JP3495925B2 - Optical element manufacturing method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、異なる材質の周期
構造を重ね合わせた光学素子の製造方法に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an optical element in which periodic structures made of different materials are superposed.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来から、光学系の色収差の補正は、分
散が異なる硝材から成る光学素子を組み合わせることに
より行われており、またレンズ等の屈折型光学系ではな
く、回折型光学系を用いることが、文献ＳＰＩＥ，Ｖｏ
ｌ．１３５４第２４〜３７巻に開示されている。2. Description of the Related Art Conventionally, correction of chromatic aberration of an optical system has been performed by combining optical elements made of glass materials having different dispersions, and a diffractive optical system is used instead of a refractive optical system such as a lens. That is the document SPIE, Vo
l. 1354, volumes 24-37.

【０００３】分光特性を有する光学系に回折効率を有す
る回折面を付加する場合は、使用する波長領域における
回折効率を高く保つことが大切である。しかし、設計次
数以外の次数の光は、次数が離れる程、回折角が大きく
なり、焦点距離の差が大きくなるためにデフォーカスと
して現れ、特に高輝度な光源が存在する場合には、サイ
ドローブが見られることがある。When a diffractive surface having a diffraction efficiency is added to an optical system having a spectral characteristic, it is important to keep the diffraction efficiency in the wavelength range to be used high. However, light of orders other than the designed order appears as defocus because the diffraction angle becomes larger as the order becomes farther away, and the difference in focal length becomes larger, and especially when there is a high-luminance light source, side lobes are present. May be seen.

【０００４】２層構造の回折光学素子は、色収差の補正
効果を有する光学系において、使用波長の領域内で設計
次数近傍の回折効率を大幅に低減することができるの
で、この回折光学素子を応用することにより、画質及び
情報においてかなりの品質向上が期待できる。しかし、
この回折光学素子は光学的性能向上の反面で、製造方法
が非常に複雑でかつ高コストとなり、実用が難しいとい
う問題がある。A diffractive optical element having a two-layer structure can significantly reduce the diffraction efficiency in the vicinity of the designed order within the wavelength range of use in an optical system having a chromatic aberration correction effect. By doing so, a considerable improvement in image quality and information can be expected. But,
Although this diffractive optical element has improved optical performance, it has a problem that the manufacturing method is very complicated and the cost is high, and it is difficult to put it into practical use.

【０００５】このために、２層以上の多層構造を有する
回折光学素子は、半導体製造工程であるフォトリソグラ
フィ法により形成されており、このフォトリソグラフィ
法はフォトレジストと呼ばれる感光性の樹脂を保護膜と
して微細なパターニングをした後に、エッチング加工を
行って、現像処理したフォトレジストのパターンを基板
に転写する技術である。For this reason, a diffractive optical element having a multilayer structure of two or more layers is formed by a photolithography method which is a semiconductor manufacturing process, and this photolithography method uses a photosensitive resin called photoresist as a protective film. After the fine patterning, the etching process is performed to transfer the developed photoresist pattern onto the substrate.

【０００６】図１０は従来のフォトリソグラフィ法によ
る８段構造の階段状格子の製造工程の模型的な断面図を
示す。図１０(a) において、基板１にスピンナでフォト
レジスト２を塗布した後に、光束Ｌを照射してパターン
露光を行う。図１０(b) において現像、リンス、ポスト
ベーク処理を行って、図１０(c) においてエッチング加
工した後に、洗浄して残留フォトレジスト２を剥離し、
２段の階段形状が形成される。図１０(d) 〜(f) におい
て、図１０(a) 〜(c) と同様の処理を行って４段の階段
形状が形成され、更に図１０(g) 〜(i) において処理を
繰り返すことにより、図１０(j) に示すような８段の階
段形状が完成する。FIG. 10 shows a schematic cross-sectional view of a manufacturing process of a stepped grating having an eight-step structure by a conventional photolithography method. In FIG. 10A, a photoresist 2 is applied to the substrate 1 by a spinner, and then a light flux L is irradiated to perform pattern exposure. In FIG. 10 (b), development, rinsing, and post-baking are performed, and after etching in FIG. 10 (c), cleaning is performed to remove the residual photoresist 2,
A two-step staircase shape is formed. In FIGS. 10 (d) to 10 (f), the same process as in FIGS. 10 (a) to 10 (c) is performed to form a four-step staircase shape, and the process is repeated in FIGS. 10 (g) to 10 (i). As a result, an 8-step staircase shape as shown in FIG. 10 (j) is completed.

【０００７】また、図１０の方法を応用した２層構造の
回折光学素子の製造方法が知られており、図１１、図１
２に回折型レンズとして、所望の２層構造の回折光学素
子を作成する工程の断面図を示す。図１１(a) において
石英ガラス基板３上に有機性被膜材料４を載せ、石英ガ
ラス製の第１型５を被せて紫外線を照射し、図１１(b)
のように有機性被膜材料４による階段形状を形成する。
その後に、図１１(c)においてイオンエッチングを行っ
て、図１１(d) に示すように石英ガラスの回折格子６を
形成する。A method for manufacturing a diffractive optical element having a two-layer structure, to which the method shown in FIG. 10 is applied, is known.
2 shows a sectional view of a step of forming a desired diffractive optical element having a two-layer structure as a diffractive lens. In FIG. 11 (a), the organic coating material 4 is placed on the quartz glass substrate 3, covered with the first mold 5 made of quartz glass, and irradiated with ultraviolet rays.
As described above, the staircase shape is formed by the organic coating material 4.
After that, ion etching is performed in FIG. 11C to form a silica glass diffraction grating 6 as shown in FIG. 11D.

【０００８】図１２(e) において、石英ガラス回折格子
６上にＴｉＯ₂ 膜７を成膜し、図１２(f) においてＴｉ
Ｏ₂ 膜７上に有機性被膜材料４を載せ、更に第１型５と
階段形状が逆方向の石英ガラス製の第２型８を被せ、紫
外線を照射して図１２(g) に示すように有機性被膜材料
４の階段形状を形成する。図１２(h) において再びイオ
ンエッチングを行って、図１２(i) に示すように石英ガ
ラス回折格子６上に、ＴｉＯ₂ 膜による高分散回折格子
９を形成する。In FIG. 12 (e), a TiO ₂ film 7 is formed on the quartz glass diffraction grating 6, and in FIG.
The organic coating material 4 is placed on the O ₂ film 7, and the second mold 8 made of quartz glass whose step shape is opposite to that of the first mold 5 is covered and irradiated with ultraviolet rays as shown in FIG. 12 (g). Then, the stepped shape of the organic coating material 4 is formed. Ion etching is performed again in FIG. 12 (h) to form a high-dispersion diffraction grating 9 of a TiO ₂ film on the silica glass diffraction grating 6 as shown in FIG. 12 (i).

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
製造方法においては、所望の２層構造の回折光学素子を
作成するためには、製造工程が多くなって製造コストが
掛かり、通常のカメラ等の機器用素子として普及させる
ことは難しい。However, in the above-mentioned manufacturing method, in order to manufacture a diffractive optical element having a desired two-layer structure, the number of manufacturing steps is increased and the manufacturing cost is increased. It is difficult to popularize it as a device element.

【００１０】また、通常の平面構造を転写する露光方式
でのリソグラフィ法も知られているが、この方法では１
回の工程で回折光学素子の形状条件である立体形状の高
さを所望の分布に制御できず、結局は異なる高さ（厚
み）設定がある場合には、フォトリソグラフィ法の工程
を複数回繰り返して、所望の格子構造を完成する必要が
ある。更に、図１１の上側の２層目に形成する回折格子
についても、下側の１層目の回折格子に対して高さ（厚
み）が均一でないために、多工程を実施しなければなら
ないという問題がある。A lithography method, which is an exposure method for transferring a normal planar structure, is also known.
If the height of the three-dimensional shape, which is the shape condition of the diffractive optical element, cannot be controlled to the desired distribution in each step, and if there is a different height (thickness) setting in the end, repeat the photolithography method multiple times. It is necessary to complete the desired lattice structure. Further, the height (thickness) of the diffraction grating formed on the second upper layer in FIG. 11 is not uniform with respect to the diffraction grating on the lower first layer, so that it is necessary to perform multiple steps. There's a problem.

【００１１】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
高精度な光学素子を製造する光学素子の製造方法に関す
るものである。An object of the present invention is to solve the above problems,
The present invention relates to an optical element manufacturing method for manufacturing a highly accurate optical element.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の目標を達成するた
めの本発明に係る２層回折光学素子は、第１の周期構造
上に第２の周期構造を型成型によって形成する光学素子
の製造方法であって、前記第１の周期構造が形成された
基板上のアライメントマークを用いて前記第２の周期構
造を成型するための型の位置合わせを行うことを特徴と
する。A two-layer diffractive optical element according to the present invention for achieving the above object is an optical element in which a second periodic structure is formed on a first periodic structure by molding. The method is characterized in that the alignment mark on the substrate on which the first periodic structure is formed is used to perform alignment of a mold for molding the second periodic structure.

【００１３】[0013]

【発明の実施の形態】本発明を図１〜図９に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例の８
段階段構造の回折光学素子の断面図を示し、硝子基板１
０上に第１の回折格子（第１の周期構造）１１が形成さ
れ、第１の回折格子１１上に第２の回折格子（第２の周
期構造）１２が形成されている。第１の回折格子１１は
高屈折率で分散の大きい変性エポキシアクリレートを主
成分とする光硬化樹脂で成形し、第２層の回折格子１２
は低分散のアクリレート系紫外線硬化樹脂で成形されて
いる。それぞれの樹脂の選択については、光学的設計に
より２種以上の樹脂材料のコンビネーションにより決ま
るので、用途により任意に選択することができ、また重
ねる順序も同様に任意で選択することができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in FIGS. FIG. 1 shows the eighth embodiment.
A cross-sectional view of a diffractive optical element having a step structure is shown, showing a glass substrate 1.
A first diffraction grating (first periodic structure) 11 is formed on 0, and a second diffraction grating (second periodic structure) 12 is formed on the first diffraction grating 11. The first diffraction grating 11 is formed of a photo-curing resin whose main component is a modified epoxy acrylate having a high refractive index and large dispersion, and the diffraction grating 12 of the second layer is formed.
Is formed of a low-dispersion acrylate-based UV curable resin. The selection of each resin is determined by the combination of two or more kinds of resin materials depending on the optical design, and therefore can be arbitrarily selected depending on the application, and the order of stacking can also be arbitrarily selected.

【００１４】２層の複合回折光学素子の設計例として、
次の樹脂を使用する。 第１層材料の主成分：変性エポキシアクリレート 硬化後の屈折率 １．５９８ アッべ数 ２８ 第２層材料の主成分：ウレタン変性ポリエステルアクリ
レート 硬化後の屈折率 １．５２５ アッべ数 ５０．８As a design example of a two-layer composite diffractive optical element,
The following resins are used. Main component of first layer material: Refractive index after curing modified epoxy acrylate 1.598 Abbe number 28 Main component of second layer material: Refractive index after curing urethane modified polyester acrylate 1.525 Abbe number 50.8

【００１５】ここで、使用波長領域の光束が特定次数に
集中する格子構造とするためには、例えば波長４８６．
１３ｍｍのＣ線と６５６．２７ｎｍのＦ線において高い
回折効率を得るようにすることが必要であり、形状は次
のような条件を満たさなければならない。 ６５６．２７／８＝｜（Na_F −１）・da−（Nb_F −１）・db｜ ４８６．１３／８＝｜（Na_C −１）・da−（Nb_C −１）・db｜Here, in order to have a lattice structure in which the luminous flux in the used wavelength region is concentrated in a specific order, for example, a wavelength of 486.
It is necessary to obtain high diffraction efficiency in the C line of 13 mm and the F line of 656.27 nm, and the shape must satisfy the following conditions. 656.27 / 8 = | (Na _F −1) · da− (Nb _F −1) · db | 486.13 / 8 = | (Na _C −1) · da− (Nb _C −1) · db |

【００１６】ただし、Na_F はＦ線に対する第１層の屈折
率 Nb_F はＦ線に対する第２層の屈折率 Na_C はＣ線に対する第１層の屈折率 Nb_C はＣ線に対する第２層の屈折率 daは第１層の回折格子の段差 dbは第２層の回折格子の段差Where Na _F is the refractive index of the first layer for F rays, Nb _F is the refractive index of the second layer for F rays, Na _C is the refractive index of the first layer for C rays, and Nb _C is the second layer for C rays. Is the step difference of the diffraction grating of the first layer db is the step difference of the diffraction grating of the second layer

【００１７】このような条件を満たすための形状寸法は
例えば次のようになる。 da＝２３５５ｎｍ db＝２８１８ｎｍThe geometrical dimensions for satisfying such conditions are as follows, for example. da = 2355nm db = 2818nm

【００１８】図２は２層の複合回折光学素子の製造工程
の断面図を示し、先ず図２(a) で第１の回折格子１２を
成形する石英硝子基板１０の表面に、シランカップリン
グを均一にスピンナで塗布した後に、オーブンで乾燥す
る。カップリングは離型の際に石英硝子から成る基板１
０と図２(b) に示す第１層の樹脂材料１３との密着性
を、第１層の石英第１型１４と第１層の樹脂材料１３と
の剥離性よりも大きくして、成形された樹脂材料１３を
石英硝子基板１０に十分に定着させる機能を持ってい
る。FIG. 2 is a sectional view of the manufacturing process of the two-layer composite diffractive optical element. First, a silane coupling is applied to the surface of the quartz glass substrate 10 for forming the first diffraction grating 12 in FIG. 2 (a). After uniformly applying with a spinner, it is dried in an oven. The coupling is a substrate 1 made of quartz glass at the time of release.
0 and the adhesiveness between the first layer resin material 13 shown in FIG. It has a function of sufficiently fixing the resin material 13 thus obtained onto the quartz glass substrate 10.

【００１９】図２(b) で石英硝子が所望の形状を有する
ように設計した石英硝子の第１型１４を使って成形し、
紫外線を照射し硬化させる。そして、第１型１４を離型
すると、図２(c) に示すように第１の回折格子１１が形
成される。In FIG. 2 (b), the first mold 14 of quartz glass designed so that the quartz glass has a desired shape is used for molding.
Irradiate ultraviolet rays to cure. Then, when the first mold 14 is released, the first diffraction grating 11 is formed as shown in FIG. 2 (c).

【００２０】次に図２(d) において、第２層の樹脂材料
１５を第１の回折格子１１上に載せ、第２型１６により
上述と同様に成形して硬化させる。これによって、図２
(e)に示すような２層の複合回折格子が形成される。Next, in FIG. 2D, the resin material 15 of the second layer is placed on the first diffraction grating 11 and is molded and cured by the second mold 16 in the same manner as described above. As a result, FIG.
A two-layer composite diffraction grating as shown in (e) is formed.

【００２１】２層目の回折格子１２は、１層目の回折格
子１１のピッチと高精度にアライメントする必要であ
り、このときにずれがあると、ピッチ単位で設計した補
正効果が低減するだけでなく、本来の回折を乱してレン
ズとしての機能も失ってしまう。従って、本実施例では
図３、図４に示すように、第１層の成形時に第１型１４
の凹形状１４ａによってアライメントマーク１１ａを基
板１０上に転写しておき、そのマーク形状に第２型１６
の凹形状１６ａを合わせることにより、高精度のアライ
メントを行っている。The diffraction grating 12 of the second layer needs to be aligned with the pitch of the diffraction grating 11 of the first layer with high accuracy, and if there is a deviation at this time, the correction effect designed in units of pitch only decreases. Not only that, the original diffraction is disturbed and the function as a lens is lost. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 3 and FIG.
The alignment mark 11 a is previously transferred onto the substrate 10 by the concave shape 14 a of the second mold 16
By aligning the concave shapes 16a, the highly accurate alignment is performed.

【００２２】また、第２層の回折格子１２の成形時に、
その光学樹脂材料１５の厚みが第１層の回折格子１１の
高さよりも小さいと、第２型１６が石英上の紫外線硬化
樹脂製格子構造に嵌合しなければならないために、アラ
イメントの正確さと嵌合寸法の設定が難しいだけでな
く、第２型１６及び第１層の回折格子１１を破損する可
能性がある。これを回避するためには、回折光学素子の
設計においては理論上、層の順番は影響しないので、格
子高さが小さい層を下地側に設定する。When molding the diffraction grating 12 of the second layer,
If the thickness of the optical resin material 15 is smaller than the height of the diffraction grating 11 of the first layer, the second mold 16 has to be fitted to the UV-cured resin grating structure on quartz, and the alignment accuracy and Not only is it difficult to set the fitting dimension, but also the second mold 16 and the diffraction grating 11 of the first layer may be damaged. In order to avoid this, theoretically, the order of layers does not affect the design of the diffractive optical element, so that the layer having a small grating height is set on the base side.

【００２３】第２層の回折格子１２は、離型後は第１層
の回折光子１１に完全に密着していなければならないの
で、樹脂同士の接着強度が離型に対して十分あるよう
に、型には離型剤処理を施して離型性を良くする。そし
て、離型処理は十分に希釈した離型剤に浸漬した後に、
蒸気洗浄などで余分な離型剤が微細形状を乱さないよう
に留意する必要がある。Since the diffraction grating 12 of the second layer must be in complete contact with the diffracted photons 11 of the first layer after releasing, so that the adhesive strength between the resins is sufficient for releasing. The mold is treated with a mold release agent to improve the mold releasability. And, the mold release treatment, after soaking in a sufficiently diluted mold release agent,
It is necessary to take care so that excess mold release agent does not disturb the fine shape by steam cleaning or the like.

【００２４】２層に成形した樹脂の厚さは、実際にはそ
れぞれ各層の合計厚みよりも厚くなり、加熱して粘度を
下げたり加圧成形しても、格子部分のみの厚さにはなら
ない。しかし、格子面内での厚さが均一であれば、透過
する光束全体に対しての影響は等しくなり、回折格子と
しての性能に支障は生じないので、各層の厚さを均一化
することが重要となる。また、焦点が短い回折光学素子
では画角が大きくなるために、樹脂厚が大きいと画角に
より光束の方向が素子内部でずれ、補正効果が低減して
しまう。従って、樹脂の厚さを極力小さくし、画角と樹
脂厚を十分に考慮して素子設計を行うことが大切であ
る。The thickness of the resin molded into two layers is actually thicker than the total thickness of each layer, and even if the viscosity is reduced by heating or pressure molding is performed, the thickness of the lattice portion alone is not obtained. . However, if the thickness in the plane of the grating is uniform, the effect on the entire transmitted light flux will be equal and there will be no hindrance to the performance as a diffraction grating, so it is possible to make the thickness of each layer uniform. It becomes important. Further, since the angle of view becomes large in a diffractive optical element having a short focal point, if the resin thickness is large, the direction of the light beam shifts inside the element due to the angle of view, and the correction effect is reduced. Therefore, it is important to design the element by making the resin thickness as small as possible and sufficiently considering the angle of view and the resin thickness.

【００２５】石英から成る樹脂材料の成形型は、フォト
リソグラフィ工程により製造する。例えば、転写する型
の形状が階段状格子の場合は、従来例の図１２と同様
に、フォトリソグラフィ工程を複数回繰り返すことによ
ってできる。また、一般に高屈折樹脂は耐候性が劣るも
のが多いので、比較的安定している樹脂を第２層に使用
して性能を保持することが、構成を決める上で重要であ
る。A mold of resin material made of quartz is manufactured by a photolithography process. For example, when the shape of the mold to be transferred is a step-like lattice, the photolithography process can be repeated a plurality of times as in the conventional example shown in FIG. Further, since generally high refractive resins have poor weather resistance, it is important for determining the constitution to use a relatively stable resin for the second layer so as to maintain the performance.

【００２６】図５は第２の実施例の断面図を示し、ラン
タン硝子をエッチングして作成した回折格子１７上に、
レプリカ回折格子１２を成形している。FIG. 5 is a sectional view of the second embodiment, in which a diffraction grating 17 formed by etching lanthanum glass is
The replica diffraction grating 12 is molded.

【００２７】第１層材料の主成分：ランタン硝子 屈折率 １．６７８ アッべ数 ５５．３ 第２層材料の主成分：変性エポキシアクリレート 硬化後の屈折率 １．５９８ アッベ数 ２８Main component of the first layer material: lanthanum glass Refractive index 1.678 Abbe number 55.3 Main component of the second layer material: modified epoxy acrylate Refractive index after curing 1.598 Abbe number 28

【００２８】ランタン硝子の加工は、フォトリソグラフ
ィを行う方法と、ランタン硝子基板に被膜材料を成形し
て異方性エッチングを行うことにより、ランタン硝子表
面に形状を転写する方法とがあるが、生産性を考えると
後者の方法が有利である。何れの方法においても、回折
格子１７を形成すると共に回折格子１７以外の部分に、
図３、図４に示すようなアライメントマーク１１ａを形
成し、レプリカ回折格子１２の型を、そのアライメント
マーク１１ａに合わせることによって、高精度のアライ
メントを行っている。The lanthanum glass is processed by a method of performing photolithography and a method of forming a coating material on a lanthanum glass substrate and performing anisotropic etching to transfer the shape to the surface of the lanthanum glass. The latter method is advantageous in consideration of sex. In any of the methods, the diffraction grating 17 is formed, and at the portion other than the diffraction grating 17,
By forming the alignment mark 11a as shown in FIGS. 3 and 4 and aligning the mold of the replica diffraction grating 12 with the alignment mark 11a, highly accurate alignment is performed.

【００２９】第１の実施例と同様にして、第２の回折格
子を樹脂により成形する。このとき、補正条件を満たす
形状を算出すると、次のようになる。Similar to the first embodiment, the second diffraction grating is made of resin. At this time, when the shape satisfying the correction condition is calculated, it becomes as follows.

【００３０】第１層の格子段差：da＝２０４２ｎｍ 第２層の格子段差：db＝２２０４ｎｍLattice step of the first layer: da = 2042 nm Second layer grating step: db = 2204nm

【００３１】なお、ランタン硝子以外の他の硝子材料に
ついても、同様の光学設計をすれば所望の回折光学素子
を製作することができる。With respect to glass materials other than lanthanum glass, a desired diffractive optical element can be manufactured by the same optical design.

【００３２】また、ブレーズドタイプの格子構造から成
る２層回折光学素子にも適用することができ、第１の実
施例の材料の組み合わせで次のような関係が満たされる
ことにより、先に述べた２層による効果を保つことがで
きる。なお、λ_D 、λ_F 、λ_C はそれぞれＤ線、Ｆ線、
Ｃ線の波長、Nb_D はＤ線に対する第２層の屈折率であ
る。Further, the present invention can be applied to a two-layer diffractive optical element having a blazed type grating structure, and the combination of the materials of the first embodiment satisfies the following relationship. The effect of the two layers can be maintained. Λ _D , λ _F , and λ _C are D line, F line, and
The wavelength of C line, Nb _D is the refractive index of the second layer for D line.

【００３３】 ｍλ_D ＝（Na_D −１）・da−（Nb_D −１）・db ｍλ_F ＝（Na_F −１）・da−（Nb_F −１）・db ｍλ_C ＝（Na_C −１）・da−（Nb_C −１）・dbMλ _D = (Na _D −1) · da− (Nb _D −1) · db mλ _F = (Na _F −1) · da− (Nb _F −1) · db mλ _C = (Na _C − 1) ・ da- (Nb _C -1) ・ db

【００３４】実施例としては、次のように高さを設定
し、型はダイアモンドバイトにより切削し加工する。As an example, the height is set as follows, and the mold is cut and processed by a diamond cutting tool.

【００３５】 第１層目の格子の高さ：h1＝２１．０７μｍ 第２層目の格子の高さ：h2＝２２．５４μｍ[0035] Height of first layer grating: h1 = 21.07 μm Height of second layer grating: h2 = 22.54 μm

【００３６】図６は第３の実施例の三角波形状の２層回
折光学素子の断面図を示す。第２の実施例で、ランタン
硝子をエッチングして作成した回折格子１７の上に、レ
プリカ回折格子１２を成形したものに関し、階段状の格
子形状ではなく三角波形状の回折格子１８を形成する。
硝子の微細加工は、エッチングレートから算出した三角
波状にフォトレジストを成形した後に、異方性エッチン
グを行うことにより達成でき、その後に第２の実施例と
同様に第２の回折格子１９を樹脂により成形する。FIG. 6 is a sectional view of a triangular wave-shaped two-layer diffractive optical element of the third embodiment. In the second embodiment, with respect to the replica diffraction grating 12 formed on the diffraction grating 17 formed by etching lanthanum glass, the triangular diffraction grating 18 is formed instead of the stepped grating.
The fine processing of the glass can be achieved by forming the photoresist into a triangular wave shape calculated from the etching rate and then performing anisotropic etching. After that, as in the second embodiment, the second diffraction grating 19 is formed on the resin. To mold.

【００３７】図７は２層回折光学素子２０の正面図を示
し、１つの格子はピッチの境界のみを実線で表し、１つ
の格子ピッチ内の階段構造の境界線は省略してある。こ
の２層回折光学素子２０は、設計次数の回折光の回折効
率を使用波長全域で高くすることができるので、良好な
光学性能を発揮することができる。なお、鋸歯状断面を
８レベルの階段構造で近似したものを示しているが、８
レベル以外の近似、例えば４レベルや１６レベルでも製
造可能である。FIG. 7 is a front view of the two-layer diffractive optical element 20. Only one pitch boundary of one grating is shown by a solid line, and the boundary line of the staircase structure within one grating pitch is omitted. Since the two-layer diffractive optical element 20 can increase the diffraction efficiency of the diffracted light of the designed order over the entire wavelength range used, it can exhibit good optical performance. It is to be noted that the sawtooth cross section is approximated by an 8-level staircase structure.
It is possible to manufacture with an approximation other than the level, for example, 4 level or 16 level.

【００３８】図８は２層回折光学素子２０を有するカメ
ラの正面図、図９は側面図を示している。カメラ本体２
１には撮影光学系２２及びファインダ光学系２３が配置
されており、２層回折光学素子２０は撮影光学系３２中
やファインダ光学系３３中の任意の位置に設けることが
できる。このようにして、２層回折光学素子２０をカメ
ラ等の光学機器の光学系に使用することにより、光学機
器の光学性能を向上させることができる。FIG. 8 is a front view of a camera having the two-layer diffractive optical element 20, and FIG. 9 is a side view. Camera body 2
1, a photographing optical system 22 and a finder optical system 23 are arranged, and the two-layer diffractive optical element 20 can be provided at any position in the photographing optical system 32 and the finder optical system 33. In this way, by using the two-layer diffractive optical element 20 in the optical system of an optical device such as a camera, the optical performance of the optical device can be improved.

【００３９】[0039]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光学素
子の製造方法は、第１の周期構造が形成された基板上に
型を用いて第２の周期構造を成形する際に、低コストで
高性能の素子を量産することができる。As described above, the method of manufacturing an optical element according to the present invention has a low cost when the second periodic structure is formed by using the mold on the substrate on which the first periodic structure is formed. Therefore, high-performance devices can be mass-produced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】２層階段状回折格子の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a two-layer step diffraction grating.

【図２】製造方法の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the manufacturing method.

【図３】アライメントマークの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of alignment marks.

【図４】アライメントマークの説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of alignment marks.

【図５】硝子と樹脂の２層回折光学素子の断面図であ
る。FIG. 5 is a sectional view of a two-layer diffractive optical element made of glass and resin.

【図６】２層ブレーズド回折格子の断面図である。FIG. 6 is a sectional view of a two-layer blazed diffraction grating.

【図７】２層回折光学素子の正面図である。FIG. 7 is a front view of a two-layer diffractive optical element.

【図８】２層回折光学素子を有するカメラの正面図であ
る。FIG. 8 is a front view of a camera having a two-layer diffractive optical element.

【図９】側面図である。FIG. 9 is a side view.

【図１０】従来例の８段階段状回折格子の製造方法の断
面図である。FIG. 10 is a sectional view of a method for manufacturing a conventional eight-step stepped diffraction grating.

【図１１】２層の８段階段状回折格子の製造方法の断面
図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a method for manufacturing a two-layer 8-step stepped diffraction grating.

【図１２】２層の８段階段状回折格子の製造方法の断面
図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of a method for manufacturing a two-layer 8-step stepped diffraction grating.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ 石英硝子基板 １１、１２、１７ 階段状回折格子 １３、１５ 樹脂材料 １４、１６ 成形型 １８、１９ 三角波状回折格子 ２０ ２層回折格子 ２１ カメラ ２２ 撮影光学系 ２３ ファインダ光学系 10 Quartz glass substrate 11, 12, 17 Step diffraction grating 13,15 Resin material 14, 16 Mold 18, 19 triangular wave diffraction grating 20 Two-layer diffraction grating 21 camera 22 Shooting optical system 23 Finder optical system

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−127322（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−108612（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−29769（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−143110（ＪＰ，Ａ) 特表 平10−513575（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 5/18 G02B 3/08 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-9-127322 (JP, A) JP-A-7-108612 (JP, A) JP-A-8-29769 (JP, A) JP-A-59- 143110 (JP, A) Special Table 10-513575 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. ⁷ , DB name) G02B 5/18 G02B 3/08

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 第１の周期構造上に第２の周期構造を型
成型によって形成する光学素子の製造方法であって、前
記第１の周期構造が形成された基板上のアライメントマ
ークを用いて前記第２の周期構造を成型するための型の
位置合わせを行うことを特徴とする光学素子の製造方
法。1. A method of manufacturing an optical element, comprising forming a second periodic structure on a first periodic structure by molding, comprising using an alignment mark on a substrate on which the first periodic structure is formed. A method of manufacturing an optical element, which comprises performing alignment of a mold for molding the second periodic structure. 【請求項２】 前記位置合わせは前記アライメントマー
クに前記第２の周期構造を成型するための型の所定部を
嵌合して行う請求項１に記載の光学素子の製造方法。2. The method of manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the alignment is performed by fitting a predetermined portion of a mold for molding the second periodic structure to the alignment mark. 【請求項３】 前記アライメントマークは前記第１の周
期構造を形成した基板上に設けた凸部とした請求項１又
は２記載の光学素子の製造方法。3. The method of manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the alignment mark is a convex portion provided on a substrate on which the first periodic structure is formed. 【請求項４】 前記第１の周期構造の高さは前記第２の
周期構造の高さよりも高くする請求項１〜３の何れかの
請求項に記載の光学素子の製造方法。4. The method of manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the height of the first periodic structure is higher than the height of the second periodic structure. 【請求項５】 前記第１及び第２の周期構造は回折格子
とした請求項１〜４の何れかの請求項に記載の光学素子
の製造方法。5. The method for manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the first and second periodic structures are diffraction gratings. 【請求項６】 前記請求項１〜５の何れかの請求項に記
載の方法により製造した光学素子。6. An optical element manufactured by the method according to any one of claims 1 to 5.