JP2014228674A - 回折光学素子、回折光学素子の製造方法、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】耐熱性及び表示品質を向上させることが可能な回折光学素子、回折光学素子の製造方法、及び電子機器を提供する。【解決手段】サファイヤ基板からなる基板１１と、基板１１上に配置されたレーザー光１５を入射することにより像を形成する回折光学構造を備え、シリコーンゴムで構成された回折光学部１２と、を備え、回折光学部１２は、基材１２ａと、基材１２ａ上に配置された回折光学層１２ｂと、を有し、基材１２ａの厚みは、２０μｍ以下である。【選択図】図３

Description

本発明は、表面レリーフ型ホログラムを有する回折光学素子、回折光学素子の製造方法、及び電子機器に関する。

上記回折光学素子は、例えば、プロジェクターの照明光学系の一部に用いられる。回折光学素子としては、例えば、特許文献１に記載のように、ガラス板などの透明基材上に、熱硬化性樹脂などからなるホログラム層を設けた構造のホログラムが知られている。また、近年では、プロジェクターの光源としてレーザー光源が用いられるようになっている。

上記レーザー光源との組み合わせで照明光学系を実現できる回折光学素子として、表面レリーフ型のＣＧＨ（Computer Generated Hologram）が挙げられる。ホログラムとしては、位相情報だけを記録する表面レリーフ型のホログラムが、プロジェクターの照明光学系には望ましい。

特開平１１−１６１１４２号公報

しかしながら、例えば、ホログラム層に熱硬化性樹脂を用いる場合、耐熱温度が低く、高光束プロジェクター用の高出力レーザー光を入射すると、熱変形や変色等を引き起こし、短時間しか性能を保持できないという課題がある。また、高出力レーザー光を入射しても耐えることができる高透過率と、レーザー光を吸収して発熱したとしても耐えることができる高耐熱性と、を備える必要があるという課題がある。

本発明の態様は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る回折光学素子は、無機材料からなる透明基板と、前記透明基板の一方の面に配置され、シロキサン結合を骨格とする材料で構成された回折光学部と、を有し、前記回折光学部は、基材と、回折光学層と、を備え、前記基材は、前記透明基板の一方の面に垂直な方向の厚さが２０μｍ以下であることを特徴とする。

本適用例によれば、高出力のレーザー光（例えば、４０Ｗ程度）を照射した場合でも、シロキサン結合を骨格とする材料（例えば、シリコーン材料）である基材の厚みが２０μｍ以下と十分に薄いので、回折光学部のレーザー光の吸光による発熱を抑えることができる。また、回折光学部で発生した熱も、より高い熱伝導率をもつ無機材料の透明基板までの熱経路が十分短く排熱可能であるので、回折光学素子の温度上昇を最小限に抑えることができる。その結果、長寿命で信頼性の高い回折光学素子を提供することができる。また、回折光学部として耐熱性の高いシロキサン結合を骨格とする材料を用いることにより、長寿命と信頼性を向上させることができる。

［適用例２］上記適用例に係る回折光学素子において、前記基材は、前記回折光学層と前記透明基板との間に位置し、かつ、前記回折光学層と接していることが好ましい。

本適用例によれば、回折光学層と基材とが接して配置されているので、回折光学層で発生した熱も、より高い熱伝導率をもつ無機材料の透明基板までの熱経路が十分短く排熱可能であるので、回折光学素子の温度上昇を最小限に抑えることができる。

［適用例３］上記適用例に係る回折光学素子において、前記透明基板の一方の面は、第１の辺と、前記第１の辺の反対側の辺である第２の辺と、を備え、前記透明基板は、前記第１の辺と前記第２の辺との間において、前記回折光学部が配置されない部分を有することが好ましい。

本適用例によれば、透明基板において、回折光学部が配置されていない部分があるので、シロキサン結合を骨格とする材料に比べ熱伝導率の高い無機材料からなる透明基板の表面を、放射面として機能させることが可能となるため、放熱性を高めることができる。よって、シロキサン結合を骨格とする材料で構成される回折光学部の温度上昇を最小限に抑えることができ、長寿命で信頼性を向上させることができる。加えて、大きな基板に複数の回折光学素子を形成してダイシングする場合は、複数の回折光学素子を一度に形成することができる。

［適用例４］上記適用例に係る回折光学素子において、前記透明基板は、サファイヤ基板であることが好ましい。

本適用例によれば、サファイヤ基板を用いるので、シロキサン結合を骨格とする材料から伝導した熱がより広い面積に拡散伝導し、高い放熱性を実現することができる。これにより、シロキサン結合を骨格とする材料で構成された回折光学部の温度上昇を抑制することが可能となり、長寿命で信頼性の高い回折光学素子を提供することができる。

［適用例５］上記適用例に係る回折光学素子において、前記透明基板と前記回折光学部との間に、シランカップリング材層を有することが好ましい。

本適用例によれば、シランカップリング材層を用いて透明基板と回折光学部とを接着するので、強固に接着させることが可能となり、温度変化によりシロキサン結合を骨格とする材料が膨張することを抑えることができる。

［適用例６］本適用例に係る回折光学素子の製造方法は、無機材料からなる透明基板の一方の面に、シロキサン結合を骨格とする材料で構成された透明樹脂を形成する工程と、前記透明樹脂を介して、転写型のレリーフ構造が形成された側の面と、前記透明基板の一方の面と、を向かい合わせる工程と、回折光学部を構成する基材の厚みが２０μｍ以下になるように、前記透明基板と前記転写型とによって前記透明樹脂を押圧する工程と、前記透明基板と前記転写型とを離す工程と、を有することを特徴とする。

本適用例によれば、高出力のレーザー光（例えば、４０Ｗ程度）を照射した場合でも、シロキサン結合を骨格とする（例えば、シリコーン材料）である基材の厚みが２０μｍ以下と十分に薄く形成するので、回折光学部のレーザー光の吸光による発熱を抑えることができる。また、回折光学部で発生した熱も、より高い熱伝導率をもつ無機材料の透明基板までの熱経路が十分短く排熱可能であるので、回折光学素子の温度上昇を最小限に抑えることができる。その結果、長寿命で信頼性の高い回折光学素子を形成することができる。また、回折光学部として耐熱性の高いシロキサン結合を骨格とする材料を用いることにより、長寿命と信頼性を向上させることができる。

［適用例７］本適用例に係る電子機器は、上記に記載の回折光学素子を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、上記の回折光学素子を備えているので、耐熱性や表示品質を向上させることが可能な電子機器を提供することができる。

電子機器としての、また回折光学素子を備えるプロジェクターの構成を示す模式図。 プロジェクターの一部である照明装置の構成を示す模式図。 照明光学系の一部である回折光学素子の構造を示す模式図。 図３（ｂ）に示す回折光学素子のＢ部を拡大して示す拡大断面図。 回折光学素子の製造方法を工程順に示す模式断面図。 回折光学部（基材）の厚みと、レーザー光の照射時間と、を変えたときの温度変化を示す図表。 変形例の回折光学素子の構造を示す模式断面図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。

なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。

（第１実施形態）
＜電子機器としてのプロジェクターの構成＞
図１は、電子機器としての、また回折光学素子を備えるプロジェクターの構成を示す模式図である。以下、プロジェクターの構成を、図１を参照しながら説明する。

図１に示すように、プロジェクター１００は、スクリーン（被投射面）ＳＣＲ上にカラー映像（画像）を表示する投射型画像表示装置である。このプロジェクター１００は、光変調素子として、赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬの各色光に対応した３つの液晶ライトバルブ（液晶パネル）を用いている。さらに、このプロジェクター１００は、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザー（レーザー光源）を用いている。

具体的には、このプロジェクター１００は、照明装置１０１（１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ）と、光変調装置１０２（１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂ）と、合成光学系１０３と、投射光学系１０４と、を備えている。なお、回折光学素子は、照明装置１０１と光変調装置１０２との間に配置されている。回折光学素子の説明は後述する。

照明装置１０１は、赤色光ＲＬを照射する第１の照明装置１０１Ｒと、緑色光ＧＬを照射する第２の照明装置１０１Ｇと、青色光ＢＬを照射する第３の照明装置１０１Ｂとを備えている。

光変調装置１０２は、赤色光ＲＬが入射する光変調装置１０２Ｒと、緑色光ＧＬが入射する光変調装置１０２Ｇと、青色光ＢＬが入射する光変調装置１０２Ｂとを備えている。

合成光学系１０３には、各光変調装置１０２Ｒ，光変調装置１０２Ｇ，光変調装置１０２Ｂにより変調された赤色光ＲＬ，緑色光ＧＬ，青色光ＢＬが入射する。投射光学系１０４には、合成光学系１０３により合成された光（画像光）ＷＬが入射する。

第１の照明装置１０１Ｒ、第２の照明装置１０１Ｇ、及び第３の照明装置１０１Ｂは、光源として、それぞれ赤色光ＲＬ，緑色光ＧＬ，青色光ＢＬに対応したレーザー光を射出する半導体レーザー（レーザー光源）を用いる以外は、基本的に同じ構成を有している。そして、各照明装置１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂは、それぞれの色光ＲＬ，ＧＬ，ＢＬが均一な照度分布を有するように調整した後、それぞれの色光（照明光）ＲＬ，ＧＬ，ＢＬを、それぞれの色光ＲＬ，ＧＬ，ＢＬに対応した光変調装置１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂに向かって照射する。

光変調装置１０２Ｒ、光変調装置１０２Ｇ、及び光変調装置１０２Ｂは、光変調素子として、例えば、透過型の液晶パネルを用いている。そして、各光変調装置１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂは、各色光ＲＬ，ＧＬ，ＢＬに対応した画像情報に応じて、各色光ＲＬ，ＧＬ，ＢＬを変調した画像光を形成する。なお、液晶パネルの入射側及び射出側には、一対の偏光板（図示せず）が配置されており、特定の方向の直線偏光の光のみを通過させる仕組みとなっている。

合成光学系１０３は、クロスダイクロイックプリズムからなり、各光変調装置１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂから射出された各色光ＲＬ，ＧＬ，ＢＬに対応した画像光を合成し、この合成された画像光ＷＬを投射光学系１０４に向かって射出する。

投射光学系１０４は、投射レンズ群からなり、合成光学系１０３により合成された画像光ＷＬをスクリーンＳＣＲに向かって拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー映像（画像）が表示される。

＜照明装置の構成＞
図２は、プロジェクターの一部である照明装置の構成を示す模式図である。以下、照明装置の構成を、図２を参照しながら説明する。

図２に示すように、照明装置１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂは、上述したように、それぞれの色光ＲＬ，ＧＬ，ＢＬに対応した半導体レーザー（レーザー光源）を備える以外は、基本的に同じ構成を有している。

したがって、以下の説明では、第１の照明装置１０１Ｒ、第２の照明装置１０１Ｇ、及び第３の照明装置１０１Ｂについては、図２に示す照明装置１０１と同様のものとして扱うものとする。また、光変調装置１０２Ｒ、光変調装置１０２Ｇ、及び光変調装置１０２Ｂについては、図２に示す光変調装置１０２と同様のものとして扱うものとする。図２は、照明装置１０１の概略構成を示す模式図である。

図２に示すように、照明装置１０１は、複数の半導体レーザー２ａが配列されたアレイ光源２と、各半導体レーザー２ａから射出された光Ｌ１が入射するコリメーター光学系３と、コリメーター光学系３により平行光に変換された光Ｌ１が入射するアフォーカル光学系４と、アフォーカル光学系４によりサイズ（スポット径）が調整された光Ｌ１が入射する回折光学素子５と、回折光学素子５により回折された光（回折光）Ｌ２が入射する重畳光学系６とを備えている。そして、この重畳光学系６から射出された光が、照明光として光変調装置１０２に照射される。

アレイ光源２は、アフォーカル光学系４の光軸ａｘ１と直交する面内に複数の半導体レーザー２ａをアレイ状に並べることによって構成されている。また、各半導体レーザー２ａから射出されるレーザー光Ｌ１は、コヒーレントな直線偏光の光であり、互いに平行に射出される。

コリメーター光学系３は、各半導体レーザー２ａに対応してアレイ状に並んで配置された複数のコリメータレンズ３ａからなる。そして、各コリメータレンズ３ａにより平行光に変換されたレーザー光Ｌ１は、アフォーカル光学系４に入射される。

アフォーカル光学系４は、レンズ４ａ、レンズ４ｂから構成されている。そして、このアフォーカル光学系４によりサイズ（スポット径）が調整された光Ｌ１は、回折光学素子５に入射される。

回折光学素子５は、計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）からなる。そして、この回折光学素子５は、１次回折光の回折効率が最大となるように設計されている。

なお、１次回折光には、＋１次回折光と−１次回折光とがあるが、回折光学素子５では、何れか一方の１次回折光の回折効率が最大となるように設計されている。また、ＣＧＨを用いた場合、この１次回折光の回折効率を９０％以上（理想的には１００％）とすることが可能である。

ここで、回折光学素子５には、アレイ光源２の各半導体レーザー２ａから射出された複数のレーザー光Ｌ１が入射する。このため、回折光学素子５からは、複数のレーザー光Ｌ１の本数に応じた数の複数の１次回折光が射出される。但し、図２では、２つの１次回折光を図示してある。また、各１次回折光の主光線は互いに平行である。したがって、本発明では、特に断りがない場合は、これら複数の１次回折光の束を１つの回折光Ｌ２として扱うものとする。また、この回折光Ｌ２の中心部での主光線の方向は、複数の１次回折光の束の中心を通り、且つ、各１次回折光の主光線と平行な方向とする。

また、回折光学素子５は、配光分布が全体として矩形状を為すと共に、この配光分布のアスペクト比が照明対象（光変調装置１０２の画像形成領域）のアスペクト比と一致するような回折光分布を生成する。これにより光変調装置１０２の矩形状を為す画像形成領域に対して、全体として矩形状を為す照明光を効率的に入射させることができる。

また、光Ｌ１を回折光学素子５に対して垂直に入射させることが好ましい。これにより、上述した回折光Ｌ２を得るためのＣＧＨの回折光学設計が容易となる。一方、回折光Ｌ２の中心部での主光線の方向は、光軸ａｘ１に対して傾いている。

重畳光学系６は、重畳レンズ６ａとフィールドレンズ６ｂとの２枚のレンズから構成されている。そして、重畳光学系６は、その光軸ａｘ２を回折光Ｌ２の中心部での主光線の方向と一致させた状態で配置されている。これにより、重畳光学系６による収差を小さくしながら、より均一な照度分布を有する照明光を照射することができる。

また、回折光Ｌ２の中心部での主光線の方向は、光軸ａｘ１に対して５〜２０°の角度θで傾いていることが好ましい。なお、この角度θは、図２において、光軸ａｘ２が光軸ａｘ１となす鋭角側の角度として表される。これにより、回折光学素子５から射出される回折光Ｌ２のうち、回折効率が最大となる１次回折光を重畳光学系６に対して効率的に入射させることができる。

そして、この重畳光学系６は、回折光学素子５からの複数の１次回折光を光変調装置１０２上で重畳する。

＜回折光学素子の構成＞
図３は、照明光学系の一部である回折光学素子の構造を示す模式図である。（ａ）は、模式平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す回折光学素子のＡ−Ａ’線に沿う模式断面図である。図４は、図３（ｂ）に示す回折光学素子のＢ部を拡大して示す拡大断面図である。以下、回折光学素子の構造を、図３及び図４を参照しながら説明する。

図３に示すように、回折光学素子５は、透明基板としての基板１１と、基板１１上に配置された回折光学部１２とを備えている。基板１１は、レーザー光１５の波長を吸収しにくいものや、熱伝導率の高い無機材料が好ましく、例えば、サファイヤガラス（サファイヤ基板）である。なお、サファイヤガラスに限定されず、石英や水晶などを用いるようにしてもよい。

回折光学部１２は、シロキサン結合を骨格とする材料（例えば、シリコーン材料、シリコーンゴム、シリコーン樹脂）で構成されており、基材１２ａと回折光学層１２ｂとを備えている。シリコーン樹脂の種類としては、レーザー光１５の波長（例えば、４００ｎｍ程度）の吸収の少ないもの、かつ、発熱しにくい材料であることが好ましい。

基板１１の平面的な大きさは、例えば、横方向が２０ｍｍであり、縦方向が２０ｍｍである。基板１１の厚みは、例えば、０．７ｍｍである。基板１１上における回折光学部１２が配置されていない側（裏面１１ｂ側）には、反射防止膜（図示せず）が成膜されている。

また、図３（ｂ）及び図４に示す回折光学部１２の大きさは、例えば、横方向が５ｍｍであり、縦方向が５ｍｍである。回折光学部１２の基材１２ａの表面には、表面レリーフ型（表面レリーフ構造）の回折光学構造が刻まれた回折光学層１２ｂが設けられている。回折光学構造は、例えば、４段の階段状になっている。基材１２ａの厚みは、例えば、１０μｍ以下である。回折光学層１２ｂの厚みは、例えば、１μｍである。

また、基板１１の表面１１ａが露出しているので、シリコーンゴムに比べ熱伝導率の高いサファイヤ基板からなる基板１１の表面１１ａを、放射面として機能させることが可能となるため、放熱性を高めることができる。よって、シリコーンゴムで構成される回折光学部１２の温度上昇を最小限に抑えることができ、長寿命で信頼性を向上させることができる。

レーザー光１５は、例えば、回折光学素子５の裏面１１ｂ側から入射する。なお、表面１１ａ側から入射するように配置してもよい。

＜回折光学素子の製造方法＞
図５は、回折光学素子の製造方法を工程順に示す模式断面図である。以下、回折光学素子の製造方法を、図５を参照しながら説明する。

図５（ａ）に示す工程では、基板１１上に、回折光学部１２となる材料である液状のシリコーンゴム１２ｃを供給する。具体的には、基板１１の大きさは、上記したように、縦横２０ｍｍであり、厚みが０．７ｍｍである。また、基板１１の表面１１ａと裏面１１ｂとには、研磨加工が施されている。また、基板１１の裏面１１ｂには、誘電体多層膜からなる反射防止膜が成膜されている。

次に、常温環境下において、基板１１の表面に、例えばシリンジ１３を用いて液状のシリコーンゴム１２ｃ（透明樹脂）を塗布する。塗布する液状のシリコーンゴム１２ｃの量は、例えば、０．３ｇである。なお、基板１１上に塗布するシリコーンゴム１２ｃは、複数の粒状にして、回折光学層１２ｂの領域全体に略均一に配置することが好ましい。

本実施形態の液状のシリコーンゴム１２ｃは、二液混合重合型の熱硬化性樹脂であり、シリンジ１３に充填する前に主剤と硬化剤とを混合・撹拌したものを型の中に入れた状態で、１５０℃環境で２時間熱硬化をかけることによって、型に刻まれた形状をそのまま転写した形状で硬化する性質を有している。

図５（ｂ）に示す工程では、基板１１上に、回折光学部１２を形成するための転写型１４を配置する。具体的には、まず、複数のシリコーンゴム１２ｃが塗布された基板１１上に、例えば、ニッケルからなる転写型１４を被せる。転写型１４には、略中心に縦横５ｍｍ程度の凹部が形成されている。凹部には、回折光学構造の形状が多数刻まれている。

図５（ｃ）に示す工程では、基板１１に転写型１４を押圧する。転写型１４を押圧することで、基板１１と転写型１４との間の空間に液状のシリコーンゴム１２ｃを充填させる。

このとき、回折光学部１２の基材１２ａの厚みが、略１０μｍとなるように、転写型１４の高さを調整する。そして、転写型１４を基板１１に押圧し、１５０℃の環境下で２時間放置する。これにより、液状のシリコーンゴム１２ｃが硬化する。

シリコーンゴム１２ｃが重合し硬化する過程で、若干体積収縮が起こるが、硬化前の液状のシリコーンゴム１２ｃがこの体積収縮で生じた隙間を充填する効果があり、本実施形態の回折光学素子５の製造法で作成した回折光学素子５の構造は、同じ構造を熱硬化性樹脂を用いて射出成形で作る場合に比べて高い転写率で型転写することができる。

図５（ｄ）に示す工程では、基板１１から転写型１４を離す。具体的には、シリコーンゴム１２ｃを熱硬化させた後、基板１１から転写型１４を剥離する。これにより、基板１１上に回折光学部１２が形成される。

このように形成することにより、回折光学部１２の基材１２ａの厚みを１０μｍ以下に抑えることが容易となり、回折光学部１２の温度上昇を最小現に抑えることができ、長寿命で信頼性の高い回折光学素子５を実現することができる。

図６は、シリコーンからなる回折光学部（基材）の厚みと、レーザー光の照射時間と、を変えたときの温度変化を示す図表である。以下、回折光学部の厚みとレーザー光とを変えたときのシリコーンの温度変化の状況を、図６を参照しながら説明する。

図６に示す図表の縦方向は、回折光学部１２（基材）の厚みを、１０μｍ、２０μｍ、５０μｍ、１００μｍの４段階に変えた値を示している。図表の横方向は、レーザー光１５の照射時間を、１０時間、２４時間、１００時間の３段階に変えた値を示している。図表は、このように変えたときの回折光学部１２の室温（ＲＴ）変化を表している。

レーザー光１５は、波長が４８８ｎｍ（青色光）であり、出力が６０Ｗ／ｃｍ²であり、ビーム径がφ１ｍｍのガウスビームである。また、上記したように、基板１１はサファイヤガラスであり、回折光学部１２（基材）はシリコーンゴムである。なお、回折光学部１２は、回折光学層１２ｂを設けない基材１２ａのみをサンプルとして実験する。

温度は、シリコーンゴムにおけるレーザー光１５が入射した表面の到達温度を測定している。上記表面の到達温度は、レーザー光１５を所定の時間（１０時間、２４時間、１００時間）入射させたときの、シリコーンゴムの温度の経時変化を赤外線カメラで追ったものである。

図表に示すように、１００μｍの厚みのシリコーンゴムに、レーザー光１５を１００時間照射すると、室温（ＲＴ）から２０℃上昇することがわかる。５０μｍの厚みのシリコーンゴムに、レーザー光１５を１００時間照射すると、室温から５℃上昇することがわかる。一方、２０μｍと１０μｍの厚みのシリコーンゴムにレーザー光１５を照射しても、温度上昇がみられない。

このように、シリコーンゴムの厚みを薄くすればするほど、シリコーンゴムの表面の温度が変わらないことがわかる。この結果は、シリコーンゴムの厚みを薄くするほど、シリコーンゴム内でレーザー光１５を微量に吸光することで発生する熱が、サファイヤガラスに伝導しやすくなり、そのため、サファイヤガラスの広い面積に熱が拡散し外部に熱放射できるために起こる現象と考えられる。

以上のことから、シリコーンゴムからなる回折光学部１２の厚みは、線膨張係数の効果がでてくると考えられる２０μｍ以下であることが好ましい。更に好ましくは、１０μｍ以下の厚みである。

以上詳述したように、本実施形態の回折光学素子５、回折光学素子５の製造方法、及び電子機器によれば、以下に示す効果が得られる。

（１）本実施形態の回折光学素子５、及び回折光学素子５の製造方法によれば、高出力のレーザー光１５（例えば、４０Ｗ程度）を照射した場合でも、シリコーンゴムである基材１２ａの厚みが１０μｍ以下と十分に薄いので、回折光学部１２のレーザー光１５の吸光による発熱を抑えることができる。また、回折光学部１２で発生した熱も、より高い熱伝導率をもつサファイヤ基板からなる基板１１までの熱経路が十分短く、また拡散伝導することにより、回折光学素子５の温度上昇を最小限に抑えることができる。その結果、長寿命で信頼性の高い回折光学素子５を提供することができる。また、回折光学部１２として耐熱性の高いシリコーンゴムを用いることにより、長寿命と信頼性を向上させることができる。

（２）本実施形態の電子機器によれば、上記の回折光学素子５を備えているので、耐熱性や表示品質を向上させることが可能な電子機器を提供することができる。

なお、本発明の態様は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、本発明の態様の技術範囲に含まれるものである。また、以下のような形態で実施することもできる。

（変形例１）
上記したように、基板１１上に何も介すことなく回折光学部１２を設けることに限定されず、図７に示すような構成にしてもよい。図７は、変形例の回折光学素子１０５の構造を示す模式断面図である。

図７に示す回折光学素子１０５は、基板１１と回折光学部１２とがシランカップリング材１６を介して固着されている。これによれば、シランカップリング材１６を用いて基板１１と回折光学部１２とを接着するので、強固にサファイヤ基板にシリコーンゴムを接着させることが可能となり、温度変化によってシリコーンゴムが膨張することを抑えることができる。

また、線膨張による基板１１と回折光学部１２とのずれを少なくすることができる。更に、シリコーンゴムからなる基材１２ａの厚みが１０μｍ以下と薄いものの、横方向への移動を抑えることができ、回折光学層１２ｂのピッチがずれることを抑えることができる。つまり、回折光学部１２を薄くしても安定させることができる。

（変形例２）
上記したように、基板１１の表面１１ａを露出するように回折光学部１２を設けることに限定されず、基板１１の表面１１ａの全体に亘って回折光学部１２を設けるようにしてもよい。これによれば、回折光学部１２の形状にパターニングする工数を減らすことができる。また、大きな基板に複数の回折光学素子５を形成し、ダイシングにより切断する方法を用いる場合は、大量生産をさせることができる。

（変形例３）
上記したように、回折光学素子５が搭載される電子機器としては、プロジェクター１００の他、ヘッドアップディスプレイ、スマートフォン、ＥＶＦ（Electrical View Finder）、モバイルミニプロジェクター、携帯電話、モバイルコンピューター、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、ディスプレイ、車載機器、オーディオ機器、露光装置や照明機器など各種電子機器に用いることができる。

２ａ…半導体レーザー、３…コリメーター光学系、３ａ…コリメータレンズ、４…アフォーカル光学系、４ａ，４ｂ…レンズ、５，１０５…回折光学素子、６…重畳光学系、６ａ…重畳レンズ、６ｂ…フィールドレンズ、１１…透明基板としての基板、１１ａ…表面、１１ｂ…裏面、１２…回折光学部、１２ａ…基材、１２ｂ…回折光学層、１２ｃ…シリコーンゴム、１３…シリンジ、１４…転写型、１５…レーザー光、１６…シランカップリング材、１００…プロジェクター、１０１…照明装置、１０１Ｂ…第３の照明装置、１０１Ｇ…第２の照明装置、１０１Ｒ…第１の照明装置、１０２，１０２Ｂ，１０２Ｇ，１０２Ｒ…光変調装置、１０３…合成光学系、１０４…投射光学系。

Claims (7)

1. 無機材料からなる透明基板と、
   前記透明基板の一方の面に配置され、シロキサン結合を骨格とする材料で構成された回折光学部と、を有し、
   前記回折光学部は、基材と、回折光学層と、を備え、
   前記基材は、前記透明基板の一方の面に垂直な方向の厚さが２０μｍ以下であることを特徴とする回折光学素子。
2. 請求項１に記載の回折光学素子であって、
   前記基材は、前記回折光学層と前記透明基板との間に位置し、かつ、前記回折光学層と接していることを特徴とする回折光学素子。
3. 請求項１又は請求項２に記載の回折光学素子であって、
   前記透明基板の一方の面は、第１の辺と、前記第１の辺の反対側の辺である第２の辺と、を備え、
   前記透明基板は、前記第１の辺と前記第２の辺との間において、前記回折光学部が配置されない部分を有することを特徴とする回折光学素子。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の回折光学素子であって、
   前記透明基板は、サファイヤ基板であることを特徴とする回折光学素子。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の回折光学素子であって、
   前記透明基板と前記回折光学部との間に、シランカップリング材層を有することを特徴とする回折光学素子。
6. 無機材料からなる透明基板の一方の面に、シロキサン結合を骨格とする材料で構成された透明樹脂を形成する工程と、
   前記透明樹脂を介して、転写型のレリーフ構造が形成された側の面と、前記透明基板の一方の面と、を向かい合わせる工程と、
   回折光学部を構成する基材の厚みが２０μｍ以下になるように、前記透明基板と前記転写型とによって前記透明樹脂を押圧する工程と、
   前記透明基板と前記転写型とを離す工程と、
   を有することを特徴とする回折光学素子の製造方法。
7. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の回折光学素子と、
   レーザー光源を有する照明光学系と、
   を備えることを特徴とする電子機器。

Images