JP2007256852A - 多段型回折光学素子及び多段型回折光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多段型回折光学素子の光学基板に多段に形成した回折格子部上に反射防止膜を成膜する際に、回折格子部の回折効率の低下を防止する。
【解決手段】多段型回折光学素子１０Ｂの光学基板１１に多段に形成した回折格子部１１ｄ上に反射防止膜１３を成膜する際に、光学基板１１は、反射防止膜１３を成膜する前に、回折格子部１１ｄ中で、左右に隣接する段部よりも凹状に凹んだ段部のステップ幅ｗｂ１が、この段部に隣接する左右の段部の各壁面に成膜される反射防止膜１３の各膜厚相当分だけ幅広く形成される一方、左右に隣接する段部よりも凸状に突出した段部のステップ幅ｗｂ８が、この段部の左右の各壁面に成膜される反射防止膜１３の各膜厚相当分だけ幅狭く形成されたことを特徴とする多段型回折光学素子１０Ｂを提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学基板上に多段に形成した回折格子部の回折効率を向上させるために、入射光に対して反射を防止するための反射防止膜を成膜した多段型回折光学素子及び多段型回折光学素子の製造方法に関するものである。

最近、多段型回折光学素子は、非球面レンズと組み合わせることにより、光学的な収差を小さな値に設定できる等の理由から、光ディスク装置の光ピックアップや、光通信装置の光学系に多用されている。

図７（ａ），（ｂ）は一般的な多段型回折光学素子を示した平面図，縦断面図である。

図７（ａ），（ｂ）に示した如く、一般的な多段型回折光学素子１０は、例えば、多段型フレネルレンズとして適用可能に構成されており、光透過性を有するガラス基板や石英基板などを用いて光学基板１１が形成されている。

上記した光学基板１１は、一方の面となる下面１１ａが平坦面に形成されているものの、一方の面と対向する他方の面となる上面１１ｂ側は複数の輪帯領域ＲＺ（ＲＺ_０，ＲＺ_１，ＲＺ_２，ＲＺ_３，……，ＲＺ_ｎ）が中心点０を中心にしてリング状の同心円を描き、且つ、輪帯領域ＲＺ（ＲＺ_０，ＲＺ_１，ＲＺ_２，ＲＺ_３，……，ＲＺ_ｎ）の輪帯ピッチｐ（ｐ_０，ｐ_１，ｐ_２，ｐ_３，……，ｐ_ｎ）が中心点０から外周側に向かって徐々に狭めて設定されていると共に、上面１１ｂ側の各輪帯領域ＲＺ内に複数の段部を有する回折格子部１１ｃが各段部を外周側に向けて多段に形成されているので、この光学基板１１を径方向に沿って断面した時に回折格子部１１ｃが光学基板１１の一つの方向となる径方向に複数連接されていることになる。

また、光学基板１１上に多段に形成した回折格子部１１ｃは、各段部の幅を示すステップ幅をそれぞれ有する複数の段部が一定の位相差を持って段階的に変化するように高さ（深さ）を違えて形成されている。

この際、光学基板１１の中心近傍の輪帯領域ＲＺ内で輪帯ピッチｐが例えば２００μｍ，１００μｍ，５０μｍと大きい場合には、多段に形成された回折格子部１１ｃに対してレンズ機能を高めるために、回折格子部１１ｃ中で一定の位相差を持って段階的に形成された各段部のステップ幅が仮想の円弧状曲線ＣＬに沿って設定されているので、回折格子部１１ｃの各段部のステップ幅が均一に形成されていない。

一方、光学基板１１の外周側の輪帯領域ＲＺ内で輪帯ピッチｐが例えば１０μｍ，４μｍ，３．５μｍ，３．０μｍと小さい場合には、多段に形成された回折格子部１１ｃに対して回折効率を高めるために、回折格子部１１ｃ中で一定の位相差を持って段階的に形成された各段部のステップ幅が所定の角度傾斜した仮想の傾斜線ＫＬに沿って設定されているので、回折格子部１１ｃの各段部のステップ幅が均一に形成されている。

そして、各輪帯領域ＲＺ内にそれぞれ形成した回折格子部１１ｃの多段形状は、多段部分の傾きは一方向に傾斜し、最も深い部分の側壁は垂直に切り立つ形状となっている。

この回折格子部１１ｃの回折構造は特定次数の回折光を、集光位置に集中的に回折するために作られる。例えば、図７の回折構造は８段１次回折構造の例を示したものであり、階段一段あたりの深さは使用波長の１／８の光学的長さに対応している。階段最深部は７段分の深さで形成されており、深さは使用波長の７／８の光学的長さに対応している。

また、この多段の回折格子部１１ｃから回折される回折光強度は、回折格子部１１ｃの回折構造の位相分布をフーリエ変換することで求められることが一般に知られている。前記した８段１次回折においては、入射光の９５．３％が1次回折光に集中し、すなわち回折効率が９５．３％となる。

しかしながら、上記した９５．３％の回折効率は、光学基板１１に対する反射率を考慮していない時、言い換えると、光学基板１１の表面で入射光に対して反射が全く生じないと仮定した時の各輪帯領域ＲＺごとの理想値であり、実際には光学基板１１の入射面、出射面の両面において空気層と光学基板１１との屈折率差によって、反射が生じるために、光学基板１１の入射面、出射面での合計の回折効率ロス分が例えば８％程度生じると仮定すると、回折格子部１１ｃの回折効率が９５．３％×０．９２＝８７．６％程度まで低下してしまう。

この反射を抑えるために、光学基板の上下の面に反射防止膜を成膜した回折光学素子及びその製造方法がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−４８１７号公報。

図８は従来の回折光学素子において、光学基板の上下の面に反射防止膜を成膜した状態を示した縦断面図である。

図８に示した従来の回折光学素子２０は、上記した特許文献１（特開２００１−４８１７号公報）に開示されているものであり、ここでは特許文献１を参照して簡略に説明する。

図８に示した如く、従来の回折光学素子２０では、光学基板２１の断面形状が所謂鋸歯状のブレードタイプに形成されており、光学基板２１の下面２１ａに反射防止膜２２が成膜されていると共に、光学基板２１の上面２１ｂ側に形成された８層構造の回折格子部２１ｃは反射防止膜が成膜されない領域と、反射防止膜２３が成膜された領域とが存在している。

この際、特許文献１によれば、前記した反射防止膜２２，２３は、一般的にＭｇＦ_２等の単層フッ化膜、あるいはＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３等からなる多層酸化物膜などが、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの従来技術によって成膜されている。

また、反射防止膜２２，２３の膜厚は、光学部品の使用波長により異なるが、一般的に単層膜では０．１μｍ以下、多層膜においては０．１μｍ以上である。

上記構成により、従来の回折光学素子２０では、光学基板２１に多段に形成した回折格子部２１ｃ上に、入射光の反射率を低減する反射防止膜２３を成膜した領域を設けたり、あるいは、反射防止膜を成膜しない領域を設けることにより回折効率を向上させることができる旨が開示されている。

ところで、特許文献１に記載された従来の回折光学素子２０によれば、光学基板２１の上面２１ｂに形成した多段の回折格子部２１ｃ上に反射防止膜２３を成膜する場合、本来、光学基板２１に対して反射防止膜２３により反射が減少し、透過率が増大するはずであるのに、回折効率の減少を防止するために、回折構造の狭いピッチに対応して、異なる種類のより薄い反射防止膜を成膜、あるいはより回折構造の狭いピッチに対しては、反射防止膜を成膜しない、という方法を採用している。

しかしながら、従来の回折光学素子２０において、光学基板２１に形成した多段の回折格子部２１ｃに対して、反射防止膜の種類を変えて成膜する方法、および、選択的に一部の回折構造に反射防止膜を成膜しない、といった方法は、回折光学素子２０の製造プロセスが煩雑であり、回折光学素子２０の製造コストを増大するといった問題が生じてしまう。

そこで、多段型回折光学素子の光学基板に多段に形成した回折格子部上に反射防止膜を成膜する際に、簡単な方法により、回折格子部の回折効率の低下がない多段型回折光学素子及び多段型回折光学素子の製造方法が望まれている。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１記載の発明は、複数の段部にそれぞれステップ幅を有して回折格子部が多段に形成され、且つ、前記回折格子部が一つの方向に沿って複数連接された光学基板と、
前記回折格子部上に、入射光に対して反射を防止するために所定の膜厚で成膜された反射防止膜と、
を備えた多段型回折光学素子において、
前記光学基板は、前記反射防止膜を成膜する前に、前記回折格子部中で、左右に隣接する段部よりも凹状に凹んだ段部のステップ幅が、この段部に隣接する前記左右の段部の各壁面に成膜される前記反射防止膜の各膜厚相当分だけ幅広く形成される一方、前記左右に隣接する段部よりも凸状に突出した段部のステップ幅が、この段部の左右の各壁面に成膜される前記反射防止膜の各膜厚相当分だけ幅狭く形成されたことを特徴とする多段型回折光学素子である。

また、請求項２記載の発明は、前記回折格子部の各段部を、一定の位相差を有して所定の角度傾斜した仮想の直線に沿って段階的に形成した時に、前記反射防止膜を成膜した後の各段部の前記ステップ幅を同じ幅に均一化したことを特徴とする請求項１記載の多段型回折光学素子である。

更に、請求項３記載の発明は、複数の段部にそれぞれステップ幅を有して回折格子部を多段に形成し、且つ、前記回折格子部を一つの方向に沿って複数連接して光学基板を形成する工程と、
前記回折格子部上に、入射光に対して反射を防止するために所定の膜厚で反射防止膜を成膜する工程と、
を有する多段型回折光学素子の製造方法において、
前記光学基板は、前記反射防止膜を成膜する前に、前記回折格子部中で、左右に隣接する段部よりも凹状に凹んだ段部のステップ幅を、この段部に隣接する前記左右の段部の各壁面に成膜される前記反射防止膜の各膜厚相当分だけ幅広く設定する一方、前記左右に隣接する段部よりも凸状に突出した段部のステップ幅を、この段部の左右の各壁面に成膜される前記反射防止膜の各膜厚相当分だけ幅狭く設定することを特徴とする多段型回折光学素子の製造方法である。

請求項１記載の多段型回折光学素子によると、多段型回折光学素子の光学基板に多段に形成した回折格子部上に反射防止膜を成膜する際に、光学基板は、反射防止膜を成膜する前に、回折格子部中で、左右に隣接する段部よりも凹状に凹んだ段部のステップ幅が、この段部に隣接する左右の段部の各壁面に成膜される反射防止膜の各膜厚相当分だけ幅広く形成される一方、左右に隣接する段部よりも凸状に突出した段部のステップ幅が、この段部の左右の各壁面に成膜される反射防止膜の各膜厚相当分だけ幅狭く形成されているため、回折格子部に反射防止膜を成膜した後に、回折格子部は最適な回折構造となり、回折効率の低下、設計値からのズレを防止することができる。

また、請求項２記載の多段型回折光学素子によると、回折格子部の各段部を、一定の位相差を有して所定の角度傾斜した仮想の直線に沿って段階的に形成した時に、前記反射防止膜を成膜した後の各段部の前記ステップ幅を同じ幅に均一化したので、請求項１記載と同様に、回折格子部は最適な回折構造となり、回折効率の低下、設計値からのズレを防止することができる。

また、請求項３記載の多段型回折光学素子の製造方法によると、多段型回折光学素子の光学基板に多段に形成した回折格子部上に反射防止膜を成膜する際に、光学基板は、反射防止膜を成膜する前に、回折格子部中で、左右に隣接する段部よりも凹状に凹んだ段部のステップ幅を、この段部に隣接する左右の段部の各壁面に成膜される反射防止膜の各膜厚相当分だけ幅広く設定する一方、左右に隣接する段部よりも凸状に突出した段部のステップ幅を、この段部の左右の各壁面に成膜される反射防止膜の各膜厚相当分だけ幅狭く設定しているので、回折格子部に反射防止膜を成膜した後に、回折格子部は最適な回折構造となり、回折効率の低下、設計値からのズレを防止することができる。

以下に本発明に係る多段型回折光学素子及び多段型回折光学素子の製造方法の一実施例を図１〜図６を参照して、実施例１，実施例２の順に詳細に説明する。

本発明に係る多段型回折光学素子では、光学基板に多段に形成した回折格子部上に反射防止膜を成膜する際、多段の回折格子部の回折構造を反射防止膜の膜厚に合わせて調整して、反射防止膜を成膜した後に回折格子部の各段部のステップ幅を同じ幅に均一化することで、多段の回折格子部が最適な回折構造となり、回折効率の設計値からのズレ（シフト）を防止することを特徴とするものである。

尚、以下の実施例１，２の多段型回折光学素子を例えば多段型フレネルレンズとして適用可能に構成した際、先に図７を用いて従来技術で説明したように、光学基板の中心近傍の輪帯領域内で輪帯ピッチが例えば２００μｍ，１００μｍ，５０μｍと大きい場合には、多段に形成された回折格子部中で一定の位相差を持って段階的に形成された各段部のステップ幅が仮想の円弧状曲線に沿って設定されているので、回折格子部の各段部のステップ幅が均一に形成されず、この場合には輪帯ピッチに比較して反射防止膜の厚みが相対的に十分小さく、反射防止膜形成によるステップ幅変化起因の回折効率低下が非常に小さく、影響が殆ど無視できる水準であるので、実施例１，２の対象から除外する。

一方、光学基板中の外周側の輪帯領域内で輪帯ピッチが例えば１０μｍ，４μｍ，３．５μｍ，３．０μｍと小さい場合には、多段に形成された回折格子部中で一定の位相差を持って段階的に形成された各段部のステップ幅が所定の角度傾斜した仮想の傾斜線に沿って設定されているので、回折格子部の各段部のステップ幅が均一に形成されており、この場合には輪帯ピッチに比較して反射防止膜の厚みが相対的に十分大きく、反射防止膜形成によるステップ幅変化起因の回折効率低下が顕著に現れ、多段の回折格子部の回折構造を反射防止膜の膜厚に合わせて調整する必要があるので、以下、この場合について説明する。

尚また、以下の実施例１，２の多段型回折光学素子において、説明の便宜上、先に図７を用いて説明した一般的な多段型回折光学素子と同じ構成部材に対して同一の符号を付して説明する。

図１は本発明の実施例１に係る多段型回折光学素子に対する比較例１の多段型回折光学素子を説明するために光学基板の外周側の一つの輪帯領域内を断面して示した縦断面図であり、（ａ）は反射防止膜を成膜する前の状態を示し、（ｂ）は反射防止膜を成膜した後の状態を示した図、
図２は本発明の実施例１に係る多段型回折光学素子を説明するために光学基板の外周側の一つの輪帯領域内を断面して示した縦断面図であり、（ａ）は反射防止膜を成膜する前の状態を示し、（ｂ）は反射防止膜を成膜した後の状態を示した図、
図３（ａ）〜（ｏ）は本発明の実施例１に係る多段型回折光学素子において、光学基板の製造方法を示した工程図である。

図１（ａ），（ｂ）に示した実施例１に対する比較例１の多段型回折光学素子１０Ａと、図２（ａ），（ｂ）に示した実施例１の多段型回折光学素子１０Ｂは、外観形状が共に、先に図７を用いて説明した一般的な多段型回折光学素子１０と同様に、光透過性を有するガラス基板や石英基板などを用いて光学基板１１が形成されており、この光学基板１１の一方の面となる下面１１ａは平坦面に形成されているものの、一方の面と対向する他方の面となる上面１１ｂ側は複数の輪帯領域ＲＺ（ＲＺ_０，ＲＺ_１，ＲＺ_２，ＲＺ_３，……，ＲＺ_ｎ）が中心点０を中心にしてリング状の同心円を描き、且つ、輪帯領域ＲＺ（ＲＺ_０，ＲＺ_１，ＲＺ_２，ＲＺ_３，……，ＲＺ_ｎ）の輪帯ピッチｐ（ｐ_０，ｐ_１，ｐ_２，ｐ_３，……，ｐ_ｎ）が中心点０から外周側に向かって徐々に狭めて設定されていると共に、上面１１ｂ側の各輪帯領域ＲＺ内に複数の段部を有する回折格子部１１ｃ（図１）又は回折格子部１１ｄ（図２）が各段部を外周側に向けて多段に形成されているので、この光学基板１１を径方向に沿って断面した時に回折格子部１１ｃ（図１）又は回折格子部１１ｄ（図２）が光学基板１１の一つの方向となる径方向に複数連接されていることになる。

また、光学基板１１上に多段に形成した回折格子部１１ｃは、ステップ幅をそれぞれ有する複数の段部が一定の位相差（例えばλ／８）を持って段階的に変化するように高さ（深さ）ｈを違えて形成されている。

ここで、本発明の実施例１に係る多段型回折光学素子１０Ｂを説明する前に、この実施例１に対する比較例１の多段型回折光学素子１０Ａについて、図１（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

まず、図１（ａ）に示した如く、実施例１に対する比較例１の多段型回折光学素子１０Ａにおいて、反射防止膜を成膜する前の状態では、光学基板１１の上面１１ｂ上で外周側の一つの輪帯領域ＲＺ_ｎは、輪帯ピッチｐ_ｎに設定されており、この一つの輪帯領域ＲＺ_ｎ内に一つの回折格子部１１ｃが多段に形成されている。

この際、多段に形成された一つの回折格子部１１ｃは、各段部が一定の位相差を持って所定の角度傾斜した仮想の傾斜線ＫＬに沿って例えば８段の階段状に形成されており、１段目ｓ１〜８段目ｓ８まで各段部のステップ幅ｗと各段部の高さ（深さ）ｈとがそれぞれ均一に形成されているので、位相分布が８段の階段状構造となり、１段当たりの高さ（深さ）ｈは入射光の波長λの位相差、λ／８に対応している。

従って、一つの回折格子部１１ｃは、１段目ｓ１〜８段目ｓ８に向かって、回折構造の位相差が０，λ／８，２λ／８，３λ／８，４λ／８，５λ／８，６λ／８，７λ／８として得られている。

この際、多段に形成された一つの回折格子部１１ｃの１段あたりの高さ（深さ）ｈは、一般的に下記の（式１）より求めることができる。

ここで、ｈは多段構造の１段あたりの高さ（深さ）、λは光源の波長、ｄは回折次数で１以上の整数、ｎは光学基板の屈折率、ｖは段数である。

この実施例１において、一つの回折格子部１１ｃは、１次回折構造８段の回折格子を使用しているので、回折次数ｄを１、段数ｖを８、光源の波長λを０．４０μｍ、光学基板の屈折率ｎを１．４６とすると、上記した（式１）から１段あたりの高さ（深さ）ｈは、０．１０９μｍとなる。

また、多段に形成された一つの回折格子部１１ｃの１段あたりのステップ幅ｗは、一般的に下記の（式２）より求めることができる。

ここで、ｗは多段構造の１段当たりのステップ幅、ｖは段数、ｐは輪帯ピッチである。

例えば、輪帯ピッチｐを４．００μｍとすると、段数ｖは８なので１段当たりのステップ幅ｗは０．５０μｍとなる。

そして、一つの回折格子部１１ｃの階段形状は、階段が水平、垂直から構成された理想的な形状例であり、この場合の1次回折光の回折効率は、先に従来技術で述べたように、一つの回折格子部１１ｃの回折構造の位相分布をフーリエ変換することで求められ、各輪帯領域ＲＺごとに理想値が同じ値で９５．３％である。

ところで、前述したように、上記した９５．３％の回折効率は、光学基板１１に対する反射率を考慮していない時に各輪帯領域ＲＺごとの理想値であり、実際には光学基板１１の入射面、出射面の両面において空気層と光学基板１１との屈折率差によって、反射が生じるために、光学基板１１の入射面、出射面での合計の透過率ロス分が例えば８％程度生じると仮定すると、一つの回折格子部１１ｃの回折効率が９５．３％×０．９２＝８７．６％程度まで低下してしまう。

この反射を抑えるために、先に図８を用いて説明した従来の回折光学素子２０と同様に、実施例１に対する比較例１の多段型回折光学素子１０Ａでも、図１（ｂ）に示したように、光学基板１１の下面１１ａに反射防止膜１２を成膜すると共に、光学基板１１の上面１１ｂに多段に形成した一つの回折格子部１１ｃ上に反射防止膜１３を成膜している。

ここで、図１（ｂ）に示した如く、比較例１の多段型回折光学素子１０Ａにおいて、上記した図１（ａ）と同じ一つの輪帯領域ＲＺ_ｎ内で多段に形成した一つの回折格子部１１ｃ上に反射防止膜１３を成膜した際に、膜厚ｔの反射防止膜１３が階段形状に水平、垂直方向に均一に成膜されている。

この場合、一つの回折格子部１１ｃの垂直方向に関しては、反射防止膜１３が成膜されても、各段部の高さ（深さ）はそのまま保たれるために、元の回折構造の位相差０，λ／８，２λ／８，３λ／８，４λ／８，５λ／８，６λ／８，７λ／８が維持される。

しかしながら、一つの回折格子部１１ｃの水平方向に関しては、反射防止膜１３が成膜されると、光学基板１１上で形成した一つの回折格子部１１ｃの各段部のステップ幅ｗに対して、反射防止膜１３の膜厚ｔによって最下部となる１段目ｓ１のステップ幅ｗａ１が幅狭くなり、且つ、最上部となる８段目ｓ８のステップ幅ｗａ８が幅広くなるものの、２段目ｓ２〜７段目ｓ７のステップ幅ｗは変化しない。

上記の状態を言い換えると、隣り合う輪帯領域ＲＺの各回折格子部を含めて一つの回折格子部１１ｃ中で、左右に隣接する段部よりも凹状に凹んだ段部（１段目ｓ１）は、この段部に隣接する左右の段部の各壁面に成膜される反射防止膜１３の各膜厚によってステップ幅（ｗａ１）が狭くなってしまい、一方、左右に隣接する段部よりも凸状に突出した段部（８段目ｓ８）は、この段部の左右の各壁面に成膜される反射防止膜１３の各膜厚によってステップ幅（ｗａ８）が広くなってしまう。

この時に、反射防止膜１３を成膜する前の段部の通常のステップ幅をｗとして、膜厚ｔで反射防止膜１３を成膜した後の一つの回折格子部１１ｃ中で、最下部となる１段目ｓ１のステップ幅ｗａ１は、下記の（式３）より求めることができる。

一方、最上部となる８段目ｓ８のステップ幅ｗａ８は、下記の（式４）より求めることができる。

上記したように、一つの回折格子部１１ｃ上に反射防止膜１３を成膜すると、１段目ｓ１のステップ幅ｗａ１及び８段目のステップ幅ｗａ８が反射防止膜１３を成膜する前のステップ幅ｗに対して変化する。

この際、入射光の回折現象は、回折構造の最上面である反射防止膜１３上で発生するので、ステップ幅の変化により回折構造が変化し、結果として回折効率を劣化させる。

そして輪帯ピッチpが小さくなるほど、先に示した式２より各段部のステップ幅が小さくなり、ステップ幅が小さくなるほど、先に示した式３より最下部となる１段目ｓ１のステップ幅ｗａ１に対する反射防止膜１３の膜厚ｔの割合、及び、先に示した式４より最上部となる８段目ｓ８のステップ幅ｗａ８に対する反射防止膜１３の膜厚ｔの割合、が大きくなる。このために、輪帯ピッチｐが小さいほど、一つの回折格子部１１ｃの回折効率の劣化が大きくなる。

ここで、具体的に、比較例１の多段型回折光学素子１０Ａに対して、一つの回折格子部１１ｃ上に反射防止膜１３を膜厚ｔ＝０．１５μｍで成膜し、且つ、輪帯ピッチｐを変化させた際の１次８段回折構造回折構造の１次光回折効率計算例を下記の表１に示す。

一つの回折格子部１１ｃの回折効率に関しては前述の通り、回折構造の位相分布をフーリエ変換することで求められる。そして、膜厚ｔ＝０．１５μｍで反射防止膜１３を成膜した後にこの計算で使用される各段部のステップ幅は、１段目ｓ１をｗａ１，２段目ｓ２〜７段目ｓ７をｗ，８段目ｓ８をｗａ８とし、且つ、階段構造段差の位相差はλ／８とした上で１次光回折効率が計算されている。

上記した表１より、輪帯ピッチｐを１０．０μｍ，４．０μｍ，３．５μｍ，３．０μｍと小さくしていくと、一つの回折格子部１１ｃの回折効率は、各輪帯領域ＲＺ内での理想値となる９５．３％に対して９５．０％，９２．４％，９１．６％，９０．５％とそれぞれ減少し、輪帯ピッチｐが小さいほど、一つの回折格子部１１ｃの回折効率の劣化が大きくなることがわかる。

ここでは、反射防止膜１３そのものの透過率に関しては便宜上１００％として計算した例であり、実際に反射防止膜１３の透過率を考慮した一つの回折格子部１１ｃの回折効率は、回折構造の回折効率と反射防止膜１３の透過率とを掛け合わせた数字となる。

次に、本発明の実施例１の多段型回折光学素子１０Ｂについて、図２（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

図２（ａ），（ｂ）に示した本発明の実施例１の多段型回折光学素子１０Ｂでは、先に説明した比較例１の多段型回折光学素子１０Ａにおいて、光学基板１１の外周側の一つの輪帯領域ＲＺ内に形成した一つの回折格子部１１ｃ上に反射防止膜１３を成膜した時の回折効率劣化の問題を解決するために、後述する一つの回折格子部１１ｄ上に反射防止膜１３を成膜した後の各段部のステップ幅が全て同じステップ幅となるように改善を図っている。

尚、実施例１の多段型回折光学素子１０Ｂにおいて、光学基板１１に多段の回折格子部１１ｄを形成する方法については後述する。

即ち、図２（ａ）に示した如く、実施例１の多段型回折光学素子１０Ｂにおいて、反射防止膜を成膜する前の状態では、先に説明した比較例１と同様に、光学基板１１の上面１１ｂ上で外周側の一つの輪帯領域ＲＺ_ｎは、輪帯ピッチｐ_ｎに設定されており、この一つの輪帯領域ＲＺ_ｎ内に一つの回折格子部１１ｄが多段に形成されており、各段部は外周側を向いている。

この際、多段に形成された一つの回折格子部１１ｄは、各段部が一定の位相差を持って所定の角度傾斜した仮想の傾斜線ＫＬに沿って例えば８段の階段状に形成されて、位相分布が８段の階段状構造となり、１段当たりの高さ（深さ）ｈは入射光の波長λの位相差、λ／８に対応しているものの、先に図１を用いて説明した比較例１における一つの回折格子部１１ｃに対して形状が一部異なっている。

具体的に説明すると、一つの回折格子部１１ｄは反射防止膜を成膜する前の状態であり、最下部となる１段目ｓ１のステップ幅ｗｂ１は後述する反射防止膜１３の膜厚ｔを考慮して通常のステップ幅ｗよりも幅広く形成され、且つ、２段目ｓ２〜７段目ｓ７までのステップ幅は通常のステップ幅ｗで形成されていると共に、最上部となる８段目ｓ８のステップ幅ｗｂ８は後述する反射防止膜１３の膜厚ｔを考慮して通常のステップ幅ｗよりも幅狭く形成されている。

上記の状態を言い換えると、隣り合う輪帯領域ＲＺの各回折格子部を含めて一つの回折格子部１１ｄ中で、左右に隣接する段部よりも凹状に凹んだ段部（１段目ｓ１）のステップ幅（ｗｂ１）を、この段部に隣接する左右の段部の各壁面に成膜される反射防止膜１３の各膜厚相当分だけ通常のステップ幅（ｗ）よりも幅広く設定する一方、左右に隣接する段部よりも凸状に突出した段部（８段目ｓ８）のステップ幅（ｗｂ８）を、この段部の左右の各壁面に成膜される反射防止膜１３の各膜厚相当分だけ通常のステップ幅ｗよりも幅狭く設定している。

この際、一つの回折格子部１１ｄ上に成膜される反射防止膜１３の膜厚ｔとし、且つ、通常のステップ幅ｗとし、更に、反射防止膜１３を成膜する時のプロセス係数ｋとすると、最下部となる１段目ｓ１のステップ幅ｗｂ１は、下記の（式５）より求めることができる。

一方、最上部となる８段目ｓ８のステップ幅ｗｂ８は、下記の（式６）より求めることができる。

尚、上記した（式５）及び（式６）中に記載した反射防止膜１３を成膜する時のプロセス係数ｋは、０．６から１．０といった値を取り、このプロセス係数ｋは反射防止膜１３の回折構造垂直方向と水平方向の膜厚ｔの差に起因した値であり、膜厚ｔの差は、反射防止膜１３の成膜方法、光学基板１１の各階段の高さ（深さ）ｈなどによって異なるものである。

この後、図２（ｂ）に示した如く、実施例１の多段型回折光学素子１０Ｂにおいて、光学基板１１の下面１１ａに反射防止膜１２を成膜すると共に、光学基板１１の上面１１ｂに上記のように多段に形成した一つの回折格子部１１ｄ上に反射防止膜１３を成膜している。

この際、光学基板１１の下面１１ａに成膜する反射防止膜１２及び上面１１ｂに成膜する反射防止膜１３は、ＳｉＯ_２及びＴａ_２Ｏ_５の材料を用いて蒸着によって成膜しており、且つ、上面１１ｂに形成した回折格子部１１ｄに対しては膜厚ｔを例えば０．１５μｍ程度に設定している。

尚、上記では、反射防止膜１３をＳｉＯ_２及びＴａ_２Ｏ_５の材料を蒸着によって成膜しているが、これに限定されるものでもなく、反射防止膜１３の材料はＴａ_２Ｏ_５単体，ＴｉＯ_２，ＺｒＯ_２，ＮｂＯ_３などその他の材料が使用可能であり、膜厚及び、成膜方法、も限定されるものではない。

上記により、反射防止膜１３を一つの回折格子部１１ｄ上に成膜した後の各段部のステップ幅は、光学基板１１上で２段目ｓ２〜７段目ｓ７までに形成した通常のステップ幅ｗと同じになり、各段部のステップ幅が均一化されるので、比較例１よりも回折効率を向上させることができる。

ここで、具体的に、実施例１の多段型回折光学素子１０Ｂに対して、一つの回折格子部１１ｄ上に反射防止膜１３を膜厚ｔ＝０．１５μｍで成膜し、且つ、輪帯ピッチｐを変化させた際の１次８段回折構造回折構造の１次光回折効率計算例を下記の表２に示す。

一つの回折格子部１１ｄの回折効率に関しては前述の通り、回折構造の位相分布をフーリエ変換することで求められる。そして、膜厚ｔ＝０．１５μｍで反射防止膜１３を成膜した後にこの計算で使用される各段部のステップ幅は、１段目ｓ１〜８段目ｓ８まで全てｗとして計算され、且つ、階段構造段差の位相差はλ／８とし上で１次光回折効率が計算されている。

上記した表２より、輪帯ピッチｐを１０．０μｍ，４．０μｍ，３．５μｍ，３．０μｍと小さくしても、一つの回折格子部１１ｄの回折効率は各輪帯領域ＲＺ内での理想値となる９５．３％にそれぞれ近づき、一つの回折格子部１１ｄの回折効率の低下が防止されることがわかる。

この際、反射防止膜１３の膜厚ｔとステップ幅ｗとの間に、調整できる制限があり、下記の（式７）によってその制限が求まる。

上記した（式７）のように、反射防止膜１３を成膜した後の各段部のステップ幅ｗが反射防止膜１３の膜厚ｔの２倍にプロセス係数ｋを掛けた値より大きい場合に前記のステップ幅ｗの調整が可能である。

次に、本発明の実施例１に係る多段型回折光学素子１０Ｂにおいて、光学基板１１の製造製方法について、図３（ａ）〜（ｏ）を用いて説明する。

図３（ａ）〜（ｏ）に示したように、光学基板１１上に８段構造の回折格子部を形成する場合に、図３（ａ）に示したような２段用のマスクパターンＭ１を用いて、図３（ｂ）〜（ｅ）に示したようにレジストの塗布・マスクアライメント・露光・現像・エッチング・レジスト除去のプロセスを行って、２段段構造の回折格子部をまず作製する。

この際、図３中で（ａ）は上記したように２段用のマスクパターンＭ１であり、（ｂ）は光学基板１１に対するレジスト塗布、（ｃ）はマスクパターンマスクＭ１による露光及び現像後のレジストパターン、（ｄ）はレジスト保護による基板エッチング、（ｅ）はレジスト除去後の基板形状を示している。

この後、図３（ｆ）に示したような４段用のマスクパターンＭ２を用いて、上記と略同じ工程で図３（ｇ）〜（ｊ）に示したように、再度、レジストの塗布・マスクアライメント・露光・現像・エッチング・レジスト除去のプロセスを行って、４段構造の回折格子部を作製する。

更に、図３（ｋ）に示したような８段用のマスクパターンＭ３を用いて、上記と略同じ工程で図３（ｌ）〜（ｏ）に示したように、再度、レジストの塗布・マスクアライメント・露光・現像・エッチング・レジスト除去のプロセスを行って、８段構造の回折格子部１１ｄを作製する。

この際、８段用のマスクパターンＭ３は、８段構造の回折格子部１１ｄ上に成膜される反射防止膜１３｛図２（ｂ）｝の膜厚を考慮して、先に図２（ａ）を用いて説明したように、（式５）から求めた１段目ｓ１のステップ幅ｗｂ１、（式２）から求めた２段目ｓ２〜７段目ｓ７のステップ幅ｗ、（式６）から求めた８段目ｓ８のステップ幅ｗｂ８がそれぞれ得られるような、マスクパターン部ｍｄが予め形成されている。

そして、図３（ｏ）で光学基板１１上に８段構造の回折格子部１１ｄを形成した後に、光学基板１１の両面に反射防止膜１２，１３｛図２（ｂ）｝を成膜することで、実施例１に係る多段型回折光学素子１０Ｂが完成する。

尚、この実施例１では、８段の段差をエッチングする際、３枚のマスクパターンＭ１〜Ｍ３を使用して、３回の露光、エッチング工程を行っているが、これに限定されるものでなく、例えばマスクを７枚用意して、７回エッチングを行って、８段の段部を得ることもできる。

図４は本発明の実施例２に係る多段型回折光学素子に対する比較例２の多段型回折光学素子を説明するために光学基板の外周側の一つの輪帯領域内を断面して示した縦断面図であり、（ａ）は反射防止膜を成膜する前の状態を示し、（ｂ）は反射防止膜を成膜した後の状態を示した図、
図５は本発明の実施例２に係る多段型回折光学素子を説明するために光学基板の外周側の一つの輪帯領域内を断面して示した縦断面図であり、（ａ）は反射防止膜を成膜する前の状態を示し、（ｂ）は反射防止膜を成膜した後の状態を示した図、
図６（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施例２に係る多段型回折光学素子において、光学基板の製造方法を示した工程図である。

図４（ａ），（ｂ）に示した実施例２に対する比較例２の多段型回折光学素子１０Ｃと、図５（ａ），（ｂ）に示した実施例２の多段型回折光学素子１０Ｄは、先に説明した実施例１に対する比較例１の多段型回折光学素子１０Ａ（図１）と、実施例１の多段型回折光学素子１０Ｂ（図２）とに対して各回折格子部の形状が一部異なるだけであり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付して必要に応じて適宜説明し、異なる点を中心にして説明する。

ここで、本発明の実施例２に係る多段型回折光学素子１０Ｂを説明する前に、この実施例２に対する比較例２の多段型回折光学素子１０Ｃについて、図４（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

まず、図４（ａ）に示した如く、比較例２の多段型回折光学素子１０Ｃにおいて、反射防止膜を成膜する前の状態では、光学基板１１の下面１１ａは平坦に形成され、且つ、光学基板１１の上面１１ｂ上で外周側の一つの輪帯領域ＲＺ_ｎは、輪帯ピッチｐ_ｎに設定されており、この一つの輪帯領域ＲＺ_ｎ内に一つの回折格子部１１ｅが多段に形成されて各段が外周側を向いている。

この際、一つの回折格子部１１ｅは、所定の角度傾斜した仮想の傾斜線ＫＬに沿って例えば８段の多段状に形成されており、１段目ｓ１から８段目ｓ８まで各段部のステップ幅ｗは均一に形成され、且つ、各段部の高さ（深さ）は４段目ｓ４を除いて１段当たりの高さ（深さ）ｈが入射光の波長λの位相差、λ／８に対応している。

一方、一つの回折格子部１１ｅ中で４段目ｓ４の高さ（深さ）が実施例１に対して異なっており、通常の位相差３λ／８を点線で示しているが、それよりも小さいλ／８に設定されている。この目的は、１次回折光の回折効率を小さく調整するためである。

従って、一つの回折格子部１１ｅは、１段目ｓ１〜８段目ｓ８に向かって、回折構造の位相差が０，λ／８，２λ／８，λ／８，４λ／８，５λ／８，６λ／８，７λ／８として得られている。

この際、一つの回折格子部１１ｅ中で４段目ｓ４以外は１段当たりの高さ（深さ）ｈを、先に説明した（式１）を用いて実施例１と同様に求めることができ、回折次数ｄ＝１、段数ｖ＝８、光源の波長λ＝０．４０μｍ、光学基板の屈折率ｎ＝１．４６とすると、（式１）から１段あたりの高さ（深さ）ｈは、０．１０９μｍとなる。

また、多段に形成された一つの回折格子部１１ｅの１段あたりのステップ幅ｗは、先に説明した（式２）を用いて実施例１と同様に求めることができる。この際、一つの輪帯領域ＲＺ_ｎの輪帯ピッチｐ_ｎを例えば４．０μｍとすると、段数ｖは８段であるので、一つの回折格子部１１ｅの１段あたりのステップ幅ｗは、（式２）から０．５０μｍとなる。

そして、一つの輪帯領域ＲＺ_ｎの輪帯ピッチｐ_ｎを例えば４．０μｍとした時に、１次回折光の回折効率を小さく調整するために４段目ｓ４の位相差をλ／８に設定した一つの回折格子部１１ｅの回折効率設計値は、７４．２％である。

ところで、上記した７４．２％の回折効率設計値は、光学基板１１に対する反射率を考慮せずに輪帯ピッチｐ_ｎが例えば４．０μｍである時の理想値であり、実際には光学基板１１の入射面、出射面の両面において空気層と光学基板１１との屈折率差によって、反射が生じるために、光学基板１１の入射面、出射面での合計の透過率ロス分が例えば８％程度生じると仮定すると、一つの回折格子部１１ｅの回折効率が７４．２％×０．９２＝６８．３％程度まで低下してしまう。

この反射を抑えるために、比較例２の多段型回折光学素子１０Ｃでは、図４（ｂ）に示したように、光学基板１１の下面１１ａに反射防止膜１２を成膜すると共に、光学基板１１の上面１１ｂ上に多段に形成した一つの回折格子部１１ｅに反射防止膜１３を成膜している。

ここで、図４（ｂ）に示した如く、比較例２の多段型回折光学素子１０Ｃにおいて、上記した図４（ａ）と同じ一つの輪帯領域ＲＺ_ｎ内で多段に形成した一つの回折格子部１１ｅに反射防止膜１３を成膜した際に、膜厚ｔの反射防止膜１３が階段形状に水平、垂直方向に均一に成膜されている。

この場合、一つの回折格子部１１ｅの垂直方向に関しては、反射防止膜１３が成膜されても、各段部の高さ（深さ）はそのまま保たれるために、元の回折構造の位相差０，λ／８，２λ／８，λ／８，４λ／８，５λ／８，６λ／８，７λ／８が維持される。

しかしながら、一つの回折格子部１１ｅの水平方向に関しては、反射防止膜１３が成膜されると、反射防止膜１３の膜厚ｔによって最下部となる１段目ｓ１のステップ幅ｗａ１及び４段目ｓ４のステップ幅ｗａ４が共に幅狭くなり、且つ、３段目ｓ３のステップ幅ｗａ３及び最上部となる８段目ｓ８のステップ幅ｗａ８が共に幅広くなるものの、２段目ｓ２及び５段目ｓ５〜７段目ｓ７のステップ幅ｗは変化しない。

上記の状態を言い換えると、隣り合う輪帯領域ＲＺの各回折格子部を含めて一つの回折格子部１１ｅ中で、左右に隣接する段部よりも凹状に凹んだ段部（１段目ｓ１及び４段目ｓ４）は、この段部に隣接する左右の段部の各壁面に成膜される反射防止膜１３の各膜厚によってステップ幅（ｗａ１及びｗａ４）が狭くなってしまい、一方、左右に隣接する段部よりも凸状に突出した段部（３段目ｓ３及び８段目ｓ８）は、この段部の左右の各壁面に成膜される反射防止膜１３の各膜厚によってステップ幅（ｗａ３及びｗａ８）が広くなってしまう。

この時に、反射防止膜１３を成膜する前の段部の通常のステップ幅をｗとして、膜厚ｔで反射防止膜１３を成膜した後の一つの回折格子部１１ｅ中で、１段目ｓ１のステップ幅ｗａ１及び４段目ｓ４のステップ幅ｗａ４は、先に説明した（式３）より求めることができ、また、３段目ｓ３のステップ幅ｗａ３及び８段目ｓ８のステップ幅ｗａ８は、先に説明した（式４）より求めることができる。

そして、一つの輪帯領域ＲＺ_ｎの輪帯ピッチｐ_ｎを例えば４．０μｍとした時に、膜厚ｔ＝０．１５μｍで反射防止膜１３を成膜した後に一つの回折格子部１１ｅの回折効率は、回折効率設計値７４．２％に対して２．４％降下してしまい、７１．８％となる。

ここでも、反射防止膜１３そのものの透過率に関しては便宜上１００％として計算した例であり、実際に反射防止膜１３の透過率を考慮した多段型回折光学素子の回折効率は、回折構造の回折効率と反射防止膜１３の透過率とを掛け合わせた数字となる。

次に、本発明の実施例２の多段型回折光学素子１０Ｄについて、図５（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

図５（ａ），（ｂ）に示した本発明の実施例２の多段型回折光学素子１０Ｄでは、先に説明した比較例２の多段型回折光学素子１０Ｃにおいて、光学基板１１の外周側の一つの輪帯領域ＲＺ内に形成した一つの回折格子部１１ｅ上に反射防止膜１３を成膜した時の回折効率劣化の問題を解決するために、後述する一つの回折格子部１１ｆ上に反射防止膜１３を成膜した後の各段部のステップ幅が全て同じステップ幅となるように改善を図っている。

尚、実施例２の多段型回折光学素子１０Ｄにおいて、光学基板１１に多段の回折格子部１１ｆを形成する方法については後述する。

即ち、図５（ａ）に示した如く、実施例２の多段型回折光学素子１０Ｄにおいて、反射防止膜を成膜する前の状態では、光学基板１１の上面１１ｂ上で外周側の一つの輪帯領域ＲＺ_ｎは、輪帯ピッチｐ_ｎに設定されており、この一つの輪帯領域ＲＺ_ｎ内に一つの回折格子部１１ｆが多段に形成されており、各段部は外周側を向いている。

この際、一つの回折格子部１１ｆは、所定の角度傾斜した仮想の傾斜線ＫＬに沿って例えば８段の多段状に形成されている。

具体的に説明すると、一つの回折格子部１１ｆ中において、最下部となる１段目ｓ１のステップ幅ｗｂ１及び４段目ｓ１のステップ幅ｗｂ４は、後述する反射防止膜１３の膜厚ｔを考慮して先に説明した（式５）を用いて通常のステップ幅ｗよりも幅広く形成され、且つ、３段目ｓ３のステップ幅ｗｂ３及び最上部となる８段目ｓ８のステップ幅ｗｂ８は後述する反射防止膜１３の膜厚ｔを考慮して先に説明した（式６）を用いて通常のステップ幅ｗよりも幅狭く形成されていると共に、２段目ｓ２及び５段目ｓ５〜７段目ｓ７のステップ幅は通常のステップ幅ｗで形成されている。

上記の状態を言い換えると、隣り合う輪帯領域ＲＺの各回折格子部を含めて一つの回折格子部１１ｆ中で、左右に隣接する段部よりも凹状に凹んだ段部（１段目ｓ１及び４段目ｓ４）のステップ幅（ｗｂ１及びｗｂ４）を、この段部に隣接する左右の段部の各壁面に成膜される反射防止膜１３の各膜厚相当分だけ通常のステップ幅ｗよりも幅広く設定する一方、左右に隣接する段部よりも凸状に突出した段部（３段目ｓ３及び８段目ｓ８）のステップ幅（ｗｂ３及びｗｂ８）を、この段部の左右の各壁面に成膜される反射防止膜１３の各膜厚相当分だけ通常のステップ幅ｗよりも幅狭く設定している。

この後、図５（ｂ）に示した如く、光学基板１１の下面１１ａに反射防止膜１２を成膜すると共に、光学基板１１の上面１１ｂに上記のように多段に形成した一つの回折格子部１１ｆ上に反射防止膜１３を成膜している。

この際、光学基板１１の下面１１ａに成膜する反射防止膜１２及び上面１１ｂに成膜する反射防止膜１３は、ＳｉＯ_２及びＴａ_２Ｏ_５の材料を用いて蒸着によって成膜しており、且つ、上面１１ｂに形成した回折格子部１１ｆに対しては膜厚ｔを例えば０．１５μｍ程度に設定している。

上記により、反射防止膜１３を一つの回折格子部１１ｆに成膜した後の各段部のステップ幅は、光学基板１１上で２段目ｓ２及び５段目ｓ５〜７段目ｓ７に形成した通常のステップ幅ｗと同じになり、各段部のステップ幅が均一化されるので、比較例２よりも回折効率を向上させることができる。

そして、一つの輪帯領域ＲＺ_ｎの輪帯ピッチｐ_ｎを例えば４．０μｍとした時に、一つの回折格子部１１ｆ上に膜厚ｔ＝０．１５μｍで反射防止膜１３を成膜した後の回折効率は、上記した回折効率設計値７４．２％に近づき、回折効率の低下が防止されることがわかる。

次に、本発明の実施例２に係る多段型回折光学素子１０Ｄにおいて、光学基板１１の製造製方法について、図６（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。

本発明の実施例２に係る多段型回折光学素子１０Ｄにおいて、光学基板１１を製造する場合に、先に実施例１で図３（ａ）〜（ｏ）を用いて８段の回折格子部１１ｄを形成した光学基板１１を用い、この光学基板１１に対して４段目の段部がλ／８の位相差となるように加工すれば良いものである。

即ち、図６（ａ）に示したマスクパターンＭ４は、４段目の段部だけに対してエッチング可能に対応したマスクパターン部ｍｆが予め形成されており、このマスクパターン部ｍｆのパターン幅は下記の４段目ｓ４に対応している。

また、図６（ｂ）は図３（ａ）〜（ｏ）を用いて８段の回折格子部１１ｄを形成した光学基板１１と同様な作製手段を用いており、回折格子部１１ｄ中で１段目ｓ１のステップ幅ｗｂ１及び４段目ｓ４のステップ幅ｗｂ４、２段目ｓ２及び５段目ｓ５〜７段目ｓ７のステップ幅ｗ、３段目ｓ３のステップ幅ｗｂ３及び８段目ｓ８のステップ幅ｗｂ８がそれぞれ得られており、この回折格子部１１ｄにレジスト塗布したものであり、レジスト塗布基板に対してマスクパターンＭ４による露光を行い、レジストを現像する。

また、図６（ｃ）は図６（ｂ）に対して現像後に残ったレジスト形状を示す。このレジストをマスクとして、４段目の段部に対してエッチングを行い、図６（ｄ）に示したようにエッチング後の形状を得る。

更に、図６（ｅ）に示したように、レジストを剥離して、回折格子部１１ｆを得る。この回折格子部１１ｆは、先に先に図５（ａ）を用いて説明したように、（式５）から求めた１段目ｓ１のステップ幅ｗｂ１及び４段目ｓ４のステップ幅ｗｂ４、（式６）から求めた３段目ｓ３のステップ幅ｗｂ３及び８段目ｓ８のステップ幅ｗｂ８、（式２）から求めた２段目ｓ２及び５段目ｓ５〜７段目ｓ７のステップ幅ｗがそれぞれ得られている。

そして、図６（ｅ）で光学基板１１上に多段の回折格子部１１ｆを形成した後に、光学基板１１の両面に反射防止膜１２，１３｛図５（ｂ）｝を成膜することで、実施例２に係る多段型回折光学素子１０Ｄが完成する。

尚、以上説明した実施例１，２において、多段型回折光学素子１０Ｂ，１０Ｄを、例えば、多段型フレネルレンズとして構成したために、光学基板１１の中心部近傍は輪帯ピッチに比較して反射防止膜１３の厚みが相対的に十分小さく、反射防止膜形成によるステップ幅変化起因の回折効率低下が非常に小さいのでこの部分を除外した場合について説明したが、これに限ることなく、先に図７を用いて説明した一般的な多段型回折光学素子１０Ａように、光学基板１１の中心部近傍の輪帯領域ＲＺ内で回折格子部１１ｃの各段部のステップ幅が各段部ごとに異なっているものの、光学基板１１の中心部近傍の輪帯領域ＲＺ内の各回折格子部１１ｃ中では、左右に隣接する段部よりも凹状に凹んだ段部、及び／又は、左右に隣接する段部よりも凸状に突出した段部が存在するので、各段部のステップ幅が各段部ごとに異なっていても前記した実施例１，２の技術的思想を適用しても何等の支障も生じない。

尚また、光学基板１１に多段に形成した回折格子部の各段部の向きは外周側又は内周側のどちらでもかまわないものである。

本発明の実施例１に係る多段型回折光学素子に対する比較例１の多段型回折光学素子を説明するために光学基板の外周側の一つの輪帯領域内を断面して示した縦断面図であり、（ａ）は反射防止膜を成膜する前の状態を示し、（ｂ）は反射防止膜を成膜した後の状態を示した図である。 本発明の実施例１に係る多段型回折光学素子を説明するために光学基板の外周側の一つの輪帯領域内を断面して示した縦断面図であり、（ａ）は反射防止膜を成膜する前の状態を示し、（ｂ）は反射防止膜を成膜した後の状態を示した図である。 （ａ）〜（ｏ）は本発明の実施例１に係る多段型回折光学素子において、光学基板の製造方法を示した工程図である。 本発明の実施例２に係る多段型回折光学素子に対する比較例２の多段型回折光学素子を説明するために光学基板の外周側の一つの輪帯領域内を断面して示した縦断面図であり、（ａ）は反射防止膜を成膜する前の状態を示し、（ｂ）は反射防止膜を成膜した後の状態を示した図である。 本発明の実施例２に係る多段型回折光学素子を説明するために光学基板の外周側の一つの輪帯領域内を断面して示した縦断面図であり、（ａ）は反射防止膜を成膜する前の状態を示し、（ｂ）は反射防止膜を成膜した後の状態を示した図である。 （ａ）〜（ｅ）は本発明の実施例２に係る多段型回折光学素子において、光学基板の製造方法を示した工程図である。 （ａ），（ｂ）は一般的な多段型回折光学素子を示した平面図，縦断面図である。 従来の回折光学素子において、光学基板の上下の面に反射防止膜を成膜した状態を示した縦断面図である。

符号の説明

１０Ａ…実施例１の多段型回折光学素子に対する比較例１の多段型回折光学素子、
１０Ｂ…実施例１の多段型回折光学素子、
１０Ｃ…実施例２の多段型回折光学素子に対する比較例２の多段型回折光学素子、
１０Ｄ…実施例２の多段型回折光学素子、
１１…光学基板、１１ａ…下面、１１ｂ…上面、
１１ｃ…回折格子部（比較例１）、１１ｄ…回折格子部（実施例１）、
１１ｅ…回折格子部（比較例２）、１１ｆ…回折格子部（実施例２）、
１２…反射防止膜、１３…反射防止膜、
ＫＬ…仮想の傾斜線、ＲＺ…輪帯領域、ｐ…輪帯ピッチ、ｔ…反射防止膜の膜厚。

Claims (3)

1. 複数の段部にそれぞれステップ幅を有して回折格子部が多段に形成され、且つ、前記回折格子部が一つの方向に沿って複数連接された光学基板と、
   前記回折格子部上に、入射光に対して反射を防止するために所定の膜厚で成膜された反射防止膜と、
   を備えた多段型回折光学素子において、
   前記光学基板は、前記反射防止膜を成膜する前に、前記回折格子部中で、左右に隣接する段部よりも凹状に凹んだ段部のステップ幅が、この段部に隣接する前記左右の段部の各壁面に成膜される前記反射防止膜の各膜厚相当分だけ幅広く形成される一方、前記左右に隣接する段部よりも凸状に突出した段部のステップ幅が、この段部の左右の各壁面に成膜される前記反射防止膜の各膜厚相当分だけ幅狭く形成されたことを特徴とする多段型回折光学素子。
2. 前記回折格子部の各段部を、一定の位相差を有して所定の角度傾斜した仮想の直線に沿って段階的に形成した時に、前記反射防止膜を成膜した後の各段部の前記ステップ幅を同じ幅に均一化したことを特徴とする請求項１記載の多段型回折光学素子。
3. 複数の段部にそれぞれステップ幅を有して回折格子部を多段に形成し、且つ、前記回折格子部を一つの方向に沿って複数連接して光学基板を形成する工程と、
   前記回折格子部上に、入射光に対して反射を防止するために所定の膜厚で反射防止膜を成膜する工程と、
   を有する多段型回折光学素子の製造方法において、
   前記光学基板は、前記反射防止膜を成膜する前に、前記回折格子部中で、左右に隣接する段部よりも凹状に凹んだ段部のステップ幅を、この段部に隣接する前記左右の段部の各壁面に成膜される前記反射防止膜の各膜厚相当分だけ幅広く設定する一方、前記左右に隣接する段部よりも凸状に突出した段部のステップ幅を、この段部の左右の各壁面に成膜される前記反射防止膜の各膜厚相当分だけ幅狭く設定することを特徴とする多段型回折光学素子の製造方法。

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