WO2008059712A1

WO2008059712A1 - Élément optique, moule de transfert, procédé de fabrication de moule de transfert et procédé de fabrication d'élément optique

Info

Publication number: WO2008059712A1
Application number: PCT/JP2007/071108
Authority: WO
Inventors: Renzaburo Miki; Kazuya Ikuta
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2008-05-22
Also published as: JP4108722B2; JP2008129197A

Description

明細書

光学素子、転写金型、転写金型製造方法、および光学素子製造方法技術分野

[0001] 本発明は、反射防止層が形成された合成樹脂製の光学素子、このような光学素子を製造する転写金型、このような転写金型を製造する転写金型製造方法、および、このような光学素子を製造する光学素子製造方法に関する。

背景技術

[0002] 従来、プラスチックレンズなどの合成樹脂で形成された合成樹脂製光学レンズなどにおいては、光学レンズの表面での反射を防止するために、ケィ素酸化物（SiOx) の薄膜を設けること、あるいは、酸化チタン (TiO )、酸化ジルコニウム（ZrO )、酸化カルシウム（CaO )、酸化タンタル (Ta O )などの高屈折率材料の薄膜とケィ素酸化物（SiO )などの低屈折率材料の薄膜とを交互に積層した多層膜の反射防止層を設けることが提案されている。

[0003] 従来例 1として、アクリルレンズの表面に SiOからなる屈折率 nが 1. 55以上で厚さ力 9nm以下の 4分の 1波長膜 (以下、 λ /4膜という。）を蒸着し、その上にフッ化マグネシゥム（MgF )からなる屈折率 nが 1. 38のえ /4膜を積層した 2層膜の反射防止層が提案されている（例えば、特許文献 1参照。）。

[0004] 従来例 2として、第 1層として SiOカゝらなる屈折率 n= l . 47、膜厚 d = 354nm、光学膜厚 nd=ぇ0 (設計波長 0 = 520nm)の薄膜を真空蒸着によって形成し、その上に J噴次、 Ta O力、らなる屈折率 η = 2· 05、光学膜厚 nd = 0. 057 λ θの薄膜と、 Si

O力なる屈折率 n= l . 47、光学膜厚 nd = 0. 11 λ θの薄膜と、 Ta O力なる屈折率 n = 2. 05、光学膜厚 nd = 0. 538 λ θの薄膜と、 SiO力、らなる屈折率 n= l . 47 、光学膜厚 nd = 0. 258 λ θの薄膜を積層した 5層膜力もなる反射防止層が提案されている（例えば、特許文献 2参照。）。

[0005] 従来例 3として、メタクリル樹脂注型基板上に第 1層として SiOxからなる屈折率 η = 1. 60、光学膜厚 nd= ( 0 /4) X 20% (d= 17〜； 18nm)の薄膜を真空蒸着によつて形成し（設計波長 λ 0 = 550〜570nm)、その上に、 TiO力、らなる屈折率 η= 1 · 95、光学膜厚 nd= ( 0/4) X 20%の薄膜と、 S ^からなる屈折率 n= 1. 45、光学膜厚 nd= ( λ 0/4) X 40%の薄膜と、 TiO力、らなる屈折率 η = 2· 0、光学膜厚 nd = ( λ θ/4) X 70%の薄膜と、 SiO力なる屈折率 η= 1 · 45、光学膜厚 nd= ( 0 /4) X 95%の薄膜を積層した 5層膜からなる反射防止層が提案されている（例えば、特許文献 3参照。）。

[0006] しかしながら、従来例 1〜従来例 3では、居住用空間などの限られた環境で用いる場合はレ、ずれも著しく性能が劣化するおそれはな!/、が、屋外などにぉレ、て厳しレ、温度条件に曝されたり、温度や湿度の変化の大きい環境で長期にわたって使用されると、耐摩耗性ゃ耐薬品性が劣化したり、合成樹脂材料と無機反射防止層の線膨張係数の差からくる合成樹脂の母材の熱歪などによって反射防止層にクラック (膜割れ）が発生し、最悪の状態では反射防止層の剥離を生じる恐れがある。このような状況のもと、従来例 1〜従来例 3の問題を解決するために、改良された従来例が提案されている。

[0007] 図 9は、改良された従来例に係る光学部品の反射防止層の状態を示す断面図である。なお、図面を見やすくするため、一部の断面にはハッチングを省略している。

[0008] この改良された従来例では、光学部品（光学素子）である合成樹脂製レンズ 130に、硬度が高ぐ耐薬品性や合成樹脂に対する密着性にすぐれたケィ素酸化物 SiOx ( 2〉x〉l)を主成分とする薄膜を、反射防止特性に関与しないアンダーコート 131として用いることを提案している。これにより、反射防止多層膜 132の耐摩耗性ゃ耐薬品性および合成樹脂製レンズ 130に対する密着性を向上させて!/、る（例えば、特許文献 4参照。）。

[0009] この合成樹脂製レンズ 130は、アンダーコート 131の膜厚を 200nm以上 300nm以下にすることで、耐摩耗性、耐薬品性を充分に向上させ、加えて、屋外などの温度および湿度の厳しい環境における耐久性も向上させ、反射防止多層膜 132のクラックや膜剥離を生じにくくしている。なお、反射防止多層膜 132は、高屈折率材料からなる第 1層反射防止層 132a、低屈折率材料からなる第 2層反射防止層 132b、高屈折率材料からなる第 3層反射防止層 132c、低屈折率材料からなる第 4層反射防止層 1 32dで構成されている。 [0010] 一方、近年、モパイル機器分野に使用される合成樹脂製の光学素子について、モパイル機器の一括リフロー実装処理に対応できるように、耐熱性を有する合成樹脂の光学材料を使用した光学素子が望まれている。し力、しながら、耐熱性を有する合成樹脂の光学材料は、線膨張係数が従来の合成樹脂の光学材料に比べて大きレ、こと、および、材料一括リフロー実装処理を行なうための環境温度は 250〜270°Cにもなることから、特許文献 4に記載の技術によるアンダーコート（下地層）を設けても、反射防止層の変形 (クラックや膜剥離など）が生じてしまうという問題がある。

特許文献 1 :特開昭 60— 98401号公報

特許文献 2：特開昭 60— 225101号公報

特許文献 3：特開平 3— 116101号公報

特許文献 4 :特開平 6— 273601号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0011] 本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、基本樹脂部の表面に分割した反射防止層を備えることにより、反射防止層の変形を抑制できる信頼性の高い光学素子を提供することを目的とする。

[0012] また、本発明は基本樹脂部を樹脂成形する基本転写部と、反射防止層を分割する微細突起部を樹脂成形する突起転写溝とを備えることにより、基本樹脂部と微細突起部とを同時に樹脂成形することが可能で、高精度の光学素子を生産性良く安価に製造することが可能な転写金型を提供することを目的とする。

[0013] さらに、本発明は基本樹脂部を樹脂成形する基本転写部を形成する基本転写部形成工程と、微細突起部を樹脂成形する突起転写溝を基本転写部の表面をパターユングして形成する突起転写溝形成工程とを備えることにより、突起転写溝を容易かつ高精度に形成して高精度の転写金型を容易かつ安価に製造できる転写金型製造方法を提供することを目的とする。

[0014] また、本発明は基本樹脂部および微細突起部を樹脂成形する樹脂成形工程と、基本樹脂部の表面に反射防止層を積層する反射防止層積層工程とを備えることにより、基本樹脂部および微細突起部を同時に形成して反射防止層を精度良く積層でき、高精度で優れた光学特性を有する光学素子を生産性良く製造できる光学素子製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0015] 本発明に係る光学素子は、樹脂成形により形成された基本樹脂部の表面に反射防止層が形成された合成樹脂製の光学素子であって、前記反射防止層は無機物で形成され、分割してあることを特徴とする。

[0016] この構成により、光学素子と反射防止層との線膨張係数の違いにより発生する内部応力を緩和して、反射防止層の変形を抑制することが可能な信頼性の高い光学素子となる。

[0017] また、本発明に係る光学素子では、前記反射防止層は、前記基本樹脂部の表面から突出した微細突起部により分割されていることを特徴とする。

[0018] この構成により、高温環境での反射防止層の面内方向の膨張に対して微細突起部の膨張方向が対向することとなるので、反射防止層の面内方向に圧縮力が発生し、反射防止層の変形を抑制することが可能となる。

[0019] また、本発明に係る光学素子では、前記微細突起部の長さ方向と交差する方向での前記微細突起部の断面の形状は、半円状、三角形状、台形状のいずれかであることを特徴とする。

[0020] この構成により、樹脂成形での転写金型との離型性を確保して微細突起部を高精度で形成することが可能となる。

[0021] また、本発明に係る光学素子では、前記断面の底辺幅は 2 ^ 111より小さぐ前記断面の高さは 2 mより小さいことを特徴とする。

[0022] この構成により、微細突起部による散乱が光学素子の光学特性に対して影響を生じさせることを防止すること力 S可倉となる。

[0023] また、本発明に係る光学素子では、前記微細突起部は、前記基本樹脂部の光軸に対して軸対称に配置してあることを特徴とする。

[0024] この構成により、光軸を中心として軸対称に分割線を配置できることから、内部応力の緩和を均等に発生させることが可能となり、反射防止層の変形を均等かつ確実に抑制することが可能となる。 [0025] また、本発明に係る光学素子では、前記微細突起部は、前記基本樹脂部の光軸に対して同心円状および放射線状に配置してあることを特徴とする。

[0026] この構成により、内部応力の緩和を軸対称として均等に分布させることが可能となり

、また、簡単な構造で軸対称を実現することが可能となることから、変形の少ない光学素子を容易に製造すること力 Sできる。

[0027] また、本発明に係る光学素子では、前記微細突起部は、前記光軸から離れた基本樹脂部の外周領域に配置してあることを特徴とする。

[0028] この構成により、光学素子の光軸周辺の中心領域での光学特性の低下を防止することが可能となる。

[0029] また、本発明に係る光学素子では、前記反射防止層は、前記基本樹脂部の屈折率よりも低い屈折率の材料で構成された低屈折率層としてあることを特徴とする。

[0030] この構成により、より高温環境下での反射防止層の変形を抑制することが可能となまた、単層構造とすることにより、内部応力の増大を防止し、反射防止層の製造工程を簡略化して製造コストを低減することが可能となる。

[0031] また、本発明に係る光学素子では、前記反射防止層は、前記基本樹脂部の屈折率よりも低い屈折率の材料で構成された低屈折率層および前記基本樹脂部の屈折率よりも高い屈折率の材料で構成された高屈折率層を積層した積層構造としてあることを特徴とする。

[0032] この構成により、極めて低い反射率で優れた反射防止特性を有する光学素子とすること力 S可倉となる。

[0033] また、本発明に係る光学素子では、前記反射防止層と前記基本樹脂部の表面との間に、ケィ素酸化物を主成分とする下地層が形成してあることを特徴とする。

[0034] この構成により、反射防止層の基本樹脂部に対する密着性を向上させ、光学素子の耐薬品性、耐磨耗性を向上させることが可能となり、光学特性の劣化が生じない信頼性の高レ、光学素子とすることが可能となる。

[0035] また、本発明に係る転写金型は、樹脂成形により形成される基本樹脂部の表面に形成された微細突起部で分離される反射防止層を備える光学素子を樹脂成形する転写金型であって、前記基本樹脂部を樹脂成形する基本転写部と、前記微細突起部を樹脂成形する突起転写溝とを備えることを特徴とする。

[0036] この構成により、基本樹脂部と微細突起部とを同時に樹脂成形することが可能となり、高精度の光学素子を生産性良く安価に製造することが可能となる。

[0037] また、本発明に係る転写金型製造方法は、樹脂成形により形成される基本樹脂部の表面に形成された微細突起部で分離される反射防止層を備える光学素子を樹脂成形する転写金型を製造する転写金型製造方法であって、前記基本樹脂部に対応する基本転写部を形成する基本転写部形成工程と、前記微細突起部に対応する突起転写溝を前記基本転写部の表面をパターユングして形成する突起転写溝形成ェ程とを備えることを特 ί毁とする。

[0038] この構成により、突起転写溝を容易かつ高精度に形成することが可能となり、高精度の転写金型を容易かつ安価に製造することが可能となる。

[0039] また、本発明に係る光学素子製造方法は、樹脂成形により形成される基本樹脂部の表面に形成された微細突起部で分離される反射防止層を備える光学素子を製造する光学素子製造方法であって、前記基本樹脂部および前記微細突起部を樹脂成形する樹脂成形工程と、前記基本樹脂部の表面に反射防止層を積層する反射防止層積層工程とを備えることを特徴とする。

[0040] この構成により、基本樹脂部および微細突起部を同時に形成して反射防止層を精度良く積層できるので、高精度で優れた光学特性を有する光学素子を生産性良く製造することが可能となる。

[0041] また、本発明に係る光学素子製造方法では、前記反射防止層の積層は、蒸着により行われることを特徴とする。

[0042] この構成により、精度良く反射防止層の膜厚を制御することが可能となり、高精度の光学特性を有する光学素子とすることが可能となる。

発明の効果

[0043] 本発明に係る光学素子によれば、基本樹脂部の表面に分割した反射防止層を備えることから、反射防止層の変形 (割れ、剥離など）を抑制でき、信頼性を向上させることが可能となるとレ、う効果を奏する。 [0044] また、本発明に係る転写金型によれば、基本樹脂部を樹脂成形する基本転写部と、反射防止層を分割する微細突起部を樹脂成形する突起転写溝とを備えることから、基本樹脂部と微細突起部とを同時に樹脂成形することが可能で、高精度の光学素子を生産性良く安価に製造することが可能となるという効果を奏する。

[0045] また、本発明に係る転写金型製造方法によれば、基本樹脂部を樹脂成形する基本転写部を形成する基本転写部形成工程と、微細突起部を樹脂成形する突起転写溝を基本転写部の表面をパターユングして形成する突起転写溝形成工程とを備えることから、突起転写溝を容易かつ高精度に形成して高精度の転写金型を容易かつ安価に製造できるとレ、う効果を奏する。

[0046] また、本発明に係る光学素子製造方法によれば、基本樹脂部および微細突起部を樹脂成形する樹脂成形工程と、基本樹脂部の表面に反射防止層を積層する反射防止層積層工程とを備えることから、基本樹脂部および微細突起部を同時に形成して反射防止層を精度良く積層でき、高精度で優れた光学特性を有する光学素子を生産性良く製造できるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

[0047] [図 1]本発明の実施の形態 1に係る光学素子の形状を模式的に示す説明図であり、図 1 (A)は斜視図、図 1 (B)は光学素子の光軸を含む平面で微細突起部（円状突起部）を切断した状態を示す断面図である。

[図 2]本発明の実施の形態 1に係る光学素子の微細突起部の断面を模式的に示す断面図であり、図 2 (A)は断面が半円状、図 2 (B)は断面が三角形状、図 2 (C)は断面が台形状の場合を示す。

[図 3]本発明の実施の形態 1に係る光学素子の形状の変形例を模式的に示す斜視図である。

[図 4]本発明の実施の形態 2に係る光学素子での反射防止層の構造例を示す断面図である。

[図 5]本発明の実施の形態 2に係る光学素子での反射防止層の他の構造例を示す断面図である。

[図 6]本発明の実施の形態 3に係る転写金型の形状を模式的に示す斜視図である。 [図 7]本発明の実施の形態 4に係る転写金型製造方法の各工程での転写金型の形状を模式的に示す断面図であり、図 7 (A)は金型素材を加工して基本転写部を形成する状態を示し、図 7 (B)は突起転写溝を形成するためのフォトレジストを露光する状態を示し、図 7 (C)は形成したレジストマスクを用いて金型素材をエッチングし突起転写溝を形成する状態を示し、図 7 (D)は完成した転写金型を示す。

[図 8A]本発明の実施の形態 5に係る光学素子製造方法で適用する転写金型を型開きした状態で示す断面図である。

[図 8B]本発明の実施の形態 5に係る光学素子製造方法で適用する転写金型を型締めし合成樹脂を注入した状態で示す断面図である。

[図 8C]本発明の実施の形態 5に係る光学素子製造方法で適用する転写金型による樹脂成形を終了し光学素子を離型する状態を示す断面図である。

[図 8D]本発明の実施の形態 5に係る光学素子製造方法で樹脂成形された光学素子に反射防止層を形成する状態を示す断面図である。

[図 8E]本発明の実施の形態 5に係る光学素子製造方法で微細突起部に付着した微細反射防止層を除去する状態を示す断面図である。

[図 8F]本発明の実施の形態 5に係る光学素子製造方法で完成した光学素子の状態を示す断面図である。

[図 9]改良された従来例に係る光学部品の反射防止層の状態を示す断面図である。符号の説明

1 光学素子

2 転写金型

2s 転写面

11 基本樹脂部

l lg ゲート痕

Hi 中心領域

l is 外周領域

12 反射防止層

12a 低屈折率層 12b 高屈折率層

12c 低屈折率層

13 微細突起部

13c 円状突起部

13r 線状突起部

15 下地層

20U 上型

20L 下型

23U 上胴型

23L 下胴型

27 ゲート

21 基本転写部

22 突起転写溝

25 フォトレジスト

25a 感光レジスト部

25m レジストマスク

25w 開口部

30 蒸着チャンバ一

40 高温チャンバ一

Ect エッチング斉 IJ

Lax 光車由

Lex ife光光

MC マイクロクラック

RV 反射防止層成分蒸気

発明を実施するための最良の形態

[0049] 以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

[0050] <実施の形態 1〉

本発明の実施の形態 1に係る光学素子について図 1〜図 3を参照しつつ説明する [0051] 図 1は、本発明の実施の形態 1に係る光学素子の形状を模式的に示す説明図であり、図 1 (A)は斜視図、図 1 (B)は光学素子の光軸を含む平面で微細突起部（円状突起部）を切断した状態を示す断面図である。なお、図面を見やすくするため、図 1 (B) における断面を示すハッチングは省略してある。

[0052] 本実施の形態に係る光学素子 1は、樹脂成形により形成された基本樹脂部 11の表面に反射防止層 12 (図 1 (A)では図示を省略している。）が形成された合成樹脂製の例えばプラスチックレンズとして構成してある。基本樹脂部 11は、光学素子 1の光学機能を実現する構造 (例えば、レンズ形状としてある。）を有するように形成される。また、基本樹脂部 11を構成する合成樹脂として、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アルキル基あるいはフエニール基を持つシリコーン樹脂、または炭素骨格とシリコーン骨格がハイブリッドされた無機 ·有機ハイブリッドシリコーン樹脂などを適用することカできる。なお、反射防止層 12は、無機物で形成され、分割してある。

[0053] この構成により、光学素子 1が高温環境にさらされた場合に、光学素子 1と反射防止層 12との線膨張係数の違いから光学素子 1の全体にわたって発生する内部応力を、緩和することが可能となり、反射防止層 12の割れや剥離などの変形を抑制すること力 Sできる。

[0054] 反射防止層 12は、基本樹脂部 11の表面から突出した微細突起部 13により分割されている。つまり、微細突起部 13は、反射防止層 12の厚さよりも厚い高さで形成されている。したがって、反射防止層 12は、光学素子 1の表面で微細突起部 13の配置に対応して適宜の領域に分割されて!/、る。

[0055] なお、高温環境の下では、反射防止層 12が面内方向に膨張するが、この膨張方向に対向する方向で微細突起部 13が膨張することとなる。したがって、反射防止層 1 2の面内方向には圧縮力が発生し、反射防止層 12の変形を抑制することが可能とな

[0056] また、微細突起部 13を基本樹脂部 11の表面の全域で光学素子 1 (基本樹脂部 11 )が有する光軸 Laxに対して軸対称に配置することにより、熱膨張による反射防止層 12の変形を軸対称に対応させてバランスさせることが可能となり、均等かつ確実に変形を抑制することが可能となる。

[0057] 高温環境下では、光学素子 1は光軸 Laxを中心に光学素子 1の周辺に向かって膨張するが、微細突起部 13を、光軸 Laxを中心にして同心円状に配置された円状突起部 13cと、光軸 Laxを中心にして放射線状に配置された線状突起部 13rとを有する構成とすることにより、簡単な構造で内部応力を軸対称として均等に分布させることが可能となる（以下、円状突起部 13cと線状突起部 13rとを特に区別する必要がない場合は、単に微細突起部 13とする。）。

[0058] つまり、光軸 Laxを中心として軸対称に分割線 (微細突起部 13)を配置できることから、内部応力の緩和を軸対称として均等に分布させることが可能となり、反射防止層 12の変形を均等かつ確実に抑制することが可能となる。

[0059] また、微細突起部 13を円筒状および放射線状とすることにより、微細突起部 13を軸対称で容易に配置することが可能となり、反射防止層 12の変形が少なく信頼性の高い光学素子 1を容易に製造することができる。

[0060] なお、周囲環境を高温環境として説明した力温度以外の湿度の変化に対しても同様の作用効果を奏する。また、光学素子 1を電子機器などに実装する工程での高温環境によっても光学素子 1の光学特性が劣化することは生じない。例えば一括リフロー実装処理工程などについても、高温環境の影響を受けないので、生産性と信頼性の高い光学素子 1とすることが可能となる。

[0061] 図 2は、本発明の実施の形態 1に係る光学素子の微細突起部の断面を模式的に示す断面図であり、図 2 (A)は断面が半円状、図 2 (B)は断面が三角形状、図 2 (C)は断面が台形状の場合を示す。なお、断面でのハッチングは省略してある。

[0062] 微細突起部 13は、光学素子 1での光の散乱を極力減らすために緩やかに変化していく形状が望ましい。また、微細突起部 13は、後述する転写金型 2 (実施の形態 3 以下を参照。 )により光学素子 1の表面に基本樹脂部 11の樹脂成形と併せて樹脂成形することから、転写金型 2の離型性に影響を及ぼさない形状であることが望ましい。

[0063] したがって、微細突起部 13の長さ方向と交差する方向での断面の形状は、半円状、三角形状または台形状 (矩形状)であることが望ましい。この構成により、樹脂成形での転写金型 2との離型性を確保して微細突起部 13を高精度で形成することが可能となる。

[0064] 微細突起部 13の断面の寸法（底辺幅 Wおよび高さ H)は、光学素子 1の光学特性に影響を及ぼさなレ、大きさであることが望まし!/、。完全に影響の無レ、寸法とするためには、光学素子 1が使用される波長帯域の最短波長の長さよりも小さい必要がある。例えば使用される波長帯域が可視光域 (短波長側： 380〜400 m。長波長側： 75 0〜800 111)である場合、底辺幅 Wおよび高さ Hは 400nm以下となる。ただし、この数値は、微細突起部 13によるレンズ系の光量低下を考慮した場合には、多少さらに大きくなる。

[0065] 例えば、撮像素子を使用したカメラモジュールに光学素子 1 (レンズ)を適用する場合、絞り F3. 4、焦点距離 4mm程度のレンズで撮像面からのバックフォーカス 300 mの位置に光学面があった場合、経験上画像にほとんど影響を及ぼさな!/、2%程度の光量低下を起こす底辺幅 Wおよび高さ Hの大きさは、およそ 10 H m程度である。

[0066] したがって、微細突起部 13の断面の底辺幅 Wおよび高さ Hの数値は、 10 mに対して十分な余裕を持たせた値として 1/5程度の 2 μ mを上限とすることが望ましレ、。つまり、底辺幅 Wは 2 H mより小さく、高さ Hは 2 H mより小さい寸法とすることにより、微細突起部 13が光学素子 1の光学特性に影響を及ぼす恐れは全く生じない。また、下限は、反射防止層 12を分割する必要があることから、反射防止層 12の厚さより大きいことが必要である。

[0067] なお、微細突起部 13の形成位置としては、上述した形状や大きさであれば、何処に形成されても良いが、高温環境下における反射防止層 12に発生する内部応力をできるだけ効率良く緩和できるように形成することが望ましい。したがって、光学素子 1 (基本樹脂部 11 )の形状 (つまり、レンズ形状)や反射防止層 12の形状を考慮したシミュレーションなどを用いて適宜設定することが望ましレ、。

[0068] また、望ましい断面の寸法（底辺幅 Wおよび高さ H)は、上述したとおり、光学素子 1 を使用する条件 (適用する波長帯域）により変動するが、そのような場合でも、断面の寸法は、底辺幅 Wを 2 mより小さぐ高さ Hを 2 mより小さくすることにより、微細突起部 13による散乱が光学素子 1の光学特性に影響を及ぼすことは全くない。

[0069] 図 3は、本発明の実施の形態 1に係る光学素子の形状の変形例を模式的に示す斜視図である。

[0070] 上述したとおり、微細突起部 13による光学素子 1の光学特性への影響を排除することは十分可能である。しかしながら、光学素子 1の使用状況によっては、光学素子 1 の光学特性が微細突起部 13による散乱の影響を受けて低下する場合がある。例えば、上述したカメラモジュールでは、微細突起部 13による散乱により光学素子 1の中央部分（光軸 Lax周辺の中心領域 1 li)が受け持つ空間周波数の低周波成分に影響を与え、結果として画質のコントラストが低くなつてしまう場合が考えられる。

[0071] このような場合の対策として、光軸 Laxから離れた基本樹脂部 11の外周領域 l is ( 中心領域 l liの外側に位置する領域）に微細突起部 13を配置することにより、コントラストの低下 (散乱が光情報の空間周波数の低周波成分に及ぼす影響)を防止することが可能となる。なお、この場合でも、微細突起部 13を設けない中心領域 l liはできるだけ小さくすることが耐熱性の観点から望ましい。したがって、光学素子 1の形状および寸法設定は、耐熱性の向上と光学特性への影響とのバランスを考慮して決定されることが望ましい。

[0072] <実施の形態 2〉

本発明の実施の形態 2に係る光学素子について図 4および図 5を参照しつつ説明する。

[0073] 図 4は、本発明の実施の形態 2に係る光学素子での反射防止層の構造例を示す断面図である。なお、断面でのハッチングは省略してある。

[0074] 図 4に示す本実施の形態に係る反射防止層 12は、基本樹脂部 11 (樹脂成形に適用した合成樹脂）の屈折率よりも低い屈折率を有する材料で構成された低屈折率層 12aとしてある（低屈折率層 12aを区別する必要がない場合は、単に反射防止層 12 とする。）。なお、低屈折率層 12aの材料として、屈折率 η= 1 · 38のフッ化マグネシゥム（MgF )を適用した。

[0075] 反射防止層 12を低屈折率層 12aとして単層構造とすることにより、より高温環境下での反射防止層 12の変形 (割れ、剥離など)を抑制することが可能となる。また、単層構造とすることにより、内部応力の増大を防止し、また、成膜のためのプロセス時間を短縮して反射防止層 12の製造工程を簡略化させ製造コストを低減することが可能となる。

[0076] なお、フッ化マグネシウムを蒸着するためには 200°C以上の蒸着温度が必要となることから、光学素子 1 (基本樹脂部 11)に使用する合成樹脂は高温に耐える必要があり、例えば、 Si— O— Siのシリカ結合を持つ例えば、アルキル基やフエニール基を持つシリコーン樹脂や、炭素骨格とシリコーン骨格カ、イブリツドされた無機 ·有機ハイプリッドシリコーン樹脂などの耐熱性樹脂を適用することが望ましい。

[0077] 低屈折率層 12aの膜厚 (光学膜厚 nd)は、光学素子 1の光学特性および所望の反射特性に対応して変動する力 S、一つの目安として反射防止層 12の材料が有する屈折率 n X光学膜厚 ndが設計波長えの 1/4となるように設定することが望ましい。

[0078] なお、本実施の形態に係る光学素子 1では、反射防止層 12と基本樹脂部 11の表面との間に、下地層 15が形成してある。下地層 15は反射防止特性に影響を及ぼすものではないため、必須ではない。しかし、基本樹脂部 11の材料に対して良好な密着性を有し、かつ耐薬品性、および耐摩耗性にすぐれた無機材料による下地層 15 は、反射防止層 12と基本樹脂部 11を強固に結び付けて接着性を向上させることから、熱膨張による反射防止層 12の剥離を抑制する要因となる。

[0079] 下地層 15は、ケィ素酸化物（SiOx (2〉x〉l) )を主成分とする屈折率 n= l . 49〜

1. 59の低屈折率材料力もなる薄膜構成とした。これは、低屈折率材料の屈折率が合成樹脂製の光学素子 1として使用される材料の屈折率の範囲にあること、および、低屈折率材料が耐薬品性ゃ耐摩耗性にすぐれており合成樹脂製の光学素子 1に対して良好な密着性を有し、かつ、下地層 15として用いた場合に光散乱量および光吸収量が少ないからである。

[0080] また、下地層 15の膜厚はあまり厚くても、また、あまり薄くても耐熱性、密着性、耐摩耗性、耐薬品性を満足できないことから、経験的に 200〜300nm程度に設定した。これにより、耐摩耗性、耐薬品性に優れ、光学特性の劣化が生じない信頼性の高い光学素子 1とすることが可能となる。なお、微細突起部 13の高さ Hは、下地層 15および反射防止層 12を積層した厚みよりも少し高くする必要がある。

[0081] 図 5は、本発明の実施の形態 2に係る光学素子での反射防止層の他の構造例を示す断面図である。なお、断面でのハッチングは省略してある。 [0082] 図 5に示す本実施の形態に係る反射防止層 12は、基本樹脂部 11 (樹脂成形に適用した合成樹脂）の屈折率よりも高い屈折率を有する材料で構成された高屈折率層 12bと、基本樹脂部 11の屈折率よりも低い屈折率を有する材料で構成された低屈折率層 12cとを交互に積層した積層構造としてある（高屈折率層 12bと低屈折率層 12c を区別する必要がない場合は、単に反射防止層 12とする。）。

[0083] この構成により、図 4の構造例（反射防止層 12の単層構造）の場合に比較してさらに反射防止特性を改善でき、例えば、光学素子 1が適用される波長帯域で 1 %以下の極めて低!/、反射率として優れた反射防止特性を持たせることが必要と!/、つた場合に適用可能な優れた反射防止特性を実現することが可能となる。また、反射防止層 1 2は、 2層の積層構造として示している力必要な反射防止特性によってはさらに積層する層数を増加させることも可能である。

[0084] 高屈折率層 12bとしては、酸化チタン (TiO )、酸化ジルコニウム（ZrO )、またはこれらの混合物を主成分とする高屈折率材料を適用することが可能である。

[0085] 高屈折率層 12b、低屈折率層 12cの各膜厚（光学膜厚 nd)は、低屈折率層 12aの場合と同様、光学素子 1の光学特性および所望の反射特性に対応して変動するが一つの目安として、反射防止層 12の材料が有する屈折率 n X光学膜厚 ndが設計波長えの 1/4となるように設定することが望ましい。

[0086] <実施の形態 3〉

本発明の実施の形態 3に係る転写金型について図 6を参照しつつ説明する。

[0087] 図 6は、本発明の実施の形態 3に係る転写金型の形状を模式的に示す斜視図であ

[0088] 本実施の形態に係る転写金型 2は、転写 (樹脂成形）して光学素子 1を形成する転写面 2sを備える。転写面 2sには、基本樹脂部 11を樹脂成形するための基本転写部 21と、微細突起部 13を樹脂成形するための突起転写溝 22とを備える。つまり、光学素子 1が非球面レンズ (基本樹脂部 11)である場合には、転写面 2sには非球面形状 (基本樹脂部 11 )とポジネガの関係になる形状 (基本転写部 21 )が形成されてレ、る。また、同様に、光学素子 1に転写される微細突起部 13とポジネガ関係になる突起転写溝 22が形成されている。 [0089] この構成により、転写金型 2を適用して光学素子 1を樹脂成形する場合、基本樹脂部 11の樹脂成形と同時に微細突起部 13を転写できることから、両者を別々に転写する場合に比較して生産効率が向上し、また両者の位置合わせが不要となり高精度の光学素子 1を生産性良く製造することが可能となる。つまり、転写面 2sに、基本樹脂部 11および微細突起部 13を形成するための形状（基本転写部 21および突起転写溝 22)を形成してあることから、 1回の樹脂成形工程で基本樹脂部 11および微細突起部 13を備えた光学素子 1を製造することができるので、高精度の光学素子 1を安価に形成することができる。

[0090] なお、転写金型 2の金型素材としては、マルテンサイト系ステンレス鋼、無酸素銅、タングステンカーバイトなどの焼結材料を適用することが可能である。

[0091] <実施の形態 4〉

一般的に金型の製造は非常に高精度、高精細の技術を要求されることから、実施の形態 3に係る転写金型 2も同様に高精度、高精細に製造することが要求される。また、転写金型 2は微細突起部 13を備えることからさらに高精度、高精細に製造することが必要となり、通常の技術では製造に困難を伴うという問題が生じる。本実施の形態に係る転写金型製造方法は、このような問題を解消して容易に転写金型 2を製造する方法を提供する。

[0092] 本発明の実施の形態 4に係る転写金型製造方法について図 7を参照しつつ説明する。

[0093] 図 7は、本発明の実施の形態 4に係る転写金型製造方法の各工程での転写金型の形状を模式的に示す断面図であり、図 7 (A)は金型素材を加工して基本転写部を形成する状態を示し、図 7 (B)は突起転写溝を形成するためのフォトレジストを露光する状態を示し、図 7 (C)は形成したレジストマスクを用いて金型素材をエッチングし突起転写溝を形成する状態を示し、図 7 (D)は完成した転写金型を示す。

[0094] まず、転写金型 2を形成する金型素材（なお、完成前の状態についても、転写金型 2として符号を付す。）を準備する（図 7 (A)左参照)。超精密旋盤、超精密研削盤などを用いて金型素材を機械加工することにより、転写面 2sに基本転写部 21を形成する（図 7 (A)右参照）（基本樹脂部 11に対応する基本転写部 21を形成する基本転写部形成工程)。

[0095] 基本転写部 21を形成した転写面 2sにフォトレジスト 25を塗布し 100°C程度の温度でプリベータを行なう（図 7 (B)左参照）。次に、露光光 Lexを転写面 2sに照射して突起転写溝 22に対応するフォトレジスト 25の一部分を感光（露光）させ除去可能な感光レジスト部 25aを形成して露光マスクパターンを形成する（図 7 (B)右参照）。フォトレジスト 25は、露光方法、突起転写溝 22に対応する露光マスクパターンの形状により、ポジ型またはネガ型どちらかを選択すれば良い。本実施の形態ではポジ型として説明している。

[0096] 露光後、フォトレジスト 25 (露光マスクパターン）に対して現像処理を施すことにより、感光レジスト部 25aを除去し、突起転写溝 22に対応した開口部 25wを有するレジストマスク 25mを形成する（図 7 (C)左参照）。現像後、純水などでリンスし、 100-20 0°Cの温度でポストベータを行なってレジストマスク 25m (未感光レジスト部）の耐食性を向上させる（図 7 (C)左参照)。

[0097] 耐食性を向上させたレジストマスク 25mをマスクとしてエッチング剤 Ectに転写金型

2を浸漬することにより、転写面 2s (金型素材の表面）をエッチング (パターユング）して突起転写溝 22を形成する（図 7 (C)右参照）（微細突起部 13に対応する突起転写溝 22を基本転写部 21の表面をパターユングして形成する突起転写溝形成工程)。エッチング剤 Ectは適用する金型素材により変動する力 S、ステンレス鋼や無酸素銅などであれば塩化第 2鉄溶液などを適用することができる。

[0098] レジストマスク 25mをアセトンなどで除去し、転写金型 2を完成する（図 7 (D)参照）。その後、転写面 2sには樹脂成形で成形する光学素子 1 (成形物）との離型性を向上させるために、金、 CrN、 TiN、 DLC (ダイヤモンドライクカーボン）などの離型膜（図示省略)を数 nm〜数十 nm厚程度成膜することが望まし!/、。

[0099] 本実施の形態に係る転写金型製造方法では、光学素子 1 (基本樹脂部 11)の表面形状が曲面であることから対応する転写面 2sが曲面であっても、微細突起部 13を樹脂成形するための突起転写溝 22をパターユングにより容易に形成することが可能であり、また、突起転写溝 22の形成に機械加工を用いていないことから、機械加工による歪（ダメージ)などが発生せず、転写面 2sの形状に影響を及ぼすことが無ぐ高精度の転写金型 2を容易かつ安価に製造することが可能となる。

[0100] <実施の形態 5〉

本発明の実施の形態 5に係る光学素子製造方法について図 8A〜図 8Fを参照しつつ説明する。

[0101] 図 8Aは、本発明の実施の形態 5に係る光学素子製造方法で適用する転写金型を型開きした状態で示す断面図である。

[0102] 光学素子 1を樹脂成形するための転写金型 2は、上型 20U、下型 20L、上胴型 23 U、下胴型 23Lを備える。上型 20U、下型 20Lは、基本樹脂部 11を転写する基本転写部 21と、微細突起部 13を転写する突起転写溝 22とを備える。上型 20U、下型 20 Lの外周には、上胴型 23U、下胴型 23Lがそれぞれ対応させて配置してある。上胴型 23U、下胴型 23Lは、基本樹脂部 11の外周形状を画定する。上胴型 23U、下胴型 23Lは、樹脂成形の際の合成樹脂を注入するためのゲート 27を有する。

[0103] 図 8Bは、本発明の実施の形態 5に係る光学素子製造方法で適用する転写金型を型締めし合成樹脂を注入した状態で示す断面図である。

[0104] 転写金型 2を型締めした後、ゲート 27から合成樹脂 Resを注入する。合成樹脂の注入方法としては、種々の方法がある力成形の精度および量産性を考慮して射出注入とすることが望ましい。

[0105] 合成樹脂 Resが熱可塑性の場合は、 80°C程度に温度調整された転写金型 2に、 1 50°C程度の溶融された合成樹脂 Resが注入される。注入された溶融状態の合成樹脂 Resは転写金型 2に接触した時点から冷却、固化が始まり、基本樹脂部 11を形成する。

[0106] また、合成樹脂 Resが熱硬化性の場合は、 150〜200°Cに温度調整された転写金型 2に、 80°C以下の液体状態の合成樹脂 Resが注入される。注入された液体状態の合成樹脂 Resは重合反応が進み、基本樹脂部 11を形成する。

[0107] 転写金型 2の構造から、基本樹脂部 11の樹脂成形と同時に微細突起部 13が樹脂成形され、ゲート痕 1 lgが連結した状態の光学素子 1を形成する（基本樹脂部 11および微細突起部 13を樹脂成形する樹脂成形工程)。

[0108] 図 8Cは、本発明の実施の形態 5に係る光学素子製造方法で適用する転写金型による樹脂成形を終了し光学素子を離型する状態を示す断面図である。

[0109] 転写金型 2による樹脂成形を終了した光学素子 1は、転写金型 2から離型される。

その後、ゲート痕 l lgは除去される。

[0110] 図 8Dは、本発明の実施の形態 5に係る光学素子製造方法で樹脂成形された光学素子に反射防止層を形成する状態を示す断面図である。

[0111] ゲート痕 l lgを除去されて外形を整えられた光学素子 1は、蒸着チャンバ一 30の中に配置され、無機材料の反射防止層 12が蒸着により形成される。蒸着で形成することにより、精度良く反射防止層 12の膜厚を制御することが可能となり、高精度の光学特性を有する光学素子 1とすることができる。

[0112] 蒸着チャンバ一 30は真空引きされた後、 Oガスを導入した状態で 1. O X 10— ⁴Torr 程度の真空状態に維持され、上述したフッ化マグネシウム、酸化チタン、酸化ジルコユウムなどの反射防止層成分ターゲット 31を適宜、抵抗加熱法、電子ビーム加熱法などにより加熱して反射防止層成分を蒸発させ、反射防止層成分蒸気 RVを光学素子 1に当てて反射防止層 12を成膜 (蒸着)する（基本樹脂部 11の表面に反射防止層 12を積層する反射防止層形成工程)。反射防止層 12を形成した後、蒸着チャンバ一 30を大気圧まで昇圧し、開放して光学素子 1を取り出す。

[0113] なお、反射防止層 12と基本樹脂部 11との間に下地層 15を形成する場合は、反射防止層 12を形成する前に下地層 15を形成しておく。つまり、蒸着チャンバ一 30と同様の蒸着チャンバ一を適用し、上述したケィ素酸化物などの下地層成分ターゲットを加熱して下地層成分を蒸着させ、光学素子 1に当てて下地層 15を成膜 (蒸着)する（基本樹脂部 11の表面に下地層 15を積層する下地層形成工程)。下地層 15を形成する蒸着チャンバ一と反射防止層 12を形成する蒸着チャンバ一 30とを同一の蒸着チャンバ一とし、ターゲットを切り替えることにより下地層 15の形成と反射防止層 12の形成とに対応させることも可能である。下地層 15の形成条件は、反射防止層 12の形成条件と同様とすることが可能であるので詳細な説明は省略する。

[0114] 光学素子 1は、この状態で製品として一応の完成状態となるが、反射防止層形成ェ程で形成した反射防止層 12が微細突起部 13の表面にも微細反射防止層 12a (図 8 E参照。）として付着している。微細反射防止層 12aは、微細突起部 13の表面に付着していること、また、微細突起部 13の斜面では薄くなつて密着力が弱いことなどから、光学素子 1の使用中に剥がれてゴミとなり光学系に影響を及ぼすことが考えられる。したがって、微細反射防止層 12aは、除去することが望ましい。

[0115] 図 8Eは、本発明の実施の形態 5に係る光学素子製造方法で微細突起部に付着した微細反射防止層を除去する状態を示す断面図である。

[0116] 微細反射防止層 12aが付着した状態の光学素子 1を高温チャンバ一 40の中に配置し、高温加熱することにより、微細突起部 13に付着した微細反射防止層 12aの薄くなつている箇所でマイクロクラック MCを発生させる。次に、高温チャンバ一 40から光学素子 1を取り出し、超音波洗浄（図示省略)することにより、微細反射防止層 12a を除去することが可能となる。

[0117] 図 8Fは、本発明の実施の形態 5に係る光学素子製造方法で完成した光学素子の状態を示す断面図である。

[0118] 微細反射防止層 12aを除去することにより、光学素子 1は、分割された反射防止層 12を表面に有することとなる。また、反射防止層 12は、基本樹脂部 11の表面から突出した微細突起部 13により分割されることとなる。

[0119] 本実施の形態に係る光学素子製造方法によれば、基本樹脂部 11および微細突起部 13を同時に形成し、反射防止層 12を基本樹脂部 11の表面に積層することから、高精度で優れた光学特性を有する光学素子 1を生産性良く製造することが可能とな

[0120] 転写金型 2を用いて光学素子 1を製造することから、光学素子 1を量産性良く大量に製造することが可能となり、製造コストを低減し、安価に光学素子 1を提供することが可能となる。

[0121] 本発明は、その主旨または主要な特徴から逸脱することなぐ他のいろいろな形で実施すること力 Sできる。そのため、前記の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文にはなんらの拘束もされない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

[0122] なお、この出願 (ま、曰本で 2006年 11月 17曰 ίこ出願された特願 2006— 312001 号に基づく優先権を請求する。その内容はこれに言及することにより、本出願に組み込まれるものである。また、本明細書に引用された文献は、これに言及することにより、その全部が具体的に組み込まれるものである。

産業上の利用可能性

本発明は、反射防止層が形成された光学素子に好適に利用することができ、また、このような光学素子を転写する転写金型、その転写金型を製造する転写金型製造方法、およびこのような光学素子を製造する光学素子製造方法に好適に利用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 樹脂成形により形成された基本樹脂部の表面に反射防止層が形成された合成樹脂製の光学素子であって、

前記反射防止層は無機物で形成され、分割してあることを特徴とする光学素子。

[2] 請求項 1に記載の光学素子において、

前記反射防止層は、前記基本樹脂部の表面から突出した微細突起部により分割されて!/、ることを特徴とする光学素子。

[3] 請求項 2に記載の光学素子において、

前記微細突起部の長さ方向と交差する方向での前記微細突起部の断面の形状は、半円状、三角形状、台形状のいずれかであることを特徴とする光学素子。

[4] 請求項 3に記載の光学素子において、

前記微細突起部の断面の底辺幅は 2 mより小さぐ前記微細突起部の断面の高さは 2 mより小さいことを特徴とする光学素子。

[5] 請求項 2に記載の光学素子において、

前記微細突起部は、前記基本樹脂部の光軸に対して軸対称に配置してあることを特徴とする光学素子。

[6] 請求項 5に記載の光学素子において、

前記微細突起部は、前記基本樹脂部の光軸に対して同心円状および放射線状に配置してあることを特徴とする光学素子。

[7] 請求項 5に記載の光学素子において、

前記微細突起部は、前記基本樹脂部の光軸から離れた基本樹脂部の外周領域に配置してあることを特徴とする光学素子。

[8] 請求項 1に記載の光学素子において、

前記反射防止層と前記基本樹脂部の表面との間に、ケィ素酸化物を主成分とする下地層が形成してあることを特徴とする光学素子。

[9] 請求項;!〜 8のいずれか一つの請求項に記載の光学素子において、

前記反射防止層は、前記基本樹脂部の屈折率よりも低い屈折率の材料で構成された低屈折率層としてあることを特徴とする光学素子。

[10] 請求項;!〜 8のいずれか一つの請求項に記載の光学素子において、前記反射防止層は、前記基本樹脂部の屈折率よりも低い屈折率の材料で構成された低屈折率層および前記基本樹脂部の屈折率よりも高い屈折率の材料で構成された高屈折率層を積層した積層構造としてあることを特徴とする請求項 1ないし請求項 7の!/、ずれか一つに記載の光学素子。

[11] 樹脂成形により形成される基本樹脂部の表面に形成された微細突起部で分離される反射防止層を備える光学素子を樹脂成形する転写金型であって、

前記基本樹脂部を樹脂成形する基本転写部と、前記微細突起部を樹脂成形する突起転写溝とを備えることを特徴とする転写金型。

[12] 樹脂成形により形成される基本樹脂部の表面に形成された微細突起部で分離される反射防止層を備える光学素子を樹脂成形する転写金型を製造する転写金型製造方法であって、

前記基本樹脂部に対応する基本転写部を形成する基本転写部形成工程と、前記微細突起部に対応する突起転写溝を前記基本転写部の表面をパターユングして形成する突起転写溝形成工程と

を備えることを特徴とする転写金型製造方法。

[13] 樹脂成形により形成される基本樹脂部の表面に形成された微細突起部で分離される反射防止層を備える光学素子を製造する光学素子製造方法であって、

前記基本樹脂部および前記微細突起部を樹脂成形する樹脂成形工程と、前記基本樹脂部の表面に反射防止層を積層する反射防止層積層工程とを備えることを特徴とする光学素子製造方法。

[14] 請求項 13に記載の光学素子製造方法において、

前記反射防止層の積層は、蒸着により行われることを特徴とする光学素子製造方法。