KR20020087003A - 회절 광학요소 및 회절광학요소로 구성된 광학장치 - Google Patents

회절 광학요소 및 회절광학요소로 구성된 광학장치 Download PDF

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KR20020087003A
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번트 클레만
한스-쥐르겐 로스탈스키
윌리 울리히
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칼 짜이스 세미컨덕터 매뉴팩츄어링 테크놀로지즈 악티엔게젤샤프트
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Abstract

회절광학요소(101)는 특정 파장에 대해서 여러개의 회절구조(104-109)를 갖는다. 각각은 회절광학요소(101)의 평면에서 측정되는 폭(r)과 그에 대해서 수지긍로 측정된 높이(h)를 갖는다. 회절구조(104-109)의 높이(h)와 폭(r)은 회절광학요소(101)의 영역에 대해서 변한다. 회절광학요소 같은 것으로 구성된 광학장치는 추가적으로 중립필터를 포함한다. 회절광학요소(101)의 효율 및 장치는 국부적으로 사용 가능한 빛에 대해서 최적화될 수 있다.

Description

회절 광학요소 및 회절광학요소로 구성된 광학장치{DIFFRACTIVE OPTICAL ELEMENT AND ALSO OPTICAL ARRANGEMENT COMPRISING A DIFFRACTIVE OPTICAL ELEMENT}
본 발명은 청구항 제 1 항의 서두를 따르는 회절 광학요소에 관련되는데, 또한 청구항 제 9 항의 서두를 따르는 회절 광학 요소로 구성되는 광학 장치에 관련된다.
청구항 제 1 항을 따르는 회절 광학장치는 특히 J. Mod. Opt의 "띠 회절효율 및 마이크로 프레넬 렌즈 이미지(Zonal diffraction efficiencies and imaging of micro-Fresnel lenses)- 45, 1405, 1998 "논문에 특별히 공지되었다. 상기 논문은 회절구조의 구조적 높이를 줄이고 그 안의 프레넬 렌즈의 반경을 줄이는데, 다시말해 구조적 폭을 줄이는 것이며, 광학 경계조건에서 렌즈 가장자리에서 회절효율을 증가시키는 결과를 가져온다.
현재 논의되고 있는 많은 회절 광학요소의 경우에서, 구조적 폭이 작을수록 회절효율이 큰데, 이러한 구조적 높이의 변화는 회절효율의 개선을 가져오지 않고 논문의 내용이 일반화될 수 없다.
일정한 구조적 높이를 갖는 회절광학요소는 미국 특허 5 623 365 A에 공지되었다. 공지된 투과형 회절광학요소는 특정한 초점거리를 갖는 렌즈의 기능을 한다. 이것은 회절구조의 폭이 중앙점으로부터 증가된 거리와 더불어 작아지는 것을 요구 한다. 주어진 굴절율을 갖는 회절 광학요소 같은 원하는 굴절력이 커야 할수록, 중앙점으로부터의 거리를 갖는 회절구조의 폭의 변화가 커져서, 그 결과 상기 폭과 파장의 비율이 변하며, 상기 비율은 주로 국부 회절효율에 대한 것이다.
미국 특허 5 623 365 A 형식을 따르는 회절광학요소의 경우에서, 구조적 폭과 파장의 비율변화는 전자기 회절이론에 기초를 둔 계산에 따라 많은 빛이 다른 차수로 회절되면 회전의 구조가 더 좁아짐을 알 수가 있다. 이로인해 좁은 회절구조의 영역에서 국부 회절효율에 손실을 가져오고 회절 광학요소의 국부 회절효율에서 일반적으로 바람직하지 않은 변화를 가져온다.
유럽특허 0 312 341 A2는 투과형 회절광학 요소를 공지하는데, 상기 요소는 일정한 구조적 높이 내에서 서로 다른 조명 파장(illumination wavelength)에 대해 설계된 중심으로 배열된 여러개의 회절영역을 포함한다. 그러므로 각각의 상기 회절영역내에서 전술된 미국 특허 5 623 365 A와 관련된 결점이 구조적 폭의 변화를일으키고, 국부 회절효율의 의존성에 영향을 준다.
또한 유럽 특허 0 312 341 A2의 회절 광학요소는 회절 광학요소의 광선경로 하류부분에서 원하는 강도가 분배되도록 빛의 통과를 변형시키기 위해 불투명하거나 부분적으로 투명하게 설계된 환상의 영역을 갖는다. 결과적으로 유럽 특허 0 312 341 A2는 청구항 제 9 항의 서두를 따르는 광학 장치를 공지한다. 조명 파장에 대한 회절 구조의 일정한 구조적 높이는 미국 특허 5 623 365 A에 관련되어 공지된 결점을 발생시킨다.
그러므로 본 발명의 첫 번째 목적은 국부 회절효율이 응용목적에 최적이 되도록 하는 방법으로 청구항 제 1 항의 서두를 따르는 회절 광학요소를 개발하는 것이다.
본 발명의 상기 목적은 청구항 제 1 항의 특징을 갖는 회절 광학 요소로 달성된다.
이러한 회절광학요소는 광학장치의 수차, 종색수차, 색배율 오차, 2차 스펙트럼 코마(coma)에서의 색변화 같은 것들을 보상하기 위해 사용된다. 또한 단색수차도 보상될 수 있다.
본 발명은 회절구조의 높이가 회절광학요소의 국부 회절효율을 자유롭게 변화시키기 위해 사용될 수 있고, 회절 광학요소 영역에 대해서 변할 수 있다는 개념을 기초로 한다. 동시에, 약간 넓은 회절구조의 회절효율을 증가시키도록 구조적 높이를 줄이는 것에 관련된 논문은 특정한 광학경계 조건, 즉 블레이즈 효과(blazeeffect)가 구조적 높이를 감소시켜 개선되어서 실제적으로 회절효율을 증가시키는 결과를 가져오는 경우에만 상기 논문이 달성된다. 대부분의 다른 경우에서, 블레이즈 효과는 구조적 높이를 변화시키는 방법으로 개선되지 않으며, 상기 논문은 원하는 효과와 정반대의 효과를 이루는데, 주로 논문에 따라 실제적으로 증가되어야 할 부분에서 회절효율이 감소되는데, 즉 낮은 회절구조영역에서 발생된다.
본 발명을 따르는 회절광학요소는 넓은 구조영역에서 비교적 낮은 회절 손실을 증가시키므로, 회절광학요소가 자체 영역에 대해서 국부회절효율이 일정하게 남아 있도록 하는 방법으로 약간 넓은 구조 영역에서 비교적 큰 회절손실에 들어맞도록 하는데, 이것은 많은 응용분야에 바람직한 것이다. 또한 국부회절효율의 원하는 패턴은 진행중에 있는 회절광학요소의 다른 이미지 특성에서 수용되어져야할 실제적인 손상이 없이 구조적 높이를 변화시켜 얻어질 수 있다.
약간 넓은 회절구조 영역에서 구조적 높이의 변화 때문에, 본 발명을 따르는 회절광학요소는 더 넓은 회절구조 영역보다 구조적 높이로 인해 더 낮은 효율손실을 갖는다. 일정한 구조적 높이를 갖는 회절광학요소의 경우에서 필연적으로 발생하는 약간 넓은 회절구조 영역의 구조적 폭으로 인하여 회절효율 크기를 완전히 혹은 부분적으로 보정하거나 과잉보정하기 위해 사용된다. 과잉보정의 경우에서, 회절광학요소는 회절효율이 가장 낮은 지점, 즉 가장 작은 폭을 갖는 회절구조 영역에서 가장 높은 회절효율을 갖는다.
청구항 제 2 항을 따르는 회절광학요소는 많은 경우에서 바람직하게 회절광학요소 영역에 대해서 회절효율기능의 일정한 패턴을 갖는다. 상기 패턴은 넓은 회절구조 영역에서 구조적 높이의 상응하는 감소로 인해 더 큰 구조적 폭의 경우에서 회절효율의 증가를 정확히 보정하여 얻어진다. 이와관련하여, 선호적으로 회절구조에 대한 최적의 구조높이로부터 종래의 연산공식으로 구조적 높이는 줄어든다.
청구항 제 3 항을 따르는 회절광학요소는 회절광학요소의 광학효율 기능에 대한 필요조건을 만족시키는 것이 가능한데, 회절효율기능은 회절광학요소의 가장자리쪽으로 증가되어야 한다. 이러한 회절광학요소는 다른 광학구성요소가 방사상 반대방향으로 회절효율이 감소되는 것을 보정할 수 있다.
청구항 제 4 항을 따르는 회절광학요소는 어포다이즈 요소(apodization element)로 사용될 수 있다.
청구항 제 5 항을 따르는 회절광학요소는 수용 가능한 비용으로 제조될 수 있고 회전대칭으로 인해서 배열이 중요하지 않다.
회전효율은 청구항 제 6 항의 회절광학요소의 경우에서 증가한다.
회절광학요소는 응용분에 맞게 청구항 제 7 항을 따라 투과형 회절광학요소 혹은 제 8 항에 따라 반사형 광학요소로 설계될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 유연성이 증가되고, 만일 필요하다면 총 국부 효율이 광학장치에 충족되는 방식으로 청구항 제 9 항의 서두를 따라서 회절광학요소로 구성된 광학장치를 개발하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 제 9 항의 특징을 갖는 광학장치로 달성된다.
추가적인 중립필터는 요구되는 총효율 기능을 달성하기 위해 미세조절 같은 것을 구현시킬 수 있다. 광학장치의 총 국부효율은 회절광학요소의 국부회절효율,선택적으로 추가적인 회절광학구성요소의 국부회절효율, 및 중립필터의 국부투과, 선택적으로 광학구성요소의 국부 투과에 관련하여 발생된다. 이와 관련하여, 중립필터의 투과기능은 계단모양이 아닌 연속적인 투과패턴을 갖거나 선택적으로 투과가 이산변화를 갖도록 단계를 갖을 수가 있다.
대게 중립필터는 광학장치의 배열에서 덜 중요하기 때문에, 광학장치에서 여러 가지 투과기능을 갖는 여러개의 중립필터가 서로 다르게 요구되는 총 효율기능을 얻기 위해 이러한 방식으로 서로에 대해서 대신 사용될 수 있는 것이 구현될 수 있다. 회절광학요소의 구조적 높이의 변화로 더 높은 비용으로만 얻을 수 있는 원하는 구부효과는 중립필터의 도움으로 광학장치에서 달성될 수 있다.
청구항 제 10 항을 따르는 광학장치는 여러응용 분야에서 사용될 수 있는 어포다이즈 요소이다.
청구항 제 11 항을 따르는 광학장치는 줄어든 개수의 광학인터페이스를 갖는다.
본 발명의 예증적인 실시예는 도면을 참고로 더 자세히 설명된다.
도 1은 종래기술의 회절볼록렌즈의 경성영역(meridional section)을 도시한 도면;
도 2는 도 1의 상세도;
도 3은 본 발명을 따르는 도 2와 비슷한 회절볼록렌즈에 대한 상세도;
도 4는 종래 기술을 따르는 도 2와 비슷한 또 다른 회절볼록렌즈에 대한 상세도;
도 5에서 도 7은 중앙점으로부터의 거리에 대한 함수로써 도 2-4를 따르는 볼록렌즈의 국부회절효율의 계략적인 다이아그램;
도 8은 도 3과 비슷한 회절볼록렌즈의 연산된 구조적 높이를 도시한 다이아그램;
도 9는 중앙점으로부터의 거리에 대한 함수로써 도 8을 따르는 구조적 높이로 된 회절볼록렌즈의 연산된 국부 회절효율 패턴에 대한 다이아그램;
도 10은 중앙점으로부터의 거리에 대한 함수로써 도 8을 따르는 구조적 높이를 갖는 회절볼록렌즈의 연산된 국부 위상패턴에 대한 다이아그램;
도 11은 도 3과 비슷한 회절볼록렌즈의 연산된 구조적 폭을 도시하는 다이아그램;
도 12는 도 4를 따르는 회절볼록렌즈로 구성된 본 발명을 따르는 광학장치를 도시하는 도면;
도 13은 도 12를 따르는 광학장치의 국부 회절효율패턴을 도시하는 계략적인 다이아그램;
* 부호설명 *
1 : 회절볼록렌즈2~9 : 회절구조
10 : 광학축11 : 반대표면
12 : 계층표면
회절볼록렌즈가 종래기술에 상응하여 참조번호 (1)로 도 1에 총체적으로 도시되었다. 한편으로 회절볼록렌즈(1)의 광학축(10)에 대해서 회전대칭으로 배열된 여러개의 회절구조(2-9)를 갖는다. 다른 한편으로는 회절볼록렌즈(1)는 평평하게 종단되는 반대표면(countersurface)(11)을 갖는다.
중앙회절구조(2)는 볼록면을 갖는다. 자체 방사형 종단부는 회절구조(3)의한 부분이고 회절구조(2)를 둘러쌓는 원통형 계층표면(12)을 형성한다. 단계표면(12)에 인접하여 방사형 외부로 경사진 회절표면(12)이 있고 마찬가지로 회절구조(3)의 한 부분이다. 또한 회절구조(4-9)는 회절구조(3) 같이 단계표면을 갖고 회절볼록렌즈(1)에서 안쪽에 바깥쪽으로 방사상 엇갈리는 회절표면을 갖는다. 도 1에서, 반대표면(11)에 대해서 대향하게 위치한 회절볼록렌즈(1)의 표면인 전체가 톱의 톱날같은 구조로 되어 있다.
회절구조(2-9)의 회절표면은 회절구조(2-9)의 폭으로 인해서 회절조건이 충족되는 특정한 회절차수로 빛이 선택적으로 안내되는 각도로 바깥쪽으로 경사진다. 이러한 회절구조의 적합한 형상은 "블레이즈 프로파일(blaze profile)"이라고 언급된다.
회절구조(2-9)의 높이(h), 즉 광학축(10)에 대한 방사형 연장부는 요구되는 위상의 기능에 따라 회절구조(2-9)에 대해서 변하며 회절구조(2)에서 회절구조(9)가지 연속적으로 감소된다. 회절구조(7)의 폭(r7)은 도 1에 도시되었다. 중앙점으로부터의 거리에서 회절구조의 폭은 회절볼록렌즈(1)에서 얻어지는 위상기능의 측정이다.
높이(h) 및 폭(r)은 사용될 회절볼록렌즈(1)에 대한 빛파장과 비교할 만한 크기이다. 폭(r)와 사용된 파장의 비율은 1에서 >100 사이의 범위이다.
회절보록렌즈(1)의 가장자리 영역은 도 2에 자세히 도시된 바와 같이 확대되었다.
회절효율(T)의 방사상 패턴은 회절구조의 일정한 높이를 갖는 도 1 및 도 2를 따르는 회절볼록렌즈에 대한 전자기 회절이론을 기초로 연산될 수 있다.
이러한 연산의 결과는 도 1에 다이아그램으로 도시되었다. 회전효율값(T0), 즉 회절구조(4)의 회절효율로부터 처리되어 회절효율(T)은 가장자리 값(TR)에 대한 가장 바깥쪽 회절구조(9)쪽으로 감소한다. 그러므로 회절효율(T)은 중앙점으로부터 거리(R)에 대해 감소하며, 회절구조(4-9)의 폭(r)도 감소한다.
회절볼록렌즈의 또 다른 실시예는 하기와 같다. 도면을 참고로 전술된 사항과 관련된 구성요소는 각각의 경우에서 참조번호 (100)로 주어지고 또다시 자세하게 설명되지 않는다.
도 2와 비슷한 도 3의 자세한 다이아그램은 본 발명을 따르는 회절볼록렌즈(101)를 도시한다. 회절구조(104-109)는 회절볼록렌즈(1)의 상응하는 회절구조(4-9)와 같은 동일한 톱날 기본형 구조를 갖는다. 회절구조(104-109)의 폭(r)은 회절구조(7)의 폭(r7)과 회절구조(107)의 폭(r107)을 비교해볼 때 회절구조(4-9)의 폭과 동일하다.
반대표면(111)으로부터 멀리 연장된 회절구조(104-109)의 영역, 즉 톱날의 끝부분은 종래기술의 회절볼록렌즈(1)의 경우와 같이 모든 회절구조(104-109)에 대한 반대표면(111)으로부터 동일한 거리가 된다. 그러나 도 3의 발명을 따르는 회절볼록렌즈(101)의 경우에서, 회절구조(105-109)의 단계표면(114-118) 높이는 중앙지점으로부터 감소된 거리에 따라 줄어들어서 회절구조의 폭이 증가된다. 그러므로회절구조의 높이(h105)는 회절구조(109)의 높이(h109)보다 작다.
회절볼록렌즈(101)의 회절구조 블레이즈 프로파일은 연속적으로 기울어진 표면으로 설계되거나, 선택적으로 계단형식 패턴을 갖는 종래의 다중층으로 설계될 수 있다.
도 6은 중앙점으로부터의 거리에 대한 함수로써 회절구조(101)의 국부회절효율 패턴을 다이아그램 형식으로 도시한다. 회절효율(T)은 회절구조(104) 및 (1090 사이에서 일정하며 회절구조(109)의 회절효율(TR)에 대한 가장자리 값과 동일하다. 이것은 회절효율을 변형시키는 두 가지 효과는 회절볼록렌즈(101)의 경우에서 보상을 한다는 사실로 인한 것이다. 한편으로는 회절효율은 회절볼록렌즈(1)(도 5)에 대해 전술된 바와 같이 회절구조(109-104)의 폭(r)의 증가와 함께 증가하고, 다른한편으로 회절효율은 회절구조(109-104)의 높이 감소와 함께 감소한다. 회절볼록렌즈(101)의 경우에서 높이 변화는 일정한 회절효율(TR)이 중앙지점으로부터 거리(R)에 대한 것 같은 방식으로 폭변화와 일치한다.
바깥쪽으로 감소된 폭과 증가된 높이로 된 회절구조를 갖는 회절볼록렌즈(101)의 경우에서 국부 회절효율패턴은 도 3 및 도 6의 도움으로 전술되었다. 전자기 회절이론을 기초로 한 양적인 계산의 결과가 도 8에서 도 10에 도시되었다.
도 8은 도 3에 상응하는 원리의 구조를 갖는 회절볼록렌즈에 대한 중앙점으로부터 거리(R)에서 회절구조의 nm단위 높이(h)의 의존성을 도시한다. R=110mm인가장다리에서 회절구조의 높이는 h=480mm이다. 회절구조의 높이(h)는 중앙점으로부터 R=33mm 거리에서 높이 h=429mm까지 회절렌즈의 중앙점 방향으로 현격히 감소한다.
중앙점으로부터 거리(R)가 플롯되었는데, 회절구조의 높이(h) 패턴은 도 9에 도시된 회절효율(T)을 발생시킨다. 248.34nm의 조명파장과 1.508의 회절볼록렌즈 재료의 굴절률은 변수로써 회절효율(T)의 연산에서 대신 사용되었다. 회절구조는 블레이즈 프로파일을 갖는다.
양 편광 방향(TE)(오픈 삼각형-open triangle) 및 (TM)(오픈 원형-open circle)에 대해서 회절효율은 약 0.89의 회절효율에서 거의 일정하게 유지된다. TE 편광에 대한 회절효율값은 TM 편광에 대한 것보다 약간 큰 경향이 있다. 회절볼록렌즈의 무반사 코팅없이 연산이 수행되었다.
도 10은 도 8을 따르는 회절구조의 높이패턴에 대해서 중심점으로 거리(R)만 1rad로 개별의 회절구조를 통과하는 빛의 위상(P) 패턴을 도시한다. 위상패턴의 곡선형상은 도 8에 도시된 높이패턴의 형상에 대해서 질적으로 상응한다. R=100mm, 0rad의 상대값으로부터, 위상(P)은 R=33, -0.06rad으로 급격히 떨어진다.
만약 일정한 위상 패턴이 회절볼록렌즈 같은 것을 포함하는 광학장치에 대한 조명광선의 횡단면에 대해 바람직하다면, 도 10에 도시된 형식의 위상패턴은 반사 광학 구성요소 같은 다른 광학구성요소에 대해서 예비로 보정되어야 한다.
도 11은 도 9를 따르는 회절효율을 나타내는 회절볼록렌즈의 회절구조에 대한 구조적 폭(r) 패턴을 도시한다. 볼록렌즈(R=110mm)의 가장자리로부터, 구조적폭은 볼록렌즈(r=5mm)의 중심영역에서 r=2.5㎛ 폭에서 r=60㎛ 폭까지 증가한다.
종래의 회절볼록렌즈(201)의 변형체가 도 4에 도시되었다. 회절구조(204-209)의 높이(h)는 도 3의 회절볼록렌즈(101)에 대해서 완전히 반대인데, 다시말해 높이(h)는 도 4에 도시된 가장 안쪽, 가장 넓은 회절구조(204)에서부터 가장 바깥쪽, 가장 좁은 회절구조(209)로 감소한다. 따라서 회절구조(209)의 높이(h209)는 회절구조(205)의 높이(h205)보다 작다.
회절볼록렌즈(201)에서, 회절효율(T)의 국부 의존성을 변형시키는 두 개의 효과는 서로 향상시키는데; 한편으로, 회절 구조의 폭(r)을, 다른 한편으로 그 높이(h)가 바깥쪽으로 감소하는데, 각각의 경우에서 회절효율의 감소를 가져온다. 그 결과는 도 7에 다이아그램으로 도시된 회절효율패턴이다. 회절구조(204)의 회절효율(T0)로부터, 회절효율(T)은 도 5에 도시된 것보다 더 크게 기울어진 중앙점으로부터 거리(R)의 함수로 감소하여서, 회절볼록렌즈(1)의 경우보다 회절볼록렌즈(201)의 경우가 낮은 회절효율(Tmin)의 최소값을 나타낸다.
회절효율패턴이 회절구조의 폭(r)과 높이(h)가 요구되는 데로 변하여서 얻어질 수 있다. 이러한 점에서, 폭(r)은 전술된 바와 같이 안쪽에서 바깥쪽으로 단조(monotonically)감소할 필요가 없지만, 단조 증가하거나 중앙점으로부터 거리(R)의 지수함수 같은 것으로 설명될 수 있는 다른 의존성을 갖을 수가 있고, 주최대, 최소값 및 보조최대, 최소값을 갖을 수가 있다.
회절볼록렌즈(1-201)는 자체 회절효율을 증가시키도록 무반사 코팅을 갖을수가 있다.
광학요소의 투과율 및 회절효율이 관련된 사용가능한 빛에 대해서 바람직한 방사상의 총 효율패턴을 결정하기 위한 추가적인 자유도가 중립필터(220)를 사용하여 얻어진다. 도 12는 예를들기 위한 목적으로 본 발명을 따르는 광학장치를 도시하는데, 도 4를 따르는 회절광학요소를 갖는 중립필터(220) 조합을 도시한다. 중립필터(220)는 회절볼록렌즈(201)의 반대표면(211)에 결합된다. 이러한 결합은 적합한 광학 접착 혹은 회절볼록렌즈(201)에 의해 가능하며, 중립필터(220)는 일치하는 굴절지수의 액체로 서로 광학적으로 결합되고 그 위치에 고정된다.
중립필터(220)는 가변 구조적 높이를 갖는 회절광학요소에 결합될 수 잇는데, 특히 도 3에 도시된 바와 같다.
회절구조가 중립필터에 직접적으로 적용될 수 있다. 이러한 목적으로 회절광학요소와 중립필터는 한가지 재료로 만들어진다. 회절광학요소는 중립필터 자체에 구성될 수 있다.
중립필터(220)는 회절 구조(204) 영역에서 완벽하게 투명한데, 회절구조(209) 영역에서 완전히 불투명하다.
회절볼록렌즈(201) 및 중립필터(220)로 구성된 광학장치의 총 효율패턴은 도 13에 도시되었다. 도 7에 도시된 바와 같이, 회절볼록렌즈(201)의 국부 회절효율패턴이 일직선으로 도시되었다. 중립필터(220) 및 회절볼록렌즈(201)로 구성된 광학장치의 국부 총 회절효율은 도 13에 점선으로 도시되었다. 도 12에 도시된 바와 같이 가장 안쪽의 회절구조(204)에 대한 값(T0)으로부터, 광학장치의 총효율은 가장자리 쪽으로 0에 가까이 감소한다.
물론 회절볼록렌즈(201) 및 중립필터(220)는 서로 공간적으로 떨어진 구성요소가 될 수 있다.
선택적으로 중립필터는 회절볼록렌즈의 금속코팅으로 대체될 수 있다. 필요한 투과패턴을 갖는 이러한 금속 코팅은 이미 공지되어 있다.
도면에서 계략적으로 설명된 효율은 반사회절 광학요소에 대해서 비슷하게 고려될 수 있다. 이러한 경우, 구조적 폭(r) 혹은 구조적 높이에 대한 회절효율의 동일한 기본 의존성이 존재한다.
반사회절 광학요소의 경우에서, 반사코팅은 반사효율을 최적화하도록 사용된다. 이러한 관점에서, 금속 코팅이나 절연체, 고반사 코팅(HR)이 사용될 수 있다. 회절구조는 HR 층 시스템 아래 혹은 그 위에 배열될 수 있다. 회절구조의 재료는 HR층 시스템에 사용된 경우와는 다를 수가 있다. 만약 회절구조에 바로 인접한 HR층 시스템의 층에 대한 반사지수가 HR층 내부 주기성이 시스템의 내부 회절구조에 의해 요구되는 층으로 연속되는 방식으로 선택된다면 좋은 효율 결과를 얻는다. 교대 고반사율 및 저반사율층을 갖는 HR층 시스템에서, 회절구조에 바로 인접한 HR층 시스템의 첫 번째 층은 만약 회절구조에 의해 요구되는 층이 낮은 반사율을 갖는다면 높은 반사율을 가져야 한다.

Claims (11)

  1. 회절광학요소의 평면에서 측정된 폭과 그에 대해서 수직으로 측정된 높이를 갖는 여러개의 회절구조를 포함하는 회절광학요소에서, 회절구조의 폭과 높이는 회절광학요소의 영역에 대해서 변하는데 있어서,
    회절구조(104-109)의 높이는 넓은 회절구조(105)가 약간 넓은 회절구조(109,h109)보다 낮은 높이(h105)를 갖는 방식으로 그 폭에 대해서 반대로 변하는 것을 특징으로 하는 회절광학요소.
  2. 제 1 항에 있어서, 회절구조(104-109)의 높이(h104-h109)는 회절광학요소(101)의 국부회절효율이 자체 영역에 대해서 거의 일정한 방식으로 폭(r104-r109)에 대해서 반대로 변하는 것을 특징으로 하는 회절광학요소.
  3. 제 1 항 혹은 제 2 항에 있어서, 회절구조(104-109)의 높이(h104-h109)는 회절광학요소(101)의 국부회절효율은 회절광학요소(101)의 영역에 대한 요구되는 회절효율함수를 따르는 방식으로 변하는 것을 특징으로 하는 회절광학요소.
  4. 제 3 항에 있어서, 회절효율함수는 어포다이즈(apodization) 함수인 것을 특징으로 하는 회절광학요소.
  5. 상기항 중 어느 한 항에 있어서, 회절구조(104-109)ms 동축 및 환상으로 배열되는데, 방사상으로 측정된 폭(r104-r109)과 축방향으로 측정된 높이(h104-h109)는 회절광학요소(101)의 반경에 대해서 변하는 것을 특징으로 하는 회절광학요소.
  6. 상기항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅은 회절효율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 회절광학요소.
  7. 상기항 중 어느 한 항에 있어서, 투과형설계로 된 것을 특징으로 하는 회절광학요소.
  8. 상기항 중 어느 한 항에 있어서, 반사형으로 설계된 것을 특징으로 하는 회절광학요소.
  9. 광학장치는
    a) 회절광학요소의 평면에서 측정된 폭과 그에 수직으로 측정된 높이를 갖는 여러개의 회절구조를 포함하는 회절광학요소로 구성되는데, 회절구조의 폭은 회절광학요소의 영역에 대해서 변하고,
    b) 중립필터의 국부 투과율 및 회절광학요소의 국부회절결손이 광학장치의구경에 대해서 변하는 요구되는 총 효율함수에 상응하는 방식으로 중립필터의 영역에 대해서 변하는 투과율을 갖는 중립필터로 구성되는데 있어서,
    c) 조명파장에 대해서 제공되는 회절구조(101-109, 204-209)의 높이는 회절광학요소(101,201)의 영역에 대해서 변하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 회절효율함수는 어포다이즈 함수인 것을 특징으로 하는 광학장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 회절광학요소(201) 및 중립필터(220)는 통합광학요소를 형성하기 위해 함께 결합되는 것을 특징으로 하는 광학장치.
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