JP2009300507A - 回折レンズならびにその製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】頂点部付近がへこんでいるレンズ部とその表面に形成されたコーティング層とを備え高い光学特性を有する回折レンズ、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の製造方法は、同心円状の段差を有する回折格子が形成されたレンズ部２１とコーティング層３０とを備える回折レンズ１０の製造方法である。回折格子は、同心円状の段差の最も内側の段差によって囲まれる領域であって中央部がへこんでいる第１の領域２１ａと、第１の領域２１ａの周囲を囲む第２の領域２１ｂとを含む。本発明の製造方法は、（ａ）第１の領域２１ａの外縁よりも内側であって光軸２１ｃを含む領域に、コーティング層３０の第１の材料を配置する工程と、工程（ａ）の前または後に、（ｂ）パッド印刷法およびスクリーン印刷法から選ばれるいずれかの方法によって、レンズ部２１の全体を覆うようにコーティング層３０の第２の材料を配置する工程とを含む。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、回折レンズ、ならびにその製造方法および製造装置に関する。

回折格子形状を有する回折レンズに形成されるコーティング層の一例として、回折レンズの色収差を補正する光学調整層が挙げられる。そのような光学調整層は、使用される波長域における特定次数の回折効率が１００％付近に到達するよう設計される。光学調整層を用いることによって、不要な回折光およびフレアを抑制でき、その結果、回折レンズを撮像光学系等へ適用することが可能となる。

光学調整層を有する回折レンズの例として、非球面のベースカーブ上に回折格子形状が形成された回折レンズと、ベースカーブとほぼ同じ形状の光学面を有する光学調整層とを備える回折レンズがある。そのような回折レンズを成型によって製造する方法が開示されている（特許文献１、２）。

特許文献１および特許文献２に開示されている製造方法では、成型によって光学調整層を形成するため、回折レンズの光軸と金型の位置とを調整する工程が必要不可欠である。そのため、その製造方法では、生産性の向上に限界があった。

一方、表面に凹凸を有する回折レンズに対して、コーティング層の表面が凹凸にならないようにコーティング層を形成する方法が提案されている。たとえば、コーティング液のレベリング性を利用する方法が開示されている（特許文献３）。また、表面が曲面であるレンズにコーティング層を形成する方法としては、上記の成型の他に、スピンコート法やパッド印刷法といった方法が開示されている（特許文献４、５）。
特開２００５−１６４８４０号公報 特開２００６−１２３９３号公報 特開２００５−２９６８２７号公報 特開２００５−２１８９９４号公報 特開２０００−２６３７５５号公報

回折レンズおよび光学調整層は、一方が高屈折率・低波長分散の材料で形成され、他方が低屈折率・高波長分散の材料で形成される。回折レンズを低屈折率・高波長分散の材料で形成し、光学調整層を高屈折率・低波長分散の材料で形成する場合、樹脂系材料によって回折レンズを形成することが容易になる。樹脂系材料は屈折率を高くすることが難しいためである。樹脂系材料を用いて回折レンズを形成することによって、回折格子の微細化・狭ピッチ化による性能向上や、生産性の向上が可能である。

回折レンズを低屈折率・高波長分散の材料で形成し、光学調整層を高屈折率・低波長分散の材料で形成する場合、光学調整層を有さない通常の回折光学素子とは位相が反転する。ここで、レンズ作用を有する曲面上に同心円状の回折格子が形成された回折レンズと、その表面に形成された光学調整層とを備える回折光学素子について考える。そのような回折光学素子において上記材料構成を選択する場合、位相の関係で、レンズの頂点部付近（回折格子の同心円状の段差のうち最も内側の段差によって囲まれる円の表面）を、へこんだ形状とする必要がある。

上記形状を有する回折レンズの表面に、特許文献３〜５に記載の方法によって光学調整層の材料を塗布すると、レンズの頂点部付近において光学調整層の材料の量が必要な量よりも少なくなってしまう。その結果、光学調整層の表面形状が、設計された形状（レンズ作用を有する曲面とほぼ同一の形状）から逸脱する。このように、従来の方法を用いた場合、製造される回折光学素子の集光特性が低下し、充分なＭＴＦ性能（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を得ることが困難となる。

たとえば、図１５（ａ）に示す回折レンズ１の表面に光学調整層を形成する場合について考える。回折レンズ１は、同心円状に配置された複数の輪帯によって形成された回折格子を備える。その回折格子には、中央の第１の領域２と、その周囲に配置された第２の領域３とが存在する。第１の領域２の表面は、へこんだ曲面である。このような回折レンズ１に従来の方法によってコーティング層４を形成すると、第１の領域２と第２の領域３との境界部分で不連続部分４ａが生じ、表面が平滑なコーティング層が得られない。そのため、従来の方法では、目的とする光学特性を有するレンズが得られなかった。

このような状況において、本発明の目的の１つは、頂点部付近がへこんでいるレンズ部とその表面に形成されたコーティング層とを備え高い光学特性を有する回折レンズ、およびその製造方法を提供することである。また、本発明の目的の他の１つは、そのような回折レンズを製造するための装置を提供することである。

上記の目的を達成するため、回折レンズを製造するための本発明の方法は、同心円状の段差を有する回折格子が表面に形成された凸状のレンズ部と、前記レンズ部の表面に形成されたコーティング層とを備える回折レンズの製造方法である。前記回折格子は、前記同心円状の段差の最も内側の段差によって囲まれる領域であって中央部がへこんでいる第１の領域と、前記第１の領域の周囲を囲むように配置された複数の輪状部を含む第２の領域とを含む。前記製造方法は、（ａ）前記第１の領域の外縁よりも内側であって前記レンズ部の光軸を含む領域に、前記コーティング層の第１の材料を配置する工程と、前記（ａ）の工程の前または後に、（ｂ）パッド印刷法およびスクリーン印刷法から選ばれるいずれかの方法によって、前記レンズ部の全体を覆うように前記コーティング層の第２の材料を配置する工程と、を含む。

本発明の回折レンズは、本発明の製造方法で製造された回折レンズである。

本発明の製造装置は、同心円状の段差を有する回折格子が表面に形成された凸状のレンズ部と、前記レンズ部の表面に形成されたコーティング層とを備える回折レンズの製造装置である。前記回折格子は、前記同心円状の段差の最も内側の段差によって囲まれる領域であって中央部がへこんでいる第１の領域と、前記第１の領域の周囲を囲むように配置された複数の輪状部を含む第２の領域とを含む。前記製造装置は、前記第１の領域の外縁よりも内側であって前記レンズ部の光軸を含む領域に、前記コーティング層の第１の材料を塗布する第１の塗布機構と、パッド印刷法およびスクリーン印刷法から選ばれるいずれかの方法によって、前記レンズ部の全体を覆うように前記コーティング層の第２の材料を塗布する第２の塗布機構とを備える。

本発明の製造方法によれば、頂点部がへこんでいるレンズ部の表面に、形状が精密に制御された平滑なコーティング層を容易に形成できる。また、本発明の製造方法は、プロセスが簡易である。そのため、本発明の製造方法によれば、優れた光学特性を有する回折レンズを、生産性よく製造できる。本発明によれば、光学調整層の表面形状が設計した形状からずれることを抑制できるため、色収差が小さく、良好な光学特性を有する回折レンズを得ることができる。

以下、本発明の実施形態について例を挙げて説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。以下の説明では、特定の数値や特定の材料を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の数値や他の材料を適用してもよい。

［回折レンズの製造方法］
本発明の製造方法は、同心円状の段差を有する回折格子が表面に形成された凸状のレンズ部と、そのレンズ部の表面に形成されたコーティング層とを備える回折レンズの製造方法である。コーティング層は、レンズの光学的な特性を調整するための層であり、典型的には色収差補正層である。

回折格子は、同心円状の段差の最も内側の段差によって囲まれる領域であって少なくとも中央部がへこんでいる第１の領域と、第１の領域の周囲を囲むように配置された複数の輪状部を含む第２の領域とを含む。本発明の製造方法は、以下の工程（ａ）および（ｂ）を含む。

工程（ａ）では、第１の領域の外縁よりも内側であってレンズ部の光軸を含む領域（以下、「領域（Ａ）」という場合がある）に、コーティング層の第１の材料を配置する。工程（ｂ）は、工程（ａ）の前または後に行われる。工程（ｂ）では、パッド印刷法およびスクリーン印刷法から選ばれるいずれかの方法によって、レンズ部の全体を覆うようにコーティング層の第２の材料を配置する。第１の材料と第２の材料とは異なってもよいが、通常、同じ材料である。以下、工程（ａ）を局所印刷工程または局所塗布工程と呼び、工程（ｂ）を全体印刷工程または全体塗布工程と呼ぶ場合がある。

本発明の製造方法では、工程（ａ）において、パッド印刷法およびスクリーン印刷法から選ばれるいずれかの方法によって、第１の材料を領域（Ａ）に配置してもよい。

本発明の製造方法では、工程（ａ）の後に工程（ｂ）が行われてもよい。また、本発明の製造方法では、工程（ａ）の前に工程（ｂ）が行われてもよい。

本発明の製造方法では、工程（ａ）において、インクジェット法、およびディスペンサを用いて滴下する方法から選ばれるいずれかの方法によって、第１の材料を領域（Ａ）に配置してもよい。

本発明の製造方法では、工程（ａ）の前に工程（ｂ）を行ってもよい。

本発明の製造方法では、コーティング層の表面形状が、レンズ部の内側の段差を結ぶ曲面の形状と実質的に一致していてもよい。

本発明の製造方法では、第１の材料および第２の材料がともに、樹脂（たとえば光硬化性樹脂）および無機物粒子を含んでもよい。このような複合材料をコーティング層の材料に用いることによって、コーティング層の光学特性の調整が容易になる。特に、樹脂からなるレンズ部を用いる場合、複合材料をコーティング層の材料に用いることによってレンズの設計が容易になるといった利点が得られる。第１および第２の材料が樹脂（第１の樹脂）を含む場合、それとは異なる樹脂（第２の樹脂）をレンズ部（基材）が含んでもよい。

本発明の製造方法では、第１の材料および第２の材料が、同じ光硬化性樹脂を含んでもよい。そして、工程（ａ）および（ｂ）の後に、光照射によって第１および第２の材料を硬化させる工程をさらに含んでもよい。なお、第１および第２の材料はともに、同じエネルギー線硬化性樹脂であってもよい。そして、工程（ａ）および（ｂ）の後に、エネルギー線（紫外線、可視光線、電子線等）を照射することによって第１および第２の材料を硬化させてもよい。

本発明の製造方法では、工程（ａ）において、第１の材料が配置される領域（Ａ）は、第１の円と同じかまたはそれよりも大きく、且つ、第２の円と同じかまたはそれよりも小さくてもよい。ここで、第１の円とは、半径が第１の領域の半径の３０％であり光軸を中心とする円である。第２の円とは、半径が第１の領域の半径の８０％であり光軸を中心とする円である。

本発明の製造方法では、コーティング層の屈折率がレンズ部の屈折率よりも高く、コーティング層のアッベ数がレンズ部のアッベ数よりも大きくてもよい。

本発明の製造方法では、工程（ａ）および（ｂ）ののちに、（ｃ）コーティング層上に、さらに他の層を形成する工程を含んでもよい。たとえば、反射防止膜などの膜を、寄贈成膜法などで形成してもよい。

本発明の回折レンズは、本発明の製造方法で製造された回折レンズである。

本発明の製造装置は、同心円状の段差を有する回折格子が表面に形成された凸状のレンズ部と、レンズ部の表面に形成されたコーティング層とを備える回折レンズの製造装置である。回折格子は、同心円状の段差の最も内側の段差に囲まれる領域であって少なくとも中央部がへこんでいる第１の領域と、第１の領域の周囲を囲むように配置された複数の輪状部を含む第２の領域とを含む。

本発明の製造装置は、第１および第２の塗布機構を備える。第１の塗布機構は、第１の領域の外縁よりも内側であってレンズ部の光軸を含む領域に、コーティング層の第１の材料を塗布する。第２の塗布機構は、パッド印刷法およびスクリーン印刷法から選ばれるいずれかの方法によって、レンズ部の全体を覆うように前記コーティング層の第２の材料を塗布する。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態の例について説明する。なお、同様の部分については同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。

［実施形態１］
実施形態１では、本発明の回折レンズについて説明する。この回折レンズは、本発明の製造方法によって製造できる。

実施形態１の回折レンズ１０の上面図を図１Ａに示し、図１Ａの線ＩＢ−ＩＢにおける断面図を図１Ｂに示す。なお、図１Ｂにおいて、基材２０のハッチングは省略する。

実施形態１の回折レンズ１０は、凸状のレンズ部２１を含む基材２０と、レンズ部２１の表面を覆うように形成されたコーティング層（光学調整層）３０とを備える。ここで、凸状のレンズ部２１とは、レンズ部２１を全体としてみたときに凸状となっていることを意味し、一部がくぼんでいたり段差があったりしても全体としてみたときに凸状であれば凸状のレンズ部に該当する。基材２０は、レンズ部２１とその他の部分が異なる材料で形成されていてもよいが、通常は同じ材料で形成される。

レンズ部２１は、レンズ作用を有する曲面２２の表面に同心円状の段差を有する回折格子２３を付加した形状を有する。第１の領域２１ａの表面の最下部と回折格子２３の内側の角部とを結ぶ曲面２２が、レンズ作用を有する曲面となる。回折格子２３の断面は、鋸歯状である。レンズ部２１は、回折格子２３の最も内側の段差によって囲まれる第１の領域２１ａと、第１の領域２１ａの周囲を囲む第２の領域２１ｂとを含む。レンズ部２１の光軸２１ｃは、複数の同心円状の段差の中心を通る。

第１の領域２１ａは、図１Ａの最も内側の円の部分であり、レンズ部２１の頂点部に存在する。第１の領域２１ａの表面は、その外縁部よりも低い領域を少なくともレンズ部２１の光軸２１ｃ付近に有する。典型的には、第１の領域２１ａの表面は、その外縁部よりも内側の領域の全体が外縁部よりも低い形状を有する。第１の領域２１ａの一例の断面図を図１Ｃに示す。図１Ｃに示す一例では、第１の領域２１ａの表面は、凹凸なくなだらかにへこんでいる。図１Ｃの第１の領域２１ａの表面は、その外縁部２１ｐよりも内側の領域の全体が外縁部２１ｐよりも低い形状を有する。

第１の領域２１ａは、図１Ｄに示す断面を有する形状であってもよい。図１Ｄの第１の領域２１ａでは、光軸２１ｃ近傍が凸になっている。しかし、外縁部２１ｐよりも内側の領域の全体は、外縁部２１ｐよりも低くなっている。

一例では、外縁部２１ｐを含む面と光軸２１ｃにおける第１の領域２１ａの表面との距離ｈと、外縁部２１ｐの直径Ｌとは（図１Ｃおよび１Ｄ参照）、ｈ／Ｌ＝０．０００１〜０．２５を満たしてもよく、たとえばｈ／Ｌ＝０．００４〜０．０５を満たしてもよい。

第２の領域２１ｂは、第１の領域２１ａの周囲を囲むように配置された複数の輪状部（輪帯）を含む。第２の領域２１ｂを構成する輪状部の数に限定はない。輪状部のピッチ（隣接する輪状部のそれぞれの外縁間の距離）、各輪状部の段差ｄ（図１Ｂ参照）に、特に限定はない。各輪状部の高さｄは、同じかほぼ同じであってもよいし、異なってもよい。なお、１つの輪状部の外縁は、環状であればよく、本発明の効果が得られる限り真円でなくてもよい。

良好な光学特性を得るためには、通常、第１の領域２１ａにおける単位面積当たりのコーティング層３０の体積は、第２の領域２１ｂにおける単位面積当たりのコーティング層３０の体積よりも大きくする必要がある。一例では、第１の領域２１ａにおける単位面積当たりのコーティング層３０の体積は、第２の領域２１ｂにおける単位面積当たりのコーティング層３０の体積の、１．５〜５倍の範囲（たとえば２〜４倍の範囲）にある。

回折格子２３は、その形状と基材の材質に応じた方法で形成される。例えば、回折格子２３は、成形、転写、切削、研磨、レーザー加工、放電加工、エッチングなどの方法で形成できる。

コーティング層３０の表面３０ａの形状は、曲面２２と実質的に一致していることが好ましい。具体的には、曲面２２の頂点がコーティング層３０の表面３０ａの頂点と一致するように曲面２２を光軸方向に移動させたときに、曲面２２と表面３０ａとの光軸方向におけるずれが、レンズ部２１の高さの±５％以内（たとえば±１％以内）であることが好ましい。曲面２２の形状と表面３０ａの形状とをほぼ同じにすることによって、優れたＭＴＦ特性が得られる。

曲面２２は、たとえば、球面形状または非球面形状である。曲面２２が非球面形状である場合、球面形状では補正できないレンズ収差を補正することが可能になる。なお、非球面形状である曲面の一例は、以下の式（１）を満たす曲面である。

上記式は、Ｘ−Ｙ平面に垂直なＺ軸の周りに回転させた場合の非球面を表す式である。式（１）中、ｃは中心曲率を表し、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは２次曲面からのずれを表す係数である。また、Ｋの値によって、以下のような非球面となる。
０＜Ｋの場合、短径を光軸とする楕円面
−１＜Ｋ＜０の場合、長軸を光軸とする楕円面
Ｋ＝−１の場合、放物面
Ｋ＜−１の場合、双曲面

図１の回折レンズ１０では、レンズ部２１が基材２０の片側のみに形成されている。しかし、本発明の回折レンズは、レンズ部が基材の両側に形成されていてもよい。レンズ部が基材の両側に形成される場合、２つのレンズ部は同じ形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。たとえば、一方のレンズ部は凹状または平面状であってもよい。また、それぞれのレンズ部に形成される２つのコーティング層は、それらの厚さおよび材料が同じであってもよいし、異なってもよい。

レンズ部２１の表面にコーティング層３０を形成する場合、ある波長λにおいて回折レンズ１０の１次回折効率が１００％となる回折格子深さｄ’は、式（２）によって与えられる。なお、式（２）において、ｎ_COMλは波長λにおける光学調整層の屈折率であり、ｎ_Lλは波長λにおける基材２０の屈折率である。
ｄ’＝λ／（ｎ_COMλ−ｎ_Lλ）・・・（２）

式（２）の右辺がある波長領域においてほぼ一定値になれば、その波長領域内において１次回折効率の波長依存性がなくなることになる。そのためには、基材２０の材料とコーティング層３０の材料との組み合わせとして、低屈折率・高波長分散の材料と高屈折率・低波長分散の材料との組み合わせを用いればよい。すなわち、基材２０の材料は、コーティング層３０よりも屈折率が低く且つアッベ数が小さい材料、又は、コーティング層３０よりも屈折率が高く且つアッベ数が大きい材料であることが好ましい。特に、波長４００〜７００ｎｍの可視光の全領域において、式（２）における回折格子深さｄ’がほぼ一定値となるような材料の組合せを用いることによって、１次回折効率が可視光領域において波長に依存しない回折レンズが得られる。そのような回折レンズを撮像用途に適用した場合、フレアの発生が抑制されるため、画質の向上が可能となる。

基材２０は、本発明の製造方法によってその上にコーティング層３０を形成できる基材である。基材２０の材料としては、レンズの材料として一般的な透明光学材料を用いることができる。例えば、ガラスを含む材料や、樹脂を含む材料を用いることができる。レンズ部２１の形状が複雑な形状である場合、樹脂を含む材料で基材２０を形成することが好ましい。金型成形（たとえば射出成形）は生産性が高いが、ガラス材料を用いた場合には、金型の耐久性が樹脂材料を用いた場合の１／１０以下となる。そのため、樹脂を含む材料は、ガラス材料に比べて射出成形などの金型成形に適しており、樹脂を含む材料を用いることによって生産性をより高めることが可能である。さらに、樹脂を含む材料は加工が容易であるため、回折格子の狭ピッチ化による性能向上も期待できる。なお、基材２０の材質として、樹脂と無機粒子とを含む複合材料を用いてもよい。

基材２０の材料として用いることができる樹脂は、光学特性や耐光性に優れ、成形性の良い材料の中から、回折レンズの光学設計に応じて選択すればよい。例えば、ポリシクロオレフィン系樹脂（例えば、日本ゼオン社製“ＺＥＯＮＥＸ”、三井化学社製“アペル”等）、ポリカーボネート系樹脂（例えば、帝人化成社製“パンライト”、ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックス社製“レキサン”、“ザイレックス”等）、ポリエステル系樹脂（例えば、大阪ガスケミカル社製“ＯＫＰ４”等）、ポリアクリル系樹脂等を用いることができる。

基材２０が樹脂を含む材料からなる場合、回折格子２３の段差ｄ（図１Ｂ参照）を２０μｍ以下にすることが望ましい。深さｄを２０μｍ以下とすることによって、金型の加工が容易になり、また、レンズ性能に優れた回折格子の形成や、周辺温度に対する安定性の確保が可能になる。一般にバイト（turning tool）を用いて金型の加工を行うが、回折格子２３の段差が大きいと加工量が増え、バイトの先端が磨耗して加工精度が劣化する。そのため、回折格子の段差が２０μｍを越える場合、そのような回折格子を形成するための金型を精度よく加工することは難しい。また、回折格子２３の段差が深くなると、回折格子２３のピッチを狭くすることができない。また、回折格子２３の段差が深くなると、先端の曲率半径が大きいバイトで金型を加工する必要がある。そのため、回折格子２３のピッチをある程度広げないと金型の加工ができない。これらの理由から、回折格子２３の段差が大きいほど、回折格子形状の設計自由度がなくなり、また、回折格子２３による収差低減効果が小さくなる。

特に、後述する全体印刷工程をパッド印刷によって行う場合には、回折格子２３の段差ｄを２０μｍ以下とすることによって、パッド印刷の少ない繰り返しでコーティング層３０を形成でき、生産性が向上する。

コーティング層３０の材料は、レンズのコーティング層に用いられる一般的な材料の中から選択でき、要求される物性（光学特性、機械特性、耐環境性等）、および形成プロセス全体への対応性等を考慮して選択される。例えば、樹脂を含む材料や、ガラスを含む材料等を用いることができる。本発明の製造方法は、パッド印刷法またはスクリーン印刷法によってコーティング層３０の材料を配置する工程を含むため、コーティング層３０の材料としては樹脂を含む材料が好ましく、たとえば樹脂（合成樹脂）を用いることができる。

コーティング層３０の材料として用いることができる樹脂の例には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及びエネルギー線硬化性樹脂といった樹脂の中から、透光性の高い樹脂を使用できる。エネルギー線硬化性樹脂とは、紫外線などの光線、電子線、Ｘ線などの照射によって硬化する樹脂である。コーティング層３０の材料として、例えば、アクリル樹脂；ポリメタクリル酸メチル等のメタクリル樹脂；エポキシ樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリカプロラクトン等のポリエステル樹脂；ポリスチレン等のポリスチレン樹脂；ポリプロピレン等のオレフィン樹脂；ナイロン等のポリアミド樹脂；ポリイミドやポリエーテルイミド等のポリイミド樹脂；ポリビニルアルコール；ブチラール樹脂；酢酸ビニル樹脂；脂環式ポリオレフィン樹脂を用いてもよい。また、ポリカーボネート、液晶ポリマー、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、非晶性ポリオレフィン等のエンジニアリングプラスチックを用いてもよい。また、これらの樹脂（高分子）の混合体や共重合体を用いてもよい。また、これらの樹脂を変性したものを用いてもよい。

これらの中でも、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ブチラール樹脂、ポリオレフィン、及びポリカーボネート樹脂は、透明性が高く、成形性も良好である。さらに、メタクリル基、アクリル基、およびエポキシ基からなる群より選ばれる少なくとも１つ以上を含有するエネルギー線硬化性樹脂の使用は、生産性を向上させるため、より好ましい。

樹脂の光学特性、機械特性、化学特性等の各種特性は、分子骨格や分子中に含まれる官能基等の設計により制御することが可能である。そのため、コーティング層３０の目的（例えば回折レンズ１０においては光学特性の調整）に適合し、かつレンズの性能を低下させることのない樹脂を、上述の樹脂の中から選択すればよい。

また、コーティング層３０の材料として、光学特性やその他の特性を改善する目的で、樹脂と他の成分とを含む組成物を用いてもよい。樹脂に添加される成分としては、例えばコーティング層３０の屈折率等の光学特性や機械特性等を改善する無機物粒子、その無機物粒子の分散性を改善する分散剤、コーティング層３０の吸収スペクトルを調節する色素や紫外線吸収剤、コーティング層３０の表面平滑性を改善するレベリング剤、重合開始剤、離型剤、安定剤、帯電防止剤等が挙げられる。樹脂及び無機物粒子を除いた他の成分の含有率は、通常、１０重量％未満であり、例えば１重量％未満である。

コーティング層３０の材料は、樹脂と無機物粒子とを含む複合材料であることがより好ましい。そのような複合材料は、樹脂を含むため成形が容易であり、且つ、無機物粒子を含むため屈折率及びアッベ数を広い範囲で制御できる。無機物粒子の中には、樹脂よりも屈折率が高い種類が多く存在する。そのため、樹脂及び無機物粒子の種類、ならびに無機物粒子の体積比を選択することによって、基材２０に比べて高屈折率・低波長分散又は低屈折率・高波長分散の複合材料を調製できる。すなわち、基材２０との屈折率差を適切な値に設定する際の材料選択の幅が拡がる。例えば、複合材料として、式（２）を満たしつつ高い屈折率を有する材料を使用することができれば、回折格子２３の段差を小さくすることができる。

さらに、複合材料では、樹脂単体と比べて、熱膨張係数を低減し、また屈折率の温度変化を低減することが可能である。そのため、複合材料を用いてコーティング層３０を形成することによって、信頼性および光学安定性に優れ、周辺温度が変化しても光学特性の変動が小さい回折レンズ１０が得られる。

無機物粒子は、粒子状の無機化合物であり、その材料や粒子径に特に限定はない。無機物粒子の平均粒子径は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲であることが好ましく、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲であることがより好ましい。なお、「平均粒子径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲」とは、例えば、粒度分布計や、透過型電子顕微鏡画像処理等の方法によって無機物粒子の直径を測定したとき、粒子径の頻度分布の中央値が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲にあり、かつその粒子径の中央値を中心に、頻度分布の５０％以上が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲にあることを意味する。

無機物粒子の粒子径が光の波長よりも充分に小さい場合、複合材料を屈折率のばらつきがない均一な媒体とみなすことができる。なお、無機物粒子の平均粒子径が光の波長の１／４以上、例えば１００ｎｍを超えると、複合材料中の無機物粒子によってミー散乱が生じ、複合材料の透明性が顕著に低下する。また、無機物粒子の平均粒子径が１ｎｍ未満であると、量子的な効果により蛍光が生じる等、光学性能へ悪影響を与えることがある。したがって、無機物粒子の粒子径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲であれば、無機物粒子による光散乱はレーリー散乱のみとなり、透明性の高い複合材料が得られるとともに、蛍光等の付加的な光学性能が発現することもない。特に、無機物粒子の平均粒径が１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲にあると、透光性がより高くなるので一層好ましい。

複合材料では、樹脂と無機物粒子との体積比を選択することによって、その屈折率及びアッベ数を制御できる。なお、本明細書において、「複合材料の屈折率」とは、その複合材料を１つの屈折率を有する媒体とみなしたときの、実効的な屈折率を意味する。

複合材料の屈折率は、例えば、マクスウェル−ガーネット理論に基づき、以下の式（３）によって推定できる。但し、ｎ_COMは複合材料の平均屈折率であり、ｎ_pは無機物粒子の屈折率であり、ｎ_mは樹脂の屈折率であり、Ｐは複合材料に占める無機物粒子の体積比である。また、無機物粒子が光を吸収する場合や無機物粒子が金属からなる場合には、複素屈折率として計算が行われる。

なお、複合材料の実際の屈折率は、成形後に、例えばエリプソメトリ法、アベレス法、プリズムカプラ法、光導波路法、分光反射率法等を用いて測定することによって求めることができる。また、コーティング層３０の屈折率は、基材２０の屈折率と、回折レンズ１０における各回折次数の光量とに基づいて、推定することも可能である。

上記複合材料に占める無機物粒子の重量比は、５重量％以上９０重量％以下の範囲であることが好ましい。重量比が５重量％未満であると、従来の樹脂の屈折率・分散特性から逸脱した特性を示す複合材料を構成できず、回折格子の段差を小さくできない場合がある。また、重量比が９０重量％を超えると、複合材料の光透過率が低下してその影響を無視できなくなる場合がある。無機物粒子の重量比が１０重量％以上８５重量％以下の範囲にあれば、より優れた光学特性が得られる。なお、式（３）による複合材料の屈折率の推定は、無機物粒子の体積比を用いて行われるが、無機物粒子の体積比と重量比とは、各成分の比重を用いて容易に換算できる。

コーティング層３０の厚さは、最も厚い部分で回折格子２３の段差ｄ以上１００μｍ以下であることが好ましい。厚さが１００μｍを超えると光散乱が大きくなり、レンズとして充分な光透過率が得られなくなる可能性がある。無機物粒子の粒径をさらに小さくすると光透過率が高くなるため、コーティング層３０の厚さを増すことができるが、コーティング層３０はできるだけ薄い方が好ましく、５０μｍ以下であることが好ましい。なお、コーティング層３０の厚さは、通常１μｍ以上である。

コーティング層３０の材料として、基材２０よりも高屈折率・低波長分散性の材料を選択する場合について考える。この場合、高屈折率・低波長分散性の材料としてガラス材料を選択すると、ガラス材料を高温で加工することが必要であるために、基材２０を損傷してしまったり、損傷しない場合においても生産性が低下する。したがって、生産性を考慮すると、基材２０及びコーティング層３０の両方を樹脂を含む材料で形成することが好ましい。しかし、光学用の汎用の樹脂では、屈折率はほぼ１．７以下である。このような汎用の樹脂の中からコーティング層３０の材料を選択する場合、基材２０との屈折率の差が大きくなる材料がないために、上記式（２）の条件を満たす回折格子２３の段差ｄ’が大きくなってしまう。その結果、基材２０の加工及びコーティング層３０の作製がともに困難となる。

そこで、基材２０が樹脂を含む材料からなる場合には、コーティング層３０の材料として、基材２０に対して高屈折率・低波長分散の特性を有する上記複合材料を用いることが好ましい。この場合、基材２０は、光学的特性や製造的な容易さから、ポリカーボネートを含む樹脂であることが好ましい。高屈折率・低波長分散の特性を有する複合材料によってコーティング層３０を形成することによって、基材２０の材料の選択肢が広くなる。このような複合材料を用いることによって、回折格子２３の段差が小さくて、回折効率の波長依存性が少ない回折レンズ１０が得られる。このため、回折格子２３のピッチを細かくすることができ、ＭＴＦ特性の向上や、色収差の低減がより容易となる。

コーティング層３０の材料として複合材料を使用する場合には、樹脂及び無機物粒子の種類（材質）とそれらの混合量とを上記式（３）に基づいて選択することによって、好ましい屈折率を有する組成を決定すればよい。

コーティング層３０の材料として高屈折率・低波長分散性の複合材料を使用する場合、複合材料に含まれる樹脂としては、基材２０よりも屈折率の波長分散性が低い、すなわち基材２０よりも大きいアッベ数を有するものが好ましい。このような樹脂を用いることによって、複合材料の屈折率の波長分散性を低くすることが容易になる。そのような樹脂の中でも屈折率が高い樹脂は、無機粒子の混合量を低下させることができるのでより好ましい。複合材料に含まれる樹脂は、無機粒子の分散性、コーティング層３０の製造の容易さ、及び基材２０の非浸食性を考慮して選択すればよい。また、この樹脂は、取り扱い性がよく、形成後に安定していることが好ましい。光学的に選択の幅が広く且つ製造が容易である点で、基材２０の回折格子２３上に樹脂材料を配置した後にそれを硬化させてコーティング層３０を安定に形成できる樹脂を用いることが好ましい。基材２０が樹脂を含む材料である場合には、コーティング層３０の形成による基材２０への影響を少なくするために、低エネルギーで製造でき製造時間が短いの光硬化性樹脂（たとえば紫外線硬化性樹脂）を用いることが好ましい。特に、紫外線硬化性のアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂が好ましい。

また、無機物粒子としては、例えば、酸化チタン、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化シリコン、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化インジウム、酸化スズ、酸化ハフニウム等の金属酸化物を用いることができる。無機物粒子はこれらの酸化物のいずれか１つで形成されていてもよいし、これらの酸化物の複合酸化物で形成されていてもよい。また、無機物粒子の材料としては、窒化シリコン等の金属窒化物、炭化シリコン等の金属炭化物、ダイヤモンドやダイヤモンドライクカーボン等の光透過性の炭素系材料を用いてもよい。また、硫化銅や硫化スズ等の硫化物、金、白金、銀、パラジウム、銅およびアルミニウム等の金属、シリコンやゲルマニウム等の半導体材料を用いてもよい。

前述の無機物粒子の中でも、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率が１．７以上であり、アッベ数が３０以上であるものが特に好適に用いられる。これらの無機物粒子は、汎用の樹脂より屈折率が高く、かつ樹脂との混合によって高いアッベ数を確保するのに適している。特に、酸化ジルコニウム（ｄ線屈折率：２．０５、アッベ数：３２）、酸化イットリウム（ｄ線屈折率：１．８８、アッベ数：３５）、酸化アルミニウム（ｄ線屈折率：１．７６、アッベ数：７６）を主な成分とする無機酸化物粒子は、分散性の良好さ、入手のしやすさの観点から優れている。これらの無機酸化物粒子は、それらを混合して用いてもよいし、屈折率を調整するために他の無機酸化物粒子を混合して用いてもよい。

基材２０の材料として樹脂を含む材料を用い、コーティング層３０の材料として基材２０よりも高屈折率・低波長分散性の複合材料を用いることによって、本発明の回折レンズを、印刷及び／または塗布工程を用いて容易に作製できる。このような回折レンズ１０については、回折格子２３の位相が光学調整層を有さない通常の回折レンズに対して反転する関係上、第１の領域２１ａをへこんだ形状とする必要がある。そのような形状を有するレンズ部２１上に、回折格子２３の曲面２２と形状が一致する光学調整層を従来の方法によって形成しようとすると、第１の領域２１ａにおいて、光学調整層が本来必要とされる量に対して不足する。その結果、コーティング層３０の表面形状が、回折格子２３の曲面２２の形状から逸脱する。一例を挙げると、第１の領域２１ａと第２の領域２１ｂとの境界において不連続な部分が発生する。その結果、一部の光線が本来集光されるべき部分に集光されず、ＭＴＦ特性が低下し、撮像用途に適用した場合に画質が低下するという問題が生じる。

本発明の製造方法を用いることによって、レンズ部２１上に、不連続な部分を生じることなく、回折格子２３の曲面２２の形状とほぼ一致する形状を有するコーティング層３０を形成できる。その結果、ＭＴＦ特性が高く、撮像用途に適用した場合にも高画質が得られる、高性能の回折レンズ１０を容易に作製できる。

以下、コーティング層３０のうち、局所印刷工程によって形成される部分を「コーティング層３０ａ」と呼び、全体印刷工程によって形成される部分を「コーティング層３０ｂ」と呼ぶ場合がある。

局所印刷工程によって配置されるコーティング層３０ａの平面形状は、第１の領域２１ａの平面形状より小さい円形である。コーティング層３０ａの平面形状を、第１の領域２１ａと同じ形状、あるいは第１の領域２１ａより大きい形状とすると、第１の領域２１ａにおけるコーティング層３０の厚さが過剰となってＭＴＦ特性が低下する。

局所印刷工程によって配置されるコーティング層３０ａの面積が極端に小さいと、本発明の効果が低下する場合がある。また、局所印刷工程によって配置されるコーティング層３０ａの厚さは、回折格子２３の段差から大きく逸脱しないことが好ましい。コーティング層３０ａが薄すぎると本発明の効果が充分に得られない場合がある。また、局所印刷工程によって配置されるコーティング層３０ａが厚すぎると、本発明の効果が充分に得られない場合がある。

そのため、局所印刷工程によって配置されるコーティング層３０ａの平面形状は、第１の領域２１ａの直径の３０％〜８０％の直径を有する円形状であることが好ましい。また、コーティング層３０ａの厚さは、回折格子２３の１段目の段差（最も内側（最上段）の段差ｄ）の２０％〜１５０％の範囲とすることが好ましい。コーティング層３０ａの平面形状および厚さを上記範囲とすることによって、コーティング層３０の表面形状が、回折格子２３の曲面２２の形状と一致しやすくなる。特に、コーティング層３０ａの平面形状が、第１の領域２１ａの直径の４０％〜８０％の直径を有する円形状であり、且つ、コーティング層３０ａの厚さが、回折格子２３の１段目の段差の５０％〜１２０％の範囲にあることが好ましい。

さらに、局所印刷工程においてコーティング層３０ａが配置される位置は、その円形状の中心が、レンズ部２１の光軸２１ｃから２０μｍ以内にあることが好ましい。コーティング層３０ａの中心が光軸２１ｃから２０μｍより大きくずれると、コーティング層３０に偏芯が発生し、ＭＴＦ特性が低下する要因となる。

全体印刷工程によって配置されるコーティング層３０ｂは、レンズ特性を確保するために、少なくともレンズ有効径内の全域を被覆する必要がある。レンズ有効径内の一部領域が被覆されなかった場合は、被覆されなかった領域を通過した光線が集光されないで迷光となり、撮像用途に適用した場合にコントラスト低下等の画質劣化の要因となる。

全体印刷工程によって配置されるコーティング層３０ｂは、それが形成される下地の形状を反映しない、可能な限り平滑な表面形状を有することが好ましい。たとえば、回折格子２３の形状、および局所印刷工程が先に実施される場合は局所印刷工程によって配置されたコーティング層３０ａの形状を反映しないことが好ましい。平滑な表面形状を得るために、パッド印刷装置およびスクリーン印刷装置に特有のパラメータや、塗料の物性（粘度および表面張力など）を、回折レンズ１０の設計に応じて最適化することが好ましい。

回折レンズ１０は、コーティング層（光学調整層）３０の表面に形成された反射防止膜をさらに備えていてもよい。反射防止膜は、コーティング層３０の材料よりも低い屈折率を有する材料からなることが好ましい。反射防止膜を備えることによって、回折レンズ１０に入射した光のうち、全反射する光を少なくすることができるので、光透過率を高くすることができる。

反射防止膜の材料としては、酸化シリコン、フッ化マグネシウムやＩＴＯといった無機化合物、フッ素樹脂等の低屈折率樹脂、樹脂と無機物粒子とを含む複合材料等を使用することができる。複合材料を使用すると、成形性が良好な上、コーティング層３０との屈折率差を適切な値に設定する際の材料選択の幅が拡がる。複合材料としては、上述した光学調整層に用いた複合材料と同様の材料を用いることができる。その中でも、無機物粒子は、酸化シリコンであることが好ましい。酸化シリコンは、光透過性に優れ、屈折率が低く、アッベ数が高いという特徴を有するため、酸化シリコンを用いることによって広い波長領域で反射を防止できる。

反射防止膜は、一般的な方法で形成できる。たとえば、無機化合物からなる反射防止膜であれば真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤといった方法で形成できる。また、樹脂や複合材料からなる反射防止膜は、スピンコート、ディップコート、スプレーコートといった方法で形成できる。

本発明の回折レンズ１０では、コーティング層３０が、局所配置工程によって形成されるコーティング層３０ａと、全体配置工程によって形成される第２のコーティング層３０ｂとによって構成されていてもよい。なお、本発明の製造方法で製造される場合、局所配置工程によって形成される部分と、全体配置工程によって形成される部分とが一体となって境界が分からない場合がある。

［実施形態２］
実施形態２では、局所印刷工程と全体印刷工程とをともにパッド印刷法によって行う一例について説明する。

パッド印刷法では、まず、シリコンゴム等の軟質材料で構成されるパッドを印刷版内に形成されたパターンに密着させ、そのパターン内に充填されたコーティング層材料をパッドに転写させる。その後、そのパッドを基材に密着させることによって、基材上にコーティング層材料を転写する。パッド印刷法では、軟質の材料で構成されるパッドが、基材の形状に追従して変形する。そのため、パッド印刷法は、凹凸形状を有する基材上に比較的均一なコーティング層を形成できるという特長を有する。

一方で、へこんだ第１の領域２１ａを含むレンズ部２１の表面に、従来のパッド印刷法によってコーティング層材料を配置する場合、パッドの追従性が非常に大きいことから、第１の領域２１ａにおいてコーティング層材料が不足する。その結果、図Ａに示すように、第１の領域と第２の領域との境界で不連続な部分が生じ、平滑なコーティング層が形成できない場合がある。

実施形態２の製造方法は、パッド印刷法による局所印刷工程と、パッド印刷法による全体印刷工程とを含む。このため、レンズ部２１の一部の領域におけるコーティング層の不足を解消し、不連続な部分のない平滑なコーティング層３０を回折レンズ１０の全体に形成できる。

全体印刷工程としてパッド印刷を実施する場合、基材２０のレンズ部２１（第１の領域２１ａと第２の領域２１ｂ）のサイズは、５０μｍ四方から２０ｃｍ四方の範囲にあることが好ましく、たとえば１００μｍ四方から１ｃｍ四方の範囲としてもよい。レンズ部２１が５０μｍ四方より小さいと、印刷版の加工が難しくなるという問題、および、パッド印刷の位置精度に対して印刷面積が小さくなりすぎるという問題が生じる場合がある。一方、レンズ部２１が２０ｃｍ四方より大きいと、特に周辺部においてコーティング層の均一性が低下する傾向が生じる。そのような場合には、後述するスクリーン印刷法によって全体印刷工程を実施するとよい。

パッド印刷法において、コーティング層の厚さは、印刷版に形成されたパターンの形状、コーティング層材料の粘度、印刷の回数などによって制御できる。

１回のパッド印刷工程によって形成可能なコーティング層の厚さは、使用する塗料の組成や運転条件にも依存するが、一般的には１０μｍ以下である。そのため、パッド印刷によって全体印刷工程を行う場合は、第２の領域２１ｂの回折格子の段差ｄ（図１Ｂ参照）は、１００μｍ以下であることが好ましい。回折格子の段差ｄが１００μｍを超える場合、平滑なコーティング層を形成するためには、パッド印刷を多数回繰り返す必要が生じる。

パッド印刷によって局所印刷工程を行う場合、回折レンズ１０の第１の領域２１ａのサイズは、５０μｍ四方から２０ｃｍ四方の範囲にあることが好ましく、１００μｍ四方から１ｃｍ四方の範囲にあることがより好ましい。第１の領域２１ａが５０μｍ四方より小さいと、印刷版の加工が難しいという問題、および、パッド印刷の位置精度に対して印刷面積が小さくなりすぎるという問題が生じる場合がある。一方、第１の領域２１ａが２０ｃｍ四方より大きいと、特に周辺部においてコーティング層の均一性が低下する傾向が生じる。

実施形態２の製造方法に用いることができる製造装置（塗布装置）について、正面図を図２Ａに模式的に示し、図２Ａの左側面図を図２Ｂに模式的に示す。図２Ａの製造装置４０は、第１の塗布機構４０ａと第２の塗布機構４０ｂとを含む。

第１の塗布機構４０ａは、塗料収納部４１ａ、印刷版４２ａ、塗料充填機構４３ａ、パッド４４ａ、パッド移動機構４５ａ、基材保持機構４６、基材搬送機構４７および印刷位置制御部（図示せず）を含む。同様に、第２の塗布機構４０ｂは、塗料収納部４１ｂ、印刷版４２ｂ、塗料充填機構４３ｂ、パッド４４ｂ、パッド移動機構４５ｂ、基材保持機構４６、基材搬送機構４７および印刷位置制御部（図示せず）を含む。第１の塗布機構４０ａと第２の塗布機構４０ｂとは基本的に同じ構成を有するため、第１の塗布機構４０ａのみについて図２Ｂを参照しながら説明する。

塗料収納部４１ａは、レンズ部２１上に印刷される塗料（コーティング層３０の材料）を収納する。塗料は、コーティング層３０に要求される機能を実現するコーティング層材料（コーティング層原料）を含む。コーティング層材料は、印刷後の処理によってコーティング層へと変化する材料であってもよい。樹脂系の材料でコーティング層を形成する場合、コーティング層の原料として、樹脂の単量体やオリゴマー、低分子量体などを用いることができる。無機系の材料でコーティング層を形成する場合、コーティング層の原料として、金属アルコキシドや金属塩に代表される前駆体などを用いることができる。印刷後の処理は、原料の種類に応じて、熱処理、エネルギー線（紫外線、可視光線、電子線等）照射、化学処理（加水分解等）等の中から適宜選定すればよい。

また塗料は、架橋剤、重合開始剤、増感剤、硬化剤、分散剤、レベリング剤、化学反応触媒等の添加剤を必要に応じて含有してもよい。

塗料は、印刷工程中におけるハンドリング性改善、印刷形状制御、コーティング層材料またはコーティング層原料の分散性確保等の目的で、溶媒を含有してもよい。溶媒は、塗料に含まれる成分の溶解性や分散性、回折レンズ１０を構成する材質への非浸食性、回折レンズ１０への濡れ性、揮発速度等を考慮して選択される。

塗料収納部４１ａを構成する材質は、塗料の組成等に応じて、金属や樹脂、ガラス等の中から適宜選定される。特に、揮発性の高い有機溶媒を含む塗料や、環境によって変質しやすい塗料を使用する場合は、塗料収納部４１ａは密閉可能な構造を有することが好ましい。

印刷版４２ａは、回折レンズ１０へ印刷される塗料の形状を規定する。印刷版４２ａの材質は、使用する塗料の組成や印刷版自身に要求される耐久性等に応じて、金属や樹脂、ガラス等の中から適宜選定される。印刷版４２の表面には、塗料の塗布形状に応じたパターン４８ａが形成されている。

塗料充填機構４３ａは、先端が印刷版４２ａに接触するブレード４９ａ及びこれらを駆動する駆動機構５０ａによって構成される。塗料充填機構４３ａは、印刷版４２ａのパターン４８ａの内部に、塗料収納部４１ａから塗料を充填する。ブレード４９ａを構成する材質も、塗料の組成や要求される耐久性等に応じて金属や樹脂、ガラス等から適宜選定される。

なお、塗料充填機構４３ａは、図２Ａに示したものと異なる構成であってもよく、公知の塗料充填機構を用いてもよい。例えば、塗料を供給するプレートならびに印刷版４２ａ上の余剰の塗料を掻き取るドクターブレードを、印刷版４２ａと接触した状態で印刷版４２上を往復運動することによって、印刷版４２へ塗料を充填してもよい。

パッド４４ａは、印刷版４２ａのパターン４８ａの内部に充填された塗料を、回折レンズ１０上に転写する。パッド４４ａの材質としては、シリコンゴムやウレタン等の軟質の材料が使用される。回折レンズ１０の形状に応じて軟質の材料を使用したパッドが変形することにより、表面に凹凸形状を有する回折レンズ１０に対しても均一に塗料を転写することが可能となる。

パッド移動機構４５ａは、パッド４４ａを、印刷版４２ａ付近の位置と回折レンズ１０付近の位置との間で移動させる機構、ならびに印刷版４２ａ及び回折レンズ１０に圧着及び離脱させる機構を有する。パッド移動機構４５ａは、圧縮空気等を利用したシリンダや、モータ等を使用してパッド４４ａを移動させることができる。図２Ｂにおいては、パッド移動機構４５ａによるパッド４４ａの移動は直線的なものとなっているが、ガイド溝、ねじ溝、カム、ジョイント等による機械的方法や、モータ制御等による電気的方法等を用いて、２次元的あるいは３次元的な移動を行う構成としてもよい。また、パッド移動機構４５ａの駆動と前述した塗料充填駆動機構５０ａの駆動とを、機械的もしくは電気的な手段で同期させてもよい。

基材保持機構４６は、基材２０を保持する機能を有する。基材保持機構４６は、基材２０の位置ずれが発生しないものである限り特に限定はない。たとえば、基材保持機構４６は、基材２０の大きさ、重量、形状、強度、さらに前後の工程等を考慮して、真空吸着、基材の形状に応じた凹凸やつめ等による保持、治具による挟み込み、ねじやクランプ等による締め付け、ばねや圧縮空気等による押し付け、粘着剤による保持等を組み合わせて構成できる。

基材搬送機構４７は、回折レンズ１０（および場合によっては基材保持機構４６）を印刷工程における適当な位置に搬送する。図２Ａおよび２Ｂに示す装置では、局所印刷工程と全体印刷工程とを異なるパッド４４ａおよび４４ｂで実施する。そのため、局所印刷工程が終了した段階で、基材搬送機構４７によって、回折レンズ１０をパッド４４ａの直下の位置からパッド４４ｂの直下の位置へ搬送する。図２Ａおよび２Ｂにおいては、基材搬送機構４７の一例としてベルトコンベアを一例として図示している。しかし、基材搬送機構４７はベルトコンベアに限定されず、工程の搬送機構を用いてもよい。たとえば、回折レンズ１０や基材保持機構４６の大きさ、重量、形状、強度、さらに前後の工程等に応じて、圧縮空気等を利用したシリンダや、モータといった、公知の搬送機構を用いてもよい。

また、基材保持機構４６または基材搬送機構４７は、パッド４４ａの上下駆動方向と垂直な面内において基材２０を回転させる機構をさらに備えてもよい。

図２Ａの製造装置４０を使用した本発明の製造方法について、図３を用いて説明する。

まず、レンズ部２１の第１の領域２１ａ上に、パッド印刷による局所印刷工程を実施する。具体的には、まず、パッド４４ａをパッド移動機構４５ａによって印刷版４２ａの上面に圧着させ（図３（ａ））、印刷版４２ａのパターン４８ａ内部に充填された塗料５１ａをパッド４４ａに転写する（図３（ｂ））。次に、（ｃ）基材保持機構４６によって保持された基材２０の印刷領域の上方へ、パッド移動機構４５ａによってパッド４４ａを移動させる（図３（ｃ））。次に、パッド４４ａを下方へ移動させてレンズ部２１に圧着させ、パッド４４ａ上の塗料５１ａをレンズ部２１に転写する（図３（ｄ）および図３（ｅ））。

次に、基材２０は、基材保持機構４６に設置された状態のまま、基材搬送機構４７によって後段の工程へと送られる。パッド４４ａは、パッド移動機構４５ａによって、回折レンズ１０から離脱して印刷版４２ａの上方へ戻る。この工程の間に、塗料充填機構４３ａによる印刷版４２ａへの塗料の充填が実施される。なお、製造装置４０は、パッド４４ａ上に残留した塗料を除去するパッドクリーニング機構をさらに備えてもよい。そして、そのパッドクリーニング機構を用いて、パッド印刷による塗布工程のいずれかのタイミングにおいて、パッド４４ａをクリーニングしてもよい。また、製造装置４０では、局所印刷工程が終了した基材２０が基材保持機構４６に設置された状態で基材搬送機構４７によって後段の工程に搬送される。しかし、基材２０を基材保持機構４６からいったん取り外し、後段の工程において基材保持機構４６に再度設置してもよい。

局所印刷工程において第１の領域２１ａ上に形成されるコーティング層３０ａの面積は、第１の領域２１ａおよび第２の領域２１ｂの形状や面積等に応じて決定されるが、第１の領域２１ａより小さい。第１の領域２１ａと同じ面積、あるいは第１の領域２１ａより大きい面積の塗料を配置すると、コーティング層３０ａの体積が過剰となり、後述する全体印刷工程を実施してもコーティング層３０の表面に不連続な部分が形成される。コーティング層３０ａの厚さは、レンズ部２１の第１の領域２１ａおよび第２の領域２１ｂの形状、第２の領域２１ｂの凹凸形状の高さや配置パターン等を考慮して決定される。

コーティング層３０ａの厚さおよび形状の精度は、印刷版４２ａに形成されたパターン４８ａの深さならびに形状、塗料中の粘度、印刷回数などによって制御できる。パッド印刷については重ね塗りが可能であることから、レンズ部２１の形状や要求されるコーティング層３０の膜厚に応じて、局所印刷工程を繰り返し実施してもよい。

局所印刷工程の後、必要であれば、塗料を乾燥させる工程や、熱処理、エネルギー線照射等による塗料中のコーティング層原料からコーティング層材料への変換等の後工程を実施する。また、後工程を実施した後にも、要求されるコーティング層形状ならびに膜厚が得られるまで、さらに局所印刷工程を繰り返してもよい。

次に、パッド印刷による全体印刷工程を実施することによって、局所印刷工程を完了したレンズ部２１の全体（第１の領域２１ａおよび第２の領域２１ｂ）にコーティング層３０ｂを形成する。すなわち、第１の領域２１ａにおいては、局所印刷工程によって形成されたコーティング層ａの上に、さらにコーティング層３０ｂが形成される。

パッド印刷の全体的動作に関しては、前述した局所印刷工程（図３（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）および（ｉ））と同様である。ただし、印刷膜厚、形状ならびにそれらの精度を規定するパラメータ（前述）については、最終的なコーティング層３０の形状への要求に応じて、局所印刷工程の条件とは異なる条件を選択する必要がある。このうちパッドに関しては、局所印刷工程と共通とすることもできるが、局所印刷工程と全体印刷工程における印刷面積や印刷形状が大きく異なる場合などには、図３に示すように、局所印刷工程と全体印刷工程とで異なるパッドを使用してもよい。異なるパッドを用いることによって、最終的に得られるコーティング層３０の形状をより精密に制御できる。

全体印刷工程についても局所印刷工程と同様に、レンズ部２１の形状や要求されるコーティング層３０の膜厚に応じて、繰り返し実施してもよい。

全体印刷工程の後、必要であれば、塗料を乾燥する工程や、熱処理、エネルギー線照射等による塗料中のコーティング層原料からコーティング層材料への変換等の後工程を実施する。また、後工程を実施した後にも、要求されるコーティング層３０の形状ならびに膜厚が得られるまで、さらに全体印刷工程を繰り返してもよい。

なお、第１の領域２１ａおよび第２の領域２１ｂへの全体印刷工程を先に実施した後、第１の領域２１ａ上への局所印刷工程を行うことも可能である。しかし、図３に示したように、局所印刷工程を実施した後に全体印刷工程を行うことによって、局所印刷工程において形成されたコーティング層３０ａとレンズ部２１との間の段差を、全体印刷工程において配置される塗料が軽減する方向に作用する。そのため、局所印刷工程を実施した後に全体印刷工程を行うことによって、第１の領域２１ａ上と第２の領域２１ｂ上とでコーティング層３０に不連続部分がより発生しにくくなる。特に、第１の領域２１ａの面積が小さい場合には、局所印刷工程を先に実施することによって局所印刷工程を行う面積ならびに膜厚が小さくなりすぎないため、印刷版４２ａ上のパターン４８ａの加工やパッド印刷の位置制御が容易になる。

本発明の製造方法によって、複雑な表面形状を有するレンズ部に、形状が精密に制御された平滑なコーティング層を簡単に形成できる。実施形態２では、局所印刷工程および全体印刷工程をともにパッド印刷によって行うため、曲面形状を有するレンズ部に対しても均一なコーティング層を容易に形成できる。

［実施形態３］
実施形態３では、スクリーン印刷による局所印刷工程とスクリーン印刷による全体印刷工程とを含む製造方法、およびそれに用いられる製造装置について説明する。

スクリーン印刷は、印刷形状がパターニングされたスクリーン版に塗料を充填し、スクリーン版上から圧力を加えながらスキージを移動させ、基材上に塗料を押し出すことにより印刷を行う手法である。スクリーン印刷では、スキージで定量的に塗料を押し出すため、大面積の基材に対して、塗料を均一な膜厚に印刷できる。

一方で、第１の領域２１ａと第２の領域２１ｂとを備える基材２０に対し、スクリーン印刷によってコーティング層を形成する場合、基材の形状へのスキージの追従性が大きいことから、図１５（ｂ）に示すように、レンズ部の一部の領域、例えばへこんだ第１の領域の一部でコーティング層が不足し、その結果、第１の領域と第２の領域との境界においてコーティング層に不連続部分が生じ、平滑なコーティング層が形成できない場合がある。

これに対し、実施形態３の製造方法はスクリーン印刷による局所印刷工程とスクリーン印刷による全体印刷工程とを含むため、図１に示すように、不連続部分のない平滑なコーティング層３０をレンズ部２１の全体に形成できる。

基材２０に使用される材質については、スクリーン印刷工程において問題なく形状が保持されるものであれば特に限定されない。

全体印刷工程としてスクリーン印刷を実施する場合、レンズ部２１の第１の領域２１ａと第２の領域２１ｂとを合わせたサイズは、５０μｍ四方以上が好ましく、１００μｍ四方以上であればより好ましい。第１の領域２１ａが５０μｍ四方より小さいと印刷版の加工が困難となる場合があり、また、スクリーン印刷位置の精度に対して印刷面積が小さくなりすぎる場合がある。スクリーン印刷は、幅が１００ｃｍを超える大きな基材に対しても均一な印刷が可能である。小型の基材に対しても、複数の基材を適切に配置して同時に印刷を実施することにより、生産性を向上できる。

スクリーン印刷におけるコーティング層の厚さは、スクリーン版の厚さやメッシュ径、印刷時のスキージ圧力、塗料の粘度、印刷回数などによって制御できる。１回のスクリーン印刷工程によって形成可能な塗料の膜厚は、一般的に０．５μｍ〜１００μｍとされており、パッド印刷よりも厚い膜を形成することが可能である。そのため、スクリーン印刷は、段差が高い回折格子２３を備えるレンズ部２１についても適用できる。このことから、全体印刷工程としてスクリーン印刷を実施する場合、レンズ部２１の第２の領域２１ｂにおける段差ｄ（図１Ａ参照）は、５００μｍ以下であることが好ましい。高さが５００μｍを超える段差ｄを備える回折レンズについては、その上に平滑なコーティング層を形成するために必要なスクリーン印刷の繰り返し回数が増大して生産性が低下するため、スクリーン印刷を適用するメリットがなくなる。

局所印刷工程としてスクリーン印刷を実施する場合、回折レンズ１０の第１の領域２１ａのサイズは、先述した理由より、５０μｍ四方以上が好ましく、１００μｍ四方以上がより好ましい。第１の領域２１ａの形状は、へこんでいる。

実施形態３の製造方法では、局所印刷工程および全体印刷工程をスクリーン印刷によって行うため、第１の領域２１ａおよび第２の領域２１ｂのベースとなる形状が平面であっても曲面であっても、均一なコーティング層を形成することが可能となる。一般的にスクリーン印刷は、平面形状を有する基材への適用が主であるが、スクリーン版として柔軟性のある素材のものを選択したり、スキージの形状を基材形状に合わせて加工したりすることにより、レンズなどのような曲面部を有する基材に対しても適用することが可能となる。

本発明の製造方法を実現する製造装置（塗布装置）の一例について、図４Ａおよび４Ｂを用いて説明する。図４Ａは側面図であり、図４Ｂは印刷版の上面図である。

図４Ａおよび４Ｂに示す製造装置６０は、スクリーンメッシュ６１、乳剤６２、版枠６３からなる印刷版６４、スキージ６５、スキージ６５の摺動を制御するスキージ駆動機構６６、印刷版６４への塗料充填機構６７、基材保持ステージ６８、およびステージ駆動機構６９を含む。

製造装置６０では、局所印刷工程と全体印刷工程とを同一の塗布装置において印刷版６４内の異なる場所を使用して実施する。しかし、局所印刷工程と全体印刷工程とを異なるスクリーン印刷装置で行ってもよい。この場合、局所印刷工程と全体印刷工程とを独立に実施してもよいし、２つのスクリーン印刷装置を接続し、両工程を連動させて実施してもよい。

図４Ａの製造装置６０を使用した本発明の製造方法について、図５を用いて説明する。

まず、基材２０を基材保持ステージ６８に設置し、スクリーン印刷によって局所印刷工程を実施することによって、第１の領域２１ａ上にコーティング層を形成する。具体的には、まず、印刷版６４の乳剤６２に形成されたパターン７０ａおよび７０ｂ内に、塗料充填機構６７によって塗料を供給する（図５（ａ））。次に、印刷版６４に接触させたスキージ６５をスキージ駆動機構６６によって駆動させることにより、パターン７０ａ内に配置された塗料をレンズ部２１の第１の領域２１ａ上に配置する（図５（ｂ））。この際、印刷版６４のスクリーンメッシュ６１として柔軟性のあるものを使用し、レンズ部２１の形状に印刷版６４を追従させることによって、レンズ部２１の形状に関わらず均一なコーティング層を形成できる。

局所印刷工程によって第１の領域２１ａ上に配置される塗料の面積は、前述のパッド印刷による局所印刷工程と同様に、レンズ部２１の第１の領域２１ａならびに第２の領域２１ｂの形状や面積等により決定されるが、第１の領域２１ａより小さい。塗料の膜厚については、レンズ部２１の第１の領域２１ａおよび第２の領域２１ｂの形状、第２の領域２１ｂ上の凹凸形状の高さや配置パターン等を考慮して決定される。

スクリーン印刷におけるコーティング層の膜厚ならびに形状精度は、スクリーンメッシュ６１の形状や、塗料の粘度、印刷回数などによって制御できる。スクリーン印刷については重ね塗りが可能であることから、レンズ部２１の形状や要求されるコーティング層３０の膜厚に応じて、局所印刷工程を繰り返し実施することができる。

局所印刷工程の後、必要であれば、塗料を乾燥する工程や、熱処理、エネルギー線照射等による塗料中のコーティング層原料のコーティング層材料への変換等の後工程を実施する。また、後工程を実施した後にも、要求されるコーティング層形状ならびに膜厚が得られるまで、さらに局所印刷工程を繰り返してもよい。

続いて、局所印刷工程を経た基材２０をステージ駆動機構６９によって搬送する（図５（ｃ））。そして、スクリーン印刷による全体印刷工程を実施する（図５（ｄ））。このようにして、第１の領域２１ａおよび第２の領域２１ｂの全体にコーティング層を形成する。

スクリーン印刷の全体的動作に関しては、前述した局所印刷工程と同様である。ただし、印刷膜厚、形状ならびにそれらの精度を規定するパラメータ（前述）については、最終的なコーティング層３０の形状に応じて、局所印刷工程とは異なるパラメータとする必要がある。このうちスキージ６５に関しては、図５に示すとおり、局所印刷工程と共通とすることもできる。しかし、局所印刷工程と全体印刷工程における印刷面積や印刷形状が大きく異なる場合には、局所印刷工程と全体印刷工程とで、形状や硬度等が異なるスキージ６５を使用してもよい。

全体印刷工程についても局所印刷工程と同様、基材の形状や要求されるコーティング層膜厚に応じて繰り返し実施することができる。

全体印刷工程の後、必要であれば、塗料を乾燥する工程や、熱処理、エネルギー線照射等による塗料中のコーティング層原料のコーティング層材料への変換等の後工程を実施する。また、後工程を実施した後にも、要求されるコーティング層形状ならびに膜厚が得られるまで、さらに全体印刷工程を繰り返してもよい。

なお、スクリーン印刷によって局所印刷工程および全体印刷工程を実施する場合において、第１の領域２１ａおよび第２の領域２１ｂへの全体印刷工程を実施した後、第１の領域２１ａ上への局所印刷工程を行うことも可能である。しかし、図５に示したように、局所印刷工程の後に全体印刷工程を行った場合、局所印刷工程によって形成されたコーティング層とレンズ部２１との段差を、全体印刷工程によって配置される塗料が軽減する方向に作用する。そのため、局所印刷工程の後に全体印刷工程を行うことによって、第１の領域２１ａ上と第２の領域２１ｂ上との境界においてコーティング層３０に不連続部分が発生しにくくなる。

実施形態３の製造方法によれば、複雑な表面形状を有する基材に対して、形状が精密に制御された平滑なコーティング層を簡単に形成できる。特に、実施形態３の製造方法では、スクリーン印刷によって局所印刷工程および全体印刷工程を実施するため、比較的大面積の基材や、凹凸形状の高さが大きい基材に対して適用しやすい。

［実施形態４］
実施形態４では、ディスペンサを使用した滴下によって局所塗布工程を行い、パッド印刷によって全体印刷工程を行う製造方法、およびそれに用いる製造装置について説明する。

ディスペンサは、所定の量の液体を精度よく供給する装置である。ディスペンサは、液体を吐出するノズルと、吐出量を制御するコントローラ部とによって主に構成される。ディスペンサは、液体の定量方式により、液体に与えられる圧力の大きさと印加時間によって吐出量を制御する流量制御方式と、流路中に設けた計量室によってあらかじめ計量された液体を吐出する容積計量方式とに、大きく分類される。使用する塗料の物性や、局所塗布工程に要求される吐出量及びその精度、塗布面積等を考慮して適宜選定すればよい。

ディスペンサによる塗料の吐出量及び吐出形状は、ノズルの径や形状、塗料の粘度などによって制御できる。圧縮流体を使用する流量制御方式のディスペンサであれば、たとえば、圧縮流体の圧力及び印加時間をコントローラ部によって制御することによって吐出量の制御が可能である。また、容積計量方式のディスペンサであれば、プランジャー、ローラー、鍵盤等、計量室を構成する機構部分のストロークの制御等の方法によって吐出量を調整できる。

ノズル径ならびにノズル形状は、局所塗布工程によって塗布すべき塗料の面積、膜厚、形状、ならびにその配置等を考慮して決定すればよい。ノズルを構成する材質は、吐出する塗料の物性に影響を与えず、かつ塗料による侵食、変形を受けないものであれば特に限定されない。

ディスペンサを使用した局所塗布工程における塗料の適正粘度は、ディスペンサの方式や塗料の組成等にも依存するが、０．１ｍＰａ・ｓ以上１００００００ｍＰａ・ｓ以下であり、後述するインクジェット法と比較すると非常に広範囲である。塗料の粘度は、要求されるコーティング層３０の形状との相関性や、前後の工程との整合性等を考慮して決定すればよい。

滴下された後の塗料の形状は、粘度、表面張力等のレオロジー特性と乾燥速度のバランスにより規定される。局所塗布工程にディスペンサを使用することにより、広範囲の粘度を有する塗料の使用が可能となる。そのため、様々なレオロジー特性と乾燥特性とを有する塗料を用いて局所塗布した塗料の形状を調整できる。

ディスペンサを用いて局所塗布工程を実施する場合、第１の領域２１ａのサイズは、２０μｍ四方以上であることが好ましい。第１の領域２１ａのサイズが２０μｍより小さい場合は、ノズルより吐出される塗料の直径が第１の領域２１ａより大きくなったり、塗布を実施すべき領域が吐出位置の制御が可能な領域よりも小さくなったりする場合がある。なお、第１の領域２１ａが１０ｃｍ四方より大きい場合は、ディスペンサノズルを複数使用すること等で局所印刷工程を短縮することができるが、パッド印刷やスクリーン印刷による局所印刷工程を適用すると生産性がさらに向上する。

実施形態４の製造方法を実現する製造装置の一例について、図６を用いて説明する。図６において、図２Ａに示した構成要素と同じものについては、同じ符号を用いて説明を省略する。なお、実施形態４では、パッド印刷によって全体印刷工程を実施するが、スクリーン印刷によって全体印刷工程を実施してもよい。なお、図６には一例として、圧縮流体により塗料の吐出を行う流量制御方式のディスペンサを図示しているが、その方式に限定されない。

図６の製造装置８０は、レンズ部２１の第１の領域２１ａおよび第２の領域２１ｂの全体に全体印刷工程を実施するパッド印刷部８１、第１の領域２１ａの一部に局所塗布工程を実施するディスペンサ部８２、ならびに基材２０及び印刷版４２ｂを保持するステージ８３を含む。パッド印刷部８１の構成は、実施形態１で説明したものと同様である。ディスペンサ部８２は、ノズル８４、塗料を収納するシリンジ８５、ノズル８４及びシリンジ８５を移動させるディスペンサ移動機構８６、塗料の滴下量を制御するコントローラ部８７を含む。

製造装置８０は、パッド印刷部８１とディスペンサ部８２とを備える。この構成では、コーティング層形成の全工程において、一度の設定で基材の位置合わせが完了するため、生産性を向上させることが可能である。また、製造装置８０は、ディスペンサ部８２を使用して印刷版４２ｂへの塗料充填を行うため、印刷版４２ｂへの塗料の供給量を精密に制御することができ、印刷版４２ｂ上に余剰の塗料が配置されないという特長を有する。したがって、従来のパッド印刷装置で必要であった印刷版４２ｂ上の余剰の塗料をかき取るドクターブレードやスキージ等の構成部品が不要となり、従来の装置に比べて大幅に小型化できる。

また、製造装置８０では、パッド移動機構４５とディスペンサ移動機構８６とが連結され、パッド４４ｂ、ノズル８４及びシリンジ８５の水平方向の移動が同期される。しかし、パッド４４ｂとノズル８４及びシリンジ８５が各々独立に移動できる構成であってもよい。

なお、公知の構造を有するディスペンサ及びパッド印刷装置を用いて、本実施形態の局所塗布工程および全体印刷工程を実施してもよい。この場合、局所塗布工程と全体印刷工程とを独立に実施してもよいし、ディスペンサ及びパッド印刷装置を接続し、両工程を連動させて実施してもよい。

図６の製造装置８０を使用した本発明のコーティング層形成方法について、図７を用いて説明する。

まず、基材２０をステージ８３に設置し、パッド印刷による全体印刷工程によって、第１の領域２１ａおよび第２の領域２１ｂの全体にコーティング層を形成する。具体的には、まず、ディスペンサ部８２によってパッド印刷部の印刷版４２に形成されたパターン４８内に塗料を配置する（図７（ａ））。次に、パッド４４、ノズル８４及びシリンジ８５が右方向に移動した後、全体印刷工程を行う（図７（ｂ））。パッド印刷の動作（図７（ｃ）〜（ｇ））に関しては前述したとおりである。必要に応じて、全体印刷工程を繰り返したり、後工程を実施したりしてよい。

続いて、パッド４４、ノズル８４及びシリンジ８５が左方向に移動する（図７（ｈ））。次に、ディスペンサ部８２による局所塗布工程を実施し、レンズ部２１の第１の領域２１ａ上に塗料を塗布する（図７（ｉ））。図６に示す流量制御方式のディスペンサを使用する場合、たとえば、コントローラ部８５によって圧力を制御された圧縮流体を、コントローラ部８５で規定した時間だけノズル８４内の塗料に与えて、ノズル８４からレンズ部２１の第１の領域２１ａ上へ吐出する。なお、凸状のレンズ部２１に塗布するために、ノズル８４と塗料が塗布される領域との間の距離が最適となるよう、ノズル８４を上下させてもよい。

局所塗布工程の後、必要であれば、塗料を乾燥する工程や、熱処理、エネルギー線照射等による塗料中のコーティング層原料のコーティング層材料への変換等の後工程を実施する。

なお、第１の領域２１ａ上への局所塗布工程を先に実施した後、第１の領域２１ａおよび第２の領域２１ｂへの全体印刷工程を行うことも可能である。しかし、ディスペンサによる塗布については、印刷と比較して配置できる塗料の最小量が少ないため、図７（ａ）〜（ｉ）に示すように、全体印刷工程を実施した後に局所塗布工程を行うことが可能である。このことにより、局所塗布に使用する塗料の量を低減することが可能となる。

実施形態４の製造方法によれば、複雑な表面形状を有する基材に対して、形状が精密に制御された平滑なコーティング層を簡単に形成できる。特に、実施形態４の製造方法ではディスペンサを使用して局所塗布工程を行うため、簡易な製造装置で実施できる。また、この製造方法では比較的高粘度の塗料を用いることが可能であるため、塗料の物性を調整することによってコーティング層の形状を制御できる範囲が広くなる。

［実施形態５］
実施形態５では、インクジェット法による局所塗布工程とパッド印刷による全体印刷工程とを含む製造方法、およびそれに用いる製造装置について説明する。

インクジェット法は、インクヘッドに配置されたノズルから塗料の微小な液滴を吐出し、その液滴を非接触で基材に塗布する手法である。インクジェット法では非接触で塗布が行われるため、曲面形状を有する基材に対しても適用が可能である。

インクジェット法は、塗料をノズルから吐出する機構により、ヒーター加熱により塗料内に発生する気泡を利用するサーマル方式、圧電素子の伸縮を利用するピエゾ方式、電磁バルブの開閉を利用するバルブ方式、超音波発振器等により微細化した塗料粒に荷電して噴射方向を制御する連続吐出方式等に分類される。どの方式を用いるかは、使用する塗料の物性や、局所塗布工程に要求される吐出量及びその精度、塗布面積等を考慮して決定すればよい。

インクジェット法において、塗料の滴下量は、ノズルの径や形状、塗料の粘度などによって制御できる。塗料の吐出方式に依存するパラメータの例としては、ピエゾ方式については駆動電圧の波形や印加時間等が挙げられ、サーマル方式についてはヒーターへの通電時間等が挙げられる。

インクジェット法を使用した局所塗布工程における塗料の適正粘度は、吐出方式や塗料の組成等にも依存するが、１ｍＰａ・ｓ〜１００ｍＰａ・ｓが好ましく、先述したディスペンサと比較すると低粘度領域での使用となる。なお、インクヘッドの近傍に温度調整機構を設け、加熱によって低粘度化した塗料を吐出する構成としてもよい。そのような構成によれば、適用可能な塗料の範囲を広げることが可能である。

インクジェット法では、ノズルから噴射される塗料を、最低で１滴あたり１ｐＬ程度（直径として約１２μｍに相当）と非常に微量にできる。そのため、インクジェット法は、塗布量及び塗布面積を非常に精密に制御することが可能であるという特長を有する。

インクジェット法によって局所塗布工程を実施する場合、第１の領域２１ａのサイズは、１５μｍ四方以上であることが好ましい。第１の領域２１ａのサイズが１５μｍより小さい場合は、ノズルから吐出される塗料の直径が第１の領域２１ａより大きくなったり、塗布を実施すべき領域が吐出位置の制御可能領域より小さくなったりする場合がある。また、第１の領域２１ａが１０ｃｍ四方より大きい場合、インクジェット法よりもパッド印刷やスクリーン印刷による局所印刷工程の方が生産性が高い。

実施形態５の製造装置について、図８を用いて説明する。図８において、図２に示した構成要素と同じものについては、同じ符号を用いて説明を省略する。なお本実施形態においては、全体印刷工程をパッド印刷によって実施することとしているが、パッド印刷に替えてスクリーン印刷を用いてもよい。

図８の製造装置１００は、全体印刷工程を実施するパッド印刷部１０１、局所印刷工程を実施するインクジェット部１０２、ならびに回折レンズ１０及び印刷版４２を保持するステージ１０３とを含む。パッド印刷部１０１の構成は、実施形態２において記載したものと同様である。インクジェット部１０２は、ノズルを搭載したインクヘッド１０４、インクヘッド駆動機構（図示せず）、インクヘッド１０４及びインクヘッド駆動機構を移動させるインクジェット部移動機構１０５とを含む。

なお、図８の製造装置１００では、コーティング層形成の全工程において、一度の設定で基材の位置合わせが完了するため、生産性を向上させることが可能である。また、製造装置１００では、インクジェット部を使用して印刷版への塗料充填を行うため、印刷版への塗料の供給量を精密に制御することができ、印刷版上に余剰の塗料が配置されることがない。したがって、従来のパッド印刷装置で必要であった印刷版上の余剰の塗料をかき取るドクターブレードやスキージ等の構成部品が不要となり、パッド印刷装置として大幅な小型化を図ることができる。

また、製造装置１００では、パッド移動機構４５とインクジェット部移動機構１０５とが連結され、パッド４４、ノズル８４、インクヘッド１０４及びインクヘッド駆動機構の水平方向の移動が同期される。しかし、それらが各々独立に移動できる構成としてもよい。

なお、公知の構造を有するインクジェット装置及びパッド印刷装置を用い、本実施形態に示した局所塗布および全体印刷工程を実施してもよい。この場合、局所塗布工程と全体印刷工程とを独立に実施してもよいし、インクジェット装置及びパッド印刷装置を接続し、両工程を連動させて実施してもよい。

実施形態５の製造方法について、図９を用いて説明する。まず、パッド印刷による全体印刷工程を実施し、レンズ部２１の第１の領域２１ａおよび第２の領域２１ｂの全体へコーティング層を形成する。パッド印刷の動作（図９（ａ）〜（ｇ））に関しては前述したとおりである。必要に応じて、全体印刷工程を繰り返したり、後工程を実施したりしてよい。

続いて、インクジェット法による局所塗布工程を実施し、レンズ部２１の第１の領域２１ａ上にコーティング層を形成する。具体的には、まず、インクジェット部移動機構１０５によって回折レンズ１０の第１の領域２１ａ上の上方へインクヘッド１０４を移動させる（図９（ｇ））。次に、インクヘッド駆動機構によって塗料を回折レンズ１０上へ吐出させる（図９（ｈ））。なお、凸状のレンズ部２１に塗料を塗布するために、インクヘッド１０４と塗料が塗布される領域との間の距離が最適となるように、インクヘッド１０４を上下させてもよい。

局所塗布工程の後、必要であれば、塗料を乾燥する工程や、熱処理、エネルギー線照射等による塗料中のコーティング層原料のコーティング層材料への変換等の後工程を実施する。

なお、局所塗布工程の後に全体印刷工程を行うことも可能である。しかし、インクジェット法は、印刷や他の塗布方法と比較して配置できる塗料の最小量が少ないため、図９に示したように、全体印刷工程の後に局所塗布工程を行うことが可能である。全体印刷工程の後に局所塗布工程を行うことによって、局所塗布工程に使用する塗料の量を低減すできる。

実施形態５の製造方法によれば、複雑な表面形状を有する基材に対して、形状が精密に制御された平滑なコーティング層を簡単に形成できる。実施形態５の方法では、インクジェット法によって局所塗布工程を行うため、第１の領域２１ａへの塗料の吐出量ならびに吐出位置を非常に精密に制御することが可能となる。その結果、コーティング層全体としての形状精度が向上するとともに、非常に微細な形状を有する基材に対しても本発明を適用できる。

以下に、本発明の回折レンズおよびその製造方法の例について説明する。

［実施例１］
本発明の回折レンズとして、以下の方法によって積層型回折格子レンズを作製した。光学調整層の原料を含有する塗料として、脂環式炭化水素基含有アクリル系オリゴマー（ｄ線屈折率１．５３、アッベ数５２、硬化後の密度１．１８ｇ／ｃｍ³）と酸化ジルコニウムフィラー（一次粒径３〜１０ｎｍ、酸化ジルコニウム１００重量部に対してシラン系表面処理剤を４０重量部含有、固形分中における重量比が６２重量％）のイソプロピルアルコール分散液（全固形分６２重量％）を使用した。レンズ基材として、ポリカーボネート樹脂製（６ｍｍ四方、厚さ０．８ｍｍ、ｄ線屈折率１．５８５、アッベ数２７．９）の非球面レンズを用い、これに１つの輪帯の段差が１５μｍである輪帯状回折格子を付加した。レンズ部有効半径は０．８２１ｍｍ、輪帯数は３３本、最小輪帯ピッチ１３μｍ、回折面の近軸Ｒ（曲率半径）は−１．００９４ｍｍであった。レンズ基材の頂上部には、平面形状が直径０．３ｍｍの円形であり表面がへこんでいる第１の領域２１ａを形成した。

このレンズ基材上に、実施形態２で説明した製造装置４０を用いて局所印刷工程を実施し、第１の領域２１ａの中央に塗料を配置した。このとき、印刷版のパターン形状は直径０．２０ｍｍ、深さ２０μｍとした。次に、２５℃で圧力が１．３ｋＰａ未満の条件で、５分間減圧乾燥を行った。次に、メタルハライドランプを用いて塗料に紫外線を照射し、塗料を硬化させた。以上の工程によって、第１の領域２１ａの中央部にコーティング層（直径０．２０ｍｍ、高さ１５μｍ）を形成した。コーティング層の直径は、第１の領域の直径の６７％であった。

次に、実施形態２で説明した製造装置４０を使用して全体印刷工程を実施し、回折格子全体を被覆するように塗料を配置した。印刷版のパターン形状は、直径２．４ｍｍ、深さ２０μｍとした。次に、２５℃で圧力が１．３ｋＰａ未満の条件で、５分間減圧乾燥を行った。この印刷、乾燥の工程を、合計４回繰り返した。その後、メタルハライドランプを用いて塗料に紫外線を照射し、塗料を硬化させた。以上の工程によって、コーティング層が形成されたレンズを得た。コーティング層は、ｄ線屈折率が１．６２３で、アッベ数が４３であった。また、コーティング層は回折格子を完全に被覆しており、その表面の平滑性は良好であった。コーティング層が形成されたレンズのＦナンバーは２．８であり、焦点距離は２．５８４ｍｍであった。

［比較例１］
比較例１では、従来のパッド印刷装置によってコーティング層を形成した。コーティング層の原料を含有する塗料、ならびにレンズ基材は実施例１と同じものを使用した。従来のパッド印刷装置を使用し、実施例１における全体印刷工程と同じ条件によって、回折格子を被覆するように塗料を印刷し、さらに乾燥および紫外線硬化を行った。この印刷、乾燥および紫外線硬化の工程を、４回実施した。

［比較例２］
局所印刷工程における印刷版のパターン形状を直径０．２５ｍｍ、深さ２５μｍとした以外は、実施例１と同様に積層型回折光学レンズを作製した。なお、比較例２の局所印刷工程によって形成されたコーティング層は、直径０．３０ｍｍ、高さ１５μｍであった。そのため、比較例２では、局所印刷工程によって形成されたコーティング層の直径は、第１の領域２１ａの直径と同じであった。

次に、実施例および比較例で得られたレンズのコーティング層の厚さを測定した。測定した厚さを図１０に模式的に示す。なお、図１０では、レンズ部２１のハッチングを省略する。

まず、レーザー反射式形状測定装置を用いて、レンズの中心（光軸）を含む任意の一断面について、コーティング層の形成前後の形状を測定した。次に、コーティング層形成前の形状の測定から、回折格子の段差の内側の角部と第１の領域２１ａの表面中央部とを結ぶ非球面曲線１１１（図１０における破線）を求めた。そして、コーティング層形成後に測定されたコーティング層の表面と、非球面曲線１１１との間の距離ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・を求め、これをコーティング層３０の厚さとした。ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・が一定であれば、コーティング層３０の表面形状は非球面曲線１１１（包絡面）の形状と一致する。一方、コーティング層３０の設計厚さとｔ１、ｔ２、ｔ３・・・とに差がある場合、その差が、非球面曲線１１１とコーティング層３０の表面形状とのずれに相当する。

実施例１および比較例１のレンズについて上記方法で測定したコーティング層の厚さを、図１１に示す。図１１に示すように、局所印刷工程を実施していない比較例１では、レンズ中心部付近において、コーティング層の厚さが非球面曲線から最大で７μｍずれている領域が確認された。一方、局所印刷工程を実施した実施例１では、レンズ中心部付近においても、コーティング層の厚さの非球面曲線からのずれは３μｍ未満にとどまっており、レンズ有効領域の全域にわたってほぼ均一なコーティング層が形成されていた。つまり、実施例１では、レンズ形状のベースである非球面形状とほぼ一致した形状を有するコーティング層を形成できた。

また、実施例１と比較例２のレンズについて、コーティング層の厚さの測定結果を図１２に示す。比較例２においては、コーティング層の形状が比較例１と逆方向に最大５μｍずれている領域が確認された。

［実施例２］
実施例２では、パッド印刷によって全体印刷工程を行った後、ディスペンサを用いて局所塗布工程を行うことによってコーティング層を形成した。レンズ基材およびコーティング層の原料を含有する塗料には、実施例１と同じものを使用した。

まず、レンズ基材上に、実施形態４で説明した製造装置を用いて全体印刷工程を行い、回折格子全体を被覆するようにコーティング層を形成した。印刷版のパターン形状は、直径が２．４ｍｍで、深さが２０μｍとした。次に、２５℃で、圧力が１．３ｋＰａ未満の条件で、５分間減圧乾燥を行った。この印刷、乾燥の工程を合計４回繰り返した後、メタルハライドランプを用いて紫外線を塗料に照射し、塗料を硬化させた。このようにして、全体印刷工程を経たレンズ基材を得た。

次に、全体印刷工程を経たレンズ基材に対し、実施形態４で説明した塗布装置を用いて局所塗布工程を実施した。具体的には、ディスペンサノズル（内径０．０２ｍｍ）から、レンズ部の第１の領域２１ａの中央に、塗料を２ｎＬ滴下した。次に、２５℃で、圧力が１．３ｋＰａ未満の条件で、５分間減圧乾燥を行った。次に、メタルハライドランプを用いて塗料に紫外線を照射し、塗料を硬化させた。以上の工程によって、コーティング層が形成されたレンズを得た。コーティング層は回折格子を完全に被覆しており、その表面の平滑性は良好であった。

実施例２で得られたレンズについて、第１の領域２１ａにおけるコーティング層の厚さを測定した結果を図１３に示す。

図１３に示すように、局所塗布工程を実施した実施例２では、レンズ中心部付近においても、コーティング層の厚さの非球面形状からのずれは３μｍ未満にとどまっており、レンズ有効領域の全域にわたってほぼ均一なコーティング層が形成されていた。つまり、実施例２では、レンズ形状のベースである非球面形状とほぼ一致する形状を有するコーティング層を形成できた。

［実施例３］
実施例３では、パッド印刷による全体印刷工程を行った後、インクジェット法による局所塗布工程を行うことによってコーティング層を形成した。レンズ基材およびコーティング層の原料を含有する塗料には、実施例１と同じものを使用した。

まず、レンズ基材上に、実施形態５で説明した製造装置を用いて全体印刷工程を実施し、回折格子全体を被覆するように塗料を配置した。印刷版のパターン形状は、直径が２．４ｍｍ、深さが２０μｍとした。次に、２５℃で、圧力が１．３ｋＰａ未満の条件で、５分間減圧乾燥を行った。この印刷、乾燥の工程を合計４回繰り返した。次に、メタルハライドランプを用いて紫外線を塗料に照射し、塗料を硬化させた。このようにして、全体印刷工程を経たレンズ基材を得た。

続いて、全体印刷工程を経たレンズ基材に対し、実施形態５に示した製造装置を用いて局所塗布工程を実施した。具体的には、インクジェットノズル（内径０．０２ｍｍ）から、レンズ部の第１の領域２１ａの中央に、塗料を２ｎＬ吐出した。次に、２５℃で、圧力が１．３ｋＰａ未満の条件で、５分間減圧乾燥を行った。この印刷、乾燥の後、メタルハライドランプを用いて塗料に紫外線を照射することによって、塗料を硬化させた。以上の工程によって、コーティング層が形成されたレンズを得た。コーティング層は回折格子を完全に被覆しており、その表面の平滑性は良好であった。

実施例３で得られたレンズについて、第１の領域２１ａにおけるコーティング層の厚さを測定した結果を図１４に示す。

図１４に示すように、局所塗布工程を実施した実施例３では、レンズ中心部付近においても、コーティング層の厚さの非球面形状からのずれは３μｍ未満にとどまっており、レンズ有効領域の全域にわたってほぼ均一なコーティング層が形成されていた。つまり、実施例３では、レンズ形状のベースである非球面形状とほぼ一致した形状を有するコーティング層を形成できた。

本発明は、中央部がくぼんだ回折格子を備える回折レンズに利用できる。

本発明の製造方法で製造される回折レンズの一例を示す上面図である。 図１Ａに示した回折レンズの断面図である。 レンズ部の一例について第１の領域を示す断面図である。 レンズ部の他の一例について第１の領域を示す断面図である。 本発明の製造装置の一例を模式的に示す図である。 図２Ａに示した装置の側面図である。 本発明の製造方法の一例を示す工程図である。 本発明の製造装置の他の一例を模式的に示す図である。 図４Ａに示した装置の印刷版の上面図である。 本発明の製造方法の他の一例を示す工程図である。 本発明の製造装置のその他の一例を模式的に示す図である。 本発明の製造方法のその他の一例を示す工程図である。 本発明の製造装置のその他の一例を模式的に示す図である。 本発明の製造方法のその他の一例を示す工程図である。 コーティング層の厚さの測定方法を示す図である。 実施例１および比較例１の回折レンズについて、コーティング層の厚さの実測値と設計値との差を示すグラフである。 実施例１および比較例２の回折レンズについて、コーティング層の厚さの実測値と設計値との差を示すグラフである。 実施例２および比較例１の回折レンズについて、コーティング層の厚さの実測値と設計値との差を示すグラフである。 実施例３および比較例１の回折レンズについて、コーティング層の厚さの実測値と設計値との差を示すグラフである。 従来の製造方法の課題を示す図である。

符号の説明

１０ 回折レンズ
２０ 基材
２１ レンズ部
２１ａ 第１の領域
２１ｂ 第２の領域
２１ｃ 光軸
２３ 回折格子
３０ コーティング層

Claims (11)

1. 同心円状の段差を有する回折格子が表面に形成された凸状のレンズ部と、前記レンズ部の表面に形成されたコーティング層とを備える回折レンズの製造方法であって、前記回折格子は、前記同心円状の段差の最も内側の段差によって囲まれる領域であって中央部がへこんでいる第１の領域と、前記第１の領域の周囲を囲むように配置された複数の輪状部を含む第２の領域とを含み、前記製造方法は、
   （ａ）前記第１の領域の外縁よりも内側であって前記レンズ部の光軸を含む領域に、前記コーティング層の第１の材料を配置する工程と、
   前記（ａ）の工程の前または後に、（ｂ）パッド印刷法およびスクリーン印刷法から選ばれるいずれかの方法によって、前記レンズ部の全体を覆うように前記コーティング層の第２の材料を配置する工程と、を含む回折レンズの製造方法。
2. 前記（ａ）の工程において、パッド印刷法およびスクリーン印刷法から選ばれるいずれかの方法によって、前記第１の材料を配置する請求項１に記載の製造方法。
3. 前記（ａ）の工程の後に前記（ｂ）の工程が行われる請求項２に記載の製造方法。
4. 前記（ａ）の工程において、インクジェット法、およびディスペンサを用いて滴下する方法から選ばれるいずれかの方法によって、前記第１の材料を配置する請求項１に記載の製造方法。
5. 前記（ａ）の工程の前に前記（ｂ）の工程を行う請求項４に記載の製造方法。
6. 前記第１の材料および前記第２の材料がともに、樹脂および無機物粒子を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法。
7. 前記（ａ）の工程において前記第１の材料が配置される前記領域は、半径が前記第１の領域の半径の３０％であり前記光軸を中心とする第１の円と同じかまたはそれよりも大きく、且つ、半径が前記前記第１の領域の半径の８０％であり前記光軸を中心とする第２の円と同じかまたはそれよりも小さい、請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造方法。
8. 前記コーティング層の屈折率が前記レンズ部の屈折率よりも高く、前記コーティング層のアッベ数が前記レンズ部のアッベ数よりも大きい請求項１〜７のいずれか１項に記載の製造方法。
9. 前記（ａ）および（ｂ）の工程ののちに、（ｃ）前記コーティング層上に、さらに他の層を形成する工程を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の製造方法。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の製造方法で製造された回折レンズ。
11. 同心円状の段差を有する回折格子が表面に形成された凸状のレンズ部と、前記レンズ部の表面に形成されたコーティング層とを備える回折レンズの製造装置であって、前記回折格子は、前記同心円状の段差の最も内側の段差によって囲まれる領域であって中央部がへこんでいる第１の領域と、前記第１の領域の周囲を囲むように配置された複数の輪状部を含む第２の領域とを含み、前記製造装置は、
    前記第１の領域の外縁よりも内側であって前記レンズ部の光軸を含む領域に、前記コーティング層の第１の材料を塗布する第１の塗布機構と、
    パッド印刷法およびスクリーン印刷法から選ばれるいずれかの方法によって、前記レンズ部の全体を覆うように前記コーティング層の第２の材料を塗布する第２の塗布機構とを備える、回折レンズの製造装置。

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