WO2020031945A1 - 反射防止構造体付き光学素子、その製造方法、製造用金型の製造方法及び撮像装置 - Google Patents

反射防止構造体付き光学素子、その製造方法、製造用金型の製造方法及び撮像装置 Download PDF

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WO2020031945A1
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WO
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optical element
fine columnar
mold
center
reflection structure
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PCT/JP2019/030666
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成紀 細谷
國定　照房
亮一 栗原
正明 宮原
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株式会社タムロン
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
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    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/118—Anti-reflection coatings having sub-optical wavelength surface structures designed to provide an enhanced transmittance, e.g. moth-eye structures

Definitions

  • the present invention relates to an optical element with an antireflection structure used for an optical apparatus, a method for manufacturing the same, a method for manufacturing a manufacturing die, and an imaging apparatus.
  • an optical element using a light-transmitting material such as glass or plastic has been subjected to a surface treatment such as providing an anti-reflection film on a light incident surface and a light exit surface in order to reduce loss of transmitted light due to surface reflection.
  • This antireflection film is a single-layer film made of a material having a lower refractive index than the base material constituting the optical element, or a multilayer film in which a low-refractive-index material and a high-refractive-index material are alternately laminated. It is formed by a method, a sputtering method, a coating method, or the like.
  • Such an anti-reflection film requires precise control of the film thickness in order to improve the anti-reflection effect, and a high-precision process may be required in manufacturing, which may increase manufacturing costs. Has become. Further, the antireflection film has wavelength dependence because it performs antireflection using interference of reflected light generated on the surface and interface of each film. For this reason, it is difficult to obtain a good antireflection effect for an optical device using a wide wavelength band, such as a digital camera and a projector device. In addition, since the antireflection film has an incident angle dependency of light, it is difficult to obtain a good antireflection effect on the entire light incident surface and light exit surface for an optical element having a curvature such as a lens. It is.
  • an anti-reflection means instead of the anti-reflection film described above, a method of providing a fine uneven structure having a size equal to or smaller than the wavelength of the incident light on the surface of the optical element has been studied.
  • a conical shape such as a cone or a quadrangular pyramid
  • a rapid change in the refractive index at the interface can be suppressed, and antireflection performance excellent in wavelength band characteristics and incident angle characteristics is expected. it can.
  • a method for manufacturing an optical element having a curvature such as a lens
  • This press molding method is a manufacturing method capable of mass-producing optical elements of the same shape at low cost.
  • Patent Document 1 in order to form fine irregularities on the surface of an optical element base material using a press molding method, a chalcogenide glass is press-molded using a mold having a replica shape, and infrared rays are formed. There is disclosed a method of obtaining an optical element in which reflection of light on a surface is suppressed.
  • press molding is started from a state where an object to be molded is placed at the center of a mold in order to suppress bias in molding.
  • the press time is longer at the center of the optical element where the mold and the object are in contact with each other from the beginning, and the press time becomes shorter toward the outer peripheral side.
  • the anti-reflection structure formed with the difference in the pressing time a difference occurs in the projection distance (height) of the concave-convex shape between the central portion and the outer peripheral portion of the optical element. Therefore, there is a difference in light reflectance between the central portion and the outer peripheral portion of the optical element. As a result, there is a problem that the antireflection structure cannot make use of the inherently good incident angle characteristics.
  • the present application provides an optical element obtained by press molding having an anti-reflection structure on the surface, an optical element having anti-reflection performance with excellent incident angle characteristics, and the optical element can be easily press-molded.
  • the purpose is to provide a simple mold.
  • optical element with anti-reflection structure is an optical element having an anti-reflection structure on a lens surface, wherein the anti-reflection structure is applied to the lens surface.
  • a plurality of micro columnar projections provided, wherein the projecting distance in the optical axis direction of the micro columnar projection at an arbitrary position is h, and the projecting distance in the optical axis direction of the micro columnar projection located at the center of the lens surface is h When 0 , the following equation (1) is satisfied.
  • the method for manufacturing a mold for manufacturing an optical element with an anti-reflection structure according to the present application includes the following steps 1 and 2. .
  • Step 1 Using a photolithography method, a photoresist is applied to a mold base material and dried, and the pattern is exposed and developed so that the outer peripheral side is enlarged, and an etching pattern is formed.
  • Step 2 After forming the etching pattern, the surface of the mold substrate is dry-etched to form a replica pattern of the fine columnar projections constituting the reflection structure of the optical element with the antireflection structure on the surface of the mold substrate. Is obtained.
  • a method for manufacturing an optical element according to the present application is characterized by using the above-described mold for manufacturing an optical element with an antireflection structure.
  • Imaging device uses the above-described optical element with an antireflection structure.
  • the projecting distance of the fine columnar projections constituting the antireflection structure provided on the optical surface is substantially uniform, so that the wavelength band characteristics and the incidence Demonstrates anti-reflection performance with excellent angle characteristics. As a result, a good antireflection effect can be obtained on the entire lens surface.
  • the present application relates to a manufacturing method in which the projecting distance of the fine columnar projections constituting the anti-reflection structure is substantially uniform over the entire lens surface. The inventors have found that the larger the diameter, the easier the transfer is, and designed the bottom diameter of the fine columnar projections at the outer edge to be larger than the bottom diameter of the fine columnar projections at the center of the optical element. As a result, the pressing time can be shortened, and at the same time, the projection distance of the fine columnar projections becomes uniform over the entire lens surface, so that an optical element having a high antireflection effect can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an optical element with an anti-reflection structure according to the present application. It is a conceptual diagram for explaining a protrusion distance.
  • FIG. 4 is a schematic view illustrating a concept for explaining a change in a bottom diameter of a fine columnar projection that forms an antireflection structure.
  • the anti-reflection structure of the optical element with an anti-reflection structure according to the present application is constituted by a plurality of fine columnar projections capable of preventing reflection of incident light on a lens surface.
  • the feature of the optical element with an anti-reflection structure according to the present application lies in that the projecting distance h of the fine columnar projections along the optical axis is uniform and exists over the entire lens surface. As a result, in the optical element 1 with an antireflection structure according to the present application, the projecting distance of the fine columnar projections existing from the center to the outer edge is nearly uniform.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of an optical element with an antireflection structure according to the present application.
  • the antireflection structure is provided on at least one surface of the lens surface of the optical element 2.
  • the fine columnar projections 3 shown in FIG. 1 do not indicate the exact form of the fine columnar projections 3 but are images merely showing the existing positions.
  • each component of the optical element 1 with an antireflection structure according to the present application will be described in detail.
  • any lens surface shape such as a flat surface, a spherical surface, an aspherical surface, and a free curved surface may be used as long as the optical element can be formed by press molding. Absent. There is no particular limitation on the shape of the entire optical element, and any shape such as a circle, a rectangle, and a triangle can be adopted. As an example, FIG. 1A shows a meniscus lens, and FIG. 1B shows a biconcave lens.
  • the anti-reflection structure in the present application is arranged on the lens surface of the optical element 2 as can be understood from FIG. 1, and is constituted by a plurality of fine columnar projections 3 having a size equal to or less than the average wavelength used. And exhibits an anti-reflection effect excellent in wavelength band characteristics and incident angle characteristics.
  • the protrusion distance of the optical axis direction of the fine columnar projections at any position on the lens surface h, of the fine columnar protrusion in the center of the lens surface the protrusion distance of the optical axis direction is h 0 At this time, it is required to satisfy the condition of the above equation (1).
  • FIG. 2 shows an image of the fine columnar projections existing on the lens surface, and is for explaining the projection distance h. Therefore, FIG. 2 shows only one fine columnar projection as extracted.
  • the projecting distance h of the fine columnar projections needs to satisfy the condition (0.55h 0 ⁇ h ⁇ 1.45h 0 , ⁇ is the used average wavelength) shown as the above-mentioned formula (1).
  • the lower limit of the formula (1) is 0.60h 0, 0.80h more preferably 0, more preferably 0.90H 0.
  • the effect of the antireflection structure increases as the protrusion distance of the fine columnar protrusion in the optical axis direction increases, so that it is not particularly necessary to define the upper limit.
  • the upper limit of the formula (1) is preferably 1.45H 0, more preferably 1.36H 0, at 1.25H 0 more preferably in, more preferably 1.10h 0.
  • Equation (1) also protruding distance h of the fine columnar asperities present on any position of the lens surface, based on the projected distance h 0 along the optical axis of the lens center, the fluctuation of about ⁇ 55% It also means that it is within range.
  • the variation of the projection distance exceeds the range described above, the variation of the local antireflection effect becomes large on the lens surface, and the wavelength band characteristic and the incident angle characteristic vary locally, so that a stable antireflection effect is obtained.
  • “h 0 ” is defined as a “projection distance along the optical axis at the center of the lens”. In the optical element with an anti-reflection structure according to the present application, this means the projection distance of the fine columnar projections present on the surface near the intersection of the optical element and the optical axis, and is not necessarily present on the optical axis. No need.
  • the projection distance h of the fine columnar projections satisfies the condition ( ⁇ is the used average wavelength) shown in the following equation (2).
  • the projection distance h of the fine columnar projections needs to satisfy the condition (0.24 ⁇ ⁇ h, where ⁇ is the used average wavelength) shown in the above equation (2). That is, even the protruding distance h of the fine columnar asperities present on any position of the lens surface, based on the projected distance h 0 along the optical axis of the lens center, it is within the range of variation of about ⁇ 55% Means When the variation of the projection distance exceeds the range described above, local variation of the antireflection effect becomes large on the lens surface, and the wavelength band characteristic and the incident angle characteristic vary locally, so that a stable antireflection effect is obtained. Not preferred.
  • h 0 is defined as a “projection distance along the optical axis at the center of the lens”. In the optical element with an anti-reflection structure according to the present application, this means the projection distance of the fine columnar projections present on the surface near the intersection of the optical element and the optical axis, and is not necessarily present on the optical axis. No need.
  • the fine columnar projection provided in the optical element with an antireflection structure according to the present application has a bottom diameter D from the center of the lens toward the edge of the lens, as viewed from the average wavelength ⁇ used, as follows: It is preferable that the value gradually increases in the range shown by the equation (3).
  • the bottom diameter D of the fine columnar projections is less than 0.2 ⁇ , the wavelength band characteristics and the incident angle characteristics are deteriorated, so that a favorable antireflection effect cannot be obtained.
  • the bottom diameter D of the fine columnar projections exceeds 0.6 ⁇ , the structure cannot provide an antireflection effect, which is not preferable. Further, in the case of an optical device in which diffraction of incident light poses a problem, it is desirable to further reduce the wavelength to 0.5 ⁇ or less.
  • the bottom diameter of the fine columnar projections constituting the antireflection structure be increased from the center to the outer periphery of the optical element by manufacturing using a mold described later.
  • FIG. 3 specifically illustrates this concept.
  • the optical element 1 with the antireflection structure has a uniform projection distance of the fine columnar projections 3 existing in the portion and the outer peripheral portion.
  • the concept that the bottom diameter D of the fine columnar projection gradually increases from the lens center toward the lens edge described above includes a central region of the lens surface (a predetermined range of radius R0 from the center point).
  • a fine columnar projection with a bottom diameter D 0 an annular antireflection area A having a microcolumnar projection with a bottom diameter D A (D 0 ⁇ D A ) on the outer periphery of the center area, and a bottom surface on the outer circumference of the annular antireflection area A.
  • the fine columnar protrusions are arranged with a periodicity equal to or less than the wavelength of the average wavelength used, and the arrangement pitch P is 0.2 ⁇ to 0. It is preferably in the range of 6 ⁇ . If the arrangement pitch P is equal to or less than the used average wavelength ( ⁇ ), a certain antireflection effect can be obtained, but is preferably equal to or less than ⁇ / 2. If the arrangement pitch P of the fine columnar projections 3 exceeds ⁇ / 2, harmful light due to diffraction tends to be easily generated.
  • the arrangement pitch P is less than 0.2 ⁇ , the existence density of the fine columnar projections of the antireflection structure becomes too high, and unnecessary diffraction light increases in the antireflection structure. It is not preferable because an antireflection effect excellent in characteristics cannot be obtained. On the other hand, if the shape interval exceeds 0.6 ⁇ , the density of the fine columnar projections of the antireflection structure becomes too low, and a sufficient antireflection effect cannot be obtained, which is not preferable.
  • the relationship between the arrangement interval of the fine columnar projections and the bottom diameter is, of course, that the value of [bottom diameter] / [arrangement pitch P] is 1 or less, and desirably 0.8 or more. If the ratio is 0.8 or less, the density of the fine columnar projections of the antireflection structure is too low, and a sufficient antireflection effect cannot be obtained, which is not preferable.
  • the bottom surface of the fine columnar projection is circular (or elliptical) and the diameter of the bottom surface is larger at the edge than at the center of the lens surface, but the present invention is not limited to this. Not something.
  • the fine columnar projections of the antireflection structure according to the present invention are characterized in that the fine columnar projections are located at the edge of the lens surface when the cross section in the tangent plane of the lens surface is the bottom surface of the fine columnar projections. It goes without saying that the bottom surface (bottom area) only needs to be larger than the bottom surface (bottom area) of the fine columnar projection located at the center.
  • the bottom surface in addition to a circle and an ellipse, for example, a polygonal shape (triangle, quadrangle, hexagon, etc.) can also be adopted. Since the bottom surface of the fine columnar protrusion is a transfer portion of the fine columnar protrusion in a mold for manufacturing an optical element, which will be described later, the bottom surface of the fine columnar protrusion is pressurized by being larger at the edge than at the center. At the time of molding, the filling efficiency of the material of the optical element into the concave replica can be improved at the edge compared with the center.
  • the optical element 1 with an antireflection structure according to the present application is manufactured by press molding using a mold described later, a material having a glass transition point such as glass or plastic can be used. It is possible.
  • the fine columnar projections in the present application are preferably made of the same material as the optical element base material.
  • the optical element with an antireflection structure according to the present application is preferably manufactured by a press molding method using a mold. Therefore, by using the same material as the constituent material of the optical element and the constituent material of the fine columnar protrusion, mutual adhesion can be enhanced.
  • the larger the diameter of the fine columnar projections the easier the transfer formation.
  • the antireflection structure of the present invention makes it easy to transfer the inner surface shape of the mold to the surface of the optical element even at the outer peripheral portion where the press time using the mold is short. As a result, it is possible to obtain an optical element in which the projecting distance of the fine columnar projection is uniform between the center and the outer periphery of the optical element with an antireflection structure.
  • the mold used for manufacturing the optical element with an anti-reflection structure was manufactured by any method as long as the fine columnar projections constituting the reflection structure of the optical element with an anti-reflection structure can be formed. It doesn't matter. However, it is preferable to employ the following procedures 1 and 2. As described below, based on the pattern of the photoresist, when the replica shape for forming the fine columnar projections forming the reflective structure is formed on the mold equipment by dry etching, a uniform depth corresponding to the fine columnar projections is obtained. A mold having a concave replica can be obtained.
  • Step 1 Using a photolithography method, a metal film to be used as a dry etching mask is formed on the optical element forming surface of the mold base material, a photoresist is applied to the surface of the dry etching mask, dried, and two light fluxes are formed. Exposure is performed using interference exposure, interference exposure using the Talbot effect, or laser writing or electron beam writing, and development is performed to form a dry etching pattern. In this step 1, since all the concepts conventionally applied to the photolithography method can be applied, there is no need to particularly limit the process.
  • resist / substrate selectivity during dry etching is sufficiently ensured, do not form a metal film, apply a photoresist on the substrate surface and dry it. Exposure may be performed using drawing or electron beam drawing, followed by development to form a dry etching pattern.
  • the material of the mold base may be determined in consideration of the material used for the optical element, but it is preferable to use a material having a hardness of HRC51 or more and capable of being dry-etched.
  • a material having a hardness of HRC51 or more and capable of being dry-etched For example, a member including tungsten carbide, SiC, glassy carbon, a NiP plating layer, or the like can be used.
  • a precious metal, a carbon film, or the like may be provided on the surface of the mold for the purpose of improving the releasability of the optical element after molding.
  • the metal film used as the dry etching mask may be made of any material that can provide a sufficient etching selectivity in the subsequent dry etching.
  • any material that can provide a sufficient etching selectivity in the subsequent dry etching For example, an aluminum film, a chromium film, a titanium film, or the like is used.
  • the film forming method is not particularly limited, and a chemical vapor reaction method such as a simple vapor deposition, a sputtering vapor deposition, and a CVD method can be used.
  • the film formation method is not particularly limited to the vapor deposition method, and may be sputtering, CVD, or the like. Further, the metal film to be formed may be any material that can provide a sufficient selectivity by dry etching of the mold material later.
  • Step 2 (1) After the dry etching pattern is formed, the surface of the mold substrate is dry-etched, so that “fine columnar projections constituting the reflection structure of the optical element with an antireflection structure” are formed on the surface of the mold substrate. To form a mold for manufacturing. At this time, the manufacturing mold has concave replicas having a uniform depth corresponding to the fine columnar projections at the center and the outer periphery of the mold.
  • Manufacturing method of optical element according to the present application A method for manufacturing an optical element according to the present application is characterized by using the above-described mold for manufacturing an optical element with an antireflection structure. There is no particular limitation on other manufacturing conditions and the like.
  • Imaging device uses the above-described optical element with an antireflection structure. There is no particular limitation on the imaging device at this time, and any imaging device can be targeted.
  • the optical element 1 (meniscus lens) with an anti-reflection structure shown in FIG. 1A is provided with a first anti-reflection structure.
  • the optical element material used at this time is a glass material which is chalcogenide glass having a glass transition point of 180 ° C. (IRG206 manufactured by Hubei Shinkako Co., Ltd.) and is designed with an average wavelength of 10 ⁇ m.
  • the convex side of the optical element 1 with an anti-reflection structure shown in FIG. 1 is an aspheric surface having an effective diameter of 13.62 mm.
  • Sag the surface position in the optical axis direction at a position separated by a distance (R) in the X-axis direction perpendicular to the optical axis
  • the shape satisfies the relationship shown in Expression 2.
  • the maximum inclination angle of this surface was 36.8 °.
  • the concave side of the optical element 1 with an anti-reflection structure shown in FIG. 1 is an aspherical surface having an effective diameter of 8.95 mm.
  • Sag the surface position in the optical axis direction at a position separated by a distance (R) in the X-axis direction perpendicular to the optical axis
  • the shape satisfies the relationship shown in Expression 2.
  • the maximum inclination angle of this surface is 17.6 °.
  • the optical element with an anti-reflection structure according to Example 1 The fine columnar projections on the convex side of the optical element 1 with an anti-reflection structure according to Example 1 have a pitch of the fine columnar projections of 3 to 3.4 ⁇ m, and the center of the optical element.
  • the micro columnar projections are approximately bell-shaped with a bottom diameter of ⁇ 2.5 ⁇ m of the micro columnar projections of the portion and a bottom diameter of ⁇ 3.0 ⁇ m of the micro columnar projections at the outermost edge of the optical element. As shown in FIG. 3, the diameter of the bottom surface of the fine columnar projection increases from the center to the outer periphery of the optical element.
  • the fine columnar projections on the concave side of the optical element 1 with the antireflection structure of Example 1 had a pitch of the fine columnar projections of 3 to 3.2 ⁇ m, the bottom diameter of the fine columnar projections at the center of the optical element was ⁇ 2.5 ⁇ m, and the optical The micro columnar projections at the outermost edge of the element have a bottom diameter of 2.7 ⁇ m, and are approximately bell-shaped. As shown in FIG. 5, the diameter of the bottom surface of the fine columnar projection increases from the center to the outer periphery of the optical element.
  • Example 1 a metal film to be used as a dry etching mask was formed on the optical surface on the mold side prepared as described above.
  • a 400-nm-thick aluminum film was formed by an evaporation method.
  • a positive photoresist was provided on the surface of the aluminum film used as a dry etching mask by a spin coating method.
  • a mold having a positive photoresist is used.
  • the pattern diameter at the center of the optical element is ⁇ 2.5 ⁇ m, and the pattern diameter at the outermost edge of the optical element is ⁇ 3.0 ⁇ m. Drawing was performed such that the pattern diameter gradually increased toward the outer periphery, and this was developed to form a photoresist pattern.
  • the aluminum film (dry etching mask) is immersed in the etching solution for a predetermined time in a state where the photoresist pattern is provided on the surface thereof, and the aluminum film (dry etching mask) is wet-etched. After washing, the resist film was removed, and a mold having a dry etching pattern was prepared.
  • the mold with the dry etching pattern was subjected to dry etching using a dry etching apparatus.
  • the dry etching apparatus at this time was a magnetic neutral ray discharge dry etching apparatus, and etching was performed for 10 minutes in a mixed gas atmosphere of O 2 and SF 6. Thereafter, an unnecessary dry etching pattern (aluminum film) was removed to obtain a mold for manufacturing the optical element with an antireflection structure of Example 1.
  • Press molding using a mold Press molding was performed using the above-mentioned mold.
  • the press forming apparatus includes a cylindrical body mold, an upper mold and a lower mold slidably mounted on the body mold, a heating mechanism capable of heating the entire body mold, and a vacuum mechanism for vacuuming the entire body mold. It has a mechanism.
  • the press space is evacuated to a vacuum, the upper mold and the lower mold are heated, and after the temperature reaches 225 ° C., the material is held for 400 seconds to soften the molding object, and then the upper mold is lowered. Press molding was started.
  • the molding load was 0.5 kN. After holding for 550 seconds, the molding pressure was released, and then cooled to room temperature to take out the optical element with an antireflection structure.
  • Obtained optical element with anti-reflection structure The projection distance of the fine columnar projections constituting the anti-reflection structure of optical element 1 with anti-reflection structure thus obtained is 3 at the center of the convex surface of the optical element. 0.7 ⁇ m, 3.6 ⁇ m near the outermost edge, 3.7 ⁇ m near the center of the concave portion, and 3.4 ⁇ m near the outermost edge. Variations in the projection distance of the fine columnar projections are caused by the optical surface of the optical element. Small overall.
  • the average reflectance in the wavelength band of 8 to 12 ⁇ m was 0.33% at the center of the convex surface and 0.33% at the center.
  • the result is that the vicinity of the outer edge is 0.34%, the center of the concave surface side is 0.33%, and the vicinity of the outermost edge is 0.54%, and there is little variation in the local reflectance over the entire optical surface of the optical element. Have been obtained.
  • the second embodiment uses the same glass material as that of the first embodiment, has the optical surface shape represented by the above formula 2, and has the same parameters of the convex surface and the concave surface as those of the first embodiment.
  • the optical surface shape represented by the above formula 2 has the same parameters of the convex surface and the concave surface as those of the first embodiment.
  • Manufacture of the mold used in the second embodiment (1) The same processing and film forming method as shown in the first embodiment is adopted. However, a mold having a positive photoresist is exposed by interference exposure utilizing the Talbot effect, and developed to form a photoresist pattern. The bottom diameter of the fine columnar projections constituting the anti-reflection structure obtained in this way increases from the center to the outer periphery of the optical element.
  • the photoresist pattern thus obtained has a pattern diameter of ⁇ 2.5 ⁇ m at the center of the optical element on the convex side, a pattern diameter of ⁇ 3.0 ⁇ m at the outermost edge of the optical element, and a center at the center of the optical element on the concave side.
  • ⁇ 2.5 ⁇ m and the pattern diameter at the outermost edge of the optical element was ⁇ 2.7 ⁇ m, during which the pattern diameter gradually increased from the center toward the outer periphery.
  • the following dry etching step and molding step are the same as those in the first embodiment.
  • Obtained optical element with anti-reflection structure The projection distance of the fine columnar projections constituting the anti-reflection structure of optical element 1 with anti-reflection structure thus obtained is 3 at the center of the convex surface of the optical element. 0.7 ⁇ m, 3.6 ⁇ m near the outermost edge, 3.7 ⁇ m near the center of the concave portion, and 3.4 ⁇ m near the outermost edge. Variations in the projection distance of the fine columnar projections are caused by the optical surface of the optical element. Small overall.
  • the average reflectance in the wavelength band of 8 to 12 ⁇ m was 0.33% at the center of the convex surface and 0.33% at the center.
  • the result is that the vicinity of the outer edge is 0.34%, the center of the concave surface side is 0.33%, and the vicinity of the outermost edge is 0.54%, and there is little variation in the local reflectance over the entire optical surface of the optical element. Have been obtained.
  • the optical element 1 meniscus lens with an anti-reflection structure shown in FIG. 1A is provided with a first anti-reflection structure.
  • the optical element material at this time was designed using a chalcogenide glass having a glass transition point of 180 ° C. as a glass material and an average use wavelength of 10 ⁇ m.
  • the third embodiment uses the same glass material as that of the first embodiment, has the optical surface shape represented by the above formula 2, and has the same parameters of the convex surface and the concave surface as those of the first embodiment.
  • the optical surface shape represented by the above formula 2 has the same parameters of the convex surface and the concave surface as those of the first embodiment.
  • Manufacture of the mold used in the third embodiment (1) The same processing and film forming method as shown in the first embodiment is adopted. However, using a laser lithography method or the like, a mold having a positive photoresist is used.
  • the pattern diameter at the center of the convex optical element is ⁇ 2.5 ⁇ m, and the pattern diameter at the outermost edge of the optical element is ⁇ 3.0 ⁇ m.
  • the pattern diameter at the center of the concave optical element is ⁇ 2.5 ⁇ m, and the pattern diameter at the outermost edge of the optical element is ⁇ 2.7 ⁇ m.
  • drawing is performed such that the pattern diameter gradually increases from the center to the outer periphery. This was developed and a photoresist pattern was formed by developing.
  • ⁇ Circle around (2) ⁇ The following dry etching step and molding step are the same as in the first embodiment.
  • Obtained optical element with anti-reflection structure The projection distance of the fine columnar projections constituting the anti-reflection structure of optical element 1 with anti-reflection structure thus obtained is 3 at the center of the convex surface of the optical element. 0.7 ⁇ m, 3.6 ⁇ m near the outermost edge, 3.7 ⁇ m near the center of the concave portion, and 3.4 ⁇ m near the outermost edge. Variations in the projection distance of the fine columnar projections are caused by the optical surface of the optical element. Small overall.
  • the average reflectance in the wavelength band of 8 to 12 ⁇ m was 0.33% at the center of the convex surface and 0.33% at the center.
  • the result is that the vicinity of the outer edge is 0.34%, the center of the concave surface side is 0.33%, and the vicinity of the outermost edge is 0.54%, and there is little variation in the local reflectance over the entire optical surface of the optical element. Have been obtained.
  • Example 4 the optical element 1 (meniscus lens) with an antireflection structure shown in FIG. 1A is provided with a first antireflection structure.
  • the optical element material at this time was designed using a chalcogenide glass having a glass transition point of 180 ° C. as a glass material and an average use wavelength of 10 ⁇ m.
  • the fourth embodiment uses the same glass material as that of the first embodiment, has the optical surface shape represented by the above formula 2, and has the same parameters for the convex surface and the concave surface as in the first embodiment.
  • the optical surface shape represented by the above formula 2 has the same parameters for the convex surface and the concave surface as in the first embodiment.
  • Manufacture of the mold used in the fourth embodiment (1) The same processing and film forming method as shown in the first embodiment is employed. However, using a laser lithography method or the like, a mold having a positive photoresist is used.
  • the pattern diameter at the center of the convex optical element is ⁇ 2.5 ⁇ m, and the pattern diameter at the outermost edge of the optical element is ⁇ 3.0 ⁇ m.
  • the pattern diameter at the center of the concave optical element is ⁇ 2.5 ⁇ m, and the pattern diameter at the outermost edge of the optical element is ⁇ 2.7 ⁇ m.
  • drawing is performed such that the pattern diameter gradually increases from the center to the outer periphery. This was developed and a photoresist pattern was formed by developing. Then, the following dry etching process is the same as that in the first embodiment.
  • the forming apparatus and the shape of the glass before pressing are the same as those in the first embodiment.
  • the temperature After evacuating the press space and heating the upper mold and the lower mold, after the temperature reaches 225 ° C., and holding for 400 seconds to soften the molded object, lower the upper mold and press mold. Started.
  • the molding load was 0.5 kN. After holding for 300 seconds, the molding pressure was released, and then cooled to room temperature to take out the optical element with an antireflection structure.
  • Obtained optical element with anti-reflection structure The projection distance of the fine columnar projections constituting the anti-reflection structure of optical element 1 with anti-reflection structure obtained in this manner is the center of the convex side of the optical element. 3.7 ⁇ m, 2.2 ⁇ m near the outermost edge, 3.7 ⁇ m near the center of the concave surface side of the optical element, 2.3 ⁇ m near the outermost edge. Although not as good as Example 1, it is small on the entire optical surface of the optical element.
  • the average reflectance in the wavelength band of 8 to 12 ⁇ m was 0.33% at the center of the convex surface and 0.33% at the center.
  • the vicinity of the outer edge is 5.3%
  • the center of the concave side is 0.33%
  • the vicinity of the outermost edge is 3.5%, which is lower than that of Example 1, but is spatially reflected on the entire optical surface of the optical element. The result that the variation of the rate is small is obtained.
  • Example 5 the optical element 1 with an antireflection structure (meniscus lens) shown in FIG. 1A is provided with a first antireflection structure.
  • the optical element material at this time was designed using a chalcogenide glass having a glass transition point of 180 ° C. as a glass material and an average use wavelength of 10 ⁇ m.
  • the fifth embodiment uses the same glass material as that of the first embodiment, has the optical surface shape represented by the above formula 2, and has the same parameters for the convex surface and the concave surface as in the first embodiment.
  • the optical surface shape represented by the above formula 2 has the same parameters for the convex surface and the concave surface as in the first embodiment.
  • Example 5 Manufacture of the mold used in Example 5: The same processing and film forming method as shown in Example 1 was adopted. However, using a laser lithography method or the like, a mold having a positive photoresist is used. The pattern diameter at the center of the convex optical element is ⁇ 2.5 ⁇ m, and the pattern diameter at the outermost edge of the optical element is ⁇ 3.0 ⁇ m. The pattern diameter at the center of the concave optical element is ⁇ 2.5 ⁇ m, and the pattern diameter at the outermost edge of the optical element is ⁇ 2.7 ⁇ m. In the meantime, drawing is performed such that the pattern diameter gradually increases from the center to the outer periphery. This was developed and a photoresist pattern was formed by developing. Then, the following dry etching process is the same as that in the first embodiment.
  • the forming apparatus and the glass shape before pressing in the forming step are the same as those in the first embodiment.
  • the molding load was 0.5 kN. After holding for 165 seconds, the molding pressure was released, and then cooled to room temperature to take out the optical element with an anti-reflection structure.
  • Obtained optical element with anti-reflection structure The projection distance of the fine columnar projections constituting the anti-reflection structure of optical element 1 with anti-reflection structure obtained in this manner is the center of the convex side of the optical element. 3.7 ⁇ m, 2.1 ⁇ m near the outermost edge, 3.7 ⁇ m near the center of the concave side of the optical element, 2.2 ⁇ m near the outermost edge. Although not as good as Example 4, it is small on the entire optical surface of the optical element.
  • the average reflectance in the wavelength band of 8 to 12 ⁇ m was 0.33% at the center of the convex surface and 0.33% at the center. 5.8% near the outer edge, 0.33% near the center of the concave side, and 5.9% near the outermost edge, which is lower than that in Example 4, but is locally reflected on the entire optical surface of the optical element. The result that the variation of the rate is small is obtained.
  • the optical element 1 (biconcave lens) with an anti-reflection structure shown in FIG. 1B is provided with a first anti-reflection structure.
  • the optical element is made of a polycarbonate (EP6000 manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) having a glass transition point of 145 ° C. as a glass material, and is press-molded, and is designed to have an average use wavelength of 905 nm.
  • the optical element 1 with an antireflection structure shown in FIG. 1B is a spherical surface having an effective diameter of 25.0 mm and a curvature of 61 mm. The maximum inclination angle of this surface was 10.1 °.
  • the optical element with an anti-reflection structure according to Example 6 The fine columnar projections on the optical surface of the optical element 1 with an anti-reflection structure according to Example 1 have a pitch of 450 nm and a fine columnar shape at the center of the optical element.
  • substantially bell-shaped fine columnar protrusions having a bottom diameter of ⁇ 410 nm and a bottom diameter of fine columnar protrusions at the outermost edge of the optical element of ⁇ 440 nm are densely arranged.
  • the diameter of the bottom surface of the fine columnar projection increases from the center to the outer periphery of the optical element.
  • Example 6 a 50-nm-thick chromium film was formed as an adhesion layer on the mold-side optical surface prepared as described above by using a sputtering deposition method, and then a 2000-nm-thick Si film was formed by a plasma CVD method. An -N alloy film was formed.
  • a positive photoresist was provided on the formed SiN layer by spin coating.
  • the pattern diameter at the center of the optical element is 410 nm and the pattern diameter at the outermost edge of the optical element is ⁇ 440 nm using electron beam lithography. Drawing was performed so as to increase the diameter, and this was developed to form a photoresist pattern.
  • the SiN layer of the mold with the photoresist pattern was dry-etched using a dry etching apparatus.
  • the dry etching apparatus at this time was a plasma dry etching apparatus, and etching was performed for 8 minutes in a CHF3 gas atmosphere. Thereafter, unnecessary photoresist patterns were removed.
  • a 20-nm-thick chromium adhesion layer and a 30-nm-thick platinum film were formed on the patterned SiN surface as a release film layer by a sputtering deposition method, and an optical element with an anti-reflection structure was formed. And a mold for manufacturing the same.
  • Press molding using a mold Press molding was performed using the above-mentioned mold.
  • a polycarbonate having a glass transition point of 145 ° C. in a cylindrical shape having a diameter of 12 mm and a thickness of 6 mm was used.
  • the upper mold and the lower mold are heated, and after the upper mold and the lower mold reach 120 ° C., the polycarbonate is softened and held for 100 seconds.
  • the mold was lowered and press molding was started.
  • the molding load was 0.5 kN. After holding for 360 seconds, the molding pressure was released, and then cooled to room temperature to take out the optical element with an antireflection structure.
  • Obtained optical element with anti-reflection structure ⁇
  • the projection distance of the fine columnar projections constituting the anti-reflection structure of optical element 1 with anti-reflection structure thus obtained is 350 nm at the center of the optical element, It is 340 nm near the outermost edge, and the variation in the projection distance of the fine columnar projection is small over the entire optical surface of the optical element.
  • the reflectance at a wavelength of 905 nm in the center was 0.1%. 42%, and 0.69% in the vicinity of the outermost edge, and the result is that the variation in the local reflectance is small over the entire optical surface of the optical element.
  • the seventh embodiment is different from the sixth embodiment only in that the glass material of the sixth embodiment is changed to a glass material for precision molded lenses (K-PG325 manufactured by Sumita Optical Glass Co., Ltd.). Then, an optical element 1 (biconcave lens) with an antireflection structure shown in FIG. 1B was manufactured.
  • K-PG325 manufactured by Sumita Optical Glass Co., Ltd.
  • Optical element with antireflection structure according to Example 7 ⁇ similar to Example 6, pitch of fine columnar protrusions: 450 nm, bottom diameter of fine columnar protrusions at the center of optical element: ⁇ 410 nm, fine columnar shape at outermost edge of optical element Substantially bell-shaped fine columnar projections having a bottom diameter of 440 nm are closely arranged. The bottom diameter of the fine columnar projections increases from the center to the outer periphery of the optical element.
  • Press molding using a mold Press molding was performed using the above-mentioned mold.
  • Obtained optical element with anti-reflection structure ⁇
  • the projection distance of the fine columnar projections constituting the anti-reflection structure of optical element 1 with anti-reflection structure thus obtained is 350 nm at the center of the optical element, It is 335 nm near the outermost edge, and the variation in the projection distance of the fine columnar projection is small over the entire optical surface of the optical element.
  • the reflectance at a wavelength of 905 nm was 1.1% at the center and 1.1% near the outermost edge. This is 3%, which is a result that the variation in the local reflectance is small over the entire optical surface of the optical element.
  • Comparative Example 1 Comparative Example 1 is for comparison with Examples 1 to 5. Therefore, the optical element (meniscus lens) with the antireflection structure according to Comparative Example 1 uses the same glass material as in Example 1 and has the optical surface shape represented by the above-described Expression 2, and the parameters of the convex surface and the concave surface are also different. This is the same as the first embodiment.
  • the optical element meniscus lens
  • the optical surface shape represented by the above-described Expression 2
  • the optical element with an anti-reflection structure according to Comparative Example 1 The fine columnar projections on the convex side of the optical element with an anti-reflection structure have a pitch of 3 ⁇ m, and the bottom diameter of the fine columnar projections of the optical element is ⁇ 2. 5 ⁇ m, approximately bell-shaped fine columnar projections are arranged in a fine pattern, and the diameter of the bottom surface is the same at any position in the plane.
  • Obtained optical element with anti-reflection structure The projection distance of the fine columnar projections constituting the anti-reflection structure of the optical element with anti-reflection structure of Comparative Example 1 thus obtained is the center of the convex surface of the optical element. 3.7 ⁇ m at the portion and 1.8 ⁇ m near the outermost edge, and the projecting distance of the fine columnar protrusion is small near the outermost edge of the optical surface of the optical element.
  • the average reflectance in the wavelength band of 8 to 12 ⁇ m was 0.33% at the center and near the outermost edge. Was 8.5%, and the result was that the variation in the local reflectance was large over the entire optical surface of the optical element.
  • Comparative Example 2 is for comparison with Example 6. Accordingly, the same glass material as the optical element with an antireflection structure (biconcave lens) according to Comparative Example 2 is used, and the average wavelength used, the effective diameter, the curvature, and the maximum inclination angle are also the same.
  • the average wavelength used, the effective diameter, the curvature, and the maximum inclination angle are also the same.
  • the optical element with an anti-reflection structure according to Comparative Example 2 The fine columnar projections on both concave surfaces of the optical element with an anti-reflection structure had a pitch of 450 nm for the fine columnar projections, a bottom diameter of the fine columnar projections of the optical element of ⁇ 410 nm, The bell-shaped fine columnar projections were arranged in a fine manner, and the diameter of the bottom surface was the same at any position in the plane.
  • Obtained optical element with anti-reflection structure ⁇
  • the projection distance of the fine columnar projections constituting the anti-reflection structure of the thus-obtained optical element with anti-reflection structure of Comparative Example 2 is the center of the optical element. Is 350 nm in the vicinity of the outermost edge, and 185 nm in the vicinity of the outermost edge.
  • the projecting distance of the fine columnar projection is small near the outermost edge of the optical surface of the optical element.
  • the reflectance was measured near the center and the outermost edge of the optical element in the same manner as in Example 2. As a result, the reflectance at a wavelength of 905 nm was 0.42% at the center and 4.5 near the outermost edge. %, Which indicates that there is a large variation in the local reflectance over the entire optical surface of the optical element.
  • Comparative Example 7 is for comparison with Example 5. Therefore, the same glass material as the optical element with an antireflection structure (biconcave lens) according to Comparative Example 7 is used, and the average wavelength used, the effective diameter, the curvature, and the maximum inclination angle are also the same.
  • the average wavelength used, the effective diameter, the curvature, and the maximum inclination angle are also the same.
  • the optical element with an anti-reflection structure according to Comparative Example 3 The fine columnar projections on both concave surfaces of the optical element with an anti-reflection structure had a pitch of 450 nm, a bottom diameter of the fine columnar projection of the optical element was 410 nm, and The bell-shaped fine columnar projections were arranged in a fine manner, and the diameter of the bottom surface was the same at any position in the plane.
  • Obtained optical element with anti-reflection structure The projection distance of the fine columnar projections constituting the anti-reflection structure of the optical element with anti-reflection structure of Comparative Example 3 thus obtained is the center of the optical element. Is 350 nm, and 170 nm near the outermost edge. The projecting distance of the fine columnar protrusion is small near the outermost edge of the optical surface of the optical element. As a result of measuring the reflectance at the center and near the outermost edge of the optical element in the same manner as in Example 2, the reflectance at a wavelength of 905 nm was 0.93% at the center and 4.0 near the outermost edge. %, Which indicates that there is a large variation in the local reflectance over the entire optical surface of the optical element.
  • Example 1 Comparison of Examples 1 to 5 with Comparative Example 1: The comparison results of Example 1 and Comparative Example 1 are listed together in Table 1 below. Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 are described separately for the convex side and the concave side because a meniscus lens is manufactured. As can be understood from Table 1, the arrangement pitch of the fine columnar projections satisfies the conditions defined in the present application.
  • the bottom diameter (D) of the fine columnar protrusions described as the measured values on the mold side is “from the center of 2.0 ⁇ m on the convex side of Example 1. Outer edge 2.5 ⁇ m ”, which satisfies the condition of Expression (3).
  • the condition of Expression (3) is not satisfied.
  • the concave side of Example 1 changes from “2.0 ⁇ m at the center to 2.2 ⁇ m at the outer edge” and satisfies the condition of Expression (3).
  • the condition of Expression (3) is not satisfied.
  • the projecting distance h of the fine columnar projections is as follows. First, from the viewpoint of whether or not the condition of Expression (1) is satisfied, regarding the convex side of Example 1 and Comparative Example 1, the protrusion distance h of the outer edge of the convex side of Comparative Example 1 satisfies the condition. Not. Further, from the viewpoint of whether or not the condition of Expression (2) is satisfied, the condition is satisfied on both the convex side and the convex side of Example 1, but the condition is satisfied on both the convex side and the convex side of Comparative Example 1. Not.
  • Example 1 the reflectances of the convex surface side and the concave surface side of Example 1 and Comparative Example 1 were measured. As a result, as shown in Table 1, the variation of the reflectance of Example 1 between the central portion and the outer edge portion was small. It can be understood that it is smaller than that of Comparative Example 1. That is, it is understood that the optical element with an anti-reflection structure of Example 1 can stably obtain a low anti-reflection effect with no variation over the entire lens surface as compared with the optical element with an anti-reflection structure of Comparative Example 1. it can.
  • Example 6 and Comparative Example 2 The comparison results between Example 6 and Comparative Example 2 are summarized in Table 2 below. Since Example 6 and Comparative Example 2 produce a biconcave lens having the same surface, Table 2 shows only information on one surface side. As can be understood from Table 2, the arrangement pitch of the fine columnar projections satisfies the conditions defined in the present application.
  • the bottom diameter (D) of the fine columnar projections described as the measured value on the mold side is as follows. 430 nm ", which satisfies the condition of Expression (3).
  • the one surface side of Comparative Example 2 does not change from “the central portion 410 nm to the outer edge portion 410 nm”, and thus does not satisfy the condition of Expression (3).
  • the projecting distance h of the fine columnar projections is as follows. First, from the viewpoint of whether or not the condition of Expression (1) is satisfied, regarding Example 6 and Comparative Example 2, the protruding distance h of the one surface side outer edge portion of Comparative Example 2 does not satisfy the condition. Further, from the viewpoint of whether or not the condition of Expression (2) is satisfied, the one surface side of Example 6 satisfies the condition, but the protrusion distance h of the one surface side outer edge portion of Comparative Example 2 satisfies the condition. Not.
  • Example 6 Comparative Example 2
  • the variation of the reflectivity between the central part and the outer edge part of Example 6 was smaller than that of Comparative Example 2. It can be seen that it is smaller than that of No. 2. That is, compared with the optical element with an anti-reflection structure of Comparative Example 2, the optical element with an anti-reflection structure of Example 6 can stably obtain a low anti-reflection effect with no variation over the entire lens surface. It can be understood.
  • Example 7 and Comparative Example 3 The results of comparison between Example 7 and Comparative Example 3 are summarized in Table 2 below. Since Example 7 and Comparative Example 3 manufacture a biconcave lens having the same surface, Table 3 shows only information on one surface. As can be understood from Table 2, the arrangement pitch of the fine columnar projections satisfies the conditions defined in the present application.
  • the bottom diameter (D) of the fine columnar projections described as the measured value on the mold side is as follows. 430 nm ", which satisfies the condition of Expression (3).
  • the one surface side of Comparative Example 3 does not change from “the central portion 410 nm to the outer edge portion 410 nm”, and thus does not satisfy the condition of Expression (3).
  • the protrusion distance h of the fine columnar projections is as follows. First, from the viewpoint of whether or not the condition of Expression (1) is satisfied, regarding Example 7 and Comparative Example 3, the protruding distance h of the outer edge on one surface side of Comparative Example 3 does not satisfy the condition. Further, from the viewpoint of whether or not the condition of Expression (2) is satisfied, the one surface side of Example 7 satisfies the condition, but the protrusion distance h of the one surface side outer edge portion of Comparative Example 2 satisfies the condition. Not.
  • Example 7 and Comparative Example 3 were measured. As a result, as shown in Table 3, the variation of the reflectance of Example 7 between the central portion and the outer edge portion was smaller than that of Comparative Example 3. It can be understood that it is smaller than that of No. 3. That is, compared to the optical element with an anti-reflection structure of Comparative Example 3, the optical element with an anti-reflection structure of Example 7 can stably obtain a low anti-reflection effect with no variation over the entire lens surface. It can be understood.
  • the optical element with an anti-reflection structure according to the present application is provided with an anti-reflection structure composed of fine columnar projections having a uniform projection distance on the optical surface, so that the incident light has a variation in the entire lens surface. It exhibits no wavelength band characteristics and incident angle characteristics, and exhibits good antireflection performance. Therefore, the imaging device using the optical element with an anti-reflection structure according to the present application can capture an image in a state where a sufficient anti-reflection effect is obtained, and image quality is dramatically improved.
  • the concept of a conventional manufacturing apparatus can be applied only by devising a mold, and thus it is unnecessary to introduce a new manufacturing apparatus. Can be effectively used.

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Abstract

表面に反射防止構造体を有する光学素子において、入射角度特性に優れる反射防止性能を備え、且つ、プレス成形法で容易に形成可能な光学素子等の提供を目的とする。この目的を達成するため、レンズ面に反射防止構造体を備える光学素子であって、前記反射防止構造体は、前記レンズ面へ設けた複数の微細柱状突起からなり、任意の位置の前記微細柱状突起の光軸方向の突出距離をｈ、前記レンズ面の中心部に位置する前記微細柱状突起の光軸方向の突出距離をｈ０としたとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする反射防止構造体付き光学素子等を採用する。

Description

反射防止構造体付き光学素子、その製造方法、製造用金型の製造方法及び撮像装置
　本件発明は、光学機器に用いる反射防止構造体付き光学素子、その製造方法、製造用金型の製造方法及び撮像装置に関する。
　従来から、ガラス、プラスチック等の光透過性材料を用いた光学素子は、表面反射による透過光の損失を低減させるため、光入射面及び光出射面に反射防止膜を設ける等の表面処理が施されている。この反射防止膜は、光学素子を構成する基材より低屈折率の物質からなる単層膜、又は、低屈折率の物質と高屈折率の物質とが交互に積層した多層膜であり、蒸着法、スパッタリング法、塗装法等により形成されている。
　このような反射防止膜は、反射防止効果を向上させるためには、精密な膜厚の制御が必要で、製造においては高精度なプロセスが要求される場合があり、製造コストが上昇する要因となっている。また、反射防止膜は、各膜の表面及び界面で発生する反射光の干渉を利用して反射防止を行うため、波長依存性がある。このため、デジタルカメラやプロジェクター装置など広い波長帯域を用いる光学機器に対し、良好な反射防止効果を得ることは困難である。また、反射防止膜は、光の入射角度依存性を備えるため、レンズ等の曲率を持つ光学素子に対しては、光入射面及び光出射面の全体で良好な反射防止効果を得ることが困難である。
　そこで、以上に述べた反射防止膜に代わる反射防止手段として、入射光の波長以下の大きさを持つ微細凹凸構造を光学素子表面に設ける方法が検討されてきた。この方法において、微細凹凸構造の突起形状として円錐や四角錐等の錐形状を採用すると、界面における急激な屈折率の変化を抑制でき、波長帯域特性や入射角度特性に優れた反射防止性能が期待できる。一方、レンズ等の曲率を持つ光学素子を製造する方法として、プレス成形法がある。このプレス成型法は、同じ形状の光学素子を大量、且つ、安価に生産可能な製造方法である。
　上述の反射防止のための微細凹凸構造とプレス成型法とを組み合わせた光学素子の製造方法として、以下のような先行技術が存在する。例えば、特許文献１には、プレス成型法を用いて、光学素子基材の表面に微細凹凸を形成するため、そのレプリカ形状を備える成形型を用い、カルコゲナイドガラスをプレス成形することで、赤外光に対し表面での反射を抑制した光学素子を得る方法が開示されている。
特開２０１０－７２４８４号公報
　しかしながら、特許文献１に開示のプレス成型は、成形の偏りを抑制するため、被成形物を金型の中心部に設置した状態からプレス成形を開始することになる。係る場合、最初から金型と被成形物とが接している光学素子中心部では、プレス時間が長くなり、外周側に向かうほどプレス時間が短くなる。このようにプレス時間の差をもって形成した反射防止構造体は、光学素子の中心部と外周部との間で、凹凸形状の突出距離（高さ）に差が生じる。従って、光学素子の中心部と外周部とで光の反射率に差異が生じる。その結果、反射防止構造体が、本来もっている良好な入射角度特性を生かせないという問題があった。
　以上のことから、本件出願は、表面に反射防止構造体を有するプレス成形によって得られる光学素子において、入射角度特性に優れる反射防止性能を備えた光学素子、及びその光学素子を容易にプレス成形可能な金型の提供を目的とする。
　　上記課題を解決するため、鋭意研究を行った結果、以下に述べる光学素子、製造に用いる金型等に想到した。
Ａ．本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子
　本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子は、レンズ面に反射防止構造体を備える光学素子であって、前記反射防止構造体は、前記レンズ面へ設けた複数の微細柱状突起からなり、任意の位置の前記微細柱状突起の光軸方向の突出距離をｈ、前記レンズ面の中心部に位置する前記微細柱状突起の光軸方向の突出距離をｈ０としたとき、以下の式（１）を満たすことを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Ｂ．反射防止構造体付き光学素子の製造用金型の製造方法
　本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子の製造用金型の製造方法は、以下の工程１及び工程２を備えることを特徴とする。
工程１：フォトリソグラフィ法を用いて、金型基材にフォトレジストを塗工し乾燥させ、外周側が大きくなるようにパターンを露光し、現像してエッチングパターンを形成する。
工程２：　エッチングパターンを形成した後に、金型基材の表面をドライエッチングすることにより、金型基材の表面に反射防止構造体付き光学素子の反射構造体を構成する微細柱状突起のレプリカパターンを形成した製造用金型を得る。
Ｃ．本件出願に係る光学素子の製造方法
　本件出願に係る光学素子の製造方法は、上述の反射防止構造体付き光学素子の製造用金型を用いることを特徴とする。
Ｄ．本件出願に係る撮像装置
　本件出願に係る撮像装置は、上述の反射防止構造体付き光学素子を用いたことを特徴とする。
　本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子は、その光学面に設けた反射防止構造体を構成する微細柱状突起の突出距離が略均一となるものであるため、光学素子として波長帯域特性及び入射角度特性に優れる反射防止性能を発揮する。その結果、レンズ面の全体で良好な反射防止効果を得ることができる。また、本件出願は、反射防止構造体を構成する微細柱状突起の突出距離がレンズ面の全体で略均一となるような製造方法として、微細柱状突起のプレス法による形成は、微細柱状突起の底面径が大きい程、転写が容易となることを見いだし、光学素子の中心部の細柱状突起の底面径に比べ、外縁部の細柱状突起の底面径を大きく設計することにした。その結果、プレス時間の短縮化を図ると同時に、レンズ面の全体で微細柱状突起の突出距離が均一となり、高い反射防止効果を備える光学素子の提供が可能となった。
本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子の模式断面図である。 突出距離を説明するための概念図である。 反射防止構造体を構成する微細柱状突起の底面径の変化を説明するための概念を示す模式図である。
　以下、本件発明に係る光学素子、製造に用いる金型等の実施の形態に関して詳説する。
Ａ．反射防止構造体付き光学素子の形態
　本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子の反射防止構造体は、レンズ面への入射光の反射防止可能な複数の微細柱状突起で構成したものである。そして、本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子の特徴は、微細柱状突起の光軸に沿った突出距離ｈが均一な状態で、レンズ面の全域に存在する点にある。その結果、本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子１は、中心部から外縁部にかけて存在する微細柱状突起の突出距離が均一に近いものとなる。
　本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子の模式断面図を、図１に示している。この反射防止構造体は、光学素子２のレンズ面の少なくとも一面側に設けられるものである。そして、反射防止効果をより確実に得るためには、図１に示すようにレンズ面の両面に反射防止構造体を構成する微細柱状突起３を設けることが好ましい。なお、図１に示した微細柱状突起３は、厳密な微細柱状突起３の存在形態を示しているのではなく、単なる存在位置を示すためのイメージである。以下、本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子１の構成要素毎に詳説する。
Ａ－１．反射防止構造体付き光学素子で使用可能な光学素子
　ここでいう光学素子２に関しては、プレス成形によって形成できる光学素子であれば、平面、球面、非球面、自由曲面等のいかなるレンズ面形状でも構わない。また、光学素子全体の形状として特段の限定は無く、円形、矩形、三角形状等の任意の形状を採用可能である。一例として、図１（ａ）にはメニスカスレンズを、図１（ｂ）には両凹レンズを掲載している。
Ａ－２．反射防止構造体
　本件出願における反射防止構造体は、図１から理解できるように光学素子２のレンズ面に配置するもので、使用平均波長以下のサイズ複数の微細柱状突起３で構成したものであり、波長帯域特性及び入射角度特性に優れた反射防止効果を発揮する。本件出願においては、レンズ面にある任意の位置の微細柱状突起の光軸方向の突出距離をｈ、レンズ面の中心部に位置する前記微細柱状突起の光軸方向の突出距離をｈ０としたとき、上述の式（１）の条件を満たすことが求められる。
微細柱状突起の突出距離：　微細柱状突起の突出距離ｈとは、次のような概念を適用したものである。図２には、レンズ面に存在する微細柱状突起のイメージを示しており、突出距離ｈの説明を行うためのものである。よって、図２には一つの微細柱状突起のみを抽出したようにして示している。そして、この図２の中には、光軸方向を表す光軸平行線Ｏｐ（＝光軸と捉えて良い。）を示している。「微細柱状突起の底面の中心部を通り光軸平行線Ｏｐと直交する線ＮＢ」と「微細柱状突起の先端側を通り光軸平行線Ｏｐと直交する線ＮＴ」とを想定し、線ＮＢと線ＮＴとの距離を、「微細柱状突起の光軸に沿った突出距離ｈ」としている。
　この微細柱状突起の突出距離ｈは、上述の式（１）として示した条件（０．５５ｈ０≦ｈ≦１．４５ｈ０，λは使用平均波長）を満たすことが必要である。この式（１）は、レンズ面上の何れの位置に形成された微細柱状突起の突出距離ｈ（＝高さ）も、レンズ面の中心部に位置する微細柱状突起の突出距離ｈ０の半分以上の高さを保っていることを規定する式である。これによれば、従来と比較して反射防止構造体を構成する微細柱状突起の高さのバラつきを押さえ、中心部と任意の位置での反射率のバラつきを低減することができる。これにより、入射角度特性に優れる反射防止性能を備えた光学素子を実現することができる。
　この式（１）において、微細柱状突起の高さのバラつきを押さえ反射率のバラつきを低減する効果を得るには、式（１）の下限は０．６０ｈ０であることが好ましく、０．８０ｈ０であることがより好ましく、０．９０ｈ０であることが更に好ましい。一方、微細柱状突起の光軸方向の突出距離が高いほど反射防止構造体としての効果が高くなるため、特に上限を規定する必要はない。しかし、微細柱状突起の高さのバラつきを押さえるという観点から、式（１）の上限は、１．４５ｈ０であることが好ましく、１．３６ｈ０であることがより好ましく、１．２５ｈ０であることが更に好ましく、１．１０ｈ０であることが更に好ましい。
　即ち、式（１）は、レンズ面のいずれの箇所に存在する微細柱状突起の突出距離ｈも、レンズ中心部の光軸に沿った突出距離ｈ０を基準として、±５５％程度のばらつきの範囲に収まっていることを意味するものでもある。以上に述べた範囲を超える突出距離のばらつきが生じると、レンズ面において局所的な反射防止効果のばらつきが大きくなり、波長帯域特性及び入射角度特性が局所的にばらつくため安定した反射防止効果が得られず好ましくない。ここで、「ｈ０」を「レンズ中心部の光軸に沿った突出距離」としている。これは、本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子において、当該光学素子と光軸との交差する付近の表面に存在する微細柱状突起の突出距離という意味であり、必ずしも光軸上に存在する必要は無い。
　そして、微細柱状突起の突出距離ｈは、次の式（２）として示した条件（λは使用平均波長，）を満たすことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　そして、微細柱状突起の突出距離ｈは、上述の式（２）として示した条件（０．２４λ≦ｈ，λは使用平均波長，）を満たすことが必要である。即ち、レンズ面のいずれの箇所に存在する微細柱状突起の突出距離ｈも、レンズ中心部の光軸に沿った突出距離ｈ０を基準として、±５５％程度のばらつきの範囲に収まっていることを意味している。以上に述べた範囲を超える突出距離のばらつきが生じると、レンズ面において局所的な反射防止効果のばらつきが大きくなり、波長帯域特性及び入射角度特性が局所的にばらつくため安定した反射防止効果が得られず好ましくない。ここで、「ｈ０」を「レンズ中心部の光軸に沿った突出距離」としている。これは、本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子において、当該光学素子と光軸との交差する付近の表面に存在する微細柱状突起の突出距離という意味であり、必ずしも光軸上に存在する必要は無い。
微細柱状突起の底面径：　本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子の備える微細柱状突起は、使用平均波長λからみて、レンズ中心部からレンズ縁端部に向かって底面径Ｄが、以下の式（３）に示す範囲で漸次大きくなることが好ましい。微細柱状突起の底面径Ｄが０．２λ未満の場合には、波長帯域特性及び入射角度特性が低下するため良好な反射防止効果を得られなくなり好ましくない。一方、微細柱状突起の底面径Ｄが０．６λを超えると、構造体による反射防止効果が得られず好ましくない。また、入射した光の回折が問題となる光学装置の場合には、さらに０．５λ以下にすることが望ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　この反射防止構造体を構成する微細柱状突起の底面径は、後述する金型を用いて製造することで、光学素子の中心部より外周部に行くにつれ大きくなることが好ましい。この概念を具体的に示したのが図３である。この図３において、光軸により定まる中心点４からみて、レンズ径方向Ｘがｒ１離れた位置の底面径をＤ（ｒ１）、ｒ２離れた位置の底面径をＤ（ｒ２）、ｒ３離れた位置の底面径をＤ（ｒ３）としたとき、０．２λ≦Ｄ（ｒ１）＜Ｄ（ｒ２）＜Ｄ（ｒ３）≦０．６λの関係を維持し、中心部と外周部とに存在する微細柱状突起３の突出距離が均一な反射防止構造体付き光学素子１となる。
　以上に述べたレンズ中心部からレンズ縁端部に向かって、細柱状突起の底面径Ｄが漸次大きくなる概念の中には、レンズ面の中心領域（中心点から半径Ｒ０の所定範囲）に底面径Ｄ０の微細柱状突起があり、その中心領域の外周に底面径ＤＡ（Ｄ０＜ＤＡ）の微細柱状突起を備える環状反射防止領域Ａ、さらに環状反射防止領域Ａの外周に底面径ＤＢ（ＤＡ＜ＤＢ）の微細柱状突起を備える環状反射防止領域Ｂ等の、底面径の異なる微細柱状突起（レンズ中心部からレンズ縁端部に向かって底面径が漸次大きくなる）を備えるｎ個の環状反射防止領域を設けることも好ましい。このように領域毎に、底面径の異なる微細柱状突起を備える概念を採用することで、微細柱状突起の形状制御を細かく行うことができ、波長帯域特性及び入射角度特性の要求に応じた反射防止効果を得ることが容易となるため好ましい。
微細柱状突起の配置間隔：　本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子において、微細柱状突起は、使用平均波長の波長以下の周期性を備えて配列し、配列ピッチＰが０．２λ～０．６λの範囲にあることが好ましい。この配列ピッチＰは、使用平均波長（λ）以下であれば一定の反射防止効果を得ル事ができるが、λ／２以下であることが好ましい。微細柱状突起３の配列ピッチＰがλ／２を超えると、回折による有害光が発生しやすくなる傾向があるからである。配列ピッチＰが０．２λ未満の場合には、反射防止構造体の微細柱状突起の存在密度が高くなりすぎて、反射防止構造体内で無用な回折光が増加するため、波長帯域特性及び入射角度特性に優れた反射防止効果を得られなくなるため好ましくない。一方、当該形状間隔が０．６λを超える場合には、反射防止構造体の微細柱状突起の存在密度が低くなりすぎて、十分な反射防止効果が得られなくなるため好ましくない。
　そして、微細柱状突起の配置間隔と底面径との関係は、［底面径］/［配列ピッチＰ］の値が１以下であることは当然であり、０．８以上であることが望ましい。０．８以下の場合には、反射防止構造体の微細柱状突起の存在密度が低くなりすぎて、十分な反射防止効果が得られなくなるため好ましくない。
　なお、ここでは微細柱状突起の底面が円形 （又は楕円）であってその底面径がレンズ面の中心部に比べて縁端部で大きくなることを説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明に係る反射防止構造体の微細柱状突起は、当該微細柱状突起においてレンズ面の接平面における断面を微細柱状突起の底面としたときに、レンズ面の縁端部に位置する微細柱状突起の底面（底面積）が中心部に位置する微細柱状突起の底面（底面積）よりも大きければよいことは言うまでもない。底面の形状としては、円や楕円の他に、例えば多角形（三角形、四角形、六角形など）の形状を採用することもできる。微細柱状突起の底面とは、つまり、後述する光学素子の製造用金型における微細柱状突起の転写部分であるから、微細柱状突起の底面を中心部に比べて縁端部で大きくすることでプレス成型時に凹部レプリカへ光学素子の材料の充填効率を中心部に比べて縁端部で向上させることができる。これにより、プレス時間を長時間にすることなく効率的に微細柱状突起の高さのバラつきを押さえ、入射角度特性に優れる反射防止性能を備えた光学素子を実現することができると共に、更にプレス成形法で容易に形成可能な光学素子を実現することができる。
微細柱状突起の構成材：　本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子１は、後述する金型を用いたプレス成形によって製造されるため、ガラス、プラスチック等のガラス転移点を持つ素材の使用が可能である。そして、本件出願における微細柱状突起は、光学素子基材と同一の材質で構成されることが好ましい。本件出願にかかる反射防止構造体付き光学素子は、金型を用いたプレス成型法で製造することが好ましい。従って、光学素子の構成材と微細柱状突起との構成材として、同一の素材を使用することで、相互の密着性を高めることができる。
Ｂ．反射防止構造体付き光学素子の製造用金型
　本件出願における微細柱状突起をプレス成形法で製造する場合、微細柱状突起の径が大きい程、転写形成しやすい。また、本発明の反射防止構造体は、金型を用いたプレス時間の短い外周部でも、金型の内面形状を光学素子表面に転写しやすくなう。その結果、反射防止構造体付き光学素子の中心部と外周部とで微細柱状突起の突出距離が均一な光学素子を得ることができるようになる。
　反射防止構造体付き光学素子の製造に用いる金型は、上述の反射防止構造体付き光学素子の反射構造体を構成する微細柱状突起の形成が可能である限り、どのような方法で製造されたものでも構わない。しかしながら、次のような工程１及び工程２の手順を採用することが好ましい。以下に述べるように、フォトレジストのパターンをもとに、ドライエッチングで金型機材に、反射構造体を構成する微細柱状突起を形成するレプリカ形状を形成すると、微細柱状突起に対応した均一な深さの凹状レプリカ備える金型を得ることができる。
工程１：フォトリソグラフィ法用いて、金型基材の光学素子形成表面に、ドライエッチングマスクとして用いる金属膜を製膜し、このドライエッチングマスクの表面にフォトレジストを塗工し乾燥させ、２光束干渉露光、タルボ効果を利用した干渉露光、またはレーザー描画、電子線描画を用いて露光し、現像してドライエッチングパターンを形成する。この工程１においては、従来からフォトリソグラフィ法に適用された全ての概念を適用できるため、工程上特段に限定を要する必要は無い。
　また、ドライエッチング時のレジスト/基材の選択比が十分に確保される場合には、金属膜の成膜をせず、基材表面にフォトレジストを塗工し乾燥させ、干渉露光、またはレーザー描画、電子線描画を用いて露光し、現像してドライエッチングパターンを形成してもよい。
　そして、金型基材の材質としては、光学素子に使用する材質を考慮して定めれば良いが、ＨＲＣ５１以上の硬さを持ち、ドライエッチング可能な材料を用いることが望ましい。例えば、炭化タングステン、ＳｉＣ、グラッシーカーボン、ＮｉＰめっき層を備える部材等の使用が可能である。また、成形後の光学素子の離型性を向上させる事を目的に、金型表面に貴金属、炭素膜等を設けても良い。
　そして、ドライエッチングマスクとして用いる金属膜は、後のドライエッチングで十分なエッチング選択比が得られる材質であれば何を用いても構わない。例えば、アルミニウム膜、クロム膜、チタン膜等である。このとき成膜法にも特段の限定はなく、単純蒸着、スパッタリング蒸着、ＣＶＤ法等の化学気相反応法等の使用が可能である。
　このとき成膜法は、特に蒸着法に限るものではなく、スパッタ、ＣＶＤなどであっても構わない。また、製膜する金属膜は、後の金型材のドライエッチングで十分な選択比が得られる材質であれば構わない。
工程２：　ドライエッチングパターンを形成した後に、金型基材の表面をドライエッチングすることにより、金型基材の表面に「反射防止構造体付き光学素子の反射構造体を構成する微細柱状突起」のレプリカパターンを形成して製造用金型を得る。このときの製造用金型は、金型の中心部と外周部とで、微細柱状突起に対応した均一な深さの凹状レプリカを備えている。
Ｃ．本件出願に係る光学素子の製造形態
　本件出願に係る光学素子の製造方法は、上述の反射防止構造体付き光学素子の製造用金型を用いることを特徴とする。その他の製造条件等に関しては、特段の限定はない。
Ｄ．本件出願に係る撮像装置
　本件出願に係る撮像装置は、上述の反射防止構造体付き光学素子を用いたことを特徴とする。このときの撮像装置に関する特段の限定はなく、いかなる撮像装置も対象とできる。
　この実施例１においては、図１（ａ）に示した反射防止構造体付き光学素子１（メニスカスレンズ）であって、第１反射防止構造形態をそなえたものである。このときの光学素子材料は、硝材としてガラス転移点が１８０℃のカルコゲナイドガラス（湖北新華光製　　ＩＲＧ２０６）を用い、使用平均波長が１０μｍで設計したものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　図１に示した反射防止構造体付き光学素子１の凸面側は、有効径が１３．６２ｍｍの非球面である。そして、光軸に垂直なＸ軸方向に距離（Ｒ）離れた位置での光軸方向の面位置をＳａｇ（Ｒ）としたとき、数２に示す関係を満足する形状である。この面の最大傾斜角は３６．８°とした。
［凸面側のパラメータ］
　ｒ＝１２．１３６７
　ｋ＝－１０．００００
　Ａ４＝２．５４９５Ｅ－３
　Ａ６＝２．２３７８Ｅ－４
　Ａ８＝６．０８５６Ｅ－７
　Ａ１０＝－９．３４９４Ｅ－９
　Ａ１２＝１．８５０５ｅ－１０
　図１に示した反射防止構造体付き光学素子１の凹面側は、有効径が８．９５ｍｍの非球面である。そして、光軸に垂直なＸ軸方向に距離（Ｒ）離れた位置での光軸方向の面位置をＳａｇ（Ｒ）としたとき、数２に示す関係を満足する形状である。この面の最大傾斜角は１７．６°である。
［凹面側のパラメータ］
　ｒ＝１３．２８５８
　ｋ＝０．６４５３
　Ａ４＝４．０２９Ｅ－５
　Ａ６＝１．１３５３Ｅ－５
　Ａ８＝－９．７８６８Ｅ－７
　Ａ１０＝４．７５０７ｅ－８
　Ａ１２＝－１．０４６６ｅ－９
実施例１にかかる反射防止構造体付き光学素子：　実施例１の反射防止構造体付き光学素子１の凸面側にある微細柱状突起は、微細柱状突起のピッチが３～３．４μｍ、光学素子中心部の微細柱状突起の底面径φ２．５μｍ、光学素子最外縁部の微細柱状突起の底面径φ３．０μｍの、略鐘型の微細柱状突起が細密配列されたものである。図３に示すように光学素子の中心部から外周に向かうにつれ、微細柱状突起の底面径が大きくなっている。
　実施例１の反射防止構造体付き光学素子１の凹面側にある微細柱状突起は、微細柱状突起のピッチが３～３．２μｍ、光学素子中心部の微細柱状突起の底面径φ２．５μｍ、光学素子最外縁部の微細柱状突起の底面径φ２．７μｍの、略鐘型の微細柱状突起が細密配列されたものである。図５に示すように光学素子の中心部から外周に向かうにつれ、微細柱状突起の底面径が大きくなっている。
実施例１で用いた金型の製造：　実施例１の金型基材にはグラッシーカーボンの円筒材を用いた。最初に、研削加工機を用いて、円筒状グラッシーカーボンを光学駒の形状に外径加工を行った、その後、分解能１ｎｍ制御の非球面研削加工機で、反射防止構造体付き光学素子１の光学面を形成するための金型表面（以下、単に「金型側光学表面」と称する。）を加工形成した。その後、その金型側光学表面に光学研磨を施し。有機溶剤で洗浄を行った。このようにして得られた金型基材の表面粗さはＺｙｇｏ走査型白色干渉計で測定した平均粗さＲａ＝１．５ｎｍであった。
　そして、以上のように調製した金型側光学表面に、ドライエッチングマスクとして用いる金属膜を製膜した。実施例１では、蒸着法を用いて、厚さ４００ｎｍのアルミニウム膜を形成した。
　次に、ドライエッチングマスクとして用いるアルミニウム膜の表面に、スピンコート法でポジ型フォトレジストを設けた。ポジ型フォトレジストを備える金型を、レーザー描画法等を用いて、光学素子中心部でのパターン径がφ２．５μｍ、光学素子最外縁部のパターン径がφ３．０μｍであり、その間は中心から外周に向かうにつれパターン径が徐々に大きくなるような描画を行い、これを現像することでフォトレジストパターンを形成した。
　以上のようにして、アルミニウム膜（ドライエッチングマスク）の表面にフォトレジストパターンを備える状態でエッチング液内に所定時間浸漬し、アルミニウム膜（ドライエッチングマスク）のウエットエッチングを行い、その後に有機溶剤で洗浄し、レジスト膜を除去し、ドライエッチングパターン付き金型を作成した。
　そして、ドライエッチング装置を用いて、ドライエッチングパターン付き金型をドライエッチング処理した。このときのドライエッチング装置は、磁気中性線放電ドライエッチング装置であり、Ｏ２とＳＦ６との混合ガス雰囲気で、１０分間エッチングを行った。その後、不要なドライエッチングパターン（アルミニウム膜）を除去し、実施例１の反射防止構造体付き光学素子を製造するための金型を得た。
金型を用いたプレス成形：　上述の金型を用いてプレス成形を行った。プレス成形装置は、筒状の胴型と胴型に摺動自在に取り付けた上金型と下金型とを備え、胴型全体を加熱できる加熱機構と、胴型全体を真空にするための機構を備えている。このプレス成形を行うにあたり、下金型と上金型とを離間した状態で、φ＝１２ｍｍの球形状のガラス転移点が１８０℃のカルコゲナイドガラスを下金型の中心部に載置した。
　続いて、プレス空間内を真空排気し、上金型と下金型とを加熱し、温度が２２５℃に達した後、被成形物を軟化させるため４００秒間保持した後、上金型を下げプレス成形を開始した。成形荷重は０．５ｋＮであり、５５０秒間保持した後に成形圧力を解除し、その後室温まで冷却して反射防止構造体付き光学素子を取り出した。
得られた反射防止構造体付き光学素子：　このようにして得られた反射防止構造体付き光学素子１の反射防止構造体を構成する微細柱状突起の突出距離は、光学素子凸面の中心部で３．７μｍ、最外縁部付近で３．６μｍであり、凹部の中心部で３．７μｍ、最外縁部付近で３．４μｍであり、当該微細柱状突起の突出距離のばらつきは、光学素子の光学面全体で小さい。当該光学素子の中心部と最外縁部付近で反射率を、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ社のＦＴ－ＩＲ装置で測定した結果、それぞれ波長８～１２μｍ帯の平均反射率は、凸面中心部が０．３３％、最外縁部付近が０．３４％となり、凹面側中心部が０．３３％、最外縁部付近が０．５４％となり、光学素子の光学面全体で場所的な反射率のばらつきが少ないという結果が得られている。
　実施例２は、実施例１と同じ硝材を用い、上述の式２で表される光学面形状を備え、凸面、凹面の各パラメータも実施例１と同じである。以下、重複した説明を避けるため、実施例１と異なる部分に関してのみ詳細に説明する。
実施例２で用いた金型の製造：　実施例１で示したと同様の加工及び成膜方法を採用している。但し、ポジ型フォトレジストを備える金型を、タルボ効果を利用した干渉露光にて露光し、これを現像することでフォトレジストパターンを形成している。このようにして得られた反射防止構造体を構成する微細柱状突起の底面径は、光学素子の中心部より外周部に行くにつれ大きくなる。
このようにして得られたフォトレジストパターンは凸面側の光学素子中心部でのパターン径がφ２．５μｍ、光学素子最外縁部のパターン径がφ３．０μｍであり、凹面側の光学素子中心部でのパターン径がφ２．５μｍ、光学素子最外縁部のパターン径がφ２．７μｍであり、その間は中心から外周に向かうにつれパターン径が徐々に大きくなるようなパターンだった。そして、以下のドライエッチング工程及び成型工程は、実施例１と同様である。
得られた反射防止構造体付き光学素子：　このようにして得られた反射防止構造体付き光学素子１の反射防止構造体を構成する微細柱状突起の突出距離は、光学素子凸面の中心部で３．７μｍ、最外縁部付近で３．６μｍであり、凹部の中心部で３．７μｍ、最外縁部付近で３．４μｍであり、当該微細柱状突起の突出距離のばらつきは、光学素子の光学面全体で小さい。当該光学素子の中心部と最外縁部付近で反射率を、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ社のＦＴ－ＩＲ装置で測定した結果、それぞれ波長８～１２μｍ帯の平均反射率は、凸面中心部が０．３３％、最外縁部付近が０．３４％となり、凹面側中心部が０．３３％、最外縁部付近が０．５４％となり、光学素子の光学面全体で場所的な反射率のばらつきが少ないという結果が得られている。
　この実施例３においては、図１（ａ）に示した反射防止構造体付き光学素子１（メニスカスレンズ）であって、第１反射防止構造形態をそなえたものである。このときの光学素子材料は、硝材としてガラス転移点が１８０℃のカルコゲナイドガラスを用い、使用平均波長が１０μｍで設計したものである。
実施例３は、実施例１と同じ硝材を用い、上述の式２で表される光学面形状を備え、凸面、凹面の各パラメータも実施例１と同じである。以下、重複した説明を避けるため、実施例１と異なる部分に関してのみ詳細に説明する。
実施例３で用いた金型の製造：　実施例１で示したと同様の加工及び成膜方法を採用している。但し、ポジ型フォトレジストを備える金型を、レーザー描画法等を用いて、凸面の光学素子中心部でのパターン径がφ２．５μｍ、光学素子最外縁部のパターン径がφ３．０μｍであり、凹面の光学素子中心部でのパターン径がφ２．５μｍ、光学素子最外縁部のパターン径がφ２．７μｍであり、その間は中心から外周に向かうにつれパターン径が段階的に大きくなるような描画を行い、これを現像することでフォトレジストパターンを形成した。　そして、以下のドライエッチング工程及び成型工程は、実施例１と同様である。
得られた反射防止構造体付き光学素子：　このようにして得られた反射防止構造体付き光学素子１の反射防止構造体を構成する微細柱状突起の突出距離は、光学素子凸面の中心部で３．７μｍ、最外縁部付近で３．６μｍであり、凹部の中心部で３．７μｍ、最外縁部付近で３．４μｍであり、当該微細柱状突起の突出距離のばらつきは、光学素子の光学面全体で小さい。当該光学素子の中心部と最外縁部付近で反射率を、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ社のＦＴ－ＩＲ装置で測定した結果、それぞれ波長８～１２μｍ帯の平均反射率は、凸面中心部が０．３３％、最外縁部付近が０．３４％となり、凹面側中心部が０．３３％、最外縁部付近が０．５４％となり、光学素子の光学面全体で場所的な反射率のばらつきが少ないという結果が得られている。
　この実施例４においては、図１（ａ）に示した反射防止構造体付き光学素子１（メニスカスレンズ）であって、第１反射防止構造形態をそなえたものである。このときの光学素子材料は、硝材としてガラス転移点が１８０℃のカルコゲナイドガラスを用い、使用平均波長が１０μｍで設計したものである。
実施例４は、実施例１と同じ硝材を用い、上述の式２で表される光学面形状を備え、凸面、凹面の各パラメータも実施例１と同じである。以下、重複した説明を避けるため、実施例１と異なる部分に関してのみ詳細に説明する。
実施例４で用いた金型の製造：　実施例１で示したと同様の加工及び成膜方法を採用している。但し、ポジ型フォトレジストを備える金型を、レーザー描画法等を用いて、凸面の光学素子中心部でのパターン径がφ２．５μｍ、光学素子最外縁部のパターン径がφ３．０μｍであり、凹面の光学素子中心部でのパターン径がφ２．５μｍ、光学素子最外縁部のパターン径がφ２．７μｍであり、その間は中心から外周に向かうにつれパターン径が段階的に大きくなるような描画を行い、これを現像することでフォトレジストパターンを形成した。　そして、以下のドライエッチング工程、実施例１と同様である。
　続いて、成形工程における、成形装置とプレス前のガラス形状は実施例１と同様である。プレス空間内を真空排気し、上金型と下金型とを加熱し、温度が２２５℃に達した後、被成形物を軟化させるため４００秒間保持した後、上金型を下げプレス成形を開始した。成形荷重は０．５ｋＮであり、３００秒間保持した後に成形圧力を解除し、その後室温まで冷却して反射防止構造体付き光学素子を取り出した。
得られた反射防止構造体付き光学素子：　このようにして得られた反射防止構造体付き光学素子１の反射防止構造体を構成する微細柱状突起の突出距離は、光学素子の凸面側中心部で３．７μｍ、最外縁部付近で２．２μｍであり、光学素子の凹面側中心部で３．７μｍ、最外縁部付近で２．３μｍであり、当該微細柱状突起の突出距離のばらつきは、実施例１には及ばないものの、光学素子の光学面全体で小さい。当該光学素子の中心部と最外縁部付近で反射率を、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ社のＦＴ－ＩＲ装置で測定した結果、それぞれ波長８～１２μｍ帯の平均反射率は、凸面中心部が０．３３％、最外縁部付近が５．３％、凹面側中心部が０．３３％、最外縁部付近が３．５％となり、実施例１には及ばないものの、光学素子の光学面全体で場所的な反射率のばらつきが少ないという結果が得られている。
　この実施例５においては、図１（ａ）に示した反射防止構造体付き光学素子１（メニスカスレンズ）であって、第１反射防止構造形態をそなえたものである。このときの光学素子材料は、硝材としてガラス転移点が１８０℃のカルコゲナイドガラスを用い、使用平均波長が１０μｍで設計したものである。
実施例５は、実施例１と同じ硝材を用い、上述の式２で表される光学面形状を備え、凸面、凹面の各パラメータも実施例１と同じである。以下、重複した説明を避けるため、実施例１と異なる部分に関してのみ詳細に説明する。
実施例５で用いた金型の製造：　実施例１で示したと同様の加工及び成膜方法を採用している。但し、ポジ型フォトレジストを備える金型を、レーザー描画法等を用いて、凸面の光学素子中心部でのパターン径がφ２．５μｍ、光学素子最外縁部のパターン径がφ３．０μｍであり、凹面の光学素子中心部でのパターン径がφ２．５μｍ、光学素子最外縁部のパターン径がφ２．７μｍであり、その間は中心から外周に向かうにつれパターン径が段階的に大きくなるような描画を行い、これを現像することでフォトレジストパターンを形成した。　そして、以下のドライエッチング工程、実施例１と同様である。
　続いて、成形工程における、成形装置とプレス前のガラス形状は実施例１と同様である。プレス空間内を真空排気し、上金型と下金型とを加熱し、温度が２２５℃に達した後、被成形物を軟化させるため４００秒間保持した後、上金型を下げプレス成形を開始した。成形荷重は０．５ｋＮであり、１６５秒間保持した後に成形圧力を解除し、その後室温まで冷却して反射防止構造体付き光学素子を取り出した。
得られた反射防止構造体付き光学素子：　このようにして得られた反射防止構造体付き光学素子１の反射防止構造体を構成する微細柱状突起の突出距離は、光学素子の凸面側中心部で３．７μｍ、最外縁部付近で２．１μｍであり、光学素子の凹面側中心部で３．７μｍ、最外縁部付近で２．２μｍであり、当該微細柱状突起の突出距離のばらつきは、実施例４には及ばないものの、光学素子の光学面全体で小さい。当該光学素子の中心部と最外縁部付近で反射率を、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ社のＦＴ－ＩＲ装置で測定した結果、それぞれ波長８～１２μｍ帯の平均反射率は、凸面中心部が０．３３％、最外縁部付近が５．８％、凹面側中心部が０．３３％、最外縁部付近が５．９％となり、実施例４には及ばないものの、光学素子の光学面全体で場所的な反射率のばらつきが少ないという結果が得られている。
　この実施例６においては、図１（ｂ）に示した反射防止構造体付き光学素子１（両凹レンズ）であって、第１反射防止構造形態をそなえたものである。このときの光学素子は、硝材としてガラス転移点が１４５℃のポリカーボネート（三菱瓦斯化学株式会社製　ＥＰ６０００）を用い、これをプレス成形したものであり、使用平均波長が９０５ｎｍで設計したものである。図１（ｂ）に示した反射防止構造体付き光学素子１の有効径が２５．０ｍｍ、曲率が６１ｍｍの球面である。この面の最大傾斜角は１０．１°とした。
実施例６にかかる反射防止構造体付き光学素子：　実施例１の反射防止構造体付き光学素子１の光学面にある微細柱状突起は、微細柱状突起のピッチが４５０ｎｍ、光学素子中心部の微細柱状突起の底面径がφ４１０ｎｍ、光学素子最外縁部の微細柱状突起の底面径がφ４４０ｎｍの、略鐘型の微細柱状突起が細密配列されたものである。図３に示すように光学素子の中心部から外周に向かうにつれ、微細柱状突起の底面径が大きくなっている。
実施例６で用いた金型の製造：　実施例６の金型基材には、円筒状ＳＵＳ焼き入れ鋼材を用いた。最初に、研削加工機を用いて、円筒状ＳＵＳ焼き入れ鋼材を光学駒の形状に外径加工を行い、反射防止構造体付き光学素子１の光学面を形成するための金型表面に、厚さ２００μｍの無電解ＮＩ－Ｐ合金めっきを施した。その後、分解能１ｎｍ制御の非球面研削加工機でダイヤモンド旋削し、反射防止構造体付き光学素子１の光学面を形成するための金型表面（以下、単に「金型側光学表面」と称する。）を加工形成した。その後、その金型側光学表面に光学研磨を施し。有機溶剤で洗浄を行った。このようにして得られた金型基材の表面粗さはＺｙｇｏ走査型白色干渉計で測定した平均粗さＲａ＝１．２ｎｍであった。
　そして、以上のように調製した金型側光学表面に、実施例６では、スパッタリング蒸着法を用いて、密着層として厚さ５０ｎｍのクロム膜を形成し、更にプラズマＣＶＤ法により厚さ２０００ｎｍのＳｉ－Ｎ合金膜を製膜した。
　次に、製膜したＳｉＮ層の上にスピンコート法でポジ型フォトレジストを設けた。ポジ型フォトレジストを備える金型を、電子線描画を用いて、光学素子中心部でのパターン径が４１０ｎｍ、光学素子最外縁部のパターン径がφ４４０ｎｍであり、その間は中心から外周に向かうにつれパターン径が大きくなるような描画を行い、これを現像することでフォトレジストパターンを形成した。
　そして、ドライエッチング装置を用いて、フォトレジストパターン付き金型のＳｉＮ層をドライエッチング処理した。このときのドライエッチング装置は、プラズマドライエッチング装置であり、ＣＨＦ３ガス雰囲気で、８分間エッチングを行った。その後、不要なフォトレジストパターンを除去した。実施例４の場合、パターニングされたＳｉＮ面に離形膜層として、厚さ２０ｎｍのクロム密着層と、厚さ３０ｎｍの白金膜を、スパッタリング蒸着法で製膜し、反射防止構造体付き光学素子を製造するための金型とした。
金型を用いたプレス成形：　上述の金型を用いてプレス成形を行った。プレス成形に関しては、実施例１と同様に下金型と上金型とを離間した状態で、φ＝１２ｍｍ、厚さ６ｍｍの円筒形状で、ガラス転移点が１４５℃のポリカーボネートを、下金型の中心部に載置した。そして、プレス内を真空廃棄したのち、上金型と下金型とを加熱し、上金型と下金型が１２０℃に達した後、ポリカーボネートを軟化させるため１００秒間保持した後、上金型を下げプレス成形を開始した。成形荷重は０．５ｋＮであり、３６０秒間保持した後に成形圧力を解除し、その後室温まで冷却して反射防止構造体付き光学素子を取り出した。
得られた反射防止構造体付き光学素子：　このようにして得られた反射防止構造体付き光学素子１の反射防止構造体を構成する微細柱状突起の突出距離は、光学素子の中心部で３５０ｎｍ、最外縁部付近で３４０ｎｍであり、当該微細柱状突起の突出距離のばらつきは、光学素子の光学面全体で小さい。当該光学素子の中心部と最外縁部付近とで反射率を、反射分光膜厚計（大塚電子株式会社製　ＦＥ－３０００）で測定した結果、それぞれ波長９０５ｎｍの反射率は、中心部が０．４２％、最外縁部付近が０．６９％となり、光学素子の光学面全体で場所的な反射率のばらつきが少ないという結果が得られている。
　この実施例７においては、実施例６の硝材を、精密モールドレンズ用ガラス材料（株式会社住田光学ガラス製　Ｋ－ＰＧ３２５）に変更した点が異なるのみであり、その他は実施例６と同様にして、図１（ｂ）に示した反射防止構造体付き光学素子１（両凹レンズ）を製造した。以下、重複した説明を避けるため、実施例６と異なる部分に関してのみ詳細に説明する。
実施例７にかかる反射防止構造体付き光学素子：　実施例６と同様の、微細柱状突起のピッチが４５０ｎｍ、光学素子中心部の微細柱状突起の底面径がφ４１０ｎｍ、光学素子最外縁部の微細柱状突起の底面径がφ４４０ｎｍの、略鐘型の微細柱状突起が細密配列されたものであり、光学素子の中心部から外周に向かうにつれ、微細柱状突起の底面径が大きくなっている。
実施例７で用いた金型の製造：　実施例７の金型基材には、円筒状超硬材を用いた。最初に、研削加工機を用いて、円筒状超硬材を光学駒の形状に外径加工を行い、その後、分解能１ｎｍ制御の非球面研削加工機で研削加工し、反射防止構造体付き光学素子１の光学面を形成するための金型表面（以下、単に「金型側光学表面」と称する。）を加工形成した。その後、その金型側光学表面に光学研磨を施し。有機溶剤で洗浄を行った。このようにして得られた金型基材の表面粗さはＺｙｇｏ走査型白色干渉計で測定した平均粗さＲａ＝１．４ｎｍであった。そして、以下のパターニング、ドライエッチング工程、実施例６と同様である。
金型を用いたプレス成形：　上述の金型を用いてプレス成形を行った。プレス成形に関しては、実施例１と同様に下金型と上金型とを離間した状態で、φ＝１２ｍｍ、厚さ６ｍｍの円筒形状で、ガラス転移点が２８８℃のＫ－ＰＧ３２５を、下金型の中心部に載置した。そして、プレス内を真空廃棄したのち、上金型と下金型とを加熱し、上金型と下金型が３２０℃に達した後、Ｋ－ＰＧ３２５を軟化させるため１８０秒間保持した後、上金型を下げプレス成形を開始した。成形荷重は０．５ｋＮであり、３００秒間保持した後に成形圧力を解除し、その後室温まで冷却して反射防止構造体付き光学素子を取り出した。
得られた反射防止構造体付き光学素子：　このようにして得られた反射防止構造体付き光学素子１の反射防止構造体を構成する微細柱状突起の突出距離は、光学素子の中心部で３５０ｎｍ、最外縁部付近で３３５ｎｍであり、当該微細柱状突起の突出距離のばらつきは、光学素子の光学面全体で小さい。当該光学素子の中心部と最外縁部付近とで反射率を、実施例２と同様に測定した結果、それぞれ波長９０５ｎｍの反射率は、中心部が１．１％、最外縁部付近が１．３％となり、光学素子の光学面全体で場所的な反射率のばらつきが少ないという結果が得られている。
比較例
［比較例１］
　この比較例１は実施例１～５との対比を行うためのものである。従って、比較例１に係る反射防止構造体付き光学素子（メニスカスレンズ）は、実施例１と同じ硝材を用い、上述の式２で表される光学面形状を備え、凸面、凹面の各パラメータも実施例１と同じである。以下、重複した説明を避けるため、実施例１と異なる部分に関してのみ詳細に説明する。
比較例１にかかる反射防止構造体付き光学素子：　反射防止構造体付き光学素子の凸面側にある微細柱状突起は、微細柱状突起のピッチが３μｍ、光学素子の微細柱状突起の底面径がφ２.５μｍ、略鐘型の微細柱状突起が細密配列されたもので、底面の径は面内のどの位置でも等しいものとした。
比較例１で用いた金型の製造：　実施例１で示したと同様の加工及び成膜方法を採用している。但し、ポジ型フォトレジストを備える金型を、レーザー描画法等を用いて、パターン径φが全域で２.５μｍになるように描画を行い、これを現像することでフォトレジストパターンを形成している。そして、以下のドライエッチング工程及び成型工程は、実施例１と同様である。
得られた反射防止構造体付き光学素子：　このようにして得られた比較例１の反射防止構造体付き光学素子の反射防止構造体を構成する微細柱状突起の突出距離は、光学素子凸面の中心部で３．７μｍ、最外縁部付近で１．８μｍであり、当該微細柱状突起の突出距離は、光学素子の光学面最外縁部付近で小さく成っている。当該光学素子の中心部と最外縁部付近で反射率を、実施例１と同様に測定した結果、それぞれ波長８～１２μｍ帯の平均反射率は、中心部が０．３３％、最外縁部付近が８．５％となり、光学素子の光学面全体で場所的な反射率のばらつきが大きいという結果が得られた。
［比較例２］
　この比較例２は、実施例６との対比を行うためのものである。従って、比較例２に係る反射防止構造体付き光学素子（両凹レンズ）と同じ硝材を用い、使用平均波長、有効径、曲率、最大傾斜角も同様である。以下、重複した説明を避けるため、実施例２と異なる部分に関してのみ詳細に説明する。
比較例２にかかる反射防止構造体付き光学素子：　反射防止構造体付き光学素子の両凹面にある微細柱状突起は、微細柱状突起のピッチが４５０ｎｍ、光学素子の微細柱状突起の底面径がφ４１０ｎｍ、略鐘型の微細柱状突起が細密配列されたもので、底面の径は面内のどの位置でも等しいものとした。
比較例２で用いた金型の製造：　実施例６で示したと同様の加工及び成膜方法を採用している。但し、ポジ型フォトレジストを備える金型を、電子線描画法等を用いて、パターン径φが全域で４１０ｎｍになるような描画を行い、これを現像することでフォトレジストパターンを形成している。そして、以下のドライエッチング工程及び成型工程は、実施例２と同様である。
得られた反射防止構造体付き光学素子：　このようにして得られた比較例２の反射防止構造体付き光学素子の反射防止構造体を構成する微細柱状突起の突出距離は、光学素子の中心部で３５０ｎｍ、最外縁部付近で１８５ｎｍであり、当該微細柱状突起の突出距離は、光学素子の光学面最外縁部付近で小さくなっている。当該光学素子の中心部と最外縁部付近で反射率を、実施例２と同様に測定した結果、それぞれ波長９０５ｎｍの反射率は、中心部が０．４２％、最外縁部付近が４．５％となり、光学素子の光学面全体で場所的な反射率のばらつきが大きいという結果が得られている。
［比較例３］
　この比較例７は、実施例５との対比を行うためのものである。従って、比較例７に係る反射防止構造体付き光学素子（両凹レンズ）と同じ硝材を用い、使用平均波長、有効径、曲率、最大傾斜角も同様である。以下、重複した説明を避けるため、実施例７と異なる部分に関してのみ詳細に説明する。
比較例３にかかる反射防止構造体付き光学素子：　反射防止構造体付き光学素子の両凹面にある微細柱状突起は、微細柱状突起のピッチが４５０ｎｍ、光学素子の微細柱状突起の底面径がφ４１０ｎｍ、略鐘型の微細柱状突起が細密配列されたもので、底面の径は面内のどの位置でも等しいものとした。　
比較例３で用いた金型の製造：　実施例２で示したと同様の加工及び成膜方法を採用している。但し、ポジ型フォトレジストを備える金型を、電子線描画法等を用いて、パターン径φが４１０ｎｍの描画を行い、これを現像することでフォトレジストパターンを形成している。そして、以下のドライエッチング工程及び成型工程は、実施例３と同様である。
得られた反射防止構造体付き光学素子：　このようにして得られた比較例３の反射防止構造体付き光学素子の反射防止構造体を構成する微細柱状突起の突出距離は、光学素子の中心部で３５０ｎｍ、最外縁部付近で１７０ｎｍであり、当該微細柱状突起の突出距離は、光学素子の光学面最外縁部付近で小さくなっている。当該光学素子の中心部と最外縁部付近で反射率を、実施例２と同様に測定した結果、それぞれ波長９０５ｎｍの反射率は、中心部が０．９３％、最外縁部付近が４．０％となり、光学素子の光学面全体で場所的な反射率のばらつきが大きいという結果が得られている。
［実施例と比較例との対比］
実施例１～５と比較例１との対比：　実施例１と比較例１との対比結果を、以下の表１にまとめて掲載している。実施例１～５と比較例１とは、メニスカスレンズを製造しているため、凸面側と凹面側とに分けて掲載している。この表１からから理解できるように、微細柱状突起の配列ピッチは、本件出願に定める条件を満足するものとしている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　表１において、微細柱状突起の底面径（Ｄ）をみると、金型側測定値として記載した微細柱状突起の底面径（Ｄ）は、実施例１の凸面側は「中心部２．０μｍから外縁部２．５μｍ」と変化し、式（３）の条件を満たしている。これに対し、比較例１の凸面側は「中心部２．０μｍから外縁部２．０μｍ」と変化していないため、式（３）の条件を満たしていない。一方、実施例１の凹面側は「中心部２．０μｍから外縁部２．２μｍ」と変化し、式（３）の条件を満たしている。これに対し、比較例１の凹面側は「中心部２．０μｍから外縁部２．０μｍ」と変化していないため、式（３）の条件を満たしていない。
　このような微細柱状突起の底面径（Ｄ）に対応する転写形状を備える金型を用いることにより、微細柱状突起の突出距離ｈが、次のようになっている。まず、式（１）の条件を満たしているか否かという観点で見ると、実施例１及び比較例１の凸面側に関してみると、比較例１の凸面側外縁部の突出距離ｈが条件を満たしていない。更に、式（２）の条件を満たしているか否かという観点で見ると、実施例１の凸面側及び凸面側共に条件を満たしているが、比較例１の凸面側及び凸面側共に条件を満たしていない。
　そこで、実施例１及び比較例１の凸面側と凹面側との反射率を測定してみた、その結果表１に示すように、実施例１の反射率の中心部と外縁部とのばらつきが、比較例１に比べて小さくなっていることが理解できる。即ち、比較例１の反射防止構造体付き光学素子に比べ、実施例１の反射防止構造体付き光学素子はレンズ面の全体で、ばらつきの無い低い反射防止効果が安定して得られることが理解できる。
実施例６と比較例２との対比：　実施例６と比較例２との対比結果を、以下の表２にまとめて掲載している。実施例６と比較例２とは、同一表面を備える両凹レンズを製造しているため、表２には一面側の情報のみ掲載している。この表２から理解できるように、微細柱状突起の配列ピッチは、本件出願に定める条件を満足するものとしている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　表２において、微細柱状突起の底面径（Ｄ）をみると、金型側測定値として記載した微細柱状突起の底面径（Ｄ）は、実施例６の一面側は「中心部４１０ｎｍから外縁部４３０ｎｍ」と変化し、式（３）の条件を満たしている。これに対し、比較例２の一面側は「中心部４１０ｎｍから外縁部４１０ｎｍ」と変化していないため、式（３）の条件を満たしていない。
　このような微細柱状突起の底面径（Ｄ）に対応する転写形状を備える金型を用いることにより、微細柱状突起の突出距離ｈが、次のようになっている。まず、式（１）の条件を満たしているか否かという観点で見ると、実施例６及び比較例２に関してみると、比較例２の一面側外縁部の突出距離ｈが条件を満たしていない。更に、式（２）の条件を満たしているか否かという観点で見ると、実施例６の一面側は条件を満たしているが、比較例２の一面側外縁部の突出距離ｈが条件を満たしていない。
　そこで、実施例６及び比較例２の一面側の反射率を測定してみた、その結果、表２に示すように、実施例６の反射率の中心部と外縁部とのばらつきが、比較例２に比べて小さくなっていることが理解できる。即ち、比較例２の反射防止構造体付き光学素子に比べ、実施例６の反射防止構造体付き光学素子は、レンズ面の全体で、ばらつきの無い低い反射防止効果が安定して得られることが理解できる。
実施例７と比較例３との対比：　実施例７と比較例３との対比結果を、以下の表２にまとめて掲載している。実施例７と比較例３とは、同一表面を備える両凹レンズを製造しているため、表３には一面側の情報のみ掲載している。この表２から理解できるように、微細柱状突起の配列ピッチは、本件出願に定める条件を満足するものとしている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　表３において、微細柱状突起の底面径（Ｄ）をみると、金型側測定値として記載した微細柱状突起の底面径（Ｄ）は、実施例７の一面側は「中心部４１０ｎｍから外縁部４３０ｎｍ」と変化し、式（３）の条件を満たしている。これに対し、比較例３の一面側は「中心部４１０ｎｍから外縁部４１０ｎｍ」と変化していないため、式（３）の条件を満たしていない。
　このような微細柱状突起の底面径（Ｄ）に対応する転写形状を備える金型を用いることにより、微細柱状突起の突出距離ｈが、次のようになっている。まず、式（１）の条件を満たしているか否かという観点で見ると、実施例７及び比較例３に関してみると、比較例３の一面側外縁部の突出距離ｈが条件を満たしていない。更に、式（２）の条件を満たしているか否かという観点で見ると、実施例７の一面側は条件を満たしているが、比較例２の一面側外縁部の突出距離ｈが条件を満たしていない。
　そこで、実施例７及び比較例３の一面側の反射率を測定してみた、その結果、表３に示すように、実施例７の反射率の中心部と外縁部とのばらつきが、比較例３に比べて小さくなっていることが理解できる。即ち、比較例３の反射防止構造体付き光学素子に比べ、実施例７の反射防止構造体付き光学素子は、レンズ面の全体で、ばらつきの無い低い反射防止効果が安定して得られることが理解できる。
　本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子は、その光学面に均一な突出距離の微細柱状突起で構成した反射防止構造体を備えるため、入射光に対し、レンズ面の全体においてて、ばらつきの無い波長帯域特性及び入射角度特性を発揮し、良好な反射防止性能を発揮する。従って、本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子を用いた撮像装置は、十分な反射防止効果が得られた状態での画像の撮影が可能となり、画像品質が飛躍的に向上する。
また、本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子の製造方法として、金型に工夫を施すのみで、従来の製造装置の概念を適用できるため、新たな製造装置の導入が不要であるため従来の製造装置の有効活用が可能である。
１　　反射防止構造体付き光学素子
２　　光学素子
３　　微細柱状突起
４　　中心点
ｈ　　微細柱状突起の突出距離
ＯＰ　光軸平行線

Claims (9)

  1. レンズ面に反射防止構造体を備える光学素子であって、
    　前記反射防止構造体は、前記レンズ面へ設けた複数の微細柱状突起からなり、
    　任意の位置の前記微細柱状突起の光軸方向の突出距離をｈ、前記レンズ面の中心部に位置する前記微細柱状突起の光軸方向の突出距離をｈ０としたとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする反射防止構造体付き光学素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  2. 使用平均波長をλとしたとき、式（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の反射防止構造体付き光学素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  3. 使用平均波長をλとしたとき、前記微細柱状突起は、使用平均波長の波長以下の周期性を備えて配列し、配列ピッチが０．２λ～０．６λの範囲にある請求項１又は請求項２に記載の反射防止構造体付き光学素子。
  4. レンズ面に反射防止構造体を備える光学素子であって、
    　前記反射防止構造体は、前記レンズ面へ設けた複数の微細柱状突起からなり、
    　前記微細柱状突起において前記レンズ面の接平面における断面を当該微細柱状突起の底面としたとき、前記レンズ面の縁端部に位置する微細柱状突起の底面が中心部に位置する微細柱状突起の底面よりも大きい、ことを特徴とする反射防止構造体付き光学素子。
  5. 使用平均波長をλとしたとき、前記微細柱状突起は、レンズ中心部からレンズ縁端部に向かって底面径Ｄが式（３）に示す範囲で漸次大きくなる請求項４に記載の反射防止構造体付き光学素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  6. 前記反射防止微細形状は、ガラス転移点を有する光学素子基材と同一の材質である請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の反射防止構造体付き光学素子。
  7. 前記請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の反射防止構造体付き光学素子の製造に用いる金型製造方法であって、以下の工程１及び工程２を備えることを特徴とする金型製造方法
    工程１：フォトリソグラフィ法を用いて、金型基材にフォトレジストを塗工し乾燥させ、外周側が大きくなるようにパターンを露光し、現像してエッチングパターンを形成する。
    工程２：　エッチングパターンを形成した後に、金型基材の表面をドライエッチングすることにより、金型基材の表面に反射防止構造体付き光学素子の反射構造体を構成する微細柱状突起のレプリカパターンを形成した製造用金型を得る。
  8. 前記請求項７に記載の金型製造方法で得られた製造用金型を用いることを特徴とする反射防止構造体付き光学素子の製造方法。
  9. 前記請求項１～請求項８のいずれか一項に記載の反射防止構造体付き光学素子を用いたことを特徴とする撮像装置。
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