CN102004271A - 光学元件和制造光学元件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有防反射功能的光学元件和制造该光学元件的制造方法。该光学元件包括：基体，具有第一主表面和第二主表面；多个结构体，由凸部或凹部组成，以等于或小于等于反射量将被减小的可见光的波长的微小节距而被配置在第一主表面上；以及光吸收层，用于吸收光并且被布置在第二主表面上，其中，这些结构体被配置为在第一主表面上形成多列轨迹，并形成六方点阵图案、准六方点阵图案、四方点阵图案或者准四方点阵图案，并且这些结构体均具有椭圆锥形状或者截顶椭圆锥形状，其长轴方向为轨迹的延伸方向。

Description

光学元件和制造光学元件的方法

相关申请的参考

本申请包含于2009年9月2日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2009-203178所涉及的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及光学元件和用于制造光学元件的方法。更具体地，本发明涉及一种以等于或小于反射量将被减少的光的波长的微小节距来配置多个结构体的光学元件。

背景技术

如图1所示，在诸如照相机或望远镜的光学仪器的透镜镜筒101中，从透镜102入射的外部光L1在透镜102和透镜103的端面处发生漫反射。例如，由于在端面处生成的漫反射光分量L2传播至透镜102和103，所以在图像中产生重影和光斑，从而导致对比度下降。因此，实际上，已经使用了一种技术，其中，将涂层施加在设置于光学仪器(诸如照相机或者望远镜)的透镜镜筒中的组件的表面上，使得在设置于透镜镜筒中的组件的表面处反射的光量减小，以增大对比度。

认为采用由高折射材料组成的超微颗粒的涂层材料(由LOSIMOL GmbH，Germany制造，商品名称：GT series)是用于透镜镜筒内部的透镜内表面防反射涂层(参考LOSIMOL GmbH，Germany，sole import agency Prince-boueki KK，“Lens-inner-surfaceanti-reflection coating，GT series”，[online]，[于2009年9月1日检索]，互联网<http://www.prince-boueki.co.jp/gt.htm>)。为了实现高光学性能，在透镜上执行的涂层处理以及在透镜镜筒内部的复杂的反射光处理都是重点。为了抑制重影和光斑的产生，如上所述，减少漫反射光的数量是很重要的。

通过将上述透镜内表面防反射涂层施加在用于固定透镜的装配表面或者倾斜表面上，减少了从透镜镜筒传播至外部的反射光量或者传播至透镜镜筒中的反射光量。透镜内表面防反射涂层包含由高折射材料组成的超微颗粒。这些超微颗粒的折射率高于玻璃的折射率，并且可以达到抑制反射的明显效果。通过根据涂布的位置和目的而适当选择所使用的透镜内表面防反射涂层(GT series)的类型，可以获得良好的防反射效果。

根据上述透镜内表面防反射涂层，由于可以使用其颗粒以分子级分散的染料，所以可以形成均匀的光吸收体。在防止高折射玻璃中的内表面反射时，也可以达到充分的效果，这通过使用采用由大微粒组成的成分的涂层是很困难的。图2示出了上述透镜内表面防反射涂层的测量结果。参考图2，通过施加透镜内表面防反射涂层，内表面反射率降低至百分之几以下。

此外，作为用于防止反射的涂层材料，已知一种石墨涂层材料(由Sanesu Junkatsu Inc制造，商品名称：San coat GR)(参考SanesuJunkatsu Inc.″Features of San coat GR # series(graphite coatingmaterial)″[online]，[于2009年9月1日检索]，互联网<http://www.suns-j.co.jp/tec/gr.html>)。在该涂层材料中，可以实现从亮光黑(glossy black)至完全亚光黑(matt black)的调节范围。

此外，在用于个人计算机、汽车导航系统、触摸面板等中的显示器中，为了防止荧光灯、照明光等的反射，使用了其上已经执行防反射或者防眩处理的膜(例如，参考Tokushiki Co.，Ltd.″Hybridtechnology，coating agent，anti-glare coating agent″[online]，[于2009年9月1日检索的]，互联网<http:://www.orizuru.co.jp/technology/haigou.html>)。防反射处理是一种通过利用折射率的偏差来调节光路并抑制反射的技术。防眩处理是一种通过在表面上形成凸部和凹部而使光漫反射来消除眩光的技术。例如，上述“混合技术、涂层剂、防眩涂层剂”(Tokushiki Co.，Ltd.[online]，[于2009年9月1日检索的]，互联网<http://www.orizuru.co.jp/technology/haigou.html>)公开了通过使用填充剂的分散技术而用于防眩膜的涂层剂。

作为不同于上述涂层技术的技术，已经知道了一种在光学仪器(诸如照相机或者望远镜)的透镜镜筒中形成防反射结构体的技术(例如，参考日本未审查专利申请公开第2006-293093号)。

图3A是示出了包括在透镜镜筒中的变焦透镜系统的配置的示意图。该变焦透镜系统是通过在光轴方向上移动多个透镜组来执行变焦的透镜系统。该变焦透镜系统包括：第一透镜组G1，位于最靠近物体的位置处；第二透镜组G2，位于第二最靠近物体的位置处并具有与第一透镜组G1不同的倍率；以及第三透镜组G3，位于第三最靠近物体的位置处。多个防反射结构体111设置在透镜镜筒的内表面的一部分上，该部分对应于从第一透镜组G1至成像表面S侧的位置的范围。防反射结构体111以小于入射光的最短波长的节距、以阵列形式而周期性地配置。由于防反射结构体111以这种方式设置在透镜镜筒的内表面上，所以可以抑制轴外光在透镜镜筒中的反射，该轴外光在透镜组上入射。因此，所提供的透镜镜筒抑制了由于不必要的光所导致的图像质量劣化。

图3B是透镜镜筒的第二透镜组G2的示意性放大图。如上所述，在第二透镜组G2中，正透镜112和正透镜113通过其间的确定距离而布置。因此，不利于物体形成的轴外光穿过第一透镜组G1、在第二透镜组G2上入射，然后到达透镜镜筒的一部分内圆周表面，该部分对应于上述确定距离。当轴外光到达透镜镜筒的内圆周表面并从透镜镜筒的内圆周表面反射时，反射光变成散射光并且到达成像表面S，从而引起光斑和重影。为了防止该问题，如图3B所示，在透镜镜筒的第二透镜组G2中，将防反射结构体111设置在透镜镜筒的内圆周表面的一部分上，该部分对应于上述确定距离。

这里，防反射结构体111由结构体单元组成，这些结构体单元每个均具有特定形状，并以小于入射光的波长下限的节距(即，以小于入射光的最短波长的节距)、以阵列形式而周期性地配置。通过按照这种方式以阵列形式周期性地配置每个均具有特定形状的结构体单元，入射光的折射率明显地连续改变，以形成防反射功能表面，其中，透射/反射特性的入射角依赖性和波长依赖性在与空气层接触的界面处较小。关于防反射结构体111的实例，如图3C所示，每个均具有高度H的圆锥形凸部用作结构体单元，并且这些圆锥形突起以节距P、阵列形式而周期性地配置。

发明内容

在设置于光学仪器(诸如照相机或者望远镜)的透镜镜筒中的组件上执行防反射涂覆的上述技术中，反射率在约1％～5％的范围内，并且难以达到充分的防反射效果。具体地，倾斜入射的反射率较高，因此，难以充分地防止透镜镜筒中的散射光，从而导致对比度劣化。

在光学仪器(诸如照相机或者望远镜)的透镜镜筒中的组件上设置防反射结构体的上述技术中，也难以达到充分的防反射效果。

期望提供一种具有良好的防反射效果的光学元件和一种用于制造该光学元件的方法。

根据本发明的实施方式，提供了一种具有防反射功能的光学元件，该光学元件包括：基体，具有第一主表面和第二主表面；多个结构体，由凸部或凹部组成并且以等于或小于反射量将被减少的可见光的波长的微小节距而配置在第一主表面上；以及光吸收层，用于吸收光并且被布置在第二主表面上，其中，这些结构体被配置为在基体的第一主表面上形成多列轨迹(track)，并且形成六方点阵图案、准六方点阵图案、四方点阵图案或者准四方点阵图案，并且这些结构体均具有椭圆锥形状或者截顶椭圆锥形状，其长轴方向为轨迹的延伸方向。

根据本发明的实施方式，提供了一种具有防反射功能的光学元件，该光学元件包括：基体，具有第一主表面和第二主表面；多个结构体，由凸部或者凹部组成并且以等于或小于反射量将被减少的可见光的波长的微小节距而被配置在第一主表面上；以及光吸收层，用于吸收光并且被布置在第二主表面上，其中，这些结构体被配置为在第一主表面上形成多列轨迹，并形成六方点阵图案、准六方点阵图案、四方点阵图案或者准四方点阵图案，并且这些结构体对于基体的第一主表面的填充率(filling factor)为65％以上。

根据本发明的实施方式，提供了一种具有防反射功能的光学元件，该光学元件包括：基体，具有第一主表面和第二主表面；多个结构体，由凸部或者凹部组成并且以等于或小于反射量将被减少的可见光的波长的微小节距而被配置在第一主表面上；以及光吸收层，用于吸收光并且被布置在第二主表面上，其中，这些结构体被配置为在第一主表面上形成多列轨迹并形成准六方点阵图案，并且当同一轨迹中的结构体的配置节距由P1表示，以及每个结构体的底面在轨迹的延伸方向上的直径由2r表示时，直径2r与配置节距P1的比率((2r/P1)×100％)为85％以上。

根据本发明的实施方式，提供了一种具有防反射功能的光学元件，该光学元件包括：基体，具有第一主表面和第二主表面；多个结构体，由凸部或者凹部组成并且以等于或小于反射量将被减小的可见光的波长的微小节距而被配置在第一主表面上；以及光吸收层，用于吸收光并且被布置在第二主表面上，其中，这些结构体被配置为以在第一主表面上形成多列轨迹，并形成四方点阵图案或准四方点阵图案，并且当同一轨迹中的结构体的配置节距由P 1表示，以及每个结构体的底面在轨迹的延伸方向上的直径由2r表示时，直径2r与配置节距P1的比率((2r/P1)×100％)为64％以上。

根据本发明的实施方式，提供了一种具有防反射功能的光学元件，该光学元件包括：基体，具有第一主表面和第二主表面；以及多个结构体，由凸部或凹部组成并且以等于或小于反射量将被减少的可见光的波长的微小节距而被配置在第一主表面上，其中，基体和/或结构体具有吸收光的特性，这些结构体被配置为在第一主表面上形成多列轨迹，并形成六方点阵图案、准六方点阵图案、四方点阵图案或者准四方点阵图案，并且各个结构体具有椭圆锥形状或者截顶椭圆锥形状，其长轴方向为轨迹的延伸方向。

根据本发明的实施方式，提供了一种具有防反射功能的光学元件，该光学元件包括：基体，具有第一主表面和第二主表面；以及多个结构体，由凸部或凹部组成并且以等于或小于反射量将被减少的可见光的波长的微小节距被配置在第一主表面上，其中，基体和/或结构体具有吸收光的特性，这些结构体体被配置为以在第一主表面上形成多列轨迹并且形成六方点阵图案、准六方点阵图案、四方点阵图案或者类四方点阵图案，并且这些结构体对于基体的第一主表面的填充率为65％以上。

根据本发明的实施方式，提供了具有防反射功能的光学元件，该光学元件包括：基体，具有第一主表面和第二主表面；以及多个结构体，由凸部或凹部组成，并且以等于或小于反射量将被减小的可见光的波长的微小节距而被配置在第一主表面上，其中，基体和/或结构体具有吸收光的特性，这些结构体被配置为在第一主表面上形成多列轨迹，并形成准六方点阵图案，并且当同一轨迹中的结构体的配置节距由P1表示，以及每个结构体的底面在轨迹的延伸方向上的直径由2r表示时，直径2r与配置节距P1的比率((2r/P1)×100％)为85％以上。

根据本发明的实施方式，提供了一种具有防反射功能的光学元件，该光学元件包括：基体，具有第一主表面和第二主表面；以及多个结构体，由凸部或凹部组成并且以等于或小于反射量将被减小的可见光的波长的微小节距而被配置在第一主表面上，其中，基体和/或结构体具有吸收光的特性，这些结构体被配置为在第一主表面上形成多列轨迹，并形成四方点阵图案和准四方点阵图案，并且当同一轨迹中的结构体的配置节距由P1表示，以及每个结构体的底面在轨迹的延伸方向上的直径由2r表示时，直径2r与配置节距P1的比率((2r/P1)×100％)为64％以上。

根据本发明的实施方式，提供了一种用于制造具有防反射功能的光学元件的方法，该方法包括以下步骤：在圆柱形或圆筒形母板的表面上形成抗蚀层；在其上具有抗蚀层的母板旋转、并且激光束的光点(spot)平行于圆柱形或圆筒形母板的中心轴而相对移动的同时，通过利用激光束间歇地照射抗蚀层，以等于或小于反射量将被减小的可见光的波长的节距来形成潜像；通过使抗蚀层显影而在母板的表面上形成抗蚀图案；通过使用抗蚀图案作为掩膜来执行蚀刻处理，而在母板的表面上形成凹状或凸状的结构体；通过使用其上具有这些结构体的母板来制作光学元件，在该光学元件中，这些结构体被转印(transfer)至光学元件的第一主表面；以及在光学元件的第二主表面上形成光吸收层，光吸收层被构造为用于吸收反射量将被减少的光，其中，在形成潜像的步骤中，潜像被配置为在母板的表面上形成多列轨迹，并形成六方点阵图案、准六方点阵图案、四方点阵图案或准四方点阵图案，并且潜像均具有椭圆形状，其长轴方向为轨迹的延伸方向。

根据本发明的实施方式，提供了一种用于制造具有防反射功能的光学元件的方法，该方法包括以下步骤：在母板的表面上形成抗蚀层；在其上具有抗蚀层的母板旋转、并且激光束的光点在母板旋转的径向上相对移动的同时，通过利用激光束间歇地照射抗蚀层，以等于或小于反射量将被减少的可见光的波长的节距来形成潜像；通过使抗蚀层显影而在母板的表面上形成抗蚀图案；通过使用抗蚀图案作为掩膜来执行蚀刻处理，而在母板的表面上形成凹状或凸状的结构体；通过使用其上具有这些结构体的母板来制作光学元件，在该光学元件中，这些结构体被转印至光学元件的第一主表面；并且在光学元件的第二主表面上形成光吸收层，光吸收层被构造为用于吸收反射量将被减少的光，其中，在形成潜像的步骤中，潜像被配置为在母板的表面上形成多列轨迹，并形成六方点阵图案、准六方点阵图案、四方点阵图案或准四方点阵图案，并且潜像均具有椭圆形状，其长轴方向为轨迹的延伸方向。

在本发明的实施方式中，这些结构体优选周期性地配置为四方点阵图案或者准四方点阵图案。其中，术语“四方点阵”指的是正四方点阵。术语“准四方点阵”与正四方点阵不同，其指的是扭曲的正四方点阵。

例如，当这些结构体呈直线配置时，准四方点阵指的是通过在直线状配置方向(轨迹方向)上拉伸正四方点阵而扭曲的四方点阵。当这些结构体以蛇行(meander，曲折)方式配置时，准四方点阵指的是通过沿着结构体的蛇行配置而使正四方点阵发生扭曲所获得的四方点阵。或者，准四方点阵指的是通过在直线状配置方向(轨迹方向)上拉伸正四方点阵而发生扭曲、并且还沿着结构体的蛇行方向而发生扭曲的四方点阵。

在本发明的实施方式中，这些结构体优选周期性地配置为六方点阵图案或者准六方点阵图案。本文中，术语“六方点阵”指的是正六方点阵。术语“准六方点阵”与正六方点阵不同，其指的是的扭曲的正六方点阵。

例如，当结构体呈直线配置时，准六方点阵指的是通过在直线状配置方向(轨迹方向)上拉伸正六方点阵而扭曲的六方点阵。当这些结构体以蛇行方式配置时，准六方点阵指的是通过沿着结构体的蛇行配置而使正六方点阵发生扭曲所获得的六方点阵。或者，准六方点阵指的是通过在直线状配置方向(轨迹方向)上拉伸正六方点阵而发生扭曲、并还沿着结构体的蛇行方向而发生扭曲的六方点阵。

在本发明的实施方式中，术语“椭圆”不仅包括在数学上定义的完全的椭圆，而且包括略扭曲的椭圆。术语“圆”不仅包括在数学上定义的完全的圆(正圆)，而且包括略扭曲的圆。

在本发明的实施方式中，同一轨迹中的结构体的配置节距P1优选大于在两个相邻轨迹之间的结构体的配置节距P2。在这种情况下，由于可以提高均具有椭圆锥形状或者截顶椭圆锥形状的结构体的填充率，所以可以改善防反射特性。

在本发明的实施方式中，在结构体在基体的第一主表面上形成六方点阵图案和准六方点阵图案的情况下，当同一轨迹中的结构体的配置节距由P1来表示、并且两个相邻轨迹之间的结构体的配置节距由P2来表示时，比率P1/P2优选地满足关系1.00≤P1/P2≤1.1或者1.00＜P1/P2≤1.1。通过将该比率控制在该数值范围内，可以提高均具有椭圆锥形状或者截顶椭圆锥形状的填充率，并因此可以改善防反射特性。

在本发明的实施方式中，当这些结构体在基体的第一主表面上形成六方点阵图案或者准六方点阵图案时，这些结构体均优选地具有椭圆锥形状或者截顶椭圆锥形状，其长轴方向为轨迹的延伸方向，其中，中央部的斜度比顶部和底部的斜度陡峭。通过这种形状，可以改善防反射特性和透射特性。

在本发明的实施方式中，当这些结构体在基体的第一主表面上形成六方点阵图案或者准六方点阵图案时，每个结构体在轨迹的延伸方向上的高度或深度优选小于每个结构体在轨迹的列方向上的高度或深度。当不满足该关系时，需要使在轨迹的延伸方向上的配置节距变长，从而降低结构体在轨迹的延伸方向上的填充率。这种填充率的降低可以导致反射特性的降低。

在本发明的实施方式中，当这些结构体在基体的第一主表面上形成四方点阵图案和准四方点阵图案时，同一轨迹中的结构体的配置节距P1优选大于两个相邻轨迹之间的结构体的配置节距P2。在这种情况下，由于可以提高均具有椭圆锥形状或截顶椭圆锥形状的结构体的填充率，所以可以改善防反射特性。

在本发明的实施方式中，在结构体在基体的第一主表面上形成四方点阵图案和准四方点阵图案的情况下，当同一轨迹中的结构体的配置节距由P1来表示、两个相邻轨迹之间的结构体的配置节距由P2来表示时，比率P1/P2优选满足关系1.4＜P1/P2≤1.5。通过将比率控制在该数值范围内，可以改善均具有椭圆锥形状或截顶椭圆锥形状的结构体的填充率，并因此可以改善防反射特性。

在本发明的实施方式中，当这些结构体在基体的第一主表面上形成四方点阵图案或者准四方点阵图案时，这些结构体均优选具有椭圆锥形状或截顶椭圆锥形状，其长轴方向为轨迹的延伸方向，并且其中，中央部的斜度比顶部和底部的斜度陡峭。通过这种形状，可以改善防反射特性和透射特性。

在本发明的实施方式中，当这些结构体在基体的第一主表面上形成四方点阵图案或者准四方点阵图案时，优选地，每个结构体在相对于轨迹45度或约45度的方向上的高度或深度小于每个结构体在轨迹的列方向上的高度或深度。当不满足该关系时，需要使在相对于轨迹45度或约45度的方向上的配置节距变长，从而降低结构体在相对于轨迹45度或约45度的方向上的填充率。这种填充率的减小可能导致反射特性的降低。

在本发明的实施方式中，以微小节距而被配置在基体的第一主表面(前表面)上的大量结构体形成了多列轨迹，并且在三个相邻的轨迹中形成了六方点阵图案、准六方点阵图案、四方点阵图案或者准四方点阵图案。因此，可以增大在第一主表面(前表面)上的结构体的填充密度从而，增大了防止光(诸如可见光)反射的效率，并且可以获得具有良好防反射特性和高透射率的光学元件。此外，由于在基体的第二主表面(后表面)上形成有光吸收层，所以可以抑制光学元件上的后表面反射。

当通过其中将用于制作光盘的母板的工艺与蚀刻工艺相结合的方法来制造光学元件时，可以在短时间内高效地制造用于制作光学元件的母板，并且还可以实现基体的尺寸增大。因此，可以提高光学元件的生产率。此外，当结构体的微小配置不但设置在光入射表面还设置在光发射表面上时，可以进一步改善透射特性。

如上所述，根据本发明的实施方式，可以获得具有良好防反射效果的光学元件。当设置在光学仪器的透镜镜筒中的组件包括该光学元件时，可以抑制设置在光学仪器的透镜镜筒中的组件中的光反射。因此，可以改善光学元件的光学特性。

附图说明

图1是示出了现有技术中的光学仪器的透镜镜筒的构造的示意图；

图2是示出了现有技术中的透镜内表面防反射涂层的内表面反射率的曲线图；

图3A是示出了包括在透镜镜筒中的变焦透镜系统的配置的示意图；

图3B是透镜镜筒的第二透镜组的示意性放大图；

图3C是示出了防反射结构体的形状和配置的示意图；

图4A是示出了根据本发明第一实施方式的光学元件的构造的实例的示意性平面图；

图4B是示出了图4A中所示的光学元件的一部分的放大平面图；

图4C是沿图4B中的轨迹T1、T3、…的截面图；

图4D是沿图4B中的轨迹T2、T4、…的截面图；

图4E是示出了在形成对应于图4B中所示的轨迹T1、T3…的潜像时所使用的激光束的调制波形的示意图；

图4F是示出了在形成对应于图4B中所示的轨迹T2、T4…的潜像时所使用的激光束的调制波形的示意图；

图5是示出了图4A中所示的光学元件的一部分的放大透视图；

图6A是图4A中所示的光学元件在轨迹的延伸方向上的截面图；

图6B是图4A中所示的光学元件在θ方向上的截面图；

图7是示出了图4A中所示的光学元件的一部分的放大透视图；

图8是示出了图4A中所示的光学元件的一部分的放大透视图；

图9是示出了图4A中所示的光学元件的一部分的放大透视图；

图10是示出了当结构体的边界不清晰时用于确定每个结构体的底面的方法的示图；

图11A至图11D是各自示出了当结构体的底面的椭圆率变化时的底面的形状的示图；

图12A是示出了均具有圆锥形状或者截顶圆锥形状的结构体的配置的实例的示图；

图12B是示出了均具有椭圆锥形状或者截顶椭圆锥形状的结构体的配置的实例的示图；

图13A是示出了用于制作光学元件的辊型母板的构造的实例的透视图；

图13B是示出了用于制作光学元件的辊型母板的构造的实例的平面图；

图14是示出了辊型母板曝光装置的构造的实例的示意图；

图15A至图15C是示出了用于制造根据本发明第一实施方式的光学元件的方法的流程图；

图16A至图16D是示出了用于制造根据本发明第一实施方式的光学元件的方法的流程图；

图17A是示出了根据本发明第二实施方式的光学元件的构造的实例的示意性平面图；

图17B是示出了图17A中所示的光学元件的一部分的放大平面图；

图17C是沿图17B中的轨迹T1、T3、…截面图；

图17D是沿图17B中的轨迹T2、T4、…截面图；

图17E是示出了在形成对应于图17B中所示的轨迹T1、T3、…的潜像时所使用的激光束的调制波形的示意图；

图17F是示出了在形成对应于图17B中所示的轨迹T2、T4、…的潜像时所使用的激光束的调制波形的示意图；

图18是示出了当结构体的底面的椭圆率变化时的底面的形状的示图；

图19A是示出了用于制作光学元件的辊型母板的构造的实例的透视图；

图19B是示出了用于制作光学元件的辊型母板的构造的实例的平面图；

图20A是示出了根据本发明第三实施方式的光学元件的构造的实例的示意性平面图；

图20B是示出了图20A中所示的光学元件的一部分的放大平面图；

图20C是沿图20B中的轨迹T1、T3、…截面图；

图20D是沿图20B中的轨迹T2、T4、…截面图；

图21A是示出了用于制作光学元件的圆盘母板(disk master)的构造的实例的平面图；

图21B是示出了用于制作光学元件的圆盘母板的构造的实例的平面图；

图22是示出了圆盘母板曝光装置的构造的实例的示意图；

图23A是示出了根据本发明第四实施方式的光学元件的构造的实例的示意性平面图；

图23B是示出了图23A中所示的光学元件的一部分的放大平面图；

图24A是示出了根据本发明第五实施方式的光学元件的构造的实例的示意性平面图；

图24B是示出了图24A中所示的光学元件的一部分的放大平面图；

图24C是沿图24B中的轨迹T1、T3、…的截面图；

图24D是沿图24B中的轨迹T2、T4、…的截而图；

图25是示出了图24A中所示的光学元件的一部分的放大透视图；

图26是示出了根据本发明第六实施方式的光学元件的构造的实例的截面图；

图27A至图27C是分别示出了根据本发明第七实施方式的光学元件的第一构造实例至第三构造实例的截面图；

图28是示出了根据本发明第八实施方式的透镜镜筒的构造的实例的截面图；

图29A是示出了实施例1的光学片的反射特性的曲线图；

图29B是示出了实施例2的光学片的反射特性的曲线图；

图30A是示出了实施例3的光学片的反射特性的曲线图；

图30B是示出了实施例4的光学片的反射特性的曲线图；

图31A是示出了测试例1的反射特性的曲线图；

图31B是示出了测试例2的反射特性的曲线图；

图31C是示出了测试例3的反射特性的曲线图；

图32A是用于说明当结构体配置为六方点阵图案时的填充率的示图；

图32B是用于说明当结构体配置为四方点阵图案时的填充率的示图；以及

图33是示出了测试例6的模拟结果的曲线图。

具体实施方式

现在，将参考附图描述本发明的实施方式。

第一实施方式

(结构体二维配置为直线和六方点阵图案的实例：参考图4A至图4F)

(光学元件的构造)

图4A是示出了根据本发明第一实施方式的光学元件1的构造的实例的示意性平面图。图4B是示出了图4A中所示的光学元件1的一部分的放大平面图。图4C是沿图4B中的轨迹T1、T3、…所的截面图。图4D是沿图4B中的轨迹T2、T4、…的截面图。图4E是示出了在形成对应于图4B中所示的轨迹T1、T3、…的潜像时所使用的激光束的调制波形的示意图。图4F是示出了在形成对应于图4B中所示的轨迹T2、T4、…的潜像时所使用的激光束的调制波形的示意图；图5和图7至图9是均示出了图4A中所示的光学元件1的一部分的放大透视图。图6A是图4A中所示的光学元件1在轨迹的延伸方向(X方向(下文中，还可以称作“轨迹方向”))上的截面图。图6B是图4B中所示的光学元件1在θ方向上的截面图。

例如，光学元件1是根据入射光的入射角而具有防反射效果的光学片(亚波长结构体)。该光学元件1适于应用至诸如具有各种波长范围的光学仪器(例如，诸如照相机的光学仪器)、显示器、光电子、望远镜的各种光学装置。

光学元件1包括：基体2，具有彼此面对的第一主表面(前表面)和第二主表面(后表面)；多个作为凸部的结构体3，结构体3以等于或小于反射量将被减少的可见光的波长的微小节距而配置在第一主表面上；以及光吸收层4，设置在第二主表面上。光吸收层4具有吸收反射量将被减少的光的特性。可选地，光学元件1可以进一步包括设置在基体2与光吸收层4之间的粘合层，并且光吸收层4可以通过该粘合层而粘结至基体2。当以这种方式设置粘合层时，基体2的折射率优选等于或基本等于粘合层的折射率。这使得可以抑制在基体2与粘合层之间的界面处的反射。粘合层还可以具有与光吸收层4一样的光吸收特性。可选地，光吸收层本身还可以用作粘合层。该光学元件1具有防止光反射的功能，所述光在结构体3与其周围的空气之间的界面处沿图5的-Z方向通过基体2。

现在，将依次描述均包括在光学元件1中的基体2、结构体3以及光吸收层4。

(基体)

例如，基体2为具有透明性的透明基体。基体2的实例包括但不特定限于包含玻璃或者透明合成树脂(诸如聚碳酸酯(PC)或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))的材料作为主要成分。基体2的形状的实例包括但不特定限于片状、板状以及块状。本文中，术语“片”的定义包括膜。基体2的形状优选根据例如在诸如照相机的光学仪器中具有一定防反射功能的部分的形状而适当地选择。

(结构体)

多个作为凸部的结构体3配置在基体2的前表面上。例如，这些结构体3以小于或等于反射量将被减少的光的波长带的小配置节距(例如，以与可见光的波长基本相等的配置节距)而周期性且二维地配置。本文中，术语“配置节距”指的是配置节距P1和配置节距P2。例如，反射量将被减少的光的波长带为紫外光的波长带、可见光的波长带或者红外光的波长带。本文中，紫外光的波长带指的是在10nm至360nm范围内的波长带，可见光的波长带指的是在360nm至830nm范围内的波长带，以及红外光的波长带指的是在830nm至1mm范围内的波长带。具体地，配置节距优选地为175nm以上且350nm以下。当配置节距小于175nm时，结构体3的制备趋于变得困难。另一方面，当配置节距超过350nm时，则趋于发生可见光的衍射。

光学元件1的结构体3具有在基体2的前表面上形成多列轨迹T1、T2、T3、…(下文中，通常称作“轨迹T”)的配置形式。在本发明的实施方式中，术语“轨迹”指的是结构体3直线状地配置为列的部分。此外，术语“列方向”指的是与轨迹在基体2的形成表面上延伸的方向(X方向)垂直的方向。

在两个相邻的轨迹T中，结构体3配置在偏移半个节距的位置处。具体地，在两个相邻的轨迹T中，在一个轨迹(例如，T2)中配置的结构体3被配置于在另一轨迹(例如，T1)中配置的相应结构体3的中间位置(偏移半个节距的位置)处。结果，如图4B所示，结构体3被配置为形成六方点阵图案或准六方点阵图案，其中，结构体3的中心位于三个相邻轨迹(T1～T3)中的点a1～a7处。在第一实施方式中，术语“六方点阵图案”指的是正六方点阵图案。另外，术语“准六方点阵图案”与正六方点阵图案不同，其指的是通过在轨迹的延伸方向(X轴方向)上拉伸而扭曲的六方点阵图案。

当结构体3配置为形成准六方点阵图案时，如图4B所示，同一轨迹(例如，T1)中的结构体3的配置节距P1(a1与a2之间的距离)优选大于两个相邻轨迹(例如，T1和T2)之间的结构体3的配置节距，即，在相对于轨迹的延伸方向±θ方向上的结构体3的配置节距P2(例如，a1与a7之间或a2与a7之间的距离)。通过以这种方式配置结构体3，可以进一步提高结构体3的填充密度。

从容易形成的观点来看，每个结构体3优选具有锥性或者通过在轨迹方向上拉伸或收缩锥形所获得的锥形。每个结构体3均优选具有通过在轨迹方向上拉伸或者收缩锥形所获得的锥形的轴对称锥形。当结构体3接合至相邻的结构体3时，除了将结构体3接合至相邻的结构体3的下部以外，每个结构体3均优选具有通过在轨迹方向上拉伸或者收缩锥形所获得的轴对称锥形或者锥形。锥形的实例包括圆锥形、截顶圆锥形、椭圆锥形以及截顶椭圆锥形。这里，如上所述，术语“锥形”意指不仅包括圆锥形状和截顶圆锥形状而且包括椭圆锥形状和截顶椭圆锥形状的概念。术语“截顶圆锥形状”指的是通过将圆锥形状的顶部截掉所获得的形状。术语“截顶椭圆锥形状”指的是通过将椭圆锥形状的顶部截掉所获得的形状。

如图5和图7所示，优选地，每个结构体3均具有椎体结构体，其底面为具有长轴和短轴的椭圆形、卵形或者蛋形，并且具有椭圆锥形状(其顶部具有曲面)。可选地，如图8所述，优选地，每个结构体3均具有椎体结构体，其底面为具有长轴和短轴的椭圆形、卵形或者蛋形，并且具有截顶椭圆锥形状(其顶部是平坦的)。这是因为可以通过这种形状来提高在列方向上的填充率。

从改善反射特性的观点来看，顶部的斜度较缓和且斜度从中部至底部逐渐变陡峭的锥形(参考图7)是优选的。从改善反射特性和透射特性的观点来看，中部的斜度比底部和顶部的斜度陡峭的锥形(参考图5)或者顶部平坦的锥形(参考图8)是优选的。当每个结构体3均具有椭圆锥形状或者截顶椭圆锥形状时，其底面的长轴的方向优选地与轨迹的延伸方向平行。在图5和其它图中，所有的结构体3均具有相同的形状。然而，结构体3的形状不限于此。可以在基体的前表面上形成具有两种以上类型形状的结构体3。可选地，结构体3可以与基体2一体化地形成。

另外，如图5和图7至图9所示，优选在各结构体3的部分外围或者整个外围上设置有突起部5。这是因为即使当结构体3的填充率较低时也可以抑制反射率降低。具体地，例如，如图5、图7以及图8所示，突起部5设置在相邻的结构体3之间。可选地，如图9所示，窄且长的突起部5可以设置在各个结构体3的整个外围或者部分外围上。这些窄且长的突起部5例如在从每个结构体3的顶部朝向底部的方向上延伸。突起部5的形状的实例包括截面为三角形和截面为矩形。然而，突起部5的形状不特定限于此，并且可以考虑容易形成等来选择。可选地，可以使各个结构体3的部分外围或者整个外围变粗糙，以形成微小凸部和凹部。具体地，例如，可以使相邻的结构体3之间的表面变粗糙，以形成微小凸部和凹部。可选地，可以在表面上(例如每个结构体3的顶部)形成微细孔。

结构体3不限于均具有图中所示的凸出形状的结构体。可选地，结构体3可以由形成在基体2的表面上的凹部组成。结构体3的高度没有特定限制，例如，约为420nm，具体地，在415nm至421nm的范围内。注意，当结构体3均具有凹形时，该尺寸对应于结构体3的深度。

结构体3在轨迹的延伸方向上的高度H1优选地小于结构体3在列方向上的高度H2。即，结构体3的高度H1和H2优选地满足关系H1＜H2。其原因如下。当结构体3配置为满足关系H1≥H2时，需要使在轨迹的延伸方向上的配置节距P1较长，从而降低了结构体3在轨迹的延伸方向上的填充率。这种填充率的降低导致了反射特性的降低。

注意，所有结构体3的纵横比可以彼此不相同。结构体3可以配置为具有一定的高度分布(例如，纵横比在约0.83～1.46的范围内)。通过设置具有高度分布的结构体3，可以降低反射特性的波长依赖性。因此，可以实现具有良好防反射特性的光学元件1。

这里，术语“高度分布”意指具有两种以上高度(深度)的结构体3设置在基底2的前表面上。即，具有标准高度的结构体3和具有与结构体3的标准高度不同的高度的其它结构体3设置在基底2的前表面上。例如，具有与标准高度不同的高度的其它结构体3周期性地或非周期性地(随机地)设置在基体2的前表面上。周期性的方向的实例包括轨迹的延伸方向和列方向。

优选在每个结构体3的外围部上设置裙部(skirt portion)3a。这是因为在制造光学元件的处理中可以将光学元件从铸模中容易地剥离。本文中，裙部3a指的是设置在每个结构体3的底部的外围部上的突起部。从剥离特性的观点来看，裙部3a优选地具有高度从结构体3的顶部朝其下部逐渐减小的曲面。注意，裙部3可以仅设置在各个结构体3的外围部的一部分上。然而，从改善剥离特性的观点来看，裙部3a优选地设置在各个结构体3的整个外围部上。当结构体3均由凹部组成时，裙部对应于设置在用作结构体3的每个凹部的开口的外围上的曲面。

结构体3的高度(深度)没有特定限制，并且根据将被透射的光的波长范围来适当地确定。例如，结构体3的高度(深度)确定在例如约236nm至450nm的范围内。结构体3的纵横比(高度/配置节距)优选地确定在0.81至1.46的范围内，并且更优选地，在0.94至1.28的范围内。其原因如下。当纵横比小于0.81时，反射特性和透射特性趋于降低。当纵横比超过1.46时，在制造光学元件时分离特性降低，并且趋于难以合适地剥离复制的复制物。

此外，从进一步改善反射特性的观点来看，结构体3的纵横比优选确定在0.94至1.46的范围内。类似地，从进一步改善透射特性的观点来看，结构体3的纵横比优选确定在0.81至1.28的范围内。

注意，在本发明的实施方式中，纵横比由以下公式(1)来定义：

纵横比＝H/P…(1)

其中，H表示结构体的高度，P表示平均配置节距(平均周期)。

这里，平均配置节距P由以下公式(2)来定义：

平均配置节距P＝(P1+P2+P2)/3…(2)

其中，P1表示在轨迹的延伸方向上的配置节距(在轨迹的延伸方向上的周期)，P2表示在相对于轨迹的延伸方向±θ(其中，θ＝60°-δ，其中，δ优选满足0°＜δ≤11°，并且更优选地，满足3°≤δ≤6°)方向上的配置节距(在θ方向上的周期)。

另外，假设结构体3的高度H为结构体3在列方向上的高度。结构体3在轨迹的延伸方向(X方向)上的高度小于在列方向(Y方向)上的高度，并且部分结构体3在除轨迹的延伸方向以外的方向上的高度基本上等于在列方向上的高度。因此，亚波长结构体的高度由列方向上的高度来表示。然而，当结构体3均由凹部组成时，假设上述公式(1)中的结构体的高度H为结构体的深度H。

当同一轨迹中的结构体3的配置节距由P1表示、并且两个相邻轨迹之间的结构体3的配置节距由P2表示时，比率P1/P2优选地满足关系1.00≤P1/P2≤1.1或者1.00＜P1/P2≤1.1。通过将该比率控制在这些数值范围内，可以提高均具有椭圆锥形状或者截顶椭圆锥形状的结构体3的填充率。从而可以改善防反射特性。

基体的前表面上的结构体3的填充率在65％以上的范围内，优选地，在73％以上的范围内，更优选地，在86％以上的范围内，并且其上限为100％。通过将填充率控制在这些范围内，可以改善防反射特性。为了提高填充率，优选地，相邻的结构体3的下部相互接合，或者例如，通过调节结构体的底面的椭圆率而使结构体3扭曲。

这里，结构体3的填充率(平均填充率)是如下确定的值。

首先，通过扫描电子显微镜(SEM)以俯视方式摄取光学元件1的前表面的照片。接下来，从获得的SEM照片中随机地选取单位格子Uc，并且测量单位格子Uc的配置节距P1和轨迹节距Tp(参考图4B)。另外，通过图像处理来测量位于单位格子Uc的中央处的结构体3的底面面积S。接下来，通过使用测量的配置节距P1、轨迹节距Tp以及底面面积S而由以下公式(3)来确定填充率。

填充率＝(S(hex.)/S(unit))×100％…(3)

单位格子的面积：S(unit)＝P1×2Tp

在单位格子中存在的结构体的底面面积：S(hex.)＝2S

对于从获得的SEM照片中随机选择的十个单位格子，执行计算填充率的上述处理。将测量值进行简单的平均(算术平均)以确定填充率的平均率。将该值定义为基体的前表面上的结构体3的填充率。

当结构体3彼此重叠时，或者当诸如突起部5的副结构体设置在结构体3之间时，可以通过将与相对于结构体3的高度的5％的高度相对应的部分定义为阈值以确定面积比的方法，来确定填充率。

图10是示出了当结构体3的边界不清晰时用于计算填充率的方法的示图。当结构体3的边界不清晰时，如下确定填充率。如图10所示，通过截面SEM观察而将对应于结构体3的高度h的5％(＝(d/h)×100％)的部分定义为阈值，并且以高度d转换结构体3的直径以确定填充率。当结构体3的底面为椭圆时，通过使用其长轴和短轴来执行相同的处理。

图11A至图11D为均示出了当结构体3的底面的椭圆率变化时的底面形状的示图。图11A至图11D中所示的椭圆的椭圆率分别为100％、110％、120％以及141％。通过以这种方式改变椭圆率，可以改变基体的前表面上的结构体3的填充率。当结构体3形成准六方点阵图案时，结构体的底面的椭圆率e优选地为100％＜e＜150％。这是因为，通过将椭圆率e控制在该范围内，可以提高结构体3的填充率，以获得良好的防反射特性。

这里，当结构体的底面在轨迹方向(X方向)上的直径由a来表示、并且结构体在垂直于轨迹方向的列方向(Y方向)上的直径由b来表示时，将椭圆率e定义为(a/b)×100。注意，结构体3的直径a和b是如下所确定的值。通过扫描电子显微镜(SEM)以俯视方式摄取光学元件1的前表面的照片，并且从获得的SEM照片中随机选取十个结构体3。接下来，测量各个提取的结构体3的底面直径a和b。随后，分别将测量值a和b进行简单的平均(算术平均)，以确定直径a和b的平均值。将这些值定义为结构体3的直径a和b。

图12A示出了均具有圆锥形状和截顶圆锥形状的结构体3的配置的实例。图12B示出了均具有椭圆锥形状或椭截顶圆锥形状的结构体3的配置的实例。如图12A和图12B所示，结构体3优选地被接合为使得其下部彼此相重叠。具体地，结构体3的下部优选地接合至一些或者所有相邻的结构体3的下部。更具体地，结构体3的下部优选地在轨迹方向、或在θ方向上或在这两种方向上接合。图12A和图12B均示出了所有相邻的结构体3的下部接合至一个结构体3的下部的实例。可以通过以这种方式接合结构体3来提高结构体3的填充率。优选地，这些结构体在位于考虑折射率的光路长度处的使用环境下的光的波长带的最大值的1/4以下部分处相互接合。这提供了良好的防反射特性。

如图12B所示，当均具有椭圆锥形状或者截顶椭圆锥形状的结构体3的下部彼此相接合时，例如，接合部的高度以接合部a、接合部b以及接合部c的顺序而减小。

直径2r与配置节距P1的比率((2r/P1)×100％)为85％以上，优选地，为90％以上，并且更优选地，为95％以上。这是因为，通过将该比率控制在该范围内，可以提高结构体3的填充率以改善防反射特性。当比率((2r/P1)×100％)增大并且结构体3的重叠变得太大时，防反射特性趋于降低。因此，比率((2r/P1)×100％)的上限优选确定为以使结构体在位于考虑折射率的光路长度的使用环境下的光的波长带的最大值的1/4以下的部分处彼此相接合。这里，配置节距P1为结构体3在轨迹方向上的配置节距，直径2r为每个结构体的底面在轨迹方向上的直径。当每个结构体的底面均具有圆形时，直径2r对应于圆的直径。当每个结构体的底面均具有椭圆形状时，直径2r对应于椭圆的长轴。

(光吸收层)

光吸收层4具有吸收反射量将被减少的光的特性。光吸收层4包含例如粘结树脂和黑色着色剂。可选地，光吸收层4可以进一步包含诸如有机色素和无机色素的添加剂以及用于改善可分散性的分散剂。

黑色着色剂的实例包括炭黑、钛黑、石墨、氧化铁以及氧化钛，但是并不特别限于这些材料。在这些材料中，炭黑、钛黑以及石墨是优选的。炭黑为更优选的。这些黑色着色剂可以单独使用或者可以将两种以上的黑色着色剂组合来使用。

例如，炭黑可以使用市售的炭黑。其具体的实例包括：由Mitsubishi Chemical Corporation制造的#980B、#850B、MCF88B以及#44B；由Cabot Corporation制造的BP-800、BP-L、REGAL-660以及REGAL-330；由Columbian Carbon制造的RAVEN-1255、RAVEN-1250、RAVEN-1020、RAVEN-780以及RAVEN-760；以及由Degussa GmbH制造的Printex-55、Printex-75、Printex-25、Printex-45以及SB-550。这些实例可以单独使用或者可以作为混合物来使用。

可用粘结树脂的实例包括：改性或非改性氯乙烯树脂、聚氨酯树脂、苯氧树脂以及聚酯树脂。其实例进一步包括诸如乙酸丁酸纤维素的纤维素酯。可选地，还可以使用通过特定方法所使用的热塑性和脂、热固化树脂、电离辐射固化树脂等。作为电离辐射固化树脂，电子束固化树脂或者紫外线固化树脂是优选的。

[辊型母板的构成]

图13A和图13B示出了用于制备具有上述构造的光学元件的辊型母板的构造的实例。如图13A和图13B所示，辊型母板11例如具有大量作为凹部的结构体13以基本等于光(诸如可见光)的波长的节距而配置在母板12的表面上的构造。母板12具有圆柱形或者圆筒形。例如，可以将玻璃用作母板12的材料，并且该材料不特定限于此。以二维图案空间连接的方式、在每个轨迹中将极性反转格式器信号(polarity inversion formatter signal)与记录单元的旋转控制器同步以生成信号的同时，通过使用下文描述的辊型母板曝光装置以合适的进给节距、以恒定角速度(CAV)来执行图案化。因此，可以记录六方点阵图案或者准六方点阵图案。通过适当地设定极性反转格式器信号的频率和辊的旋转数，而在期望的记录区域中形成具有相同空间频率的点阵图案。

[用于制造光学元件的方法]

现在，将参考图14和图15A至图16D来描述用于制造如上所述构成的光学元件1的方法。

用于制造根据第一实施方式的光学元件的方法包括在母板上形成抗蚀层的抗蚀膜形成步骤、使用辊型母板曝光装置在抗蚀层中形成蛾眼图案的潜像的曝光步骤、以及使其上形成有潜像的抗蚀层显影的显影步骤。该方法进一步包括使用等离子蚀刻制备辊型母板的蚀刻步骤、使用紫外线固化树脂制备复制基板的复制步骤、以及在制备的复制基板的后表面上形成光吸收层的光吸收层形成步骤。

[曝光装置的构造]

首先，将参考图14描述用在蛾眼图案的曝光步骤中的辊型母板曝光装置的构造。该辊型母板曝光装置是基于光盘记录装置组成的。

激光源21是用于使形成在用作记录介质的母板12的表面上的抗蚀膜曝光的光源，并且例如通过波长λ＝266nm而使用于记录的激光束15振荡。从激光源21发射的激光15以准直光束的形式直行，并进入电光调制器(EOM)22。穿过电光调制器22所透过的激光束15在反射镜23处反射，并且导向调制光学系统25。

反射镜23由偏光分束器形成并且具有反射一偏光分量而透过另一偏光分量的功能。穿过反射镜23所透过的偏光分量由光敏二极管24感测。电光调制器22基于所感测的光信号而受控，以进行激光束15的相位调制。

在调制光学系统25中，激光束15通过会聚透镜26而聚焦至由玻璃(SiO2)等组成的声光调制器(AOM)27。激光束15通过利用声光调制器27的强度调制而被发散，然后通过透镜28而形成为准直光束。从调制光学系统25发射的激光束15由反射镜31反射，并且平行地水平引导至移动光学平台32。

移动光学平台32设置有光束扩展器(BEX)33和物镜34。导向移动光学平台32的激光束15通过光束扩展器33而成形为期望的光束形状，然后通过物镜34而施加至母板12上的抗蚀层。母板12放置在连接至主轴马达35的转台36上。随后，在母板12旋转、并且另外激光束15在母板12的高度方向上移动的同时，通过利用激光束15间歇地照射抗蚀层，以执行抗蚀层的曝光步骤。形成的潜像均具有长轴在圆周方向上延伸的基本椭圆形状。通过移动光学平台32在由箭头R表示的方向上的移动来执行激光束15的移动。

曝光装置包括用于在抗蚀层中形成潜像的控制机构37，该潜像对应于图4B中所示的六方点阵图案或者准六方点阵图案的二维图案。控制机构37包括格式器29和驱动器30。格式器29设置有极性反转单元。该极性反转单元控制施加至抗蚀层的激光束15的照射定时。驱动器30响应于来自极性反转单元的输出，而控制声光调制器27。

在该辊型母板曝光装置中，以二维图案空间连接的方式而在每个轨迹中将极性反转格式器信号和记录单元的旋转控制器同步以生成信号，并且通过声光调制器27来执行强度调制。可以通过以恒定角速度(CAV)和适当的旋转数、适当的调制频率以及适当的进给节距进行图案化，来记录六方点阵图案或者准六方点阵图案。例如，如图13B所示，为了控制圆周方向上的周期为270nm，并且控制在相对于圆周方向约60度的方向(约-60度的方向)上的周期为260nm，可以控制进给节距控制为222nm(勾股定理)。通过改变辊的旋转数(1,800rpm)来改变极性反转格式器信号的频率。在期望的记录区域内，通过使用移动光学平台32上的光束扩展器33来分散远紫外线激光束使其光束直径增加5倍、并且通过利用激光束穿过具有0.9的数值孔径(NA)的物镜34照射母板12上的抗蚀层以形成微小潜像，来获得具有相同空间频率的准六方点阵图案(圆周方向上的周期：290nm，在相对于圆周方向约60度方向(约-60度方向)上的周期：260nm，进给节距：216nm)。

现在，将依次描述用于制造根据本发明第一实施方式的光学元件的方法的步骤。

(抗蚀膜形成步骤)

首先，如图15A所示，制备圆柱形母板12。该母板12例如为玻璃母板。接下来，如图15B所示，在母板12的表面上形成抗蚀层14。例如，可以将有机抗蚀剂或无机抗蚀剂用作抗蚀层14的材料。可以使用的有机抗蚀剂的实例包括酚醛树脂抗蚀剂和化学放大抗蚀剂。可以使用的无机抗蚀剂的实例包括包含一种类型或者两种以上类型的过渡金属(诸如钨和钼)的金属氧化物。

(曝光步骤)

接下来，如图15C所示，在母板12旋转的同时，使用上述辊型母板曝光装置利用激光束(曝光束)15来照射抗蚀层14。在该步骤中，在激光束15在母板12的高度方向上(与圆筒形或者圆柱形母板12的中心轴平行的方向)上移动的同时，通过利用激光束15间歇地照射抗蚀层14，而使抗蚀层14的整个表面曝光。这样，对应于激光束15的轨迹的潜像16以基本等于可见光的波长的节距而形成在抗蚀层14的整个表面上。

例如，潜像16被配置为在母板的表面上形成多列轨迹，并且形成六方点阵图案或者准六方点阵图案。每个潜像16例如均具有椭圆形状，其长轴方向为轨迹的延伸方向。

(显影步骤)

接下来，如图16A所示，在母板12旋转的同时，通过在抗蚀层14上滴加显影剂，而使抗蚀层14显影。如图中所示，当抗蚀层14由正性抗蚀剂形成时，与未曝光部相比较，利用激光束15曝光的曝光部对显影剂具有高溶解速率。因此，在抗蚀层14上形成对应于潜像(曝光部)16的图案。

(蚀刻步骤)

接下来，使用形成在母板12上的抗蚀层14的图案(抗蚀图案)作为掩膜，来蚀刻母板12的表面。因此，如图16B所示，可以获得凹部，即，结构体13，它们均具有椭圆锥形状或截顶椭圆锥形状，其长轴方向为轨迹的延伸方向。例如，采用干蚀刻作为蚀刻方法。在该步骤中，例如，可以通过交替地执行蚀刻处理和抛光(ashing)处理来形成圆锥形结构体13的图案。另外，可以制备具有三倍以上抗蚀层14的厚度的深度(选择比率：3以上)的玻璃母板，从而，可以实现结构体3的高纵横比。作为干蚀刻，使用辊蚀刻装置的等离子蚀刻是优选的。辊蚀刻装置是包括圆柱形电极的等离子蚀刻装置，并且被配置为将圆柱形电极插入圆筒形母板12的空腔中，以执行母板12的圆筒表面的等离子蚀刻。

因此，获得了具有包括凹部(均具有例如在约120nm至250nm范围内的深度)的六方点阵图案或者准六方点阵图案的辊型母板11。

(复制步骤)

接下来，使施加有转印材料的基体2(诸如薄片)与辊型母板11紧密接触，并在通过紫外光的照射使转印材料固化的同时，将基体2从辊型母板11剥离。因此，如图16C所示，在基体2的第一主表面上形成的多个作为凸部的结构体，以制备诸如蛾眼紫外线固化复制片的光学元件1。

转印材料例如包含紫外线固化材料和引发剂，并且可选地，包含填充剂、功能性添加剂等。

紫外线固化材料的实例包括单官能单体、双官能单体以及多官能单体。具体地，下列材料可以单独使用或者作为两种以上材料的混合物来使用。

单官能单体的实例包括羧酸(丙烯酸)、羟基化合物(2-羟乙基丙烯酸酯、2-羟丙基丙烯酸酯、4-羟丁基丙烯酸酯)、烷基、酯环族化合物(异丁基丙烯酸酯、叔丁基丙烯酸酯、异辛基丙烯酸酯、十二烷基丙烯酸酯、十八烷基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯和环己基丙烯酸酯)、及其它官能团单体(2-甲氧基乙基丙烯酸酯、甲氧基乙烯基乙二醇丙烯酸酯、2-乙氧基乙基丙烯酸酯、四氢化糠基丙烯酸酯、苯甲基丙烯酸酯、乙基卡必醇丙烯酸酯、苯氧基乙基丙烯酸酯、N，N-二甲基氨基乙基丙烯酸酯、N，N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰吗啉、N-异丙基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、N-乙烯吡咯烷酮、2-(全氟辛基)乙基丙烯酸酯、3-全氟己基-2-羟基丙基丙烯酸酯、3-全氟辛基-2-羟基丙基丙烯酸酯、2-(全氟癸基)乙基丙烯酸酯、2-(全氟-3-甲基丁基)乙基丙烯酸酯、2，4，6-三溴苯酚丙烯酸酯、2，4，6-三溴苯酚甲基丙烯酸酯、2-(2，4，6-三溴苯氧基)乙烷基丙烯酸酯以及2-乙基己基丙烯酸酯。

双官能单体的实例包括二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二烯丙基醚和氨基甲酸丙烯酸酯。

多官能单体的实例包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇五/六丙烯酸酯和二三羟甲基丙烷四丙烯酸酯。

引发剂的实例包括2，2-二甲氧基-1，2-二苯乙烷-1-酮、1-羟基-环己基苯酮和2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-酮。

作为填充剂，例如，可以使用无机微粒或有机微粒。无机微粒的实例包括诸如SiO₂、TiO₂、ZrO₂、SnO₂或者Al₂O₃的金属氧化物的微粒。

功能性添加剂的实例包括匀染剂(leveling agent)、表面控制剂和消泡剂。基体2的材料的实例包括甲基丙烯酸甲酯(共)聚合物、聚碳酸酯、苯乙烯(共)聚合物、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、纤维素双乙酸酯、纤维素三乙酸酯、纤维素乙酸丁酸酯、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇缩醛、聚醚酮、聚氨酯和玻璃。

形成基体2的方法没有特别限制。基体2可以为注射成型体、挤出体或者浇注体。可选地，可以在基体的表面上执行诸如电晕处理的表面处理。

(光吸收层形成步骤)

接下来，如图16D所示，在作为第一主表面的相对例的第二主表面上形成光吸收层4。作为用于形成光吸收层4的方法，例如，可以采用以下方法，即，将包含黑色着色剂的致电离辐射固化树脂合成物施加至光学元件1的第二主表面上，然后通过施加紫外光、电子束等而将其固化。可选地，也可以采用将包含黑色着色剂的薄片等通过其间的粘合层而粘结至光学元件1的第二主表面上的方法。

因此，获得了包括光吸收层4的目标光学元件1。

在该第一实施方式中，多个结构体3以等于或小于反射量将减少的光的波长(例如，等于或小于可见光的波长)的微小节距而配置在基体的前表面上，以使在三个相邻的轨迹中形成六方点阵图案或者准六方点阵图案。因此，可以提高防止光(诸如反射量将减小的可见光)反射的效率，以达到良好的防反射特性。此外，通过在基板的后表面上形成包含具有高吸收光(诸如可见光)的特性的材料的光吸收层4，可以基本上消除后表面反射。因此，可以抑制在设置于光学仪器(诸如照相机或者望远镜)的透镜镜筒中的组件的表面、透镜镜筒的内部圆周表面等处的光反射。因此，可以防止重影和光斑，并且可以改善诸如对比度的光学特性。

当通过将用于制备光盘的母板的处理与蚀刻处理结合的方法来制造光学元件1时，与通过使用电子束曝光技术来制造光学元件1的情况相比较，可以显著减少制备母板的处理所需要的时间(曝光时间)。因此，可以明显地提高光学元件1的生成率。

第二实施方式

(结构体二维配置为直线和四方点阵图案的实例：参考图17A至图17F)

[光学元件的构造]

图17A是示出了根据本发明第二实施方式的光学元件的构造的实例的示意性平面图。图17B是示出了图17A中所示的光学元件的一部分的放大平面图。图17C是沿图17B中的轨迹T1、T3、…的截面图。图17D是沿图17B中的轨迹T2、T4、…的截面图。图17E是示出了在形成对应于图17B中所示的轨迹T1、T3、…的潜像时所使用的激光束的调制波形的示意图。图17F是示出了在形成对应于图17B中所示的轨迹T2、T4、…的潜像时所使用的激光束的调制波形的示意图。

第二实施方式的光学元件1与第一实施方式的不同在于，结构体3在三个相邻的轨迹中形成了四方点阵图案或者准四方点阵图案。在本发明的实施方式中，术语“准四方点阵图案”与正四方点阵图案不同，其指的是通过在轨迹的延伸方向(X轴方向)上拉伸而发生扭曲的四方点阵图案。

结构体3的高度或深度没有特定限制，例如，约为159nm至312nm。相对于轨迹(约)45度的方向上的节距P2例如约为275nm至297nm。结构体3的纵横比(高度/配置节距)例如约在0.54至1.13的范围内。此外，所有结构体3的纵横比可以彼此不相同。可选地，结构体3可以配置为具有一定的高度分布。

同一轨迹中的结构体3的配置节距P1优选地大于两个相邻的轨迹之间的结构体3的配置节距P2。当同一轨迹中的结构体3的配置节距由P1来表示、并且两个相邻的轨迹之间的结构体3的配置节距由P2表示时，比率P1/P2优选地满足关系1.4＜P1/P2≤1.5。通过将该比率控制在该数值范围内，可以提高均具有椭圆锥形状或者截顶椭圆锥形状的结构体3的填充率。从而可以改善防反射特性。另外，结构体3在相对于轨迹45度或约45度的方向上的高度或深度优选地小于结构体3在轨迹的延伸方向上的高度或深度。

优选地，相对于轨迹的延伸方向而倾斜的结构体3在配置方向(θ方向)上的高度H2优选地小于结构体3在轨迹的延伸方向上的高度H1。即，结构体3的高度H1和H2优选满足关系H1＞H2。

图18是示出了当结构体3的底面的椭圆率变化时的底面的形状的示图。椭圆31、32和33的椭圆率分别为100％、163.3％和141％。通过以这种方式改变椭圆率，可以改变在基体的前表面上的结构体3的填充率。当结构体3形成四方点阵图案或者准四方点阵图案时，结构体的底面的椭圆率e优选为150％≤e≤180％。这是因为，通过将椭圆率e控制在该范围内，提高结构体3的填充率以获得良好的防反射特性。

基体的前表面上的结构体3的填充率在65％以上的范围内，优选地在73％以上的范围内，并且更优选地，在86％以上的范围内，并且其上限为100％。通过将填充率控制在这些范围内，可以改善防反射特性。

这里，结构体3的填充率(平均填充率)为如下所确定的值。

首先，通过扫描电子显微镜(SEM)以俯视方式摄取光学元件1的前表面的照片。接下来，从获得的SEM照片中随机选择单位格子Uc，并且测量单位格子Uc的配置节距P1和轨迹节距Tp(参考图17B)。另外，通过图像处理来测量包括在单位格子Uc中的四个结构体3中的任一个的底面面积S。接下来，使用所测量的配置节距P1、轨迹节距Tp以及底面面积S由以下公式(4)来确定填充率。

填充率＝(S(hex.)/S(unit))×100％…(4)

单位格子的面积：S(unit)＝2×((P1×Tp)×(1/2))＝P1×Tp

在单位格子中存在的结构体的底面面积：S(tetra)＝S

对于从获得的SEM照片中随机选择的十个单位格子，执行计算填充率的上述处理。将测量值进行简单的平均(算术平均)，以确定填充率的平均率。将该值定义为基体的前表面上的结构体3的填充率。

直径2r与配置节距P1的比率((2r/P1)×100％)为64％以上，优选地，为69％以上，并且更优选地，为73％以上。这是因为，通过将该比率控制在该范围内，可以提高结构体3的填充率以改善防反射特性。这里，配置节距P1为结构体3在轨迹方向上的配置节距，并且直径2r为每个结构体的底面在轨迹方向上的直径。当每个结构体的底面具有圆形时，直径2r对应于圆的直径。当每个结构体的底面具有椭圆形状时，直径2r对应于椭圆的长轴。

[辊型母板的配置]

图19A和图19B示出了用于制备具有以上构造的光学元件的辊型母板的构造的实例。该辊型母板与第一实施方式的不同在于凹状结构体13在其表面上形成四方点阵图案或者准四方点阵图案。

在以二维图案空间连接的方式将极性反转格式器信号与每个轨迹中的记录单元的旋转控制器同步以生成信号的同时，使用辊型母板曝光装置以适当的进给节距、以CAV来进行图案化。因此，可以记录四方点阵图案或者准四方点阵图案。优选地，通过适当地设置极性反转格式器信号的频率和辊型的旋转数，并通过激光束的照射，而在形成于母板12上的抗蚀剂的期望记录区域中形成具有相同空间频率的点阵图案。

在该第二实施方式中，多个结构体3以等于或小于反射量将减小的光的波长(例如，等于或小于可见光的波长)的微小节距而配置在基体的前表面上，以在三个相邻的轨迹中形成四方点阵图案或者准四方点阵图案。因此，可以提高防止光(诸如反射量将减少的可见光)反射的效率，以达到良好的防反射特性。此外，通过在基体的后表面上形成包含具有高吸收光(诸如可见光)的特性的材料的光吸收层4，可以基本上消除后表面反射。因此，可以抑制在设置于光学仪器(诸如相机或者望远镜)的透镜镜筒中的组件的表面处、透镜镜筒的内部圆周表面等处等的光反射。因此，可以防止重影和光斑，并且可以改善诸如对比度的光学特性。

第三实施方式

(结构体二维配置成圆弧或者六方点阵图案的实例：参考图20A至图20D)

[光学元件的配置]

图20A是示出了根据本发明第三实施方式的光学元件的构造的实例的示意性平面图。图20B是示出了图20A中所示的光学元件的一部分的放大平面图。图20C是沿图20B中的轨迹T1、T3、…的截面图。图20D是沿图20B中的轨迹T2、T4、…的截面图。

第三实施方式的光学元件1与第一实施方式的不同在于，轨迹T均具有圆弧形状并且结构体3呈圆弧配置。如图20B所示，结构体3配置为形成准六方点阵图案，其中，结构体3的中心位于三个相邻的轨迹(T1～T3)中的点a1～a7处。这里，术语“准六方点阵图案”与正六方点阵图案不同，其指的是沿着轨迹T的圆弧而扭曲的六方点阵图案。可选地，准六方点阵图案与正六方点阵图案不同，其指的是沿着轨迹T的圆弧而扭曲、并且另外通过在轨迹的延伸方向(X轴方向)上拉伸而扭曲的六方点阵图案。

除光学元件1的上述构造以外的构造与第一实施方式相同。因此，省略了对其的描述。

[圆盘母板的构造]

图21A和图21B示出了用于制备具有上述构造的光学元件的圆盘母板的构造的实例。如图21A所示，圆盘母板41具有大量作为凹部的结构体43配置在圆盘状母板42的表面上的构造。这些结构体43以等于或小于在光学元件1的使用环境下的光的波长带的节距(例如，以基本上等于可见光的波长的节距)而周期性地二维配置。例如，结构体43配置在同心轨迹或者螺旋状轨迹上。

除圆盘母板41的上述构造以外的构造与第一实施方式的辊型母板11的相同。因此，省略了对其的描述。

[用于制造光学元件的方法]

首先，将参考图22描述用于制备具有上述构造的圆盘母板41的曝光装置。

移动光学平台32设置有光束扩展器(BEX)33、反射镜38以及物镜34。被导向移动光学平台32的激光束15通过光束扩展器33而成形为期望的光束形状，然后，通过反射镜38和物镜34而施加至圆盘状母板42上的抗蚀层。母板42放置在连接至主轴马达35的转台36上。随后，在母板42旋转、并且另外激光束15在母板42旋转的径向上移动的同时，通过利用激光束15间歇地照射母板42上的抗蚀层来执行抗蚀层的曝光步骤。形成的潜像均具有长轴在圆周方向上延伸的基本椭圆形状。通过移动光学平台32在由箭头R表示的方向上的移动来执行激光束15的移动。

图22中所示的曝光装置包括用于在抗蚀层中形成潜像的控制机构37，该潜像对应于图20B中所示的六方点阵图案或者准六方点阵图案的二维图案。控制机构37包括格式器29和驱动器30。格式器29设置有极性反转单元。该极性反转单元控制施加至抗蚀层的激光束15的照射定时。驱动器30响应于来自极性反转单元的输出，而控制声光调制器(AOM)27。

控制机构37使利用AOM 27的激光束15的强度调制、主轴马达35的驱动旋转速度、以及移动光学平台32在每个轨迹中的移动速度同步，以使潜像的二维图案空间连接。母板42在以恒定角速度(CAV)受控的同时而旋转。以适当的母板42的旋转数(该数量由主轴马达35确定)、激光强度的适当频率调制(该频率调制通过AOM 27执行)、以及激光束15的适当进给节距(该进给节距由移动光学平台32确定)来执行图案化。因此，在抗蚀层中形成了具有六方点阵图案或者准六方点阵图案的潜像。

此外，逐渐改变极性反转单元的控制信号，以使空间频率(其为潜像的图案密度，P1：330nm和P2：300nm、P1：315nm和P2：275nm、或者P1：300nm和P2：265nm)变得一致。更具体地，在激光束15在抗蚀层上的照射周期在每个轨迹中变化的同时来执行曝光，并且在控制机构37中执行激光束15的频率调制，以使P1在每个轨迹T中约为330nm(315nm或者300nm)。具体地，执行调制控制，以使当轨迹的位置远离圆盘状母板42的中心时，激光束的照射周期变短。因此，可以形成纳米图案，其空间频率在基体的整个表面上是相同的。

现在，将描述用于制造本发明第三实施方式的光学元件的方法的实例。

首先，如第一实施方式那样制备圆盘母板41，只是通过使用具有上述构造的曝光装置使形成在圆盘状母板上的抗蚀层曝光。接下来，使该圆盘母板41与诸如施加有紫外线固化树脂的聚丙烯薄板的基体2紧密接触。施加紫外线光，以固化紫外线固化树脂，然后，将基体2从圆盘母板41剥离。从而，获得了多个结构体3配置在前表面(第一主表面)上的圆盘状光学元件1。接下来，在光学元件1的后表面(第二主表面)上形成光吸收层4。接下来，从圆盘状光学元件1切割具有特定形状(诸如矩形)的光学元件1。从而制备了目标光学元件1。

根据该第三实施方式，与结构体3呈直线配置的情况一样，可以获得制造率高并且具有良好防反射特性的光学元件1。

第四实施方式

(结构体以蛇行方式配置的实例：参考图23A和图23B)

图23A是示出了根据本发明第四实施方式的光学元件的构造的实例的示意性平面图。图23B是示出了图23A中所示的光学元件的一部分的放大平面图。

根据第四实施方式的光学元件1与第一实施方式的不同在于，结构体3配置在蛇行轨迹(下文中，称作“波动轨迹”)上。基体2上的各个轨迹的波动优选是同步的。即，波动优选为同步波动。通过以这种方式使波动同步，六方点阵或者准六方点阵的单位格子形状得以保持，从而可以保持高填充率。波动轨迹的波形的实例包括正弦波和三角波。波动轨迹的波形不限于周期性波形，并且可以为非周期性波形。例如，波动轨迹的波动振幅选择为约±10μm。

在该第四实施方式中，除上述构造以外的构造与第一实施方式是相同的。

根据第四实施方式，由于结构体3配置在波动轨迹上，所以可以抑制外观不均匀性的产生。

第五实施方式

(在基体的前表面上生成凹状结构体的实例：参考图24A至24D)

图24A是示出了根据本发明第五实施方式的光学元件的构造的实例的示意性平面图。图24B是示出了图24A中所示的光学元件的一部分的放大平面图。图24C是沿图24B中的轨迹T1、T3、…的截面图。图24D是沿图24B中的轨迹T2、T4、…的截面图。图25是示出了图24A中所示的光学元件的一部分的放大透视图。

第五实施方式的光学元件1与第一实施方式的光学元件1的不同在于，在基体的前表面上配置大量作为凹部的结构体3。每个结构体3的形状是通过反转第一实施方式中的每个结构体3的凸出形状所获得的凹形。注意，当结构体3由如上所述的凹部组成时，将作为凹部的每个结构体3的开口部(每个凹部的入口部)定义为下部，并且将基体2在深度方向上的最下部(每个凹部的最深部)定义为顶部。即，使用为非实体空间的结构体3来定义顶部和下部。此外，在第五实施方式中，由于结构体3为凹部，所以例如，公式(1)中的结构体3的高度H对应于结构体3的深度H。

在该第五实施方式中，除上述构造以外的构造与第一实施方式相同。

在第五实施方式中，由于第一实施方式中的凸出结构体3的形状被反转以形成凹部的形状，所以可以获得与第一实施方式相同的优点。

第六实施方式

(光学元件包括粘合层的实例：参考图26)

图26是示出了根据本发明第六实施方式的光学元件的构造的实例的截面图。根据第六实施方式的光学元件1与第一实施方式中的不同在于，在光吸收层4上进一步设置粘合层6。可选地，光学元件1可以进一步包括设置在粘合层6上的诸如脱模片(releasesheet)的脱模层7。粘合层6包含粘合剂作为主要成分。例如，可以将光学片的技术领域中的典型粘合剂用作粘合剂。注意，在该说明书中，还可以考虑诸如压敏粘合剂(PSA)的粘合剂作为一种类型的粘合剂。

在该第六实施方式中，光学元件1通过其间的粘合层6而容易地粘结至诸如光学仪器(例如，照相机)的粘附体。另外，当将脱模层7进一步设置在粘合层6上时，光学元件1的处理变容易。

第七实施方式

(光学元件本身具有光吸收特性的实例：参考图27A至图27C)

第七实施方式的光学元件1与在第一实施方式中的不同在于，其基体2和/或结构体3包含诸如炭黑的黑色着色剂来代替光吸收层4，并且具有光吸收特性。

图27A是示出了根据本发明第七实施方式的光学元件的第一构造实例的截面图。在光学元件1中，如图27A所示，基体2和结构体3一体化地形成，并且在基体2和结构体3中均结合有黑色着色剂。因此，基体2和结构体3这两者均具有光吸收特性。

图27B是示出了根据本发明第七实施方式的光学元件的第二构造实例的截面图。在光学元件1中，如图27B所示，基体2和结构体3单独形成，并且基体2和/或结构体3包含黑色着色剂并具有光吸收特性。从减小反射率的观点来看，优选地，仅基体2包含黑色着色剂并具有光吸收特性，而结构体3是透明的。

图27C是示出了根据本发明第七实施方式的光学元件的第三构造实例的截面图。在光学元件1中，如图27C所示，基体2和结构体3单独形成，并且基体2为层压板。该层压板具有堆叠两层以上的堆叠结构体。两层以上的至少一层包含黑色着色剂并具有光吸收特性。结构体3还可以包含黑色着色剂并具有光吸收特性。然而，如上所述，仅基体2优选地包含黑色着色剂并具有光吸收特性。

在该第七实施方式中，由于光学元件本身包含黑色着色剂并具有光吸收特性，所以可以省略光吸收层4的形成。相应地，由于可以省略光吸收层形成步骤，所以可以提高制造率。此外，可以减小光学元件1的厚度。

第八实施方式

(将光学元件应用至透镜镜筒的实例：参考图28)

图28是示出了根据本发明第八实施方式的透镜镜筒的构造实例的截面图。如图28所示，透镜镜筒51在其中包括光学元件1。透镜镜筒中设置光学元件1的具体位置的实例包括透镜镜筒的内部圆周表面和设置在透镜镜筒中的组件的表面。可以将第一实施方式至第七实施方式中描述的一种以上的光学元件用作光学元件1，并且优选地，光学元件1适当地被选择并且根据期望的防反射特性等来使用。例如，在透镜镜筒51的内部圆周表面上，光学元件1设置在透镜52和透镜53之间的部分上、透镜53和透镜54之间的部分上等。光学元件1和透镜镜筒51可以一体化地形成。

在该第八实施方式中，由于光学元件1设置在透镜镜筒的内部圆周表面上和在透镜镜筒中设置的组件的表面上等，所以可以减少光在透镜镜筒的内部圆周表面、设置在透镜镜筒中的组件的表面等处的反射量。因此，可以抑制图像中的幻影和光斑的产生，从而抑制了对比度等的降低。

实施例

现在，将通过实施例和测试例的方式来具体地描述本发明，但本发明不只限于这些实施例和测试例。

1.使用实际制备的样本对反射特性的检查

实施例1

首先，制备外径为126mm的玻璃辊型母板，并且在玻璃母板的表面上如下来形成抗蚀剂的膜。具体地，通过稀释剂将光致抗蚀剂稀释至原来的1/10，然后，通过浸渍将稀释的抗蚀剂施加到玻璃辊型母板的圆柱表面上以具有约70nm的厚度，来形成抗蚀剂的膜。接下来，将用作记录介质的玻璃辊型母板转移至图14中所示的辊型母板曝光装置，并且使抗蚀剂曝光，从而在抗蚀剂中将潜像图案化，该潜像以单个螺旋的形式并且在三个相邻的轨迹中形成准六方点阵图案。

具体地，用0.50mW/m的激光束照射将要形成准六方点阵图案的区域，从而形成了凹形准六方点阵图案，其中0.50mW/m为可以执行玻璃辊型母板的表面曝光的功率。抗蚀剂在轨迹列的列方向上的厚度约为60nm，并且抗蚀剂在轨迹的延伸方向上的厚度约为50nm。

接下来，在形成于玻璃辊型母板上的抗蚀剂上执行显影处理，以溶解位于曝光部中的抗蚀剂，从而进行了显影。具体地，未显影的玻璃辊型母板放置在显影装置(未示出)的转台上，并且在转台整体旋转的同时将显影剂滴加在玻璃辊型母板的表面上，从而使表面上的抗蚀剂显影。因此，制备了在准六方点阵图案中形成开口的具有抗蚀层的抗蚀玻璃母板。

接下来，使用辊蚀刻装置在CHF₃气体气氛中执行等离子蚀刻。因此，在玻璃辊型母板的表面上，仅在从抗蚀层中曝光的准六方点阵图案的部分中进行了蚀刻，并且由于光致抗蚀剂用作掩膜，所以没有对其它部分蚀刻。因此，获得了均具有椭圆锥形状的凹部。通过改变蚀刻时间来改变在这种情况的图案中的蚀刻量(深度)。最后，通过O₂抛光来完全去除光致抗蚀剂，以制备具有凹形准六方点阵图案的蛾眼玻璃辊型母板。每个凹部在列方向上的深度比每个凹部在轨迹的延伸方向上的深度深。

接下来，使施加紫外线固化树脂的聚丙烯薄板等与蛾眼玻璃辊型母板紧密接触，然后，在通过施加紫外光进行固化的同时将它们剥离。因此，制备了在其前表面上配置多个结构体的光学片。接下来，将黑色压敏粘合片(光吸收层)粘结至光学片的后表面，以制备具有光吸收层的光学片(蛾眼复制黑色片)。

实施例2

通过调节极性反转格式器信号的频率、辊的旋转数以及在每个轨迹中的适当进给节距来将抗蚀层图案化。因此，在抗蚀层中记录六方点阵图案。除此之外，如实施例1那样制备具有光吸收层的光学片。

实施例3

通过调节极性反转格式器信号的频率、辊的旋转数以及每个轨迹中的适当进给节距来将抗蚀层图案化。从而在抗蚀层中记录准四方点阵图案。除此之外，如实施例1那样制备具有光吸收层的光学片。

实施例4

通过调节极性反转格式器信号的频率、辊的旋转数以及每个轨迹中的适当进给节距来将抗蚀层图案化。从而在抗蚀层中记录准四方点阵图案。除此之外，如实施例1那样制备具有光吸收层的光学片。

(形状的评价)

通过原子力显微镜(AFM)来观察如上所述而制备的实施例1至实施例4的光学元件(即，光学片)的不规则表面，这些光学元件均具有光吸收层。从AFM的截面轮廓中确定各个实施例的结构体的高度。在表1和表2中示出了该结果。

表1

表2

实施例1和实施例2中的光学元件的蛾眼形状是配置为准六方点阵图案的凸出截顶椭圆锥(椭圆锥)。从通过AFM对截面形状的测量中，可以发现，结构体在轨迹的延伸方向上的高度小于结构体在相对于轨迹延伸方向约60度的方向上的高度。另外，由于结构体在除轨迹延伸方向以外的方向上的高度基本上等于结构体在相对于轨迹延伸方向约60度的方向上的高度，所以结构体的高度由在相对于轨迹延伸方向约60度的方向上的高度来表示。

实施例3和实施例4中的光学元件的蛾眼形状为配置成准四方点阵图案的凸出截顶椭圆锥(椭圆锥)。从通过AFM对截面形状的测量中，可以发现，结构体在相对于轨迹延伸方向约45度的方向上的高度小于结构体在轨迹的列方向上的高度。另外，由于结构体在除相对于轨迹延伸方向约45度方向以外的方向上的高度基本上等于结构体在轨迹的列方向上的高度，所以结构体的高度由在轨迹的列方向上的高度来表示。

(反射率的评价)

通过由JASCO Corporation制造的评价装置(V-550)来评价均具有实施例1至实施例4的光吸收层的光学元件的反射率。图29A至图30B分别示出了实施例1至实施例4的光学元件中的反射率的波长依赖性和入射角依赖性。

从图29A和图29B中看出如下内容。

在实施例1和实施例2的光学片中，存在反射率的波长依赖性。然而，考虑到不具有蛾眼图案的基体的反射率约为4.5％，这些样本的反射率为足够小的值，并且在从UV光至可见光(波长：350nm～750nm，入射角：高达35度)范围内的这些样本的平均反射率约为0.10％。即使在40度和45度的入射角处，平均反射率也在约0.3％至0.4％的范围内，从而可以获得充分的防反射效果。

因此，在结构体之间的深度在圆周方向(即，片的长轴方向)上较浅的准六方点阵图案光学片中，可以获得充分的防反射效果。

此外，在实施例1和实施例2的光学片中，可以获得充分的防反射特性，其中，均具有凸出形状的多个截顶椭圆锥(椭圆锥)配置为准六方点阵图案，并且纵横比被设定为1.03～1.23。

另外，从形状的评价结果来看，可以确认，在蛾眼石英母板中形成有凹状椭圆锥形凹槽。

从图30A和图30B中看出如下内容。

在可见光范围(波长：400nm～750nm，入射角：高达35度)内的实施例3和实施例4的光学片的平均反射率约为0.10％，其为足够小的值。即使在40度和45度的入射角处，平均反射率也在约0.3％～0.5％的范围内，并且因此，可以获得充分的防反射效果。即使在40度的入射角处，平均反射率也约为0.4％，从而可以获得充分的防反射效果。还可以将角度依赖性充分地抑制为较小。

因此，在结构体之间的深度在相对于圆周方向约45度的方向(即，相对于片的长轴的45度的方向)上较浅的准四方点阵图案光学片中，可以获得充分的防反射效果。

此外，在实施例3和实施例4的光学片中，可以获得充分的防反射特性，其中，均具有凸出形状的多个截顶椭圆锥(椭圆锥)配置为准四方点阵图案，并且纵横比被设定为0.93～1.15。

另外，从形状的评价结果来看，可以确认，在蛾眼石英母板中形成有凹状椭圆锥形凹槽。

2.通过模拟对吸收系数和反射特性之间的关系的检查

测试例1

首先，在平坦面上配置多个结构体，并且通过严格耦合波分析(RCWA)来确定光在相对于该平坦面的法线0°、40°以及80°的方向上入射时的反射率。在图31A中示出了该结果。

以下描述了用于模拟的条件。

结构体的形状：挂钟形

结构体的配置：六方点阵

结构体的吸收系数：0.0

结构体的高度：300nm

节距P1和节距P2：250nm

纵横比：1.2

测试例2

如测试例1那样通过RCWA来确定反射率。只是将结构体的吸收系数设定为0.1，在图31B中示出了该结果。

测试例3

如测试例1那样通过RCWA来确定反射率，只是将结构体的吸收系数设定为1.0。在图31C中示出了该结果。

从图31A至图31C所示的模拟结果中看出如下内容。

即使当结构体的形状和配置相同时，反射特性也根据结构体的吸收系数而不同。具体地，随着结构体的吸收系数增大，反射率趋于增大，并且特别地，在长波长侧的反射率趋于在350nm～800nm的范围内增大。

因此，从减小反射率的观点来看，期望通过在基体中结合黑色着色剂来赋予光吸收特性，而不是通过在结构体中结合黑色着色剂来赋予光吸收特性。

3.通过模拟对填充率、直径的比率以及反射特性之间的关系的检查

测试例4

图32A是用于说明当结构体配置成六方点阵图案时的填充率的示图。在将结构体配置为如图32A所示的六方点阵图案的情况下，通过以下公式(5)来确定当比率((2r/P1)×100％)(其中，P1表示同一轨迹中的结构体的配置节距，r表示每个结构体的底面半径)变化时的填充率。

填充率＝(S(hex./S(unit))×100％…(5)

单位格子的面积：S(unit)＝2r×(2√3)r

在单位格子中存在的结构体的底面面积：S(hex.)＝2×πr²

(然而，当2r＞P1，基于附图来确定这些面积。)

例如，当配置节距P1＝2且每个结构体的底面半径r＝1时，S(unit)、S(hex.)、比率((2r/P1)×100％)以及填充率为以下值。

S(unit)＝6.9282

S(hex.)＝6.28319

(2r/P1)×100＝100.0％

填充率＝(S(hex.)/S(unit))×100＝90.7％

表3示出了由以上公式(5)所确定的填充率与比率((2r/P1)×100％)之间的关系。

表3

(2r/P1)×100％)	填充率
		115.4％	100.0％
100.0％	90.7％
		99.0％	88.9％
95.0％	81.8％
		90.0％	73.5％

85.0％	65.5％
		80.0％	58.0％
75.0％	51.0％

测试例5

图32B是用于说明当结构体配置成四方点阵图案时的填充率的示图。在将结构体配置为如图32B所示的四方点阵图案的情况下，通过以下公式(6)来确定当比率((2r/P1)×100％)和比率((2r/P2)×100％)(其中，P1表示同一轨迹中的结构体的配置节距，P2表示在相对于轨迹45度方向上的配置节距，以及r表示每个结构体的底面半径)变化时的填充率。

填充率＝(S(hex.)/S(unit))×100％…(6)

单位格子的面积：S(unit)＝2r×2r

在单位格子中存在的结构体的底面面积：S(tetra)＝πr²

(然而，当2r＞P1时，基于附图来确定这些面积。)

例如，当配置节距P2＝2且每个结构体的底面半径r＝1时，S(unit)、S(hex.)、比率((2r/P1)×100％)、比率((2r/P2)×100％)以及填充率为以下值。

S(unit)＝4

S(hex.)＝3.14159

(2r/P1)×100％＝70.7％

(2r/P2)×100％＝100.0％

填充率＝(S(hex.)/S(unit))×100％＝78.5％

表4示出了在通过以上公式(6)所确定的填充率、比率((2r/P1)×100％)以及比率((2r/P2)×100％)之间的关系。

另外，四方点阵的配置节距P 1和配置节距P2之间的关系由P1＝√2×P2来表示。

表4

(2r/P1)×100％)	(2r/P2)×100％)	填充率
			100.0％	141.4％	100.0％
84.9％	120.0％	95.1％
			81.3％	115.0％	92.4％
77.8％	110.0％	88.9％
			74.2％	105.0％	84.4％

70.7％	100.0％	78.5％
			70.0％	99.0％	77.0％
67.2％	95.0％	70.9％
			63.6％	90.0％	63.6％
60.1％	85.0％	56.7％
			56.6％	80.0％	50.3％
53.0％	75.0％	44.2％

测试例6

在将每个结构体的底面直径2r与配置节距P1的比率((2r/P1)×100％)设定为80％、85％、90％、95％以及99％的同时，在下述条件下通过RCWA模拟来确定反射率。在图33中示出了该结果的曲线图。

结构体的形状：挂钟形

偏光：非偏光

折射率：1.48

配置节距P1：320nm

结构体的高度：415nm

纵横比：1.30

结构体的配置：六方点阵

参考图33，当比率((2r/P1)×100％)为85％以上时，平均反射率R在可见光的波长范围(0.4μm～0.7μm)内满足R＜0.5％，并且可以获得充分的防反射效果。在这种情况下的底面的填充率为65％以上。此外，当((2r/P1)×100％)为90％以上时，平均反射率R在可见光的波长范围内满足R＜0.3％。因此，可以获得具有更高性能的防反射效果。在这种情况下的底面的填充率为73％以上。随着填充率增大到100％的上限，性能也随之改善。当结构体彼此重叠时，认为从最低位置起的高度是结构体的高度。此外，还可以确认，在四方点阵中观察到填充率和反射率的倾向类似。

尽管已经具体描述了本发明的实施方式和实施例，但本发明不限于前述实施方式和实施例。可以基于本发明的技术构思而进行各种改变。

例如，在上述实施方式和实施例中所描述的数值、形状、材料、构造等只是示例性的，并且如果需要，可以使用与以上不同的任何其它数值、形状、材料、构造等。

此外，在不背离本发明的主旨的前提下，可以将上述实施方式的构造彼此相结合。

此外，在上述实施方式中，光学元件1可以进一步包括布置在其上具有结构体3的不规则表面上的低折射率层。该低折射率层优选地包含具有低于基体2、结构体3以及突起部5的材料的折射率的材料作为主要成分。这种低折射率层的材料的实例包括诸如氟树脂的有机材料和诸如LiF和MgF₂的无机低折射率材料。

此外，在上述实施方式中，可以通过热转印来制造光学元件。具体地，还可以采用以下方法：可以对包含热塑性树脂作为主要成分的基体进行加热，然后，可以将诸如辊型母板11或者圆盘母板41的冲模(模子)按压在通过加热已被充分软化的基体上，以制造光学元件1。

本领域的技术人员应当理解的是，根据设计要求和其它因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变形，只要它们均包含在所附权利要求或其等价物的范围之内。

Claims (20)

1.一种具有防反射功能的光学元件，包括：

基体，具有第一主表面和第二主表面；

多个结构体，由凸部或凹部组成，并且以等于或小于反射量将被降低的可见光的波长的微小节距而配置在所述第一主表面上；以及

光吸收层，吸收所述光并且被布置在所述第二主表面上，

其中，所述结构体被配置为在所述基体的所述第一主表面上形成多列轨迹，并形成六方点阵图案、准六方点阵图案、四方点阵图案或者准四方点阵图案，以及

各个所述结构体具有椭圆锥形状或者截顶椭圆锥形状，其长轴方向为所述轨迹的延伸方向。

2.根据权利要求1所述的光学元件，其中，各个所述轨迹具有直线状或者圆弧状。

3.根据权利要求1所述的光学元件，其中，各个所述轨迹具有蛇行形状。

4.根据权利要求1所述的光学元件，其中，各个所述结构体具有锥形，其中，顶部的斜度较缓和，并且所述斜度从中央部至底部逐渐变陡峭。

5.根据权利要求1所述的光学元件，

其中，所述结构体被配置为形成多列直线状轨迹，并且形成准六方点阵图案，以及

各个所述结构体在所述轨迹的延伸方向上的高度或深度小于各个所述结构体在所述轨迹的列方向上的高度或深度。

6.根据权利要求1所述的光学元件，

其中，所述结构体被配置为形成多列直线状轨迹，并形成四方点阵图案或者准四方点阵图案，以及

各个所述结构体在相对于所述轨迹的延伸方向倾斜的配置方向上的高度或深度小于各个所述结构体在所述轨迹的延伸方向上的高度或深度。

7.根据权利要求1所述的光学元件，其中，同一轨迹中的所述结构体的配置节距P1大于两个相邻轨迹之间的所述结构体的配置节距P2。

8.根据权利要求1所述的光学元件，

其中，所述结构体在所述第一主表面上形成六方点阵图案或者准六方点阵图案，以及

当同一轨迹中的所述结构体的配置节距由P1来表示，并且两个相邻轨迹之间的所述结构体的配置节距由P2来表示时，比率P1/P2满足关系1.00≤P1/P2≤1.1或者1.00＜P1/P2≤1.1。

9.根据权利要求1所述的光学元件，

其中，所述结构体在所述第一主表面上形成四方点阵图案或者准四方点阵图案，以及

当同一轨迹中的所述结构体的配置节距由P1来表示、并且两个相邻轨迹之间的所述结构体的配置节距由P2来表示时，比率P1/P2满足关系1.4＜P1/P2≤1.5。

10.根据权利要求1所述的光学元件，还包括布置在所述光吸收层上的粘合层。

11.一种具有防反射功能的光学元件，包括：

基体，具有第一主表面和第二主表面；

多个结构体，由凸部或凹部组成，并且以等于或小于反射量将被降低的可见光的波长的微小节距而被配置在所述第一主表面上；以及

光吸收层，吸收所述光并且被布置在所述第二主表面上，

其中，所述结构体被配置为在所述第一主表面上形成多列轨迹，并形成六方点阵图案、准六方点阵图案、四方点阵图案或者准四方点阵图案，以及

所述结构体对所述基体的所述第一主表面的填充率为65％以上。

12.一种具有防反射功能的光学元件，包括：

基体，具有第一主表面和第二主表面；

多个结构体，由凸部或凹部组成，并且以等于或小于反射量将被降低的可见光的波长的微小节距而被配置在所述第一主表面上；以及

光吸收层，吸收所述光并且被布置在所述第二主表面上，

其中，所述结构体被配置为在所述第一主表面上形成多列轨迹，并形成准六方点阵图案，以及

当同一轨迹中的所述结构体的配置节距由P1来表示、并且各个所述结构体的底面在所述轨迹的延伸方向上的直径由2r来表示时，所述直径2r与所述配置节距P1的比率((2r/P1)×100％)为85％以上。

13.一种具有防反射功能的光学元件，包括：

基体，具有第一主表面和第二主表面；

多个结构体，由凸部或凹部组成，并且以等于或小于反射量将被降低的可见光的波长的微小节距而被配置在所述第一主表面上；以及

光吸收层，吸收所述光并且被布置在所述第二主表面上，

其中，所述结构体被配置为在所述第一主表面上形成多列轨迹，并形成四方点阵图案或准四方点阵图案，以及

当同一轨迹中的所述结构体的配置节距由P1来表示、并且各个所述结构体的底面在所述轨迹的延伸方向上的直径由2r来表示时，所述直径2r与所述配置节距P1的比率((2r/P1)×100％)为64％以上。

14.一种具有防反射功能的光学元件，包括：

基体，具有第一主表面和第二主表面；以及

多个结构体，由凸部或凹部组成，并且以等于或小于反射量将被降低的可见光的波长的微小节距而被配置在所述第一主表面上，

其中，所述基体和/或所述结构体具有吸收所述光的特性，

所述结构体被配置为在所述第一主表面上形成多列轨迹，并形成六方点阵图案、准六方点阵图案、四方点阵图案或者准四方点阵图案，以及

所述结构体具有椭圆锥形状或者截顶椭圆锥形状，其长轴方向为所述轨迹的延伸方向。

15.一种具有防反射功能的光学元件，包括：

基体，具有第一主表面和第二主表面；以及

多个结构体，由凸部或凹部组成，并且以等于或小于反射量将被降低的可见光的波长的微小节距被配置在所述第一主表面上；

其中，所述基体和/或所述结构体具有吸收所述光的特性，

所述结构体被配置为在所述第一主表面上形成多列轨迹，并且形成六方点阵图案、准六方点阵图案、四方点阵图案或者准四方点阵图案，以及

所述结构体对所述基体的所述第一主表面的填充率为65％以上。

16.一种具有防反射功能的光学元件，包括：

基体，具有第一主表面和第二主表面；以及

多个结构体，由凸部或凹部组成，并且以等于或小于反射量将被降低的可见光的波长的微小节距而被配置在所述第一主表面上，

其中，所述基体和/或所述结构体具有吸收所述光的特性，

所述结构体被配置为在所述第一主表面上形成多列轨迹，并且形成准六方点阵图案，以及

当同一轨迹中的所述结构体的配置节距由P1来表示、并且各个所述结构体的底面在所述轨迹的延伸方向上的直径由2r来表示时，所述直径2r与所述配置节距P1的比率((2r/P1)×100％)为85％以上。

17.一种具有防反射功能的光学元件，包括：

基体，具有第一主表面和第二主表面；以及

多个结构体，由凸部或凹部组成，并且以等于或小于反射量将被降低的可见光的波长的微小节距而被配置在所述第一主表面上，

其中，所述基体和/或所述结构体具有吸收所述光的特性，

所述结构体被配置为在所述第一主表面上形成多列轨迹，并且形成四方点阵图案或者准四方点阵图案，以及

当同一轨迹中的所述结构体的配置节距由P1来表示、并且各个所述结构体的底面在所述轨迹的延伸方向上的直径由2r来表示时，所述直径2r与所述配置节距P1的比率((2r/P1)×100％)为64％以上。

18.一种光学仪器，包括根据权利要求1至权利要求17中的任一项所述的光学元件。

19.一种用于制造具有防反射功能的光学元件的方法，包括以下步骤：

在圆柱形或者圆筒形母板的表面上形成抗蚀层；

在其上具有所述抗蚀层的所述母板旋转、并且激光束的光点平行于所述圆柱形或圆筒形母板的中心轴而移动的同时，通过利用所述激光束间歇地照射所述抗蚀层，以等于或小于反射量将被降低的可见光的波长的节距来形成潜像；

通过使所述抗蚀层显影而在所述母板的所述表面上形成抗蚀图案；

通过使用所述抗蚀图案作为掩膜执行蚀刻处理，而在所述母板的所述表面上形成凹状或凸状的结构体；

使用其上具有所述结构体的所述母板来制作光学元件，在该光学元件中，所述结构体被转印至所述光学元件的第一主表面；以及

在所述光学元件的第二主表面上形成光吸收层，所述光吸收层被构造为用于吸收反射量将被降低的光，

其中，在形成所述潜像的步骤中，所述潜像被配置为在所述母板的所述表面上形成多列轨迹，并形成六方点阵图案、准六方点阵图案、四方点阵图案或者准四方点阵图案，以及

所述潜像均具有椭圆形状，其长轴方向为所述轨迹的延伸方向。

20.一种用于制造具有防反射功能的光学元件的方法，包括以下步骤：

在母板的表面上形成抗蚀层；

在其上具有所述抗蚀层的所述母板旋转、并且激光束的光点在所述母板旋转的径向上相对移动的同时，通过利用所述激光束间歇地照射所述抗蚀层，以等于或小于反射量将被降低的可见光的波长的节距来形成潜像；

通过使所述抗蚀层显影而在所述母板的所述表面上形成抗蚀图案；

通过使用所述抗蚀图案作为掩膜执行蚀刻处理，而在所述母板的所述表面上形成凹状或凸状的结构体；

通过使用其上具有所述结构体的所述母板来制作光学元件，在该光学元件中，所述结构体被转印至所述光学元件的第一主表面；以及

在所述光学元件的第二主表面上形成光吸收层，所述光吸收层被构造为用于吸收反射量将被降低的光，

其中，在形成所述潜像的步骤中，所述潜像被配置为在所述母板的所述表面上形成多列轨迹，并形成六方点阵图案、准六方点阵图案、四方点阵图案或者准四方点阵图案，以及

所述潜像均具有椭圆形状，其长轴方向为所述轨迹的延伸方向。

Images