JPH0756009A - 振幅および位相の光学的フィルタリング処理をする２値的な回折性の光学的な要素 - Google Patents
振幅および位相の光学的フィルタリング処理をする２値的な回折性の光学的な要素Info
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- JPH0756009A JPH0756009A JP15131094A JP15131094A JPH0756009A JP H0756009 A JPH0756009 A JP H0756009A JP 15131094 A JP15131094 A JP 15131094A JP 15131094 A JP15131094 A JP 15131094A JP H0756009 A JPH0756009 A JP H0756009A
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- G02B27/4205—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant
- G02B27/4211—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant correcting chromatic aberrations
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 振幅及び位相光学フィルタとして機能する２
値的回折性光学的要素を提供する。 【構成】 光学的なサブストレート１０２およびその上
の２値的な表面リリーフの位相格子構成１０４であっ
て、２値的な表面リリーフの位相格子構成１０４は複数
の格子を有しており、複数の格子の各々は基準レベル１
０８および位相レベル１１０を有しており、位相レベル
１１０は基準レベル１０８から特定された深さだけ垂直
にオフセットされており、格子の周期に対する位相レベ
ル幅のレシオにより、２値的な表面リリーフの位相格子
構成の一つの格子によって回折される入射ビームの量、
および、２値的な回折性の光学的な要素によって伝送さ
れるゼロ・オーダーで非回折性の光ビームの振幅および
位相の量が決定される前記光学的要素。
値的回折性光学的要素を提供する。 【構成】 光学的なサブストレート１０２およびその上
の２値的な表面リリーフの位相格子構成１０４であっ
て、２値的な表面リリーフの位相格子構成１０４は複数
の格子を有しており、複数の格子の各々は基準レベル１
０８および位相レベル１１０を有しており、位相レベル
１１０は基準レベル１０８から特定された深さだけ垂直
にオフセットされており、格子の周期に対する位相レベ
ル幅のレシオにより、２値的な表面リリーフの位相格子
構成の一つの格子によって回折される入射ビームの量、
および、２値的な回折性の光学的な要素によって伝送さ
れるゼロ・オーダーで非回折性の光ビームの振幅および
位相の量が決定される前記光学的要素。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２値的な回折性の光学
的な要素(binary diffractive optical element)による
振幅および位相の光学的フィルタリング処理に関するも
のである。
的な要素(binary diffractive optical element)による
振幅および位相の光学的フィルタリング処理に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】理論的に、ある所与の周期を有する回折
格子からなる軸上の回折性の位相要素は、１００％の回
折効率を達成することができる。しかしながら、この効
率を達成するためには、いずれの所与の周期内でも連続
的な位相のプロフィールが必要である。この表面プロフ
ィールの理論的な回折効率も、波長における変化には比
較的敏感なものである。これと対照的に、屈折性の要素
は波長には比較的鈍感なものである。回折についての高
品質、高効率、連続的な位相のプロフィールのための技
術は、現状では存在しない。
格子からなる軸上の回折性の位相要素は、１００％の回
折効率を達成することができる。しかしながら、この効
率を達成するためには、いずれの所与の周期内でも連続
的な位相のプロフィールが必要である。この表面プロフ
ィールの理論的な回折効率も、波長における変化には比
較的敏感なものである。これと対照的に、屈折性の要素
は波長には比較的鈍感なものである。回折についての高
品質、高効率、連続的な位相のプロフィールのための技
術は、現状では存在しない。
【０００３】比較的高い回折効率および製造の容易性が
もたらされる妥協のものは、マルチレベルの位相格子で
ある。個別の位相レベルの数が大きければ大きい程に、
連続的な位相ファンクションの近似はそれだけ良好にな
る。これらのマルチレベルの位相プロフィールは、標準
的な半導体集積回路の製造技術を用いて製造することが
できる。
もたらされる妥協のものは、マルチレベルの位相格子で
ある。個別の位相レベルの数が大きければ大きい程に、
連続的な位相ファンクションの近似はそれだけ良好にな
る。これらのマルチレベルの位相プロフィールは、標準
的な半導体集積回路の製造技術を用いて製造することが
できる。
【０００４】製造プロセスは回折性の位相プロフィール
の数学的な位相の記述をもって開始され、製造されたマ
ルチレベルの回折表面がもたらされる。その第１のステ
ップは、数学的な位相の表現をとり、位相プロフィール
の情報を含むマスクのセットをそれから発生させること
である。その第２のステップは、マスクからの位相プロ
フィールの情報を、レンズの設計によって特定された要
素の表面に伝送することである。
の数学的な位相の記述をもって開始され、製造されたマ
ルチレベルの回折表面がもたらされる。その第１のステ
ップは、数学的な位相の表現をとり、位相プロフィール
の情報を含むマスクのセットをそれから発生させること
である。その第２のステップは、マスクからの位相プロ
フィールの情報を、レンズの設計によって特定された要
素の表面に伝送することである。
【０００５】マルチレベルの要素を製造する際に含まれ
る第１のステップは、マルチレベルの態様で近似される
べき理想的な回折性の位相プロフィールを数学的に記述
することである。製造プロセスにおける次のステップ
は、集積回路産業において用いられる標準的なパターン
発生器によって生成されるリトグラフ・マスクのセット
を生成させることである。
る第１のステップは、マルチレベルの態様で近似される
べき理想的な回折性の位相プロフィールを数学的に記述
することである。製造プロセスにおける次のステップ
は、集積回路産業において用いられる標準的なパターン
発生器によって生成されるリトグラフ・マスクのセット
を生成させることである。
【０００６】Ｇｅ，ＺｎＳｅ，ＳｉおよびＳｉＯ2 のよ
うな所望の材料によるサブストレートは、薄層のフォト
レジストによって被覆される。第１のリトグラフ・マス
クは、これに次いで、サブストレートに緊密に接触して
配置され、紫外線の露光ランプによって上部から照射さ
れる。代替的に、光学的なまたは電子ビームのいずれか
のパターン発生器で、薄層のフォトレジストを露光する
ことができる。フォトレジストは現像され、露光したレ
ジストは洗い去られ、そして、残留しているフォトレジ
スト内に２値の格子パターンが残される。このフォトレ
ジストはエッチング停止部として動作する。
うな所望の材料によるサブストレートは、薄層のフォト
レジストによって被覆される。第１のリトグラフ・マス
クは、これに次いで、サブストレートに緊密に接触して
配置され、紫外線の露光ランプによって上部から照射さ
れる。代替的に、光学的なまたは電子ビームのいずれか
のパターン発生器で、薄層のフォトレジストを露光する
ことができる。フォトレジストは現像され、露光したレ
ジストは洗い去られ、そして、残留しているフォトレジ
スト内に２値の格子パターンが残される。このフォトレ
ジストはエッチング停止部として動作する。
【０００７】多くの光学的な材料をエッチングするため
の最も信頼度があり、正確なやり方は、反応性のイオン
・エッチングを用いることである。反応性のイオン・エ
ッチングのプロセスによれば、著しく反復できるレート
において、その方向により性質が異なるように材料がエ
ッチングされる。所望のエッチングの深さは極めて正確
に得ることができる。該プロセスの方向により異なる性
質のために垂直のエッチングが確実にされ、真の２値の
表面リリーフ・プロフィールがもたらされる。サブスト
レートの所望の深さまで、反応性のイオン・エッチング
が一旦なされると、残りのフォトレジストがはぎ去られ
て、２値の表面リリーフ・プロフィールが残される。
の最も信頼度があり、正確なやり方は、反応性のイオン
・エッチングを用いることである。反応性のイオン・エ
ッチングのプロセスによれば、著しく反復できるレート
において、その方向により性質が異なるように材料がエ
ッチングされる。所望のエッチングの深さは極めて正確
に得ることができる。該プロセスの方向により異なる性
質のために垂直のエッチングが確実にされ、真の２値の
表面リリーフ・プロフィールがもたらされる。サブスト
レートの所望の深さまで、反応性のイオン・エッチング
が一旦なされると、残りのフォトレジストがはぎ去られ
て、２値の表面リリーフ・プロフィールが残される。
【０００８】このプロセスで生成されるものは、サブス
トレートにおける２レベルすなわち２値の表面リリーフ
の位相格子構成である。
トレートにおける２レベルすなわち２値の表面リリーフ
の位相格子構成である。
【０００９】図１に示されているように、理想的な連続
の位相格子１０は、光学的なサブストレート１４におい
て角度付きの構成１２を有している。該角度付きの構成
は、最深のポイント１６および基準のポイント１８を有
している。角度付きの構成１２は、基準のポイント１８
から最深のポイント１６まで垂直に計測されたλ／（ｎ
−１）なる最大の深さを有しており、ここにλは理想的
な連続の位相格子１０上に入射する光ビームの波長であ
り、ｎは光学的なサブストレート１４の反射率である。
の位相格子１０は、光学的なサブストレート１４におい
て角度付きの構成１２を有している。該角度付きの構成
は、最深のポイント１６および基準のポイント１８を有
している。角度付きの構成１２は、基準のポイント１８
から最深のポイント１６まで垂直に計測されたλ／（ｎ
−１）なる最大の深さを有しており、ここにλは理想的
な連続の位相格子１０上に入射する光ビームの波長であ
り、ｎは光学的なサブストレート１４の反射率である。
【００１０】これと対照的に、位相格子１０の２値的な
近似２０は、基準レベル２２および位相レベル２４の２
個のレベルを有している。レベル２２およびレベル２４
の双方とも角度付きではなく、フラットである。位相レ
ベルは基準レベルからλ／２（ｎ−１）なる深さだけ垂
直にオフセットされており、ここにλは位相格子の２値
的な近似２０上に入射する光ビームの波長であり、ｎは
光学的なサブストレートの反射率である。理想的な連続
の位相格子の２値的な近似または２値的な表面のリリー
フの位相格子構成は、実際には光学的な目的のための理
想的な連続の位相格子に近似することになる。
近似２０は、基準レベル２２および位相レベル２４の２
個のレベルを有している。レベル２２およびレベル２４
の双方とも角度付きではなく、フラットである。位相レ
ベルは基準レベルからλ／２（ｎ−１）なる深さだけ垂
直にオフセットされており、ここにλは位相格子の２値
的な近似２０上に入射する光ビームの波長であり、ｎは
光学的なサブストレートの反射率である。理想的な連続
の位相格子の２値的な近似または２値的な表面のリリー
フの位相格子構成は、実際には光学的な目的のための理
想的な連続の位相格子に近似することになる。
【００１１】分かるとおり、サブストレート上のフォト
レジストは、電子ビーム式のパターン発生器によって露
光することができる。電子ビームによる直接書き込みの
プロセスによって、マスクとそれらに対応する整列およ
び露光上の問題が取り除かれる。２値的な光学手段も、
エポキシ・キャスティング，ゾルゲル・キャスティン
グ，エンボス処理，注入モールド処理およびホログラフ
ィ再生を用いることによって再生された。
レジストは、電子ビーム式のパターン発生器によって露
光することができる。電子ビームによる直接書き込みの
プロセスによって、マスクとそれらに対応する整列およ
び露光上の問題が取り除かれる。２値的な光学手段も、
エポキシ・キャスティング，ゾルゲル・キャスティン
グ，エンボス処理，注入モールド処理およびホログラフ
ィ再生を用いることによって再生された。
【００１２】２値的な光学要素は、従来の光学手段を越
えて多くの利点を有している。それらはコンピュータに
基づいて生成されることから、これらの要素は従来のレ
ンズまたはミラーよりも一般化した波面形成を実行する
ことができる。要素は数学的に規定されることだけが必
要であり、基準の表面を必要とすることはない。従っ
て、広範に非対称の２値的な光学手段によれば複雑な光
学システムにおける異常を訂正することが可能であり、
また、要素は特別なレーザ・システムのために波長に敏
感にすることができる。
えて多くの利点を有している。それらはコンピュータに
基づいて生成されることから、これらの要素は従来のレ
ンズまたはミラーよりも一般化した波面形成を実行する
ことができる。要素は数学的に規定されることだけが必
要であり、基準の表面を必要とすることはない。従っ
て、広範に非対称の２値的な光学手段によれば複雑な光
学システムにおける異常を訂正することが可能であり、
また、要素は特別なレーザ・システムのために波長に敏
感にすることができる。
【００１３】２値的な回折性の光学要素は一般的にはよ
り薄く、より軽いものであり、屈折性の光学要素より
も、多くのタイプの異常および歪みを訂正することがで
きる。
り薄く、より軽いものであり、屈折性の光学要素より
も、多くのタイプの異常および歪みを訂正することがで
きる。
【００１４】光学的なフィルターというデバイスは、該
デバイスを通過する光の振幅または位相を変えるもので
ある。フィルターは、ニュートラル・デンシティ・フィ
ルターのように波長に対して非選択性のものか、また
は、バンド・パス・フィルターのように波長に対して選
択性のものである。フィルターは、光の不所望の部分を
吸収または反射のいずれかをして、選択的な伝送を可能
にするものである。
デバイスを通過する光の振幅または位相を変えるもので
ある。フィルターは、ニュートラル・デンシティ・フィ
ルターのように波長に対して非選択性のものか、また
は、バンド・パス・フィルターのように波長に対して選
択性のものである。フィルターは、光の不所望の部分を
吸収または反射のいずれかをして、選択的な伝送を可能
にするものである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ここで望ましいこと
は、光の不所望の部分がフィルターにより回折されて、
１次または高次の回折オーダーにされることである。
は、光の不所望の部分がフィルターにより回折されて、
１次または高次の回折オーダーにされることである。
【００１６】またここで望ましいことは、光の強度の振
幅および光の位相の双方がフィルターにより変更可能に
されて、特定の振幅および位相を有するフィルター処理
されたビームを生成することである。
幅および光の位相の双方がフィルターにより変更可能に
されて、特定の振幅および位相を有するフィルター処理
されたビームを生成することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】２値的な回折性の光学的
要素によれば、特定化した比率および特定化した位相の
入射光ビームを伝送するだけのことにより、ゼロ・オー
ダーで非回折のビームにし、残りは１次または高次の回
折オーダーになるように、入射する光ビームの振幅強度
および位相がフィルター処理される。２値的な回折性の
光学的要素は、光学的なサブストレート内に２値的な表
面のリリーフ位相の格子構成を有している。２値的な表
面のリリーフ位相の格子構成は複数の格子を有してお
り、各格子は基準レベルおよび位相レベルを備えてい
る。
要素によれば、特定化した比率および特定化した位相の
入射光ビームを伝送するだけのことにより、ゼロ・オー
ダーで非回折のビームにし、残りは１次または高次の回
折オーダーになるように、入射する光ビームの振幅強度
および位相がフィルター処理される。２値的な回折性の
光学的要素は、光学的なサブストレート内に２値的な表
面のリリーフ位相の格子構成を有している。２値的な表
面のリリーフ位相の格子構成は複数の格子を有してお
り、各格子は基準レベルおよび位相レベルを備えてい
る。
【００１８】位相レベルは基準レベルからλ／２（ｎ−
１）なる深さだけ垂直にオフセットされており、ここに
λは空気中の入射光ビームの波長であり、ｎは光学的な
サブストレートの屈折率である。
１）なる深さだけ垂直にオフセットされており、ここに
λは空気中の入射光ビームの波長であり、ｎは光学的な
サブストレートの屈折率である。
【００１９】２値的な表面のリリーフ位相の格子構成の
格子の各々の位相レベルは、回折の量を調節するために
格子の総体的な周期に関して調節することが可能であ
り、このために、格子構成を通して伝送され、これによ
って回折された入射ビームの強度の振幅および位相の制
御がなされる。ゼロから１までの範囲の所与の光学的な
伝送比率Ｔに対しては、格子周期に対する位相レベルの
相対的な幅ｄは（（Ｔの平方根）＋１）／２に等しい。
格子の各々の位相レベルは、回折の量を調節するために
格子の総体的な周期に関して調節することが可能であ
り、このために、格子構成を通して伝送され、これによ
って回折された入射ビームの強度の振幅および位相の制
御がなされる。ゼロから１までの範囲の所与の光学的な
伝送比率Ｔに対しては、格子周期に対する位相レベルの
相対的な幅ｄは（（Ｔの平方根）＋１）／２に等しい。
【００２０】ゼロ・オーダー，非回折で伝送された光ビ
ームの位相は０からΠないし０のサイクルであり、これ
に対して、強度の光学的な伝送性は１００％から０％な
いし１００％のサイクルである。
ームの位相は０からΠないし０のサイクルであり、これ
に対して、強度の光学的な伝送性は１００％から０％な
いし１００％のサイクルである。
【００２１】
【実施例】ここで図２を参照すると、光学的なフィルタ
ー処理のための２値的な回折性の光学的な要素１００が
例示されている。２値的な回折性の光学的な要素１００
はＳｉＯ2 の光学的なサブストレートからなり、その上
にあるものは２値的な表面リリーフの位相格子構成１０
４である。２値的な表面リリーフの位相格子構成１０４
の個別に刻まれた(blazed)格子１０６は周期ｐを有して
いる。１次または基準表面１０８および２次または位相
レベル表面１１０の幅は周期ｐに等しい。１次または２
次の表面は、位相格子構成における２値的な表面リリー
フ・パターンの異なる位相レベルを表している。
ー処理のための２値的な回折性の光学的な要素１００が
例示されている。２値的な回折性の光学的な要素１００
はＳｉＯ2 の光学的なサブストレートからなり、その上
にあるものは２値的な表面リリーフの位相格子構成１０
４である。２値的な表面リリーフの位相格子構成１０４
の個別に刻まれた(blazed)格子１０６は周期ｐを有して
いる。１次または基準表面１０８および２次または位相
レベル表面１１０の幅は周期ｐに等しい。１次または２
次の表面は、位相格子構成における２値的な表面リリー
フ・パターンの異なる位相レベルを表している。
【００２２】周期ｐに対する位相レベル表面１１０の幅
Ｗのレシオは０．０から１．０まで変動できるものであ
り、これは個別の格子の相対的な周期ｐは０ないし１０
０％である位相レベル表面に等しいものである。２値的
な表面リリーフの位相格子構成１０４は、この例におい
ては、基準表面１０８の第１の表面および位相レベルま
たはエッチングされたレベル１１０の第２の表面からな
るものである。位相レベルのエッチングされた深さはλ
／２（ｎ−１）であって、ここにλは２値的な回折性の
光学的な要素を通して伝送される空気中の光ビームの波
長であり、ｎは光学的なサブストレート１０２の屈折率
である。
Ｗのレシオは０．０から１．０まで変動できるものであ
り、これは個別の格子の相対的な周期ｐは０ないし１０
０％である位相レベル表面に等しいものである。２値的
な表面リリーフの位相格子構成１０４は、この例におい
ては、基準表面１０８の第１の表面および位相レベルま
たはエッチングされたレベル１１０の第２の表面からな
るものである。位相レベルのエッチングされた深さはλ
／２（ｎ−１）であって、ここにλは２値的な回折性の
光学的な要素を通して伝送される空気中の光ビームの波
長であり、ｎは光学的なサブストレート１０２の屈折率
である。
【００２３】この単一エッチングの２値的な回折性の光
学的な要素は、強度または振幅および位相の双方におい
て、ゼロ・オーダーの回折性で光学的なビームを再プロ
フィールするために用いられる。円滑な光学的表面によ
れば、回折に基づく分散ロスをともなうことなく、１０
０％の入射レーザ・ビームが投射される。しかしなが
ら、２値的な位相リリーフの格子構成のような格子が当
該円滑な表面において形成されたとすると、光ビームの
幾らかは回折され、これにより、ゼロ・オーダーにおい
て残留する光が減衰することになる。
学的な要素は、強度または振幅および位相の双方におい
て、ゼロ・オーダーの回折性で光学的なビームを再プロ
フィールするために用いられる。円滑な光学的表面によ
れば、回折に基づく分散ロスをともなうことなく、１０
０％の入射レーザ・ビームが投射される。しかしなが
ら、２値的な位相リリーフの格子構成のような格子が当
該円滑な表面において形成されたとすると、光ビームの
幾らかは回折され、これにより、ゼロ・オーダーにおい
て残留する光が減衰することになる。
【００２４】エッチングの深さがλ／２（ｎ−１）であ
り、位相レベルの幅が格子周期の半分であるときには、
光ビームの全てが１次または高次のオーダーに回折さ
れ、ゼロ・オーダーに残るものはない。位相レベルの幅
に対する周期のレシオが０から０．５まで変動すると、
光学的な伝送性は１００％から０％まで変動し、また、
同位相に留まる。このレシオが０．５から１．０に変動
すると、その光学的な伝送性は０％から１００％まで変
動するが、位相は波長の半分だけシフトされる（即ち、
Πの位相シフト）。かくして、光ビームの減衰は、２値
的な回折性の光学的要素１００を通して伝送され、２値
的な表面リリーフの位相格子構成１０４により回折され
て、０％と１００％との間にあることが可能にされ、ま
た、その位相は０°または１８０°のいずれかであるこ
とが可能にされる。
り、位相レベルの幅が格子周期の半分であるときには、
光ビームの全てが１次または高次のオーダーに回折さ
れ、ゼロ・オーダーに残るものはない。位相レベルの幅
に対する周期のレシオが０から０．５まで変動すると、
光学的な伝送性は１００％から０％まで変動し、また、
同位相に留まる。このレシオが０．５から１．０に変動
すると、その光学的な伝送性は０％から１００％まで変
動するが、位相は波長の半分だけシフトされる（即ち、
Πの位相シフト）。かくして、光ビームの減衰は、２値
的な回折性の光学的要素１００を通して伝送され、２値
的な表面リリーフの位相格子構成１０４により回折され
て、０％と１００％との間にあることが可能にされ、ま
た、その位相は０°または１８０°のいずれかであるこ
とが可能にされる。
【００２５】図３の例において示されているように、２
値的な回折性の光学的要素１００を通して伝送されたガ
ウス・ビームは、振幅強度および位相の双方において変
調される。ゼロの位相レベルの幅により、２値的な位相
リリーフの格子構成の基準レベル１０８の第１の表面は
フラットであり、入射ビーム（図示されない）に垂直で
ある。２値的な回折性の光学的要素による、ゼロ・オー
ダーで０位相の非回折性のビームの光学的な伝送率(tra
nsmittance) は１００％である。２値的な回折性の光学
的要素１００の位相レベル１１０の幅が０から増大する
と、入射ビームの部分として減少するゼロ・オーダーで
０位相の非回折性のビームの光学的な伝送率は、位相が
ゼロに留まるときには、２値的な表面リリーフの位相格
子構成により、１次および高次のオーダーに回折され
る。
値的な回折性の光学的要素１００を通して伝送されたガ
ウス・ビームは、振幅強度および位相の双方において変
調される。ゼロの位相レベルの幅により、２値的な位相
リリーフの格子構成の基準レベル１０８の第１の表面は
フラットであり、入射ビーム（図示されない）に垂直で
ある。２値的な回折性の光学的要素による、ゼロ・オー
ダーで０位相の非回折性のビームの光学的な伝送率(tra
nsmittance) は１００％である。２値的な回折性の光学
的要素１００の位相レベル１１０の幅が０から増大する
と、入射ビームの部分として減少するゼロ・オーダーで
０位相の非回折性のビームの光学的な伝送率は、位相が
ゼロに留まるときには、２値的な表面リリーフの位相格
子構成により、１次および高次のオーダーに回折され
る。
【００２６】位相レベル１１０の幅が周期ｐの０．５で
あり、このために該位相レベル１１０の幅が基準表面１
０８の幅に等しいときには、ゼロ・オーダーで非回折性
のビームになる入射ビームの光学的な伝送率はゼロであ
る。位相レベルの幅が０．５から１．０に連続して増大
すると、２値的な回折性の光学的要素を通して伝送され
たビームの位相はΠであり、ゼロ・オーダーで非回折性
のビームになる入射ビーム（および、そのためのその伝
送された強度）の光学的な伝送率も増大する。
あり、このために該位相レベル１１０の幅が基準表面１
０８の幅に等しいときには、ゼロ・オーダーで非回折性
のビームになる入射ビームの光学的な伝送率はゼロであ
る。位相レベルの幅が０．５から１．０に連続して増大
すると、２値的な回折性の光学的要素を通して伝送され
たビームの位相はΠであり、ゼロ・オーダーで非回折性
のビームになる入射ビーム（および、そのためのその伝
送された強度）の光学的な伝送率も増大する。
【００２７】位相レベル１１０の幅が、周期ｐで１．０
であるときには、第１の基準レベル１０８の幅は０であ
り、位相レベルのエッチング幅は周期の１００％であ
る。２値的な表面リリーフの位相格子の表面はフラット
であり、入射ビーム（図示されない）に対して垂直であ
って、ゼロ・オーダーで非回折性のビームになる入射ビ
ームの光学的な伝送率は１００％であり、まだΠなる位
相にある。
であるときには、第１の基準レベル１０８の幅は０であ
り、位相レベルのエッチング幅は周期の１００％であ
る。２値的な表面リリーフの位相格子の表面はフラット
であり、入射ビーム（図示されない）に対して垂直であ
って、ゼロ・オーダーで非回折性のビームになる入射ビ
ームの光学的な伝送率は１００％であり、まだΠなる位
相にある。
【００２８】位相レベル１１０の幅が周期ｐで１．０か
ら減少し始めると、位相はΠに留まるけれども、ゼロ・
オーダーで非回折性のビームになる入射ビームの光学的
な伝送率も減少し始める。
ら減少し始めると、位相はΠに留まるけれども、ゼロ・
オーダーで非回折性のビームになる入射ビームの光学的
な伝送率も減少し始める。
【００２９】位相レベル１１０の幅が周期ｐで０．５で
あり、このために該位相レベル１１０の幅が基準表面１
０８の幅に等しいときには、ゼロ・オーダーで非回折性
のビームになる入射ビームの光学的な伝送率はゼロであ
る。位相レベル１１０の幅が０．５から０．０に連続し
て減少すると、２値的な回折性の光学的要素を通して伝
送されるビームの位相は０になり、ゼロ・オーダーで非
回折性のビームになる入射ビームの光学的な伝送率（お
よび、そのためのその伝送される強度）は増大する。
あり、このために該位相レベル１１０の幅が基準表面１
０８の幅に等しいときには、ゼロ・オーダーで非回折性
のビームになる入射ビームの光学的な伝送率はゼロであ
る。位相レベル１１０の幅が０．５から０．０に連続し
て減少すると、２値的な回折性の光学的要素を通して伝
送されるビームの位相は０になり、ゼロ・オーダーで非
回折性のビームになる入射ビームの光学的な伝送率（お
よび、そのためのその伝送される強度）は増大する。
【００３０】位相レベル１１０の幅が周期ｐで０である
ときには、２値的な位相リリーフの位相格子構成の基準
レベルの第１の表面は１００％であって、このためにフ
ラットであり、ゼロ・オーダーで非回折性のビームにな
る入射ビームの光学的な伝送率は１００％であって、位
相は０である。
ときには、２値的な位相リリーフの位相格子構成の基準
レベルの第１の表面は１００％であって、このためにフ
ラットであり、ゼロ・オーダーで非回折性のビームにな
る入射ビームの光学的な伝送率は１００％であって、位
相は０である。
【００３１】２値的な表面リリーフの位相格子構成１０
４は、格子構成を通して伝送され、これによって回折さ
れた入射ビームの強度の振幅および位相に関してサイク
リックな状態にある。ゼロ・オーダーで非回折性のビー
ムの位相は０からΠないし０にサイクルし、これに対し
て、ゼロ・オーダーで非回折性のビームになる入射ビー
ムの強度の光学的な伝送率は１００％から０％ないし１
００％にサイクルする。
４は、格子構成を通して伝送され、これによって回折さ
れた入射ビームの強度の振幅および位相に関してサイク
リックな状態にある。ゼロ・オーダーで非回折性のビー
ムの位相は０からΠないし０にサイクルし、これに対し
て、ゼロ・オーダーで非回折性のビームになる入射ビー
ムの強度の光学的な伝送率は１００％から０％ないし１
００％にサイクルする。
【００３２】ガウス入力ビームは、受動で２値的な回折
性の光学的要素であるフィルターによって、強度および
位相の双方で変調される。
性の光学的要素であるフィルターによって、強度および
位相の双方で変調される。
【００３３】図４に示されているように、２値的な回折
性の光学的要素によって伝送・回折される光学的ビーム
の光学的な減衰に対する、周期ｐの格子に対する位相レ
ベル１１０の相対的な幅は、該位相レベル１１０の相対
的な幅の全体的な範囲にわたって円滑な関数であり、放
物線関数である。その光学的な減衰は光学的な伝送率と
は逆のものであり、２値的な回折性の光学的要素によっ
て回折される入射光ビームの量として参照される。
性の光学的要素によって伝送・回折される光学的ビーム
の光学的な減衰に対する、周期ｐの格子に対する位相レ
ベル１１０の相対的な幅は、該位相レベル１１０の相対
的な幅の全体的な範囲にわたって円滑な関数であり、放
物線関数である。その光学的な減衰は光学的な伝送率と
は逆のものであり、２値的な回折性の光学的要素によっ
て回折される入射光ビームの量として参照される。
【００３４】ゼロから１への範囲において、ある所与の
光学的な伝送の比率がＴであると、格子の周期に対する
位相レベルの相対的な幅ｄは次のように与えられる。 ｄ＝（（Ｔの平方根）＋１）／２ 式１
光学的な伝送の比率がＴであると、格子の周期に対する
位相レベルの相対的な幅ｄは次のように与えられる。 ｄ＝（（Ｔの平方根）＋１）／２ 式１
【００３５】ゼロから１への範囲において、当該所与の
光学的な伝送の比率Ｔに対して、位相は０またはΠのい
ずれかであることができる。式１において位相レベルの
相対的な幅が用いられるとすると、その位相はゼロであ
る。基準レベルの相対的な幅を決定するために式１が用
いられるとすると、その位相はΠである。
光学的な伝送の比率Ｔに対して、位相は０またはΠのい
ずれかであることができる。式１において位相レベルの
相対的な幅が用いられるとすると、その位相はゼロであ
る。基準レベルの相対的な幅を決定するために式１が用
いられるとすると、その位相はΠである。
【００３６】総体的な格子周期に対する位相レベルの幅
のレシオは、２値的な回折性の光学的要素の２値的な表
面リリーフの位相格子構成を横切って、周期から周期へ
と変動することができる。
のレシオは、２値的な回折性の光学的要素の２値的な表
面リリーフの位相格子構成を横切って、周期から周期へ
と変動することができる。
【００３７】２値的な回折性の光学的要素の第１の基準
レベル表面１０８および第２の位相レベル表面１１０
は、単に例示的なものである。複数の個別の格子であっ
て、その各々は異なる位相および強度のフィルター処理
をともなうものは、２値的な回折性の光学的要素を通過
するコリメート・ビームの異なる部分の位相シフトおよ
び強度変調をするために構成されることができる。基準
および位相レベルの表面を有する該２値的な回折性の光
学的要素の複数の個別の格子は、同心的であることを必
要とせず、対称であることも必要としない。該２値的な
回折性の光学的要素の複数の個別の格子は、光ビームの
全体として２個の空間的な次元のプロフィールを横切っ
て、入射光ビームの位相および強度を変更することがで
きる。
レベル表面１０８および第２の位相レベル表面１１０
は、単に例示的なものである。複数の個別の格子であっ
て、その各々は異なる位相および強度のフィルター処理
をともなうものは、２値的な回折性の光学的要素を通過
するコリメート・ビームの異なる部分の位相シフトおよ
び強度変調をするために構成されることができる。基準
および位相レベルの表面を有する該２値的な回折性の光
学的要素の複数の個別の格子は、同心的であることを必
要とせず、対称であることも必要としない。該２値的な
回折性の光学的要素の複数の個別の格子は、光ビームの
全体として２個の空間的な次元のプロフィールを横切っ
て、入射光ビームの位相および強度を変更することがで
きる。
【００３８】例示されたものはガウス式の入射ビームで
あるが、いかなる一様または非一様の強度および／また
は位相のビームでも、ちょうど伝送されるような２値的
な回折性の光学的要素に対する入力ビームであることが
可能であり、または、２値的な回折性の光学的要素から
の出力ビームでも、振幅強度および／または位相におい
てガウス式またはその他の一様なビームまたは非一様な
ビームであることができる。
あるが、いかなる一様または非一様の強度および／また
は位相のビームでも、ちょうど伝送されるような２値的
な回折性の光学的要素に対する入力ビームであることが
可能であり、または、２値的な回折性の光学的要素から
の出力ビームでも、振幅強度および／または位相におい
てガウス式またはその他の一様なビームまたは非一様な
ビームであることができる。
【００３９】光学的なサブストレート１２も、Ｇｅ，Ｚ
ｎＳｅ，Ｓｉ，ＧａＡｓおよびＳｉＯ2 のような材料か
ら形成することができる。
ｎＳｅ，Ｓｉ，ＧａＡｓおよびＳｉＯ2 のような材料か
ら形成することができる。
【図１】 理想化した連続的な位相格子および連続的な
位相格子の２値的な近似の断面側で見た概略的な説明図
である。
位相格子の２値的な近似の断面側で見た概略的な説明図
である。
【図２】 この発明に従って形成された振幅および位相
の光学的なフィルター処理のための２値的な回折性の光
学的な要素の断面側で見た概略的な説明図である。
の光学的なフィルター処理のための２値的な回折性の光
学的な要素の断面側で見た概略的な説明図である。
【図３】 ゼロ・オーダーで伝送された光の随伴的な振
幅強度−位相のグラフによる、振幅および位相の光学的
なフィルター処理のための２値的な回折性の光学的な要
素の断面側で見た概略的な説明図である。
幅強度−位相のグラフによる、振幅および位相の光学的
なフィルター処理のための２値的な回折性の光学的な要
素の断面側で見た概略的な説明図である。
【図４】 この発明に従って任意の所与の光学的な減衰
に対して可能な光学的な位相（０またはΠ）を示す、２
値的な回折性の光学的な要素によって伝送・回折された
光学的ビームの光学的な減衰に対する、格子の周期に対
する位相レベルの相対的な幅のグラフ的な説明図であ
る。
に対して可能な光学的な位相（０またはΠ）を示す、２
値的な回折性の光学的な要素によって伝送・回折された
光学的ビームの光学的な減衰に対する、格子の周期に対
する位相レベルの相対的な幅のグラフ的な説明図であ
る。
１００ ２値的な回折性の光学的な要素、１０２ 光学
的サブストレート、１０４ ２値的な表面リリーフの位
相格子構成、１０８ 第１の基準レベル表面、１１０
第２の位相レベル表面
的サブストレート、１０４ ２値的な表面リリーフの位
相格子構成、１０８ 第１の基準レベル表面、１１０
第２の位相レベル表面
Claims (3)
- 【請求項１】 次のものを含む、入射光ビームの振幅お
よび位相を変調するための２値的な回折性の光学的な要
素。光学的なサブストレート，および前記光学的なサブ
ストレート上の２値的な表面リリーフの位相格子構成で
あって、前記２値的な表面リリーフの位相格子構成は複
数の格子を有しており、前記複数の格子の各々は基準レ
ベルおよび位相レベルを有しており、前記位相レベルは
前記基準レベルから特定された深さだけ垂直にオフセッ
トされており、前記格子の周期に対する前記位相レベル
幅のレシオにより、前記２値的な表面リリーフの位相格
子構成の前記一つの格子によって回折される前記入射ビ
ームの量、および、前記２値的な回折性の光学的な要素
によって伝送されるゼロ・オーダーで非回折性の光ビー
ムの前記振幅および前記位相の量が決定されるもの。 - 【請求項２】 前記位相レベルが前記基準レベルから垂
直にオフセットされている前記特定された深さが、 λ／２（ｎ−１） （但し、λは空気中の前記入射光ビームの波長であり、
ｎは前記光学的なサブストレートの屈折率である。）で
ある、請求項１に記載の、入射光ビームの振幅および位
相を変調するための２値的な回折性の光学的な要素。 - 【請求項３】 ある所与の光学的な伝送の比率に対し
て、前記格子の周期に対する前記位相レベルの相対的な
幅ｄが， ｄ＝（（Ｔの平方根）＋１）／２ （但し、Ｔはゼロから１までの範囲の光学的な伝送の比
率である。）である、請求項１に記載の入射光ビームの
振幅および位相を変調するための２値的な回折性の光学
的な要素。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US8535893A | 1993-07-02 | 1993-07-02 | |
| US085358 | 1993-07-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0756009A true JPH0756009A (ja) | 1995-03-03 |
Family
ID=22191086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15131094A Withdrawn JPH0756009A (ja) | 1993-07-02 | 1994-07-01 | 振幅および位相の光学的フィルタリング処理をする２値的な回折性の光学的な要素 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0632296A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0756009A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112731577A (zh) * | 2020-12-26 | 2021-04-30 | 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所） | 用于振幅/相位双重调制的四区域光栅及其制作方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5422753A (en) * | 1993-12-23 | 1995-06-06 | Xerox Corporation | Binary diffraction optical element for controlling scanning beam intensity in a raster output scanning (ROS) optical system |
| DE102007042672A1 (de) * | 2007-09-10 | 2009-03-26 | Carl Zeiss Smt Ag | Diffraktives optisches Element, sowie Verfahren zur Herstellung eines diffraktiven optischen Elements |
| DE102009035673B4 (de) | 2009-07-30 | 2021-02-18 | Leibniz-Institut Für Neue Materialien Gemeinnützige Gmbh | Verfahren zur Herstellung dünner Filme und deren Verwendung |
| CN107993956B (zh) * | 2017-11-29 | 2020-07-07 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 线距标准样片的制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3728009A (en) * | 1971-11-02 | 1973-04-17 | Inventors & Investors Inc | Phase filter combination with lens optics |
| JP2800364B2 (ja) * | 1990-04-27 | 1998-09-21 | 松下電器産業株式会社 | 光学的ローパスフィルタ |
| DE4016362A1 (de) * | 1990-05-21 | 1991-11-28 | Siemens Ag | Optisches gitter, insbesondere zur dreidimensionalen vermessung von objekten |
| US5144484A (en) * | 1990-10-15 | 1992-09-01 | Rockwell International Corporation | Binary optic lens design using flip-flop optimization |
-
1994
- 1994-07-01 JP JP15131094A patent/JPH0756009A/ja not_active Withdrawn
- 1994-07-01 EP EP94304829A patent/EP0632296A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112731577A (zh) * | 2020-12-26 | 2021-04-30 | 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所） | 用于振幅/相位双重调制的四区域光栅及其制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0632296A1 (en) | 1995-01-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010904 |