JP7136094B2 - 回折光学素子、投影装置及び計測装置 - Google Patents
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Description
透明基材の一方の表面に接して備えられた凹凸部と、凹凸部の凹部を充填するとともに凹凸部の凸部の上面を覆って凹凸部を平坦化する充填部とを備え、凹凸部は、透明基材の表面上に2段以上の段を構成するとともに、各段の上面が互いに平行であり、透明基材の表面の法線方向からの入射光に対する、透明基材、凹凸部及び充填部のうち、少なくとも凹凸部と充填部の屈折率が異なり、入射光に対する、透明基材、凹凸部及び充填部の屈折率をそれぞれ、n1、n2、n3としたとき、いずれの値も2.2以下であり、|n1-n3|≦0.2であり、|n2-n3|≧0.45であることを特徴とする。
式(A):
(n0×nm)0.5-α<nr<(n0×nm)0.5+α、かつ
(1-β)×λ/4<nr×dr<(1+β)×λ/4
ただし、α=0.25、β=0.6
(実施形態1)
図1、2は、実施形態1の回折光学素子10の断面模式図である。回折光学素子10は、透明基材11と、透明基材11の一方の表面に接して備えられる凹凸部12と、凹凸部12の上面を覆って平坦化する充填部13とを備える。
凹凸部12から見て透明基材11に近づく方向を下方とし、透明基材11から離れる方向を上方とする。従って、透明基材11と凹凸部12の界面が凹凸部12の最下面となり、凹凸部12の各段の上面のうち透明基材11と最も離れる面が最上面となる。
凹凸部12の段数は、一般的な回折格子と同様、入射光に対して位相差を生じさせる段差を構成する各面を1段として数える。凹凸部12では、例えば、透明基材11側から光が入射すると仮定し、凹部の底面、即ち充填部13が透明基材11と接する部分を1段目とする。そして、凸部121の各段を2段目以降として数える。尚、図1に示す例は、透明基材11の表面S1上に、最大で4段の段を構成する凹凸部12を有する回折光学素子である。
また、透明基材11として、ガラス等、入射光に対して透明な部材を使用できる。このような透明材料の屈折率は、一般的には1.3以上である。
R13=(n11-n13)2/(n11+n13)2
R23=(n12-n13)2/(n12+n13)2 ・・・(1)
Rall=A×(R12+R23)+(1-A)×R13 ・・・(2)
従って、透明基材11、凹凸部12及び充填部13の屈折率を、n13<n11<n12を満たすように調整すると、凹部122(充填部13)と凸部121の屈折率差が同一の場合に、より反射率を低減でき好ましい。また、A<50%となるように有効領域内における凸部121の面積比を調整する、より具体的には凹凸部12及び充填部13のうち高屈折率材料を用いた部材の割合を低減すると、反射率を低減でき好ましい。
sinθyo=sinθyi+myλ/Py ・・・(3)
また、ここまで2次元状の周期構造を有する回折光学素子について説明したが、回折光学素子10は、2次元に光を拡散させる非周期的な凹凸構造でもよく、更には1次元方向に光を回折させる凹凸構造、レンズ機能を有するフレネルレンズ構造を有する凹凸構造でもよい。透明基材11と凹凸部12の界面及び凹凸部12の各段の上面が互いに平行でなくても、上記で示した屈折率の関係を満たすことにより、凹凸部がなす界面における屈折率差に伴う反射率の低減効果が得られる。
凹凸部12がN段の階段状の疑似ブレーズ形状の場合、凹凸部12と充填部13が接する面のうち最も高い部分と低い部分の差を高さdとしたとき、d×(n12-n13)/λ=(N-1)/Nを満たすと凸部121と凹部122(充填部13)によって発生する光路長差が1波長分の波面を近似したものにでき、高い回折効率が得られ好ましい。
また、凹凸部12の形状に関わらず、加工容易性の観点から、凹凸の高さdが低い方が好ましい。従って、|n12-n13|の値は、0.2以上が好ましく、0.3以上がより好ましく、0.45以上が更に好ましい。
また、例えば、透過光の光量を、後述する各回折光に関するグレーティング方程式を用いた理論値を用いて評価してもよい。この場合も、回折光学素子において、透明基材11、凹凸部12、充填部13の界面による反射以外に、素子内の吸収や素子界面の反射が発生しないものとする。
図8は、実施形態2の回折光学素子50の断面模式図である。回折光学素子50は、透明基材51と、透明基材51の一方の表面に接して備わる凹凸部52と、凹凸部52の上面を覆って平坦化する充填部53とを備える。
凹凸部52は、少なくとも入射光の有効領域内において透明基材51の表面を覆う第1の層523を含む。これにより、充填部53が少なくとも有効領域内において透明基材51と接しない構成である。凹凸部52は、第1の層523の上面が1段目である。
表2に、2段の凹凸部52を仮定したときの3部材の屈折率の組み合わせに対する反射による損失の計算結果例を示す。
R53=(n52-n53)2/(n52+n53)2 ・・・(4)
Rall=R52+R53 ・・・(5)
図9は、実施形態3の回折光学素子60の断面模式図である。回折光学素子60は、透明基材61と、透明基材61の一方の面上に備わる凹凸部62と、凹凸部62の上面を覆って平坦化する充填部63とを備える。回折光学素子60は、更に、凹凸部62と充填部63の間又は透明基材61と凹凸部62の間に、屈折率調整層を備える。
屈折率調整層は、透明基材61、凹凸部62、充填部63のいずれかの屈折率が高いと特に有効であり、例えば、n61、n62、n63のいずれかが1.7以上であると、凹凸構造がなす界面反射の抑制に特に適応でき効果的である。n61、n62、n63のいずれかは、1.9以上がより好ましく、2.1以上が更に好ましい。
屈折率調整層64、65は、後述する条件を満たせば、単層でもよく、多層でもよい。屈折率調整層65は、単層の薄膜がより好ましい。
(1-β)×λ/4<nr×dr<(1+β)×λ/4 ・・・(6)
一般的に、凹凸部62を構成する部材は薄膜であり、上記の多層膜の一部として計算する必要があるが、上述したように屈折率調整層を設けることで、凹凸部62を構成する薄膜の厚さに依存せずに反射率を低減できる。単層の屈折率調整層に対しても、q=1として式(7)を適用し、干渉の効果を考慮してもよい。
回折光学素子60は、実施形態2と同様、凹凸部62が第1の層623を有する例を示すが、凹凸部62は、実施形態1の凹凸部12のように、第1の層を有さなくてもよい。この場合、充填部63は、透明基材61と接してもよいし、接しなくてもよい(図10(a),(b)参照)。また、屈折率調整層64、65とが接してもよい(図10(b)参照)。
図11(a)は、実施形態4の回折光学素子70の断面模式図である。回折光学素子70は、透明基材71と、透明基材71の一方の表面に接して備わる凹凸部72と、凹凸部72の上面を覆って平坦化する充填部73とを備える。
図11(b)は図11(a)の要部拡大図である。図11(b)に示すように、凹凸部72の各段(ただし、高さを有する段に限る)は、2層以上の薄膜構造を基本ブロック(図中の724)とする多層構造である。また、基本ブロックは1種類に限らず、複数種類でもよい。
理論反射率Rを求める際、凹凸部72から見て入射側界面を構成する部材(透明基材71又は充填部73)の屈折率をn0、凹凸部72から見て出射側界面を構成する部材(透明基材71又は充填部73)の屈折率をnmとすればよい。
また、図11(a)は、凹凸部72が、実施形態1と同様、第1の層を含まない例を示す。しかし、これに限らず、凹凸部72は、第1の層(不図示)を有してもよい。この場合、第1の層(1段目)を含む全ての段において、基本ブロック724を1つ以上積み上げた多層構造とすればよい。即ち、凹凸部72の段のうち高さを有する段の各々が、基本ブロック724を1つ以上積み上げた多層構造からなればよい。
実施形態4によれば、凹凸部72の凸部721自体に、透明基材71と充填部73間の屈折率差を調整する屈折率調整層としての機能を持たせることにより、凹凸構造がなす界面の反射をより低減できる。
また、各実施形態の回折光学素子は、光を効率よく拡散できるので、例えばプロジェクタのような投影装置に使用できる。また、各実施形態の回折光学素子は、例えば、該投影装置において、光源と所定の投影面との間に配置される、光源からの光を所定の投影面に投影するための拡散素子として使用できる。また、各実施形態の回折光学素子は、3次元計測装置や、認証装置等のように、光を照射して対象物によって散乱された光を検知する装置に含まれる、検査光を所定の投影範囲に照射するための光の投影装置にも使用できる。更に、各実施形態の回折光学素子は、ヘッドアップディスプレイのような投影装置の中間スクリーン(中間像生成用の光学素子)にも使用できる。その場合、該回折光学素子は、例えば、該投影装置において、中間像を構成する光を出射する光源とコンバイナーとの間に配置され、光源からの光であって中間像を構成する光を、コンバイナーに投影するための中間スクリーンとしても使用できる。
本例は、図1に示す実施形態1の回折光学素子10の例である。ただし、例1では、凹凸部12の段数を8段(凸部の段数としては7段)とする。また、透明基材11の部材として石英基板、凹凸部12の部材としてTiO2、充填部13の部材としてSiO2を、それぞれ用いる。素子、及び凹凸部が配置される領域は2mm角であり、その中に図4(c)に示す基本ユニットが配置されている。
表4に、例1の凹凸部12の具体的構成を示す。表4において凹凸部の各段の高さ=0の段(例えば、1段目)は、凸部が設けられない領域、即ち透明基材と充填部とが接する領域を表す。
本例も、図1に示す実施形態1の回折光学素子10の例である。例2でも、凹凸部12の段数を8段とする。また、透明基材11の部材としてガラス基板、凹凸部12の部材としてTiO2、充填部13の部材としてSiO2を、それぞれ用いる。
例2の回折光学素子の製造方法は例1と同様である。また、凹凸部の各段の具体的構成も例1と同様である。表5に、例2の凹凸部12の具体的構成を示す。
図13に、波長800~1000nmにおける例2の各光路の垂直入射に対する反射率の計算結果を示す。計算方法は例1と同様である。図13より、例2の回折光学素子は、950nm波長における反射率の最大が11.5%であり、各光路を透過する光の反射率の平均値が6.5%である。従って、当該反射(透明基材、凹凸部及び充填部の積層構造による反射)と、高次回折光の出射側界面での全反射とを考慮した例2の前方透過率は、86.3%となる。
本例も、図1に示す実施形態1の回折光学素子10の例である。例3でも、凹凸部12の段数を8段とする。また、透明基材11の部材としてガラス基板、凹凸部12の部材としてZnO2、充填部13の部材としてSiO2を、それぞれ用いる。
例3の回折光学素子の製造方法は例1と同様である。ただし、例3の凹凸部12の各段の具体的構成は表6のとおりとする。設計波長λを含む他の点は例1と同様である。
本例は、図8に示す実施形態2の回折光学素子50の例である。ただし、例4では、凹凸部52の段数を第1の層523を含めて8段とする。また、透明基材51の部材としてガラス基板、凹凸部52の部材としてZnO2、充填部13の部材としてSiO2を、それぞれ用いる。
まず、ガラス基板上にZnO2を成膜する。その後、フォトリソグラフィ等により成膜したZnO2を、ガラス基板の表面に対し8つの段を有する凹凸構造へ加工し、透明基材51上に透明基材51の表面を覆って備えられる凹凸部52を得る。その後、該凹凸部52の凹部522を充填するとともに凸部521の上面を覆うように、凹凸構造の上にSiO2を成膜する。成膜後、SiO2の表面を研磨して平坦化する。
表7に、例4の凹凸部52の具体的構成を示す。尚、他の点は例1と同様である。
本例も、図8に示す実施形態2の回折光学素子50の例である。例5でも、凹凸部52の段数を第1の層523を含めて8段とする。また、透明基材51の部材としてガラス基板、凹凸部52の部材としてZnO2、充填部13の部材としてSiO2を、それぞれ用いる。
例5の回折光学素子の製造方法は例4と同様である。ただし、例5の凹凸部52の各段の具体的構成は表8のとおりとする。尚、例4と比べて第1の層523の厚さが異なる。
図16に、波長800~1000nmにおける例5の各光路の垂直入射に対する反射率の計算結果を示す。計算方法は例1と同様である。図16より、例5の回折光学素子は、950nm波長における反射率の最大が2.1%であり、各光路を透過する光の反射率の平均値が0.8%である。従って、当該反射(透明基材、凹凸部及び充填部の積層構造による反射)と、高次回折光の出射側界面での全反射とを考慮した例5の前方透過率は、91.6%となる。このとき、各光路の光路長は、表8に示すとおり、凹凸部の各段で半波長の整数倍に近い値となる。
本例は、図9に示す実施形態3の回折光学素子60の例である。ただし、例6では、屈折率調整層65は含まれない。また、凹凸部62の段数を第1の層623を含めて8段とする。また、透明基材61の部材として石英基板、凹凸部62の部材としてTiO2、充填部63の部材としてSiO2を、それぞれ用いる。また、屈折率調整層64の部材として、TiO2とSiO2の多層膜を用いる。
表9に、例6の凹凸部62、64の具体的構成を示す。
本例も、図9に示す実施形態3の回折光学素子60の例である。ただし、例7では、屈折率調整層64は含まれない。また、凹凸部62の段数を第1の層623を含めて8段とする。また、透明基材61の部材として石英基板、凹凸部62の部材としてTiO2、充填部63の部材としてSiO2を、それぞれ用いる。また、屈折率調整層64の部材として、ZrO2とAl2O3の混合物を用いる。
表10に、例7の凹凸部62及び屈折率調整層65の具体的構成を示す。尚、他の点は例6と同様である。
本例も、図9に示す実施形態3の回折光学素子60の例である。ただし、例8では、凹凸部62の段数を第1の層623を含めて8段とする。また、透明基材61の部材として石英基板、凹凸部62の部材としてTiO2、充填部63の部材としてSiO2を、それぞれ用いる。また、屈折率調整層64の部材としてTiO2とSiO2の多層膜、屈折率調整層64の部材としてZrO2とAl2O3の混合物を、それぞれ用いる。
表11に、例8の凹凸部62、屈折率調整層64、65の具体的構成を示す。他の点は例6と同様である。
本例は、図11に示す実施形態4の回折光学素子70の例である。ただし、例9では、凹凸部72の段数を8段とする。また、透明基材71の部材として石英基板、凹凸部72の部材としてTiO2とSiO2からなる多層膜、充填部73の部材としてSiO2を、それぞれ用いる。
例9の凹凸部72は、基板側から順にTiO2,SiO2,TiO2がそれぞれ85nm,29nm,93nmの膜厚で積層される3層からなる多層膜を基本ブロックとする。
表12に、例9の凹凸部72の具体的構成を示す。他の点は例6と同様である。
本例は、図1に示す実施形態1の回折光学素子10の例である。ただし、例10では、凹凸部12の段数を2段、即ちバイナリの凹凸構造とする。また、透明基材11の部材としてガラス基板、凹凸部12の部材としてSiO2、充填部13の部材として樹脂を、それぞれ用いる。
まず、ガラス基板上に厚さ2.13μmのSiO2を成膜する。その後、フォトリソグラフィ等により該SiO2を2段の凹凸構造へ加工し、透明基材11上に凹凸部12を得る。その後、該凹凸部12の凹部122を充填するとともに凸部121の上面を覆って表面が平坦化されるように、凹凸構造の上に樹脂を塗布する。
表13に、例10の凹凸部12の具体的構成を示す。
また、各温度での0次回折効率の変動を計算すると、20℃での0次回折効率を1とした場合、50℃で1.06、0℃で0.96となり、変動が10%未満となる。
本例も、図1に示す実施形態1の回折光学素子10の例である。ただし、例11では、凹凸部12の段数を2段の凹凸構造とする。また、透明基材11の部材としてガラス基板、凹凸部12の部材としてTiO2、充填部13の部材としてシリコーン樹脂を、それぞれ用いる。
まず、ガラス基板上に厚さ689nmのTiO2を成膜する。その後、フォトリソグラフィ等により該TiO2を1段の凹凸構造へ加工し、透明基材11上に凹凸部12を得る。その後、該凹凸部12の凹部122を充填するとともに凸部121の上面を覆って表面が平坦化されるように、凹凸構造の上にシリコーン樹脂を塗布する。
表15に、例11の凹凸部12の具体的構成を示す。他の点は例10と同様である。
例11のガラス基板の屈折率は1.515であり、TiO2及び樹脂の屈折率は表16のとおりである。例11では、凸部の1段の高さを、光路長が、設計波長である950nmの半波長の整数倍となるように689nmとした。
また、各温度での0次回折効率の変動を計算すると、20℃での0次回折効率を1とした場合、50℃で0.95、0℃で1.03となり、変動が10%未満となる。
本例にかかる凹凸構造を図23に示す。例12では、凹凸部82の段数を2段の凹凸構造とする。また、透明基材81の部材としてガラス基板、凹凸部82の部材としてTa2O5、充填部83の部材としてメチルシロキサン高分子を、それぞれ用いた。
まず、ガラス基板上に4層からなる屈折率調整層84を成膜し、その上に厚さ695nmのTa2O5を成膜した。その後、フォトリソグラフィ等により該Ta2O5を1段の凹凸構造へ加工し、深さ595nmの凹凸部82を得た。その後、該凹凸部82の凹部822を充填するとともに凸部821の上面を覆って表面が平坦化されるように、凹凸構造の上にメチルシロキサン高分子を塗布し硬化した。
また、例12の凹凸構造は、水平、垂直方向に1段の凸部(Ta2O5部位)と凹部(樹脂部位)とがピッチ3μmで並んだ基本ユニットが2次元的に配置され、当該凹凸構造によって合計9つの光スポットが生じる。
波長933nmにおいて例12の回折効率を測定した結果を表17に示す。75%以上の合計の回折効率が得られており、温度変動も1%以下ということがわかった。
本例にかかる凹凸構造を図26に示す。例13では、凹凸部92の段数を2段の凹凸構造とする。また、透明基材91の部材としてガラス基板、凹凸部92の部材としてTa2O5、充填部93の部材としてエポキシ樹脂を、それぞれ用いた。
まず、ガラス基板上に4層からなる屈折率調整層94を成膜し、その上に厚さ515nmのTa2O5を成膜した。その後、フォトリソグラフィ等により該Ta2O5を1段の凹凸構造へ加工し、深さ515nmの凹凸部92を得た。その後、該凹凸部92の凹部922を充填するとともに凸部921の上面を覆って表面が平坦化されるように、凹凸構造の上にエポキシ樹脂を塗布し硬化した。
また、例13の凹凸構造は、水平、垂直方向に1段の凸部(Ta2O5部位)と凹部(樹脂部位)とがピッチ3μmで並んだ基本ユニットが2次元的に配置され、当該凹凸構造によって合計9つの光スポットが生じる。
波長933nmにおいて例13の回折効率を測定した結果を表18に示す。75%以上の合計の回折効率が得られており、温度変動も1%以下ということがわかった。
本例にかかる凹凸構造を図27に示す。例14では、凹凸部102の段数を2段の凹凸構造とする。また、透明基材101の部材としてガラス基板、凹凸部102の部材としてTa2O5、充填部103の部材としてシリコーン樹脂を、それぞれ用いた。
まず、ガラス基板上に4層からなる屈折率調整層104を成膜し、その上に厚さ715nmのTa2O5を成膜した。その後、フォトリソグラフィ等により該Ta2O5を1段の凹凸構造へ加工し、深さ615nmの凹凸部102を得た。その後、該凹凸部102の凹部1022を充填するとともに凸部1021の上面を覆って表面が平坦化されるように、凹凸構造の上にシリコーン樹脂を塗布し、第2のガラス基材106と積層、硬化した。第2のガラス基材106はその表層に反射防止層107を有している。
また、例14の凹凸構造は、水平、垂直方向に1段の凸部(Ta2O5部位)と凹部(樹脂部位)とがピッチ3μmで並んだ基本ユニットが2次元的に配置され、当該凹凸構造によって合計9つの光スポットが生じる。
波長933nmにおいて例14の回折効率を測定した結果を表19に示す。75%以上の合計の回折効率が得られており、温度変動も1%以下ということがわかった。
Claims (18)
- 2次元の位相分布を発生させる凹凸パターンを有し、入射光を2次元に回折して複数の回折光を発生させる回折光学素子であって、
透明基材と、前記透明基材の一方の表面に接して備えられた凹凸部と、前記凹凸部の凹部を充填するとともに前記凹凸部の凸部の上面を覆って前記凹凸部を平坦化する充填部とを備え、
前記凹凸部は、前記透明基材の前記表面上に2段以上の段を構成するとともに、各段の上面が互いに平行であり、前記透明基材の前記表面の法線方向から入射する前記入射光に対する、前記透明基材、前記凹凸部及び前記充填部のうち、少なくとも前記凹凸部と前記充填部の屈折率が異なり、前記入射光に対する、前記透明基材、前記凹凸部及び前記充填部の屈折率をそれぞれ、n1、n2、n3としたとき、いずれの値も2.2以下であり、|n1-n3|≦0.2であり、|n2-n3|≧0.45であることを特徴とする回折光学素子。 - 前記入射光が前記法線方向から入射して発生する複数の回折光の各々である光スポットがなす対角方向の角度が7.5°以上である、請求項1に記載の回折光学素子。
- 前記入射光が前記法線方向から入射して発生する複数の回折光の各々である光スポットの数が4以上である、請求項1又は2に記載の回折光学素子。
- n3<n1<n2、又は、n2<n1<n3の関係を満たす、請求項1~3のいずれか1項に記載の回折光学素子。
- 前記充填部の一部は、入射光の有効領域内において前記透明基材に接しており、
前記有効領域内において、前記凹凸部と前記充填部のうち屈折率の高い部材が前記透明基材と接する界面の面積に対する、前記凹凸部及び前記充填部が前記透明基材と接する界面の面積の割合をAとしたとき、A<50%を満たす、請求項1~4のいずれか1項に記載の回折光学素子。 - 前記凹凸部は、少なくとも入射光の有効領域内において前記透明基材の表面を覆う第1の層を含み、前記充填部は、前記透明基材に接することなく、前記凹凸部を平坦化する、請求項1~5のいずれか1項に記載の回折光学素子。
- n2>n3であってn1、n2及びn3がいずれも1.96以下であるか、又は、n2<n3であってn1、n2及びn3がいずれも2.1以下である、請求項1~6のいずれか1項に記載の回折光学素子。
- 前記凹凸部のいずれかの段において、前記透明基材から当該段の上面までの距離が、前記入射光の全波長域に含まれる波長のうち所定の設計波長の半波長の整数倍の光路長に相当する、請求項1~7のいずれか1項に記載の回折光学素子。
- 前記凹凸部の段数は4段以上であり、
前記凹凸部の段数のうち半数以上の段において、前記透明基材から当該段の上面までの距離が、前記入射光の全波長域に含まれる波長のうち所定の設計波長の半波長の整数倍の光路長に相当する、請求項8に記載の回折光学素子。 - 2次元の位相分布を発生させる凹凸パターンを有し、入射光を2次元に回折して複数の回折光を発生させる回折光学素子であって、
透明基材と、前記透明基材の一方の面上に備えられた凹凸部と、前記凹凸部の凹部を充填するとともに前記凹凸部の凸部の上面を覆って前記凹凸部を平坦化する充填部とを備え、
前記凹凸部は、前記透明基材の表面上に2段以上の段を構成するとともに、各段の上面が互いに平行であり、前記透明基材の前記表面の法線方向から入射する前記入射光に対する、前記透明基材、前記凹凸部及び前記充填部のうち、少なくとも前記凹凸部と前記充填部の屈折率が異なり、前記凹凸部と前記充填部の間に第一の屈折率調整層と、前記透明基材と前記凸部の間に第二の屈折率調整層を備え、
前記第一、第二の屈折率調整層はそれぞれ、入射側界面をなす媒質の屈折率をnm、出射側界面をなす媒質の屈折率をn0、当該屈折率調整層もしくはその各層の屈折率をnr、厚さをdr[nm]、前記入射光のうち最も光強度の高い波長をλ[nm]としたとき、当該屈折率調整層の両界面に対して、以下の式(A)を満たす単層の屈折率調整層又は多層構造による理論反射率R<4%を満たす1層以上の屈折率調整層であることを特徴とする回折光学素子。
式(A):
(n0×nm)0.5-α<nr<(n0×nm)0.5+α、かつ
(1-β)×λ/4<nr×dr<(1+β)×λ/4
ただし、α=0.25、β=0.6 - 前記入射光に対する、前記透明基材、前記凹凸部及び前記充填部のいずれかの屈折率の値が、1.7以上である、請求項10に記載の回折光学素子。
- 2次元の位相分布を発生させる凹凸パターンを有し、入射光を2次元に回折して複数の回折光を発生させる回折光学素子であって、
透明基材と、前記透明基材の一方の表面に接して備えられた凹凸部と、前記凹凸部の凹部を充填するとともに前記凹凸部の凸部の上面を覆って前記凹凸部を平坦化する充填部とを備え、前記凹凸部は、前記透明基材の表面上に2段以上の段を構成するとともに、各段の上面が互いに平行であり、前記凹凸部の各段のうち少なくとも高さを有する段は、所定の屈折率及び厚さを有する2層以上の多層膜を基本ブロックとしたとき、前記基本ブロックを1つ以上積み上げてなり、前記入射光に対する、前記透明基材、前記充填部の屈折率をそれぞれ、n1、n3、前記凹凸部の平均屈折率をn2としたとき、|n1-n3|≦0.2であり、|n2-n3|≧0.45であることを特徴とする回折光学素子。 - 前記基本ブロックは、多層構造における理論反射率R<4%を満たす、請求項12に記載の回折光学素子。
- 前記入射光の少なくとも有効領域内における前方透過率が80%以上である、請求項1~13のいずれか1項に記載の回折光学素子。
- 前記入射光の少なくとも有効領域内における反射率が10%以下である、請求項1~14のいずれか1項に記載の回折光学素子。
- 前記入射光は、波長が780~1020nmの範囲に含まれる光である、請求項1~15のいずれか1項に記載の回折光学素子。
- 光源からの光を所定の投影面に投影する投影装置であって、
光源と、前記光源から出射される光の照射範囲を広げるための光学素子として、前記請求項1~16のいずれか1項に記載の回折光学素子を備え、
前記光源から出射される光の光量に対する所定の投影面に照射される光の光量の割合が50%以上であることを特徴とする投影装置。 - 検査光を出射する投影部と、前記投影部から照射される検査光が測定対象物に照射されることによって発生する散乱光を検出する検出部とを備え、前記投影部として、請求項17に記載の投影装置を備えることを特徴とする計測装置。
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