JPH10142411A - 回折光学素子およびその製造方法 - Google Patents
回折光学素子およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH10142411A JPH10142411A JP31002796A JP31002796A JPH10142411A JP H10142411 A JPH10142411 A JP H10142411A JP 31002796 A JP31002796 A JP 31002796A JP 31002796 A JP31002796 A JP 31002796A JP H10142411 A JPH10142411 A JP H10142411A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical element
- diffractive optical
- refractive index
- sawtooth
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Lenses (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 両面が完全な平面で構成され、多層膜等の表
面加工を容易に行え、表面からの散乱光が発生しない回
折光学素子及びその製造法を得ること。 【解決手段】 平板上の所定の点より該平板の周辺方向
に向かって鋸歯状の屈折率分布特性を有する。
面加工を容易に行え、表面からの散乱光が発生しない回
折光学素子及びその製造法を得ること。 【解決手段】 平板上の所定の点より該平板の周辺方向
に向かって鋸歯状の屈折率分布特性を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回折光学素子および
その製造方法に関し、特に光学系、撮影装置、通信装
置、表示装置等の要素として好適なものである。
その製造方法に関し、特に光学系、撮影装置、通信装
置、表示装置等の要素として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】図7 は従来のマイクロフレネルレンズと
呼ばれる回折光学素子の説明図である。図7 (A) は平面
図、図7 (B) は断面図、図7 (C) は断面の一部拡大図で
ある。従来の回折光学素子は図7 (A) に示すように平板
の1 面を中心を共通にする複数の輪帯に分割して、ブレ
ーズ状（鋸歯波状）のグレーティングを形成して回折効
果を生じさせていた。
呼ばれる回折光学素子の説明図である。図7 (A) は平面
図、図7 (B) は断面図、図7 (C) は断面の一部拡大図で
ある。従来の回折光学素子は図7 (A) に示すように平板
の1 面を中心を共通にする複数の輪帯に分割して、ブレ
ーズ状（鋸歯波状）のグレーティングを形成して回折効
果を生じさせていた。
【０００３】これらの回折光学素子では図7 (C) に示す
ように、光の波長をλ、屈折率をnとして、輪帯境界の
段差d がn・d=λの関係を満足するように構成している。
ように、光の波長をλ、屈折率をnとして、輪帯境界の
段差d がn・d=λの関係を満足するように構成している。
【０００４】そして、かかる回折光学素子の製造方法と
しては、射出成型によるもの、電子線（EB）描画による
もの、レーザ描画によるもの等が知られている。
しては、射出成型によるもの、電子線（EB）描画による
もの、レーザ描画によるもの等が知られている。
【０００５】射出成型を利用した製造方法は、まず超精
密旋盤により金型原盤を製作し、該金型に高温で溶融し
た高分子材料を流し込み、圧縮冷却を行なって回折光学
素子を製作する。
密旋盤により金型原盤を製作し、該金型に高温で溶融し
た高分子材料を流し込み、圧縮冷却を行なって回折光学
素子を製作する。
【０００６】また、電子線描画による製造方法では、光
学基板上に電子線レジストを塗布し、電子線でもって該
光学基板を円形に走査し、その後エッチングを行なう
と、電子線露光量に応じたエッチング速度でレジスト膜
が減少し、ブレーズ状のパターンが形成されて回折光学
素子が得られる。
学基板上に電子線レジストを塗布し、電子線でもって該
光学基板を円形に走査し、その後エッチングを行なう
と、電子線露光量に応じたエッチング速度でレジスト膜
が減少し、ブレーズ状のパターンが形成されて回折光学
素子が得られる。
【０００７】レーザ描画による製造方法は、電子線描画
による方法を改良したもので、レジストを塗布した光学
基板側を回転させ、He-Cd レーザ等強力な光をその上に
集光しつつ径方向へ移動することにより描画・露光を行
ない、その後エッチングを行なうと、レーザ光の露光量
に応じたエッチング速度でレジスト膜が減少し、ブレー
ズ状のパターンが形成されて回折光学素子が得られる。
による方法を改良したもので、レジストを塗布した光学
基板側を回転させ、He-Cd レーザ等強力な光をその上に
集光しつつ径方向へ移動することにより描画・露光を行
ない、その後エッチングを行なうと、レーザ光の露光量
に応じたエッチング速度でレジスト膜が減少し、ブレー
ズ状のパターンが形成されて回折光学素子が得られる。
【０００８】また、ブレーズ状のグレーティングを階段
形状で近似させて製造するバイナリ光学素子と呼ばれる
回折光学素子の製造方法としては、次のような方法が知
られている。まず、図8 の光学基板 (ストッパー) 5 上
にフォトレジストを塗布し、マスク1 を用いて露光、現
像処理を行ない、該レジストパターンをエッチングマス
クとし、下地基板をエッチングし、最後にレジストを剥
離する。次いで、マスク2 及び3 を用いて同様の処理を
繰り返すことにより、階段状のバイナリパターン4 が形
成され、バイナリ光学素子が完成する。なお、上記のエ
ッチングの代りにリフトオフを繰り返し、堆積膜厚を階
段状に変化させる製造方法もある。
形状で近似させて製造するバイナリ光学素子と呼ばれる
回折光学素子の製造方法としては、次のような方法が知
られている。まず、図8 の光学基板 (ストッパー) 5 上
にフォトレジストを塗布し、マスク1 を用いて露光、現
像処理を行ない、該レジストパターンをエッチングマス
クとし、下地基板をエッチングし、最後にレジストを剥
離する。次いで、マスク2 及び3 を用いて同様の処理を
繰り返すことにより、階段状のバイナリパターン4 が形
成され、バイナリ光学素子が完成する。なお、上記のエ
ッチングの代りにリフトオフを繰り返し、堆積膜厚を階
段状に変化させる製造方法もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の回折光学素子
は、回折効果を生むために表面がブレーズ状パターンと
なっていたため、素子表面に誘電体多層膜、フィルタ
ー、絞り等の表面加工をすることが難しいという問題点
があった。例えば、回折光学素子を数枚のレンズと組合
わせて使用する場合、フレアをなくすためには素子表面
の反射を防止する必要がある。従来の表面がブレーズド
状をした回折光学素子に反射防止膜をコーティングした
場合、本来ならば図9(A) のように回折光学素子100に反
射防止膜101をコーティングしたいところであるが、実
際には図9(B) のように不均一な膜厚になってしまう。
結果として良好な反射防止効果が得られず、光学系のフ
レア率が高くなってしまう。
は、回折効果を生むために表面がブレーズ状パターンと
なっていたため、素子表面に誘電体多層膜、フィルタ
ー、絞り等の表面加工をすることが難しいという問題点
があった。例えば、回折光学素子を数枚のレンズと組合
わせて使用する場合、フレアをなくすためには素子表面
の反射を防止する必要がある。従来の表面がブレーズド
状をした回折光学素子に反射防止膜をコーティングした
場合、本来ならば図9(A) のように回折光学素子100に反
射防止膜101をコーティングしたいところであるが、実
際には図9(B) のように不均一な膜厚になってしまう。
結果として良好な反射防止効果が得られず、光学系のフ
レア率が高くなってしまう。
【００１０】また、その製造方法においても、射出成型
による方法では、金型材料と光学材料の接着性や熱膨張
率の差、金型から外した後の変形等に問題があった。
による方法では、金型材料と光学材料の接着性や熱膨張
率の差、金型から外した後の変形等に問題があった。
【００１１】又、電子線描画による方法では、描画に時
間がかかる点や大口径化が難しい点に問題があった。
間がかかる点や大口径化が難しい点に問題があった。
【００１２】更に、レーザ描画方法では、描画後にドラ
イエッチング処理が必要なため、スループットやコスト
等に問題があった。
イエッチング処理が必要なため、スループットやコスト
等に問題があった。
【００１３】又、バイナリ光学素子の製造方法では、マ
スク1〜3 の位置合わせやスティッチング等が難しく、
またドライエッチングの条件出しに時間がかかる等の問
題があった。
スク1〜3 の位置合わせやスティッチング等が難しく、
またドライエッチングの条件出しに時間がかかる等の問
題があった。
【００１４】又、従来の回折光学素子の表面は微視的に
は段差があり、該段差は製作に当たってダレを発生し、
これによって従来の回折光学素子は僅かながら光を散乱
させ、光学性能を低下させていた。
は段差があり、該段差は製作に当たってダレを発生し、
これによって従来の回折光学素子は僅かながら光を散乱
させ、光学性能を低下させていた。
【００１５】本発明は、両面が完全な平面で構成され、
多層膜等の表面加工を容易に行え、表面からの散乱光が
発生しない回折光学素子及びその製造法の提供を目的と
する。
多層膜等の表面加工を容易に行え、表面からの散乱光が
発生しない回折光学素子及びその製造法の提供を目的と
する。
【００１６】又、本発明の回折光学素子を用いた高度に
収差を補正した光学系の提供を目的とする。
収差を補正した光学系の提供を目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の回折光学素子
は、 （１−１） 平板上の所定の点より該平板の周辺方向に
向かって鋸歯状の屈折率分布特性を有すること等を特徴
としている。
は、 （１−１） 平板上の所定の点より該平板の周辺方向に
向かって鋸歯状の屈折率分布特性を有すること等を特徴
としている。
【００１８】特に、 （１−１−１） 屈折率が一定の基板の上に高分子物質
より成り鋸歯状の屈折率分布特性を有する膜を形成して
いる。 （１−１−２） 前記高分子物質はエネルギー線照射に
よってその屈折率が変化する。 （１−１−３） 屈折率の異なった少なくとも2 つの物
質の混合物より成り、該混合物の混合比が前記所定の点
より周辺方向に向かって鋸歯状に変化している。 （１−１−４） プラズマCVD 加工によって製作し
た。。 （１−１−５） 本体と異なる物質のイオンを前記所定
の点より周辺方向に向かって鋸歯状に変化する密度分布
特性で有している。 こと等を特徴としている。
より成り鋸歯状の屈折率分布特性を有する膜を形成して
いる。 （１−１−２） 前記高分子物質はエネルギー線照射に
よってその屈折率が変化する。 （１−１−３） 屈折率の異なった少なくとも2 つの物
質の混合物より成り、該混合物の混合比が前記所定の点
より周辺方向に向かって鋸歯状に変化している。 （１−１−４） プラズマCVD 加工によって製作し
た。。 （１−１−５） 本体と異なる物質のイオンを前記所定
の点より周辺方向に向かって鋸歯状に変化する密度分布
特性で有している。 こと等を特徴としている。
【００１９】又、本発明の回折光学素子の製作方法は、 （１−２） 屈折率が一定の基板の上に高分子物質の膜
を形成し、該基板の上に所定の点より周辺方向に向かっ
て鋸歯状の透過率分布を有するマスクを重ね、該マスク
の上方からエネルギー線を照射して該膜に鋸歯状の屈折
率分布特性を与える。 （１−３） 棒状の芯材の周囲に複数のガスを供給する
と共に該複数のガスのうち少なくとも2 種類のガスの供
給を時間的に鋸歯状に変化させながらプラズマCVD 加工
を行って該芯材の回りに少なくとも2 種類の物質による
混合物を生成して円筒体を製作し、該円筒体をスライス
して該芯材から周辺に向かって鋸歯状の屈折率分布特性
を有する回折光学素子を製作する。 （１−４） 屈折率が一定の基板を収束イオンビーム照
射装置のステージに載置し、該基板を回転しつつイオン
ビームの照射位置を該基板の中心から径方向に走査し、
該走査に際してイオン注入量を径方向に向かって鋸歯状
に制御して鋸歯状の屈折率分布特性を有する回折光学素
子を製作する。こと等を特徴としている。
を形成し、該基板の上に所定の点より周辺方向に向かっ
て鋸歯状の透過率分布を有するマスクを重ね、該マスク
の上方からエネルギー線を照射して該膜に鋸歯状の屈折
率分布特性を与える。 （１−３） 棒状の芯材の周囲に複数のガスを供給する
と共に該複数のガスのうち少なくとも2 種類のガスの供
給を時間的に鋸歯状に変化させながらプラズマCVD 加工
を行って該芯材の回りに少なくとも2 種類の物質による
混合物を生成して円筒体を製作し、該円筒体をスライス
して該芯材から周辺に向かって鋸歯状の屈折率分布特性
を有する回折光学素子を製作する。 （１−４） 屈折率が一定の基板を収束イオンビーム照
射装置のステージに載置し、該基板を回転しつつイオン
ビームの照射位置を該基板の中心から径方向に走査し、
該走査に際してイオン注入量を径方向に向かって鋸歯状
に制御して鋸歯状の屈折率分布特性を有する回折光学素
子を製作する。こと等を特徴としている。
【００２０】又、本発明の光学系は、 （１−５） (1-1)〜(1-1-5) 項のいずれか１項に記載の
回折光学素子と屈折光学素子又は／及び反射光学素子を
用いて構成していること等を特徴としている。
回折光学素子と屈折光学素子又は／及び反射光学素子を
用いて構成していること等を特徴としている。
【００２１】又、本発明の光学装置は、 （１−６） (1-5) 項の光学系を用いていること等を特
徴としている。
徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】図1 は本発明の回折光学素子のの
説明図である。本発明の回折光学素子は図1(A)の下部に
断面図を示すように両面が平坦の平行平板であり、図1
(A)の上部の平面図に示すように平面的には中心を共通
にする多数の輪帯 (ゾーン) に分かれ、各ゾーン中の鋸
歯状の屈折率分布によって回折が生じることを特徴とし
ている。即ち本発明の回折光学素子は図1(B)に示すよう
に素子の厚みをd 、1 ゾーンの径方向の幅pi中の屈折率
分布をn〜n' (但し、n'>nとする) 、光の波長をλとし
て、これらの諸元が次式の関係を満たすように構成して
おり、これによって従来の回折光学素子と等価の働きを
する。
説明図である。本発明の回折光学素子は図1(A)の下部に
断面図を示すように両面が平坦の平行平板であり、図1
(A)の上部の平面図に示すように平面的には中心を共通
にする多数の輪帯 (ゾーン) に分かれ、各ゾーン中の鋸
歯状の屈折率分布によって回折が生じることを特徴とし
ている。即ち本発明の回折光学素子は図1(B)に示すよう
に素子の厚みをd 、1 ゾーンの径方向の幅pi中の屈折率
分布をn〜n' (但し、n'>nとする) 、光の波長をλとし
て、これらの諸元が次式の関係を満たすように構成して
おり、これによって従来の回折光学素子と等価の働きを
する。
【００２３】(n'-n)・d=λ 以上の構成によって本発明の回折光学素子では、従来の
回折光学素子では出来なかった表面の完全な平面化が可
能となり、誘電体多層膜やフィルター等のコーティング
が精度よく加工でき、光学性能の低下も生じないように
している。
回折光学素子では出来なかった表面の完全な平面化が可
能となり、誘電体多層膜やフィルター等のコーティング
が精度よく加工でき、光学性能の低下も生じないように
している。
【００２４】本発明の回折光学素子の好ましい形態の1
つは、光学材料として高分子材料を用いるものである。
一般に高分子材料の屈折率はガラス転移温度以下では分
子量によって異なり、低分子量であるほど屈折率は小さ
くなる。従って、ガラス転移温度以下では分子量によっ
て屈折率は異なり、低分子量であるほど屈折率は小さく
なる。
つは、光学材料として高分子材料を用いるものである。
一般に高分子材料の屈折率はガラス転移温度以下では分
子量によって異なり、低分子量であるほど屈折率は小さ
くなる。従って、ガラス転移温度以下では分子量によっ
て屈折率は異なり、低分子量であるほど屈折率は小さく
なる。
【００２５】従って、ガラス転移温度が室温以下で、か
つ紫外線又はx 線等のエネルギー線により主鎖の切断が
生じる高分子材料を用いれば、これらのエネルギー線の
照射を制御することにより所望の屈折率分布特性を形成
することが可能である。
つ紫外線又はx 線等のエネルギー線により主鎖の切断が
生じる高分子材料を用いれば、これらのエネルギー線の
照射を制御することにより所望の屈折率分布特性を形成
することが可能である。
【００２６】このような高分子材料としては、メチルメ
タクリレートとエチルメタクリレートの共重合体、スチ
レンとエチルメタクリレートのブレンド等が挙げられ
る。
タクリレートとエチルメタクリレートの共重合体、スチ
レンとエチルメタクリレートのブレンド等が挙げられ
る。
【００２７】又、本発明の好ましい別の形態は、光学材
料として窒化シリコンと炭化シリコンの混合物を用いる
ものである。この場合、棒状の炭化シリコンを中心とし
て、プラズマCVD により窒化シリコンと炭化シリコンの
混合比を時間的に鋸歯状に制御しながら等方的に製膜
し、最後に所望の厚さにスライスして回折光学素子を完
成する。
料として窒化シリコンと炭化シリコンの混合物を用いる
ものである。この場合、棒状の炭化シリコンを中心とし
て、プラズマCVD により窒化シリコンと炭化シリコンの
混合比を時間的に鋸歯状に制御しながら等方的に製膜
し、最後に所望の厚さにスライスして回折光学素子を完
成する。
【００２８】窒化シリコンと炭化シリコンは赤外波長域
では屈折率差が0.7 程度であるので、プラズマCVD によ
る製造方法によって所望の屈折率分布特性を形成するこ
とが可能である。
では屈折率差が0.7 程度であるので、プラズマCVD によ
る製造方法によって所望の屈折率分布特性を形成するこ
とが可能である。
【００２９】本発明のもう1 つの望ましい形態は、光学
材料としてガラス、石英又は高分子材料を用いて、イオ
ンの打ち込みにより所望の屈折率分布特性を形成するも
のである。この時集束イオンビーム（FIB ）照射装置を
用いてイオンを打ち込むが、大口径の素子を製造する際
には、光学基板を載せたステージを回転させ、注入する
イオンビームの照射位置を径方向に移動することで光学
基板全体を走査して回折光学素子を製造する。
材料としてガラス、石英又は高分子材料を用いて、イオ
ンの打ち込みにより所望の屈折率分布特性を形成するも
のである。この時集束イオンビーム（FIB ）照射装置を
用いてイオンを打ち込むが、大口径の素子を製造する際
には、光学基板を載せたステージを回転させ、注入する
イオンビームの照射位置を径方向に移動することで光学
基板全体を走査して回折光学素子を製造する。
【００３０】イオンの打ち込み量を変えることによって
光学材料の誘電率は変化し、所望の屈折率分布特性が形
成される。前記イオンとしては、ベリリウム、ボロン、
アルミニウム、シリコン、リン、ニッケル、銅、亜鉛、
ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、インジウム、ストロン
チウム、セシウム、プラチナ、金、鉛、パラジウム、ア
ンチモン、ビスマス等がある。
光学材料の誘電率は変化し、所望の屈折率分布特性が形
成される。前記イオンとしては、ベリリウム、ボロン、
アルミニウム、シリコン、リン、ニッケル、銅、亜鉛、
ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、インジウム、ストロン
チウム、セシウム、プラチナ、金、鉛、パラジウム、ア
ンチモン、ビスマス等がある。
【００３１】以下、本発明の回折光学素子の実施形態に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００３２】図2 は本発明の回折光学素子の実施形態1
及びその製造法の説明図である。本実施形態は平行平板
の円板の形状をしている。図は円板の軸O から周辺まで
の断面を図示している。
及びその製造法の説明図である。本実施形態は平行平板
の円板の形状をしている。図は円板の軸O から周辺まで
の断面を図示している。
【００３３】本実施形態は屈折率が一様なガラス基板7
の上に高分子材料の共重合体の高分子膜10を形成してお
り、高分子膜10は図1 で説明した鋸歯状の屈折率分布特
性を備えている。
の上に高分子材料の共重合体の高分子膜10を形成してお
り、高分子膜10は図1 で説明した鋸歯状の屈折率分布特
性を備えている。
【００３４】本実施形態の場合、高分子材料の共重合体
としてメチルメタクリレートとエチルアクリレートの3
0:70 共重合体を用いている。この共重合体はアタクチ
ックであり、分子量はMw=400000 である。この混合物を
示差走査熱量分析（DSC ）にかけた結果、ガラス転移温
度は約15℃を示した。
としてメチルメタクリレートとエチルアクリレートの3
0:70 共重合体を用いている。この共重合体はアタクチ
ックであり、分子量はMw=400000 である。この混合物を
示差走査熱量分析（DSC ）にかけた結果、ガラス転移温
度は約15℃を示した。
【００３５】実施形態1 の製造方法を説明する。上記の
混合物 (共重合体) をプロピレングリコールモノメチル
エーテルアセテートに溶解させ、半径15mm、厚さ1mm の
円板状のガラス基板7 上に膜厚10μm で塗布し、これを
ベークする。
混合物 (共重合体) をプロピレングリコールモノメチル
エーテルアセテートに溶解させ、半径15mm、厚さ1mm の
円板状のガラス基板7 上に膜厚10μm で塗布し、これを
ベークする。
【００３６】続いて、X 線ステッパにより図2 に示すよ
うに窒化シリコンよりなる透光基板6 上にタングステン
よりなる段差を有する遮光部9 を形成したマスクを介し
てX線（エネルギー線）8 を露光する。その結果、高分
子膜10の最も露光量が高い領域では分子量は低下し、屈
折率が1.42程度に減少する。しかし最も露光量が低い領
域では分子量がほとんど変化しないので、屈折率は1.47
程度とほぼ初期と同程度の値となっている。
うに窒化シリコンよりなる透光基板6 上にタングステン
よりなる段差を有する遮光部9 を形成したマスクを介し
てX線（エネルギー線）8 を露光する。その結果、高分
子膜10の最も露光量が高い領域では分子量は低下し、屈
折率が1.42程度に減少する。しかし最も露光量が低い領
域では分子量がほとんど変化しないので、屈折率は1.47
程度とほぼ初期と同程度の値となっている。
【００３７】以上の製造方法により作製した屈折率分布
型の回折光学素子の回折効率は測定の結果、0.8 程度の
良好な値であった。
型の回折光学素子の回折効率は測定の結果、0.8 程度の
良好な値であった。
【００３８】このように作製した回折光学素子表面に反
射防止膜をコートした。まず、アルミナ(Al2O3)を約140
nmとなるように真空蒸着した。このアルミナ層の上から
更にフッ化マグネシウム(MgF2)を約140nmとなるように
真空蒸着した。結果として560nm辺りの可視光に対する
反射光が減り、反射防止膜として有効に機能することが
わかった。
射防止膜をコートした。まず、アルミナ(Al2O3)を約140
nmとなるように真空蒸着した。このアルミナ層の上から
更にフッ化マグネシウム(MgF2)を約140nmとなるように
真空蒸着した。結果として560nm辺りの可視光に対する
反射光が減り、反射防止膜として有効に機能することが
わかった。
【００３９】本実施形態はその両面を完全な平面で構成
しているので、表面からの散乱光が発生せず、光学性能
の低下が無い。
しているので、表面からの散乱光が発生せず、光学性能
の低下が無い。
【００４０】図3 は本発明の回折光学素子の実施形態2
及びその製造方法の説明図である。図3(A)はスライスし
て回折光学素子を完成させる前の円筒体の断面図、図3
(B)は完成した回折光学素子の断面図である。実施形態2
は光学材料として窒化シリコンと炭化シリコンの混合
物を用いるものである。
及びその製造方法の説明図である。図3(A)はスライスし
て回折光学素子を完成させる前の円筒体の断面図、図3
(B)は完成した回折光学素子の断面図である。実施形態2
は光学材料として窒化シリコンと炭化シリコンの混合
物を用いるものである。
【００４１】実施形態2 の製造方法を説明する。先ず、
プラズマCVD 装置に半径10μm の棒状の炭化シリコン14
を芯材として設置し、装置中にシラン(SiH4 ) 、メタン
(CH4) 、アンモニア(NH3) の混合ガスを流入させて、炭
化シリコンの周囲に窒化シリコンおよび炭化シリコンの
混合膜11を製膜する（図3(A)）。
プラズマCVD 装置に半径10μm の棒状の炭化シリコン14
を芯材として設置し、装置中にシラン(SiH4 ) 、メタン
(CH4) 、アンモニア(NH3) の混合ガスを流入させて、炭
化シリコンの周囲に窒化シリコンおよび炭化シリコンの
混合膜11を製膜する（図3(A)）。
【００４２】この時、メタンとアンモニアの流量比率を
図4 に示すように時系列的に鋸歯状に変化させ、これに
よって棒径を増大させて円筒体を形成すると共に混合膜
の組成に変化をもたせて、鋸歯状の屈折率分布を形成さ
せる。製膜完了後の円筒体を図3(B)に示すように厚さ10
μm の円板ににスライス加工して、平行平板の円板の形
状で屈折率分布型の回折光学素子を完成する。
図4 に示すように時系列的に鋸歯状に変化させ、これに
よって棒径を増大させて円筒体を形成すると共に混合膜
の組成に変化をもたせて、鋸歯状の屈折率分布を形成さ
せる。製膜完了後の円筒体を図3(B)に示すように厚さ10
μm の円板ににスライス加工して、平行平板の円板の形
状で屈折率分布型の回折光学素子を完成する。
【００４３】この回折光学素子内の屈折率は2.69〜2.64
の範囲に鋸歯状に分布し、この屈折率分布により回折
が生じた。以上の製造方法により作製した屈折率分布型
の回折光学素子の回折効率は測定の結果、0.8 程度の良
好な値であった。
の範囲に鋸歯状に分布し、この屈折率分布により回折
が生じた。以上の製造方法により作製した屈折率分布型
の回折光学素子の回折効率は測定の結果、0.8 程度の良
好な値であった。
【００４４】本実施形態はその両面を完全な平面で構成
しているので、誘電体多層膜等の表面加工を容易に行え
る。又、表面が完全な平面であるので、表面からの散乱
光が発生せず、光学性能の低下が無い。
しているので、誘電体多層膜等の表面加工を容易に行え
る。又、表面が完全な平面であるので、表面からの散乱
光が発生せず、光学性能の低下が無い。
【００４５】図5 は本発明の回折光学素子の実施形態3
及びその製造方法の説明図である。図は断面図で表して
いる。実施形態3 は平行平板状の石英基板13の表面近傍
14にイオン打ち込みによって鋸歯状の屈折率分布特性を
与えている。
及びその製造方法の説明図である。図は断面図で表して
いる。実施形態3 は平行平板状の石英基板13の表面近傍
14にイオン打ち込みによって鋸歯状の屈折率分布特性を
与えている。
【００４６】実施形態3 の製造方法を説明する。図5 に
示すように半径15mm、厚さ0.1mm の円板状の石英基板13
つまり本体を集束イオンビーム照射装置（FIB ）のステ
ージに載せ、石英基板13を回転しつつゲルマニウム(Ge)
イオンを該基板の表面近傍14に打ち込む。イオンビーム
の打ち込み位置は磁場によって制御する。
示すように半径15mm、厚さ0.1mm の円板状の石英基板13
つまり本体を集束イオンビーム照射装置（FIB ）のステ
ージに載せ、石英基板13を回転しつつゲルマニウム(Ge)
イオンを該基板の表面近傍14に打ち込む。イオンビーム
の打ち込み位置は磁場によって制御する。
【００４７】石英ガラスの比誘電率は3.5〜4.0 、ゲル
マニウムの比誘電率は16.0である。比誘電率は屈折率の
二乗に等しいことから、イオン打ち込み量を半径に沿っ
て鋸歯状に変化させると鋸歯状の屈折率分布が生じ、こ
の屈折率分布によって回折が生じる。
マニウムの比誘電率は16.0である。比誘電率は屈折率の
二乗に等しいことから、イオン打ち込み量を半径に沿っ
て鋸歯状に変化させると鋸歯状の屈折率分布が生じ、こ
の屈折率分布によって回折が生じる。
【００４８】以上の製造方法により作製した屈折率分布
型の回折光学素子の回折効率は測定の結果、0.8 程度の
良好な値であった。
型の回折光学素子の回折効率は測定の結果、0.8 程度の
良好な値であった。
【００４９】本実施形態はその両面を完全な平面で構成
しているので、誘電体多層膜等の表面加工を容易に行え
る。又、表面が完全な平面であるので、表面からの散乱
光が発生せず、光学性能の低下が無い。
しているので、誘電体多層膜等の表面加工を容易に行え
る。又、表面が完全な平面であるので、表面からの散乱
光が発生せず、光学性能の低下が無い。
【００５０】図6 は本発明の光学系の実施形態の要部概
略図である。本実施形態は複数の屈折光学素子と共に本
発明の回折光学素子を用いて光学系を構成したものであ
る。
略図である。本実施形態は複数の屈折光学素子と共に本
発明の回折光学素子を用いて光学系を構成したものであ
る。
【００５１】本実施形態は、事務機用の投影レンズであ
る。
る。
【００５２】図中20は物体面、21及び22はそれぞれ屈折
光学素子から構成されるレンズ、そして23は本発明の回
折光学素子である。
光学素子から構成されるレンズ、そして23は本発明の回
折光学素子である。
【００５３】本実施形態の光学系全体としては、物体面
20を結像面24に結像するように構成している。その際、
該回折光学素子23に非球面レンズ特性を与えることによ
り結像する光束の収差を高度に補正できる。これによっ
て少ない光学素子で以て、結像面24上に良好な物体像が
得られる。
20を結像面24に結像するように構成している。その際、
該回折光学素子23に非球面レンズ特性を与えることによ
り結像する光束の収差を高度に補正できる。これによっ
て少ない光学素子で以て、結像面24上に良好な物体像が
得られる。
【００５４】本発明の光学系においては、屈折光学素子
のみならず、反射光学素子、或は、本発明外の回折光学
素子を含んでいても構わない。
のみならず、反射光学素子、或は、本発明外の回折光学
素子を含んでいても構わない。
【００５５】また、本発明の光学系としては特に事務機
用の投影レンズに限るものではなく、結像作用を有する
あらゆる分野の光学系、例えば、スチルカメラやビデオ
カメラの撮影装置の光学系及びファインダー光学系、顕
微鏡等の観察光学系、光通信に関わる光学系、等に使用
可能である。
用の投影レンズに限るものではなく、結像作用を有する
あらゆる分野の光学系、例えば、スチルカメラやビデオ
カメラの撮影装置の光学系及びファインダー光学系、顕
微鏡等の観察光学系、光通信に関わる光学系、等に使用
可能である。
【００５６】
【発明の効果】本発明は以上の構成により、両面が完全
な平面で構成され、多層膜等の表面加工を容易に行え、
表面からの散乱光が発生しない回折光学素子及びその製
造法を達成する。
な平面で構成され、多層膜等の表面加工を容易に行え、
表面からの散乱光が発生しない回折光学素子及びその製
造法を達成する。
【００５７】その他、本発明の回折光学素子を用いるこ
とにより高度に収差を補正した光学系を構成することが
可能である。
とにより高度に収差を補正した光学系を構成することが
可能である。
【図１】 本発明の回折光学素子の説明図
【図２】 本発明の回折光学素子の実施形態1 及びその
製造方法の説明図
製造方法の説明図
【図３】 本発明の回折光学素子の実施形態2 及びその
製造方法の説明図
製造方法の説明図
【図４】 実施形態2 の製造時におけるプラズマCVD へ
のガス供給の説明図
のガス供給の説明図
【図５】 本発明の回折光学素子の実施形態3 及びその
製造方法の説明図
製造方法の説明図
【図６】 本発明の光学系の実施形態の要部概略図
【図７】 従来の回折光学素子の説明図
【図８】 従来のバイナリ光学素子の製造方法の説明図
【図９】 従来の回折光学素子にコーティングした場合
の課題の説明図
の課題の説明図
1 マスク1 2 マスク2 3 マスク3 4 バイナリパターン 5 光学基板 (ストッパー) 6 窒化シリコン 7 ガラス基板 8 X 線 9 タングステン 10 高分子膜 11 混合膜 12 イオンビーム 13 石英基板 14 表面近傍 20 物体面 21 レンズ群 22 レンズ群 23 本発明の回折光学素子 24 結像面
Claims (11)
- 【請求項１】 平板上の所定の点より該平板の周辺方向
に向かって鋸歯状の屈折率分布特性を有することを特徴
とする回折光学素子。 - 【請求項２】 屈折率が一定の基板の上に高分子物質よ
り成り鋸歯状の屈折率分布特性を有する膜を形成してい
ることを特徴とする請求項１の回折光学素子。 - 【請求項３】 前記高分子物質はエネルギー線照射によ
ってその屈折率が変化することを特徴とする請求項２の
光学素子。 - 【請求項４】 屈折率の異なった少なくとも2 つの物質
の混合物より成り、該混合物の混合比が前記所定の点よ
り周辺方向に向かって鋸歯状に変化していることを特徴
とする請求項１の回折光学素子。 - 【請求項５】 プラズマCVD 加工によって製作したこと
を特徴とする請求項４の回折光学素子。 - 【請求項６】 本体と異なる物質のイオンを前記所定の
点より周辺方向に向かって鋸歯状に変化する密度分布特
性で有していることを特徴とする請求項１の回折光学素
子。 - 【請求項７】 屈折率が一定の基板の上に高分子物質の
膜を形成し、該基板の上に所定の点より周辺方向に向か
って鋸歯状の透過率分布を有するマスクを重ね、該マス
クの上方からエネルギー線を照射して該膜に鋸歯状の屈
折率分布特性を与えることを特徴とする回折光学素子の
製作方法。 - 【請求項８】 棒状の芯材の周囲に複数のガスを供給す
ると共に該複数のガスのうち少なくとも2 種類のガスの
供給を時間的に鋸歯状に変化させながらプラズマCVD 加
工を行って該芯材の回りに少なくとも2 種類の物質によ
る混合物を生成して円筒体を製作し、該円筒体をスライ
スして該芯材から周辺に向かって鋸歯状の屈折率分布特
性を有する回折光学素子を製作することを特徴とする回
折光学素子の製作方法。 - 【請求項９】 屈折率が一定の基板を収束イオンビーム
照射装置のステージに載置し、該基板を回転しつつイオ
ンビームの照射位置を該基板の中心から径方向に走査
し、該走査に際してイオン注入量を径方向に向かって鋸
歯状に制御して鋸歯状の屈折率分布特性を有する回折光
学素子を製作することを特徴とする回折光学素子の製作
方法。 - 【請求項１０】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の
回折光学素子と屈折光学素子又は／及び反射光学素子を
用いて構成していることを特徴とする光学系。 - 【請求項１１】 請求項１０の光学系を用いていること
を特徴とする光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31002796A JPH10142411A (ja) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | 回折光学素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31002796A JPH10142411A (ja) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | 回折光学素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10142411A true JPH10142411A (ja) | 1998-05-29 |
Family
ID=18000286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31002796A Pending JPH10142411A (ja) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | 回折光学素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10142411A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999050692A1 (fr) * | 1998-03-27 | 1999-10-07 | Hitachi, Ltd. | Reseau de diffraction polarisant et tete magneto-optique fabriquee a partir d'un tel reseau |
| WO2006025152A1 (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Ｄｌｃ膜およびその形成方法 |
| JP2006119267A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Hitachi Maxell Ltd | 光導波路及び光導波路の製造方法並びに当該光導波路を用いた液晶表示装置 |
| JP2011053699A (ja) * | 2007-04-17 | 2011-03-17 | Canon Inc | フォトマスクの製造方法 |
| WO2020017393A1 (ja) * | 2018-07-20 | 2020-01-23 | キヤノン株式会社 | 光学系、それを備える照明装置及び測距装置 |
| WO2022070600A1 (ja) * | 2020-09-30 | 2022-04-07 | 富士フイルム株式会社 | 透過型回折光学素子、接合光学素子、眼内レンズ、コンタクトレンズ、及び透過型回折光学素子の製造方法 |
-
1996
- 1996-11-06 JP JP31002796A patent/JPH10142411A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999050692A1 (fr) * | 1998-03-27 | 1999-10-07 | Hitachi, Ltd. | Reseau de diffraction polarisant et tete magneto-optique fabriquee a partir d'un tel reseau |
| WO2006025152A1 (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Ｄｌｃ膜およびその形成方法 |
| US7466491B2 (en) | 2004-08-31 | 2008-12-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | DLC film and method for forming the same |
| JP2006119267A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Hitachi Maxell Ltd | 光導波路及び光導波路の製造方法並びに当該光導波路を用いた液晶表示装置 |
| JP4498884B2 (ja) * | 2004-10-20 | 2010-07-07 | 日立マクセル株式会社 | 光導波路及び光導波路の製造方法並びに当該光導波路を用いた液晶表示装置 |
| JP2011053699A (ja) * | 2007-04-17 | 2011-03-17 | Canon Inc | フォトマスクの製造方法 |
| WO2020017393A1 (ja) * | 2018-07-20 | 2020-01-23 | キヤノン株式会社 | 光学系、それを備える照明装置及び測距装置 |
| WO2022070600A1 (ja) * | 2020-09-30 | 2022-04-07 | 富士フイルム株式会社 | 透過型回折光学素子、接合光学素子、眼内レンズ、コンタクトレンズ、及び透過型回折光学素子の製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3993335B2 (ja) | リソグラフィ装置と方法 | |
| TWI544282B (zh) | 微影投射曝光裝置的照射系統 | |
| JP3232473B2 (ja) | 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 | |
| CN1297251A (zh) | 电子束曝光方法以及所使用的掩膜和电子束曝光系统 | |
| TWI414900B (zh) | 曝光方法及儲存電腦程式之記憶媒體 | |
| JP2000331927A (ja) | 投影光学系及びそれを用いた投影露光装置 | |
| JPH1154426A (ja) | 照明装置及びそれを用いた投影露光装置 | |
| TW546550B (en) | An illuminator for a lithography apparatus, a lithography apparatus comprising such an illuminator, and a manufacturing method employing such a lithography apparatus | |
| JP3311319B2 (ja) | 光学ユニット、光学ユニットを用いた光学機器 | |
| KR20190024816A (ko) | 노광 장치, 조정 방법, 및 물품 제조 방법 | |
| JPH10142411A (ja) | 回折光学素子およびその製造方法 | |
| JP4252447B2 (ja) | 対物レンズ | |
| KR20010092362A (ko) | 회절광학소자를 가진 투영광학계 | |
| JP4040481B2 (ja) | ３次元構造形成方法 | |
| JP2006171229A (ja) | 無反射構造及び無反射構造を有する光学素子、ならびにその製造方法及びその製造方法に用いるマスク | |
| CN113330338A (zh) | 扩散板 | |
| JPH1026698A (ja) | 真空薄膜形成装置及び反射鏡の製造方法 | |
| JPH1138216A (ja) | 二つの対称型回折光学要素を有するレーザビーム光学焦点調節システム | |
| JP2004268331A (ja) | 光学素子用金型およびその金型製造方法 | |
| EP1486830A2 (en) | Device manufacturing method | |
| JP2005331651A (ja) | ３次元構造形成方法および３次元構造形成方法を用いて製造された光学素子、光学系、装置、デバイスおよびデバイス製造方法 | |
| JPH0322601B2 (ja) | ||
| JPH07201697A (ja) | 露光装置 | |
| TWI572991B (zh) | 曝光設備、曝光方法、和製造裝置的方法 | |
| JP2006215131A (ja) | 非球面レンズ、シリンドリカルレンズ、非球面反射鏡、シリンドリカル反射鏡、マイクロフライアイ光学素子、及び露光装置 |