JP7142539B2 - 反射防止構造体付き光学素子、製造用金型、反射防止構造体付き光学素子の製造方法及び撮像装置 - Google Patents

Description

本件発明は、光学機器に用いる反射防止構造体付き光学素子、その製造用金型及び反射防止構造体付き光学素子の製造方法に関する。

近年の映像技術の発展にともない、高い光学性能を有する光学素子が求められ、光学素子表面に対する入射光が反射することにより発生する透過光の損失を低減させる必要がある。そのため、光学素子の光学有効面の光入射面及び光出射面の少なくとも一方の面に対し、反射防止構造体を設ける等の表面処理を施すことが行われている。

最近では、反射防止構造体として、使用波長以下の微細な凹凸構造を光学素子の表面に形成する方法を採用し、屈折率の急激な変化を抑制することで、波長帯域特性や入射角度特性に優れた反射防止性能を実現してきた。この微細凹凸構造の形成には、特許文献１に開示されているように、金型を用いるプレス成形法が広く利用され、反射防止構造体付き光学素子として生産されている。

そして、この反射防止構造体付き光学素子を各種光学機器に組み込む場合、反射防止構造体付き光学素子を鏡筒等の枠体へ精度良く組み付けて使用される。このとき、反射防止構造体付き光学素子の光学有効面を高精度に作製しても、組み付け精度が低い場合には、高い光学性能が得られなくなる。このときの組み付けは、光学素子に形成する組み付け面を基準に、図７（ａ）に示すように接着剤を用いるか、図７（ｂ）に示すように枠体の一部を塑性変形させて固定するかの方法が採用されている。一般的に、この光学素子に形成する組み付け面は、芯取り加工（ベルクランプと呼ばれる方式で光学面を保持し姿勢を整えた後に、光学素子を回転させながら研削加工）により形成されてきた。

一方、芯取り加工を省略する組み付け面の形成手法も提唱されてきた。例えば、特許文献２及び特許文献３には、金型を用いたプレス成形を用いて、光学有効面の隣接部に設けた空間又は面取り部へ余剰材料を逃がし、反射防止構造体付き光学素子の組み付け面として用いる外径を形成することが開示されている。

特開２００７－２８３５８１号公報 特開２０００－１３２２号公報 特開２００７－９１５６９号公報

金型を用いるプレス成形法で、光学有効面に微細凹凸を備える反射防止構造体付き光学素子を製造する場合、事後的に芯取り加工を行うことが困難である。なぜなら、ベルクランプで光学有効面を保持しても姿勢制御が困難であり、光学有効面にある微細凹凸が破壊されてしまうためである。

一方で、従来のプレス成形に用いる金型を用いて、従来の組み付け面形状を備えた反射防止構造体付き光学素子を得ようとしても、金型を構成するブロックの隙間から、必然的に原料硝材のはみ出す量が多くなり、事後的な芯取り加工が必須となる。なぜなら、反射防止構造体を構成する微細凹凸をプレス成形法で形成する場合、反射防止構造体を備えない光学素子のプレス成形に比べ、微細凹凸を形成するためにプレス時間を長く要する。従って、従来の金型を用いたプレス成形法で光学有効面に微細凹凸を形成する場合は、高精度な曲率を備える光学有効面と、事後的に芯取り加工を必要としない組み付け面を、プレス成形時に同時形成することができないことになる。

上述の特許文献に共通する問題は、プレス成形時の原料硝材の逃げ量が少ないため、微細凹凸構造の転写に対応できないという点にある。そして、先行技術毎にみれば、以下のような問題もある。上述の特許文献１に開示の発明では、原料硝材の体積ばらつきと、余剰材料の逃げを考慮できないため、必然的に組み付け面にバリが発生する。そのため、芯取り加工無しで枠体へ精度良く組み付けることが困難になる。

一方、芯取り加工を省略する組み付け面の形成手法を提唱している特許文献２及び特許文献３に開示のプレス成形法の場合でも、高精度な曲率を備える光学有効面と、事後的に芯取り加工を必要としない組み付け面を、プレス成形時に同時形成することができないという問題がある。

特許文献２に開示の発明の場合、プレス成形時の余剰材料の逃げを考慮しながら外径を形成できるが、製造される製品の形状的特徴から、光軸に対する配置位置が明瞭に決まらないため、枠体に対する組み付けに際し、他部品との位置決めを行うことが困難となる。

特許文献３に開示の発明の場合、光軸に対する配置は容易であるが、プレス成形時の余剰材料が流動してできる光軸に垂直な平面として形成される部位の先端部の上下に突出部位が生じる。従って、事後的に芯取り加工を行って、突出部位を除去する必要が生じ、芯取り加工の省略が困難となる。

以上のことから、本件出願は、金型を用いるプレス成形法で得られる反射防止構造体付き光学素子であって、高精度な曲率の光学有効面に微細凹凸を備え、プレス成形後に芯取り加工を行わずとも、枠体に対する良好な組み付け性を発揮する反射防止構造体付き光学素子の提供を目的とする。

上述の課題を解決するため、鋭意研究を行った結果、以下に述べる反射防止構造体付き光学素子、その製造に用いる金型、製造方法に想到した。

Ａ．本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子
本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子は、光学有効面の少なくとも一部に反射防止構造体を備える光学素子であって、前記光学有効面の少なくとも一面側の外周全体に、他面側に向けて、光軸と略平行となる外周壁面を備え、当該外周壁面から光軸に垂直な径方向外側に向けて延在する環状板部を備え、当該環状板部は、当該光学有効面の外周全体を取り囲み、且つ、その外周先端は光学素子硝材が流動して形成した自由端面を備えることを特徴とする。

Ｂ．反射防止構造体付き光学素子の製造用金型
本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子の製造用金型は、上述の反射防止構造体付き光学素子の製造に用いる一対の金型である。一方の、第１金型は、得ようとする光学素子の一面側の光学有効面を形成するための第１光学領域形成面と、当該第１光学領域形成面の外周端から光軸方向に平行に設けた第１外径規制壁面と、当該第１外径規制壁面の先端から光軸方向に垂直となるレンズ径方向に水平に設けた第１水平規制面とを備えている。他方の第２金型は、得ようとする光学素子の他面の光学有効面を形成するための第２光学領域形成面と、当該第２光学領域形成面の光軸方向に垂直となるレンズ径方向に水平に設けた第２水平規制面とを備えている。そして、当該第１光学領域形成面と第２光学領域形成面との少なくとも一方に反射防止構造体を形成するための微細凹凸形状を備えることを特徴とする。

Ｃ．反射防止構造体付き光学素子の製造方法
本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子の製造方法は、上述の反射防止構造体付き光学素子の製造用金型を用いるものであって、第１金型と第２金型とを対向配置し、第１金型の第１光学領域形成面と第２金型の第２光学領域形成面とからなる有効光学領域の形成空間に原料硝材を挟み込み、原料硝材を加熱軟化させ、第１金型の第１水平規制面と第２金型の第２水平規制面とが０．５ｍｍ～０．８Ｔｍｍ離間した状態となるまでプレス成形し、軟化した原料硝材を第１水平規制面と第２水平規制面との隙間に流動侵入させ、光学有効面の外周全体を取り囲み、且つ、先端が自由端面である環状板部を形成することを特徴とする。

Ｄ．本件出願に係る撮像装置
本件出願に係る撮像装置は、上述の反射防止構造体付き光学素子を用いたことを特徴とする。

本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子は、プレス成形法を採用して得られる高精度な光学有効面へ良好な反射防止性能を備えると共に、事後的な芯取り加工が不要な組み付け面を備えるものである。この反射防止構造体付き光学素子には、軟化流動した原料硝材が金型間の隙間へ侵入してできるバリが生じないため、撮像装置への組み付けを、容易かつ高精度に行える。従って、本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子を搭載した撮像装置は、良好な撮像性能を発揮するものとなる。また、この反射防止構造体付き光学素子は、心取り加工が不要なため、生産コストが削減でき、安価である。

そして、上述の反射防止構造体付き光学素子の製造用金型及び製造方法を採用することで、プレス成形後の光学素子に対する芯取り加工が不要となり、生産コストを顕著に削減することが可能となった。

本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子の模式断面図である。 本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子の他の形態の模式断面図である。 本件出願に係る金型に関する模式断面図である。 プレス成形の概念を説明するための模式断面図である。 プレス成形の概念を説明するための模式断面図である。 本件出願にいう「非点収差量」を説明するための概念図である。 従来の反射防止構造体付き光学素子の枠体に対する組み付けイメージを示す模式図である。

以下、本件発明に係る光学素子、製造に用いる金型、製造方法等の実施の形態に関して詳説する。

Ａ．反射防止構造体付き光学素子の形態
本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子１は、光学有効面の少なくとも一部に反射防止構造体を備える光学素子であって、図１に示すような断面形状を備えるものである。図１に示す形態に限らず、光学有効面が平面、球面、非球面、自由曲面など様々な形状の光学素子が対象である。なお、図１では両面の光学有効面５に反射防止構造体２ａ，２ｂを設けたイメージを示している。そして、図２には、本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子の他の形態を示している。以下、図１を参照しつつ説明する。

（１）反射防止構造体付き光学素子の構造
本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子１の場合、光学有効面５の少なくとも一面側の外周全体に、他面側に向けて、光軸と略平行な外周壁面３を備えている。そして、この外周壁面３から、光軸に垂直な径方向側に向けて延在する環状板部４を備えている。以上に述べた、「光軸に平行な外周壁面３」と「光軸に垂直な環状板部４」との２面をあわせて、光学素子を枠体へ取り付ける際の「組み付け面」と称することがある。この組み付け面が存在することで、枠体に対する組み付け性が飛躍的に向上する。

外周壁面： 本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子１の外周壁面３は、図１から理解できるように、光学有効面５の少なくとも一面側の外周において、他面側に向けて、光軸と略平行な壁面として設けられたものである。このときの外周壁面３の光軸方向の距離（以下、「外周壁面高さ」と称する。）は、後述するレンズ厚さＴｍｍを基準とすると、０．２Ｔｍｍ～０．８Ｔｍｍ（Ｔ≧１）であることが好ましい。この外周壁面高さが０．２Ｔｍｍ未満の場合、枠体に対する組み付け性が低下し、組み付け面として機能しないからである。一方、この外周壁面３の光軸方向の距離が０．８Ｔ（Ｔ≧１）ｍｍを超えると、枠体に対する組み付け性が向上することもなく、光学素子としての小型化が図れなくなるため好ましくない。

また、外周壁面高さに対する、後述する環状板部の厚さが厚いほど、プレス成形時に軟化流動した原料硝材が、金型の外周側へ流動するため、光学有効面に対して金型の微細凹凸構造の高さを転写することが困難となるため好ましくない。よって、外周壁面高さは０．２Ｔｍｍ以上であることが好ましい。

環状板部： この環状板部４は、光学有効面の外周全体を取り囲み、且つ、その外周先端は、プレス加工の際に、流動する光学素子硝材が形状規制を受けることなく形成されたものであり、この先端を自由端面６と称している。この環状板部４は、光学有効面径Ｄ（光学有効面５の直径：数値として表示する場合はＤｍｍと表示する。）を基準として、光学有効面５の外周壁面３から自由端面６までの距離を突出距離と称している。

そして、この突出距離ｄが０．５ｍｍ≦ｄ≦Ｄｍｍであることが好ましい。物理的観点からみて、突出距離ｄが０．５ｍｍ未満の場合には、枠体に対する組み付け性を向上できないため好ましくない。一方、突出距離ｄがＤｍｍを超える場合には、光学有効面径Ｄに対して、突出距離ｄが過剰となり、光学素子としての小型化が図れず、市場要求も無いため、資源の無駄使いとなり好ましくない。なお、図１に示す光学素子のように、光学有効面が表裏の２面に存在する場合、対象とする光学有効面５及び光学有効面径Ｄは、外周壁面３を設けている側にあるものである。即ち、図１に示す場合には、「光学有効面」は符号５で示した方であり、「光学有効面径」は符号Ｄで示した方である。また、自由端面６は上述のように流動する光学素子硝材が形状規制を受けることなく形成されたものであるから（つまり、金型の内壁面により形状が規制されていない）、光軸から自由端面６までの距離（半径）が一定であるとは限らない。このような場合には、ｄを外周壁面３から自由端面６までの距離の全周に渡る平均として０．５ｍｍ≦ｄ≦Ｄｍｍの範囲であれば、上述の効果を奏することができる。

また、環状板部４は、レンズ厚さＴを基準としたとき、厚さが０．５ｍｍ～０．８Ｔｍｍであることが好ましい。環状板部４の厚さが０．５ｍｍ未満の場合、組み付け面としての要求強度が不足する場合があり好ましくない。一方、環状板部４の厚さが０．８Ｔｍｍを超える場合、過剰な強度を得る必要もなく、枠体への組み付け性も低下するため好ましくない。なお、ここでいう「レンズ厚さ」とは、図１に示すように反射防止構造体付き光学素子１の符号「Ｔ」で表した、外周壁面３の厚さと自由端面６の厚さとを併せた厚さのことである。

構成材料： 本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子１の場合は、プレス成形で形成可能なガラス転移点を持つ材料であれば、特段の限定はなくガラス硝材、プラスチック硝材の全てが使用できる。

光学素子が備える反射防止構造体： 本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子において、反射防止構造体は微細凹凸を備えるものである。この微細凹凸の形状に特段の限定は無いが、反射防止効果を任意に制御するためには、微細柱状突起を使用平均波長の波長以下の周期性を備えて配列して用いることが好ましい。この微細柱状突起の配置ピッチは、使用平均波長（λ）以下であれば一定の反射防止効果を得ることができるが、λ／２以下であることがより好ましい。微細柱状突起の配置ピッチがλ／２を超えると、回折による有害光が発生しやすくなる傾向があるからである。さらに、この配列ピッチが０．２λ～０．４λの範囲にあることがさらに好ましい。当該配置ピッチが０．２λ未満の場合には、反射防止構造体の微細柱状突起の存在密度が高くなりすぎて、反射防止構造体内で無用な回折光が増加し、波長帯域特性及び入射角度特性に優れた反射防止効果を得られなくなるため好ましくない。一方、当該配置ピッチが０．４λを超える場合には、反射防止構造体の微細柱状突起の存在密度が低くなりすぎて、十分な反射防止効果が得られなくなるため好ましくない。

Ｂ．反射防止構造体付き光学素子の製造用金型
本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子の製造に用いる一対の金型は、第１金型と第２金型とに大別できる。以下の説明では、第１金型と第２金型とに分別して述べる。

第１金型： この第１金型１０は、模式的に示した図３から理解できるように、得ようとする反射防止構造体付き光学素子の一面側の光学有効面５を形成するための第１光学領域形成面１１と、当該第１光学領域形成面１１の外周端から、他面側に向けて、光軸ＯＰに平行に設けた第１外径規制壁面１２と、当該第１外径規制壁面１２の先端から光軸ＯＰに垂直となるレンズ径方向Ｄに水平に設けた第１水平規制面１３とを備えるものである。

この図３から理解できるように、第１金型１０及び後述する第２金型２０とは、一体化したものでも、複数にブロック化したものであっても構わない。図３に示す第１金型１０は、光学有効面型１０ａ、外径規制型１０ｂ、収容型１０ｃとからなる複数にブロック化したものを示している。なお、図３には、プレス成形のイメージが理解できるように、位置決めスリーブ１４、プレス板１５を示している。

この１金型１０を構成する材質は、タングステンカーバイドを代表とする超硬合金、サーメット、炭化ケイ素、その他セラミックス、耐熱系金属などであることが好ましい。また、１０ａと１０ｂを構成する際、１０ｂに１０ａより線膨張係数が小さい材質を使用すると、なお好ましい。これにより、型を組み立てる常温では両者のクリアランスを確保しながら、プレス成形温度帯ではクリアランスが狭まり、バリが発生し難くなる。また、金型１０の厚さは、機械的強度を考慮し、最低３ｍｍであることが好ましい。

第２金型： 図３に示す第２金型２０は、得ようとする光学素子の他面の光学有効面５’を形成するための第２光学領域形成面１１’と、第２光学領域形成面１１’の外周端から光軸方向に垂直となるレンズ径方向に水平に設けた第２水平規制面１３’を備えるものである。そして、この図３には、第２金型２０として、光学有効面型２０ａ、収容型２０ｃとからなるブロック化したものを示している。この第２金型２０の場合、第１金型１０が備える外径規制型１０ｂを省略している。但し、第２金型２０にも、外径規制型を設けることも可能である。このようにして光学素子の両面に外径規制壁面が設けられた場合には、光学素子の表裏を入れ替えて使用する場合の作り分けが不要となり、両面同じレンズ面を備えている場合には表裏の見分けが不要になりハンドリング性が向上する。その他の材質、最低厚さ等の概念は、第１金型１０と同様であるため、重複した記載を省略する。

Ｃ．本件出願に係る光学素子の製造形態
本件出願に係る光学素子の製造方法は、上述の反射防止構造体付き光学素子の製造用金型を用い、プレス成形することで光学素子を得るものである。

図４に示すように、第１金型１０と第２金型２０とを対向配置し、第１金型１０の第１光学領域形成面１１及び第１外径規制壁面１２と、第２金型２０の第２光学領域形成面１１’との間に原料硝材を挟み込み、原料硝材４０をガラス転移点以上の温度に加熱し軟化させる。

その後、第１金型１０の第１水平規制面１３と第２金型の第２水平規制面１３’との間が０．５ｍｍ～０．８Ｔｍｍ（Ｔ≧１）離間した状態となるまで加圧し、プレス状態を維持する。その結果、軟化した原料硝材が、金型の第１水平規制面１３と第２水平規制面１３’との隙間に侵入し、得られた光学素子の光学有効面の外周全体に、先端が自由端面である環状板部が形成できる。このときの加熱条件、プレス圧力等は、原料硝材の種類により適宜定められる。

Ｄ．本件出願に係る撮像装置の形態
本件出願に係る撮像装置は、上述の反射防止構造体付き光学素子を用いたことを特徴とする。ここでいう撮像装置に関して、特段の限定はない。反射防止効果を必要とするデジタルカメラ、ビデオカメラ等のあらゆる撮像装置に好適である。

実施例１では、使用平均波長λ＝１０μｍを想定したものであり、硝材としてガラス転移点１８０℃のカルコゲナイドガラスＩＲＧ２０６を用い、図１に示した両面メニスカスレンズを作製した。

このときのプレス成形条件は、図４に示した反射防止構造体付き光学素子の製造用金型を用いて、図５に示すように第１金型１０と第２金型２０との間に硝材ペレットを載置して２２０℃で４分間保持し、軟化させた。このときの第１外径規制壁面１２を形成するための外径規制型の外径は約２３．５ｍｍ、内径１４ｍｍとした。その後、第１金型１０の第１水平規制面１３と第２金型２０の第２水平規制面１３’との間隔が２ｍｍ、Ｔが３．７ｍｍとなるまで、プレス荷重５００Ｎで５分間プレス成形し、荷重を印加しながら１８０℃まで－１２℃／ｍｉｎの速度で冷却した後、荷重の印加をやめて常温まで冷却することで、光学有効面５，５’に反射防止構造体を形成すると同時に光学素子（両面メニスカスレンズ）を製造した。

ここで得られた反射防止構造体付き光学素子１の備える反射防止構造体は、光学領域形成面１１，１１’に設けた微細凹凸を、プレス成形時に硝材に転写して形成したものである。このような転写法を採用することにより、光学素子の光学有効面に、配列ピッチが０．３３λ（３μｍ）で、平均高さ２．９μｍの微細柱状突起を形成した。この光学有効面の非点収差量は、ニュートン換算０．２本以下の誤差であった。なお、本件出願で用いる「非点収差量」という用語は、図７に示す説明図から理解できるように、「光学有効面内の直行する２軸を測定したときに、２軸の高さが最も乖離した距離」のことをいう。

その他の諸元に関して述べる。この光学素子の「外周壁面径が１４ｍｍ、外周壁面高さが３．７ｍｍ」、「環状板部径の最大値が１８．８ｍｍ、厚さが２ｍｍ」である。一方の光学有効面５は、「径が９．４ｍｍ、非球面形状のプロファイル (以下、「Ｓａｇ量」と称する。)が約１ｍｍ」であり、他方の光学有効面５’は「径が１４．２ｍｍ、Ｓａｇ量が約２．５ｍｍ」であった。

以上のようにして得られた反射防止構造体付き光学素子１は、組み付け面である外周壁面と環状板部とに、流動した硝材が作り出すバリが存在しなかった。そのため、芯取り加工が不要であった。

実施例２では、使用平均波長λ＝１．３μｍを想定したものであり、硝材としてガラス転移点３４４℃のＫ－ＰＧ３７５を用い、図７（ａ）に示した両凸レンズを作製した。なお、図７に示した図の中には、第１金型１０の第１外径規制壁面１２と第１水平規制面１３とが存在していた位置、第２金型２０の第２水平規制面１３’とが存在していた位置を模式的に示している。

このときのプレス成形は、図４に示したと同様の反射防止構造体付き光学素子の製造用金型を用いて、図５に示したと同様に第１金型１０と第２金型２０との間に硝材ペレットを載置して３７０℃で４分間保持し、軟化させた。このときの第１外径規制壁面１２を形成するための外径規制型の外径は約３８ｍｍ、内径２７ｍｍとした。その後、第１金型１０の第１水平規制面１３と第２金型２０の第２水平規制面１３’との間隔が２ｍｍ、Ｔが３．６ｍｍとなるまで、プレス荷重４ｋＮで８分間プレス成形し、荷重を印加しながら２８８℃まで－１５℃／ｍｉｎの速度で冷却した後、荷重の印加をやめて常温まで冷却することで、光学有効面５，５’に反射防止構造体を形成すると同時に光学素子（両面メニスカスレンズ）を製造した。

ここで得られた反射防止構造体付き光学素子１の備える反射防止構造体は、光学領域形成面１１，１１’に設けた微細凹凸を、プレス成形時に硝材に転写して形成したものである。このような転写法を採用することにより、光学素子の光学有効面に、配列ピッチが０．３５λ（０．４５μｍ）で、平均高さ０．５μｍの微細柱状突起を形成した。この光学有効面の非点収差量は、ニュートン換算０．２本以下の誤差であった。

その他の諸元に関して述べる。この光学素子の「外周壁面径が２７ｍｍ、外周壁面高さが１．６ｍｍ」、「環状板部径の最大値が３４ｍｍ、厚さが２ｍｍ」である。一方の光学有効面５は、「径が２７ｍｍ、Ｓａｇ量が約２．４ｍｍ」であり、他方の光学有効面５’は「径が２７ｍｍ、Ｓａｇ量が約２．２ｍｍ」であった。

以上のようにして得られた反射防止構造体付き光学素子１は、組み付け面である外周壁面と環状板部とに、流動した硝材が作り出すバリが存在しなかった。そのため、芯取り加工が不要であった。

実施例３では、使用平均波長λ＝１．３μｍを想定したものであり、硝材としてガラス転移点２８８℃のＫ－ＰＧ３２５を用い、図７（ｂ）に示した両凹レンズを作製した。

このときのプレス成形は、図４に示したと同様の反射防止構造体付き光学素子の製造用金型を用いて、図５に示したと同様に第１金型１０と第２金型２０との間に硝材ペレットを載置して３１０℃で４分間保持し、軟化させた。このときの第１外径規制壁面１２を形成するための外径規制型の外径は約２３．５ｍｍ、内径１７ｍｍとした。その後、第１金型１０の第１水平規制面１３と第２金型２０の第２水平規制面１３’との間隔が１．８ｍｍ、Ｔが４．３ｍｍとなるまでし、プレス荷重４ｋＮで８分間プレス成形し、荷重を印加しながら２８８℃まで－１０℃／ｍｉｎの速度で冷却した後、荷重の印加をやめて常温まで冷却することで、光学有効面５，５’に反射防止構造体を形成すると同時に光学素子（両面メニスカスレンズ）を製造した。

ここで得られた反射防止構造体付き光学素子１の備える反射防止構造体は、光学領域形成面１１，１１’に設けた微細凹凸を、プレス成形時に硝材に転写して形成したものである。このような転写法を採用することにより、光学素子の光学有効面に、配列ピッチが０．３５λ（０．４５μｍ）で、平均高さ０．４８μｍの微細柱状突起を形成した。この光学有効面の非点収差量は、ニュートン換算０．２本以下の誤差であった。

その他の諸元に関して述べる。この光学素子の「外周壁面径が１７ｍｍ、外周壁面高さが４．３ｍｍ」、「環状板部径の最大値が２２ｍｍ、厚さが１．８ｍｍ」である。一方の光学有効面５は、「径が１２．６ｍｍ、Ｓａｇ量が約０．７ｍｍ」であり、他方の光学有効面５’は「径が１４．８ｍｍ、Ｓａｇ量が約０．７ｍｍ」であった。

以上のようにして得られた反射防止構造体付き光学素子１は、組み付け面である外周壁面と環状板部とに、流動した硝材が作り出すバリが存在しなかった。そのため、芯取り加工が不要であった。

本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子は、プレス成形法を採用して得られるものであるが、プレス成形後の芯取り加工が不要であるため、レンズ加工工程が短縮化できる。従って、高品質の光学素子を安価に市場に提供し、撮像装置の低価格化にも寄与できる。また、本件出願に係る反射防止構造体付き光学素子の製造に用いる金型も容易に準備できるものであり、プレス成形を行うにあたっても、特殊な装置を必要とするものではない。よって、従来のプレス成形設備の有効利用が可能であり、新たな設備導入が不要である。

１ 反射防止構造体付き光学素子
２ａ，２ｂ 反射防止構造体
３ 外周壁面
４ 環状板部
５，５’ 光学有効面
６ 自由端面
１０ 第１金型
１０ａ 光学有効面型
１０ｂ 外径規制型
１０ｃ 収容型
１１ 第１光学領域形成面
１１’ 第２光学領域形成面
１２ 第１外径規制壁面
１３ 第１水平規制面
１３’ 第２水平規制面
１４ 位置決めスリーブ
１５ プレス板
２０ 第２金型
２０ａ 光学有効面型
２０ｃ 収容型
４０ 原料硝材
Ｔ レンズ厚さ
Ｄ，Ｄ’ 光学有効面径
ＯＰ 光軸方向

Claims (6)

1. 光学有効面の少なくとも一部に反射防止構造体を備えるレンズであって、
   前記光学有効面の少なくとも一面側の外周全体に、他面側に向けて、光軸と略平行となる外周壁面を備え、
   当該外周壁面から光軸に垂直な径方向外側に向けて延在する環状板部を備え、
   当該環状板部は、前記光軸方向に垂直な２つの面が共に平面であり、当該光学有効面の外周全体を取り囲み、且つ、その外周先端はレンズ硝材が流動して形成した自由端面を備え、
   前記環状板部は、レンズ厚さＴを基準としたとき、厚さが０．５ｍｍ～０．８Ｔｍｍであることを特徴とする反射防止構造体付きレンズ。
2. 前記環状板部は、前記光学有効面の外周壁面から、光学有効面径Ｄｍｍを基準とし、０．５ｍｍ≦ｄ≦Ｄｍｍで示す突出距離ｄを備える請求項１に記載の反射防止構造体付きレンズ。
3. 前記反射防止構造体は、使用平均波長をλとしたとき、微細凹凸の微細柱状突起の配列ピッチがλ／２以下である請求項１又は請求項２に記載の反射防止構造体付きレンズ。
4. 請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の反射防止構造体付きレンズの製造に用いる一対の金型であって、
   第１金型は、得ようとするレンズの一面側の光学有効面を形成するための第１光学領域形成面と、当該第１光学領域形成面の外周端から光軸方向に平行に設けた第１外径規制壁面と、当該第１外径規制壁面の先端から光軸方向に垂直となるレンズ径方向に水平に設けた第１水平規制面とを備え、
   第２金型は、得ようとするレンズの他面の光学有効面を形成するための第２光学領域形成面と、当該第２光学領域形成面の光軸方向に垂直となるレンズ径方向に水平に設けた第２水平規制面とを備え、
   当該第１光学領域形成面と第２光学領域形成面との少なくとも一方に反射防止構造体を形成するための微細凹凸形状を備えることを特徴とする反射防止構造体付きレンズの製造用金型。
5. 請求項４に記載の反射防止構造体付きレンズの製造用金型を用いた反射防止構造体付きレンズの製造方法であって、
   第１金型と第２金型とを対向配置し、第１金型の第１光学領域形成面と第２金型の第２光学領域形成面とからなる有効光学領域の形成空間に原料硝材を挟み込み、
   当該原料硝材を加熱軟化させ、第１金型の第１水平規制面と第２金型の第２水平規制面とが０．５ｍｍ～０．８Ｔｍｍ離間した状態となるまでプレス成形し、軟化した原料硝材を当該第１水平規制面と第２水平規制面との隙間に流動侵入させ、光学有効面の外周全体を取り囲み、且つ、先端が自由端面である環状板部を形成することを特徴とする反射防止構造体付きレンズの製造方法。
6. 請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の反射防止構造体付きレンズを用いることを特徴とする撮像装置。

Images