JP3203975B2 - 回折格子を有するマルチドットパタ―ンの作製方法および作製装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平面状の基板の表面に
微小な回折格子からなる回折格子要素のドットをマトリ
クス状に複数個配置し、このドットの集まりによって表
現されるパターン（マルチドットパターン）を、レ―ザ
光の干渉縞を用いて作製する方法および装置に係り、特
に回転機構を一体化、簡略化、かつ小型化し、高速にし
かも安定してパタ―ンを作製できるようにした回折格子
を有するマルチドットパタ―ンの作製方法および作製装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、平面状の基板の表面に、微小
な回折格子からなる回折格子要素のドットを複数個配置
することにより、回折格子パターンが形成されたディス
プレイが多く使用されてきている。この種の回折格子パ
ターンを有するディスプレイを作製する方法としては、
例えば“特開昭６０−１５６００４号公報”に開示され
ているような方法がある。この方法は、２光束干渉によ
る微小な干渉縞（以下、回折格子とする）を、そのピッ
チ、方向、および光強度を変化させて、感光性フィルム
に次々と露光するものである。

【０００３】一方、最近では、例えば電子ビーム露光装
置を用い、かつコンピュータ制御により、平面状の基板
が載置されたＸ−Ｙステージを移動させて、基板の表面
に回折格子からなる複数の微小な回折格子要素のドット
を配置することにより、ある絵柄の回折格子パターンが
形成されたディスプレイを作製する方法が、本発明者に
よって提案されてきている。その方法は、１９８８年１
１月２５日にファイルされた“米国特許出願シリアル番
号第２７６，４６９号”に開示されている。

【０００４】さらに、最近では、平面状の基板の表面に
微小な回折格子からなる回折格子要素のドットをマトリ
クス状に複数個配置し、このドットの集まりによって表
現されるパターン（マルチドットパターン）を有するデ
ィスプレイも提案されてきている。

【０００５】このような回折格子パターンを有するディ
スプレイは、平面状の基板に回折格子からなる回折格子
要素のドットを並べたものである。そして、この種のデ
ィスプレイは、光学的にレーザー光の干渉性を利用し
て、あるいは電子線等の微細加工能力を利用して、容易
に作製することができる。

【０００６】ところで、このような回折格子パターンを
有するディスプレイを作製する場合、ドット内の微小な
回折格子の方向をドット毎に変化させるためには、ミラ
―やレンズ等の光学要素を組み合わせた大きな光学ヘッ
ド毎回転させるか、あるいは電子線で回折格子を一本ず
つ描画する必要がある。その結果、機構が大型で複雑に
なり、回折格子パタ―ンの作製に時間がかかるばかりで
なく、不安定になり、収率の低下を招く結果になってい
る。

【０００７】また、ビーム状のレ―ザ光の干渉縞を用い
て回折格子を生成する方法では、２本のレ―ザ状のビ―
ム光による回折格子のみによって生成されるため、一つ
の回折格子要素のドットの中では、回折格子がピッチが
一定の直線で構成されている。このため、単純なビ―ム
状の回折光しか再生することができない、換言すると、
曲線状等の複雑な形状の回折格子からなるパタ―ンを作
製することができない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
回折格子を作製する方法においては、機構が大型で複雑
になり、回折格子パタ―ンの作製に時間がかかるばかり
でなく、不安定になり、また複雑な形状の回折格子から
なるパタ―ンを作製することができないという問題があ
った。

【０００９】本発明は、上記のような問題点を解消する
ために成されたもので、回転機構を一体化、簡略化、か
つ小型化し、高速にしかも安定してパタ―ンを作製する
ことが可能な回折格子を有するマルチドットパタ―ンの
作製方法および作製装置を提供することを第１の目的と
する。

【００１０】さらに、本発明は、より複雑な形状の回折
格子からなるパタ―ンを作製することが可能な回折格子
を有するマルチドットパタ―ンの作製方法および作製装
置を提供することを第２の目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、請求項１に係る発明では、基板の表面に、微
小な回折格子からなる回折格子要素のドットを様々な回
折格子の方向をもつドットの集まりによるパターン（マ
ルチドットパターン）を、レ―ザ光の干渉縞を用いて作
製する方法において、マルチドットパタ―ンを露光する
際に、光分岐手段によってレ―ザ光を複数の光束に分岐
し、分岐した光束のうち少なくとも２つ以上のほぼ平行
なレ―ザ光束を、光束の軸にほぼ平行な回転軸を持つ像
回転プリズムに入射させ、像回転プリズムを回転させる
ことによって複数の光束を回転させ、像回転プリズムを
出射した複数の光束を集光要素によってほぼ一点に集光
させ、光束同士の干渉縞を感光材料上に生成するように
している。

【００１２】同様に、上記第１の目的を達成するため
に、請求項３に係る発明では、基板の表面に、微小な回
折格子からなる回折格子要素のドットを様々な回折格子
の方向をもつドットの集まりによるパターン（マルチド
ットパターン）を、レ―ザ光の干渉縞を用いて作製する
装置において、レ―ザ光を複数の光束に分岐する光分岐
手段と、光分岐手段によって分岐した複数の光束のうち
少なくとも２つの光束を入射し、光束の軸にほぼ平行な
回転軸を持つ像回転プリズムと、像回転プリズムを出射
した複数の光束をほぼ一点に集光させる集光要素とを備
えて成る。

【００１３】一方、上記第２の目的を達成するために、
請求項２に係る発明では、基板の表面に、微小な回折格
子からなる回折格子要素のドットを様々な回折格子の方
向をもつドットの集まりによるパターン（マルチドット
パターン）を、レ―ザ光の干渉縞を用いて作製する方法
において、マルチドットパタ―ンを露光する際に、光学
要素によってビーム状のレ―ザ光を束状にし、束状にし
たレ―ザ光を空間変調要素によって変調し、変調したレ
―ザ光の少なくとも一部を像回転要素を用いて回転さ
せ、回転させられたレ―ザ光を結像要素により集光し
て、干渉縞を感光材料上に生成するようにしている。

【００１４】同様に、上記第２の目的を達成するため
に、請求項４に係る発明では、基板の表面に、微小な回
折格子からなる回折格子要素のドットを様々な回折格子
の方向をもつドットの集まりによるパターン（マルチド
ットパターン）を、レ―ザ光の干渉縞を用いて作製する
装置において、ビーム状のレ―ザ光を束状にする光学要
素と、光学要素により束状にしたレ―ザ光を変調する空
間変調要素と、回転ステージにより回転されることによ
って、空間変調要素により変調したレ―ザ光の少なくと
も一部を回転させる像回転プリズムと、像回転プリズム
により回転されたレ―ザ光を集光して干渉縞を、移動自
在なＸ−Ｙステージに配設された感光材料上に生成させ
る結像要素と、作製しようとするマルチドットパターン
の元データに基づいて、空間変調要素の変調動作、回転
ステージの回転動作、およびＸ−Ｙステージの移動動作
をそれぞれ制御する制御手段とを備えて成る。

【００１５】

【作用】従って、請求項１および請求項３に係る発明の
回折格子を有するマルチドットパタ―ンの作製方法およ
び作製装置においては、マルチドットパタ―ンを露光す
る際に、回転されることによってレ―ザ光を回転させる
像回転プリズムを用いることにより、像回転プリズムを
回転させるだけで、ミラ―やレンズ等の光学要素部分を
回転させずに回折格子の方向を任意に変化させることが
可能となるため、回転機構を極めて安定かつ小型化する
ことができ、高速でかつ振動に強く安定したマルチドッ
トパタ―ンを作製することができる。

【００１６】また、回転部と他の駆動部とを分離するこ
とが可能なため、回転部以外の駆動部を自由に配置する
ことができ、回折格子の空間周波数やドットの大きさ、
回折格子の形状等を自由に変化させることもできる。

【００１７】一方、請求項２および請求項４に係る発明
の回折格子を有するマルチドットパタ―ンの作製方法お
よび作製装置においては、マルチドットパタ―ンを露光
する際に、回転されることによってレ―ザ光を回転させ
る像回転プリズムを用い、さらに当該像回転プリズムに
入射させるレ―ザ光を空間変調要素で変調して所望の形
状に変形させることにより、空間変調要素の解像度を高
めることなく、回折格子要素のドット内の回折格子の方
向を回転することが可能となるため、曲線状等のより複
雑な形状の回折格子からなるパタ―ンを作製することが
でき、安価で品質のよいシステムを構築することができ
る。

【００１８】

【実施例】本発明は、基板の表面に、微小な回折格子か
らなる回折格子要素のドットを様々な回折格子の方向を
もつドットの集まりによるパターン（マルチドットパタ
ーン）において、像回転プリズム（ダブプリズム）等の
像回転と、必要に応じて空間変調要素を用いることによ
って、回転機構を一体化、簡略化、小型化し、高速にか
つ安定してパタ―ンの作製を行なえるようにする回折格
子を有するマルチドットパタ―ンの作製方法および作製
装置を要旨とするものである。

【００１９】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。

【００２０】（第１の実施例） 図１は、本発明の第１の実施例による回折格子を有する
マルチドットパタ―ンの作製装置の構成例を示す概要図
である。

【００２１】すなわち、本実施例の回折格子を有するマ
ルチドットパタ―ンの作製装置は、図１に示すように、
ビーム状のレ―ザ光を発生するレーザ光源１と、このレ
ーザ光源１からのビーム状のレ―ザ光を透過／遮断する
シャッター２と、このシャッター２からのビーム状のレ
―ザ光を複数（本例では２つ）に分岐する光分岐手段で
あるビ―ムスプリッタ―３と、図示矢印方向に移動自在
な移動ステージ４に配設され、移動によってビ―ムスプ
リッタ―３により分岐した一方のレ―ザ光を反射させて
その位置を所望の位置に変化させる位置変化手段である
ミラー５と、このミラー５により反射されたレ―ザ光を
反射させるミラー６と、ビ―ムスプリッタ―３により分
岐した他方のレ―ザ光を反射させるミラー７と、図示矢
印方向に回転自在な回転ステージ８に配設され、所望の
角度で回転されることによって、ミラー６およびミラー
７によりそれぞれ反射されたレ―ザ光の全部を所望の位
置に回転させる像回転プリズム（ダブプリズム）９と、
この像回転プリズム９により回転されたレ―ザ光を集光
してレ―ザ光位置に応じたピッチを持つ干渉縞を、図示
矢印方向に移動自在なＸ−Ｙステージ１０に配設された
感光材料１１上に生成させる結像要素であるレンズ１２
と、作製しようとするマルチドットパターンの元データ
に基づいて、シャッター２の透過／遮断動作、移動ステ
ージ４の移動動作、回転ステージ８の回転動作、および
Ｘ−Ｙステージ１０の移動動作をそれぞれ制御するコン
ピュータ等からなる制御装置１３とから構成している。

【００２２】なお、図２は、図１における回折格子を有
するマルチドットパタ―ンの作製装置の要部を拡大して
示す概念図である。

【００２３】次に、以上のように構成した本実施例の回
折格子を有するマルチドットパタ―ンの作製装置による
回折格子を有するマルチドットパタ―ンの作製方法につ
いて説明する。

【００２４】図１および図２において、レーザ光源１か
らのビーム状のレ―ザ光は、シャッター２を通してビ―
ムスプリッタ―３に入射され、このビ―ムスプリッタ―
３によって２本のビーム状のレ―ザ光に分岐される。そ
して、この分岐した一方のレ―ザ光は、ミラー５、ミラ
ー６で順次反射されて、像回転プリズム９に入射され
る。また、この分岐した他方のレ―ザ光は、ミラー７で
反射されて、像回転プリズム９に入射される。この場
合、像回転プリズム９に入射するレ―ザ光は、像回転プ
リズム９の長さが長いため、できるだけ平行に近いこと
が望ましい。

【００２５】一方、像回転プリズム９に入射したレ―ザ
光の全部は、像回転プリズム９が所望の角度で回転する
ことによって、所望の位置に回転させる。すなわち、像
回転プリズム９は、回転ステージ８で回転させることに
よって、その回転角の２倍の角度の回転角で像を回転す
ることができる。そして、この像回転プリズム９により
回転された２本のビーム状のレ―ザ光は、レンズ１２に
よって感光材料１１上の一点に集められ、干渉縞を生じ
る。この干渉縞を、Ｘ−Ｙステージ１０に配設した感光
材料１１に記録することによって、微小な回折格子から
なる一つの回折格子要素のドットを記録することができ
る。

【００２６】そして、作製しようとするマルチドットパ
ターンの元データに基づいて、シャッター２の透過／遮
断動作、移動ステージ４の移動動作、回転ステージ８の
回転動作、およびＸ−Ｙステージ１０の移動動作を制御
装置１３によりそれぞれ制御することによって、シャッ
ター２による露光量、一方のレ―ザ光の像回転プリズム
９への入射位置、全部のレ―ザ光の回転位置、およびＸ
−Ｙステージ１０の移動位置をそれぞれ制御して、感光
材料１１を移動させながら次々に回折格子要素の露光を
行なうことにより、多数の回折格子要素のドットからな
るマルチドットによる干渉縞のパタ―ンを生成すること
が可能となる。

【００２７】以上により、感光材料１１上の所望の位置
に、所望の角度と所望の空間周波数を持つ回折格子を、
より簡単に形成することができる。

【００２８】すなわち、マルチドットパタ―ンを露光す
る際、像回転プリズム９に入射するビーム状のレ―ザ光
は、移動ステージ４の移動によって光線の位置を変える
ことが可能であり、このようにして光線の間隔を変化さ
せることによって、形成される回折格子の空間周波数を
任意に設定することができる。

【００２９】また、像回転プリズム９に入射するビーム
状のレ―ザ光は、像回転プリズム９の回転によって回転
位置を変えることが可能であり、このようにして像回転
プリズム９を所望の角度で回転させることにより、形成
される回折格子の方向を任意に設定することができる。

【００３０】なお、図１および図２では、ビ―ムスプリ
ッタ―３を一つ用いて、ビ―ム状のレーザ光を２本用い
たが、複数のビ―ムスプリッタ―を用いて２本以上のビ
―ム状のレーザ光を像回転プリズム９に入射するように
してもよい。

【００３１】上述したように、本実施例の回折格子を有
するマルチドットパタ―ンの作製方法および作製装置に
おいては、マルチドットパタ―ンを露光する際、像回転
プリズム９を所望の角度で回転させることにより、露光
する微小な回折格子からなる回折格子要素のドット内の
回折格子の方向を任意に設定することができる。

【００３２】この場合、本実施例では、像回転プリズム
９を用いて光束を回転させているため、回転のために移
動する部分は、像回転プリズム９のみでよく、装置の機
構を簡単にし、振動に強く安定した露光を行なうことが
可能になる。また。入射光の光束は、平行光に近ければ
どのような形状のものでもよいため、入射するビ―ム状
のレーザ光の位置を変化させることが容易であり、さら
に露光する干渉縞の形状を、複数のビ―ムや、面積を持
ったパタ―ンを入射することが可能である。

【００３３】一方、ミラ―５を移動することによって、
像回転プリズム９に入射するビ―ム状のレーザ光の位置
を変化させることにより、感光材料１１に入射するビ―
ム状のレーザ光同士の角度が変化する。このことは、記
録される干渉縞のピッチを変化させることに相当する。
このように、干渉縞を回転以外の変化をもたらすために
は、新たな光の変調を行なうための装置が必要である。

【００３４】すなわち、従来の方法では、回転部分と他
の駆動部とを切り離すことができなかったため、他の駆
動部ごと回転させたり、回転部を複数用意して切り替え
る方法を用いる必要があったのに対して、本実施例で
は、上記のように回転に関係のない部分の稼働部を回転
系と切り離すことが可能であるため、装置が安定して振
動が少なくなり、明るい質の良い回折格子パタ―ンを得
ることが可能となる。

【００３５】また、回転系を切り替える場合、用意でき
る回転系の数には現実的に限りがあり、例えば前記のよ
うな干渉縞のピッチを変化させる場合、作製可能な干渉
縞のピッチの数が少ない。この点、本実施例では、ミラ
―５の位置を細かく制御することによって、連続的に干
渉縞のピッチを変化させることが可能となる。

【００３６】以上により、像回転プリズム９を回転させ
るだけで、ミラ―やレンズ等の光学要素部分を回転させ
ずに、回折格子の方向を任意に変化させることができる
ため、回転機構を極めて安定かつ小型化することが可能
となり、さらに高速でかつ振動に強く安定したマルチド
ットパタ―ンを作製することが可能となる。

【００３７】また、回転部と他の駆動部とを分離するこ
とができるため、回転部以外の駆動部を自由に配置する
ことができ、回折格子の空間周波数やドットの大きさ、
回折格子の形状等を自由に変化させることも可能とな
る。

【００３８】（第２の実施例） 上記第１の実施例では、像回転プリズム９を用いて回転
を行なうようにしたが、これに限らず、ミラ―とプリズ
ムとの組み合わせによるものを用いて回転を行なうよう
にしてもよい。

【００３９】図３は、本発明の第２の実施例による回折
格子を有するマルチドットパタ―ンの作製装置の要部構
成例を示す概要図であり、図１および図２と同一要素に
は同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる
部分についてのみ述べる。

【００４０】すなわち、本実施例の回折格子を有するマ
ルチドットパタ―ンの作製装置は、図３に示すように、
図１および図２における像回転プリズム９に代えて、ミ
ラ―１４とプリズム１５とを図示のように組み合わせて
なるものを備えた構成としている。

【００４１】本実施例の回折格子を有するマルチドット
パタ―ンの作製装置においても、上記第１の実施例の場
合と同様にして、回折格子を有するマルチドットパタ―
ンを作製することができる。

【００４２】そして、本実施例の回折格子を有するマル
チドットパタ―ンの作製方法および作製装置において
は、上記第１の実施例の場合と同様の効果が得られるの
は勿論のこと、それに加えて、ミラ―１４とプリズム１
５とを組み合わせてなるものを用いているので、全反射
面にミラー１４を使用しているため、ゴミ汚れに対して
強い。そのため、悪い環境下での撮影が可能になるとい
う効果も得ることが可能である。

【００４３】（第３の実施例） 上記第１の実施例では、像回転プリズム９を用いて回転
を行なうようにしたが、これに限らず、複数個のミラ―
の組み合わせによるものを用いて回転を行なうようにし
てもよい。

【００４４】図４は、本発明の第３の実施例による回折
格子を有するマルチドットパタ―ンの作製装置の要部構
成例を示す概要図であり、図１および図２と同一要素に
は同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる
部分についてのみ述べる。

【００４５】すなわち、本実施例の回折格子を有するマ
ルチドットパタ―ンの作製装置は、図４に示すように、
図１および図２における像回転プリズム９に代えて、複
数個（本例では３個）のミラ―１６、ミラ―１７、ミラ
―１８を図示のように組み合わせてなるものを備えた構
成としている。

【００４６】本実施例の回折格子を有するマルチドット
パタ―ンの作製装置においても、上記第１の実施例の場
合と同様にして、回折格子を有するマルチドットパタ―
ンを作製することができる。

【００４７】そして、本実施例の回折格子を有するマル
チドットパタ―ンの作製方法および作製装置において
は、上記第１の実施例の場合と同様の効果が得られるの
は勿論のこと、それに加えて、３個のミラ―１６、ミラ
―１７、ミラ―１８を組み合わせてなるものを用いてい
るので、ミラ―１６、ミラ―１７、ミラ―１８のみを使
用しているため、レーザ光の波長変動の影響を受け難
い。また、プリズムを使用した場合と比較して、極めて
安価に装置を作製することができるという効果も得るこ
とが可能である。

【００４８】（第４の実施例） 上記第１の実施例では、全てのレーザ光を像回転プリズ
ム９に入射させるようにしたが、レーザ光の一部を像回
転プリズム９に入射させないようにしてもよい。

【００４９】図５は、本発明の第４の実施例による回折
格子を有するマルチドットパタ―ンの作製装置の要部構
成例を示す概要図であり、図１および図２と同一要素に
は同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる
部分についてのみ述べる。

【００５０】すなわち、本実施例の回折格子を有するマ
ルチドットパタ―ンの作製装置は、図５に示すように、
図１および図２におけるビ―ムスプリッタ―３により分
岐した他方のレ―ザ光をミラー７で反射させ、その反射
したレーザ光を像回転プリズム９を介さずに直接レンズ
１２に入射させる構成としている。

【００５１】本実施例の回折格子を有するマルチドット
パタ―ンの作製装置においても、上記第１の実施例の場
合と同様にして、回折格子を有するマルチドットパタ―
ンを作製することができる。

【００５２】そして、本実施例の回折格子を有するマル
チドットパタ―ンの作製方法および作製装置において
は、上記第１の実施例の場合と同様の効果が得られるの
は勿論のこと、それに加えて、レーザ光の一部を像回転
プリズム９に入射させないようにしているので、固定し
たビームの方向をパターンの再生時の照明光の方向とみ
なすことができるため、作製時の可変ビームの方向と再
生光の方向が一致する。そのため、可変ビームの位置の
計算が極めて簡単になる。これにより、計算時間を高速
化でき、また作製装置を安価にすることができるという
効果も得ることが可能である。

【００５３】（第５の実施例） 図６は、本発明の第５の実施例による回折格子を有する
マルチドットパタ―ンの作製装置の構成例を示す全体斜
視図であり、図１と同一要素には同一符号を付して示し
ている。

【００５４】すなわち、本実施例の回折格子を有するマ
ルチドットパタ―ンの作製装置は、図６に示すように、
ビーム状のレ―ザ光を発生するレーザ光源１と、このレ
ーザ光源１からのビーム状のレ―ザ光を透過／遮断する
シャッター２と、このシャッター２からのビーム状のレ
―ザ光を拡大して束状にする光学要素であるレンズ２
１、およびレンズ２２と、このレンズ２２により束状に
したレ―ザ光を変調する空間変調要素である液晶パネル
２３と、図示矢印方向に回転自在な回転ステージ８に配
設され、所望の角度で回転されることによって、液晶パ
ネル２３により変調したレ―ザ光の全部を所望の位置に
回転させる像回転要素である像回転プリズム（ダブプリ
ズム）９と、この像回転プリズム９により回転されたレ
―ザ光を集光してレ―ザ光位置に応じたピッチを持つ干
渉縞を、図示矢印方向に移動自在なＸ−Ｙステージ１０
に配設された感光材料１１上に生成させる結像要素であ
るレンズ１２と、作製しようとするマルチドットパター
ンの元データに基づいて、シャッター２の透過／遮断動
作、液晶パネル２３の変調動作、回転ステージ８の回転
動作、およびＸ−Ｙステージ１０の移動動作をそれぞれ
制御するコンピュータ等からなる制御装置１３とから構
成している。

【００５５】なお、図７は、図６における回折格子を有
するマルチドットパタ―ンの作製装置の要部を拡大して
示す概念図である。

【００５６】次に、以上のように構成した本実施例の回
折格子を有するマルチドットパタ―ンの作製装置による
回折格子を有するマルチドットパタ―ンの作製方法につ
いて説明する。

【００５７】図６および図７において、レーザ光源１か
らのビーム状のレ―ザ光は、シャッター２を通してレン
ズ２１に入射されて拡大され、さらにレンズ２２に入射
されて束状のレ―ザ光にされる。そして、この束状のレ
―ザ光は、液晶パネル２３に入射される。この液晶パネ
ル２３は、入射した光の波面を所望の形状に変形させ、
変調したレ―ザ光は全部、像回転プリズム９に入射され
る。この場合、像回転プリズム９に入射するレ―ザ光
は、像回転プリズム９の長さが長いため、できるだけ平
行に近いことが望ましい。

【００５８】一方、像回転プリズム９に入射したレ―ザ
光の全部は、像回転プリズム９が所望の角度で回転する
ことによって、所望の位置に回転させる。すなわち、像
回転プリズム９は、回転ステージ８で回転させることに
よって、その回転角の２倍の角度の回転角で像を回転す
ることができる。そして、この像回転プリズム９により
回転されたレ―ザ光は、レンズ１２によって感光材料１
１上の一点に集められ、干渉縞を生じる。この干渉縞
を、Ｘ−Ｙステージ１０に配設した感光材料１１に記録
することによって、微小な回折格子からなる一つの回折
格子要素のドットを記録することができる。この場合、
集められるレーザ光は、様々な方向成分を持った光であ
るため、感光材料１１上には複雑な干渉縞が記録され
る。

【００５９】そして、作製しようとするマルチドットパ
ターンの元データに基づいて、シャッター２の透過／遮
断動作、液晶パネル２３の変調動作、回転ステージ８の
回転動作、およびＸ−Ｙステージ１０の移動動作を制御
装置１３によりそれぞれ制御することによって、シャッ
ター２による露光量、レ―ザ光の像回転プリズム９への
入射波面、全部のレ―ザ光の回転位置、およびＸ−Ｙス
テージ１０の移動位置をそれぞれ制御して、感光材料１
１を移動させながら次々に回折格子要素の露光を行なう
ことにより、多数の回折格子要素のドットからなるマル
チドットによる干渉縞のパタ―ンを生成することが可能
となる。

【００６０】以上により、感光材料１１上の所望の位置
に、所望の角度と所望の形状（曲線状等のより複雑な形
状）を持つ回折格子を、より簡単に形成することができ
る。

【００６１】すなわち、像回転プリズム９に入射するレ
―ザ光は、像回転プリズム９の回転によって回転位置を
変えることが可能であり、このようにして像回転プリズ
ム９を所望の角度で回転させることにより、形成される
回折格子の方向（角度）を任意に設定することができ
る。

【００６２】また、像回転プリズム９に入射するレ―ザ
光は、液晶パネル２３によって入射波面の形状を変える
ことが可能であり、このようにして液晶パネル２３を所
望の形状に変化させることによって、形成される回折格
子の形状を任意に設定することができる。

【００６３】上述したように、本実施例の回折格子を有
するマルチドットパタ―ンの作製方法および作製装置に
おいては、マルチドットパタ―ンを露光する際、像回転
プリズム９を所望の角度で回転させることにより、露光
する微小な回折格子からなる回折格子要素のドット内の
回折格子の方向を任意に設定することができる。

【００６４】この場合、本実施例では、像回転プリズム
９を用いて光束を回転させているため、回転のために移
動する部分は、像回転プリズム９のみでよく、装置の機
構を簡単にし、振動に強く安定した露光を行なうことが
可能になる。また。入射光の光束は、平行光に近ければ
どのような形状のものでもよいため、入射するレーザ光
の位置を変化させることが容易であり、液晶パネル２３
によって任意に入射パターンを変化させることが可能で
ある。

【００６５】一方、干渉縞を回転以外の変化をもたらす
ためには、新たな光の変調を行なうための装置が必要で
ある。

【００６６】すなわち、従来の方法では、回転部分と他
の駆動部とを切り離すことができなかったため、他の光
変調部ごと回転させたり、回転部を複数用意して切り替
える方法を用いる必要があったのに対して、本実施例で
は、上記のように回転に関係のない部分の稼働部を回転
系と切り離すことが可能であるため、装置が安定して振
動が少なくなり、明るい質の良い回折格子パタ―ンを得
ることが可能となる。

【００６７】また、回転系を切り替える場合、用意でき
る回転系の数には現実的に限りがあり、例えば前記のよ
うな干渉縞のピッチを変化させる場合、作製可能な干渉
縞のピッチの数が少ない。この点、本実施例では、液晶
パネル２３を細かく制御することによって、容易に干渉
縞の形状を変化させることが可能となる。

【００６８】さらに、像回転プリズム９を用いずに、液
晶パネル２３等の空間変調要素を用いて入射パタ―ンの
回転を行なう場合、回転操作をデジタル的に行なう場
合、空間変調要素として高解像度のものが要求される
が、一般に空間変調要素は、高解像度になるほど高価
で、またコントラスト等の他の画質が低下する傾向があ
る。

【００６９】この点、本実施例では、回転を像回転プリ
ズム９等の光学的な回転要素を用いて行なうことによ
り、空間変調要素である液晶パネル２３の解像度を高め
ることなく、回折格子からなる回折格子要素のドット内
の回折格子の方向を回転することができるため、極めて
安価で品質の良いシステムを構築することが可能とな
る。

【００７０】以上により、像回転プリズム９を回転させ
るだけで、ミラ―やレンズ等の光学要素部分を回転させ
ずに、回折格子の方向を任意に変化させることができる
ため、回転機構を極めて安定かつ小型化することが可能
となり、さらに高速でかつ振動に強く安定したマルチド
ットパタ―ンを作製することが可能となる。

【００７１】また、回転部と他の駆動部とを分離するこ
とができるため、回転部以外の駆動部を自由に配置する
ことができ、回折格子のドットの大きさ、回折格子の方
向を自由に変化させることも可能となる。

【００７２】さらに、液晶パネル２３を用いて入射パタ
―ンを任意に変化させることができるため、回折格子の
形状を自由に変化させることも可能となる。

【００７３】（第６の実施例） 上記第５の実施例では、像回転プリズム９を用いて回転
を行なうようにしたが、これに限らず、ミラ―とプリズ
ムとの組み合わせによるものを用いて回転を行なうよう
にしてもよい。

【００７４】図８は、本発明の第６の実施例による回折
格子を有するマルチドットパタ―ンの作製装置の要部構
成例を示す概要図であり、図６および図７と同一要素に
は同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる
部分についてのみ述べる。

【００７５】すなわち、本実施例の回折格子を有するマ
ルチドットパタ―ンの作製装置は、図８に示すように、
図６および図７における像回転プリズム９に代えて、ミ
ラ―２４とプリズム２５とを図示のように組み合わせて
なるものを備えた構成としている。

【００７６】本実施例の回折格子を有するマルチドット
パタ―ンの作製装置においても、上記第５の実施例の場
合と同様にして、回折格子を有するマルチドットパタ―
ンを作製することができる。

【００７７】そして、本実施例の回折格子を有するマル
チドットパタ―ンの作製方法および作製装置において
は、上記第５の実施例の場合と同様の効果が得られるの
は勿論のこと、それに加えて、ミラ―２４とプリズム２
５とを組み合わせてなるものを用いているので、全反射
面にミラー２４を使用しているため、ゴミ汚れに対して
強い。そのため、悪い環境下での撮影が可能になるとい
う効果も得ることが可能である。

【００７８】（第７の実施例） 上記第５の実施例では、像回転プリズム９を用いて回転
を行なうようにしたが、これに限らず、複数個のミラ―
の組み合わせによるものを用いて回転を行なうようにし
てもよい。

【００７９】図９は、本発明の第７の実施例による回折
格子を有するマルチドットパタ―ンの作製装置の要部構
成例を示す概要図であり、図６および図７と同一要素に
は同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる
部分についてのみ述べる。

【００８０】すなわち、本実施例の回折格子を有するマ
ルチドットパタ―ンの作製装置は、図９に示すように、
図６および図７における像回転プリズム９に代えて、複
数個（本例では３個）のミラ―２６、ミラ―２７、ミラ
―２８を図示のように組み合わせてなるものを備えた構
成としている。

【００８１】本実施例の回折格子を有するマルチドット
パタ―ンの作製装置においても、上記第５の実施例の場
合と同様にして、回折格子を有するマルチドットパタ―
ンを作製することができる。

【００８２】そして、本実施例の回折格子を有するマル
チドットパタ―ンの作製方法および作製装置において
は、上記第５の実施例の場合と同様の効果が得られるの
は勿論のこと、それに加えて、３個のミラ―２６、ミラ
―２７、ミラ―２８を組み合わせてなる像回転要素を用
いているので、ミラ―２６、ミラ―２７、ミラ―２８の
みを使用しているため、レーザ光の波長変動の影響を受
け難い。また、プリズムを使用した場合と比較して、極
めて安価に装置を作製することができるという効果も得
ることが可能である。

【００８３】（第８の実施例） 上記第５の実施例では、液晶パネル２３および像回転プ
リズム９に全てのレーザ光を入射させるようにしたが、
レーザ光の一部を液晶パネル２３および像回転プリズム
９に入射させないようにすることにより、液晶パネル２
３および像回転プリズム９を通過しないレーザ光との干
渉縞を記録するようにしてもよい。

【００８４】図１０は、本発明の第８の実施例による回
折格子を有するマルチドットパタ―ンの作製装置の要部
構成例を示す概要図であり、図６および図７と同一要素
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。

【００８５】すなわち、本実施例の回折格子を有するマ
ルチドットパタ―ンの作製装置は、図１０に示すよう
に、図６および図７における他のレーザ光源からのレ―
ザ光を、液晶パネル２３および像回転プリズム９を介さ
ずに直接レンズ１２に入射させる構成としている。

【００８６】本実施例の回折格子を有するマルチドット
パタ―ンの作製装置においても、上記第５の実施例の場
合と同様にして、回折格子を有するマルチドットパタ―
ンを作製することができる。この場合、液晶パネル２３
や像回転プリズム９によって変調しないレーザ光は、ど
の露光においても変化しないため、参照光として用いる
ことができる。

【００８７】そして、本実施例の回折格子を有するマル
チドットパタ―ンの作製方法および作製装置において
は、上記第５の実施例の場合と同様の効果が得られるの
は勿論のこと、それに加えて、レーザ光の一部を像回転
プリズム９に入射させないようにしているので、固定し
たビームの方向をパターンの再生時の照明光の方向とみ
なすことができるため、作製時の可変ビームの方向と再
生光の方向が一致する。そのため、可変ビームの位置の
計算が極めて簡単になる。これにより、計算時間を高速
化でき、また作製装置を安価にすることができるという
効果も得ることが可能である。

【００８８】尚、本発明は上記各実施例に限定されるも
のではなく、次のようにしても同様に実施できるもので
ある。

【００８９】（ａ）上記各実施例において、感光材料１
１に、フォトレジスト等のように、光の強度に応じて表
面の凹凸が生じるようなものを用いた場合には、露光さ
れた回折格子によるマルチドットパタ―ンからスタンパ
―を作製し、樹脂表面に凹凸を複写することにより大量
生産をすることが可能となる。

【００９０】また、この凹凸表面に、全反射層もしくは
部分反射層を設けることにより、反射による回折光を利
用することも可能となる。

【００９１】さらに、これらの樹脂の裏に接着層を設け
ることにより、ステッカ―として利用することも可能で
あり、また樹脂を箔状とすることにより、他の基板上に
箔押することも可能となる。

【００９２】（ｂ）上記各実施例では、本発明をマルチ
ドットパタ―ンを有するディスプレイに適用する場合に
ついて説明したが、これに限らず、マルチドットアレイ
を用いた光情報記録媒体等の他の分野についても、本発
明を同様に適用することが可能である。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
ルチドットパタ―ンを露光する際に、光分岐手段によっ
てレ―ザ光を複数の光束に分岐し、分岐した光束のうち
少なくとも２つ以上のほぼ平行なレ―ザ光束を、光束の
軸にほぼ平行な回転軸を持つ像回転プリズムに入射さ
せ、像回転プリズムを回転させることによって複数の光
束を回転させ、像回転プリズムを出射した複数の光束を
集光要素によってほぼ一点に集光させ、光束同士の干渉
縞を感光材料上に生成するようにしたので、回転機構を
一体化、簡略化、かつ小型化し、高速にしかも安定して
パタ―ンを作製することが可能な回折格子を有するマル
チドットパタ―ンの作製方法および作製装置が提供でき
る。

【００９４】さらに、本発明によれば、マルチドットパ
タ―ンを露光する際に、光学要素によってビーム状のレ
―ザ光を束状にし、束状にしたレ―ザ光を空間変調要素
によって変調し、変調したレ―ザ光の少なくとも一部を
像回転要素を用いて回転させ、回転させられたレ―ザ光
を結像要素により集光して、干渉縞を感光材料上に生成
するようにしたので、より複雑な形状の回折格子からな
るパタ―ンを作製することが可能な回折格子を有するマ
ルチドットパタ―ンの作製方法および作製装置が提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回折格子を有するマルチドットパ
タ―ンの作製装置の第１の実施例を示す概要図。

【図２】同第１の実施例における回折格子を有するマル
チドットパタ―ンの作製装置の要部を拡大して示す概念
図。

【図３】本発明による回折格子を有するマルチドットパ
タ―ンの作製装置の第２の実施例を示す概要図。

【図４】本発明による回折格子を有するマルチドットパ
タ―ンの作製装置の第３の実施例を示す概要図。

【図５】本発明による回折格子を有するマルチドットパ
タ―ンの作製装置の第４の実施例を示す概要図。

【図６】本発明による回折格子を有するマルチドットパ
タ―ンの作製装置の第５の実施例を示す概要図。

【図７】同第５の実施例における回折格子を有するマル
チドットパタ―ンの作製装置の要部を拡大して示す概念
図。

【図８】本発明による回折格子を有するマルチドットパ
タ―ンの作製装置の第６の実施例を示す概要図。

【図９】本発明による回折格子を有するマルチドットパ
タ―ンの作製装置の第７の実施例を示す概要図。

【図１０】本発明による回折格子を有するマルチドット
パタ―ンの作製装置の第８の実施例を示す概要図。

【符号の説明】

１…レーザ光源、２…シャッター、３…ビ―ムスプリッ
タ―、４…移動ステージ、５…ミラー、６…ミラー、７
…ミラー、８…回転ステージ、９…像回転プリズム（ダ
ブプリズム）、１０…Ｘ−Ｙステージ、１１…感光材
料、１２…レンズ、１３…制御装置、１４…ミラ―、１
５…プリズム、１６…ミラ―、１７…ミラ―、１８…ミ
ラ―、２１…レンズ、２２…レンズ、２３…液晶パネ
ル、２４…ミラ―、２５…プリズム、２６…ミラ―、２
７…ミラ―、２８…ミラ―。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 5/18 G02B 5/32 G03H 1/00 - 5/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面に、微小な回折格子からなる
   回折格子要素のドットを様々な回折格子の方向をもつド
   ットの集まりによるパターン（マルチドットパターン）
   を、レ―ザ光の干渉縞を用いて作製する方法において、 前記マルチドットパタ―ンを露光する際に、 光分岐手段によってレ―ザ光を複数の光束に分岐し、 前記分岐した光束のうち少なくとも２つ以上のほぼ平行
   なレ―ザ光束を、光束の軸にほぼ平行な回転軸を持つ像
   回転プリズムに入射させ、 前記像回転プリズムを回転させることによって前記複数
   の光束を回転させ、 前記像回転プリズムを出射した複数の光束を集光要素に
   よってほぼ一点に集光させ、光束同士の干渉縞を感光材
   料上に生成するようにしたことを特徴とする回折格子を
   有するマルチドットパタ―ンの作製方法。
2. 【請求項２】 基板の表面に、微小な回折格子からなる
   回折格子要素のドットを様々な回折格子の方向をもつド
   ットの集まりによるパターン（マルチドットパターン）
   を、レ―ザ光の干渉縞を用いて作製する方法において、 前記マルチドットパタ―ンを露光する際に、 光学要素によってビーム状のレ―ザ光を束状にし、 前記束状にしたレ―ザ光を空間変調要素によって変調
   し、 前記変調したレ―ザ光の少なくとも一部を像回転要素を
   用いて回転させ、 前記回転させられたレ―ザ光を結像要素により集光し
   て、干渉縞を感光材料上に生成するようにしたことを特
   徴とする回折格子を有するマルチドットパタ―ンの作製
   方法。
3. 【請求項３】 基板の表面に、微小な回折格子からなる
   回折格子要素のドットを様々な回折格子の方向をもつド
   ットの集まりによるパターン（マルチドットパターン）
   を、レ―ザ光の干渉縞を用いて作製する装置において、 レ―ザ光を複数の光束に分岐する光分岐手段と、 前記光分岐手段によって分岐した複数の光束のうち少な
   くとも２つの光束を入射し、光束の軸にほぼ平行な回転
   軸を持つ像回転プリズムと、 前記像回転プリズムを出射した複数の光束をほぼ一点に
   集光させる集光要素と、 を備えて成ることを特徴とする回折格子を有するマルチ
   ドットパタ―ンの作製装置。
4. 【請求項４】 基板の表面に、微小な回折格子からなる
   回折格子要素のドットを様々な回折格子の方向をもつド
   ットの集まりによるパターン（マルチドットパターン）
   を、レ―ザ光の干渉縞を用いて作製する装置において、 ビーム状のレ―ザ光を束状にする光学要素と、 前記光学要素により束状にしたレ―ザ光を変調する空間
   変調要素と、 回転ステージにより回転されることによって、前記空間
   変調要素により変調したレ―ザ光の少なくとも一部を回
   転させる像回転プリズムと、 前記像回転プリズムにより回転されたレ―ザ光を集光し
   て干渉縞を、移動自在なＸ−Ｙステージに配設された感
   光材料上に生成させる結像要素と、 作製しようとするマルチドットパターンの元データに基
   づいて、前記空間変調要素の変調動作、前記回転ステー
   ジの回転動作、および前記Ｘ−Ｙステージの移動動作を
   それぞれ制御する制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする回折格子を有するマルチ
   ドットパタ―ンの作製装置。