JP3342042B2 - 反射型色分解回折格子 - Google Patents
反射型色分解回折格子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、面精度を高精度に維持
することができる反射型色分解回折格子に関するもので
ある。
することができる反射型色分解回折格子に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、反射型色分解回折格子には、熱硬
化性樹脂、熱可塑製樹脂、紫外線硬化性樹脂等からなる
樹脂製のレプリカ層を光学ガラス等からなる基板上に積
層し、前記レプリカ層の表面上に、順次、密着性と耐湿
性の良好なＳｉＯ等の酸化物膜からなる下地層、光を反
射するためのＣｕ，Ａｌ，Ａｕ等からなる金属反射膜か
らなる第２層、前記第２層の大気中の水蒸気等による腐
食や粗面化防止のためのＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 等の保護
膜からなる第３層を積層したものがある。
化性樹脂、熱可塑製樹脂、紫外線硬化性樹脂等からなる
樹脂製のレプリカ層を光学ガラス等からなる基板上に積
層し、前記レプリカ層の表面上に、順次、密着性と耐湿
性の良好なＳｉＯ等の酸化物膜からなる下地層、光を反
射するためのＣｕ，Ａｌ，Ａｕ等からなる金属反射膜か
らなる第２層、前記第２層の大気中の水蒸気等による腐
食や粗面化防止のためのＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 等の保護
膜からなる第３層を積層したものがある。
【０００３】また、前記第３層に代えて、前期第２層の
金属反射膜を保護するとともに増反射機能を付加したＳ
ｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 等からなる膜を二層以上
積層したものがある。
金属反射膜を保護するとともに増反射機能を付加したＳ
ｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 等からなる膜を二層以上
積層したものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術は、室
温乃至１００℃の範囲において、前記レプリカ層の熱膨
張係数を１００パーセントとしたとき、前記下地層の熱
膨張係数が５パーセント以下である。
温乃至１００℃の範囲において、前記レプリカ層の熱膨
張係数を１００パーセントとしたとき、前記下地層の熱
膨張係数が５パーセント以下である。
【０００５】このため、品質加速試験としての高温・高
湿環境下における放置試験を実施すると、この熱膨張係
数の差により前記レプリカ層の表面形状が歪み、ひいて
は反射型色分解回折格子としての面精度が劣化する。特
に、レプリカ層の表面に微小な凹凸溝を多数設けられた
位相格子用樹脂製光学部品においては、各段の格子形状
が複雑に変化・湾曲するため、反射率が５パーセント以
上減少し、反射率のピーク波長が短波長側へ１０ナノメ
ートル以上シフトしてしまい、本来の反射型の色分解用
回折格子としての光学機能が著しく損われる。
湿環境下における放置試験を実施すると、この熱膨張係
数の差により前記レプリカ層の表面形状が歪み、ひいて
は反射型色分解回折格子としての面精度が劣化する。特
に、レプリカ層の表面に微小な凹凸溝を多数設けられた
位相格子用樹脂製光学部品においては、各段の格子形状
が複雑に変化・湾曲するため、反射率が５パーセント以
上減少し、反射率のピーク波長が短波長側へ１０ナノメ
ートル以上シフトしてしまい、本来の反射型の色分解用
回折格子としての光学機能が著しく損われる。
【０００６】本発明は、上記従来の技術の有する未解決
の課題に鑑みてなされたものであって、高温・高湿環境
下においても高反射ミラーとしての面精度を高精度に維
持することができる反射型色分解回折格子を実現するこ
とを目的とするものである。
の課題に鑑みてなされたものであって、高温・高湿環境
下においても高反射ミラーとしての面精度を高精度に維
持することができる反射型色分解回折格子を実現するこ
とを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の反射型色分解回折格子は、階段型格子形状
をもつ樹脂製のレプリカ層と、前記レプリカ層上に反射
膜層が積層された色分解用の回折格子であって、前記回
折格子は、前記レプリカ層と前記反射膜層との間に、室
温乃至１００℃の範囲において、レプリカ層の熱膨張係
数を１００パーセントとしたとき６パーセント以上の熱
膨張係数をもつ下地層が積層されたことを特徴とするも
のである。
に、本発明の反射型色分解回折格子は、階段型格子形状
をもつ樹脂製のレプリカ層と、前記レプリカ層上に反射
膜層が積層された色分解用の回折格子であって、前記回
折格子は、前記レプリカ層と前記反射膜層との間に、室
温乃至１００℃の範囲において、レプリカ層の熱膨張係
数を１００パーセントとしたとき６パーセント以上の熱
膨張係数をもつ下地層が積層されたことを特徴とするも
のである。
【０００８】また、下地層がタンタル、クロム、チタン
または銅の単体もしくはこれらの２種以上からなる合金
とするとよい。また、下地層は、タンタル、クロム、チ
タンまたは銅の単体もしくはこれらの２種以上からなる
合金からなる金属膜層と誘電体膜層とが隣接する交互層
としてもよい。
または銅の単体もしくはこれらの２種以上からなる合金
とするとよい。また、下地層は、タンタル、クロム、チ
タンまたは銅の単体もしくはこれらの２種以上からなる
合金からなる金属膜層と誘電体膜層とが隣接する交互層
としてもよい。
【０００９】さらに、下地層の膜厚が５００オングスト
ローム以下とすることもできる。
ローム以下とすることもできる。
【００１０】
【作用】レプリカ層と前記レプリカ層と反射膜との間に
積層された下地層との熱膨張係数の差が小さいため、レ
プリカ層の表面の格子形状が複雑に変化・湾曲すること
が軽減できる。このため、反射率のピーク波長の短波長
側へのシフトも発生しない。
積層された下地層との熱膨張係数の差が小さいため、レ
プリカ層の表面の格子形状が複雑に変化・湾曲すること
が軽減できる。このため、反射率のピーク波長の短波長
側へのシフトも発生しない。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照しつつ説明す
る。
る。
【００１２】図１は、本発明の反射型色分解回折格子を
示す模式部分断面図である。
示す模式部分断面図である。
【００１３】基板１は光学ガラス等からなり、基板１の
片面には、順次、階段型格子形状をもつ樹脂製のレプリ
カ層である所定のピッチで配列された三段型格子形状を
もつ樹脂製レプリカ層２、レプリカ層２に対して密着性
および耐湿性の良好な金属膜からなる下地層３、高反射
率をもつ金属反射膜層４、金属反射膜層４を大気中の水
蒸気等による腐食と摩傷による粗面化等から防止するた
めの保護膜層５が積層されている。
片面には、順次、階段型格子形状をもつ樹脂製のレプリ
カ層である所定のピッチで配列された三段型格子形状を
もつ樹脂製レプリカ層２、レプリカ層２に対して密着性
および耐湿性の良好な金属膜からなる下地層３、高反射
率をもつ金属反射膜層４、金属反射膜層４を大気中の水
蒸気等による腐食と摩傷による粗面化等から防止するた
めの保護膜層５が積層されている。
【００１４】前記下地層３はレプリカ層２の格子形状が
複雑に変化・湾曲することを軽減させるため、室温乃至
１００℃の範囲において、レプリカ層２の熱膨張係数を
１００パーセントとしたときに６パーセント以上の熱膨
張係数をもつ金属膜とする。レプリカ層２は紫外線硬化
性樹脂製である。
複雑に変化・湾曲することを軽減させるため、室温乃至
１００℃の範囲において、レプリカ層２の熱膨張係数を
１００パーセントとしたときに６パーセント以上の熱膨
張係数をもつ金属膜とする。レプリカ層２は紫外線硬化
性樹脂製である。
【００１５】このため、下地層３を構成する金属膜とし
ては、タンタル、クロム、チタンまたは銅の単体もしく
はこれらの２種以上からなる合金とするとよい。
ては、タンタル、クロム、チタンまたは銅の単体もしく
はこれらの２種以上からなる合金とするとよい。
【００１６】また、レプリカ層２が吸水性を有するた
め、下地層３の金属膜の膜厚は、レプリカ層２から金属
反射膜層４への腐食を防止することができる必要最小限
の膜厚に形成する必要がある。このため下地層３の下限
値は数１０オングストロームとする必要がある。また、
下地層３の膜厚の上限値は、例えば、紫外線硬化性樹脂
材料を用いた場合には、その種類、照射エネルギーおよ
び照射時間等のレプリカ層２の成形条件と、金属反射膜
層４の材料および膜厚と、保護膜層５の材料および膜厚
とに関係し、５００オングストローム以下とすることに
より、良好な結果を得ることができる。ただし、基板１
およびレプリカ層２からなる樹脂製光学部品に下地層
３、金属反射膜層４および保護膜層５からなる高反射ミ
ラーを形成する際の加工条件の再現性や生産性および使
用環境を考慮すると、下地層３の好ましい膜厚は５０乃
至１５０オングストロームとなる。
め、下地層３の金属膜の膜厚は、レプリカ層２から金属
反射膜層４への腐食を防止することができる必要最小限
の膜厚に形成する必要がある。このため下地層３の下限
値は数１０オングストロームとする必要がある。また、
下地層３の膜厚の上限値は、例えば、紫外線硬化性樹脂
材料を用いた場合には、その種類、照射エネルギーおよ
び照射時間等のレプリカ層２の成形条件と、金属反射膜
層４の材料および膜厚と、保護膜層５の材料および膜厚
とに関係し、５００オングストローム以下とすることに
より、良好な結果を得ることができる。ただし、基板１
およびレプリカ層２からなる樹脂製光学部品に下地層
３、金属反射膜層４および保護膜層５からなる高反射ミ
ラーを形成する際の加工条件の再現性や生産性および使
用環境を考慮すると、下地層３の好ましい膜厚は５０乃
至１５０オングストロームとなる。
【００１７】このように構成された色分解用の回折格子
は、室温乃至１００℃の範囲において、各格子段の面精
度が±３０ナノメートル以下の変形量を満足するように
反射膜構成（下地層３、金属反射膜層４、保護膜層５）
が設けられている。
は、室温乃至１００℃の範囲において、各格子段の面精
度が±３０ナノメートル以下の変形量を満足するように
反射膜構成（下地層３、金属反射膜層４、保護膜層５）
が設けられている。
【００１８】また、このように構成された色分解用の回
折格子は、特開平２−２１４３７０号公報等において知
られているカラー画像読取り装置に用いられる。
折格子は、特開平２−２１４３７０号公報等において知
られているカラー画像読取り装置に用いられる。
【００１９】次に、本発明の各実施例を製造工程ととも
に説明する。
に説明する。
【００２０】実施例１ 先ず、公知のレプリカ法によって、光学ガラスからなる
基板１の片面に三段型格子形状をもつレプリカ層２を積
層したいわゆるレプリカを製造し、表面に付着した汚染
物を洗浄等により除去しておく。
基板１の片面に三段型格子形状をもつレプリカ層２を積
層したいわゆるレプリカを製造し、表面に付着した汚染
物を洗浄等により除去しておく。
【００２１】ここで、レプリカ層２の反基板側の面に形
成された格子形状は、次の形状に形成するとよい。
成された格子形状は、次の形状に形成するとよい。
【００２２】格子の凹部はピッチＰが９０〜１９０ミク
ロンのものであって、各凹部は深さの異なる３段の溝が
階段状に形成されたものである。深さの最も深い第１段
の溝の幅と基準面となるレプリカ層の表面の第４段の幅
はＰ×０．１９ミクロン、２番目の深さの第２段の溝の
幅と３番目の深さの第３段の溝の幅はＰ×０．３１ミク
ロンである。
ロンのものであって、各凹部は深さの異なる３段の溝が
階段状に形成されたものである。深さの最も深い第１段
の溝の幅と基準面となるレプリカ層の表面の第４段の幅
はＰ×０．１９ミクロン、２番目の深さの第２段の溝の
幅と３番目の深さの第３段の溝の幅はＰ×０．３１ミク
ロンである。
【００２３】また、各段の段差は第１段と第２段との第
１段差、および第３段と第４段との第３段差が５８０〜
７４０ナノメートルで、第２段と第３段との第２段差が
５９０〜７８０ナノメートルとする。
１段差、および第３段と第４段との第３段差が５８０〜
７４０ナノメートルで、第２段と第３段との第２段差が
５９０〜７８０ナノメートルとする。
【００２４】さらに、各段の溝の幅の変化量を±２ミク
ロン以下とし、各段間の段差の変化量を±３０ナノメー
トル以下とする。
ロン以下とし、各段間の段差の変化量を±３０ナノメー
トル以下とする。
【００２５】次に、上記レプリカを公知の真空蒸着装置
中にセットして、真空排気を行って３×１０-5Ｔｏｒｒ
以上の高真空とし、抵抗加熱蒸着源や電子ビーム蒸着源
にて、室温乃至１００℃の範囲において、熱膨張係数が
レプリカ層２の熱膨張係数を１００パーセントとしたと
きに９．４パーセントである金属クロムを蒸発させ、レ
プリカ層２の表面に蒸着させて下地層３を形成した。
中にセットして、真空排気を行って３×１０-5Ｔｏｒｒ
以上の高真空とし、抵抗加熱蒸着源や電子ビーム蒸着源
にて、室温乃至１００℃の範囲において、熱膨張係数が
レプリカ層２の熱膨張係数を１００パーセントとしたと
きに９．４パーセントである金属クロムを蒸発させ、レ
プリカ層２の表面に蒸着させて下地層３を形成した。
【００２６】そののち、抵抗加熱蒸着源または電子ビー
ム蒸着源により、金属アルミニウムを蒸発させて、前記
下地層３上に金属アルミニウム膜の膜厚が１０００オン
グストロームになるように蒸着させて、金属反射膜層４
を形成した。
ム蒸着源により、金属アルミニウムを蒸発させて、前記
下地層３上に金属アルミニウム膜の膜厚が１０００オン
グストロームになるように蒸着させて、金属反射膜層４
を形成した。
【００２７】ついで、電子ビーム蒸着源により、二酸化
ケイ素を蒸発させて、二酸化ケイ素の膜厚が１００オン
グストロームになるように蒸着させて保護膜層５を形成
した。
ケイ素を蒸発させて、二酸化ケイ素の膜厚が１００オン
グストロームになるように蒸着させて保護膜層５を形成
した。
【００２８】そののち、真空蒸着装置の圧力を大気圧ま
で昇圧し、反射型色分解回折格子６を取出す。
で昇圧し、反射型色分解回折格子６を取出す。
【００２９】上述のようにして製造した実施例１の反射
型色分解回折格子について、室温乃至１００℃の範囲に
おける各層の熱膨張係数と各層の膜厚を表１に示す。
型色分解回折格子について、室温乃至１００℃の範囲に
おける各層の熱膨張係数と各層の膜厚を表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】本実施例では金属クロム膜を蒸着する際の
制御性、膜質再現性、使用環境を考慮してその膜厚は１
００オングストロームとした。
制御性、膜質再現性、使用環境を考慮してその膜厚は１
００オングストロームとした。
【００３２】本実施例の反射型色分解回折格子を７０℃
−８５パーセントＲＨの高温・高湿槽に約２５０時間放
置する加速試験をしたのち、その面精度、膜密着性、反
射率、外観等について評価した結果、いずれも大きな変
化は見られなかった。特に、面精度を干渉縞にて評価し
たところ、実施例１のものは、下地層３に熱膨張係数が
下地層２に対し６パーセント未満のＳｉＯ等からなる酸
化物を用いた場合と比較して極めて良好であって、高精
度を維持することができた。
−８５パーセントＲＨの高温・高湿槽に約２５０時間放
置する加速試験をしたのち、その面精度、膜密着性、反
射率、外観等について評価した結果、いずれも大きな変
化は見られなかった。特に、面精度を干渉縞にて評価し
たところ、実施例１のものは、下地層３に熱膨張係数が
下地層２に対し６パーセント未満のＳｉＯ等からなる酸
化物を用いた場合と比較して極めて良好であって、高精
度を維持することができた。
【００３３】その面精度を干渉縞にて評価、比較した結
果を図２から図４に示す。
果を図２から図４に示す。
【００３４】図２は基板１と樹脂製レプリカ層２からな
る樹脂製光学部品の格子面形状を干渉縞にて評価した写
真を模式的に表した図である。
る樹脂製光学部品の格子面形状を干渉縞にて評価した写
真を模式的に表した図である。
【００３５】格子は図の縦方向に階段状に並んでおり、
各段の段差のある所で、干渉縞がズレている。この図２
では、格段の干渉縞はほぼまっすぐで、且つ隣り合う段
と段の境界部での干渉縞が鋭利であることから、この格
子の各段の面形状が極めて平滑であることがわかる。
各段の段差のある所で、干渉縞がズレている。この図２
では、格段の干渉縞はほぼまっすぐで、且つ隣り合う段
と段の境界部での干渉縞が鋭利であることから、この格
子の各段の面形状が極めて平滑であることがわかる。
【００３６】図３は図４の下地層３にＣｒ膜を用いた代
わりに熱膨張係数のパーセンテージが０．７パーセント
のＳｉＯ膜を使用したものである。すなわち、前記図２
の樹脂製光学部品（基板１とレプリカ層２）の格子面上
に３の下地層としてＳｉＯ膜を膜厚１００オングストロ
ーム、金属反射層４としてＡｌ膜を１０００オングスト
ローム、表面保護膜層５としてＳｉＯ2 を真空蒸着法に
よって形成したもので、７０℃−８５％ＲＨの高温・高
湿槽にて２５０時間放置し、加速試験をした後の評価結
果である。
わりに熱膨張係数のパーセンテージが０．７パーセント
のＳｉＯ膜を使用したものである。すなわち、前記図２
の樹脂製光学部品（基板１とレプリカ層２）の格子面上
に３の下地層としてＳｉＯ膜を膜厚１００オングストロ
ーム、金属反射層４としてＡｌ膜を１０００オングスト
ローム、表面保護膜層５としてＳｉＯ2 を真空蒸着法に
よって形成したもので、７０℃−８５％ＲＨの高温・高
湿槽にて２５０時間放置し、加速試験をした後の評価結
果である。
【００３７】図４は、下地層３にＣｒ膜を使用し上述し
た表１に記した構成からなる加速試験後の評価結果であ
る。
た表１に記した構成からなる加速試験後の評価結果であ
る。
【００３８】図２から図４の評価、比較結果から明らか
にように、下地層３に熱膨張係数のパーセンテージが６
パーセント未満からなるＳｉＯ膜を使用した場合、加速
試験後の干渉縞が各段で大きく変形・湾曲している。特
に隣り合う段と段の境界部分での変形が著しい。これに
対し、図４の下地層３に熱膨張係数のパーセンテージが
９．４パーセントのＣｒ膜を使用した場合、加速試験後
の干渉縞の各段での変形・湾曲は微小なものに留まって
いる。
にように、下地層３に熱膨張係数のパーセンテージが６
パーセント未満からなるＳｉＯ膜を使用した場合、加速
試験後の干渉縞が各段で大きく変形・湾曲している。特
に隣り合う段と段の境界部分での変形が著しい。これに
対し、図４の下地層３に熱膨張係数のパーセンテージが
９．４パーセントのＣｒ膜を使用した場合、加速試験後
の干渉縞の各段での変形・湾曲は微小なものに留まって
いる。
【００３９】この下地層３にＣｒ膜を使用したサンプル
で、高温・高湿による加速試験前後の反射率とピーク波
長を測定した結果、いずれも変化が少なくなり、反射率
で２パーセント以下、ピーク波長では短波長側に３ナノ
メートル以下のシフトに改善されており、反射型の色分
解用回折格子としての機能を充分に満足する効果があっ
た。
で、高温・高湿による加速試験前後の反射率とピーク波
長を測定した結果、いずれも変化が少なくなり、反射率
で２パーセント以下、ピーク波長では短波長側に３ナノ
メートル以下のシフトに改善されており、反射型の色分
解用回折格子としての機能を充分に満足する効果があっ
た。
【００４０】実施例２ 下地層３として熱膨張係数が室温乃至１００℃の範囲
で、８５×１０-7／℃の金属チタン膜を膜厚３００オン
グストロームとし、金属反射膜層４としてＡｇ膜を膜厚
１５００オングストロームとした以外は実施例１と同様
である。
で、８５×１０-7／℃の金属チタン膜を膜厚３００オン
グストロームとし、金属反射膜層４としてＡｇ膜を膜厚
１５００オングストロームとした以外は実施例１と同様
である。
【００４１】本実施例の各層の熱膨張係数と膜厚を表２
に示す。
に示す。
【００４２】
【表２】
【００４３】実施例２についても、上記実施例１と同様
の加速試験を行ったのち、面精度、膜密着性、反射率、
外観等について評価した結果、いずれも良好な結果が得
られた。特に面精度は、高面精度を維持することができ
た。
の加速試験を行ったのち、面精度、膜密着性、反射率、
外観等について評価した結果、いずれも良好な結果が得
られた。特に面精度は、高面精度を維持することができ
た。
【００４４】実施例３ 下地層３として熱膨張係数が室温乃至１００℃の範囲で
１６０×１０ −７ ／℃のＮi―Ｃｕ合金膜を膜厚１００
オングストローム、金属反射膜層４としてＡｌ膜を膜厚
１０００オングストローム、保護膜層としてＳiＯ
２ 膜、ＴiＯ ２ 膜及びＳiＯ ２ 膜を順次それぞれ８４０，
６００，１００オングストローム積層した以外は実施例
１と同様である。
１６０×１０ −７ ／℃のＮi―Ｃｕ合金膜を膜厚１００
オングストローム、金属反射膜層４としてＡｌ膜を膜厚
１０００オングストローム、保護膜層としてＳiＯ
２ 膜、ＴiＯ ２ 膜及びＳiＯ ２ 膜を順次それぞれ８４０，
６００，１００オングストローム積層した以外は実施例
１と同様である。
【００４５】実施例の各層の膜厚および熱膨張係数を表
３に示す。
３に示す。
【００４６】
【表３】
【００４７】実施例３についても上記実施例１と同様の
加速試験を行った後、面精度、膜密着性、反射率、外観
等について評価した結果、いずれも良好な結果が得られ
た。特に面精度は、高面精度を維持することができた。
加速試験を行った後、面精度、膜密着性、反射率、外観
等について評価した結果、いずれも良好な結果が得られ
た。特に面精度は、高面精度を維持することができた。
【００４８】実施例４ 図５は、本発明の実施例４を表す反射型色分解回折格子
を示す模式部分断面図である。
を示す模式部分断面図である。
【００４９】基板１は光学ガラス等からなる。基板１の
片面には、順次、階段型格子形状をもつ樹脂製のレプリ
カ層である所定のピッチで配列された三段型格子形状を
もつ樹脂製レプリカ層２が設けられている。レプリカ層
２に対して密着性および耐湿性の良好な下地層３は、金
属膜層７と該金属膜層７に隣接する誘電体膜層８との交
互層からなる。４は高反射率をもつ金属反射膜層、５は
金属反射膜層４を大気中の水蒸気等による腐食と摩傷に
よる粗面化等から防止するための保護膜層である。６
は、光学ガラス１，レプリカ層２，下地層３（金属膜層
７，誘電体膜層８），金属反射膜層４，保護膜層５から
なる反射型色分解回折格子である。
片面には、順次、階段型格子形状をもつ樹脂製のレプリ
カ層である所定のピッチで配列された三段型格子形状を
もつ樹脂製レプリカ層２が設けられている。レプリカ層
２に対して密着性および耐湿性の良好な下地層３は、金
属膜層７と該金属膜層７に隣接する誘電体膜層８との交
互層からなる。４は高反射率をもつ金属反射膜層、５は
金属反射膜層４を大気中の水蒸気等による腐食と摩傷に
よる粗面化等から防止するための保護膜層である。６
は、光学ガラス１，レプリカ層２，下地層３（金属膜層
７，誘電体膜層８），金属反射膜層４，保護膜層５から
なる反射型色分解回折格子である。
【００５０】前記下地層３はレプリカ層２の格子形状が
複雑に変化・湾曲することを軽減させるため、室温乃至
１００℃の範囲において、レプリカ層２の熱膨張係数を
１００パーセントとしたときに６パーセント以上の熱膨
張係数をもつ金属膜層７と該金属膜層７に隣接する誘電
体膜層８とで構成される。
複雑に変化・湾曲することを軽減させるため、室温乃至
１００℃の範囲において、レプリカ層２の熱膨張係数を
１００パーセントとしたときに６パーセント以上の熱膨
張係数をもつ金属膜層７と該金属膜層７に隣接する誘電
体膜層８とで構成される。
【００５１】レプリカ層２は紫外線硬化性樹脂製であ
る。
る。
【００５２】このため、下地層３を構成する金属膜層７
としては、タンタル、クロム、チタンまたは銅の単体も
しくはこれらの２種以上からなる合金とするとよい。
としては、タンタル、クロム、チタンまたは銅の単体も
しくはこれらの２種以上からなる合金とするとよい。
【００５３】また、誘電体膜層８は、酸化アルミニウム
の単体もしくは酸化アルミニウムを主成分とした誘電体
とすると良い。
の単体もしくは酸化アルミニウムを主成分とした誘電体
とすると良い。
【００５４】また、レプリカ層２が吸水性を有するた
め、下地層３の金属膜の膜厚は、レプリカ層２から金属
反射膜層４への腐食を防止することができる必要最小限
の膜厚に形成する必要がある。このため下地層３の下限
値は、下地層３を構成する金属膜層７と誘電体膜層８と
で数１０オングストロームとする必要がある。また、下
地層３の膜厚の上限値は、例えば、紫外線硬化性樹脂材
料を用いた場合には、その種類、照射エネルギーおよび
照射時間等のレプリカ層２の成形条件と、金属反射膜層
４の材料および膜厚と、保護膜層５の材料および膜厚と
に関係し、５００オングストローム以下とすることによ
り、良好な結果を得ることができる。
め、下地層３の金属膜の膜厚は、レプリカ層２から金属
反射膜層４への腐食を防止することができる必要最小限
の膜厚に形成する必要がある。このため下地層３の下限
値は、下地層３を構成する金属膜層７と誘電体膜層８と
で数１０オングストロームとする必要がある。また、下
地層３の膜厚の上限値は、例えば、紫外線硬化性樹脂材
料を用いた場合には、その種類、照射エネルギーおよび
照射時間等のレプリカ層２の成形条件と、金属反射膜層
４の材料および膜厚と、保護膜層５の材料および膜厚と
に関係し、５００オングストローム以下とすることによ
り、良好な結果を得ることができる。
【００５５】ただし、基板１およびレプリカ層２からな
る樹脂製光学部品に下地層３、金属反射膜層４および保
護膜層５からなる高反射ミラーを形成する際の加工条件
の再現性や生産性および使用環境を考慮すると、下地層
３の好ましい膜厚は１５０乃至４００オングストローム
となる。このうち、金属膜層７の好ましい膜厚は４０乃
至１００オングストロームで、誘電体層８の好ましい膜
厚は１１０乃至３００オングストロームである。
る樹脂製光学部品に下地層３、金属反射膜層４および保
護膜層５からなる高反射ミラーを形成する際の加工条件
の再現性や生産性および使用環境を考慮すると、下地層
３の好ましい膜厚は１５０乃至４００オングストローム
となる。このうち、金属膜層７の好ましい膜厚は４０乃
至１００オングストロームで、誘電体層８の好ましい膜
厚は１１０乃至３００オングストロームである。
【００５６】このように構成された色分解用の回折格子
は、室温乃至１００℃の範囲において、各格子段の面精
度が±３０ナノメートル以下の変形量を満足するように
反射膜構成（下地層３（金属膜層７、誘電体膜層８）、
金属反射膜層４、保護膜層５）が設けられている。
は、室温乃至１００℃の範囲において、各格子段の面精
度が±３０ナノメートル以下の変形量を満足するように
反射膜構成（下地層３（金属膜層７、誘電体膜層８）、
金属反射膜層４、保護膜層５）が設けられている。
【００５７】また、このように構成された色分解用の回
折格子は、特開平２−２１４３７０号公報等において知
られているカラー画像読取り装置に用いられる。
折格子は、特開平２−２１４３７０号公報等において知
られているカラー画像読取り装置に用いられる。
【００５８】次に、本実施例４を製造工程とともに説明
する。
する。
【００５９】先ず、実施例１と同様に、光学ガラスから
なる基板１の片面に前記寸法を有する三段型格子形状を
もつレプリカ層２を積層したレプリカを製造する。
なる基板１の片面に前記寸法を有する三段型格子形状を
もつレプリカ層２を積層したレプリカを製造する。
【００６０】上記レプリカを公知の真空蒸着装置中にセ
ットして、真空排気を行って３×１０-5Ｔｏｒｒ以上の
高真空とし、抵抗加熱蒸着源や電子ビーム蒸着源にて、
室温乃至１００℃の範囲において、熱膨張係数がレプリ
カ層２の熱膨張係数を１００パーセントとしたときに
９．４パーセントである金属クロムを蒸発させ、レプリ
カ層２の表面に蒸着させて金属膜層７を形成した。
ットして、真空排気を行って３×１０-5Ｔｏｒｒ以上の
高真空とし、抵抗加熱蒸着源や電子ビーム蒸着源にて、
室温乃至１００℃の範囲において、熱膨張係数がレプリ
カ層２の熱膨張係数を１００パーセントとしたときに
９．４パーセントである金属クロムを蒸発させ、レプリ
カ層２の表面に蒸着させて金属膜層７を形成した。
【００６１】続いて、電子ビーム蒸着源により、室温乃
至１００℃の範囲において、熱膨張係数がレプリカ層２
の熱膨張係数を１００パーセントとしたときに９．７パ
ーセントである酸化アルミニウムを蒸発させ、金属膜層
７上に誘電体膜層８を隣接して形成させ、下地層３を形
成した。
至１００℃の範囲において、熱膨張係数がレプリカ層２
の熱膨張係数を１００パーセントとしたときに９．７パ
ーセントである酸化アルミニウムを蒸発させ、金属膜層
７上に誘電体膜層８を隣接して形成させ、下地層３を形
成した。
【００６２】そののち、抵抗加熱蒸着源または電子ビー
ム蒸着源により、金属アルミニウムを蒸発させて、前記
下地層３上に金属アルミニウム膜の膜厚が１０００オン
グストロームになるように蒸着させて、金属反射膜層４
を形成した。
ム蒸着源により、金属アルミニウムを蒸発させて、前記
下地層３上に金属アルミニウム膜の膜厚が１０００オン
グストロームになるように蒸着させて、金属反射膜層４
を形成した。
【００６３】ついで、電子ビーム蒸着源により、Ａｌ2
Ｏ3 を約３％含有した二酸化ケイ素を蒸発させて、二酸
化ケイ素の膜厚が１３０オングストロームになるように
蒸着させて保護膜層５を形成した。
Ｏ3 を約３％含有した二酸化ケイ素を蒸発させて、二酸
化ケイ素の膜厚が１３０オングストロームになるように
蒸着させて保護膜層５を形成した。
【００６４】そののち、真空蒸着装置の圧力を大気圧ま
で昇圧し、樹脂製光学部品の高反射ミラー６を取出す。
で昇圧し、樹脂製光学部品の高反射ミラー６を取出す。
【００６５】上述のように製造した実施例４の反射型色
分解回折格子について、室温乃至１００℃の範囲におけ
る各層の膜厚および熱膨張係数を表４に示す。
分解回折格子について、室温乃至１００℃の範囲におけ
る各層の膜厚および熱膨張係数を表４に示す。
【００６６】
【表４】
【００６７】実施例４では、金属Ｃｒ膜と、誘電体Ａｌ
2 Ｏ3 膜を蒸着する際の制御性，膜質再現性，使用環境
を考慮して各々の膜厚は６０オングストローム，１５０
オングストロームとした。
2 Ｏ3 膜を蒸着する際の制御性，膜質再現性，使用環境
を考慮して各々の膜厚は６０オングストローム，１５０
オングストロームとした。
【００６８】実施例４についても上記実施例１と同様の
加速試験を行った後、面精度、膜密着性、反射率、外観
等について評価した結果、いずれも良好な結果が得られ
た。特に面精度は、高面精度を維持することができた。
加速試験を行った後、面精度、膜密着性、反射率、外観
等について評価した結果、いずれも良好な結果が得られ
た。特に面精度は、高面精度を維持することができた。
【００６９】実施例５ 下地層３の金属膜層７として熱膨張係数が室温乃至１０
０℃の範囲で、６６×１０-7／℃の金属クロム膜を膜厚
６０オングストローム、金属膜層７に隣接する誘電体膜
層８として熱膨張係数が室温乃至１００℃の範囲で、８
１×１０-7／℃の酸化チタン膜を膜厚１２０オングスト
ローム、金属反射膜層４としてＡｌ膜を膜厚１０００オ
ングストローム、保護膜層５としてＡｌ2 Ｏ3 を約３％
含有したＳｉＯ2 膜を膜厚１００オングストロームとし
た、以外は実施例４と同様である。
０℃の範囲で、６６×１０-7／℃の金属クロム膜を膜厚
６０オングストローム、金属膜層７に隣接する誘電体膜
層８として熱膨張係数が室温乃至１００℃の範囲で、８
１×１０-7／℃の酸化チタン膜を膜厚１２０オングスト
ローム、金属反射膜層４としてＡｌ膜を膜厚１０００オ
ングストローム、保護膜層５としてＡｌ2 Ｏ3 を約３％
含有したＳｉＯ2 膜を膜厚１００オングストロームとし
た、以外は実施例４と同様である。
【００７０】本実施例５の各層の熱膨張係数と膜厚を表
５に示す。
５に示す。
【００７１】
【表５】
【００７２】実施例５についても上記実施例１と同様の
加速試験を行った後、面精度、膜密着性、反射率、外観
等について評価した結果、いずれも良好な結果が得られ
た。特に面精度は、高面精度を維持することができた。
加速試験を行った後、面精度、膜密着性、反射率、外観
等について評価した結果、いずれも良好な結果が得られ
た。特に面精度は、高面精度を維持することができた。
【００７３】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載するような効果を奏する。
で、次に記載するような効果を奏する。
【００７４】樹脂製光学部品の上に形成されている格子
形状の面精度が高温・高湿環境下においても高精度が維
持されるので、反射率の減少とピーク波長のシフトが低
減し、本来の反射型色分解用の回折格子としての光学機
能を発揮することができる。
形状の面精度が高温・高湿環境下においても高精度が維
持されるので、反射率の減少とピーク波長のシフトが低
減し、本来の反射型色分解用の回折格子としての光学機
能を発揮することができる。
【図１】本発明の反射型色分解回折格子の一実施例の模
式断面図である。
式断面図である。
【図２】樹脂製光学部品の面精度を干渉縞で評価した図
である。
である。
【図３】樹脂製光学部品の面精度を干渉縞で評価した図
である。
である。
【図４】本発明の樹脂製光学部品の面精度を干渉縞で評
価した図である。
価した図である。
【図５】本発明の反射型色分解回折格子の他の実施例の
模式断面図である。
模式断面図である。
１ 基板 ２ レプリカ層 ３ 下地層 ４ 金属反射膜層 ５ 保護膜層 ６ 反射型色分解回折格子
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (2)
- 【請求項１】 光学ガラスの基板上に形成された 階段
型格子形状をもつ樹脂製のレプリカ層と、前記レプリカ
層上に金属反射膜層が積層された反射型色分解回折格子
であって、 前記レプリカ層と前記反射膜層との間に、室温乃至１０
０℃の範囲において、レプリカ層の熱膨張係数を１００
パーセントとしたとき６パーセント以上の熱膨張係数を
もつタンタル、クロム、チタンまたは銅の単体もしくは
これらの２種以上からなる合金またはニッケルと銅の合
金からなる下地層が、５０乃至１５０オングストローム
の膜厚で積層されていることを特徴とする反射型色分解
回折格子。 - 【請求項２】 光学ガラスの基板上に形成された 階段
型格子形状をもつ樹脂製のレプリカ層と、前記レプリカ
層上に金属反射膜層が積層された反射型色分解回折格子
であって、 前記レプリカ層と前記反射膜層との間に、室温乃至１０
０℃の範囲において、レプリカ層の熱膨張係数を１００
パーセントとしたとき６パーセント以上の熱膨張係数を
もつタンタル、クロム、チタンまたは銅の単体もしくは
これらの２種以上からなる合金からなる金属膜層と誘電
体膜層とが隣接する交互層からなる下地層が、１５０乃
至４００オングストロームの膜厚で積層されていること
を特徴とする反射型色分解回折格子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16621192A JP3342042B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-06-24 | 反射型色分解回折格子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-122573 | 1992-04-16 | ||
| JP12257392 | 1992-04-16 | ||
| JP16621192A JP3342042B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-06-24 | 反射型色分解回折格子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05346502A JPH05346502A (ja) | 1993-12-27 |
| JP3342042B2 true JP3342042B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=26459668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16621192A Expired - Fee Related JP3342042B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-06-24 | 反射型色分解回折格子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3342042B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102707350A (zh) * | 2012-06-19 | 2012-10-03 | 宜兴市晶科光学仪器有限公司 | 紫外可见波段高反射率高稳定性反射镜及其制备方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6511703B2 (en) * | 1997-09-29 | 2003-01-28 | Cymer, Inc. | Protective overcoat for replicated diffraction gratings |
| WO2003025633A1 (fr) | 2001-09-13 | 2003-03-27 | Asahi Glass Company, Limited | Dispositif de diffraction |
| JP2003084114A (ja) * | 2001-09-13 | 2003-03-19 | Asahi Glass Co Ltd | 反射型回折素子 |
| JP4870728B2 (ja) * | 2008-07-02 | 2012-02-08 | 旭硝子株式会社 | 回折素子 |
| JP6520240B2 (ja) * | 2015-03-11 | 2019-05-29 | コニカミノルタ株式会社 | 光学反射フィルムおよびその製造方法 |
| FR3095281B1 (fr) * | 2019-04-19 | 2021-08-27 | Horiba France Sas | Réseau de diffraction en réflexion résistant à un flux lumineux à impulsions ultra-courtes de forte puissance crête et son procédé de fabrication |
| CN113031255A (zh) * | 2019-12-09 | 2021-06-25 | 觉芯电子(无锡)有限公司 | 一种微镜及包含该微镜的激光投影系统 |
-
1992
- 1992-06-24 JP JP16621192A patent/JP3342042B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102707350A (zh) * | 2012-06-19 | 2012-10-03 | 宜兴市晶科光学仪器有限公司 | 紫外可见波段高反射率高稳定性反射镜及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05346502A (ja) | 1993-12-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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