JP5484837B2 - 光学素子および光学素子の製造方法ならびに微細凹凸構造 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子および光学素子の製造方法ならびに微細凹凸構造に関する。

光学素子を用いて構成される光学系では、個々の光学素子の光学機能面における入射光の反射は、入射光量の損失や、反射光の予期し得ない散乱による光学性能の低下等の要因となり好ましくない。
そこで、従来ではレンズ等の光学素子の表面に反射防止コーティングが行なわれていた。

そして近年では、反射防止コーティングの代わりに、広い波長帯域および広範囲の入射角度での光の反射抑制が可能、光学素子との一体化が可能、等の種々の利点を有する表面無反射構造が提案されている。

この表面無反射構造、すなわち反射防止構造は、光学素子の光学機能面に入射光の波長以下の微細な凹凸を形成することによって実現されている。

例えば特許第４１９７１００号公報においては、基材表面に反射防止構造である微細凹凸形状が形成されており、それぞれが孤立した凸部の最凸部の山形状を最凹部の谷形状よりも尖った形状にして反射防止性能を向上させている。

特許第４１９７１００号公報

しかしながら、上述の従来技術では以下の技術的課題が残されていた。
すなわち、反射防止構造体として基材表面にそれぞれが独立した凸部を形成している光学素子においては、物体に対する接触等により反射防止構造体の微細な凸部が倒れるように変形したり、破損することにより反射防止効果等の光学性能が劣化してしまう場合がある。

本発明の目的は、外力や接触等による微細凹凸構造の変形や破損を低減し、反射防止効果等の光学性能の劣化を防止することが可能な技術を提供することにある。

本発明の第１の観点は、その稜線が網目状に連続する凸部と、前記凸部に囲まれた複数の凹部とを含み、隣り合う複数の前記凹部の各々の中心部を通る断面における前記凸部の幅が前記凹部の深さ方向に曲線的に増加している微細凹凸構造を有する光学素子を提供する。

本発明の第２の観点は、光学素子の表面に、稜線が網目状に連続する凸部に囲まれた複数の凹部を含む微細凹凸構造を形成する光学素子の製造方法を提供する。

本発明の第３の観点は、その稜線が網目状に連続する凸部と、前記凸部に囲まれた複数の凹部とを含み、隣り合う複数の前記凹部の各々の中心部を通る断面における前記凸部の幅が前記凹部の深さ方向に曲線的に増加している微細凹凸構造を提供する。

本発明によれば、外力や接触等による微細凹凸構造の変形や破損を低減し、反射防止効果等の光学性能の劣化を防止することが可能な技術を提供することができる。

本発明の一実施の形態である微細凹凸構造の構成の一例を示す略平面図である。 本発明の一実施の形態である微細凹凸構造の構成の一例を示す断面図である。 本発明の一実施の形態である微細凹凸構造の凹凸部分を拡大して例示した断面図である。 本発明の一実施の形態である微細凹凸構造における凹凸部分の形状の定義例を示す概念図である。 本発明の一実施の形態である微細凹凸構造を備えた光学素子の一例を示す斜視図である。 本発明の他実施の形態である微細凹凸構造を備えた光学素子の構成例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態である微細凹凸構造を備えた光学素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態である微細凹凸構造の凸部の変形例を示す部分断面図である。

本実施の形態の第１態様では、一例として、基材表面に微細な凹凸形状が形成された光学素子において、凸部が連続的に形成され、隣接する凹部の中心線を通る断面において、凹部中心部の隣り合う距離最大部の最大値が可視光波長よりも小さく、かつ該凸部幅が深さ方向に曲線的に増加する形状の微細凹凸構造を有する構成とする。

この第１態様に係る光学素子においては、凸部が連続的に形成され、隣接する凹部の中心線を通る断面において、凹部中心部の隣り合う距離最大部の最大値が可視光波長よりも小さく、かつ該凸部幅が深さ方向に曲線的に増加して形成されている。

このような微細凹凸構造を表面に形成した光学素子においては、入射光に対する反射率を効果的に低減でき、かつ凸部の稜線が連続した形状であるため強度が向上することにより、外力や接触等による微細凹凸構造の破損を低減することが可能となる。

第２態様では、第１態様に記載の光学素子において、隣接する凹部の中心線を通る断面において、凹部深さの１／２の位置における凹部幅が、凸部高さの１／２の位置における凸部幅よりも小さく形成されている。

この第２の態様に係る光学素子においては、隣接する凹部の中心線を通る断面において、凹部深さの１／２の位置における凹部幅が、凸部高さの１／２の位置における凸部幅よりも小さく形成されている。

このような微細凹凸構造を表面に形成したことにより、入射光に対する光学面での反射光をさらに均一に低減することが可能になるとともに、さらに凸部の強度が向上することにより接触等による構造体の破損を低減することが可能な光学素子となる。

第３態様では、第１態様または第２態様に記載の光学素子において、基材の表面形状が曲面である光学素子を提供する。
この第３態様に係る光学素子においては、曲面形状の光学素子基材の表面に前記微細凹凸形状が形成されている。

このように、表面に微細凹凸構造を形成した反射防止光学素子において、曲面形状の光学素子基材の表面に微細凹凸構造を形成させることにより、入射光に対する反射光を低減することが可能で、かつ凸部形状の強度が向上することにより接触等による構造体の破損を低減することが可能となり、様々な用途の光学系への適応が可能な光学素子となる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態である微細凹凸構造の構成の一例を示す略平面図である。
図２は、本発明の一実施の形態である微細凹凸構造の構成の一例を示す断面図である。

図３は、本発明の一実施の形態である微細凹凸構造の凹凸部分を拡大して例示した断面図である。
図４は、本発明の一実施の形態である微細凹凸構造における凹凸部分の形状の定義例を示す概念図である。
図５は、本発明の一実施の形態である微細凹凸構造を備えた光学素子の一例を示す斜視図である。

なお、本実施の形態では、各図において、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、は図示のとおりとする。

（構成）
図１は基板上に形成された微細凹凸構造８（微細凹凸構造）を上面から見た図であり、図２は図１の線Ａ−Ａ’部分の断面図を示している。
本実施の形態の微細凹凸構造８は、凸頂部２を連ねた稜線部３（稜線部）に沿って網目状に連続する凸部１（凸部）に取り囲まれるように複数の凹部５（凹部）が配列された構成となっている。

たとえば、微細凹凸構造８が配置形成される後述のプリズム２０のような光学素子の光学面が平面の場合には、当該光学面に平行なＸ−Ｙ平面が凹部５の配列面であり、凹部５の深さ方向（すなわち光学面の法線方向）がＺ方向である。

本実施の形態の微細凹凸構造８の場合、凸部１の稜線部３から分かれる稜曲面４（すなわち凹部５の内周面７）は、外側、すなわち凹部５の側に凸となっており、凸部１の断面の幅寸法が凹部５の深さ方向に曲線的に増加している。
すなわち、連続した凸部１に囲まれた凹部５の断面形状は、たとえば、凹底部６に向かって先細りの略ロート形を呈している。

このように、本実施の形態の微細凹凸構造８は、単に配列面であるＸ−Ｙ平面に穴を離散的に配列形成した構造とは全く異なり、隣り合う凹部５と凹部５の境界部にはＸ−Ｙ平面に平行な平坦部は存在せず、凸部１の凸頂部２を連ねて網目状に連続する稜線部３を境に隣り合う凹部５の内部に落ち込む稜曲面４が存在するだけである。そして、この凸部１の稜曲面４が、同時に凹部５の内周面７となる構造である。

そして、微細凹凸構造８が配置される光学面が平面の場合には、微細凹凸構造８の稜線部３の包絡面が平面となり、光学面が曲面の場合には、微細凹凸構造８の稜線部３の包絡面が当該曲面となる。
このため、本実施の形態の微細凹凸構造８では、凹部５の間に平坦部が存在することに起因する反射防止効果の低下は生じない。

ここで、図３を参照して、本実施の形態の微細凹凸構造８の形状を特徴付ける各種寸法の一例について説明する。
図３では、凹部幅Ｗｄおよび凸部幅Ｗｈの測定位置決める時の基準となる凹部深さＤおよび凸部高さＨが示されている。

凸頂部２から凹底部６までのＺ方向の距離が、凸部１の凸部高さＨであり、同時に凹部５の凹部深さＤであり、構造的に両者は等しい。
また、凹部５の中心（本実施の形態での正確な定義は後述する）を通り、Ｚ方向に平行な線が、凹部５の中心線５ｃである。

そして、隣り合う個々の凹部５の中心線５ｃを含む断面が、線Ａ−Ａ’の断面である。
なお、図１の例では、線Ａ−Ａ’は直線であるが、複数の凹部５の各々の中心線５ｃを連ねるＸ−Ｙ平面内の直線がジグザグの場合もあり得る。

線Ａ−Ａ’の断面において、凸部高さＨの１／２（＝Ｈ／２）の位置における幅が、凸部１の凸部幅Ｗｈである。
同様に、凹部５の凹部幅Ｗｄは、凹部深さＤの１／２（＝Ｄ／２）における幅である。
そして、本実施の形態の場合、凸部幅Ｗｈ＞凹部幅Ｗｄとなるように、凸部１および凹部５の輪郭形状が設定および制御されている。

また、線Ａ−Ａ’の断面において凸部１を挟んで隣り合う二つの凹部５の中心線５ｃの距離が凹部中心部間距離Ｌである。
本実施の形態の微細凹凸構造８における上述の各部寸法の具体的な一例を以下に例示する。
すなわち、凹部深さＤの平均値は、一例として２００ｎｍ、凸部高さＨの平均値は、一例として２００ｎｍである。

また、凸部幅Ｗｈの平均値は、一例として６０ｎｍ、凹部幅Ｗｄの平均値は、一例として４５ｎｍ、である。
また、凹部中心部間距離Ｌの平均値は、一例として１０５ｎｍである。

そして、本実施の形態の微細凹凸構造８による反射防止を実現する対象が、たとえば可視光線（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の場合には、微細凹凸構造８における凹部中心部間距離Ｌの最大値Ｌｍａｘは、Ｌｍａｘ＜３８０ｎｍに設定される。

ここで、図４を参照して、本実施の形態の微細凹凸構造８における各部の寸法やばらつきを評価する方法の一例を説明する。
上述の図１の例では、個々の凹部５のＸ−Ｙ平面に平行な平面での断面形状は略円形の場合が例示されているが、たとえば、楕円形、繭形、勾玉形等の任意の閉曲線の図形でもよい。

また、図４では、図示の便宜上、凹部５の輪郭を円形の実線で例示しているが、実際は、周囲の凸部１の稜線部３から凹底部６まで連続する曲面としての内周面７（稜曲面４）によって凹部５は形成されている。

この本実施の形態では、一例として、図４に例示されるように、任意の形状の凹部５の中心は、当該凹部５を取り囲む凸部１の稜線部３が交差するすべての稜線交点３ａを頂点とする多角形５ａの重心５ｂ（中心部）と定義する。
そして、中心線５ｃは、この重心５ｂを通りＺ方向に平行な線分である。

また、凹部中心部間距離Ｌは、微細凹凸構造８の配置面が平面や曲面に関係なく、隣り合う凹部５の重心５ｂ間の距離とする。

また、同一形状および同一サイズの凹部５が規則的に配列している場合、光学面の全体での均一な反射防止効果を得られないことがある。

そこで、本実施の形態では、必要に応じて凹部５のサイズや形状（この場合、多角形５ａの大きさや形状、さらには凹部５の位置関係、等）にばらつきを持たせて、微細凹凸構造８がむらなく配置されるようにする。

この場合の微細凹凸構造８における凹部５のサイズや形状、配列位置関係等のばらつきを評価する指標として、本実施の形態では、一例として、上述の多角形５ａの稜線交点間距離５ｄのばらつきを用いる。

本実施の形態の場合、稜線交点間距離５ｄの標準偏差が、たとえば、２から１４の範囲となるように制御することにより、微細凹凸構造８の凹部５をむらなく配置し、光学面の全体での均一な反射防止効果を実現する。

また、本実施の形態のように、微細凹凸構造８における凹部５のサイズや形状のばらつきを持たせることにより、光の入射方向における反射防止効果の異方性を解消できる。

図５には、本実施の形態の微細凹凸構造８を備えた光学素子Ｋ１の一例としてプリズム２０の場合が例示されている。
このプリズム２０は、三角柱の三つの側面の各々に、反射コート形成面２１、入射面２２、出射面２３が配置されている。
反射コート形成面２１は、たとえば、アルミニウム被覆層からなる反射面である。

そして、光３０の光路３１に例示されるように、入射面２２から入射した光３０は、反射コート形成面２１で反射され、出射面２３から出射する。
入射面２２および出射面２３の各々の表面には、上述の微細凹凸構造８が形成されている。

この場合、入射面２２および出射面２３の各々の平面が上述の微細凹凸構造８におけるＸ−Ｙ平面であり、法線方向が、Ｚ方向となる位置関係である。

（作用）
本実施の形態の微細凹凸構造８を備えた光学素子Ｋ１であるプリズム２０によれば、入射面２２および出射面２３等の表面に形成された微細凹凸構造８において、凹部５を取り囲む凸部１が、その凸頂部２を連ねた稜線部３が網目状に連続するように連続的に形成されていることにより、凸部が単独で孤立して形成されている形状に比べて、凸部１の外力に対する強度が大幅に向上する。

さらに、凸部１の断面形状の凸部幅が、深さ方向に両側に凸に曲線的に増加する形状であるため、凸部１の外力に対する強度はより一層大きくなる。
この結果、外部の物体に対する微細凹凸構造８の接触や外力の作用による凸部１の倒れや破損を減少させることが出来、微細凹凸構造８による反射防止効果を安定に維持できる。

また、隣接する凹部５の中心線５ｃを通る断面において、凹部中心部の隣り合う距離最大部（すなわち、凹部中心部間距離Ｌ）の最大値Ｌｍａｘが可視光波長よりも小さく、かつ、この凸部幅Ｗｈが深さ方向に曲線的に増加しているために、可視光波長に対して反射防止性能および光の透過率が向上し、かつ凸部１の外力に対する強度がより保たれる。

さらに、本実施形態においては、一例として、凹部中心部間距離Ｌの平均値を可視光波長以下の１０５ｎｍとし、隣接する凹部５の中心線を通る断面において、凹部深さＤ＝２００ｎｍの１／２の１００ｎｍ位置における凹部幅Ｗｄが４５ｎｍ、凸部高さＨ＝２００ｎｍの１／２の１００ｎｍ位置における凸部幅Ｗｈが６０ｎｍであるために、可視光線に対する微細凹凸構造８の反射防止効果がより顕著に発現され、凸部１の外力に対する強度もより顕著になる。

また、必要に応じて、微細凹凸構造８における形状的なランダムさの指標である稜線交点間距離５ｄのばらつきの標準偏差を２〜１４とすることで、反射防止効果の異方性を解消でき、微細凹凸構造８による反射防止効果の性能を向上させることができる。

（効果）
これにより微細凹凸構造８の凸部１の外力に対する強度が保たれ、接触などによる構造体の倒れや損傷の発生を抑え、かつ反射防止効果等の光学性能を向上させた光学素子Ｋ１を実現できる。

すなわち、外力や接触等による微細凹凸構造８の変形や破損を低減し、反射防止効果等の光学性能の劣化を防止することが可能な光学素子Ｋ１を提供することができる。

また、微細凹凸構造８の強度が大きく、把持や接触等によっても変形しにくいため、光学素子Ｋ１の取り扱いが容易となり、光学素子Ｋ１を任意の光学系に組み込む際の作業性が向上する。

（実施の形態２）
本発明の光学素子の他の実施の形態について図６を参照して説明する。

（構成）
図６は、本発明の他実施の形態である微細凹凸構造を備えた光学素子の構成例を示す斜視図である。
本実施の形態の光学素子Ｋ２は、図６が示すように第１面として有効径Ｄ０が５．４ｍｍ、曲率半径Ｒ０が３．５ｍｍの球面である凸光学面４１と、第２面として平光学面４２を備えた平凸レンズ４０である。

そして、第１面である凸光学面４１に、上述の図１から図４に例示した微細凹凸構造８が形成されている。
なお、必要に応じて、平光学面４２にも微細凹凸構造８を形成してよい。
平凸レンズ４０の凸光学面４１に形成された微細凹凸構造８は、上述の実施の形態１と同じ形状である。

この場合、微細凹凸構造８が形成される凸光学面４１が曲面であるため、上述のＺ方向（凹部５の中心線５ｃの方向）が、凸光学面４１の法線方向となるように、当該微細凹凸構造８が形成される。

この場合、曲面からなる凸光学面４１の表面全体で均一に、しかも異方性を生じないような反射防止効果が得られるように、凸光学面４１の設計形状に合わせて、凹部５のサイズや配列状態が決定される。すなわち、凹部５に関する上述の凹部中心部間距離Ｌや、稜線交点間距離５ｄの標準偏差等のパラメータが設定される。

（作用）
本実施の形態２の光学素子Ｋ２によれば、平凸レンズ４０の凸光学面４１に、凸部１の凸頂部２を連ねた稜線部３が連続的に形成された微細凹凸構造８を形成することにより、凸部が単独で孤立して形成されている形状に比べ、凸部１の外力に対する強度が大きくなる。

また、隣接する凹部５の中心線５ｃを通る断面において、凹部中心部の隣り合う距離最大部の最大値、すなわち、凹部中心部間距離Ｌの最大値Ｌｍａｘが可視光波長よりも小さく、かつ、この凸部幅Ｗｈが深さ方向に曲線的に増加する構造であるために、可視光波長に対する反射防止性能および光の透過率が向上し、かつ凸部１の外力に対する強度がより大きくなる。

さらに、本実施の形態２においては凹部中心部間距離Ｌを可視光波長以下の１０５ｎｍとし、隣接する凹部５の中心線を通る断面において、凹部深さＤ＝２００ｎｍの１／２の１００ｎｍの位置における凹部幅Ｗｄが４５ｎｍ、凸部高さＨ＝２００ｎｍの１／２の１００ｎｍの位置における凸部幅Ｗｈが６０ｎｍであるために、可視光線に対する微細凹凸構造８の反射防止効果がより顕著に発現され、凸部１の外力に対する強度もより顕著に大きくなる。

（効果）
外力や接触等による微細凹凸構造８の変形や破損を低減し、反射防止効果等の光学性能の劣化を防止することが可能な光学素子Ｋ２を提供することができる。

すなわち、光学素子Ｋ２としての平凸レンズ４０の凸光学面４１に微細凹凸構造８が形成されていることにより、凸部１の外力に対しての強度が保たれ、可視光波長に対して反射防止効果および高い光の透過率を具備する光学素子Ｋ２を提供することができ、また、入射光を効率よく集光することが出来る。

このように、微細凹凸構造８を備えた平凸レンズ４０は、入射光を効率よく集光できることにより、様々な光学系への適応が可能となる。

なお、光学系において、特に入射側の第１面などの光が入射する位置に本実施の形態の、光学素子Ｋ１や光学素子Ｋ２を配置することにより、光学面内においてより効果的に反射防止効果を得ることが出来るため、高い反射防止能を有する光学系を構築することが可能となる。

なお、上述の実施の形態１および実施の形態２において凸部１と凸部１の間の凹部５の深さが反射防止効果および強度などの効果が実現できる範囲で異なってもよい。このような場合でも、凸頂部２が稜線部３をなすように連続して形成された凸部１と見なすことができる。

なお、実施の形態２において、光学素子Ｋ２として、一方が凸光学面４１で他方が平光学面４２の平凸レンズ４０を例示したが、両面とも曲面でも良く、また曲面形状であれば球面、非球面、自由曲面など、どのような曲面であっても構わない。
また、微細凹凸構造８が形成される光学面が凹面の凹レンズでもよい。

なお、実施の形態２において、凸光学面４１における微細凹凸構造８の形成方向（この場合、凹部５の中心線５ｃの方向、またはＺ方向）は反射防止効果および強度などの本発明の効果が保たれる範囲で、平凸レンズ４０の光軸４３に対して、同じ方向や傾いた方向など、凸光学面４１の法線方向からずれて形成しても構わない。

ここで、本発明の上述の各実施の形態における光学素子Ｋ１または光学素子Ｋ２等に備えられる反射防止効果を有する微細凹凸構造８の形成方法について説明する。
本実施の形態の光学素子においては、どのような方法を用いて光学素子基板および光学素子曲面に微細凹凸構造８を形成しても構わない。

微細凹凸構造８を形成する方法としては、形成しようとする微細凹凸構造８とは逆の凹凸形状を有する成形型を用いて光学素子を成形すると同時に光学素子曲面に微細凹凸構造８を形成する方法を用いることができる。

あるいは、光学素子の表面に硬化性材料を形成した後に形成しようとする微細凹凸構造８とは逆の凹凸形状を有する成形型を用いて硬化性材料に微細凹凸構造８の形状を転写し、硬化性材料を硬化させる方法を用いることができる。
あるいは、光学素子曲面に直接的に電子線描画する方法を用いることができる。

また、これらの方法を任意に組み合わせて用いても構わない。
なお、形成しようとする微細凹凸構造８とは逆の凹凸形状を有する成形型の製作方法においてもどのような方法を用いても構わない。

例えば半導体プロセスの電子線描画やイオンエッチングなどのリソグラフィー技術を利用して型基材に形成しようとする微細構造体とは逆形状の微細構造体を形成して型を作製する方法を用いることができる。

あるいは、型基材に、目的の微細凹凸構造８を形成した後、ニッケル（Ｎｉ）などの金属を用いて電鋳法により反転型を作製する方法を用いることもできる。
次に、図７のフローチャートを参照して、本実施の形態における光学素子の製造方法の一例を説明する。

図７は、本発明の一実施の形態である微細凹凸構造を備えた光学素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。
まず、光学素子Ｋ１や光学素子Ｋ２に対する光学的機能の要求仕様に応じて光学面（この場合、プリズム２０の入射面２２、出射面２３、または平凸レンズ４０の凸光学面４１）の形状を決定する（ステップ１０１）。

次に、光学面の全域で一様な反射防止効果が実現されるように、微細凹凸構造８における凸部１や凹部５のサイズやレイアウト、すなわち、凹部中心部間距離Ｌや、上述の稜線交点間距離５ｄ等のばらつきを設定する（ステップ１０２）。

なお、光学素子Ｋ１としてのプリズム２０における微細凹凸構造８の形成領域である入射面２２および出射面２３は平面であるが、稜線交点間距離５ｄに、適宜、ばらつきをもたせることにより、反射防止効果の異方性が解消されるようにする。

また、光学素子Ｋ２のように、凸光学面４１に微細凹凸構造８を形成する場合には、凸光学面４１の形状に応じて凹部中心部間距離Ｌや、上述の稜線交点間距離５ｄ等のばらつきを設定することにより、凸光学面４１の設計形状を損なうことなく、反射防止効果が全面で一様に実現されるようにする。

そして、光学素子Ｋ１における微細凹凸構造８の形成に型を使用するか否かで、以下のように、微細凹凸構造８の形成方法を分ける（ステップ１０３）。

すなわち、微細凹凸構造８の形成に型を用いる場合には、当該微細凹凸構造８と凹凸が反転した表面形状を有する成形型を作成し（ステップ１０４）、この成形型の形状を光学素子Ｋ１の表面に転写する（ステップ１０５）。

なお、この微細凹凸構造８の転写による形成の場合には、光学素子Ｋ１の基材の成形時に同時に形成してもよいし、基材の表面に被着された樹脂層に微細凹凸構造８を転写形成してもよい。
あるいは、微細凹凸構造８が転写された透明なシートを光学素子Ｋ１の基材の表面に貼りつける方法でもよい。

一方、型を使用しないで光学素子Ｋ１の光学面に直接的に微細凹凸構造８を形成する場合には（ステップ１０６）、たとえば、光学素子Ｋ１の光学面を直接的に加工して微細凹凸構造８を形成する。

このように、本発明の各実施の形態の光学素子の製造方法によれば、外力や接触等による微細凹凸構造８の変形や破損を低減し、反射防止効果等の光学性能の劣化を防止することが可能であるとともに、微細凹凸構造８が形成される光学面の形状に応じて、反射防止効果の偏りのない、一様な反射防止効果を有する光学素子を提供できる。

以上のように、本発明の各実施の形態の光学素子によれば、表面に微細凹凸構造を形成させた反射防止光学素子において、凸部の稜線を連続的に形成させ凸部幅が深さ方向に曲線的に増加する構造とすることにより、外力や接触による微細凹凸構造の倒れや破損を減少させることが出来、この凸部と凹部の形状の最適化を行なうことにより反射防止性能等の光学性能を向上させることが出来る光学素子を提供することが出来る。

なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

たとえば、図８に例示されるように、微細凹凸構造８における凸部１の断面形状における稜曲面４の輪郭は、稜線部３（凸頂部２）の近傍の直線的な稜面４ａと、この稜面４ａに滑らかに連続する稜曲面４ｂからなる構成としてもよい。

（付記１）
基材表面に微細な凹凸形状が形成された光学素子において、凸部が連続的に形成され、隣接する凹部の中心線を通る断面において、凹部中心部の隣り合う距離最大部（Ｌ）の最大値（Ｌｍａｘ）が可視光波長よりも小さく、かつ該凸部幅が深さ方向に曲線的に増加していることを特徴とする微細凹凸構造を有する光学素子。

（付記２）
隣接する凹部の中心線を通る断面において、凹部深さの１／２の位置における凹部幅が、凸部高さの１／２の位置における凸部幅よりも小さいことを特徴とする付記１に記載の微細凹凸構造を有する光学素子。

（付記３）
基材表面の形状が曲面であることを特徴とする付記１または付記２に記載の微細凹凸構造を有する光学素子。

１ 凸部
２ 凸頂部
３ 稜線部
３ａ 稜線交点
４ 稜曲面
４ａ 稜面
４ｂ 稜曲面
５ 凹部
５ａ 多角形
５ｂ 重心
５ｃ 中心線
５ｄ 稜線交点間距離
６ 凹底部
７ 内周面
８ 微細凹凸構造
２０ プリズム
２１ 反射コート形成面
２２ 入射面
２２ａ 反射防止構造形成面
２３ 出射面
２３ａ 反射防止構造形成面
３０ 光
３１ 光路
４０ 平凸レンズ
４１ 凸光学面
４２ 平光学面
４３ 光軸
Ｄ 凹部深さ
Ｈ 凸部高さ
Ｗｄ 凹部幅
Ｗｈ 凸部幅
Ｋ１ 光学素子
Ｋ２ 光学素子
Ｌ 凹部中心部間距離

Claims (10)

1. 稜線部が網目状に連続する凸部と、前記凸部に囲まれた複数の凹部とを含み、隣り合う複数の前記凹部の各々の中心部を通る断面における前記凸部の幅が前記凹部の深さ方向に曲線的に増加している微細凹凸構造を有し、
   前記微細凹凸構造における隣り合う前記凹部の前記中心部の距離の最大値が、可視光波長よりも小さく、
   前記稜線部は、隣り合う前記凹部の内部に落ち込む稜曲面の境となっており隣り合う前記凹部の境界部には前記凹部の配列面と平行な平坦部が存在せず、凸頂部を連ねたものであり、前記凹部の配列面と平行な包絡面を有することを特徴とする光学素子。
2. 請求項１記載の光学素子において、
   前記微細凹凸構造における前記断面において、前記凹部の凹部深さの１／２の位置における前記凹部の凹部幅が、前記凸部の凸部高さの１／２の位置における前記凸部の凸部幅よりも小さいことを特徴とする光学素子。
3. 請求項１または請求項２に記載の光学素子において、
   前記微細凹凸構造は、前記凹部の形状および大きさの少なくとも一方がランダムになるように形成されていることを特徴とする光学素子。
4. 光学素子の表面に、稜線部が網目状に連続する凸部に囲まれた複数の凹部を含み、隣り合う前記凹部の前記中心部の距離の最大値が可視光波長よりも小さい微細凹凸構造を形成し、前記稜線部は、隣り合う前記凹部の内部に落ち込む稜曲面の境となっており隣り合う前記凹部の境界部には前記凹部の配列面と平行な平坦部が存在せず、凸頂部を連ねたものであり、前記凹部の配列面と平行な包絡面を有するように形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
5. 請求項４記載の光学素子の製造方法において、
   隣り合う複数の前記凹部の各々の中心部を通る断面における前記凸部の幅が前記凹部の深さ方向に曲線的に増加するように前記微細凹凸構造を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
6. 請求項５記載の光学素子の製造方法において、
   前記断面において、前記凹部の凹部深さの１／２の位置における前記凹部の凹部幅を、前記凸部の凸部高さの１／２の位置における前記凸部の凸部幅よりも小さくすることを特徴とする光学素子の製造方法。
7. 請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法において、
   前記微細凹凸構造における前記凹部の形状および大きさの少なくとも一方がランダムになるように形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
8. 稜線部が網目状に連続する凸部と、前記凸部に囲まれた複数の凹部とを含み、隣り合う複数の前記凹部の各々の中心部を通る断面における前記凸部の幅が前記凹部の深さ方向に曲線的に増加し、
   前記稜線部は、隣り合う前記凹部の内部に落ち込む稜曲面の境となっており隣り合う前記凹部の境界部には前記凹部の配列面と平行な平坦部が存在せず、凸頂部を連ねたものであり、前記凹部の配列面と平行な包絡面を有し、
   隣り合う前記凹部の前記中心部の距離の最大値が、可視光波長よりも小さいことを特徴とする微細凹凸構造。
9. 請求項８記載の微細凹凸構造において、
   前記断面における、前記凹部の凹部深さの１／２の位置における前記凹部の凹部幅が、前記凸部の凸部高さの１／２の位置における前記凸部の凸部幅よりも小さいことを特徴とする微細凹凸構造。
10. 請求項８または請求項９に記載の微細凹凸構造において、
    前記凹部の形状および大きさの少なくとも一方がランダムであることを特徴とする微細凹凸構造。
    

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