JP5963469B2 - 透過型の回折光学素子、透過型の積層型回折光学素子およびそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の透過型の積層型回折光学素子は、第1のベース基板と、前記第1のベース基板上に設けられ、前記第1のベース基板とは反対側の面に、光学有効面と段差壁面とを有する段差形状部が連続して複数個形成された第1の樹脂層と、前記第1の樹脂層の前記第1のベース基板とは反対側の面上に設けられた第2の樹脂層と、前記第2の樹脂層の前記第1の樹脂層とは反対側の面上に設けられた第2のベース基板と、を備え、前記第1の樹脂層の前記複数の段差形状部のそれぞれの光学有効面の表面には、接触して酸化アルミニウム層が形成されており、前記複数の段差形状部のそれぞれの段差壁面の表面には、接触してアルミニウム層が形成されており、前記段差壁面に設けられた前記アルミニウム層の膜厚が50(nm)以上1(μm)以下であることを特徴とする。
本発明の透過型の積層型回折光学素子の製造方法は、第1のベース基板に、該第1のベース基板とは反対側の面に光学有効面と段差壁面とを有する回折格子形状の段差形状部が連続して複数個形成された第1の樹脂層を形成する工程と、前記複数の段差形状部のそれぞれの段差壁面に対しては60°〜120°でアルミニウム粒子が入射するように、前記複数の段差形状部のそれぞれの光学有効面に対しては0°〜30°又は150°〜180°でアルミニウム粒子が入射するようにアルミニウム層を成膜する工程と、前記光学有効面に60°〜120°となる方向から酸素イオンを衝突させて前記アルミニウム層の酸化処理を行うことで、前記光学有効面のアルミニウム層を酸化アルミニウム層に変化させる工程と、前記第1の樹脂層の前記第1のベース基板とは反対側の面上に、第2の樹脂層を形成する工程と、前記第2の樹脂層の前記第1の樹脂層とは反対側の面上に第2のベース基板を形成する工程と、を有することを特徴とする。
図1(a)は、本発明の第1実施形態による回折光学素子200を示すもので、ベース基板1上に、光硬化型樹脂で成形された樹脂層としての回折格子(ブレーズド回折格子)2が形成されている。回折格子2には、ベース基板1とは反対側の表面に段差形状部201が連続して複数個形成されている。各段差形状部201は段差壁面203と光学有効面204を有している。ベース基板1およびその上に成形された回折格子2の材質は、光学特性、耐久性、信頼性を満足するものであれば、ガラス、樹脂の何れでも構わない。また、複数の段差形状部を有する回折格子2の形状は、代表例としてブレーズド型を挙げたが、それ以外でも光学特性を満足するものであればよい。
次に本発明の第2実施形態に係る回折光学素子について説明する。上記第1実施形態では、ベース基板に樹脂からなる単層の回折格子が形成された回折光学素子について説明したが、本第2実施形態では、2つのベース基板の間に複数層の回折格子が形成された積層型回折光学素子について説明する。
UV照射機:HOYA CANDEO OPTRONICS社製UV光源 UL750
照射量:10.5J/cm2
蒸着装置:ES−300(商品名:キヤノンアネルバ(株)製)
初期真空度:3.0×10−4Pa
段差壁面膜厚:60nm
成膜レート:2Å/sec
成膜角度:段差壁面に対して、85〜95°(段差壁面の角度に応じて異なる)
回転速度:10rpm
反応ガス:O2
流量:300sccm
RFパワー:2000W
圧力:80mTorr
時間:10min
基板温度:50℃
比較のため第2実施形態と同様の方法で図1に示す回折光学素子を成形した。比較例では、図2に示したような段差壁面のAl層や光学有効面のAl2O3層は形成されていない。
2 回折格子(樹脂層)
3 Al層
4 Al2O3層
6 マスク
7 コリメーター
8 蒸着源
9 低密度Al膜
10 高密度Al膜
12 第1の樹脂層
13 第2の樹脂層
15 金型
201 段差形状部
203 段差壁面
204 光学有効面
Claims (12)
- ベース基板と、
前記ベース基板上に設けられ、前記ベース基板とは反対側の表面に、光学有効面と段差壁面とを有する段差形状部が連続して複数個形成された樹脂層と、を備え、
前記複数の段差形状部のそれぞれの光学有効面の表面には、接触して酸化アルミニウム層が形成されており、
前記複数の段差形状部のそれぞれの段差壁面の表面には、接触してアルミニウム層が形成されており、
前記段差壁面に設けられた前記アルミニウム層の膜厚が50(nm)以上1(μm)以下であることを特徴とする透過型の回折光学素子。 - 前記アルミニウム層は、膜密度が2.0(g/cm3)以上2.7(g/cm3)以下であり、
前記酸化アルミニウム層は、膜密度が0.4(g/cm3)以上1.0(g/cm3)以下、膜厚が5(nm)以上30(nm)以下であることを特徴とする請求項1に記載の透過型の回折光学素子。 - 第1のベース基板と、
前記第1のベース基板上に設けられ、前記第1のベース基板とは反対側の面に、光学有効面と段差壁面とを有する段差形状部が連続して複数個形成された第1の樹脂層と、
前記第1の樹脂層の前記第1のベース基板とは反対側の面上に設けられた第2の樹脂層と、
前記第2の樹脂層の前記第1の樹脂層とは反対側の面上に設けられた第2のベース基板と、を備え、
前記第1の樹脂層の前記複数の段差形状部のそれぞれの光学有効面の表面には、接触して酸化アルミニウム層が形成されており、
前記複数の段差形状部のそれぞれの段差壁面の表面には、接触してアルミニウム層が形成されており、
前記段差壁面に設けられた前記アルミニウム層の膜厚が50(nm)以上1(μm)以下であることを特徴とする透過型の積層型回折光学素子。 - 前記アルミニウム層は、膜密度が2.0(g/cm3)以上2.7(g/cm3)以下であり、
前記酸化アルミニウム層は、膜密度が0.4(g/cm3)以上1.0(g/cm3)以下、膜厚が5(nm)以上30(nm)以下であることを特徴とする請求項3に記載の透過型の積層型回折光学素子。 - ベース基板に、光学有効面と段差壁面とを有する回折格子形状の段差形状部が連続して複数個形成された樹脂層を形成する工程と、
前記複数の段差形状部のそれぞれの段差壁面に対しては60°〜120°でアルミニウム粒子が入射するように、前記複数の段差形状部のそれぞれの光学有効面に対しては0°〜30°又は150°〜180°でアルミニウム粒子が入射するようにアルミニウム層を成膜する工程と、
前記光学有効面に60°〜120°となる方向から酸素イオンを衝突させて前記アルミニウム層の酸化処理を行うことで、前記光学有効面のアルミニウム層を酸化アルミニウム層に変化させる工程と、を有することを特徴とする透過型の回折光学素子の製造方法。 - 前記アルミニウム層を成膜する工程では、前記段差壁面に前記光学有効面よりも厚くアルミニウム層を成膜することを特徴とする請求項5に記載の透過型の回折光学素子の製造方法。
- 前記アルミニウム層を成膜する工程では、前記段差壁面に前記光学有効面よりも高膜密度で厚いアルミニウム層を成膜することを特徴とする請求項5に記載の透過型の回折光学素子の製造方法。
- 前記光学有効面のアルミニウム層を酸化アルミニウム層に変化させる工程では、前記光学有効面のアルミニウム膜を前記段差壁面のアルミニウム膜よりも速い酸化速度で酸化させることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の透過型の回折光学素子の製造方法。
- 第1のベース基板に、該第1のベース基板とは反対側の面に光学有効面と段差壁面とを有する回折格子形状の段差形状部が連続して複数個形成された第1の樹脂層を形成する工程と、
前記複数の段差形状部のそれぞれの段差壁面に対しては60°〜120°でアルミニウム粒子が入射するように、前記複数の段差形状部のそれぞれの光学有効面に対しては0°〜30°又は150°〜180°でアルミニウム粒子が入射するようにアルミニウム層を成膜する工程と、
前記光学有効面に60°〜120°となる方向から酸素イオンを衝突させて前記アルミニウム層の酸化処理を行うことで、前記光学有効面のアルミニウム層を酸化アルミニウム層に変化させる工程と、
前記第1の樹脂層の前記第1のベース基板とは反対側の面上に、第2の樹脂層を形成する工程と、
前記第2の樹脂層の前記第1の樹脂層とは反対側の面上に第2のベース基板を形成する工程と、を有することを特徴とする透過型の積層型回折光学素子の製造方法。 - 前記アルミニウム層を成膜する工程では、前記段差壁面に前記光学有効面よりも厚くアルミニウム層を成膜することを特徴とする請求項9に記載の透過型の積層型回折光学素子の製造方法。
- 前記アルミニウム層を成膜する工程では、前記段差壁面に前記光学有効面よりも高膜密度で厚いアルミニウム層を成膜することを特徴とする請求項9に記載の透過型の積層型回折光学素子の製造方法。
- 前記光学有効面のアルミニウム層を酸化アルミニウム層に変化させる工程では、前記光学有効面のアルミニウム膜を前記段差壁面のアルミニウム膜よりも速い酸化速度で酸化させることを特徴とする請求項9乃至11のいずれか1項に記載の透過型の積層型回折光学素子の製造方法。
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