JP2017207775A - 複数の光学機能面を有する光学素子、分光装置およびその製造方法 - Google Patents
複数の光学機能面を有する光学素子、分光装置およびその製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
基材と反射層との間に、厚さが10μm以上3000μm以下である中間層を備え、前記中間層は、前記複数の光学機能形状が形成され、前記光学機能形状の表面に前記反射層が形成されていることを特徴とする。
次に、本発明の第一の実施形態として複数の光学機能面を有する光学素子について説明する。図1は光学素子の形状の一例を示した図である。
第一の実施形態では、光学機能面が曲面の例を説明したが、本実施形態では、光学機能面が平面を有する面分光光学素子について説明する。図4は本実施形態の光学素子を示した模式図である。図5は本実施形態の光学素子の製造過程を示した断面図である。図4において、3は反射層である。6は光学機能面である。本実施形態において、複数の光学機能面は複数のユニット(図4においては3つのユニット)に分かれており、各ユニット内に配置される複数の光学機能面の各面の法線が複数方向に向くように配置されている。具体的には、複数の光学機能面の各面の法線が所定の角度差を有しており、θxの角度範囲で配置される。ユニット間の角度差は各ユニット内に配置される光学機能面の法線により定義される。本実施形態においてユニット1とユニット3の角度差は各ユニット内の法線によって定義されるθyの範囲内で配置する。
本実施形態では、回折光学素子について説明する。図8は本実施形態の光学素子を示した模式図である。図9は本実施形態の光学素子の製造過程を示した模式図である。図8、図9において、1は基材、2は中間層、3は反射層、7は格子面である。第一および第二の実施形態と同様の機能を有する構成は同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態では、第三の実施形態の回折光学素子を含む分光装置について説明する。図10は本実施形態における分光装置の一例を示した模式図である。図10において、8は入射スリット、9は第一凹面鏡、10は回折光学素子、11は第二凹面鏡、12は出射スリット、13は光線である。本実施形態における分光装置の構成は一例であり、例えば請求項1および1aに記載の複数の光学機能面を有する光学素子や回折光学素子を含む構成であればその他の構成に制限はなく、種々の構成要素を組み合わせてもよい。図9において光線は入射スリットを通過し、集光作用のある第一凹面鏡で集光され、回折光学素子にて波長毎に分散される。特定波長に分散された光線は第二凹面鏡にて集光し、出射スリットを通過する。本実施形態に係る分光装置の性能を決める要素として回折光学素子の製作精度がある。例えば回折光学素子の光学機能面の面粗さを平滑にできるため、散乱しにくくなる。すなわち、特定波長以外の光の総量が抑えられることで分光装置全体の迷光が少なくなり効率のよい分光性能が得られる。また本実施形態によって得られる分光装置に含まれる回折光学素子は、ナノメートルオーダーのピッチ精度および形状精度をもつ格子面を形成することが可能であるため、高い回折効率を有する分光装置を提供することができる。また熱的影響による光学素子の形状変化を抑制できるため、耐環境性能に優れた分光装置を提供することができる。
2 中間層
3 反射層
4 下地
5 光学機能面
6 光学機能面
Claims (34)
- 複数の光学機能形状を有する光学素子であって、
基材と反射層との間に、厚さが10μm以上3000μm以下である中間層を備え、前記中間層は、前記複数の光学機能形状が形成され、前記光学機能形状の表面に前記反射層が形成されていることを特徴とする光学素子。 - 前記中間層は、CuまたはNiを主成分とすることを特徴とする請求項1記載の光学素子。
- 前記反射層は、Au、Ag、Alのいずれかを主成分とすることを特徴とする請求項1または2記載の光学素子。
- 前記反射層は、誘電体多層膜が積層されていることを特徴とする請求項1乃至3いずれか一項記載の光学素子。
- 前記反射層は、金を含むことを特徴とする請求項2記載の光学素子。
- 前記中間層は、複数の材料が積層されていることを特徴とする請求項1乃至5いずれか一項記載の光学素子。
- 前記複数の材料のうち、前記基材に直接接触する層の材料は、前記基材の熱膨張率との差が最も小さく、前記反射層と直接接触する層の材料は、前記反射層の熱膨張率との差が最も小さいことを特徴とする請求項6記載の光学素子。
- 前記光学機能形状は曲面であり、前記各曲面の法線が複数方向に配置されることを特徴とする請求項1乃至7いずれか一項記載の光学素子。
- 前記光学機能形状は平面であり、前記各平面の法線が複数方向に配置されることを特徴とする請求項1乃至7いずれか一項記載の光学素子。
- 前記光学機能形状は回折格子の格子面であることを特徴とする請求項1乃至7いずれか一項記載の光学素子。
- 複数の光学機能形状を有する光学素子であって、
基材と反射層との間に、厚さが10μm以上3000μm以下である中間層を備え、
前記中間層は、前記複数の光学機能形状が形成され、前記光学機能形状の表面に前記反射層が形成され、前記複数の光学機能形状は曲面であり、前記各曲面の法線が複数方向に配置されていることを特徴とする光学素子。 - 前記中間層は、CuまたはNiを主成分とすることを特徴とする請求項11記載の光学素子。
- 前記反射層は、Au、Ag、Alのいずれかを主成分とすることを特徴とする請求項11または12記載の光学素子。
- 前記反射層は、誘電体多層膜が積層されていることを特徴とする請求項11乃至13いずれか一項記載の光学素子。
- 前記反射層は、金を含むことを特徴とする請求項12記載の光学素子。
- 前記中間層は、複数の材料が積層されていることを特徴とする請求項11乃至15いずれか一項記載の光学素子。
- 前記複数の材料のうち、前記基材に直接接触する層の材料は、前記基材の熱膨張率との差が最も小さく、前記反射層と直接接触する層の材料は、前記反射層の熱膨張率との差が最も小さいことを特徴とする請求項16記載の光学素子。
- 基材と反射層との間に厚さが10μm以上3000μm以下である中間層を備え、前記中間層は、前記基材と前記反射層の中間の熱膨張係数を有するとともに、複数の光学機能形状が形成され、前記光学機能形状の表面に前記反射層が形成されている光学素子を有する分光装置。
- 前記中間層は、CuまたはNiを主成分とすることを特徴とする請求項18記載の分光装置。
- 前記反射層は、Au、Ag、Alのいずれかを主成分とすることを特徴とする請求項18または19記載の分光装置。
- 前記反射層は、誘電体多層膜が積層されていることを特徴とする請求項18乃至20いずれか一項記載の分光装置。
- 前記反射層は、金を含むことを特徴とする請求項19記載の分光装置。
- 前記中間層は、複数の材料が積層されていることを特徴とする請求項18乃至22いずれか一項記載の分光装置。
- 前記複数の材料のうち、前記基材に直接接触する層の材料は、前記基材の熱膨張率との差が最も小さく、前記反射層と直接接触する層の材料は、前記反射層の熱膨張率との差が最も小さいことを特徴とする請求項23記載の分光装置。
- 前記光学機能形状は曲面であり、前記各曲面の法線が複数方向に配置されることを特徴とする請求項18乃至24いずれか一項記載の分光装置。
- 前記光学機能形状は平面であり、前記各平面の法線が複数方向に配置されることを特徴とする請求項18乃至24いずれか一項記載の分光装置。
- 前記光学機能形状は回折格子の格子面であることを特徴とする請求項18乃至24いずれか一項記載の分光装置。
- 前記光学素子で赤外線の波長帯域の入射光を分光することを特徴とする請求項18乃至27いずれか一項記載の分光装置。
- 前記光学素子で可視光の波長帯域の入射光を分光することを特徴とする請求項18乃至27いずれか一項記載の分光装置。
- 複数の光学機能形状を有する光学素子の製造方法であって、
基材を加工する工程と、
前記基材上にメッキによる中間層を形成する工程と、
前記中間層に光学機能形状を形成する工程と、
前記光学機能形状が形成された中間層の上に反射層を形成する工程と、
を有し、
前記中間層は、厚さが10μm以上3000μm以下であることを特徴とする光学素子の製造方法。 - 複数の光学機能形状を有する光学素子の製造方法であって、
基材を加工する工程と、
前記基材上にメッキによる厚さが10μm以上3000μm以下である中間層を形成する工程と、
前記中間層に光学機能形状を形成する工程と、
前記光学機能形状が形成された中間層の上に反射層を形成する工程と、
を有し、
前記基材を加工する工程は、複数の凸形状を加工することを含み、前記凸形状上に形成された中間層それぞれに、前記光学機能形状が形成されることを特徴とする光学素子の製造方法。 - 前記中間層は、CuまたはNiを主成分とすることを特徴とする請求項30または31記載の光学素子の製造方法。
- 前記中間層は、硫酸銅メッキであることを特徴とする請求項32記載の光学素子の製造方法。
- 前記反射層は、スパッタリングによって形成されることを特徴とする請求項31乃至33いずれか一項記載の光学素子の製造方法。
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