JP2023084865A - Optical element and light irradiation device - Google Patents
Optical element and light irradiation device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023084865A JP2023084865A JP2021199227A JP2021199227A JP2023084865A JP 2023084865 A JP2023084865 A JP 2023084865A JP 2021199227 A JP2021199227 A JP 2021199227A JP 2021199227 A JP2021199227 A JP 2021199227A JP 2023084865 A JP2023084865 A JP 2023084865A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- pattern
- adhesive
- region
- optical element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
Description
本発明は、光学素子および光照射装置に関する。 The present invention relates to an optical element and a light irradiation device.
光学素子は、光と物質との相互作用により、様々な機能を発現する素子である。光の照射領域を変換するための光学素子として、例えば回折光学素子がある。回折光学素子は、Diffractive Optical ElementまたはDOEと呼ばれることもある。DOEの上面は、屈折率の異なる物質が交互に配置された光学領域を有する。光学領域は、一方の物質が空気である場合、他方の物質による凹凸により構成される。DOEに光が入射すると、凹部への入射光と凸部への入射光との間で光路差が生じるため、光が回折する。光の回折を利用することにより、光の照射領域を変換できる。 An optical element is an element that exhibits various functions through interaction between light and matter. As an optical element for converting the light irradiation area, for example, there is a diffractive optical element. Diffractive optical elements are sometimes called Diffractive Optical Elements or DOEs. The top surface of the DOE has optical regions with alternating materials of different refractive indices. When one material is air, the optical region is composed of irregularities due to the other material. When light enters the DOE, the light is diffracted because an optical path difference occurs between the light incident on the concave portion and the incident light on the convex portion. By utilizing the diffraction of light, the light irradiation area can be converted.
DOE等の光学素子は、光源等と組み合わせることにより、光照射装置として使用される。光照射装置において、光学素子はホルダ等により光源から離した状態で保持される。光学素子とホルダとは接着剤等により固定される。光学素子に接着剤を塗布すると、凹凸等からなる光学領域へ接着剤が浸入するおそれがある。光学領域への接着剤の浸入により、光学素子が機能を喪失するという問題が発生しうる。 An optical element such as a DOE is used as a light irradiation device in combination with a light source or the like. In the light irradiation device, the optical element is held in a state separated from the light source by a holder or the like. The optical element and the holder are fixed with an adhesive or the like. When the adhesive is applied to the optical element, there is a risk that the adhesive will penetrate into the optical region formed by unevenness or the like. Penetration of the adhesive into the optical area can cause problems with the optical element becoming non-functional.
特許文献1において、ラインアンドスペース状のグレーティング・パターンの両端に接着剤溜め溝を形成することにより、グレーティング・パターンへの接着剤の浸入を抑制する光学素子が開示されている。特許文献1に記載の光学素子において、接着剤が接着剤溜め溝に溜め込まれることにより、グレーティング・パターンへの接着剤の浸入を抑制している。この場合、接着剤溜め溝として、接着剤を溜め込むために十分な容積が必要である。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200000 discloses an optical element that suppresses penetration of an adhesive into a grating pattern by forming adhesive reservoir grooves at both ends of the grating pattern in the form of lines and spaces. In the optical element described in
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、光学領域への接着剤の浸入を抑制できる光学素子を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical element capable of suppressing penetration of an adhesive into an optical region.
第1の発明は、基材と、基材の少なくとも一の面の上に位置する、光学機能層と、を備え、光学機能層は、基材に面する側と反対側の面に、光学領域および光学領域の外周に位置する第1接着剤浸入抑制領域を有し、光学領域は、凹部および凸部からなる光学パターンを有し、第1接着剤浸入抑制領域は、溝からなる第1接着剤浸入抑制パターンを有し、光学パターンの凹部の開口幅をW0とし、光学パターンの凹部の深さをD0とし、第1接着剤浸入抑制パターンの開口幅をW1とし、第1接着剤浸入抑制パターンの深さをD1とすると、(D1/W1)は(D0/W0)より大きい、光学素子である。 A first invention comprises a substrate and an optical functional layer located on at least one surface of the substrate, the optical functional layer having an optical It has a first adhesive permeation suppression region located on the perimeter of the region and the optical region, the optical region has an optical pattern made up of recesses and protrusions, and the first adhesive permeation suppression region is a first adhesive permeation suppression region made up of grooves. It has an adhesive permeation suppression pattern, the aperture width of the recess of the optical pattern is W0, the depth of the recess of the optical pattern is D0, the aperture width of the first adhesive permeation suppression pattern is W1, and the first adhesive permeation Assuming that the depth of the suppression pattern is D1, (D1/W1) is an optical element larger than (D0/W0).
第2の発明は、一の面に、光学領域および光学領域の外周に位置する第1接着剤浸入抑制領域を有する、光学機能基材を備え、光学領域は、凹部および凸部からなる光学パターンを有し、第1接着剤浸入抑制領域は、溝からなる第1接着剤浸入抑制パターンを有し、光学パターンの凹部の開口幅をW0とし、光学パターンの凹部の深さをD0とし、第1接着剤浸入抑制パターンの幅をW1とし、第1接着剤浸入抑制パターンの深さをD1とすると、(D1/W1)は(D0/W0)より大きい、光学素子である。 A second invention is provided with an optical functional base material having, on one surface, an optical region and a first adhesive penetration suppression region located on the outer periphery of the optical region, wherein the optical region is an optical pattern consisting of concave portions and convex portions. The first adhesive permeation suppression area has a first adhesive permeation suppression pattern consisting of grooves, the opening width of the concave portion of the optical pattern is W0, the depth of the concave portion of the optical pattern is D0, and the Assuming that the width of the first adhesive permeation suppression pattern is W1 and the depth of the first adhesive permeation suppression pattern is D1, (D1/W1) is greater than (D0/W0) in the optical element.
第3の発明は、第1接着剤浸入抑制パターンは、光学領域を囲む第1閉曲線を形成する、第1の発明または第2の発明に記載の光学素子である。 A third invention is the optical element according to the first invention or the second invention, wherein the first adhesive permeation suppression pattern forms a first closed curve surrounding the optical region.
第4の発明は、第1閉曲線の形状は、光学領域の枠の形状と同じ形状である、第3の発明に記載の光学素子である。 A fourth invention is the optical element according to the third invention, wherein the shape of the first closed curve is the same as the shape of the frame of the optical region.
第5の発明は、第1閉曲線は、二重以上に形成される、第3の発明または第4の発明に記載の光学素子である。 A fifth invention is the optical element according to the third invention or the fourth invention, wherein the first closed curve is formed in two or more.
第6の発明は、第1接着剤浸入抑制領域は、マークを有する、第1の発明から第5の発明までのいずれかに記載の光学素子である。 A sixth invention is the optical element according to any one of the first invention to the fifth invention, wherein the first adhesive penetration suppression area has a mark.
第7の発明は、マークは、溝からなり、かつ、第1接着剤浸入抑制パターンと混在している、第6の発明に記載の光学素子である。 A seventh invention is the optical element according to the sixth invention, wherein the mark is a groove and is mixed with the first adhesive permeation suppression pattern.
第8の発明は、光学領域は、枠と、枠から内側に向かって0μmより大きく150μmより小さい距離の範囲を満たす領域である第2接着剤浸入抑制領域と、第2接着剤浸入抑制領域で囲まれる領域である中心領域と、を有し、第2接着剤浸入抑制領域は、光学領域の凹部に位置し、光学領域の凸部と連続した第2閉曲線を形成する、第2接着剤浸入抑制パターンを有し、第2閉曲線は、中心領域を囲むように形成される、第1の発明から第7の発明までのいずれかに記載の光学素子である。 In an eighth aspect of the invention, the optical region comprises a frame, a second adhesive permeation suppression region which is a region satisfying a range of a distance greater than 0 μm and less than 150 μm toward the inside from the frame, and a second adhesive permeation suppression region. and a central region that is an enclosed region, wherein the second adhesive permeation suppression region is located in the concave portion of the optical region and forms a second closed curve that is continuous with the convex portion of the optical region. The optical element according to any one of the first to seventh inventions, which has a suppression pattern and the second closed curve is formed so as to surround the central region.
第9の発明は、第2接着剤浸入抑制パターンの上面は、光学領域の凸部の上面と同じ高さである、第8の発明に記載の光学素子である。 A ninth invention is the optical element according to the eighth invention, wherein the top surface of the second adhesive permeation suppression pattern is at the same height as the top surface of the convex portion of the optical region.
第10の発明は、第2閉曲線は、二重以上に形成される、第8の発明または第9の発明に記載の光学素子である。 A tenth invention is the optical element according to the eighth invention or the ninth invention, wherein the second closed curve is formed in two or more.
第11の発明は、第10の発明に記載の光学素子において、入射光の波長に対する、互いに平行に向き合う2つの第2接着剤浸入抑制パターンのピッチの比率は、0.2以上2.0以下である、光学素子である。 An eleventh invention is the optical element according to the tenth invention, wherein the ratio of the pitch of the two second adhesive permeation suppression patterns that face each other in parallel to the wavelength of the incident light is 0.2 or more and 2.0 or less. is an optical element.
第12の発明は、第10の発明に記載の光学素子において、入射光の波長に対する、互いに平行に向き合う2つ第2接着剤浸入抑制パターンのピッチの比率は、0.4以上1.4以下である、光学素子である。 A twelfth invention is the optical element according to the tenth invention, wherein the ratio of the pitch of the two second adhesive permeation suppression patterns facing each other in parallel to the wavelength of the incident light is 0.4 or more and 1.4 or less. is an optical element.
第13の発明は、第2閉曲線は、不規則な形状である、第8の発明から第12の発明までのいずれかに記載の光学素子である。 A thirteenth invention is the optical element according to any one of the eighth invention to the twelfth invention, wherein the second closed curve has an irregular shape.
第14の発明は、第2接着剤浸入抑制パターンは、紫外線硬化性樹脂により構成される、第8の発明から第13の発明までのいずれかに記載の光学素子である。 A fourteenth invention is the optical element according to any one of the eighth invention to the thirteenth invention, wherein the second adhesive permeation suppression pattern is made of an ultraviolet curable resin.
第15の発明は、光学パターンは、入射光の光軸から見て、凹部と凸部との境界が曲線を含むパターンを有する、第1の発明から第14の発明までのいずれかに記載の光学素子である。 A fifteenth invention is the optical pattern according to any one of the first invention to the fourteenth invention, wherein the optical pattern has a pattern in which a boundary between the concave portion and the convex portion includes a curved line when viewed from the optical axis of the incident light. It is an optical element.
第16の発明は、光学パターンは、入射光を回折する機能を有する、第1の発明から第15の発明までのいずれかに記載の光学素子である。 A sixteenth invention is the optical element according to any one of the first to fifteenth inventions, wherein the optical pattern has a function of diffracting incident light.
第17の発明は、第1の発明から第16の発明までのいずれかに記載の光学素子を備えた、光照射装置である。 A seventeenth invention is a light irradiation device comprising the optical element according to any one of the first invention to the sixteenth invention.
以上のように本発明によれば、光学領域への接着剤の浸入を抑制できる光学素子を提供できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an optical element capable of suppressing penetration of the adhesive into the optical region.
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示および理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated with reference to drawings. In the drawings attached to this specification, for the convenience of illustration and easy understanding, scales, dimensional ratios, etc. are appropriately changed and exaggerated from those of the real thing.
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば「平行」、「直交」、「同一」等の用語、長さおよび角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲まで含めて解釈することとする。 Also, terms such as "parallel," "perpendicular," "identical," length and angle values, etc. that specify shapes and geometric conditions and degrees thereof, as used herein, are not strictly defined. Without being bound by the meaning, it is interpreted to include the extent to which similar functions can be expected.
光照射装置1は、照射領域が変換された光を照射する装置である。図1は、光照射装置1の構成を示す図である。図1に示すように、x軸、y軸およびz軸からなる三次元座標を定める。x軸、y軸およびz軸は、それぞれ互いに直交する。図1(a)は、光照射装置1の上面図である。図1(b)は、光照射装置1の底面図である。図1(c)は、光照射装置1の側面図である。図1(d)は、図1(a)における光照射装置1のA-A線断面図である。図1に示すように、光照射装置1は、ホルダ2、光源3、接着剤4、光学素子10を備える。
The
ホルダ2は、光学素子10を光源3から離した状態で保持するための部材である。ホルダ2は、特に限定はしないが、例えば図1に示す形状であってもよい。ホルダ2の寸法について、例えば、上面および底面の外形は4×4mm、上面の開口は3×3mm、底面の開口は2×2mm、側面の外形は2×4mmであってもよい。ホルダ2を構成する材料は、例えば、アクリル系やエポキシ系の樹脂、ガラス、金属、等であってもよい。
The
光源3は、光を発する装置である。光源3は、特に限定はしないが、例えば、垂直共振器面発光レーザ等であってもよい。垂直共振器面発光レーザは、Vertical Cavity Surface Emitting LaserまたはVCSELと呼ばれることもある。VCSELは、温度変化に対する特性変化が小さいため、安定した光を発することができる。光源3からの光としては、例えば、ピーク波長が850nmや940nm等の近赤外光を用いてもよい。近赤外光は、人間の目に不可視であるため、人間の視界を妨害しない。また、近赤外光は、室内であれば使用する環境の外光に影響されにくい。
The
接着剤4は、光学素子10をホルダ2に固定する部材である。例えば、光学素子10とホルダ2の界面に接着剤4を塗布することにより、両者を接着する。接着剤4は、特に限定はしないが、例えば、紫外線硬化接着剤、熱硬化接着剤、等であってもよい。接着剤4として紫外線硬化接着剤、熱硬化接着剤、等を用いることにより、光照射装置1が安定して機能するために十分な接着力を発揮できる。
The adhesive 4 is a member that fixes the
光学素子10は、光と物質との相互作用により、様々な機能を発現する素子である。図2は、光学素子10による光の照射領域の変換について示す図である。図2に示す変換前照射領域S1および変換後照射領域S2は、あくまで一例である。変換前照射領域S1は、例えば1つの円である。光30が光学領域5を通過することにより、光30の照射領域が変換される。変換後照射領域S2は、スクリーン7において、例えば9つの円とすることができる。光学領域5について光学設計を行うことにより、光の照射領域を自在に制御できる。
The
光学素子10の構成について説明する。図3は、光学素子10の構成を示す図である。図3(a)は、光学素子10の斜視図である。図3(b)は、図3(a)における光学素子10のB-B線断面図である。図3に示すように、光学素子10は、基材11と、光学機能層12と、を備える。
A configuration of the
基材11は、光学機能層12を支持するための部材である。基材11は、光透過性を有していてもよい。基材11は、例えば、石英ガラス、ソーダガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、バリウムホウケイ酸ガラス、アミノホウケイ酸ガラス、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、メタクリル酸メチルブタジエンスチレン共重合体、メタクリル酸メチルスチレン共重合体、アクリルスチレン共重合体、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体、等であってもよい。
なお、反射型の光学素子として使用する場合、基材11は、必ずしも光透過性であることを要しない。
The
When used as a reflective optical element, the
基材11の形状は、特に限定はしないが、例えば、直方体、等であってもよい。基材11の寸法は、例えば、3mm×3mm×0.5mmであってもよい。なお、基材11の端部は面取りされていてもよい。基材11の端部が面取りされていることにより、基材11を搬送等する際に、基材11の端部の欠損を抑制できる。
The shape of the
光学機能層12は、光学領域5を形成するための層である。光学機能層12は、基材の少なくとも一の面の上に位置する。光学機能層12の膜厚は、例えば、20μmであってもよい。光学機能層12は、例えば、スピンコート法等により形成されてもよい。
The
光学機能層12は、特に限定はしないが、例えば、紫外線硬化性樹脂、等であってもよい。紫外線硬化性樹脂は、例えば、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリチオール、ブタジエンアクリレート等を主材とした樹脂であってもよい。光学機能層12が紫外線硬化性樹脂により形成されることにより、インプリント法等により簡便に光学領域5を形成できる。
Although the
なお、光学機能層12は、例えば、熱硬化性樹脂または電子線硬化性樹脂により形成されてもよい。また、光学機能層12は、熱硬化型または紫外線硬化型のスピンオングラスにより形成されてもよい。
Note that the
基材11と光学機能層12との間には、密着層を形成してもよい。密着層は、例えば、シランカップリング剤、等であってよい。密着層を形成することにより、基材11と光学機能層12との密着性を向上させることができる。密着性の向上により、インプリント法において、モールド8を光学機能層12から離型する際に、基材11と光学機能層12とが剥離することを抑制できる。さらに、光学素子として長期間使用する場合、密着性が向上していることが有利に働くことが多い。
An adhesion layer may be formed between the
基材11および光学機能層12は、光学機能基材13として1層にまとめられていてもよい。図4は、光学素子10の別形態の構成を示す図である。図4(a)は、光学素子10の斜視図である。図4(b)は、図4(a)における光学素子10のC-C線断面図である。図4に示すように、光学素子10は、光学機能基材13と、を備える。
The
光学機能基材13は、光学領域5を形成するための部材である。光学機能基材13は、独立して形状を維持できる部材である。光学機能基材13は、光透過性を有していてもよい。光学機能基材13としては、例えば、石英ガラス、ソーダガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、バリウムホウケイ酸ガラス、アミノホウケイ酸ガラス、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、メタクリル酸メチルブタジエンスチレン共重合体、メタクリル酸メチルスチレン共重合体、アクリルスチレン共重合体、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体等を用いてもよい。光学機能基材13には、例えば、エッチング法や射出成型法、等により、光学領域5を形成することができる。
なお、反射型の光学素子として使用する場合、光学機能基材13は、必ずしも光透過性であることを要しない。
The optical
When used as a reflective optical element, the optical
光学機能基材13の形状としては、特に限定はしないが、例えば、直方体等であってもよい。光学機能基材13の寸法は、例えば、3mm×3mm×0.5mmであってもよい。なお、光学機能基材13の端部は面取りされていてもよい。光学機能基材13の端部が面取りされていることにより、光学機能基材13を搬送等する際に、光学機能基材13の端部の欠損を抑制できる。
The shape of the
図3(a)に示すように、光学機能層12は、基材11に面する側と反対側の面に、光学領域5および光学領域5の外周に位置する第1接着剤浸入抑制領域51Aを有する。図4(a)に示すように、光学機能基材13は、一の面に、光学領域5および光学領域5の外周に位置する第1接着剤浸入抑制領域51Aを有する。
As shown in FIG. 3( a ), the
光学領域5は、入射光に対して光学的な機能を発現する領域である。光学的な機能は、光の回折や屈折等による機能であってもよい。図3(b)および図4(b)に示すように、光学領域5は、凹部5Bおよび凸部5Cからなる光学パターン5Aを有する。凹部5Bは、空気により占められる部分である。凸部5Cは、光学機能層12または光学機能基材13を構成する材料により占められる部分である。凹部5Bと凸部5Cとは、屈折率が異なる物質により構成される。凹部5Bへの入射光と凸部5Cへの入射光との間で光路差が生じるため、光学的な機能を発現できる。
The
光学パターン5Aは、図3(b)および図4(b)に示す2レベルの例に限られず、3レベル以上であってもよい。図5は、nレベルの光学パターン5Aからなる光学領域5のz方向における断面図である。nは2以上の自然数である。nレベルとは、光学パターン5Aの最大の段数がnということである。図5に示すように、n未満の段数の光学パターン5Aが存在していてもよい。nの値が大きいほど、光の照射領域をより正確に制御できる。
The optical pattern 5A is not limited to the two-level example shown in FIGS. 3(b) and 4(b), and may have three or more levels. FIG. 5 is a cross-sectional view in the z-direction of the
光学パターン5Aは、入射光の光軸から見て、凹部5Bと凸部5Cとの境界が曲線を含むパターンを有していてもよい。図6は、光学領域5における光学パターン5Aの構成を示す概念図である。入射光の光軸は、図6におけるz軸である。凹部5Bと凸部5Cとの境界とは、凹部5Bを構成する空気と凸部5Cを構成する物質との界面である。曲線とは、例えば、波線や折れ線、またはこれらの組み合わせであってもよい。凹部5Bと凸部5Cとの境界が曲線を含むことにより、光の照射領域をより正確に制御できる。
The optical pattern 5A may have a pattern in which the boundaries between the
光学領域5は、同一の光学パターン5Aからなる単位セル53が配列されたパターンであってもよい。単位セル53が配列されたパターンは、グレーティングセルアレイ型と呼ばれる。グレーティングセルアレイ型は、Grating Cell Array型またはGCA型と呼ばれることもある。図7は、GCA型の光学領域5の構成を示す概念図である。図7においては、9つの単位セル53が配列されたGCA型の光学領域5の例を示している。GCA型の光学領域5は、単位セル53ごとに異なる向きで配列されていてもよい。GCA型の光学領域5とすることにより、光の照射領域をより正確に制御できる。
The
凹部5Bの開口幅および凸部5Cの幅は、光学機能層12または光学機能基材13の上面において、例えば、0.1μm以上20μm以下であってもよい。凹部5Bの深さ、すなわち凸部5Cの高さは、例えば、0.1μm以上3μm以下であってもよい。光学パターン5Aのピッチは、例えば、0.2μm以上40μm以下であってもよい。
The opening width of the
第1接着剤浸入抑制領域51Aは、光学パターン5Aへの接着剤4の浸入を抑制する領域である。図3(b)および図4(b)に示すように、第1接着剤浸入抑制領域51Aは、溝からなる第1接着剤浸入抑制パターン6Aを有する。第1接着剤浸入抑制パターン6Aは、光学パターン5Aへの接着剤4の浸入を抑制するパターンである。第1接着剤浸入抑制パターン6Aが溝からなることにより、接着剤4の浸入に対する抵抗力を有し、光学パターン5Aへの接着剤4の浸入を抑制できる。
The first adhesive
光学パターン5Aの凹部5Bの開口幅をW0とし、光学パターン5Aの凹部5Bの深さをD0とし、第1接着剤浸入抑制パターン6Aの開口幅をW1とし、第1接着剤浸入抑制パターン6Aの深さをD1とすると、(D1/W1)は(D0/W0)より大きい。言い換えると、第1接着剤浸入抑制パターン6Aのアスペクト比は、光学パターン5Aの凹部5Bのアスペクト比より、大きいアスペクト比である。第1接着剤浸入抑制パターン6Aのアスペクト比が光学パターン5Aの凹部5Bのアスペクト比より大きいことにより、第1接着剤浸入抑制パターン6Aの内包空気の圧力が向上するため、接着剤4の進行を第1接着剤浸入抑制パターン6Aで止めることができる。よって、光学パターン5Aへの接着剤4の浸入を抑制できる。W1を小さくするほど、第1接着剤浸入抑制領域51Aの単位面積における第1接着剤浸入抑制パターン6Aの配置本数が多くなるため、第1接着剤浸入抑制パターン6Aの面積を小さくできる。
Let W0 be the opening width of the recessed
図8は、光学パターン5Aの凹部5Bおよび第1接着剤浸入抑制パターン6Aのz軸における断面拡大図である。図8(a)は、光学パターン5Aが2レベルである形態の図である。図8(b)は、光学パターン5Aが4レベルである形態の図である。光学パターン5Aの凹部5Bの開口幅W0は、光学機能層12または光学機能基材13の上面における幅である。また、光学パターン5Aの凹部5Bの深さD0は、光学機能層12または光学機能基材13の上面から凹部5Bの最底面までの深さである。
FIG. 8 is an enlarged sectional view along the z-axis of the
図8に示すように、光学パターン5Aの凹部5Bの深さD0および第1接着剤浸入抑制パターン6Aの深さD1は、同じ深さであってもよい。D0およびD1が同じ深さである場合、光学パターン5Aの凹部5Bの開口幅W0および第1接着剤浸入抑制パターン6Aの開口幅W1の大小関係によりアスペクト比の大小関係を決定できる。さらに、光学パターン5Aおよび第1接着剤浸入抑制パターン6Aの同時加工が可能になるためプロセスを簡素化できる。
As shown in FIG. 8, the depth D0 of the
第1接着剤浸入抑制パターン6Aの開口幅W1は、光学機能層12または光学機能基材13の上面において、例えば、50nm以上1μm以下であってもよい。第1接着剤浸入抑制パターン6Aの深さD1は、例えば、0.1μm以上3μm以下であってもよい。第1接着剤浸入抑制パターン6Aのピッチは、例えば、0.1μm以上2μm以下であってもよい。第1接着剤浸入抑制パターン6Aのピッチは、一定でなくてもよい。
The opening width W1 of the first adhesive
図9は、z軸方向から見たときの第1接着剤浸入抑制パターン6Aの形態例を示す図である。図9(a)に示すように、第1接着剤浸入抑制パターン6Aは、光学領域5を囲む第1平曲線L1を形成していてもよい。第1接着剤浸入抑制パターン6Aが光学領域5を囲む第1平曲線L1を形成していることにより、接着剤4の浸入可能性のある全方向に第1接着剤浸入抑制パターン6Aが形成されるため、光学パターン5Aへの接着剤4の浸入の抑制効果が高い。なお、図9(b)に示すように、第1接着剤浸入抑制パターン6Aの形状は、途切れていてもよい。
FIG. 9 is a diagram showing a form example of the first adhesive
図9に示すように、第1接着剤浸入抑制パターン6Aの形状は、光学領域5の枠50の形状と同じ形状であってもよい。枠50の形状は、例えば、四角形や円形であってもよい。枠50の形状は、接着剤4の浸入方向に垂直な線の軌跡に沿った形状に近い。すなわち、接着剤4が第1接着剤浸入抑制パターン6Aの延びる方向と垂直な方向へ進むため、光学パターン5Aへの接着剤4の浸入の抑制効果が高い。
As shown in FIG. 9, the shape of the first adhesive
第1閉曲線L1は、二重以上に形成されていてもよい。第1閉曲線L1が二重以上に形成されていることにより、接着剤4がとどまる境界線を複数有することができるため、光学パターン5Aへの接着剤4の浸入を強力に抑制できる。 The first closed curve L1 may be formed twice or more. Since the first closed curve L1 is formed in two or more layers, it is possible to have a plurality of boundary lines where the adhesive 4 stays, so that the penetration of the adhesive 4 into the optical pattern 5A can be strongly suppressed.
第1接着剤浸入抑制領域51Aは、マーク9を有していてもよい。図10は、マーク9の配置例を示す図である。図10において、第1接着剤浸入抑制パターン6Aの図示は省略されている。図10に示すように、マーク9は、第1接着剤浸入抑制領域51Aの四隅の全部または一部に配置されていてもよい。また、マーク9の配置箇所や数は、適宜変更されてもよい。マーク9は、パターン形状の自由度が高く、第1接着剤浸入抑制パターン6Aと視認性に十分な差をつけることができるため、マーク9と第1接着剤浸入抑制パターン6Aとが混在していてもよい。マーク9が第1接着剤浸入抑制パターン6Aと混在していることにより、第1接着剤浸入抑制領域51Aの配置やサイズといった設計の自由度を最大限に高めることができる。
The first adhesive
マーク9は、例えば、アライメントマーク、型識別マーク、位置識別マーク、欠陥マーク、等であってもよい。図11は、マーク9の形態を示す図である。図11(a)~(c)は、アライメントマークの例である。図11(d)は、型識別マークの例である。図11(e)は、位置識別マークの例である。図11(f)は、欠陥識別マークの例である。
The
アライメントマークは、別体同士を重ね合わせる際の位置合わせ精度を向上させるマークである。マーク9がアライメントマークである場合、光学素子10と他の物との高精度な位置合わせが容易となる。なお、マーク9は、図11(a)~(c)において示した矩形状に限定されず、例えば、十字型やL字型など、他の平面形状であってもよい。
Alignment marks are marks that improve the alignment accuracy when separate bodies are superimposed on each other. When the
型識別マークは、成形型を識別するマークであって、図11(d)に示す例では、「400A」と記されている。型識別マークは、成形型に固有の符号であり、多面付け体の場合、全ての光学素子10において同一のマークとなっている。そのため、光学素子10がどの成形型で成形されたかの判別が可能である。
The mold identification mark is a mark for identifying the mold, and is written as "400A" in the example shown in FIG. 11(d). The mold identification mark is a code unique to the mold, and in the case of a multifaceted product, all the
位置識別マークは、成形型における光学素子10の位置を識別するマークである。1つの成形型に多数の光学素子10を成形する場合、いずれの位置で成形された光学素子10であるのかを特定可能な符号として位置識別マークが設けられる。図11(e)の例では、「X25」を上段、「Y34」を下段とした例を示しており、X方向の25番目の列であって、Y方向の34番目の行の位置であることを示している。なお、この例のように列番号と行番号といった表示に限らず、1から順番の数値等であってもよい。
A position identification mark is a mark that identifies the position of the
マーク9は、型識別マークと位置識別マークとを組み合わせて1つのマークで両方の機能を備えた構成としてもよい。例えば、「400A-X25Y34」としてもよい。
The
欠陥識別マークは、所定の寸法に形成されたマークであって、目視検査時に検査員が参照するために設けられる。または、検査装置による自動検査での判定基準として用いてもよい。例えば、40μmよりも大きな欠陥については不良品とするという検査規格を設定したとしても、検査員がその大きさを判別可能とすることは困難である。また、検査員毎の判断基準を統一することも困難である。そこで、欠陥のおそれがある部位を欠陥識別マーク比較して観察可能とすることにより、検査合否判定精度及び検査タクト向上を高めることが可能である。 A defect identification mark is a mark formed with a predetermined size, and is provided for an inspector to refer to during visual inspection. Alternatively, it may be used as a criterion for automatic inspection by an inspection device. For example, even if an inspection standard is set such that a defect larger than 40 μm is regarded as a defective product, it is difficult for an inspector to determine the size of the defect. In addition, it is also difficult to unify judgment criteria for each inspector. Therefore, it is possible to improve the inspection pass/fail determination accuracy and the inspection takt time by making it possible to observe a portion that may be defective by comparing the defect identification marks.
図11(f)の例では、寸法が異なる3つの欠陥識別マークを大きさ順に並べて配置している。一定の割合で徐々に寸法が変化する欠陥識別マークを並べて配置することにより、検査員が欠陥のおそれのある部位を観察するときに、その大きさを素早くかつ精度良く把握する効果が期待できる。また、欠陥識別マークは、正方形に限らず、長方形、円形、楕円形、等とであってもよい。 In the example of FIG. 11(f), three defect identification marks having different dimensions are arranged in order of size. By arranging the defect identification marks whose dimensions gradually change at a constant rate, when an inspector observes a possible defect, it is expected that the size of the defect can be grasped quickly and accurately. Also, the defect identification mark is not limited to a square, and may be rectangular, circular, elliptical, or the like.
図12は、光学領域5の構成を示す図である。図12に示すように、光学領域5は、枠50と、第2接着剤浸入抑制領域51Bと、中心領域52と、を有する。枠50は、光学領域5の外形をかたどる線である。枠50の形状は、特に限定しないが、例えば、四角形や円形、等であってもよい。
FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the
第2接着剤浸入抑制領域51Bは、第2接着剤浸入抑制パターン6Bを形成する領域である。第2接着剤浸入抑制領域51Bは、枠50から内側に向かって0μmより大きく150μmより小さい距離の範囲を満たす領域である。第2接着剤浸入抑制領域51Bを0μmより大きい距離の範囲とすることにより、第2接着剤浸入抑制パターン6Bを枠50の近傍に形成することができる。また、第2接着剤浸入抑制領域51Bを150μmより小さい距離の範囲とすることにより、第2接着剤浸入抑制パターン6Bを設けるための十分な範囲を確保できる。また、光源3と光学領域5とのxy方向のアライメント誤差を考慮しても、光学領域5の外側からの光漏れを十分抑制できる。第2接着剤浸入抑制領域51Bの形状は、枠50の形状に起因して定まる。
The second adhesive
中心領域52は、第2接着剤浸入抑制パターン6Bを形成しない領域である。中心領域52は、第2接着剤浸入抑制領域51Bで囲まれる領域である。中心領域52の形状は、枠50および第2接着剤浸入抑制領域51Bの形状に起因して定まる。
The
第2接着剤浸入抑制領域51Bは、光学領域5の凹部5Bに位置し、光学領域5の凸部5Cと連続した第2閉曲線L2を形成する、第2接着剤浸入抑制パターン6Bを有する。
The second adhesive
第2接着剤浸入抑制パターン6Bは、接着剤4をせき止める機能を有するパターンである。図13は、第2接着剤浸入抑制パターン6Bの構成を示す図である。第2接着剤浸入抑制パターン6Bは、凹部5Bに位置し、凸部5Cと連続した第2閉曲線L2を形成する。閉曲線とは、始点と終点とが一致する曲線のことである。連続とは、次々に繋がって続いている状態である。図13に示すように、第2接着剤浸入抑制パターン6Bおよび第2接着剤浸入抑制パターン6Bと連続する凸部5Cを繋ぎ合わせると、第2閉曲線L2が形成されていることがわかる。
The second adhesive
図13(a)は、光学領域5および第2接着剤浸入抑制パターン6Bを示す図である。第2接着剤浸入抑制パターン6Bが凹部5Bに位置することにより、第1接着剤浸入抑制パターン6Aのみを形成した場合と比較して、光学領域5への接着剤4の浸入をより強力に抑制できる。また、光学領域5の外側に接着剤浸入抑制パターン6を形成する必要がないため、光学素子10の上面の面積に対する光学領域5の面積の割合を大きくできる。さらに、接着剤浸入抑制パターン6が凹部5Bに位置することにより、凸部5Cの輪郭を部分的に残すことができ、光学領域5の光学機能の喪失を抑制できる。そして、第2接着剤浸入抑制パターン6Bが凸部5Cと連続した第2閉曲線L2を形成することにより、光学領域5への接着剤4の浸入を抑制できる。よって、光学領域5の光学機能の喪失を抑制できる。
FIG. 13(a) is a diagram showing the
第2閉曲線L2は、中心領域52を囲むように第2接着剤浸入抑制領域51Bに形成される。図13(b)は、図13(a)から第2閉曲線L2を形成している部分のみを抽出し、かつ、第2接着剤浸入抑制領域51Bおよび中心領域52を重ね合わせた図である。第2閉曲線L2が中心領域52を囲むように第2接着剤浸入抑制領域51Bに形成されることにより、第2接着剤浸入抑制パターン6Bを枠50の近傍に形成することができる。よって、入射光が第2接着剤浸入抑制パターン6Bに照射されることを抑制できる。
A second closed curve L2 is formed in the second adhesive
第2接着剤浸入抑制パターン6Bの幅は、例えば、0.1μm以上20μm以下であってもよい。第2接着剤浸入抑制パターン6Bの高さは、例えば、0.1μm以上3μm以下であってもよい。第2接着剤浸入抑制パターン6Bの上面は、光学パターン5Aの上面と同じ高さであってもよい。第2接着剤浸入抑制パターン6Bの上面と光学パターン5Aの上面とが同じ高さであることにより、光学領域5への接着剤4の浸入をより強力に抑制できる。
The width of the second adhesive
第2閉曲線L2は、不規則な形状であってもよい。不規則とは、例えば、四角形や円形等の規則的な形状にならないことである。図13(a)に示す例において、第2閉曲線L2は、不規則な形状である。第2閉曲線L2が不規則な形状であることにより、それぞれの第2接着剤浸入抑制パターン6Bに照射された光の回折方向が不規則になるため、第2接着剤浸入抑制パターン6Bを不可視化することができる。よって、第2接着剤浸入抑制パターン6Bの位置の特定を抑制できる。
The second closed curve L2 may have an irregular shape. Irregular means not having a regular shape such as a square or a circle, for example. In the example shown in FIG. 13(a), the second closed curve L2 has an irregular shape. Due to the irregular shape of the second closed curve L2, the diffraction direction of the light irradiated to each of the second adhesive
第2閉曲線L2は、四角形や円形等の規則的な形状であってもよい。図14は、規則的な形状の第2閉曲線L2の構成を示す図である。図14(a)は、四角形の第2閉曲線L2の構成を示す図である。図14(b)は、円形の第2閉曲線L2の構成を示す図である。第2閉曲線L2が規則的な形状であることにより、第2接着剤浸入抑制パターン6Bの設計を簡便化できる。よって、第2接着剤浸入抑制パターン6Bの設計時間を短縮できる。
The second closed curve L2 may have a regular shape such as a square or a circle. FIG. 14 is a diagram showing the configuration of the regular-shaped second closed curve L2. FIG. 14(a) is a diagram showing the configuration of the quadrangular second closed curve L2. FIG. 14(b) is a diagram showing the configuration of the circular second closed curve L2. The regular shape of the second closed curve L2 simplifies the design of the second adhesive
第2閉曲線L2は、二重以上に形成されていてもよい。図15は、二重に形成された第2閉曲線L2の構成を示す図である。図15(a)は、二重に形成された不規則な形状の第2閉曲線L2の構成を示す図である。図15(b)は、二重に形成された規則的な形状の第2閉曲線L2の構成を示す図である。第2閉曲線L2が二重以上に形成されていることにより、光学領域5への接着剤4の浸入をより強力に抑制できる。
The second closed curve L2 may be formed twice or more. FIG. 15 is a diagram showing the configuration of the second closed curve L2 formed doubly. FIG. 15(a) is a diagram showing the configuration of the irregularly shaped second closed curve L2 formed doubly. FIG. 15(b) is a diagram showing the configuration of the regular-shaped second closed curve L2 that is formed doubly. Since the second closed curve L2 is formed in two or more layers, the penetration of the adhesive 4 into the
図16は、互いに平行に向き合う2つの第2接着剤浸入抑制パターン6BのピッチPを示す図である。ピッチPとは、第2閉曲線L2が二重以上に形成されている場合において、互いに平行に向き合う2つの第2接着剤浸入抑制パターン6Bにおける対応する側面の間の距離である。
FIG. 16 is a diagram showing the pitch P of the two second adhesive
回折の原理により、ピッチP、入射光の波長λ、および光の回折角θの間には以下の数式(1)が成立する。 According to the principle of diffraction, the following formula (1) holds between the pitch P, the wavelength λ of incident light, and the diffraction angle θ of light.
また、2レベルの光学素子の空気界面において、パターン部と空気部との位相差が180°となる場合、以下の数式(2)が成立する。 Further, when the phase difference between the pattern portion and the air portion is 180° at the air interface of the two-level optical element, the following formula (2) holds.
ただし、
P:ピッチ
λ:入射光の波長
θ:光の回折角
h:パターン高さ
n:パターン材料の屈折率
である。
however,
P: pitch λ: wavelength of incident light θ: diffraction angle of light h: pattern height n: refractive index of pattern material.
ここで、回折光学素子は、0次光、つまり、変換前の光と同一軸上で同一形状となる光の制御が困難であることが広く知られている。そして、パターン部と空気部との位相差が180°となるとき、0次光の強度が最小値となり、さらに位相差が180°近辺において0次光の強度の制御が容易になることも広く知られている。
例えば、屈折率が1.5のパターン材料において位相差を180°とする場合、数式(2)より、入射光の波長λとパターン高さhが一致する。ただし、0次光を一定レベルの強度に制御する、または、パターン材料が1.5でない回折光学素子においては、λとhの関係が変化することがあるため、本発明はλ=hに限定する必要はない
Here, it is widely known that it is difficult for a diffractive optical element to control zero-order light, that is, light that has the same shape on the same axis as the light before conversion. When the phase difference between the pattern portion and the air portion is 180°, the intensity of the 0th-order light becomes the minimum value. Are known.
For example, when the phase difference is 180° in a pattern material with a refractive index of 1.5, the wavelength λ of incident light and the pattern height h match according to Equation (2). However, the relationship between λ and h may change in a diffractive optical element where the intensity of the 0th order light is controlled to a constant level or the pattern material is not 1.5, so the present invention is limited to λ=h. do not have to
比率P/λは、0.2以上2.0以下、好ましくは0.4以上1.4以下、より好ましくは0.4以上1.0未満であってもよい。この理由を以下で説明する。 The ratio P/λ may be 0.2 or more and 2.0 or less, preferably 0.4 or more and 1.4 or less, more preferably 0.4 or more and less than 1.0. The reason for this will be explained below.
第2接着剤浸入抑制パターン6Bのアスペクト比は、10以下であることが好ましい。例えば、第2接着剤浸入抑制パターン6Bの幅をdとすると、第2接着剤浸入抑制パターン6Bの高さは10d以下が好ましい。入射光の波長λは、第2接着剤浸入抑制パターン6Bの高さと一致することが好ましいため、10d以下である。ピッチPは、第2接着剤浸入抑制パターン6Bの幅の2倍であることが好ましいため、2dとなる。つまり、第2接着剤浸入抑制パターン6Bのアスペクト比が10以下とするためには、比率P/λは0.2以上である必要がある。比率P/λを0.2以上とすることにより、第2接着剤浸入抑制パターン6Bのアスペクト比が10以下であるため、第2接着剤浸入抑制パターン6Bの倒壊を抑制できる。
The aspect ratio of the second adhesive
第2接着剤浸入抑制パターン6Bのアスペクト比は、5.0以下であることがより好ましい。例えば、第2接着剤浸入抑制パターン6Bの幅をdとすると、第2接着剤浸入抑制パターン6Bの高さは5.0d以下が好ましい。入射光の波長λは、第2接着剤浸入抑制パターン6Bの高さと一致することが好ましいため、5.0d以下である。ピッチPは、第2接着剤浸入抑制パターン6Bの幅の2倍であることが好ましいため、2dとなる。つまり、第2接着剤浸入抑制パターン6Bのアスペクト比が5.0以下とするためには、比率P/λは0.4以上である必要がある。比率P/λを0.4以上とすることにより、第2接着剤浸入抑制パターン6Bのアスペクト比が5.0以下であるため、第2接着剤浸入抑制パターン6Bの倒壊をより強力に抑制できる。
More preferably, the aspect ratio of the second adhesive
第2接着剤浸入抑制パターン6Bによる光の回折角θは30°以上であることが好ましい。つまり、sinθは0.5以上であることが好ましい。数式(1)より、比率P/λは2.0以下であることが好ましい。比率P/λを2.0以下とすることにより、光の回折角θが30°以上とすることができる。例えば、光学領域5によってもたらされる有効照射領域が、一般的なカメラの画角程度である±30°の場合、第2接着剤浸入抑制パターン6Bにより生じるノイズとなる回折光を、有効照射領域の外側へ逃がすことができる。
The diffraction angle θ of light by the second adhesive
第2接着剤浸入抑制パターン6Bによる光の回折角θは45°以上であることがより好ましい。つまり、sinθは1/√2以上であることが好ましい。数式(1)より、比率P/λは1.4以下であることが好ましい。比率P/λを1.4以下とすることにより、光の回折角θが45°以上とすることができる。例えば、光学領域5によってもたらされる有効照射領域が、一般的なカメラの画角程度である±30°の場合、第2接着剤浸入抑制パターン6Bにより生じるノイズとなる回折光を、より強力に有効照射領域の外側へ逃がすことができる。
It is more preferable that the diffraction angle θ of light by the second adhesive
第2接着剤浸入抑制パターン6Bにより、光が回折しないことがより一層好ましい。sinθは0以上1.0以下の値である。数式(1)においてsinθが1より大きい、つまり、比率P/λが1.0未満である場合、光は回折しない。よって、入射光が第2接着剤浸入抑制パターン6Bに照射されても、光の回折を抑制できる。よって、比率P/λを1.0未満とすることにより、第2接着剤浸入抑制パターン6Bにより生じうるノイズとなる回折光を抑制できる。
More preferably, light is not diffracted by the second adhesive
以上より、比率P/λは、0.2以上2.0以下、好ましくは0.4以上1.4以下、より好ましくは0.4以上1.0未満であってもよい。 As described above, the ratio P/λ may be 0.2 or more and 2.0 or less, preferably 0.4 or more and 1.4 or less, and more preferably 0.4 or more and less than 1.0.
第2接着剤浸入抑制パターン6Bは、光学機能層12と同様に紫外線硬化性樹脂等により構成されていてもよい。第2接着剤浸入抑制パターン6Bが紫外線硬化性樹脂により構成されることにより、光学パターン5Aおよび第2接着剤浸入抑制パターン6Bを同時に形成できる。よって、光学素子10を作製する時間を短縮できる。
Like the
光学パターン5A、第2接着剤浸入抑制パターン6B、第1接着剤浸入抑制パターン6Aおよびマーク9は、インプリント法により形成されてもよい。図17は、インプリント法による光学素子10の作製方法を示す図である。図17(a)に示すように、基材11を用意する。図17(b)に示すように、基材11の一の面の上に紫外線硬化性樹脂を塗布することにより、未硬化の光学機能層12を形成する。図17(c)に示すように、モールド8の凹凸面を、光学機能層12の基材11に面する側と反対側の面に押し付ける。モールド8の凹凸面は、光学パターン5A、第2接着剤浸入抑制パターン6B、第1接着剤浸入抑制パターン6Aおよびマーク9を反転したパターンを有する。図17(d)に示すように、モールド8の裏面側から、光学機能層12に紫外線UVを照射することにより、光学機能層12を硬化させる。図17(e)に示すように、モールド8を光学機能層12から離型することにより、光学領域5および第2接着剤浸入抑制パターン6Bが光学機能層12に形成される。図17に示す一連の工程により、光学素子10が完成する。
The optical pattern 5A, the second adhesive
モールド8は、紫外線UVを透過する材質等から構成されることが好ましい。モールド8としては、石英ガラス等からなるマスターモールドを用いてもよい。また、モールド8としては、マスターモールドから複製された樹脂レプリカモールドを用いてもよい。
It is preferable that the
光学パターン5A、第2接着剤浸入抑制パターン6B、第1接着剤浸入抑制パターン6Aおよびマーク9は、インプリント法に限定されず、例えば、フォトリソグラフィや電子線リソグラフィ等のリソグラフィ法等により形成されてもよい。
The optical pattern 5A, the second adhesive
図17(e)に示す光学素子10において、光学機能層12をマスクとして、基材11をエッチングしてもよい。基材11に、光学領域5および第2接着剤浸入抑制パターン6Bが形成されるため、基材11を光学機能基材13とした光学素子10を得ることができる。
In the
図18は、エッチングによる光学素子10の作製方法を示す図である。図18(a)は、図17(e)に示す光学素子10において、基材11を光学機能基材13とした図である。図18(b)に示すように、エッチングガスを用いて、光学機能層12および光学機能基材13を異方的にエッチングする。エッチングガスとしては、アルゴン等を用いてもよい。エッチングガスとしてアルゴンを用いることにより、エッチングガスが光学機能層12および光学機能基材13と化学的に反応することを抑制できる。図18(c)に示すように、光学機能層12の残膜を除去することにより、光学素子10が完成する。光学機能層12が紫外線硬化性樹脂である場合、酸素プラズマを用いた反応性イオンエッチング等により、光学機能層12の残膜を除去してもよい。光学機能基材13が石英ガラスである場合、光学機能基材13は酸素プラズマを用いた反応性イオンエッチングによりエッチングされないため、光学機能層12の残膜のみを除去できる。
FIG. 18 is a diagram showing a method of manufacturing the
なお、光学機能層12および光学機能基材13の間にハードマスクが形成されていてもよい。ハードマスクとしては、クロム等の金属を用いてもよい。光学機能層12および光学機能基材13の間にハードマスクが形成されていることにより、光学パターン5A、第2接着剤浸入抑制パターン6B、第1接着剤浸入抑制パターン6Aおよびマーク9のラインエッジラフネスを小さくできる。
A hard mask may be formed between the
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below.
光学パターンおよび第1接着剤浸入抑制パターンからなるパターンを設計した。光学パターンは、凹部の幅を1μm、凸部の幅を1μm、凸部の高さを1μmとした。第1接着剤浸入抑制パターンは、幅を300nm、ピッチを600nm、深さを1μmとした束を2列形成した。 A pattern consisting of an optical pattern and a first adhesive permeation suppression pattern was designed. In the optical pattern, the width of the concave portion was 1 μm, the width of the convex portion was 1 μm, and the height of the convex portion was 1 μm. The first adhesive permeation suppression pattern was formed by forming two rows of bundles each having a width of 300 nm, a pitch of 600 nm, and a depth of 1 μm.
設計したパターンを反転することにより、モールドパターンを設計した。リソグラフィ法により、モールドパターンを石英基板に形成した。モールドパターンを形成した石英基板をモールドとした。 A mold pattern was designed by inverting the designed pattern. A mold pattern was formed on a quartz substrate by lithography. A quartz substrate on which a mold pattern was formed was used as a mold.
厚さ0.5mmのガラス基板を用意した。未硬化の紫外線硬化性樹脂を膜厚20μmでガラス基板の上に塗布した。モールドを紫外線硬化性樹脂へ押し付けた。モールドを介した紫外線の照射により、紫外線硬化性樹脂を硬化させた。モールドを紫外線硬化性樹脂から離型することにより、光学パターンおよび第1接着剤浸入抑制パターンを紫外線硬化性樹脂に形成し、光学素子とした。 A glass substrate having a thickness of 0.5 mm was prepared. An uncured UV curable resin was applied on a glass substrate in a film thickness of 20 μm. The mold was pressed against the UV curable resin. The ultraviolet curable resin was cured by irradiation with ultraviolet rays through the mold. By releasing the mold from the ultraviolet curable resin, the optical pattern and the first adhesive permeation suppression pattern were formed in the ultraviolet curable resin, and an optical element was obtained.
作製した光学素子に対して、第1接着剤浸入抑制パターンの外側からイソプロピルアルコールを滴下した。イソプロピルアルコールの様子を観察した。 Isopropyl alcohol was dropped from the outside of the first adhesive permeation suppression pattern to the fabricated optical element. The state of isopropyl alcohol was observed.
図19は、第1接着剤浸入抑制パターンの外側からイソプロピルアルコールを滴下した様子を示す図である。図19より、イソプロピルアルコールが第1接着剤浸入抑制パターンによりせき止められ、光学パターンへイソプロピルアルコールが浸入することが抑制された。 FIG. 19 is a diagram showing how isopropyl alcohol is dropped from the outside of the first adhesive permeation suppression pattern. From FIG. 19, isopropyl alcohol was blocked by the first adhesive penetration suppression pattern, and the penetration of isopropyl alcohol into the optical pattern was suppressed.
1 光照射装置
10 光学素子
11 基材
12 光学機能層
13 光学機能基材
2 ホルダ
3 光源
4 接着剤
5 光学領域
50 枠
51A 第1接着剤浸入抑制領域
51B 第2接着剤浸入抑制領域
52 中心領域
53 単位セル
5A 光学パターン
5B 凹部
5C 凸部
6A 第1接着剤浸入抑制パターン
6B 第2接着剤浸入抑制パターン
7 スクリーン
8 モールド
8A パターン面
8B 裏面
9 マーク
S1 変換前照射領域
S2 変換後照射領域
L1 第1閉曲線
L2 第2閉曲線
P ピッチ
UV 紫外線
1
Claims (17)
前記基材の少なくとも一の面の上に位置する、光学機能層と、を備え、
前記光学機能層は、前記基材に面する側と反対側の面に、光学領域および前記光学領域の外周に位置する第1接着剤浸入抑制領域を有し、
前記光学領域は、凹部および凸部からなる光学パターンを有し、
前記第1接着剤浸入抑制領域は、溝からなる第1接着剤浸入抑制パターンを有し、
前記光学パターンの前記凹部の開口幅をW0とし、前記光学パターンの前記凹部の深さをD0とし、前記第1接着剤浸入抑制パターンの開口幅をW1とし、前記第1接着剤浸入抑制パターンの深さをD1とすると、(D1/W1)は(D0/W0)より大きい、
光学素子。 a substrate;
an optical functional layer located on at least one surface of the base material;
The optical function layer has an optical region and a first adhesive penetration suppression region located on the outer periphery of the optical region on the surface opposite to the side facing the base material,
The optical region has an optical pattern consisting of recesses and protrusions,
The first adhesive penetration suppression area has a first adhesive penetration suppression pattern consisting of grooves,
Let W0 be the opening width of the concave portion of the optical pattern, D0 be the depth of the concave portion of the optical pattern, W1 be the opening width of the first adhesive penetration suppression pattern, and W1 be the aperture width of the first adhesive penetration suppression pattern. If the depth is D1, (D1/W1) is greater than (D0/W0),
optical element.
前記光学領域は、凹部および凸部からなる光学パターンを有し、
前記第1接着剤浸入抑制領域は、溝からなる第1接着剤浸入抑制パターンを有し、
前記光学パターンの前記凹部の開口幅をW0とし、前記光学パターンの前記凹部の深さをD0とし、前記第1接着剤浸入抑制パターンの幅をW1とし、前記第1接着剤浸入抑制パターンの深さをD1とすると、(D1/W1)は(D0/W0)より大きい、
光学素子。 An optical functional substrate having, on one surface, an optical region and a first adhesive penetration suppression region located on the outer periphery of the optical region,
The optical region has an optical pattern consisting of recesses and protrusions,
The first adhesive penetration suppression area has a first adhesive penetration suppression pattern consisting of grooves,
Let W0 be the opening width of the concave portion of the optical pattern, D0 be the depth of the concave portion of the optical pattern, W1 be the width of the first adhesive penetration suppression pattern, and W1 be the depth of the first adhesive penetration suppression pattern. D1, (D1/W1) is greater than (D0/W0),
optical element.
請求項1または2に記載の光学素子。 The first adhesive penetration suppression pattern forms a first closed curve surrounding the optical region,
The optical element according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の光学素子。 The shape of the first closed curve is the same shape as the shape of the frame of the optical region,
The optical element according to claim 3.
請求項3または4に記載の光学素子。 The first closed curve is formed in two or more,
The optical element according to claim 3 or 4.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光学素子。 The first adhesive penetration suppression area has a mark,
The optical element according to any one of claims 1 to 5.
請求項6に記載の光学素子。 The mark is a groove and is mixed with the first adhesive penetration suppression pattern,
The optical element according to claim 6.
前記第2接着剤浸入抑制領域は、前記光学領域の前記凹部に位置し、前記光学領域の前記凸部と連続した第2閉曲線を形成する、第2接着剤浸入抑制パターンを有し、
前記第2閉曲線は、前記中心領域を囲むように形成される、
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の光学素子。 The optical region includes a frame, a second adhesive permeation suppression region that is a region that satisfies a range of a distance greater than 0 μm and less than 150 μm toward the inside from the frame, and a region surrounded by the second adhesive permeation suppression region. and a central region of
The second adhesive permeation suppression region has a second adhesive permeation suppression pattern that is positioned in the recess of the optical region and forms a second closed curve that is continuous with the protrusion of the optical region,
The second closed curve is formed to surround the central region,
The optical element according to any one of claims 1 to 7.
請求項8に記載の光学素子。 The upper surface of the second adhesive permeation suppression pattern has the same height as the upper surface of the convex portion of the optical region,
The optical element according to claim 8.
請求項8または9に記載の光学素子。 The second closed curve is formed in two or more,
The optical element according to claim 8 or 9.
入射光の波長に対する、互いに平行に向き合う2つの前記第2接着剤浸入抑制パターンのピッチの比率は、0.2以上2.0以下である、
光学素子。 In the optical element according to claim 10,
The ratio of the pitch of the two second adhesive permeation suppression patterns facing in parallel with respect to the wavelength of the incident light is 0.2 or more and 2.0 or less.
optical element.
入射光の波長に対する、互いに平行に向き合う2つ前記第2接着剤浸入抑制パターンのピッチの比率は、0.4以上1.4以下である、
光学素子。 In the optical element according to claim 10,
The ratio of the pitch of the two second adhesive permeation suppression patterns facing in parallel with respect to the wavelength of the incident light is 0.4 or more and 1.4 or less.
optical element.
請求項8乃至12のいずれか一項に記載の光学素子。 The second closed curve has an irregular shape,
13. The optical element according to any one of claims 8-12.
請求項8乃至13のいずれか一項に記載の光学素子。 The second adhesive penetration suppression pattern is composed of an ultraviolet curable resin,
14. The optical element according to any one of claims 8-13.
請求項1乃至14のいずれか一項に記載の光学素子。 The optical pattern has a pattern in which a boundary between the concave portion and the convex portion includes a curved line when viewed from the optical axis of incident light.
15. The optical element according to any one of claims 1-14.
請求項1乃至15のいずれか一項に記載の光学素子。 The optical pattern has a function of diffracting incident light,
16. The optical element according to any one of claims 1-15.
光照射装置。 A device comprising the optical element according to any one of claims 1 to 16,
Light irradiation device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021199227A JP2023084865A (en) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | Optical element and light irradiation device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021199227A JP2023084865A (en) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | Optical element and light irradiation device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023084865A true JP2023084865A (en) | 2023-06-20 |
Family
ID=86775487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021199227A Pending JP2023084865A (en) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | Optical element and light irradiation device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023084865A (en) |
-
2021
- 2021-12-08 JP JP2021199227A patent/JP2023084865A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101198444B1 (en) | Planar waveguide with patterned cladding and method for producing same | |
US20220206300A1 (en) | Diffraction light guide plate | |
JP2013210680A (en) | Diffraction optical element, method of manufacturing the same, and laser machining method | |
JP7225534B2 (en) | Optical element, multi-faceted body of optical element, optical module, and light irradiation device | |
EP3418779B1 (en) | Fresnel lens and manufacturing method for fresnel lens | |
CN112835139A (en) | Optical element and optical module | |
WO2019152382A1 (en) | Microstructures for transforming light having lambertian distribution into batwing distributions | |
CN112840238B (en) | Diffraction optical element and illumination optical system | |
JP2023084865A (en) | Optical element and light irradiation device | |
JP7238252B2 (en) | Diffractive optical element, light irradiation device | |
EP3365719B1 (en) | Athermal optical assembly | |
JP2005084485A (en) | Diffraction optical element | |
JP7106824B2 (en) | Light irradiation device | |
JP2022057567A (en) | Optical element and light irradiation device | |
CN114994814A (en) | Bias light scattering film, manufacturing method thereof and display panel | |
JP2011255618A (en) | Method for manufacturing molding die of microlens sheet, molding die of microlens sheet and microlens sheet | |
JP2021173919A (en) | Laser device, projection image display device, and sensing device | |
JP7380925B2 (en) | Light irradiation device, method for manufacturing a light irradiation device, diffractive optical element multifaceted body, method for manufacturing a diffractive optical element multifaceted body, diffractive optical element, method for manufacturing a diffractive optical element | |
KR100878966B1 (en) | Microlens arrays having high focusing efficency | |
JP6953705B2 (en) | Light irradiation device | |
JP2020024284A (en) | Diffraction optical element, multifaceted body, inspection method of multifaceted body, light irradiation device, adjustment method of light irradiation device | |
JP6116534B2 (en) | Method for manufacturing retroreflector | |
JP7441091B2 (en) | Multi-stage optical filter device and method for manufacturing the multi-stage optical filter device | |
US20230384608A1 (en) | Light diffraction element unit, multistage light diffraction device, and manufacturing method for multistage light diffraction device | |
JP6946632B2 (en) | Diffractive optical element, set member of diffractive optical element and holder, light irradiation device |