(57)【要約】  所定の周期で凹凸構造が形成された表面において、前記凹凸構造を形成する複数の凹部のうち、少なくとも一つの凹部を横断し、前記凹部の底とは異なる高さを有する凸構造及び／又は凹構造が形成されていることを特徴とする回折格子を提供する。本発明に係る回折格子では、所定の周期で形成された凹凸構造を形成する回折溝が複数の領域に分割される。そのため、回折格子の表面に大気中の埃に含まれる油分や水分、使用者の皮脂や汗などの液体成分が付着しても、付着した分割領域の外に広がらず、回折効率の低下を防ぐことができる。
2013121554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周期で凹凸構造が形成された表面において、前記凹凸構造を形成する複数の凹部のうち、少なくとも一つの凹部を横断し、前記凹部の底とは異なる高さを有する凹構造及び／又は凸構造が形成されていることを特徴とする回折格子。
【請求項２】
前記凸構造及び／又は凹構造が回折格子表面の周縁部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回折格子。
【請求項３】
前記凸構造及び／又は凹構造が、前記所定の周期で凹凸構造が形成されている領域の5%以下の領域に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回折格子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折格子に関する。特に、回折面の汚れによって回折効率が低下することを防止する工夫を施した回折格子に関する。
【背景技術】
【０００２】
回折格子は、種々の波長の光が混ざった光である白色光を波長ごとに分離するために用いられる光学素子であり、分光器などの光学機器に使用される。回折格子には、入射光を表面で反射させて波長分離する反射型回折格子と、入射光を内部まで入射させ、さらに通過させて波長分離した光を出射させる透過型回折格子がある。反射型回折格子、透過型回折格子のいずれの場合でも、回折格子の表面には、使用する波長領域に応じた所定の間隔で周期的な凹凸構造が設けられている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2004-198461号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、分光器にセットされた回折格子の表面は大気に曝されているため、大気中の埃に含まれる油分や水分などが回折格子の表面に付着する。また、回折格子を分光器にセットする際に、使用者の手から皮脂や汗が回折格子の表面に付着することもある。回折格子２１の表面に付着し、回折格子表面の凹部２２に浸入した油分等の液体成分４（図１(a)参照。上段は平面図、下段は正面図。）は、徐々に凹部２２を埋めるように広がっていき（図１(b)参照）、回折格子の回折効率を低下させてしまう。図２は縦方向に回折溝が刻まれた回折格子の表面写真であるが、回折溝に沿って油分等の汚れが大きく広がっていることが分かる。【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、凹凸構造が形成された回折格子の表面に大気中の埃に含まれる油分や水分、使用者の皮脂や汗などの液体成分が付着した場合でも、回折効率が大幅に低下することがない回折格子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために成された本発明に係る回折格子は、所定の周期で凹凸構造が形成された表面において、前記凹凸構造を形成する複数の凹部のうち、少なくとも一つの凹部を横断し、前記凹部の底とは異なる高さを有する凹構造及び／又は凸構造が形成されていることを特徴とする。【０００７】
本発明に係る回折格子では、その表面に所定の周期で形成された複数の凹部のうち、該凹部の底とは異なる高さを有する凹構造又は凸構造が横断している凹部のそれぞれは、該凹構造又は凸構造により複数の領域に分割されている。そのため、表面に油分等の液体成分が付着した場合でも、付着した油分等は分割された領域から外には広がらない。具体的には、凹構造を設けた場合、付着した領域から広がってきた油分等はその凹構造内に流れ込み、他の領域へは広がらない。また、凸構造を設けた場合、付着した領域から広がってきた油分等は凸構造に遮られ、他の領域へは広がらない。そのため、従来のように、付着した油分等が回折格子の凹部全体に広がって回折効率が大幅に低下することがない。【０００８】
使用者は周縁部を手指で持つことにより回折格子を保持することが多い。従って、その際に付着する使用者の皮脂や汗が回折格子表面の中心領域に広がることを防ぐため、前記凹構造又は凸構造は回折格子表面の周縁部に設けることが望ましい。周縁部とは、回折格子表面のうち、分光器で使用する際に光束が照射される中心領域よりも外側の部分をいう。分光器を指先で持つ際に指先の皮膚が入り込む距離が1mm程度であることを考慮すると、例えば分光器表面端部から2mm程度（余裕をみても5mm程度）内側に前記凹構造又は凸構造を設けておけばよい。この場合、光の主要な経路となる回折格子表面の中心領域の周期的な凹凸構造には影響を与えないため、前記凹構造又は凸構造を設けることで回折効率が低下することがない。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る回折格子では、回折格子表面に所定の周期で形成された凹凸構造が複数の領域に分割されている。そのため、回折格子の表面に大気中の埃に含まれる油分や水分、使用者の皮脂や汗などの液体成分が付着した場合でも、油分等が付着した領域以外の領域に広がることがなく、従来のように回折効率が大きく低下することがない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の回折格子の表面に付着した油分等の汚れの広がりを説明する図。
【図２】回折面に汚れが広がった状態の回折格子の表面写真。
【図３】本発明に係る回折格子の一実施例について説明する図。
【図４】上記実施例の回折格子の表面に付着した油分等の汚れの広がりを説明する図。
【図５】本発明に係る回折格子の別の実施例について説明する図。
【図６】本発明に係る回折格子のさらに別の実施例について説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明に係る回折格子の一実施例を説明する。
図３に本実施例の回折格子１の平面図（上図）及び正面図（下図）を示す。本実施例の回折格子１は、その表面に周期的な矩形状溝２を設けて凹凸構造を形成したラミナーグレーティングである。そして、矩形状溝２と直交する方向に、一定の間隔で５個の凸構造３が設けられている。本実施例の回折格子１では、凸構造３の頂部の高さを、回折格子表面に周期的に形成されている凹凸構造の凸部の高さよりもわずかに高くしている。凸構造３は矩形状溝２を複数の領域に分割するように設ければよいため、凸構造３の高さは矩形状溝２の底面よりも高ければ周期的に形成されている凹凸構造の凸部の高さより低くてもよい。
【００１２】
本実施例の回折格子１の回折面に付着し、矩形状溝２に入り込んだ油分等の液体成分４の広がりについて、図４を参照して説明する。図４(a)は、図１(a)と同じ位置に油分等の液体成分４が付着した本実施例の回折格子１である。上述したように、従来の回折格子１１では、回折溝２２に入り込んだ油分等の液体成分４が徐々に回折溝２２に沿って広範な領域に広がっていき（図１(b)参照）、回折効率が大きく低下する。一方、本実施例の回折格子１では、凸構造３により矩形状溝２が複数の領域に分割されているため、図４(b)に示すように、油分等の液体成分４の広がりは付着した分割領域内に限定され、隣接する領域には影響を及ぼさない。従って、従来の回折格子１１のように回折効率が大きく低下することがない。
【００１３】
矩形状溝２の深さよりも深い凹構造を設けることによって矩形状溝２を複数の領域に分割してもよい。この場合、付着した油分等の液体成分４が分割領域の端部まで達すると、凹構造の中に流れ込むため、隣接する領域には広がらない。従って、凸構造、凹構造のいずれを用いて矩形状溝２を複数の領域に分割しても回折効率の低下を防ぐことができる。
【００１４】
しかし、凸構造や凹構造を設けた場所では周期的な凹凸構造が失われるため、所期の回折現象が起こらない。そのため、過度な数や大きさの凸構造や凹構造を設けると回折光の強度が低下してしまう。そこで、凸構造や凹構造は、その数や大きさを調整して、周期的な凹凸構造が形成されている回折格子表面の5%以下の領域に形成することが望ましい。
【００１５】
通常、回折格子を用いて入射光を波長分離する際には、回折格子表面の中心領域に強度の強い光を入射する。また、使用者の皮脂や汗の付着は、回折格子の端部を使用者が保持する際に起こりやすい。そこで、回折格子表面の中心領域には凸構造や凹構造を設けず、回折格子表面の周縁部に凸構造や凹構造を設けることが望ましい。分光器を指先で持つ際に指先の皮膚が入り込む距離が1mm程度であることを考慮すると、回折格子表面端部から5mm程度内側に凸構造や凹構造を設けておけば、使用者の皮脂や汗が中心領域に広がることを十分に防ぐことができる。使用者が注意深く回折格子を取り扱う場合には、端部から1mm程度の位置に凸構造や凹構造を設けてもよい。これにより、凸構造や凹構造を形成することで回折効率を低下させることなく、使用者が回折格子を保持する際に付着した油分等の液体成分が中心領域に広がることを防ぐことができる。
【００１６】
図５にその一例を示す。上図は回折格子１１の平面図、下図は正面図（左）とC-C'断面図（右）である。この実施例の回折格子は5cm×5cmの大きさのラミナーグレーティングであり、回折格子表面の端部から5mmの位置に、矩形状溝１２と直交する２個の凹構造５を設けたものである。凹構造５は、矩形状溝１２の底面よりも深く形成している。上述したとおり、凹構造５を設けると、使用者が回折格子を保持した際に回折格子表面の端部に付着した液体成分が広がってきても凹構造５に流れ込むため、回折格子表面の中心領域には広がらず、回折効率は低下しない。
【００１７】
以上の実施例は、矩形状溝に直交する方向に凸構造３あるいは凹構造５を設けた例であるが、必ずしも直交する方向に設ける必要はない。例えば、図６に示すように矩形状溝２に対して斜めの方向に凸構造６を設けることによって矩形状溝を複数の領域に分割してもよい。また、凸構造や凹構造を曲線状（例えば円形状）に設けてもよい。
【００１８】
本発明の構成は所定の周期で凹凸構造が形成された表面を有する全ての回折格子に適用することができる。例えば、上記実施例のように矩形状溝により周期的な凹凸構造が形成された回折格子以外にも、鋸歯状溝を有する回折格子、正弦波状溝を有する回折格子に対しても適用できる。これらの場合には、鋸歯状溝あるいは正弦波状溝の底よりも高い凸構造、あるいは鋸歯状溝あるいは正弦波状溝の底よりも低い凹構造を設けることにより溝を複数の領域に分割すればよい。
また、反射型回折格子、透過型回折格子のいずれにも適用できる。
さらに、所定の周期で凹凸構造が形成されている表面が平坦な回折格子に限らず、表面が凹面や凸面である回折格子にも適用できる。
【符号の説明】
【００１９】
１、１１、２１…回折格子
２、１２、２２…凹部（矩形状溝）
３、６…凸構造
４、１４…液体成分
５…凹構造
【図１】
2013121554.tif 000003
【図２】
2013121554.tif 000004
【図３】
2013121554.tif 000005
【図４】
2013121554.tif 000006
【図５】
2013121554.tif 000007
【図６】
2013121554.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月1日(2014.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
使用者は周縁部を手指で持つことにより回折格子を保持することが多い。従って、その際に付着する使用者の皮脂や汗が回折格子表面の中心領域に広がることを防ぐため、前記凹構造又は凸構造は回折格子表面の周縁部に設けることが望ましい。周縁部とは、回折格子表面のうち、分光器で使用する際に光束が照射される中心領域よりも外側の部分をいう。回折格子を指先で持つ際に指先の皮膚が入り込む距離が1mm程度であることを考慮すると、例えば回折格子の表面端部から2mm程度（余裕をみても5mm程度）内側に前記凹構造又は凸構造を設けておけばよい。この場合、光の主要な経路となる回折格子表面の中心領域の周期的な凹凸構造には影響を与えないため、前記凹構造又は凸構造を設けることで回折効率が低下することがない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本実施例の回折格子１の回折面に付着し、矩形状溝２に入り込んだ油分等の液体成分４の広がりについて、図４を参照して説明する。図４(a)は、図１(a)と同じ位置に油分等の液体成分４が付着した本実施例の回折格子１である。上述したように、従来の回折格子２１では、回折溝２２に入り込んだ油分等の液体成分４が徐々に回折溝２２に沿って広範な領域に広がっていき（図１(b)参照）、回折効率が大きく低下する。一方、本実施例の回折格子１では、凸構造３により矩形状溝２が複数の領域に分割されているため、図４(b)に示すように、油分等の液体成分４の広がりは付着した分割領域内に限定され、隣接する領域には影響を及ぼさない。従って、従来の回折格子２１のように回折効率が大きく低下することがない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
通常、回折格子を用いて入射光を波長分離する際には、回折格子表面の中心領域に強度の強い光を入射する。また、使用者の皮脂や汗の付着は、回折格子の端部を使用者が保持する際に起こりやすい。そこで、回折格子表面の中心領域には凸構造や凹構造を設けず、回折格子表面の周縁部に凸構造や凹構造を設けることが望ましい。回折格子を指先で持つ際に指先の皮膚が入り込む距離が1mm程度であることを考慮すると、回折格子の表面端部から5mm程度内側に凸構造や凹構造を設けておけば、使用者の皮脂や汗が中心領域に広がることを十分に防ぐことができる。使用者が注意深く回折格子を取り扱う場合には、端部から1mm程度の位置に凸構造や凹構造を設けてもよい。これにより、凸構造や凹構造を形成することで回折効率を低下させることなく、使用者が回折格子を保持する際に付着した油分等の液体成分が中心領域に広がることを防ぐことができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
１、１１、２１…回折格子
２、１２、２２…凹部（矩形状溝）
３、６…凸構造
４…液体成分
５…凹構造
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2013121554.tif 000009
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2013121554.tif 000010
【国際調査報告】
2013121554.tif 000011
2013121554.tif 000012