KR20080003712A

KR20080003712A - 성형품, 성형 다이, 광학 소자, 광학 장치, 광 주사 장치,화상 표시 장치 및 광 픽업 장치

Info

Publication number: KR20080003712A
Application number: KR1020070064328A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 엔도
Original assignee: 가부시키가이샤 리코
Priority date: 2006-07-03
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2008-01-08
Also published as: CN100529835C; EP1876475A1; JP4933173B2; US20070242350A1; JP2008012690A; EP1876475B1; KR100950242B1; CN101101372A; US8808586B2

Abstract

본 발명은 성형 시의 이형이 용이한 구조의 미세 패턴을 형성함으로써, 경사면, 곡면, 자유 곡면 등으로 이루어지는 표면에 다수의 미세 홈으로 이루어지는 미세 패턴을 구비하는 성형품을 실현한다.

본 발명에서는 금형으로부터의 전사에 의해 성형되고, 성형 시의 금형 개방에 따른 이형 방향과 표면의 법선 방향이 각도를 이루는 상기 표면에 미세 패턴을 구비하는 성형품(10)에 있어서, 상기 표면의 경사면 또는 곡면의 경사 방향을 따라 연장된 미세 홈(11)이 다수 배열되는 미세 홈군을 구비하는 동시에, 서로 이웃하는 미세 홈과 미세 홈의 홈 간격이 미리 정해진 간격 이하로 되도록 표면 전체에 상기 미세 홈이 배열됨으로써, 성형 시의 금형 개방에 따른 이형 방향에 대하여 표면이 경사지지 않은 부분으로부터 경사진 방향을 향하여 미세 홈이 존재하므로, 미세 홈의 개구부(開口部)가 이형 방향을 향하게 되어 이형이 용이하게 된다.

광학 소자, 미세 홈, 기준점, 광 주사 장치, 콜리메이트 렌즈

Description

성형품, 성형 다이, 광학 소자, 광학 장치, 광 주사 장치, 화상 표시 장치 및 광 픽업 장치 {MOLDED PART, DIE FOR FORMING THE PART, OPTICAL ELEMENT, OPTICAL DEVICE, OPTICAL SCANNING DEVICE, IMAGE DISPLAYING DEVICE AND OPTICAL PICKUP DEVICE}

도 1a 및 도 1b는 일본 특허 공개 공보 2003－270569호에 기재된 광 주사 장치와 주사 렌즈의 격자 패턴을 나타낸 도면.

도 2는 종래의 장방형 홈 패턴에서 홈의 방향과 이형 방향이 일치하는 예를 나타낸 도면.

도 3은 종래의 장방형 홈 패턴에서 홈의 방향과 이형 방향이 일치하지 않는 예를 나타낸 도면.

도 4는 장방형 홈의 방향과 이형 방향이 일치하지만 경사면의 경사도가 크기 때문에 장방형 홈이 성립되지 않는 예를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따른 성형품의 미세 홈 패턴의 일례를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명에 따른 성형품의 미세 홈 패턴의 다른 예를 나타낸 도면으로, 미세 홈의 방향과 이형 방향이 일치하는 예를 나타낸 성형품의 주요부 사시도.

도 7a 내지 도 7c는 종래의 미세 홈 패턴과 본 발명의 미세 홈 패턴의 비교에 대한 설명도.

도 8은 미세 홈의 방향과 이형 방향이 일치하는 미세 홈 패턴의 예를 나타낸 주요부 단면도.

도 9는 미세 홈의 방향과 이형 방향이 일치하지 않지만 이형 가능한 미세 홈 패턴의 예를 나타낸 주요부 단면도.

도 10은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 광학 소자(성형품) 표면의 평면도.

도 11은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 광학 소자(성형품) 표면의 평면도.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 광학 소자(성형품) 표면의 평면도.

도 13은 이형 방향에 대하여 이형 불가능한 미세홈의 방향을 나타내는 도면.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 광학 소자(성형품) 표면의 평면도.

도 15a 및 도 15b는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 광학 소자의 평면도 및 사시도.

도 16은 미세 홈 패턴과 광 편향 방향의 일례를 나타낸 도면.

도 17은 도 16에 나타낸 미세 홈 패턴의 홈 깊이와 TE파에 대한 반사율의 관계를 나타낸 도면.

도 18은 도 16에 나타낸 미세 홈 패턴의 홈 깊이와 TM파에 대한 반사율의 관계를 나타낸 도면.

도 19a 및 도 19b는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 광학 소자의 단면도 및 평면도.

도 20a 내지 도 20c는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 광학 소자의 주요부 사시도 및 설명도.

도 21a 및 도 21b는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 광학 소자의 사시도 및 평면도.

도 22는 본 발명의 광학 소자를 이용한 광 주사 장치의 일례를 나타낸 개략 구성도.

도 23은 본 발명의 광학 소자를 이용한 화상 표시 장치(프로젝터)의 일례를 나타낸 개략 구성도.

도 24는 본 발명의 광학 소자를 이용한 광 픽업 장치의 일례를 나타낸 개략 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80： 광학 소자(성형품)1

11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81： 미세 홈

22, 32, 42, 52, 62, 82： 기준점

100： 광 주사 장치

102： 콜리메이트 렌즈

105： 원기둥 렌즈

107： 주사 결상 광학계

107－1, 107－2： 주사 렌즈

200： 화상 표시 장치

202： 조명 광학계

205： 투사 렌즈

300： 광 픽업 장치

302： 콜리메이트 렌즈

305： 대물 렌즈

307： 집광 렌즈

본 발명은 경사면, 곡면, 자유 곡면 등으로 이루어지는 표면에 미세 패턴을 구비하는 성형품과 그 성형품을 형성하는 성형 다이, 상기 성형품으로 이루어지는 광학 소자, 그 광학 소자를 이용한 광학 장치, 광 주사 장치, 화상 표시 장치 및 광 픽업 장치에 관한 것이다.

일반적으로 광학 소자에서는 광 반사를 제어하는 것이 중요하고, 반사 방지에 관해서는 종래부터 유전체 다층막을 코팅함으로써 반사 방지 기능을 실현하고 있었다. 이와 같이 유전체 다층막을 광학 소자에 코팅하려면, 사출 성형 등 수단에 의해 성형된 성형품으로 이루어지는 광학 소자를 코팅용의 장치 내에 배치하여 코팅을 수행하는 바와 같이, 여러 공정을 거치게 된다. 이와 같은 공정에서는 제조 시간이 길므로 광학 소자의 제품 단가가 높아지게 된다.

이에 근래에는 광학 소자의 광학 표면에 미세 패턴을 형성함으로써 반사 방 지 기능을 실현하는 것이 수행되고 있다. 구체적으로는, 금형에 기계 가공이나 반도체 프로세스에 의해 미세 패턴을 형성하고, 그 미세 패턴을 수지나 유리로 성형 전사하는 것이 수행되고 있다.

예컨대, 일본 특허 공개 공보 2003－270569호에 기재된 종래 기술에서는 미세 구조 격자의 배열 방향을 입사 광속의 편파면(偏波面)에 따라 적절히 설정하고, 미세 격자 구조의 구조성 복굴절(複屈折)의 영향을 절감하여 양호한 광학 성능을 얻을 수 있는 주사 광학계 및 그것을 이용한 화상 형성 장치를 얻는 것을 과제로, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 레이저 광원(1)으로부터 사출된 광속을 편향 수단(5)에 의해 편향시키고, 상기 편향 수단(5)에 의해 편향된 광속을 주사 광학 수단(주사 렌즈계)(6)에 의해 피주사면(7) 상에 결상시켜 상기 피주사 면을 주사하는 주사 광학계에 있어서, 상기 주사 광학 수단(6)의 제1 주사 렌즈(6a)는 도 1a에 나타낸 바와 같은 미세 구조 격자(8)[격자부(81), 비격자부(82)]를 구비하는 광학면을 하나 이상 구비하고, 상기 미세 구조 격자의 격자 피치는 상기 레이저 광원(1)으로부터의 광속의 파장보다 짧고, 상기 미세 구조 격자의 배열 방향은 미세 구조 격자면 전역에서 동일한 방향인 것을 특징으로 하고 있다.

또, 광학 소자에 관계없이 근래에는 습성(濕性) 제어나 마찰 제어 등을 위하여, 성형품 표면에 다수의 미세 홈으로 이루어지는 미세 패턴을 형성하는 것이 수행되고 있으며, 이와 같은 미세 패턴은 성형품의 금형 성형 시에 이 금형으로부터 성형 전사되는 것이 많다.

그러나, 전술한 바와 같은 미세 패턴을 금형 등 성형 다이로부터 성형 전사하는 경우에, 성형 전사 시의 이형이 바람직하게 이루어지지 않아 미세 패턴이 파괴되어 원하는 미세 패턴을 얻는 것이 곤란하다는 문제가 발생하고 있다. 이에 따라 원하는 기능을 얻을 수 없게 된다.

또한, 성형 전사면에서는 이형 방향에 대한 표면의 경사가 가파로우면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 미세 패턴을 형성할 수 없는 경우가 발생한다. 즉, 경사면의 경사도가 크면 장방형 홈이 성립되지 않아 설계상 곤란한 점이 있다.

전술한 종래 기술(일본 특허 공개 공보 2003－270569호)에서도 도 1a에 나타낸 바와 같이, 곡면 상의 동일 방향으로 미세 구조 격자(8)가 배열[이 종래 기술에서는 부주사 방향의 일방향으로 연장된 격자부(81)를 주주사 방향으로 배열함]되므로, 곡면에 따라 경사진 미세 패턴이 존재한다. 이와 같은 미세 패턴을 금형으로부터 성형 전사하는 경우에, 성형 전사 시의 이형이 바람직하게 이루어지지 않음으로써 미세 패턴이 파괴되어 원하는 미세 패턴을 얻는 것이 곤란하다.

즉, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 종래 기술에서는 광선이 광학 소자(주사 렌즈)의 표면에 대하여 경사지게 입사되고, 이와 같은 경사지게 입사되는 광선의 방향으로 홈(격자)이 향하고 있는 것이 광학 성능을 향상시키게 되지만, 이 종래 기술에서는 성형 시의 이형 방향에 대한 각도로 인해 이형이 곤란하게 되어 성형 전사 시의 이형이 바람직하게 이루어지지 않음으로써 미세 패턴이 파괴되어 원하는 미세 패턴을 얻는 것이 곤란하다.

특히, 장방형 홈의 격자 패턴인 경우에는, 곡면을 따라 경사진 미세 홈 패턴 이 존재하면, 성형 전사 시의 이형에 있어서 금형의 미세 돌기(미세 홈을 반전시킨 형상) 패턴이 성형된 광학 표면의 미세 홈 패턴에 걸리게 되어 이형이 매우 곤란하게 된다. 즉, 도 2와 같이 장방형 홈의 방향과 성형 시의 금형 개방 시의 이형 방향이 일치할 때에는 이형이 용이하지만, 도 3과 같이 이형 방향에 대하여 경사지고 있는 표면에 장방형 홈을 형성하는 경우에는, 장방형 홈의 방향과 성형 시의 금형 개방 시의 이형 방향이 일치하지 않으면 이형이 매우 곤란하다. 통상, 이와 같이 이형이 곤란한 경우에는 미세 패턴이 파괴되므로, 이형이 용이하도록 장방형 홈의 방향과 이형 방향을 일치시키면 되지만, 경사면의 경사도가 클 때에는 장방형 홈이 성립되지 않아 도 4와 같이 단차 형상 밖에 형성할 수 없게 된다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 성형 시의 이형이 용이한 구조의 미세 패턴을 형성함으로써, 경사면, 곡면, 자유 곡면 등으로 구성되는 표면에 다수의 미세 홈으로 이루어지는 미세 패턴을 구비하는 성형품을 제공하는 것을 목적으로 하고, 또, 상기 미세 패턴에 의해 반사 방지성, 습성 또는 마찰성을 제어한 성형품을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다. 또, 본 발명은 상기 성형품을 제조하는 성형 다이를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다. 나아가 본 발명은 상기 성형품으로 이루어지는 광학 소자를 제공하는 것을 목적으로 하며, 또, 그 광학 소자를 이용한 광학 장치, 광 주사 장치, 화상 표시 장치 및 광 픽업 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 아래와 같은 기술적 수단을 채 취하고 있다.

본 발명의 제1 수단은 금형으로부터 전사되어 성형되고, 성형 시의 금형 개방에 따른 이형 방향과 표면의 법선 방향이 각도를 이루는 상기 표면에 미세 패턴을 구비하는 성형품에 있어서, 상기 표면의 경사면 또는 곡면의 경사 방향을 따라 연장된 미세 홈이 다수 배열되는 미세 홈군을 구비하는 동시에, 서로 이웃하는 미세 홈 간의 홈 간격이 미리 정해진 간격 이하로 되도록 표면 전체에 상기 미세 홈이 배열되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 수단은 제1 수단의 성형품에 있어서, 상기 성형 시의 금형 개방에 따른 이형 방향과 표면의 법선 방향이 일치하는 곳을 기준점으로 하고, 상기 기준점 또는 상기 기준점 근처로부터 상기 표면의 경사면 또는 곡면의 경사 방향을 따라 방사형으로 미세 홈군이 배열되는 동시에, 상기 방사형의 미세 홈군은 서로 이웃하는 미세 홈 간의 간격이 미리 정해진 간격 이하로 되도록 표면 전체에 상기 미세 홈이 배열되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3 수단은 제2 수단의 성형품에 있어서, 상기 기준점 근처의 표면에 상기 방사형의 미세 홈군과는 상이한 미세 홈이나 돌기 등으로 이루어지는 패턴이 배열되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제4 수단은 제1 수단의 성형품에 있어서, 상기 미세 홈의 폭은 상기 미세 홈군의 서로 이웃하는 미세 홈 간의 간격 이하로 되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제5 수단은 제1 수단의 성형품에 있어서, 상기 미세 홈의 폭은 상 기 미세 홈군의 서로 이웃하는 미세 홈 간의 간격으로 되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제6 수단은 제1 수단의 성형품에 있어서, 상기 소정의 홈 간격 및 미세 홈의 폭은 사용하는 광의 파장 이하로 하고, 상기 미세 홈군이 배열된 상기 표면은 반사 방지 기능을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제7 수단은 제1 수단의 성형품에 있어서, 상기 미세 홈군이 배열된 상기 표면은 발수성을 구비하여 액체에 대한 습성(濕性)을 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제8 수단은 제1 수단의 성형품에 있어서, 상기 미세 홈군이 배열된 상기 표면은 마찰 이방성을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제9 수단은 제1 내지 제8 수단에 기재된 성형품을 제조하는 성형 다이로서, 상기 성형 다이의 성형면에는 상기 미세 홈군의 패턴을 반전시킨 형상의 미세 패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제10 수단은 광학 소자로서, 제1 내지 제5 수단 중 어느 한 수단에 기재된 성형품으로 이루어지고, 투명 재료로 형성되며, 상기 소정의 홈 간격 및 미세 홈의 폭은 사용하는 광의 파장 이하이며, 상기 미세 홈군이 배열된 상기 표면은 반사 방지 기능을 구비하는 광학 표면인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제11 수단은 광학 장치로서, 제10 수단의 광학 소자를 이용한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제12 수단은 광원과, 상기 광원으로부터의 광속을 시 준(collimate)하는 콜리메이트 광학계와, 시준된 광속을 편향 주사하는 편향 수단과, 상기 편향 수단으로 편향 주사된 광속을 피주사면에 결상시키는 주사 결상 광학계를 구비한 광 주사 장치에 있어서, 상기 콜리메이트 광학계 또는 상기 주사 결상 광학계에 제10항에 기재된 광학 소자를 이용한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제13 수단은 제12 수단의 광 주사 장치에 있어서, 상기 콜리메이트 광학계의 콜리메이트 렌즈에 상기 광학 소자를 이용한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제14 수단은 제12 수단의 광 주사 장치에 있어서, 상기 콜리메이트 광학계의 원기둥 렌즈에 상기 광학 소자를 이용한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제15 수단은 제12 수단의 광 주사 장치에 있어서, 상기 주사 결상 광학계의 주사 렌즈에 상기 광학 소자를 이용한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제16 수단은 광원과, 조명 광학계와, 화상 표시 소자와, 투사 렌즈를 구비한 화상 표시 장치에 있어서, 상기 조명 광학계를 구성하는 광학 소자 또는 상기 투사 렌즈에 제10 수단에 기재된 광학 소자를 이용한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제17 수단은 광원과, 상기 광원으로부터의 광속을 시준하는 콜리메이트 광학계와, 시준된 광속을 광 기록 매체에 집광하는 대물 렌즈와, 상기 광 기록 매체로부터의 반사 광속을 집광하는 집광 렌즈와, 집광된 광속을 수광하는 수광 소자를 구비한 광 픽업 장치에 있어서, 상기 콜리메이트 광학계, 대물 렌즈 또는 집광 렌즈 중 적어도 하나에 제10 수단에 기재된 광학 소자를 이용한 것을 특징으로 한다.

실시예

이하, 본 발명의 구성, 동작 및 작용을 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

본 발명은 경사면 또는 구면이나 비구면도 포함한 곡면이나 자유 곡면 등으로 이루어지는 표면에 다수의 미세 홈으로 이루어지는 미세 패턴을 형성한 성형품을 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명에서는 금형으로부터의 전사에 의해 성형되고, 성형 시의 금형 개방에 따른 이형 방향과 표면의 법선 방향이 각도를 이루는 상기 표면에 미세 패턴을 구비하는 성형품에 있어서, 상기 표면의 경사면 또는 곡면의 경사 방향을 따라 연장된 미세 홈이 배열되는 동시에, 서로 이웃하는 미세 홈과 미세 홈의 홈 간격이 미리 정해진 간격 이하로 되도록 표면 전체에 미세 홈이 배열되는 구성으로 한다.

여기서, 성형품이 광학 소자인 경우를 예로 설명한다. 구면이나 비구면도 포함한 곡면이나 자유 곡면으로 이루어지는 광학 표면에 미세 구조 패턴을 형성하는 경우, 광학 표면의 법선 방향과 광학 소자 성형 시의 금형 개방에 따른 이형 방향이 일치하는 곳을 기준점으로 한다. 즉, 금형 개방에 따른 이형 방향을 상하 방향으로 하였을 때, 측면으로부터 광학 표면을 바라 볼 때 경사가 없는 곳이 기준점이 된다. 이 기준점은 광학 표면이 볼록 형상일 때에는 광학 표면의 정점이 되고, 오목 형상일 때에는 광학 표면의 최하점이 되는 경우가 많다. 또, 광학 표면 상의 정점이나 최하점이 하나인 경우에는 그 기준점이 표면의 미세 패턴의 중심점으로 되 고, 광학 표면 상의 정점이나 최하점이 복수개 존재하는 경우에는 표면에 복수개의 기준점을 구비하게 된다.

이 기준점(또는 중심점)으로부터 방사형으로 미세 홈이 복수개 존재하고, 이들 방사형의 미세 홈과 미세 홈 사이의 구간에는 사용하는 광의 파장 이하의 간격으로 되도록 미세홈들이 존재한다. 또한 방사형의 미세 홈은 반드시 공통의 기준점(또는 중심점)을 가질 필요는 없고, 상기 기준점(또는 중심점)의 근처로부터 광학 표면의 외주부로 연장된 미세 홈이면 된다. 방사형의 미세 홈과 미세 홈 사이의 미세 홈에 관해서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 예컨대 방사형 미세 홈(h1)으로부터 원하는 간격 이하로 되도록 미세 홈(h1b1)이 존재하고, 방사형 미세 홈(h2)으로부터 마찬가지로 원하는 간격 이하로 되도록 미세 홈(h2b-1)이 존재한다. 미세 홈(h1b1)과 미세 홈(h2b-1)은 교점을 갖고, 그 교점으로부터 중심점 측으로 각각의 미세 홈을 연장하지 않는다. 여기서, 교점을 갖지 않고 양 미세 홈이 미세 홈 간의 간격과 동일한 정도로 떨어져 있어도 된다. 또한 이들 미세 홈의 근처에는 마찬가지로 원하는 간격 이하로 되도록 미세 홈(h1b2)과 미세 홈(h2b-2)이 존재하며, 이와 같은 미세 홈을 적어도 광학 유효 영역에 형성한 구성이다. 이에 따라, 광학 표면 전체에 걸쳐서 미세 홈 간의 간격이 사용하는 광의 파장 이하 간격이 되도록 미세 홈을 형성하고, 이 미세 홈의 깊이를 미세 홈 간의 간격보다 큰 값으로 함으로써 반사 방지 기능을 구비하는 광학 표면을 얻을 수 있다. 반사 방지 기능에 대해서는, 사용하는 광의 파장이나, 미세 홈의 폭이나 깊이 등 형상이나, 미세 홈의 간격 등으로 그 특성이 결정된다.

이상과 같은 미세 홈의 예로서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 광학 소자(10)의 광학 표면의 경사면 또는 곡면의 경사 방향을 따라 연장된 미세 홈(11)이 배열되는 동시에, 서로 이웃하는 미세 홈과 미세 홈의 홈 간격이 미리 정해진 간격 이하로 되도록 표면 전체에 미세 홈(11)이 배열되는 구성이며, 이 구성에서는 도 8에 나타낸 바와 같이 미세 홈의 방향과 성형 시의 금형 개방에 따른 이형 방향이 일치하여 용이하게 이형할 수 있다.

여기서, 도 7a 내지 도 7c는 종래의 미세 홈 패턴을 형성한 경우와 본 발명의 미세 홈 패턴을 형성한 경우를 비교한 도면으로서, 도 7a는 종래 예의 도 3과 마찬가지로 장방형 홈의 방향과 이형 방향이 일치하지 않는 예이며, 이 구성에서는 광선의 통과 방향과 홈의 방향이 일치하기 때문에 반사 방지 기능이 높은 구성으로 되지만, 전술한 바와 같이 이형성이 나쁘므로 미세 홈 패턴이 파괴된다. 또, 도 7b는 장방형 홈의 방향과 이형 방향이 일치한 예이지만, 광선의 통과 방향과 홈의 방향이 일치하지 않기 때문에 반사 방지 기능이 낮은 구성으로 된다. 이와 같이, 경사면, 곡면 또는 자유 곡면에 미세 홈을 형성할 경우에는, 경사가 가파로우면 이형과 반사 방지 기능을 양립시킬 수 없는 문제가 있다. 즉, 도 7a 및 도 7b에 나타낸 종래 기술에서는 미세 홈의 피치에 대하여 홈 깊이가 클 수록 반사율이 저하하는데, 홈 깊이/홈 폭의 비(홈 폭과 홈 피치가 동일할 때에는 홈 깊이/홈 피치의 비)가 높을 수록 높은 반사 방지 기능을 가지게 되지만, 이와 같은 홈 깊이/홈 폭의 비가 높은 미세 홈으로 될 수록 이형이 곤란하게 된다.

이것에 대하여, 도 7c에 나타낸 바와 같이, 광학 소자(10)의 광학 표면의 경 사면 또는 곡면의 경사 방향을 따라 연장된 미세 홈(11)이 배열되는 동시에, 서로 이웃하는 미세 홈과 미세 홈의 홈 간격이 미리 정해진 간격 이하로 되도록 표면 전체에 미세 홈(10)이 배열되는 구성에서는 미세 홈의 방향과 이형 방향 및 광선의 통과 방향을 일치시킬 수 있으므로 성형 시의 이형과 광학적 기능을 양립시킬 수 있게 된다.

또, 본 발명의 광학 소자(성형품)에서 중심점 근처에서는 광학 표면의 법선 방향과 광학 소자 성형 시의 금형 개방에 따른 이형 방향이 이루는 각도는 큰 각도를 이루지 않기 때문에 성형 시의 이형이 용이하다. 즉, 거의 평면으로 미세 구조를 형성한 것과 마찬가지로 성형 시의 이형이 용이하게 된다. 따라서, 기준점(중심점)으로부터 도 9와 같이 미세 홈 방향과 이형 방향이 α각을 이루는 관계로 되는 영역까지는 종래부터의 미세 패턴, 예컨대 원추체나 각추(角錐)체를 주기적으로 배열한 구성으로 할 수 있다. 또한 이와 같은 영역으로부터 특히 공통의 중심점을 가지지 않고 광학 표면의 외주까지 연장된 미세 홈과 이들 미세 홈 사이에 원하는 간격으로 미세 홈이 존재하는 구성도 채용할 수 있다.

또한, 미세 홈의 형상으로서는 V홈, U홈, 사다리꼴 홈 등과 같이 측벽이 광학 소자 내부에서 표면 방향을 향한 형상의 것을 채용할 수 있다. 다만, 측벽이 광학 소자 내부에서 표면 방향을 향하여 개방된 형상이면, 장방형 홈이어도 채용할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에서는 경사면, 곡면 또는 자유 곡면으로 이루어지는 표면의 경사 방향을 따른 미세 홈에 의해 구성된 미세 홈 패턴을 구비하는 성형품 을 얻을 수 있고, 반사 방지 기능이나, 후술하는 습성, 마찰성을 개선한 성형품을 얻을 수 있다. 그리고, 이와 같은 성형품의 미세 홈 패턴은 특히 광학 소자에 적용하는 것이 유용하고, 각종 광학 장치에 이용 가능한 반사 방지 기능을 구비하는 광학 소자를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.

［실시예 1］

도 10은 본 발명의 성형품으로 이루어지는 광학 소자의 하나의 실시예이며, 레이저 빔 프린터에 탑재되는 광 주사 장치의 주사 렌즈 등에 응용되는 광학 소자의 예이다. 이 광학 소자(20)의 광학 표면은 주주사 곡률 반경이 200 mm이고, 부주사 곡률 반경이 40 mm에서 100 mm까지 변동하는 형상이다.

이와 같은 곡면으로 이루어지는 광학 표면에 도 10과 같이 광학 표면의 법선 방향과 광학 소자 성형 시의 성형 다이의 이형 방향이 일치하는 곳을 기준점(표면의 중심점)(22)으로 하여 그 중심점으로부터 방사형으로 20 분할하는 미세 홈(21)이 광학 표면에 존재한다. 여기서, 이형 방향은 도 10의 광학 표면에 대하여 용지면 수직 방향으로 이형하도록 하였다. 또, 중심점으로부터 방사형으로 20 분할하는 미세 홈(21)은 중심점(22)에서 교차하여도, 교차하지 않고 중심점 바로 앞에서 멈추는 미세 홈 중 어느 것이라도 채용할 수 있다. 방사형의 미세 홈과 미세 홈 사이에도 미세 홈이 존재하며, 각각의 서로 이웃하는 미세 홈과 미세 홈의 간격을 예컨대 240 nm 이하로 한다(이는 홈 간격이 일정하지 않고 평행되지도 않는 예이다). 미세 홈의 형상은 200 nm 폭이고 400 nm 깊이의 V홈 형상이다. 이 V홈 형상의 깊이 에 대한 정의는 성형 시의 이형 방향과 같은 광학 표면 전면에 대하여 동일한 방향의 단면으로 잘랐을 때의 깊이나, 광학 표면의 각 지점의 법선 방향의 단면으로 잘랐을 때의 깊이이어도 좋지만, 광학 표면의 각 지점의 광선 통과 방향의 단면으로 잘랐을 때의 깊이가 400 nm인 V홈 형상인 것이 바람직하다. 즉, 광선은 이 V홈에 대하여 수직으로 통과하는 관계에 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 미세 홈 패턴을 구비하는 수지제의 광학 소자(20)를 성형하기 위한 성형 다이(도시하지 않음)는 성형면에 상기 미세 홈 패턴을 반전시킨 형상의 미세 패턴을 구비하는 것으로서, 이와 같은 미세 패턴을 구비하는 성형 다이를 미리 제작하고, 그 성형 다이를 사용하여 광학 소자를 수지 성형(예컨대 수지 사출 성형, 프레스 성형 등)에 의해 제작하였다. 이와 같이 하여 제작된 광학 소자(20)는 파장이 650 nm인 레이저 빔에 대한 광학 표면의 반사율을 0.3% 이하로 억제할 수 있었다.

［실시예 2］

도 11은 본 발명의 성형품으로 이루어지는 광학 소자의 다른 실시예이며, 화상 표시 장치(프로젝터) 용의 렌즈나, 카메라, 비디오 카메라 등 광학 장치용의 렌즈 등에 응용되는 광학 소자의 예이다.

본 실시예에서는 광학 소자(렌즈)(30)의 구면으로 이루어지는 광학 표면에 도 11과 같이 광학 표면의 법선 방향과 광학 소자 성형 시의 이형 방향이 일치하는 곳을 기준점(중심점)(32)으로 하고, 그 중심점(32)으로부터 방사형으로 8 분할하는 미세 홈(31)이 광학 표면에 존재한다. 여기서, 이형 방향은 도 11의 광학 표면에 대하여 용지면 수직 방향으로 이형하도록 하였다. 방사형의 미세 홈과 미세 홈 사 이에도 미세 홈이 존재하며, 각각의 서로 이웃하는 미세 홈과 미세 홈의 간격을 300 nm로 한다. 즉, 본 실시예의 광학 소자(30)는 실시예 1과 동일한 양태로 하여 도 11에 나타낸 바와 같은 패턴의 미세 홈(31)을 적어도 광학 유효 영역에 형성한 구성이다. 미세 홈의 형상은 300 nm의 폭이고 450 nm의 깊이의 V홈 형상이다. 광선의 통과 방향으로 450 nm 깊이의 V홈 형상인 것이 바람직하다. 이와 같은 미세 홈 패턴을 구비하는 수지제의 광학 소자를 성형하기 위한 성형 다이(도시하지 않음)는 성형면에 상기 미세 홈 패턴을 반전시킨 형상의 미세 패턴을 구비하는 것이고, 이와 같은 미세 패턴을 구비하는 성형 다이를 미리 제작하여 그 성형 다이를 사용하여 광학 소자를 수지 성형(예컨대, 수지 사출 성형, 프레스 성형 등)에 의해 제작하였다. 이와 같이 하여 제작된 광학 소자(30)는 파장이 400 nm에서 800 nm 정도의 가시광에 대하여 광학 표면의 반사율을 0.4% 이하로 억제할 수 있었다.

［실시예 3］

도 12는 본 발명의 성형품으로 이루어지는 광학 소자의 다른 실시예이며, 레이저 빔 프린터에 탑재되는 광 주사 장치의 콜리메이트 렌즈나, 광 픽업 장치의 콜리메이트 렌즈, 대물 렌즈, 집광 렌즈 등에 응용되는 광학 소자의 예이다.

본 실시예에서는 실시예 2와 마찬가지로, 구면으로 이루어지는 광학 표면에 도 12와 같이 광학 표면의 법선 방향과 광학 소자 성형 시의 이형 방향이 일치하는 곳을 기준점(중심점)(32')으로 하고, 그 중심점(32')으로부터 방사형으로 8 분할하는 미세 홈(31')이 광학 표면에 존재한다. 여기서, 이형 방향은 도 12의 광학 표면에 대하여 용지면 수직 방향으로 이형하도록 하였다. 방사형의 미세 홈과 미세 홈 의 사이에도 미세 홈이 존재하며, 각각의 서로 이웃하는 미세 홈과 미세 홈의 간격을 300 nm로 한다. 즉, 본 실시예의 광학 소자(30')는 실시예 1이나 실시예 2와 동일한 양태로 하여 도 12에 나타낸 바와 같은 패턴의 미세 홈(31')을 적어도 광학 유효 영역에 형성한 구성이다. 다만, 실시예 2와 다른 점은 광학 표면의 중심점 근처에 동심원인 복수개의 미세 홈(33)이 존재하는 것이다. 이 동심원의 미세 홈(33) 간격은 300 nm이다.

반사 방지 기능을 효율적으로 발현하기 위하여 광선의 통과 방향과 미세 홈의 깊이 방향을 일치시켰을 때에, 동심원부의 미세 홈(33)은 중심 부근에서는 도 8과 같이 성형 시의 이형이 가능한 상태이지만, 중심 부근으로부터 멀어짐에 따라 도 9와 같이 경사각(α)이 커지고, 또 도 13과 같이 경사각이 더욱 커지면, 즉 경사가 더욱 가파로우면, 성형 시의 이형이 곤란한 상태로 된다. 따라서, 도 8과 같은 상태로 되는 중심 부근은 성형 시의 이형에 문제가 생기지 않으므로 동심원형으로 미세 홈(33)을 나열하는 구성으로 하였지만, 표면의 경사각이 커지는 부분에서는 도 12와 같이 광학 표면의 법선 방향과 광학 소자 성형 시의 이형 방향이 일치하는 곳을 기준점(중심점)(32')으로 하고, 그 중심점(32')으로부터 방사형으로 8 분할하는 미세 홈(31')을 형성하였다.

또한, 본 실시예의 광학 소자(30')의 중심 부근은 동심원으로 미세 홈을 나열하는 구성 이외에, 원뿔형의 돌기가 배열되는 미세 패턴 등 반사 방지 기능을 구비하는 표면 미세 구조를 자유롭게 선택하여 채용할 수 있다.

여기서, 도 12에 나타낸 광학 소자(30')의 미세 홈 형상은 300 nm의 폭이고 500 nm의 깊이인 V홈 형상이다. 광선의 통과 방향으로 500 nm 깊이의 V홈 형상인 것이 바람직하다. 이와 같은 미세 홈 패턴을 구비하는 수지제의 광학 소자(30')를 성형하기 위한 성형 다이(도시하지 않음)는 성형면에 상기 미세 홈 패턴을 반전시킨 형상의 미세 패턴을 구비하는 것이고, 이와 같은 미세 패턴을 구비하는 성형 다이를 미리 제작하고, 그 성형 다이를 사용하여 광학 소자를 수지 성형(예컨대, 수지 사출 성형, 프레스 성형 등)에 의해 제작하였다. 이와 같이 하여 제작된 광학 소자는 파장이 600 nm인 레이저 빔에 대하여 광학 표면의 반사율을 0.3% 이하로 억제할 수 있었다.

［실시예 4］

도 14는 본 발명의 성형품으로 이루어지는 광학 소자의 다른 실시예이며, 화상 표시 장치(프로젝터) 용의 편심 투사 렌즈 등에 응용되는 광학 소자의 예이다.

도 14는 광축 중심이 광학 표면의 중앙이 아니라, 도면 중의 하부에 존재하는 광학 소자(40)의 예이며, 광학 표면의 법선 방향과 광학 소자 성형 시의 이형 방향이 일치하는 곳을 기준점(중심점)(42)으로 하여 그 중심점(42)으로부터 방사형으로 16 분할하는 미세 홈(41)이 광학 표면에 존재한다. 여기서, 이형 방향은 도 14의 광학 표면에 대하여 용지면 수직 방향으로 이형하도록 하였다. 방사형의 미세 홈과 미세 홈 사이에도 미세 홈이 존재하고, 각각의 서로 이웃하는 미세 홈과 미세 홈의 간격을 250 nm로 한다. 방사형의 미세 홈과 미세 홈 사이에 존재하는 미세 홈끼리는 교차되지 않는 패턴으로 한다. 즉, 본 실시예의 광학 소자(40)는 서로 이웃하는 미세 홈과 미세 홈의 간격을 250 nm로 한 도 14와 같은 패턴의 미세 홈(41)을 적어도 광학 유효 영역에 형성한 구성이다. 여기서, 미세 홈의 형상은 250 nm의 폭이고 350 nm의 깊이인 V홈 형상이다. 또, 광선의 통과 방향으로 350 nm 깊이의 V홈 형상인 것이 바람직하다. 이와 같은 미세 홈 패턴을 구비하는 수지제의 광학 소자를 성형하기 위한 성형 다이(도시하지 않음)는 성형면에 상기 미세 홈 패턴을 반전시킨 형상의 미세 패턴을 구비하는 것이고, 이와 같은 미세 패턴을 구비하는 성형 다이를 미리 제작하고, 그 성형 다이를 사용하여 광학 소자를 수지 성형(예컨대, 수지 사출 성형, 프레스 성형 등)에 의해 제작하였다. 이와 같이 하여 제작된 광학 소자(40)는 파장이 400 nm에서 800 nm 정도의 가시광에 대하여 광학 표면의 반사율을 대략 0.2% 이하로 억제할 수 있었다.

［실시예 5］

도 15a 및 도 15b는 본 발명의 성형품으로 이루어지는 광학 소자의 또 다른 실시예이며, 레이저 빔 프린터에 탑재되는 광 주사 장치의 콜리메이트 렌즈 등에 응용되는 광학 소자의 예이다.

도 15a는 상기 실시예 3에 나타낸 바와 같이, 도 8과 같은 성형 시의 이형에 문제가 발생하지 않는 기준점(중심점)(52) 부근의 영역에 예컨대 원뿔형의 돌기가 배열되는 미세 패턴의 반사 방지 기능을 구비하는 표면 미세 구조를 채용한 구성으로 한 것이다. 도 15b에는 도 15a에 나타낸 광학 소자(50) 표면의 중심점(52) 부근의 미세 원뿔형(53)의 일부를 확대하여 나타낸다. 본 실시예의 경우에는, 이 영역이 타원 형상으로 되고, 그 영역의 외주부로부터 도 15a에 나타낸 바와 같이 광학 표면의 외주부를 향하여 연장된 미세 홈(51)이 존재한다. 이 미세 홈(51)은 특히 공통의 중심점을 가지고 있는 것이 아니라, 광학 표면의 기준점(52) 근처로부터 경사면의 경사 방향을 따라 존재한다. 이 미세 홈과 미세 홈의 사이에도 미세 홈이 존재하며, 각각의 서로 이웃하는 미세 홈과 미세 홈의 간격을 250 nm로 한다. 즉, 본 실시예의 광학 소자는 서로 이웃하는 미세 홈과 미세 홈의 간격을 250 nm로 한 도 15a와 같은 패턴의 미세 홈을 적어도 광학 유효 영역에 형성한 구성이다. 여기서, 미세 홈(51)의 형상은 250 nm의 폭이고 350 nm의 깊이인 U홈 형상이다. 또, 광선의 통과 방향으로 350 nm 깊이의 U홈 형상인 것이 바람직하다. 이와 같은 미세 패턴을 구비하는 수지제의 광학 소자를 성형하기 위한 성형 다이(도시하지 않음)는 성형면에 상기 미세 패턴을 반전시킨 형상의 미세 패턴을 구비하는 것이고, 이와 같은 미세 패턴을 구비하는 성형 다이를 미리 제작하고, 그 성형 다이를 사용하여 광학 소자를 수지 성형(예컨대, 수지 사출 성형, 프레스 성형 등)에 의해 제작하였다. 이와 같이 하여 제작된 광학 소자는 파장이 633 nm인 레이저 빔에 대하여 광학 표면의 반사율을 0.3% 이하로 억제할 수 있었다.

이상과 같이 하여 얻어진 광학 표면의 미세 홈은 전체적으로 보면 방사형으로 배열되지만, 부분적으로 보면 사용하는 광의 파장 이하의 일정 간격으로 배열되므로, 반사율을 저하시키는 기능, 즉 반사 방지 기능을 가진다. 예컨대, 도 16과 같이 미세 홈에 대하여 평행하는 방향으로 편향하는 광을 TM파, 미세 홈에 수직인 방향으로 편향하는 광을 TE파로 하고, 광의 파장을 650 nm, 광학 소자 재료의 굴절율을 1.525로 하였을 때의 V홈 형상의 홈 깊이와 반사율의 관계를 조사한 결과를 도 17 및 도 18에 나타낸다. 여기서, 미세 홈의 피치를 200 nm, 300 nm, 500 nm로 하였다. 이 결과로부터, 예컨대 피치 200 nm, 깊이 400 nm 이상의 미세 V홈에 의해 어떠한 광 편향 방향에 대해서도 반사율은 0.2% 이하로 되는 것을 알 수 있다. 이와 같은 관계로부터 얻어지는 미세 홈 형상을 선택하면, 원하는 반사 방지 기능을 얻을 수 있다.

본 발명의 성형품은 이상과 같은 광학 소자 이외에도, 회절 광학 소자나 프레널(Fresnel) 렌즈, 일방향으로만 곡률을 가지고 있는 광학 소자, 복잡한 곡면 형상의 광학 소자 등에도 응용할 수 있다. 아래에 그 실시예를 나타낸다.

［실시예 6］

도 19a 및 도 19b는 본 발명의 성형품으로 이루어지는 광학 소자의 또 다른 실시예로서, 도 19a는 광학 소자의 광학 표면의 단면도, 도 19b는 광학 표면의 평면도이며, 회절 격자로 이루어지는 광학 소자의 예이다.

도 19a 및 도 19b와 같은 회절 격자(63)로 이루어지는 광학 소자(60)의 광학 표면의 법선 방향과 광학 소자 성형 시의 이형 방향이 일치하는 곳을 기준점(중심점)(62)으로 하고, 그 중심점(62)으로부터 방사형으로 8 분할하는 미세 홈(61)이 광학 표면에 존재한다. 여기서, 이형 방향은 도 19b의 광학 표면에 대하여 용지면 수직 방향으로 이형하도록 하였다. 방사형의 미세 홈과 미세 홈의 사이에도 미세 홈이 존재하고, 각각의 서로 이웃하는 미세 홈과 미세 홈의 간격을 280 nm로 한다. 본 실시예의 광학 소자(60)는 실시예 1과 마찬가지로 하여 도 19b에 나타낸 바와 같은 패턴의 미세 홈을 적어도 광학 유효 영역에 형성한 구성이다. 미세 홈의 형상은 280 nm의 폭이고, 430 nm의 깊이의 V홈 형상이다. 광선의 통과 방향으로 430 nm 깊이의 V홈 형상인 것이 바람직하다. 이와 같은 미세 패턴을 구비하는 유리제의 광학 소자를 성형하기 위한 성형 다이(도시하지 않음)를 제작하고, 그 성형 다이를 사용하여 광학 소자를 성형에 의해 제작하였다. 이 광학 소자는 이형성이 좋고, 원하는 V홈을 형성할 수 있으므로 반사 방지 성능으로서 파장이 650 nm인 레이저 빔에 대하여 광학 표면의 반사율을 0.3% 이하로 억제할 수 있었다. 이와 같은 광학 소자(60)는 레이저 빔을 시준하기 위한 회절 렌즈로서 사용할 수 있어 광 주사 장치나 광 픽업 장치 등에 이용할 수 있다.

본 실시예의 광학 소자(60)에서 각 블레이즈(도 19a의 톱니 형상 부분) 면에 형성된 미세 홈(61)은 도 19b에서는 연속되어 있는 상태로 보이지만, 각 블레이즈의 미세 홈은 반드시 연속적이 아니어도 좋다. 즉, 각각의 블레이즈마다 독립적인 배열 패턴이어도 좋다.

또, 회절 격자 외에, 프레널 렌즈의 광학 표면에도 본 실시예와 같은 미세 홈의 패턴을 채용할 수 있다.

［실시예 7］

도 20a 및 도 20b는 본 발명의 성형품으로 이루어지는 광학 소자의 또 다른 실시예이며, 일방향으로만 곡률을 구비하는 원통면형의 광학 표면을 구비하는 광학 소자의 예이다.

도 20a에 나타낸 바와 같이 일방향으로 곡률을 갖고 있는 광학 소자(70)에서는 그 곡률과 동일한 일방향으로 향한 미세 홈(71)을 광학 표면에 배열하였다. 여기서, 이형 방향은 도 20a에 나타낸 화살표 방향으로 하였다. 본 실시예의 광학 소 자(70)는 미세 홈과 미세 홈의 간격을 300 nm로 하고, 이와 같은 미세 홈을 적어도 광학 유효 영역에 형성한 구성이다. 미세 홈의 형상은 300 nm의 폭이고 400 nm 깊이의 홈 형상이다. 또, 광선의 통과 방향으로 400 nm 깊이의 홈인 것이 바람직하다. 이와 같은 미세 홈 패턴을 구비하는 유리제의 광학 소자를 성형하기 위한 성형 다이(도시하지 않음)를 제작하고, 그 성형 다이를 사용하여 광학 소자를 성형에 의해 제작하였다. 이 광학 소자(70)는 이형성이 좋아 원하는 홈을 형성할 수 있고, 반사 방지 성능으로서 파장이 600 nm인 레이저 빔에 대하여 광학 표면의 반사율을 0.4% 이하로 억제할 수 있었다. 이와 같은 광학 소자(70)는 레이저 빔을 시준하기 위한 원기둥 렌즈로서 사용할 수 있으므로 광 주사 장치 등에 이용할 수 있다.

또한 본 실시예와 같이 일방향으로 곡률 또는 경사를 갖고 있는 광학 소자에서는 미세 홈은 방사형이 아니라, 그 곡률과 동일하거나 또는 경사와 동일한 방향의 일방향을 향하여 연장되도록 형성되고 등간격으로 배열된다.

이와 같이 배열시킴으로써, 도 20b에 나타낸 바와 같이, 미세 홈이 광학 소자의 중심으로부터 외주까지 원하는 깊이(a)로 존재하고, 외주부는 이형 방향과 평행하는 측면으로 되어 이형 시에 홈 끝부가 걸리지 않는다.

또, 미세 홈은 도 20c에 나타낸 바와 같이, 광학 소자의 중심으로부터 광학 유효 영역, 즉 광학 성능이 필요한 영역내에만 원하는 깊이(a)로 형성하면 좋고, 광학 유효 영역의 외측으로부터 외주로 감에 따라 깊이가 작아지도록 하고, 외주부에서는 깊이가 거의 0으로 되도록 형성하여도 좋다. 이와 같이 형성하면, 이형 시에 홈의 끝부가 금형에 걸리지 않아 이형성을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 도 20a의 형상의 광학 소자(70)의 경우에도, 광학 표면의 중심부(반원통형 표면의 능선부)에는 미세 패턴이 일방향으로 배열된 홈군과는 다른 홈이나 돌기 등으로 이루어지는 패턴을 배치할 수 있고, 이와 같은 경우에는 일방향으로 배열된 홈군(71)은 광학 소자(70)의 광학 표면의 중심(반원통형 표면의 능선부)으로부터가 아니라, 중심부 근처의 상이한 홈이나 돌기 등으로 이루어지는 패턴 끝부로부터 곡률과 동일하거나 또는 경사와 동일한 방향의 일방향을 향하여 연장되도록 형성되고 또한 등간격으로 배열된다.

［실시예 8］

도 21a 및 도 21b는 본 발명의 성형품으로 이루어지는 광학 소자의 또 다른 실시예이며, 레이저 빔 프린터에 탑재되는 광 주사 장치의 fθ 렌즈와 같이, 복잡한 곡면 형상을 구비하는 광학 소자의 예이다.

이 광학 소자(80)는 광학 표면에 성형 시의 금형 개방에 따른 이형 방향과 표면의 법선 방향이 일치하는 곳(기준점)(82)이 세 곳 있는 예이며, 각 기준점(82)으로부터 도 10의 광학 소자와 마찬가지로, 방사형으로 미세 홈(81)이 배치되어 있다. 또한 각 기준점 및 기준점 근처로부터 방사형으로 연장되는 홈의 폭, 간격이나 깊이는 실시예 1과 마찬가지로 형성할 수 있다.

실시예 1~8에 나타낸 바와 같은 미세 구조 패턴에 의한 반사 방지 기능을 구비하는 광학 소자는 각종 렌즈 등에 응용할 수 있고, 사진기, 비디오 카메라, 광학 현미경, 망원경 등 각종 광학 장치에 이용하는 것이 가능하다. 또, 상기 실시예에서 서술한 바와 같이, 광 주사 장치, 화상 표시 장치, 광 픽업 장치 등 광학계에 이용하는데 특히 바람직하다.

［실시예 9］

도 22는 본 발명의 광학 소자를 이용한 광 주사 장치의 일례를 나타낸 개략 구성도이다. 도 22에 있어서, 반도체 레이저(101)로부터 발사된 광속(104)은 콜리메이트 렌즈(102)와 어퍼쳐(aperture)(103)를 통과하여 빔 성형되고, 원기둥 렌즈(105)의 작용에 의해 편향기인 다각형 미러(106)의 편향 반사면에(부주사 방향으로 결상하고, 주주사 방향으로 긴) 선상(線像)으로 결상되며, 주사 결상 광학계(107)[제1 주사 렌즈(107－1), 제2 주사 렌즈(107－2)]에 의해 상 담지체인 감광체 드럼(108)의 피주사면 상에 빔 스폿으로서 주사된다. 또, 피주사면이 되는 감광체 드럼(108)의 표면과 광학적으로 등가인 위치에 동기 검지용의 빔 검출 센서(109)가 배치되어 주주사 방향의 빔 주사 개시 위치가 검지된다.

이와 같은 구성의 광 주사 장치(100)에서는 콜리메이트 렌즈(102)나, 주사 결상 광학계(107)의 제1 주사 렌즈(107－1) 및 제2 주사 렌즈(107－2)에 전술한 본 발명의 광학 소자를 적용하면 좋고, 광학 소자의 반사 방지 기능에 의해 플레어 광의 발생 등을 방지할 수 있어 보다 선명한 화상 기록을 실시할 수 있다.

［실시예 10］

도 23은 본 발명의 광학 소자를 이용한 화상 표시 장치(프로젝터)의 일례를 나타낸 개략 구성도이다. 이 화상 표시 장치(200)는 도 23에 나타낸 바와 같이, 적어도 광을 방출하는 광원(램프)(201)과, 화소를 형성시키는 공간 광 변조기(예컨대, 액정 라이트 밸브)(203)와, 상기 광을 공간 광 변조기(203)에 균일하게 조명시 키는 조명 광학계(202)와, 공간 광 변조기(203)로부터의 화상 광을 스크린(206)에 투영하기 위한 투사 렌즈(205)와, 공간 광 변조기(203)와 투사 렌즈(205)의 사이에 배치되어 광로를 편향시키는 광로 편향 소자(204)를 배치한 구성으로 되어 있다.

이 화상 표시 장치(200)는 공간 광 변조기(액정 라이트 밸브)(203)에 광로 편향 소자(화소 편위 소자, 워블링 소자, 광로 시프트 소자라고도 함)(204)를 조합한 구성이며, 이와 같이, 공간 광 변조기(203)로부터의 화상 광의 광로를 편향시킬 수 있는(화소를 변위시킬 수 있는) 광로 편향 소자(204)를 이용함으로써, 공간 광 변조기(203)의 정수배의 해상도의 화상을 스크린(206) 상에 표시할 수 있다.

또한, 공간 광 변조기(액정 라이트 밸브)(203)로서는, 1개의 액정 라이트 밸브 상에 R(적색), G(녹색), B(청색)의 3색 화소를 배치한 단판식의 것이나, R, G, B의 각 색의 화상을 개별적으로 표시하는 액정 라이트 밸브를 중첩한 3판식의 것 등이 이용되어 컬러 화상을 표시할 수 있다.

이와 같은 구성의 화상 표시 장치(200)에서는 조명 광학계(202)에 이용되는 렌즈나 회절 광학 소자, 투사 렌즈(205) 등에 전술한 본 발명의 광학 소자를 이용할 수 있고, 광학 소자의 반사 방지 기능에 의해 플레어 광의 발생 등을 방지할 수 있어 보다 선명한 화상 표시를 실시할 수 있다.

［실시예 11］

도 24는 본 발명의 광학 소자를 이용한 광 픽업 장치의 일례를 나타낸 개략 구성도이다. 도 24에 있어서, 광원(예컨대, 반도체 레이저)(301)으로부터의 출사광은 콜리메이트 렌즈(302)에 의해 대략 평행광으로 되고, 편광 빔 분할기(303), 1/4 파장 판(304)을 통과하여 대물 렌즈(305)에 의해 기록 매체(예컨대, 광 디스크)(306)에 집광된다. 이 광 디스크(306)로부터의 반사광은 대물 렌즈(305), 1/4 파장 판(304)을 통과하여 광속 분리 수단인 편광 빔 분할기(303)에 의해 반사되며, 집광 렌즈(307)에 의해 집광되어 광 검출기(수광 소자)(308) 상에 조사된다.

도 24의 구성에서는 대물 렌즈(305)는 광 디스크(306)에 대하여 그 광축 방향 및 광축에 직교하는 방향으로 가동하는 기구[집광 스폿의 위치 제어 기구(도시하지 않음)]를 구비하는 구성으로 되어 있고, 광 디스크(306)에 대한 집광 스폿의 상대 위치를 조절함으로써, 광 디스크(306) 중의 기록층에 광원(301)으로부터의 광을 변조하여 조사하고 정보 기록을 실행하고, 또, 광원(301)으로부터의 광을 광 디스크(306) 중의 기록층에 조사하고 그 반사광을 광 검출기(308)로 검지함으로써 정보를 판독할 수 있다.

이와 같은 구성의 광 픽업 장치에서는 콜리메이트 렌즈(302), 대물 렌즈(305), 집광 렌즈(307) 등에 전술한 본 발명의 광학 소자를 이용할 수 있고, 광학 소자의 반사 방지 기능에 의해 플레어 광의 발생 등을 방지할 수 있어 고정밀도로 정보의 기록, 재생을 실시할 수 있다.

이상, 본 발명에 따른 성형품을 광학 소자에 적용한 실시예를 설명하였지만, 본 발명의 성형품은 광학 소자에 한정되는 것은 아니고, 아래와 같이 습성 제어나 마찰 제어 등을 위하여 표면에 미세 홈 패턴을 형성하는 성형품에도 적용할 수 있다.

［실시예 12］

습성 제어 예：

전술한 실시예 중의 어느 한 예와 동일한 양태로 미세 홈 패턴의 반전 패턴을 형성한 성형 다이를 이용하여 곡면 상에 피치 4 ㎛, 폭 2 ㎛, 깊이 3 ㎛의 장방형 홈의 미세 패턴을 형성한 성형품을 성형하였다. 이형성을 고려하여 미세 홈은 발출 구배가 2도로 되도록 형성된다. 이에 따라 곡면 상에 발수성을 부여할 수 있어 액체에 대한 습성을 제어할 수 있게 된다.

이 때의 액체 곡면에 대한 접촉각은 170도 정도로 된다. 이와 같은 성형품은 자동차의 헤드 라이트, 테일 라이트, 사이드 마커 등 각종 형상의 라이트의 커버 등에 적용할 수 있다.

마찰력 제어 예：

전술한 실시예 중의 어느 한 예와 동일한 양태로 미세 홈 패턴의 반전 패턴을 형성한 성형 다이를 이용하여 피치 5 ㎛, 폭 3 ㎛, 깊이 2 ㎛의 V홈 패턴을 형성한 성형품을 성형하였다. 이에 따라 마찰 이방성을 발현할 수 있었다. 즉, V홈과 평행하는 방향에서의 마찰 계수는 작고, 직교 방향에서의 마찰 계수는 크게 된다. 이와 같은 성형품은 특정 방향으로 미끄럼 접촉시키는 부재에 응용할 수 있다.

본 발명에서는 금형으로부터의 전사에 의해 성형되고, 성형 시의 금형 개방에 따른 이형 방향과 표면의 법선 방향이 각도를 이루는 상기 표면에 미세 패턴을 구비하는 성형품에 있어서, 상기 표면의 경사면 또는 곡면의 경사 방향을 따라 연장된 미세 홈이 다수 배열되는 미세 홈군을 구비하는 동시에, 서로 이웃하는 미세 홈과 미세 홈의 홈 간격이 미리 정해진 간격 이하로 되도록 표면 전체에 상기 미세 홈이 배열됨으로써, 성형 시의 금형 개방에 따른 이형 방향에 대하여 표면이 경사지지 않는 부분으로부터 경사진 방향을 향하여 미세 홈이 존재하므로, 미세 홈의 개구부가 이형 방향을 향하게 되어 이형을 용이하게 수행할 수 있다.

또, 본 발명의 성형품에서는 상기 성형 시의 금형 개방에 따른 이형 방향과 표면의 법선 방향이 일치하는 곳을 기준점으로 하여 상기 기준점 또는 상기 기준점 근처로부터 상기 표면의 경사면 또는 곡면의 경사 방향을 따라 방사형으로 미세 홈군이 배열되는 동시에, 상기 방사형의 미세 홈군이 서로 이웃하는 미세 홈 간의 간격이 미리 정해진 간격 이하로 되도록 표면 전체에 상기 미세 홈이 배열됨으로써, 성형 시의 금형 개방에 따른 이형 방향에 대하여 표면이 경사지지 않는 기준점 또는 상기 기준점 근처로부터 경사면 또는 곡면의 경사 방향을 향하여 미세 홈이 존재하므로, 미세 홈의 개구부가 이형 방향을 향하게 되어 이형을 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 성형품에서는 성형 시의 금형 개방에 따른 이형 방향과 표면의 법선 방향이 일치하는 곳을 기준점으로 할 때, 기준점 근처의 표면에는 기준점으로부터 방사형으로 배열된 미세 홈의 패턴과는 상이한 미세 홈이나 미세 돌기 등으로 이루어지는 미세 패턴이 배열됨으로써, 성형 시의 금형 개방에 따른 이형 방향에 대하여 표면이 경사지지 않은 부분은 미세 패턴의 선택 자유도가 높아므로, 미세 홈이 중심점 부근에서 고밀도로 되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 성형품에서는 소정의 홈 간격 및 미세 홈의 폭은 사용하는 광의 파장 이하로 하고, 미세 홈군을 배열한 표면은 반사 방지 기능을 구비함으로써, 이형성이 좋고 또한 고도로 정밀한 반사 방지 기능을 구비하는 성형품을 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 성형품에서는 상기 미세 홈군을 배열한 상기 표면은 발수성을 구비하여 액체에 대한 습성을 제어할 수 있음으로써, 이형성이 좋고 또한 습성을 개선한 성형품을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 성형품에서는 상기 미세 홈군을 배열한 상기 표면은 마찰 이방성을 구비함으로써, 이형성이 좋고 또한 마찰성을 개선한 성형품을 얻을 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 경사면, 곡면, 자유 곡면 등으로 이루어지는 표면에 다수의 미세 홈으로 이루어지는 미세 패턴을 구비하여 이형성이 좋은 성형품을 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명의 광학 소자는 상술한 구성 및 효과를 구비하는 성형품으로 이루어지고, 투명 재료로 형성되며, 상기 소정의 홈 간격 및 미세 홈의 폭은 사용하는 광의 파장 이하이며, 상기 미세 홈군을 배열한 상기 표면은 반사 방지 기능을 구비하는 광학 표면임으로써, 이형성이 좋고 또한 고도로 정밀한 반사 방지 기능을 구비하는 광학 소자를 얻을 수 있으므로, 광의 이용 효율이 높은 밝은 광학계를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 광학 소자를 이용함으로써 광의 이용 효율이 높은 밝은 광학계를 구비하는 광학 장치, 광 주사 장치, 화상 표시 장치, 광 픽업 장치 를 실현할 수 있다.

Claims

금형으로부터 전사되어 성형되고, 성형 시의 금형 개방에 따른 이형 방향과 표면의 법선 방향이 각도를 이루는 상기 표면에 미세 패턴을 구비하는 성형품에 있어서,

상기 표면의 경사면 또는 곡면의 경사 방향을 따라 연장된 미세 홈이 다수 배열되는 미세 홈군을 구비하는 동시에, 서로 이웃하는 미세 홈 간의 홈 간격이 미리 정해진 간격 이하로 되도록 표면 전체에 상기 미세 홈이 배열되는 것을 특징으로 하는 성형품.
제1항에 있어서,

상기 성형 시의 금형 개방에 따른 이형 방향과 표면의 법선 방향이 일치하는 곳을 기준점으로 하고, 상기 기준점 또는 상기 기준점 근처로부터 상기 표면의 경사면 또는 곡면의 경사 방향을 따라 방사형으로 미세 홈군이 배열되는 동시에, 상기 방사형의 미세 홈군은 서로 이웃하는 미세 홈 간의 간격이 미리 정해진 간격 이하로 되도록 표면 전체에 상기 미세 홈이 배열되는 것을 특징으로 하는 성형품.
제2항에 있어서,

상기 기준점 근처의 표면에 상기 방사형의 미세 홈군과는 상이한 미세 홈이나 돌기 등으로 이루어지는 패턴이 배열되는 것을 특징으로 하는 성형품.
제1항에 있어서,

상기 미세 홈의 폭은 상기 미세 홈군의 서로 이웃하는 미세 홈 간의 간격 이하로 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 성형품.
제1항에 있어서,

상기 미세 홈의 폭은 상기 미세 홈군의 서로 이웃하는 미세 홈 간의 간격으로 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 성형품.
제1항에 있어서,

상기 소정의 홈 간격 및 미세 홈의 폭은 사용하는 광의 파장 이하로 하고, 상기 미세 홈군이 배열된 상기 표면은 반사 방지 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 성형품.
제1항에 있어서,

상기 미세 홈군이 배열된 상기 표면은 발수성을 구비하여 액체에 대한 습성(濕性)을 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 성형품.
제1항에 있어서,

상기 미세 홈군이 배열된 상기 표면은 마찰 이방성을 구비하는 것을 특징으 로 하는 성형품.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 성형품을 제조하는 성형 다이로서,

상기 성형 다이의 성형면에는 상기 미세 홈군의 패턴을 반전시킨 형상의 미세 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 성형 다이.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 성형품으로 이루어지고, 투명 재료로 형성되며, 상기 소정의 홈 간격 및 미세 홈의 폭은 사용하는 광의 파장 이하이며, 상기 미세 홈군이 배열딘 상기 표면은 반사 방지 기능을 구비하는 광학 표면인 것을 특징으로 하는 광학 소자.
제10항에 기재된 광학 소자를 이용한 것을 특징으로 하는 광학 장치.
광원과, 상기 광원으로부터의 광속을 시준(collimate)하는 콜리메이트 광학계와, 시준된 광속을 편향 주사하는 편향 수단과, 상기 편향 수단으로 편향 주사된 광속을 피주사면에 결상시키는 주사 결상 광학계를 구비한 광 주사 장치에 있어서,

상기 콜리메이트 광학계 또는 상기 주사 결상 광학계에 제10항에 기재된 광학 소자를 이용한 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
제12항에 있어서,

상기 콜리메이트 광학계의 콜리메이트 렌즈에 상기 광학 소자를 이용한 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
제12항에 있어서,

상기 콜리메이트 광학계의 원기둥 렌즈에 상기 광학 소자를 이용한 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
제12항에 있어서,

상기 주사 결상 광학계의 주사 렌즈에 상기 광학 소자를 이용한 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
광원과, 조명 광학계와, 화상 표시 소자와, 투사 렌즈를 구비한 화상 표시 장치에 있어서,

상기 조명 광학계를 구성하는 광학 소자 또는 상기 투사 렌즈에 제10항에 기재된 광학 소자를 이용한 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
광원과, 상기 광원으로부터의 광속을 시준하는 콜리메이트 광학계와, 시준된 광속을 광 기록 매체에 집광하는 대물 렌즈와, 상기 광 기록 매체로부터의 반사 광속을 집광하는 집광 렌즈와, 집광된 광속을 수광하는 수광 소자를 구비한 광 픽업 장치에 있어서,

상기 콜리메이트 광학계, 대물 렌즈 또는 집광 렌즈 중의 적어도 하나에 제10항에 기재된 광학 소자를 이용한 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.