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
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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5484837B2 JP5484837B2 JP2009205925A JP2009205925A JP5484837B2 JP 5484837 B2 JP5484837 B2 JP 5484837B2 JP 2009205925 A JP2009205925 A JP 2009205925A JP 2009205925 A JP2009205925 A JP 2009205925A JP 5484837 B2 JP5484837 B2 JP 5484837B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- convex
- optical element
- fine concavo
- concave
- concave portion
- 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.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 148
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 6
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000005323 electroforming Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
Description
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、凹部中心部間距離Lの平均値は、一例として105nmである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009205925A JP5484837B2 (ja) | 2009-09-07 | 2009-09-07 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009205925A JP5484837B2 (ja) | 2009-09-07 | 2009-09-07 | 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 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011059180A JP2011059180A (ja) | 2011-03-24 |
JP5484837B2 true JP5484837B2 (ja) | 2014-05-07 |
Family
ID=43946921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009205925A Active JP5484837B2 (ja) | 2009-09-07 | 2009-09-07 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5484837B2 (ja) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003114316A (ja) * | 2001-10-05 | 2003-04-18 | Japan Science & Technology Corp | 光学素子 |
JP2003294910A (ja) * | 2002-04-08 | 2003-10-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 光学素子および光源装置 |
JP2004012856A (ja) * | 2002-06-07 | 2004-01-15 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光学素子、光学素子の成形型および光学素子の製造方法 |
WO2006059686A1 (ja) * | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | 反射防止材、光学素子、および表示装置ならびにスタンパの製造方法およびスタンパを用いた反射防止材の製造方法 |
JP5146722B2 (ja) * | 2007-07-12 | 2013-02-20 | 日産自動車株式会社 | 反射防止構造及び構造体 |
-
2009
- 2009-09-07 JP JP2009205925A patent/JP5484837B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011059180A (ja) | 2011-03-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2011107195A (ja) | 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および成形型 | |
JP7041259B2 (ja) | Ledからの発光をコリメートするためのナノ構造化されたメタマテリアルおよびメタサーフェス | |
JP4368384B2 (ja) | 反射防止材、光学素子、および表示装置ならびにスタンパの製造方法およびスタンパを用いた反射防止材の製造方法 | |
JP2007127855A (ja) | 光学素子 | |
US11002889B2 (en) | Reflective diffuser plate, display device, projection device, and lighting device | |
JP5519386B2 (ja) | 光学素子 | |
JP4206447B2 (ja) | 微細格子およびその金型 | |
JP7488309B2 (ja) | 凹凸構造体、光学部材及び電子機器 | |
JP2009187001A (ja) | 反射防止構造体、反射防止構造体の製造方法、及び反射防止構造体を備えた光学装置 | |
CN114556168A (zh) | 扩散板、显示装置、投影装置以及照明装置 | |
JP2003114316A (ja) | 光学素子 | |
CN113009608A (zh) | 太赫兹波用透镜和太赫兹波用透镜的制造方法 | |
JP2011017781A (ja) | 光学素子及び光学系 | |
JP5484837B2 (ja) | 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 | |
KR102678972B1 (ko) | 음향 룬버그 메타 렌즈 및 이의 설계 방법 | |
JP2011059264A (ja) | 光学素子 | |
KR101079415B1 (ko) | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 | |
JP4238296B2 (ja) | 回折光学素子 | |
JP2008310160A5 (ja) | ||
JP2013105054A (ja) | 反射防止膜およびそれを有する光学装置 | |
JP2015034835A (ja) | 反射防止構造体、及び反射防止構造体の製造方法 | |
JP2011013562A (ja) | 光学素子および光学素子の製造方法 | |
JP7510976B2 (ja) | イメージセンサとその製造方法 | |
JP2024102287A (ja) | 凹凸構造体、光学部材及び電子機器 | |
JP5201913B2 (ja) | 反射防止構造体及びそれを備えた光学装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120705 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130524 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130528 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130621 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131029 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131126 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20140106 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140212 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140219 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5484837 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |