JP2011128253A - 成形体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像系に使用されたとき、撮像領域全域にわたって高いモアレ除去能を有する成形体を提供すること。
【解決手段】本発明は、光重合性組成物の硬化物からなるマトリクス２と、マトリクスの厚さ方向と垂直な面において規則的な格子状にマトリクス中に配設されマトリックス中に配設されマトリックスと屈折率が異なる複数の柱状構造体４と、を備えた相分離構造を有する成形体１であって、柱状構造体の中心軸が成形体の中心軸に向かって傾斜して配向されている、屈折率変調型位相格子層からなる成形体である。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形体およびその製造方法に関し、具体的には、モアレを防止するためにデジタルカメラ等で使用される成形体およびその製造方法に関する。

近年、高性能化が著しいホームビデオカメラやデジタルスチルカメラにおいては、撮像手段として、ＣＣＤエリアイメージセンサやＣＭＯＳエリアイメージセンサが用いられている。これらのセンサは、シリコン基板上に二次元的に配置された多数の受光素子で光電変換を行い、各受光素子で発生した電荷をＣＣＤ素子、あるいはＣＭＯＳ回路で、外部に転送する構成を備えている。これらのセンサでは、撮像素子は格子状に規則的に配置されている。さらに、受光素子（ピクセル）毎にカラー情報を得るため、各ピクセル上に、例えばＲＧＢのカラーフィルタがストライプ状に、または４種のフィルタが方形モザイク状に配置されている。

このように、上述したＣＣＤエリアイメージセンサ等では、撮像素子等が格子状に規則的に配置されているため、生成された被写体の画像に、擬似信号（モアレ）を発生する等の色再現上の不都合が生じることがある。このような問題を解決するため、特定周波数以上をカットする光学ローパスフィルタが用いられている。このような光学的ローパスフィルタとしては、水晶の複屈折を利用した光学的ローパスフィルタが最もよく使用されている。

一方、複屈折を利用する方法以外に、位相格子を利用して回折により光学ローパスフィルタとする方式も提案されている。位相格子には、表面凹凸型と屈折率変化型がある。
表面凹凸型としては、透明媒体の表面に機械的な切削加工や、型を押し当てるスタンパ法などの方法、あるいは、蒸着やイオンエッチング法などにより、規則的な凹凸構造を形成させて、これを光学用途に使用する試みがなされている（例えば、特許文献１）。

一方、屈折率変化型としては、プラスチックフィルムやシートに一次元あるいは二次元の規則構造を形成して光制御板等の光学用途に使用する試みがなされている。例えば、二次元の規則構造を形成するものとしては、ブロックポリマーをフィルムの厚さ方向に垂直な面内で整列配置させることが提案されている（非特許文献１）。

このような光学的ローパスフィルタとしては、膜状に維持した紫外線硬化性組成物に平行度の高い紫外線を照射することによって、配向方向に直交する面内において格子状に配列され、周期的に屈折率が変化する規則性の高い構造を形成されたプラスチック製の光学的ローパスフィルタが提案されている（特許文献１）。

特開２００７−３４２６０号公報

Maclomoecules 2003、 36、 3272-3288

特許文献１の光学的ローパスフィルタでは、マトリクス中にアスペクト比の高い柱状構造体が配置される構造であるため、その光学性能が入射光の角度によって大きく変化する。したがって、このような光学的ローパスフィルタを、デジタルカメラ等の撮像系に使用すると、撮像領域の中心付近では光が柱状構造体の配向方向に近い角度で入射するので優れたモアレ除去能を発揮するが、撮像領域の周縁領域においては光が柱状構造体の配向方向に対して斜めに入射するためモアレ除去能が大きく低下するという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、撮像系に使用されたとき、撮像領域全域にわたって高いモアレ除去能を有する成形体を提供することを目的とする。

本発明によれば、
光重合性組成物の硬化物からなるマトリクスと、該マトリクスの厚さ方向と垂直な面において規則的な格子状に該マトリクス中に配設され、該マトリックス中に配設され該マトリックスと屈折率が異なる複数の柱状構造体と、を備えた相分離構造を有する成形体であって、前記柱状構造体の中心軸が成形体の中心軸に向かって傾斜して配向されている、
屈折率変調型位相格子層からなる成形体が提供される。

このような構成によれば、撮像系に使用したとき、撮像領域の周縁領域においても、光が柱状構造体の配向方向に近い角度で入射することになるので、撮像領域の周縁領域でモアレ除去能が低下するおそれが抑制される。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記屈折率変調型位相格子層が、ガラス基板と一体に形成されている。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記屈折率変調型位相格子層の回折効率が１０％以上である。

本発明の他の態様によれば、
前記成形体の製造方法であって、
光硬化性モノマー又はオリゴマーと光重合開始剤とを含有する光重合性組成物を基板上に塗工する、または基板上に成形型に配置する工程と、
前記基板または前記成形型と光源の間にレンズを配置する工程と、
前記基板または前記成形型と前記レンズとの間に、光通過域と光不通過域とを有するフォトマスクを配置する工程と、
前記光源から、波長全値半幅が１００ｎｍ以下であり光強度分布が略一定の平行光を、前記レンズおよび前記フォトマスクを通して、前記基板上または前記成形型内の光重合性組成物に向けて照射し前記光重合性組成物のうち光が照射された部位を、未完全な硬化状態に硬化させる第１の光照射工程と、
前記フォトマスクを取り外して、更に波長半値全幅が１００ｎｍ以下であり光強度分布が略一定の平行光を前記成形型内の光重合性組成物に向けて照射し前記光重合性組成物の硬化を完了させる第２の光照射工程と、を含む、
成形体の製造方法が提供される。

本発明によれば、撮像系に使用されたとき、撮像領域全域にわたって高いモアレ除去能を有する成形体が提供される。

本発明の好ましい実施形態の成形体１の構成を模式的に示す斜視図である。 撮像系に用いられた成形体に対する光の入射状態を示す図面である。 本発明の実施形態の成形体の製造方法を説明する模式的な図面である。 本発明の実施形態の成形体のもう一つの製造方法を説明する模式的な図面である。 本発明の実施形態の成形体の製造に使用されるフォトマスクの模式的な図面である。 本発明の実施形態の成形体の製造に使用されるもう一つのフォトマスクの模式的な図面である。 本発明の実施例の成形体（プラスチックフィルム）の断面の光学顕微鏡像である。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態の成形体１を説明する。図１は本発明の好ましい実施形態の成形体１の構成を模式的に示す斜視図である。

図１に示されているように、成形体１は、透明な薄板状のマトリクス２と、マトリクス２と異なる屈折率を有し、マトリクス２の内部に配置された透明な複数の柱状構造体４とから構成される相分離構造を有する屈折率変調型位相格子層６を備えている。

本実施形態の成形体１では、デジタルカメラ等の光学系に使用されたとき撮像領域の中心を覆う中央領域では、柱状構造体４はその軸線が薄板（フィルム）形状の成形体１を厚さ方向に延びるように配置され、中央領域から撮像領域の周辺部を覆う周縁領域に向かうほど柱状構造体４は傾斜角が大きくなるように配置されている。

柱状構造体４の配置パターンは、イメージセンサの撮像素子の配列パターンと同一とするのが好ましい。すなわち、成形体と共に使用される撮像素子が正方格子状に配置される場合は柱状構造体４も正方格子状に配置され、撮像素子が三角格子状に配置される場合は柱状構造体４も三角格子状に配置されるのが好ましい。

柱状構造体４の形状、断面形状、直径、ピッチは特に限定されないが、柱状構造体４が円柱の場合、断面の直径は８０ｎｍ〜２５μｍが好ましく、さらに好ましくは１μｍ〜１５μｍであり、ピッチは１２０ｎｍ〜５０μｍが好ましく、さらに好ましくは２μｍ〜３０μｍである。

本実施形態では、屈折率変調型位相格子層６は、表面が平滑な板状部材であるガラス基板８上に設けられている。ガラス基板８は、ソーダガラス、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、色ガラス等で形成され、０．１ｍｍないし２．０ｍｍ程度のほぼ均一な厚さを有している。ガラス基板８は、ＩＲカット機能を有するガラスから作られても、多層膜からなる近赤外線を反射するＩＲカットフィルタや近赤外線吸収ガラスを用いたＩＲカットフィルタなどが設けられてもよい。また、屈折率変調型位相格子層６と反対側の表面に反射防止機能を付与したものでもよい。

次に、図２に沿って柱状構造体４の配向について説明する。
ホームビデオカメラやデジタルスチルカメラにおけるＣＣＤエリアイメージセンサ等を用いた撮像系では、レンズ１０からＣＣＤエリアイメージセンサ１２等へ光が入射する際、その入射光は撮像領域の周縁部ではある入射角θaをもつ。そのため、撮像領域の周縁部おいては、成形体１に光が厚さ方向に対して傾いて（傾斜して）入射することになる。

本実施形態の成形体１では、柱状構造体４の中心軸が成形体１の中心軸に向かって傾斜して配向されている。詳細には、柱状構造体４が、成形体１の中心部では垂直に、すなわち成形体１の厚さ方向に配向され、中心部から離れるにつれて徐々に傾斜角が大きくなるように配向させられている。傾斜角は、例えば、カメラユニット全体の設計によって決定される。小型カメラモジュールでは、入射角が20度程度である。

このような構成によって、この成形体１へ入射する光の角度θaと柱状構造体４の傾斜角θb（柱状構造体の中心軸と垂線のなす角度）の差をある範囲内に収めることによって、柱状構造体の配置方向と光の入射方向が平行に近くなり、アスペクト比の高い屈折率変調型回折格子である成形体１は十分なモアレ除去能を発揮する。

次に、本発明の好ましい実施形態の成形体の製造方法を説明する。
成形体１の原料である、光重合性組成物を、上述したガラス基板８の一方の面に、均一な厚さで、塗膜表面が平滑となるように、バーコーター、スリットダイコーター、スピンコーター、円コーター、グラビアコーター、CAPコーターなどの既知の方法によって塗布する。

以下に、光重合性組成物に用いることができる材料について説明する。
（多官能モノマー）
光重合性組成物には、多官能モノマーが含まれることが好ましい。このような多官能モノマーとしては、（メタ）アクリロイル基を含む（メタ）アクリルモノマーや、ビニル基、アリル基等を含有するものが特に好ましい。

多官能モノマーの具体例としては、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、１、４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１、６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、水添ジシクロペンタジエニルジ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、多官能のエポキシ（メタ）アクリレート、多官能のウレタン（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼン、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリルクロレンデート、Ｎ、Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、ジアリルフタレート等が挙げられ、これらを単独であるいは２種以上の混合物として使用することができる。

分子内に３個以上の重合性炭素−炭素二重結合を有する多官能性モノマーは、重合度差による架橋密度の粗密がより大きくなりやすく、柱状構造体が形成されやすくなるので好ましい。

特に好ましい３個以上の重合性炭素−炭素二重結合を有する多官能性モノマーとしては、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートがある。

光重合性組成物として２種以上の多官能モノマーあるいはそのオリゴマーを使用する場合には、それぞれの単独重合体としたときに互いに屈折率が異なるものを使用することが好ましく、その屈折率差が大きいものを組み合わせることがより好ましい。

成形体１で回折、偏向、拡散などの機能を高効率で得られるようにするためには、マトリクス２と柱状構造体４との屈折率差を大きくとることが必要であり、その屈折率差が０．０１以上であることが好ましく、０．０５以上であることがより好ましい。また、重合過程でモノマーが拡散することにより屈折率差が大きくなるので、拡散定数の差が大きい組み合わせが好ましい。

なお、３種以上の多官能モノマーあるいはオリゴマーを使用する場合は、それぞれの単独重合体の少なくともいずれか２つの屈折率差が上記範囲内となるようにすればよい。また、単独重合体の屈折率差が最も大きい２つのモノマーあるいはオリゴマーは、高効率な回折、偏向、拡散などの機能を得るために、重量比で１０：９０〜９０：１０の割合で用いることが好ましい。

（単官能モノマー）
また、光重合性組成物には、上記のような多官能モノマーあるいはオリゴマーとともに、分子内に１個の重合性炭素−炭素二重結合を有する単官能モノマーあるいはオリゴマーを使用してもよい。このような単官能モノマーあるいはオリゴマーとしては、（メタ）アクリロイル基を含む（メタ）アクリルモノマーや、ビニル基、アリル基等を含有するものが特に好ましい。

単官能モノマーの具体例としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、エチルカルビトール（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル（メタ）アクリレート、イソボニル（メタ）アクリレート、フェニルカルビトール（メタ）アクリレート、ノニルフェノキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロイルオキシエチルサクシネート、（メタ）アクリロイルオキシエチルフタレート、フェニル（メタ）アクリレート、シアノエチル（メタ）アクリレート、トリブロモフェニル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、トリブロモフェノキシエチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ｐ−ブロモベンジル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、２、２、３、３−テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレート化合物；スチレン、ｐ−クロロスチレン、ビニルアセテート、アクリロニトリル、Ｎ−ビニルピロリドン、ビニルナフタレン等のビニル化合物；エチレングリコールビスアリルカーボネート、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート等のアリル化合物等が挙げられる。

これら単官能モノマーあるいはオリゴマーは成形体１に柔軟性を付与するために用いられ、その使用量は多官能モノマーあるいはオリゴマーとの合計量のうち１０〜９９質量％の範囲が好ましく、１０〜５０質量％の範囲がより好ましい。

（ポリマー、低分子化合物）
また、光重合性組成物には、前記多官能モノマーあるいはオリゴマーと重合性炭素−炭素二重結合を持たない化合物を含む均一溶解混合物を用いることもできる。
重合性炭素−炭素二重結合を持たない化合物としては、例えば、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ナイロン等のポリマー類、トルエン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアルコール、エチルアルコール、酢酸エチル、アセトニトリル、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフランのような低分子化合物、有機ハロゲン化合物、有機ケイ素化合物、可塑剤、安定剤のような添加剤等が挙げられる。

これら重合性炭素−炭素二重結合を持たない化合物は、成形体１を製造する際に光重合性組成物の粘度を調節し取り扱い性を良くするためや、光重合性組成物中のモノマー成分比率を下げて、硬化性を良くするために用いられ、その使用量は多官能モノマーあるいはオリゴマーとの合計量のうち１〜９９質量％の範囲とすることが好ましく、取り扱い性も良くしつつ規則的な配列を持った柱状構造体を形成させるためには１〜５０質量％の範囲がより好ましい。

（開始剤）
光重合性組成物に使用する光重合開始剤は、紫外線等の活性エネルギー線を照射して重合を行う通常の光重合で用いられるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、ベンゾフェノン、ベンジル、ミヒラーズケトン、２−クロロチオキサントン、ベンゾインエチルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、ｐ−ｔ−ブチルトリクロロアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピルフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１、ジベンゾスベロン等が挙げられる。

これら光重合開始剤の使用量は、その他の光重合性組成物の重量に対して０.００１〜１０質量％の範囲とすることが好ましく、成形体１の透明性を落とさないようにするために０.０１〜５質量％とすることがより好ましい。

次に、光重合性組成物の硬化について説明する。
（光重合性組成物の配置）
まず光硬化性モノマー又はオリゴマーと光重合開始剤とを含有する光重合性組成物は、基板上に塗工、または基板上に成形型に配置される。
基板は、表面が平滑な板状部材である。例えば、基板の材質としてはガラスを用いることが可能であり、具体的には、ソーダガラス、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、色ガラス等が挙げられる。基板にはＩＲカット機能を持たせることが可能であり、多層膜で近赤外線を反射するＩＲカットフィルタや近赤外線吸収剤を混合したガラス板を用いたＩＲカットフィルタなどを用いることができる。

基板へ光重合性組成物を塗工する方法としては、バーコーター、スリットダイコーター、スピンコーター、円コーター、グラビアコーター、CAPコーターなどを用いた方法が挙げられる。また、塗布に際して屈折率変調型回折素子層の厚みを均一にし、かつ塗膜表面が平滑であることが重要である。
また、光重合性組成物を基板上の成形型に配置する場合は、例えば、基板上の光重合性組成物を、光を透過するフィルム等で挟み、挟み込まれた光重合性組成物の厚みをスペーサー等で制御する方法が挙げられる。
（レンズの設置）
本実施形態では、光重合性組成物を硬化させる光源と、光重合性組成物との間にレンズを配置することによって、成形体１の中心部材から離れるにつれて大きな傾斜角を有するように柱状構造体４を配向させている。

柱状構造体４の配向角度の分布は、照射光源とフォトマスクの間に配置されるレンズの位置、特性等によって、決定される。ここでは、ホームビデオカメラやデジタルスチルカメラに成形体１を搭載した状態での成形体１に対する入射光の角度の分布を再現することが重要である。

例えば、図３に示されているように、光源（図示せず）とフォトマスク１４の間に、凸レンズ１６を配置することによって、外方に向かって傾斜し、成形体１の中心から離れるにつれてその傾斜角が大きくなる柱状構造体４が形成される。尚、光重合性組成物に対する意図しない方向からの光照射を防ぐために、レンズ１６周辺に遮光板１８を配置することが望ましい。
このようにして製作された成形体１は、使用時には、屈折率変調型位相格子層６がガラス基板８よりもCCDエリアイメージセンサ側に設置される。

逆に、図４に示されているように、凹レンズ２０を使用すると、内方に向かって傾斜し、成形体１の中心から離れるにつれてその傾斜角が大きくなる柱状構造体４が形成される。この場合も、光重合性組成物に対する意図しない方向からの光照射を防ぐために、レンズ１６周辺に遮光板１８を配置することが望ましい。
このようにして製作された成形体１は、使用時には、ガラス基板８が屈折率変調型位相格子層６よりCCDエリアイメージセンサ側に設置される。

（フォトマスクによるテクスチャリング）
柱状構造体４の配列パターンはフォトマスク１４によるテクスチャリングで任意に決定することができる。ここで述べるテクスチャリングとは、あらかじめ位置情報を入力することによって、形成される構造体に高い規則性をもたせる方法である。

先ず、塗布した光重合性組成物とレンズ１９との間にフォトマスク１４を配置する。このとき、フォトマスク１４を、ガラス基板８上に塗布した光重合性組成物の上面に対して略平行に配置する。より精密に柱状構造体４の円径及びピッチを制御するためには、基材上に塗布した光重合性組成物の上面とフォトマスク１４との間の空隙を５０μｍ〜６００μｍにすることが好ましい。

フォトマスク１４を用いて柱状構造体４の形成位置を定める本実施形態の方法では、マスク開口で紫外光が回折される点に注意する必要がある。回折により、フォトマスクとは異なるパターンに形成位置が定められてしまったり、パターンが劣化しすぎて形成位置を定めることができなかったりするので、フォトマスクと光重合性組成物との距離を正確に定めねばならない。

フォトマスク１４は、フォトリソグラフィー法で使用されているもの等が使用できる。マスク孔のパターンや孔径のサイズ、ピッチ、形状は特に限定されるものではない。形状は、例えば、円形、三角形や四角形、六角形、八角形などの多角形でもよい。マスク孔が円形の場合、孔径は８０ｎｍ〜２５μｍが好ましく、さらに好ましくは１μｍ〜１５μｍであり、ピッチは１２０ｎｍ〜５０μｍが好ましく、さらに好ましくは２μｍ〜３０μｍである。

柱状構造体を正方格子状に配列するためには、例えば図５に示される円形のマスク孔２２が正方格子パターンで規則的に配列されたフォトマスク１４を用いる。また、柱状構造体を三角格子状に配列するためには、例えば図６に示されるマスク孔２４が三角格子パターンで規則的に配列されたフォトマスク２６を用いる。

本実施形態では、柱状構造体４を形成するためにフォトマスクによるテクスチャリングを使用しているが、これに限らず、可視あるいは紫外域の波長帯のレーザー光、Ｘ線、γ線等の放射線を走査照射して位置情報を入力してもよい。

（照射光源）
柱状構造体４を高い規則性で配列するには、光学フィルム１の膜厚方向に垂直な平面内において重合反応を均一に進めることが必要である。このため、照射光源は、その光強度分布を照射範囲で略均一であるものを用いる。
照射光源は、基材上に塗布した光硬化性重合体に対して紫外線等の平行光を照射することができるものが用いられる。照射する光の平行度は、広がり角が±０．０３ｒａｄ以下であるものが好ましく、より好ましくは±０．００１ｒａｄ以下の範囲である。

照射光源は、平行光を照射可能であることに加えて、照射する平行光の進行方向に対する垂直断面内で、平行光の光強度分布を略一定であるものを用いる。具体的には、点光源や棒状光源からの光を、ミラーやレンズ等により光強度分布が略一定（ハット型分布）の平行光としたもの、あるいはＶＣＳＥＬ等の面状光源等を使用することができる。
なお、レーザー光線は平行度の点では好ましい光源であるが、その光強度分布がガウス型の分布を有しているため、適当なフィルタ等を用いて光強度分布を略一定にして使用することが好ましい。

照射光源は、照射エリアを複数の領域に分割して（本実施形態では、９領域）、各領域の光強度を測定し、次式で与えられる照度分布の値が、２．０％以下であるものを用いている。より好ましくは、１．０％以下であるものを用いている。
照度分布＝（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）×１００

（第１の光照射ステップ）
第１の光照射ステップにおいて、光重合性組成物を不活性ガス雰囲気下に置くことが望ましい。不活性ガス雰囲気下への配置は、フォトマスク１４（または１６）を配置する前に行っても、フォトマスク１４（または１６）を配置した後に行っても良い。ただし、酸素が一定以上残存している条件下では、成形体１の表面に硬化不良が発生する可能性が高い。不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素などが挙げられる。不活性ガスを用いる目的は酸素を追い出すことであるので、酸素を含まない組成の気体であればどのような気体をも用いることができる。

不活性ガス雰囲気下で、照射対象範囲で波長全値半幅が１００ｎｍ以下であり光強度分布が略一定である紫外線等の平行光を照射光源から照射する。これにより、レンズ１６（または２０）とフォトマスク１４を通過した光が、光重合性組成物に所定の角度とパターンで照射される。

このようにして、第１の光照射ステップでは、光重合性組成物の光照射部位がゲル状に硬化するまで紫外線等の光を照射することによって、成形体１の内部における柱状構造体４の角度と形成位置を定める。

具体的には、柱状構造体１０の規則性及び高回折効率を両立させるために、光重合性組成物の硬化度が１０％〜８０％の範囲となるまで、より好ましくは、２０％〜６０％の範囲となるまで照射する。本実施形態では、光ＤＳＣ法で、光重合性組成物が完全に反応し光照射してもそれ以上発熱しない状態を硬化率１００％としている。

（第２の光照射ステップ）
第１の光照射ステップに続き、第２の光照射ステップでは、フォトマスク１４を取り外して、さらに波長全値半幅が１００ｎｍ以下であり光強度分布が略一定の平行光を、レンズ１９を通して光重合性組成物に対して照射する。これにより、第１の光照射ステップで角度と形成位置が定められた柱状構造体４と、それ以外の部分であるマトリクス２とからなる相分離構造を所定の方向に形成して、マトリクス２と柱状構造体４との間の屈折率差を高めつつ光重合性組成物の硬化を完全に終了させる。

照射光としてレンズ１６または２０を透過した指向性の高い光を用いているので、柱状構造体４は、明瞭な柱状構造としてマトリクス２中に、その位置すなわち中心からの距離に応じた所定角度をもって配向されるように形成される。これにより、成形体１は、マトリクス２と柱状構造体４との境界で、屈折率の変化が明瞭に現れるように形成される。

本実施形態では、第１の光照射ステップで柱状構造体４を完全には硬化させず、形成位置を定めるのみである。そして、第２の光照射ステップにおいて、マトリクス２と柱状構造体４とがある程度の硬度差にある未完全硬化状態で、全体にレンズ１６または２０を透過した指向性の高い光を照射し、全体を完全に硬化させている。このとき、柱状構造体４の重合自己促進効果によるマトリクス２との架橋密度差と、柱状構造体４とマトリクス２との間での反応拡散による組成分布により、両者間に有意な屈折率差を与えることができ、また、所定の方向に延びるアスペクト比の高い柱状構造体４を形成することができる。

（回折効率の算出）
製造した成形体１に、標準正規分布の強度分布を持つレーザー光線を入射させて０次、１次、２次の回折スポットの強度を測定し、１次の回折スポットの測定強度を、入射光全体の強度で除した値を成形体１の回折効率として算出する。回折スポットが複数点現れる場合は、それらの合計の強度を入射光全体の強度で除した値とする。
本実施形態の成形体１は、回折効率が１０％以上（１０％≦回折効率≦１００％）である。

成形体１は、光学的ローパスフィルタに用いることができる。デジタルカメラ等の撮影系では、しばしばモアレ（偽色）が問題となる。この原因は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のセンサが規則的に配列しているため撮影対象に含まれる規則的パターンと干渉してしまうことにある。この問題を解決する手段の一つとして、光学的ローパスフィルタを用いる。光学的ローパスフィルタは、入力された光を複数点に分離することにより干渉の影響を抑え、モアレを抑制する効果を有する。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含される。

以下に、本発明を実施例により具体的に説明する。
（実施例１）
フェノキシエチルアクリレート１５質量部（新中村化学工業社製）と、ポリエチレングリコールジメタクリレート（商品名：ＮＫ−エステル１４Ｇ、新中村化学工業社製）５０質量部と、ＮＫ−オリゴＵ−２ＰＰＡ（新中村化学工業社製）２５質量部と、トリメチロールプロパントリメタクリレート１０質量部とからなる混合物に、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．６質量部を溶解させ光重合性組成物を得た。

得られた光重合性組成物を、１００ｍｍ角、厚さ０．７ｍｍのガラス基板上にバーコーターを用いて塗工した。バーはテスター産業(株)社製を用いた。バーコーターは、巻いてあるワイヤーの径が４０番のバーを使用して塗工した。次いで、光重合性組成物の上部に直径約５０ｍｍの平凹レンズを設置し、平凹レンズと光重合性組成物の中間部に４μｍ角の正方形の光通過域が８μｍピッチで正方格子状に配列したフォトマスクを配置した。フォトマスクの上部方向から、光強度分布が略一定である紫外平行光を９００ｍＪ／ｃｍ２で照射した。

その後、フォトマスクを取り外し、更に１２００ｍＪ／ｃｍ２で紫外平行光を照射して光重合性組成物を重合硬化しプラスチックフィルムを得た。

図７に得られたプラスチックフィルムの中心から約２ｃｍの位置における断面の光学顕微鏡像を示す。この断面の観察像から、製造されたプラスチックフィルム内の柱状構造が、フィルムの光照射面側からガラス基板側の面まで貫通し、且つ斜めに柱状構造体が形成されていることがわかる。

本実施例で得られたプラスチックフィルムの回折効率を測定した。フィルムの中心部における回折効率はレーザー光線の入射角がフィルム面に対して垂直の時に極大となり、約６０％であった。また、フィルムの中心から約２ｃｍの位置における回折効率は、レーザー光線の入射角がフィルム面に対して垂直から約１５度傾斜した位置で極大となり、約５５％であった。

（比較例１）
平凹レンズを用いずに光の照射を行う以外は実施例１と同じ条件で、プラスチックフィルム得た。得られたプラスチックフィルムの回折効率を測定した。フィルムは場所による回折効率の角度依存性の違いは無く、レーザー光線の入射角がフィルム面に対して垂直の時に極大となり、約７０％であった。レーザー光線の入射角がフィルム面に対して垂直から約１５度傾斜した位置での回折効率は約２０％であり、特に回転軸と直交する方向では回折光がほとんど観測できなかった。

このように、実施例１では撮像領域の端部に近い部分で、斜めに入射してきた光に対して高い回折効率を保つことができたが、比較例１では斜めに入射してきた光に対して回折効率が大きく落ち込むことが確認できた。
以上のように、照射光源とフォトマスクの間にレンズを設置することで、柱状構造体の角度を制御し、撮像領域の全体にわたって高いモアレ除去能を有する成形体が作製可能であることが分かった。

１：成形体
２：マトリクス
４：柱状構造体
６：屈折率変調型位相格子層
８：ガラス基板

Claims (4)

1. 光重合性組成物の硬化物からなるマトリクスと、該マトリクスの厚さ方向と垂直な面において規則的な格子状に該マトリクス中に配設され、該マトリックス中に配設され該マトリックスと屈折率が異なる複数の柱状構造体と、を備えた相分離構造を有する成形体であって、
   前記柱状構造体の中心軸が成形体の中心軸に向かって傾斜して配向されている、屈折率変調型位相格子層からなる成形体。
2. 前記屈折率変調型位相格子層が、ガラス基板と一体に形成されている、
   請求項１に記載の成形体。
3. 前記屈折率変調型位相格子層の回折効率が１０％以上である。
   請求項１または２に記載の成形体。
4. 請求項１記載の成形体の製造方法であって、
   光硬化性モノマー又はオリゴマーと光重合開始剤とを含有する光重合性組成物を基板上に塗工する、または基板上に成形型に配置する工程と、
   前記基板または前記成形型と光源の間にレンズを配置する工程と、
   前記基板または前記成形型と前記レンズとの間に、光通過域と光不通過域とを有するフォトマスクを配置する工程と、
   前記光源から、波長全値半幅が１００ｎｍ以下であり光強度分布が略一定の平行光を、前記レンズおよび前記フォトマスクを通して、前記基板上または前記成形型内の光重合性組成物に向けて照射し前記光重合性組成物のうち光が照射された部位を、未完全な硬化状態に硬化させる第１の光照射工程と、
   前記フォトマスクを取り外して、更に波長半値全幅が１００ｎｍ以下であり光強度分布が略一定の平行光を前記成形型内の光重合性組成物に向けて照射し前記光重合性組成物の硬化を完了させる第２の光照射工程と、を含む、
   成形体の製造方法。