WO2007148718A1 - 光学部材、それを備えた光学系、光学ユニット、及び光学装置 - Google Patents

光学部材、それを備えた光学系、光学ユニット、及び光学装置 Download PDF

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WO2007148718A1
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optical
light
angle
optical member
antireflection
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PCT/JP2007/062407
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English (en)
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Kazuhiro Yamada
Yasuhiro Tanaka
Michihiro Yamagata
Makoto Umetani
Takamasa Tamura
Motonobu Yoshikawa
Hiroshi Yamaguchi
Masaaki Sunohara
Original Assignee
Panasonic Corporation
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Publication date
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/118—Anti-reflection coatings having sub-optical wavelength surface structures designed to provide an enhanced transmittance, e.g. moth-eye structures
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
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    • G03G15/0435—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for exposing, i.e. imagewise exposure by optically projecting the original image on a photoconductive recording material with means for controlling illumination or exposure by introducing an optical element in the optical path, e.g. a filter
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    • G03G2215/04—Arrangements for exposing and producing an image
    • G03G2215/0402—Exposure devices

Definitions

  • Optical member optical system including the same, optical unit, and optical apparatus
  • the present invention relates to an optical member, an optical system including the optical member, an optical unit, and an optical device.
  • the present invention relates to an optical member having an antireflection concavo-convex structure for suppressing light reflection formed on the surface, an optical system including the optical member, an optical unit, and an optical device.
  • an antireflection treatment for suppressing light reflection on the surface for example, a film having a relatively low refractive index (low refractive index film) or a multilayer in which low refractive index films and films having a relatively high refractive index (high refractive index films) are alternately laminated.
  • a film having a relatively low refractive index low refractive index film
  • a multilayer in which low refractive index films and films having a relatively high refractive index films are alternately laminated.
  • An example is a process of forming an antireflection multilayer film on the surface with a film isotropic force (for example, Patent Document 1).
  • the low refractive index film and the antireflection multilayer film require complicated steps such as vapor deposition and sputtering in forming them. For this reason, there is a problem that productivity is low and production cost is high.
  • an antireflection film composed of a low refractive index film or a multilayer film has a problem that its antireflection characteristics are largely wavelength dependent and incident angle dependent.
  • an antireflection treatment with relatively small incident angle dependence and wavelength dependence of the antireflection characteristics for example, a fine structure (for example, with a pitch below the wavelength of incident light on the optical element surface) Regularly arranged fine line structure with concave line or convex line force, fine line structure with regularly arranged cone-shaped concave part or convex part force, etc.
  • a plurality of such fine structures are arranged.
  • a process of regularly forming a “anti-reflection uneven structure: SWS (Sub wave length Structured Surface)” is proposed (for example, Non-Patent Documents 1 and 2). .
  • Non-Patent Document 2 describes the period of the fine structure of the wavelength of light that is to suppress reflection by 0.4. It is described that it is preferable to set it to 1 to 1 time.
  • Patent Document 1 JP 2001-127852 A
  • Non-Patent Document 1 Daniel H. Raguin G. Michael Morris, “Analysis of Anti-Reflection Structured Surface with Continuus One Dimensional Surface Profile 1 ⁇ Nores (Analysis of antireflection— structured surfaces with conti nuous one ⁇ dimensional surface profiles)
  • Non-Patent Document 2 Applied Optics, Vol. 32 No. 14 (Vol.
  • the diffracted light becomes noise light, and there is a possibility that the optical performance of the optical element, the optical system including the optical element, and the optical device may be deteriorated.
  • the diffracted light may enter the detector and have a great influence on the servo signal and reproduction signal. For this reason, it is preferable to form an antireflection concavo-convex structure with a shorter pitch on the element surface so as not to generate diffracted light.
  • Non-Patent Document 1 states that in order to suppress the generation of diffracted light, the period of the antireflection uneven structure must be less than 1Z2 of incident light. According to this, for example, when visible light (light having a wavelength range of 400 nm to 700 nm) is incident, in order to sufficiently suppress the generation of diffracted light (reflected diffracted light), the period of the antireflection concavo-convex structure is set. It must be very strenuous at less than 200nm. Therefore, it is very difficult to form an antireflection concavo-convex structure capable of suppressing the generation of reflected light and suppressing the generation of diffracted light. It is particularly difficult when the wavelength of the incident light is relatively short, and in some cases it cannot be formed. is there. In other words, it is difficult to manufacture an optical member in which the generation of reflected light and diffracted light is sufficiently suppressed.
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide an optical member that is sufficiently suppressed in the generation of reflected light and diffracted light and that is easy to manufacture. It is to provide.
  • the present inventors may not generate diffracted light even if the pitch of the antireflection concavo-convex structure is 1Z2 or more of the incident light.
  • the first optical member according to the present invention includes a plurality of fine structural units that are regularly arranged as line protrusions or line recesses, and an antireflection uneven structure that suppresses light reflection.
  • An anti-reflective concavo-convex structure is an optical member formed on the surface, and the anti-reflective structure is a vector that connects the normal vector of the light incident surface where reflection is suppressed and the apexes of adjacent structural units on the incident surface It is characterized by the fact that the angle formed by is less than 60 degrees.
  • the second optical member according to the present invention has an antireflection concavo-convex structure in which a plurality of fine structural units composed of linear protrusions or linear recesses are regularly arranged, and suppresses light reflection.
  • the plurality of structural units are formed by a normal vector of a light incident surface on which reflection is suppressed and a vector formed by connecting the vertices of adjacent structural units on the incident surface. It is characterized by being arranged and used so that the corner size is 60 degrees or less.
  • the third optical member according to the present invention has an antireflection concavo-convex structure in which a plurality of fine structural units composed of conical convex portions or conical concave portions are regularly arranged to suppress light reflection.
  • the angle difference between one of the two vectors and the angle between the normal vector and the other of the two vectors is configured to be 30 degrees or less. To do.
  • the fourth optical member according to the present invention has a fine cone-shaped convex portion or a fine cone-shaped concave force.
  • An optical member in which a plurality of regular structural units are regularly arranged and an anti-reflective uneven structure that suppresses light reflection is formed on the surface.
  • the normal vector of the surface and the angle formed by one of the two vectors connecting the vertices of the closest structural units, and the normal vector and the other of the two vectors It is characterized by being arranged and used so that the angle difference from the corner is 30 degrees or less.
  • An optical system according to the present invention includes the optical member according to the present invention.
  • An optical unit according to the present invention includes the optical system according to the present invention.
  • An optical device according to the present invention includes the optical unit according to the present invention.
  • an optical member that is sufficiently suppressed from generating reflected light and diffracted light and that can be easily manufactured.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a main part of an imaging apparatus 10 according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a perspective view of the lens barrel 1.
  • FIG. 3 is a graph showing the correlation between the maximum pitch and the angle ⁇ i of the antireflection uneven structure 15 in which diffracted light does not substantially occur.
  • FIG. 4 is a schematic view showing a case where light is incident on an antireflection concavo-convex structure 15 having a triangular cross section.
  • FIG. 5 is a schematic diagram further illustrating the model shown in FIG. 4 when the angle ⁇ is 90 degrees.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the conditions under which diffracted light is generated when the angle ⁇ is arbitrary.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing a state in which the boundary surface 201 is viewed from the normal vector 107 direction.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the relationship between the antireflection concavo-convex structure 15 and the incident light when the angle ⁇ force is ⁇ °.
  • FIG. 9 is a graph showing the correlation between the incident angle and the reflectance when the angle ⁇ i is 0 degree.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the relationship between the antireflection uneven structure 15 and the incident light when the angle ⁇ is 90 degrees.
  • FIG. 11 is a graph showing the correlation between the incident angle and the reflectance when the angle ⁇ is 90 degrees.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a main part of the optical pickup device 20 according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the objective lens 2.
  • FIG. 14 is a schematic plan view of the objective lens 2 viewed from the lens surface 2a side.
  • FIG. 15 is an enlarged schematic plan view of the XV portion in FIG.
  • FIG. 16 is an enlarged schematic plan view of the XVI portion in FIG.
  • FIG. 17 is an enlarged schematic plan view of the XVII portion in FIG.
  • Figure 18 shows the maximum pitch and angle ⁇ (1) of the antireflection concavo-convex structure 26 in which diffracted light does not substantially occur when the angle between the lattice vector 1 and the lattice vector 2 is 90 degrees.
  • ⁇ (
  • FIG. 19 shows the maximum pitch and angle ⁇ (1) of the antireflection uneven structure 26 in which diffraction light does not substantially occur when the angle between the lattice vector 1 and the lattice vector 2 is 120 degrees. And the correlation with ⁇ (2).
  • FIG. 20 is a conceptual diagram showing the angular relationship between the grating vectors 1 and 2 and the normal vector of the incident surface.
  • FIG. 21 is a schematic diagram showing the relationship between the antireflection uneven structure 26 and the entrance surface when the difference between ⁇ (1) and ⁇ (2) is 90 degrees.
  • FIG. 22 is a graph showing the correlation between the incident angle and the reflectance when the difference between ⁇ (1) and ( ⁇ (2) is 90 degrees.
  • FIG. 23 is a schematic diagram showing the relationship between the antireflection uneven structure 26 and the incident surface when the difference between ⁇ (1) and ⁇ (2) is 0 degrees.
  • FIG. 24 is a graph showing the correlation between the incident angle and the reflectance when the difference between ⁇ (1) and ( ⁇ (2) is 0 degrees.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating a main configuration of the copying machine 30 according to the third embodiment.
  • FIG. 26 is a schematic plan view of the surface 41 a of the platen glass 41.
  • FIG. 27 is a diagram showing a configuration of a main part of an optical scanning device (LSU) 57.
  • LSU optical scanning device
  • FIG. 28 is a cross-sectional view of a portion cut out along the section line XXVIII-XXVIII in FIG.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a main part of the imaging device 10 according to the first embodiment.
  • the imaging apparatus 10 includes an apparatus main body 14, a lens barrel unit 11, and an imaging element 12.
  • the lens barrel unit 11 includes a cylindrical (in detail, cylindrical) lens barrel 1 and an imaging optical system 13 housed inside the lens barrel 1.
  • the imaging optical system 13 is for imaging light incident on the lens barrel 1 from the image side (left side in FIG. 1).
  • the imaging optical system 13 is specifically composed of a first lens 13a, a second lens 13b, and a third lens 13c.
  • the lenses 13a to 13c constituting the imaging optical system 13 may be disposed on the optical axis so as not to be displaced.
  • at least one of the lenses 13a to 13c may be configured to be displaceable on the optical axis, and focusing may be configured to change magnification.
  • the lens barrel unit 11 is attached to the apparatus main body 14.
  • the lens barrel unit 11 may be detachable from the apparatus main body 14 or may be detachably attached to the apparatus main body 14.
  • the apparatus body 14 is provided with an image sensor 12.
  • the imaging element 12 is disposed on the optical axis of the imaging optical system 13.
  • the image pickup device 12 has an image pickup surface, and is arranged so that an optical image is formed on the image pickup surface by the image forming optical system 13.
  • the image sensor 12 has a function as a photodetector.
  • the image sensor 12 has a function of detecting an optical image formed on the optical image and outputting an electrical signal corresponding to the optical image.
  • the image pickup device 12 is constituted by, for example, a CCD (charge coupled device), a COMS (complimentary metal-oxide semiconductor) or the like;
  • the electrical signal output from the image sensor 12 is configured to be input and recorded in a recording device (not shown) (for example, a hard disk) housed in the device body 14. .
  • a recording device for example, a hard disk housed in the device body 14.
  • the imaging device 10 converts an optical image obtained by taking external light from the lens barrel unit 11 into an electrical signal, it is in the presence of a light source (the light source may be the sun, for example). In addition, it is used in the above.
  • FIG. 2 is a perspective view of the lens barrel 1. Specifically, FIG. 2 (a) is a perspective view of the lens barrel 1. FIG. FIG. 2B is a perspective view of a part of the inner peripheral surface la of the lens barrel 1.
  • the imaging optical system 13 is designed so that light incident on the imaging optical system 13 is imaged on the image sensor 12.
  • a part of the light incident on the imaging optical system 13 such as light having a maximum angle of view of the imaging optical system 13 is not directly imaged on the image pickup device 12 but on the inner peripheral surface la of the lens barrel 1. It will be incident.
  • the light reflectance of the inner peripheral surface la of the lens barrel 1 is high, reflected light (stray light) is generated on the inner peripheral surface la, resulting in ghosting. There is a risk of flare and flare.
  • the lens barrel 1 is formed in a cylindrical shape, and an antireflection concavo-convex structure (so-called SWS) 15 is formed over the entire inner peripheral surface la.
  • the antireflection concavo-convex structure 15 is formed by regularly arranging a plurality of fine linear protrusions 16 extending in parallel with each other in the extending direction of the lens barrel 1 along the circumferential surface.
  • the plurality of linear protrusions 16 are arranged at a pitch that is equal to or less than the wavelength of light from the imaging optical system 13 (pitch: distance between the apexes between adjacent linear protrusions 16).
  • the lens barrel 1 is configured to absorb light from the imaging optical system 13.
  • the lens barrel 1 is configured to include a light absorbing material (for example, a black dye or a black pigment). Therefore, the reflection of incident light on the inner peripheral surface la is effectively suppressed, and the incident light force on the lens barrel 1 is absorbed by the S lens barrel 1 with a high absorption rate. Therefore, it is possible to suppress the generation of stray light caused by reflected light or the like on the inner peripheral surface la. As a result, it is possible to effectively suppress the occurrence of ghosts and flares, and to realize the imaging device 10 having high optical performance.
  • the antireflection multilayer film composed of a laminate of a low refractive index film and a high refractive index film on the inner peripheral surface la, reflection on the inner peripheral surface la is also suppressed. Can do.
  • the antireflection multilayer film has wavelength dependency. That is, according to the antireflection multilayer film, although reflection of light having a certain wavelength (design wavelength) can be suitably suppressed, reflection of light having a wavelength other than the design wavelength cannot be sufficiently suppressed.
  • SWS has the effect of suitably suppressing the reflection of incident light having a wavelength longer than the SWSw pitch, which is less wavelength-dependent than the antireflection multilayer film, regardless of the wavelength of the incident light. Therefore, according to the configuration of the first embodiment, reflection of light of various wavelengths from the imaging optical system 13 can be effectively suppressed regardless of the wavelength.
  • the wavelength dependence is relatively small!
  • an optical device for example, an imaging device described in the present embodiment, or an optical device (for example, a so-called compatible optical pickup device) that uses a plurality of types of light having different wavelengths. .
  • the antireflection multilayer film has an incident angle dependency. Specifically, reflection of light with a relatively small incident angle can be effectively suppressed, but reflection of light with a relatively large incident angle cannot be sufficiently suppressed. For this reason, when an antireflection multilayer film is formed on the inner peripheral surface la, reflection of incident light having a large incident angle cannot be sufficiently suppressed.
  • SWS has a lower incidence angle dependency than the antireflection multilayer film.
  • SWS has a function of effectively suppressing reflection of light having a relatively small incident angle as well as light having a relatively small incident angle. Therefore, according to the configuration of the first embodiment, it is possible to effectively suppress reflection of light incident on the inner peripheral surface la at a relatively large incident angle. From the viewpoint of more effectively suppressing the reflection of light incident at a relatively large incident angle, the surface serving as the base for forming the antireflection uneven structure 15 on the inner peripheral surface la may be formed on a rough surface.
  • the pitch of the antireflection uneven structure 15 is equal to or less than the wavelength of incident light over the entire inner peripheral surface la, the pitch of the antireflection uneven structure 15 extends over the entire inner peripheral surface 1a. It may be substantially constant (ie it may be periodic). Further, the pitch of the antireflection concavo-convex structure 15 may be different from each other at various locations on the inner peripheral surface la. That is, the antireflection uneven structure 15 may be aperiodic. Generation of diffracted light can be effectively suppressed by making the antireflection uneven structure 15 non-periodic.
  • the cross-sectional shape of the linear protrusion 16 is not particularly limited as long as it has a shape in which a gentle refractive index distribution is formed on the inner peripheral surface la.
  • the linear protrusion 16 has a triangular cross-sectional shape (the top may be chamfered or R-chamfered. Also, at least one of both sides may be constituted by a curve), a dome shape, It may be semicircular or semielliptical.
  • the height of the line protrusions 16 (height: the surface force serving as the base of the inner circumferential surface la is also the top of the line protrusions 16).
  • the distance to the part is preferably set to 0.4 times or more of the wavelength on the long wavelength side of the wavelength range of incident light. By doing so, it is possible to more effectively suppress the generation of reflected light on the inner peripheral surface la.
  • the antireflection concavo-convex structure 15 connects the normal vector of the incident surface of the light incident on the antireflection concavo-convex structure 15 and each vertex of the linear protrusion 16 adjacent to the incident surface.
  • this vector may be referred to as a “lattice vector”) in the first embodiment, and the angle is 60 degrees or less.
  • the lens barrel 1 is arranged so that the angle between the normal vector of the incident surface of the light incident on the antireflection concavo-convex structure 15 and the lattice vector is ⁇ force 0 degrees or less.
  • the maximum pitch of the antireflection concavo-convex structure 15 in which substantially no diffracted light is generated correlates with the angle ⁇ i.
  • FIG. 3 shows a correlation between the maximum pitch of the antireflection uneven structure 15 in which substantially no diffracted light is generated, the angle ⁇ formed by the grating beta and the normal vector of the incident surface.
  • the curve shown in FIG. 3 represents the maximum pitch of the antireflection uneven structure 15 where diffracted light does not substantially occur. That is, in FIG. 3, when the region is below the curve, substantially no diffracted light is generated.
  • the maximum pitch of the antireflection concavo-convex structure 15 that does not substantially generate diffracted light tends to increase as the angle ⁇ decreases.
  • the incident light power of a relatively long wavelength tends to be substantially free of diffracted light.
  • the maximum pitch of the antireflection concavo-convex structure 15 that does not substantially generate diffracted light is 0.5 times the wavelength of the incident light (as previously known). 1Z2) Less than. That is, in order not to generate diffracted light, the pitch of the antireflection uneven structure 15 must be less than 0.5 times the wavelength of incident light. For example, in Embodiment 1 where visible light is incident on the inner peripheral surface 1a, the pitch must be set to less than about 200 nm. For this reason, it is very difficult to form the antireflection uneven structure 15.
  • the maximum pitch of the antireflection uneven structure 15 in which substantially no diffracted light is generated increases. More specifically, the area where the angle ⁇ is 90 degrees and the force is 60 degrees. In FIG. 5, the maximum pitch of the antireflective uneven structure 15 in which diffracted light does not substantially occur with respect to the decrease of the angle ⁇ i does not increase so much. Since the angle ⁇ i becomes less than 60 degrees, the increase rate of the maximum pitch of the antireflection uneven structure 15 in which diffracted light does not substantially occur with respect to the decrease of the angle ⁇ increases rapidly.
  • the maximum pitch of the antireflective uneven structure 15 that does not produce diffracted light is substantially larger than when the angle ⁇ force is, It doesn't change that much.
  • the amount of increase in the maximum pitch of the antireflection concavo-convex structure 15 in which diffracted light does not substantially occur gradually increases as the angle ⁇ decreases.
  • the maximum pitch of the antireflection concavo-convex structure 15 in which substantially no diffracted light is generated is approximately 0.5547 times the wavelength of the incident light.
  • the generation of diffracted light can be suppressed by setting the pitch of the anti-reflective structure 15 to less than about 0.5547 times the wavelength of incident light.
  • the pitch of the antireflection uneven structure 15 can be increased to about 10% (can be increased by about 1.1 times) than when the angle ⁇ is 90 degrees.
  • the pitch of the antireflective uneven structure 15 must be very small and less than 200 nm, but if the angle ⁇ is 60 degrees, The pitch of the antireflection uneven structure 15 can be made relatively large, less than 222 nm. For this reason, formation of the antireflection uneven structure 15 is facilitated.
  • the maximum pitch of the anti-reflection concavo-convex structure 15 in which substantially no diffracted light is generated is about 0.6325 times the wavelength of the incident light. That is, the generation of diffracted light can be suppressed by setting the pitch of the antireflection uneven structure 15 to be less than about 0.6325 times the wavelength of the incident light.
  • the pitch of the anti-reflective structure 15 can be increased to about 20% compared to the case where the angle ⁇ is 90 degrees (it can be increased to 1.2 times). it can). Specifically, when the incident light is visible light, The pitch can be further increased to less than 253 nm. For this reason, the formation of the antireflection uneven structure 15 is facilitated.
  • the maximum pitch of the antireflection concavo-convex structure 15 that does not substantially generate diffracted light can be further increased.
  • the maximum pitch of the antireflection uneven structure 15 where substantially no diffracted light is generated is about 0.9125 times the wavelength of the incident light.
  • the generation of diffracted light can be suppressed by setting the pitch of the antireflection uneven structure 15 to be less than about 0.9125 times the wavelength of incident light.
  • the pitch of the anti-reflective structure 15 can be increased to about 80% compared to the case where the angle ⁇ is 90 degrees (can be increased to 1.8 times).
  • the pitch of the antireflection concavo-convex structure 15 can be made relatively large at less than 365 nm. For this reason, the formation of the antireflection uneven structure 15 is facilitated.
  • the angle ⁇ is further smaller than 15 degrees, the maximum pitch of the antireflection uneven structure 15 in which substantially no diffracted light is generated increases as the angle ⁇ i becomes smaller as before.
  • the rate of increase is smaller than when the angle is 60 degrees or less and less than 15 degrees.
  • the pitch of the antireflection uneven structure 15 can only be increased to about 1.1 times that of the angle ⁇ force S15. That is, by setting the angle ⁇ to less than 15 degrees, the pitch of the antireflection uneven structure 15 can be made sufficiently large.
  • the angle ⁇ is 60 degrees or less as in the first embodiment, it is possible to realize the lens barrel 1 that does not generate diffracted light and is easy to manufacture.
  • a more preferable range of the angle ⁇ is 45 degrees or less. More preferably, it is 15 degrees or less.
  • the angle ⁇ is preferably substantially zero.
  • the above-described effect can be restated as the following effect.
  • the reflection of light having a wavelength of less than 400 nm could not be effectively suppressed in the conventional case.
  • the angle between the normal vector of the incident surface of the incident light and the lattice vector reflection of light having a shorter wavelength than 400 nm can be suppressed.
  • the production limit pitch is 200 nm
  • the angle ⁇ is set to 60 degrees, approximately 360 nm
  • the above light reflection can be suppressed.
  • the angle i 45 degrees reflection of light of about 316 nm or more can be suppressed.
  • the angle to 15 degrees, it is possible to suppress reflection of light of about 219 nm or more.
  • the angle ⁇ substantially 0 degree it becomes possible to suppress reflection of light of about 200 nm or more.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a light incident on the antireflection concavo-convex structure 15 having a triangular cross section.
  • the incident surface 105 is defined by the incident light 103 and the reflected light 104.
  • FIG. 5 is a schematic diagram further illustrating the model shown in FIG. 4 when the angle ⁇ is 90 degrees.
  • two adjacent line protrusions 16 constituting the antireflection concavo-convex structure 15 are represented by lattice points 202 and 203 arranged with a period ⁇ .
  • the inner peripheral surface la on which the antireflection concavo-convex structure 15 is formed is schematically represented by a boundary surface 201.
  • the refractive index on the incident side of the boundary surface 201 is n
  • the refractive index on the diffraction side is n.
  • the optical path difference of the incident light beam 204 is ⁇ sin ⁇ .
  • the road difference is ⁇ sin 0.
  • diffracted rays 209 and 210 are generated. That is, diffracted light is generated when the following formula (1) is satisfied.
  • the condition that the diffracted light is not generated is that 0 is Any value is taken when the absolute value of the left side of Equation (1) is less than the wavelength. In other words, this is the case where the following formula (2) is satisfied.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the conditions under which diffracted light is generated when the angle ⁇ is arbitrary.
  • Figure 6
  • y-axis normal vector 107 of incident surface 107
  • ⁇ angle between diffracted ray 209 210 and normal vector 107
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing a state in which the boundary surface 201 is also viewed from the normal vector 107 directional force.
  • the period ⁇ can be decomposed into an X-direction component including the incident surface 105 and a y-direction component perpendicular to the incident surface 105.
  • the X-direction component and y-direction component of the period ⁇ are expressed by the following formula (3).
  • the incident light is in the xz plane.
  • the optical path difference on the xz plane needs to be considered for incident light (that is, the optical path difference of incident light in the yz plane is 0 for incident light).
  • the optical path difference on the xz plane of incident light is expressed by the following formula (4).
  • the diffracted light is not always in the xz plane. For this reason, the optical path difference of the diffracted light needs to be decomposed into a component in the xz plane and a component in the yz plane.
  • the optical path difference in the xz plane of diffracted light is given by the following formula (5). [0067] [Equation 5]
  • the difference in the optical path difference between the incident light in the yz plane and the diffracted light is the optical path difference force SO of the incident light in the yz plane, and is given by the following formula (7).
  • the condition for generating diffracted light is when the square root of the sum of squares of the optical path differences in Equation (6) and Equation (7) is an integral multiple of the wavelength. That is, the condition for generating diffracted light is expressed by the following formula (8).
  • Equation (6) This is when the left side of Equation (6) is less than the wavelength. That is, at the maximum incident angle ⁇ , the diffracted light is not generated, and the condition is expressed by the following formula (9).
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the relationship between the antireflection concavo-convex structure 15 and the incident light when the angle ⁇ i is 0 degree.
  • Figure 9 is a graph (simulation result) showing the correlation between the incident angle and the reflectance when the angle is 0 degree.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the relationship between the antireflection uneven structure 15 and the incident light when the angle ⁇ is 90 degrees.
  • Figure 11 is a graph (simulation results) showing the correlation between the incident angle and the reflectance when the angle ⁇ is 90 degrees. The results shown in FIGS.
  • the antireflection concavo-convex structure 15 is formed by periodically arranging a plurality of fine line projections 16 having a triangular section of 300 nm and a height of 300 nm. It is calculated.
  • light is assumed to be incident on the antireflection uneven structure 15 having a refractive index of 1.46 from a medium having a refractive index of 1.
  • Polarized light is non-polarized light.
  • the antireflection concave / convex structure 15 includes a plurality of fine microprojections.
  • Straight line recesses for example, the cross-sectional shape is triangular (the top may be chamfered or rounded), or at least one of both sides may be formed by a curve), dome shape, semicircular shape , Semi-ellipsoidal linear recesses
  • the antireflection uneven structure 15 is not particularly limited as long as the refractive index gradually changes on the surface thereof.
  • the top part of a linear recessed part means the lowest point of a linear recessed part.
  • the example in which the SWS is formed on the entire inner peripheral surface la has been described. However, for example, there is a case where the inner peripheral surface la does not receive light. When there is a place where light reflection may occur in the optical design, it is not always necessary to form the SWS over the entire inner peripheral surface 1a.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a main part of the optical pickup device 20 according to the second embodiment.
  • FIG. 12 shows only the pickup unit portion of the optical pickup device 20.
  • the optical pickup device 20 detects the reflected light on the information recording surface 24a by focusing the laser beam on the information recording surface 24a of the information recording medium (for example, an optical disc or the like) 24. Thus, the information recorded on the information recording surface 24a can be read out.
  • the information recording surface 24a for example, an optical disc or the like
  • the optical pickup device 20 includes a laser light source 21, a collimator 22, a beam splitter 23, an objective lens 2 constituting an objective optical system, and a detector 25.
  • the collimator 22 has a function of making laser light emitted from the laser light source 21 into parallel light.
  • the laser beam converted into parallel light by the collimator 22 passes through the beam splitter 23 and enters the objective lens 2.
  • the objective lens 2 is for focusing the laser beam on the information recording surface 24a of the information recording medium 24 on which the laser beam is installed.
  • the laser beam focused by the objective lens 2 is reflected by the information recording surface 24a.
  • the reflected light passes through the objective lens 2 and enters the beam splitter 23.
  • the light is reflected by the reflecting surface provided on the beam splitter 23, and the reflected light is guided to the detector 25.
  • the reflected light is detected by the detector 25, and data is read based on the detected reflected light.
  • an example of the present invention will be described by taking a type of optical pickup device 20 that focuses laser light on one type of information recording medium 24 as an example.
  • a so-called compatible type capable of focusing laser light on each of a plurality of types of information recording media 24. It may be a thing.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the objective lens 2.
  • FIG. 14 is a schematic plan view in which the lens surface 2a side force of the objective lens 2 is also viewed.
  • FIG. 15 is an enlarged schematic plan view of the XV portion in FIG.
  • FIG. 16 is an enlarged schematic plan view of the XVI portion in FIG.
  • FIG. 17 is an enlarged schematic plan view of the XVII portion in FIG.
  • the laser light incident on the objective lens 2 passes through the objective lens 2.
  • the lens surface 2a and the lens surface 2b of the objective lens 2 are not subjected to antireflection treatment, a part of the laser light is reflected on the lens surfaces 2a and 2b.
  • the light amount of the laser beam detected by the detector 25 decreases, so that the detection accuracy tends to decrease. As a result, noise or the like may occur.
  • a plurality of fine cone-shaped convex portions 27 are regularly arranged within at least the optical effective diameter of the lens surface 2a on the laser light source 21 side of the objective lens 2.
  • An antireflection concavo-convex structure 26 is formed. More specifically, the plurality of cone-shaped convex portions 27 are arranged at a pitch equal to or less than the wavelength of the laser beam emitted from the laser light source 21 (the distance between vertices between the cone-shaped convex portions 27 located closest to each other). Arranged (for example, arranged in a square or triangular lattice).
  • an antireflection concavo-convex structure 26 in which a plurality of fine cone-shaped convex portions 27 are regularly arranged within at least the optical effective diameter of the lens surface 2b is also formed.
  • the plurality of cone-shaped convex portions 27 are arranged at a pitch (the distance between the vertices between the cone-shaped convex portions 27 located closest to each other) that is equal to or less than the wavelength of the laser light emitted from the laser light source 21. (For example, a square arrangement or a triangular lattice arrangement).
  • the antireflection uneven structure 26 in the second embodiment is the same as the reflection in the first embodiment. As with the relief uneven structure 15, it has less wavelength dependence and incidence angle dependence, so it achieves a higher antireflection effect compared to the case where an antireflection multilayer film is provided on the lens surfaces 2a and 2b. be able to.
  • the pitch of the antireflection concavo-convex structure 26 is not more than the wavelength of the laser beam within at least the optical effective diameter of the lens surfaces 2a and 2b, the reflection is performed.
  • the pitch of the preventive uneven structure 26 may be substantially constant over the entire optical effective diameter of the lens surfaces 2a and 2b (that is, it may be periodic). Further, the pitch of the antireflection concavo-convex structure 26 may be different from each other at various locations within the optical effective diameter. That is, the antireflection concavo-convex structure 26 may be aperiodic. Generation of diffracted light on the lens surfaces 2a and 2b can be effectively suppressed by making the antireflection uneven structure 26 non-periodic.
  • the shape of the cone-shaped convex portion 27 is not particularly limited as long as it has a shape in which a gentle refractive index distribution is formed on the lens surfaces 2a and 2b.
  • the cone-shaped convex part 27 has a cone shape, a pyramid shape, a cone shape with a chamfered or rounded chamfer, or a pyramid shape, an oblique cone shape (an oblique cone shape, an oblique cone shape).
  • it may be in the shape of an oblique cone whose top is chamfered or rounded.
  • the antireflection concavo-convex structure 26 may be formed of a cone-shaped concave portion so that a gentle refractive index distribution is formed on the lens surfaces 2a and 2b.
  • the apex of the cone-shaped recess means the lowest point of the cone-shaped recess.
  • the height of the cone-shaped convex portion 27 (height: the distance between the base surface force of the lens surfaces 2a and 2b and the apex of the cone-shaped convex portion 27) is the laser beam emitted from the laser light source 21. It is preferable to set it to 0.4 times or more of the wavelength. By doing so, the generation of reflected light on the lens surfaces 2a and 2b can be more effectively suppressed.
  • the antireflection concavo-convex structure 26 has the same size as the angle ⁇ (1) between the lattice vector 1 and the normal vector of the laser light incident surface, and the normal to the lattice vector 2.
  • the difference between the angle between the vector and ⁇ (2) is 30 degrees or less.
  • the objective lens 2 has a large angle ⁇ (1) between the grating vector 1 and the normal vector of the laser light incident surface, and a large angle between the grating vector 2 and the normal vector.
  • the difference from ⁇ (2) is 3 Arranged to be 0 degrees or less.
  • “Lattice vector 1” is one of the two vectors connecting the vertices of the cone-shaped convex portion 27 located closest to each other.
  • “Lattice vector 2” is the most The other of the two vectors connecting the vertices of the cone-shaped convex part 27 located close to each other.
  • the maximum pitch in the direction of the grating vector 1 of the antireflection concavo-convex structure 26 in which substantially no diffracted light is generated correlates with the angle ⁇ (1).
  • the maximum pitch in the lattice vector 2 direction of the antireflection concavo-convex structure 26 in which substantially no diffracted light is generated correlates with the angle ⁇ (2).
  • FIG. 18 shows the correlation between the maximum pitch and the angles (1) and ⁇ (2) of the antireflection uneven structure 26 in which diffracted light does not substantially occur.
  • the data shown in FIG. 18 is data when the angle formed by the lattice vector 1 and the lattice vector 2 is 90 degrees. That is, it is data when the cone-shaped convex portions 27 are arranged in a square.
  • the solid line curve shown in FIG. 18 represents the maximum pitch in the lattice vector 1 direction of the antireflection concavo-convex structure 26 in which substantially no diffracted light is generated.
  • the dotted line curve shown in Fig. 18 represents the maximum pitch in the two directions of the lattice vector 26 of the antireflection uneven structure 26 in which diffracted light does not substantially occur. That is, in FIG. 18, no diffracted light is generated in the region below the solid line curve and below the dotted line curve.
  • the maximum pitch in the lattice beta 1 direction of the antireflection concavo-convex structure 26 in which substantially no diffracted light is generated tends to increase as the angle decreases. For this reason, as the angle ⁇ decreases, the pitch of the antireflection concavo-convex structure 26 in the lattice vector 1 direction tends to be widened. Specifically, the behavior is almost the same as the curve shown in FIG. 3 described in the first embodiment.
  • the maximum pitch in the two directions of the lattice vector 2 of the antireflection concavo-convex structure 26 in which substantially no diffracted light is generated tends to decrease as the angle ( ⁇ (2) decreases.
  • the behavior is almost opposite to the curve shown in FIG. 3 described in the first embodiment.
  • the difference between the angle ⁇ and the angle ⁇ (2) should be 60 degrees or less to realize the antireflection uneven structure 26 that is relatively easy to form and does not substantially generate diffracted light.
  • More preferable conditions are an angle ⁇ (1): 60 degrees or less and an angle ⁇ (2) of 30 degrees or more, that is, a difference between the angle ⁇ (1) and the angle ⁇ (2): 30 degrees or less.
  • the angle ⁇ (1) is 55 degrees or less and the angle ⁇ (2) is 35 degrees or more, that is, the difference between the angle ⁇ (1) and the angle ⁇ (2) is 20 degrees or less, and the angle ⁇ (1): More preferably, it is 50 ° or less and the angle ⁇ (2) is 40 ° or more, that is, the difference between the angle ⁇ (1) and the angle ⁇ (2): 10 ° or less. In particular, it is most preferable that each of the angles ⁇ (1) and ⁇ (2) is substantially 45 degrees.
  • diffraction light is substantially generated even if the pitch in the grating vector 1 direction and the pitch in the grating vector 2 direction of the antireflection concavo-convex structure 26 are increased to about 0.6 325 times the wavelength of the laser beam. Disappear.
  • Fig. 19 shows the case where the angle formed by lattice vector 1 and lattice vector 2 is 120 degrees (ie, when the cone-shaped projections 27 are arranged in a triangular lattice pattern (orthotropic arrangement)).
  • ) Shows the correlation between the maximum pitch of the antireflective uneven structure 26 in which substantially no diffracted light is generated and the angle ⁇ (1) and the angle ⁇ (2).
  • the solid line curve shown in FIG. 19 represents the maximum pitch in the lattice vector 1 direction of the antireflection uneven structure 26 in which diffracted light does not substantially occur.
  • the maximum pitch in the lattice vector 1 direction of the antireflection concavo-convex structure 26 in which substantially no diffracted light is generated increases as the angle ⁇ (1) decreases. Tend to be.
  • the maximum pitch in the direction 2 of the lattice vector 2 of the antireflection concavo-convex structure 26, in which substantially no diffracted light is generated tends to decrease as the angle ⁇ (2) decreases.
  • the difference between the angle ⁇ (1) and the angle ⁇ (2) is set to 30 degrees or less from Fig. 19. Accordingly, it is possible to realize the antireflection uneven structure 26 that is relatively easy to form and substantially does not generate diffracted light.
  • the difference between the more preferable angle ⁇ and the angle ⁇ 2) is 20 degrees or less, and more preferably 10 degrees or less. In this case, when each of the angles ⁇ (1) and ⁇ (2) is approximately 60 degrees, the diffraction vector is substantially free of diffracted light. The smaller one is the most preferable because it can be the largest.
  • diffraction light is substantially generated even if the pitch in the grating vector 1 direction and the pitch in the grating vector 2 direction of the antireflection concavo-convex structure 26 are increased to about 0.5547 times the wavelength of the laser beam. Disappear.
  • the difference between the angle ⁇ (1) and the angle ⁇ (2) should be 30 degrees or less from the viewpoint of realizing the antireflection uneven structure 26 that is relatively easy to form and does not substantially generate diffracted light. It is preferable to set.
  • the difference between the more preferable angle ⁇ (1) and the angle ⁇ (2) is 20 degrees or less, and more preferably 10 degrees or less.
  • the maximum pitch in the lattice vector 1 direction of the antireflective concave structure 26 that does not substantially generate diffracted light and the maximum pitch in the two directions of the lattice vector 26 of the antireflective concave structure 26 that does not substantially generate diffracted light. It is most preferable to set the angle and the angle ⁇ (2) so that the angles ⁇ (1) and ⁇ (2) are substantially the same.
  • the pitch in the lattice vector 1 direction and the pitch in the lattice vector 2 direction of the antireflection uneven structure 26 may be substantially the same as long as the above-described range in which diffracted light is not substantially generated is satisfied. It may also be different.
  • FIG. 20 shows the angular relationship between the grating vectors 1 and 2 and the normal vector of the incident surface.
  • the angle formed by the lattice vector 1 and the lattice vector 2 (the angle on the side where the normal vector of the incident surface exists) is defined as follows. Let ⁇ and ⁇ be the periods of lattice vectors 1 and 2, respectively.
  • Equation (9) can be transformed into Equation (13) below c
  • FIG. 21 is a schematic diagram showing the relationship between the antireflection uneven structure 26 and the incident surface when the difference between ⁇ (1) and ⁇ (2) is 90 degrees.
  • Figure 22 is a graph (simulation results) showing the correlation between the incident angle and the reflectance when the difference between ⁇ (1) and ⁇ (2) is 90 degrees.
  • the antireflection concave / convex structure 26 is periodically arranged with convex portions that are cones with a period of 300nm and a height of 300nm. Been It is a thing when it becomes. It is assumed that the light is incident on the anti-reflective structure 26 with a refractive index of 1. For the wavelength, 400 ⁇ ! Plotted every 50nm in the range of ⁇ 700nm. Polarized light is non-polarized light.
  • the linear protrusions 16 are arranged in one direction.
  • the deflection dependency can be reduced as compared with the case where the antireflection concave / convex structure 15 is adopted.
  • Embodiment 1 an example in which the antireflection uneven structure 15 in which a plurality of linear protrusions 16 are arranged on the inner peripheral surface la of the lens barrel 1 is formed is described.
  • An antireflection concavo-convex structure in which a plurality of cone-shaped convex portions that satisfy the conditions described in Embodiment 2 are arranged may be formed.
  • the linear or pyramidal structural units described in the first and second embodiments are duplicated on the lens surfaces of the lenses 13a to 13c constituting the imaging optical system 13 in the first embodiment.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating the main configuration of the copying machine 30 according to the third embodiment.
  • FIG. 26 is a schematic plan view of the surface 41 a of the platen glass 41.
  • the copier 30 includes an image reading unit 40 and a main unit 50.
  • the image reading unit 40 is for reading an installed document.
  • the main unit 50 copies the document read by the image reading unit 40. It is for.
  • the image reading unit 40 includes an original table glass 41, a constant speed unit 44, a half speed unit 49, a lens 47, and an image sensor 48.
  • the constant velocity unit 44 is configured to be able to scan in the scanning direction (lateral direction in FIG. 25).
  • the constant velocity unit 44 includes an exposure lamp 42 and a first mirror 43.
  • the exposure lamp 42 is for exposing a document placed on the platen glass 41.
  • the first mirror 43 is for reflecting the reflected light from the document toward the half-speed unit 49.
  • the document placed on the platen glass 41 is scanned by the constant velocity unit 44. Specifically, the document is scanned by the constant velocity unit 44 while the document is exposed by the exposure lamp 42. Then, the reflected light from one end of the document to the other end is sequentially reflected toward the half-speed unit 49.
  • the half-speed unit 49 moves the light from the first mirror 43 in the direction of the image sensor 48 in the same direction as the direction in which the constant-velocity unit 44 moves while moving at half the speed of the constant-velocity unit 44. It is for guiding light.
  • the half-speed unit 49 includes a second mirror 45 and a third mirror 46.
  • the second mirror 45 reflects the light from the first mirror 43 toward the third mirror 46.
  • the third mirror 46 reflects the light from the second mirror 45 in the direction of the image sensor 48.
  • a lens 47 is disposed between the half-speed unit 49 and the image sensor 48.
  • the lens 47 focuses the light from the half-speed unit 49 on the image sensor 48.
  • the optical image of the document is input to the image sensor 48, and the optical image is converted into an electrical signal by the image sensor 48.
  • the converted electrical signal is configured to be input to the main unit 50.
  • the main unit 50 is provided with a paper feed cassette 51 in which a bundle of sheets is set.
  • the paper feed cassette 51 is provided with a pickup roller (not shown).
  • the pick-up roller is for taking out the paper located at the top of the paper bundle set in the paper feed cassette 51.
  • Rollers 52 to 54 are provided in front of the sheet feeding direction of the sheet feeding cassette 51.
  • the rollers 52 to 54 convey the paper taken out by a pickup roller (not shown).
  • a photosensitive drum 55 having a surface 55a coated with a photosensitive member is disposed at the sheet transport destination so as to face the sheet surface.
  • the photosensitive drum 55 is pivotally supported in the transported paper width direction, and is configured to be rotatable in accordance with the transport direction of the paper.
  • a charger 56 In the vicinity of the photosensitive drum 55, along with the rotation direction of the photosensitive drum 55, a charger 56, an optical scanning device 57, a developing device 58, a transfer device 59, and a cleaning unit 60 are provided.
  • the charger 56 is for charging the surface 55a of the photosensitive drum 55 uniformly.
  • the optical scanning device 57 is for forming an electrostatic latent image on the surface 55a corresponding to the electric signal input from the image reading unit 40 by exposing and scanning the charged surface 55a.
  • the developing device 58 is for attaching toner to the formed electrostatic latent image to form a toner image on the surface 55a.
  • the transfer unit 59 transfers the toner image formed on the surface 55a onto the conveyed paper.
  • a conveyance belt 61 and a fixing unit 62 are arranged at the conveyance destination of the sheet on which the toner image is transferred.
  • the transport belt 61 is for transporting the paper having the toner image transferred thereon and supplying it to the fixing unit 62.
  • the fixing unit 62 includes a fixing roller 63 and a pressing roller 64 that are opposed to each other and are rotatably supported in the width direction of the paper.
  • the pressing port roller 64 is for pressing the conveyed paper against the fixing roller 63.
  • the fixing roller 63 is for fixing the toner image on the paper by applying heat to the supplied paper.
  • a roller 65 for conveying the paper on which the toner image is fixed to the discharge tray 66! /.
  • the reading of the document in the image reading unit 40 is performed by exposing the document through the document table glass 41 by the exposure lamp 42 and detecting the reflected light. For example, if the light from the exposure lamp 42 is reflected on the surface 41a on the first mirror 43 side of the platen glass 41, stray light is generated, and the amount of detected light is reduced. May decrease.
  • the surface 41a of the document table glass 41 (specifically, at least the portion of the surface 41a on which light from the exposure lamp 42 is incident) is shown in FIG.
  • the shape of the antireflection concavo-convex structure 70 is particularly limited as long as a gentle refractive index distribution is formed on the surface 41a. Is not to be done.
  • the antireflection concavo-convex structure 70 may be constituted by a plurality of conical recesses. Further, it may be constituted by a plurality of linear protrusions or linear recesses.
  • the antireflection concavo-convex structure 70 may be periodic or non-periodic.
  • the height of the cone-shaped convex portion 71 is preferably set to 0.4 or more times the wavelength of the light emitted from the exposure lamp 42. By doing so, reflection of light from the exposure lamp 42 on the surface 41a can be more effectively suppressed.
  • the antireflection concavo-convex structure 70 has an angle size ⁇ formed by the lattice beta 1 and the normal vector of the light incident surface from the exposure lamp 42.
  • the difference between (1) and the angle ⁇ (2) between lattice vector 2 and the normal vector is 30 degrees or less.
  • the platen glass 41 has an angle ⁇ (1) between the lattice vector 1 and the normal vector of the laser light incident surface, and an angle between the lattice vector 2 and the normal vector. Arranged so that the difference from ⁇ (2) is 30 degrees or less.
  • the antireflection concavo-convex structure 70 does not substantially generate diffracted light and is easy to form. Therefore, it is possible to realize the copying machine 30 that has high optical performance and is easy to manufacture.
  • the difference between the more preferable angle ⁇ (1) and the angle ⁇ (2) is 20 degrees or less, and more preferably 10 degrees or less.
  • the maximum pitch in the direction 1 of the lattice vector 70 of the antireflection uneven structure 70 that does not substantially generate diffracted light and the maximum pitch in the direction 2 of the lattice vector 70 of the antireflective uneven structure 70 that does not substantially generate diffracted light are approximately.
  • the same angle ⁇ (1) and angle ⁇ (2) It is most preferable to set the angle ⁇ i (1) and the angle ⁇ i (2) so that they are substantially the same.
  • the pitch in the lattice vector 1 direction and the pitch in the lattice vector 2 direction of the antireflection uneven structure 70 may be substantially the same as long as the above-described range in which diffracted light does not substantially occur is satisfied. It may also be different.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating a configuration of a main part of the optical scanning device (LSU) 57.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view of a portion taken along the section line XXVIII-XXVIII in FIG.
  • the optical scanning device 57 forms an electrostatic latent image by optically scanning the surface 55a (surface to be scanned) of the photosensitive drum 55 in accordance with the electrical signal output from the image reading unit 40. is there.
  • the optical scanning device 57 includes a light source 80 constituted by a semiconductor laser or the like, and a scanning optical system.
  • the scanning optical system includes a first imaging optical system, a deflector 83, and a second imaging optical system.
  • the first imaging optical system is for imaging the light beam from the light source 80 on the polarization plane of the deflector 83 as a line image extending in the main scanning direction.
  • the first imaging optical system includes a collimator lens 81 and a cylindrical lens 82.
  • the collimator lens 81 is for converting the light beam from the light source 80 into a parallel light beam.
  • the cylindrical lens 82 does not have optical power in the main scanning direction, but has (positive) optical power only in the sub scanning direction, and condenses the light from the collimator lens 81 in the sub scanning direction. This is for forming a line image on the polarization plane of the deflector 83.
  • the deflector 83 is for reflecting the light from the first imaging optical system and deflecting it in the main scanning direction.
  • the deflector 83 can be constituted by, for example, a polygon mirror that has a plurality of deflecting surfaces and is rotatably supported.
  • the light beam deflected by the deflector 83 is imaged on the surface 55a of the photosensitive drum 55 as the surface to be scanned by the second imaging optical system.
  • the second imaging optical system can be configured by, for example, the f 0 lens 84.
  • the f 0 lens 84 is preferably, for example, an anamorphic lens having different optical powers in the main scanning direction and the sub-scanning direction.
  • an antireflection concavo-convex structure 85 is formed on each of the light source 80 side surface 84a and the photosensitive drum 55 side surface 84b of the f ⁇ lens 84.
  • the antireflection concave / convex structure 85 is formed by regularly arranging a plurality of fine linear protrusions 86 extending in parallel in one direction. Specifically, the plurality of linear protrusions 86 are arranged at a pitch equal to or less than the wavelength of the light beam from the light source 80. For this reason, the reflection of the light beam from the light source 80 on the lens surfaces 84a and 84b of the f0 lens 84 is effectively suppressed. Therefore, generation of stray light and loss of light amount are suppressed, and higher optical performance can be realized.
  • the pitch of the antireflection concavo-convex structure 85 is equal to or less than the wavelength of light from the light source 80, the pitch of the antireflection concavo-convex structure 85 is substantially constant over the entire lens surfaces 84a and 84b. (Ie it may be periodic). Further, the pitch of the antireflection concave / convex structure 85 may be different from each other on each of the lens surfaces 84a and 84b. That is, the antireflection uneven structure 85 may be aperiodic. Generation of diffracted light can be effectively suppressed by making the anti-reflection uneven structure 85 non-periodic.
  • the cross-sectional shape of the linear protrusion 86 is not particularly limited as long as it has a shape in which a gentle refractive index distribution is formed on each of the lens surfaces 84a and 84b.
  • the height of the linear protrusion 86 is preferably set to 0.4 times or more of the wavelength on the long wavelength side of the wavelength range of light from the light source 80. By doing so, it is possible to more effectively suppress the generation of reflected light on each of the lens surfaces 84a and 84b.
  • the antireflection concavo-convex structure 85 connects the normal vector of the incident surface of the light incident on the antireflection concavo-convex structure 85 and each vertex of the linear protrusion 86 adjacent to the incident surface.
  • the angle ⁇ with the vector (lattice vector) is set to be 60 degrees or less.
  • the f ⁇ lens 84 is arranged so that the angle ⁇ i between the normal vector of the incident surface of the light incident on the antireflection concavo-convex structure 85 and the grating vector is 60 degrees or less. .
  • the antireflection uneven structure 85 does not substantially generate diffracted light and is easy to form.
  • the copying machine 30 having high optical performance and easy to manufacture can be realized.
  • the preferred angle range is 45 degrees or less. More preferably, it is 15 degrees or less. In particular, it is preferable that the angle ⁇ is substantially zero.
  • the optical apparatus having the light source according to the present invention has been described by taking a copying machine as an example.
  • the optical device having a light source embodying the present invention is not limited to a copying machine.
  • an illumination device planar illumination device
  • the optical member according to the present invention may be a so-called black body member that absorbs light, a lens, a prism, a polarizing plate, a phase correction element, or the like.
  • the optical member according to the present invention is one in which the generation of reflected light and diffracted light is suppressed, and is useful as an optical element typified by an antireflection plate lens barrel, a lens, and the like.
  • the optical member according to the present invention includes various optical systems such as an imaging optical system, an objective optical system, and a scanning optical system, an optical unit such as a lens barrel unit and an optical pickup unit, an imaging device, an optical pickup device, Useful for optical scanning devices and the like.

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Abstract

　光の反射を抑制する反射防止凹凸構造が表面に形成された光学部材、それを備えた光学系、光学ユニット、及び光学装置に関する。 　反射光及び回折光の発生が十分に抑制されており、且つ作製が容易な光学部材を提供する。 　レンズ鏡筒（１）の内周面（１ａ）には線条凸部（１６）が規則的に複数配列されてなり，光の反射を抑制する反射防止凹凸構造（１５）が形成されている。反射防止凹凸構造（１５）は、反射防止凹凸構造（１５）へ入射する光の入射面の法線ベクトルと、入射面において、隣接する線条凸部（１６）の各頂点を結んでなるベクトルとのなす角の大きさが６０度以下となるように構成されていることを特徴とする。

Description

明 細 書
光学部材、それを備えた光学系、光学ユニット、及び光学装置
技術分野
[0001] 本発明は、光学部材、それを備えた光学系、光学ユニット、及び光学装置に関する
。詳細には、光の反射を抑制する反射防止凹凸構造が表面に形成された光学部材 、それを備えた光学系、光学ユニット、及び光学装置に関する。
背景技術
[0002] 近年、光の反射を抑制する反射防止処理が表面に施された種々の光学素子が提 案されている。反射防止処理としては、例えば、屈折率の比較的低い膜 (低屈折率 膜)や、低屈折率膜と屈折率の比較的高い膜 (高屈折率膜)とを交互に積層してなる 多層膜等力 なる反射防止多層膜を表面に形成する処理が挙げられる (例えば、特 許文献 1等)。
[0003] しかしながら、低屈折率膜や反射防止多層膜は、形成に際して蒸着法やスパッタリ ング法等の煩雑な工程を要する。このため、生産性が低ぐ生産コストが高いという問 題がある。また、低屈折率膜や多層膜からなる反射防止膜は、その反射防止特性に 波長依存性及び入射角依存性が大き ヽと ヽぅ問題もある。
[0004] このような問題に鑑み、反射防止特性の入射角依存性及び波長依存性の比較的 小さな反射防止処理として、例えば、光学素子表面に入射光の波長以下ピッチで微 細構造 (例えば、規則的に配列された線条凹部又は線条凸部力 なる微細構造や、 規則的に配列された錐体状凹部又は凸部力 なる微細構造等。以下、このような微 細構造が複数配列されてなる構造を「反射防止凹凸構造: SWS (Subwavelength Structured Surface)」とすることがある。）を規則的に形成する処理が提案されて いる（例えば、非特許文献 1、 2等)。 SWSを素子表面に形成することによって、素子 界面における急激な屈折率変化が抑制され、素子界面に緩や力な屈折率分布を形 成することが可能となる。このため、光学素子表面における反射が低減され、光学素 子内への高 、光入射率を実現することができる。
[0005] 尚、非特許文献 2には、微細構造の周期を反射を抑制しょうとする光の波長の 0. 4 倍以上 1倍以下に設定することが好ま 、ことが記載されて 、る。
特許文献 1 :特開 2001— 127852号公報
非特許文献 1 :ダニエル H.ラグイン（Daniel H. Raguin) G. マイケル モリス (G. Michael Morris)著、「アナリシス ォブ アンチリフレクション ストラクチャー ド サーフェイス ウイズ コンティ-ユアス ワン ディメンジョナル サーフェイス プロ フィ1 ~~ノレス (Analysis of antiref lection— structured surfaces with conti nuous one― dimensional surface profiles)」
非特許文献 2 :アプライド'ォプテイクス (Applied Optics)、第 32卷 第 14号 (Vol.
32, No. 14)、 P. 2582— 2598、 1993年
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 通常、入射光の波長が反射防止凹凸構造のピッチ以上である場合は入射光の反 射が抑制される。し力しながら、反射防止凹凸構造のピッチや光学素子の屈折率、 入射角等の種々のファクターによっては、入射光の波長が反射防止凹凸構造のピッ チよりも長い場合であっても、回折光 (反射回折光)が発生する場合がある。
[0007] 回折光が生じると、その回折光がノイズ光となり、光学素子やそれを備えた光学系、 光学装置の光学性能が低下してしまう虞がある。例えば、ピックアップ光学系（光ディ スク光学系）を構成する光学素子において回折光が生じた場合、その回折光が検出 器へ入射し、サーボ信号、再生信号に多大な影響を与える虞がある。このため、回折 光を生じさせないような、より短いピッチの反射防止凹凸構造を素子表面に形成する ことが好ましい。
[0008] 非特許文献 1には、回折光の発生を抑制するためには、反射防止凹凸構造の周期 を入射光の 1Z2未満にしなければならないとされている。これによると、例えば、可 視光 (400nm以上 700nm以下の波長域の光）が入射する場合、回折光 (反射回折 光)の発生を十分に抑制するためには、反射防止凹凸構造の周期を 200nm未満と 非常に細力べしなければならない。従って、反射光の発生を抑制する共に、回折光の 発生も抑制可能な反射防止凹凸構造を形成することは非常に困難である。入射光の 波長が比較的短い場合は、特に困難であり、場合によっては形成不能である場合も ある。言い換えれば、反射光及び回折光の発生が十分に抑制された光学部材は作 製が困難である。
[0009] 本発明は斯力る点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、反射光及 び回折光の発生が十分に抑制されており、且つ作製が容易な光学部材を提供する ことにある。
課題を解決するための手段
[0010] 本発明者等は、反射防止凹凸構造に対する入射面の角度によっては、反射防止 凹凸構造のピッチが入射光の 1Z2以上であっても回折光が生じない場合があること
、及びその具体的な条件を見出し、本発明を成すに至った。
[0011] すなわち、本発明に係る第 1の光学部材は、線条凸部又は線条凹部からなる微細 な構造単位が規則的に複数配列されてなり，光の反射を抑制する反射防止凹凸構 造が表面に形成された光学部材であって、反射防止凹凸構造は、反射が抑制される 光の入射面の法線ベクトルと、入射面において、隣接する構造単位の各頂点を結ん でなるベクトルとのなす角の大きさが 60度以下となるように構成されていることを特徴 とする。
[0012] 本発明に係る第 2の光学部材は、線条凸部又は線条凹部からなる微細な構造単位 が規則的に複数配列されてなり，光の反射を抑制する反射防止凹凸構造が表面に 形成された光学部材であって、複数の構造単位は、反射が抑制される光の入射面の 法線ベクトルと、入射面において、隣接する構造単位の各頂点を結んでなるベクトル とのなす角の大きさが 60度以下となるように配置されて使用されるものであることを特 徴とする。
[0013] 本発明に係る第 3の光学部材は、錐体状凸部又は錐体状凹部からなる微細な構造 単位が規則的に複数配列されてなり，光の反射を抑制する反射防止凹凸構造が表 面に形成された光学部材であって、反射防止凹凸構造は、反射が抑制される光の入 射面の法線ベクトルと、最も近接して位置する構造単位の各頂点を結んでなる 2本の ベクトルのうち一方とのなす角と、法線ベクトルと 2本のベクトルのうちの他方とのなす 角との角度差が 30度以下となるように構成されて ヽることを特徴とする。
[0014] また、本発明に係る第 4の光学部材は、錐体状凸部又は錐体状凹部力もなる微細 な構造単位が規則的に複数配列されてなり，光の反射を抑制する反射防止凹凸構 造が表面に形成された光学部材であって、複数の構造単位は、反射が抑制される光 の入射面の法線ベクトルと、最も近接して位置する構造単位の各頂点を結んでなる 2 本のベクトルのうち一方とのなす角と、法線ベクトルと 2本のベクトルのうちの他方との なす角との角度差が 30度以下となるように配置されて使用されるものであることを特 徴とする。
[0015] 本発明に係る光学系は、本発明に係る光学部材を備えて 、ることを特徴とする。
[0016] 本発明に係る光学ユニットは、本発明に係る光学系を備えていることを特徴とする。
[0017] 本発明に係る光学装置は、本発明に係る光学ユニットを備えて ヽることを特徴とす る。
発明の効果
[0018] 本発明によれば、反射光及び回折光の発生が十分に抑制されており、且つ作製が 容易な光学部材が得られる。
図面の簡単な説明
[0019] [図 1]図 1は、実施形態 1に係る撮像装置 10の主要部の構成を表す図である。
[図 2]図 2は、レンズ鏡筒 1の斜視図である。
[図 3]図 3は、実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 15の最大ピッチと角度 Φ iとの相関を表すグラフである。
[図 4]図 4は、横断面三角形状の反射防止凹凸構造 15に光が入射するところを表す 模式図である。
[図 5]図 5は、角度 φが 90度である場合の図 4に示すモデルをさらに模式ィ匕した模式 図である。
[図 6]図 6は、角度 φが任意の場合の回折光が生じる条件を説明するための概念図 である。
[図 7]図 7は、境界面 201を法線ベクトル 107方向から見た状態を表す概念図である
[図 8]図 8は、角度 φ力 ^度の場合の反射防止凹凸構造 15と入射光との関係を表す 模式図である。 [図 9]図 9は、角度 φ iが 0度の場合の入射角と反射率との相関を表すグラフである。
[図 10]図 10は、角度 φが 90度の場合の反射防止凹凸構造 15と入射光との関係を 表す模式図である。
[図 11]図 11は、角度 φが 90度の場合の入射角と反射率との相関を表すグラフであ る。
[図 12]図 12は、実施形態 2に係る光ピックアップ装置 20の主要部の構成を表す図で ある。
[図 13]図 13は、対物レンズ 2の断面図である。
[図 14]図 14は、対物レンズ 2のレンズ面 2a側から視た概略平面図である。
[図 15]図 15は、図 14中の XV部分を拡大した概略平面図である。
[図 16]図 16は、図 14中の XVI部分を拡大した概略平面図である。
[図 17]図 17は、図 14中の XVII部分を拡大した概略平面図である。
[図 18]図 18は、格子ベクトル 1と格子ベクトル 2とのなす角が 90度である場合の、実 質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 26の最大ピッチと角度 φ ( 1)及び φ (
2)との相関を示すグラフである。
[図 19]図 19は、格子ベクトル 1と格子ベクトル 2とのなす角が 120度である場合の、実 質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 26の最大ピッチと角度 φ ( 1)及び φ ( 2)との相関を示す。
[図 20]20図は、格子ベクトル 1、 2と入射面の法線ベクトルとの角度関係を示す概念 図である。
[図 21]図 21は、 φ ( 1)と φ (2)との差が 90度の場合の反射防止凹凸構造 26と入射 面との関係を表す模式図である。
[図 22]図 22は、 φ ( 1)と (^ (2)との差が 90度の場合の入射角と反射率との相関を表 すグラフである。
圆 23]図 23は、 φ ( 1)と φ (2)との差が 0度の場合の反射防止凹凸構造 26と入射面 との関係を表す模式図である。
[図 24]図 24は、 φ ( 1)と (^ (2)との差が 0度の場合の入射角と反射率との相関を表 すグラフである。 [図 25]図 25は、本実施形態 3に係る複写機 30の主要構成を表す図である。
[図 26]図 26は、原稿台ガラス 41の表面 41aの概略平面図である。
[図 27]図 27は、光走査装置 (LSU) 57の主要部の構成を表す図である。
[図 28]図 28は、図 27中の切り出し線 XXVIII— XXVIIIで切り出した部分の断面図で ある。
符号の説明
[0020] 1 レンズ鏡筒
2 対物レンズ
10 撮像装置
11 レンズ鏡筒ユニット
13 結像光学系
15、 26、 70、 85 反射防止凹凸構造
16、 86 線条凸部
20 光ピックアップ装置
25 検出器
27、 71 錐体状凸部
30 複写機
40 画像読み取りユニット
41 原稿台ガラス
57 光走査装置
84 f Θレンズ
発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
[0022] (実施形態 1)
図 1は本実施形態 1に係る撮像装置 10の主要部の構成を表す図である。
[0023] 図 1に示すように、本実施形態 1に係る撮像装置 10は、装置本体 14と、レンズ鏡筒 ユニット 11と、撮像素子 12とを備えている。レンズ鏡筒ユニット 11は、筒状 (詳細には 円筒状)のレンズ鏡筒 1と、レンズ鏡筒 1の内部に収納された結像光学系 13とを備え ている。結像光学系 13は、像側（図 1において左側）からレンズ鏡筒 1内に入射する 光を結像するためのものである。本実施形態 1では、結像光学系 13は、具体的に、 第 1のレンズ 13a、第 2のレンズ 13b、及び第 3のレンズ 13cにより構成されている。尚 、結像光学系 13を構成するレンズ 13a〜 13cは、それぞれ光軸上に変位不能に配 置されていてもよい。また、レンズ 13a〜13cのうち少なくともひとつが光軸上を変位 可能に構成されており、フォーカシングゃ変倍が可能な構成としてもよい。
[0024] レンズ鏡筒ユニット 11は、装置本体 14に取り付けられている。レンズ鏡筒ユニット 1 1は装置本体 14に対して着脱可能であってもよぐまた、装置本体 14に脱離不能に 取り付けられていてもよい。
[0025] 装置本体 14には、撮像素子 12が設けられている。撮像素子 12は結像光学系 13 の光軸上に配置されている。詳細には、撮像素子 12は撮像面を有し、その撮像面に 結像光学系 13によって光学像が結像されるように配置されて 、る。撮像素子 12は光 検出器としての機能を有するものである。詳細には、撮像素子 12は光学像に結像さ れた光学像を検出して、光学像に対応した電気信号を出力する機能を有するもので ある。撮像素子 12は、例えば、 CCD (charge coupled device)、 COMS (compl ementary metal— oxide semiconductor)等により構成すること; 0でさる。
[0026] 本実施形態 1では、撮像素子 12から出力された電気信号は、装置本体 14に収納 された図示しない記録装置 (例えば、ハードディスク等）に入力されて記録されるよう に構成されている。尚、撮像装置 10は外光をレンズ鏡筒ユニット 11から取り込んで 得られた光学像を電気信号に変換するものであるため、光源存在下 (光源は、例え ば太陽であってもよ 、）にお 、て使用されるものである。
[0027] 図 2はレンズ鏡筒 1の斜視図である。詳細には、図 2 (a)はレンズ鏡筒 1の斜視図で ある。図 2 (b)はレンズ鏡筒 1の内周面 laの一部分の斜視図である。
[0028] 原則的に、結像光学系 13は、結像光学系 13に入射した光は撮像素子 12に結像さ れるように設計されている。しかしながら、結像光学系 13の最大画角以上の光など、 結像光学系 13に入射する光の一部は直接撮像素子 12に結像されずに、レンズ鏡 筒 1の内周面 laに入射することとなる。このため、レンズ鏡筒 1の内周面 laの光反射 率が高い場合は、内周面 laにおいて反射光 (迷光）が生じ、それに起因してゴースト やフレア等が生じる虞がある。
[0029] このところ、本実施形態 1において、レンズ鏡筒 1は、筒状に構成されており、その 内周面 laには全面にわたって反射防止凹凸構造 (所謂 SWS) 15が形成されている 。反射防止凹凸構造 15は、各々レンズ鏡筒 1の延びる方向に相互に並行に延びる 複数の微細な線条凸部 16が周面に沿って規則的に配列されてなるものである。詳 細には、複数の線条凸部 16は、結像光学系 13からの光の波長以下のピッチ (ピッチ ：隣接する線条凸部 16相互間の頂部間の距離)で配列されている。具体的に、例え ば、結像光学系 13に可視光 (波長が 400nm以上 700nm以下の光）が入射する場 合、その入射光のうちで反射を抑制しょうとする光 (例えば、撮像素子 12が 450nm 以下の光を検出しないようなものである場合は、 450nm以上の光とすることができる） のうち最も短波長な光の波長以下のピッチで配列されている。且つ、レンズ鏡筒 1は 結像光学系 13からの光を吸収するように構成されている。具体的には、レンズ鏡筒 1 は光吸収性材料 (例えば、黒色染料や黒色顔料等)を含む構成とされている。このた め、入射光の内周面 laにおける反射が効果的に抑制され、レンズ鏡筒 1への入射光 力 Sレンズ鏡筒 1によって高い吸収率で吸収される。従って、内周面 laにおける反射 光等に起因する迷光の発生を抑制することができる。その結果、ゴーストやフレア等 の発生を効果的に抑制することができ、高い光学性能を有する撮像装置 10を実現 することができる。
[0030] 例えば、内周面 laに低屈折率膜及び高屈折率膜の積層からなる多層膜 (反射防 止多層膜)を形成することによつても内周面 laにおける反射を抑制することができる。 しかしながら、反射防止多層膜は波長依存性を有する。すなわち、反射防止多層膜 によれば、ある波長 (設計波長）の光の反射を好適に抑制することはできるものの、設 計波長以外の波長の光の反射を十分に抑制することができない。それに対して、 SW Sは反射防止多層膜と較べて波長依存性が低ぐ SWSwのピッチよりも長い波長の 入射光の反射を，入射光の波長にかかわらず好適に抑制する効果を有する。従って 、本実施形態 1の構成によれば、結像光学系 13からの種々の波長の光の反射を波 長にかかわらず効果的に抑制することができる。
[0031] このように、波長依存性の比較的小さ!、SWSは、特定のある波長域の光が入射す るような光学機器、例えば、本実施形態において説明する撮像装置や、相互に波長 が異なる複数種類の光を使用する光学機器 (例えば、所謂互換性光ピックアップ装 置等)などに特に有効である。
[0032] また、反射防止多層膜は入射角依存性を有する。具体的には、比較的小さな入射 角の光の反射は効果的に抑制することができるものの、比較的大きな入射角の光の 反射は十分には抑制することができない。このため、内周面 laに反射防止多層膜を 形成した場合、入射角の大きな入射光の反射を十分には抑制することができない。 それに対して、 SWSは反射防止多層膜と比較して入射角依存性が低いものである。 すなわち、 SWSによれば、比較的小さな入射角の光のみならず比較的入射角の大 きな光の反射も効果的に抑制する機能を有する。従って、本実施形態 1の構成によ れば、内周面 laに比較的大きな入射角で入射する光の反射も効果的に抑制するこ とができる。比較的大きな入射角で入射する光の反射をより効果的に抑制する観点 から、内周面 laの反射防止凹凸構造 15を形成するベースとなる面を粗面に形成し ておいてもよい。
[0033] また、内周面 laの反射防止凹凸構造 15を形成するベースとなる面を粗面に形成し た場合、入射光に対する正反射成分を効果的に抑制できるという利点もある。
[0034] 尚、反射防止凹凸構造 15のピッチが内周面 laの全面にわたって入射光の波長以 下である限りにおいて、反射防止凹凸構造 15のピッチが内周面 1 aの全面にわたつ て略一定であってもよい (すなわち周期的であってもよい)。また、反射防止凹凸構造 15のピッチが内周面 laの各所によって相互に異なっていてもよい。すなわち、反射 防止凹凸構造 15は非周期的であってもよい。反射防止凹凸構造 15を非周期的に することによって回折光の発生を効果的に抑制することができる。
[0035] また、線条凸部 16の断面形状は、内周面 laにおいて緩やかな屈折率分布が形成 されるような形状である限りにおいて特に限定されるものではない。例えば、線条凸 部 16は、その横断面形状が三角形状 (頂部が面取り又は R面取りされていてもよい。 また、両辺の少なくとも一方が曲線により構成されていてもよい。）やドーム状、半円 状、半楕円状等であってもよい。
[0036] また、線条凸部 16の高さ（高さ：内周面 laのベースとなる面力も線条凸部 16の頂 部までの距離）は、入射光の波長域の長波長側の波長の 0. 4倍以上に設定すること が好ましい。そうすることによって、より効果的に内周面 laにおける反射光の発生を 抑帘 Uすることができる。
[0037] 本実施形態 1において、反射防止凹凸構造 15は、反射防止凹凸構造 15へ入射す る光の入射面の法線ベクトルと、入射面において隣接する線条凸部 16の各頂点を 結んでなるベクトル (以下、本実施形態 1において、このベクトルを「格子ベクトル」と 称することがある。）とのなす角の大きさが 60度以下となるように構成されている。言 い換えれば、レンズ鏡筒 1は、反射防止凹凸構造 15へ入射する光の入射面の法線 ベクトルと、格子ベクトルとのなす角の大きさ φ力 0度以下となるように配置されてい る。
[0038] ここで、実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 15の最大ピッチは角度 φ iと 相関している。
[0039] 図 3に実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 15の最大ピッチと格子べタト ルと入射面の法線ベクトルとのなす角の大きさ φとの相関を表す。図 3に示す曲線が 実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 15の最大ピッチを表す。すなわち、 図 3において、曲線よりも下の領域となる場合は回折光が実質的に生じない。
[0040] 図 3に示すように、実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 15の最大ピッチ は角度 Φが小さくなるほど大きくなる傾向にある。言い換えれば、角度 が小さくな るにつれて比較的長い波長の入射光力 も回折光が実質的に生じなくなる傾向にあ る。
[0041] 例えば、角度 φが 90度である場合は、従来云われているように、実質的に回折光 が生じない反射防止凹凸構造 15の最大ピッチは入射光の波長の 0. 5倍（1Z2)未 満となる。すなわち、回折光を生じさせないようにするためには、反射防止凹凸構造 1 5のピッチを入射光の波長の 0. 5倍未満にしなければならない。例えば、可視光が 内周面 1 aに入射する本実施形態 1においては約 200nm未満のピッチに設定しなけ ればならない。このため、反射防止凹凸構造 15の形成が非常に困難となる。
[0042] 角度 が 90度より小さくなるにつれて実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構 造 15の最大ピッチは大きくなる。より詳細には、角度 φが 90度力も 60度までの領域 においては角度 φ iの減少に対して実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 1 5の最大ピッチはさほど大きくは増大しない。角度 φ iが 60度以下となったあたりから 角度 Φの減少に対する実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 15の最大ピ ツチの増大率が急激に大きくなる。特に、角度 φ力 ½0度以下 15度以上の範囲で角 度 φの減少に対する実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 15の最大ピッ チの増大量が大きくなる。
[0043] 具体的に、角度 φ iが 75度である場合は、角度 φ力 度である場合よりは若干実 質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 15の最大ピッチが大きくなるものの、さ ほど大きくは変化しない。角度 Φが 75度力もさらに減少すると、角度 φの減少に対 する徐々に実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 15の最大ピッチの増大量 が増えていく。そして、角度 φが 60度の場合、実質的に回折光が生じない反射防止 凹凸構造 15の最大ピッチは入射光の波長の約 0. 5547倍となる。すなわち、反射防 止凹凸構造 15のピッチを入射光の波長の約 0. 5547倍未満に設定することで回折 光の発生を抑制することができるようになる。つまり、角度 を 60度とすることで、角 度 φが 90度の場合よりも反射防止凹凸構造 15のピッチを約 1割まで大きくすること ができる (約 1. 1倍にできる)。具体的に、入射光が可視光である場合、角度 φが 90 度であれば反射防止凹凸構造 15のピッチを 200nm未満と非常に細力べしなければ ならないところ、角度 φが 60度であれば反射防止凹凸構造 15のピッチを 222nm未 満と比較的大きくすることができる。このため、反射防止凹凸構造 15の形成が容易と なる。
[0044] そして、角度 φが 60度を切ったあたりから角度 φの減少に対する実質的に回折光 が生じない反射防止凹凸構造 15の最大ピッチの増大率が急激に増大し、角度 φが 45度の場合には、実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 15の最大ピッチ は入射光の波長の約 0. 6325倍となる。すなわち、反射防止凹凸構造 15のピッチを 入射光の波長の約 0. 6325倍未満に設定することで回折光の発生を抑制することが できるようになる。つまり、角度 φを 45度とすることで、角度 φが 90度の場合よりも反 射防止凹凸構造 15のピッチを約 2割まで大きくすることができる（1. 2倍にまで大きく することができる)。具体的に、入射光が可視光である場合、反射防止凹凸構造 15の ピッチを 253nm未満とさらに大きくすることができる。このため、反射防止凹凸構造 1 5の形成が容易となる。
[0045] さらに角度 を 45度力 小さくすることによって実質的に回折光が生じない反射防 止凹凸構造 15の最大ピッチをさらに増大させることができる。角度 φ力 15度の場合 には、実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 15の最大ピッチは入射光の波 長の約 0. 9125倍となる。すなわち、反射防止凹凸構造 15のピッチを入射光の波長 の約 0. 9125倍未満に設定することで回折光の発生を抑制することができるようにな る。つまり、角度 Φを 15度とすることで、角度 φが 90度の場合よりも反射防止凹凸構 造 15のピッチを約 8割まで大きくすることができる（1. 8倍まで大きくすることができる） 。具体的に、入射光が可視光である場合、反射防止凹凸構造 15のピッチを 365nm 未満と比較的大きくすることができる。このため、反射防止凹凸構造 15の形成が容易 となる。
[0046] 角度 φが 15度よりもさらに小さくなると、やはりこれまでと同様に角度 φ iが小さくな るにつれて実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 15の最大ピッチは増大す るものの、その増大率は角度 が 60度以下 15度未満の場合と比較して小さくなる。 その結果、角度 Φを 0度まで小さくしても、反射防止凹凸構造 15のピッチは角度 φ 力 S15の場合の約 1. 1倍にまでしか大きくすることができない。つまり、角度 φを 15度 未満とすることで反射防止凹凸構造 15のピッチを十分に大きくすることができる。
[0047] 以上より、本実施形態 1のように角度 φを 60度以下とすることによって、回折光が 生じず、且つ作製が容易なレンズ鏡筒 1を実現することができる。より好ましい角度 φ の範囲は 45度以下である。さらに好ましくは 15度以下である。特に、角度 φが実質 的に 0であることが好まし 、。
[0048] また、上記説明した効果は下記効果に換言することができる。すなわち、現時点の 作成限界ピッチが 200nmである場合、従来であれば、波長が 400nm未満の光の反 射を効果的に抑制できななったが、本実施形態のように、反射防止凹凸構造 15へ入 射する光の入射面の法線ベクトルと、格子ベクトルとのなす角の大きさを適正に保つ ことによって波長が 400nm未満のより短波長の光の反射を抑制することも可能となる 。作成限界ピッチを 200nmとすると、角度 φを 60度にすることによって、約 360nm 以上の光の反射の抑制が可能となる。角度 iを 45度にすることによって、約 316nm 以上の光の反射の抑制が可能となる。また、角度 を 15度にすることによって、約 2 19nm以上の光の反射の抑制が可能となる。さらに、角度 φを実質的に 0度にするこ とによって、約 200nm以上の光の反射の抑制が可能となる。
[0049] 次に、図 3に示すデータの導出について図 4〜図 7を参照しながら詳細に説明する
[0050] 図 4は横断面三角形状の反射防止凹凸構造 15に光が入射するところを表す模式 図である。
[0051] 図 4にお 、て、入射面 105は、入射光 103と、その反射光 104とにより定義される。
この図 4に示すモデルを用いて、法線ベクトル 107と格子ベクトル 102とのなす角の 大きさ φが 90度の場合の入射光 103の入射角と回折光 106の回折角との関係につ いて説明する。
[0052] 図 5は角度 φが 90度である場合の図 4に示すモデルをさらに模式ィ匕した模式図で ある。
[0053] 図 5において反射防止凹凸構造 15を構成する線条凸部 16のうちの隣接する 2つを 、周期 Λで列ぶ格子点 202及び 203で表している。また、反射防止凹凸構造 15が形 成された内周面 laを模式的に境界面 201で表している。そして、境界面 201の入射 側の屈折率を nとし、回折側の屈折率を nとする。各格子点 202及び 203に向けて
i d
平行光線 204及び 205が入射角 Θで入射するものとする。
[0054] 図 5に示すように、入射光線 204の光路差は Λη sin Θ である。入射光線 205の光
d d
路差は Λη sin 0である。この入射光線 204の Λη sin 0 光路差と入射光線 205の
i i d d
光路差 Λι ίη Θ iとが入射光線 204、 205の波長 λの整数倍となるとき、回折光線 2 09、 210が生じる。すなわち、下記数式（1)を満たす場合に回折光が生じる。
[0055] [数 1]
A{nd sin 6d - ni sin (9, ) = m (1) [0056] 但し、 m：回折次数 (整数)である。
[0057] ここで、入射光の最大の入射角 0 において、回折光が発生しない条件は、 0 が いかなる値をとつても数式（1)の左辺の絶対値が波長未満であるときである。すなわ ち、下記数式 (2)を満たす場合である。
[0058] [数 2]
A 1
― < (2) λ + " , sine
[0059] 次に、図 6を参照しながら角度 φが任意の場合について説明する。
[0060] 図 6は角度 φが任意の場合の回折光が生じる条件を説明するための概念図である 。図 6において、
y軸：入射面 105の法線ベクトル 107
φ ：回折光線 209 210と、法線ベクトル 107とのなす角、
d
である。
[0061] 図 7は境界面 201を法線ベクトル 107方向力も視た状態を表す概念図である。
[0062] ここで、周期 Λは入射面 105を含む X方向成分と入射面 105に対して垂直な y方向 成分とに分解することができる。周期 Λの X方向成分と y方向成分とは下記数式 (3) で表される。
[0063] [数 3]
X成分 : Λ?,ιη φί
；成分： lcos^o,
[0064] 一方、入射光は xz面内にある。このため、入射光に関しては xz平面上の光路差の みを考慮すればよい (すなわち、入射光に関して yz面内における入射光の光路差は 0となる)。入射光の xz平面上の光路差は下記数式 (4)で表される。
[0065] [数 4]
Anj sin φί sin θί (4)
[0066] それに対して、回折光は xz面内にあるとは限らない。このため、回折光の光路差は xz面内の成分と yz面内の成分とに分解して考慮する必要がある。回折光の xz面内 における光路差は下記数式（5)で与えられる。 [0067] [数 5]
Figure imgf000017_0001
[0068] 従って、 χζ面内における入射光と回折光との光路差の差分は下記数式 (6)で表さ れる。
[0069] [数 6]
And sm φ, sin θά一 Λη, sin φί sin 9i (6)
[0070] yz面内の入射光と回折光との光路差の差分は、 yz面内における入射光の光路差 力 SOであるため、下記数式（7)で与えられる。
[0071] [数 7]
And cos ^ sin a?, (7)
[0072] 回折光が発生する条件は、数式 (6)及び数式 (7)の光路差の 2乗和の平方根が波 長の整数倍の時である。すなわち、回折光が発生する条件は下記数式 (8)で表され る。
[0073] [数 8] ( sin Ψι sin — sin Ψι sin + {nd cos ΨΪ sin φά )2 j =
Figure imgf000017_0002
(8)
[0074] 最大の入射角 Θ において、回折光が発生しない条件は、 θ 、 φ がいかなる値 max d d
をとつても数式 (6)の左辺が波長未満であるときである。すなわち、最大の入射角 Θ にお 、て、回折光が発生しな 、条件は下記数式 (9)で表される。
ax
[0075] [数 9]
Λ 1
― < , = (9) λ Vtsin ("a + sin 0mm )]2 + {nd cos φ, ) -
[0076] 空気中から任意の入射角度 (入射角 0度から 90度)で光が入射するとき、 η =η = d i 1、 θ = 90度であるので、上記数式（9)は下記数式（10)のように解くことができる max
[0077] [数 10]
A 1
— < -2 ~ (10)
λ 1 + j sin φί
[0078] このようにして得られた数式（10)をグラフ化したものが図 3に示す曲線である。
[0079] 尚、図 8は角度 φ iが 0度の場合の反射防止凹凸構造 15と入射光との関係を表す 模式図である。図 9は角度 が 0度の場合の入射角と反射率との相関を表すグラフ（ シミュレーション結果)である。また、図 10は角度 φが 90度の場合の反射防止凹凸 構造 15と入射光との関係を表す模式図である。図 11は角度 φが 90度の場合の入 射角と反射率との相関を表すグラフ（シミュレーション結果)である。尚、図 9及び図 1 1の結果は、反射防止凹凸構造 15を周期 300nm、高さ 300nmの断面三角形状の 微細な線条凸部 16が複数，周期的に配列されてなるものであるとして算出したもの である。また、光は屈折率 1の媒質から屈折率 1. 46の反射防止凹凸構造 15へ入射 するものとした。波長については、 400ηπ！〜 700nmの範囲で、 50nmごとにプロット している。偏光は無偏光である。
[0080] 図 11に示すように、角度 φが 90度の場合は、特定の入射角において回折光が発 生し、その特定の入射角において反射率が急激に増加する。例えば、波長 400nm では入射角 20度において、反射回折光が発生し、反射回折光が生じない場合と比 較して反射率が 5倍以上になる。一方、 φ =0° の場合は、図 9に示すように、入射 角 0〜90度において回折光は実質的に発生しない。このため、ある特定の入射角で 、反射率が急激に増加することはない。
[0081] 以上、本実施形態 1では、複数の微細な線条凸部 16が配列されてなる反射防止凹 凸構造 15の例について説明したが、例えば、反射防止凹凸構造 15は、複数の微細 な線条凹部 (例えば、横断面形状が三角形状 (頂部が面取り又は R面取りされていて もよい。また、両辺の少なくとも一方が曲線により構成されていてもよい。）やドーム状 、半円状、半楕円状等の線条凹部）が規則的に配列されなるものであってもよい。す なわち、反射防止凹凸構造 15は、その表面において屈折率が緩やかに変化するよ うな構造であれば特に限定されるものではない。尚、本明細書において、線条凹部 の頂部とは、線条凹部の最下点のことをいう。
[0082] また、本実施形態 1では、内周面 laの全面に SWSが形成されている例について説 明したが、例えば、内周面 laのうち光が入射しないような箇所がある場合や、光学設 計的に光の反射が起こってもよいような箇所があるような場合には、必ずしも内周面 1 aの全面にわたって SWSを形成する必要はない。
[0083] (実施形態 2)
図 12は本実施形態 2に係る光ピックアップ装置 20の主要部の構成を表す図である
。詳細には、図 12は光ピックアップ装置 20のピックアップユニット部分のみを描画し たものである。
[0084] 本実施形態 2に係る光ピックアップ装置 20は、情報記録媒体 (例えば、光ディスク 等） 24の情報記録面 24aにレーザ光を合焦させて、情報記録面 24aにおける反射光 を検出することにより情報記録面 24aに記録された情報を読み出し可能に構成され たものである。
[0085] 光ピックアップ装置 20は、レーザ光源 21と、コリメータ 22と、ビームスプリッタ 23と、 対物光学系を構成する対物レンズ 2と、検出器 25とを備えている。コリメータ 22はレ 一ザ光源 21から射出されたレーザ光を平行光にする機能を有するものである。コリメ ータ 22により平行光に変換されたレーザ光はビームスプリッタ 23を透過して対物レン ズ 2に入射する。対物レンズ 2はレーザ光を設置された情報記録媒体 24の情報記録 面 24aに合焦させるためのものである。対物レンズ 2により合焦されたレーザ光は情 報記録面 24aにより反射される。その反射光は対物レンズ 2を透過してビームスプリツ タ 23に入射する。このビームスプリッタ 23に設けられた反射面で反射され、反射光は 検出器 25に導かれる。検出器 25において反射光が検出され、検出された反射光に 基づいてデータの読み出しが行われる。
[0086] 尚、本実施形態 2では、 1種類の情報記録媒体 24に対してレーザ光の合焦を行うタ イブの光ピックアップ装置 20を例に挙げて本発明例を説明するが、例えば、複数種 類の情報記録媒体 24のそれぞれに対してレーザ光を合焦可能な所謂互換タイプの ものであってもよい。
[0087] 図 13は対物レンズ 2の断面図である。
[0088] 図 14は対物レンズ 2のレンズ面 2a側力も視た概略平面図である。
[0089] 図 15は図 14中の XV部分を拡大した概略平面図である。
[0090] 図 16は図 14中の XVI部分を拡大した概略平面図である。
[0091] 図 17は図 14中の XVII部分を拡大した概略平面図である。
[0092] 上述のように、対物レンズ 2に入射するレーザ光は対物レンズ 2を透過する。しかし ながら、対物レンズ 2のレンズ面 2aやレンズ面 2bに反射防止処理が施されてなけれ ば、レンズ面 2a、 2bにおいてレーザ光の一部が反射されることとなる。レンズ面 2a、 2 bにおいてレーザ光の一部が反射されると、検出器 25において検出されるレーザ光 の光量が低下するため、検出精度が低下する傾向にある。その結果、ノイズ等が生じ る虞がある。
[0093] このところ、本実施形態 2では、対物レンズ 2のレーザ光源 21側のレンズ面 2aの少 なくとも光学有効径内には複数の微細な錐体状凸部 27が規則的に配列されてなる 反射防止凹凸構造 26が形成されている。詳細には、複数の錐体状凸部 27は、レー ザ光源 21から射出されるレーザ光の波長以下のピッチ (最も近接して位置する錐体 状凸部 27相互間における頂点間距離)で配列 (例えば、正方配列又は三角格子状 に配列）されている。
[0094] また、レンズ面 2bの少なくとも光学有効径内にも複数の微細な錐体状凸部 27が規 則的に配列されてなる反射防止凹凸構造 26が形成されている。詳細には、複数の 錐体状凸部 27は、レーザ光源 21から射出されるレーザ光の波長以下のピッチ (最も 近接して位置する錐体状凸部 27相互間における頂点間距離)で配列 (例えば、正方 配列又は三角格子状に配列）されている。
[0095] このため、対物レンズ 2のレンズ面 2a、 2bにおけるレーザ光の反射を抑制すること ができる。その結果、検出器 25において検出されるレーザ光の光量を比較的多くす ることができ、ノイズの発生を効果的に抑制することができる。従って、高い光学性能 を有する光ピックアップ装置 20を実現することができる。
[0096] 尚、本実施形態 2における反射防止凹凸構造 26は、上記実施形態 1における反射 防止凹凸構造 15と同様に、波長依存性及び入射角依存性が少ないものであるため 、反射防止多層膜等をレンズ面 2a、 2bに設ける場合と比較してより高い反射防止効 果を実現することができる。
[0097] 本実施形態 2においても、上記実施形態 1と同様に、反射防止凹凸構造 26のピッ チがレンズ面 2a、 2bの少なくとも光学有効径内においてレーザ光の波長以下である 限りにおいて、反射防止凹凸構造 26のピッチがレンズ面 2a、 2bの光学有効径内の 全域にわたって略一定であってもよい（すなわち周期的であってもよい)。また、反射 防止凹凸構造 26のピッチが光学有効径内の各所によって相互に異なっていてもよ い。すなわち、反射防止凹凸構造 26は非周期的であってもよい。反射防止凹凸構 造 26を非周期的なものにすることによってレンズ面 2a、 2bにおける回折光の発生を 効果的に抑制することができる。
[0098] 尚、錐体状凸部 27は、レンズ面 2a、 2bにおいて緩やかな屈折率分布が形成される ような形状のものであれば特にその形状は限定されるものではない。例えば、錐体状 凸部 27は、円錐体状、角錐体状、頂部が面取り又は R面取りされた円錐体状又は角 錐体状、斜錐体状 (斜円錐体状、斜角錐体状)、若しくは頂部が面取り又は R面取り された斜錐体状等であってもよい。また、レンズ面 2a、 2bにおいて緩やかな屈折率 分布が形成されるように、反射防止凹凸構造 26を錐体状凹部により構成するようにし てもよい。尚、本明細書において「錐体状凹部の頂点」とは、錐体状凹部の最下点を いう。
[0099] また、錐体状凸部 27の高さ（高さ：レンズ面 2a、 2bのベース面力も錐体状凸部 27 の頂点までの距離）は、レーザ光源 21から射出されるレーザ光の波長の 0. 4倍以上 に設定することが好ましい。そうすることによって、より効果的にレンズ面 2a、 2bにお ける反射光の発生を抑制することができる。
[0100] 本実施形態 2において、反射防止凹凸構造 26は、格子ベクトル 1とレーザ光の入 射面の法線ベクトルとのなす角の大きさ φ (1)と、格子ベクトル 2と同法線ベクトルと のなす角の大きさ φ (2)との差が 30度以下となるように構成されて 、る。言 、換えれ ば、対物レンズ 2は、格子ベクトル 1とレーザ光の入射面の法線ベクトルとのなす角の 大きさ φ (1)と、格子ベクトル 2と同法線ベクトルとのなす角の大きさ φ (2)との差が 3 0度以下となるように配置されて 、る。
[0101] 尚、「格子ベクトル 1」とは、最も近接して位置する錐体状凸部 27の各頂点を結んで なる 2本のベクトルの一方をいい、「格子ベクトル 2」とは、最も近接して位置する錐体 状凸部 27の各頂点を結んでなる 2本のベクトルの他方をいう。
[0102] ここで、実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 26の格子ベクトル 1方向の 最大ピッチは角度 Φ (1)と相関している。また、実質的に回折光が生じない反射防 止凹凸構造 26の格子ベクトル 2方向の最大ピッチは角度 φ (2)と相関している。
[0103] 図 18に実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 26の最大ピッチと角度 ( 1)及び φ (2)との相関を示す。尚、図 18に示すデータは格子ベクトル 1と格子べタト ル 2とのなす角が 90度である場合のデータである。すなわち、錐体状凸部 27を正方 配列した場合のデータである。図 18に示す実線曲線が実質的に回折光が生じない 反射防止凹凸構造 26の格子ベクトル 1方向の最大ピッチを表す。図 18に示す点線 曲線が実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 26の格子ベクトル 2方向の最 大ピッチを表す。すなわち、図 18において実線曲線以下、且つ点線曲線以下の領 域にぉ 、ては回折光が生じな 、こととなる。
[0104] 図 18に示すように、実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 26の格子べタト ル 1方向の最大ピッチは角度 が小さくなるほど大きくなる傾向にある。このため 、角度 Φ が小さくなるにつれて反射防止凹凸構造 26の格子ベクトル 1方向のピ ツチを広げることができる傾向にある。詳細には、上記実施形態 1において説明した 図 3に示す曲線とほぼ同様の挙動を示す。
[0105] 一方、実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 26の格子ベクトル 2方向の最 大ピッチは角度 (^ (2)が小さくなるほど小さくなる傾向にある。このため、角度 Φ 2) が大きいほど反射防止凹凸構造 26の格子ベクトル 2方向のピッチを大きくすることが できる傾向にある。詳細には、上記実施形態 1において説明した図 3に示す曲線とほ ぼ逆の挙動を示す。
[0106] その結果、角度 φ (1)が 75度より大きい場合及び Z又は角度 Φ (2)が 15度未満 の場合は、実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 26の格子ベクトル 1及び 2 方向の最大ピッチのうち小さい方のピッチを少なくともレーザ光の波長の約半分にま で小さくしなければ回折光の発生を十分に抑制することができない。このため、反射 防止凹凸構造 26の形成が困難となる。角度 φ (1)を 75度以下、且つ角度 φ (2)を 15度以上とすることで、実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 26の格子べ タトル 1及び 2方向の最大ピッチのそれぞれを比較的大きくすることができる。このた め、反射防止凹凸構造 26の形成が比較的容易である。つまり、正方配列の場合は、 角度 Φ と角度 Φ (2)との差を 60度以下とすることで比較的形成が容易で実質的 に回折光を生じさせない反射防止凹凸構造 26を実現することができる。より好ましい 条件は、角度 Φ (1) : 60度以下且つ角度 φ (2)を 30度以上、つまり角度 φ (1)と角 度 Φ (2)との差： 30度以下である。さらには角度 φ (1) : 55度以下且つ角度 φ (2) を 35度以上、つまり角度 φ (1)と角度 φ (2)との差： 20度以下であり、角度 φ (1) : 5 0度以下且つ角度 φ (2)を 40度以上、つまり角度 φ (1)と角度 φ (2)との差： 10度 以下であることがなお好ましい。特に、角度 φ (1)及び φ (2)のそれぞれが実質的 に 45度であることが最も好ましい。この場合、反射防止凹凸構造 26の格子ベクトル 1 方向のピッチと格子ベクトル 2方向のピッチとのそれぞれをレーザ光の波長の約 0. 6 325倍にまで大きくしても回折光は実質的に生じなくなる。
[0107] 図 19に、格子ベクトル 1と格子ベクトル 2とのなす角が 120度である場合の（すなわ ち、錐体状凸部 27を三角格子状に配列 (斜方配列)した場合の）、実質的に回折光 が生じない反射防止凹凸構造 26の最大ピッチと角度 φ (1)及び角度 φ . (2)との相 関を示す。図 19に示す実線曲線が実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 2 6の格子ベクトル 1方向の最大ピッチを表す。図 19に示す点線曲線が実質的に回折 光が生じない反射防止凹凸構造 26の格子ベクトル 2方向の最大ピッチを表す。すな わち、図 19において実線曲線以下、且つ点線曲線以下の領域においては回折光が 生じないこととなる。
[0108] 図 19に示す場合も、図 18に示す場合と同様に、実質的に回折光が生じない反射 防止凹凸構造 26の格子ベクトル 1方向の最大ピッチは角度 φ (1)が小さくなるほど 大きくなる傾向にある。一方、実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 26の格 子ベクトル 2方向の最大ピッチは角度 φ (2)が小さくなるほど小さくなる傾向にある。
[0109] 斜方配列の場合、図 19より、角度 φ (1)と角度 φ (2)との差を 30度以下に設定す ることによって比較的形成が容易で実質的に回折光を生じさせない反射防止凹凸構 造 26を実現することができる。より好ましい角度 φ と角度 φ 2)との差は 20度以 下であり、 10度以下であることがさらに好ましい。この場合は、角度 φ ( 1)及び φ (2 )のそれぞれがほぼ 60度である場合に、実質的に回折光が生じない反射防止凹凸 構造 26の格子ベクトル 1及び 2方向の最大ピッチのうち小さい方を最も大きくことがで きるため、最も好ましい。この場合、反射防止凹凸構造 26の格子ベクトル 1方向のピ ツチと格子ベクトル 2方向のピッチとのそれぞれをレーザ光の波長の約 0. 5547倍に まで大きくしても回折光は実質的に生じなくなる。
[0110] 以上より、比較的形成が容易で実質的に回折光を生じさせない反射防止凹凸構造 26を実現する観点から、角度 φ (1)と角度 φ (2)との差を 30度以下に設定すること が好ましい。より好ましい角度 φ (1)と角度 φ (2)との差は 20度以下であり、 10度以 下であることがさらに好ましい。そして、実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構 造 26の格子ベクトル 1方向の最大ピッチと、実質的に回折光が生じない反射防止凹 凸構造 26の格子ベクトル 2方向の最大ピッチとが略同一となり、且つ角度 φ (1)と角 度 φ (2)とが略同一となるように角度 と角度 φ (2)とを設定するのが最も好ま しい。
[0111] 尚、上述のような回折光が実質的に生じない範囲を満たす限りにおいて反射防止 凹凸構造 26の格子ベクトル 1方向のピッチと格子ベクトル 2方向のピッチとは略同一 であってもよぐまた異なっていてもよい。
[0112] 次に、図 18及び図 19に示すデータの導出について図 20を参照して説明する。
[0113] 図 20に格子ベクトル 1、 2と入射面の法線ベクトルとの角度関係を示す。
[0114] ここで、格子ベクトル 1と格子ベクトル 2のなす角（入射面の法線ベクトルが存在する 側の角）を とする。格子ベクトル 1、 2の周期をそれぞれ、 Λ 、 Λとする。
1 2
[0115] 2次元周期構造で回折が起こらな 、条件は下記数式（ 11)で表される。
[0116] [数 11] A
λ [sin ' i (nd + sin Sm )Γ + [ d cos φ, ]
(11)
A
[sin(^― Ψ· a + n, sin )]2" + [nd cos(<p - φ )]
[0117] ここで、反射防止凹凸構造 26へ空気中から光が入射し、その入射角が 0度力も 90 度の場合、 η =η = 1、 θ = 90度であるので、上記数式 (8)より、回折光 (反射回 d 1 max
折光）が生じない条件は下記数式（12)となる。
[0118] [数 12] I + 3 sin 2 ψί
(12)
Figure imgf000025_0001
[0119] ここで、 φ = 90° と仮定すると、数式（9)は下記数式（13)に変形できる c
[0120] [数 13]
Λ 1
λ l + 3sin2
(13)
Figure imgf000025_0002
[0121] 上記数式（ 13)より図 18及び図 19に示すデータが得られる。
[0122] 尚、図 21は φ ( 1)と φ (2)との差が 90度の場合の反射防止凹凸構造 26と入射面 との関係を表す模式図である。図 22は φ ( 1)と φ (2)との差が 90度の場合の入射 角と反射率との相関を表すグラフ（シミュレーション結果)である。また、図 23は (^ ( 1) = φ (2) =45度の場合、すなわち φ ( 1)と φ (2)との差力 SO度の場合の反射防止凹 凸構造 26と入射面との関係を表す模式図である。図 24は ( 1) = φ (2) =45度の 場合、すなわち φ ( 1)とゆ （2)との差が 0度の場合の入射角と反射率との相関を表 すグラフ（シミュレーション結果)である。尚、図 22及び図 24の結果は、反射防止凹 凸構造 26を周期 300nm、高さ 300nmの円錐体である凸部が周期的に配列されて なるものとした場合のものである。光は屈折率 1の媒質力も屈折率 1. 46の反射防止 凹凸構造 26に入射するものとした。波長については、 400ηπ！〜 700nmの範囲で、 50nmごとにプロットしている。偏光は無偏光である。
[0123] 図 22に示すように、 φ ( 1)と φ (2)との差が 90度の場合、特定の入射角において 回折光が発生し、その特定の入射角において反射率が急激に増加する。例えば、波 長 400nmでは入射角 20度において、反射回折光が発生し、反射回折光が生じない 場合と比較して反射率が 3倍以上になる。
[0124] 一方、 φ ( 1) = φ (2) =45度の場合、すなわち φ ( 1)と （2)との差が 0度の場 合は、入射角 0〜90度において回折光は発生せず、ある特定の入射角で、反射率 が急激に増加することはな 、。
[0125] 尚、本実施形態 2のように、錐体状凸部 27を二次元的に配列してなる反射防止凹 凸構造 26を採用することによって、線条凸部 16を一方向に配列してなる反射防止凹 凸構造 15を採用する場合よりも偏向依存性を低減することができる。
[0126] (変形例 1)
上記実施形態 1では、レンズ鏡筒 1の内周面 laに線条凸部 16が複数配列されてな る反射防止凹凸構造 15が形成されている例について説明したが、内周面 laに上記 実施形態 2において説明したような条件を満たす錐体状凸部が複数配列されてなる 反射防止凹凸構造を形成してもよい。
[0127] また、上記実施形態 1において結像光学系 13を構成するレンズ 13a〜13cのそれ ぞれのレンズ面に上記実施形態 1や 2で説明した線条又は錐体状の構造単位が複 数配列されてなる反射防止凹凸構造を形成してもよい。そうすることによってレンズ 1 3a〜 13cのレンズ面における反射光の発生を効果的に抑制することができる。
[0128] (実施形態 3)
図 25は本実施形態 3に係る複写機 30の主要構成を表す図である。
[0129] 図 26は原稿台ガラス 41の表面 41aの概略平面図である。
[0130] 本実施形態 3に係る複写機 30は、画像読み取りユニット 40と、本体ユニット 50とを 備えている。画像読み取りユニット 40は、設置された原稿を読み取るためのものであ る。本体ユニット 50は、画像読み取りユニット 40によって読み取られた原稿を複写す るためのものである。
[0131] 画像読み取りユニット 40は、原稿台ガラス 41と、等速ユニット 44と、半速ユニット 49 と、レンズ 47と、イメージセンサ 48とを備えている。
[0132] 等速ユニット 44は走査方向（図 25において横方向）に走査可能に構成されている 。等速ユニット 44は、露光ランプ 42と、第 1ミラー 43とを備えている。露光ランプ 42は 原稿台ガラス 41の上に置かれた原稿を露光するためのものである。第 1ミラー 43は 原稿からの反射光を半速ユニット 49方向に反射するためのものである。
[0133] この等速ユニット 44によって原稿台ガラス 41の上に置かれた原稿が走査される。具 体的に、露光ランプ 42によって原稿を露光しながら等速ユニット 44によって原稿が 走査される。そして、原稿の一端力も他端までの反射光が半速ユニット 49方向に順 次反射される。
[0134] 半速ユニット 49は、等速ユニット 44の移動する方向と同じ方向に、等速ユニット 44 の移動速度の半分の速度で移動しながら、第 1ミラー 43からの光をイメージセンサ 48 方向に導光するためのものである。詳細に、半速ユニット 49は、第 2ミラー 45と、第 3 ミラー 46とを備えて 、る。第 2ミラー 45は第 1ミラー 43からの光を第 3ミラー 46方向に 反射させるものである。第 3ミラー 46は、第 2ミラー 45からの光をイメージセンサ 48方 向に反射させるものである。
[0135] 半速ユニット 49とイメージセンサ 48との間にはレンズ 47が配置されている。このレン ズ 47により半速ユニット 49からの光がイメージセンサ 48上に集束される。このように 原稿の光学像がイメージセンサ 48に入力され、イメージセンサ 48によって光学像が 電気信号に変換される。変換された電気信号は本体ユニット 50に入力されるよう〖こ 構成されている。
[0136] 本体ユニット 50には、用紙束がセットされる給紙カセット 51が設けられている。給紙 カセット 51にはピックアップローラ（図示せず）が設けられている。ピックアップローラ は給紙カセット 51にセットされた用紙束の最も上に位置する用紙を取り出すためのも のである。給紙カセット 51の用紙取り出し方向前方にはローラ 52〜54が設けられて いる。そのローラ 52〜54により、不図示のピックアップローラにより取り出された用紙 が搬送される。 [0137] 用紙の搬送先には、用紙表面に対向位置するように、表面 55aに感光体が塗布さ れた感光体ドラム 55が配置されている。感光体ドラム 55は、搬送された用紙幅方向 に軸支されており、用紙の搬送方向に対応して回転可能に構成されて ヽる。
[0138] 感光体ドラム 55の近傍には、感光体ドラム 55の回転方向に沿って、帯電器 56と、 光走査装置 57と、現像器 58と、転写器 59と、クリーニングユニット 60とがこの順で配 置されて!、る。帯電器 56は感光体ドラム 55の表面 55aを一様に帯電させるためのも のである。光走査装置 57は、帯電した表面 55aを露光走査することにより、上記画像 読み取りユニット 40から入力された電気信号に対応した静電潜像を表面 55a上に形 成するためのものである。現像器 58は、形成された静電潜像にトナーを付着させて 表面 55a上にトナー像を形成させるためのものである。転写器 59は、表面 55a上に 形成されたトナー像を搬送されてきた用紙の上に転写させるものである。
[0139] トナー像が転写された用紙の搬送先には搬送ベルト 61及び定着ユニット 62が配置 されている。搬送ベルト 61はトナー像が転写された用紙を搬送して定着ユニット 62に 供給するためのものである。定着ユニット 62は、相互に対向し、それぞれ用紙の幅方 向に回転可能に軸支された，定着ローラ 63と、押圧ローラ 64とを備えている。押圧口 ーラ 64は搬送された用紙を定着ローラ 63に対して押圧するためのものである。定着 ローラ 63は供給された用紙に熱を加えることによりトナー像を用紙に定着させるため のものである。
[0140] 定着ユニット 62の前方には、トナー像が定着した用紙を排出トレィ 66まで搬送する ローラ 65が設けられて!/、る。
[0141] 上述のように、画像読み取りユニット 40における原稿の読み取りは、露光ランプ 42 により原稿台ガラス 41を介して原稿を露光して、その反射光を検出することにより行 われる。このところ、例えば、原稿台ガラス 41の第 1ミラー 43側表面 41aにおいて露 光ランプ 42の光が反射されると、迷光が生じ、また、検出される光の光量が低下する ため、画像検出精度が低下する虞がある。
[0142] し力しながら、本実施形態 3では、図 26に示すように、原稿台ガラス 41の表面 41a ( 詳細には、少なくとも表面 41aのうち露光ランプ 42からの光が入射する部分）に複数 の微細な錐体状凸部 71が規則的に配列されてなる反射防止凹凸構造 70が形成さ れている。詳細には、複数の錐体状凸部 71は、露光ランプ 42からの光の波長以下 のピッチで配列（例えば、正方配列、又は三角格子状に配列）されている。このため、 原稿台ガラス 41の表面 41aにおける露光ランプ 42からの光の反射を効果的に抑制 することができる。従って、画像読み取りユニット 40の高い画像検出精度、ひいては 複写機 30の高 、複写精度を実現することができる。
[0143] 尚、本実施形態 3においても上記実施形態 2の場合と同様に、表面 41aにおいて 緩やかな屈折率分布が形成されるような形状である限りにおいて反射防止凹凸構造 70の形状は特に限定されるものではない。例えば、反射防止凹凸構造 70を複数の 錐体状凹部により構成してもよい。また、複数の線条凸部又は線条凹部により構成し てもよい。
[0144] また、反射防止凹凸構造 70は、周期的であってもよぐまた非周期的であってもよ い。
[0145] 錐体状凸部 71の高さは露光ランプ 42から射出される光の波長の 0. 4倍以上に設 定することが好ましい。そうすることによって、より効果的に表面 41aにおける露光ラン プ 42からの光の反射を抑制することができる。
[0146] 本実施形態 3において、反射防止凹凸構造 70は、図 26に示すように、格子べタト ル 1と露光ランプ 42からの光の入射面の法線ベクトルとのなす角の大きさ φ (1)と、 格子ベクトル 2と同法線ベクトルとのなす角の大きさ φ (2)との差が 30度以下となるよ うに構成されている。言い換えれば、原稿台ガラス 41は、格子ベクトル 1とレーザ光の 入射面の法線ベクトルとのなす角の大きさ φ (1)と、格子ベクトル 2と同法線ベクトル とのなす角の大きさ Φ (2)との差が 30度以下となるように配置されている。このため、 上記実施形態 2で説明したように、反射防止凹凸構造 70は、実質的に回折光を発生 させず、且つ形成が容易なものである。このため、高い光学性能を有し、且つ製造容 易な複写機 30を実現することができる。
[0147] より好ましい角度 φ (1)と角度 φ (2)との差は 20度以下であり、 10度以下であるこ とがさらに好ましい。そして、実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 70の格 子ベクトル 1方向の最大ピッチと、実質的に回折光が生じない反射防止凹凸構造 70 の格子ベクトル 2方向の最大ピッチとが略同一となり、且つ角度 φ (1)と角度 φ (2)と が略同一となるように角度 φ i (1)と角度 φ i (2)とを設定するのが最も好ま 、。
[0148] 尚、上述のような回折光が実質的に生じない範囲を満たす限りにおいて反射防止 凹凸構造 70の格子ベクトル 1方向のピッチと格子ベクトル 2方向のピッチとは略同一 であってもよぐまた異なっていてもよい。
[0149] 次に、本実施形態 3における光走査装置 57の構成について図 27及び図 28を参照 しながら詳細に説明する。
[0150] 図 27は光走査装置 (LSU) 57の主要部の構成を表す図である。
[0151] 図 28は図 27中の切り出し線 XXVIII— XXVIIIで切り出した部分の断面図である。
[0152] 光走査装置 57は、画像読み取りユニット 40から出力された電気信号に応じて感光 体ドラム 55の表面 55a (被走査面）を光走査して静電潜像を形成するためのものであ る。
[0153] 光走査装置 57は、半導体レーザ等により構成される光源 80と、走査光学系を備え ている。走査光学系は、第 1結像光学系と、偏向器 83と、第 2結像光学系とを備えて いる。
[0154] 第 1結像光学系は偏向器 83の偏光面上に光源 80からの光束を主走査方向に延 びる線像として結像させるためのものである。具体的に、本実施形態 3では、第 1結像 光学系はコリメータレンズ 81とシリンドリカルレンズ 82とにより構成されている。コリメ一 タレンズ 81は光源 80からの光束を平行光束に変換するためのものである。シリンドリ カルレンズ 82は、主走査方向には光学的パワーを有さず、副走査方向にのみ（正の )光学的パワーを有するものであり、コリメータレンズ 81からの光を副走査方向に集光 し、線像を偏向器 83の偏光面上に結像するためのものである。
[0155] 偏向器 83は、第 1結像光学系からの光を反射させて主走査方向に偏向するための ものである。偏向器 83は、例えば、複数の偏向面を有し、回転可能に軸支されたポリ ゴンミラー等により構成することができる。
[0156] 偏向器 83により偏向された光束は第 2結像光学系により被走査面たる感光体ドラム 55の表面 55aに結像される。第 2結像光学系は、例えば、 f 0レンズ 84で構成するこ とができる。 f 0レンズ 84は、例えば、主走査方向と副走査方向とで光学的パワーが 相互に異なるアナモフィックレンズであることが好ましい。 [0157] ここで、図 28に示すように、 f Θレンズ 84の光源 80側表面 84a及び感光体ドラム 55 側表面 84bのそれぞれには、反射防止凹凸構造 85が形成されている。反射防止凹 凸構造 85は、一方向に相互に並行に延びる複数の微細な線条凸部 86が規則的に 配列されてなるものである。詳細には、複数の線条凸部 86は光源 80からの光束の波 長以下のピッチで配列されている。このため、光源 80からの光束の f 0レンズ 84のレ ンズ面 84a及び 84bにおける反射が効果的に抑制される。従って、迷光の発生や光 量ロスが抑制され、より高い光学性能を実現することができる。
[0158] 尚、反射防止凹凸構造 85のピッチが光源 80からの光の波長以下である限りにお いて、反射防止凹凸構造 85のピッチがレンズ面 84a及び 84bのそれぞれの全面に わたって略一定であってもよい (すなわち周期的であってもよい)。また、反射防止凹 凸構造 85のピッチがレンズ面 84a及び 84bのそれぞれの各所によって相互に異なつ ていてもよい。すなわち、反射防止凹凸構造 85は非周期的であってもよい。反射防 止凹凸構造 85を非周期的にすることによって回折光の発生を効果的に抑制すること ができる。
[0159] また、線条凸部 86の断面形状は、レンズ面 84a及び 84bのそれぞれにおいて緩や 力な屈折率分布が形成されるような形状である限りにおいて特に限定されるものでは ない。
[0160] また、線条凸部 86の高さは、光源 80からの光の波長域の長波長側の波長の 0. 4 倍以上に設定することが好ましい。そうすることによって、より効果的にレンズ面 84a 及び 84bのそれぞれにおける反射光の発生を抑制することができる。
[0161] 本実施形態 3において、反射防止凹凸構造 85は、反射防止凹凸構造 85へ入射す る光の入射面の法線ベクトルと、入射面において隣接する線条凸部 86の各頂点を 結んでなるベクトル (格子ベクトル）とのなす角の大きさ φが 60度以下となるように構 成されている。言い換えれば、 f Θレンズ 84は、反射防止凹凸構造 85へ入射する光 の入射面の法線ベクトルと、格子ベクトルとのなす角の大きさ φ iが 60度以下となるよ うに配置されている。このため、上記実施形態 1で説明したように、反射防止凹凸構 造 85は、実質的に回折光を発生させず、且つ形成が容易なものである。このため、 高い光学性能を有し、且つ製造容易な複写機 30を実現することができる。尚、より好 ましい角度 の範囲は 45度以下である。さらに好ましくは 15度以下である。特に、 角度 Φが実質的に 0であることが好ましい。
[0162] 以上、本実施形態 3では、本発明を実施した，光源を有する光学装置について複 写機を例に挙げて説明した。しかし、本発明を実施した，光源を有する光学装置は 複写機に限定されるものではない。例えば、照明装置 (面状照明装置)やディスプレ ィ、プロジェクタ等であってもよい。また、本発明に係る光学部材は、光を吸収する所 謂黒体部材、レンズ、プリズム、偏光板、位相補正素子等であってもよい。
産業上の利用可能性
[0163] 本発明に係る光学部材は、反射光及び回折光の発生が抑制されたものであり、反 射防止板レンズ鏡筒等やレンズ等に代表される光学素子等として有用である。また、 本発明に係る光学部材は、結像光学系、対物光学系、走査光学系等の各種光学系 、レンズ鏡筒ユニット、光ピックアップユニット等の光学ユニット、及び撮像装置、光ピ ックアップ装置、光走査装置等に有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 線条凸部又は線条凹部力 なる微細な構造単位が規則的に複数配列されてなり， 光の反射を抑制する反射防止凹凸構造が表面に形成された光学部材であって、 上記反射防止凹凸構造は、上記反射が抑制される光の入射面の法線ベクトルと、 該入射面にぉ 、て、隣接する上記構造単位の各頂点を結んでなるベクトルとのなす 角の大きさが 60度以下となるように構成されて 、る光学部材。
[2] 線条凸部又は線条凹部力 なる微細な構造単位が規則的に複数配列されてなり， 光の反射を抑制する反射防止凹凸構造が表面に形成された光学部材であって、 上記反射が抑制される光の入射面の法線ベクトルと、該入射面において、隣接す る上記構造単位の各頂点を結んでなるベクトルとのなす角の大きさが 60度以下とな るように配置されて使用されるものである光学部材。
[3] 錐体状凸部又は錐体状凹部力 なる微細な構造単位が規則的に複数配列されて なり，光の反射を抑制する反射防止凹凸構造が表面に形成された光学部材であって 上記反射防止凹凸構造は、上記反射が抑制される光の入射面の法線ベクトルと、 最も近接して位置する上記構造単位の各頂点を結んでなる 2本のベクトルのうち一 方とのなす角と、上記法線ベクトルと該 2本のベクトルのうちの他方とのなす角との角 度差が 30度以下となるように構成されて ヽる光学部材。
[4] 錐体状凸部又は錐体状凹部力 なる微細な構造単位が規則的に複数配列されて なり，光の反射を抑制する反射防止凹凸構造が表面に形成された光学部材であって 上記反射が抑制される光の入射面の法線ベクトルと、最も近接して位置する上記構 造単位の各頂点を結んでなる 2本のベクトルのうち一方とのなす角と、上記法線べク トルと該 2本のベクトルのうちの他方とのなす角との角度差が 30度以下となるように配 置されて使用されるものである光学部材。
[5] 請求項 1乃至 4のいずれか一項に記載された光学部材において、
光源を有する光学装置に使用されるものであり、上記反射が抑制される光は上記 光源カゝら射出されるものである光学部材。
[6] 請求項 1乃至 4のいずれか一項に記載された光学部材において、
光源存在下において使用されるものであり、上記反射が抑制される光は上記光源 力 射出されるものである光学部材。
[7] 請求項 3又は 4に記載された光学部材にお 、て、
上記構造単位は正方配列で形成されている光学部材。
[8] 請求項 3又は 4に記載された光学部材にお 、て、
上記構造単位は三角格子状に形成されて ヽる光学部材。
[9] 請求項 3又は 4に記載された光学部材にお 、て、
上記 2本のベクトルのうちの一方の延びる方向における上記構造単位のピッチと他 方の延びる方向における同ピッチとが相互に異なる光学部材。
[10] 請求項 1乃至 4のいずれか一項に記載された光学部材において、
上記反射が抑制される光を吸収するものである光学部材。
[11] 請求項 1乃至 4のいずれか一項に記載された光学部材において、
光学素子である光学部材。
[12] 請求項 1乃至 4のいずれか一項に記載された光学部材において、
円筒形であり、上記反射防止凹凸構造が内周面に形成されている光学部材。
[13] 請求項 11に記載された光学部材を備えた光学系。
[14] 請求項 13に記載された光学系を備えた光学ユニット。
[15] 光学系と、線条凸部又は線条凹部からなる微細な構造単位が規則的に複数配列さ れてなる反射防止凹凸構造が表面に形成されており、上記光学系力 の光が該表 面に入射するように配置された光学部材とを備えた光学ユニットであって、
上記光学部材は、上記光学系から上記表面へ入射する光の入射面の法線べタト ルと、該入射面において、隣接する上記構造単位の各頂点を結んでなるベクトルとの なす角の大きさが 60度以下となるように配置されて 、る光学ユニット。
[16] 光学系と、錐体状凸部又は錐体状凹部からなる微細な構造単位が規則的に複数 配列されてなる反射防止凹凸構造が表面に形成されており、上記光学系からの光が 該表面に入射するように配置された光学部材とを備えた光学ユニットであって、 上記光学部材は、上記光学系から上記表面へ入射する光の入射面の法線べタト ルと、最も近接して位置する上記構造単位の各頂点を結んでなる 2本のベクトルのう ち一方とのなす角と、上記法線ベクトルと該 2本のベクトルのうちの他方とのなす角と の角度差が 30度以下となるように配置されて 、る光学ユニット。
[17] 請求項 14乃至 16のいずれか一項に記載された光学ユニットを備えた光学装置。
[18] 請求項 17に記載された光学装置であって、
上記光学系は結像光学系であり、上記入射面上に位置し，該光学系により形成さ れる光学像を検出する検出器をさらに備えた光学装置。
[19] 請求項 17に記載された光学装置であって、
上記光学系に対して光を射出する光源をさらに備えた光学装置。
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