JPH02226201A - 位相板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は位相型拡散板に関し、例えば写真用カメラ等に
おいてファインダー像を形成する焦点板として用いた場
合、所定の拡散特性を有し、良好なるファインダー像の
観察が可能な位相型拡散板に関するものである。

（従来の技術） 従来より光学的に透明な基板面上に一定の高さの所定形
状の微細パターンを複数個形成し、該微細パターンを通
過する光束に他の光束に対して位相差を付与して所定の
拡散特性を持たせた所謂ｂｉ−（パイ）レベルの位相型
拡散板が例えば特開昭５５−７０８２７号公報や特開昭
６２−２６９１２７号公報等で提案されている。

第９図は特開昭５５−７０８２７号公報で提案されてい
るパイレベルの位相型拡散板の要部概略図である。同図
において１０１は基板であり、該基板１０１面上に一定
の高さの微細パターン１０２が形成されている。そして
基板１０１面上の領域Ａを通過する光束とパターン１０
２の領域Ｂを通過する光束間に位相差を付与し、所定の
拡散特性を得ている。

（発明が解決しようとする問題点） これらの公報で提案されている焦点板は微少パターンか
周期的に配列されている為、光の波長による回折の影響
が強く生じ撮影系で得られるボケ像に色ずれが生じ、又
回折光が離散的にピークを持つ分布となる為、結像され
た像のボケ味が悪くなる等の問題点があった。

特にパイレベル位相型焦点板は凹凸部より生ずる０次、
±１次、±２次等の回折光の色付きが略パイレベルの凹
凸部の深さ（位相）で決まってしまいこれを補止するこ
とが難しく、又０次光強度は最小４〜５％程度が限界で
あり、これ以下にすること等が一般に大使館しいという
問題点があった。

本発明は光学的に透明な基板面」−に凸部又は／及び凹
部より成る所定形状の微少パターンを複数個不規則に設
けた単位パターン領域を複数個規則的に配置したパター
ン部を複数個一定の条件下で積層することにより０次回
折光の強度（白色）及び色付き、更には拡散光の色付き
か少なく、例えばファインダー系に適用したときは良好
なるファインダー像の観察が可能な位相型拡散板の提供
を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る位相型拡散板は、凸部又は凹部より成る所
定形状の微少パターンを複数個不規則に配置した単位パ
ターン領域を複数個規則的に配置した構成のパターン部
を数種類用いて光学的に透明な基板上に数種類の該パタ
ーン部の和が基準面を含め３つ以上の高さになるように
構成し、このパターンを通過する光束を該光束間に位相
差を付与することにより回折又は／及び散乱させ所望の
拡散特性を持たせるようにしたことを特徴としている。

（実施例） 第１図は本発明の第１実施例の一部分の平面概略図であ
る。

同図において１は透明基板、２ａ〜２Ｃは各々単位パタ
ーン領域であり、複数個とツチＴ１で規則的に基板１上
に配置されており、パターン部２を構成している。３ａ
〜３Ｃは各々単位パターン領域であり、複数個ピッチＴ
２で規則的にパターン部２（基板１）上に積層して配置
されておりパターン部３を構成している。２ａ、〜２ａ
ｎ。

３ａ、〜３ａｎは各々凸部又は凹部より成る円形状の微
細パターンであり基板１と同質又は異質の材料より成っ
ており、単位パターン領域２ａ３ａ内に不規則に配置さ
れている。即ち単位パターン領域内のこれらの微少パタ
ーンが点対称（１μｍ以上ずれていること）とならない
ように不規則に配置している。

尚、４ａ〜４Ｃ９５ａ〜５Ｃは各々単位パターン領域の
便宜上水した仮想境界線であり、実際には設けられてい
ない。又ｍ位パターン領域２ｂ。

２ｃ、３ｂ、３ｃ内には微細パターンが同じように配置
されているが同図では便宜り省略している。

パターン部２とパターン部３は同図に示すように単位パ
ターン領域２ａ、３ａを構成する各辺の法線のなす角度
α（９０度）の略１／２の角度（４５度）たけ回転して
重ね合わせて構成されている。

そして第２図に示すように任意の一断面内におけるパタ
ーン部２，３の凹凸部の高さが少なくとも３種類以上（
３レベル）となるように微少パターンの形状、深さ等を
設定している。

本実施例では同図に示すように微細パターンを基板１而
−にに設ける際前述の如く特定し、これにより、例えば
焦点板としての良好なる効果を発揮させている。即ち微
少パターンの段差の異なる領域を通過する光束間に対し
て所定の位相差を与え、面積的に所定の位相差を与えて
回折及び光散乱を起こさせ、これにより所望の拡散特性
を有した位相型拡散板を得ている。

例えば凸部と凹部から成る微少パターンの高さが４段階
ある所謂４レベル位相差焦点板の場合にはルベルと２レ
ベル、ルベルと３レベル、ルベルと４レベル、２レベル
と３レベル、２レベルと４レベル、そして３レベルと４
レベル上の形状による光の打ち消しが可能となり、白色
θ次光強度を１％以下にすることができる。

更に色むらに関してはパイレベルでは白色０次光の色は
青又は赤色成分が残り、青色〜赤色間にバラつくが３レ
ベル以上にすることにより青、緑、赤色の各成分を小さ
くすることができ、白色０次光の色をパイレベルに比べ
て良好な白色としている。

本実施例では単位パターン領域２ａ〜２ｃ。

３ａ〜３ｃの配列を周期的構造とし、粒状性が目立たな
いようにしている。特にこのときの単位パターン領域の
繰り返しピッチ（周期）Ｔは２０μｍ≦Ｔ≦５０μｍの
如く設定するのが望ましい。２０μｍ以下だと最小線幅
が０，５μｍ以下の部分が発生し、製作が難しくなり、
又５０μｍ以上だと粒状性が目立ってぐるので良くない
。

又深さは位相差がπ、２π付近にレベルがあることが良
い。特に位相差がπ付近の深さをｄｌ、２π付近の深さ
をｄ２、使用波長をλ、材料の屈折率をｎとしたとき なる条件を満足させるのが良い。

具体的にはえ＝６００ｎｍ、材料をアクリルｎ　＝　１
．４９１１８のとき ０．４６（μｍ）≦ｄ、≦０．７６（μｍ）　・・・・
（３）０．８８（μｍ）≦ｄ２≦１．３４　（μｍ　）
　・・”　（４）を満足させるのが良好なる配光特性が
得られるので好ましい。

特に深さｄ、、ｄ２の範囲内に各々複数レベル存在する
と更に良好なる配向特性が得られるので好ましい。深さ
ｄ、、ｄ２がこの範囲を逸脱すると白色０次光量が増加
してくるので良くない。

一般に２種のパターン部を重ねる際に２種のパターン部
の単位パターン領域の繰り返し周期は同じ方が焦点板と
して用いる場合、観察上好ましい。

そこで本実施例においてパターン部を基板１面上に２層
積層するときは、これら各パターン部の単位パターン領
域の繰り返し周期のうち大きい方をＴ１、小さい方をＴ
２としたとき Ｉ｜Ｔ１／Ｔｌ≦０．６　　・・・・（５）としている
。これにより良好なる色光な有したファインダー像の観
察を可能としている。

特に｜Ｔ＝Ｏのときは白色０次光量が小さくなり好まし
い。

条件式（５）の範囲を越えると回折強度分布（配向特性
）のバランスか悪くなり、特に高次回折光が弱くなりす
ぎるので良くない。

又、一般にカメラ等に用いられる焦点板には撮影系によ
って形成される物体像を観察した場合、該物体像が明る
く、かつボケ味の良いことが特に要望されている。焦点
板としてはこれら２つの特性をバランス良く維持するこ
とが重要となってくる。

この為、本実施例においてはパターン部を２層とし、こ
れらを互いに積層する際、同一のパターン形状を有した
２つのパターン部を互いに積層し、これにより白色０次
光量が小さく、１次回折光が大きい均一な点対称のボケ
味が得られる焦点板を達成している。

そしてこのとき第１図に示すように単位パターン領域の
各辺の法線のなす角度αの１／２だけ回転させて重ね合
わせ又は／及び単位パターン領域が第３図（第２実施例
）に示すように矢印の方向にΔだけ平行移動するように
重ね合わせて、良好なるボケ味を有したファインダー像
を得てぃる。

尚、第３図では単位パターン領域が６角形状より成る場
合を示している。

２つのパターン部を回転させるときは回転角がα±１０
０、α／２±１０°となるように設定するのが良い。こ
の範囲を外れると焦点板としてのボケ味がずぬけとなり
良くない。

又平行移動して重ね合わせるときは第３図に示すように
単位パターン領域内の微少パターンが全く一致しない（
０，２μｍ以上ずれていること）ように平行移動させる
必要かある。微少パターンが全く一致してしまうと位相
差が２πのみとなり０次光が強くなりすぎるので良くな
い。

例えばこのときの平行移動量をΔ、２つのパターン部の
繰り返しピッチの平均値をＴａとしたとき Δ　ｌ　　　＜　　　Ｔａ／２　　　　　　・・・・・
・・・（６）を満足するように構成するのが良い。

条件式（６）を外れるとモアレが発生し、ファインダー
像の観察時にモアレが目立ってくるので良くない。

次に２つのパターン部を基板面」二に積層する実施例を
第４図を用いて説明する。

まず第１工程として洗浄した基板４１に感光性樹脂膜、
又は銀塩膜等のレジスト４２をつけパターンマスクと密
着させ露光又は縮少露光し、現像又はブリーチし、レジ
スト面上に凹凸を形成する。特にレジストとしては解像
力の高いポジ型のレジストを使用している（工程■、■
、■）。

第２王程としてはエツチングし基板４１に形成する凹凸
を所定量の深さにする。次いで不要物を剥離し、原盤を
製作する。（工程■、■）。

第３工程は第１工程と同じくエツチング剥離された基板
面上に同様に感光性樹脂又は銀塩等のレジストをつけ、
異ったパターンマスク又は同一のパターンマスクを使用
し、原盤とパターンマスクをある所定量、回転又はずら
して露光現像又はブリーチし基板４１面上に新らたな凹
凸を形成する（工程■、■、■）。

第４工程は第２工程と同しくエツチングし基板４１面上
に新らたな凹凸を所定量の深さにし、不要物を剥離する
（工程■、＠ｌ）。

このような工程を何回か縁り返すことにより、３レベル
以上の段差構造を有した位相型拡散板を得ている。

本実施例では基板４１面上に２つのパターン部を積層し
、拡散板を製作する際、第１回目の製作時の凹凸の段差
の深さと第２回目の製作時の凹凸の段差の深さを等しく
すれば３レベルの位相型拡散板が得られ、深さを変えて
製作すれば第２図に示すような４レベルの位相型拡散板
が得られる。

本実施例における他の製作方法としては、前述の第１工
程の段階で異りだパターンマスク又は同＝−のパターン
マスクで多重露光し、現像又はブリーヂし、３レベル以
」二の凹凸を形成し、更に第２工程のエツチングをする
方法も適用可能である。

又数種類のパターンマスクを回転又は平行移動させ、濃
度分布をもった１枚の合成パターンマスクを製作し、第
１工程で１回露光し、現像又はブリーチし、３レベル以
上の凹凸を形成し、第２工程のエツチングをするような
方法を用いても良い。

第５図〜第８図は各々本発明の第３〜第６実施例の要部
平面図である。

これらの各実施例はいずれも基板面上に２つのパターン
部Ａ、Ｂを積層した構成より成り、各図においては各々
のパターン部の単位パターン領域を示している。

又単位パターン領域の境界線は便宜上爪しており、実際
の基板面上には描かれていない。

単位パターン領域の面積をＳＵ、該単位パターン領域内
に含まれる微少パターンの総数をｉＴＬ、単位パターン
領域内の第１番目の微少単位パターンの面積を５Ｐ（ｉ
）、単位パターン領域内の各微少パターンの面積をｍ位
パターン領域の面積で規格化したものの値５Ｐ（ｉ）／
ＳＵ［ｉ＝１〜ｉＴＬ］がある範囲内に含まれるものの
数を１ｓＮｏとする。

第５図に示す第３実施例における２つのパターン部Ａ、
Ｂのうち１つのパターン部Ａは−・辺の長さ２５μｍの
正６角形の単位パターン領域内に大きさが異なる５種類
の円形の微少パターンが不規則に配列されている。

パターン部Ａの単位パターン領域の縁り返しとッチＴ１
はＴＩ＝４３．３μｍである。

又、　　５Ｐ（ｉ）／Ｓ口≦０．０２５では１ｓＮｏ／
１ＴＬ−０，８９０，０２５＜　ＳＰ　（ｉ）　／ＳＯ
≦０．０５　　　　１ｓＮＯ／１ＴＬ−０，１１０，０
５＜５Ｐ（ｉ）／ＳＯ≦０．１０　　　１ｓＮＯ／１Ｔ
Ｌ−００，１０＜　５Ｐ（ｉ）／ＳＯ１ｓＮＯ／１ＴＬ
＝、０である。

又他のパターン部Ｂは一辺の長さ１５μｍの正６角形の
単位パターン領域内に大きさが異なる５種類の円形の微
少パターンが不規則に配列されている。

パターン部Ｂの単位パターン領域の繰り返しとツチＴ２
はＴ２＝２６μｍである。

又、　　５Ｐ（ｉ）／Ｓ１１≦０．０２５ではｊｓＮＯ
／１ＴＬ−０，４６０，０２５＜５Ｐ（ｉ）／ＳＵ≦０
．０５　　　　１ｓＮＯ／１ＴＬ＝０．４６０．０５　
　＜　５ＰＩ）／Ｓｌ＋≦０．１０　　　　１ｓＮＯ／
１ＴＬ−００，１０＜　５Ｐ（ｉ）／ＳＯ１ｓＮＯ／１
ＴＬ＝０．０８である。

そして本実施例ではパターン部Ｂを３００回転させ、さ
らに１μｍ平行ずらしさせパターン部Ａの凹凸部と重ね
合わせている。段差はλ＝６００ｎｍ　、　ｎ＝１．４
７１　　（λ＝　６００ｎｍ　）で第２図に示す記号を
用いると（以下同様である） ｄＩ−、＝　　０．５４μｍ ｄ、−２＝　　０．５７μｍ ｄ２＝　　１．１１μｍ であり、Ｉ｜Ｔ１／Ｔ１＝０．４０である。

る。

第６図に示す第４実施例は第５図の第３実施例における
パターン部Ａとパターン部Ｂを用い、方のパターン部を
３μｍ平行移動させて重ね合ゎせた構成より成っている
。微少パターンによる凹凸部の段差はえ＝６００ｎｍ　
、　ｎ＝１．４７１　　（λ；６００ロｍ　）　で ｄｌ−、＝　　０．５３μｍ ｄ　＋−ｚ　＝　　０．５８μｍ ｄ２＝　　１．１１μｍ であり、Ｉ｜Ｔ　ｌ／Ｔ１＝０．４０である。

る。

第７図に示す第５実施例は同じパターン形状の２つのパ
ターン部の一方を１８０度回転させて重ね合わせた構成
より成っている。

本実施例では一辺の長さ２０μｍの正６角形の東位パタ
ーン領域内に大きさが異なる４種類の円形の微少パター
ンが不規則に配列されている。又前記正６角形の単位パ
ターン領域が隣接して規則的に配列されている。その繰
り返し周期Ｔ１は３４・６μｍである。

又、　　５Ｐ（ｊ）／ＳＩＪ≦０．０２５　”ｔ’は１
ｓＮＯ／１ＴＬ−０，４６０，０２５＜　ＳＰ　（ｉ）
　／ＳＵ≦０．０５　　　１ｓＮＯ／１ＴＬ−０，４６
０，０５＜５Ｐ（ｉ）／ＳＯ≦０．１０　　　１ｓＮｏ
／１ＴＬ＝００．１０　　＜５Ｐ（ｉ）／ＳＯ１ｓＮＯ
／ｊＴＬ−０，０８である。

そして微少パターンによる凹凸部の段差はλ＝６００ｎ
ｍ　％ｎ＝１．４７１　（λ＝　６００ｎｍ　）でｄ　
、−＋　＝　　０．５０μｍ ｄ　＋−ｚ　＝　　０．６７μｍ ｄ２＝　　１．１７μｍ であり、繰り返し周期はＴ１＝７２なのでＩＴＩＴ２１
／Ｔ１＝Ｏである。

第８図に示す第６実施例では同じパターン形状の２つの
パターン部の一方を０．５μｍ平行移動させて重ね合わ
せた構成より成っている。

本実施例では一辺の長さ１５μｍの正６角形の単位パタ
ーン領域内に大きさが異なる５種類の円形の微少パター
ンが不規則に配列されている。その繰り返し周期Ｔ１は
２６μｍである。

又、　　ＳＰ　（ｉ）　／ＳＯ≦０．０２５　テは１ｓ
ＮＯ／１ＴＬ−０，４６０，０２５＜　５Ｐ（ｊ）／Ｓ
Ｏ≦０．０５　　　　ｉ　ＳＮＯ／１ＴＬ＝０゜４６０
．０５　　＜５Ｐ（ｉ）／ＳＩＪ≦０．１０　　　　１
ｓＮＯ／ｉＴｌ、＝００．１０　　＜５Ｐ（ｉ）／ＳＯ
１ｓＮＯ／１ＴＬ−０，０８である。

そして微少パターンによる凹凸部の段差はえ＝６００ｎ
ｍ　、　ｎ　＝］、４７１　（λ＝　６００ｎｍ　）で
ｄ、、　＝　　０．５７μｍ ｄ　＋−２＝　　０．７５μｍ ｄ２＝　　］、３３０μ ｍあり、繰り返し周期はＴ１＝７２なのでＩＴＩＴ２１
／Ｔ１＝Ｏである。

（発明の効果） 本発明によれば光学的に透明な基板面上に凸部又は／及
び凹部より成る所定形状の微少パターンを複数個不規則
に設けた単位パターン領域を複数個規則的に配置したパ
ターン部を複数個前述の如く一定の条件下で積層するこ
とにより３レベル以上の段差構造か容易に得られ、入射
光束に対する０次回折光の強度（白色）及び色付き、更
には拡散光の色付きが少なく、例えばファインダー系に
適用したときは配向特性か良く、かつボケ味の良い良好
なるファインダー像の観察が可能な位相型拡散板を達成
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１．第３．第５．第６．第７．第８図は順に本発明の
第１〜第６実施例の一部分の平面概略図、第２図は第１
図の任意の一断面図、第４図は本発明の位相型拡散板の
製造方法の一実施例の説明図、第９図は従来のハイレベ
ル位相型焦点板の要部斜視図である。 図中、１，４１は透明基板、２ａ〜２ｃ３ａ〜３ｃは各
々単位パターン領域、２，３゜Ａ、Ｂは各々パターン部
、２ａ、〜２ａｎ。 ３ａ、〜３ａ、は微細パターン、４ａ〜４ｃ。 ５ａ〜５ｃは仮想境界線、ｄｌ−１、ｄ、−２，ｃｔ、
。 は深さである。 ｒつ 派 派 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）凸部又は凹部より成る所定形状の微少パターンを
   複数個不規則に配置した単位パターン領域を複数個規則
   的に配置した構成のパターン部を数種類用いて光学的に
   透明な基板上に数種類の該パターン部の和が基準面を含
   め３つ以上の高さになるように構成し、このパターンを
   通過する光束を該光束間に位相差を付与することにより
   回折又は／及び散乱させ所望の拡散特性を持たせるよう
   にしたことを特徴とする位相型拡散板。
2. （２）２種類の前記パターン部を用いて前記基板上に２
   種類の該パターン部の和が基準面を含め３つ又は４つの
   高さになるよう構成し、これら各パターン部の単位パタ
   ーン領域の繰り返し周期のうち大きい方をＴ１、小さい
   方をＴ２としたとき｜Ｔ１−Ｔ２｜／Ｔ１≦０．６ なる条件を満足することを特徴とする請求項１記載の位
   相型拡散板。
3. （３）前記パターン部を２つの同一パターンより構成し
   、該パターン部の単位パターン領域を構成する各辺の法
   線のなす角度α、またはその角度の１／２だけ一方のパ
   ターン部を回転して重ね合わせ又は／及び該一方のパタ
   ーン部を平行移動させて重ね合わせたことを特徴とする
   請求項１又は請求項２記載の位相型拡散板。