WO2010032347A1 - 回折光学素子および回折光学素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図5(a)および(b)は、本発明による回折光学素子の第1の実施形態を示す断面図および上面図である。図5(a)および(b)に示す回折光学素子21は、基体1と光学調整層3とを備える。
δ=(ΔE/V)1/2
(1)光学調整層3に含まれる第2樹脂が基体1の第1樹脂を浸食し、基体1の膨潤や溶解による回折格子2の変形が発生する。
(2)回折格子2の変形は観察されないが、屈折率変化層の発生が観察される。
(3)回折格子2の変形および屈折率変化層の光学的観察はできないが、微小屈折率変化層が生成することにより、光学特性評価において不要回折光の発生が確認される。
図6は、本発明による回折光学素子の第2の実施形態を示す断面図である。図6に示すように回折光学素子22は、基体1と光学調整層3’とを備える。
以下、本発明による回折光学素子の製造方法の実施形態を説明する。本実施形態では、図7(a)から(f)および図8(a)から(d)を参照しながら、第1の実施形態の回折光学素子21を製造する方法を説明する。
以下、本発明による回折光学素子の製造方法の他の実施形態を説明する。本実施形態では、図7(a)から(f)および図8(a)から(d)を参照しながら、第2の実施形態の回折光学素子22を製造する方法を説明する。本実施形態は、第2光学材料として、コンポジット材料を用いる場合の製造方法を説明する。
図5に示す構造を備えた回折光学素子21を次の方法により作製した。回折光学素子21はレンズ作用を有し、1次回折光を利用するように設計されている。この点は以下の実施例についても同様である。
本発明の実施例として、図6に示す構造を備えた回折光学素子22を次の方法により作製した。基体1は実施例1と同様、第1樹脂としてビスフェノールA系ポリカーボネート樹脂(d線屈折率1.585、アッベ数28、SP値9.8[cal/cm3]1/2)を射出成形することにより、回折格子の根元の包絡面が非球面形状であり、深さ15μmの輪帯状回折格子2を片面に有する基体1を作製した。レンズ部の有効半径は0.828mmであり、輪帯数は29本であり、最小輪帯はピッチ14μmであり、回折面の近軸R(曲率半径)は-1.0144mmである。
本発明の実施例として、実施例2と同じ構成の回折光学素子22を、実施例2と同様の方法により作製した。ただし、光学調整層3’を構成する第2光学材料の第2樹脂として、OH基含有アクリレート樹脂A(d線屈折率1.529、アッベ数50、SP値11.5[cal/cm3]1/2)と、実施例2と同じ脂環式アクリレート樹脂Bとを重量比4:1の割合で混合し、樹脂全体の溶解度パラメータが11.1[cal/cm3]1/2となるように調整した混合樹脂を用いた点、および、溶媒として1-プロパノール(NPA、SP値11.9[cal/cm3]1/2)を用いた点が実施例2と異なっている。
本発明の実施例として、実施例2と同じ構成の回折光学素子22を、実施例2と同様の方法により作製した。ただし、光学調整層3’を構成する第2光学材料の第2樹脂として実施例3に使用したOH基含有アクリレート樹脂Aのみを用いた点、および溶媒として、1-プロパノール(NPA、SP値11.9[cal/cm3]1/2)を用いた点が実施例2と異なっている。
本発明の実施例として、実施例2と同じ構成の回折光学素子22を、実施例2と同様の方法により作製した。ただし、光学調整層3’を構成する第2光学材料の第2樹脂として実施例3に使用したOH基含有アクリレート樹脂Aと、溶解度パラメータの異なるエポキシアクリレート樹脂D(d線屈折率1.569、アッベ数35、SP値12.1[cal/cm3]1/2)とを重量比4:1の割合で混合し、樹脂全体の溶解度パラメータが11.6[cal/cm3]1/2となるようにした混合樹脂を用いた点、および、溶媒として2-プロパノール(IPA、SP値11.5[cal/cm3]1/2)を用いた点が実施例2と異なっている。
本発明の実施例として、実施例2と同じ構成の回折光学素子22を、実施例2と同様の方法により作製した。ただし、光学調整層3’を構成する第2光学材料の第2樹脂として実施例3に使用したOH基含有アクリレート樹脂Aと、溶解度パラメータの異なるエポキシアクリレート樹脂D(d線屈折率1.569、アッベ数35、SP値12.1[cal/cm3]1/2)とを重量比3:1の割合で混合し、樹脂全体の溶解度パラメータが11.7[cal/cm3]1/2となるようにした混合樹脂を用いた点、および、溶媒として2-プロパノール(IPA、SP値11.5[cal/cm3]1/2)を用いた点が実施例2と異なっている。
本発明の実施例として、実施例2と同じ構成の回折光学素子22を、実施例2と同様の方法により作製した。ただし、光学調整層3’を構成する第2光学材料の第2樹脂として実施例5に使用したエポキシアクリレート樹脂D(d線屈折率1.569、アッベ数35、SP値12.1[cal/cm3]1/2)のみを用い、溶媒として2-プロパノール(IPA、SP値11.5[cal/cm3]1/2)を用いた点が実施例2と異なっている。
比較例として、実施例2と同じ構成の回折光学素子を、実施例2と同様の方法により作製した。ただし、光学調整層を構成する樹脂として、実施例3に使用したOH基含有アクリレート樹脂Aと脂環式アクリレート樹脂Bとを重量比1:3の割合で混合して、樹脂全体の溶解度パラメータを9.6[cal/cm3]1/2となるようにした混合樹脂を用いた点、および、溶媒として2-プロパノール(IPA、SP値11.5[cal/cm3]1/2)を用いた点が実施例2と異なっている。
比較例として、実施例2と同じ構成の回折光学素子を、実施例2と同様の方法により作製した。ただし、光学調整層を構成する樹脂として、実施例3に使用したOH基含有アクリレート樹脂Aと、実施例2に使用した脂環式アクリレート樹脂Bとを重量比1:1の割合で混合し、樹脂全体の溶解度パラメータが10.3[cal/cm3]1/2となるようにした混合樹脂を用いた点が実施例2と異なっている。
本発明の実施例に対する比較例として、実施例2と同じ構成の回折光学素子を、実施例2と同様の方法により作製した。ただし、光学調整層を構成する樹脂として、OH基含有アクリレート樹脂Aのみを用い、溶媒として2-プロパノールを用い、無機粒子を混合していない点が実施例2と異なっている。
本発明の実施例として、実施例2と同じ構成の回折光学素子を、実施例2と同様の方法により作製した。ただし、光学調整層に添加する溶媒として、メチルイソブチルケトン(MIBK、SP値9.5[cal/cm3]1/2)を用いた点が実施例2と異なっている。
本発明の実施例に対する比較例として、実施例2と同じ構成の回折光学素子の作製を試みた。ただし、光学調整層の原料を基体上ではなく型に滴下し、原料の乾燥後、基体に型はめ、紫外線を照射してアクリレート樹脂を硬化させ、回折光学素子を作製しようとした点で実施例2と異なっている。
以下の表1に実施例1~6および比較例1~5において、光学調整層に用いた樹脂および溶媒と、これらの溶解度パラメータおよび基体を構成する樹脂との溶解度パラメータの差とを示す。また、作製した回折光学素子における基材への浸食を観察した結果、および、算出した1次回折効率を示す。
2 回折格子
3、3’、103、103’ 光学調整層
4 無機粒子
6 ディスペンサー
8 型
11 印刷版
12 印刷パターン
13 光学調整層の原料
14 パッド
21、22、111、112、113、114 回折光学素子
Claims (15)
- 第1樹脂を含む第1光学材料からなり、表面に回折格子を有する基体と、
第2樹脂を含む第2光学材料からなり、前記回折格子を覆うように前記基体に設けられた光学調整層と
を備え、
前記第1光学材料の屈折率は前記第2光学材料の屈折率より小さく、
前記第1光学材料の屈折率の波長分散性は前記第2光学材料の屈折率の波長分散性より大きく、
前記第1樹脂および前記第2樹脂の溶解度パラメータの差が0.8[cal/cm3]1/2以上、2.5[cal/cm3]1/2以下である回折光学素子。 - 前記第1樹脂および前記第2樹脂の溶解度パラメータの差が0.8[cal/cm3]1/2以上、2.3[cal/cm3]1/2以下である請求項1に記載の回折光学素子。
- 前記第2光学材料はさらに無機粒子を含み、前記無機粒子が前記第2樹脂中に分散している請求項1または2に記載の回折光学素子。
- 前記無機粒子は、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化ハフニウム、酸化スカンジウム、アルミナおよびシリカからなる群より選ばれる少なくとも1つを主成分として含む請求項3に記載の回折光学素子。
- 前記無機粒子の実効粒径は、1nm以上100nm以下である請求項4に記載の回折光学素子。
- 前記第2樹脂の溶解度パラメータが前記第1樹脂の溶解度パラメータより0.8[cal/cm3]1/2以上大きい請求項1から5のいずれかに記載の回折光学素子。
- 前記第2樹脂はOH基を有する請求項6に記載の回折光学素子。
- 前記第1樹脂はポリカーボネートである請求項6に記載の回折光学素子。
- 前記第2樹脂はエネルギー線硬化型樹脂である請求項6に記載の回折光学素子。
- 第1樹脂を含む第1光学材料からなり、表面に回折格子を有する基体を用意する工程と、
前記回折格子を覆うように前記基体上に第2樹脂の原料を含む第2光学材料の原料を配置する工程と、
前記第2樹脂の原料を硬化させることにより、前記第2光学材料からなる光学調整層を形成する工程と
を包含し、
前記第1光学材料の屈折率は前記第2光学材料の屈折率より小さく、
前記第1光学材料の屈折率の波長分散性は前記第2光学材料の屈折率の波長分散性より大きく、
前記第1樹脂および前記第2樹脂の原料の溶解度パラメータの差が0.8[cal/cm3]1/2以上、2.5[cal/cm3]1/2以下である、回折光学素子の製造方法。 - 前記第1樹脂および前記第2樹脂の溶解度パラメータの差が0.8[cal/cm3]1/2以上、2.3[cal/cm3]1/2以下である請求項10に記載の回折光学素子の製造方法。
- 前記光学調整層を形成する工程は、前記光学調整層の外形を規定する型を前記第2光学材料の原料に押し当てながら前記第2樹脂の原料を硬化させる請求項11に記載の回折光学素子の製造方法。
- 前記第2光学材料の原料は、さらに溶媒および無機粒子を含んでおり、
前記第1樹脂および前記溶媒の溶解度パラメータの差は0.8[cal/cm3]1/2以上、2.5[cal/cm3]1/2以下であり、
前記第2光学材料の原料を配置する工程の後、前記光学調整層を形成する工程の前に前記第2光学材料の原料から前記溶媒を除去する工程をさらに包含し、
前記光学調整層を形成する工程は、前記第2樹脂の原料を硬化させることにより、前記第2樹脂中に前記無機粒子が分散した前記第2樹脂を生成する請求項11に記載の回折光学素子の製造方法。 - 前記第1樹脂および前記溶媒の溶解度パラメータの差が0.8[cal/cm3]1/2以上、2.3[cal/cm3]1/2以下である請求項13に記載の回折光学素子の製造方法。
- 前記光学調整層を形成する工程は、前記光学調整層の外形を規定する型を前記第2光学材料の原料に押し当てながら前記第2樹脂の原料を硬化させる請求項14に記載の回折光学素子の製造方法。
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