WO2012140851A1 - 光学素子の製造方法および光学素子 - Google Patents

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    • B29L2011/0016—Lenses

Definitions

  • the present invention relates to an optical element and a manufacturing method thereof.
  • the first resin material is filled in a gap between a disk-shaped glass substrate and a molding die adjacent to the glass substrate, A first resin layer having a diffraction grating is molded. Further, the molding die is pressed against the second resin material having a refractive index different from that of the first resin material dropped on the first resin layer, and the second resin layer is molded. Thereby, a contact multilayer type diffractive optical element can be molded.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an optical element manufacturing method and an optical element in which bubbles are prevented from being mixed.
  • a method for manufacturing an optical element according to the present invention is a method for manufacturing an optical element in which a plurality of layers are stacked on a base material for each layer.
  • the outer peripheral portion of the layer to be molded is positioned inside the outer peripheral portion of the layer located on the base side from the layer. Molding is performed.
  • the plurality of layers are two layers, and when the second layer of the two layers is counted from the base material, the second layer is formed. It is preferable to perform the molding so that the outer peripheral portion is located inside the outer peripheral portion of the first layer located on the substrate side from the second layer.
  • the first layer and the second layer are respectively formed using a resin material, and the viscosity of the resin material used when forming the second layer is 3000 mPa It can be set to s or more and 7000 mPa ⁇ s or less.
  • the first layer having a diffraction grating is formed on the substrate, and the second layer is adhered to the diffraction grating on the first layer.
  • the viscosity of the resin material used for forming the first layer is 200 mPa ⁇ s or more and 800 mPa ⁇ s or less.
  • each of the layers is molded using a resin material, and the viscosity of the resin material used when molding at least one of the plurality of layers is 3000 mPa ⁇ s or more and 7000 mPa ⁇ s. It can be as follows.
  • the thickness of each layer is 50 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less.
  • optical element according to the first aspect of the present invention is manufactured by using the above-described optical element manufacturing method.
  • An optical element according to the second aspect of the present invention includes a base material and a plurality of layers formed on the base material so as to overlap with each other.
  • the outer peripheral portions of the layers after the first layer are positioned on the inner side of the outer peripheral portion of the layer positioned on the substrate side from the layer.
  • the plurality of layers are two layers, and the outer peripheral portion of the second layer of the two layers counted from the substrate is the second layer. More preferably, it is located inside the outer peripheral portion of the first layer located on the substrate side.
  • each of the first layer and the second layer is molded using a resin material, and the viscosity of the resin material used for molding the second layer is 3000 mPa ⁇ s to 7000 mPa ⁇ s.
  • the first layer having a diffraction grating is formed on the substrate, and the second layer is in close contact with the diffraction grating on the first layer.
  • the resin material used for forming the first layer has a viscosity of 200 mPa ⁇ s or more and 800 mPa ⁇ s or less.
  • each layer in the plurality of layers is molded using a resin material, and the viscosity of the resin material used for molding at least one of the plurality of layers is 3000 mPa ⁇ s or more. It can be set to 7000 mPa ⁇ s or less.
  • the thickness of each layer in the plurality of layers is 50 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less.
  • (A)-(e) is a schematic diagram which shows the formation process of the phase Fresnel lens which concerns on 1st Embodiment in this order
  • (f) is a schematic diagram which shows the modification of a phase Fresnel lens. It is a sectional side view of the phase Fresnel lens which concerns on 1st Embodiment.
  • It is a flowchart which shows the manufacturing method of a phase Fresnel lens.
  • FIG. 10 is a schematic diagram sequentially illustrating (a) to (d) regarding the molding process of the phase Fresnel lens according to the second embodiment.
  • a phase Fresnel lens (hereinafter referred to as a PF lens 1), which is a contact multilayer type diffractive optical element, is shown in FIG.
  • the PF lens 1 according to the first embodiment includes a glass substrate 2, a first resin layer 4 molded on the glass substrate 2, and a two-layer molded over the first resin layer 4. And a resin layer 6 of the eye.
  • the glass substrate 2 is formed into a disk shape using a transparent glass material, and a primer made of a silane coupling agent is formed on one surface of the glass substrate 2 (the surface to be bonded to the first resin layer 4).
  • Layer 3 is formed.
  • the first resin layer 4 counted from the glass substrate 2 is formed into a disc shape using a transparent resin material, and is formed on one surface of the first resin layer 4 (the second resin layer 6 and the second resin layer 6).
  • a diffraction grating 5 in which a plurality of annular zones are arranged concentrically is formed on the surface to be joined.
  • the diameter of the first resin layer 4 is slightly smaller than the diameter of the glass substrate 2 (and larger than the effective diameter of the PF lens 1), and the outer periphery of the first resin layer 4 is the outer periphery of the glass substrate 2. It is located inside the part.
  • the thickness of the first resin layer 4 is, for example, 50 ⁇ m to 400 ⁇ m.
  • the second resin layer 6 counted from the glass substrate 2 is formed into a disk shape using a transparent resin material having a refractive index different from that of the first resin layer 4.
  • the diameter of the second resin layer 6 is slightly smaller than the diameter of the first resin layer 4 (and larger than the effective diameter of the PF lens 1). It is located inside the outer peripheral part of the resin layer 4 of the layer.
  • the thickness of the second resin layer 6 is, for example, 50 ⁇ m to 400 ⁇ m.
  • the first resin layer 4 is formed and bonded on the glass substrate 2 (step S101).
  • a mixture of silane coupling agent / ethyl alcohol / water (water slightly acidified with acetic acid) is mixed on one surface of the glass substrate 2.
  • the liquid is applied over the entire surface by spin coating and baked to form the primer layer 3.
  • a first mold (mold) 10 having a predetermined lattice shape is brought close to one surface of the glass substrate 2 on which the primer layer 3 is formed, and the first layer is placed in the gap as shown in FIG.
  • An uncured resin material 4a for molding the resin layer 4 is filled.
  • ultraviolet rays are irradiated from the other surface of the glass substrate 2 toward the resin material 4a by a predetermined irradiation amount (for example, 2000 to 4000 mJ / cm 2 ) to cure the uncured resin material 4a, Release.
  • the grating shape of the first mold 10 is transferred to the resin material 4a to form the first resin layer 4 having the diffraction grating 5, and the first resin layer 4 becomes the primer layer 3. It is bonded to one surface of the glass substrate 2 via
  • the resin material (resin material 4a) used for the first resin layer 4 is an ultraviolet curable resin, and its viscosity in an uncured state is 200 mPa ⁇ s to 800 mPa ⁇ s.
  • the resin material 4 a is filled so that the outer peripheral portion of the first resin layer 4 is positioned inside the outer peripheral portion of the glass substrate 2.
  • the second resin layer 6 is superimposed on the first resin layer 4 and molded and bonded (step S102).
  • a second molding die (mold) 12 is brought into contact with the dropped resin material 6a and molded, and then cured by ultraviolet rays in the same manner as the first layer.
  • the surface (transfer surface) of the second mold 12 is formed to be a flat surface.
  • the surface (transfer surface) of the second mold 12 may be a spherical surface or an aspheric surface, and is determined according to the shape of the second resin layer 6.
  • the second resin layer 6 is molded so as to be in close contact with the diffraction grating 5 on the other surface, and the second resin layer 6 is the first layer.
  • the resin material (resin material 6a) used for the second resin layer 6 is an ultraviolet curable resin, and its viscosity in an uncured state is 3000 mPa ⁇ s to 7000 mPa ⁇ s.
  • the second mold 12 is brought into contact with the resin material 6 a so that the outer peripheral portion of the second resin layer 6 is positioned inside the outer peripheral portion of the first resin layer 4. In this way, the PF lens 1 in which the two resin layers 4 and 6 are molded on the glass substrate 2 is manufactured.
  • the outer peripheral portion of the second resin layer 6 is more than the outer peripheral portion of the first resin layer 4 located closer to the glass substrate 2 than the second resin layer 6. Since the outer peripheral portion of the second-layer resin material 6a protrudes from the first-layer resin layer 4 and does not entrain gas inside during molding, bubbles are mixed into the PF lens 1. Can be prevented.
  • the viscosity of the resin material (resin material 6a) used when the second resin layer 6 is molded is 3000 mPa ⁇ s to 7000 mPa ⁇ s, and such a relatively high viscosity resin material is used as the second layer.
  • the viscosity range of the resin material (resin material 6a) used when the second resin layer 6 is molded may be 4600 mPa ⁇ s to 5400 mPa ⁇ s.
  • the resin material (resin material 4a) used for molding the first resin layer 4 has a viscosity of 200 mPa ⁇ s to 800 mPa ⁇ s, and has a lower viscosity than the second resin layer 6. Is used for the first resin layer 4, it is possible to prevent air bubbles from being mixed in the first resin layer 4.
  • the viscosity range of the resin material (resin material 4a) used when the first resin layer 4 is molded may be 400 mPa ⁇ s to 600 mPa ⁇ s.
  • each of the first resin layer 4 and the second resin layer 6 is 50 ⁇ m to 400 ⁇ m, and the two resin layers can be appropriately molded within such a range. it can.
  • the PF lens 21 according to the second embodiment is overlapped on the first glass substrate 22, the first resin layer 24 molded on the first glass substrate 22, and the first resin layer 24.
  • the second resin layer 26 formed in this manner and the second glass substrate 28 that is overlapped and bonded on the second resin layer 26 are configured.
  • the first glass substrate 22 is formed into a disk shape using a transparent glass material, and one surface of the first glass substrate 22 (the surface to be bonded to the first resin layer 24) is silane.
  • a primer layer 23 made of a coupling agent is formed.
  • the first resin layer 24 counted from the first glass substrate 22 is formed into a disk shape using a transparent resin material, and is formed on one surface (second resin layer) of the first resin layer 24.
  • a diffraction grating 25 in which a plurality of annular zones are arranged concentrically is formed on the surface to be joined to the layer 26.
  • the diameter of the first resin layer 24 is slightly smaller than the diameter of the first glass substrate 22 (and larger than the effective diameter of the PF lens 21), and the outer periphery of the first resin layer 24 is the first. It is located inside the outer peripheral portion of the glass substrate 22.
  • the thickness of the first resin layer 24 is, for example, 50 ⁇ m to 400 ⁇ m.
  • the second resin layer 26 counted from the first glass substrate 22 is formed into a disk shape using a transparent resin material having a refractive index different from that of the first resin layer 24.
  • the diameter of the second resin layer 26 is slightly smaller than the diameter of the first resin layer 24 (and larger than the effective diameter of the PF lens 21). It is located inside the outer peripheral part of the resin layer 24 of the layer.
  • the thickness of the second resin layer 26 is, for example, 50 ⁇ m to 400 ⁇ m.
  • the second glass substrate 28 is formed into a disk shape using a transparent glass material, and the other surface of the second glass substrate 28 (the surface to be bonded to the second resin layer 26) is silane.
  • a primer layer 29 made of a coupling agent is formed.
  • the first resin layer 24 is formed and bonded on the first glass substrate 22 (step S101).
  • a silane coupling agent / ethyl alcohol / A mixed solution of water is applied over the entire surface by spin coating and baked to form the primer layer 23.
  • a mold (mold) 30 having a predetermined lattice shape is brought close to one surface of the first glass substrate 22 on which the primer layer 23 is formed, and the first layer is placed in the gap as shown in FIG.
  • An uncured resin material 24a for molding the resin layer 24 is filled.
  • ultraviolet rays are irradiated from the other surface of the first glass substrate 22 toward the resin material 24a for a predetermined time (for example, 2 minutes), the uncured resin material 24a is cured, and then released. .
  • the first resin layer 24 having the diffraction grating 25 is formed by transferring the grating shape of the molding die 30 to the resin material 24 a, and the first resin layer 24 is interposed via the primer layer 23. Bonded to one surface of the glass substrate 22.
  • the resin material (resin material 24a) used for the first resin layer 24 is an ultraviolet curable resin, and its viscosity in an uncured state is 200 mPa ⁇ s to 800 mPa ⁇ s.
  • the resin material 24 a is filled so that the outer peripheral portion of the first resin layer 24 is positioned inside the outer peripheral portion of the first glass substrate 22.
  • the second resin layer 26 is overlaid on the first resin layer 24, and is molded and bonded (step S102).
  • an uncured resin material 26a for molding the second resin layer 26 on the first resin layer 24 is formed.
  • the second glass substrate 28 is brought into contact with the dropped resin material 26a and molded, and then cured in the same manner as in the first layer.
  • a primer layer 29 is formed on the other surface of the second glass substrate 28 in the same manner as the first glass substrate 22, and the primer layer 29 is brought into contact with the resin material 26a to thereby form a second layer.
  • the molding of the resin layer 26 and the bonding of the second glass substrate 28 to the second resin layer 26 can be performed simultaneously.
  • the second resin layer 26 is molded so as to be in close contact with the diffraction grating 25 on the other surface, and the second resin layer 26 is bonded to one surface of the first resin layer 24.
  • the second glass substrate 28 is bonded to one surface of the second resin layer 26 via the primer layer 29.
  • the resin material (resin material 26a) used for the second resin layer 26 is an ultraviolet curable resin, and its viscosity in an uncured state is 3000 mPa ⁇ s to 7000 mPa ⁇ s.
  • the second glass substrate 28 is brought into contact with the resin material 26 a so that the outer peripheral portion of the second resin layer 26 is positioned inside the outer peripheral portion of the first resin layer 24. In this way, the PF lens 21 in which the two resin layers 24 and 26 are formed between the two glass substrates 22 and 28 is manufactured.
  • the second resin layer 26 is formed by bringing the second glass substrate 28 on which the primer layer 29 is formed into contact with the resin material 26 a to form the second resin layer 26. 26 and the second glass substrate 28 can be bonded to the second resin layer 26 at the same time. Therefore, when the PF lens 21 in which the two resin layers 24 and 26 are molded between the two glass substrates 22 and 28 is manufactured, it is not necessary to mold the second resin layer 26 with a molding die. The manufacturing process of the lens 21 can be simplified.
  • the second glass substrate 28 on which the primer layer 29 is formed is brought into contact with the resin material 26a to form the second resin layer 26.
  • the present invention is not limited to this. It is not a thing.
  • the second glass substrate 8 may be stacked on the second resin layer 6 and bonded (bonded) using an adhesive 9.
  • the PF lens 41 in which the two resin layers 4 and 6 are formed between the two glass substrates 2 and 8 is manufactured. In this case, it is not necessary to form a primer layer on the second glass substrate 8, and the manufacturing process of the PF lens 41 can be simplified.
  • the present invention is not limited to this.
  • three or more resin layers are formed.
  • the present invention can be applied to a case where a plurality of layers are stacked on the base material for each layer.
  • the viscosity of the resin material used when molding at least one of the plurality of layers can be 3000 mPa ⁇ s to 7000 mPa ⁇ s.
  • the viscosity of the resin material can be 4600 mPa ⁇ s to 5400 mPa ⁇ s.
  • a glass substrate is used as a base material.
  • the present invention is not limited to this.
  • a plastic substrate may be used as long as it is a transparent material.
  • the glass substrate, the first resin layer, and the second resin layer are each formed in a disc shape.
  • the present invention is not limited to this, and the glass substrate, one layer At least one surface (one or the other surface) of the second resin layer or the second resin layer may be a spherical surface or an aspheric surface.
  • the outer peripheral portion may be cut and finished in a desired shape.
  • the thickness of the second resin layer can be 50 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • the PF lens which is a kind of diffractive optical element
  • the present invention is not limited to this. The present invention can be applied even to an element.

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Abstract

　ガラス基板２の上に２つの樹脂層４，６を各層ごとに重ねて成形する光学素子１の製造方法であって、２つの樹脂層４，６のうちガラス基板２の方から数えて２層目の樹脂層６を成形する際、２層目の樹脂層６の外周部が該２層目の樹脂層６よりガラス基板２側に位置する１層目の樹脂層４の外周部よりも内側に位置するように成形を行う。

Description

光学素子の製造方法および光学素子
　本発明は、光学素子およびその製造方法に関する。
　光学素子の製造には、成形加工がよく用いられる（例えば、特許文献１を参照）。例えば、密着複層型の回折光学素子である位相フレネルレンズの成形加工を行う場合、円盤状のガラス基板と該ガラス基板に近接させた成形型との間隙に第１の樹脂材を充填し、回折格子を有する１層目の樹脂層を成形する。さらに、１層目の樹脂層の上に滴下された第１の樹脂材と屈折率の異なる第２の樹脂材に対して成形型を押圧させ、２層目の樹脂層を成形する。これにより、密着複層型の回折光学素子を成形することができる。
特許第４０２９２０８号公報
　しかしながら、上述した方法で複数の層を成形する際、２層目の層の外径が１層目の層の外径よりも大きいと、１層目の層からはみ出した２層目の層の外周部で気体を内側に巻き込みやすく、光学素子に気泡が混入して見映えが劣るおそれがあった。
　本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、気泡の混入を防止した光学素子の製造方法および光学素子を提供することを目的とする。
　このような目的達成のため、本発明に係る光学素子の製造方法は、基材の上に複数の層を各層ごとに重ねて成形する光学素子の製造方法であって、前記複数の層のうち前記基材の方から数えて２層目以降の層を成形する際、成形を行う層の外周部が該層より前記基材側に位置する層の外周部よりも内側に位置するように前記成形を行うようになっている。
　なお、上述の製造方法では、前記複数の層が２つの層であり、前記２つの層のうち前記基材の方から数えて２層目の層を成形する際、前記２層目の層の外周部が前記２層目の層より前記基材側に位置する１層目の層の外周部よりも内側に位置するように前記成形を行うことが好ましい。
　また、上述の製造方法では、樹脂材料を用いて前記１層目の層および前記２層目の層をそれぞれ成形し、前記２層目の層を成形する際に用いられる樹脂材料の粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上７０００ｍＰａ・ｓ以下とすることができる。
　また、上述の製造方法では、前記基材の上に回折格子を有する前記１層目の層を成形し、前記１層目の層の上に前記２層目の層を前記回折格子に密着させるように重ねて成形し、前記１層目の層を成形する際に用いられる樹脂材料の粘度が２００ｍＰａ・ｓ以上８００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。
　また、上述の製造方法では、樹脂材料を用いて前記各層をそれぞれ成形し、前記複数の層のうち少なくともいずれかの層を成形する際に用いられる樹脂材料の粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上７０００ｍＰａ・ｓ以下とすることができる。
　また、上述の製造方法では、前記各層の厚さがそれぞれ５０μｍ以上４００μｍ以下であることが好ましい。
　また、第１の本発明に係る光学素子は、上述した光学素子の製造方法を用いて製造されるようになっている。
　また、第２の本発明に係る光学素子は、基材と、前記基材の上に重ねて成形された複数の層とを備え、前記複数の層のうち前記基材の方から数えて２層目以降の層の外周部は、該層より前記基材側に位置する層の外周部よりも内側に位置するようになっている。
　なお、第２の光学素子において、前記複数の層が２つの層であり、前記２つの層のうち前記基材の方から数えて２層目の層の外周部は、前記２層目の層より前記基材側に位置する１層目の層の外周部よりも内側に位置することが好ましい。
　また、第２の光学素子において、前記１層目の層および前記２層目の層がそれぞれ樹脂材料を用いて成形され、前記２層目の層の成形に用いられる樹脂材料の粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上７０００ｍＰａ・ｓ以下とすることができる。
　また、第２の光学素子において、前記基材の上に回折格子を有する前記１層目の層が成形され、前記１層目の層の上に前記２層目の層が前記回折格子に密着するように重ねて成形され、前記１層目の層の成形に用いられる樹脂材料の粘度が２００ｍＰａ・ｓ以上８００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。
　また、第２の光学素子において、前記複数の層における各層がそれぞれ樹脂材料を用いて成形され、前記複数の層のうち少なくともいずれかの層の成形に用いられる樹脂材料の粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上７０００ｍＰａ・ｓ以下とすることができる。
　また、第２の光学素子において、前記複数の層における各層の厚さがそれぞれ５０μｍ以上４００μｍ以下であることが好ましい。
　本発明によれば、光学素子に気泡が混入するのを防止することができる。
（ａ）～（ｅ）は第１実施形態に係る位相フレネルレンズの成形工程をこの順に示す模式図であり、（ｆ）は位相フレネルレンズの変形例を示す模式図である。 第１実施形態に係る位相フレネルレンズの側断面図である。 位相フレネルレンズの製造方法を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る位相フレネルレンズの側断面図である。 第２実施形態に係る位相フレネルレンズの成形工程について（ａ）～（ｄ）へ順に示す模式図である。
　以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。第１実施形態における光学素子の一例として密着複層型の回折光学素子である位相フレネルレンズ（以下、ＰＦレンズ１と称する）が図２に示されている。第１実施形態のＰＦレンズ１は、ガラス基板２と、ガラス基板２の上に成形された１層目の樹脂層４と、１層目の樹脂層４の上に重ねて成形された２層目の樹脂層６とを有して構成される。ガラス基板２は、透明のガラス材料を用いて円盤状に成形され、ガラス基板２の一方の面（１層目の樹脂層４と接合する方の面）には、シランカップリング剤からなるプライマー層３が形成されている。
　ガラス基板２の方から数えて１層目の樹脂層４は、透明の樹脂材料を用いて円盤状に成形され、１層目の樹脂層４の一方の面（２層目の樹脂層６と接合する方の面）には、複数の輪帯が同心円状に並ぶ回折格子５が形成されている。１層目の樹脂層４の径は、ガラス基板２の径よりも若干小さく（且つ、ＰＦレンズ１の有効径よりも大きく）、１層目の樹脂層４の外周部がガラス基板２の外周部よりも内側に位置するようになっている。また、１層目の樹脂層４の厚さは、例えば、５０μｍ～４００μｍである。なお、各図において、説明容易化のため、回折格子５の輪帯の数を少なく記載しているが、実際の輪帯数は使用可能な程度に十分多いものとする。また、各図において、説明容易化のため、断面図のハッチングを省略している。
　ガラス基板２の方から数えて２層目の樹脂層６は、１層目の樹脂層４と屈折率が異なる透明の樹脂材料を用いて円盤状に成形される。２層目の樹脂層６の径は、１層目の樹脂層４の径よりも若干小さく（且つ、ＰＦレンズ１の有効径よりも大きく）、２層目の樹脂層６の外周部が１層目の樹脂層４の外周部よりも内側に位置するようになっている。また、２層目の樹脂層６の厚さは、例えば、５０μｍ～４００μｍである。
　以上のように構成されるＰＦレンズ１の製造方法について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、ガラス基板２の上に１層目の樹脂層４を成形し接合させる（ステップＳ１０１）。１層目の樹脂層４を成形する際、図１（ａ）に示すように、ガラス基板２の一方の面にシランカップリング剤／エチルアルコール／水（酢酸でやや酸性にした水）の混合液をスピンコートにより全面的に塗布し、ベーキングしてプライマー層３を形成する。プライマー層３を形成したガラス基板２の一方の面に所定の格子形状を有する第１の成形型（金型）１０を近接させ、図１（ｂ）に示すように、その間隙に１層目の樹脂層４を成形するための未硬化の樹脂材４ａを充填する。この状態で、ガラス基板２の他方の面から樹脂材４ａに向けて紫外線を所定の照射量（例えば、２０００～４０００ｍＪ／cm2）だけ照射し、未硬化の樹脂材４ａを硬化させた後、離型する。
　これにより、第１の成形型１０の格子形状が樹脂材４ａに転写されて回折格子５を有する１層目の樹脂層４が成形されるとともに、当該１層目の樹脂層４がプライマー層３を介してガラス基板２の一方の面に接合される。なお、１層目の樹脂層４に用いられる樹脂材料（樹脂材４ａ）は紫外線硬化樹脂であり、未硬化状態での粘度は２００ｍＰａ・ｓ～８００ｍＰａ・ｓである。また成形の際、１層目の樹脂層４の外周部がガラス基板２の外周部の内側に位置するように樹脂材４ａの充填を行う。
　次に、１層目の樹脂層４の上に２層目の樹脂層６を重ねて成形し接合させる（ステップＳ１０２）。２層目の樹脂層６を成形する際、図１（ｃ）に示すように、１層目の樹脂層４の上に２層目の樹脂層６を成形するための未硬化の樹脂材６ａを滴下し、図１（ｄ）に示すように、滴下した樹脂材６ａに第２の成形型（金型）１２を当接させて成形した後、１層目と同様に紫外線硬化させて離型する。なお、第２の成形型１２の表面（転写面）は平面となるように形成される。また、第２の成形型１２の表面（転写面）は、球面や非球面であってもよく、２層目の樹脂層６の形状に応じて決定される。
　これにより、図１（ｅ）に示すように、他方の面で回折格子５に密着するように２層目の樹脂層６が成形されるとともに、当該２層目の樹脂層６が１層目の樹脂層４の一方の面に接合される。なお、２層目の樹脂層６に用いられる樹脂材料（樹脂材６ａ）は紫外線硬化樹脂であり、未硬化状態での粘度は３０００ｍＰａ・ｓ～７０００ｍＰａ・ｓである。また成形の際、２層目の樹脂層６の外周部が１層目の樹脂層４の外周部の内側に位置するように第２の成形型１２を樹脂材６ａに当接させる。このようにして、ガラス基板２の上に２つの樹脂層４，６が成形されたＰＦレンズ１が製造される。
　この結果、第１実施形態によれば、２層目の樹脂層６の外周部が該２層目の樹脂層６よりガラス基板２側に位置する１層目の樹脂層４の外周部よりも内側に位置するため、成形の際に２層目の樹脂材６ａの外周部が１層目の樹脂層４からはみ出して内側に気体を巻き込むことがなく、ＰＦレンズ１に気泡が混入するのを防止することができる。
　また、２層目の樹脂層６を成形する際に用いられる樹脂材料（樹脂材６ａ）の粘度が３０００ｍＰａ・ｓ～７０００ｍＰａ・ｓであり、このような比較的粘度の高い樹脂材料を２層目の樹脂層６に用いた場合、成形の際に２層目の樹脂材６ａの外周部が１層目の樹脂層４からはみ出すと内側に気体を巻き込みやすいため、ＰＦレンズ１に気泡が混入するのを効果的に防止することができる。なお、２層目の樹脂層６を成形する際に用いられる樹脂材料（樹脂材６ａ）の粘度の範囲を４６００ｍＰａ・ｓ～５４００ｍＰａ・ｓにすることもできる。
　また、１層目の樹脂層４を成形する際に用いられる樹脂材料（樹脂材４ａ）の粘度が２００ｍＰａ・ｓ～８００ｍＰａ・ｓであり、２層目の樹脂層６よりも粘度が低い樹脂材料を１層目の樹脂層４に用いることで、１層目の樹脂層４で気泡が混入するのを防止することができる。なお、１層目の樹脂層４を成形する際に用いられる樹脂材料（樹脂材４ａ）の粘度の範囲を４００ｍＰａ・ｓ～６００ｍＰａ・ｓにすることもできる。
　また、１層目の樹脂層４および２層目の樹脂層６の厚さがそれぞれ５０μｍ～４００μｍであり、各層の厚さがこのような範囲で、２つの樹脂層を適切に成形することができる。
　次に、ＰＦレンズの第２実施形態について図４を参照しながら説明する。第２実施形態のＰＦレンズ２１は、第１のガラス基板２２と、第１のガラス基板２２の上に成形された１層目の樹脂層２４と、１層目の樹脂層２４の上に重ねて成形された２層目の樹脂層２６と、２層目の樹脂層２６の上に重ねて接合された第２のガラス基板２８とを有して構成される。第１のガラス基板２２は、透明のガラス材料を用いて円盤状に成形され、第１のガラス基板２２の一方の面（１層目の樹脂層２４と接合する方の面）には、シランカップリング剤からなるプライマー層２３が形成されている。
　第１のガラス基板２２の方から数えて１層目の樹脂層２４は、透明の樹脂材料を用いて円盤状に成形され、１層目の樹脂層２４の一方の面（２層目の樹脂層２６と接合する方の面）には、複数の輪帯が同心円状に並ぶ回折格子２５が形成されている。１層目の樹脂層２４の径は、第１のガラス基板２２の径よりも若干小さく（且つ、ＰＦレンズ２１の有効径よりも大きく）、１層目の樹脂層２４の外周部が第１のガラス基板２２の外周部よりも内側に位置するようになっている。また、１層目の樹脂層２４の厚さは、例えば、５０μｍ～４００μｍである。
　第１のガラス基板２２の方から数えて２層目の樹脂層２６は、１層目の樹脂層２４と屈折率が異なる透明の樹脂材料を用いて円盤状に成形される。２層目の樹脂層２６の径は、１層目の樹脂層２４の径よりも若干小さく（且つ、ＰＦレンズ２１の有効径よりも大きく）、２層目の樹脂層２６の外周部が１層目の樹脂層２４の外周部よりも内側に位置するようになっている。また、２層目の樹脂層２６の厚さは、例えば、５０μｍ～４００μｍである。
　第２のガラス基板２８は、透明のガラス材料を用いて円盤状に成形され、第２のガラス基板２８の他方の面（２層目の樹脂層２６と接合する方の面）には、シランカップリング剤からなるプライマー層２９が形成されている。
　以上のように構成されるＰＦレンズ２１の製造方法について説明する。第２実施形態に係るＰＦレンズ２１の製造方法は、第１実施形態の場合と同様のフローであり、図３に示すフローチャートを用いて説明を行う。まず、第１のガラス基板２２の上に１層目の樹脂層２４を成形し接合させる（ステップＳ１０１）。第１のガラス基板２２の上に１層目の樹脂層２４を成形する際、図５（ａ）に示すように、第１のガラス基板２２の一方の面にシランカップリング剤／エチルアルコール／水（酢酸でやや酸性にした水）の混合液をスピンコートにより全面的に塗布し、ベーキングしてプライマー層２３を形成する。プライマー層２３を形成した第１のガラス基板２２の一方の面に所定の格子形状を有する成形型（金型）３０を近接させ、図５（ｂ）に示すように、その間隙に１層目の樹脂層２４を成形するための未硬化の樹脂材２４ａを充填する。この状態で、第１のガラス基板２２の他方の面から樹脂材２４ａに向けて紫外線を所定時間（例えば、２分間）だけ照射し、未硬化の樹脂材２４ａを硬化させた後、離型する。
　これにより、成形型３０の格子形状が樹脂材２４ａに転写されて回折格子２５を有する１層目の樹脂層２４が成形されるとともに、当該１層目の樹脂層２４がプライマー層２３を介してガラス基板２２の一方の面に接合される。なお、１層目の樹脂層２４に用いられる樹脂材料（樹脂材２４ａ）は紫外線硬化樹脂であり、未硬化状態での粘度は２００ｍＰａ・ｓ～８００ｍＰａ・ｓである。また成形の際、１層目の樹脂層２４の外周部が第１のガラス基板２２の外周部の内側に位置するように樹脂材２４ａの充填を行う。
　次に、１層目の樹脂層２４の上に２層目の樹脂層２６を重ねて成形し接合させる（ステップＳ１０２）。２層目の樹脂層２６を成形する際、図５（ｃ）に示すように、１層目の樹脂層２４の上に２層目の樹脂層２６を成形するための未硬化の樹脂材２６ａを滴下し、図５（ｄ）に示すように、滴下した樹脂材２６ａに第２のガラス基板２８を当接させて成形した後、１層目と同様に紫外線硬化させる。なおこのとき、第１のガラス基板２２と同様に第２のガラス基板２８の他方の面にプライマー層２９を形成し、このプライマー層２９を樹脂材２６ａに当接させることにより、２層目の樹脂層２６の成形と２層目の樹脂層２６に対する第２のガラス基板２８の接合を同時に行うことができる。
　これにより、他方の面で回折格子２５に密着するように２層目の樹脂層２６が成形されるとともに、当該２層目の樹脂層２６が１層目の樹脂層２４の一方の面に接合され、また同時に、２層目の樹脂層２６の一方の面にプライマー層２９を介して第２のガラス基板２８が接合される。なお、２層目の樹脂層２６に用いられる樹脂材料（樹脂材２６ａ）は紫外線硬化樹脂であり、未硬化状態での粘度は３０００ｍＰａ・ｓ～７０００ｍＰａ・ｓである。また成形の際、２層目の樹脂層２６の外周部が１層目の樹脂層２４の外周部の内側に位置するように第２のガラス基板２８を樹脂材２６ａに当接させる。このようにして、２つのガラス基板２２，２８の間に２つの樹脂層２４，２６が成形されたＰＦレンズ２１が製造される。
　この結果、第２実施形態によれば、第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。また、第２実施形態によれば、プライマー層２９が形成された第２のガラス基板２８を樹脂材２６ａに当接させて２層目の樹脂層２６を成形するため、２層目の樹脂層２６の成形と２層目の樹脂層２６に対する第２のガラス基板２８の接合を同時に行うことができる。そのため、２つのガラス基板２２，２８の間に２つの樹脂層２４，２６が成形されたＰＦレンズ２１を製造する場合に、成形型により２層目の樹脂層２６を成形する必要が無く、ＰＦレンズ２１の製造工程を簡略化することができる。
　なお、上述の第２実施形態において、プライマー層２９が形成された第２のガラス基板２８を樹脂材２６ａに当接させて２層目の樹脂層２６を成形しているが、これに限られるものではない。例えば、図１（ａ）～（ｅ）に示すように、上述の第１実施形態と同様にして、（第１の）ガラス基板２の上に２つの樹脂層４，６を成形した後、図１（ｆ）に示すように、接着剤９を用いて第２のガラス基板８を２層目の樹脂層６の上に重ねて接着（接合）するようにしてもよい。このようにすれば、接着剤９を用いて第２のガラス基板８を接着するので、２つのガラス基板２，８の間に２つの樹脂層４，６が成形されたＰＦレンズ４１を製造する場合に、第２のガラス基板８にプライマー層を形成する必要がなく、ＰＦレンズ４１の製造工程を簡略化することができる。
　また、上述の各実施形態において、（第１の）ガラス基板の上に２つの樹脂層を成形しているが、これに限られるものではなく、例えば、３層以上の樹脂層を成形するようにしてもよく、基材の上に複数の層を各層ごとに重ねて成形する場合に、本発明を適用することができる。この場合、複数の層のうち少なくともいずれかの層を成形する際に用いられる樹脂材料の粘度を、３０００ｍＰａ・ｓ～７０００ｍＰａ・ｓにすることができる。なお、樹脂材料の粘度を、４６００ｍＰａ・ｓ～５４００ｍＰａ・ｓにすることもできる。
　また、上述の各実施形態において、基材としてガラス基板を用いているが、これに限られるものではなく、例えば、プラスチック製の基板であってもよく、透明な材料であればよい。
　また、上述の各実施形態において、ガラス基板、１層目の樹脂層、および２層目の樹脂層がそれぞれ円盤状に形成されているが、これに限られるものではなく、ガラス基板、１層目の樹脂層、および２層目の樹脂層の少なくともいずれかの面（一方もしくは他方の面）が球面もしくは非球面であってもよい。また、ガラス基板に１層目の樹脂層および２層目の樹脂層を成形した後、外周部をカットして所望の形状に仕上げるようにしてもよい。なお、２層目の樹脂層が非球面を有する場合、２層目の樹脂層の厚さを５０μｍ～１０００μｍにすることができる。
　また、上述の各実施形態において、回折光学素子の一種であるＰＦレンズを例に説明したが、これに限られるものではなく、一般的なフレネルレンズや、非球面レンズ、マイクロレンズアレイ等の光学素子であっても、本発明を適用可能である。
　　１　ＰＦレンズ（第１実施形態）　　　　　２　ガラス基板（基材）
　　４　１層目の樹脂層　　　　　　　　　　　５　回折格子
　　６　２層目の樹脂層
　２１　ＰＦレンズ（第２実施形態）　　　　２２　第１のガラス基板（基材）
　２４　１層目の樹脂層　　　　　　　　　　２５　回折格子
　２６　２層目の樹脂層
　４１　ＰＦレンズ（変形例）

Claims (13)

  1. 　基材の上に複数の層を各層ごとに重ねて成形する光学素子の製造方法であって、
    　前記複数の層のうち前記基材の方から数えて２層目以降の層を成形する際、成形を行う層の外周部が該層より前記基材側に位置する層の外周部よりも内側に位置するように前記成形を行うことを特徴とする光学素子の製造方法。
  2. 　前記複数の層が２つの層であり、
    　前記２つの層のうち前記基材の方から数えて２層目の層を成形する際、前記２層目の層の外周部が前記２層目の層より前記基材側に位置する１層目の層の外周部よりも内側に位置するように前記成形を行うことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
  3. 　樹脂材料を用いて前記１層目の層および前記２層目の層をそれぞれ成形し、
    　前記２層目の層を成形する際に用いられる樹脂材料の粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上７０００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項２に記載の光学素子の製造方法。
  4. 　前記基材の上に回折格子を有する前記１層目の層を成形し、
    　前記１層目の層の上に前記２層目の層を前記回折格子に密着させるように重ねて成形し、
    　前記１層目の層を成形する際に用いられる樹脂材料の粘度が２００ｍＰａ・ｓ以上８００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項３に記載の光学素子の製造方法。
  5. 　樹脂材料を用いて前記各層をそれぞれ成形し、
    　前記複数の層のうち少なくともいずれかの層を成形する際に用いられる樹脂材料の粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上７０００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
  6. 　前記各層の厚さがそれぞれ５０μｍ以上４００μｍ以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  7. 　請求項１から６のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法を用いて製造されることを特徴とする光学素子。
  8. 　基材と、前記基材の上に重ねて成形された複数の層とを備え、
    　前記複数の層のうち前記基材の方から数えて２層目以降の層の外周部は、該層より前記基材側に位置する層の外周部よりも内側に位置することを特徴とする光学素子。
  9. 　前記複数の層が２つの層であり、
    　前記２つの層のうち前記基材の方から数えて２層目の層の外周部は、前記２層目の層より前記基材側に位置する１層目の層の外周部よりも内側に位置することを特徴とする請求項８に記載の光学素子。
  10. 　前記１層目の層および前記２層目の層がそれぞれ樹脂材料を用いて成形され、
    　前記２層目の層の成形に用いられる樹脂材料の粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上７０００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項９に記載の光学素子。
  11. 　前記基材の上に回折格子を有する前記１層目の層が成形され、
    　前記１層目の層の上に前記２層目の層が前記回折格子に密着するように重ねて成形され、
    　前記１層目の層の成形に用いられる樹脂材料の粘度が２００ｍＰａ・ｓ以上８００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の光学素子。
  12. 　前記複数の層における各層がそれぞれ樹脂材料を用いて成形され、
    　前記複数の層のうち少なくともいずれかの層の成形に用いられる樹脂材料の粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上７０００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項８に記載の光学素子。
  13. 　前記複数の層における各層の厚さがそれぞれ５０μｍ以上４００μｍ以下であることを特徴とする請求項８から１２のいずれか一項に記載の光学素子。
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