JPH10186118A - 回折光学素子及びそれを有する光学機器 - Google Patents
回折光学素子及びそれを有する光学機器Info
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- JPH10186118A JPH10186118A JP8343468A JP34346896A JPH10186118A JP H10186118 A JPH10186118 A JP H10186118A JP 8343468 A JP8343468 A JP 8343468A JP 34346896 A JP34346896 A JP 34346896A JP H10186118 A JPH10186118 A JP H10186118A
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1866—Transmission gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
Abstract
面によって反射する光によってフレアー光が発生する。 【解決手段】 基準面3に対する回折光学素子1の周期
構造の側面2の傾きを、入射光線の入射角に対する光強
度分布に基づいて決める。
Description
位相型の回折光学素子及びそれを有する光学機器に関す
るものである。
形状を有する位相型回折光学素子が知られている。一般
に図10に示したような周期構造をブレーズド形状と呼
んでおり、図11の周期構造は、図10のブレーズド形
状を量子化して階段状に近似したものである。図11の
回折光学素子において、1周期P内の階段の段数(レベ
ル)が大きくなるほど図10の形状に近づき、回折効率
を大きくすることができる。
入射光線に位相差を生じさせ、偏向作用を持たせる素子
である。例えば、図10の素子では入射光線51を図示
したような方向に、図11の素子では入射光線61を図
示したような方向に偏向させている。図11に示した回
折光学素子では、素子を透過してきた光の出射点を第2
の光源と考えて、干渉によって光を強め合う方向に偏向
すると考えると現象を理解しやすい。
すれば入射光線を同じ方向に偏向することができる。一
方、周期を変化させれば入射光線を収斂又は発散させる
ことができ、この時、図10,11において紙面垂直方
向に一様に周期構造を連続させれば1次元的な機能を、
同心円状に周期構造を形成すれば屈折光学素子であるレ
ンズと同様な機能を持たせることができる。ちなみに図
10,11において周期を変化させ、図左側に中心を持
つ同心円状の周期構造を持つ回折光学素子を形成すれば
凸レンズの機能を、図右側に中心を持つ同心円状の周期
構造を持つ回折光学素子を形成すれば凹レンズの機能を
持たせることができる。更に、周期を適当に変化させる
ことで、非球面効果を持たせることや、凸レンズと凹レ
ンズを組み合わせた効果を持たせることも可能である。
向に分散が生じるため、両者を組み合わせることで、同
一の硝材でも色消しを行なうことができる。
は、前述したように光路長差を利用して入射光線を偏向
しているため、必然的に有限の厚みを有することにな
り、各周期構造の境界では不連続な側面(以後、境界側
面と呼び、図10,11中それぞれ54,64で表され
る)を持つ構成となっている。従って従来の位相型回折
光学素子では、図10,11における入射光線52,5
3,62,63のような光線が境界側面54,64によ
って反射され、フレアー光が発生するという問題があっ
た。
によって生ずるフレアー光を極力抑えた回折光学素子を
提供することを目的とする。
め、本願第1発明の回折光学素子は、位相型の回折光学
素子の周期構造の側面の傾きを、該回折光学素子に入射
する光線の入射角に対する光強度分布に基づいて決める
ことを特徴としている。
回折光学素子の周期構造の側面の傾きが、該回折光学素
子の光入射面上の位置によって異なっていることを特徴
としている。
2発明の回折光学素子を有することを特徴としている。
構造の境界側面は、回折光学素子が形成された面(以
後、基板面と呼ぶ)に対して垂直になっている。これに
対して本発明の回折光学素子は、素子に入射する光線の
入射角に対する強度分布に着目し、境界側面の基板面に
対する傾き角を回折光学素子の位置に応じて最適化し
て、フレアー光の発生を極力抑えている。
複数の領域に分割し、分割した各領域毎に境界側面の傾
き角を設定している。回折光学素子が同心円状の周期構
造を持っている場合、例えば図6に正面図を示すような
3つの領域a1〜a3に入射面を分割する。
nの入射角に対する分布が、それぞれ図7(a)〜
(c)に示したようになっていたとする。θ1〜θ3は
それぞれの領域a1〜a3において光強度がピークとな
る入射角であり、本実施形態では、このθ1〜θ3を領
域a1〜a3における代表入射角としている。
における境界側面がそれぞれ角度θ1〜θ3で入射する
光線(以後、代表入射光線と呼ぶ)に対して平行になる
よう構成し、各領域において最も光強度の大きい代表入
射光線の反射光によって生ずるフレアーを良好に抑制し
ている。なお、図7において入射角の符号は、収斂光を
負、発散光を正としている。また、本発明における入射
角は、基板面に対する入射角と定義している。
を同心円状に構成した場合の分割領域の一例であり、周
期構造が一次元的な場合も含めて、領域を図6のように
分割しなければならないという訳ではない。すなわち分
割領域は、入射角に対する光強度分布の傾向がほぼ同様
になるような領域で適当に分ければよく、使用する光学
系や回折光学素子を配置する位置に応じて最適に設定す
る。可能であるならば、1ピッチの周期構造毎の境界側
面に対して、最適な傾き角を設定することが光学性能上
好ましいことは言うまでもない。
の角度等、他の方法により決めてもよい。
境界側面の構成例を説明する。
型回折光学素子の一部拡大断面図である。本実施例の回
折光学素子は、凸レンズの機能を有すべく、図左側に光
軸を有した同心円状の周期構造を持っている。同図にお
いて1は回折光学素子、2は境界側面、3は基準となる
基板面、4は代表入射角θ11で入射する代表入射光線
である。代表入射光線4は、回折光学素子1に収斂光と
して入射している。
して、代表入射光線4の代表入射角θ11と同じだけ傾
けている。これによって、境界側面2の代表入射光線4
に対する投影面積は0になるので、境界側面2における
不要な反射光が抑えられ、フレアーが生じにくい。した
がって、本実施例の回折光学素子1を光学系に用いた際
には、より光学性能の向上を図ることができる。
ーズド型回折光学素子の一部拡大断面図である。本実施
例の回折光学素子も、実施例1と同様に凸レンズの機能
を有すべく、図左側に光軸を有した同心円状の周期構造
を持っている。代表入射光線4が発散光として回折光学
素子1に入射することが、本実施例と実施例1との相違
点である。
して、代表入射角θ12と同じだけ傾けることによっ
て、境界側面2における不要な反射光を抑えている。こ
れにより実施例1と同様な効果が本実施例でも得られ
る。
たブレーズド型回折光学素子の一部拡大断面図である。
本実施例の回折光学素子は、凸レンズの機能を有すべ
く、図左側に光軸を有した同心円状の周期構造を持って
いる。同図において10は回折光学素子、20は理想的
な面200を量子化して8レベルの階段状に近似した境
界側面、3は基準となる基板面、4は代表入射角θ13
で入射する代表入射光線である。代表入射光線4は、回
折光学素子10に収斂光として入射している。
3に対して、代表入射光線4の代表入射角θ13と同じ
だけ傾けている。実際の境界側面20は、8レベルの階
段形状であるので、代表入射光線4に対する投影面積
が、基板面3に対して垂直な境界側面を持つ従来の素子
に比べて1/8になる。したがって、本実施例の素子に
おいても、境界側面20における不要な反射光を抑える
ことができ、フレアーが生じにくい。したがって、本実
施例の回折光学素子10を光学系に用いた際には、より
光学性能の向上を図ることができる。
化されたブレーズド型回折光学素子の一部拡大断面図で
ある。本実施例の回折光学素子も、凸レンズの機能を有
すべく、図左側に光軸を有した同心円状の周期構造を持
っている。同図において100は回折光学素子、2は境
界側面、3は基準となる基板面、4は代表入射角θ14
で入射する代表入射光線、5は量子化されたブレーズド
形状の各側面である。代表入射光線4は、回折光学素子
100に収斂光として入射している。
なく、側面5も基板面3に対して代表入射光線4の代表
入射角θ13と同じだけ傾けている。これによって、境
界側面2及び側面5の代表入射光線4に対する投影面積
が0になるので、不要な反射光が抑えられ、フレアーが
生じにくい。したがって、本実施例の回折光学素子10
0を光学系に用いた際には、より光学性能の向上を図る
ことができる。
化されたブレーズド型回折光学素子の一部拡大断面図で
ある。本実施例の回折光学素子も、凸レンズの機能を有
すべく、図左側に光軸を有した同心円状の周期構造を持
っている。代表入射光線4が発散光として回折光学素子
100に入射することが、本実施例と実施例4との相違
点である。
板面3に対して、代表入射角θ15と同じだけ傾けるこ
とによって、境界側面2における不要な反射光を抑えて
いる。これにより実施例4と同様な効果が本実施例でも
得られる。
て説明したが、平面に限らず曲面上に回折光学素子を形
成しても本発明の効果を損なうことはない。
機器について簡単に説明する。
を用いた半導体デバイス等のデバイス製造用の露光装置
の光学系の要部概略図である。図中、81は光源、82
は照明光学系、83は投影光学系、Rはレチクル、Wは
ウエハである。本発明の回折光学素子は、照明光学系8
2や投影光学系83、その他不図示であるがアライメン
ト光学系等の様々な箇所において使用することができ、
従来の露光装置に比べて良好な光学性能を得られる。
を用いた一眼レフレックスカメラの光学系の要部概略図
である。図中、91は撮影光学系、92はファインダー
光学系である。本発明の回折光学素子は、このようなカ
メラの光学系に対しても適用することができ、従来のカ
メラに比べて良好な光学性能を得ることができる。
装置及びカメラを示したが、本発明の回折光学素子を利
用した光学機器はこれらに限定されるものではなく、発
明の要旨を逸脱しなければ、その他様々な光学系、光学
機器に対して応用でき、良好な光学性能を得ることがで
きる。
位相型回折光学素子における周期構造の不連続な側面に
よって生ずるフレアー光を極力抑えることができ、本発
明の回折光学素子を利用した光学機器の光学性能を高く
することができる。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
図である。
系の要部概略図である。
スカメラの光学系の要部概略図である。
る。
る。
Claims (16)
- 【請求項1】 位相型の回折光学素子の周期構造の側面
の傾きが、該回折光学素子に入射する光線の入射角に対
する光強度分布に基づいて決められていることを特徴と
する回折光学素子。 - 【請求項2】 前記側面が、最も光強度の強い入射角の
光線に対して平行になっていることを特徴とする請求項
1記載の回折光学素子。 - 【請求項3】 前記回折光学素子の光入射面を複数の領
域に分け、該複数の領域毎に前記側面の傾きを決めたこ
とを特徴とする請求項1、2記載の回折光学素子。 - 【請求項4】 前記複数の領域は同心円状の領域である
ことを特徴とする請求項3記載の回折光学素子。 - 【請求項5】 前記回折光学素子は、ブレーズド形状で
あることを特徴とする請求項1乃至4記載の回折光学素
子。 - 【請求項6】 前記回折光学素子は、量子化して近似し
たブレーズド形状であることを特徴とする請求項1乃至
4記載の回折光学素子。 - 【請求項7】 前記側面は、前記量子化によって生じた
側面を含むことを特徴とする請求項6記載の回折光学素
子。 - 【請求項8】 位相型の回折光学素子の周期構造の側面
の傾きが、該回折光学素子の光入射面上の位置によって
異なることを特徴とする回折光学素子。 - 【請求項9】 前記側面の傾きが、該回折光学素子に入
射する光線の入射角に対する光強度分布に基づいて決め
られていることを特徴とする請求項8記載の回折光学素
子。 - 【請求項10】 前記側面が、最も光強度の強い入射角
の光線に対して平行になっていることを特徴とする請求
項9記載の回折光学素子。 - 【請求項11】 前記光入射面を複数の領域に分け、該
複数の領域毎に前記側面の傾きを決めたことを特徴とす
る請求項9、10記載の回折光学素子。 - 【請求項12】 前記複数の領域は同心円状の領域であ
ることを特徴とする請求項11記載の回折光学素子。 - 【請求項13】 前記回折光学素子は、ブレーズド形状
であることを特徴とする請求項8乃至12記載の回折光
学素子。 - 【請求項14】 前記回折光学素子は、量子化して近似
したブレーズド形状であることを特徴とする請求項8乃
至12記載の回折光学素子。 - 【請求項15】 前記側面は、前記量子化によって生じ
た側面を含むことを特徴とする請求項14記載の回折光
学素子。 - 【請求項16】 請求項1乃至15記載の回折光学素子
を有することを特徴とする光学機器。
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