(57)【要約】【課題】  積層型回折光学素子の各格子面の位置調整を短時間で容易に調整可能とする。【解決手段】  密着タイプの積層型回折格子の各格子面の成形時の位置合わせを、格子を形成した樹脂中心に幅３０μｍ以下の突起部あるいは穴部を成形により形成しておき、これと積層化する樹脂成形用の型中心に設けた穴部あるいは突起部を勘合させることにより行う。【選択図】  図１
2006138924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光エネルギー硬化型樹脂を格子が形成された型を用いて形状転写、光照射により硬化後、離型することにより基材上に所要の格子形状を有する光エネルギー硬化型樹脂を形成し、この工程を繰り返して光エネルギー硬化型樹脂を積層化した回折光学素子において、樹脂部中心に幅３０μｍ以下の突起部あるいは穴部を設けたことを特徴とする複合型回折光学素子。
【請求項２】
特許請求範囲第１項の複合型回折光学素子の積層化する工程において、型の回折格子面の光学軸中心に設けた突起部あるいは穴部を樹脂の穴部あるいは突起部に勘合させた状態で光エネルギー硬化型樹脂を硬化させることを特徴とする複合型光学素子の製造方法。
【請求項３】
特許請求範囲第２項記載の製造方法において、型の回折格子面の光学軸中心と型の外径の軸心を一致させるとともに、基材と第一層目の格子成形用の型及び基材と第二層目の格子成形用の型を外径による勘合位置決めを行うことを特徴とする複合型回折光学素子の製造方法。
【請求項４】
特許請求範囲第２項記載の製造方法において、型に設けた突起部あるいは穴部を樹脂の穴部あるいは突起部の位置合わせに画像処理による位置認識を用いて行うことを特徴とする複合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】
本発明は回折光学素子及びその製造方法に関し、特に複数の波長あるいは帯域光で使用する回折光学素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回折光学素子は回折作用を利用して光線を制御する為、回折光は複数の次数の光に分かれてしまい、例えばカメラ等のレンズとして使用する場合、分かれた光が不要光となり、光学性能を劣化させてしまう。そこで、レンズ系として回折光学素子を使用する場合、使用する波長領域の光束が特定次数に集中するように格子構造（格子高さ）や材料の光学特性（屈折率や分散）を決定する必要がある。この特定次数に対する回折効率を向上させる方法として、特開平９−１２７３２２や特許第３４７２０９２号では、異なる材料を積層し、各材料に回折格子面を形成することにより、回折効率の向上を図っている（以後積層型回折光学素子と呼ぶ）。こうした積層型回折光学素子の製造方法としては、特開平２００１−１４１９１８のように光エネルギー硬化型樹脂の薄層を基板上に成形し、硬化させることにより所要の表面形状を形成する方法が用いられる。
【０００３】
ここで積層する異なった材料の回折格子面に光軸に垂直な方向に位置ずれがあると特定次数以外の回折光が増加し、光学性能低下の原因となる。そこでこの格子面の位置合わせに関し、特開平２００１−１４１９１８では一格子面に光学的有効領域外即ち格子面の外側に凸部あるいは凹部を形成し、これに別材料の回折格子面を成形するに際し、成形に用いる型に前記凸部あるいは凹部に対応した凹部あるいは凸部を設けこれを嵌め合わせることにより位置合わせを行っている。
【特許文献１】特開平９−１２７３２２号公報
【特許文献２】特許第３４７２０９２号公報
【特許文献３】特開平２００１−１４１９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図３（ａ）に正面図、（ｂ）に断面図を示すような同心円状の積層型回折光学素子の各格子面の位置合わせに関し、型と格子面の位置合わせ、即ち、基板２２に成形された第一層目の樹脂２３の格子面２３ａと第二層目２４を成形するときに用いる格子成形用の型の格子面の位置合わせが、前記従来例のように光学的有効径の外側即ち格子面の外側で行う場合には、型と既に成形されている格子面の位置合わせを少なくとも２ヶ所のアライメントマークあるいは嵌め合わせに用いる凹凸部により型と格子面の位置合わせを行わなければならず、少なくともｘ−ｙ−θの３軸調整が必要で時間を要してしまうとともに、２ヶ所のアライメントマークと光学軸中心の位置ずれがそのまま位置合わせの精度に上乗せされてしまうため、径の大きな素子ではより不利になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで本発明の第一及び第二は、格子を形成した樹脂中心に幅３０μｍ以下の突起部あるいは穴部を成形により形成しておき、これと積層化する樹脂成形用の型中心に設けた穴部あるいは突起部を勘合させることにより位置合わせを行う。大きさが３０μｍ以下であり、光学性能に影響を与えず、光学軸中心での位置合わせである為、１ヵ所の位置合わせかつｘ−ｙの２軸調整ですむ。また中心１ヵ所での位置合わせである為、型の穴あるいは突起部の回折格子の光学軸中心からのずれも少なく、特に型の作製方法として型材料を回転させながらのバイト加工のような場合には、殆どこのずれはなくなる。
【０００６】
また、本発明の第３及び第４は、型の回折格子面の光学軸中心と型の外形の軸心を一致させるとともに、格子面を形成する基材の外形と型の外形を勘合による位置合わせを行うことにより、数十μｍオーダーでの格子成形面の光学軸中心と基材外形との位置出しを行う。更に、型の回折格子面の光学軸中心に設けた突起部あるいは穴部と既に成形されている樹脂中心の穴部あるいは突起部を画像処理による位置認識を用いて位置決めを行う。外形による位置出しにより画像認識による位置認識の為のラフな位置出しが可能となり、画像処理による位置認識でサブミクロンオーダーの位置合わせを短時間で行うことが可能となる。
【発明の効果】
【０００７】
以上、説明したように本願第一から第四の発明によれば積層型回折光学素子の各格子面の位置調整が１ヶ所かつｘ−ｙの２軸調整である為、短時間で容易に調整可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（実施例１）
図１は本発明に関わる積層型回折光学素子の形状及びその製造方法の一つの実施態様を示す概略図（断面図）である。図１において１は第一層目の格子面を成形する為の型で２は表面に樹脂を成形するガラス基板、３は型とガラス基板を勘合位置合わせする為のリング、４は第一層目の成形に用いる紫外線硬化型樹脂、５は第一層目が成形されたガラス基板、６は成形硬化し、表面が回折格子面である第一層目の樹脂層、７は第二層目の格子面を成形する為の型で８は第二層目の成形に用いる紫外線硬化型樹脂、９は２種類の格子面が成形により形成された積層型回折光学素子で、１０は成形硬化し、表面が回折格子面である第二層目の樹脂層である。まず、図１（ａ）に示すようにリング３の中に型１をセットする。ここで型の外形１ｃはリングの内面３ａより若干小さめに加工されており、クリアランスは１０μｍでる。また型中心部に形成されている幅３０μｍの突起部１ａ及び格子成形面１ｂ（回転軸対称形状）の軸心と型の外形１ｃとは同軸度０．５μｍ以下で加工されている為リングの内面に対して型中心の突起部及び格子成形面は最大５．５μｍ程度の軸ずれでセッティングされていることになる。ここで不図示の樹脂供給装置を用いて型１上に所要量の紫外線硬化型樹脂４を滴下する。（図１（ｂ））次に図１（ｃ）に示すようにガラス基板をリング内に勘合させて樹脂４に接液した後、紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂４を硬化させる。ここで樹脂厚は、型の外周突起部１ｄによりここにガラス基板が接触することにより決定される。不図示のエジェクタ機構により、樹脂が成形されたガラス基板５を離型した。（図１（ｄ））ガラス基板の外形はリングの内面に対して２０μｍ小さめだった為、ガラスの外形に対して成形された樹脂の格子面６ｂ及び樹脂中心の穴部６ａは最大１５．５μｍ程度の軸ずれで形成されていることになる。次に図１（ｅ）のように型を第二層目成形用の型７に入れ替え、不図示の樹脂供給装置を用いて型７上に所要量の紫外線硬化型樹脂８を滴下する。この第二層目の型もリングの内面より若干小さめに加工されておりクリアランスは７μｍである。また型中心部に形成されている幅３０μｍの突起部７ａ及び格子成形面７ｂ（回転軸対称形状）の軸心と型の外形７ｃとは同軸度０．５μｍ以下で加工されている為リングの内面に対して型中心の突起部及び格子成形面は最大４μｍ程度の軸ずれでセッティングされていることになる。次に一層目が形成されたガラス基板をリングに勘合させる。（図１（ｆ））この状態で不図示の画像認識装置を用いて型中心部の突起７ａと一層目成形時に形成された樹脂中心の穴部６ａの位置ずれを検出、不図示のハンドリング機構を用いて位置調整し、突起７ａと穴部６ａの位置ずれを１μｍ以下にした後樹脂８に接液し型中心部の突起７ａと一層目の樹脂中心部の穴部６ａを勘合させた後、紫外線を照射して樹脂８を硬化させた。（図１（ｇ））ここで樹脂厚は、型の外周突起部７ｄによりここにガラス基板が接触することにより決定される。不図示のエジェクタ機構により、樹脂が成形され中心に幅３０μｍの穴部９ａを有するガラス基板９を離型した。成形された積層型回折格子９は第一層目の格子面６ａと第２層目の格子面１０ａの位置ズレを測定したところ１μｍ以下であり、特定次数の回折効率低下は設計値に対して１％以下であり、樹脂中心の穴部による性能劣化もなかった。
【０００９】
（実施例２）
図２は本発明に関わる積層型回折光学素子の第２の形状及びその製造方法の実施態様を示す概略図（断面図）である。図２において１１は第一層目の格子面を成形する為の型で１２は表面に樹脂を成形するガラス基板、１３は型とガラス基板を勘合位置合わせする為のリング、１４は第一層目の成形に用いる紫外線硬化型樹脂、１５は第一層目が成形されたガラス基板、１６は成形硬化し、表面が回折格子面である第一層目の樹脂層、１７は第二層目の格子面を成形する為の型で１８は第二層目の成形に用いる紫外線硬化型樹脂、１９は２種類の格子面が成形により形成された積層型回折光学素子、２０は成形硬化し、表面が回折格子面である第二層目の樹脂層である。まず、図２（ａ）に示すようにリング１３の中に型１１をセットする。ここで型の外形１１ｃはリングの内面１３ａより若干小さめに加工されており、クリアランスは１０μｍである。また型中心部に形成されている幅３０μｍの穴部１１ａ及び格子成形面１１ｂ（回転軸対称形状）の軸心と型の外形１１ｃとは同軸度０．５μｍ以下で加工されている為リングの内面に対して型中心の穴部及び格子成形面は最大５．５μｍ程度の軸ずれでセッティングされていることになる。ここで不図示の樹脂供給装置を用いて型１１上に所要量の紫外線硬化型樹脂１４を滴下する。（図２（ｂ））次に図２（ｃ）に示すようにガラス基板をリング内に勘合させて樹脂１４に接液した後、紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂１４を硬化させる。ここで樹脂厚は、型の外周突起部１１ｄによりここにガラス基板が接触することにより決定される。不図示のエジェクタ機構により、樹脂が成形されたガラス基板１５を離型した。（図２（ｄ））ガラス基板の外形はリングの内面に対して３０μｍほど小さめだった為、ガラスの外形に対して成形された樹脂の格子面１６ｂ及び樹脂中心の突起部１６ａは最大２０．５μｍ程度の軸ずれで形成されていることになる。次に図２（ｅ）のように型を第二層目成形用の型１７に入れ替え、不図示の樹脂供給装置を用いて型１７上に所要量の紫外線硬化型樹脂１８を滴下する。この第二層目の型もリングの内面より若干小さめに加工されておりクリアランスは１０μｍである。また型中心部に形成されている幅３０μｍの穴部１７ａ及び格子成形面１７ｂの軸心と型の外形１７ｃとは同軸度０．５μｍ以下で加工されている為リングの内面に対して型中心の穴部及び格子成形面は最大５．５ｍ程度の軸ずれでセッティングされていることになる。次に一層目が形成されたガラス基板をリングに勘合させる。（図２（ｆ））この状態で不図示の画像認識装置を用いて型中心部の穴部１７ａと一層目成形時に形成された樹脂中心の突起部１６ａの位置ずれを検出、不図示のハンドリング機構を用いて位置調整し、穴１７ａと突起部１６ａの位置ずれを１μｍ以下にした後樹脂１８に接液し型中心部の穴１７ａと一層目の樹脂中心部の突起部１６ａを勘合させた後、紫外線を照射して樹脂１８を硬化させた。（図２（ｇ））ここで樹脂厚は、型の外周突起部１７ｄによりここにガラス基板が接触することにより決定される。不図示のエジェクタ機構により、樹脂が成形され中心に幅３０μｍの突起部１９ａを有するガラス基板を離型した。成形された積層型��折格子１９は第一層目の格子面１６ａと第２層目の格子面２０ａの位置ズレを測定したところ１μｍ以下であり、特定次数の回折効率低下は設計値に対して１％以下であり、樹脂中心の穴部による性能劣化もなかった。
【００１０】
以上のように、成形した第一層目の樹脂に穴部あるいは突起部を設け、これと第二層目の型に設けた突起部あるいは穴部を勘合させることに第一層目と第二層目の格子面を１μｍ以下のズレで位置調整可能となる。ここで上記本実施例では型と第一層目の樹脂を望ましくは勘合させた方がよいが、勘合させずに、位置調整後の位置を維持したまま第二層目の樹脂を硬化させても同様な効果が得られる。また、平面基板上への回折格子面の積層についての実施例であったが、平面に限らず、球面上への格子面の形成についても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施例での複合型回折光学素子及びその製造工程を示す概略図。
【図２】第２の実施例での複合型回折光学素子及びその製造工程を示す概略図。
【図３】本願で対象とする積層型回折光学素子の概略図。
【符号の説明】
【００１２】
１、７、１１、１７  型
２、１２、２２  ガラス基板
３、１３  リング
４、８、１４、１８  紫外線硬化型樹脂      
５、１５  第一層目の樹脂が成形されたガラス
６、１０、１６、２０、２３、２４  成形硬化された樹脂
９、１９、２１  積層型回折光学素子
【図１】
2006138924.tif 000003
【図２】
2006138924.tif 000004
【図３】
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