(57)【要約】【課題】製造が容易な反射型回折光学素子、反射型回折光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】反射型回折光学素子１は、複数の凸部１２ａが並んで配置されている高屈折率部１２と、高屈折率部１２よりも屈折率が低く、少なくとも凸部１２ａの間に形成されている凹部１３を含む低屈折率部１４とを有する回折層１５と、回折層１５に沿った単一の面に形成された反射層２０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の凸部が並んで配置されている高屈折率部と、
前記高屈折率部よりも屈折率が低く、少なくとも前記凸部の間に形成されている凹部を含む低屈折率部と、
を有する回折層と、
前記回折層に沿った単一の面に形成された反射層と、
を備える反射型回折光学素子。
【請求項２】
請求項１に記載の反射型回折光学素子において、
前記反射層は、前記凸部が突出する側とは反対側に配置されていること、
を特徴とする反射型回折光学素子。
【請求項３】
請求項１に記載の反射型回折光学素子において、
前記反射層は、前記凸部が突出する側に配置されていること、
を特徴とする反射型回折光学素子。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の反射型回折光学素子において、
前記回折層と前記反射層との間に挟まれる位置に設けられた中間層をさらに備えること、
を特徴とする反射型回折光学素子。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の反射型回折光学素子において、
前記回折層は、複数の異なる回折特性を有する回折格子が形成されて特定の配光特性が得られるように構成され、平面視において矩形形状の単位セルが周期的に配列されていること、
を特徴とする反射型回折光学素子。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれかに記載の反射型回折光学素子において、
前記凸部は、鋸歯形状、又は、鋸歯形状を多段階の輪郭形状により模した形状であること、
を特徴とする反射型回折光学素子。
【請求項７】
請求項１から請求項５までのいずれかに記載の反射型回折光学素子において、
前記回折層は、当該反射型回折光学素子の表面に対して入射角が０度を越える角度を持った特定の入射角で入射する光を特定の配光特性で配光可能なように構成されていること、
を特徴とする反射型回折光学素子。
【請求項８】
請求項７に記載の反射型回折光学素子と、
前記特定の入射角で光を前記反射型回折光学素子へ入射させる位置に配置された光源部と、
を備える光配向装置。
【請求項９】
複数の凸部が並んで配置されている高屈折率部と、
前記高屈折率部よりも屈折率が低く、少なくとも前記凸部の間に形成されている凹部を含む低屈折率部と、
を有する回折層と、
前記回折層に沿った単一の面に形成された反射層と、
を備える反射型回折光学素子を製造する方法であって、
単一の面に形成された反射層を形成する工程と、
前記反射層上に未硬化の樹脂組成物を塗布する工程と、
前記樹脂組成物を賦型して硬化し前記回折層を形成する工程と、
を備える反射型回折光学素子の製造方法。
【請求項１０】
複数の凸部が並んで配置されている高屈折率部と、
前記高屈折率部よりも屈折率が低く、少なくとも前記凸部の間に形成されている凹部を含む低屈折率部と、
を有する回折層と、
前記回折層に沿った単一の面に形成された反射層と、
を備える反射型回折光学素子を製造する方法であって、
単一の面に形成された反射層を形成する工程と、
前記回折層を形成する工程と、
前記反射層と前記回折層とを中間層を介して接合する工程と、
を備える反射型回折光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型回折光学素子、反射型回折光学素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回折光学素子として、従来から透過型回折光学素子と、反射型回折光学素子とが知られている。透過型回折光学素子は、透明な高屈折率層に凹凸形状を賦型する等して構成され、回折光を透過光として出射することにより、目的の配光分布を得る。
一方、反射型回折光学素子で目的の配光分布を得ようとする場合には、金属の表面を加工して回折光学素子を形成することができる。又は、加工しやすい樹脂やガラス等を用いて回折光学素子を形成し、その回折光学素子の凹凸形状の表面に金属や誘電体多層膜等の反射面を形成することにより、反射型回折光学素子が形成できる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、金属の表面を加工する直接加工の手法では、生産性が極端に悪くなり、大量生産には向かない。
一方、特許文献１に開示されている反射型回折光学素子の構成では、回折格子面に金属を成膜することにより、反射型回折光学素子を実現している。
しかし、金属成膜においては成膜工程が必要になり、生産性がよいとはいえない。また、反射層を薄膜で構成すると、透過する光が存在するため、回折効率が低下するとともに迷光が発生するおそれがあった。その逆に、反射層を厚膜で構成すると、反射層を構成する前の元となる回折格子形状に対し、成膜による形状歪みが発生するおそれがあり、その場合、目的とする配光特性を得られなかったり、回折効率が低下したりすることがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３３２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、製造が容易な反射型回折光学素子、反射型回折光学素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
第１の発明は、複数の凸部（１２ａ）が並んで配置されている高屈折率部（１２）と、前記高屈折率部（１２）よりも屈折率が低く、少なくとも前記凸部（１２ａ）の間に形成されている凹部を含む低屈折率部（１４）と、を有する回折層（１５）と、前記回折層（１５）に沿った単一の面に形成された反射層（２０）と、を備える反射型回折光学素子（１，１Ｂ，１Ｃ）である。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明に記載の反射型回折光学素子（１，１Ｂ）において、前記反射層（２０）は、前記凸部（１２ａ）が突出する側とは反対側に配置されていること、を特徴とする反射型回折光学素子（１，１Ｂ）である。
【０００９】
第３の発明は、第１の発明に記載の反射型回折光学素子（１Ｃ）において、前記反射層（２０）は、前記凸部（１２ａ）が突出する側に配置されていること、を特徴とする反射型回折光学素子（１Ｃ）である。
【００１０】
第４の発明は、第１の発明から第３の発明までのいずれかに記載の反射型回折光学素子（１，１Ｃ）において、前記回折層（１５）と前記反射層（２０）との間に挟まれる位置に設けられた中間層（３０）をさらに備えること、を特徴とする反射型回折光学素子（１，１Ｃ）である。
【００１１】
第５の発明は、第１の発明から第４の発明までのいずれかに記載の反射型回折光学素子（１，１Ｂ，１Ｃ）において、前記回折層（１５）は、複数の異なる回折特性を有する回折格子が形成されて特定の配光特性が得られるように構成され、平面視において矩形形状の単位セル（１５ａ）が周期的に配列されていること、を特徴とする反射型回折光学素子（１，１Ｂ，１Ｃ）である。
【００１２】
第６の発明は、第１の発明から第５の発明までのいずれかに記載の反射型回折光学素子（１，１Ｂ，１Ｃ）において、前記凸部（１２ａ）は、鋸歯形状、又は、鋸歯形状を多段階の輪郭形状により模した形状であること、を特徴とする反射型回折光学素子（１，１Ｂ，１Ｃ）である。
【００１３】
第７の発明は、第１の発明から第５の発明までのいずれかに記載の反射型回折光学素子（１，１Ｂ，１Ｃ）において、前記回折層（１５）は、当該反射型回折光学素子（１，１Ｂ，１Ｃ）の表面に対して入射角が０度を越える角度を持った特定の入射角で入射する光を特定の配光特性で配光可能なように構成されていること、を特徴とする反射型回折光学素子（１，１Ｂ，１Ｃ）である。
【００１４】
第８の発明は、第７の発明に記載の反射型回折光学素子（１，１Ｂ，１Ｃ）と、前記特定の入射角で光を前記反射型回折光学素子（１，１Ｂ，１Ｃ）へ入射させる位置に配置された光源部と、を備える光配向装置である。
【００１５】
第９の発明は、複数の凸部（１２ａ）が並んで配置されている高屈折率部（１２）と、前記高屈折率部（１２）よりも屈折率が低く、少なくとも前記凸部（１２ａ）の間に形成されている凹部を含む低屈折率部（１４）と、を有する回折層（１５）と、前記回折層（１５）に沿った単一の面に形成された反射層（２０）と、を備える反射型回折光学素子（１，１Ｂ，１Ｃ）を製造する方法であって、単一の面に形成された反射層（２０）を形成する工程と、前記反射層（２０）上に未硬化の樹脂組成物を塗布する工程と、前記樹脂組成物を賦型して硬化し前記回折層（１５）を形成する工程と、を備える反射型回折光学素子（１，１Ｂ，１Ｃ）の製造方法である。
【００１６】
第１０の発明は、複数の凸部（１２ａ）が並んで配置されている高屈折率部（１２）と、前記高屈折率部（１２）よりも屈折率が低く、少なくとも前記凸部（１２ａ）の間に形成されている凹部を含む低屈折率部（１４）と、を有する回折層（１５）と、前記回折層（１５）に沿った単一の面に形成された反射層（２０）と、を備える反射型回折光学素子（１，１Ｂ，１Ｃ）を製造する方法であって、単一の面に形成された反射層（２０）を形成する工程と、前記回折層（１５）を形成する工程と、前記反射層（２０）と前記回折層（１５）とを中間層（３０）を介して接合する工程と、を備える反射型回折光学素子（１，１Ｂ，１Ｃ）の製造方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、製造が容易な反射型回折光学素子、反射型回折光学素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による反射型回折光学素子の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】回折層１５に配置されている回折格子を説明する図である。
【図３】反射型回折光学素子１において回折光が出射する状態を説明する図である。
【図４】２枚の透過型回折格子層１０を配置した場合における回折光が出射する状態を説明する図である。
【図５】反射型回折光学素子１と同等な回折光を出射する構成として透過型回折格子層１０を２枚配置した状態を立体的に示す図である。
【図６】反射型回折光学素子１によって反射された光をスクリーンに投影して撮影した写真である。
【図７】図６の写真に説明用に補助線等を追加した図である。
【図８】透過型回折格子層１０の配光特性が円柱型である場合の、反射型回折光学素子１の配光特性をシミュレーションした結果を示す図である。
【図９】透過型回折格子層１０の配光特性が円環型である場合の、反射型回折光学素子１の配光特性をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１０】第１実施形態の反射型回折光学素子１の製造工程を示す図である。
【図１１】本発明による反射型回折光学素子の第２実施形態を示す断面図である。
【図１２】第２実施形態の反射型回折光学素子１Ｂの製造工程を示す図である。
【図１３】本発明による反射型回折光学素子の第３実施形態を示す断面図である。
【図１４】第３実施形態の反射型回折光学素子１Ｃの製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明による反射型回折光学素子の第１実施形態を示す断面図である。
なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
本明細書において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
本明細書において、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
本明細書中において、シート面とは、各シートにおいて、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであるとする。なお、板面、フィルム面に関しても同様であるとする。
また、本発明において透明とは、少なくとも利用する波長の光を透過するものをいう。例えば、仮に可視光を透過しないものであっても、赤外線を透過するものであれば、赤外線用途に用いる場合においては、透明として取り扱うものとする。
なお、本明細書及び特許請求の範囲において規定する具体的な数値には、一般的な誤差範囲は含むものとして扱うべきものである。すなわち、±１０％程度の差異は、実質的には違いがないものであって、本件の数値範囲をわずかに超えた範囲に数値が設定されているものは、実質的には、本件発明の範囲内のものと解釈すべきである。
【００２１】
第１実施形態の反射型回折光学素子１は、透過型回折格子層１０と、反射層２０と、中間層３０とを備えており、透過型回折格子層１０側から入射する光を回折して狙いの配光特性を備えた回折光として出射する。より具体的には、不図示の光源部からの光が、反射型回折光学素子１の表面に対して入射角が０度を超える角度を持った特定の角度から入射する。すなわち、斜め方向から反射型回折光学素子１の表面に対して入射する。そして、反射型回折光学素子１の法線方向に近い方向へ回折光を出射する。また、上記光源部と反射型回折光学素子１とにより光配光装置が構成される。なお、光の入射方向は、斜め方向に限らず、法線方向（垂直方向：入射角０度）から入射して、回折光を斜め方向に出射させるようにしてもよい。
【００２２】
透過型回折格子層１０は、基材層１１と、回折層１５とを備えている。
基材層１１は、高屈折率部１２を賦型する際のベースとなる部材である。基材層１１としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、メタクリル酸メチル・ブタジエン・スチレン（ＭＢＳ）樹脂、メタクリル酸メチル・スチレン（ＭＳ）樹脂、アクリル・スチレン（ＡＳ）樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂等の透明樹脂を用いることができる。なお、図示していないが、基材層１１上には、塗布された紫外線硬化樹脂等との密着性を高めるための密着層をさらに形成してもよい。
【００２３】
回折層１５は、高屈折率部１２と、低屈折率部１４とを備えている。
高屈折率部１２は、例えば、クオーツ（ＳｉＯ２、合成石英）をエッチング処理により加工して形成してもよい。また、高屈折率部１２は、凹凸パターンが形成された原版を用いて、例えば、基材上に塗布された紫外線硬化樹脂を賦型して凹凸パターンを転写し、紫外線を照射して硬化させることにより形成してもよい。
紫外線硬化樹脂としては、例えば、ウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、エポキシアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリチオール系、ブタジエンアクリレート等を用いることができる。なお、高屈折率部１２を形成するための材料は、紫外線硬化樹脂に限定されない。高屈折率部１２は、例えば、電子線硬化樹脂で形成してもよい。また、高屈折率部１２は、熱硬化型や紫外線硬化型のＳＯＧ（Spin on Glass）を用いて構成してもよい。また、上記各パターンは、原版から賦型により転写する例に限らず、上記各パターンの凹凸形状を有する原版から作製された樹脂の中間版を用いて賦型してもよい。このような周期構造の物を製造する方法は、様々な手法が公知であり、透過型回折格子層１０の高屈折率部１２は、それら公知の手法を利用して、適宜作製することができる。
【００２４】
高屈折率部１２は、微細な凸形状に構成されており、本実施形態では４レベルの多段階の凸部１２ａを構成している。
また、高屈折率部１２の凸部１２ａの間に形成されている凹部１３及び凸部１２ａの頂部付近の空間を含む図１の上方の部分は、空気が存在しており、高屈折率部１２よりも屈折率が低い低屈折率部１４となっている。これら高屈折率部１２及び低屈折率部１４が交互に並んで配置された周期構造により、光を整形する作用を備える回折層１５が構成されている。
ここで、本実施形態の凸部１２ａは、鋸歯形状を多段階の輪郭形状により模した形状であるが、段数をより多くして実質的に鋸歯形状とみなせる形態としてもよい。
【００２５】
上述のように、透過型回折格子層１０は、基本的構成は、従来から公知の透過型回折光学素子と同様な構成を有している。ただし、透過型回折格子層１０に形成されている回折格子は、後述するように反射型回折光学素子１としての作用として、光が２回通過して、回折も２回行なわれることから、それに対応した具体的な構成を備えている。これについては、後述する。
【００２６】
反射層２０は、透過型回折格子層１０を通過してこの反射層２０に到達する光を反射する層である。
反射層２０は、回折層１５に沿った単一の面に形成されている。ここで、単一の面とは、平面であるか曲面であるかは問わず、凸部１２ａのような微細な凹凸を伴わない平坦（平面に限るものではない）であって、滑らかな面を指している。よって、反射層２０は、製造が容易であり、例えば、既存の板状（シート状や、フィルム状でもよい）の反射性の高い素材をそのまま用いることも可能である。
また、反射層２０は、利用する光源からの光を反射するときの反射率が高いものであれば、どのような素材及び形態であってもよい。なお、図１では、反射層２０を一層として図示しているが、例えば反射層を構成するための基材層等がさらに設けられていてもよい。
本実施形態の反射層２０は、既存の反射板として市販されている平面ガラス表面にアルミニウムを成膜したミラーを用いている。
【００２７】
中間層３０は、回折層１５と反射層２０との間に挟まれる位置に設けられている。
ここで、中間層３０としては、様々な構成を適用可能である。例えば、回折層１５と反射層２０とを接合する接合材としての機能を中間層３０に備えてもよい。また、反射層２０の上に直接回折層を樹脂賦型して構成するような場合、賦型用の樹脂と反射層２０との接合性を高めるプライマーとして中間層３０を設けてもよい。さらに、回折層１５と反射層２０との間に空隙を設けて構成してもよいが、その場合には、空気層、又は、その空隙に封入された気体層が中間層３０に相当する。なお、回折層１５と反射層２０とを直接積層して構成してもよく、その場合には、中間層３０は、省略されることとなる。
また、中間層３０は、反射層２０で反射する光を遮らないように、通常は透明な素材とすることが望ましい。ただし、完全に透明であることを要求するものではなく、例えば、特定の波長成分のみを通過させたり、ある程度の減光作用を追加したりしてもよい。
本実施形態の中間層３０は、回折層１５と反射層２０とを接合する粘着剤として設けられている。具体的には、光学粘着剤を中間層３０として用いている。
【００２８】
図２は、回折層１５に配置されている回折格子を説明する図である。
なお、図２は、反射型回折光学素子１を回折層１５側から見た状態として示しているが、説明に必要な構成のみを示しているので、実際の見た目がこの図２のようになっているものではない。また、単位セル１５ａとして図示した回折格子のパターンについても、理解を容易にするために模式的に示しているので、実際の回折格子のパターンを表したものではない。
【００２９】
図２に示すように、回折層１５上には、平面視において矩形形状の単位セル１５ａがマトリックス状に多数が周期的に配列されている。なお、ここでの平面視とは、回折格子の凹凸形状が形成された面の法線方向から見た状態、すなわち、反射型回折光学素子１のシート面の法線方向から見た状態である。この単位セル１５ａは、いずれも同一の回折格子パターンを有している。また、１つの単位セル１５ａだけで狙いとする特定の配光特性が得られるように、１つの単位セル１５ａには、複数の異なる回折特性を有する回折格子が所定のパターンで配置されている。また、回折層１５に照射される光のスポット径は、単位セル１５ａよりも十分に大きい。したがって、照射されるスポット径内に単位セル１５ａが少なくとも１つ分は確実に含まれる。ここで、少なくとも１つ分としたのは、完全な形態で単位セル１５ａが１つ含まれる場合だけでなく、１つの単位セル１５ａを見ると部分的であっても、光のスポット全体としてみると単位セル１５ａが１つ分以上を含んでいることを表している。よって、光の照射位置が反射型回折光学素子１の面内で大きく移動しても回折層１５により回折される光の回折特性、すなわち、配光特性は変化しないように構成されている。
【００３０】
図３は、反射型回折光学素子１において回折光が出射する状態を説明する図である。なお、図３及び後述する図４では、透過型回折格子層１０を簡略化して示している。
反射型回折光学素子１に対して入射角θ１で光が入射すると、先ず、透過型回折格子層１０を通過するときに、回折層１５によって回折されて所定の配光となって反射層２０へ向けて照射される。なお、図３では、理解を容易にするために、透過型回折格子層１０が光を３本に分けて配光するものとして示している。反射層２０に到達した回折光は、反射層２０によって反射されて透過型回折格子層１０へ向かう。反射層２０から透過型回折格子層１０に到達した回折光は、透過型回折格子層１０を通過するときに、回折層１５によって再度回折されて所定の配光となって出射する。すなわち、２回目に透過型回折格子層１０を通過するときには、３本の光が来ているので、それぞれが３本に分けて配光されて、合計９本の光を出射する。このように、本実施形態の反射型回折光学素子１では、２回の回折作用を受けるので、透過型回折格子層１０を２回通過する場合と同等の配光特性を有しており、２枚の透過型回折格子層１０を配置したところに光を照射する場合と同等な作用を光に対して与える。
なお、先に説明したように、回折層１５は、光の照射位置が反射型回折光学素子１の面内で大きく移動しても回折層１５により回折される光の回折特性、すなわち、配光特性は変化しないように構成されている。したがって、反射層２０で反射された光が再度回折層１５に到達するときに照射位置が入射したときの位置からずれてしまっていても、回折特性に変化は生じない。
【００３１】
図４は、２枚の透過型回折格子層１０を配置した場合における回折光が出射する状態を説明する図である。
先の図３に示した回折光の挙動は、図４のように２枚の全く同じ構成の透過型回折格子層１０を配置した場合と同等であり、これをモデルとして説明することが可能である。また、反射による向きの変化がない分、図４のモデルでは図が単純化されることから理解が容易である。そこで、本実施形態の反射型回折光学素子１の配光特性について、２枚の透過型回折格子層１０を配置したモデルを用いて、より詳細に説明する。なお、図４及び図５では、説明の便宜上、２枚の透過型回折格子層１０のうち、最初に光が入射する側を透過型回折格子層１０−１とし、その次に光が入射する側を透過型回折格子層１０−２として説明する。
【００３２】
図５は、反射型回折光学素子１と同等な回折光を出射する構成として透過型回折格子層１０を２枚配置した状態を立体的に示す図である。なお、図中には、２枚の透過型回折格子層１０を通過した各種光が投影されるスクリーンＳを配置している。
【００３３】
最初に透過型回折格子層１０−１へ入射した入射光Ｌ１は、透過型回折格子層１０−１を通過すると、回折される１次回折光Ｌ２と、回折されずにそのまま進む０次光Ｌ０１とに分かれて、それぞれが２枚目の透過型回折格子層１０−２へ進む。よって、透過型回折格子層１０−２には、１次回折光Ｌ２に対応する投影パターンＰ１と、０次光Ｌ０１に対応する投影パターンＰ０とが投影される。なお、実際の反射型回折光学素子１では、この間で反射層２０による反射が行なわれる。
【００３４】
１次回折光Ｌ２が透過型回折格子層１０−２に到達すると、この透過型回折格子層１０−２によって２回目の回折を受けて進む１次回折光Ｌ３と、回折されずにそのまま進む０次光Ｌ０２とに分かれて、それぞれがスクリーンＳへ進む。
また、０次光Ｌ０１が透過型回折格子層１０−２に到達すると、最初に透過型回折格子層１０−１へ入射した入射光Ｌ１の場合と同様に回折される１次回折光と、回折されずにそのまま進む０次光（Ｌ０１のまま）とに分かれるが、回折される１次回折光は、０次光Ｌ０２と重なるので、ここでは図示していない。
【００３５】
以上のようにして、スクリーンＳには、１次回折光Ｌ３に対応する投影パターンＰ２と、０次光Ｌ０１に対応する投影パターンＰ０１と、０次光Ｌ０２に対応する投影パターンＰ０２とが投影される。ここで、狙いとして利用する投影パターンは、投影パターンＰ２である。この投影パターンＰ２は、２回の回折作用を受けた光の投影パターンである。
【００３６】
次に、実際に反射型回折光学素子１を用意して、反射型回折光学素子１によって反射された光をスクリーンに投影して撮影した写真を示す。
図６は、反射型回折光学素子１によって反射された光をスクリーンに投影して撮影した写真である。
図７は、図６の写真に説明用に補助線等を追加した図である。
図６及び図７に示すように、実際の反射型回折光学素子１を用いた場合にも、先に説明した投影パターンＰ２と、投影パターンＰ０１と、投影パターンＰ０２とが投影されている。
【００３７】
図８は、透過型回折格子層１０の配光特性が円柱型である場合の、反射型回折光学素子１の配光特性をシミュレーションした結果を示す図である。
図８の上方の（ａ）には、配光特性が円柱型である透過型回折格子層１０のみによる配光特性を示しており、図８の下方の（ｂ）には、この透過型回折格子層１０を備えた反射型回折光学素子１の配光特性を示している。
図８に示すように、透過型回折格子層１０の配光特性が円柱型である場合には、反射型回折光学素子１の配光特性は、なだらかな山形にすることができる。
【００３８】
図９は、透過型回折格子層１０の配光特性が円環型である場合の、反射型回折光学素子１の配光特性をシミュレーションした結果を示す図である。
図９の上方の（ａ）には、配光特性が円環型である透過型回折格子層１０のみによる配光特性を示しており、図９の下方の（ｂ）には、この透過型回折格子層１０を備えた反射型回折光学素子１の配光特性を示している。
図９に示すように、透過型回折格子層１０の配光特性が円環型である場合には、反射型回折光学素子１の配光特性は、中央の一部を除いて、フラットで均一な配光特性とすることができる。
【００３９】
図８及び図９に示した例はごく一部の例ではあるが、このように本実施形態の反射型回折光学素子１では、１層の透過型回折格子層１０を設けただけで、光に回折作用を２回与えることができ、簡単な構成でありながら、利用用途を各段に広げることが可能である。
【００４０】
次に、本実施形態の反射型回折光学素子１の表面反射について説明する。
比較例として、反射型回折光学素子１の表面を平坦とした形態、すなわち、高屈折率部１２の凸部１２ａを形成せず平面とした素子を用意して、回折層１５側の表面の反射率を、本実施形態の反射型回折光学素子１と比較した。
比較例では、表面反射率は、８．９％であった。
これに対して、本実施形態の反射型回折光学素子１の表面反射率（０次反射）は、３．３％であった。なお、本実施形態の反射型回折光学素子１の１次反射の反射率は、０．９％であった。
このように、本実施形態の反射型回折光学素子１では、表面反射を抑える効果も得ることができる。
表面反射の解析シミュレーションには、厳密結合波理論（ＲＣＷＡ（ｒｉｇｏｒｏｕｓ  ｃｏｕｐｌｅｄ−ｗａｖｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ）に基づいた演算を用いた。ＲＣＷＡは、数学的には、行列の固有値問題と一次方程式を解くことに帰着されるので、原理的な困難さはない。また、このＲＣＷＡに基づいた電磁場解析のシミュレーション結果と現実とでは、現物における形状エラー等を除けば、基本的に合致する。
【００４１】
次に、反射型回折光学素子１の製造方法について説明する。
図１０は、第１実施形態の反射型回折光学素子１の製造工程を示す図である。
第１実施形態の反射型回折光学素子１は、透過型回折格子層１０と、反射層２０とを、それぞれ別々に製造して、それらを中間層３０の粘着剤によって貼り合わせることにより製造される。反射層は、単一の面に形成される。透過型回折格子層１０の回折層１５は、従来から公知の手法で作製される。このような製造方法によれば、反射層には、既存の製品を利用することも可能である。また、透過型回折格子層１０は、従来の透過型回折格子素子と同様な製造方法で製造が可能である。また、透過型回折格子層１０と反射層２０とを粘着剤で貼り合わせる工程も特段難しい工程ではない。よって、第１実施形態の反射型回折光学素子１は、容易に製造が可能である。
【００４２】
以上説明したように、第１実施形態によれば、反射型回折光学素子１は、反射層２０が回折層１５に沿った単一の面に形成されているので、容易に製造が可能である。また、反射型回折光学素子１は、表面に凹凸形状が構成されていることから、表面反射を抑えることができる。反射型回折光学素子では、反射する回折光を用いるものであることから、不要な表面反射を抑えることは、非常に有効に働く場合が多い。さらに、第１実施形態によれば、反射型回折光学素子１は、１つの素子でありながら光に回折作用を２回与えることができる。
【００４３】
（第２実施形態）
図１１は、本発明による反射型回折光学素子の第２実施形態を示す断面図である。
第２実施形態の反射型回折光学素子１Ｂは、反射層２０の上に高屈折率部１２を直接賦型、すなわち、透過型回折格子層１０を直接形成した形態である。
なお、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図１２は、第２実施形態の反射型回折光学素子１Ｂの製造工程を示す図である。
第２実施形態の反射型回折光学素子１Ｂを製造するには、先ず、反射層２０上に、未硬化の紫外線硬化性樹脂等の賦型用樹脂層１２０を積層する（図１２（ａ））。次に、別途作製された成形型２００により賦型用樹脂層１２０に対して賦型を行ない（図１２（ｂ））、そのまま紫外線を照射する等して硬化（図１２（ｃ））する。成形型２００から取り外せば、図１１に示した形態の反射型回折光学素子１Ｂが完成する。なお、反射層２０と賦型用樹脂層１２０との間にプライマーを挟んでもよい。
【００４４】
（第３実施形態）
図１３は、本発明による反射型回折光学素子の第３実施形態を示す断面図である。
第３実施形態の反射型回折光学素子１Ｃは、透過型回折格子層１０を反射層２０に対して貼り合わせる向きが表裏逆になっている他は、第１実施形態の反射型回折光学素子１と同様である。ただし、中間層３０の粘着剤については、高屈折率部１２に対して屈折率の低い材料を用いることが必要である。
図１４は、第３実施形態の反射型回折光学素子１Ｃの製造工程を示す図である。
第３実施形態の反射型回折光学素子１Ｃは、図１４に示すように、第１実施形態の反射型回折光学素子１と同様にして製造可能である。
【００４５】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
【００４６】
（１）各実施形態において、回折層１５の回折格子は、図２に示すように単位セル１５ａが多数配列された構成である例に挙げて説明した。これに限らず、例えば、凹凸形状が一方向に一様に配列された単純な形態の回折格子であってもよい。この場合にも、光の照射位置が変化しても回折特性に変化が生じないからである。
【００４７】
（２）各実施形態において、回折層１５は、４レベルの凹凸形状を有する例に挙げて説明した。これに限らず、例えば、２レベルであってもよいし、５レベル以上の多段階の凹凸形状を備えた回折格子であってもよい。
【００４８】
（３）第２実施形態において、反射層２０を作製し、その上に透過型回折格子層１０を賦型する例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、透過型回折格子層１０を従来公知の手法で作製した後、透過型回折格子層１０の平坦な面上に反射層２０を形成してもよい。この場合、反射層２０の形成方法としては、反射率の高い材料を塗布、コーティング、蒸着する等、従来公知の手法を適宜利用可能である。
【００４９】
なお、各実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００５０】
１      反射型回折光学素子
１Ｂ    反射型回折光学素子
１Ｃ    反射型回折光学素子
１０    透過型回折格子層
１１    基材層
１２    高屈折率部
１２ａ  凸部
１３    凹部
１４    低屈折率部
１５    回折層
１５ａ  単位セル
２０    反射層
３０    中間層
１２０  賦型用樹脂層
２００  成形型
【図１】
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【図２】
2020008720.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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