらに、本発明では、プラスチック透過型
回折格子は、高い回折効率を有しているものであって
も、プラスチック構造体に対して、パルス幅が１０^-12
秒以下の超短パルスレーザーを焦点位置又は照射位置を
移動させながら照射するという簡単な方法により、作製
することができるだけでなく、しかも、プラスチック構
造体の内部における任意の部位に、透過型回折格子とし
て利用可能な誘起構造としての互いに平行な位置関係を
有する複数の誘起構造からなる格子群をそれぞれ層状
に、且つ該格子群中の誘起構造における互いに対向して
いる面の面方向が隣接する格子群間で異なっているよう
な形態で形成することが可能である。特に本発明の方法
では、誘起構造である格子の大きさが小さいプラスチッ
ク透過型回折格子であっても容易に製造することが可能
である。

【０２４６】従って、プラスチック構造体の内部におけ
る任意の部位に、透過型回折格子として利用可能な誘起
構造を形成することが可能であり、回折格子の設計の自
由度を高めることができる。

【０２４７】また、本発明のプラスチック透過型回折格
子は、プラスチック特有の軽量、柔軟性・屈曲性・強靱
性を有している。さらに、目的に応じた材料選択の範囲
が広く、機械的特性や光学的特性などの特性範囲が広
い。

【０２４８】そのため、本発明のプラスチック透過型回
折格子は、目的とする種々の特性を有するものを容易に
得ることができ、実用性が極めて優れている。

【０２４９】さらにまた、本発明のプラスチック光学素
子の製造方法によれば、パルス幅が１０^-12秒以下であ
る超短パルスレーザーの照射により、プラスチック構造
体の内部における任意の部位に、光学素子として利用可
能な誘起構造部が形成され、該誘起構造部の屈折率の変
調度合いが大きいプラスチック光学素子を容易に作製す
ることができる。従って、高い回折効率を有しているプ
ラスチック光学素子であっても容易に作製することがで
き、回折格子以外の光学素子であっても、光学素子の設
計の自由度が高い。

【０２５０】もちろん、このような、プラスチック透過
型回折格子などのプラスチック光学素子は、プラスチッ
ク特有の軽量、柔軟性・屈曲性・強靱性を有しており、
さらに、目的に応じた材料選択の範囲が広く、機械的特
性や光学的特性などの特性範囲が広い。

【０２５１】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例により限定される
ものではない。

【０２５２】（プラスチック透過型回折格子Ａの実施例
について） （実施例１）重合用容器に、モノマー成分としてアクリ
ル酸ブチル（ＢＡ）と、アクリル酸エチル（ＥＡ）とを
等モル比の割合で入れ、重合開始剤として２−ブロモイ
ソ酪酸エチル（前記モノマー成分全量に対して０．００
１２モル％）、重合触媒として臭化銅（前記モノマー成
分全量に対して０．００１２モル％）、助触媒として
２、２´−ビピリジン系誘導体（前記モノマー成分全量
に対して０．００３６モル％）を用いた公知のリビング
ラジカル重合法により、先ず、重量平均分子量約２５，
０００のアクリル酸ブチル・アクリル酸エチルランダム
共重合体［ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重合体］を作
製した。引き続いて、前記ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム
共重合体を含む反応混合物に、ブロック共重合体を作製
するための共重合性モノマー成分としてメチルメタアク
リレート（ＭＭＡ）を追加して、さらにリビングラジカ
ル重合を行うことにより、ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム
共重合体に、ブロック的に、重量平均分子量が約５８，
０００のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を結合
させた、ＰＭＭＡ・（ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重
合体）ブロック共重合体［ポリ（ＭＭＡ／ＢＡ・ＥＡ）
ブロック共重合体］を得た。該ポリ（ＭＭＡ／ＢＡ・Ｅ
Ａ）ブロック共重合体（「ブロック共重合体Ａ−１」と
称する場合がある）において、ブロック共重合体全体の
重量平均分子量は約８３，０００であり、ＰＭＭＡの比
率は７０重量％（重量平均分子量比）である。このブロ
ック共重合体Ａ−１をフィルターやイオン交換樹脂を用
いて精製した後、紫外線（ＵＶ）により架橋させること
ができ且つ約２５０ｎｍ及び約３６０ｎｍに最大吸収波
長（λｍａｘ）を有するトリアジン系架橋剤を、ブロッ
ク共重合体（ブロック共重合体Ａ−１）１００重量部に
対して１重量部添加し、さらに酢酸エチルを加えて、濃
度が約３０重量％の溶液にして、キャスティング法によ
り、膜厚：約０．５ｍｍのフィルム状サンプル（「照射
サンプルＡ−１」と称する場合がある）を作製した。こ
の照射サンプルＡ−１の屈折率は、アッベ屈折率形によ
り測定したところ、１．４８３であった。

【０２５３】なお、前記ブロック共重合体Ａ−１につい
て、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置（商品名「ＤＳＣ
６２００」セイコー電子工業社製）を使用して、１３０
℃から急冷したサンプル（ブロック共重合体）を用い
て、試料重量：７〜２０ｍｇ、昇温速度：７℃／分、窒
素流速：６０〜７０ｍｍ／分の条件でガラス転移温度の
測定を行ったところ、該ブロック共重合体Ａ−１のガラ
ス転移温度は、約−３０℃及び１０４℃であり、２つの
ガラス転移温度を有していた。

【０２５４】前記照射サンプルＡ−１の上面から深さが
約８０μｍである内部の位置を焦点にして、チタン・サ
ファイア・フェムト秒パルスレーザー装置及び対物レン
ズ（倍率：１０倍）を使用して、超短パルスレーザー
（照射波長：８００ｎｍ、パルス幅：１５０×１０^-15
秒、繰り返し：２００ｋＨｚ）を、照射エネルギー（平
均出力）：３０ｍＷ、照射スポット径：約４μｍの条件
で、照射サンプルＡ−１を照射方向に垂直な方向に移動
速度：約５００μｍ／秒で、照射開始位置からの距離が
２０ｍｍのところまで移動させて、第１の照射を行っ
た。その後、照射方向に対して垂直な平面上で第１の照
射の移動方向に対して垂直な方向に、照射サンプルＡ−
１を８μｍ移動させて、第１の照射と同じ深さで、第１
の照射と同様にして、照射開始位置からの距離が２０ｍ
ｍのところまで移動させて、第２の照射を行った。すな
わち、第１の照射による焦点を移動させた焦点位置軌跡
と、第２の照射による焦点を移動させた焦点位置軌跡と
は、照射方向に対して垂直な同一の平面上にあり、その
間隔（ピッチ距離）は８μｍとなっている。以下同様に
して、第３の照射〜第１５の照射まで行って、合計１５
本のライン照射を行った。従って、照射を行った照射サ
ンプルＡ−１では、ピッチ間隔が８μｍであり、ライン
本数が１５本である。

【０２５５】照射した照射サンプルＡ−１の断面を光学
顕微鏡で観察し、得られた格子状サンプルのピッチ間隔
（Λ）、格子の対向する面の奥行き長さ（Ｌ）を測定し
た。また照射サンプルに波長が６３２．８ｎｍのＨｅ−
Ｎｅ（ヘリウム−ネオン）レーザーを図１８に示したよ
うに照射して、透過回折のスポットの出現を観察した。
これらの測定結果を表１に示した。

【０２５６】（実施例２）実施例１と同じ照射サンプル
Ａ−１を用いて、ピッチ間隔（ピッチ距離）を８μｍに
代えて１５μｍとし、ライン本数を１５本に代えて４０
本としたこと以外は、実施例１と同じ照射条件で照射し
た。また、実施例１と同様に光学顕微鏡による断面観察
並びにＨｅ−Ｎｅレーザー照射による透過回折のスポッ
トを観察したところ、表１に示す結果が得られた。

【０２５７】（実施例３）実施例１と同様のリビングラ
ジカル重合法により、モノマー成分として、ＢＡ及びＥ
Ａ（等モル比）を用いて調製されたポリ（ＢＡ・ＥＡ）
ランダム共重合体に、さらに、ＭＭＡを重合させて、重
量平均分子量が約１００，０００のポリ（ＭＭＡ／ＢＡ
・ＥＡ）ブロック共重合体（ＰＭＭＡの比率：５０重量
％（重量平均分子量比）、ＢＡとＥＡとは等モル比）
（「ブロック共重合体Ｂ−１」と称する場合がある）を
得た。このブロック共重合体Ｂ−１をフィルターやイオ
ン交換樹脂を用いて精製した後、紫外線（ＵＶ）により
架橋させることができ且つ約２５０ｎｍ及び約３６０ｎ
ｍに最大吸収波長（λｍａｘ）を有するトリアジン系架
橋剤を、ブロック共重合体（ブロック共重合体Ｂ−１）
１００重量部に対して１重量部添加し、さらに酢酸エチ
ルを加えて、濃度が約３０重量％の溶液にして、キャス
ティング法により、膜厚：約０．５ｍｍのフィルム状サ
ンプル（「照射サンプルＢ−１」と称する場合がある）
を作製した。この照射サンプルＢ−１の屈折率は、アッ
ベ屈折率形により測定したところ、１．４８５であっ
た。

【０２５８】なお、前記ブロック共重合体Ｂ−１につい
て、実施例１と同様の測定条件でＤＳＣ測定を行ったと
ころ、ガラス転移温度は、約−３０℃及び７４℃であ
り、２つのガラス転移温度を有していた。

【０２５９】前記照射サンプルＢ−１を用いて、照射エ
ネルギー（平均出力）：２０ｍＷ、照射スポット径：約
３μｍ、対物レンズの倍率：２０倍、ピッチ間隔（ピッ
チ距離）：７μｍ、ライン本数：２０本にしたこと以外
は、実施例１と同じ照射条件で照射した。また、実施例
１と同様に光学顕微鏡による断面観察並びにＨｅ−Ｎｅ
レーザー照射による透過回折のスポットを観察したとこ
ろ、表１に示す結果が得られた。

【０２６０】（実施例４）実施例３と同じ照射サンプル
Ｂ−１を用いて、ピッチ間隔（ピッチ距離）を７μｍに
代えて１５μｍとし、ライン本数を２０本に代えて４０
本としたこと以外は、実施例３と同じ照射条件で照射し
た。また、実施例１と同様に光学顕微鏡による断面観察
並びにＨｅ−Ｎｅレーザー照射による透過回折のスポッ
トを観察したところ、表１に示す結果が得られた。

【０２６１】（実施例５）実施例３と同様にして得られ
たブロック共重合体Ｂ−１を、フィルターやイオン交換
樹脂を用いて精製した後、紫外線（ＵＶ）により架橋さ
せることができ且つ約２５０ｎｍ及び約３６０ｎｍに最
大吸収波長（λｍａｘ）を有するトリアジン系架橋剤
を、ブロック共重合体（ブロック共重合体Ｂ−１）１０
０重量部に対して２重量部添加し、さらに酢酸エチルを
加えて、濃度が約３０重量％の溶液にして、キャスティ
ング法により、膜厚：約０．５ｍｍのフィルム状サンプ
ル（「照射サンプルＣ−１」と称する場合がある）を作
製した。この照射サンプルＣ−１の屈折率は、アッベ屈
折率形により測定したところ、１．４８６であった。こ
の照射サンプルＣ−１を用いて、ピッチ間隔（ピッチ距
離）を７μｍに代えて１５μｍとし、ライン本数を２０
本に代えて４０本としたこと以外は、実施例３と同じ照
射条件で照射した。また、実施例１と同様に光学顕微鏡
による断面観察並びにＨｅ−Ｎｅレーザー照射による透
過回折のスポットを観察したところ、表１に示す結果が
得られた。

【０２６２】（比較例１）市販されているＰＭＭＡ製フ
ィルム（膜厚：約１ｍｍ、ＰＭＭＡの重量平均分子量：
約２００，０００）を用いて、実施例３と同一の照射条
件で照射を行い、照射サンプルＤ−１を作製した。この
照射サンプルＤ−１の屈折率は、アッベ屈折率形により
測定したところ、１．４９３であった。また、実施例１
と同様に光学顕微鏡による断面観察並びにＨｅ−Ｎｅレ
ーザー照射による透過回折のスポットを観察したとこ
ろ、表１に示す結果が得られた。

【０２６３】なお、上記実施例１〜５および比較例１に
係る各照射サンプルについて、光学顕微鏡観察を行った
ところ、実施例１〜５に係る照射サンプルでは、内部に
格子状の誘起構造を有する部位の形成が観察された。比
較例１は、内部にトンネル状の空洞が出来、しかも、所
々にクラックも見られた。また、観察された誘起構造部
位のピッチ間隔（Λ）、格子の対向する面の奥行き長さ
（Ｌ）を測定したところ、表１に示す結果が得られた。

【０２６４】また、実施例１〜実施例５および比較例１
に係る照射サンプルに関して、上記光学顕微鏡によって
測定された誘起構造部位の寸法などを用いて、下記式
（１）で表される無次元数Ｑ＝２πλＬ／ｎΛ²
（１）の式から求めたＱ値、およびＨｅ−Ｎｅレーザー
照射による透過回折で観察されたスポットの最大次数を
表１に示している。ここで、スポットの最大次数が１に
近く小さいほどＢｒａｇｇ回折が主に起こっていること
を示している。

【０２６５】

【表１】

【０２６６】表１より、実施例１〜実施例３では、照射
に使用された照射サンプル（フィルム状のサンプル）並
びに照射条件が好適で、Ｑ値が１よりも大きい値が得ら
れ透過回折も好適なＢｒａｇｇ回折が主に起こっている
ことが明らかである。また、実施例４〜実施例５では、
Ｑ値が１よりも小さいので、Ｒａｍａｎ−Ｎｅｔｈ回折
が主に起こっていることが明らかである。一方、比較例
１では、照射に使用された照射サンプル（フィルム状の
サンプル）が好適でないために、Ｒａｍａｎ−Ｎｅｔｈ
回折が主に起こっていることが明らかである。

【０２６７】（プラスチック透過型回折格子Ｂの実施例
について） （実施例６）重合用容器に、モノマー成分としてアクリ
ル酸ブチル（ＢＡ）と、アクリル酸エチル（ＥＡ）とを
等モル比の割合で入れ、重合開始剤として２−ブロモイ
ソ酪酸エチル（前記モノマー成分全量に対して０．００
１２モル％）、重合触媒として臭化銅（前記モノマー成
分全量に対して０．００１２モル％）、助触媒として
２、２´−ビピリジン系誘導体（前記モノマー成分全量
に対して０．００３６モル％）を用いた公知のリビング
ラジカル重合法により、先ず、重量平均分子量約２５，
０００のアクリル酸ブチル・アクリル酸エチルランダム
共重合体［ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重合体］を作
製した。引き続いて、前記ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム
共重合体を含む反応混合物に、ブロック共重合体を作製
するための共重合性モノマー成分としてメチルメタアク
リレート（ＭＭＡ）を追加して、さらにリビングラジカ
ル重合を行うことにより、ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム
共重合体に、ブロック的に、重量平均分子量が約５８，
０００のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を結合
させた、ＰＭＭＡ・（ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重
合体）ブロック共重合体［ポリ（ＭＭＡ／ＢＡ・ＥＡ）
ブロック共重合体］を得た。該ポリ（ＭＭＡ／ＢＡ・Ｅ
Ａ）ブロック共重合体（「ブロック共重合体Ａ−２」と
称する場合がある）において、ブロック共重合体全体の
重量平均分子量は約８３，０００であり、ＰＭＭＡの比
率は７０重量％（重量平均分子量比）である。このブロ
ック共重合体Ａ−２をフィルターやイオン交換樹脂を用
いて精製した後、紫外線（ＵＶ）により架橋させること
ができ且つ約２５０ｎｍ及び約３６０ｎｍに最大吸収波
長（λｍａｘ）を有するトリアジン系架橋剤を、ブロッ
ク共重合体（ブロック共重合体Ａ）１００重量部に対し
て１重量部添加し、さらに酢酸エチルを加えて、濃度が
約３０重量％の溶液にして、キャスティング法により、
膜厚：約０．５ｍｍのフィルム状サンプル（「照射サン
プルＡ−２」と称する場合がある）を作製した。この照
射サンプルＡ−２の屈折率は、アッベ屈折率形により測
定したところ、１．４８３であった。

【０２６８】なお、前記ブロック共重合体Ａ−２につい
て、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置（商品名「ＤＳＣ
６２００」セイコー電子工業社製）を使用して、１３０
℃から急冷したサンプル（ブロック共重合体）を用い
て、試料重量：７〜２０ｍｇ、昇温速度：７℃／分、窒
素流速：６０〜７０ｍｍ／分の条件でガラス転移温度の
測定を行ったところ、該ブロック共重合体Ａ−２のガラ
ス転移温度は、約−３０℃及び１０４℃であり、２つの
ガラス転移温度を有していた。

【０２６９】前記照射サンプルＡ−２の上面から深さが
約８０μｍである内部の位置を焦点にして、チタン・サ
ファイア・フェムト秒パルスレーザー装置及び対物レン
ズ（倍率：１０倍）を使用して、超短パルスレーザー
（照射波長：８００ｎｍ、パルス幅：１５０×１０^-15
秒、繰り返し：２００ｋＨｚ）を、照射エネルギー（平
均出力）：３０ｍＷ、照射スポット径：約４μｍの条件
で、照射サンプルＡ−２を照射方向に垂直な方向に移動
速度：約５００μｍ／秒で、照射開始位置からの距離が
５０ｍｍのところまで直線移動させて、第１の照射を直
線状に照射して行った。その後、第１の照射の照射開始
位置から８μｍだけ隔てた位置を第２の照射開始位置と
し、第１の照射と同じ深さで、第１の照射と同様にし
て、第２の照射開始位置からの距離が５０ｍｍであっ
て、第１の照射終了位置から１５μｍだけ隔てた位置の
ところまで直線移動させて、第２の照射を直線状に照射
して行った。すなわち、第１の照射による焦点を移動さ
せた焦点位置軌跡と、第２の照射による焦点を移動させ
た焦点位置軌跡とは、一方の側から他方の側にかけて間
隔（ピッチ距離）が変化しており、最小のピッチ間隔
（ピッチ距離）は８μｍであり、最大のピッチ間隔（ピ
ッチ距離）は１５μｍとなっている。以下同様にして、
第３の照射〜第１５の照射まで行って、合計１５本のラ
イン照射を行った。従って、照射を行った照射サンプル
Ａ−２では、ピッチ間隔（ピッチ距離）が一方向に８〜
１５μｍの範囲で変化しており、ライン本数が１５本で
ある。なお、屈折率変化部の厚みは１０μｍであった。

【０２７０】照射した照射サンプルＡ−２の断面を光学
顕微鏡で観察し、得られた格子状サンプルのピッチ間隔
（Λ）、格子の対向する面の奥行き長さ（Ｌ）を測定し
た。また照射サンプルに波長が６３２．８ｎｍのＨｅ−
Ｎｅ（ヘリウム−ネオン）レーザーを図１８に示したよ
うに照射して、透過回折のスポットの出現を観察した。
これらの測定結果を表２及び３に示した。

【０２７１】（実施例７）実施例６と同様のリビングラ
ジカル重合法により、モノマー成分として、ＢＡ及びＥ
Ａ（等モル比）を用いて調製されたポリ（ＢＡ・ＥＡ）
ランダム共重合体に、さらに、ＭＭＡを重合させて、重
量平均分子量が約１００，０００のポリ（ＭＭＡ／ＢＡ
・ＥＡ）ブロック共重合体（ＰＭＭＡの比率：５０重量
％（重量平均分子量比）、ＢＡとＥＡとは等モル比）
（「ブロック共重合体Ｂ−２」と称する場合がある）を
得た。このブロック共重合体Ｂ−２をフィルターやイオ
ン交換樹脂を用いて精製した後、紫外線（ＵＶ）により
架橋させることができ且つ約２５０ｎｍ及び約３６０ｎ
ｍに最大吸収波長（λｍａｘ）を有するトリアジン系架
橋剤を、ブロック共重合体（ブロック共重合体Ｂ−２）
１００重量部に対して１重量部添加し、さらに酢酸エチ
ルを加えて、濃度が約３０重量％の溶液にして、キャス
ティング法により、膜厚：約０．５ｍｍのフィルム状サ
ンプル（「照射サンプルＢ−２」と称する場合がある）
を作製した。この照射サンプルＢ−２の屈折率は、アッ
ベ屈折率形により測定したところ、１．４８５であっ
た。

【０２７２】なお、前記ブロック共重合体Ｂ−２につい
て、実施例６と同様の測定条件でＤＳＣ測定を行ったと
ころ、ガラス転移温度は、約−３０℃及び７４℃であ
り、２つのガラス転移温度を有していた。

【０２７３】前記照射サンプルＢ−２を、６０ｍｍ×６
０ｍｍのサイズ（厚み：約０．５ｍｍ）に切り出し、一
辺を固定し、１００℃で５分間予熱した後、固定した辺
（固定辺）の対辺（延伸辺）が元の長さの１．４３倍と
なるように（従って、上面の形状が台形状となるよう
に）延伸を行った。固定辺側から延伸辺側に向かって、
照射エネルギー（平均出力）：２０ｍＷ、照射スポット
径：約３μｍ、対物レンズの倍率：２０倍、ピッチ間隔
（ピッチ距離）：１０μｍ（すべて平行である）、ライ
ン本数：２０本にしたこと以外は、実施例６と同じ照射
条件で照射した。そして、再度、１００℃で１０分間熱
をかけて、自由に収縮させた。なお、屈折率変化部の厚
みは４μｍであった。また、実施例６と同様に光学顕微
鏡による断面観察並びにＨｅ−Ｎｅレーザー照射による
透過回折のスポットを観察したところ、表２及び３に示
す結果が得られた。

【０２７４】なお、上記実施例６及び７に係る各照射サ
ンプルについて、光学顕微鏡観察を行ったところ、該実
施例６及び７に係る照射サンプルでは、内部に格子状の
誘起構造を有する部位の形成が観察された。また、観察
された誘起構造部位のピッチ間隔（Λ）、格子の対向す
る面の奥行き長さ（Ｌ）を測定したところ、表２に示す
結果が得られた。該ピッチ間隔（Λ）や奥行き長さ
（Ｌ）において、実施例６では、照射開始位置側の端部
と、照射終了位置側の端部について測定した。また、実
施例７では、固定辺側の端部と、延伸辺側の端部につい
て測定した。これらの照射開始位置側、照射終了位置
側、固定辺側、延伸辺側の端部である観察部としては、
それぞれの部位から５ｍｍ以内のライン部（格子部）で
ある。

【０２７５】また、実施例６および７に係る照射サンプ
ルに関して、上記光学顕微鏡によって測定された誘起構
造部位の寸法などを用いて、下記式（１）で表される無
次元数Ｑ Ｑ＝２πλＬ／ｎΛ² （１） の式から求めたＱ値、およびＨｅ−Ｎｅレーザー照射に
よる透過回折で観察されたスポットの最大次数、さらに
下記式（２）で表される一次の回折効率η₁ 一次の回折効率η₁＝（一次の回折光強度）／（入射光強度） （２） の値を表３に示している。ここで、スポットの最大次数
が１に近く小さいほどＢｒａｇｇ回折が主に起こってい
ることを示している。なお、これらについても、前記表
２と同様に、実施例６では、照射開始位置側の端部と、
照射終了位置側の端部について測定し、また、実施例７
では、固定辺側の端部と、延伸辺側の端部について測定
した。

【０２７６】

【表２】

【０２７７】

【表３】

【０２７８】表２より、実施例６及び７に係る照射サン
プルでは、その内部に格子状の誘起構造を有する部位の
形成が観察され、しかも、一方の側から他方の側にかけ
て、格子状の誘起構造を有する部位間の間隔が変化して
いることが観察された。

【０２７９】さらに、表３より、実施例６及び７では、
照射に使用された照射サンプル（フィルム状のサンプ
ル）並びに照射条件が好適で、Ｑ値が１よりも大きい値
が得られ透過回折も好適なＢｒａｇｇ回折が主に起こっ
ていることが明らかである。

【０２８０】（プラスチック透過型回折格子Ｃの実施例
について） （実施例８）重合用容器に、モノマー成分としてアクリ
ル酸ブチル（ＢＡ）と、アクリル酸エチル（ＥＡ）とを
等モル比の割合で入れ、重合開始剤として２−ブロモイ
ソ酪酸エチル（前記モノマー成分全量に対して０．００
１２モル％）、重合触媒として臭化銅（前記モノマー成
分全量に対して０．００１２モル％）、助触媒として
２、２´−ビピリジン系誘導体（前記モノマー成分全量
に対して０．００３６モル％）を用いた公知のリビング
ラジカル重合法により、先ず、重量平均分子量約２５，
０００のアクリル酸ブチル・アクリル酸エチルランダム
共重合体［ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重合体］を作
製した。引き続いて、前記ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム
共重合体を含む反応混合物に、ブロック共重合体を作製
するための共重合性モノマー成分としてメチルメタアク
リレート（ＭＭＡ）を追加して、さらにリビングラジカ
ル重合を行うことにより、ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム
共重合体に、ブロック的に、重量平均分子量が約５８，
０００のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を結合
させた、ＰＭＭＡ・（ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重
合体）ブロック共重合体［ポリ（ＭＭＡ／ＢＡ・ＥＡ）
ブロック共重合体］を得た。該ポリ（ＭＭＡ／ＢＡ・Ｅ
Ａ）ブロック共重合体（「ブロック共重合体Ａ−３」と
称する場合がある）において、ブロック共重合体全体の
重量平均分子量は約８３，０００であり、ＰＭＭＡの比
率は７０重量％（重量平均分子量比）である。このブロ
ック共重合体Ａ−３をフィルターやイオン交換樹脂を用
いて精製した後、紫外線（ＵＶ）により架橋させること
ができ且つ約２５０ｎｍ及び約３６０ｎｍに最大吸収波
長（λｍａｘ）を有するトリアジン系架橋剤を、ブロッ
ク共重合体（ブロック共重合体Ａ−３）１００重量部に
対して１重量部添加し、さらに酢酸エチルを加えて、濃
度が約３０重量％の溶液にして、キャスティング法によ
り、膜厚：約０．５ｍｍのフィルム状サンプル（「照射
サンプルＡ−３」と称する場合がある）を作製した。こ
の照射サンプルＡ−３の屈折率は、アッベ屈折率形によ
り測定したところ、１．４８３であった。

【０２８１】なお、前記ブロック共重合体Ａ−３につい
て、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置（商品名「ＤＳＣ
６２００」セイコー電子工業社製）を使用して、１３０
℃から急冷したサンプル（ブロック共重合体）を用い
て、試料重量：７〜２０ｍｇ、昇温速度：７℃／分、窒
素流速：６０〜７０ｍｍ／分の条件でガラス転移温度の
測定を行ったところ、該ブロック共重合体Ａ−３のガラ
ス転移温度は、約−３０℃及び１０４℃であり、２つの
ガラス転移温度を有していた。

【０２８２】前記照射サンプルＡ−３の上面から深さが
約８０μｍである内部の位置を焦点にして、チタン・サ
ファイア・フェムト秒パルスレーザー装置及び対物レン
ズ（倍率：１０倍）を使用して、超短パルスレーザー
（照射波長：８００ｎｍ、パルス幅：１５０×１０^-15
秒、繰り返し：２００ｋＨｚ）を、照射エネルギー（平
均出力）：３０ｍＷ、照射スポット径：約４μｍの条件
で、照射サンプルＡ−３を照射方向に垂直な方向に移動
速度：約５００μｍ／秒で、照射開始位置からの距離が
５０ｍｍのところまで直線移動させて、第１の照射を直
線状に照射して行った。その後、照射方向に対して垂直
な平面上で第１の照射の移動方向に対して垂直な方向
に、照射サンプルＡ−３を１５μｍ移動させて、第１の
照射と同じ深さで、第１の照射と同様にして、照射開始
位置からの距離が５０ｍｍのところまで移動させて、第
２の照射を直線状に照射して行った。すなわち、第１の
照射による焦点を移動させた焦点位置軌跡と、第２の照
射による焦点を移動させた焦点位置軌跡とは、照射方向
に対して垂直な同一の平面上にあり、その間隔（ピッチ
距離）は１５μｍとなっている。以下同様（照射エネル
ギー、照射スポット径、対物レンズ倍率、サンプル移動
速度、照射位置決めなど）にして、第３の照射〜第５０
の照射まで行って、小計５０本のライン照射を行った。

【０２８３】次に、照射サンプルＡ−３を９０°回転さ
せて、先の照射（第１〜５０の照射）による照射ライン
に対して直交するように、前記と同様（照射エネルギ
ー、照射スポット径、対物レンズ倍率、サンプル移動速
度、照射位置決めなど）にして、第５１の照射〜第６５
の照射を行って、小計１５本のライン照射を行った。

【０２８４】すなわち、第１〜第５０の照射による照射
ライン（ａ）は互いに平行であり、その隣接する照射ラ
イン間の間隔も一定である。また、第５１〜第６５の照
射による照射ライン（ｂ）は互いに平行であり、その隣
接する照射ライン間の間隔も一定である。しかし、第１
〜第５０の照射による照射ライン（ａ）と、第５１〜第
６５の照射による照射ライン（ｂ）とは直交して交わっ
ている。

【０２８５】従って、照射を行った照射サンプルＡ−３
において、第１〜第５０の照射による照射ライン（ａ）
では、ピッチ間隔Λ＋厚みｄが１５μｍ（ピッチ距離）
であり、ライン本数が５０本であり、一方該照射ライン
（ａ）とは直交している第５１〜第６５の照射による照
射ライン（ｂ）では、ピッチ間隔Λ＋厚みｄが１５μｍ
（ピッチ距離）であり、ライン本数が１５本である。

【０２８６】照射した照射サンプルＡ−３の断面を光学
顕微鏡で観察したところ、図１６に示されるように、内
部に格子状の誘起構造を有する部位の形成が観察され
た。図１６は、照射した照射サンプルＡ−３についての
キーエンス社製デジタルマイクロスコープ（ＶＨ−２５
０）による平面写真を示す図である。また、観察された
誘起構造部位のピッチ間隔（Λ）、格子の対向する面の
奥行き長さ（Ｌ）を測定したところ、得られた格子状サ
ンプルのピッチ間隔（Λ）は１０μｍであり、格子の対
向する面の奥行き長さ（Ｌ）は８２μｍであった。

【０２８７】さらにまた、照射サンプルに波長が６３
２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅ（ヘリウム−ネオン）レーザー
を図１８に示したように照射して、透過回折のスポット
の出現を観察したところ、図１７に示されるような写真
が得られた。図１７は照射した照射サンプルＡ−３への
６３２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザーの照射による透過
回折で観察されたスポットの出現の写真を示す図であ
る。

【０２８８】さらにまた、照射サンプルに関して、上記
光学顕微鏡によって測定された誘起構造部位の寸法など
を用いて、下記式（１）で表される無次元数Ｑ Ｑ＝２πλＬ／ｎΛ² （１） の式から求めたＱ値を求めたところ、２．６であった。
また、Ｈｅ−Ｎｅレーザー照射による透過回折で観察さ
れたスポットの最大次数を測定するとともに、下記式
（２）で表される一次の回折効率η₁ 一次の回折効率η₁＝（一次の回折光強度）／（入射光強度） （２） の値を求めたところ、それぞれ、次数：２次、η₁＝
０．０７８であった。

【０２８９】以上より、実施例８では、照射に使用され
た照射サンプル（フィルム状のサンプル）並びに照射条
件が好適で、Ｑ値が１よりも大きい値が得られ透過回折
も好適なＢｒａｇｇ回折が２次元的に起こっていること
が明らかである。

【０２９０】（屈折率変化部のピッチ間隔の調整に関す
る実施例について） （実施例９）重合用容器に、モノマー成分としてアクリ
ル酸ブチル（ＢＡ）と、アクリル酸エチル（ＥＡ）とを
等モル比の割合で入れ、重合開始剤として２−ブロモイ
ソ酪酸エチル（前記モノマー成分全量に対して０．００
１２モル％）、重合触媒として臭化銅（前記モノマー成
分全量に対して０．００１２モル％）、助触媒として
２、２´−ビピリジン系誘導体（前記モノマー成分全量
に対して０．００３６モル％）を用いた公知のリビング
ラジカル重合法により、先ず、重量平均分子量約２５，
０００のアクリル酸ブチル・アクリル酸エチルランダム
共重合体［ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重合体］を作
製した。引き続いて、前記ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム
共重合体を含む反応混合物に、ブロック共重合体を作製
するための共重合性モノマー成分としてメチルメタアク
リレート（ＭＭＡ）を追加して、さらにリビングラジカ
ル重合を行うことにより、ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム
共重合体に、ブロック的に、重量平均分子量が約５８，
０００のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を結合
させた、ＰＭＭＡ・（ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重
合体）ブロック共重合体［ポリ（ＭＭＡ／ＢＡ・ＥＡ）
ブロック共重合体］を得た。該ポリ（ＭＭＡ／ＢＡ・Ｅ
Ａ）ブロック共重合体（「ブロック共重合体Ａ−４」と
称する場合がある）において、ブロック共重合体全体の
重量平均分子量は約８３，０００であり、ＰＭＭＡの比
率は７０重量％（重量平均分子量比）である。このブロ
ック共重合体Ａ−４をフィルターやイオン交換樹脂を用
いて精製した後、紫外線（ＵＶ）により架橋させること
ができ且つ約２５０ｎｍ及び約３６０ｎｍに最大吸収波
長（λｍａｘ）を有するトリアジン系架橋剤を、ブロッ
ク共重合体（ブロック共重合体Ａ−４）１００重量部に
対して１重量部添加し、さらに酢酸エチルを加えて、濃
度が約３０重量％の溶液にして、キャスティング法によ
り、膜厚：約０．５ｍｍのフィルム状サンプル（「照射
サンプルＡ−４」と称する場合がある）を作製した。こ
の照射サンプルＡ−４の屈折率は、アッベ屈折率形によ
り測定したところ、１．４８３であった。

【０２９１】なお、前記ブロック共重合体Ａ−４につい
て、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置（商品名「ＤＳＣ
６２００」セイコー電子工業社製）を使用して、１３０
℃から急冷したサンプル（ブロック共重合体）を用い
て、試料重量：７〜２０ｍｇ、昇温速度：７℃／分、窒
素流速：６０〜７０ｍｍ／分の条件でガラス転移温度の
測定を行ったところ、該ブロック共重合体Ａ−４のガラ
ス転移温度は、約−３０℃及び１０４℃であり、２つの
ガラス転移温度を有していた。

【０２９２】前記照射サンプルＡ−４を、１００℃で５
分間予熱した後に１方向に１．５倍の延伸倍率で延伸
し、延伸された照射サンプルＡ−４（「延伸サンプルＡ
−４」と称する場合がある）を得た。なお、以下、延伸
方向をＭＤ方向と称する場合があり、また、ＭＤ方向に
直交する直交方向をＴＤ方向と称する場合がある。

【０２９３】前記延伸サンプルＡ−４の上面から深さが
約８０μｍである内部の位置を焦点にして、チタン・サ
ファイア・フェムト秒パルスレーザー装置及び対物レン
ズ（倍率：１０倍）を使用して、超短パルスレーザー
（照射波長：８００ｎｍ、パルス幅：１５０×１０^-15
秒、繰り返し：２００ｋＨｚ）を、照射エネルギー（平
均出力）：３０ｍＷ、照射スポット径：約４μｍの条件
で、延伸サンプルＡ−４を照射方向に垂直な方向且つＭ
Ｄ方向に移動速度：約５００μｍ／秒で、照射開始位置
からの距離が５０ｍｍのところまで直線移動させて、第
１の照射を直線状に照射して行った。その後、第１の照
射の照射開始位置から８μｍだけ隔てた位置を第２の照
射開始位置とし、第１の照射と同じ深さで、第１の照射
と同様にして、第２の照射開始位置からの距離が５０ｍ
ｍのところまで直線移動させて、第２の照射を直線状に
照射して行った。すなわち、第１の照射による焦点を移
動させた焦点位置軌跡と、第２の照射による焦点を移動
させた焦点位置軌跡とは、照射方向に対して垂直な同一
の平面上で且つＭＤ方向となっており、その間隔は８μ
ｍとなっている。以下同様にして、第３の照射〜第１５
の照射まで行って、合計１５本のライン照射を行った。
従って、該焦点をＭＤ方向に移動させて照射を行った延
伸サンプルＡ−４では、ピッチ間隔Λ＋厚みｄが８μｍ
（ピッチ距離）であり、ライン本数が１５本である。

【０２９４】その後、前記焦点をＭＤ方向に移動させて
照射を行った延伸サンプルＡ−４を１００℃で１０分間
保持して、熱収縮（圧力をかけずに熱のみによる収縮）
により、自由に収縮させた。以下、焦点をＭＤ方向に移
動させて照射を行った延伸サンプルＡ−４を収縮させた
ものを、ＭＤ方向照射収縮サンプルＡ−４と称する場合
がある。

【０２９５】前記ＭＤ方向照射収縮サンプルＡ−４の断
面を光学顕微鏡で観察し、得られた格子状サンプルのピ
ッチ間隔（Λ）、格子の対向する面の奥行き長さ（Ｌ）
を測定した。また、ＭＤ方向照射収縮サンプルＡ−４に
波長が６３２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅ（ヘリウム−ネオ
ン）レーザーを図１８に示したように照射して、透過回
折のスポットの出現を観察した。これらの測定結果を表
４に示した。

【０２９６】（実施例１０）超短パルスレーザーの照射
方向を、ＭＤ方向に代えてＴＤ方向としたこと以外は実
施例９と同様にして、焦点をＴＤ方向に移動させて照射
を行った延伸サンプルＡ−４を作製した後、１００℃で
１０分間保持して、熱収縮させた。以下、実施例２に係
る焦点をＴＤ方向に移動させて照射を行った延伸サンプ
ルＡ−４を収縮させたものを、ＴＤ方向照射収縮サンプ
ルＡ−４と称する場合がある。

【０２９７】前記ＴＤ方向照射収縮サンプルＡ−４につ
いて、実施例１と同様にして、得られた格子状サンプル
のピッチ間隔（Λ）、格子の対向する面の奥行き長さ
（Ｌ）を測定するとともに、透過回折のスポットの出現
を観察した。これらの測定結果を表１に示した。

【０２９８】（実施例１１）実施例９と同様のリビング
ラジカル重合法により、モノマー成分として、ＢＡ及び
ＥＡ（等モル比）を用いて調製されたポリ（ＢＡ・Ｅ
Ａ）ランダム共重合体に、さらに、ＭＭＡを重合させ
て、重量平均分子量が約１００，０００のポリ（ＭＭＡ
／ＢＡ・ＥＡ）ブロック共重合体（ＰＭＭＡの比率：５
０重量％（重量平均分子量比）、ＢＡとＥＡとは等モル
比）（「ブロック共重合体Ｂ−４」と称する場合があ
る）を得た。このブロック共重合体Ｂ−４をフィルター
やイオン交換樹脂を用いて精製した後、紫外線（ＵＶ）
により架橋させることができ且つ約２５０ｎｍ及び約３
６０ｎｍに最大吸収波長（λｍａｘ）を有するトリアジ
ン系架橋剤を、ブロック共重合体（ブロック共重合体Ｂ
−４）１００重量部に対して１重量部添加し、さらに酢
酸エチルを加えて、濃度が約３０重量％の溶液にして、
キャスティング法により、膜厚：約０．５ｍｍのフィル
ム状サンプル（「照射サンプルＢ−４」と称する場合が
ある）を作製した。この照射サンプルＢ−４の屈折率
は、アッベ屈折率形により測定したところ、１．４８５
であった。

【０２９９】なお、前記ブロック共重合体Ｂ−４につい
て、実施例９と同様の測定条件でＤＳＣ測定を行ったと
ころ、ガラス転移温度は、約−３０℃及び７４℃であ
り、２つのガラス転移温度を有していた。

【０３００】前記照射サンプルＢ−４を、実施例９と同
様にして、１方向に１．５倍の延伸倍率で延伸し、延伸
された照射サンプルＢ−４（「延伸サンプルＢ−４」と
称する場合がある）を得た。

【０３０１】前記延伸サンプルＢ−４に対して、照射エ
ネルギー（平均出力）：２０ｍＷ、照射スポット径：約
３μｍ、対物レンズの倍率：２０倍、ピッチ間隔（ピッ
チ距離）：１０μｍ、ライン本数：２０本にしたこと以
外は、実施例９と同じ照射条件（例えば、焦点の移動方
向がＭＤ方向である）且つ同様の方法により、照射し
た。従って、該実施例１１に係る焦点をＭＤ方向に移動
させて照射を行った延伸サンプルＢ−４では、ピッチ間
隔Λ＋厚みｄが１０μｍ（ピッチ距離）であり、ライン
本数が２０本である。

【０３０２】その後、焦点をＭＤ方向に移動させて照射
を行った延伸サンプルＢ−４を、実施例９と同様にし
て、熱収縮させた。以下、実施例１１に係る焦点をＭＤ
方向に移動させて照射を行った延伸サンプルＢ−４を収
縮させたものを、ＭＤ方向照射収縮サンプルＢ−４と称
する場合がある。

【０３０３】ＭＤ方向照射収縮サンプルＢ−４につい
て、実施例９と同様にして、得られた格子状サンプルの
ピッチ間隔（Λ）、格子の対向する面の奥行き長さ
（Ｌ）を測定するとともに、透過回折のスポットの出現
を観察した。これらの測定結果を表４に示した。

【０３０４】（実施例１２）超短パルスレーザーの照射
方向を、ＭＤ方向に代えてＴＤ方向としたこと以外は実
施例１１と同様にして、焦点をＴＤ方向に移動させて照
射を行った延伸サンプルＢ−４を作製した後、１００℃
で１０分間保持して、熱収縮させた。以下、実施例１２
に係る焦点をＴＤ方向に移動させて照射を行った延伸サ
ンプルＢ−４を収縮させたものを、ＴＤ方向照射収縮サ
ンプルＢ−４と称する場合がある。

【０３０５】前記ＴＤ方向照射収縮サンプルＢ−４につ
いて、実施例９と同様にして、得られた格子状サンプル
のピッチ間隔（Λ）、格子の対向する面の奥行き長さ
（Ｌ）を測定するとともに、透過回折のスポットの出現
を観察した。これらの測定結果を表４に示した。

【０３０６】（比較例２）延伸および収縮（熱収縮）を
行わなかったこと以外は、実施例９と同様にして、照射
サンプルＡ−４に対して照射を行った。さらに、実施例
９と同様にして、得られた格子状サンプルのピッチ間隔
（Λ）、格子の対向する面の奥行き長さ（Ｌ）を測定す
るとともに、透過回折のスポットの出現を観察した。こ
れらの測定結果を表４に示した。なお、延伸を行ってい
ないので、レーザーの照射方向（焦点の移動方向）は任
意の方向である。

【０３０７】（比較例３）延伸および収縮（熱収縮）を
行わなかったこと以外は、実施例１１と同様にして、照
射サンプルＢ−４に対して照射を行った。さらに、実施
例９と同様にして、得られた格子状サンプルのピッチ間
隔（Λ）、格子の対向する面の奥行き長さ（Ｌ）を測定
するとともに、透過回折のスポットの出現を観察した。
これらの測定結果を表４に示した。なお、延伸を行って
いないので、レーザーの照射方向（焦点の移動方向）は
任意の方向である。

【０３０８】なお、上記実施例９〜１２及び比較例２〜
３に係る各照射サンプルについて、光学顕微鏡観察を行
ったところ、該実施例９〜１２及び比較例２〜３に係る
照射サンプルでは、内部に格子状の誘起構造を有する部
位の形成が観察された。

【０３０９】また、実施例９〜１２及び比較例２〜３に
係る照射サンプルに関して、上記光学顕微鏡によって測
定された誘起構造部位の寸法などを用いて、下記式
（１）で表される無次元数Ｑ Ｑ＝２πλＬ／ｎΛ² （１） の式から求めたＱ値、および下記式（２）で表される一
次の回折効率η₁ 一次の回折効率η₁＝（一次の回折光強度）／（入射光強度） （２） の値を表４に示している。

【０３１０】

【表４】

【０３１１】表４より、実施例９及び１０に係る照射サ
ンプルでは、その内部に格子状の誘起構造を有する部位
の形成が観察された。しかも、実施例９、実施例１０及
び比較例２におけるそれぞれのピッチ間隔Λの対比や、
実施例１１、実施例１２及び比較例３におけるそれぞれ
のピッチ間隔Λの対比により、格子状の誘起構造を有す
る部位間の間隔を調整することができることが分かる。

【０３１２】さらに、実施例９〜１２では、照射に使用
された照射サンプル（フィルム状のサンプル）並びに照
射条件が好適で、Ｑ値が１よりも大きい値が得られ、ま
た比較例２〜３に比べて回折効率η₁の大きさも大き
く、透過回折も好適なＢｒａｇｇ回折が主に起こってい
ることが明らかである。

【０３１３】（プラスチック透過型回折格子Ｄの実施例
について） （実施例１３）重合用容器に、モノマー成分としてアク
リル酸ブチル（ＢＡ）と、アクリル酸エチル（ＥＡ）と
を等モル比の割合で入れ、重合開始剤として２−ブロモ
イソ酪酸エチル（前記モノマー成分全量に対して０．０
０１２モル％）、重合触媒として臭化銅（前記モノマー
成分全量に対して０．００１２モル％）、助触媒として
２、２´−ビピリジン系誘導体（前記モノマー成分全量
に対して０．００３６モル％）を用いた公知のリビング
ラジカル重合法により、先ず、重量平均分子量約２５，
０００のアクリル酸ブチル・アクリル酸エチルランダム
共重合体［ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重合体］を作
製した。引き続いて、前記ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム
共重合体を含む反応混合物に、ブロック共重合体を作製
するための共重合性モノマー成分としてメチルメタアク
リレート（ＭＭＡ）を追加して、さらにリビングラジカ
ル重合を行うことにより、ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム
共重合体に、ブロック的に、重量平均分子量が約５８，
０００のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を結合
させた、ＰＭＭＡ・（ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重
合体）ブロック共重合体［ポリ（ＭＭＡ／ＢＡ・ＥＡ）
ブロック共重合体］を得た。該ポリ（ＭＭＡ／ＢＡ・Ｅ
Ａ）ブロック共重合体（「ブロック共重合体Ａ−５」と
称する場合がある）において、ブロック共重合体全体の
重量平均分子量は約８３，０００であり、ＰＭＭＡの比
率は７０重量％（重量平均分子量比）である。このブロ
ック共重合体Ａ−５をフィルターやイオン交換樹脂を用
いて精製した後、紫外線（ＵＶ）により架橋させること
ができ且つ約２５０ｎｍ及び約３６０ｎｍに最大吸収波
長（λｍａｘ）を有するトリアジン系架橋剤を、ブロッ
ク共重合体（ブロック共重合体Ａ−５）１００重量部に
対して１重量部添加し、さらに酢酸エチルを加えて、濃
度が約３０重量％の溶液にして、キャスティング法によ
り、膜厚：約０．５ｍｍのフィルム状サンプル（「照射
サンプルＡ−５」と称する場合がある）を作製した。こ
の照射サンプルＡ−５の屈折率は、アッベ屈折率形によ
り測定したところ、１．４８３であった。

【０３１４】なお、前記ブロック共重合体Ａ−５につい
て、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置（商品名「ＤＳＣ
６２００」セイコー電子工業社製）を使用して、１３０
℃から急冷したサンプル（ブロック共重合体）を用い
て、試料重量：７〜２０ｍｇ、昇温速度：７℃／分、窒
素流速：６０〜７０ｍｍ／分の条件でガラス転移温度の
測定を行ったところ、該ブロック共重合体Ａ−５のガラ
ス転移温度は、約−３０℃及び１０４℃であり、２つの
ガラス転移温度を有していた。

【０３１５】前記照射サンプルＡ−５の上面から深さが
約１８０μｍである内部の位置を焦点にして、チタン・
サファイア・フェムト秒パルスレーザー装置及び対物レ
ンズ（倍率：１０倍）を使用して、超短パルスレーザー
（照射波長：８００ｎｍ、パルス幅：１５０×１０^-15
秒、繰り返し：２００ｋＨｚ）を、照射エネルギー（平
均出力）：３０ｍＷ、照射スポット径：約４μｍの条件
で、照射サンプルＡ−５を照射方向に垂直な方向に移動
速度：約５００μｍ／秒で、照射開始位置からの距離が
５０ｍｍのところまで直線移動させて、第１の照射を直
線状に１光束照射により照射して行った。その後、照射
方向に対して垂直な平面上で第１の照射の移動方向に対
して垂直な方向に、照射サンプルＡ−５を１５μｍ移動
させて、第１の照射と同じ深さで、第１の照射と同様に
して、照射開始位置からの距離が５０ｍｍのところまで
移動させて、第２の照射を直線状に１光束照射により照
射して行った。すなわち、第１の照射による焦点を移動
させた焦点位置軌跡と、第２の照射による焦点を移動さ
せた焦点位置軌跡とは、照射方向に対して垂直な同一の
平面上にあり、その間隔（ピッチ距離）は１５μｍとな
っている。以下同様（照射エネルギー、照射スポット
径、対物レンズ倍率、サンプル移動速度、照射位置決
め、１光束照射など）にして、第３の照射〜第１０の照
射まで行って、小計１０本のライン照射を行って、該第
１〜第１０のライン照射により形成された誘起構造から
なる第１層目の誘起構造群を形成した。

【０３１６】次に、照射サンプルＡ−５を９０°回転さ
せて、照射サンプルＡ−５の上面から深さが約１４０μ
ｍである内部の位置を焦点にして、先の照射（第１〜１
０の照射）による照射ラインに対して直交するように、
前記と同様（照射エネルギー、照射スポット径、対物レ
ンズ倍率、サンプル移動速度、照射位置決め、１光束照
射など）にして、第１１の照射〜第２０の照射を１光束
照射により行って、小計１０本のライン照射を行って、
該第１１〜第２０のライン照射により形成された誘起構
造からなる第２層目の誘起構造群を形成した。

【０３１７】すなわち、第１〜第１０の照射による照射
ライン（ａ）は互いに平行であり、その隣接する照射ラ
イン間の間隔も一定である。また、第１１〜第２０の照
射による照射ライン（ｂ）は互いに平行であり、その隣
接する照射ライン間の間隔も一定である。しかし、第１
〜第１０の照射による照射ライン（ａ）と、第１１〜第
２０の照射による照射ライン（ｂ）とは、照射サンプル
Ａ−５の上面から深さが異なり［照射ライン（ａ）は１
８０μｍ、照射ライン（ｂ）は１４０μｍ］、且つ９０
°異なる方向である。

【０３１８】従って、照射を行った照射サンプルＡ−５
において、第１〜第１０の照射による照射ライン（ａ）
では、ピッチ間隔Λ＋厚みｄが１５μｍ（ピッチ距離）
であり、ライン本数が１０本であり、一方該照射ライン
（ａ）とは直交している方向で上面からの深さが異なる
第１１〜第２０の照射による照射ライン（ｂ）では、ピ
ッチ間隔Λ＋厚みｄが１５μｍ（ピッチ距離）であり、
ライン本数が１０本である。なお、第１層目の誘起構造
群中の各誘起構造における互いに対向している面の面方
向と、第２層目の誘起構造群中の各誘起構造における互
いに対向している面の面方向とは、９０°の面角を有し
ている。

【０３１９】照射した照射サンプルＡ−５の断面を光学
顕微鏡で観察して、測定された誘起構造部位の寸法など
を用いて、下記式（１）で表される無次元数Ｑ Ｑ＝２πλＬ／ｎΛ² （１） の式から求めたＱ値を求めたところ、３．１であった。

【０３２０】なお、観察された誘起構造部位のピッチ間
隔（Λ）、格子における互いに対向している面の奥行き
長さ（Ｌ）を測定したところ、得られたサンプルのピッ
チ間隔（Λ）は１０μｍであり、格子における互いに対
向している面の奥行き長さ（Ｌ）は３０μｍであった。

【０３２１】（実施例１４）前記照射サンプルＡ−５を
用いて、実施例１３と同様にして、第１層目の誘起構造
群と、第２層目の誘起構造群を形成した後、さらに照射
サンプルＡ−５を５５°回転させて、照射サンプルＡ−
５の上面から深さが約１００μｍである内部の位置を焦
点にして、第２層目の誘起構造群に係る第１１〜第２０
の照射ラインに対する角度が５５°となるように、前記
第１層目及び第２層目の誘起構造群の形成と同様（照射
エネルギー、照射スポット径、対物レンズ倍率、サンプ
ル移動速度、照射位置決め、１光束照射など）にして、
第２１の照射〜第３０の照射を１光束照射により行っ
て、小計１０本のライン照射を行って、該第２１〜第３
０のライン照射により形成された誘起構造からなる第３
層目の誘起構造群を形成した。

【０３２２】すなわち、第２１〜第３０の照射による照
射ライン（ｃ）は互いに平行であり、その隣接する照射
ライン間の間隔も一定である。なお、第１１〜第２０の
照射による照射ライン（ｂ）と、第２１〜第３０の照射
による照射ライン（ｃ）とは、照射サンプルＡ−５の上
面から深さが異なり［照射ライン（ｂ）は１４０μｍ、
照射ライン（ｃ）は１００μｍ］、且つ５５°異なる方
向である。なお、第２層目の誘起構造群中の各誘起構造
における互いに対向している面の面方向と、第３層目の
誘起構造群中の各誘起構造における互いに対向している
面の面方向とは、５５°の面角を有している。

【０３２３】照射した照射サンプルＡ−５の断面を、実
施例１３と同様にして、光学顕微鏡で観察して、前記式
（１）で表される無次元数Ｑを求めたところ、３．４で
あった。

【０３２４】以上より、実施例１３及び１４では、照射
に使用された照射サンプル（フィルム状のサンプル）並
びに照射条件が好適で、Ｑ値が１よりも大きい値が得ら
れ透過回折も好適なＢｒａｇｇ回折が２次元的に起こっ
ていることが明らかである。

【０３２５】（プラスチック透過型回折格子Ｄａの実施
例について） （実施例１５）重合用容器に、モノマー成分としてアク
リル酸ブチル（ＢＡ）と、アクリル酸エチル（ＥＡ）と
を等モル比の割合で入れ、重合開始剤として２−ブロモ
イソ酪酸エチル（前記モノマー成分全量に対して０．０
０１２モル％）、重合触媒として臭化銅（前記モノマー
成分全量に対して０．００１２モル％）、助触媒として
２、２´−ビピリジン系誘導体（前記モノマー成分全量
に対して０．００３６モル％）を用いた公知のリビング
ラジカル重合法により、先ず、重量平均分子量約２５，
０００のアクリル酸ブチル・アクリル酸エチルランダム
共重合体［ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重合体］を作
製した。引き続いて、前記ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム
共重合体を含む反応混合物に、ブロック共重合体を作製
するための共重合性モノマー成分としてメチルメタアク
リレート（ＭＭＡ）を追加して、さらにリビングラジカ
ル重合を行うことにより、ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム
共重合体に、ブロック的に、重量平均分子量が約５８，
０００のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を結合
させた、ＰＭＭＡ・（ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重
合体）ブロック共重合体［ポリ（ＭＭＡ／ＢＡ・ＥＡ）
ブロック共重合体］を得た。該ポリ（ＭＭＡ／ＢＡ・Ｅ
Ａ）ブロック共重合体（「ブロック共重合体Ａ−６」と
称する場合がある）において、ブロック共重合体全体の
重量平均分子量は約８３，０００であり、ＰＭＭＡの比
率は７０重量％（重量平均分子量比）である。このブロ
ック共重合体Ａ−６をフィルターやイオン交換樹脂を用
いて精製した後、紫外線（ＵＶ）により架橋させること
ができ且つ約２５０ｎｍ及び約３６０ｎｍに最大吸収波
長（λｍａｘ）を有するトリアジン系架橋剤を、ブロッ
ク共重合体（ブロック共重合体Ａ−６）１００重量部に
対して１重量部添加し、さらに酢酸エチルを加えて、濃
度が約３０重量％の溶液にして、キャスティング法によ
り、膜厚：約０．５ｍｍのフィルム状サンプル（「照射
サンプルＡ−６」と称する場合がある）を作製した。こ
の照射サンプルＡ−６の屈折率は、アッベ屈折率形によ
り測定したところ、１．４８３であった。

【０３２６】なお、前記ブロック共重合体Ａ−６につい
て、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置（商品名「ＤＳＣ
６２００」セイコー電子工業社製）を使用して、１３０
℃から急冷したサンプル（ブロック共重合体）を用い
て、試料重量：７〜２０ｍｇ、昇温速度：７℃／分、窒
素流速：６０〜７０ｍｍ／分の条件でガラス転移温度の
測定を行ったところ、該ブロック共重合体Ａ−６のガラ
ス転移温度は、約−３０℃及び１０４℃であり、２つの
ガラス転移温度を有していた。

【０３２７】前記照射サンプルＡ−６の上面から深さが
約１４０μｍである内部の位置を２光束干渉の焦点にし
て、チタン・サファイア・フェムト秒パルスレーザー装
置及び対物レンズ（倍率：１０倍）を使用して、超短パ
ルスレーザー（照射波長：８００ｎｍ、パルス幅：１５
０×１０^-15秒、繰り返し：２００ｋＨｚ）を、照射エ
ネルギー（平均出力）：５０ｍＷをハーフミラーで分光
し、照射スポット径：約４μｍの条件で、照射サンプル
Ａ−６を照射方向に垂直な方向に移動速度：約５００μ
ｍ／秒で、照射開始位置からの距離が５０ｍｍのところ
まで直線移動させて、第１の照射を直線状に２光束干渉
により照射して行った。その後、照射方向に対して垂直
な平面上で第１の照射の移動方向に対して垂直な方向
に、照射サンプルＡ−６を１５μｍ移動させて、第１の
照射と同じ深さで、第１の照射と同様にして、照射開始
位置からの距離が５０ｍｍのところまで移動させて、第
２の照射を直線状に２光束干渉により照射して行った。
すなわち、第１の照射による焦点を移動させた焦点位置
軌跡と、第２の照射による焦点を移動させた焦点位置軌
跡とは、照射方向に対して垂直な同一の平面上にあり、
その間隔（ピッチ距離）は１５μｍとなっている。以下
同様（照射エネルギー、ハーフミラーによる分光、照射
スポット径、対物レンズ倍率、サンプル移動速度、照射
位置決め、２光束干渉での照射など）にして、第３の照
射〜第１０の照射まで行って、小計１０本のライン照射
を行って、該第１〜第１０のライン照射により形成され
た誘起構造からなる第１層目の誘起構造群を形成した。

【０３２８】次に、照射サンプルＡ−６を９０°回転さ
せて、照射サンプルＡ−６の上面から深さが約１００μ
ｍである内部の位置を焦点にして、先の照射（第１〜１
０の照射）による照射ラインに対して直交するように、
前記と同様（照射エネルギー、ハーフミラーによる分
光、照射スポット径、対物レンズ倍率、サンプル移動速
度、照射位置決め、２光束干渉での照射など）にして、
第１１の照射〜第２５の照射を２光束干渉での照射によ
り行って、小計１５本のライン照射を行って、該第１１
〜第２５のライン照射により形成された誘起構造からな
る第２層目の誘起構造群を形成した。

【０３２９】すなわち、第１〜第１０の照射による照射
ライン（ａ）は互いに平行であり、その隣接する照射ラ
イン間の間隔も一定である。また、第１１〜第２５の照
射による照射ライン（ｂ）は互いに平行であり、その隣
接する照射ライン間の間隔も一定である。しかし、第１
〜第１０の照射による照射ライン（ａ）と、第１１〜第
２５の照射による照射ライン（ｂ）とは、照射サンプル
Ａ−６の上面から深さが異なり［照射ライン（ａ）は１
４０μｍ、照射ライン（ｂ）は１００μｍ］、且つ９０
°異なる方向である。

【０３３０】従って、照射を行った照射サンプルＡ−６
において、第１〜第１０の照射による照射ライン（ａ）
では、ピッチ間隔Λ＋厚みｄが１５μｍ（ピッチ距離）
であり、ライン本数が１０本であり、一方該照射ライン
（ａ）とは直交している方向で上面からの深さが異なる
第１１〜第５の照射による照射ライン（ｂ）では、ピッ
チ間隔Λ＋厚みｄが１５μｍ（ピッチ距離）であり、ラ
イン本数が１５本である。なお、第１層目の誘起構造群
中の各誘起構造における互いに対向している面の面方向
と、第２層目の誘起構造群中の各誘起構造における互い
に対向している面の面方向とは、９０°の面角を有して
いる。

【０３３１】照射した照射サンプルＡ−６の断面を光学
顕微鏡で観察して、測定された誘起構造部位の寸法など
を用いて、下記式（１）で表される無次元数Ｑ Ｑ＝２πλＬ／ｎΛ² （１） の式から求めたＱ値を求めたところ、１．５であった。

【０３３２】なお、観察された誘起構造部位のピッチ間
隔（Λ）、格子における互いに対向している面の奥行き
長さ（Ｌ）を測定したところ、得られたサンプルのピッ
チ間隔（Λ）は１０μｍであり、格子における互いに対
向している面の奥行き長さ（Ｌ）は５μｍであった。

【０３３３】（実施例１６）前記照射サンプルＡ−６を
用いて、実施例１５と同様にして、第１層目の誘起構造
群と、第２層目の誘起構造群を形成した後、さらに照射
サンプルＡ−６を５５°回転させて、照射サンプルＡ−
６の上面から深さが約６０μｍである内部の位置を焦点
にして、第２層目の誘起構造群に係る第１１〜第２５の
照射ラインに対する角度が５５°となるように、前記第
１層目及び第２層目の誘起構造群の形成と同様（照射エ
ネルギー、ハーフミラーによる分光、照射スポット径、
対物レンズ倍率、サンプル移動速度、照射位置決め、２
光束干渉での照射など）にして、第２６の照射〜第５５
の照射を２光束干渉での照射により行って、小計３０本
のライン照射を行って、該第２６〜第５５のライン照射
により形成された誘起構造からなる第３層目の誘起構造
群を形成した。

【０３３４】すなわち、第２６〜第５５の照射による照
射ライン（ｃ）は互いに平行であり、その隣接する照射
ライン間の間隔も一定である。なお、第１１〜第２５の
照射による照射ライン（ｂ）と、第２６〜第５５の照射
による照射ライン（ｃ）とは、照射サンプルＡ−６の上
面から深さが異なり［照射ライン（ｂ）は１００μｍ、
照射ライン（ｃ）は６０μｍ］、且つ５５°異なる方向
である。なお、第２層目の誘起構造群中の各誘起構造に
おける互いに対向している面の面方向と、第３層目の誘
起構造群中の各誘起構造における互いに対向している面
の面方向とは、５５°の面角を有している。

【０３３５】照射した照射サンプルＡ−６の断面を、実
施例１５と同様にして、光学顕微鏡で観察して、前記式
（１）で表される無次元数Ｑを求めたところ、１．８で
あった。

【０３３６】以上より、実施例１５及び１６では、照射
に使用された照射サンプル（フィルム状のサンプル）並
びに照射条件が好適で、Ｑ値が１よりも大きい値が得ら
れ透過回折も好適なＢｒａｇｇ回折が２次元的に起こっ
ていることが明らかである。

【０３３７】（レーザーの再照射を行う実施例につい
て） （実施例１７）重合用容器に、モノマー成分としてアク
リル酸ブチル（ＢＡ）と、アクリル酸エチル（ＥＡ）と
を等モル比の割合で入れ、重合開始剤として２−ブロモ
イソ酪酸エチル（前記モノマー成分全量に対して０．０
０１２モル％）、重合触媒として臭化銅（前記モノマー
成分全量に対して０．００１２モル％）、助触媒として
２、２´−ビピリジン系誘導体（前記モノマー成分全量
に対して０．００３６モル％）を用いた公知のリビング
ラジカル重合法により、先ず、重量平均分子量約２５，
０００のアクリル酸ブチル・アクリル酸エチルランダム
共重合体［ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重合体］を作
製した。引き続いて、前記ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム
共重合体を含む反応混合物に、ブロック共重合体を作製
するための共重合性モノマー成分としてメチルメタアク
リレート（ＭＭＡ）を追加して、さらにリビングラジカ
ル重合を行うことにより、ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム
共重合体に、ブロック的に、重量平均分子量が約５８，
０００のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を結合
させた、ＰＭＭＡ・（ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重
合体）ブロック共重合体［ポリ（ＭＭＡ／ＢＡ・ＥＡ）
ブロック共重合体］を得た。該ポリ（ＭＭＡ／ＢＡ・Ｅ
Ａ）ブロック共重合体（「ブロック共重合体Ａ−７」と
称する場合がある）において、ブロック共重合体全体の
重量平均分子量は約８３，０００であり、ＰＭＭＡの比
率は７０重量％（重量平均分子量比）である。このブロ
ック共重合体Ａ−７をフィルターやイオン交換樹脂を用
いて精製した後、紫外線（ＵＶ）により架橋させること
ができ且つ約２５０ｎｍ及び約３６０ｎｍに最大吸収波
長（λｍａｘ）を有するトリアジン系架橋剤を、ブロッ
ク共重合体（ブロック共重合体Ａ−７）１００重量部に
対して１重量部添加し、さらに酢酸エチルを加えて、濃
度が約３０重量％の溶液にして、キャスティング法によ
り、膜厚：約０．５ｍｍのフィルム状サンプル（「照射
サンプルＡ−７」と称する場合がある）を作製した。こ
の照射サンプルＡ−７の屈折率は、アッベ屈折率形によ
り測定したところ、１．４８３であった。

【０３３８】なお、前記ブロック共重合体Ａ−７につい
て、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置（商品名「ＤＳＣ
６２００」セイコー電子工業社製）を使用して、１３０
℃から急冷したサンプル（ブロック共重合体）を用い
て、試料重量：７〜２０ｍｇ、昇温速度：７℃／分、窒
素流速：６０〜７０ｍｍ／分の条件でガラス転移温度の
測定を行ったところ、該ブロック共重合体Ａのガラス転
移温度は、約−３０℃及び１０４℃であり、２つのガラ
ス転移温度を有していた。

【０３３９】前記照射サンプルＡ−７の上面から深さが
約８０μｍである内部の位置を焦点にして、チタン・サ
ファイア・フェムト秒パルスレーザー装置及び対物レン
ズ（倍率：１０倍）を使用して、超短パルスレーザー
（照射波長：８００ｎｍ、パルス幅：１５０×１０^-15
秒、繰り返し：２００ｋＨｚ）を、照射エネルギー（平
均出力）：３０ｍＷ、照射スポット径：約４μｍの条件
で、照射サンプルＡ−７を照射方向に垂直な方向に移動
速度：約５００μｍ／秒で、照射開始位置からの距離が
５０ｍｍのところまで移動させて、第１のライン照射に
おける１回目の照射を行った。その後、該第１のライン
照射に係る１回目の照射の照射開始位置と同一又はほぼ
同一の位置から、第１の照射の移動方向と同一又はほぼ
同一の方向に、５０ｍｍのところまで移動させて、再照
射を行うとともに、さらに同一の再照射を再度行うこと
により、計２回の再照射（照射としては計３回である）
を行って、第１のライン照射に係る再照射を行った。そ
の後、照射方向に対して垂直な平面上で第１のライン照
射の移動方向に対して垂直な方向に、照射サンプルＡ−
７を８μｍ移動させて、第１のライン照射と同じ深さ
で、第１のライン照射に係る１回目の照射および再照射
と同様にして、照射開始位置からの距離が５０ｍｍのと
ころまで移動させて、第２のライン照射（照射としては
計３回である）を行った。すなわち、第１のライン照射
による焦点を移動させた焦点位置軌跡と、第２のライン
照射による焦点を移動させた焦点位置軌跡とは、照射方
向に対して垂直な同一の平面上にあり、その間隔は８μ
ｍとなっている。以下同様にして、第３のライン照射〜
第１５のライン照射まで行って、合計１５本のライン照
射を行った。なお、第３のライン照射〜第１５のライン
照射についても第１のライン照射及び第２のライン照射
と同様に、各ライン照射の再照射回数が２回であり、照
射回数としては各ライン照射で計３回である。また、照
射を行った照射サンプルＡ−７では、ピッチ間隔Λ＋厚
みｄが８μｍ（ピッチ距離）であり、ライン本数が１５
本である。

【０３４０】照射した照射サンプルＡ−７の断面を光学
顕微鏡で観察し、得られた格子状サンプルのピッチ間隔
（Λ）、格子の対向する面の奥行き長さ（Ｌ）を測定し
た。また照射サンプルに波長が６３２．８ｎｍのＨｅ−
Ｎｅ（ヘリウム−ネオン）レーザーを図１８に示したよ
うに照射して、透過回折のスポットの出現を観察した。
これらの測定結果を表５に示した。

【０３４１】（比較例４）実施例１７と同じ照射サンプ
ルＡ−７を用いて、再照射を行わないこと以外は、実施
例１７と同じ照射条件で照射した。すなわち、比較例４
では、第１のライン照射〜第１５のライン照射では、各
ライン照射における照射回数は１回である。また、実施
例１７と同様に光学顕微鏡による断面観察並びにＨｅ−
Ｎｅレーザー照射による透過回折のスポットを観察した
ところ、表５に示す結果が得られた。

【０３４２】なお、上記実施例１７および比較例４に係
る各照射サンプルについて、光学顕微鏡観察を行ったと
ころ、内部に格子状の誘起構造を有する部位の形成が観
察された。

【０３４３】また、実施例１７および比較例４に係る照
射サンプルに関して、上記光学顕微鏡によって測定され
た誘起構造部位の寸法などを用いて、下記式（１） 無次元数Ｑ＝２πλＬ／ｎΛ² （１） で表される式から求めたＱ値と、Ｈｅ−Ｎｅレーザー照
射による透過回折で観察されたスポットの最大次数と、
下記式（２） 一次の回折効率η₁＝（一次の回折光強度）／（入射光強度） （２） で表される式から求めた一次の方向の回折効率（η₁）
とを表５に示している。ここで、スポットの最大次数が
１に近く小さいほどＢｒａｇｇ回折が主に起こっている
ことを示している。

【０３４４】さらにまた、下記式（３ａ）及び（３
ｂ）。 η₁＝Ｊ₁ ²（δ） （３ａ） δ＝２πΔｎＬ／（λｃｏｓθ） （３ｂ） （式（３ａ）及び（３ｂ）において、Ｊ₁（δ）は指数
１のＢｅｓｓｅｌ関数、Δｎは屈折率変調の値、Ｌは複
数の屈折率変調部の対向する面の奥行き長さ、λは回折
される光の波長、θは入射角である。）で表される式か
ら求めた屈折率変調の値Δｎを表５に示している。

【０３４５】

【表５】

【０３４６】表５より、実施例１７では、照射に使用さ
れた照射サンプル（フィルム状のサンプル）並びに照射
条件が好適で、Ｑ値が１よりも大きい値が得られるとと
もに、屈折率変調が大きく、さらに透過回折も好適なＢ
ｒａｇｇ回折が主に起こっていることが明らかである。
一方、比較例４では、一次の回折効率（η₁）が実施例
１７に比較して小さく、また、屈折率変調も小さい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラスチック透過型回折格子の一例を
示す概略鳥瞰図である。

【図２】本発明のプラスチック透過型回折格子の他の例
を示す概略鳥瞰図である。

【図３】本発明のプラスチック透過型回折格子の他の例
を示す概略鳥瞰図である。

【図４】本発明のプラスチック透過型回折格子の他の例
を示す概略鳥瞰図である。

【図５】本発明のプラスチック透過型回折格子の他の例
を示す概略鳥瞰図である。

【図６】本発明のプラスチック透過型回折格子Ａ１を作
製する方法の一例を示す概略図である。

【図７】プラスチック透過型回折格子Ａａ１を作製する
ために、プラスチック構造体の内部に屈折率変化部を作
製する方法の一例を示す概略図である。

【図８】プラスチック透過型回折格子Ａａ１を作製する
方法の一例を示す概略図である。図８において、（ａ）
はプラスチック透過型回折格子Ａａ１を作製するための
材料となる延伸させたプラスチック構造体Ａａ１１ａを
示しており、（ｂ）は（ａ）に係る延伸させたプラスチ
ック構造体Ａａ１１ａの内部に屈折率変化部Ａａ２ａを
形成させたプラスチック構造体Ａａ１２ａを示してお
り、（ｃ）は（ｂ）に係る屈折率変化部Ａａ２ａを有す
る延伸されているプラスチック構造体Ａａ１２ａを収縮
させて得られたプラスチック透過型回折格子Ａａ１を示
している。

【図９】本発明のプラスチック透過型回折格子Ｂを作製
する方法の一例を示す概略図である。

【図１０】本発明のプラスチック透過型回折格子Ｂを作
製する方法の他の例を示す概略図である。

【図１１】本発明のプラスチック透過型回折格子Ｃを作
製する方法の一例を示す概略図である。

【図１２】図４に係るプラスチック透過型回折格子Ｄ１
を作製する方法の一例を示す概略図である。

【図１３】本発明のプラスチック透過型回折格子Ｄの他
の例を示す概略鳥瞰図である。

【図１４】本発明のプラスチック透過型回折格子Ｄの他
の例を示す概略鳥瞰図である。

【図１５】プラスチック透過型回折格子Ｄａを作製する
方法の一例を示す概略図である。

【図１６】照射した照射サンプルＡ−３についてのキー
エンス社製デジタルマイクロスコープ（ＶＨ−２５０）
による平面写真を示す図である。

【図１７】照射した照射サンプルＡ−３への６３２．８
ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザーの照射による透過回折で観察
されたスポットの出現の写真を示す図である。

【図１８】回折格子中を透過する光が回折を起こす状態
を示す概略図であり、図１８（ａ）はＢｒａｇｇ回折を
示し、図１８（ｂ）はＲａｍａｎ−Ｎａｔｈ回折を示
す。

【符号の説明】

Ａ１ プラスチック透過型回折格子； Ａ１ａ 光が入射する入射面（上面） Ａ１１ プラスチック構造体 Ａ２ 屈折率変化部 Ａ２１ 屈折率変化部 Ａ２２ 屈折率変化部 Ａ２ｘ 屈折率変化部 Ａ２ａ 屈折率変化部Ａ２の対向する面 Ａ３ 屈折率未変化部 Λ_A 隣接した屈折率変化部Ａ２間の平行間隔
（ピッチ間隔） Ｌ_A 屈折率変化部Ａ２の対向する面Ａ２ａの奥
行き長さ ｄ_A 屈折率変化部Ａ２の厚み Ｗ_A 屈折率変化部Ａ２の対向する面Ａ２ａの幅 Ａ４ パルス幅が１０^-12秒以下である超短パル
スレーザー Ａ４ａ レーザー４の照射方向 Ａ５ レンズ Ａ６１ａ 照射開始位置 Ａ６２ａ 照射開始位置 Ａ６ｘａ 照射開始位置 Ａ６１ｂ 照射終了位置 Ａ６２ｂ 照射終了位置 Ａ６ｘｂ 照射終了位置 Ａ６１ｃ 焦点位置 Ａ６２ｃ 焦点位置 Ａ６ｘｃ 焦点位置 Ａ６１ 焦点位置軌跡 Ａ６２ 焦点位置軌跡 Ａ６ｘ 焦点位置軌跡 Ａ７ 隣接した照射開始位置（Ａ６１ａ，Ａ６２
ａ，・・，Ａ６ｘａ）間の距離 Ａａ１ プラスチック透過型回折格子 Ａａ１ａ 光が入射する入射面（上面） Ａａ１ｂ 下面 Ａａ２ 屈折率変化部 Ａａ２１ 屈折率変化部 Ａａ２２ 屈折率変化部 Ａａ２ｘ 屈折率変化部 Ａａ２ｂ 屈折率変化部Ａａ２の対向する面 Ａａ３ 屈折率未変化部 Ａａ１１ プラスチック構造体 Ａａ１２ プラスチック構造体 Ａａ２ａ 屈折率変化部 Ａａ２ａ１ 屈折率変化部 Ａａ２ａ２ 屈折率変化部 Ａａ２ａｘ 屈折率変化部 Ａａ４ パルス幅が１０^-12秒以下である超短パル
スレーザー Ａａ４ａ レーザーＡａ４の照射方向 Ａａ５ レンズ Ａａ６１ａ 照射開始位置 Ａａ６２ａ 照射開始位置 Ａａ６ｘａ 照射開始位置 Ａａ６１ｂ 照射終了位置 Ａａ６２ｂ 照射終了位置 Ａａ６ｘｂ 照射終了位置 Ａａ６１ｃ 焦点位置 Ａａ６２ｃ 焦点位置 Ａａ６ｘｃ 焦点位置 Ａａ６１ 焦点位置軌跡 Ａａ６２ 焦点位置軌跡 Ａａ６ｘ 焦点位置軌跡 Ａａ７ 隣接した照射開始位置（Ａａ６１ａ，Ａａ
６２ａ，・・，Ａａ６ｘａ）間の距離 Ａａ１１ａ 予め１軸延伸されたプラスチック構造体 Ａａ１２ａ プラスチック構造体Ａａ１１ａの内部に屈
折率変化部Ａａ２ａが形成された状態のプラスチック構
造体 ＭＤ 延伸方向 ＴＤ 直交方向 Ｂ１ プラスチック透過型回折格子 Ｂ１ａ 光が入射する入射面（上面） Ｂ１ｂ 下面 Ｂ１ｃ 側面 Ｂ１ｄ 側面Ｂ１ｃに対向する側面 Ｂ１１ プラスチック構造体 Ｂ２ 屈折率変化部 Ｂ２１ 屈折率変化部 Ｂ２２ 屈折率変化部 Ｂ２ｘ 屈折率変化部 Ｂ２ａ 屈折率変化部Ｂ２の対向する面 Ｂ３ 屈折率未変化部 Λ_B 隣接した屈折率変化部Ｂ２間の間隔（ピッ
チ間隔） Λ_min ピッチ間隔Λ_Bの最小間隔 Λ_max ピッチ間隔Λ_Bの最大間隔 Ｌ_B 屈折率変化部Ｂ２の対向する面Ｂ２ａの奥
行き長さ ｄ_B 屈折率変化部Ｂ２の厚み Ｗ_B 屈折率変化部Ｂ２の対向する面Ｂ２ａの幅 Ｂ４ パルス幅が１０^-12秒以下である超短パル
スレーザー Ｂ４ａ レーザー４の照射方向 Ｂ５ レンズ Ｂ６１ａ 照射開始位置 Ｂ６２ａ 照射開始位置 Ｂ６ｘａ 照射開始位置 Ｂ６１ｂ 照射終了位置 Ｂ６２ｂ 照射終了位置 Ｂ６ｘｂ 照射終了位置 Ｂ６１ｃ 焦点位置 Ｂ６２ｃ 焦点位置 Ｂ６ｘｃ 焦点位置 Ｂ６１ 焦点位置軌跡 Ｂ６２ 焦点位置軌跡 Ｂ６ｘ 焦点位置軌跡 Ｂ７ａ 隣接した照射開始位置（Ｂ６１ａ，Ｂ６２
ａ，・・，Ｂ６ｘａ）間の距離 Ｂ７ｂ 隣接した照射終了位置（Ｂ６１ｂ，Ｂ６２
ｂ，・・，Ｂ６ｘｂ）間の距離 Ｂ８ プラスチック構造体 Ｂ８ａ プラスチック構造体Ｂ８の一方の側（固定
する側）の面 Ｂ８ｂ プラスチック構造体Ｂ８の他方の側（延伸
する側）の面 Ｂ８１ 延伸されたプラスチック構造体 Ｂ８ｃ 延伸プラスチック構造体Ｂ８１の延伸した
方の面 Ｂ８２ 収縮されたプラスチック構造体 Ｂ８ｄ 収縮プラスチック構造体Ｂ８２の収縮した
方の面 Ｂ９ａ 延伸プラスチック構造体Ｂ８１における屈
折率変化部 Ｂ９ｂ 収縮プラスチック構造体Ｂ８２における屈
折率変化部 Ｄ_B8 プラスチック構造体Ｂ８の幅 Ｄ_B81 延伸プラスチック構造体Ｂ８１の延伸した
方の面Ｂ８ｃの幅 Ｄ_B82 収縮プラスチック構造体Ｂ８２の収縮した
方の面Ｂ８ｄの幅 Ｃ１ プラスチック透過型回折格子 Ｃ１ａ 光が入射する入射面（上面） Ｃ１１ プラスチック構造体 Ｃ２ 屈折率変化部 Ｃ２ａ 屈折率変化部 Ｃ２ａ１ 屈折率変化部 Ｃ２ａ２ 屈折率変化部 Ｃ２ａｘ 屈折率変化部 Ｃ２ｂ 屈折率変化部 Ｃ２ｂ１ 屈折率変化部 Ｃ２ｂ２ 屈折率変化部 Ｃ２ｂｘ 屈折率変化部 Ｃ３ 屈折率未変化部 Λ_C 平行に隣接した屈折率変化部Ｃ２ａ間の平
行間隔（ピッチ間隔） Ｌ_C 屈折率変化部Ｃ２の奥行き長さ ｄ_C 屈折率変化部Ｃ２の厚み Ｗ _C 屈折率変化部Ｃ２の幅 Ｃ４ パルス幅が１０^-12秒以下である超短パル
スレーザー Ｃ４ａ レーザーＣ４の照射方向 Ｃ５ レンズ Ｃ６１ａ 照射開始位置 Ｃ６２ａ 照射開始位置 Ｃ６ｘａ 照射開始位置 Ｃ６１ｂ 照射終了位置 Ｃ６２ｂ 照射終了位置 Ｃ６ｘｂ 照射終了位置 Ｃ６１ｃ 焦点位置 Ｃ６２ｃ 焦点位置 Ｃ６ｘｃ 焦点位置 Ｃ６１ 焦点位置軌跡 Ｃ６２ 焦点位置軌跡 Ｃ６ｘ 焦点位置軌跡 Ｃ７ 隣接した照射開始位置（Ｃ６１ａ，Ｃ６２
ａ，・・，Ｃ６ｘａ）間の距離 Ｄ１ プラスチック透過型回折格子 Ｄ１ａ 光が入射する入射面（上面） Ｄ１１ プラスチック透過型回折格子 Ｄ１１ａ 光が入射する入射面（上面） Ｄ１２ プラスチック構造体 Ｄ２ 屈折率変化部 Ｄ２ａ 屈折率変化部 Ｄ２ａ１ 屈折率変化部 Ｄ２ａ２ 屈折率変化部 Ｄ２ａｘ 屈折率変化部 Ｄ２ｂ 屈折率変化部 Ｄ２ｂ１ 屈折率変化部 Ｄ２ｂ２ 屈折率変化部 Ｄ２ｂｘ 屈折率変化部 Ｄ２ｃ 屈折率変化部 Ｄ２ｃ１ 屈折率変化部 Ｄ２ｃ２ 屈折率変化部 Ｄ２ｃｘ 屈折率変化部 Ｆ_D2a 屈折率変化部Ｄ２ａにおける互いに対向し
ている面 Ｆ_D2b 屈折率変化部Ｄ２ｂにおける互いに対向し
ている面 Ｆ_D2c 屈折率変化部Ｄ２ｃにおける互いに対向し
ている面 Ｄ３ａ 格子群 Ｄ３ｂ 格子群 Ｄ３ｃ 格子群 Ｄ４ 屈折率未変化部 Λ_D 各格子群中の平行に隣接した屈折率変化部
Ｄ２間の平行間隔 Ｌ_D 屈折率変化部Ｄ２の奥行き長さ ｄ_D 屈折率変化部Ｄ２の厚み Ｗ_D 屈折率変化部Ｄ２の幅 Ｄ５ パルス幅が１０^-12秒以下である超短パル
スレーザー Ｄ５ａ レーザーＤ５の照射方向 Ｄ６ レンズ Ｄ７１ａ 照射開始位置 Ｄ７２ａ 照射開始位置 Ｄ７ｘａ 照射開始位置 Ｄ７１ｂ 照射終了位置 Ｄ７２ｂ 照射終了位置 Ｄ７ｘｂ 照射終了位置 Ｄ７１ｃ 焦点位置 Ｄ７２ｃ 焦点位置 Ｄ７ｘｃ 焦点位置 Ｄ７１ 焦点位置軌跡 Ｄ７２ 焦点位置軌跡 Ｄ７ｘ 焦点位置軌跡 Ｄ８ 隣接した照射開始位置（Ｄ７１ａ，Ｄ７２
ａ，・・，Ｄ７ｘａ）間の距離 Ｄａ１ プラスチック透過型回折格子 Ｄａ１ａ 光が入射する入射面（上面） Ｄａ１１ プラスチック透過型回折格子 Ｄａ１１ａ 光が入射する入射面（上面） Ｄａ１２ プラスチック構造体 Ｄａ２ 屈折率変化部 Ｄａ２ａ 屈折率変化部 Ｄａ２ａ１ 屈折率変化部 Ｄａ２ａ２ 屈折率変化部 Ｄａ２ａｘ 屈折率変化部 Ｄａ２ｂ 屈折率変化部 Ｄａ２ｂ１ 屈折率変化部 Ｄａ２ｂ２ 屈折率変化部 Ｄａ２ｂｘ 屈折率変化部 Ｄａ２ｃ 屈折率変化部 Ｄａ２ｃ１ 屈折率変化部 Ｄａ２ｃ２ 屈折率変化部 Ｄａ２ｃｘ 屈折率変化部 Ｆ_Da2a 屈折率変化部Ｄａ２ａにおける互いに対向し
ている面 Ｆ_Da2b 屈折率変化部Ｄａ２ｂにおける互いに対向し
ている面 Ｆ_Da2c 屈折率変化部Ｄａ２ｃにおける互いに対向し
ている面 Ｄａ３ａ 格子群 Ｄａ３ｂ 格子群 Ｄａ３ｃ 格子群 Ｄａ４ 屈折率未変化部 Λ_Da 各格子群中の平行に隣接した屈折率変化部Ｄ
ａ２間の平行間隔 Ｌ_Da 屈折率変化部Ｄａ２の奥行き長さ ｄ_Da 屈折率変化部Ｄａ２の厚み Ｗ_Da 屈折率変化部Ｄａ２の幅 Ｄａ５１ パルス幅が１０^-12秒以下である超短パル
スレーザー Ｄａ５２ パルス幅が１０^-12秒以下である超短パル
スレーザー Ｄａ５１ａ レーザーＤａ５１の照射方向 Ｄａ５２ａ レーザーＤａ５２の照射方向 Ｄａ６１ レーザーＤａ５１の焦点を調整するための
レンズ Ｄａ６２ レーザーＤａ５２の焦点を調整するための
レンズ Ｄａ７１ａ 照射開始位置 Ｄａ７２ａ 照射開始位置 Ｄａ７ｘａ 照射開始位置 Ｄａ７１ｂ 照射終了位置 Ｄａ７２ｂ 照射終了位置 Ｄａ７ｘｂ 照射終了位置 Ｄａ７１ｃ 焦点位置 Ｄａ７２ｃ 焦点位置 Ｄａ７ｘｃ 焦点位置 Ｄａ７１ 焦点位置軌跡 Ｄａ７２ 焦点位置軌跡 Ｄａ７ｘ 焦点位置軌跡 Ｄａ８ 隣接した照射開始位置（Ｄａ７１ａ，Ｄａ
７２ａ，・・，Ｄａ７ｘａ）間の距離

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願2001−251749(P2001−251749) (32)優先日 平成13年８月22日(2001．8．22) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願2001−282635(P2001−282635) (32)優先日 平成13年９月18日(2001．9．18) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願2001−282636(P2001−282636) (32)優先日 平成13年９月18日(2001．9．18) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願2001−322092(P2001−322092) (32)優先日 平成13年10月19日(2001．10．19) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 諸石 裕 大阪府茨木市下穂積一丁目１番２号 日東 電工株式会社内 (72)発明者 浦入 正勝 大阪府茨木市下穂積一丁目１番２号 日東 電工株式会社内 (72)発明者 平尾 一之 京都府京都市左京区田中下柳町８−94 (72)発明者 堤 直人 京都府京都市左京区一乗寺燈籠本町36 Ｆターム(参考） 2H049 AA02 AA33 AA43 AA53 AA62 AA66

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチック構造体の内部に、屈折率が
   変化した複数の屈折率変化部を有するプラスチック透過
   型回折格子であって、複数の屈折率変化部が互いに平行
   である、または、隣接する屈折率変化部の間隔が一方の
   側から他方の側にかけて変化していることを特徴とする
   プラスチック透過型回折格子。
2. 【請求項２】 屈折率変化部が、パルス幅が１０^-12秒
   以下のレーザーをプラスチック構造体に照射することに
   より形成されている請求項１記載のプラスチック透過型
   回折格子。
3. 【請求項３】 一方の側から他方の側にかけて変化して
   いる複数の屈折率変化部を有するプラスチック透過型回
   折格子であって、隣接する屈折率変化部間の間隔におけ
   る最小間隔Λ_minと最大間隔Λ_max（＝Λ_min＋ΔΛ）と
   の差ΔΛが、０．０１×Λ_min〜５×Λ_minである請求項
   １又は２記載のプラスチック透過型回折格子。
4. 【請求項４】 屈折率が変化した互いに平行な複数の屈
   折率変化部を有するプラスチック透過型回折格子であっ
   て、互いに平行な複数の屈折率変化部を有するととも
   に、前記屈折率変化部に対して交差し且つ互いに平行な
   複数の屈折率変化部を有している請求項１又は２記載の
   プラスチック透過型回折格子。
5. 【請求項５】 屈折率が変化した互いに平行な複数の屈
   折率変化部を有するプラスチック透過型回折格子であっ
   て、互いに平行な複数の屈折率変化部を形成した後、前
   記屈折率変化部間の平行間隔が変化するようにプラスチ
   ック構造体を変形させることにより、互いに平行な複数
   の屈折率変化部が形成されている請求項１又は２記載の
   プラスチック透過型回折格子。
6. 【請求項６】 屈折率が変化した互いに平行な複数の屈
   折率変化部を有するプラスチック透過型回折格子であっ
   て、互いに平行な複数の屈折率変化部を有する格子群を
   複数有し、且つ前記複数の格子群がそれぞれ層状に形成
   されているとともに、各格子群中の互いに平行な複数の
   屈折率変化部における互いに対向している面の面方向
   が、隣接する格子群の間で互いに非平行となっている請
   求項１又は２記載のプラスチック透過型回折格子。
7. 【請求項７】 プラスチック構造体の内部に、屈折率が
   変化した複数の屈折率変化部を有するプラスチック透過
   型回折格子であって、屈折率変化部が、パルス幅が１０
   ^-12秒以下のレーザーをプラスチック構造体に１光束又
   は２光束干渉で照射することにより形成されている請求
   項２〜６の何れかの項に記載のプラスチック透過型回折
   格子。
8. 【請求項８】 プラスチック構造体の内部に、屈折率が
   変化した複数の屈折率変化部を有するプラスチック透過
   型回折格子であって、パルス幅が１０^-12秒以下のレー
   ザーを照射したプラスチック構造体の部位に、パルス幅
   が１０^-12秒以下のレーザーをさらに１回以上再照射し
   て、屈折率をさらに変調させることにより、屈折率が変
   化した複数の屈折率変化部が形成されている請求項２〜
   ７の何れかの項に記載のプラスチック透過型回折格子。
9. 【請求項９】 下記式（１）で表される無次元数Ｑが、
   Ｑ＞１の関係を有している請求項１〜８の何れかの項に
   記載のプラスチック透過型回折格子。 Ｑ＝２πλＬ／ｎΛ² （１） （式（１）において、Λは隣接した屈折率変化部間の間
   隔、Ｌは複数の屈折率変化部の対向する面の奥行き長
   さ、λは回折される光の波長、ｎは屈折率未変化部の屈
   折率である。）
10. 【請求項１０】 下記式（２）で表される一次の回折効
    率η₁が０．０５以上である請求項１〜９の何れかの項
    に記載のプラスチック透過型回折格子。 一次の回折効率η₁＝（一次の回折光強度）／（入射光強度） （２）
11. 【請求項１１】 隣接する屈折率変化部間の間隔が、５
    ０μｍ以下である請求項１〜１０の何れかの項に記載の
    プラスチック透過型回折格子。
12. 【請求項１２】 屈折率変化部の対向する面の奥行き長
    さが、３μｍ以上である請求項１〜１１の何れかの項に
    記載のプラスチック透過型回折格子。
13. 【請求項１３】 屈折率変化部の厚みが、屈折率変化部
    間の間隔Λまたは最小間隔Λ_minの１／３以上である請
    求項１〜１２の何れかの項に記載のプラスチック透過型
    回折格子。
14. 【請求項１４】 パルス幅が１０^-12秒以下のレーザー
    をプラスチック構造体の内部に焦点を合わせて照射し
    て、前記請求項１〜１３の何れかの項に記載のプラスチ
    ック透過型回折格子を製造する方法。
15. 【請求項１５】 パルス幅が１０^-12秒以下のレーザー
    をプラスチック構造体の内部に焦点を合わせるととも
    に、その焦点位置を、該焦点位置の移動により形成され
    る屈折率変化部が互いに平行な複数のものができるよう
    に移動させて照射することにより、屈折率が変化した互
    いに平行な複数の屈折率変化部を有するプラスチック透
    過型回折格子を製造する請求項１４記載のプラスチック
    透過型回折格子の製造方法。
16. 【請求項１６】 パルス幅が１０^-12秒以下のレーザー
    をプラスチック構造体の内部に焦点を合わせて照射して
    互いに平行な複数の屈折率変化部を形成した後、前記屈
    折率変化部間の平行間隔が変化するようにプラスチック
    構造体を変形させることにより、屈折率が変化した互い
    に平行な複数の屈折率変化部を有するプラスチック透過
    型回折格子を製造する請求項１５記載のプラスチック透
    過型回折格子の製造方法。
17. 【請求項１７】 互いに平行な複数の屈折率変化部を有
    するプラスチック構造体の変形が、熱及び／又は圧力に
    よる収縮である請求項１６記載のプラスチック透過型回
    折格子の製造方法。
18. 【請求項１８】 パルス幅が１０^-12秒以下のレーザー
    をプラスチック構造体の内部に焦点を合わせるととも
    に、その焦点位置を、該焦点位置の移動により形成され
    る屈折率変化部間の間隔が一方の側から他方の側にかけ
    て変化するように移動させて照射することにより、隣接
    する屈折率変化部の間隔が一方の側から他方の側にかけ
    て変化しているプラスチック透過型回折格子を製造する
    請求項１４記載のプラスチック透過型回折格子の製造方
    法。
19. 【請求項１９】 パルス幅が１０^-12秒以下のレーザー
    をプラスチック構造体の内部に焦点を合わせて照射して
    複数の屈折率変化部を形成した後、該屈折率変化部間の
    間隔が一方の側から他方の側にかけて変化するようにプ
    ラスチック構造体を変形させることにより、隣接する屈
    折率変化部の間隔が一方の側から他方の側にかけて変化
    しているプラスチック透過型回折格子を製造する請求項
    １４記載のプラスチック透過型回折格子の製造方法。
20. 【請求項２０】 パルス幅が１０^-12秒以下のレーザー
    をプラスチック構造体の内部に焦点を合わせるととも
    に、その焦点位置を、該焦点位置の移動により形成され
    る屈折率変化部が互いに平行な複数のものと、前記屈折
    率変化部に対して交差し且つ互いに平行な複数のものと
    ができるように移動させて照射することにより、互いに
    平行な複数の屈折率変化部を有するとともに、前記屈折
    率変化部に対して交差し且つ互いに平行な複数の屈折率
    変化部を有しているプラスチック透過型回折格子を製造
    する請求項１４記載のプラスチック透過型回折格子の製
    造方法。
21. 【請求項２１】 パルス幅が１０^-12秒以下のレーザー
    をプラスチック構造体の内部に焦点を合わせるととも
    に、その焦点位置を、該焦点位置の移動により形成され
    る屈折率変化部を互いに平行に複数有している格子群が
    それぞれ層状となるように、且つ各格子群中の互いに平
    行な複数の屈折率変化部における互いに対向している面
    の面方向が、隣接する格子群の間で互いに非平行となる
    ように、移動させて照射することにより、互いに平行な
    複数の屈折率変化部を有する格子群を複数有し、且つ前
    記複数の格子群がそれぞれ層状に形成されているととも
    に、各格子群中の互いに平行な複数の屈折率変化部にお
    ける互いに対向している面の面方向が、隣接する格子群
    の間で互いに非平行となっているプラスチック透過型回
    折格子を製造する請求項１４記載のプラスチック透過型
    回折格子の製造方法。
22. 【請求項２２】 パルス幅が１０^-12秒以下のレーザー
    を１光束または２光束干渉でプラスチック構造体に照射
    して、屈折率変化部を形成する請求項１４〜２１の何れ
    かの項に記載のプラスチック透過型回折格子の製造方
    法。
23. 【請求項２３】 パルス幅が１０^-12秒以下のレーザー
    を照射したプラスチック構造体の部位に、パルス幅が１
    ０^-12秒以下のレーザーをさらに１回以上再照射して、
    屈折率をさらに変調させる請求項１４〜２２の何れかの
    項に記載のプラスチック透過型回折格子の製造方法。