WO2005084883A1 - 微細構造素子の製造方法、この方法により製造された微細構造素子、空間光変調装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

切削部である平坦バイトにより基板５００に第１の平坦部である上部平坦面３０１を形成する第１平坦部形成工程と、切削部である平坦バイトにより、第１の平坦部である上部平坦面３０１を所定深さｈだけ切削して第２の平坦部である下部平坦面３０２を形成する第２平坦部形成工程と、切削部である平坦バイト４０１により、第２の平坦部である下部平坦面３０２に対して所定の角度θａを有する屈折面である斜面３０３を形成する屈折面形成工程とを含む。

Description

糸田 »

微細構造素子の製造方法、 この方法により製造された微細構造素子、 空間光変 調装置及びプロジェクタ 技術分野

本発明は、 微細構造素子の製造方法、 この方法により製造された微細構造素子、 空間光変調装置及びプロジェクタに関し、 特にマイクロプリズム等の微細構造素 子に関するものである。 背景技術

画像表示装置として、 液晶パネル （液晶表示装置） 、 C R T表示装置、 プラズ マディスプレイ装置等のドットマトリックス画像表示装置が多く用いられている。 ドットマトリックス画像表示装置は、 二次元的に周期的に配列された多数の画素 によって画像を表現する。 この時、 この周期的配列構造に起因する、 いわゆるサ ンプリングノイズが発生し、 画質が劣化する （画像がざらついて見える） 現象が みられる。 そして、 画質が劣化する現象を低減する方法が提案されている （例え ば、 特開平 8 - 1 2 2 7 0 9号公報） 。

ドットマトリックス画像表示装置においては、 画素と画素との間の領域は、 不 要光を低減するためにブラックマトリックスと呼ばれる遮光部が設けられている。 近年、 画像表示装置の使用態様として、 大画面を比較的近距離から観察する場合 が多くなつてきている。 このため、 観察者がブラックマトリックスの像を認識し てしまう場合がある。 このように、 従来のドットマ トリックス画像表示装置は、 ブラックマトリ ックスの像のため、 スムーズさの少ない画像、 又はざらつきを有 する画像等のように画質が劣化するという問題点を有している。 上述の特許文献 1では、 ブラックマトリ ックスの像に起因する画質の劣化を低減し本来の画像を 向上させることは、 高次の回折の影響により困難である。

このため、 観察者がブラックマトリックス等の遮光部を認識することがないよ うに、 画像表示装置からの光を、 プリズム群へ入射させることが考えられる。 プ リズム群の平坦部は、 画像表示装置からの光をそのまま透過させる。 また、 プリ ズム群の屈折面は、 画像表示装置からの光を屈折させて透過させる。 このような、 プリズム群を透過した光は、 平坦部を射出した後そのまま直進する に加えて、 プリズムの屈折面で光路を偏向された光も生ずる。 光路を偏向され 光により、 画素像がブラックマトリックス上に形成される。 これにより、 ブラックマトリ ッ タスを認識することを低減できる。

上述のプリズム群を構成する各プリズム素子の形状はミク口ンオーダーの微細 形状である。 従来技術では、 所定の領域内に、 例えばバイ トを用いて切削加工を 行うことにより、 微細形状のプリズム素子を製造している。

通常、 パイ トによる切削加工では、 所望の形状をしたバイ トを予め製造して準 備する。 そして、 このバイ トを用いて被加工部材を切削することで、 所望の形状 を得ている。 バイ トを製造するときに、 バイ トの角度は一般に 0 . ュ。 単位で設 定できる。 これに対して、 プリズム素子は、 平坦面と屈折面である斜面とのなす 角度が、 数百分の一度のオーダー、 例えば 0 · 0 3 ° であることが望まれる。 こ のため、 プリズム素子を製造するためのバイ ト自体を製造すること Sできない。 . また、 加工対象物とバイ トとの相対的な位置関係、 例えばバイ トと加工対象物 との間の距離や、 加工対象物面の平坦度 （高低差） に関する位置合わせは、 マイ クロスコープ等を用いた場合であっても約 3 μ mの誤差を生じる程度の精度で行 うのが限界である。 これに対して、 所望とするプリズム素子は、 2 m以下の深 さで基板を切削することにより形成することが望まれる。 このため、 切削加工を 行う工作機械がナノメ一トルオーダーで加工を制御することが可能" Cあっても、 2 μ m以下の深さで切削する加工を高精度に行うことができない。 微細形状のプ リズム素子は製造が極めて困難であるから、 加工時における機械周 の温度や気 圧、 機械の温度、 バイ トの磨耗等の外乱によっても加工精度が左右され易い。 加 ェ精度のばらつきがプリズム素子の形状に影響を及ぼすこととなる 、 高い再現 性でプリズム素子を製造することが難しくなる。 従って、 バイ トに J;る切削加工 では、 所望のプリズム形状を製造することは困難であるため問題で る。 発明の開示 本発明は、 上記に鑑みてなされたものであって、 バイ トの形状に依存せずに、 所望の微細形状素子を正確に製造することができる微細構造素子の製造方法、 こ の方法により製造された微細構造素子、 空間光変調装置及ぴプロジェクタを提供 することを目的とする。

上述した課題を解決し、 目的を達成するために、 本発明によれば、 切削部によ り基板に平坦部を形成する平坦部形成工程と、 切削部により、 平坦部に対して所 定の角度を有する屈折面を形成する屈折面形成工程と、 を含むことを特徴とする 微細構造素子の製造方法を提供することができる。

切削部として、 例えば 2つの切削部を有する V字形状のバイ トを用いる場合を 考える。 まず、 一方の切削部が略水平になるまでバイ トを傾けた状態で基板を切 削することで、 平坦部を形成する。 バイ トの傾き量は、 通常の制御方法により 1 0万分の 1程度の機械精度で制御できる。 次に、 平坦部に対して中心線が略垂直 となる位置にバイ トを戻し、 屈折面を形成する。 ここでバイ トの中心位置を固定 しながらバイ トを所望の角度範囲で振ることによって、 平坦部に対して所望の角 度を有する屈折面を形成することができる。 このように、 同一の切削部を用いて 平坦部と屈折面とを形成する。 これにより、 切削部の形状に依存せずに、 高精度 に制御された微小な傾斜角度の屈折部を高精度に形成できる。 また、 初めに形成 される平坦部は、 屈折面形成工程のための基準面となる。 このため、 基板の表面 にうねり形状や微細な凹凸形状があつたとしても、 それらに影響されることなく 切削加工ができる。

また、 本発明の好ましい態様によれば、 平坦部とは異なる試し加工領域におい て、 加工データに基づいて切削部により所定形状を形成する試し加工工程と、 試 し加工工程で形成された所定形状を測定する形状測定工程と、 形状測定工程で得 られた測定データと加工データとの差分を加工データへフィードバックして加工 データを補正するフィードバック工程と、 を含み、 補正された加工データに基づ いて、 平坦部形成工程と屈折面形成工程とを行うことが望ましい。

微細構造素子は、 加工データに基づいて形成される。 そして、 外乱、 加工バイ トと加工ワークとの相対位置の設定不良などの影響で、 加工データどおりに形状 が形成されないことで所望の加工精度が得られない現象が生ずる。 本態様では、 予め試し加工領域において、 加工した所定形状を実際に測定する。 微細形状の測 定には、 原子間力顕微鏡やレーザ顕微鏡や干渉式光学測定器を用いることが望ま しい。 そして、 測定された微細形状素子の測定データと、 元の加工データとを比 較して、 両データの差分を演算する。 演算された差分は、 加工データへフィード バックされる。 次に、 差分量だけ補正された加工データに基づいて、 平坦部形成 工程、 及び屈折面形成工程等を行う。 これにより、 外乱等の影響が低減された形 状加工を行うことができる。 試し加工領域は、 微細構造素子が形成される基板に おいて、 周辺部の不要な領域を用いることができる。 また、 試し加工領域は、 微 細構造素子が形成される基板と異なる別個の他の基板を用いても良い。 この場合、 まず、 加工機械に試し加工用の他の基板をセッ トして、 上述の手順により加工デ ータの補正を行う。 そして、 加工機械から他の基板を取り外して、 微細構造素子 を作りこむ本加工用の基板をセットする。 最後に、 本加工用の基板に対して、 補 正された加工データに基づいた切削加工を行うことができる。

また、 本発明の好ましい態様によれば、 平坦部形成工程は、 切削部により基板 に第 1の平坦部を形成する第 1平坦部形成工程と、 切削部により、 第 1の平坦部 を所定深さだけ切削して第 2の平坦部を形成する第 2平坦部形成工程と、 を含み、 屈折面形成工程において、 切削部により、 第 2の平坦部に対して所定の角度を有 する屈折面を形成することが望ましい。

切削部として、 例えばいわゆる平坦バイ トを用いる場合を考える。 平坦バイ ト により基板を切削して第 1の平坦部を形成する。 次に、 第 1の平坦部から所定深 さの位置に第 2の平坦部を形成する。 そして、 平坦バイ トを所定の角度だけ傾斜 させる。 平坦バイ トの傾き量は、 通常の制御方法により 1 0万分の 1程度の機械 精度で制御できる。 傾いた状態の平坦バイ トで、 屈折面形成工程において、 屈折 面となる斜面を加工する。 ここで、 第 1の平坦部を形成した後、 第 2平坦部形成 工程と屈折面形成工程とを行う順番は何れを先に行っても良い。 本態様では、 同 一の切削部を用いて、 第 1の平坦部と屈折面と、 又は第 2の平坦部と屈折面とを 形成している。 これにより、 切削部である平坦バィ トの形状に依存せずに、 高精 度に制御された微小な傾斜角度の屈折部を高精度に形成できる。 また、 初めに形 成される第 1の平坦部は、 第 2平坦部形成工程や屈折面形成工程のための基準面 としての加工領域となる。 このため、 基板の表面にうねり形状や微細な凹凸形状 に影響されることなく、 切削加工ができる。

また、 本発明の好ましい態様によれば、 第 1の平坦部とは異なる試し加工領域 において、 加工データに基づいて切削部により所定形状を形成する試し加工工程 と、 試し加工工程で形成された所定形状を測定する形状測定工程と、 形状測定ェ 程で得られた測定データと前記加工データとの差分を加工データへフィードバッ クして加工データを補正するフィードバック工程と、 を含み、 補正された加工デ ータに基づいて、 第 1平坦部形成工程と第 2平坦部形成工程と屈折面形成工程と を行うことが望ましい。

微細構造素子は、 加工データに基づいて形成される。 そして、 外乱、 加工バイ トと加工ワークとの相対位置の設定不良などの影響で、 加工データどおりに形状 が形成されないことで所望の加工精度が得られない現象が生ずる。 本態様では、 予め試し加工領域において、 加工した所定形状を実際に測定する。 微細形状の測 定には、 原子間力顕微鏡やレーザ顕微鏡や干渉式光学測定器を用いることが望ま しい。 そして、 測定された微細形状素子の測定データと、 元の加工データとを比 較して、 両データの差分を演算する。 演算された差分は、 加工データへフィード バックされる。 次に、 差分量だけ補正された加工データに基づいて、 第 1平坦部 形成工程、 第 2平坦部形成工程、 屈折面形成工程等を行う。 これにより、 外乱等 の影響が低減された形状加工を行うことができる。 試し加工領域は、 微細構造素 子が形成される基板において、 周辺部の不要な領域を用いることができる。 また、 試し加工領域は、 微細構造素子が形成される基板と異なる別個の他の基板を用い ても良い。 この場合、 まず、 加工機械に試し加工用の他の基板をセットして、 上 述の手順により加工データの補正を行う。 そして、 加工機械から他の基板を取り 外して、 微細構造素子を作りこむ本加工用の基板をセットする。 最後に、 本加工 用の基板に対して、 捕正された加工データに基づいた切削加工を行うことができ る。

また、 本発明の好ましい態様によ ば、 切削部は、 少なくとも第 1切削部と第 2切削部とを有し、 第 1平坦部形成工程又は第 2平坦部形成工程と、 屈折面形成 工程とにおいて、 同一の切削部を用いることが望ましい。 切削部として、 例えば 第 1切削部と第 2切削部とを有する V字形状のバイ トを用いることができる。 そ して、 第 1の平坦部、 又は第 2の平坦部を加工するときに使用した切削部と同一 の切削部で隣接する屈折面を形成する。 例えば、 第 1の平坦部を第 1切削部で加 ェしたときは、 その第 1切削部を用いて隣接する屈折面を形成する。 これにより、 微小な角度を有する屈折面を高精度に形成できる。

また、 本発明の好ましい態様によれば、 所定断面内における、 第 1の平坦部の 長さは、 第 2の平坦部の長さよりも短いことが望ましい。 上述したように、 基板 を切削加工して第 1の平坦部を予め形成する。 このときに、 平坦バイ トを用いる と、 第 1の平坦部の表面に加工筋が残ってしまうことがある。 加工筋は、 微細構 造素子を光学素子として用いる場合、 散乱光を生ずる原因となるため好ましくな レ、。 本態様では、 第 1の平坦部の長さは、 第 2の平坦部の長さよりも短いように 切削加工を行う。 加工筋は平坦バイ トの幅と略同一のピッチで形成されている。 このため、 第 1の平坦部の長さが、 第 2の平坦部の長さよりも短くなるように屈 折面を形成する。 これにより、 加工筋は切削部により削り取られてしまう。 この 結果、 加工筋による散乱光を生じることを低減できる。

また、 本発明によれば、 光の透過率が段階的に変化する領域を有するグレース ケールマスクを介してレジスト層を露光する露光工程と、 レジスト層をエツチン グするエッチング工程と、 を含むことを特徴とする微細構造素子の製造方法を提 供できる。 本発明では、 グレースケールマスクからの露光量に応じてレジスト層 がエッチングされる。 例えば、 均一な露光量の領域と、 階段状に露光量が変化す る領域とを有するマスクを用いる。 均一な露光量の領域は、 平坦部が形成される。 また、 階段状に露光量が変化する領域は、 屈折面である斜面が形成される。 平坦 部と屈折面との成す角度は、 マスクの透過率により容易に制御できる。 このよう なフォトリソグラフィ技術を用いると、 平坦部と屈折面とを所定の相対関係で、 かつ同時に形成することができる。 このため、 平坦部と屈折面とのなす角度や切 削する深さを容易に制御できる。 この結果、 平坦部と屈折面との成す角度が微小 な微細構造素子を製造できる。 本発明は、 マイクロレンズとは異なる、 微小な角 度の斜面部を有する屈折光学素子の形成に有効である。 また、 本発明によれば、 開口部の面積がそれぞれ異なる複数のマスクを用いて レジスト層を複数回数だけ露光する多重露光工程と、 レジスト層をエッチングす るエッチング工程と、 を含むことを特徴とする微細構造素子の製造方法を提供で きる。 本発明では、 露光に際して、 複数枚のマスクを用意する。 各マスクは、 そ れぞれ開口部の大きさが異なっている。 例えば、 3枚のマスクを用いる場合を考 える。 第 1のマスクは、 第 1の大きさの開口部を複数有している。 第 2のマスク は、 第 2の大きさの開口部を複数有している。 さらに、 第 3のマスクは、 第 3の 大きさの開口部を複数有している。 ここで、 開口部の大きさは、

第 1の大きさの開口部 <第 2の大きさの開口部 <第 3の大きさの開口部 となるように構成する。 そして、 これら 3枚のマスクを用いて 3回の多重露光 を行う。 この結果、 レジス ト層においては、 均一な露光量の領域と、 3段階の階 段状に露光量が変化する領域とが生ずる。 均一な露光量の領域は、 平坦部が形成 される。 また、 階段状に露光量が変化する領域は、 屈折面である斜面が形成され る。 これにより、 平坦部と屈折面との成す角度は、 マスクの開口部の大きさによ り容易に制御できる。 この結果、 平坦部と屈折面との成す角度が微小な微細構造 素子を製造できる。 本発明は、 マイクロレンズとは異なる、 微小な角度の斜面部 を有する屈折光学素子の形成に有効である。

また、 本発明によれば、 開口部の面積が位置により異なるマスクを用いてレジ スト層を露光する露光工程と、 レジスト層をエッチングするエッチング工程とを 含むことを特徴とする微細構造素子の製造方法を提供できる。 本発明では、 開口 部の面積が位置により異なるマスクを用いる。 例えば、 面積の異なるドット状の 領域を適当に分布させる。 これにより、 マスクの透過率が一定の領域や階段状に 変化する領域を形成できる。 このマスクを介してレジスト層に露光を行う。 この 結果、 レジス ト層においては、 均一な露光量の領域と、 階段状に露光量が変化す る領域とが生ずる。 均一な露光量の領域は、 平坦部が形成される。 また、 階段状 に露光量が変化する領域は、 屈折面である斜面が形成される。 これにより、 平坦 部と屈折面との成す角度は、 マスクの開口部の大きさと位置により容易に制御で きる。 この結果、 平坦部と屈折面との成す角度が微小な微細構造素子を製造でき る。 なお、 面積の異なる領域は、 ドット状の他に、 矩形状、 短冊状などを挙げる ことができる。 本発明は、 マイクロレンズとは異なる、 微小な角度の斜面部を有 する屈折光学素子の形成に有効である。

また、 本発明の好ましい態様によれば、 レジスト層に形成された形状をエッチ ングにより基板に転写する基板形状転写工程とさらに有することが望ましい。 こ れにより、 例えば石英又は硝子の基板に対して、 レジス トに形成された形状を製 造できる。

また、 本発明の好ましい態様によれば、 レジスト層に形成された形状を金型と して、 他の部材へ型転写する型転写工程をさらに有することが望ましい。 例えば、 所定の形状が形成されたレジスト層に N i等を鍍金して金型を作成する。 そして、 この金型を用いてレプリカを容易に製造できる。

また、 本発明の好ましい態様によれば、 基板又はレジスト層に形成された形状 を母型として複数の金型を形成し、 形成された複数の金型を用いて、 他の部材へ 型転写することが望ましい。 例えば、 所定の形状が形成されたレジスト層に N i 等を鍍金して複数の金型を作成する。 そして、 この複数の金型を用いてレプリカ を製造する。 単独の大型な金型を形成することが困難であっても、 複数の金型を 用いることで、 容易にレプリカを製造することができる。 また、 同一の母型を用 いて複数の金型を製造することで、 正確な形状で、 均一かつ高精細な画像を得る ことが可能なプリズム群を得られる。

また、 本発明の好ましい態様によれば、 第 1の金型を用いて他の部材の第 1面 へ型転写し、 第 2の金型を用いて他の部材の第 2面へ型転写することが望ましい。 第 1の金型と第 2の金型とを用いて第 1面、 第 2面にそれぞれ型転写することで、 第 1面及び第 2面にプリズム素子を有するプリズム群を容易に形成できる。 また、 第 1の金型及び第 2の金型を同一の母型を用いて製造することで、 正確な形状で、 均一かつ高精細な画像を得ることが可能なプリズム群を得られる。

また、 本発明によれば、 上述の微細構造素子の製造方法により製造された微細 構造素子を提供できる。 これにより平坦部、 及び平坦部と微小な角度をなす屈折 面を有する微細構造素子を製造することができる。

また、 本発明によれば、 上述の微細構造素子を有することを特徴とする空間光 変調装置を提供できる。 例えば、 マイクロプリズム素子からなるプリズム群を有 する透過型の液晶型空間光変調装置を得ることができる。 所望の形状が形成され たプリズム群を光が透過することで、 射出光の方向を正確に所定方向へ屈折させ て偏向できる。 このため、 空間光変調装置の画素間のブラックマトリ ックス部の 投写像上へ、 画素からの光を屈折させて導くことができる。 この結果、 ブラック マトリックス部を認識することなく、 高品質な画像を得ることができる。

また、 本発明によれば、 照明光を供給する光源と、 照明光を画像信号に応じて 変調する上述の空間光変調装置と、 変調された光を投写する投写レンズと、 を有 することを特徴とするプロジェクタを提供できる。 本発明では、 上述の空間光変 調装置を備えているので、 高品質な投写像を得るこ.とができる。

また、 本発明によれば、 第 1色光、 第 2色光、 第 3色光を含む光を供給する光 源と、 第 1色光を画像信号に応じて変調する第 1色光用空間光変調装置と、 第 2 色光を画像信号に応じて変調する第 2色光用空間光変調装置と、 第 3色光を画像 信号に応じて変調する第 3色光用空間光変調装置と、 第 1色光用空間光変調装置 で変調された光と、 第 2色光用空間光変調装置で変調された光と、 第 3色光用空 間光変調装置で変調された光とを合成する色合成光学系と、 色合成光学系からの 光を投写する投写レンズと、 を有し、 色合成光学系と投写レンズとの間の光路中 に、 上記の微細構造素子を有することを特徴とするプロジェクタを提供すること ができる。 本発明では、 上記の微細構造素子を備えているので、 高品質な投写像 を得ることができる。 図面の簡単な説明 .

【図 1】 本発明の実施形態 1に係るプロジェクタの概略構成図。

【図 2】 実施形態 1の液晶パネルの概略構成図。

【図 3 A】 プリズム群の断面概略図。

【図 3 B】 切削部の変形例の図。

【図 4】 プリズム群の配置位置の説明図。

【図 5】 実施形態 2の試し加工を説明する図。

【図 6 A】 実施形態 2の本加工を説明する図。

【図 6 B】 実施形態 2の本加工を説明する図。 【図 7】 実施形態 2の製造手順を説明する図。

【図 8 】 プリズム素子の断面概略図。

【図 9 】 実施形態 3の加工を説明する図。

【図 1 0 】 実施形態 3の加工を説明する図。

【図 1 1 】 実施形態 3の製造手順を説明する図。

【図 1 2 】 実施形態 4の本加工を説明する図。

【図 1 3 】 実施形態 4の本加工を説明する他の図。

【図 1 4 】 実施形態 4の本加工を説明するさらに他の図。

【図 1 5 】 実施形態 4の本加工を説明する別の図。

【図 1 6 A】 実施形態 5の第 1のマスクの概略構成図。

【図 1 6 B】 実施形態 5の第 2のマスクの概略構成図。

【図 1 6 C】 実施形態 5の第 3のマスクの概略構成図。

【図 1 6 D】 実施形態 5の多重露光を説明する図。

【図 1 7 】 実施形態 5のレジスト層を説明する図。

【図 1 8 】 実施形態 5のレジスト層を説明する他の図。

【図 1 9 】 実施形態 6のマスクの概略構成図。

【図 2 0 】 実施形態 6の変形例のマスクの概略構成図。

【図 2 1 】 実施形態 6の他の変形例のマスクの概略構成図。 発明を実施するための最良の形態

以下に、 本発明の実施形態 1に係るプロジェクタ 1 0 0を図面に基づいて詳細 に説明する。 なお、 この実施形態により本発明が限定されるものではない。 実施形態 1

初めに図 1を参照して、 本発明の実施形態 1に係るプロジェクタの概略構成を 説明する。 次に、 図 2以降を参照して、 本実施形態の特徴的な構成を説明する。 まず、 図 1において、 光源部である超高圧水銀ランプ 1 0 1は、 第 1色光である 赤色光 （以下、 「R光」 という。 ） 、 第 2色光である緑色光 （以下、 「G光」 と いう。 ） 、 及び第 3色光である青色光 （以下、 「B光」 という。 ） を含む光を供 給する。 インテグレータ 1 0 4は、 超高圧水銀ランプ 1 0 1からの光の照度分布 を均一化する。 照度分布を均一化された光は、 偏光変換素子 1 0 5にて特定の振 動方向を有する偏光光、 例えば s偏光光に変換される。 s偏光光に変換された光 は、 色分離光学系を構成する R光透過ダイクロイツクミラー 1 0 6 Rに入射する。 以下、 R光について説明する。 R光透過ダイクロイツクミラー 1 0 6 Rは、 R光 を透過し、 G光、 B光を反射する。 R光透過ダイクロイツクミラー 1 0 6 Rを透 過した R光は、 反射ミラー 1 0 7に入射する。 反射ミラー 1 0 7は、 R光の光路 を 9 0度折り曲げる。 光路を折り曲げられた R光は、 第 1色光である R光を画像 信号に応じて変調する第 1色光用空間光変調装置 1 1 O Rに入射する。 第 1色光 用空間光変調装置 1 1 O Rは、 R光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表 示装置である。 なお、 ダイクロイツクミラーを透過しても、 光の偏光方向は変化 しないため、 第 1色光用空間光変調装置 1 1 O Rに入射する R光は、 s偏光光の ままの状態である。

第 1色光用空間光変調装置 1 1 0 Rは、 λ / 2位相差板 1 2 3 R、 ガラス板 1 2 4 R、 第 1偏光板 1 2 1 R、 液晶パネル 1 2 0 R、 及び第 2偏光板 1 2 2 Rを 有する。 液晶パネル 1 2 0 Rの詳細な構成については後述する。 λ / 2位相差板 1 2 3 R及び第 1偏光板 1 2 1 I ま、 偏光方向を変換させない透光性のガラス板 1 2 4 Rに接する状態で配置される。 これにより、 第 1偏光板 1 2 1 R及ぴ; 1 / 2位相差板 1 2 3 が、 発熱により歪んでしまうという問題を回避できる。 なお、 図 1において、 第 2偏光板 1 2 2 Rは独立して設けられているが、 液晶パネル 1 2 0 Rの射出面や、 クロスダイクロイツクプリズム 1 1 2の入射面に接する,状態 で配置しても良い。

第 1色光用空間光変調装置 1 1 0 Rに入射した s偏光光は、 ぇ/ 2位相差板1 2 3 Rにより ρ偏光光に変換される。 ρ偏光光に変換された R光は、 ガラス板 1 2 4 R及ぴ第 1偏光板 1 2 1 Rをそのまま透過し、 液晶パネル 1 2 0 Rに入射す る。 液晶パネル 1 2 0 Rに入射した ρ偏光光は、 画像信号に応じた変調により、 R光が s偏光光に変換される。 液晶パネル 1 2 0 Rの変調により、 s偏光光に変 換された R光が、 第 2偏光板 1 2 2 Rから射出される。 このようにして、 第 1色 光用空間光変調装置 1 1 O Rで変調された R光は、 色合成光学系であるクロスダ ィクロイツクプリズム 1 !_ 2に入射する。

次に、 G光について説明する。 R光透過ダイクロイツクミラー 1 0 6 Rで反射 された、 G光と B光とは光路を 9 0度折り曲げられる。 光路を折り曲げられた G 光と B光とは、 B光透過ダイクロイツクミラー 1 0 6 Gに入射する。 B光透過ダ ィクロイツクミラー 1 0 6 Gは、 G光を反射し、 B光を透過する。 B光透過ダイ クロイックミラー丄 0 6 Gで反射された G光は、 第 2色光である G光を画像信号 に応じて変調する第 2色光用空間光変調装置 1 1 O Gに入射する。 第 2色光用空 間光変調装置 1 1 O Gは G光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置 である。 第 2色光用空間光変調装置 1 1 0 Gは、 液晶パネル 1 2 0 G、 第 1偏光 板 1 2 1 G及ぴ第 2偏光板 1 2 2 Gを有する。 液晶パネル 1 2 0 Gの詳細に関し ては後述する。

第 2色光用空間光変調装置 1 1 O Gに入射する G光は、 s偏光光に変換されて いる。 第 2色光用空間光変調装置 1 1 0 Gに入射した s偏光光は、 第 1偏光板 1 2 1 Gをそのまま透過し、 液晶パネル 1 2 O Gに入射する。 液晶パネル 1 2 0 G に入射した s偏光光は、 画像信号に応じた変調により、 G光が p偏光光に変換さ れる。 液晶パネル 1 2 0 Gの変調により、 p偏光光に変換された G光が、 第 2偏 光板 1 2 2 Gから射出される。 このようにして、 第 2色光用空間光変調装置 1 1 0 Gで変調された G光は、 色合成光学系であるクロスダイクロイツクプリズム 1 1 2に入射する。

次に、 B光について説明する。 B光透過ダイクロイツクミラー 1 0 6 Gを透過 した B光は、 2枚のリ レーレンズ 1 0 8と、 2枚の反射ミラー 1 0 7とを経由し て、 第 3色光である B光を画像信号に応じて変調する第 3色光用空間光変調装置 1 1 0 Bに入射する。 第 3色光用空間光変調装置 1 1 O Bは、 B光を画像信号に 応じて変調する透過型の液晶表示装置である。

なお、 B光にリ レーレンズ 1 0 8を経由させるのは、 B光の光路の長さが R光 及び G光の光路の長さよりも長いためである。 リ レーレンズ 1 0 8を用いること により、 B光透過ダイクロイツクミラー 1 0 6 Gを透過した B光を、 そのまま第 3色光用空間光変調装置 1 1 0 Bに導くことができる。 第 3色光用空間光変調装 置 1 1 0 Bは、 え /2位相差板 1 2 3 B、 ガラス板 1 24 B、 第 1偏光板 1 2 1 B、 液晶パネル 1 20 B、 及び第 2偏光板 1 2 2 Bを有する。 なお、 第 3色光用 空間光変調装置 1 1 0 Bの構成は、 上述した第 1色光用空間光変調装置 1 1 0 R の構成と同様なので、 詳細な説明は省略する。

第 3色光用空間光変調装置 1 1 0 Bに入射する B光は、 s偏光光に変換されて いる。 第 3色光用空間光変調装置 1 1 0 Bに入射した s偏光光は、 /2位相差 板 1 2 3 Βにより ρ偏光光に変換される。 ρ偏光光に変換された Β光は、 ガラス 板 1 24 Β及び第 1偏光板 1 2 1 Β.をそのまま透過し、 液晶パネル 1 20 Βに入 射する。 液晶パネル 1 20 Βに入射した ρ偏光光は、 画像信号に応じた変調によ り、 Β光が s偏光光に変換される。 液晶パネル 1 2 Ο Βの変調により、 s偏光光 に変換された B光が、 第 2偏光板 1 2 2 Bから射出される。 第 3色光用空間光変 調装置 1 1 0 Bで変調された B光は、 色合成光学系であるクロスダイクロイツク プリズム 1 1 2に入射する。 このように、 色分離光学系を構成する R光透過ダイ クロイツクミラー 1 0 6 Rと B光透過ダイクロイツクミラー 1 0 6 Gとは、 超高 圧水銀ランプ 1 01から供給される光を、 第 1色光である R光と、 第 2色光であ る G光と、 第 3色光である B光とに分離する。 .

色合成光学系であるクロスダイクロイツクプリズム 1 1 2は、 2つのダイク口 イツク膜 1 1 2 a、 1 1 2 bを X字型に直交して配置して構成されている。 ダイ クロイツク膜 1 1 2 aは、 B光を反射し、 R光、 G光を透過する。 ダイクロイツ ク膜 1 1 2 bは、 R光を反射し、 B光、 G光を透過する。 このように、 クロスダ ィクロイツクプリズム 1 1 2は、 第 1色光用空間光変調装置 1 1 O R、 第 2色光 用空間光変調装置 1 1 O G、 及び第 3色光用空間光変調装置 1 1 O Bでそれぞれ 変調された R光、 G光及び B光を合成する。 投写レンズ 1 1 4は、 クロスダイク ロイックプリズム 1 1 2で合成された光をスクリーン 1 1 6に投写する。 これに より、 スクリーン 1 1 6上でフルカラー画像を得ることができる。

なお、 上述のように、 第 1色光用空間光変調装置 1 1 O R及び第 3色光用空間 光変調装置 1 1 0 Bからクロスダイクロイツクプリズム 1 1 2に入射される光は、 s偏光光となるように設定される。 また、 第 2色光用空間光変調装置 1 1 0 Gか らクロスダイクロイツクプリズム 1 1 2に入射される光は、 P偏光光となるよう に設定される。 このようにクロスダイクロイツクプリズム 1 1 2に入射される光 の偏光方向を異ならせることで、 クロスダイクロイツクプリズム 1 1 2において 各色光用空間光変調装置から射出される光を有効に合成できる。 ダイクロイツク 膜 1, 1 2 a、 1 1 2 bは、 通常、 s偏光光の反射特性に優れる。 このため、 ダイ クロイツク膜 1 1 2 a、 1 1 2 bで反射される R光及び B光を s偏光光とし、 ダ ィクロイツク膜 1 1 2 a、 1 1 2 bを透過する G光を p偏光光としている。

次に、 図 2を用いて液晶パネルの詳細について説明する。 図 1で説明したプロ ジェクタ 1 00は、 3つの液晶パネル 1 20 R、 1 20 G、 1 2 O Bを備えてい る。 これら 3つの液晶パネル 1 20 R、 1 20 G、 1 20 Bは変調する光の波長 領域が異なるだけであり、 基本的構成は同一である。 このため、 液晶パネル 1 2 0 Rを代表例にして以後の説明を行う。

図 2は液晶パネル 1 20 Rの斜視断面図である。 超高圧水銀ランプ 1 0 1から の R光は、 図 2の下側から液晶パネル 1 20 Rに入射し、 上側からスクリーン 1 1 6の方向へ射出する。 入射側防塵透明プレート 20 1の内側には、 透明電極等 を有する対向基板 20 2が形成されている。 また、 射出側防塵透明プレート 20 6の内側には T FT (薄膜トランジスタ） や透明電極等を有する T FT基板 20 5が形成されている。 そして、 対向基板 2 0 2と TFT基板 20 5とを対向させ て、 入射側防塵透明プレート 20 1と射出側防塵透明プレート 20 6とを貼り合 わせる。

対向基板 20 2と T F T基板 20 5との間には、 画像表示のための液晶層 20 4が封入されている。 また、 液晶層 204の入射光側、 例えば対向基板 20 2に は、 遮光のためのブラックマトリックス形成層 20 3が設けられている。 プリズ ム群 2 1 0は、 入射側は接着層 2 1 1を介して T FT基板 20 5に固着されてい る。

さらに、 プリズム群 2 1 0は、 射出側は接着層 2 1 2を介してカバー硝子 2 1 3に固着されている。 プリズム群 2 1 0は、 2組の直交するプリズム素子から構 成されている。 図 3 Aは、 プリズム群 2 1 0を構成する 2組のプリズムのうち、 射出側のプリズム素子 2 1 0 aの構成を示す。 プリズム素子 2 1 0 aは、 x軸方 向における断面形状が略台形形状である。 また、 プリズム素子 2 1 0 aは、 X軸 方向に略直交する y軸方向に長手方向を有している。 プリズム素子 2 1 0 aの X 軸方向における断面形状の台形形状のうち、 2つの斜面 30 3は屈折 ®として機 能する。 また、 プリズム素子 2 1 0 aの X軸方向における断面形状のうち、 上部 平坦面 30 1は第 1の平坦部として機能する。 さらに、 下部平坦面 3 0 2は第 2 の平坦部として機能する。

屈折面である斜面 3 0 3は、 下部平坦面 3 0 2に対して所定の角度 Θ aをなし ている。 このため、 斜面 3 0 3に入射した光は、 斜面 30 3の角度 Θ aに対応す る方向へ屈折する。 角度 0 aは、 例えば 0. 0 3〜0. 06° 程度である。 そし て、 屈折した光により屈折透過像が形成される。 また、 上部平坦面 30 1又は下 部平坦面 3 0 2に入射した光は、 そのまま透過する。 そのまま透過した光により 直接透過像が形成される。

図 2に戻って、 プリズム群 2 1 0を構成する 2,祖のプリズムのうち、 プリズム 素子 2 1 0 bは、 プリズム素子 2 1 0 aより入射側に設けられる。 プリズム素子 2 1 0 bの構成は、 図 3 Aに示すプリズム素子 2 1 0 aの構成と略同一である。 プリズム素子 2 1 0 bは、 y軸方向における断面形状が略台形形状である。 また、 プリズム素子 2 1 0 bは、 X軸方向に長手方向を有している。 このため、 プリズ ム素子 2 1 0 aとプリズム素子 2 1 0 bとは、 互いに長手方向が略直交するよう に配置されている。 また、 不図示の他の組のプリズム素子は、 プリズム素子 2 1 0 a、 2 1 0 bと同様の構成である。 そして、 2組のプリズム素子についても、 それぞれの長手方向どうしが略直交するように設けられている。

所望の形状が形成されたプリズム素子 2 1 0 aを光が透過することで、 射出光 の方向を正確に所定方向へ屈折させて偏向できる。 このため、 各色光用空間光変 調装置 1 1 0 R、 1 1 0 G、 1 1 0 Bの画素間のブラックマトリ ックス部の投写 像上へ、 画素からの光を屈折させて導くことができる。 この結果、 ブラックマト リ ックス部を認識することなく、 高品質な画像を得ることができる。 また、 この 各色光用空間光変調装置 1 1 0 R、 1 1 0 G、 1 1 0 Bを備えているプロジェク タ 1 00によれば、 高品質な投写像を得ることができる。

なお、 図 1で示した構成では、 第 1偏光板 1 2 1 R、 第 2偏光板 1 2 2 Rを、 液晶パネル 1 20 Rに対して別体に設けている。 しカゝし、 これに代えて、 入射側 防塵用透明プレート 20 1と対向基板 20 2との間、 射出側防塵透明プレート 2 0 6と T FT基板 20 5との間などにも偏光板を設けることもできる。 図 4に示 すプロジェクタ 1 1 00のように、 プリズム群 1 1 1 0は、 クロスダイクロイツ クプリズム 1 1 2と投写レンズ 1 14との間に配置しても良い。 さらに、 プリズ ム群 1 1 1 0は、 投写レンズ 1 1 4とスクリーン 1 1 6との間に配置することと しても良い。 - クロスダイクロイツクプリズム 1 1 4で合成した各色光をプリズム群 2 1 0に 入射する構成とすることにより、 プリズム群 2 1 0を 1つにでき、 プロジェクタ 1 O 0を簡易な構成にできる。 さらに、 プリズム群 2 1 0は、 第 2偏光板 1 2 2 Rに、 又はクロスダイクロイックプリズム 1 1 2の R光の入射面に形成しても良 い。 色光ごとにプリズム群 2 1 0を設ける構成とすると、 各波長に対応した屈折 角度設定を行うことができる。

空間光変調装置 1 1 O Rの変調面とスクリーン 1 1 6とは共役関係にある。 こ のため、 空間光変調装置 1 1 0 Rの変調面上のある一点は、 スクリーン 1 1 6上 のある一点に結像する。 空間光変調装置 1 1 0 R上の一点からの光は、 所定の空 間的な拡がり角で拡散し、 プリズム群 2 1 0上の所定の円形領域を透過する。 こ の円形領域の面積を、 単位面積とする。 また、 プリズム群 2 1 0'上において単位 面賴を有する円形領域を透過した光は、 スクリーン 1 1 6上の一点に結像する。 単位面積は、 照明系の Fナンバー、 又は投写系の Fナンバーにより決定される。

プリズム群 2 1 0は、 単位面積あたり 3周期以上 1 5周期以下の周期でプリズ ム素子 2 1 0 a、 2 1 0 bを設けることが望ましい。 ここで、 プリズム素子 2 1 0 a、 2 1 0 bの周期とは、 プリズム素子 2 1 0 a、 2 1 0 bの境界のェッジの 数であって、 単位面積を有する円形領域の直径に沿う直線に略垂直なプリズム素 子 2 1 0 a、 2 1 0 bのエッジの数である。 プリズム群 2 1 0により回折光が生 ずる構造の一つとして、 単位面積の領域内におけるプリズム群 2 1 0の周期的な 構造を挙げることができる。 単位面積あたり 3周期以上 1 5周期以下の周期でプ リ ズム素子 2 1 0 a、 2 1 0 bを設けることで、 プリズム群 2 1 0の周期的構造 に起因する回折光の発生を低減することができる。 このほか、 プリズム素子 2 1 0 a、 2 1 0 bを単位面積あたり 3個以上 1 5個以下となるように設けることで、 プリズム群 2 1 0の周期的構造に起因する回折光の発生を低減することもできる。 回折光の発生を低減することで、 高精細な画像を表示することができる。

また、 好ましくは、 プリズム群 2 1 0は、 単位面積あたり 5周期以上 1 2周期 以下、 又は 5個以上 1 2個以下のプリズム素子 2 1 0 a、 2 1 0 bを設けること が望ましい。 さらに好ましくは、 プリズム群 2 1 0は、 単位面積あたりに 5周期 以上 1 0周期以下、 又は 5個以上 1 0個以下のプリズム素子 2 1 0 a、 2 1 0 b を設けることが望ましい。 これにより、 さらに回折光の発生を低減し、 さらに高 精細な画像を表示することができる。 プリズム群 2 1 0は、 単位面積の領域内に おいてプリズム素子をランダムな形状にするか、 又はプリズム素子をランダムに 配置することとしても良い。 プリズム素子の形状又は配列を非周期的にすること で、 回折光の発生を低減し、 高精細な画像を表示することができる。 実施形態 2

本発明の実施形態 2に係る微細構造素子であるプリズム群 2 1 0のプリズム素 子 2 1 0 aの製造方法を、 図 5、 図 6 A、 図 6 Bに基づいて説明する。

本実施形態では、 まず、 プリズム素子 2 1 0 aを形成する工程の前工程として、 試し加工工程を行う。 図 5の工程 aに示す試し加工工程において、 他の基板であ る平板状の試し加工用基板 4 0 0に対して、 平坦バイ ト 4 0 1により、 切り込み を行う。 次に、 図 5の工程 bに示すように、 平坦バイ ト 4 0 1を角度 0 1だけ傾 ける。 そして、 傾いた平坦バイ ト 4 0 1で切削し、 斜面を形成する。 また、 .図 5 の工程 cに示すように、 角度 0 1と異なる角度 Θ 2だけ平坦バイ ト 4 0 1を傾け て斜面を形成しても良い。 図 5の工程 dに示す形状測定工程において、 例えばェ ッジ部 P l、 P 2、 P 3、 P 4において、 加工された形状の深さ、 角度等を測定 する。 そして、 切削加工機に設定した加工データと、 形状測定工程で得られた測 定データとの差分を加工データへフィードバックして、 加工データを補正する。 補正されたデータは、 切削加工機械に記憶される。 この切削加工機械を用いて、 以下に述べるプリズム素子を形成するときは、 補正されたデータに基づいて切削 カロェが行われる。 ここで、 試し加工工程において、 平坦部と斜面部との相対的な位置関係は、 試 し加！:用基板 4 0 0と切削加工機との位置関係に対応している。 このため、 試し 加工は、 微細構造素子であるプリズム素子 2 1 0 aを形成する基板の一部の領域 に対して行うこと、 微細構造素子であるプリズム素子 2 1 0 aを形成する基板と は異なる別個の基板に対して行うことのいずれでも良い。

次に、 試し加工に続く本加工について図 6 A、 図 6 Bに基づいて説明する。 図 6 Aの工程 aにおいて、 上述の試し加工を行った試し加工用基板 4 0 0とは異な る基板 5 0 0を用いる。 そして、 以下に説明する工程では、 上述したように補正 された加工データに基づいて切削加工が行われる。 上述の試し加工工程を行った 試し加工用基板 4 0 0を不図示の加工機械から取り外す。 次に、 本加工用の基板 5 0 0を加工機械に取り付ける。

平坦部形成工程では、 切削部により基板 5 0 0に平坦部を形成する。 平坦部形 成工程は、 切削部により基板 5 0 0に第 1の平坦部を形成する第 1平坦部形成ェ 程と、 切削部により、 第 1の平坦部を所定深さだけ切削して第 2の平坦部を形成 する第 2平坦部形成工程と、 からなる。 図 6 Aの工程 bに示す第 1平坦部形成ェ 程でほ、 切削部である平坦バイ ト 4 0 1により基板 5 0◦に第 1の平坦部である 上部^坦面 3 0 1を切削加工する。 次に、 平坦バイ ト 4 0 1は、 バイ トの刃の長 さ aだけ移動する。 移動した平坦バイ ト 4 0 1は、 再び上部平坦面 3 0 1を切削 加工 1 "る。 これを繰り返すことにより、 連続した形状の上部平坦面 3 0 1を形成 する。

上部平坦面 3 0 1は、 後述する下部平坦面 3 0 2を形成する際の基準面となる。 また、 基板 5 0 0の加工表面 5 0 0 aにうねり形状や微小な凹凸形状が存在して いる場合もある。 この場合でも、 第 1平坦部形成工程において、 うねり形状ゃ囬 凸形 は平坦バイ ト 4 0 1で切削される。 このため、 基板 5 0 0の加工表面 5 0 0 aのうねり形状等に影響されることなく正確な切削加工ができる。 また、 図 6 Aの ：程 cに示すように、 上部平坦面 3 0 1には、 長さ aの間隔で平坦バイ ト 4 0 1が切削する方向に沿って加工筋 4 0 2が形成される。

図 6 Bの工程 dに示すように、 第 2平坦部形成工程において、 平坦バイ ト 4 0 1は、 第 1の平坦部である上部平坦面 3 0 1から所定深さ hだけ切削を行う。 こ れにより、 第 2の平坦部である下部平坦面 3.0 2が形成される。 続いて、 平坦バ ィ ト 40 1は、 予め設定されたプリズム素子の次の下部平坦面 30 2を形成する 位置に移動する。 そして、 移動した位置において下部平坦面 3 02を切削加工す る。 これを繰り返して、 全ての下部平坦面 3 0 2を形成する。

図 6 Bの工程 e及び工程 f に示す屈折面形成工程において、 平坦バイ ト 40 1 を所定の角度 0 aだけ傾斜させる。 屈折面形成工程では、 切削部である平坦バイ ト 40 1によって、 下部平坦面 3 0 2に対して所定の角度 0 aを有する屈折面で ある斜面 3 0 3を形成する。 加工機械において、 平坦バイ ト 40 1を傾斜させる 角度は、 例えば 1 0万分の 1程度の精度で制御できる。 平坦バイ ト 40 1を傾斜 させる角度は、 最終的に製造される微細構造素子であるプリズム素子の平坦面と 屈折面とのなす角度に対応する。 従って、 微小な角度 0 aを有するプリズム素子 を極めて正確に製造できる。 本実施形態では、 角度 0 aは、 例えば 0. 0 3° 〜 0. 0 6° 程度である。 また、 下部平坦面 3 0 2のエッジ部 P 1 (工程 d) と隣 接する斜面 3 0 3のエッジ部 P 4 (工程 e) とが一致するように切削加工を行う。 また、 下部平坦面 3 0 2のエッジ部 P 2 (工程 d) と隣接する斜面 3 03のエツ ジ部 P 3 (工程 f ) とが一致するように切削加工を行う。 さらに、 斜面 30 3を 切削するときに、 上部平坦面 30 1に生じている加工筋 40 2を切削、 除去する よ うに加工を行う。

加工筋 40 2を除去するためには、 上部平坦面 3 0 1の長さ bが、 下部平坦面 の長さ aよりも短くなるように平坦バイ ト 40 1の位置、 角度、 切削量を制御す る。 これにより、 最終的に製造されるプリズム素子には加工筋 40 2を生じない。 この結果、 加工筋 40 2に起因する散乱光を低減できる。 また、 上部平坦面 30 1 の面積を S a、 下部平坦面 3 0 2の面積を S b、 1つの下部平坦面 30 2に隣 接する 2つの屈折面の面積を S c 1、 S c 2とそれぞれしたときに、 以下の条件 を満足することが望ましい。

S a : S c l : S c 2 : S b = l . 2 : 0. 8 5 : 0. 8 5 : 0. 80 これにより、 上述したようなブラックマトリックスの影響を低減し、 かつ引き 締まったシャープな投写像を得ることができる。 また、 本実施形態では、 同一の 切削部である平坦バイ ト 4 0 1を用いて、 第 2の平坦部である下部平坦面 30 2 と、 隣接する屈折面である斜面 3 0 3とを形成している。 これにより、 切削部で ある平坦バイ ト 4 0 1の形状に依存せずに、 高精度に制御された微小な傾斜角度 Θ aの屈折部である斜面 3 0 3を形成できる。 また、 基板 5 0 0に対して、 まず 最初に、 第 1の平坦部である上部平坦面 3 0 1を、 平坦バイ ト 4 0 1で切削加工 する。 これにより、 形成された第 1の平坦部である上部平坦面 3 0 1が、 次に続 く第 2平坦部形成工程や屈折面形成工程のための加工領域となる。 このため、 基 板 5 0 0の表面にうねり形状や微細な凹凸形状があつたとしても、 それらに影響 されることなく切削加工ができる。

なお、 基板 5 0 0は、 硝子部材からなる平行平板に限られず、 例えば、 アタリ ノレ等の透明樹脂でも良い。 さらに、 微細形状を形成した平行平板にメツキ処理を 行い、 金型を製造することもできる。 この場合、 プリズム素子が形成された基板 5 0 0から成形金型を作成する。 そして、 金型から他の部材、 例えば光学的透明 樹脂などに型転写を行い、 プリズム群を製造する。 これにより、 さらなる製造コ ス トの低減を図ることができる。 加えて、 直接、 金型を製造するために、 ヘビー ァロイ （商品名） 等の硬質部材を上述の方法で加工しても良い。 そして、 加工さ れた硬質部材を金型として転写工程によりプリズム群を製造する。 転写による複 製によって形成されたプリズム群でも、 金型上の単位面積と、 転写されたプリズ ム群とにおける、 単位面積あたりの平坦部の面積、 屈折面の面積は同一である。 このため、 形状の凹凸が逆となっても、 光学素子としての機能は同じである。 また、 本実施形態では、 切削部として平坦バイ ト 4 0 1を用い: fこが、 これに限 られるものではない。 例えば、 図 3 Bに示すように、 2つの第 1切削部 5 0 1 a、 第 2切削部 5 0 1 bを有する V字形状のバイ ト 5 0 1を用いることもできる。 こ の場合、 上部平坦面 3 0 1 と隣接する斜面 3 0 3とは同一の切削部、 例えば第 1 切削部 5 0 1 aで形成することが望ましい。 また、 下部平坦面 3 0 2と隣接する 斜面 3 0 3とも同一の切削部、 例えば第 2切削部 5 0 1 bで形成することが望ま しい。 何れの場合も、 平坦面のエッジ部と、 斜面のエッジ部との位置は一致させ ておくことが望ましい。 このようにすることで、 角度 Θ aが微小な構造のプリズ ム素子 2 1 0 aを高精度に製造できる。 次に、 図 7に基づいて、 上述の製造手順のフローを説明する。 まず、 ステップ S 6 0 1において、 オペレータは、 所望の微細形状を形成するための、 加工位置、 加工角度、 加工深さ、 バイ ト回転数、 加工速度等の加工データを加工機械の制御 部に入力する。 そして、 必要な形状、 例えば、 平坦バイ トを加工機械のパイ トホ ルダに取り付ける。 ステップ S 6 0 2において、 試し加工用のワークである基板 を加工機械のホノレダにセットする。 ワークである基板は、 例えば平行平板硝子で ある。 ステップ S 6 0 3において、 基板に、 上述したようなエッジ部 P 1、 P 2、 P 3、 P 4等の开状を有する溝の試し加工を行う。

ステップ S 6 0 4において、 平行平板硝子をワークホルダから外さずに、 その ままの状態で、 レーザ顕微鏡や原子間力顕微鏡 （A t o m i c F o r c e M i c r o s c o p e ) や干渉型光学測定器を用いて、 試し加工された溝形状の深 さ、 斜面の角度、 ピッチ等を測定する。 測定データのパラメータは、 ピッチ、 角 度、 深さ、 及ぴ平坦面粗さの少なくとも一つであることが望ましい。 また、 測定 対象物である平行平板硝子をワークホルダから取り外して測定を行うこととして も、 加工形状の相対関係を測定することにより、 フィードバックに必要な情報を 得ることは可能である。

ステップ S 6 0 5において、 測定データと加工データとの差分を、 加工データ へフィードパックする。 また、 試し加工用ワークを加工機械のホルダから取り外 す。 して、 ステップ S 6 0 7において、 本加工用のワークを加工機械のホルダ にセッ トする。 ステップ S 6 0 6におい,て、 フィードバックされた差分値に基づ いて、 加工データを捕正する。 具体的には、 バイ トの加工角度、 切削深さ、 ピッ チ、 平坦面加: II用のパラメータ等を補正する。 例えば、 加工角度、 切削深さ、 溝 ピッチ、 平坦面加工用のパラメータの補正は、 それぞれバイ トの角度補正、 バイ トの深さ補正、 送りピッチ補正、 送りピッチ補正により行う。 ここまでで、 試し 加工の工程を終える。

次に、 補正されたデータに基づいて、 ステップ S 6 0 8において、 第 1の平坦 部である上部 坦面 3 0 1 (図 6 Aの工程 b ) の切削加工を行う。 ステップ S 6 0 9において、 平坦バイ ト 4 0 1を所定の位置へ移動して、 深さ hの第 2の平坦 部である下部 坦面 3 0 2 (図 6 Bの工程 d ) を形成する。 次に、 ステップ S 6 1 0において、 平坦バイ ト 4 0 1を角度 0 aだけ傾けて、 屈折面である斜面 3 0 3を形成する。

ステップ S 6 1 1において、 所定形状の溝加工が終了したか否かを判断する。 判断結果が偽の場合、 ステップ S 6 1 2において、 平坦バイ ト 4 0 1が保持され ている力 [Iェヘッ ドの位置を上述した手順で移動する。 そして、 ステップ S 6 0 9、 S 6 1 0の加工を繰り返して行う。 ステップ S 6 1 1の判断結果が真の場合、 カロ ェを終了する。 これにより、 外乱等の影響が低減された形状加工を行うことがで きる。 また、 上述したように、 試し加工用基板と本加工用の基板とは同一の基板 を用いても良い。 実施形態 3

図 8は、 実施形態 3に係る微細構造素子の製造方法により製造されたプリズム 素子 9 0 5の断面概略構成を示す。 プリズム素子 9 0 5は、 上記のプロジェクタ 1 0 0に適用することができる。 上記実施形態と重複する説明は省略するものと する。 プリズム素子 9 0 5は、 平坦部である平坦面 9 0 1、 及び屈折面である斜 面 9 0 2を有する。 プリズム素子 9 0 5は、 X軸方向における断面形状が略台形 形状であって、 y軸方向に長手方向を有する。

プリズム素子 9 0 5は、 略台形形状どうしの間に平坦面が無く斜面 9 0 2どう しが隣接している点が、 上記のプリズム素子 2 1 0 a (図 3 A参照） とは異なる。 斜面 9 O 2は、 平坦面 9 0 1に平行な面に対して所定の角度 0 bをなしている。 角度 Θ bは、 上記のプリズム素子 2 1 0 aの斜面 3 0 3の角度 0 aと同様に、 例 えば 0 . 0 3〜0 . 0 6 ° 程度である。

図 9は、 プリズム素子 9 0 5の製造手順を示す。 本実施形態の微細構造素子の 製造方法では、 V字形状のバイ ト 1 0 0 1を用いる。 バイ ト 1 0 0 1は、 図 3 B に示すノ ィ ト 5 0 1と同様に、 2つの切削部を有する。 本実施形態も、 上記の実 施形態 2と同様に、 プリズム素子を形成する工程の前工程として、 試し加工工程 を行う。 試し加工工程では、 平坦部 9 0 1とは異なる試し加工領域において、 力 (1 ェデータに基づいて切削部であるバイ ト 1 0 0 1により所定形状を形成する。 試し加工工程に続いて、 プリズム素子 9 0 5の本加工を行う。 プリズム素子 9 0 5は、 フィードバック工程において補正された加工データに基づいて、 平坦部 形成工程と屈折面形成工程とを行うことで形成される。 図 9の工程 aに示す平坦 部形成工程では、 切削部であるバイ ト 1 0 0 1により基板 9 0 0に平坦面 9 0 1 を切削加工する。 平坦面 9 0 1を形成するための基板 9 0 0の切削には、 バイ ト 1 0 0 1の 2つの切肖 li部のうちの 1つを用いて行う。 一方の切削部が略水平にな るまでバイ ト 1 0 0 1を傾けた状態で基板 9 0 0を切削することで、 平坦面 9 0 1を形成する。 バイ ト 1 0 0 1は、 バイ ト 1 0 0 1の中心軸 Mを、 基板 9 0 0の 垂線 Nに対して角度 0 3となるように、 不図示の切削加工機械に取り付けられる。 バイ ト 1 0 0 1は、 例えば不図示のシャンクを介して機械本体に取り付けられる。 上述の試し加工工程における加工データの補正は、 例えば、 機械本体とシャンク との取り付け誤差、 シャンクとバイ ト 1 0 0 1 との取り付け誤差、 及び切削加工 機械に設定された基準の誤差を含めてフィードバックされる。 _Z軸方向における バイ ト 1 0 0 1の位置及び角度 Θ 3は、 いずれもフィードバックにより決定され る。

バイ ト 1 0 0 1は、 中心軸 Mを中心に回転することによって基板 9 0 0の表面 を切削する。 バイ ト 1 0 0 1は、 基板 9 0 0の表面を切削しながら y軸方向に移 動する。 y軸方向への移動が完了すると、 次にプラス X方向にシフ トした位置に バイ ト 1 0 0 1を移動し、 再び y軸方向への切削を開始する。 平坦面 9 0 1は、 このような切削を繰り返すことによって形成される。

図 9に示す工程 b及び工程 cは、 屈折面形成工程である。 屈折面形成工程では、 バイ ト 1 0 0 1の中 、軸 Mが垂線 Nに略一致する位置にバイ ト 1 0 0 1をシフト させる。 このときバイ ト 1 0 0 1は、 切削加工機械から取り外すこと無く、 例え ばシャンクを操作することでシフ トさせる。 ここでは、 基板 9 0 0に形成する溝 に合わせて設計された角度 Θ 0の先端部を有するバイ ト 1 0 0 1を用いる場合を 考える。 まず、 工程 bにおいて、 中心軸 Mが垂線 Nに略一致する状態で基板 9 0 0を切削する。

補正された加工データによる角度が設計上の角度 0 0より大きい場合は、 工程 cに示すように、 基板 9 0 0上の溝の先端部 P 5を中心として補正値である角度 θ 4だけバイ ト 1 0 0 1を傾ける。 このとき垂線 Νに対してバイ ト 1 0 0 1の中 心軸 Μがなす角度 0 4、 及びバイ ト 1 0 0 1を傾ける方向は、 いずれも捕正され た加工データに基づいて決定されている。 このようにして、 切削部であるバイ ト 1 0 0 1により、 平坦面 9 0 1に対して所定の角度 Θ bを有する屈折面 9 0 2が 形成される。 なお、 図 9の工程 cでは垂線 Nを基準としてバイ ト 1 0 0 1をマイ ナス X方向のみに ί頃けた状態を示しているが、 捕正された加工データに基づいて 複数の方向にバイ ト 1 0 0 1を傾けることとしても良い。 このようにして、 プリ ズム素子 9 0 1は製造される。

図 1 0は、 基板 9 0 0に形成する溝より小さい角度 Θ 5の先端部を有するバイ ト 1 1 0 1を用いる場合の製造手順を示す。 図 1 0の工程 aに示す平坦面形成ェ 程では、 図 9の工程 aと同様に、 バイ ト 1 1 0 1の 2つの切削部のうちの 1つを 用いて平坦面 9 0 1を形成する。 バイ ト 1 1 0 1は、 バイ ト 1 1 0 1の中心軸 M を、 基板 9 0 0の垂線 Nに対して角度 Θ 5となるように、 不図示の切削加工機械 に取り付けられる。

次に、 図 1 0の工程 b及び工程 cに示す屈折面形成工程により、 切削部である バイト 1 1 0 1によって、 平坦面 9 0 1に対して所定の角度 Θ bを有する屈折面 である斜面 9 0 2を形成する。 斜面 9 0 2は、 バイ ト 1 1 0 1の中心軸 Mと垂線 Nとが略一致する位置にバイ ト 1 1 0 1をシフトして切削した後、 溝の先端部 P 6を中心としてバイ ト 1 1 0 1を傾けることで形成できる。 工程 bにおいて、 バ イ ト 1 1 0 1は、 バイ ト 1 1 0 1,の中心軸 Mと垂線 Nとが角度 Θ 7をなす位置に シフトする。 工程 cにおいて、 ノ ィ ト 1 1 0 1は、 ノ ィ ト 1 1 0 1の中心軸 Mと 垂線 Nとが角度 0 8をなす位置にシフトする。 角度 0 7、 6 8は、 それぞれ補正 された加工データに基づいて決定される。

このように、 同一のバイ ト 1 1 0 1を用いて平坦面 9 0 1と斜面 9 0 2とを形 成する。 これにより、 バイ ト 1 1 0 1の形状に依存せずに、 高精度に制御された 微小な傾斜角度 0 bの屈折部を高精度に形成できる。 また、 初めに形成される平 坦面 9 0 1は、 屈折面形成工程のための基準面となる。 このため、 基板 9 0 0の 表面にうねり形状や微細な凹凸形状があつたとしても、 それらに影響されること なく切削加工ができる。 図 1 1は、 本実施形態のプリズム素子 9 0 5の製造手順のフローチヤ一トであ る。 プリズム素子 9 0 5の製造手順のうち、 ステップ S 6 0 1からステップ S 6 0 7までの手順については、 上記の実施形態 2のプリズム素子 2 1 0 aの製造手 順と同様である。 本実施形態のプリズム素子 9 0 5は、 ステップ S 6 0 8におい て、 基板 9 0 0の垂線 Nに対してバイ ト 1 1 0 1の中心線 Mが所定の角度をなす ようにバイ ト 1 1 0 1を傾けた状態で、 平坦面 9 0 1の切削加工を行う。

次に、 ステップ S 6 1 0において、 バイ ト 1 1 ◦ 1の中心軸 Mが垂線 Nに略一 致する位置にバイ ト 1 1 0 1 をシフトさせた状態で、 基板 9 0 0を切削する。 ま た、 ステップ S 6 1 0では、 補正された加工データに基づいて、 垂線 Nに対して バイ ト 1 1 0 1の中心軸 Mが所定方向に所定角度をなすようにバイ ト 1 1 0 1を 傾けることで、 斜面 9 0 2を形成する。 さらに、 ステップ S 6 1 1、 ステップ S 6 1 2において、 加工終了の判断、 及び加工へッドの移動を行う手順は、 実施形 態 2のプリズム素子 2 1 0 aの製造方法の場合と同様である。 これにより、 外乱 等の影響が低減された形状!]ロェを行うことができる。 また、 本実施形態において も、 試し加工用基板と本加！:用の基板とは同一の基板を用いることとしても良い。 実施形態 4

本発明の実施形態 4に係る微細構造素子の製造方法について、 図 1 2〜図 1 5 に基づいて説明する。 本実施形態では、 所定の領域の光の透過率が段階的に異な る領域を有するグレースケールマスク 7 1 0を用いる。 図 1 2は、 グレースケー ルマスク 7 1 0を光軸に沿った z軸方向から見た図である。 まず、 光を全く透過 させない透過率 0 %の領域 7 1 1と、 入射光を全て透過させる透過率略 1 0 0 % の領域 7 1 2とが形成されている。 そして、 領域 7 1 1と領域 7 1 2との間に、 透過率が段階的に異なる領域 7 1 3が形成されている。 図 1 2では、 領域 7 1 3 において透過率が 5つのステップで変化する例を示す。

図 1 3は、 図 1 2の A A断面の透過率変化を示す。 図 1 3の横軸は位置 x、.縦 軸は透過率 I ( °/。） をそれぞれ示す。 透過率が 0 %の領域 7 1 1は、 上部平坦面 に対応する。 透過率が 1 0 0 %の領域 7 1 2は、 下部平坦面に対応する。 透過率 が変化する領域 7 1 3は、 斜面に対応する。 まず、 レジスト層形成工程において、 基板 7 0 0上にレジスト層 7 2 0を形成 する。 図 1 4に示す露光工程において、 光の透過率が段階的に変化するグレース ケールマスク 7 1 0を介してレジスト層 7 2 0を露光する。 そして、 リソグラフ イエ程において、 グレースケ一/レマスク 7 1 0の透過率に対応した形状がレジス ト層 7 2 0に転写される。 ここで、 レジス ト層 7 2 0の解像度よりも小さなステ ップで透過率を階段状に変化させることで、 表面形状が平滑化された斜面を得る ことができる。 レジス ト層 7 2◦の斜面を平滑化させる他の方法として、 リソグ ラフイエ程後のレジスト層 7 2 Oを例えば 1 2 0 ° C程度でポストベータしても 良い。 ポストベータにより、 レジスト層 7 2 0の表面にだれが生ずる。 だれによ り斜面の表面が平滑化される。 また、 透過率の段差の大きさは、 レジス トの種類、 プリベータ時間、 露光時間、 現像時間等に基づいて制御できる。

本実施形態では、 レジス ト層 7 2 0として、 クラリアント社の A Z 4 6 2 0 (商品名） を用いている。 そして、 以下に示すパラメータ条件で処理を行ってい る。

プリベータ ： 9 0 ° C、 3 0分間

露光： 8 0 0 m j

現像： 7分間

ポストベータ ： 1 2 0 ° C、 6 O分間

これにより、 所望のプリズム形状を製造できる。 ここで、 上記各パラメータ条 件と形成される形状との関連性について説明する。 プリベータ条件は、 温度を下 げるとレジス トの感度が上がる。 ただし、 温度を下げると、 現像時の非露光領域 の耐性が低下するため、 厚さを確保することが困難となる。 露光時間については、 グレースケールマスク法では透過率 （O D値） により階調を得ている。 露光時間 が長くなると、 遮光領域からの漏れ光の影響が大きくなり、 段差領域の形成に不 利となってしまう。 現像時間は、 長くなると現像時の非露光領域の耐性が無くな つてしまう。 この結果、 膜厚の確保が困難となる。 ポストべークでは、 上述のよ うに透過率の段差部に生ずるエッジのだれを意図的に発生できる。 ボストベータ を行わないと ドライエッチング曰寺の選択比が低下してしまう。 また、 ポス トべ一 クを適切に行わないと、 ドライエッチング時のプラズマによる焦げが発生して、 形状転写が困難となってしまう。

そして、 図 1 5に示すエッチング工程において、 レジス ト層 7 2◦の形状を基 板 7 0 0 へ転写する。 エッチング工程は、 例えば、 R I E法等によるドライエツ チング工程を行う。 エッチングガスとしては、 酸素と、 弗化系ガス、 例えば C ₄ F ₈、 C F ₄等との混合ガスを用いる。 これにより、 エッチング斑に起因する加工 表面の凹凸形状を低減して、 平滑で良好なプリズム素子を製造できる。 また、 ェ ツチングガス濃度、 混合比、 エッチングガス圧力、 磁場強度、 エッチング時間等 のエッチング条件を制御することで、 レジスト形状を基板 7 0 0へ転写する選択 比を略 0 . 7 〜 1 . 8倍の範囲で制御できる。 また、 ドライエッチングで形成し たプリズム素子の表面には、 不要な散乱光の原因となる数 1 0〜数 1 0 0 n m程 度の 凸が発生することがある。 本実施形態では、 ドライエッチング工程の後に フッ酸溶液によるウエットエッチング工程を行う。 これにより、 加工表面の凹凸 形状は平滑化され、 不要な散乱光を低減できる。 また、 基板 7 0 0は大型の硝子 基板に複数のプリズム素子を形成する。 そして、 最終的に、 ダイシングにより所 望の大きさの基板を得る。 この結果、 所望の形状の、 上部平坦面 7 0 1と、 下部 平坦面 7 0 2と、 斜面 7 0 3とを形成できる。

また、 本実施形態では型転写によりプリズム素子を製造することもできる。 型 転写では、 まずレジス ト層 7 2 0に所望の形状を形成する。 その後、 レジス ト層 7 2 0に N i鍍金を施して型を製造する。 そして、 この型によりレプリカを作成 する。 これにより、 簡便に大量のレプリカを製造できる。 以上説明するように、 本実施形態の製造方法は、 マイクロレンズとは異なる、 斜面部を有する屈折光学 素子に関する製造方法として好適である。 なお、 型転写は、 レジスト層 7 2 0に 形成した形状に基づいて行う場合に限らず、 各実施形態の製造方法により基板に 形成した形状に基づいて行うこととしても良い。

絶縁性のレジスト層 7 2 0や基板 7 0 0に形成されたプリズム素子の形状を母 型とする場合、 まずプリズム素子の形状に、 例えば S i 、 N i 、 A 1などの真空 蒸着、 銀鏡反応、 無電解 N i鍍金により導電性皮膜を形成する。 導電性部材を成 膜することで導電性を付与した後、 プリズム素子の形状に、 N i等による電界鍍 金を施す。 このとき、 鍍金膜に内部応力が発生すると、 製造された型に歪を生じ、 プリズム素子の形状の再現性が低下する場合がある。 鍍金膜に発生する応力を緩 和するために、 例えば電铸により 2インチの領域を型転写する場合、 所望の型よ り広範囲の 5インチ以上、 望ましくは 6ィンチ以上の領域に鍍金を施すことが好 ましい。 そして、 鍍金加工で得られた形成物のうち必要な部分を切り出すことに よって、 所望の形状の型を得ることができる。 このように、 型転写に必要な領域 より広範囲の領域に鍍金を施すことによって内部応力を軽減し、 正確な形状の型 を製造できる。 電鎊は、 サブミクロンオーダーの凹凸を忠実に転写できることを 特徴とする。 これにより、 精細なプリズム素子の形状を正確に転写し、 正確な形 状のレプリカを製造できる。

プリズム素子は、 基板 7 0 0又はレジス ト層 7 2 0に形成された形状を母型と して複数の金型を形成し、 形成された複数の金型を用いて他の部材へ型転写する ことで製造することとしても良い。 例えば、 上述の鍍金により単独の母型から複 数の金型を形成する。 そしてこの複数の金型を用いてレプリカを製造する。 単独 の大型な金型を形成する場合、 大型な母型を製造する必要がある。 例えば、 実施 形態 2に係る微細構造素子の製造方法によって大型な母型を製造すると、 長時間 を要する上、 高コストになると考えられる。 例えば、 基板 7 0 0の 1つの面に対 して 6つの金型を用いてレプリカを製造する場合、 所望のプリズム群に対して 6 分の 1の大きさの母型を用意すれば良い。 このように、 単独の大型な金型を形成 することが困難であっても、 複数の金型を用いることで、 容易にレプリカを製造 することができる。 また、 同一の母型から製造された複数の金型を用いてレプリ 力を製造することで、 正確な形状で、 均一かつ高精細な画像を得ることが可能な プリズム群を得られる。 なお、 本実施形態では所定形状に形成されたレジスト層 7 2 0を母型として金型を形成する例を説明したが、 母材はレジス トに限定され ず、 ニッケルリン鍍金を施した金型や樹月旨プリズム、 硝子プリズムなどの他の部 材を用いても良い。

以上のように、 機械加工ゃフォトリソグラフィにより成形された微細構造素子 から複数の型を作成する場合、 所望の構造を形成する領域の 2 . 5倍以上、 好ま しくは 3倍以上の領域について鍍金によ り型複製し、 複製された型から必要な領 域を切り出す。 このようにして得られた型を用いることで、 高精度な微細構造素 子を、 低コス トで大量に製造することができる。

また、 例えば図 2に示すプリズム群 2 1 0のように、 2組の直交するプリズム 素子から構成されるプリズム群は、 単独の基板 7 0 0の 2面に対してそれぞれ金 型の形状を転写することで製造しても良い。 2組の直交するプリズム素子から構 成されるプリズム群は、 第 1の金型を用いて他の部材である基板 7 0 0の第 1面 へ型転写し、 第 2の金型を用いて、 第 1面とは反対側の第 2面へ型転写する。 第 1の金型と第 2の金型とを用いて第 1面、 第 2面にそれぞれ型転写することで、 第 1面及び第 2面にプリズム素子を有するプリズム群を容易に形成できる。 また、 同一の母型を用いて第 1の金型及び第 2の金型を製造することで、 正確な形状で、 均一かつ高精細な画像を得ることが可能なプリズム群を得られる。 実施形態 5 '

本発明の実施形態 5に係る微細構造素子の製造方法について、 図 1 6 A〜図 1 6 D及び図 1 7に基づいて説明する。 本実施形態では、 開口部の面積が異なる複 数の遮光マスクを用いる。 図 1 6 Aに第 1のマスク 8 1 0の構成を示す。 第 1の マスク 8 1 0は、 第 1の大きさの開口部 8 1 0 aを複数有している。 斜線を付し て示す領域 8 1 0 bは遮光領域である。 図 1 6 Bに第 2のマスク 8 2 0の構成を 示す。 第 2のマスク 8 2 0は、 第 2の大きさの開口部 8 2 0 aを複数有している。 斜線を付して示す領域 8 2 0 bは遮光領域である。 図 1 6 Cに第 3のマスク 8 3 0の構成を示す。 第 3のマスク 8 3 0は、 第 3の大きさの開口部 8 3 0 aを複数 有している。 斜線を付して示す領域 8 3 O bは遮光領域である。

ここで、 各開口部の大きさは、

第 1の大きさの開口部 <第 2の大きさの開口部 <第 3の大きさの開口部 となるように構成する。 そして、 これら 3枚のマスク 8 1 0、 8 2 0、 8 3 0 を用いて 3回の多重露光を行う。 この結果、 レジス ト層においては、 均一な露光 量の領域と、 3段階に階段状に露光量が変化する領域とが生ずる。 図 1 6 Dは、 さらに 2つの同様のマスクを加えて用いて、 5段階の多重露光を行った時の、 透 過率異なる領域の大きさを示す。 例えば、 5枚のマスクの全てにおいて露光され る領域 8 4 0 aは、 露光量が最も多くなる。 このため、 この領域 8 4 0 aのレジ ス ト層 8 4 0は最も現像液と反応する。 この結果、 レジス ト層は、 領域 8 4 0 a において最も除去され、 図 1 7に示す平坦面 8 0 2が形成される。

これとは反対に、 5回の露光の全てにおいて遮光される領域 8 4 0 bのレジス ト層の露光量はゼロとなる。 このため、 現像工程において、 この領域 8 4 O bの レジス ト層 8 4 0は除去されず、 図 1 7に示す平坦面 8 0 1が形成される。 また、 2つの平坦面 8 0 1、 8 0 2の間の領域 8 4 0 cでは、 露光量が段階的に変化し ている。 このため、 この領域 8 4 0 cで fま、 階段状のレジス ト厚さである斜面 8 0 3が形成される。

その後、 オーブンを用いて、 レジスト層 8 4 0を、 例えば 1 0 0 ° Cに加熱し てベータする。 これにより、 レジスト層 8 4 0内に水分、 溶剤が揮発し、 ドライ エッチング耐性が向上する。 さらに、 加熱によりレジスト層 8 4 0にだれが生じ、 階段形状部分を平滑化された斜面にすることができる。 レジスト層 8 4 0を不図 示の硝子基板上に形成した場合は、 ドライエッチングにより、 レジスト層 8 4 0 の形状を硝子基板に形成できる。 このとき、 硝子基板に形状を転写した後に、 フ ッ酸溶液によるエッチングを行い、 表面の平滑化を図ることが望ましい。 これに より、 図 3 Aに示すプリズム素子 2 1 0 a と同様の形状のプリズム素子を得るこ とができる。 また、 本実施形態の微細構造素子の製造方法により、 図 1 8に示す ように、 平坦部 8 1 1と斜面 8 0 3とからなるレジスト層 8 5 0を形成すること もできる。 これにより、 図 8に示すプリズム素子 9 0 5と同様の形状のプリズム 素子を得ることができる。

また、 上記実施形態と同様に、 所定の开状が形成されたレジス ト層 8 4 0に N i鍍金を行うことで金型を形成することもできる。 そして、 金型からレプリカを 容易に製造できる。 本実施形態では、 平坦部と屈折面である斜面との成す角度は、 マスクの開口部 8 1 0 a、 8 2 0 a _N 8 3 0 aの大きさにより容易に制御できる。 この結果、 平坦部と屈折面との成す角度が微小な微細構造素子を製造できる。 上 記実施形態 4の製造方法と同様に本実施幵態の製造方法も、 マイクロレンズとは 異なる、 微小な角度の斜面部を有する屈折光学素子に関する製造方法として好適 である。 実施形態 6

本発明の実施形態 6に係る微細構造素子の製造方法を図 1 9に基づいて説明す る。 図 1 9は、 マスク 9 1 0の構成を示す。 露光工程よりも後の工程から最終的 に微細構造素子を得るまでの工程は、 上記各実施形態と同様なので重複する説明 は省略する。 本実施形態の露光工程では、 短冊状の開口部 9 1 0 aの面積が位置 により異なるマスク 9 1 0を用いてレジスト層を露光する。 図 1 9では、 図に対 して左から右に向かって、 開口部 9 1 0 aの面積が増加し、 かつ遮光部 9 1 0 b の面積が減少する構成である。 この結果、 均一な露光量の領域は、 平坦面が形成 される。 また、 階段状に露光量が変化する領域は、 屈折面である斜面が形成され る。

本実施形態の変形例を図 2 0に基づいて説明する。'図 2 0は、 マスク 9 2 0の 構成を示す。 露光工程よりも後の工程から最終的に微細構造素子を得るまでのェ 程は、 上記各実施形態と同様なので重複する説明は省略する。 本変形例の露光ェ 程では、 矩形状の開口部 9 2 0 aと矩形状の遮光部 9 2 0 bとの面積が位置によ り異なるマスク 9 2 0を用いてレジス ト層を露光す'る。 開口部 9 2 0 aと遮光部 9 2 0 bとは 2次元的に交互に配置されている。 図 2 0では、 図に対して左から 右に向かって、 開口部 9 2 0 aの面積が増加し、 かつ遮光部 9 2 0 bの面積が減 少する構成である。 この結果、 均一な露光量の領域は、 平坦面が形成される。 ま た、 階段状に露光量が変化する領域は、 屈折面である斜面が形成される。 また、 図 2 1に示すマスク 9 3 0のように、 円形の遮光部 9 3 0 bを形成することもで きる。 この場合、 遮光部 9 3 0 bの間の領域が開口部 9 3 0 aとなる。 これによ り、 平坦部と屈折面との成す角度は、 マスクの開口部の大きさと位置により容易 に制御できる。 この結果、 平坦部と屈折面との成す角度が微小な微細構造素子を 製造できる。

上記実施形態 4の製造方法と同様に本実施形態の製造方法も、 マイクロレンズ とは異なる、 斜面部を有する屈折光学素子に関する製造方法として好適である。 なお、 図 1 9、 図 2 0、 図 2 1に示すような構成のマスクを用いる場合は、 レジ スト層に対していわゆるプロジェクション法により露光を行うことが望ましい。 プロジェクシヨン法では、 投影像がボケる手段を利用して、 レジス ト層になだら かな斜面を形成できる。

また、 レジス ト層へ微細構造素子の形状を形成するためには、 さらにグレース ヶールマスク法の他にも、 電子,緣描画露光法やレーザ描画露光法を用いることも できる。 このように、 本発明は、 上記実施形態に限られず、 その趣旨を逸脱しな い範囲で様々な変形例をとることができる。

Claims

言青求の範囲

1 . 切削部により基板に平坦部を形成する平坦部形成工程と、 前記切削部に より、 前記平坦部に対して所定の角度を有する屈折面を形成する屈折面形成工程 と、 を含むことを特徴とする微細構造素子の製造方法。

2 . 前記平坦部とは異なる試し加工領域において、 加工データに基づいて前 記切削部により所定形状を形成する試し加工工程と、 前記試し加工工程で形成さ れた前記所定形状を測定する形状測定工程と、 前記形状測定工程で得られた測定 データと前記加工データとの差分を前記加工データへフィードバックして前記加 ェデータを補正するフィードバック工程と、 を含み、 補正された前記加工データ に基づいて、 前記平坦部形成工程と前記屈折面形成工程とを行うことを特徴とす る請求項 1に記載の微細構造素子の製造方法。

3 . 前記平坦部形成工程は、 前記切削部により前記基板に第 1の平坦部を形 成する第 1平坦部形成工程と、 前記切削部により、 前記第 1の平坦部を所定深さ だけ切削して第 2の平坦部を形成する第 2平坦部形成工程と、 を含み、 前記屈折 面形成工程において、 前記切削部により 、 前記第 2の平坦部に対して所定の角度 を有する屈折面を形成することを特徴とする請求項 1に記載の微細構造素子の製 造方法。

4 . 前記第 1の平坦部とは異なる試し加工領域において、 加工データに基づ いて前記切削部により所定形状を形成 1 "る試し加工工程と、 前記試し加工工程で 形成された前記所定形状を測定する形 測定工程と、 前記形状測定工程で得られ た測定データと前記加工データとの差分を前記加工データへフィードバックして 前記加工データを補正するフィードバゾ ク工程と、 を含み、 捕正された前記加工 データに基づいて、 前記第 1平坦部形成工程と前記第 2平坦部形成工程と前記屈 折面形成工程とを行うことを特徴とする請求項 3に記載の微細構造素子の製造方 法。

5 . 前記切削部は、 少なく とも第 1 切削部と第 2切削部とを有し、 前記第 1 平坦部形成工程又は前記第 2平坦部形成工程と、 前記屈折面形成工程とにおいて、 同一の切削部を用いることを特徴とする請求項 3又は 4に記載の微細構造素子の 製造方法。

6 . 所定断面内における、 前記第 1の平坦部の長さは、 前記第 2の平坦部の 長さよりも短いことを特徴とする請求項 3〜 5のいずれか一項に記載の微細構造 素子の製造方法。

7 . 光の透過率が段階的に変化する領域を有するグレースケールマスクを介 してレジスト層を露光する露光工程と、 前記レジスト層をエッチングするエッチ ング工程と、 を含むことを特徴とする微細構造素子の製造方法。

8 . 開口部の面積がそれぞれ異なる複数のマスクを用いてレジスト層を複数 回数だけ露光する多重露光工程と、 前記レジス ト層をエッチングするエッチング 工程と、 を含むことを特徴とする微細構造素子の製造方法。

9 . 開口部の面積が位置により異なるマスクを用いてレジスト層を露光する 露光工程と、 前記レジス ト層をエッチングするエッチング工程と、 を含むことを 特徴とする微細構造素子の製造方法。

1 0 . 前記レジス ト層に形成された形状をエッチングにより基板に転写する 基板形状転写工程をさらに含むことを特徴とする請求項 7〜 9のいずれか一項に 記載の微細構造素子の製造方法。

1 1 . 前記レジス ト層に形成された形状を金型として、 他の部材へ型転写す る型転写工程をさらに有することを特徴とする請求項 7〜 9のいずれか一項に記 載の微細構造素子の製造方法。

1 2 . 前記基板又は前記レジス ト層に形成された形状を母型として複数の金 型を形成し、 形成された前記複数の金型を用いて、 他の部材へ型転写することを 特徴とする請求項 1〜 1 1のいずれか一項に記載の微細構造素子の製造方法。

1 3 . 第 1の金型を用いて前記他の部材の第 1面へ型転写し、 第 2の金型を 用いて前記他の部材の第 2面へ型転写することを特徴とする請求項 1 2に記載の 微細構造素子の製造方法。

1 4 . 請求項 1〜 1 3のいずれか一項に記載の微細構造素子の製造方法によ り製造された微細構造素子。

1 5 . 請求項 1 4に記載の微細構造素子を有することを特徴とする空間光変 調装置。

1 6 . 照明光を供給する光源と、 前記,照明光を画像信号に応じて変調する請 求項 1 5に記載の空間光変調装置と、 変調された光を投写する投写レンズと、 を 有することを特徴とするプロジェクタ。

1 7 . ¾ 1色光、 第 2色光、 及び第 3色光を含む光を供給する光源と、 前記 第 1色光を画像信号に応じて変調する第 1色光用空間光変調装置と、 前記第 2色 光を画像信号に応じて変調する第 2色光用空間光変調装置と、 前記第 3色光を画 像信号に応じて変調する第 3色光用空間光変調装置と、 前記第 1色光用空間光変 調装置で変調された光と、 前記第 2色光用空間光変調装置で変調された光と、 前 記第 3色光用空間光変調装置で変調された光とを合成する色合成光学系と、 前記 色合成光学系にて合成された光を投写する投写レンズと、 を有し、 前記色合成光 学系と前記投写レンズとの間の光路中に、 請求項 1 4に記載の微細構造素子を有 することを特徴とするプロジェクタ。