(57)【要約】      （修正有）【課題】ウェットエッチングを用いて加工することができ、光の利用効率の高い拡散板を提供する。【解決手段】基材１１の表面には、複数の凹部１２が形成されており、凹部１２は、曲面により形成される曲面部を有しており、複数の凹部１２は、凹部１２の底部１３の位置が、深さ方向において２以上の異なる位置となるように形成されており、基材１１の屈折率をｎ１とし、基材１１の周囲の媒質の屈折率をｎ２とし、基材１１に入射する光束の波長をλとし、複数の凹部１２における底部１３の深さ方向の範囲をΔｄとした場合、２／７≦｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λ≦１０である。【選択図】図１
2019061269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面には、複数の凹部が形成されており、
前記凹部は、曲面により形成される曲面部を有しており、
前記複数の凹部は、前記凹部の底部の位置が、深さ方向において２以上の異なる位置となるように形成されており、
前記基材の屈折率をｎ１とし、前記基材の周囲の媒質の屈折率をｎ２とし、前記基材に入射する光束の波長をλとし、前記複数の凹部における底部の深さ方向の範囲をΔｄとした場合、
２／７≦｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λ≦１０
であり、
前記曲面部の曲率半径は、曲率半径の平均値に対して±５０％以内となるように形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記光学素子は、光を透過することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
基材の表面には、複数の凹部が形成されており、
前記凹部は、曲面により形成される曲面部を有しており、
前記複数の凹部は、前記凹部の底部の位置が、深さ方向において２以上の異なる位置となるように形成されており、
前記基材の周囲の媒質の屈折率をｎ２とし、前記基材に入射する光束の波長をλとし、
前記複数の凹部における底部の深さ方向の範囲をΔｄとした場合、
２／７≦｜２×ｎ２×Δｄ｜／λ≦１０
であり、
前記曲面部の曲率半径は、曲率半径の平均値に対して±５０％以内となるように形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項４】
前記光学素子は、光を反射することを特徴とする請求項３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記底部は、所定の周期で配列していることを特徴とする請求項１または３に記載の光学素子。
【請求項６】
前記底部は、不規則に形成されており、
前記底部は、所定の周期で配列している場合における隣り合う点同士の２等分線によって囲まれた領域内に１つ存在していることを特徴とする請求項１または３に記載の光学素子。
【請求項７】
前記底部は、平坦部を有することを特徴とする請求項１、３、５、６のいずれかに記載の光学素子。
【請求項８】
前記平坦部には、２以上の大きさのものが含まれていることを特徴とする請求項７に記載の光学素子。
【請求項９】
前記底部の位置が不規則な配列である場合には、規則的な配列のピッチをＰとすると、規則的な配列がなされた場合における底部の中心点を基準にして、前記底部は、半径が０．５×Ｐの円の範囲内に存在するように形成されている請求項１または３に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記底部は、半径が０．２５×Ｐの円の範囲内に存在するように形成されている請求項１、３、９のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１１】
前記底部は、第１の方向において、平均的な間隔Ｐ１で不規則に配置され、
前記第１の方向と直交する方向である第２の方向において、前記第１の方向に形成される前記底部の列の各底部の位置の重心が間隔Ｐ２となるように配置されている請求項１、３、９、１０のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１２】
前記底部は、前記底部の列の中の前記第１の方向の底部の間隔が（１±０．２５）Ｐ１であり、
前記底部の列の前記第２の方向の重心位置に対してそれぞれの前記底部の位置が重心位置に対して±０．２５Ｐ２である請求項１１に記載の光学素子。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の光学素子と、
前記光学素子に入射する光を出射する光源と、
を備えた投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子及び投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザを光源とする投影装置の場合、レーザから照射される光束の強度分布を補正するために特許文献１に開示されているような散乱板が用いられる場合がある。しかし、散乱板は表面のランダムな凹凸によって光を拡散させるため一般的に光の利用効率が悪く、マイクロレンズアレイのように屈折作用によって、光の拡散が所定の範囲となるものが好ましい。
【０００３】
ところで、レーザのような干渉性の高い光源を用いる場合、配列が規則的なマイクロレンズの場合では、配列の規則性にしたがって所定の方向にのみ回折光が発生し、光束の強度分布の補正が不十分になる場合がある。このような回折作用を低減させる方法として、マイクロレンズアレイに対して不規則性を導入する方法があり、特に制御された範囲で不規則性を導入することにより、所定の角度範囲に光を拡散させる方法が知られている。特許文献２においては、深さ方向に不規則性を導入しているマイクロ構造体が開示されており、深さ方向の分布範囲が１０μｍ以上であるマイクロ構造体の例が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３３３７１号公報
【特許文献２】米国特許第７０３３７３６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２のマイクロ構造体は、深さ方向に大きな分布を有するものであるため、発散光など光が斜めに入射するような場合には、不要な散乱光を発生させる可能性がある。
【０００６】
また、レーザ光を入射させる場合には、耐光性が要求される場合があり、用いる基材としてガラス等の耐光性のある材料により形成されていることが好ましい。ガラス等の表面を凹凸形状に加工する方法としては、ウェットエッチングにより加工する方法があるが、一般には、ウェットエッチングにより加工することのできる形状には制約があり、特許文献２に記載されているように、凹凸形状を深く、異なる深さで形成する場合には、所望の形状に加工することが困難である。
【０００７】
一方、ガラス等の表面を凹凸形状に加工する方法としては、ドライエッチングやプレス成形による加工方法もあるが、凹凸形状を深く形成する場合には、ドライエッチングにおける加工時間が長くなるという問題があり、また、プレス成形の場合では、プレス成形の際に空気が入り込み、空気が入り込んだ部分が欠点になる等の問題もある。
【０００８】
よって、ウェットエッチングを用いて加工することができ、光の利用効率の高い拡散板となる光学素子が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施の形態の一観点によれば、基材の表面には、複数の凹部が形成されており、前記凹部は、曲面により形成される曲面部を有しており、前記複数の凹部は、前記凹部の底部の位置が、深さ方向において２以上の異なる位置となるように形成されており、前記基材の屈折率をｎ１とし、前記基材の周囲の媒質の屈折率をｎ２とし、前記基材に入射する光束の波長をλとし、前記複数の凹部における底部の深さ方向の範囲をΔｄとした場合、
２／７≦｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λ≦１０
であることを特徴とする。
【００１０】
また、本実施の形態の他の一観点によれば、基材の表面には、複数の凹部が形成されており、前記凹部は、曲面により形成される曲面部を有しており、前記複数の凹部は、前記凹部の底部の位置が、深さ方向において２以上の異なる位置となるように形成されており、前記基材の屈折率をｎ１とし、前記基材の周囲の媒質の屈折率をｎ２とし、前記基材に入射する光束の波長をλとし、前記複数の凹部における底部の深さ方向の範囲をΔｄとした場合、
２／７≦｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λ≦１０
であり、
前記曲面部の曲率半径は、曲率半径の平均値に対して±５０％以内となるように形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本実施の形態の他の一観点によれば、基材の表面には、複数の凹部が形成されており、前記凹部は、曲面により形成される曲面部を有しており、前記複数の凹部は、前記凹部の底部の位置が、深さ方向において２以上の異なる位置となるように形成されており、前記基材の周囲の媒質の屈折率をｎ２とし、前記基材に入射する光束の波長をλとし、前記複数の凹部における底部の深さ方向の範囲をΔｄとした場合、
２／７≦｜２×ｎ２×Δｄ｜／λ≦１０
であり、
前記曲面部の曲率半径は、曲率半径の平均値に対して±５０％以内となるように形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本実施の形態の他の一観点によれば、基材の表面には、複数の凸部が形成されており、前記凸部は、曲面により形成される曲面部を有しており、前記複数の凸部は、前記凸部の頂上部の位置が、高さ方向において２以上の異なる位置となるように形成されており、前記基材の周囲の媒質の屈折率をｎ２とし、前記基材に入射する光束の波長をλとし、前記複数の凸部における頂上部の高さ方向の範囲をΔｄとした場合、
２／７≦｜２×ｎ２×Δｄ｜／λ≦１０
であることを特徴とする。
【００１３】
また、本実施の形態の他の一観点によれば、基材の表面に、複数の開口部を有するマスクを形成する工程と、前記マスクの形成された基材をウェットエッチングすることにより、前記基材の表面に複数の凹部を形成する工程と、を有し、前記複数の開口部は、２以上の大きさの異なる開口部であって、前記複数の凹部は、前記凹部の底部の位置が、深さ方向において２以上の異なる位置であることを特徴とする。
【００１４】
また、本実施の形態の他の一観点によれば、基材の表面に、複数の開口部を有するマスクを形成する工程と、前記マスクの形成された基材をウェットエッチングすることにより、前記基材の表面に複数の凹部を形成する工程と、を有し、前記開口部が形成されている領域の前記基材には、２以上の異なる深さのザグリ部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、ウェットエッチングを用いて加工することができ、光の利用効率の高い拡散板となる光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態における光学素子の構造図
【図２】本実施の形態における光学素子の説明図（１）
【図３】本実施の形態における光学素子の説明図（２）
【図４】本実施の形態における光学素子の製造方法１の工程図
【図５】本実施の形態における光学素子の製造方法２の工程図
【図６】本実施の形態における光学素子の製造方法３の工程図
【図７】本実施の形態における光学素子の製造方法４の工程図
【図８】本実施の形態における他の光学素子の構造図（１）
【図９】本実施の形態における他の光学素子の構造図（２）
【図１０】本実施の形態における投影装置の構造図
【図１１】本実施の形態における他の投影装置の構造図
【図１２】蛍光ホイールの構造図
【図１３】例１における光学素子の説明図
【図１４】例２における光学素子の説明図
【図１５】例３における光学素子の説明図
【図１６】例４における光学素子の説明図
【図１７】例５における光学素子の説明図
【図１８】例６における光学素子の説明図
【図１９】例７における光学素子の説明図
【図２０】例８における光学素子の説明図
【図２１】例９における光学素子の説明図
【図２２】例１０における光学素子の説明図
【図２３】例１１における光学素子の説明図
【図２４】例１２における光学素子の説明図
【図２５】例１３における光学素子の説明図
【図２６】例１４における光学素子の説明図
【図２７】例１４における光学素子の凹部の面積比と凹部の底面の高さ方向の相対位置との相関図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
発明を実施するための形態について、以下に説明する。なお、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１８】
（光学素子）
図１に基づき本実施の形態における光学素子について説明する。なお、図１（ａ）は、本実施の形態における光学素子の平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における一点鎖線１Ａ−１Ｂにおいて切断した断面図を模式的に示す。
【００１９】
本実施の形態における光学素子１０は、基材１１の表面に複数の凹部１２が形成されている構造のものである。なお、本実施の形態における説明では、基材１１の表面に複数の凹部１２が形成されている場合について説明するが、本実施の形態における光学素子は、基材１１の表面に複数の凸部が形成されているものであってもよい。
【００２０】
図１に示される本実施の形態における光学素子においては、凹部１２の最も深い部分が底部１３となっており、凹部１２における底部１３の深さ方向における位置は均一ではなく、凹部１２における底部１３の深さ方向における位置は２値以上となっており、複数の凹部１２における底部１３において、最も深い底部１３の深さ位置と最も浅い底部１３の深さ位置の差、即ち、底部１３の高低差は、Δｄとなるように形成されている。
【００２１】
次に、底部１３における平面的な位置について説明する。図２（ａ）においては、底部１３の位置を「●」によって示している。底部１３の位置は、規則的な配列、即ち、所定の周期で配列しているものであってもよく、不規則な配列であってもよい。底部１３の位置が不規則な配列である場合には、規則的な配列のピッチをＰとすると、規則的な配列がなされた場合における底部の中心点（規則的な配列がなされている点）を基準にして、底部１３は、半径が０．５×Ｐの円の範囲内に存在するように形成されていることが好ましく、更には、半径が０．２５×Ｐの円の範囲内に存在するように形成されていることがより好ましい。なお、図２（ａ）においては、規則的な配列がなされている点の位置を「×」により示している。図２（ａ）においては、この規則的な配列は、最も近い規則的な配列がなされている点同士を結んだ形状が、３角形となるような配列である。
【００２２】
また、ある第１の方向に対して底部の平均的な間隔がＰ１となるように底部を配列させてもよい。このとき第１の方向と直交する方向を第２の方向として、第１の方向に形成される底部の列の各底部の位置の重心が間隔Ｐ２となるように配置させてもよい。このような配列は規則的な配列をもとにしていないため規則配列による周期性の影響をより低減することができる。このような配列の例を図３に示す。図３は底部の位置を「●」で示している。図３において第１の方向に複数の底部の列を配置しておりその一部の底部の列の第２の方向の重心位置を点線５１ａ、点線５１ｂ、点線５１ｃ、点線５１ｄで示している。重心位置が点線５１ａとなる底部の列において、第１の方向の底部の間隔はそれぞれＰ１１、Ｐ１２、…、Ｐ１７となっており、その平均値はＰ１となっている。また、第２の方向の重心位置である点線５１ａ、点線５１ｂ、点線５１ｃ、点線５１ｄの間隔がそれぞれＰ２となるように各底部の列の中の底部の位置は第２の方向に対して不規則になっている。図３では図面の下方向から奇数番目の底部の列の左端の底部の第１の方向の重心位置（点線５３）と、図面の下方向から偶数番目の底部５２の列の左端の底部の第１の方向の重心位置（点線５４）とがＰ１／２となるように配置されており、３０．５／２×Ｐ１＝Ｐ２を満たすようになっている。底部の列の中の第１の方向の底部の間隔は（１±０．２５）Ｐ１であると好ましく、（１±０．１５）Ｐ１であるとより好ましい。また、底部の列の第２の方向の重心位置に対してそれぞれの底部の位置が重心位置に対して±０．２５Ｐ２となることが好ましく、±０．１５Ｐ２であるとより好ましい。
【００２３】
また、底部の配列に不規則性がある場合、領域内の一部の範囲で底部の配列が点対称または線対称となる配置を含むようにしてもよい。このようにすることである方向の正の方向と負の方向で非対称性が生じにくくすることができる。
【００２４】
本実施の形態における光学素子では、このように形成することにより、後述するように、所定の角度範囲において、効率よく光を拡散させることができる。また、方向ごとに規則的な配列のピッチが異なっている場合には、その比率に応じて本実施の形態における底部１３の位置する範囲を楕円にしてもよい。また、隣り合う規則的な配列がなされている点同士の２等分線によって囲まれる領域内に、本実施の形態における底部１３が位置するように形成してもよい。更には、規則的な配列がなされている点と、隣り合う規則的な配列がなされている点との距離が１／４の位置の垂線によって囲まれる領域内に、本実施の形態のおける底部１３が位置するように形成することが、より好ましい。ここで、垂線とは、規則的な配列がなされている点と、隣り合う規則的な配列がなされている点とを結ぶ線分に対する垂線を言う。
【００２５】
なお、図２（ａ）においては、三角の規則的な配列がなされている点の位置「×」に対して、ピッチの１／４内の領域に底部１３「●」が位置している場合を示している。また、図２（ａ）における凹部１２ａにおける底部１３ａと凹部１２ｂにおける底部１３ｂとを結ぶ一点鎖線２Ａ−２Ｂにおいて切断された断面図を図２（ｂ）に示す。
【００２６】
図２（ｂ）に示されるように、凹部１２ａの底部１３ａと凹部１２ｂの底部１３ｂとは、深さ方向における位置は異なっており、凹部１２ａを形成する面と凹部１２ｂとを形成する面とが同一の曲率を有しているような場合には、凹部１２ａと凹部１２ｂとの境界となる点１４は底部１３ａと底部１３ｂとの２等分線上には位置しない。なお、隣り合う底部において深さ方向の位置が一致している場合については点線で示すが、この場合には境界となる点１５は底部１３ａと底部１３ｂ１の２等分線上となる。
【００２７】
一般的には、ガラスなどの基材をウェットエッチングすることにより凹部を形成する場合には、隣り合う凹部の表面における曲率は同程度となる。このため、凹部の底部における深さ方向の位置が大きく異なると、境界となる点１４の位置が、２等分線上から大きくずれてしまう。
【００２８】
なお、境界となる点１５の位置で凹部が隣り合う場合には、隣り合う凹部の表面における傾斜角度は同一となり、境界となる点１５における凹部の傾斜角度を所定の拡散角度にすることができ、所定の拡散角度範囲内に効率よく光を拡散させることができる。一方、境界となる点１４の位置で凹部が隣り合う場合には、隣り合う凹部の表面における傾斜角度は異なり、所定の拡散角度に対して凹部における傾斜角度が一方では小さく、他方では大きくなる。この場合、所定の拡散角度範囲外に光が拡散する量が増える。
【００２９】
以上より、凹部１２の底部１３の深さ方向における位置が、大きく異なる場合には、所定の拡散角度範囲外の光が生じやすくなるため、凹部１２の底部１３の深さ方向における位置の違いは、小さい方が好ましい。しかしながら、凹部１２の底部１３の深さ方向における位置が、すべて同じである場合には、直進透過する光の成分が増大する。よって、直進透過する光の成分を低減するため、直進透過する光の成分に回折現象を生じさせて、拡散させる方法がある。
【００３０】
回折現象を生じさせるためには、底部１３の深さ方向における位置によって生じる光路差が２／７波長以上であることが好ましい。また、最も効率よく回折現象を生じさせるためには、底部１３の深さ方向における位置によって生じる光路差が波長程度であることが好ましいが、回折現象においては光路差の波長の剰余を考慮すればよいことと、加工による制御性を考慮すると、底部１３の深さ方向における位置によって生じる光路差が、波長の１０倍以下であることが好ましい。
【００３１】
以上、光学素子が透過型の光学素子である場合について説明したが、上記内容は、凹部１２が形成される基材１１の屈折率をｎ１、凹部１２の周囲の媒質の屈折率をｎ２、入射する光束の波長をλとした場合、下記の（１）に示す式であらわされる。
２／７≦｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λ≦１０・・・・（１）
なお、本実施の形態における光学素子では、更には、下記の（２）に示される条件であることが好ましく、また、下記の（３）に示される条件であることがより一層好ましい。
２／７≦｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λ≦５・・・・・（２）
２／７≦｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λ≦２・・・・・（３）
また、凹部１２の底部１３の深さ方向における位置は、任意の位置にするのではなく、複数の水準（複数の深さ位置）となるように形成してもよい。この場合、深さ方向における位置が２水準（深さ位置が２値）以上であれば、上述した回折現象を得ることができるが、より効率的に回折現象を生じさせるためには、深さ方向における位置が４水準（深さ位置が４値）以上とすることがより好ましい。また、効率的に回折現象を生じさせるためには、底部１３が特定の深さの位置に多く分布しないことが好ましく、２水準の場合には、ある特定の深さ方向における位置に、７５％より多く底部１３が分布していないことが好ましく、更に、４水準以上の場合には、ある特定の深さ方向における位置に、５０％より多くの底部１３が分布していないことが好ましい。
【００３２】
また、基材１１が反りを有している場合や、数１００μｍ以上の長いピッチで凹凸となるうねりを有している場合や、ウェットエッチング加工によって基材１１が長いピッチのうねりを有するような場合がある。このような場合、基材１１の反りやうねりによる凹凸によって素子の全面で（１）に示す式を満たさない場合があるが、このような場合、少なくとも隣り合う底部が（１）に示す式を満たすようにしてもよい。
【００３３】
また、底部１３ｂと凹部１２ａと凹部１２ｂの境界である点１４の高さ方向の変位量を変位量Δｚとした場合、変位量Δｚによって発生する光路差が入射する光の波長に比べて小さい値となると光に対して凹部が所望の作用をしない場合がある。したがって、変位量Δｚを素子内で平均化した値をΔｚａｖｇとして、Δｚａｖｇが２／７≦｜（ｎ１−ｎ２）×Δｚａｖｇ｜／λを満たすようにすることが好ましく、Δｚａｖｇが１／２≦｜（ｎ１−ｎ２）×Δｚａｖｇ｜／λを満たすようにするとより好ましく、Δｚａｖｇが３／４≦｜（ｎ１−ｎ２）×Δｚａｖｇ｜／λを満たすようにするとさらに好ましい。Δｚａｖｇは凹部の平均的な形状を求め、底部同士の平均的な間隔の半値をｒａｖｇとして原点からｒａｖｇにおける平均的な形状の高さによって近似させてもよい。例えば、凹部の平均的な形状が曲率半径Ｒａｖｇの球面である場合、原点からｒ離れた球面の高さはＲａｖｇ−（Ｒａｖｇ２−ｒ２）１／２によって求めることができるのでΔｚａｖｇ＝Ｒａｖｇ−（Ｒａｖｇ２−ｒａｖｇ２）１／２によって求めてもよい。
【００３４】
光学素子１０が透過型の光学素子の場合には、表面に凹部１２が形成される基材１１を形成している材料としては、ガラスや樹脂などの透明材料を用いることができる。なお、レーザ等の光源からの光を入射するような場合には、耐光性が高いガラス等の無機材料を用いることが好ましい。
【００３５】
また、本実施の形態においては、光学素子１０の表面に、不図示の反射防止膜等の光学薄膜を成膜してもよい。
【００３６】
（光学素子の製造方法）
次に、本実施の形態における光学素子の製造方法について説明する。本実施の形態における光学素子１０の製造方法には、基材１１をウェットエッチングすることにより形成する方法、グレースケール露光によりレジストパターンを形成した後、基材１１をドライエッチングすることにより形成する方法、成形型等によるプレス成形により形成する方法、インプリント等による方法が挙げられる。
【００３７】
基材１１をウェットエッチングすることにより、本実施の形態における光学素子を製造する製造方法の例として、以下に４つの製造方法について説明する。
【００３８】
（光学素子の製造方法１）
最初に、図４に基づき光学素子の製造方法１について説明する。
【００３９】
この方法では、まず、図４（ａ）に示すように、ガラス等により形成された基材１１の上に、パターニングされたマスク２１と、マスク２１の開口部における基材１１にザグリ部２２を形成する。マスク２１及びザグリ部２２の形成方法は、フォトリソグラフィとエッチング、リフトオフなどのプロセスを組み合わせた加工により形成する方法や、ブラスト加工などの方法を用いて形成することができる。
【００４０】
ブラスト加工では、一般的に、ザグリ部２２の深さや、マスク２１の開口部の大きさを制御するのが難しいため、フォトリソグラフィとエッチング、リフトオフなどのプロセスを組み合わせた加工により形成する方法が好ましい。フォトリソグラフィとエッチングを組み合わせて形成する方法の場合、ザグリ部２２を形成する際には、ドライエッチングを用いることができ、この場合、ザグリ部２２の底面２２ａは平面状に加工される。
【００４１】
次に、図４（ｂ）に示すように、基材１１の上にマスク２１が形成されており、基材１１において、マスク２１の開口部が形成されている領域にはザグリ部２２が形成されているものをウェットエッチングする。これにより、ザグリ部２２を起点として基材１１の一部がウェットエッチングにより除去され、基材１１の表面に凹部１２が形成される。ウェットエッチングにおいては、基材１１は等方的にエッチングにより除去されるため、凹部１２の底部は平坦部２３により形成される。よって、凹部１２の表面は、平坦部２３と曲面部２４とにより形成される。曲面部２４では、断面が円弧となる曲面形状となるが、マスク２１がウェットエッチングにおける耐性があまりない場合には、マスク２１の剥がれ等によって、凹部１２におけるエッジ部分の形状が、円弧からずれる場合がある。この場合には、断面のうち平坦部２３に接続する曲面部２４の少なくとも一部が円弧となる曲面形状となる。マスク２１を形成している材料としては、パターニング加工が可能であってウェットエッチング耐性の高いものが好ましく、例えば、クロムやモリブデン等の金属材料により形成されている。
【００４２】
次に、図４（ｃ）に示すように、マスク２１を除去することにより、本実施の形態における光学素子１０を作製することができる。
【００４３】
なお、凹部１２における平坦部２３は、図１及び図２等における底部１３に相当する部分であり、基材１１の厚み方向に対し垂直となる面により形成されている。平坦部２３と曲面部２４との境界は、曲率半径の値を断面方向において計測することにより求めることができる。この場合、平坦部２３と曲面部２４との境界近傍における曲率半径は、ある一定値の曲率半径から無限大の曲率半径へと変化するものとして観察される。このような変化は、理想的には急峻な変化となるが、境界における変化が急峻な変化とならないような場合には、曲面部２４の曲率半径のα倍以上の領域等の所定の曲率半径以上の領域を平坦部２３とみなすこともできる。なお、αの値は、１．１以上であることが好ましい。このような曲率半径等の測定には、３次元計測器を用いることができる。また、曲面部２４の曲率が大きくなるような場合には、３次元計測器のＳ／Ｎの範囲内では、曲率半径の変化を確認することができない場合がある。しかしながら、このような場合には、電子顕微鏡や原子間力顕微鏡等により凹部１２の形状を観察することにより、平坦部２３と曲面部２４との境界及び平坦部２３の大きさを求めてもよい。
【００４４】
（光学素子の製造方法２）
次に、図５に基づき光学素子の製造方法２について説明する。
【００４５】
図４に示す方法では、ガラス等の基材１１に、ザグリ部２２を形成したが、この場合、基材１１を形成しているガラスの種類によっては、ザグリ部２２を形成するためのドライエッチングによる加工に、極めて長い時間を要する場合があり、更には、殆どドライエッチングすることができず、ザグリ部２２を形成することができない場合がある。図５に示す方法は、あらかじめ基材１１の表面に、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５などのドライエッチングが可能な薄膜層２５を形成した方法である。
【００４６】
具体的には、最初に、図５（ａ）に示すように、基材１１の表面に、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５等のドライエッチングが可能な薄膜層２５を成膜し、薄膜層２５の上に、マスク２１を形成するとともに、薄膜層２５において、マスク２１の開口部の一部に、ザグリ部２６を形成する。これにより、容易にザグリ部２６を形成することができ、後のウェットエッチングによる加工が可能になる。
【００４７】
次に、図５（ｂ）に示すように、基材１１の上に薄膜層２５及びマスク２１が積層して形成されており、薄膜層２５にザグリ部２６が形成されているものをウェットエッチングすることにより、薄膜層２５及び基材１１の一部が除去される。この際、基材１１においては、ウェットエッチングにより等方的に除去される。これにより、基材１１に凹部１２を形成することができる。
【００４８】
次に、図５（ｃ）に示すように、マスク２１及び薄膜層２５を除去することにより、本実施の形態における光学素子１０を作製することができる。
【００４９】
薄膜層２５を形成するための材料としては、ガラスよりもウェットエッチングのレートが小さいものを選択することが好ましい。例えば、Ｈａｉｘｉｎ Ｚｈｕ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ．  Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈ．  Ｍｉｃｒｏｅｎｇ．  １９  （２００９） ０６５０１３には、様々なガラス材料に対するウェットエッチングのレートが記載されている。これによれば、ＳｉＯ２と組成が同じ石英とガラス材料ではウェットエッチングのレートが１０倍以上異なる場合がある。
【００５０】
基材１１とＳｉＯ２のウェットエッチングのレートの比率をｒ、薄膜層２５のザグリ部２６の底部の深さ方向における位置の分布範囲をΔＤとした場合、最終的な凹部１２の底部１３の深さ方向における位置の分布範囲Δｄは、Δｄ＝ｒΔＤとなる。よって、例えば、ｒが１０であり、必要なΔｄが１μｍである場合、ΔＤは１００ｎｍとなる。このように、各種ガラス材料の加工が可能になることのほかに、ザグリ部２６における加工量を小さくすることができるため、ドライエッチングのほかにリフトオフやゾルゲルにより、薄膜層２５にザグリ部２６を形成することができる。
【００５１】
薄膜層２５を形成するための材料としては、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５等のほかに、ゾルゲル、有機材料を用いることができる。ゾルゲルや有機材料を用いる場合には、インプリントプロセスによって薄膜層２５をパターニングしてもよい。
【００５２】
（光学素子の製造方法３）
次に、図６に基づき光学素子の製造方法３について説明する。
【００５３】
図６に示す方法は、図５に示す方法と同様に、薄膜層を用いて深さ方向の底部の位置を調整するものであるが、薄膜層にザグリ部を形成するのではなく、パターニングされたマスク２１の一部の開口部に、薄膜層２７を形成するものである。これにより、薄膜層２７の厚みの違いによってウェットエッチング液が基材１１に到達するまでの時間を調整することができ、形成される凹部１２の底部１３の深さ方向における位置を異なる位置にすることが可能となる。
【００５４】
図６に示す製造方法では、最初に、図６（ａ）に示すように、基材１１の表面に開口部を有するマスク２１を形成し、マスク２１の開口部が形成されている領域の一部において、基材１１及びマスク２１の上に、薄膜層２７を形成する。
【００５５】
次に、図６（ｂ）に示すように、基材１１の上にマスク２１及び薄膜層２７が形成されているものをウェットエッチングすることにより、薄膜層２７及び基材１１の一部が除去される。この際、基材１１においては、ウェットエッチングにより等方的に除去される。これにより、基材１１に凹部１２を形成することができる。
【００５６】
次に、図６（ｃ）に示すように、マスク２１を除去することにより、本実施の形態における光学素子１０を作製することができる。
【００５７】
なお、図６に示す場合では、マスク２１の上に薄膜層２７を形成した場合について説明したが、開口部を有する薄膜層２７を形成した上に、マスク２１を形成してもよい。薄膜層２７を形成している材料は、薄膜層２５を形成している材料と同様のものを用いることができ、形成方法も薄膜層２５の場合と同様の方法により形成することができる。
【００５８】
（光学素子の製造方法４）
次に、図７に基づき光学素子の製造方法４について説明する。
【００５９】
図５に示す方法では薄膜層２５を形成することにより、また、図６に示す方法では薄膜層２７を形成することにより、凹部１２の底部１３における深さ方向の位置が異なるように形成するものである。これに対し、図７に示す方法は、マスク２８における開口部の大きさを変えることにより、凹部１２の底部１３における深さ方向の位置を変えるものである。なお、マスク２８は、上述したマスク２１と同様の材料により形成されている。
【００６０】
図７に示す製造方法では、最初に、図７（ａ）に示すように、基材１１の表面に開口部の大きさの異なるマスク２８を形成する。
【００６１】
次に、図７（ｂ）に示すように、基材１１にマスク２８が形成されているものをウェットエッチングすることにより、マスク２８の開口部における基材１１が除去される。この際、基材１１においては、ウェットエッチングにより等方的に除去される。これにより、基材１１に凹部１２を形成することができる。
【００６２】
次に、図７（ｃ）に示すように、マスク２８を除去することにより、本実施の形態における光学素子１０を作製することができる。
【００６３】
なお、図４から図６に示される方法では、マスク２１上に形成された開口部からガラスにより形成された基材１１をウェットエッチングにより除去するものである。この場合、マスク２１の基材１１との間におけるエッチング液とマスク２１の外側のエッチング液との入れ替り効率は、マスク２１の開口部の大きさに依存するものと考えられる。よって、マスクの開口部が大きい場合には、マスクの開口部が小さい場合に比べて、エッチング液の入れ替りが効率的に行われるため、ウェットエッチングにおけるエッチングレートを高くすることができる。ウェットエッチングにおけるエッチングレートの違いは、凹部１２における深さの違いとなるため、凹部１２における底部１３の深さ方向における位置が異なるように形成することができる。図７に示す方法により光学素子を作製した場合には、形成される平坦部２３と曲面部２４とを有する凹部１２は、平坦部２３が形成されている深さ方向における位置が深いほど、平坦部２３が大きくなるように形成される。
【００６４】
なお、図７に示す光学素子の製造方法においては、マスク２８の開口部が大きすぎると、凹部１２における平坦部２３の占有面積が大きくなるため、マスク２８の開口部は、幅が１０μｍ以下となるように形成されていることが好ましく、更には、幅が５μｍ以下となるように形成されていることがより好ましい。また、底部の位置が不規則な場合には、底部どうしの間隔が不規則となるため、ウェットエッチングの過程で隣り合う凹部１２を隔てる基材１１が消失するのに必要な時間が変化する場合がある。このような場合、ウェットエッチング液の状態がそれぞれの凹部で変化することによってそれぞれの凹部におけるエッチングレートが変化する場合がある。このような場合、マスク２１の開口部の大きさが同一であっても底部１３の深さ方向を変化させることができる。
【００６５】
また、図４から図７に示す方法では、マスク２１及び２８の剥がれや、エッチング液の局所的な濃度分布が生じる場合があると、所望の形状の凹部１２が形成されない場合がある。よって、曲面部２４の曲率半径は、曲率半径の平均値に対して±５０％以内となるように形成することが好ましい。また、±３０％以内となるように形成するとより好ましく、±１０％以内となるように形成することがさらに好ましい。
【００６６】
また、上記のような製造方法を用いる場合、図２（ｂ）に示すように底部１３ｂの位置が深いほど点１４ａの位置が点１４ｂから離れることとなる。したがって、図２（ａ）のような平面図におけるそれぞれの凹部１２が占有する多角形の面積と底部１３の深さには相関がでることになる。したがって、作製した素子と設計の間の差異を判断する指標として凹部１２が占有する多角形の面積と底部１３の深さの相関を用いることができる。ここで、凹部１２が占有する多角形の面積と底部１３の深さの相関係数を計算した際に相関係数の絶対値が０．２以上となるように光学素子を加工することが好ましく、相関係数の絶対値が０．４以上となるように光学素子を加工することが好ましい。
【００６７】
（他の構造の光学素子）
次に、本実施の形態における他の構造の光学素子について説明する。
【００６８】
図８に示す構造の光学素子３０は、基材３１の表面に複数の凸部３２が形成されている構造のものである。なお、図８（ａ）は、本実施の形態における光学素子の平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）における一点鎖線８Ａ−８Ｂにおいて切断した断面図を模式的に示す。この光学素子３０においては、基材３１は、光学素子１０における基材１１と同様の材料を用いることができる。また、この光学素子３０では、凸部３２の頂上部３３が、光学素子１０の凹部１２の底部１３に対応しており、凸部３２の頂上部３３の高さ方向における位置は、底部１３の深さ方向における位置に対応している。
【００６９】
複数の凸部３２が形成されている光学素子３０の製造方法として、グレースケールマスクや成形型によって所定のレジスト形状を形成し、ドライエッチングによって基材に転写させる方法や、プレス成形によって基材の表面に成形型の凹凸を転写する方法を用いることができる。また、基材と成形型の間に樹脂材料を配置させ樹脂材料に凹凸を転写させる方法を用いることができる。
【００７０】
ドライエッチングやプレス成形する場合、高さ方向の平均的な変位量Δｚａｖｇが大きいとドライエッチングのエッチング量が大きくなり加工が困難になる、また、プレス成形を用いる場合は加工の欠点が生じるなどの問題が生じるため、加工の観点からも式（１）〜式（３）のいずれかを満たすことが好ましい。
【００７１】
上記の加工方法における成形型として切削による成形型のほかに、製造方法１〜４に記載の方法によって加工した成形型を用いることができる。また、製造方法１〜４に記載の方法によって加工した成形型のレプリカを作成することでそのレプリカを成形型として使用してもよい。
【００７２】
また、図９に示す構造の光学素子４０は、反射型の光学素子であって、基材４１の表面に複数の凹部４２が形成されており、凹部４２が形成されている面に反射膜４４が形成されている構造のものである。なお、図９（ａ）は、本実施の形態における光学素子の平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）における一点鎖線９Ａ−９Ｂにおいて切断した断面図を模式的に示す。この光学素子４０においては、凹部４２には、凹部１２における底部１３と同様に底部４３が形成されている。反射膜４４は、誘電体多層膜や金属膜により形成することができる。この光学素子４０においては、凹部４２の周囲の媒質の屈折率をｎ２、入射する光束の波長をλとした場合、下記の（４）に示す式の関係にある。
２／７≦｜２×ｎ２×Δｄ｜／λ≦１０・・・・・（４）
なお、本実施の形態における光学素子では、更には、下記の（５）に示される条件であることが好ましく、また、下記の（６）に示される条件であることがより一層好ましい。
２／７≦｜２×ｎ２×Δｄ｜／λ≦５・・・・・・（５）
２／７≦｜２×ｎ２×Δｄ｜／λ≦２・・・・・・（６）
また、透過および反射のいずれの場合においても、一般的には、底部４３の深さ方向における位置に対応する光路長差（ΔＬ）を用いる場合には、下記の（７）に示す式の関係にある。
２／７≦｜ΔＬ｜／λ≦１０・・・・・・（７）
前述したように、底部４３の深さ方向における位置の分布は、小さい方が好ましいので、下記の（８）に示す関係にあることが好ましく、更には、下記の（９）に示す関係にあることが好ましい。
２／７≦｜ΔＬ｜／λ≦５・・・・・・・（８）
２／７≦｜ΔＬ｜／λ≦２・・・・・・・（９）
図９に示される光学素子４０においては、基材４１は、ガラスの他、金属や半導体等の不透明な材料を用いることができる。
【００７３】
（投影装置）
次に、本実施の形態における投影装置について説明する。図１０には、本実施の形態における投影装置１００の構造を模式的に示す。投影装置１００は、レーザ光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、レンズ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、光学素子１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、レンズ１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、空間光変調器１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、合波プリズム１１６、レンズ１１７を有している。なお、本実施の形態においては、レーザ光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃより出射されたレーザ光等を光束と記載する場合がある。また、本実施の形態における投影装置１００においては、上述した本実施の形態における光学素子１０等が、光学素子１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃとして用いられている。
【００７４】
レーザ光源１１１ａは、例えば、赤色の波長域におけるレーザ光を出射するものであり、レーザ光源１１１ａより出射されたレーザ光は、レンズ１１２ａによってレーザ光の発散角度が調整され、光学素子１１３ａによって拡散され、再び、レンズ１１４ａによって発散角度が調整され、空間光変調器１１５ａを介し、合波プリズム１１６に入射する。空間光変調器１１５ａでは、例えば、画素ごとにレーザ光の透過、非透過の制御がなされ、赤色に対応する像が形成される。
【００７５】
レーザ光源１１１ｂは、例えば、緑色の波長域におけるレーザ光を出射するものであり、レーザ光源１１１ｂより出射されたレーザ光は、レンズ１１２ｂによってレーザ光の発散角度が調整され、光学素子１１３ｂによって拡散され、再び、レンズ１１４ｂによって発散角度が調整され、空間光変調器１１５ｂを介し、合波プリズム１１６に入射する。空間光変調器１１５ｂでは、例えば、画素ごとにレーザ光の透過、非透過の制御がなされ、緑色に対応する像が形成される。
【００７６】
レーザ光源１１１ｃは、例えば、青色の波長域におけるレーザ光を出射するものであり、レーザ光源１１１ｃより出射されたレーザ光は、レンズ１１２ｃによってレーザ光の発散角度が調整され、光学素子１１３ｃによって拡散され、再び、レンズ１１４ｃによって発散角度が調整され、空間光変調器１１５ｃを介し、合波プリズム１１６に入射する。空間光変調器１１５ｃでは、例えば、画素ごとにレーザ光の透過、非透過の制御がなされ、青色に対応する像が形成される。
【００７７】
合波プリズム１１６では、空間光変調器１１５ａからのレーザ光、空間光変調器１１５ｂからのレーザ光、空間光変調器１１５ｃからのレーザ光が入射し、合波された後出射される。このように、合波プリズム１１６より出射された合波されたレーザ光の光束は、レンズ１１７を介して、スクリーン１１８に投影される。
【００７８】
本実施の形態においては、レーザ光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃとしては、半導体レーザや第二次高調波を発生させる固体レーザなど各種レーザを用いることができる。また、レーザは複数用いてもよい。レーザ光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃはレーザそのものに限られず、レーザ光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃに相当するものとして、光ファイバーなどを用いてレーザ光源からの光束を伝播させたものの出射口であってもよい。
【００７９】
また、図１０においては、赤、緑、青の各光束に対してレーザを用いているが、赤、緑、青のうち１または複数の光源に対してレーザを用いていればよい。光学素子１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃは、赤、緑、青のすべての光束に対して用いる必要はなく、赤、緑、青の光束のうち１つ以上の光束に対して用いていればよい。
【００８０】
空間光変調器１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃとしては、ＬＣＯＳ（Ｌｙｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）やＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いることができる。図１０においては、ＬＣＯＳを用いた例を示しているが、ＤＭＤは反射型の空間光変調器であるため、図１０に示すような透過型の配置とするのではなく、合波プリズム１１６の後段にＤＭＤを設置し、ＤＭＤからの反射光をレンズ１１７によって投影する配置とすればよい。
【００８１】
次に、本実施の形態における投影装置であって、他の構造の投影装置について説明する。図１１は、本実施の形態における他の構造の投影装置２００を模式的に示すものである。この投影装置２００では、光源として青色のレーザ光源２０１を用いており、青色のレーザ光源から出射される光束は、第１の光学素子２０２とダイクロイックミラー２０３を透過した後、レンズ２０４を介し蛍光ホイール２０５に照射される。第１の光学素子２０２には、上述した本実施の形態における光学素子１０等が用いられている。
【００８２】
図１２に示されるように、蛍光ホイール２０５は、光学素子領域２０５ａ、緑色蛍光体領域２０５ｂ、赤色蛍光体領域２０５ｃの３つの領域に分割されている。光学素子領域２０５ａは、第２の光学素子が形成されており、緑色蛍光体領域２０５ｂには、緑色発光する蛍光体（蛍光材料）により形成されており、赤色蛍光体領域２０５ｃは、赤色発光する蛍光体により形成されている。なお、光学素子領域２０５ａにおける第２の光学素子は、光学素子の実施の形態における光学素子１０と同様の構造の光学素子により形成されている。
【００８３】
蛍光ホイール２０５は、モータ等の回転駆動部２０５ｄにより回転させることができ、青色のレーザ光源２０１からのレーザ光が緑色蛍光体領域２０５ｂに照射された場合には緑色光を得ることができ、赤色蛍光体領域２０５ｃに照射された場合には赤色光を得ることができる。なお、青色のレーザ光源２０１からのレーザ光が光学素子領域２０５ａに照射された場合には、青色光は光学素子領域２０５ａを透過する。従って、蛍光ホイール２０５では回転駆動部２０５ｄにより回転させることにより、青色光、緑色光、赤色光を時分割させて出射させることができる。緑色蛍光体領域２０５ｂ及び赤色蛍光体領域２０５ｃにおいて発生する蛍光発光は、図１１において、点線で示される光路を通り、即ち、レンズ２０４を透過し、ダイクロイックミラー２０３において反射され、レンズ２１２に入射する。レンズ２１２を透過した後、合波ミラー２１１によって反射され、レンズ２１３を透過した後、インテグレータ２１４に照射される。本実施の形態においては、緑色蛍光体領域２０５ｂ、赤色蛍光体領域２０５ｃに代えて、または、加えて、黄色蛍光体により形成された黄色蛍光体領域を設けたものであってもよい。
【００８４】
酸化物系、硫化物系の蛍光体としては、黄色発光するＹＡＧ系の蛍光体（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）、ＴＡＧ系の蛍光体（Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）や添加元素によって各色の蛍光発光が発生するシリケート系、アルカリ土類系の蛍光体などを用いることができる。また、窒化物系の蛍光体として添加元素によって各色の蛍光発光が発生するαサイアロン系（ＳｉＡｌＯＮ）、緑色の蛍光発光をするβサイアロン系（ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ）、赤色の蛍光発光をするカズン系（ＣａＡｌＳｉ３Ｎ３：Ｅｕ）を用いることができる。また、酸窒化物系の蛍光体としてＬａ酸窒化物（ＬａＡｌ（Ｓｉ６−ｚＡｌ２）Ｎ１０−ｚＯ２：Ｃｅ）を用いることができる。
【００８５】
蛍光ホイール２０５の光学素子領域２０５ａにおける第２の光学素子に青色の光束が照射された場合、第２の光学素子によって拡散され、第２の光学素子を透過した青色の光束は、レンズ２０６によって発散角を変換される。この後、青色の光束は、ミラー２０７で反射され、レンズ２０８を透過し、ミラー２０９で反射され、レンズ２１０を透過し、合波ミラー２１１を透過し、レンズ２１３を透過した後、インテグレータ２１４に照射される。
【００８６】
インテグレータ２１４から出射される青色、緑色、赤色の光束はレンズ２１５を透過した後、ミラー２１６によって反射され、レンズ２１７を透過し、ミラー２１８で反射された後、空間光変調器２１９に照射される。空間光変調器２１９においては像が形成されており、形成された像は、投影レンズ２２０を介して外部の不図示のスクリーンに投影される。
【００８７】
ここで、第１の光学素子２０２は、蛍光ホイール２０５における蛍光体に照射される光の強度分布を均一化する機能を有している。蛍光ホイール２０５における蛍光体は、蛍光材料をシリコン樹脂などに混ぜたものであり、高い尖頭値を有する青色の光束を照射すると、高い尖頭値の青色光が照射された領域において、シリコン樹脂の劣化などが生じる。このような劣化を低減するために、第１の光学素子２０２は用いられている。このように、第１の光学素子２０２を用いることにより、通常の拡散板のように山型の出射光分布とはならずに、トップハット型の出射光分布を実現できるため光束の尖頭値が下がり、より強度の大きい光束を蛍光体に照射することができる。また、蛍光ホイール２０５における光学素子領域２０５ａの第２の光学素子は、空間的な強度分布を均一化する機能を有しており、回転させることにより、より均一性を高めることができる。
【実施例】
【００８８】
次に、本実施の形態における実施例について説明する。なお、例１〜例３は比較例であり、例４〜例１２は実施例である。また、例１３は比較例であり、例１４は実施例である。ここで、例１〜例１４において、凹部１２の周囲の媒質の屈折率ｎ２は１である。また、各例では拡散角度の半値全幅が３°以下の例を示しているが、本発明はこれに限らず拡散の半値全幅が３°以上の場合においても適応することができる。
【００８９】
（例１）
最初に、例１における光学素子について、図１３に基づき説明する。
【００９０】
屈折率１．５３のガラスにより形成された基材１１を洗浄し、マスク２１としてモリブデンを５０ｎｍ成膜する。モリブデンを成膜後、レジストを塗布し、フォトリソグラフィ、エッチング加工によって、図１３（ａ）に示した配列でφ１μｍの開口部をマスク２１に形成する。なお、図１３（ａ）は、およそ１ｍｍ角内の開口部の位置を示しており、ピッチ５０μｍで、最も近い開口部同士を結んだ形状が正三角形となるように、面内に配列させたものである。開口部を形成した後、ウェットエッチングにより４８０μｍエッチングを行う。したがって、凹部１２における曲面部２４の曲率半径は４８０μｍとなる。加工後の光学素子の平面形状は、図１３（ｂ）のようになる。図１３（ｂ）は白黒の階調で深さを表示しており、深くなるに伴い黒くなるように表示されている。
【００９１】
このような光学素子に、波長が４５０ｎｍの光を入射した場合の光の出射光分布を計算したものを図１３（ｃ）に示す。計算は図１３（ｂ）の形状から発生する位相差のフーリエ変換を求めることにより行った。図１３（ｃ）に示すように、規則配列による回折が生じ特定の方向に強い光が生じている。図１３（ｄ）は、図１３（ｃ）の出射光分布のうち水平方向の強度を角度０．２１°ごとに平均化し角度に対してグラフ化したものである。図１３（ｃ）に示されるように、特定の方向において強い光が生じている。また、図１３（ｃ）において角度±１．２５°の範囲の光を積算すると７５．２％であった。｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λの値は０であった。
【００９２】
（例２）
次に、例２における光学素子について、例１と相違する点を中心に図１４に基づき説明する。
【００９３】
図１４（ａ）に示した配列でφ１μｍの開口部をマスク２１に形成する。なお、図１４（ａ）は、およそ１ｍｍ角内の開口部の位置を示しており、ピッチ５０μｍで、最も近い開口部同士を結んだ形状が正三角形となるように、面内に配列させたものに対して、ピッチの２５％の値で位置に不規則性を導入したものである。開口部を形成した後、ウェットエッチングによって４８０μｍエッチングを行う。したがって、凹部１２における曲面部２４の曲率半径は４８０μｍとなる。加工後の光学素子の平面形状は、図１４（ｂ）のようになる。図１４（ｂ）は白黒の階調で深さを表示しており、深くなるに伴い黒くなるように表示されている。
【００９４】
このような光学素子に、波長が４５０ｎｍの光を入射した場合の光の出射光分布を計算したものを図１４（ｃ）に示す。計算は図１４（ｂ）の形状から発生する位相差のフーリエ変換を求めることで行った。図１４（ｃ）に示すように、規則配列による回折が生じ特定の方向に強い光が生じており、特に直進透過する光量が大きい。図１４（ｄ）は、図１４（ｃ）の出射光分布のうち水平方向の強度を角度０．２１°ごとに平均化し角度に対してグラフ化したものである。図１４（ｃ）に示されるように、特定の方向に強い光が生じている。また、図１４（ｃ）において角度±１．２５°の範囲の光を積算すると６９．４％であった。｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λの値は０であった。
【００９５】
（例３）
次に、例３における光学素子について、例１と相違する点を中心に図１５に基づき説明する。
【００９６】
図１５（ａ）に示した配列でφ１μｍの開口部をマスク２１に形成する。なお、図１５（ａ）は、およそ１ｍｍ角内の開口部の位置を示しており、ピッチ５０μｍで、最も近い開口部同士を結んだ形状が正三角形となるように、面内に配列させたものに対して、ピッチの５０％の値で位置に不規則性を導入したものである。開口部を形成した後、ウェットエッチングによって４８０μｍエッチングを行う。したがって、凹部１２における曲面部２４の曲率半径は４８０μｍとなる。加工後の光学素子の平面形状は、図１５（ｂ）のようになる。図１５（ｂ）は白黒の階調で深さを表示しており、深くなるに伴い黒くなるように表示されている。
【００９７】
このような光学素子に、波長が４５０ｎｍの光を入射した場合の光の出射光分布を計算したものを図１５（ｃ）に示す。計算は図１５（ｂ）の形状から発生する位相差のフーリエ変換を求めることで行った。図１５（ｃ）に示すように、特に直進透過する光量が大きい。図１５（ｄ）は、図１５（ｃ）の出射光分布のうち水平方向の強度を角度０．２１°ごとに平均化し角度に対してグラフ化したものである。図１５（ｃ）に示されるように、直進透過の方向に強い光が生じている。また、図１５（ｃ）において角度±１．２５°の範囲の光を積算すると６２．９％であった。｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λの値は０であった。
【００９８】
（例４）
次に、例４における光学素子について、図１６に基づき説明する。
【００９９】
屈折率１．５３のガラスにより形成された基材１１を洗浄し、薄膜層２５としてＳｉＯ２を４５ｎｍ成膜し、マスク２１としてモリブデンを５０ｎｍ成膜する。モリブデンを成膜後、レジストを塗布し、フォトリソグラフィ、エッチング加工によって、図１６（ａ）に示した配列でφ１μｍの開口部をマスク２１に形成する。なお、図１６（ａ）は、およそ１ｍｍ角内の開口部の位置を示しており、ピッチ５０μｍで、最も近い開口部同士を結んだ形状が正三角形となるように面内に配列させたものである。開口部を形成した後、フォトリソグラフィとエッチングによってＳｉＯ２をパターニングし、ザグリ部２６の深さが基準深さに対して０ｎｍまたは４５ｎｍの２値の値となるように形成する。ザグリ部２６を形成した後、ＳｉＯ２とガラス基材のエッチングレート比が１０となるように調整されたウェットエッチング液によって、４８０μｍエッチングを行う。したがって、凹部１２における曲面部２４の曲率半径は略４８０μｍとなり、凹部１２における底部１３の位置の深さ方向の分布範囲は、４５０ｎｍとなる。ここで底部１３の位置の深さ方向の分布範囲の２値のある水準に７５％以上の底部１３が配置されないように、各底部１３の深さ方向の位置が不規則になるように配置させている。加工後の光学素子の平面形状は図１６（ｂ）のようになる。図１６（ｂ）は白黒の階調で深さを表示しており、深くなるに伴い黒くなるように表示されている。
【０１００】
このような光学素子に、波長が４５０ｎｍの光を入射した場合の光の出射光分布を計算したものを図１６（ｃ）に示す。計算は図１６（ｂ）の形状から発生する位相差のフーリエ変換を求めることで行った。図１６（ｃ）に示すように、回折の影響が低減され特定の方向に出射させる光の強度が低減されている。図１６（ｄ）は、図１６（ｃ）の出射光分布のうち水平方向の強度を角度０．２１°ごとに平均化し角度に対してグラフ化したものである。図１６（ｃ）に示されるように、回折の影響が低減され特定の方向に出射させる光の強度が低減されている。また、図１６（ｃ）において角度±１．２５°の範囲の光を積算すると７１．２％であった。｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λの値は０．５３であった。
【０１０１】
（例５）
次に、例５における光学素子について、例４と相違する点を中心に図１７に基づき説明する。
【０１０２】
図１７（ａ）に示した配列でφ１μｍの開口部をマスク２１に形成する。なお、図１７（ａ）は、およそ１ｍｍ角内の開口部の位置を示しており、ピッチ５０μｍで、最も近い開口部同士を結んだ形状が正三角形となるように面内に配列させたものに対してピッチの２５％の値で位置に不規則性を導入したものである。開口部を形成した後に、フォトリソグラフィとエッチングによってＳｉＯ２をパターニングし、ザグリ部２６の深さが基準深さに対して０ｎｍまたは４５ｎｍの２値の値となるようにする。ザグリ部２６を形成した後、ＳｉＯ２とガラス基材のエッチングレート比が１０となるように調整されたウェットエッチング液によって４８０μｍエッチングを行う。したがって、凹部１２における曲面部２４の曲率半径は略４８０μｍとなり、凹部１２における底部１３の位置の深さ方向の分布範囲は４５０ｎｍとなる。ここで底部１３の位置の深さ方向の分布範囲の２値のある水準に７５％以上の底部１３が配置されないように、各底部１３の深さ方向の位置が不規則になるように配置させている。加工後の光学素子の平面形状は図１７（ｂ）のようになる。図１７（ｂ）は白黒の階調で深さを表示しており、深くなるに伴い黒くなるように表示されている。
【０１０３】
このような光学素子に、波長が４５０ｎｍの光を入射した場合の光の出射光分布を計算したものを図１７（ｃ）に示す。計算は図１７（ｂ）の形状から発生する位相差のフーリエ変換を求めることで行った。図１７（ｃ）に示すように、回折の影響が低減され特定の方向に出射させる光の強度が低減されている。図１７（ｄ）は、図１７（ｃ）の出射光分布のうち水平方向の強度を角度０．２１°ごとに平均化し角度に対してグラフ化したものである。図１７（ｃ）に示されるように、回折の影響が低減され特定の方向に出射させる光の強度が低減されている。また、図１７（ｃ）において角度±１．２５°の範囲の光を積算すると６７．２％であった。｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λの値は０．５３であった。
【０１０４】
（例６）
次に、例６における光学素子について、例４と相違する点を中心に図１８に基づき説明する。
【０１０５】
図１８（ａ）に示した配列でφ１μｍの開口部をマスク２１に形成する。なお、図１８（ａ）は、およそ１ｍｍ角内の開口部の位置を示しており、ピッチ５０μｍで、最も近い開口部同士を結んだ形状が正三角形となるように面内に配列させたものに対してピッチの５０％の値で位置に不規則性を導入したものである。開口部を形成した後に、フォトリソグラフィとエッチングによってＳｉＯ２をパターニングし、ザグリ部２６の深さが基準深さに対して０ｎｍまたは４５ｎｍの２値の値となるようにする。ザグリ部２６を形成した後、ＳｉＯ２とガラス基材のエッチングレート比が１０となるように調整されたウェットエッチング液によって４８０μｍエッチングを行う。したがって、凹部１２における曲面部２４の曲率半径は略４８０μｍとなり、凹部１２における底部１３の位置の深さ方向の分布範囲は４５０ｎｍとなる。ここで底部１３の位置の深さ方向の分布範囲の２値のある水準に７５％以上の底部１３が配置されないように、各底部１３の深さ方向の位置が不規則になるように配置させている。加工後の光学素子の平面形状は図１８（ｂ）のようになる。図１８（ｂ）は白黒の階調で深さを表示しており、深くなるに伴い黒くなるように表示されている。
【０１０６】
このような光学素子に、波長が４５０ｎｍの光を入射した場合の光の出射光分布を計算したものを図１８（ｃ）に示す。計算は図１８（ｂ）の形状から発生する位相差のフーリエ変換を求めることで行った。図１８（ｃ）に示すように、回折の影響が低減され特定の方向に出射させる光の強度が低減されている。図１８（ｄ）は、図１８（ｃ）の出射光分布のうち水平方向の強度を角度０．２１°ごとに平均化し角度に対してグラフ化したものである。図１８（ｃ）に示されるように、回折の影響が低減され特定の方向に出射させる光の強度が低減されている。また、図１８（ｃ）において角度±１．２５°の範囲の光を積算すると６０．４％であった。｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λの値は０．５３であった。
【０１０７】
（例７）
次に、例７における光学素子について、図１９に基づき説明する。
【０１０８】
屈折率１．５３のガラスにより形成された基材１１を洗浄し、薄膜層２５としてＳｉＯ２を９０ｎｍ成膜し、マスク２１としてモリブデンを５０ｎｍ成膜する。モリブデンを成膜後、レジストを塗布し、フォトリソグラフィ、エッチング加工によって、図１９（ａ）に示した配列でφ１μｍの開口部をマスク２１に形成する。なお、図１９（ａ）は、およそ１ｍｍ角内の開口部の位置を示しており、ピッチ５０μｍで、最も近い開口部同士を結んだ形状が正三角形となるように面内に配列させたものである。開口部を形成した後に、フォトリソグラフィとエッチングによってＳｉＯ２をパターニングし、ザグリ部２６の深さが基準深さに対して１段の深さの間隔が１１．２５ｎｍとなるように８値の深さとなるようにする。ザグリ部２６を形成した後、ＳｉＯ２とガラス基材のエッチングレート比が１０となるように調整されたウェットエッチング液によって４８０μｍエッチングを行う。したがって、凹部１２における曲面部２４の曲率半径は略４８０μｍとなり、凹部１２における底部１３の位置の深さ方向の分布範囲は７８７．５ｎｍとなる。ここで底部１３の位置の深さ方向の分布範囲の８値のある水準に５０％以上の底部１３が配置されないように、各底部１３の深さ方向の位置が不規則になるように配置させている。加工後の光学素子の平面形状は図１９（ｂ）のようになる。図１９（ｂ）は白黒の階調で深さを表示しており、深くなるに伴い黒くなるように表示されている。
【０１０９】
このような光学素子に、波長が４５０ｎｍの光を入射した場合の光の出射光分布を計算したものを図１９（ｃ）に示す。計算は図１９（ｂ）の形状から発生する位相差のフーリエ変換を求めることで行った。図１９（ｃ）に示すように、回折の影響が低減され特定の方向に出射させる光の強度が低減されている。図１９（ｄ）は、図１９（ｃ）の出射光分布のうち水平方向の強度を角度０．２１°ごとに平均化し角度に対してグラフ化したものである。図１９（ｃ）に示されるように、回折の影響が低減され特定の方向に出射させる光の強度が低減されている。また、図１９（ｃ）において角度±１．２５°の範囲の光を積算すると７０．６％であった。｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λの値は０．９３であった。
【０１１０】
（例８）
次に、例８における光学素子について、例７と相違する点を中心に図２０に基づき説明する。
【０１１１】
図２０（ａ）に示した配列でφ１μｍの開口部をマスク２１に形成する。なお、図２０（ａ）は、およそ１ｍｍ角内の開口部の位置を示しており、ピッチ５０μｍで、最も近い開口部同士を結んだ形状が正三角形となるように面内に配列させたものに対してピッチの２５％の値で位置に不規則性を導入したものである。開口部を形成した後に、フォトリソグラフィとエッチングによってＳｉＯ２をパターニングし、ザグリ部２６の深さが基準深さに対して１段の深さの間隔が１１．２５ｎｍとなるように８値の深さとなるようにする。ザグリ部２６を形成した後、ＳｉＯ２とガラス基材のエッチングレート比が１０となるように調整されたウェットエッチング液によって４８０μｍエッチングを行う。したがって、凹部１２における曲面部２４の曲率半径は略４８０μｍとなり、凹部１２における底部１３の位置の深さ方向の分布範囲は７８７．５ｎｍとなる。ここで底部１３の位置の深さ方向の分布範囲の８値のある水準に５０％以上の底部１３が配置されないように、各底部１３の深さ方向の位置が不規則になるように配置させている。加工後の光学素子の平面形状は図２０（ｂ）のようになる。図２０（ｂ）は白黒の階調で深さを表示しており、深くなるに伴い黒くなるように表示されている。
【０１１２】
このような光学素子に、波長が４５０ｎｍの光を入射した場合の光の出射光分布を計算したものを図２０（ｃ）に示す。計算は図２０（ｂ）の形状から発生する位相差のフーリエ変換を求めることで行った。図２０（ｃ）に示すように、回折の影響が低減され特定の方向に出射させる光の強度が低減されている。図２０（ｄ）は、図２０（ｃ）の出射光分布のうち水平方向の強度を角度０．２１°ごとに平均化し角度に対してグラフ化したものである。図２０（ｃ）に示されるように、回折の影響が低減され特定の方向に出射させる光の強度が低減されている。また、図２０（ｃ）において角度±１．２５°の範囲の光を積算すると６６．６％であった。｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λの値は０．９３であった。
【０１１３】
（例９）
次に、例９における光学素子について、例７と相違する点を中心に図２１に基づき説明する。
【０１１４】
図２１（ａ）に示した配列でφ１μｍの開口部をマスク２１に形成する。なお、図２１（ａ）は、およそ１ｍｍ角内の開口部の位置を示しており、ピッチ５０μｍで、最も近い開口部同士を結んだ形状が正三角形となるように面内に配列させたものに対してピッチの５０％の値で位置に不規則性を導入したものである。開口部を形成した後に、フォトリソグラフィとエッチングによってＳｉＯ２をパターニングし、ザグリ部２６の深さが基準深さに対して１段の深さの間隔が１１．２５ｎｍとなるように８値の深さとなるようにする。ザグリ部２６を形成した後、ＳｉＯ２とガラス基材のエッチングレート比が１０となるように調整されたウェットエッチング液によって４８０μｍエッチングを行う。したがって、凹部１２における曲面部２４の曲率半径は略４８０μｍとなり、凹部１２における底部１３の位置の深さ方向の分布範囲は７８７．５ｎｍとなる。ここで底部１３の位置の深さ方向の分布範囲の８値のある水準に５０％以上の底部１３が配置されないように、各底部１３の深さ方向の位置が不規則になるように配置させている。加工後の光学素子の平面形状は図２１（ｂ）のようになる。図２１（ｂ）は白黒の階調で深さを表示しており、深くなるに伴い黒くなるように表示されている。
【０１１５】
このような光学素子に、波長が４５０ｎｍの光を入射した場合の光の出射光分布を計算したものを図２１（ｃ）に示す。計算は図２１（ｂ）の形状から発生する位相差のフーリエ変換を求めることで行った。図２１（ｃ）に示すように、回折の影響が低減され特定の方向に出射させる光の強度が低減されている。図２１（ｄ）は、図２１（ｃ）の出射光分布のうち水平方向の強度を角度０．２１°ごとに平均化し角度に対してグラフ化したものである。図２１（ｃ）に示されるように、回折の影響が低減され特定の方向に出射させる光の強度が低減されている。また、図２１（ｃ）において角度±１．２５°の範囲の光を積算すると５９．５％であった。｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λの値は０．９３であった。
【０１１６】
（例１０）
次に、例１０における光学素子について、図２２に基づき説明する。
【０１１７】
屈折率１．５３のガラスにより形成された基材１１を洗浄し、薄膜層２５としてＳｉＯ２を２４．３ｎｍ成膜し、マスク２１としてモリブデンを５０ｎｍ成膜する。モリブデンを成膜後、レジストを塗布し、フォトリソグラフィ、エッチング加工によって、図２２（ａ）に示した配列でφ１μｍの開口部をマスク２１に形成する。なお、図２２（ａ）は、およそ１ｍｍ角内の開口部の位置を示しており、ピッチ５０μｍで、最も近い開口部同士を結んだ形状が正三角形となるように面内に配列させたものである。開口部を形成した後に、フォトリソグラフィとエッチングによってＳｉＯ２をパターニングし、ザグリ部２６の深さが基準深さに対して０ｎｍまたは２４．３ｎｍの２値の値となるようにする。ザグリ部２６を形成した後、ＳｉＯ２とガラス基材のエッチングレート比が１０となるように調整されたウェットエッチング液によって４８０μｍエッチングを行う。したがって、凹部１２における曲面部２４の曲率半径は略４８０μｍとなり、凹部１２における底部１３の位置の深さ方向の分布範囲は２４３ｎｍとなる。ここで底部１３の位置の深さ方向の分布範囲の２値のある水準に７５％以上の底部１３が配置されないように、各底部１３の深さ方向の位置が不規則になるように配置させている。加工後の光学素子の平面形状は図２２（ｂ）のようになる。図２２（ｂ）は白黒の階調で深さを表示しており、深くなるに伴い黒くなるように表示されている。
【０１１８】
このような光学素子に、波長４５０ｎｍの光を入射した場合の光の出射光分布を計算したものを図２２（ｃ）に示す。計算は図２２（ｂ）の形状から発生する位相差のフーリエ変換を求めることで行った。図２２（ｃ）に示すように、回折の影響が低減され特定の方向に出射させる光の強度が低減されている。図２２（ｄ）は、図２２（ｃ）の出射光分布のうち水平方向の強度を角度０．２１°ごとに平均化し角度に対してグラフ化したものである。図２２（ｃ）に示されるように、回折の影響が低減され特定の方向に出射させる光の強度が低減されている。特に、平均化前の直進透過する０次光の光量は１．６％であり、例１における光学素子の０次光の光量の３．２％の半分まで低下している。また、図２２（ｃ）において角度±１．２５°の範囲の光を積算すると７３．２％であった。｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λの値は０．２９であった。
【０１１９】
（例１１）
次に、例１１における光学素子について、図２３に基づき説明する。
【０１２０】
屈折率１．５３のガラスにより形成された基材１１を洗浄し、薄膜層２５としてＳｉＯ２を４５０ｎｍ成膜し、マスク２１としてモリブデンを５０ｎｍ成膜する。モリブデンを成膜後、レジストを塗布し、フォトリソグラフィ、エッチング加工によって、図２３（ａ）に示した配列でφ１μｍの開口部をマスク２１に形成する。なお、図２３（ａ）は、およそ１ｍｍ角内の開口部の位置を示しており、ピッチ５０μｍで、最も近い開口部同士を結んだ形状が正三角形となるように面内に配列させたものに対してピッチの５０％の値で位置に不規則性を導入したものである。開口部を形成した後に、フォトリソグラフィとエッチングによってＳｉＯ２をパターニングし、ザグリ部２６の深さが基準深さに対して１段の深さの間隔が５６．２５ｎｍとなるように８値の深さとなるようにする。ザグリ部２６を形成した後、ＳｉＯ２とガラス基材のエッチングレート比が１０となるように調整されたウェットエッチング液によって４８０μｍエッチングを行う。したがって、凹部１２における曲面部２４の曲率半径は略４８０μｍとなり、凹部１２における底部１３の位置の深さ方向の分布範囲は３９３７．５ｎｍとなる。ここで底部１３の位置の深さ方向の分布範囲の８値のある水準に５０％以上の底部１３が配置されないように、各底部１３の深さ方向の位置が不規則になるように配置させている。加工後の光学素子の平面形状は図２３（ｂ）のようになる。図２３（ｂ）は白黒の階調で深さを表示しており、深くなるに伴い黒くなるように表示されている。
【０１２１】
このような光学素子に、波長が４５０ｎｍの光を入射した場合の光の出射光分布を計算したものを図２３（ｃ）に示す。計算は図２３（ｂ）の形状から発生する位相差のフーリエ変換を求めることで行った。図２３（ｃ）に示すように、回折の影響が低減され特定の方向に出射させる光の強度が低減されている。図２３（ｄ）は、図２３（ｃ）の出射光分布のうち水平方向の強度を角度０．２１°ごとに平均化し角度に対してグラフ化したものである。図２３（ｃ）に示されるように、回折の影響が低減され特定の方向に出射させる光の強度が低減されている。また、図２３（ｄ）において角度±１．２５°の範囲の光を積算すると３７．８％であった。図２３（ｄ）において光量分布の半値全幅の値は２．９°となっており、例９の光学素子における光量分布の半値全幅の値である２．６°の１．１倍となっている。｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λの値は４．６であった。
【０１２２】
（例１２）
次に、例１２における光学素子について、図２４に基づき説明する。
【０１２３】
屈折率１．５３のガラスにより形成された基材１１を洗浄し、薄膜層２５としてＳｉＯ２を９００ｎｍ成膜し、マスク２１としてモリブデンを５０ｎｍ成膜する。モリブデンを成膜後、レジストを塗布し、フォトリソグラフィ、エッチング加工によって、図２４（ａ）に示した配列でφ１μｍの開口部をマスク２１に形成する。なお、図２４（ａ）は、およそ１ｍｍ角内の開口部の位置を示しており、ピッチ５０μｍ、最も近い開口部同士を結んだ形状が正三角形となるように面内に配列させたものに対してピッチの５０％の値で位置に不規則性を導入したものである。開口部を形成した後に、フォトリソグラフィとエッチングによってＳｉＯ２をパターニングし、ザグリ部２６の深さが基準深さに対して１段の深さの間隔が１１２．５ｎｍとなるように８値の深さとなるようにする。ザグリ部２６を形成した後、ＳｉＯ２とガラス基材のエッチングレート比が１０となるように調整されたウェットエッチング液によって４８０μｍエッチングを行う。したがって、凹部１２における曲面部２４の曲率半径は略４８０μｍとなり、凹部１２における底部１３の位置の深さ方向の分布範囲は７８７５ｎｍとなる。ここで底部１３の位置の深さ方向の分布範囲の８値のある水準に５０％以上の底部１３が配置されないように、各底部１３の深さ方向の位置が不規則になるように配置させている。加工後の光学素子の平面形状は図２４（ｂ）のようになる。図２４（ｂ）は白黒の階調で深さを表示しており、深くなるに伴い黒くなるように表示されている。
【０１２４】
このような光学素子に、波長が４５０ｎｍの光を入射した場合の光の出射光分布を計算したものを図２４（ｃ）に示す。計算は図２４（ｂ）の形状から発生する位相差のフーリエ変換を求めることで行った。図２４（ｃ）に示すように、回折の影響が低減され特定の方向に出射させる光の強度が低減されている。図２４（ｄ）は、図２４（ｃ）の出射光分布のうち水平方向の強度を角度０．２１°ごとに平均化し角度に対してグラフ化したものである。図２４（ｃ）に示されるように、回折の影響が低減され特定の方向に出射させる光の強度が低減されている。また、図２４（ｄ）において角度±１．２５°の範囲の光を積算すると２３．６％であった。図２４（ｄ）において光量分布の半値全幅の値は４．７°となっており、例９の光学素子における光量分布の半値全幅の値である２．６°の１．８倍となっている。｜（ｎ１−ｎ２）×Δｄ｜／λの値は９．３であった。
【０１２５】
（例１３）
次に、例１３における光学素子について、図２５に基づき説明する。
【０１２６】
厚さ２ｍｍの屈折率１．５２のガラスを洗浄し、フォトリソグラフィ、エッチング加工によって、最も近い開口部同士を結んだ形状が正三角形となるようにピッチ６０μｍでφ３μｍの開口を面内に配列させた厚さ５０ｎｍのモリブデンからなるマスクを作製した。次に、ウェットエッチング液によってエッチングを行った。凹部１２における曲面部２４の曲率半径を４点測定したところ平均値は２９６μｍとなり、測定点における底部１３の位置の深さ方向の分布範囲は０．２９６μｍであった。加工後の光学素子の平面形状は図２５（ａ）のようになっていた。
【０１２７】
このような光学素子に、波長が６３３ｎｍのレーザ光を入射したところ図２５（ｂ）に示すような投影パターンが得られ、周期性による回折パターンの模様が観察された。
【０１２８】
（例１４）
次に、例１４における光学素子について、図２６に基づき説明する。
【０１２９】
厚さ２ｍｍの屈折率１．５２のガラスを洗浄し、フォトリソグラフィ、エッチング加工によって、第１の方向に対して開口の平均的な間隔Ｐ１が６０μｍとなり、第１の方向と直交する方向を第２の方向として、第１の方向に形成される開口の列の各開口の位置の重心の間隔Ｐ２が５２μｍとなるようにφ３μｍの開口を配置させた厚さ５０ｎｍのモリブデンのマスクを作製した。なお、各開口位置は第１の方向に第１の方向の平均的な間隔の±２５％の不規則性を有しており、第２の方向に第２の方向の平均的な間隔の±２５％の不規則性を有するようにした。次に、ウェットエッチング液によってエッチングを行った。凹部１２における曲面部２４の曲率半径を９点測定したところ平均値は３２２μｍとなり、測定点における底部１３の位置の深さ方向の分布範囲は１．１０７μｍであった。加工後の光学素子の平面形状は図２６（ａ）のようになっていた。
【０１３０】
また、曲率半径を測定した９点の凹部を形成する多角形の面積をその最小値で規格化した面積比と凹部の底部の高さ方向の相対位置を示したものを図２７に示す。図２７から相関係数をもとめると−０．６３２５となっていた。
【０１３１】
このような光学素子に、波長が６３３ｎｍのレーザ光を入射したところ図２６（ｂ）に示すような投影パターンが得られ、周期性による投影パターンの模様が観察されなかった。
【０１３２】
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。本発明の光学素子は投影装置に限らず、３次元計測装置などの各種装置に用いることができる。また、照明用の拡散板、カメラのファインダー内の焦点板や、投影装置のスクリーンなど拡散状態を制御するための光学素子として用いることができる。
【符号の説明】
【０１３３】
１０        光学素子
１１        基材
１２、４２  凹部
１２ａ、１２ｂ        凹部
１３、４３  底部
１３ａ、１３ｂ        底部
１４        境界となる点
１５        境界となる点
２１        マスク
２２        ザグリ部
２２ａ      底面
２３        平坦部
２４        曲面部
２５        薄膜層
２６        ザグリ部
２７        薄膜層
２８        マスク
３０、４０        光学素子
３１、４１        基材
３２        凸部
３３        頂上部
４４        反射膜
１００      投影装置
１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ      レーザ光源
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ      レンズ
１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ      光学素子
１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ      レンズ
１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ      空間光変調器
１１６        合波プリズム
１１７        レンズ
１１８        スクリーン
２００        投影装置
２０１        レーザ光源
２０２        第１の光学素子
２０３        ダイクロイックミラー
２０４        レンズ
２０５        蛍光ホイール
２０６、２０８、２１０、２１２、２１３、２１５、２１７        レンズ
２０７、２０９、２１６、２１８        ミラー
２１１        合波ミラー
２１４        インテグレータ
２１９        空間光変調器
２２０        投影レンズ
【図１】
2019061269.tif 000003
【図２】
2019061269.tif 000004
【図３】
2019061269.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019061269.tif 000009
【図８】
2019061269.tif 000010
【図９】
2019061269.tif 000011
【図１０】
2019061269.tif 000012
【図１１】
2019061269.tif 000013
【図１２】
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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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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