(57)【要約】【課題】所望の微細形状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等を提供すること。【解決手段】円形状を有する円形切削部であるアールバイト８００により基板に平坦部を形成する平坦部形成工程と、略平坦に形成された平坦切削部である平バイト８００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、を含み、平坦部形成工程において、基板に対してアールバイト８００を所定方向へ移動させながら基板を切削し、所定方向に対して略直交する方向へのアールバイト８００の送りピッチをＰ（メートル）、アールバイト８００が有する円形状の半径をｒ（メートル）、とすると、以下の条件式１．０×１０-8＞Ｐ2／８ｒを満足する。【選択図】      図１２−１
2006205491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形状を有する円形切削部を用いることにより、基板に平坦部を形成する平坦部形成工程と、
略平坦に形成された平坦切削部を用いることにより、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。
【請求項２】
前記平坦部形成工程において、前記基板に対して前記円形切削部を所定方向へ移動させながら前記基板を切削し、
前記所定方向に対して略直交する方向への前記円形切削部の送りピッチをＰ（メートル）、前記円形切削部が有する前記円形状の半径をｒ（メートル）、とすると、以下の条件式を満足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。
１．０×１０-8＞Ｐ2／８ｒ
【請求項３】
さらに、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２に記載の微細構造素子の製造方法。
２．０×１０-3≦ｒ≦６．０×１０-3
【請求項４】
さらに、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２又は３に記載の微細構造素子の製造方法。
５．０×１０-6≦Ｐ≦２０×１０-6
【請求項５】
前記屈折面形成工程において、前記平坦切削部による切削を複数回に分けて行うことにより、前記屈折面を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の微細構造素子の製造方法。
【請求項６】
前記平坦切削部は、第１の平坦切削部及び第２の平坦切削部を有し、
前記屈折面形成工程において、前記第１の平坦切削部を用いて、所定の方向に向けられた第１の屈折面を形成し、前記第２の平坦切削部を用いて、前記第１の屈折面とは異なる方向に向けられた第２の屈折面を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の微細構造素子の製造方法。
【請求項７】
試し加工領域において、加工データに基づいて、前記円形切削部及び前記平坦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で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ック工程と、
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１〜６のいずれか一項に記載の微細構造素子の製造方法。
【請求項８】
前記基板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含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の微細構造素子の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８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ることを特徴とする微細構造素子。
【請求項１０】
請求項９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。
【請求項１１】
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１０に記載の空間光変調装置と、
前記空間光変調装置で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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置として、液晶パネル（液晶表示装置）、ＣＲＴ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、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１２２７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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ってきている。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。
【０００５】
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光に加えて、プリズムの屈折面で光路を偏向された光も生ずる。光路を偏向された光により、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、ブラックマトリックスを認識することを低減できる。
【０００６】
上述のプリズム群を構成する各プリズム素子の形状はナノメートルからミクロ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。プリズム群の平坦部は、略平坦に形成された平バイトを用いて形成することが考えられる。平バイトは、加工対象物である基板に対して所定方向へ移動しながら基板を切削する。また、平バイトは、所定方向への切削を完了すると、所定方向に対して略直交する方向へ平バイトを移動させ、再び切削を行う。微小な平バイトを用いると、平バイトと基板との接触部分に圧力が集中することにより、平バイトによる切削跡同士の間に加工筋が形成される場合がある。この加工筋は、略一定の間隔で形成されることから、周期的構造に起因する光の回折を生じさせる場合がある。画像表示装置からの光が回折の影響を受けると、画像のコントラストが低下してしまう。
【０００７】
また、平バイトは、微小になるほど刃先を平坦に形成することが困難となる。例えば、平バイトの刃先は、微小になるほど円形状に近い形状となってしまう。このように平バイトを正確な形状に形成できないと、正確な形状のプリズム群を形成することも困難になる。さらに、環境変化の影響を低減するためには、切削加工はできるだけ短時間で行うことが望ましい。短時間で切削加工を行うために、大型な切削面の平バイトを用いることにより、基板を切削する所定方向に対して略直交する方向への平バイトの送りピッチをできるだけ大きくすることが考えられる。大型な切削面の平バイトを用いる場合、平バイトと基板との接触部分にかかる圧力が広く分散することから、基板上で切削面が不安定になるいわゆるびびりが発生し易くなる。びびりが発生すると、平坦部に凹凸が形成されてしまう。更に、切削加工のような機械加工により微細構造素子を加工する場合、加工条件の他、気圧や温度等の周囲環境の変化による加工機そのものの加工精度の変化や、加工材料の熱膨張による形状精度の低下が課題となっている。そのため、加工精度を確保するために、短時間での加工が必須であることが確認されている。以上のように、従来の切削加工では、所望の形状のプリズム群を正確に製造することが困難であるため問題である。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、所望の微細形状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、空間光変調装置及びプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、円形状を有する円形切削部を用いることにより、基板に平坦部を形成する平坦部形成工程と、略平坦に形成された平坦切削部を用いることにより、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。
【０００９】
平坦部の形成に円形切削部を用いることにより、円形切削部と基板との接触部分にかかる圧力を略一定に保ち、基板上で円形切削部を安定させる。基板上で円形切削部を安定させることによりびびりの発生が低減され、凹凸が少なく略平坦な平坦部を基板に形成することができる。平坦部の凹凸を低減することにより、微細構造素子は、平坦部で光を有効に透過させる光学特性を得られる。また、平坦部は屈折面形成工程のための基準面となることから、凹凸が少ない平坦部を形成することにより、屈折面も略平坦に形成することが可能となる。屈折面の凹凸を低減することにより、微細構造素子は、屈折面で光を所望の方向へ効率良く屈折させる光学特性を得られる。さらに、平坦部及び屈折面における加工筋の形成を低減できることから、周期的構造に起因する光の回折を低減することができる。
【００１０】
屈折面形成工程では、屈折面の傾きに合うように平坦切削部を傾けて固定することによって、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。平坦切削部の傾き量は、通常の制御方法により１０万分の１程度の機械精度で制御できることから、高精度に制御された微小な傾斜角度の屈折面を形成できる。これにより、所望の微細形状素子を正確に製造することができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、平坦部形成工程において、基板に対して円形切削部を所定方向へ移動させながら基板を切削し、所定方向に対して略直交する方向への円形切削部の送りピッチをＰ（メートル）、円形切削部が有する円形状の半径をｒ（メートル）、とすると、式（１）を満足することが望ましい。
１．０×１０-8＞Ｐ2／８ｒ    （１）
【００１２】
式（１）を満足する条件で平坦部を形成することにより、凹凸が少なく略平坦な平坦部を形成することができる。また、式（１）を満足する送りピッチＰを適宜設定することで、加工時間を不要に長くすることを防ぐこともできる。加工時間を短くすることが可能であれば、周囲の環境変化の影響を低減し、切削加工を安定して行うことができる。これにより、略平坦な平坦部を形成でき、かつ切削加工を安定して行うことができる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、さらに、式（２）を満足することが望ましい。
２．０×１０-3≦ｒ≦６．０×１０-3    （２）
【００１４】
半径ｒを、式（２）の範囲より小さい値とすると、バイト形状が切削加工面に転写されるために表面粗さが大きくなる。また、円形切削部の送りピッチＰを小さくすると表面粗さを小さくすることが可能であるが、平坦部を形成するための加工時間が長くなる。加工時間が長くなると、周囲の環境変化の影響により、切削加工を安定して行うことが困難になる。また、半径ｒを、式（２）の範囲より大きい値とすると、基板上で円形切削部にかかる負荷が増大することにより加工状態が不安定となり、びびりを生じることがある。式（２）を満足する円形切削部を用いることにより、平坦部の加工時間を短くすることが可能となる。加工時間を短くすることにより、周囲の環境変化の影響を低減し、切削加工を安定して行うことができる。また、式（２）を満足するような円形状を有する円形切削部を用いることによりびびりが低減され、凹凸が少なく略平坦な平坦部を形成することができる。これにより、切削加工を安定して行い、かつ略平坦な平坦部を形成することができる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様としては、さらに、式（３）を満足することが望ましい。
５．０×１０-6≦Ｐ≦２０×１０-6    （３）
【００１６】
円形切削部の送りピッチＰを、式（３）の範囲より小さい値とすると、平坦部を形成するための加工時間が長くなる。加工時間が長くなると、周囲の環境変化の影響により、切削加工を安定して行うことが困難になる。また、送りピッチＰを、式（３）の範囲より大きい値とすると、大きい半径ｒの切削面を有する円形切削部を用いることとなる。円形切削部の半径ｒが大きくなると、基板上で円形切削部にかかる負荷が増大することにより加工状態が不安定となり、びびりを生じることがある。式（３）を満足する送りピッチＰで平坦部を形成することにより、平坦部の加工時間を短くすることが可能となる。加工時間を短くすることにより、周囲の環境変化の影響を低減し、切削加工を安定して行うことができる。また、式（３）を満足することによりびびりが低減され、凹凸が少なく略平坦な平坦部を形成することができる。これにより、切削加工を安定して行い、かつ略平坦な平坦部を形成することができる。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様としては、屈折面形成工程において、平坦切削部による切削を複数回に分けて行うことにより、屈折面を形成することが望ましい。屈折面を形成する平坦切削部には、例えば平バイトやＶ形状バイト、台形形状バイトを用いることができる。１回の切削のみによって屈折面を形成する場合、平坦切削部による切り込み深さが数百ナノメートルから数百マイクロメートルとなるように略平面を加工することとなる。このようにして平坦切削部にかかる負荷が大きくなると、剛性体である加工対象物上では負荷変動が大きくなり易くなる。負荷変化によって平坦切削部が不安定になることで加工面にびびりが発生すると、屈折面に凹凸が形成されてしまう。また、屈折面と平坦部とのエッジ形状にダレが生じる場合もある。そこで、平坦切削部による切削を複数回に分けて屈折面を形成することにより、平坦切削部の負荷変化を小さくすることを可能とする。平坦切削部の負荷変化を小さく保つことで、びびりの発生を低減し、凹凸が少ない屈折面を形成することができる。また、複数回に分けて切削加工を行うことで、数百ナノメートルから数百マイクロメートル深さの溝を形成する場合に、変曲点におけるダレの発生を抑制でき屈折面を正確に形成することができる。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様としては、平坦切削部は、第１の平坦切削部及び第２の平坦切削部を有し、屈折面形成工程において、第１の平坦切削部を用いて、所定の方向に向けられた第１の屈折面を形成し、第２の平坦切削部を用いて、第１の屈折面とは異なる方向に向けられた第２の屈折面を形成することが望ましい。第１の平坦切削部に第１の屈折面、第２の平坦切削部に第２の屈折面を対応させることにより、平坦切削部の劣化を均一化することができる。平坦切削部の劣化を均一化することで平坦切削部全体としての劣化を抑制し、長期に渡って屈折面を正確に形成することができる。
【００１９】
また、本発明の好ましい態様としては、試し加工領域において、加工データに基づいて、円形切削部及び平坦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で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、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。
【００２０】
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。例えば、円形切削部と平坦切削部とは、互いに連動して移動できるようにホルダ等に固定することが望ましい。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。特に、屈折面形成工程において平バイトやＶ形状バイト、台形形状バイトによる切削を複数回に分けて行う場合に、切り込み量を制御することで屈折面を正確に形成することができる。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。
【００２１】
また、本発明の好ましい態様としては、基板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含むことが望ましい。これにより、レプリカを容易かつ大量に製造できる。
【００２２】
さらに、本発明によれば、上記の微細構造素子の製造方法により製造されることを特徴とする微細構造素子を提供することができる。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。
【００２３】
さらに、本発明によれば、上記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することができる。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。
【００２４】
さらに、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記の空間光変調装置と、空間光変調装置で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することができる。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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の実施例１に係るプロジェクタ１００の概略構成を示す。光源部である超高圧水銀ランプ１０１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１０４は、超高圧水銀ランプ１０１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１０５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光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒに入射する。
【００２７】
Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒは、Ｒ光を透過し、Ｇ光、Ｂ光を反射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒを透過したＲ光は、反射ミラー１０７に入射する。反射ミラー１０７は、Ｒ光の光路を９０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１１０Ｒに入射する。第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ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、ダイクロイッ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１１０Ｒに入射するＲ光は、ｓ偏光光のままの状態である。
【００２８】
第１色光用空間光変調装置１１０Ｒは、λ/２位相差板１２３Ｒ、ガラス板１２４Ｒ、第１偏光板１２１Ｒ、液晶パネル１２０Ｒ、及び第２偏光板１２２Ｒを有する。液晶パネル１２０Ｒの詳細な構成については後述する。λ/２位相差板１２３Ｒ及び第１偏光板１２１Ｒは、偏光方向を変換させない透光性のガラス板１２４Ｒに接する状態で配置される。これにより、第１偏光板１２１Ｒ及びλ/２位相差板１２３Ｒ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１２２Ｒは独立して設けられているが、液晶パネル１２０Ｒの射出面や、クロスダイクロイックプリズム１１２の入射面に接する状態で配置しても良い。
【００２９】
第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射したｓ偏光光は、λ/２位相差板１２３Ｒによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＲ光は、ガラス板１２４Ｒ及び第１偏光板１２１Ｒをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｒに入射する。液晶パネル１２０Ｒに入射したｐ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１２０Ｒの変調により、ｓ偏光光に変換されたＲ光が、第２偏光板１２２Ｒ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１１０Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００３０】
Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒで反射されたＧ光及びＢ光は、光路を９０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光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇに入射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇ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１０６Ｇ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１１０Ｇに入射する。第２色光用空間光変調装置１１０Ｇ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１１０Ｇは、液晶パネル１２０Ｇ、第１偏光板１２１Ｇ及び第２偏光板１２２Ｇを有する。液晶パネル１２０Ｇの詳細に関しては後述する。
【００３１】
第２色光用空間光変調装置１１０Ｇ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１１０Ｇに入射したｓ偏光光は、第１偏光板１２１Ｇをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｇに入射する。液晶パネル１２０Ｇ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１２０Ｇの変調により、ｐ偏光光に変換されたＧ光が、第２偏光板１２２Ｇ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１１０Ｇ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ックプリズム１１２に入射する。
【００３２】
Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光は、２枚のリレーレンズ１０８と、２枚の反射ミラー１０７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１１０Ｂに入射する。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂ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１０８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１０８を用いることにより、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光を、そのまま第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに導くことができる。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂは、λ/２位相差板１２３Ｂ、ガラス板１２４Ｂ、第１偏光板１２１Ｂ、液晶パネル１２０Ｂ、及び第２偏光板１２２Ｂを有する。なお、第３色光用空間光変調装置１１０Ｂの構成は、上述した第１色光用空間光変調装置１１０Ｒの構成と同様なので、詳細な説明は省略する。
【００３３】
第３色光用空間光変調装置１１０Ｂ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１１０Ｂに入射したｓ偏光光は、λ/２位相差板１２３Ｂによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＢ光は、ガラス板１２４Ｂ及び第１偏光板１２１Ｂをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｂに入射する。液晶パネル１２０Ｂに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｂ光がｓ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｂの変調により、ｓ偏光光に変換されたＢ光が、第２偏光板１２２Ｂから射出される。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂ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ックプリズム１１２に入射する。このように、色分離光学系を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６ＲとＢ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇとは、超高圧水銀ランプ１０１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。
【００３４】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２は、２つのダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂをＸ字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜１１２ａは、Ｂ光を反射し、Ｒ光、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜１１２ｂは、Ｒ光を反射し、Ｂ光、Ｇ光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム１１２は、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇ、及び第３色光用空間光変調装置１１０Ｂ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１１４は、クロスダイクロイックプリズム１１２で合成された光をスクリーン１１６に投写する。これにより、スクリーン１１６上でフルカラー画像を得ることができる。
【００３５】
なお、上述のように、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ及び第３色光用空間光変調装置１１０Ｂからクロスダイクロイックプリズム１１２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１１０Ｇからクロスダイクロイックプリズム１１２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ックプリズム１１２に入射される光の偏光方向を異ならせることで、クロスダイクロイックプリズム１１２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。ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂは、通常、ｓ偏光光の反射特性に優れる。このため、ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂで反射されるＲ光及びＢ光をｓ偏光光とし、ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂを透過するＧ光をｐ偏光光としている。
【００３６】
図２は液晶パネル１２０Ｒの要部斜視断面を示す図である。プロジェクタ１００の３つの液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂ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。超高圧水銀ランプ１０１からのＲ光は、図２の下側から液晶パネル１２０Ｒに入射し、上側からスクリーン１１６の方向へ射出する。入射側防塵透明プレート２０１の内側には、透明電極等を有する対向基板２０２が形成されている。また、射出側防塵透明プレート２０６の内側にはＴＦＴ（薄膜トランジスタ）や透明電極等を有するＴＦＴ基板２０５が形成されている。そして、対向基板２０２とＴＦＴ基板２０５とを対向させて、入射側防塵透明プレート２０１と射出側防塵透明プレート２０６とを貼り合わせる。
【００３７】
対向基板２０２とＴＦＴ基板２０５との間には、画像表示のための液晶層２０４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２０２には、遮光のためのブラックマトリックス形成層２０３が設けられている。微細構造素子であるプリズム群２１０は、入射側は接着層２１１を介してＴＦＴ基板２０５に固着されている。さらに、プリズム群２１０は、射出側は接着層２１２を介してカバー硝子２１３に固着されている。
【００３８】
図３は、プリズム群２１０の要部斜視構成を示す。プリズム群２１０は、透明樹脂等の透明部材により構成されている。プリズム群２１０は、２つのプリズム素子２１０ａ、２１０ｂから構成されている。射出側を向けて設けられたプリズム素子２１０ａは、ｘｚ断面において略三角形形状を有する。また、プリズム素子２１０ａは、ｙ軸方向に長手方向を有する。複数のプリズム素子２１０ａは、ｘｙ平面上においてｘ軸方向に並列して設けられている。入射側を向けて設けられたプリズム素子２１０ｂは、ｙｚ断面において略三角形形状を有する。また、プリズム素子２１０ｂは、ｘ軸方向に長手方向を有する。複数のプリズム素子２１０ｂは、ｘｙ平面上においてｙ軸方向に並列して設けられている。プリズム素子２１０ａとプリズム素子２１０ｂ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。
【００３９】
複数のプリズム素子２１０ａは、三角形形状の大きさ、及びｘ軸方向における間隔がいずれもランダムとなるように形成されている。大きさ及び間隔がランダムになるようにプリズム素子２１０ａを形成することで、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。複数のプリズム素子２１０ｂについても、複数のプリズム素子２１０ａと同様に、三角形形状の大きさ、及びｘ軸方向における間隔がいずれもランダムとなるように形成されている。
【００４０】
図４は、プリズム素子２１０ａのｘｚ断面構成を示す。プリズム素子２１０ａは、基板４００上に形成されている。プリズム素子２１０ａの三角形形状は、所定の方向に向けられた第１の屈折面である斜面４０１と、第１の屈折面とは異なる方向に向けられた第２の屈折面である斜面４０２とにより構成されている。プリズム素子２１０ａ同士の間の平坦部４０３は、ｘｙ平面に略平行かつ略平坦に形成されている。プリズム素子２１０ｂのｙｚ断面構成も、プリズム素子２１０ａのｘｚ断面構成と同様である。
【００４１】
所望の形状が形成されたプリズム素子２１０ａ、２１０ｂ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１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ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１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂを備えているプロジェクタ１００によれば、高品質な投写像を得ることができる。
【００４２】
プロジェクタ１００は、投写光が回折の影響を受けることにより、画像のコントラストの低下や、画像の品質の低下を引き起こしてしまう。空間光変調装置１１０Ｒの設計において、上述のように、プリズム素子２１０ａ、２１０ｂをランダムな形状とすることで、周期的構造に起因する光の回折を低減できる。また、次の実施例で説明するように、加工過程において平坦部４０３、斜面４０１、４０２における加工筋の形成を低減することによっても、周期的構造に起因する光の回折を低減することができる。
【００４３】
プリズム素子２１０ａ、２１０ｂは、ランダムな形状とせず、周期的構造をなす構成としても良い。この場合、プリズム群２１０は、単位面積あたり３周期以上１５周期以下の周期でプリズム素子２１０ａ、２１０ｂを設けることが望ましい。ここで、プリズム素子２１０ａ、２１０ｂの周期とは、プリズム素子２１０ａ、２１０ｂの境界のエッジの数であって、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２１０ａ、２１０ｂのエッジの数である。単位面積は、空間光変調装置１１０Ｒ上の一点からの光がスクリーン１１６上のある一点に結像するときにプリズム群２１０上にて透過する所定の円形領域である。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。
【００４４】
単位面積あたり３周期以上１５周期以下の周期でプリズム素子２１０ａ、２１０ｂを設けることで、プリズム群２１０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２１０ａ、２１０ｂを単位面積あたり３個以上１５個以下となるように設けることで、プリズム群２１０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。
【００４５】
また、好ましくは、プリズム群２１０は、単位面積あたり５周期以上１２周期以下、又は５個以上１２個以下のプリズム素子２１０ａ、２１０ｂを設けることが望ましい。さらに好ましくは、プリズム群２１０は、単位面積あたりに５周期以上１０周期以下、又は５個以上１０個以下のプリズム素子２１０ａ、２１０ｂ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。
【００４６】
なお、図１で示した構成では、第１偏光板１２１Ｒ、第２偏光板１２２Ｒを、液晶パネル１２０Ｒに対して別体に設けている。しかし、これに代えて、入射側防塵透明プレート２０１と対向基板２０２との間、射出側防塵透明プレート２０６とＴＦＴ基板２０５との間などにも偏光板を設けることもできる。図５に示すプロジェクタ１１００のように、プリズム群１１１０は、クロスダイクロイックプリズム１１２と投写レンズ１１４との間に配置しても良い。さらに、プリズム群１１１０は、投写レンズ１１４とスクリーン１１６との間に配置することとしても良い。
【００４７】
クロスダイクロイックプリズム１１２で合成した各色光をプリズム群２１０に入射する構成とすることにより、プリズム群２１０を１つにでき、プロジェクタ１００を簡易な構成にできる。さらに、プリズム群２１０は、第２偏光板１２２Ｒに、又はクロスダイクロイックプリズム１１２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２１０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。
【実施例２】
【００４８】
本発明の実施例２に係る微細構造素子の製造方法を、図６〜図１６に基づいて説明する。微細構造素子であるプリズム群２１０は、円形切削部であるアールバイトと、平坦切削部である平バイトとにより形成された金型を用いて製造する。アールバイト６００は、図６の斜視構成に示すように、すくい面６０１と、すくい面６０１に厚みを持たせるように設けられた逃げ面６０２とを有する。アールバイト６００は、加工対象物上において、すくい面６０１が向いている方向へ移動させることにより、加工対象物を切削する。図７の平面構成で示すように、すくい面６０１の切れ刃稜７０３は、すくい面６０１内の点Ｏを中心とする半径ｒの円弧をなしている。このように、円形切削部であるアールバイト６００は、円形状を有する。図６に戻って、逃げ面６０２は、切れ刃稜７０３付近において、すくい面６０１となす角度が９０度より小さくなるように傾けて形成されている。
【００４９】
図８は、平バイト８００の平面構成を示す。平バイト８００は、図６に示すアールバイト６００と同様に、すくい面８１１と、不図示の逃げ面とを有する。平バイト８００は、第１の平坦切削部８０１及び第２の平坦切削部８０２を有する。第１の平坦切削部８０１及び第２の平坦切削部８０２のいずれも、略平坦に形成されている。第１の平坦切削部８０１及び第２の平坦切削部８０２は、互いに角度βをなすように形成されている。すくい面８１１は、第１の平坦切削部８０１及び第２の平坦切削部８０２で形成される三角形形状の先端部を取り除いたような台形形状を有する。なお、平バイト８００は、第１の平坦切削部８０１と第２の平坦切削部８０２とが三角形形状をなすＶ字バイトを用いても良い。
【００５０】
図９は、バイトホルダ９１０に固定された状態のアールバイト６００及び平バイト８００を示す。アールバイト６００及び平バイト８００は、バイトホルダ９１０を介して切削加工機械に設置される。アールバイト６００及び平バイト８００は、互いに、一点鎖線で示す中心軸同士が所定の間隔Ｌをなすように固定されている。アールバイト６００及び平バイト８００を共通のバイトホルダ９１０に設置することにより、付け替え等による位置ずれを防止することができる。また、アールバイト６００及び平バイト８００を所定の間隔Ｌで固定することにより、双方の相対的な位置関係に基づいて加工データを設定することができる。
【００５１】
本実施例の製造方法は、アールバイト６００及び平バイト８００により形成された形状を金型として他の部材へ型転写する場合について説明する。このため、アールバイト６００及び平バイト８００による切削加工では、プリズム素子２１０ａを反転した形状を形成する。プリズム素子２１０ａを形成する工程の前工程として、まず、図１０に示す手順により試し加工を行う。図１０の工程ａにおいて、アールバイト６００により、平板状の試し加工用の基板１０００に対して切り込みを行う。基板１０００は、本加工用の基板とは異なる試し加工領域である。工程ａにより、工程ｂに示すように、基板１０００に円形状の切削跡１００１が形成される。
【００５２】
次に、図９に示すバイトホルダ９１０を移動して、平バイト８００を基板１０００上に配置する。平バイト８００は、さらに、第１の平坦切削部８０１によって、第１の屈折部を形成するように傾けられる。図１０の工程ｂに示すように、平バイト８００は、第１の平坦切削部８０１により、基板１０００上の、切削跡１００１とは異なる位置において切り込みを行う。第１の平坦切削部８０１による切り込みは、複数回に分けて行う。複数回に分けて切り込みを行う点については、後述の本加工工程にて説明する。工程ｂにより、工程ｃに示すように、平坦かつ基板１０００に対して傾きを持つ切削跡１００２が基板１０００に形成される。
【００５３】
工程ｃでは、平バイト８００は、第２の平坦切削部８０２によって第２の屈折部を形成するように傾けられる。平バイト８００は、第２の平坦切削部８０２により、基板１０００上の、切削跡１００２に隣接する位置において切り込みを行う。第２の平坦切削部８０２による切り込みも、複数回に分けて行う。工程ｃにより、工程ｄに示すように、平坦かつ基板１０００に対して傾きを持つ切削跡１００３が基板１０００に形成される。切削跡１００２と切削跡１００３とは、角度αをなすように形成される。本実施例では、角度βが９０度である平バイト８００を用いて、角度αが１７９．９４度をなすような斜面を形成する。平バイト８００の角度βは、形成する斜面の角度αより小さければ良く、９０度とする構成には限られない。以上の試し加工工程により、図１１の斜視構成に示すように、基板１０００に円形状の溝をなす切削跡１００１と、Ｖ字形状の溝をなす平坦な切削跡１００２、１００３とが形成される。
【００５４】
次に、形状測定工程において、基板１０００に加工された形状の深さ、角度等を測定する。アールバイト６００による切削跡１００１の形状からは、平坦部を形成するためのデータを得られる。平バイト８００による切削跡１００２、１００３の形状からは、それぞれ第１の屈折面、第２の屈折面を形成するためのデータを得られる。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加工が行われる。
【００５５】
ここで、試し加工工程において、切削跡１００１、１００２、１００３の相対的な位置関係は、試し加工用の基板１０００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、プリズム素子２１０ａの金型を形成する基板の一部の領域に対して行うこと、プリズム素子２１０ａの金型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。
【００５６】
図１２−１〜図１２−３は、試し加工に続く本加工の手順を説明するものである。図１２−１の工程ａにおいて、上述の試し加工を行った基板１０００とは異なる本加工用の基板１２００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の基板１０００を不図示の加工機械から取り外す。次に、本加工用の基板１２００を加工機械に取り付ける。
【００５７】
平坦部形成工程では、円形切削部であるアールバイト６００を用いる。アールバイト６００は、基板１２００に対して、所定方向へ移動しながら基板１２００の表面を切削する。図１２−１では、アールバイト６００を紙面に対して垂直な方向へ移動させながら基板１２００を切削している状態を示している。アールバイト６００による所定方向への切削が１回完了すると、アールバイト６００を基板１２００上から離し、所定方向に対して略直交する方向へ移動させる。図１２−１では、アールバイト６００を破線及び実線で図示するように、アールバイト６００を紙面に対して平行な方向へ移動させた状態を示している。アールバイト６００を所定方向に対して略直交する方向へ移動させた後、アールバイト６００は、再び所定方向へ移動しながら基板１２００を切削する。これを繰り返すことにより、工程ｂに示すように、基板１２００に平坦部１２０１を形成する。平坦部１２０１は、後述する型転写工程により平坦部４０３を形成する。
【００５８】
次に、工程ｃ〜工程ｈの屈折面形成工程において、平坦部１２０１に対して所定の角度を有する屈折面を形成するための斜面を形成する。工程ｃでは、バイトホルダ９１０（図９参照）を移動することにより、アールバイト６００に代えて平バイト８００を基板１２００上に配置する。平バイト８００は、さらに、第１の平坦切削部８０１によって斜面１２０３を形成するように傾けられる。工程ｃでは、第１の平坦切削部８０１により、所望のプリズム素子を形成するための切り込み深さの、例えば５分の１に相当する深さで切削を行う。これにより、工程ｄに示すように、所望のプリズム素子を形成するための切り込み深さのおよそ５分の１に相当する深さの切削跡１２０２が形成される。
【００５９】
工程ｃから、図１２−２に示す工程ｅにおいて、所望のプリズム素子を形成するための切削は、例えば５回行われる。第１の平坦切削部８０１による切削を５回に分けて行うことにより、工程ｆに示すように、斜面１２０３が形成される。このように、斜面１２０３は、第１の平坦切削部８０１を用いて形成される。斜面１２０３は、後述する型転写工程により第１の屈折面である斜面４０１を形成する。
【００６０】
次に、平バイト８００は、第２の平坦切削部８０２によって斜面１２０４を形成するように傾けられる。工程ｇでは、第１の平坦切削部８０１の場合と同様に、第２の平坦切削部８０２により、所望のプリズム素子を形成するための切り込み深さのおよそ５分の１に相当する深さの切削を５回行う。第２の平坦切削部８０２による切削を５回に分けて行うことにより、工程ｈに示すように、斜面１２０４が形成される。このように、斜面１２０４は、第２の平坦切削部８０２を用いて形成される。例えば、８２０ナノメートル深さの溝を形成する場合において、複数回に分けて切削加工を行うことで、平坦切削部にかかる負荷の増大を軽減し、剛性体である加工対象物上における負荷変動を低減することが可能となる。また、複数回に分けて切削加工を行うことで、変曲点におけるダレを抑制でき、高精度の斜面４０２を形成できる。斜面１２０４は、後述する型転写工程により第２の屈折面である斜面４０２を形成する。
【００６１】
屈折面形成工程により基板１２００に斜面１２０３、１２０４を形成した後、工程ｉに示す型転写工程により、基板１２００に形成された形状を金型として、他の部材である透明部材１２０５へ型転写する。型転写工程により、レプリカを容易かつ大量に製造できる。以上により、工程ｊに示すプリズム素子２１０ａが完成する。プリズム素子２１０ｂは、プリズム素子２１０ｂと同様の製造手順により製造することができる。プリズム素子２１０ａとプリズム素子２１０ｂとを、互いに長手方向が略直交するように基板４００側同士で貼り合わせることにより、プリズム群２１０を製造することができる。
【００６２】
平坦部１２０１の形成にアールバイト６００を用いることにより、アールバイト６００と基板１２００との接触部分にかかる圧力を略一定に保ち、基板１２００上でアールバイト６００を安定させる。基板１２００上でアールバイト６００を安定させることによりびびりの発生が低減され、凹凸が少なく略平坦な平坦部１２０１を基板１２００に形成することができる。平坦部１２０１の凹凸を低減することにより、プリズム群２１０は、平坦部４０３で光を有効に透過させる光学特性を得られる。
【００６３】
また、平坦部１２０１は屈折面形成工程のための基準面となることから、凹凸が少ない平坦部１２０１を形成することにより、斜面１２０３、１２０４も略平坦に形成することが可能となる。斜面１２０３、１２０４の凹凸を低減することにより、プリズム群２１０は、第１の屈折面である斜面４０１、及び第２の屈折面である斜面４０２で光を所望の方向へ効率良く屈折させる光学特性を得られる。さらに、平坦部４０３、斜面４０１、４０２の加工筋の形成を低減できることから、周期的構造に起因する光の回折を低減することができる。
【００６４】
屈折面形成工程では、平坦切削部８０１、８０２の傾きが斜面１２０３、１２０４の傾きに合うように平バイト８００を固定することによって、平坦部１２０１に対して所望の角度を有する斜面１２０３、１２０４を形成することができる。平バイト８００の傾き量は、通常の制御方法により１０万分の１程度の機械精度で制御できることから、高精度に制御された斜面１２０３、１２０４を形成できる。斜面１２０３、１２０４の傾斜角度を高精度に制御することにより、微小な傾斜角度の斜面４０１、４０２を形成することができる。これにより、所望の微細形状素子を正確に製造することができるという効果を奏する。
【００６５】
屈折面形成工程において、斜面１２０３、１２０４をそれぞれ１回の切削のみによって形成する場合、平バイト８００による切り込み深さが大きいことから、切削時における平バイト８００の負荷変化が大きくなる。負荷変化によって平バイト８００が不安定になることでびびりが発生すると、斜面１２０３、１２０４に凹凸が形成されてしまう。
【００６６】
そこで、平バイト８００による切削を複数回に分けて斜面１２０３、１２０４を形成することにより、平バイト８００の負荷変化を小さくすることを可能とする。平バイト８００の負荷変化を小さく保つことで、びびりの発生を低減し、凹凸が少ない斜面１２０３、１２０４を形成することができる。これにより、斜面１２０３、１２０４を正確に形成することができる。なお、屈折面形成工程において、第１の平坦切削部８０１及び第２の平坦切削部８０２による切削は、５回に分けて行う場合に限られない。第１の平坦切削部８０１及び第２の平坦切削部８０２による切削は、複数回に分けるのであれば良い。例えば、ニッケル鍍金により形成された加工対象物に対しては、１回の切削深さを５０ナノメートルから２００ナノメートルとし、５回から１７回に分けて加工を行うのが望ましい。
【００６７】
屈折面形成工程において、第１の平坦切削部８０１は、斜面１２０３の形成に用いられる。また、第２の平坦切削部８０２は、斜面１２０４の形成に用いられる。平バイト８００の２つの切削部８０１、８０２と、基板１２００に形成する２つの斜面１２０３、１２０４とをそれぞれ対応させることにより、平バイト８００の切削部８０１、８０２の劣化を均一化することができる。切削部の劣化を均一化することで平バイト８００全体としての劣化を抑制し、長期に渡って斜面１２０３、１２０４を正確に形成することができる。
【００６８】
図１３は、平坦部形成工程におけるアールバイト６００の送りピッチＰと、アールバイト６００が有する円形状の半径ｒとの関係を説明するものである。送りピッチＰは、基板１２００を切削しながらアールバイト６００が移動する所定方向に対して、略直交する方向へアールバイト６００をシフトさせる距離である。送りピッチＰ及び半径ｒは、式（１）を満足することが望ましい。
１．０×１０-8＞Ｐ2／８ｒ    （１）
【００６９】
式（１）において、Ｐ2／８ｒは、アールバイト６００による切削跡同士の間に生じる稜線部１３０１と、アールバイト６００による切削跡の略中心部１３０２との間の高低差であって、平坦部形成工程により形成される平坦部１２０１の粗さの最大値Ｒｍａｘを示す。式（３）によれば、粗さの最大値Ｒｍａｘを１．０×１０-8メートル未満とすることにより、凹凸が少なく略平坦な平坦部１２０３を形成することができる。
【００７０】
切削加工は、切削加工機械の周辺の温度、気圧、湿度等の環境変化の影響を受ける場合がある。特に、温度については材料や加工装置の熱膨張に直接影響を及ぼすものであるから、例えば±０．０２５度に温度が制御された環境下で切削加工を行うこととしている。このような温度の制御にかかわらず、外気温の変化や切削加工機械の温度変化等の影響により、切削加工機械周辺の温度は、数時間周期で変化してしまう。このため、切削加工はできるだけ短時間で完了することが望ましい。
【００７１】
平坦部形成工程において数十ミリメートル角の領域に切削加工を施す場合、アールバイト６００の送りピッチＰに応じて、切削加工に必要な時間が大きく変わる。そこで、式（１）を満足する送りピッチＰを適宜設定することで、加工時間を不要に長くすることを防ぐこともできる。加工時間を短くできれば、周囲の環境変化の影響を低減し、切削加工を安定して行うことができる。これにより、略平坦な平坦部１２０１を形成でき、かつ切削加工を安定して行うことができる。
【００７２】
半径ｒは、さらに、式（２）を満足することが望ましい。
２．０×１０-3≦ｒ≦６．０×１０-3    （２）
【００７３】
半径ｒを、式（２）の範囲より小さい値とすると、送りピッチＰに比べアールバイト６００の半径ｒが小さくなることから、結果的に加工面における粗さの最大値Ｒｍａｘを増大させることとなる。または、アールバイト６００の半径ｒに合わせて送りピッチＰも小さい値とするように変更すると、平坦部１２０１を形成するための加工時間が長くなってしまう。加工時間が長くなると、周囲の環境変化の影響により、切削加工を安定して行うことが困難になる。また、半径ｒを、式（２）の範囲より大きい値とすると、基板１２００上でアールバイト６００が不安定になりびびりを生じることがある。２．０×１０-3メートル以上の半径ｒのアールバイト６００を用いることにより、平坦部１２０１の加工時間を短くすることが可能となる。加工時間を短くすることにより、周囲の環境変化の影響を低減し、切削加工を安定して行うことができる。また、６．０×１０-3メートル以上の半径ｒのアールバイト６００を用いることによりびびりが低減され、凹凸が少なく略平坦な平坦部１２０１を形成することができる。これにより、切削加工を安定して行い、かつ略平坦な平坦部１２０１を形成することができる。
【００７４】
送りピッチＰは、さらに、式（３）を満足することが望ましい。
５．０×１０-6≦Ｐ≦２０×１０-6    （３）
【００７５】
アールバイト６００の送りピッチＰを、式（３）の範囲より小さい値とすると、平坦部１２０１を形成するための加工時間が長くなる。加工時間が長くなると、周囲の環境変化の影響により、切削加工を安定して行うことが困難になる。また、送りピッチＰを、式（３）の範囲より大きい値とすると、大きい半径ｒの円形形状を有するアールバイト６００を用いることとなる。半径ｒが大きくなると、基板１２００上でアールバイト６００が不安定になりびびりを生じることがある。５．０×１０-6メートル以上の送りピッチＰで平坦部１２０１を形成することにより、平坦部１２０１の加工時間を短くすることが可能となる。加工時間を短くすることにより、周囲の環境変化の影響を低減し、切削加工を安定して行うことができる。また、２０×１０-6メートル以上の送りピッチＰで平坦部１２０１を形成することによりびびりが低減され、凹凸が少なく略平坦な平坦部１２０１を形成することができる。これにより、切削加工を安定して行い、かつ略平坦な平坦部１２０１を形成することができる。
【００７６】
図１４は、平坦部１２０１の形成に用いるのに好ましいアールバイト６００の半径ｒ及び送りピッチＰの範囲を説明するものである。図１４のグラフは、縦軸に送りピッチＰ、横軸にアールバイト６００の半径ｒを取って示している。図中のハッチング部分及び空白部分は、図１５に示すような、粗さの最大値Ｒｍａｘを取ることを表している。上記の式（１）、（２）、（３）のいずれも満足するのは、図１４のグラフのうちの太線で囲まれた範囲の場合である。従って、図１４の太線で囲まれた範囲内で半径ｒ及び送りピッチＰを設定することにより、切削加工を安定して行い、かつ略平坦な平坦部１２０１を形成することができる。
【００７７】
次に、図１６に基づいて、プリズム素子２１０ａ、２１０ｂの製造手順のうち、金型を製造するまでのフローを説明する。まず、ステップＳ６０１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、屈折面形成工程における切削回数等の加工データを加工機械の制御部に入力する。そして、アールバイト６００及び平バイト８００を加工機械のバイトホルダ９１０（図９参照）に取り付ける。ステップＳ６０２において、試し加工用のワークである基板１０００を加工機械のホルダにセットする。ステップＳ６０３において、基板１０００に、上述したような試し加工を行う。
【００７８】
ステップＳ６０４において、基板１０００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（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）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、及び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、測定対象物である基板１０００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。
【００７９】
ステップＳ６０５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バックする。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。次に、ステップＳ６０６において、フィードバックされた差分値に基づいて、加工データを補正する。具体的には、バイトの加工角度、切削深さ、ピッチ、平坦面加工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。そして、ステップＳ６０７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。このとき、本加工用のワークにおいて、上層面や、本加工のための領域とは異なる他の領域を試し加工のための領域として用いても良い。ここまでで、試し加工の工程を終える。
【００８０】
次に、補正されたデータに基づいて、ステップＳ６０８において、アールバイト６００による平坦部１２０１（図１２−１の工程ａ）の切削加工を行う。ステップＳ６０９において、アールバイト６００に代えて平バイト８００を基板１２００上に配置し、第１の平坦切削部８０１により斜面１２０３（図１２−１、図１２−２の工程ｃ〜ｆ）を形成する。第１の平坦切削部８０１による切削は、制御部に入力された切削回数で行われる。次に、平バイト８００の傾きを変化させ、第２の平坦切削部８０２により斜面１２０４（図１２−２の工程ｇ、ｈ）を形成する。第２の平坦切削部８０２による切削は、制御部に入力された切削回数で行われる。
【００８１】
ステップＳ６１０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Ｓ６１１において、平バイト８００が保持されている加工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Ｓ６０９の加工を繰り返して行う。ステップＳ６１０の判断結果が真の場合、加工を終了する。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、試し加工用の基板１０００と本加工用の基板１２００とは同一のものを用いても良い。
【００８２】
出願人は、本実施例の製造方法により、平坦部１２０１を十点平均粗さＲｚ＝１７．２ｎｍ、算術平均粗さＲａ＝１９．０ｎｍで、斜面１２０３、１２０４を十点平均粗さＲｚ＝５．６ｎｍ、算術平均粗さＲａ＝５．０ｎｍで形成できることを確認した。また、平坦部１２０１及び斜面１２０３、１２０４のいずれにも、周期的な加工筋は認められなかった。このように、略平坦な平坦部１２０１及び斜面１２０３、１２０４を形成可能であることにより、所望の微細形状を正確に製造することができる。平坦部１２０１及び斜面１２０３、１２０４は、基板１２００の断面において、線により表される。十点平均粗さＲｚは、粗さ曲線のうちの基準長さにおいて、粗さ曲線の平均線から最も高い５つの頂部についての標高の絶対値の平均値と、最も低い５つの底部についての深度の絶対値の平均値との和である。算術平均粗さＲａは、粗さ曲線のうちの基準長さにおいて、粗さ曲線の平均線から粗さ曲線までの偏差の絶対値を合計し、平均した値である。
【００８３】
出願人は、上述の表面粗さでの微細構造素子の加工を実現し、加工痕による回折光の発生や、屈折面の傾きのばらつき等による微細構造素子の特性劣化を低減でき、所望の特性が得られることを確認した。なお、本実施例の製造方法を応用することにより、上記の微細構造素子とは異なる形状の微細構造素子を製造することとしても良い。また、本実施例の製造方法は、型転写工程を含む場合に限られず、本実施例の金型を形成するまでの手順と同様の手順により微細構造素子を製造することとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
以上のように、本発明に係る微細構造素子の製造方法は、所望の微細形状を正確に製造する場合に有用であり、特に、プロジェクタの空間光変調装置に用いる微細構造素子を製造する場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施例１に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図２】液晶パネルの要部斜視断面を示す図。
【図３】プリズム群の要部斜視構成を示す図。
【図４】プリズム群の断面構成を示す図。
【図５】プリズム群の配置位置を説明する図。
【図６】アールバイトの斜視構成を示す図。
【図７】アールバイトの平面構成を示す図。
【図８】平バイトの平面構成を示す図。
【図９】バイトホルダに固定された状態のアールバイト及び平バイトを示す図。
【図１０】実施例２に係る製造方法のうちの試し加工の手順を説明する図。
【図１１】試し加工により溝が形成された基板の斜視構成を示す図。
【図１２−１】実施例２に係る製造方法のうちの本加工の手順を説明する図。
【図１２−２】実施例２に係る製造方法のうちの本加工の手順を説明する図。
【図１２−３】実施例２に係る製造方法のうちの本加工の手順を説明する図。
【図１３】アールバイトの半径及び送りピッチの関係を説明する図。
【図１４】アールバイトの半径及び送りピッチの範囲を説明する図。
【図１５】粗さの最大値を示す図。
【図１６】実施例２の製造手順を説明する図。
【符号の説明】
【００８６】
１００  プロジェクタ、１０１  超高圧水銀ランプ、１０４  インテグレータ、１０５  偏光変換素子、１０６Ｒ  Ｒ光透過ダイクロイックミラー、１０６Ｇ  Ｂ光透過ダイクロイックミラー、１０７  反射ミラー、１０８  リレーレンズ、１１０Ｒ  第１色光用空間光変調装置、１１０Ｇ  第２色光用空間光変調装置、１１０Ｂ  第３色光用空間光変調装置、１１２  クロスダイクロイックプリズム、１１２ａ、１１２ｂ  ダイクロイック膜、１１４  投写レンズ、１１６  スクリーン、１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂ  液晶パネル、１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂ  第１偏光板、１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂ  第２偏光板、１２３Ｒ、１２３Ｂ  λ／２位相差板、１２４Ｒ、１２４Ｂ  ガラス板、２０１  入射側防塵透明プレート、２０２  対向基板、２０３  ブラックマトリックス形成層、２０４  液晶層、２０５  ＴＦＴ基板、２０６  射出側防塵透明プレート、２１０  プリズム群、２１０ａ、２１０ｂ  プリズム素子、２１１、２１２  接着層、２１３  カバー硝子、４００  基板、４０１  第１の屈折面、４０２  第２の屈折面、４０３  平坦部、１１００  プロジェクタ、１１１０  プリズム群、６００  アールバイト、６０１  すくい面、６０２  逃げ面、７０３  切れ刃稜、８００  平バイト、８０１  第１の平坦切削部、８０２  第２の平坦切削部、８１１  すくい面、９１０  バイトホルダ、１０００  基板、１００１、１００２、１００３  切削跡、１２００  基板、１２０１  平坦部、１２０２  切削跡、１２０３、１２０４  斜面、１２０５  透明部材、１３０１  稜線部、１３０２  中心部
【図１】
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【図２】
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【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１２−１】
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【図１２−２】
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【図１２−３】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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