WO2004113971A1

WO2004113971A1 - 光学素子

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Publication number: WO2004113971A1
Application number: PCT/JP2004/008822
Authority: WO
Inventors: Akiko Miyakawa; Toru Nakamura
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2004-12-29
Also published as: US20060093793A1; EP1635197A4; CN101458350A; DE602004030335D1; JPWO2004113971A1; CN100514091C; CN1809769A; US20060182934A9; EP1635197A1; JP5045739B2; EP1635197B1; JP2010102353A

Abstract

　（ａ）における樹脂層２と樹脂層３を組み合わせたものの上下を、そっくり反転したものが（ｂ）となっている。よって、（ａ）と（ｂ）とが、同一の光学特性を有する。樹脂層２と樹脂層３のうち、基板１と最上部の樹脂層に挟まれた樹脂層（（ａ）では樹脂層２、（ｂ）では樹脂層３）は、その表面が直接外気に触れないが、最上層の樹脂層（（ａ）では樹脂層３、（ｂ）では樹脂層２）は、その表面が外気に触れる。よって、樹脂層２の樹脂と樹脂層３の樹脂の耐環境性を比較し、もし、樹脂層２の樹脂の耐環境性が樹脂層３の樹脂の耐環境性より優れているのであれば、（ｂ）に示すような構成を採用し、もし、樹脂層３の樹脂の耐環境性が樹脂層２の樹脂の耐環境性より優れているのであれば、（ａ）に示すような構成を採用すればよい。

Description

明細書光学素子技術分野

本発明は、回折レンズ等、母材の上に 2層以上の樹脂を積層することにより所定の光学特性を持たせた光学素子に関するものである。背景技術

ガラス等の母材の表面に、当該母材と屈折率の異なる樹脂層を形成し、この母材と榭脂層の界面を特殊な形状とすることにより、全体として回折レンズ等の光学素子としての特性を持たせた光学素子が公知となっている。しかしながら、このような光学素子においては、ガラス等の母材表面の加工を行わなければならないため、その加工に手間がかかるという問題点がある。

こ.のような問題点を解決する光学素子として、ガラス等の母材の表面上に、所定の表面形状パターンを有する第 1層目の樹脂層を形成し、その上に第 1層目の樹脂と異なる屈折率を有する第 2層目の樹脂層を形成し、これらの樹脂間での光の干渉や屈折を利用して所定の光学特性を有するようにしたものがある。その例を図 6に示す。図 6は断面図である力 S、かえって分かりにくくなるのでハッチングを省略する。

図 6において母材であるガラス等の透明基板 1 1の上にシランカップリング処理層を介して、第 1層目の榭脂層 1 2が形成されている。そして、樹脂層 1 2の表面には回折レンズ等の光学的特性を与えるようにパターンが形成されている。樹脂層 1 2の上にはさらにシランカツプリング処理層が形成され、その上に 1層目の樹脂層 1 2と屈折率の異なる 2 層目の樹脂層 1 3が形成されている。そして、 1層目の樹脂層 1 2と 2 層目の樹脂層 1 3の屈折率の違いと、両者の間に形成されたパターン形状によって、所定の光学特性を有するようになつている。なお、シラン力ップリング処理層を形成することは、必ずしも、必須の条件ではない。図 6は、母材である透明基板 1 1 と、 2層の樹脂層 1 2、 1 3からなるものであるが、さらに必要に応じて、樹脂層 1 3の上に、層間で屈折率が異なる単数又は複数の樹脂層を設けることも可能である。このような光学素子の例は、例えば、特開平 9一 1 2 7 3 2 1号公報に記載されている。

このように母材の上に複数層の樹脂層を重ねて形成される光学素子の場合、母材の上に単層の樹脂層を形成したものと同じ思想で設計されていた。一般的に使用される母材であるガラスの方が樹脂よりも屈折率が大きいため、それと同じ思想で設計された場合、 2層の樹脂のうち、屈折率の大きな方を母材側に設け、屈折率の小さな方を外気に曝すよう.な設計がされ、耐環境性を考慮した設計がなされていなかった。そのため、最上層（母材と反対側の表面）に形成され、外気に曝される樹脂層に傷が入ったり、反射防止膜の密着性が悪かったりすることがあった。

また、回折光学面を型により樹脂成形するとき、型と成形された樹脂との剥離性を良くするために、回折光学面の段差構造部分に「抜き勾配」と呼ばれる勾配をつけることがある。前記発明は、このような場合においても、抜き勾配の部分でフレアが発生するという問題もある。発明の開示

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、母材の上に複数層の樹脂層を重ねて形成される光学素子であって、耐環境性の良い光学素子を提供することを第 1の目的とする。また、抜き勾配が設けられた回折光学面において、フレアが発生しにくい回折光学素子を提供することを第 2の目的とする。

前記第 1の目的を達成するための第 1の発明は、母材の上に第 1の樹脂層を形成し、その上に第 1の樹脂層と屈折率の異なる第 2の樹脂層を形成し、さらに必要に応じて、その上に、その下に形成された樹脂層と屈折率の異なる樹脂層を順次形成し、前記樹脂層間の界面に所定の形状を持たせることにより、所望の光学的特性を有するようにした光学素子であって、最上面に形成される前記樹脂層を構成する樹脂が、前記樹脂層を形成する樹脂のうちで、最も耐環境性に優れたものであることを特徴とするものである。

樹脂は、ガラス等の母材に比べて加工がし易いので、例えば 2層の樹脂層を重ね合わせてその界面の形状により所定の特性を持たせる場合、どちらを上層（母材と反対側）にしても、界面の形状を逆転させることにより同じ特性を有するようにすることが容易である。

本発明はこのことを利用して、最上面（母材と反対側）に形成される前記樹脂層を構成する樹脂が、前記樹脂層を形成する樹脂のうちで、最も耐環境性に優れたものであるようにしている。このようにすれば、直接外気に触れる樹脂層の表面が、最も耐環境性に優れた樹脂の表面となるので、この光学素子を耐環境性に優れたものとすることができる。前記第 1の目的を達成するための第 2の発明は、前記第 1の発明であつて、前記耐環境性が、樹脂の硬度であることを特徴とするものである。耐環境性の指標として、硬度（特に鉛筆硬度）を使用し、硬度の高い樹脂を、最上面に形成される前記樹脂層を構成する樹脂とすることにより、樹脂の表面に傷が付きにくい光学素子とすることができる。

前記第 1の目的を達成するための第 3の発明は、前記第 1の発明であつて、前記耐環境性が、吸水による寸法変化率であることを特徴とするものである。

耐環境性の指標として、吸水による寸法変化率を使用し、この変化率が小さい樹脂を、最上面に形成される前記樹脂層を構成する樹脂とすることにより、耐湿性の良い光学素子とすることができる。

前記第 1の目的を達成するための第 4の発明は、前記第 1の発明であつて、前記耐環境性が、ゲル分率であることを特徴とするものである。耐環境性の指標として、ゲル分率（ 7 0 °Cのメチルェチルケトン中に 6時間浸漬する前後の重量比）を使用し、ゲル分率の大きい樹脂を、最上面に形成される前記樹脂層を構成する樹脂とすることにより、表面に傷が付きにくく、かつ、耐湿性の良い光学素子とすることができる。前記第 1の目的を達成するための第 5の発明は、前記第 1の発明であつて、前記耐環境性が、ガラス転移点であることを特徴とするものである。

耐環境性の指標として、ガラス転移点を使用し、ガラス転移点が高い樹脂を、最上面に形成される前記樹脂層を構成する樹脂とすることにより、高温まで使用でき、温度変化に強い光学素子とすることができる。前記目的を達成するための第 6の発明は、前記第 1の発明であって、前記耐環境性が、線膨張係数であることを特徴とするものである。

耐環境性の指標として、線膨張係数を使用し、線膨張係数の小さい樹脂を、最上面に形成される前記樹脂層を構成する樹脂とすることにより、温度変化に強い光学素子とすることができる。

前記目的を達成するための第 7の発明は、前記第 1の発明であって、前記耐環境性が、耐湿性であることを特徴とするものである。

耐環境性の指標として、耐湿性を使用し、耐湿性の高い樹脂を、最上面に形成される前記樹脂層を構成する樹脂とすることにより、湿度が高かったり水分が多い状態においても、その影響を受けにくい光学素子とすることができる。

前記第 1の目的を達成するための第 8の発明は、母材の上に第 1の榭脂層を形成し、その上に第 1の樹脂層と屈折率の異なる第 2の樹脂層を形成し、さらに必要に応じて、その上に、その下に形成された樹脂層と屈折率の異なる樹脂層を順次形成し、前記樹脂層間の界面に所定の形状を持たせることにより、所望の光学的特性を有するようにした光学素子であって、前記樹脂層を形成する樹脂のうち、カーボンフェードメータによる耐光性試験における透過率変化が最大のものが、光を入射させる側の最初の樹脂層とはされていないことを特徴とするものである。

カーボンフエ一ドメータから発生する紫外線に曝されることにより、樹脂が変質し透過率が低下するが、本発明においては、光を入射させる側の最初の樹脂層とはされていない。よって、紫外線を受けた場合に、その感受性が高い樹脂が、最初に紫外線を受けることが防止され、その結果、紫外線に対して強い光学素子とすることができる。

前記第 1の目的を達成するための第 9の発明は、母材の上に第 1の樹脂層を形成し、その上に第 1の榭脂層と屈折率の異なる第 2の樹脂層を形成し、さらに必要に応じて、その上に、その下に形成された樹脂層と屈折率の異なる樹脂層を順次形成し、前記榭脂層間の界面に所定の形状を持たせることにより、所望の光学的特性を有するようにした光学素子であって、フッ素含有樹脂が樹脂層に用いられている場合、当該樹脂層が、最上層の樹脂層とされていないことを特徴とするものである。

本発明においては、フッ素含有樹脂層の表面が直接外気に触れることがないので、光学素子の表面に傷が付きにくく、又、反射防止膜の密着性が悪くなることを防止できる。なお、フッ素含有榭脂は、複数の樹脂の混合物や重合体からなる樹脂であってもよい。

前記第 1の目的を達成するための第 1 0の発明は、前記第 9の発明であって、. 前記フッ素含有樹脂とその上に形成される樹脂との界面が、回折光学面とされていることを特徵とするものである。

フッ素含有樹脂と他の樹脂との間で、レリーフパターンゃ段差形状等からなる回折光学面を形成する場合、型を用いて下側に形成される樹脂の表面形状を回折光学面とし、固化した当該樹脂の表面に、他の樹脂を流し込むことにより、両者を接合させる。回折光学面とは、その面において回折効果を生じる面のことであり、一般に球面レンズや非球面レンズの面のように滑らかな部分（連続面）から構成されず、何らかの非連続面（面形状が非連続関数で表される面）を有している。

この場合、発明者の発見によると、フッ素含有樹脂は、型（特に金型）との剥離性が良く、表面がレリーフパターンや段差形状等、複雑な形状からなる回折光学面である型を用いても、その形状を正確に転写することができる。

前記第 2の目的を達成するための第 1 1 の発明は、正の光学パワーを持つ母材の上に、第 1の樹脂層を形成し、その上に第 1の樹脂層と屈折率の異なる第 2の樹脂層を形成し、さらに必要に応じて、その上に、その下に形成された樹脂層と屈折率の異なる樹脂層を順次形成し、前記樹脂層間の界面に所定の形状を持たせることにより、所望の光学的特性を有するようにした光学素子であって、前記第 1の樹脂層の屈折率が前記第 2の樹脂層に比べて小さくされており、かつ、前記第 1 の樹脂層と前記第 2の樹脂層との界面がレリーフパターン形状とされていて、前記レリーフパターンの形状は、前記第 1の樹脂層の中心から周縁に行くに従つて緩やかに前記第 1の樹脂層の厚さが増加し、その後急激な勾配で前記第 1の樹脂層の厚さが減少するようなパターンの繰り返しからなるこ 'とを特徴とする回折光学素子である。

本発明においては、母材が正の光学パワーを持つと共に、第 1の樹脂層と第 2の樹脂層の間のレリーフパターンにより正の光学パワーが生じるようにされている。

後に発明を実施するための最良の形態で説明するように、本手段においては、母材と型の間に第 1の樹脂層を形成した後に、第 1の樹脂と型との剥離性を容易にするために、レリ一フパターンにおいて、第 1の榭脂層の厚さが減少する部分を、段差的に減少させず、急激な勾配を持たせて減少させている。その際、レリーフパターン面に入射する光線は、母材の正の光学パワーにより第 1の樹脂層の中心に向かうが、前記急激な勾配の方向が、この光線の方向と同じ方向であるので、光線が急激な勾配をもつ界面を横切ることを少なくでき、そのために、フレアの発生を減少させることができる。

前記第 2の目的を達成するための第 1 2の発明は、負の光学パワーを持つ母材の上に、第 1の樹脂層を形成し、その上に第 1の樹脂層と屈折率の異なる第 2の樹脂層を形成し、さらに必要に応じて、その上に、その下に形成された樹脂層と屈折率の異なる樹脂層を順次形成し、前記樹脂層間の界面に所定の形状を持たせることにより、所望の光学的特性を有するようにした光学素子であって、前記第 1の樹脂層の屈折率が前記第 2の樹脂層に比べて小さくされており、かつ、前記第 1 の樹脂層と前記第 2の樹脂層との界面がレリーフパターン形状とされていて、前記レリーフパターンの形状は、前記第 1の樹脂層の中心から周縁に行くに従つて緩やかに前記第 1の樹脂層の厚さが減少し、その後急激な勾配で前記第 1の樹脂層の厚さが増加するようなパターンの繰り返しからなることを特徴とする回折光学素子である。

本発明においても、第 1 1 の発明と同様な理由により、フレアの発生を減少させることができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態の例を説明するための図である。

図 2は、本発明の他の実施の形態を説明するための図である。

図 3は、図 2に示す回折光学面を拡大して見た模式図である。

図 4は、回折光学素子に凹パワーを持たせる場合に、透明基板にも凹パワーを持たせた場合の構造を示す図である。

図 5は、図 4に示す回折光学面を拡大して見た模式図である。

図 6は、従来の 2層樹脂による光学素子の例を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態である光学素子の例を、図を用いて説明する。図 1は、本発明の実施の形態の例を説明するための図であり、断面図であるが、ハッチングを省略している。なお、この光学素子は平面で見ると円形をしている。これらのことは、以下の図においても同様である。図 1 ( a ) において母材であるガラス等の透明基板 1の上にシランカツプリング処理層を介して、第 1層目の樹脂層 2が形成されている。そして、樹脂層 2の表面には回折レンズ等の光学的特性を与えるようにパターンが形成されている。 1層目樹脂層 2の上にはさらにシラン力ップリング処理層が形成され、その上に 1層目の樹脂層 2と屈折率の異なる 2層目の樹脂層 3が形成されている。そして、 1層目の樹脂層 2と 2 層目の樹脂層 3の屈折率の違いと、両者の間に形成されたパターン形状によって、所定の光学特性を有するようになつている。

図 1 ( a )に示すような光学素子と同じ光学特性を与える光学素子は、図 1 ( b ) のような構成でも実現することができる。図 1 ( b ) において、母材であるガラス等の透明基板 1の上にシランカップリング処理層を介して、第 1層目の樹脂層 3が形成されている。そして、樹脂層 3の表面には回折レンズ等の光学的特性を与えるようにパターンが形成されている。樹脂層 3の上にはさらにシラン力ップリング処理層が形成され、その上に 1層目の樹脂層 3 と屈折率の異なる第 2層目の樹脂層 2が形成されている。そして、 1層目の樹脂層 3 と 2層目の樹脂層 2の屈折率の違いと、両者の間に形成されたパターン形状によって、所定の光学特性を有するようになつている。なお、シランカップリング処理層を形成することは、必ずしも、必須の条件ではない。

図 1 ( a ) の場合と（b ) の場合とでは、樹脂層 2 と樹脂層 3の界面の形状が、上下反転したものとなっている。すなわち、（ a ) における樹脂層 2と樹脂層 3を組み合わせたものの上下を、そっくり反転したもの力 S ( b ) となっている。よって、（ a ) と（b ) とが、同一の光学特性を有することは、説明を要しないであろう。

樹脂層 2 と樹脂層 3のうち、基板 1 と最上部の樹脂層に挟まれた樹脂層（（ a ) では樹脂層 2、 ( b ) では樹脂層 3 ) は、その表面が直接外気に触れないが、最上層の樹脂層（（ a ) では樹脂層 3、 ( b ) では樹脂層 2 ) は、その表面が外気に触れる。

よって、樹脂層 2の樹脂と樹脂層 3の樹脂の耐環境性を比較し、もし、樹脂層 2の樹脂の耐環境性が樹脂層 3の樹脂の耐環境性より優れているのであれば、（ b ) に示すような構成を採用し、もし、樹脂層 3の樹脂の耐環境性が樹脂層 2の樹脂の耐環境性より優れているのであれば、（ a ) に示すような構成を採用すればよい。

耐環境性を示す指標には、例えば、樹脂の硬度、吸水による寸法変化率、ゲル分率、ガラス転移点、線膨張係数等がある。

又、榭脂層 2の樹脂と樹脂層 3の樹脂との、紫外線に対する強さ（変質のしにくさ）を比較し、樹脂層 2の樹脂の方が樹脂層 3の樹脂よりも優れていれば、樹脂層 2を光が入射する方向に位置させ、樹脂層 3の樹脂の方が樹脂層 2の樹脂よりも優れていれば、樹脂層 3を光が入射する方向に位置させるようにしてもよい。

さらに、樹脂層 2の樹脂がフッ素含有樹脂であれば、（a ) に示すような構成を採用し、樹脂層 3の樹脂がフッ素含有樹脂であれば、（b ) に示すような構成を採用することにより、傷が入りにくくすることができ、さらには、反射防止膜の密着性が悪化するのを防ぐことができる。

なお、図 1に示すような光学素子の製造方法の例を以下に述べる。透明基板 1の表面にシラン力ップリング処理を施し、所定の形状を有する金型と透明基板 1 とを対面させ、デイスペンサ等を使用して、透明基板 1 と金型との間に、樹脂層 2 (図 1 ( a ) の場合）、又は樹脂層 3 (図

1 ( b ) の場合）を形成する紫外線硬化型樹脂を充填する。そして、透明基板 1側から紫外線を照射し、樹脂を硬化させて樹脂層を形成し、金型を剥離する。そして、形成された樹脂層の表面にシランカップリング処理を施し、当該表面を、表面が平面の透明型に対面させ、前記樹脂層と透明型との間に、表面の樹脂層 3 (図 1 ( a ) の場合）、又は樹脂層 2 (図 1 ( b ) の場合）を形成する紫外線硬化型樹脂を充填する。そして、透明型側から紫外線を照射し、充填した榭脂を硬化させて樹脂層を形成し、透明型を剥離する。

図 1に示すように、樹脂層 2と樹脂層 3の間に複雑な回折光学面が形成される場合、その回折光学面が形成された金型との剥離性がよくなるように、樹脂層 2 (図 1 ( a ) の場合）、又は樹脂層 3 (図 1 ( b ) の場合）として、フッ素含有樹脂を使用することが好ましい。

図 2は、本発明の他の実施の形態を説明するための図である。回折光学素子においては、回折光学面での回折作用の他に、透明基板 1にも光学的パワーを持たせる場合がある。図 2は、透明基板 1に正の光学パヮ一を持たせた場合を示す図である。この場合には、透明基板 1の光学パヮ一と協働させる意味で、 2つの樹脂層の界面に形成される回折光学面にも正の光学パワーを持たせるのが一般的である。

図 2に示す例において、 4は低屈折率樹脂層であり、 5は高屈折率樹脂層である。図 2に示す光学素子は、図 1に示した光学素子と同じ方法で製造される。

ここで、透明基板 1の上に高屈折率樹脂層 5を形成し、その上に低屈折率樹脂層 4を形成する場合は、その間の回折光学面は、図 2 ( a ) に示すようになる。すなわち、中心から周縁に向かうに従って、高屈折率樹脂層 5の厚さは滑らかに減少し、ある位置に達すると段差的に厚くなり、さらにそこから滑らかに減少するという構造の繰り返しとなる。一方、透明基板 1の上に低屈折率樹脂層 4を形成し、その上に高屈折率樹脂層 5を形成する場合は、その間の回折光学面は、図 2 ( b ) に示すようになる。すなわち、中心から周縁に向かうに従って、低屈折率樹脂層 4の厚さは滑らかに増加し、ある位置に達すると段差的に薄くなり、さらにそこから滑らかに増加するという構造の繰り返しとなる。

しかしながら、このように段差を設けると、製作過程において、透明基板 1 と型との間に形成された樹脂層から型を剥離するときに容易に剥離することができない場合がある。よって、段差構造とせず、段差構造に相当する部分を、急激な勾配を有する部分とすることが多い。この勾配のことを抜き勾配と呼んでいる。

図 3は、図 2に示す回折光学面を拡大して見た模式図である。図 3 ( a ) は図 2 ( a ) における高屈折率樹脂層 5と低屈折率榭脂層 4の間の回折光学面（レリーフパターン面）の拡大図、図 3 ( b ) は図 2 ( b ) における髙屈折率樹脂層 5と低屈折率樹脂層 4の間の回折光学面（レリーフパターン面）の拡大図である。これらの図において 6が抜き勾配面を示す。図 3においては、図 2における透明基板 1の凸パワーにより、透明基板 1側から入射する光線は矢印のように、周縁部から中心部に向かいながら回折光学面に入射する。よって、（a ) の場合、この光線が抜き勾配面 6を通過することになる。これに対して（b ) の場合には、光線は抜き勾配面 6と平行に近くなり、抜き勾配面 6を通過する光線は極わずかとなる。よって、（b ) の場合には、（ a ) の場合に比して、フレアが発生しにくくなる。

図 4は、回折光学素子に凹パワーを持たせる場合に、透明基板にも凹パワーを持たせた場合の構造を示す図である。回折光学面に凹パワーを持たせる場合には、図 2における高屈折率樹脂層 5と低屈折率樹脂層 4 を逆にすればよい。よって、図 4 ( a )、 ( b ) に示すように高屈折率樹脂層 5と低屈折率樹脂層 4を配置し、その界面を図 4 ( a )、 ( b ) に示すようにすれば、回折光学面に凹パワーを持たせることができる。

この場合にも、その製造工程（図 1に示した光学素子の製造工程と同じ）において、透明基板 1 と型との間に樹脂層（図 4 ( a ) の場合低屈折率樹脂層 4、図 4 ( b ) の場合高屈折率樹脂層 5 ) を形成してから型を剥離するとき、その剥離性を良くするため抜き勾配を設ける。

図 5は、図 4に示す回折光学面を拡大して見た模式図である。図 5 ( a ) は図 4 ( a ) における高屈折率樹脂層 5と低屈折率樹脂層 4の間の回折光学面（レリーフパターン面）の拡大図、図 5 ( b ) は図 4 ( b ) における高屈折率樹脂層 5と低屈折率樹脂層 4の間の回折光学面（レリーフパターン面）の拡大図である。これらの図において 6が抜き勾配面を示す。

図 5においては、図 4における透明基板 1の凹パワーにより、透明基板 1側から入射する光線は矢印のように、中心部から周縁部に向かいながら回折光学面に入射する。よって、（b ) の場合、この光線が抜き勾配面 6を通過することになる。これに対して（ a ) の場合には、光線は抜き勾配面 6と平行に近くなり、抜き勾配面 6を通過する光線は極わずかとなる。よって、（ a ) の場合には、（b ) の場合に比して、フレアが発生しにくくなる。

(実施例 1 )

図 1に示すような形状を有する光学素子（凸レンズの機能を有する回折レンズ）を形成した。光学素子（樹脂部分）の外径は外径 60mm、回折格子は円形であり、レンズ中心付近でピッチが 2 mm、図 1に示すように外周に行くほどピッチが細かくなり、外周付近では 0.12mmとなつている。

樹脂 2としてウレタンアタリレートを主成分とする樹脂を使用し、樹脂 3 としてフッ素系ァクリレートを含む樹脂を使用した。樹脂 2の屈折率の方が、樹脂 3の屈折率よりも大きい。樹脂 2と樹脂 3の硬化物の特性は、表 1に示すとおりである。表 1において、カーボンフェードメータによる耐光性試験前後の透過率変化（「カーボンフュード前後の透過率変化」と略して記述）は、カーボンフェードメータ装置から出る紫外線に 500時間暴露した結果を示すものである。又、基板 1 としてはガラス (B K 7 ) を使用した。

(表 1 ) 鉛筆カーボンフエ一吸水率ゲル分率ガラス線膨張係数硬度ド前後の透過率転移点 (室温〜変化 150°C) 樹脂 2 H 一 2 % 0.4% 98% 110°C 1X10一⁴ 樹脂 3 2 B ― 5 % 0.8% 92% 70°C 2X 10— ⁴ 成形された光学素子について、反射防止コートを施した場合のコートクラックの有無、ェタノールを含ませた拭き布（商品名：サヴィーナミ -マックス（ワイビングクロス）、カネボウ合繊社製）により 1 0回手拭きを行った場合の表面傷の有無、 6 0°C、湿度 8 0 %の雰囲気に 200時間曝した耐湿テスト、及ぴー 4 0°C〜 7 0 °Cの温度サイクルを 5回行う温度サイクルテストを行った。図 1に示す（ a ) 方式のもの（樹脂 3の表面が外気に曝されるもの）と、（b ) 方式のもの（樹脂 2の表面が外気に曝されるもの）との比較結果を表 2に示す。

(表 2)

表 2の結果から明らかなように、耐環境性の良い樹脂 2を外気に曝すようにした図 1 (b ) の構成の方が、耐環境性が高い。なお、反射防止コートのコートクラックの有無に影響を与えているのは、ガラス転移点と線膨張係数、耐擦傷性に影響を与えているのは、鉛筆硬度とゲル分率、耐湿テストに影響を与えているのは、吸水率とゲル分率、温度サイクルにおける樹脂の剥離に影響を与えているのはガラス転移点と線膨張係数であると考えられる。 (実施例 2)

正のパワーを有する回折レンズを製造した。回折格子の形状は、図 2 ( b ) に示すような形状のものであり、光学素子の外形 6 0 mm、格子高 2 0 μ πι、格子ピッチは中心付近で 2 mm、外周付近で 0.12mmであつて、外周面に行くほどピッチが細かくなるようになっている。

高屈折率樹脂 5としてはウレタンアタリレートを主成分とする樹脂を使用し、低屈折樹脂 4としては、フッ素系ァクリレートを含む樹脂を使用した。

第 1の回折レンズにおいては、レリーフパターンに抜き勾配をつけず、垂直な段差構造を有するものとし、第 2の回折レンズにおいては、図 3 に示したようにレリーフパターンに抜き勾配を付け、当該抜き勾配は回折レンズの周縁部に行くほど傾きが大きくなるようにし、最外周での勾配は 7 ° とした。

これらの 2つの回折レンズについて、低屈折樹脂 4を型により成形した後、型を剥離するときの剥離力を測定した。その結果、第 1の回折レンズについては、 1 0 0 k g f であったが、第 2の回折レンズについては、 5 0 k g f と半減し、容易に剥離を行うことができた。また、成形した格子を顕微鏡で観察したところ、第 1の回折レンズでは格子が欠けている様子が見られたのに対し、第 2の回折レンズではこのような格子の欠けは全く見られなかった。

このようにして形成された回折レンズについて、レーザ光を用いて、 3つの波長における 1次回折光の割合を測定した。結果を表 3に示す。 1次回折光の割合が大きいほど、性能が優れている。表 3を見ると分かるように、第 2の回折レンズの方が性能が光学特性においても、第 1の回折レンズに比して優れている。 (表 3 )

波長 460nm 540nm 633nm 第 1 の回折レンズ 9 5 % 9 4 % 9 1 % 第 2の回折レンズ 9 8 % 9 8 % 9 6 %·

Claims

請求の範囲

1 . 母材の上に第 1の樹脂層を形成し、その上に第 1の樹脂層と屈折率の異なる第 2の樹脂層を形成し、さらに必要に応じて、その上に、その下に形成された樹脂層と屈折率の異なる樹脂層を順次形成し、前記樹脂層間の界面に所定の形状を持たせることにより、所望の光学的特性を有するようにした光学素子であって、最上面に形成される前記樹脂層を構成する樹脂が、前記樹脂層を形成する樹脂のうちで、最も耐環境性に優れたものであることを特徴とする光学素子。

2 . 前記耐環境性が、樹脂の硬度であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光学素子。

3 . 前記耐環境性が、吸水による寸法変化率であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光学素子。

4 . 前記耐環境性が、ゲル分率であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光学素子。

5 . 前記耐環境性が、ガラス転移点であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光学素子。

6 . 前記耐環境性が、線膨張係数であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光学素子。

7 . 前記耐環境性が、耐湿性であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光学素子。

8 . 母材の上に第 1の樹脂層を形成し、その上に第 1の樹脂層と屈折率の異なる第 2の樹脂層を形成し、さらに必要に応じて、その上に、その下に形成された樹脂層と屈折率の異なる樹脂層を順次形成し、前記樹脂層間の界面に所定の形状を持たせることにより、所望の光学的特性を有するようにした光学素子であって、前記樹脂層を形成する樹脂のうち、カーボンフエ一ドメータによる耐光性試験における透過率変化が最大のものが、光を入射させる側の最初の樹脂層とはされていないことを特徴とする光学素子。

9 . 母材の上に第 1の樹脂層を形成し、その上に第 1の樹脂層と屈折率の異なる第 2の樹脂層を形成し、さらに必要に応じて、その上に、その下に形成された樹脂層と屈折率の異なる樹脂層を順次形成し、前記樹脂層間の界面に所定の形状を持たせることにより、所望の光学的特性を有するようにした光学素子であって、フッ素含有樹脂が榭脂層に用いられている場合、当該榭脂層が、最上層の樹脂層とされていないことを特徴とする光学素子。

1 0 . 前記フッ素含有樹脂とその上に形成される樹脂との界面が、回折光学面とされていることを特徴とする請求の範囲第 9項に記載の回折光学素子。

1 1 . 正の光学パワーを持つ母材の上に、第 1の樹脂層を形成し、その上に第 1の樹脂層と屈折率の異なる第 2の樹脂層を形成し、さらに必要に応じて、その上に、その下に形成された樹脂層と屈折率の異なる樹脂層を順次形成し、前記樹脂層間の界面に所定の形状を持たせることにより、所望の光学的特性を有するようにした光学素子であって、前記第 1 の樹脂層の屈折率が前記第 2の樹脂層に比べて小さくされており、かつ、前記第 1 の樹脂層と前記第 2の樹脂層との界面がレリーフパターン形状とされていて、前記レリーフパターンの形状は、前記第 1の樹脂層の中心から周縁に行くに従って緩やかに前記第 1の樹脂層の厚さが増加し、その後急激な勾配で前記第 1の樹脂層の厚さが減少するようなパターンの繰り返しからなることを特徴とする回折光学素子。

1 2 . 負の光学パワーを持つ母材の上に、第 1の樹脂層を形成し、その上に第 1の樹脂層と屈折率の異なる第 2の樹脂層を形成し、さらに必要に応じて、その上に、その下に形成された樹脂層と屈折率の異なる樹脂層を順次形成し、前記樹脂層間の界面に所定の形状を持たせることにより、所望の光学的特性を有するようにした光学素子であって、前記第 1 の樹脂層の屈折率が前記第 2の樹脂層に比べて小さくされており、かつ、前記第 1 の樹脂層と前記第 2の樹脂層との界面がレリーフパターン形状とされていて、前記レリーフパターンの形状は、前記第 1の樹脂層の中心から周縁に行くに従って緩やかに前記第 1の樹脂層の厚さが減少し、その後急激な勾配で前記第 1の樹脂層の厚さが増加するようなパターンの繰り返しからなることを特徴とする回折光学素子。