(57)【要約】  【構成】  作製装置２０は、可動金型２２と固定金型２４とを備える。固定金型２４の内面には、回折格子に対応するパターンＰ２，Ｐ２，…が形成される。可動金型２２を固定金型２４に圧接すると、作製される光学素子の厚みに相当する空間Ｓ１がパターンＰ１およびＰ２の間に確保される。樹脂はニードル２６によって注入され、注入された樹脂は流路２８を経て空間Ｓ１に流れ込む。光学素子は、かかる射出成形によって得られる。ここで、樹脂の流入方向はパターンＰ２の長さ方向（溝方向）と一致する。  【効果】  光学素子を良好に作製することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方主面に回折格子が形成された光学素子において、
前記回折格子の長さ方向を前記基板の複屈折率が最大となる軸の方向と一致させるようにしたことを特徴とする、光学素子。
【請求項２】
前記回折格子はサブミクロンピッチを有する、請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
前記基板の他方主面は反射防止構造を有する、請求項１または２記載の光学素子。
【請求項４】
前記樹脂の材料はポリカーボネートである、請求項１ないし３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項５】
前記樹脂の材料はノルボルネン系である、請求項１ないし３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項６】
基板の一方主面に回折格子が形成された光学素子を作製する作製方法であって、
(a) 前記回折格子に対応するパターンが形成された金型を準備し、
(b) 樹脂が流れる方向が前記パターンの長さ方向と一致するように前記樹脂を前記金型に注入する、光学素子の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光学素子およびその作製方法に関し、特にたとえば一方主面に回折格子が形成された光学素子およびその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の光学素子の一例が、特許文献１に開示されている。この従来技術によれば、回折格子が偏光ビームスプリッタの裏面に形成される。格子のピッチは透過光の波長の半分程度とされ、格子の深さは透過光の波長程度とされ、そして格子の長さ方向は透過光の偏光方向に対して４５°の角度を持たされる。これによって、偏光ビームスプリッタの裏面は、１／４波長板の機能を奏する。
【特許文献１】特開２００２−９０５３４号公報［Ｇ０２Ｂ  ５／３０，５／００，５／１８，Ｇ１１Ｂ  ７／１３５］
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、透過光に現れる位相差を大きくするには、格子の高さを高くする必要がある。この結果、従来技術では、光学素子を良好に成形できないという問題が生じる。
【０００４】
それゆえに、この発明の主たる目的は、格子の高さを抑えつつ透過光の位相差を大きくすることができる、光学素子を提供することである。
【０００５】
この発明の他の目的は、格子の高さを抑えつつ透過光の位相差を大きくすることができる光学素子の作製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】
請求項１の発明に従う光学素子は、基板の一方主面に回折格子が形成された光学素子において、回折格子の長さ方向を基板の複屈折率が最大となる軸の方向と一致させるようにしたことを特徴とする。これによって、基板の他方主面から入射された光が回折格子の基底に達する前でも、光を形成するＳ偏光成分およびＰ偏光成分の間に十分な位相差が現れる。
【０００７】
請求項２の発明に従う光学素子は、請求項１に従属し、回折格子はサブミクロンピッチを有する。これによって、Ｓ偏光成分およびＰ偏光成分の位相差は回折格子でも確保される。
【０００８】
請求項３の発明に従う光学素子は、請求項１または２に従属し、基板の他方主面は反射防止構造を有する。これによって、光の透過性が向上する。
【０００９】
請求項４の発明に従う光学素子は、請求項１ないし３のいずれかに従属し、樹脂の材料はポリカーボネートである。
【００１０】
請求項５の発明に従う光学素子は、請求項１ないし３のいずれかに従属し、樹脂の材料はノルボルネン系である。
【００１１】
請求項６の発明に従う光学素子の作製方法は、基板の一方主面に回折格子が形成された光学素子を作製する作製方法であって、(a)回折格子に対応するパターンが形成された金型を準備し、(b)樹脂が流れる方向がパターンの長さ方向と一致するように樹脂を金型に注入する。これによって、回折格子の長さ方向と基板の複屈折率が最大となる軸の方向とが互いに一致する。光を形成するＳ偏光成分およびＰ偏光成分の間には、基板の他方主面から入射された光が回折格子の基底に達する前でも、十分な位相差が現れる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、基板の他方主面から入射された光が回折格子の基底に達する前でも、光を形成するＳ偏光成分およびＰ偏光成分の間に十分な位相差が現れる。このため、回折格子の高さが低くても、Ｓ偏光成分およびＰ偏光成分の位相差を拡大でき、光学素子を良好に作製できる。
【００１３】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１を参照して、この実施例の光学素子１０は、ポリカーボネートを材料として円板状に形成され、１／４波長板の機能を有する一方主面１２と、反射防止機能を有する他方主面１４とを有する。一方主面１２には構造複屈折を示す微細構造の回折格子１６，１６，…が形成され、他方主面１４には錐状に形成された微細構造の突起１８，１８，…が形成される。
【００１５】
各々の回折格子１６の長さ方向断面は、矩形とされる。パターンピッチは使用する光の波長や材料の複屈折率に応じて適宜最適化されるが、２５０〜３５０ｎｍ程度に決定される。
【００１６】
この実施例の回折格子１６は、入射光に対して高次の回折光が発生しない０次回折格子である。かかる０次回折格子の場合、出射光のＳ偏光成分およびＰ偏光成分が成す位相差は、高さに比例する。つまり、回折格子１６の高さが高くなるほど、位相差が大きくなる。
【００１７】
ここで、１／４波長板のように位相差を９０°とするには、従来技術では１μメートル程度の高さが必要であり、これが良好な成形を阻害する原因となっていた。
【００１８】
そこで、この実施例では、図２（Ａ）〜図２（Ｂ）および図３に示す作製装置２０によって光学素子１０を作製するようにしている。
【００１９】
作製装置２０は、可動金型２２と固定金型２４とを備える。可動金型２２の内面の４箇所に突起１８に対応するパターンＰ１，Ｐ１，…が形成され、固定金型２４の内面の４箇所に回折格子１６に対応するパターンＰ２，Ｐ２，…が形成される。可動金型２２を固定金型２４に圧接すると、基板の厚みに相当する空間Ｓ１がパターンＰ１およびＰ２の間に確保される。樹脂はニードル２６によって注入され、注入された樹脂は４つの流路２８，２８，…を経て空間Ｓ１に流れ込む。光学素子１０は、かかる射出成形によって得られる。
【００２０】
図３から分かるように、樹脂の流入方向はパターンＰ２の長さ方向（溝方向）と一致する。ポリカーボネートのような複屈折が大きな材料の場合、樹脂の流入方向における複屈折が最大になる。パターンＰ２の長さ方向を樹脂の流入方向と一致させるのは、かかる樹脂の特性を積極的に利用するためである。
【００２１】
これによって、他方主面１４から入射された光が回折格子１６の基底に達する前の時点でも、Ｓ偏光成分およびＰ偏光成分の間に十分な位相差が現れる。たとえば、図４に示すように、入射光が回折格子１６の基底に達する前の時点で３０°の位相差が確保される。位相差は、光が回折格子１６から出射される時点で９０°に達する。
【００２２】
この実施例によれば、樹脂の複屈折を積極的に利用するようにしたため、回折格子１６の高さが低くても、Ｓ偏光成分およびＰ偏光成分の位相差を拡大できる。この結果、従来技術と比較して光学素子１０を良好に作製できる。
【００２３】
図５を参照して、他の実施例の光学素子３０は、矩形の板状に形成される点を除き、図１実施例と同じである。つまり、光学素子３０もまたポリカーボネートを材料として形成され、１／４波長板の機能を有する一方主面３２と、反射防止機能を有する他方主面３４とを有する。一方主面３２には構造複屈折を示す微細構造の回折格子３６，３６，…が形成され、他方主面３４には錐状に形成された微細構造の突起３８，３８，…が形成される。
【００２４】
かかる光学素子３０を作製する作製装置４０を、図６（Ａ）〜図６（Ｂ）および図７を参照して説明する。
【００２５】
この作製装置４０も、可動金型４２と固定金型４４とを備える。可動金型４２の内面には、円形の凹部４８が形成され、この凹部４８の底面上でかつ外周の近傍に１２個のパターンＰ３，Ｐ３，…が放射状に形成される。固定金型４４の内面は、凹部４８と嵌合する凸部５０が形成され、この凸部５０の表面でかつパターンＰ３，Ｐ３，…と対向する部分に１２個のパターンＰ４，Ｐ４，…が形成される。各々のパターンＰ３は突起３８に対応し、各々のパターンＰ４は回折格子３６に対応する。
【００２６】
可動金型４２を固定金型４４に圧接すると、凹部４８が凸部５０に嵌合し、基板の厚みに相当する空間Ｓ２が凹部４８および凸部５０の間に確保される。樹脂はニードル４６によって注入され、注入された樹脂は空間Ｓ２の外周に向かって放射状に広がる。光学素子３０は、かかる射出成形の後の基板のカットによって得られる。
【００２７】
図７から分かるように、樹脂の流入方向とパターンＰ４の長さ方向は互いに一致する。これによって、樹脂の複屈折率が積極的に利用される。Ｓ偏光成分およびＰ偏光成分の間には、入射光が回折格子３６の基底に達する前の時点でも、十分な位相差が現れる。つまり、回折格子３６の高さが低くてもＳ偏光成分およびＰ偏光成分の位相差を拡大でき、光学素子３０を良好に作製することができる。
【００２８】
なお、図１実施例または図２実施例では、回折格子１６または３６の長さ方向断面を矩形状としたが、これに代えて、図８（Ａ）または図８（Ｂ）に示すような楔状に形成してもよく、さらには図８（Ｃ）に示すように台形状に形成してもよい。
【００２９】
なお、上述の実施例では、樹脂の材料としてポリカーボネートを採用しているが、ポリカーボネートに代えて、ノルボルネン系の樹脂を採用してもよい。また、上述の実施例では、射出成形によって光学素子を作製するようにしているが、射出成形に代えて、射出時に圧縮を行う射出圧縮成形方法を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の一実施例を示す図解図である。
【図２】（Ａ）は図１実施例を成形する作製装置の動作の一部を示す図解図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す作製装置の動作の他の一部を示す図解図である。
【図３】図２実施例に適用される固定金型の内側面を示す図解図である。
【図４】図１実施例の動作の一部を示す図解図である。
【図５】この発明の他の実施例を示す図解図である。
【図６】（Ａ）は図５実施例を成形する作製装置の動作の一部を示す図解図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す作製装置の動作の他の一部を示す図解図である。
【図７】図６実施例に適用される固定金型の内側面を示す図解図である。
【図８】（Ａ）は光学素子の表面の他の一例を示す断面図であり、（Ｂ）は光学素子の表面のその他の一例を示す断面図であり、（Ｃ）は光学素子の表面のさらにその他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０，３０  …  光学素子
２０，４０  …作製装置
２２，４２  …可動金型
２４，４４  …固定金型
２６，４６  …ニードル
【図１】
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【図２】
2005274712.tif 000004
【図３】
2005274712.tif 000005
【図４】
2005274712.tif 000006
【図５】
2005274712.tif 000007
【図６】
2005274712.tif 000008
【図７】
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【図８】
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