JPH04178601A - グレーティング・アレイおよびその製造方法 - Google Patents

グレーティング・アレイおよびその製造方法

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JPH04178601A
JPH04178601A JP30616590A JP30616590A JPH04178601A JP H04178601 A JPH04178601 A JP H04178601A JP 30616590 A JP30616590 A JP 30616590A JP 30616590 A JP30616590 A JP 30616590A JP H04178601 A JPH04178601 A JP H04178601A
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JP
Japan
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grating
array
gratings
substrate
light
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Pending
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JP30616590A
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English (en)
Inventor
Hironobu Kiyomoto
清本 浩伸
Norisada Horie
堀江 教禎
Masami Tada
多田 昌実
Hayami Hosokawa
速美 細川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 技術分野 この発明は、グレーティング・アレイおよびその製造方
法に関する。
従来技術とその問題点 グレーティングの性質は、グレーティングの形状1周期
、高さ、屈折率、光の波長等によって定まる。たとえば
光の回折角はグレーティングの周期と入射する光の波長
によって定まる。また回折効率は、グレーティングの屈
折率、高さおよび入射する光の波長の関数で表わされる
従来のグレーティング作製法の1つとして電子ビーム描
画法を用いたものがある。基板上に塗布された電子ビー
ム・レジストを電子ビーム描画によってバターニングす
るから、電子ビームの制御によりグレーティングの形状
および周期を制御Aることができる。グレーティングの
屈折率は電子ビーム・レジストの種類によ−)で定まる
。グレーティングの高さ(厚さ、または深さ)は電子ビ
ーム・レジストの厚さによって決まる。最大回折効率ま
たは所望の回折効率を得ようとするためには電子ビーム
・レジストの厚さを制御しなければならない。複数種類
のグレーティングをもつグレーティング・アレイを考え
、これらの複数のグレーティングにおいて回折効率をそ
れぞれ異なる値としたい場合には電子ビーノ、・レジス
トの厚さをそれぞれ異なる値とし、なければならないの
で、従来の電子ビーム描画ではそのようなグレーティン
グ・アlノイを作製することは非常に困難である。
発明の概要 発明の目的 この発明は1周期および高さがそれぞれ異なる複数のグ
レーティングか一基板上に形成されたグレーティング・
アレイおよびそれを比較的容易に作製できる製造方法を
提供することを1−]的2−七−る。
発明の構成1作用および効果 この発明によるグし・−ティ〉グ・アレイは、一基板上
に複数のグレーディング傾城を有L−1ご第1らのグレ
ーティング領域には周期および高さか異なるグレーティ
ングがそれぞれ形成されていることを特徴とする。
グレーティングの回折角はグ1ノーティングの周期によ
って定まる。グレーティジグ・アレイ十、の複数のグレ
ーティングの周期か異な−)でいるので、グレーティン
グごとに四ゼi角を異なら七ることかできる。また、グ
1ノーティングの回折効率はグ1.・−ティングの高さ
(深さまたは厚さというときもある)によって定まる。
グレーティング・アIノイ上の複数のグレーティングの
高さか異なっているので、グレーティングごとに回折効
率を異ならせることかできる。このようにして、所望の
回折角と回折効率をもつ複数のグレーティングを一基板
トにもつグレーティング・アレ・イか得られる。
この発明によるグレーティング・アレイの製造方法は、
グレ−ティングの周期および高さか異なる複数のグレ−
ティング原盤を用意し、−上記複数のグレーティング原
盤を組合せることによりグレーティング・アレイ原盤を
作製し、」−記グレーティング・アレイ原盤を型として
スタンパを作製し、上記スタンパと基板との間にエネル
ギ照射により硬化する材料を充填し、エネルギを照射し
て上記液状材料を硬化させることにより1周期および高
さの異なる複数のグレーティングを有するグレーティン
グ・アレイを形成し、その後、上記グレーティング・ア
レイを上記スタンパから分離することを特徴とする。
エネルギ照射により硬化する液状材料には、光硬化性ま
たは熱硬化性の樹脂、たとえば紫外線(UV)硬化樹脂
がある。液状とはゲル状も含む。エネルギ照射により硬
化する他の液状材料には、たとえば熱硬化性無機材料を
挙げることかできる。熱硬化性無機材料の例としては、
熱硬化性膜形成用塗布液を挙げることができる。多くの
種類の塗布液があるが、焼成後膜形成物としてZr0p
、  Tio2.  AzyO,、SiO2等を含むも
のが好適である。
この発明によると、所望のグレーティング周期および高
さをもつ複数種類のグレーティング原盤さえあらかしめ
作製してお(jば、それらを組合せてグレーティング・
アレイ原盤を容易に作製できる。そして1 グレーティ
ング・アレイ原盤からスタンパの作製も比較的容易に可
能である。グレーティング・アレイのスタンパさえ作製
すれば1 そのスタンパによって形状か定まるグレーテ
ィング・アレイを比較的容易に量産することができるよ
うになる。このようにして、この発明によると、所望の
回折角と回折効率をもつ複数のグレーティングからなる
グレーティング・アレイを容易に得ることかできるよう
になる。
実施例の説明 第1図はこの発明によるグレーティング・ア1ノイの実
施例を示すもので、グレーティング・アレイの斜視図で
ある。
グレーティング・アレイ6はガラス基板8十に4つのグ
レ−ティング領域]、 A = 4 Aを有し、ている
6、グレーティング領域1A〜4Aに1;lそれぞれグ
レーティング9か形成さ才1ている。グレーアイ〉グ領
域1Aへ4Aごとにグレーティシタ9の高さ1.および
周期dが異なっている。
グレーティング素子による1次回折角θは入射光の波長
をλとすると次式で表わさ第1る。
Sinθ:λ/4            ・ (1)
またグレ−ティング素子の1次回折効率P1は次式で表
わされる3、 1) ニー (J、(2Kll)        ・・
・(2)■ ここで、J+は1次のベッセル関数、には結合係数であ
り1次式で与えられる。
)(=πΔn/’λ 但し、Δnはグレーティング9の屈折率とグレ−ティン
グ・アレイ6が置かれる雰囲気中(たとえば空気)の屈
折率との差である。
第1図に示1グレーティング・アレイ6はグレーティン
グ領域IA〜4Aごとにクレー=’fイ:−グ周期dお
よび高さ1、か異なるので、グ1.−iイレグ・アレイ
6に光を入射することによりそイ1それのグレーティン
グ領域1A〜4Aご己に第(1)式を満足する1次回折
角および第(2)式をlする1次回折効率の1次回折光
か得られる6、第1図に示すグレーディング・アし・イ
6は以下のようにして作製さねる。
0製しようとするグしノーティング・アレイ6の各グレ
ーティング領域IAへ4Aのグl/−fイ二グ周期dお
よびグレーティングの高さ1.に対応したグレーティン
グ原盤1〜4を電子ビーム描画法により作製する。具体
的には、カラス基板7土に電rビーム・レジストを塗布
し、このレジスト」−にグレ−ティシタのパターンを電
子ヒームにより描画後、現象することにより、カラス基
板7上にグL/−ティンクとなる残膜1ノジストをもつ
原盤1〜4を作製する(第21gl (A) )。電子
ビーム・レジストの厚さによってグレーティシタの高さ
を、電子ビーム描画パターンによってグレーティングの
周期をそれそ才1制御することができる。
グレーティング原盤1〜4を接着等により貼り白わせる
ことによって、1枚のグレーティング・アレイhp盤5
を作製する(第2図(B))。このとき、接着のために
共通の基板を用いてもよい。
次にこのグレーティング・アレイ原盤5上に電鋳法によ
りニッケル(N1)を堆積させ、その後グレーティング
・アレイ原盤5を離ずことによりニラゲル製スタンパを
得る。
続いてガラス基板か用意される3、このガラス基板士に
グレーティングの材料であるLIV(紫列線)硬化樹脂
を滴下し、その上にニッケル・スタンバを乗ぜ、ガラス
基板とニッケル・スタンバとの開の間隔が所定値となる
ように、ガラス基板とスタンパとの間に圧力を加え、ま
た必要ならば振動を与える。
ガラス基板の裏面から紫外線を照射し、U■硬化樹脂を
硬化させる。
U■硬化樹脂が硬化したのちスタンパを剥離する。これ
により第1図に示すようにガラス基板8」二に複数のグ
レーティンク゛軸域1A〜4Aか形成さ狛たグレーティ
ング・アレイ6か得られる。
第3図はグレーティング・アレイを複写機に用いられる
原稿サイズ判別装置の原稿サイズ判別用フォトセンサに
応用した例を示すもので、投写機全体の一部切欠き斜視
図である。
第3図において、捨写機10の内部の適所に原稿サイズ
判別用フォトセン′+j20が配置されている。
複写機10はその上面がカラス板11で覆オ> il、
、 、  このガラス板11上の所定位置に1種々のジ
イズの袴写すべき原稿j2か置かれる。フォトセンサ2
0はガラス板11上の原稿12か置かれる場所内の異な
る位置P  、P  、P  、Pdに向って複数(こ
の実施a      b      c 例て144個)の光ビームを投射し、そのガラス板11
または原稿12からの反射光を受光することによって、
原稿サイズを判別する。または判別のための検知信号を
出力する。
原稿サイズ判別用フォトセンサ20の構成例か第4図に
示されている。フォトセン→ノー20はケース29を有
し、このケース29内にマルチビーム光源21゜結像レ
ンズ22および受光素子アレイ23が配置、固定されて
いる。
マルチビーム光源21は、投光器24とその上方に配置
され、投光器24の出射光から4つの1次回折光生成し
、これらの回折光をそれぞれ異なる位置に向けて投射す
るグレーティング・アレイ25とから構成される。投光
器24は第5図に示すように発光ダイオード30と発光
ダイオード3eからの出射光をコリメート光とするコリ
メート・レンズ31とから構成される。グレーティング
・アレイ25は第1図に示すものと異なり、グレーティ
ングの高さと周期が互いに異なる4つのグレーティング
領域がほぼ一列上に配列されているものである。
受光素子アレイ23は多くの受光素子を備えている。こ
の実施例では4個の受光素子のみが用いられる。もちろ
ん受光素子アレイ23には使用する個数の受光素子のみ
を配列し、でもよいのはいうまでもない。結像レンズ2
2は、後述するように、上記回折光の主に原稿12から
の拡散反射光(乱反射光)を対応する受光素子上に結像
させるためのものである。ケース29の上面には、マル
チビーム光源21および結像レンズ22の上方の位置に
それぞれ可視光カットフィルタ26. 27か設けられ
ている。
グレーティング・アレイ25を用いて、投光器24の出
射光ビームを回折してほぼ一列状に配列された光ビーム
・スポットP  、P  、P  、Pdをa    
  b      c カラス板11上に形成することかできる。これらの光ビ
ーム・スポットの位置は1判別すべき複数の異なるサイ
ズの原稿をその反射光の糾合せに基づいて判別できるよ
うに、複数種類の原稿の一辺の間に決められる。
第5図から第7図は上記のフォトセンサ20を用いて原
稿サイズを判別するための原理を示すものである。
上述したように、投光器24から出射されたコリメート
光はグレーティング・アレイ25によって4つの回折光
に分割されて、適当な面積のビーム・スポットP  −
P、をもってガラス板11または原稿12に照射される
原稿12に照射された光は、第6図に示すように、原稿
12によって拡散的に反射される。すなわぢ、原稿12
上のスポットの輝度はどの方向からみてもほぼ一定であ
る。これに対して、ガラス板11の表面および裏面にお
ける反射は鏡面反射に近く、第7図に示すように、入射
角αと等しい反射角αをもつ反射光(正反射光)の成分
が大きくなる。
受光素子アレイ23は、ガラス面11からの正反射光を
受光しない位置に配置される。これにより、受光素子ア
レイ23の4個の受光素子PD  〜PDdは原稿12
からの拡散光を検出てきることになる。
結像レンズ22は、原稿12からの微弱な拡散光を集光
し、各ビーム・スポットP、Pb、pc。
P、からの拡散反射光を受光素子アレイ23のそれぞれ
対応する受光素子PD  、PD、、PDc。
PD、上に結像させる働きをする。
原稿サイズに応して4つの光ビーム・スポットP、〜P
、からの拡散反射光のうち受光素子によって受光される
ものと受光されないものがあるのでこれにより複数種類
の原稿サイズを判別することができる。すなわち、受光
素子PD  〜PDdの受光信号を適当なしきい値でレ
ベル弁別することにより得られる2値信号の組合せに基
づいて原稿サイズの判別ができる。
ビーム・スポットP  −P、の位置の変更またはビー
ム・スポットの数を増加させることにより多くの種類の
大きさの判別が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はグレーティング・アレイの斜視図である。 第2図(A)および(Bl はグレーティング・アレイ
の製造工程の一部を示すものである。 第3図は複写機内に原稿サイズ判別用フォトセンサが内
蔵されている様子を示す一部切欠き斜視図である。 第4図は原稿サイズ判別用フォトセンサの構成を示す一
部切欠き拡大斜視図である。 第5図から第7図は原稿サイズ判別原理を示すもので、
第5図は投光、受光光学系の構成図、第6図は原稿面か
らの拡散反射の様子を示す図、第7図はガラス面からの
正反射の様子を示す図である。 1〜4・・・グレーティング原盤。 IA〜4A・・・グレーティング領域。 5・・・グレーティング・アレイ原盤。 6・・・グレーティング・アレイ。 9・・・グレーティング。 以  上

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一基板上に複数のグレーティング領域を有し、こ
    れらのグレーティング領域には周期および高さが異なる
    グレーティングがそれぞれ形成されているグレーティン
    グ、アレイ。
  2. (2)グレーティングの周期および高さが異なる複数の
    グレーティング原盤を用意し、 上記複数のグレーティング原盤を組合せることによりグ
    レーティング・アレイ原盤を作製し、上記グレーティン
    グ・アレイ原盤を型としてスタンパを作製し、 上記スタンパと基板との間にエネルギ照射により硬化す
    る材料を充填し、 エネルギを照射して上記液状材料を硬化させることによ
    り、周期および高さの異なる複数のグレーティングを有
    するグレーティング・アレイを形成し、 その後、上記グレーティング・アレイを上記スタンパか
    ら分離する、 グレーティング・アレイの製造方法。
JP30616590A 1990-11-14 1990-11-14 グレーティング・アレイおよびその製造方法 Pending JPH04178601A (ja)

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