WO2013038912A1 - 微細構造形成用型および光学素子の製造方法 - Google Patents

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    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
    • B29L2011/0016—Lenses

Definitions

  • the present invention relates to a microstructure forming mold and an optical element manufacturing method.
  • the present invention relates to a microstructure forming mold for forming a microstructure such as an antireflection structure and a method for manufacturing an optical element.
  • an antireflection film is provided on a lens surface of an imaging lens such as a camera in order to prevent reflection of unnecessary light such as ghost and flare.
  • an antireflection film provided on the surface of such an optical element such as a lens for example, a multilayer thin film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer are alternately superposed appropriately according to the wavelength of light to be antireflected is used.
  • Such a multilayer antireflection film is formed by a vacuum process such as vacuum deposition or sputtering.
  • Patent Document 1 As such an antireflection structure that does not depend on the multilayer thin film, for example, as described in Patent Document 1, a fine structure having a triangular pyramid or a quadrangular pyramid as a unit is formed on the lens surface, and the lens surface There is known an antireflection structure in which a refractive index change occurs in the vicinity.
  • Patent Document 1 an X-ray mask in which triangular prisms are arranged with a small pitch is formed, and X-rays are exposed to a resist applied on the lens through the X-ray mask, and a triangular pyramid is formed on the lens surface. A fine structure is formed.
  • Patent Document 2 describes a technique for forming an antireflection portion in which fine conical convex portions are arranged in a substantially dense shape.
  • a thin layer of an etching rate gradient material is formed on the molding surface of a mold made of a glass plate, a photoresist film is formed on the surface of the thin layer, and exposure / development is performed on the photoresist film.
  • a mask having a predetermined pattern is formed, and the etching rate gradient material layer is etched through the mask.
  • a mold for transferring the shape of the antireflection portion is formed. And using this shaping
  • An antireflection film formed by a vacuum process such as vacuum deposition or sputtering has a problem that the processing time becomes long because a thin film with a controlled film thickness needs to be provided in multiple layers.
  • the directivity is high in the vacuum process, the film thickness varies between the central portion and the outer peripheral portion depending on the lens shape, for example, in the case of a lens in which the unevenness of the outer peripheral portion with respect to the central portion is large. For this reason, an antireflection film having uniform antireflection characteristics over the entire lens surface cannot be obtained, and there is a problem that, for example, the antireflection film in the outer peripheral portion is inferior in comparison with the central portion. .
  • the present invention has been made in view of the problems as described above, and is capable of easily and quickly forming an antireflection structure on the surface of the workpiece even when the surface shape of the workpiece changes. It is an object of the present invention to provide a structure forming mold and a method for manufacturing an optical element.
  • a microstructure that forms a concavo-convex microstructure on the surface of the workpiece having a curved surface A forming die, a molding surface portion for transferring the fine structure, a base portion that supports the molding surface portion so as to be bendable, and a mold deforming portion that curves the molding surface portion by deforming the base portion.
  • the molding surface portion is processed with a shape for transferring the microstructure on the surface of the base portion. good.
  • the mold deforming portion faces the concave portion of the workpiece, and the base portion There may be provided at least one of a convex deforming portion for projecting the surface of the substrate and a concave deforming portion for concaving the surface of the base portion facing the convex portion of the workpiece.
  • the mold deforming portion supplies a fluid to the inside of the base portion. It may have a volume change chamber that is accommodated and capable of at least one of an increase and a decrease in volume due to a change in pressure of the fluid, and a pressure control means that changes the pressure of the fluid in the volume change chamber. .
  • the base portion is configured by bonding a plurality of members forming the volume change chamber. Also good.
  • the microstructure is an antireflection structure in which weights are gathered. There may be.
  • a step of forming an optical element body which is a workpiece having an optical surface having a curvature on the surface, and a molding resin is applied to the optical surface And a state in which the molding surface portion is deformed into a shape along the shape of the optical surface by the mold deforming portion of the microstructure forming mold according to any one of the first aspect to the sixth aspect. Then, the molding surface portion of the microstructure molding die is pressed against the optical surface via the molding resin, and the shape of the molding surface portion of the microstructure molding die is transferred to the molding resin. And forming the microstructure on the optical surface.
  • the molding surface portion can be curved by the mold deforming portion, even if the surface shape of the workpiece changes, it is reflected on the surface of the workpiece. There exists an effect that a prevention structure can be formed easily and rapidly.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a microstructure forming mold and a surface processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is CC sectional drawing of FIG. 2A. It is the D section detail drawing of FIG. 2A. It is typical process explanatory drawing which shows the manufacturing process of the type
  • FIG. 4B It is typical process explanatory drawing which shows the manufacturing process following FIG. 4B of the type
  • FIG. 8B It is a typical block diagram of the type
  • FIG. 9B is a sectional view taken along line GG in FIG. 9A. It is operation
  • FIG. 1A is a schematic plan view showing the configuration of an optical element manufactured by the method for manufacturing an optical element according to the first embodiment of the present invention.
  • 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1A
  • FIG. 1C is a detailed view of a portion B in FIG. 1A.
  • FIG. 2A is a schematic configuration diagram of a microstructure forming mold and a surface processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • 2B is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 2A
  • FIG. 2C is a detailed view of a portion D in FIG. 2A.
  • the mold for forming a fine structure of the present embodiment is a mold for forming an uneven microstructure on the surface of a workpiece having a curvature.
  • the workpiece is not particularly limited as long as it is a member that performs surface processing for forming a concave-convex microstructure on the surface having a curvature.
  • the microstructure is not particularly limited as long as it can be formed by resin molding.
  • the workpiece is the lens body 1 (optical element body), and the fine structure is an antireflection structure by the antireflection portion 2.
  • the antireflection portion 2 is formed in the lens body 1 to manufacture the lens 1A that is an optical element will be described.
  • the lens body 1 is a single concave flat lens including a spherical concave lens surface 1a (a surface having a curvature, an optical surface) and a flat lens surface 1b.
  • the antireflection part 2 can be formed on both the concave lens surface 1a and the flat lens surface 1b.
  • the antireflection part 2 is formed on the concave lens surface 1a.
  • the concave lens surface 1a is processed to have a surface shape and surface accuracy based on the design specifications of the lens before the antireflection portion 2 is formed.
  • the surface shape design data is stored in advance in the fluid supply unit 8 of the surface processing apparatus 10 to be described later.
  • the material of the lens body 1 may be glass or synthetic resin. Further, the method of forming the concave lens surface 1a may be polishing or molding.
  • the antireflection part 2 is an aggregate of conical protrusions 2a arranged densely on the concave lens surface 1a, and is formed of UV curable resin in this embodiment.
  • a material in which the difference in refractive index is as small as possible is selected according to the refractive index of the material of the lens body 1.
  • the UV curable resin is PAK-02 (trade name; manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) A refractive index of 1.5) is employed.
  • the shape of the protrusion 2a can be appropriately set according to the wavelength to be prevented from reflection and the target value of reflectance.
  • the shape of each protrusion 2a in order to reduce the reflectance of the incident light with a wavelength of 380 nm to 780 nm on the concave lens surface 1a to 1% or less, the shape of each protrusion 2a has a bottom surface of about 200 nm in diameter and a height of about 200 nm.
  • the adjacent pitches are approximately uniform with a pitch of about 200 nm.
  • such a lens 1A is manufactured by forming the antireflection portion 2 on the concave lens surface 1a of the lens body 1 using the surface processing apparatus 10 shown in FIG. 2A.
  • the schematic configuration of the surface processing apparatus 10 includes a holding unit 3, a UV light source 4, a microstructure forming mold 5, and a fluid supply unit 8 (pressure control unit).
  • the holding unit 3 holds the lens body 1 when performing surface processing.
  • the holding unit 3 can hold the outer peripheral portion and the lens side surface of the flat lens surface 1b with the optical axis O aligned with the vertical axis and the concave lens surface 1a facing upward.
  • a hole 3a that is opened larger than the lens effective diameter of the lens 1A is provided through the central portion of the holding portion 3.
  • the central axis of the hole 3 a is in a positional relationship aligned with the optical axis O of the lens body 1 held by the holding unit 3.
  • the UV light source 4 is a light source that irradiates the lens body 1 with ultraviolet light (UV light), and is used to cure the UV curable resin applied to the concave lens surface 1a.
  • UV light ultraviolet light
  • the UV light source 4 is disposed below the holding unit 3 at a position overlapping the center of the hole 3a. For this reason, the UV light irradiated upward from the UV light source 4 passes through the hole 3a, enters the lens body 1, and is irradiated on the entire surface of the concave lens surface 1a.
  • the microstructure forming mold 5 has a flat, substantially cylindrical outer shape, and is disposed above the holding portion 3.
  • the central axis Z of the microstructure forming mold 5 is arranged along the vertical axis and is aligned with the optical axis O of the lens body 1 held by the holding unit 3.
  • the microstructure forming mold 5 includes a base portion 5A and a base member 5B in order from the side closer to the holding portion 3 (lower side).
  • the base portion 5A and the base member 5B each have a disk-like outer shape with the same diameter.
  • An elevating arm 9 that is advanced and retracted along the vertical axis by a drive mechanism (not shown) is connected to the center of the upper end of the base member 5B. Therefore, the microstructure forming mold 5 can be moved up and down along the vertical axis by moving the lifting arm 9 back and forth.
  • a molding surface portion 5a for transferring the shape of the antireflection portion 2 is provided on the lower surface side of the base portion 5A.
  • the molding surface portion 5a has an uneven shape obtained by inverting the uneven shape of the antireflection portion 2.
  • the upper surface of the base portion 5A is joined to the lower surface of the base member 5B.
  • the shape of the molding surface portion 5a has a shape in which a large number of conical hole portions obtained by inverting the shape of the protrusion 2a are formed on a lower end side plane (hereinafter referred to as a tip surface). As a concave shape.
  • the molding surface portion 5a has a configuration in which a shape for transferring the antireflection portion 2 is processed on the surface of the base portion 5A.
  • the material of the base portion 5A is made of an easily deformable elastic body such as rubber or elastomer. For this reason, 5 A of base parts are supporting the molding surface part 5a so that curvature is possible.
  • the material of the base portion 5A is, for example, rubber made of a silicon admixture. Inside the base portion 5A, a cavity 6 and an annular cavity 7 are provided near the molding surface 5a.
  • the hollow portion 6 is a spherical or spheroid-shaped space that is flat in the vertical direction and is provided at the center of the base portion 5A in plan view.
  • a fluid supply path 6a made of a metal pipe or the like is penetrated through the upper portion of the hollow portion 6, and fluid can flow in and out from the outside through the fluid supply path 6a.
  • the annular cavity 7 is an annular space having a circular or elliptical cross section, and is disposed at a position that is concentric with the cavity 6.
  • a fluid supply path 7a made of a metal pipe or the like is passed through the upper portion of the annular cavity 7, and fluid can flow in and out from the outside through the fluid supply path 7a.
  • the base member 5B is a member that fixes the upper surface of the flexible microstructure forming die 5, and is made of, for example, a highly rigid material that is less likely to be deformed than the base portion 5A, such as metal. Further, the base member 5B has a function of dispersing the pressure on the upper surface of the base portion 5A when pressure acts on the microstructure forming mold 5 from the lifting arm 9 as the lifting arm 9 moves up and down. Yes. Inside the base member 5B, fluid supply passages 6a and 7a extending upward from the base portion 5A are piped. The fluid supply paths 6a and 7a are each extended to the side surface of the base member 5B, and connected to flexible fluid supply pipes 8a and 8b on the side surface of the base member 5B.
  • the fluid supply unit 8 sends or sucks fluid to the fluid supply paths 6a and 7a through the fluid supply pipes 8a and 8b.
  • a fluid storage unit that stores a fluid
  • two systems of pump units that independently send or suck fluid to the fluid supply pipes 8a and 8b
  • a pressure control unit that controls the operation of each pump unit.
  • the fluid supplied by the fluid supply unit 8 may be a gas such as air or a liquid such as water.
  • the fluid supply unit 8 supplies air to the cavity 6 and the annular cavity 7, and controls the air pressure in the cavity 6 and the annular cavity 7. The volume of the part 7 is controlled.
  • the cavity portion 6, the annular cavity portion 7, and the fluid supply portion 8 constitute a mold deforming portion that bends the molding surface portion 5a by deforming the base portion 5A. Further, the cavity 6 and the annular cavity 7 constitute a volume change chamber in which a fluid is accommodated in the base portion 5A and at least one of an increase and a decrease in volume can be achieved by a change in pressure of the fluid. .
  • the fluid supply unit 8 constitutes pressure control means for changing the pressure of the fluid in the volume change chamber.
  • 3A, 3B, 3C, and 3D are schematic process explanatory views showing a manufacturing process of the microstructure forming mold according to the first embodiment of the present invention.
  • 4A, 4B, and 4C are schematic process explanatory views showing a manufacturing process subsequent to FIG. 3D of the microstructure forming mold according to the first embodiment of the present invention.
  • 3A, 3B, 3C, and 3D are drawn as partially enlarged views of the main part for easy viewing.
  • the base portion 5A is manufactured by integration.
  • a manufacturing process of the surface layer member 14 that requires a fine processing technique such as a nanoimprint technique and a general molding technique can be employed. Since the manufacturing steps of the base member 15A and the second base member 15B can be separated, efficient manufacturing can be performed.
  • the surface layer member 14 is a rubber sheet-like member made of a silicon admixture.
  • a molding surface portion 5a is formed on one surface of the surface layer member 14, and the other surface of the surface layer member 14 is a smooth flat surface.
  • the surface layer member 14 is a member having a bonding surface 14a that can be bonded and bonded to the first base member 15A.
  • the inverted microstructure 12 is formed on the substrate surface 11a of the flat master substrate 11 made of, for example, silicon.
  • the shape of the inverted fine structure 12 is a shape for transferring the shape of the antireflection portion 2 and is the same shape as the molding surface portion 5a.
  • the inversion fine structure 12 can be formed by, for example, applying a resist on the substrate surface 11a, exposing the shape pattern with, for example, an electron beam drawing apparatus, and then removing the exposed portion.
  • the substrate surface 11 a is etched along the outer shape of the inverted microstructure 12, and the surface shape of the inverted microstructure 12 is transferred to the surface of the master substrate 11.
  • the inversion fine structure part 11b is formed in the surface by the side of the base material surface 11a.
  • the master base material 11 on which the inverted fine structure portion 11b is formed is referred to as a master die 11A.
  • the inversion die 13 is formed using the master die 11A as a mother die.
  • the reverse mold 13 is formed by transferring the microstructure of a UV curable resin onto a transparent and flat substrate such as glass using UV imprint.
  • the reversal mold 13 can be produced by pressing the master mold 11A against the resin film under heating.
  • the reversal mold 13 having the fine structure portion 13a obtained by reversing the shape of the reversal fine structure portion 11b on the surface is obtained.
  • the inversion type 13 has a flat plate shape as a whole.
  • the shape of the fine structure portion 13a is a shape obtained by inverting the inverted fine structure portion 11b, and thus has a generally convex shape in which conical projections similar to those of the antireflection portion 2 are closely arranged.
  • the master mold 11A may be omitted and the reversal mold 13 may be manufactured.
  • the surface layer member 14 is formed by transferring the shape of the fine structure portion 13a using the nano-imprint technique using the reversal mold 13 as a mother mold.
  • the nanoimprint technique include a thermal method and a photocuring method.
  • a photocuring method is employed. That is, the surface layer member 14 having the molding surface portion 5a and the bonding surface 14a can be formed by applying a light (UV) curable resin between the master mold 11A and the substrate and irradiating with predetermined light. .
  • the first base member 15 ⁇ / b> A and the second base member 15 ⁇ / b> B pass through the center of the cavity portion 6 and the annular cavity portion 7 through a disk-shaped member obtained by removing the surface layer member 14 from the base portion 5 ⁇ / b> A. It is a member having a shape divided in the thickness direction (vertical direction in the figure) on a plane.
  • the first base member 15A has a joining surface 15c made of a smooth flat surface that can be bonded to the joining surface 14a of the surface layer member 14 on one surface in the thickness direction, and the first surface member 15A has the first surface on the other surface.
  • the second base member 15B has a smooth joint surface 15b that can be bonded to one surface in the thickness direction and bonded to the joint surface 15a of the first base member 15A, and the joint surface 15b from the joint surface 15b to the inside. It has a shape having a concave surface 6e and a circular groove 7B, and a joining surface 15e formed of a smooth flat surface for joining and joining to the base member 5B on the other surface.
  • the opening of the hole 6A and the annular groove 7A and the opening of the hole 6B and the annular groove 7B have the same shape, respectively, and the center position of the first base member 15A and the center of the second base member 15B. It is formed so as to be arranged in the same positional relationship with respect to the position.
  • the first base member 15A and the second base member 15B having such a configuration are manufactured by molding or machining using the same material as the surface layer member 14. It is possible to manufacture by molding using a mold for transferring each outer shape, or by molding a rubber made of a silicon admixture into a block shape and then machining the shapes of the holes 6A, 6B, etc. it can.
  • the first base member 15 ⁇ / b> A and the second base member 15 ⁇ / b> B are joined to each other by bringing the joint surfaces 15 a and 15 b into contact with each other to form the base body 15. Further, the bonding surface 15c of the first base member 15A and the bonding surface 14a of the surface layer member 14 are brought into contact with each other and bonded to each other. Thereby, the base body 15 and the surface layer member 14 are integrated.
  • a joining method of each joining surface as will be described later, an appropriate joining method that can obtain joining strength that does not peel even if the pressure in the cavity 6 and the annular cavity 7 is controlled to some extent to deform can be adopted. .
  • activated bonding using oxygen plasma is employed.
  • metal pipes are respectively inserted from the joint surface 15e of the base body 15 to penetrate the upper portions of the cavity 6 and the annular cavity 7, and fluid supply paths 6a and 7a.
  • the base portion 5A is manufactured.
  • the base 5A connects the fluid supply paths 6a and 7a arranged in advance in the base member 5B to the fluid supply paths 6a and 7a on the joint surface 15e side, and fixes the joint surface 15e to the lower surface of the base member 5B.
  • a fixing method for example, adhesion can be employed.
  • the second base member 15B is manufactured, instead of the joint surface 15e, a joint member formed with a screw portion, a fitting portion, or the like is attached, and the base member 5B can be attached to and detached from this joint member. You may make it fix to.
  • the above-described manufacturing method of the base portion 5A is an example, and can be modified as appropriate.
  • selective etching such as aluminum anodization may be employed instead of dry etching.
  • FIG. 5 is a schematic process explanatory diagram of a manufacturing method for the optical element according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic process explanatory diagram following FIG. 5 of the manufacturing method of the optical element of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic process explanatory diagram following FIG. 6 of the manufacturing method for the optical element according to the first embodiment of the present invention.
  • the lens body 1 is formed by performing appropriate processing such as cutting / polishing, glass molding, resin molding, and the like.
  • the lens body 1 is held by the holding unit 3 of the surface processing apparatus 10 with the concave lens surface 1 a facing the fine structure forming mold 5.
  • a UV curable resin 16 (molding resin) is applied on the concave lens surface 1a.
  • PAK-02 (trade name) is adopted in the present embodiment.
  • the UV curable resin 16 may be applied to the central portion in a lump shape and spread on the outer peripheral portion in a step of pressing the microstructure forming mold 5 described later.
  • the entire concave lens surface 1a may be coated in layers by spin coating or the like.
  • the fluid supply part 8 adjusts the pressure in the cavity part 6 and the annular cavity part 7 so that the molding surface part 5a is deformed into a shape that follows the shape of the concave lens surface 1a. Keep it.
  • the concave lens surface 1a is a concave spherical surface
  • the cavity portion 6 and the annular cavity portion 7 are expanded and deformed so that the center portion of the molding surface portion 5a has a convex spherical shape protruding downward. .
  • the tip surface of the molding surface portion 5a is preferably a spherical surface having the same shape as the concave lens surface 1a, but the microstructure forming die 5 is formed by bonding rubber members made of a silicon admixture, It is an easily deformable elastic body. Therefore, since the molding surface portion 5a deforms following the concave lens surface 1a when pressed, the shape of the tip surface when not pressed may be a spherical surface having substantially the same diameter as the concave lens surface 1a or a shape approximating a spherical surface.
  • the molding surface portion 5a when the tip surface of the molding surface portion 5a does not become a spherical surface having the same shape as the concave lens surface 1a, the molding surface portion 5a abuts from the top of the concave lens surface 1a and is spaced from the concave lens surface 1a toward the outer peripheral side. It is more preferable that the shape gradually increases. Specifically, for example, a spherical surface in which the radius of curvature of the tip surface of the molding surface portion 5a is slightly smaller than the radius of curvature of the concave lens surface 1a, or an aspherical surface in which the radius of curvature gradually decreases from the central portion toward the outer peripheral side, etc. preferable.
  • the correlation between the occurrence position of the reflectance variation after the formation of the antireflection portion 2 and the pressure values of the cavity portion 6 and the annular cavity portion 7 is experimentally investigated, and the reflectance variation is within the allowable range.
  • the target pressure value is set in the fluid supply unit 8.
  • the cavity part 6 and the annular cavity part 7 constitute a convex deformation part that projects the surface of the base part so as to face the concave part of the workpiece.
  • this embodiment is an example in the case of providing a some convex deformation part with respect to one recessed part of a to-be-processed body.
  • the elevating arm 9 is lowered to press the molding surface portion 5 a of the microstructure forming mold 5 against the concave lens surface 1 a through the UV curable resin 16.
  • the flexible molding surface portion 5a is deformed and is in close contact with the concave lens surface 1a.
  • the pressing force is too large, the shape of the hole of the molding surface portion 5a is deformed, and the shape error of the protrusion 2a of the antireflection portion 2 is likely to occur.
  • the UV light source 4 is turned on in a state where the microstructure forming die 5 is pressed against the concave lens surface 1a. Thereby, ultraviolet light enters the lens body 1 from the hole 3a, and the concave lens surface 1a is irradiated with ultraviolet light from the inside of the lens body 1. Thereby, the UV curable resin 16 filled in the space sandwiched between the concave lens surface 1a and the molding surface portion 5a is photocured, and the antireflection portion 2 is formed on the concave lens surface 1a.
  • the UV light source 4 is turned off, the lifting arm 9 is raised, and the microstructure forming mold 5 is separated from the concave lens surface 1a.
  • the pressure in the cavity 6 and the annular cavity 7 is gradually reduced in parallel with the rise so as to return the molding surface part 5a to the shape before deformation.
  • the center portion of the molding surface portion 5 a is first pulled upward by the reduction of the cavity portion 6.
  • the mold release resistance is lower than when the entire microstructure forming mold 5 is released from the antireflection part 2. As a result, the shape accuracy of the antireflection portion 2 can be improved.
  • the lens 1A in which the antireflection portion 2 is formed on the concave lens surface 1a is manufactured.
  • the anti-reflection portion is also provided on the flat lens surface 1b by the surface processing apparatus 10, the lens 1A is inverted and held by the holding portion 3, and the pressure of the cavity portion 6 and the annular cavity portion 7 is controlled by the molding surface portion 5a.
  • the antireflection portion can be formed in the same manner as described above.
  • the shape of the molding surface portion 5a can be changed by adjusting the pressure of the fluid in the cavity 6 and the annular cavity 7. For this reason, for example, even on a concave lens surface different from the radius of curvature of the concave lens surface 1a, the molding surface portion 5a is processed only by changing the pressure of the fluid in the cavity 6 and the annular cavity portion 7 by the fluid supply unit 8. Since it can be in close contact with the surface of the body and pressed, the antireflection part 2 can be formed with high accuracy.
  • the antireflection part 2 can be formed. For this reason, even if the surface shape of the workpiece changes, it is possible to easily and quickly form the antireflection structure on the surface of the workpiece. As a result, the manufacturing cost of the optical element provided with the antireflection part can be reduced.
  • FIG. 8A is a schematic plan view showing the configuration of an optical element manufactured by the method for manufacturing an optical element according to the second embodiment of the present invention.
  • 8B is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 8A
  • FIG. 8C is a detailed view of a portion F in FIG. 8A.
  • FIG. 9A is a schematic configuration diagram of the microstructure forming mold and the surface processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • 9B is a cross-sectional view taken along the line GG in FIG. 9A.
  • the microstructure forming mold 25 (see FIG. 9A) of the present embodiment is a mold for forming the antireflection portion 2 on the surface of the workpiece as in the first embodiment, but the first embodiment.
  • the antireflection portion 2 can be formed on a workpiece having a shape in which irregularities are mixed on the surface.
  • FIGS. 8A, 8B, and 8C an example in which the lens body 21 shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C is used as an example of the workpiece will be described.
  • the lens body 21 is a single aspheric lens having an aspheric lens surface 21a (a surface having a curvature, an optical surface) and a flat lens surface 1b and having a positive refractive power as a whole.
  • an aspheric lens surface 21a a partial concave surface is formed on the outer periphery of a partial convex surface centered on the optical axis O, and a partial convex surface is formed on the outer periphery of the concave surface.
  • the aspheric lens surface 21a is a rotationally symmetric aspheric surface having a convex surface as a whole.
  • the partial convex surface and the concave surface mean, for example, a concave-convex relationship with respect to the approximate spherical surface of the aspheric lens surface 21a.
  • 8A and 8B show the convex surface, the concave surface, and the vertex position of the convex surface (the position where the length of the foot lowered to the approximate spherical surface becomes the maximum) as a surface top P1, a valley bottom line V1, and a ridge line P2, respectively.
  • Such an aspheric lens can be used, for example, as part of an imaging lens system having a plurality of lenses.
  • the antireflection portion 2 can be formed on the flat lens surface 1b as well as the microstructure forming mold 5 of the first embodiment.
  • the antireflection portion 2 is formed on the aspheric lens surface 21a.
  • the aspheric lens surface 21a is processed to have a surface shape and surface accuracy based on the design specifications of the lens before the antireflection portion 2 is formed.
  • the surface shape design data is stored in advance in the fluid supply unit 8A of the surface processing apparatus 20 described later.
  • the material of the lens body 21 may be glass or synthetic resin.
  • the method for forming the aspheric lens surface 21a may be polishing or molding.
  • such a lens 21A is manufactured by forming the antireflection portion 2 on the aspheric lens surface 21a of the lens body 21 by the surface processing apparatus 20 shown in FIG. 9A.
  • the surface processing apparatus 20 is the same as the surface processing apparatus 10 of the first embodiment except that the microstructure forming mold 5 and the fluid supply unit 8 are replaced with a microstructure forming mold 25 and a fluid supply unit 8A (pressure control means). It was. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.
  • the fine structure forming die 25 includes a base portion 25A and a base member 25B instead of the base portion 5A and the base member 5B of the fine structure forming die 5.
  • the base portion 25A is made of an easily deformable elastic body such as rubber or elastomer, and is formed of the same material as the base portion 5A of the first embodiment. However, instead of the cavity 6 and the annular cavity 7 of the base body 5A, a cavity 26 and annular cavities 27 and 28 are provided.
  • the cavity 26 is a spheroidal space that is flat in the vertical direction and is provided at the center of the base portion 25A in plan view.
  • a fluid supply path 26a made of a metal pipe or the like is penetrated through the upper portion of the cavity 26, and fluid can flow in and out from the outside through the fluid supply path 26a.
  • a function of discharging the fluid and deforming the molding surface portion 5a into a partial concave shape is provided.
  • the annular cavity 27 is an annular space having a circular or elliptical cross section, and is arranged at a position centered on a circle C1 that is concentric with the center of the cavity 26, as shown in FIG. 9B. Yes.
  • a fluid supply path 27a made of a metal pipe or the like is penetrated through the upper portion of the annular cavity 27, and fluid can flow in and out from the outside through the fluid supply path 27a.
  • a function of causing a fluid to flow and deforming the molding surface portion 5a into a partial convex shape having a circular shape in plan view is provided.
  • the circle C ⁇ b> 1 is set at a position substantially opposite to the valley bottom line V ⁇ b> 1 of the lens body 21.
  • the annular cavity portion 28 is an annular space having a circular or elliptical cross section, and as shown in FIG. 9B, a circular circle C2 having a larger diameter than the circle C1 and concentric with the center of the hollow portion 26 is formed. It is arranged at the center position.
  • a fluid supply path 28a made of a metal pipe or the like is passed through the upper portion of the annular cavity 28, and fluid can flow in and out from the outside through the fluid supply path 28a.
  • a function of causing a fluid to flow and deforming the molding surface portion 5a into a partial convex shape having a circular shape in plan view is provided.
  • the circle C ⁇ b> 2 is set at a position on the outer peripheral side with respect to the ridge line P ⁇ b> 2 of the lens main body 21 and at a position on the outer peripheral side with respect to the outer shape of the lens main body 21.
  • the shape and arrangement of the cavity portion 26 and the annular cavities 27 and 28 of the base portion 25A having such a configuration are only different from the base portion 5A of the first embodiment, and are manufactured in substantially the same manner as the base portion 5A. can do.
  • the cavity 26 is disposed at a position facing the surface top P ⁇ b> 1 of the lens body 21 held by the holding unit 3.
  • the annular cavity 27 is disposed at a position substantially opposite to the partial concave surface of the aspheric lens surface 21a.
  • the annular cavities 27 and 28 are arranged concentrically in a positional relationship sandwiching the ridge line P2 from the inner peripheral side and the outer peripheral side.
  • the base member 25B is the same member as the base member 5B of the first embodiment, and instead of the fluid supply paths 6a and 7a, a fluid supply path 26a extending upward from the base portion 25A, The point where 27a, 28a is piped differs from the base member 5B.
  • the fluid supply paths 26a, 27a, and 28a are each extended to the side surface of the base member 25B, and are connected to the flexible fluid supply pipes 8a, 8b, and 8c on the side surface of the base member 25B.
  • the fluid supply unit 8A sends or sucks fluid to the fluid supply paths 26a, 27a, and 28a via the fluid supply pipes 8a, 8b, and 8c, and controls the operation of the three systems of pump units and each pump unit. Except for the point provided with a control part, it has the same composition as fluid supply part 8. Thereby, the fluid supply part 8A can control the volume of the cavity part 26 and the annular cavity parts 27 and 28 by supplying air to the cavity part 26 and the annular cavity parts 27 and 28 and controlling the air pressure.
  • the cavity part 26, the annular cavity parts 27 and 28, and the fluid supply part 8A constitute a mold deforming part that curves the molding surface part 5a by deforming the base part 25A.
  • the cavity 26 and the annular cavities 27 and 28 change the volume change chamber, and the fluid supply unit 8A constitutes a pressure control means for changing the pressure of the fluid in the volume change chamber.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the microstructure forming mold according to the second embodiment of the present invention.
  • the lens body 21 is formed by performing appropriate processing such as cutting / polishing, glass molding, resin molding, and the like.
  • the lens body 21 is held by the holding unit 3 of the surface processing apparatus 20 with the aspheric lens surface 21 a facing the fine structure forming mold 25.
  • the UV curable resin 16 is applied on the aspheric lens surface 21a.
  • the pressure in the cavity 26 and the annular cavities 27 and 28 is adjusted by the fluid supply part 8A until the application of the UV curable resin 16 is completed, and the molding surface part 5a has the shape of the aspheric lens surface 21a. It is transformed into a shape along
  • the aspherical lens surface 21a is a convex rotationally symmetric aspherical surface including the concavo-convex surface
  • the central portion of the molding surface portion 5a is contracted by contracting the cavity portion 26 as shown in FIG.
  • a concave surface portion is formed on the surface.
  • the molding surface portion 5 a protrudes downward in the figure in the vicinity of the annular cavities 27. Thereby, a partial convex surface having a circular shape in plan view is formed on the molding surface portion 5a.
  • the molding surface portion 5a protrudes downward in the figure, and thus the molding surface portion 5a is formed with a partial convex surface having a circular shape in plan view.
  • a partial concave surface having a circular shape in plan view is formed between the annular cavities 27 and 28. Due to such deformation, a concave shape in which the shape of the outer edge portion of the lens body 21 is inverted is formed in the region between the circle C2 and the circle C1 (see the lens body 21 indicated by a two-dot chain line in FIG. 10).
  • the tip surface of the molding surface portion 5a is preferably an aspherical surface having the same shape as the aspherical lens surface 21a.
  • the microstructure forming die 25 is an elastic body that can be easily deformed. Therefore, the shape of the tip surface when not pressed may be a shape that approximates the aspherical lens surface 21a.
  • the pressure values of the cavity 26 and the annular cavities 27 and 28 that provide a preferable approximate shape are the same as in the first embodiment described above, and the position where the reflectance variation occurs after the formation of the antireflection part 2 and the cavity 26.
  • the cavity 26 constitutes a concave deformation portion that dents the surface of the base portion so as to face the convex portion of the workpiece.
  • the annular cavity 27 constitutes a convex deformation part that faces the concave part of the workpiece and projects the surface of the base part.
  • this embodiment is an example in which one concave deformation part is provided for one convex part of the workpiece, and one convex deformation part is provided for one concave part of the workpiece.
  • the annular cavities 27 and 28 are examples in the case where a concave portion can be formed between them by a combination of two convex deformable portions.
  • the step of pressing the microstructure forming mold 25 against the aspheric lens surface 21a, and the state where the microstructure forming mold 25 is pressed against the aspheric lens surface 21a, UV is performed.
  • the light source 4 is turned on to perform a step of curing the UV curable resin 16 filled in the space sandwiched between the aspheric lens surface 21a and the molding surface portion 5a, and the antireflection portion 2 is provided on the aspheric lens surface 21a.
  • the microstructure forming mold 25 is separated from the aspherical lens surface 21a in the same manner as in the first embodiment.
  • the pressure in the cavity 26 and the annular cavities 27 and 28 it is preferable to gradually reduce the pressure in the cavity 26 and the annular cavities 27 and 28 to return the molding surface portion 5a to the shape before deformation in parallel with the rise.
  • the aspherical lens surface 21a is a convex surface as a whole, first, the pressure is gradually decreased in the order of the annular cavities 28 and 27, and finally the pressure in the cavity 26 is gradually increased to thereby increase the aspherical lens surface 21a. It is preferable to release the mold sequentially from the outer peripheral side.
  • the lens 21A in which the antireflection portion 2 is formed on the aspheric lens surface 21a is manufactured. Also in the surface processing apparatus 20, the antireflection part 2 can be provided on the flat lens surface 1b in the same manner as the surface processing apparatus 10 of the first embodiment.
  • the shape of the molding surface portion 5a can be changed by adjusting the pressure of the fluid in the cavity 26 and the annular cavities 27 and 28. .
  • the fluid supply unit 8A causes the cavity 26,
  • the molding surface portion 5a can be brought into close contact with the surface of the workpiece and pressed. For this reason, the antireflection part 2 can be formed with high accuracy.
  • the antireflection part 2 can be formed. For this reason, even if the surface shape of the workpiece changes, it is possible to easily and quickly form the antireflection structure on the surface of the workpiece. As a result, the manufacturing cost of the optical element provided with the antireflection part can be reduced.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view showing a configuration of a microstructure forming mold according to a modification (first modification) of the second embodiment of the present invention.
  • 11B is a cross-sectional view taken along the line HH in FIG. 11A.
  • the fine structure forming die 29 of this modification example has the same outer shape as the base portion 25A instead of the base portion 25A of the fine structure forming die 25 of the second embodiment. And a base portion 25D having a molding surface portion 5a on the lower end surface.
  • the fine structure forming die 29 can be used in place of the fine structure forming die 25 in the surface processing apparatus 20 of the second embodiment.
  • a description will be given focusing on differences from the second embodiment.
  • the base portion 25D is made of an easily deformable elastic body such as rubber or elastomer, and is formed of the same material as the base portion 25A of the second embodiment. However, instead of the cavity part 26 and the annular cavity parts 27 and 28 of the base part 25A, a cavity part 26A and annular cavity parts 27A and 28A are provided.
  • the hollow portion 26A is provided at the same position as the hollow portion 26, and is different from the hollow portion 26 in that the hollow portion 26A is a cylindrical space flat in the vertical direction. Similar to the cavity 26, the fluid supply path 26 a passes through the upper part of the cavity 26 ⁇ / b> A.
  • the annular cavities 27A and 28A are provided at the same positions as the annular cavities 27A and 28A, respectively, and are different from the annular cavities 27 and 28 in that they are annular spaces having a rectangular cross section. Fluid supply paths 27a and 28a are penetrated through the upper portions of the annular cavities 27A and 28A, respectively.
  • the base portion 25D having such a configuration is formed by joining the base member 15C and the surface layer member 14 together.
  • the base member 15C includes, for example, a circular hole portion 17A corresponding to the shapes of the cavity portion 26A and the annular cavity portions 27A and 28A on one surface in the thickness direction of a rubber disc member made of a silicon admixture. It is a member in which the square groove portions 17B and 17C are formed.
  • the circular hole portion 17A and the annular rectangular groove portions 17B and 17C can be formed by molding or machining, similarly to the hole portion 6A and the annular groove portion 7A of the first embodiment.
  • the surface layer member 14 is similar to the first base member 15A and the second base member 15B of the first embodiment on the surface of the base member 15C where the circular hole portion 17A and the annular rectangular groove portions 17B and 17C are formed. Are joined together.
  • the openings of the circular hole portion 17A and the annular rectangular groove portions 17B and 17C are closed, and the cavity portion 26A and the annular cavity portion that can be deformed according to the pressure of the fluid supplied from the fluid supply paths 26a, 27a, and 28a. 27A and 28A are formed.
  • a function of causing a fluid to flow into the cavity 26A and deforming the molding surface part 5a into a partially convex shape having a circular shape in plan view is provided.
  • 26A is provided.
  • the annular cavities 27A and 28A have a function of causing a fluid to flow into the annular cavities 27A and 28A and deforming the molding surface portion 5a into a partially convex shape having a circular shape in plan view.
  • the aspherical surface of the lens body 21 is used in the same manner as in the second embodiment by using the fine structure forming die 29 in place of the fine structure forming die 25 of the surface processing apparatus 20.
  • the antireflection part 2 can be formed on the lens surface 21a. This modification is an example when the cross-sectional shape of the volume change chamber is rectangular.
  • FIG. 12A is a schematic configuration diagram of a microstructure forming mold and a surface processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • 12B is a cross-sectional view taken along line JJ in FIG. 12A.
  • the microstructure forming mold 35 of the present embodiment is used in the surface processing apparatus 30 to form the antireflection portion 2 on the surface of the workpiece as in the second embodiment. It is a type.
  • the surface processing apparatus 30 includes a microstructure forming mold 35 and a piezoelectric element control unit 38 instead of the microstructure forming mold 25 and the fluid supply unit 8A of the surface processing apparatus 20 of the second embodiment.
  • a description will be given focusing on differences from the second embodiment.
  • the fine structure forming die 35 includes a base portion 35A and a base member 35B in place of the base portion 25A and the base member 25B of the fine structure forming die 25 of the second embodiment.
  • the base portion 35A is made of the same material as the base portion 25A, is made of an easily deformable elastic body, and has a similar substantially disk-shaped outer shape. That is, the molding surface portion 5a is formed on one surface in the thickness direction, and the joining surface 35a that joins the lower surface of the base member 35B is formed on the other surface.
  • a piezoelectric element 36A is embedded at a position near the molding surface portion 5a in the central portion in plan view.
  • a plurality of piezoelectric elements 36B and 36C are embedded at positions that equally divide each circumference on the circles C1 and C2 of the second embodiment and near the molding surface portion 5a.
  • the piezoelectric elements 36A, 36B, and 36C at the time of voltage application are embedded in a state in which the piezoelectric elements 36A, 36B, and 36C extend along the thickness direction of the base portion 35A and are surrounded by the base portion 35A.
  • Wirings 38a, 38b, and 38c are connected to the piezoelectric elements 36A, 36B, and 36C.
  • Each wiring 38a, 38b, 38c is introduced into the inside of the base member 35B from the joint surface 38a, extends to the outside from the side surface of the base member 35B, and is electrically connected to the piezoelectric element control unit 38.
  • the base member 35B is the same member as the base member 25B except that the wirings 38a, 38b, and 38c are inserted therein.
  • the base portion 35A is joined to the lower surface of the base member 35B, and the lifting arm 9 is connected to the upper surface of the base member 35B.
  • the piezoelectric element control unit 38 supplies a drive voltage to each of the piezoelectric elements 36A, 36B, and 36C independently via the wirings 38a, 38b, and 38c. Thereby, the piezoelectric element control part 38 can expand / contract each piezoelectric element 36A, 36B, 36C independently by applying a suitable drive voltage to each piezoelectric element 36A, 36B, 36C. Along with this expansion and contraction, the base portion 35A that is in close contact with the piezoelectric elements 36A, 36B, and 36C is deformed, whereby the shape of the molding surface portion 5a can be changed.
  • the piezoelectric element control unit 38 correlates the position where the reflectance variation occurs after the formation of the antireflection unit 2 and the driving voltage of each piezoelectric element 36A, 36B, 36C. By investigating experimentally, a target voltage value at which the reflectance variation is within an allowable range is stored.
  • the piezoelectric elements 36A, 36B, 36C, and the piezoelectric element control unit 38 constitute a mold deforming portion that bends the molding surface portion 5a by deforming the base portion 35A. Further, the piezoelectric element 36A constitutes a concave deformation portion that dents the surface of the base portion so as to face the convex portion of the workpiece. In addition, the piezoelectric element 36 ⁇ / b> B constitutes a convex deformation portion that faces the concave portion of the workpiece and protrudes the surface of the base portion.
  • this embodiment is an example in which one concave deformation part is provided for one convex part of the workpiece, and one convex deformation part is provided for one concave part of the workpiece.
  • the piezoelectric elements 36B and 36C are examples in the case where a concave portion can be formed between them by a combination of two convex deformable portions.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the operation of the microstructure forming mold according to the third embodiment of the present invention.
  • the mold deforming portion has the piezoelectric elements 36A, 36B, and 36C embedded in the base portion 35A, and the piezoelectric element control unit 38 that controls the expansion and contraction amount of these piezoelectric elements.
  • the shape of the molding surface portion 5a can be changed to a shape along the aspheric lens surface 21a in the same manner as in the second embodiment, except for the differences. That is, as shown in FIG. 13, the piezoelectric element control unit 38 drives the driving voltage of each piezoelectric element until the microstructure forming die 35 is pressed against the aspherical lens surface 21a to which the UV curable resin 16 is applied.
  • the molding surface portion 5a is deformed into a shape along the aspheric lens surface 21a.
  • the thickness of the elastic body up to the outer surface of the base portion 35A is different at both ends of each piezoelectric element 36A, 36B, 36C in the expansion / contraction direction. Therefore, the thickness of the elastic body from each piezoelectric element 36A, 36B, 36C to the outer surface is thin, and the molding surface portion 5a side where the outer shape is not constrained is significantly deformed.
  • the thickness of the elastic body from the piezoelectric elements 36A, 36B, 36C to the outer surface is thick and the end surface is constrained by the base member 35B. Even if the deformation amounts of the piezoelectric elements 36A, 36B, and 36C are different, the deformation amount is smaller than that on the molding surface portion 5a side.
  • the molding surface portion 5a is in close contact with the aspheric lens surface 21a.
  • the base portion 35A has a thick layer of a flexible elastic body between the piezoelectric elements 36A, 36B, 36C and the base member 35B. Therefore, at the portion where the pressing force is already increased due to contact with the aspheric lens surface 21a, it is absorbed as strain of the elastic body.
  • the entire molding surface portion 5a can be brought into close contact with the aspheric lens surface 21a by applying an appropriate pressing force.
  • the lens 21A having the antireflection portion 2 can be manufactured in exactly the same manner as in the second embodiment.
  • the shape of the molding surface portion 5a can be more finely controlled. Further, in order to control the shape of the molding surface portion 5a by independently changing the expansion / contraction amounts of the plurality of piezoelectric elements, for example, by finely adjusting the expansion / contraction amounts of the piezoelectric elements 36B and 36C, the circumferences of the circles C1 and C2 The shape of the molding surface portion 5a corresponding to the direction can be appropriately controlled. For example, even if a manufacturing error or the like of the embedded position of each piezoelectric element 36B, 36C occurs, the shape error at the time of deformation can be reduced by correcting it with the drive voltage.
  • FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a microstructure forming mold according to a modification (second modification) of the third embodiment of the present invention.
  • the microstructure forming mold 45 of this modification includes a substrate portion 45A in place of the substrate portion 35A of the microstructure forming mold 35 of the third embodiment.
  • the microstructure forming mold 45 can be used in place of the microstructure forming mold 35 in the surface processing apparatus 30 of the third embodiment.
  • a description will be given focusing on differences from the third embodiment.
  • the base portion 45A is different from the base portion 35A in that the base end portions of the piezoelectric elements 36A, 36B, and 36C of the third embodiment are embedded in contact with the base member 35B.
  • the position of one end side of the piezoelectric elements 36A, 36B, and 36C is fixed to the base member 35B, so that the expansion and contraction of the piezoelectric elements 36A, 36B, and 36C acts on the elastic body on the molding surface portion 5a side. Therefore, the entire expansion / contraction amount is used to deform the molding surface portion 5a. For this reason, the target voltage value stored in the piezoelectric element control unit 38 is set to a value different from that of the third embodiment.
  • the lens 21A can be manufactured in substantially the same manner as in the third embodiment, except that the base ends of the piezoelectric elements 36A, 36B, and 36C are fixed to the base member 35B. it can.
  • the molding is performed when there is a difference in shape between the aspheric lens surface 21a and the molding surface portion 5a.
  • the configuration is such that the difference in shape is absorbed by elastic deformation between the surface portion 5a and the tip portions of the piezoelectric elements 36A, 36B, and 36C.
  • FIG. 15A is a schematic configuration diagram of a main part of a microstructure forming mold according to another modified example (third modified example) of the third embodiment of the present invention, and FIG. It is K sectional drawing.
  • the microstructure forming mold 55 of this modification is replaced with a substrate 35A and a piezoelectric element controller 38 of the microstructure forming mold 35 of the third embodiment. 55A and the piezoelectric element control part 39 are provided.
  • the microstructure forming mold 55 can be used in place of the microstructure forming mold 35 in the surface processing apparatus 30 of the third embodiment.
  • a description will be given focusing on differences from the third embodiment.
  • the base portion 55A has the same outer shape and material as the base portion 35A, and instead of the piezoelectric elements 36A, 36B, 36C, more piezoelectric elements 37 are densely packed in a lattice shape in the same posture as the piezoelectric elements 36A, 36B, 36C. Are arranged.
  • Each piezoelectric element 37 is connected to a wiring 39a. Similar to the wirings 38a, 38b, and 38c of the third embodiment, each wiring 39a is introduced into the base member 35B and extended to the outside from the side surface of the base member 35B, and is electrically connected to the piezoelectric element control unit 39. It is connected to the.
  • the piezoelectric element control unit 39 supplies a drive voltage to each piezoelectric element 37 independently via the wiring 39a. Accordingly, the piezoelectric element control unit 39 can independently expand and contract each piezoelectric element 37 by applying an appropriate driving voltage to each piezoelectric element 37. Along with this expansion and contraction, the base portion 55A in close contact with each piezoelectric element 37 is deformed, whereby the shape of the molding surface portion 5a can be changed.
  • the piezoelectric element control unit 39 stores shape data of the aspheric lens surface 21a as in the second embodiment, and each piezoelectric element for deforming the molding surface portion 5a into a shape along the aspheric lens surface 21a. A target voltage value of 37 drive voltages is stored.
  • the piezoelectric element 37 and the piezoelectric element control unit 39 constitute a mold deforming part that bends the molding surface part 5a by deforming the base part 55A.
  • the lens 21A can be manufactured in the same manner as in the third embodiment.
  • the number of piezoelectric elements 37 is larger than that in the third embodiment, so that a plurality of concave and convex portions on the aspheric lens surface 21a are provided in the direction in which the concave and convex portions change.
  • the piezoelectric elements 37 are arranged to face each other. For this reason, the resolution of the deformation of the molding surface portion 5a is high, and the shape of the molding surface portion 5a is changed to a shape that more closely approximates the shape of the aspheric lens surface 21a by a combination of expansion / contraction amounts of the plurality of piezoelectric elements 37. be able to.
  • the shape of the molding surface portion 5a can be easily changed by inputting surface shape data to the piezoelectric element control unit 39 in advance. It becomes a mold for forming a fine structure. For this reason, even when the surface shape of the workpiece is changed, the manufacturing can be continued quickly without changing to another microstructure forming mold.
  • the piezoelectric elements 37 are densely arranged in a lattice shape, so that the shape of the molding surface portion 5a can be easily matched with a shape other than the rotationally symmetric surface shape, for example, a free-form surface. it can.
  • the optical element that is a workpiece is a lens
  • an optical element manufactured by the optical element manufacturing method of the present invention is not included in the lens. It is not limited.
  • an optical element such as a mirror, a prism, or a filter may be used.
  • the workpiece to be formed with a microstructure by the microstructure forming mold of the present invention is not limited to an optical element, and mechanical parts other than the optical element may be used as the workpiece.
  • the lens surface As long as it has a shape in which the refractive index changes in the vicinity, the shape is not limited to a conical shape, and a pyramid shape such as a triangular pyramid shape or a quadrangular pyramid shape can be suitably employed.
  • the microstructure is an antireflection structure.
  • the microstructure is an uneven shape formed by nanoimprint technology, It is not limited, For example, uneven
  • the example has been described in the case where the molding surface portion is formed in a flat portion before the deformation of the substrate portion, but the molding surface portion has a curvature. It may be formed on the surface.
  • the molding surface part deformed into a convex (concave) shape by the mold deforming part is formed on a convex (concave) curved surface with a radius of curvature larger than the convex (concave) shape radius after deformation, Since the distortion of the molding surface portion is small, the shape accuracy can be improved. Moreover, durability can be improved.
  • the molding surface portion 5a is formed of the same material as the base portion on the surface of the base portion has been described. However, if the molding surface portion 5a can be deformed together with the base portion.
  • the molding surface portion 5a may be provided on the surface of the base portion with a material different from that of the base portion.
  • the molding surface portion 5a is formed on the surface layer member 14 and joined to another member constituting the base portion, the material of the surface layer member 14 and the base body can be used as long as the base portion and the molding surface portion 5a can be deformed.
  • the material of the other members constituting the part may be different.
  • UV light source 4 is disposed below the holding unit 3 and the UV curable resin 16 is cured by UV light transmitted through the workpiece.
  • UV light may be irradiated from the side of the workpiece.
  • a UV light source is provided above the microstructure forming mold or inside the microstructure forming mold, and the microstructure forming mold is used.
  • the UV curable resin 16 may be cured by UV light transmitted through the mold.
  • examples of a case where the base portion is deformed by fluid pressure and a case where the base portion is deformed by expansion and contraction of the piezoelectric element are used as the mold deforming portion for deforming the base portion.
  • the mold deforming portion is not limited to these.
  • a pressing member that advances and retreats toward the molding surface portion may be provided, and the base portion may be deformed by applying mechanical pressure from the pressing member to the base portion.
  • the number of mold deforming portions is larger than that of the microstructure forming mold 5 of the first embodiment. Therefore, it can be suitably used for a workpiece having a concave-convex shape similar to that of the first embodiment or a convex-spherical shape with less unevenness.
  • the cavity 26 and the annular cavity 27 are expanded, and the annular cavity 28 is contracted to form a convex spherical shape. do it.
  • the molding surface portion can be curved by the mold deforming portion, even if the surface shape of the workpiece changes, it is reflected on the surface of the workpiece. There exists an effect that a prevention structure can be formed easily and rapidly.

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Abstract

　この微細構造形成用型５は、曲率を有する凹レンズ面１ａを備えるレンズ本体１の凹レンズ面１ａに凹凸形状の反射防止部を形成する微細構造形成用型５であって、反射防止部を転写する成形面部５ａと、成形面部５ａを湾曲可能に支持する基体部５と、基体部５を変形することにより成形面部５ａを湾曲させる空洞部６、環状空洞部７、および流体供給部８と、を備える表面加工装置１０を用いて、反射防止部を形成する。

Description

微細構造形成用型および光学素子の製造方法
　本発明は、微細構造形成用型および光学素子の製造方法に関する。例えば、反射防止構造等の微細構造を形成するための微細構造形成用型および光学素子の製造方法に関する。
　本願は、２０１１年０９月１６日に、日本に出願された特願２０１１－２０３００４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来、例えばカメラ等の撮像レンズのレンズ面には、ゴーストやフレアなどの不要光の映り込みを防止するため、反射防止膜が設けられている。
　このようなレンズ等の光学素子の表面に設けられる反射防止膜としては、例えば、反射防止する光の波長に応じて高屈折率層と低屈折率層とを交互に適宜重ね合わせた多層薄膜が知られている。このような多層の反射防止膜は、真空蒸着やスパッタ等の真空プロセスによって形成される。
　一方、このような多層薄膜によらない反射防止構造体として、例えば、特許文献１に記載されたように、レンズ表面に三角錐や四角錐などを単位とする微細構造を形成し、レンズ表面の近傍で屈折率変化が生じるようにした反射防止構造体が知られている。
　特許文献１では、三角柱が微小ピッチをあけて配列されたＸ線マスクを形成し、このＸ線マスクを介してレンズ上に塗布されたレジストにＸ線を露光して、レンズ表面に三角錐の微細構造を形成する。そして、ＲＦドライエッチングを行うことにより、三角錐の微細構造をレンズ表面に転写して反射防止構造体を形成している。
　また、特許文献２には、微細な円錐状の凸部が略稠密状に配置された反射防止部を成形する技術が記載されている。特許文献２に記載の技術では、ガラス板からなる成形型の成形面にエッチング速度傾斜材料の薄層を形成し、この薄層の表面にホトレジスト膜を形成し、このホトレジスト膜に露光・現像を行って所定パターンのマスクを形成し、このマスクを介してエッチング速度傾斜材料層をエッチングする。これにより、反射防止部の形状を転写する成形型を形成する。そして、この成形型を用いて、プレス成形を行うことにより反射防止部の形状がレンズ表面に転写された光学素子を形成する。
特開２００６－３１７８０７号公報 特開２００４－１２８５６号公報

　しかしながら、上記のような従来技術には、以下の問題があった。

　真空蒸着やスパッタ等の真空プロセスによる反射防止膜は、膜厚が管理された薄膜を多層に設ける必要があるため、処理時間が長くなるという問題がある。

　また、真空プロセスでは指向性が高いため、レンズ形状により、例えば中心部に対する外周部の凹凸量が大きくなるレンズの場合、中心部と外周部とで膜厚が変化する。このため、レンズ面全体にわたって均一な反射防止特性を有する反射防止膜を得ることができず、例えば、中心部に比べて外周部の反射防止特性が劣る反射防止膜になってしまうという問題がある。

　特許文献１に記載の技術では、多層膜を用いないため、真空蒸着やスパッタ等の工程は省略することができるが、光学素子ごとにエッチングを行うため、製造に時間がかかってしまうという問題がある。

　特許文献２に記載の技術では、プレス成形によって、反射防止部の形状を転写するため、光学素子ごとに多層膜を形成したり、エッチングを行ったりする場合に比べると、製造時間を短縮できる。しかしながら、成形型が、反射防止構造の形状を含むため、通常のレンズ面のみを成形する成形型に比べて高価な金型となる。そして、光学素子のレンズ面の曲率半径等の設計寸法がわずかでも異なる光学素子を製造するためにはこのような高価な成形型を個別に作っておく必要がある。このため、型製作コスト大きくなり、光学素子の製造コストが増大してしまうという問題がある。

　本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、被加工体の表面形状が変化しても、被加工体の表面に反射防止構造を容易かつ迅速に形成することができる微細構造形成用型および光学素子の製造方法を提供することを目的とする。

　上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る微細構造形成用型によれば、曲率を有する表面を備える被加工体の前記表面に凹凸形状の微細構造を形成する微細構造形成用型であって、前記微細構造を転写する成形面部と、前記成形面部を湾曲可能に支持する基体部と、前記基体部を変形することにより前記成形面部を湾曲させる型変形部と、を備える。

　本発明の第２の態様に係る微細構造形成用型によれば、前記第１の態様において、前記成形面部には、前記基体部の表面に前記微細構造を転写する形状が加工されていても良い。

　本発明の第３の態様に係る微細構造形成用型によれば、前記第１の態様または前記第２の態様において、前記型変形部は、前記被加工体の凹部に対向して前記基体部の表面を突出させる凸変形部および前記被加工体の凸部に対向して前記基体部の表面を凹ませる凹変形部の少なくとも一方を有していても良い。

　本発明の第４の態様に係る微細構造形成用型によれば、前記第１の態様から前記第３の態様のいずれか一態様において、前記型変形部は、前記基体部の内部に流体を収容し、前記流体の圧力変化により容積の増大および縮小の少なくとも一方が可能とされた容積変化室と、前記容積変化室内の流体の圧力を変化させる圧力制御手段と、を有していても良い。

　本発明の第５の態様に係る微細構造形成用型によれば、前記第４の態様において、前記基体部は、前記容積変化室を形成する複数の部材が貼り合わされることによって構成されていても良い。

　本発明の第６の態様に係る微細構造形成用型によれば、前記第１の態様から前記第５の態様のいずれか一態様において、前記微細構造は、錘体が集合した反射防止構造であっても良い。

　本発明の第７の態様に係る光学素子の製造方法によれば、曲率を有する光学面を表面に備える被加工体である光学素子本体を形成する工程と、前記光学面に成形用樹脂を塗布する工程と、前記第１の態様から前記第６の態様のいずれか一態様の微細構造成形用型の前記型変形部によって、前記成形面部を前記光学面の形状に沿う形状に変形させた状態で、前記微細構造成形用型の前記成形面部を、前記成形用樹脂を介して前記光学面に押圧し、前記微細構造成形用型の前記成形面部の形状を前記成形用樹脂に転写することにより、前記光学面上に前記微細構造を成形するする工程と、を備えていても良い。

　上記の微細構造形成用型および光学素子の製造方法によれば、型変形部によって成形面部を湾曲させることができるため、被加工体の表面形状が変化しても、被加工体の表面に反射防止構造を容易かつ迅速に形成することができるという効果を奏する。
本発明の第１の実施形態の光学素子の製造方法によって製造された光学素子の構成を示す模式的な平面図である。 図１ＡのＡ－Ａ断面図である。 図１ＢのＢ部詳細図である。 本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型および表面加工装置の模式的な構成図である。 図２ＡのＣ－Ｃ断面図である。 図２ＡのＤ部詳細図である。 本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型の製造工程を示す模式的な工程説明図である。 本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型の図３Ａに続く製造工程を示す模式的な工程説明図である。 本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型の図３Ｂに続く製造工程を示す模式的な工程説明図である。 本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型の図３Ｃに続く製造工程を示す模式的な工程説明図である。 本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型の図３Ｄに続く製造工程を示す模式的な工程説明図である。 本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型の図４Ａに続く製造工程を示す模式的な工程説明図である。 本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型の図４Ｂに続く製造工程を示す模式的な工程説明図である。 本発明の第１の実施形態の光学素子に製造方法の模式的な工程説明図である。 本発明の第１の実施形態の光学素子に製造方法の図５に続く模式的な工程説明図である。 本発明の第１の実施形態の光学素子に製造方法の図６に続く模式的な工程説明図である。 本発明の第２の実施形態の光学素子の製造方法によって製造された光学素子の模式的な平面図である。 図８ＡのＥ－Ｅ断面図である。 図８ＢのＦ部詳細図である。 本発明の第２の実施形態の微細構造形成用型および表面加工装置の模式的な構成図である。 図９ＡのＧ－Ｇ断面図である。 本発明の第２の実施形態の微細構造形成用型の動作説明図である。 本発明の第２の実施形態の変形例（第１変形例）の微細構造形成用型の構成を示す断面図である。 図１１ＡのＨ―Ｈ断面図である。 本発明の第３の実施形態の微細構造形成用型および表面加工装置の模式的な構成図である。 図１２ＡのＪ－Ｊ断面図である。 本発明の第３の実施形態の微細構造形成用型の動作説明図である。 本発明の第３の実施形態の変形例（第２変形例）の微細構造形成用型の構成を示す模式的な構成図である。 本発明の第３の実施形態の他の変形例（第３変形例）の微細構造形成用型の主要部の模式的な構成図である。 図１５ＡのＫ－Ｋ断面図である。

　以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。

［第１の実施形態］

　本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型について説明する。

　図１Ａは、本発明の第１の実施形態の光学素子の製造方法によって製造された光学素子の構成を示す模式的な平面図である。図１Ｂは、図１ＡにおけるＡ－Ａ断面図であり、図１Ｃは、図１ＡにおけるＢ部詳細図である。図２Ａは、本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型および表面加工装置の模式的な構成図である。図２Ｂは、図２ＡにおけるＣ－Ｃ断面図であり、図２Ｃは、図２ＡにおけるＤ部詳細図である。

　本実施形態の微細構造形成用型は、曲率を有する被加工体の表面に凹凸形状の微細構造を形成するための型である。

　被加工体としては、曲率を有する表面に凹凸形状の微細構造を形成する表面加工を行う部材であれば、特に限定されない。また、微細構造は、樹脂成形により形成できる形状であれば特に限定されない。

　以下では、一例として、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃに示すように、被加工体がレンズ本体１（光学素子本体）であり、微細構造が反射防止部２による反射防止構造の場合の例で説明する。

　すなわち、本実施形態では、レンズ本体１に反射防止部２を形成して、光学素子であるレンズ１Ａを製造する場合の例で説明する。

　レンズ本体１は、球面の凹レンズ面１ａ（曲率を有する表面、光学面）と、平レンズ面１ｂとを備える単玉の凹平レンズである。本実施形態の微細構造形成用型によれば、凹レンズ面１ａにも平レンズ面１ｂにも反射防止部２を形成することができるが、以下では、凹レンズ面１ａに反射防止部２を形成する場合の例を中心として説明する。

　また、凹レンズ面１ａは、反射防止部２を形成する前に、レンズの設計仕様に基づく面形状、面精度に加工されている。面形状の設計データは、後述する表面加工装置１０の流体供給部８に予め記憶されている。

　レンズ本体１の材質は、ガラスでも合成樹脂でもよい。また、凹レンズ面１ａの形成方法は、研磨でもよいし成形でもよい。

　反射防止部２は、図１Ｃに示すように、凹レンズ面１ａ上に密集して配置された円錐状の突起２ａの集合体であり、本実施形態では、ＵＶ硬化樹脂によって形成されている。ＵＶ硬化樹脂の種類は、レンズ本体１の材質の屈折率に応じて、屈折率差がなるべく少なくなる材質を選定する。例えば、本実施形態では、レンズ本体１がＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂（屈折率１．５）である場合に、ＵＶ硬化樹脂は、ＰＡＫ－０２（商品名；東洋合成工業（株）製、屈折率１．５）を採用している。

　反射防止する波長や反射率の目標値に応じて、突起２ａの形状を適宜設定することができる。本実施形態では、一例として、波長３８０ｎｍ～７８０ｎｍの入射光の凹レンズ面１ａでの反射率を１％以下にするために、各突起２ａの形状を、底面が直径約２００ｎｍ、高さが約２００ｎｍとなり、隣接ピッチ約２００ｎｍで略均一に配置している。

　このような構成により、凹レンズ面１ａ上では、高さ２００ｎｍの範囲で、屈折率が１から１．５に連続的に変化するため、入射光の反射が抑制される。

　このようなレンズ１Ａは、本実施形態では、図２Ａに示す表面加工装置１０を用いて、レンズ本体１の凹レンズ面１ａに反射防止部２を形成することにより製造される。

　表面加工装置１０の概略構成は、保持部３、ＵＶ光源４、微細構造形成用型５、および流体供給部８（圧力制御手段）を備える。

　保持部３は、表面加工を行う際にレンズ本体１を保持する。本実施形態では、光軸Ｏを鉛直軸に整列させて、凹レンズ面１ａを上方に向けた状態で、保持部３が、平レンズ面１ｂの外周部およびレンズ側面を保持することができる。

　保持部３の中心部には、レンズ１Ａのレンズ有効径よりも大きく開口した孔部３ａが貫通して設けられている。

　孔部３ａの中心軸は、保持部３に保持されたレンズ本体１の光軸Ｏと整列する位置関係にある。

　ＵＶ光源４は、紫外光（ＵＶ光）をレンズ本体１に照射する光源であり、凹レンズ面１ａに塗布されたＵＶ硬化樹脂を硬化させるために用いられる。本実施形態では、ＵＶ光源４は、保持部３の下方において、孔部３ａの中心に重なる位置に配置されている。このため、ＵＶ光源４から上方に照射されたＵＶ光は、孔部３ａを通過して、レンズ本体１に入射し、凹レンズ面１ａの全面に照射される。

　微細構造形成用型５は、平たい略円柱状の外形を有し、保持部３の上方に配置されている。微細構造形成用型５の中心軸線Ｚは、鉛直軸に沿って配置され、保持部３に保持されたレンズ本体１の光軸Ｏと整列されている。

　また、微細構造形成用型５は、保持部３に近い側（下側）から順にから基体部５Ａと、ベース部材５Ｂとを備える。基体部５Ａ及びベース部材５Ｂは、それぞれ同径の円板状の外形を有する。

　ベース部材５Ｂの上端部の中心部には、図示略の駆動機構によって鉛直軸に沿って進退する昇降アーム９が連結されている。このため、微細構造形成用型５は、昇降アーム９を進退させることにより鉛直軸に沿う昇降移動が可能である。

　基体部５Ａの下面側には、反射防止部２の形状を転写するための成形面部５ａが設けられている。成形面部５ａは、反射防止部２の凹凸形状を反転させた凹凸形状を有している。また、基体部５Ａの上面は、ベース部材５Ｂの下面と接合されている。
　本実施形態では、成形面部５ａの形状は、下端側の平面（以下、先端面と称する）に、突起２ａの形状を反転させた円錐状の穴部が多数形成された形状を有し、全体として凹型の形状である。また、成形面部５ａは、基体部５Ａの表面に反射防止部２を転写する形状が加工されている構成を備えている。

　基体部５Ａの材質は、例えば、ゴムやエラストマーなどの変形が容易な弾性体からなる。このため、基体部５Ａは、成形面部５ａを湾曲可能に支持している。

　本実施形態では、基体部５Ａの材質は、一例として、シリコン混和物からなるゴムを採用している。

　基体部５Ａの内部には、成形面部５ａ寄りの位置に、空洞部６と、環状空洞部７とが設けられている。

　空洞部６は、基体部５Ａの平面視の中心部に設けられた球状または上下方向に偏平な回転楕円体状の空間である。空洞部６の上部には、金属パイプなどからなる流体供給路６ａが貫通され、流体供給路６ａを通して、外部との間で流体の流入および排出が可能である。

　環状空洞部７は、円状または楕円状の断面を有する環状の空間であり、空洞部６に対して同心円をなす位置に配置されている。環状空洞部７の上部には、金属パイプなどからなる流体供給路７ａが貫通され、流体供給路７ａを通して、外部との間で流体の流入および排出が可能である。

　ベース部材５Ｂは、柔軟な微細構造形成用型５の上面を固定する部材であり、例えば、金属など基体部５Ａに比べて変形しにくい高剛性の材質によって構成される。

　また、ベース部材５Ｂは、昇降アーム９の昇降動作に伴って昇降アーム９から微細構造形成用型５に圧力が作用する場合に、この圧力を基体部５Ａの上面に分散する機能を有している。

　ベース部材５Ｂの内部には、基体部５Ａから上側に延出された流体供給路６ａ、７ａが配管されている。

　流体供給路６ａ、７ａはそれぞれベース部材５Ｂの側面に延ばされ、ベース部材５Ｂの側面において、可撓性を有する流体供給管８ａ、８ｂとそれぞれ接続されている。

　流体供給部８は、流体供給管８ａ、８ｂを介して、流体供給路６ａ、７ａに流体を送出または吸引する。流体供給部８の詳細構成の図示は省略するが、例えば、流体を貯留する流体貯留部と、流体を流体供給管８ａ、８ｂに対してそれぞれ独立に送出または吸引する２系統のポンプ部と、各ポンプ部の動作を制御する圧力制御部とを備える。

　流体供給部８が供給する流体としては、例えば空気などの気体でもよいし、例えば水などの液体でもよい。本実施形態では、一例として、流体供給部８は空洞部６、環状空洞部７に空気を供給し、空洞部６、環状空洞部７内の空気圧を制御することで、空洞部６、環状空洞部７の容積を制御する。

　空洞部６、環状空洞部７、および流体供給部８は、基体部５Ａを変形することにより成形面部５ａを湾曲させる型変形部を構成している。

　また、空洞部６および環状空洞部７は、基体部５Ａの内部に流体を収容し、この流体の圧力変化により容積の増大および縮小の少なくともいずれか可能とされた容積変化室を構成している。

　また、流体供給部８は、容積変化室内の流体の圧力を変化させる圧力制御手段を構成している。

　次に基体部５Ａの製造方法の一例について説明する。

　図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄは、本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型の製造工程を示す模式的な工程説明図である。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃは、本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型の図３Ｄに続く製造工程を示す模式的な工程説明図である。図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄは、見易さのため、主要部の部分拡大図として描いている。

　本実施形態では、一例として、図４Ａに示すように、表面層部材１４、第１基体部材１５Ａ、および第２基体部材１５Ｂの３部材（容積変化室を形成する複数の部材）を接合して一体化することにより、基体部５Ａを製造している。

　このように、基体部５Ａを分割して製造することにより、ナノインプリント技術のような微細加工技術を必要とする表面層部材１４の製造工程と、一般的な成形技術を採用することができる第１基体部材１５Ａ、第２基体部材１５Ｂの製造工程とを分けることができるため効率的な製造を行うことができる。

　表面層部材１４は、シリコン混和物からなるゴム製のシート状の部材である。表面層部材１４の一方の表面に成形面部５ａが形成され、表面層部材１４の他方の表面が滑らかな平面からなる。この表面層部材１４は、第１基体部材１５Ａと貼り合わせて接合することが可能な接合面１４ａを有する部材である。

　表面層部材１４を製造するには、図３Ａに示すように、例えばシリコンからなる平板状のマスター基材１１の基材表面１１ａ上に、反転微細構造体１２を形成する。

　反転微細構造体１２の形状は、反射防止部２の形状を転写するための形状であり、成形面部５ａと同じ形状である。すなわち、本実施形態では、突起２ａの形状に沿った円錐状の穴部が密集して配置された、全体として凹型の形状である。

　反転微細構造体１２は、例えば、基材表面１１ａ上にレジストを塗布し、例えば電子線描画装置によって形状パターンを露光した後、露光部を除去することにより形成することができる。

　次に、図３Ｂに示すように、反転微細構造体１２が除去されるまで、ドライエッチングなどによる異方性エッチングを行う。これにより、基材表面１１ａが、反転微細構造体１２の外形に沿ってエッチングされ、反転微細構造体１２の表面形状がマスター基材１１の表面に転写される。これにより、基材表面１１ａ側の表面に反転微細構造部１１ｂが形成される。

　以下、反転微細構造部１１ｂが形成されたマスター基材１１をマスター型１１Ａと称する。

　次に、図３Ｃに示すように、マスター型１１Ａを母型として、反転型１３を形成する。例えば、ＵＶインプリントを用いてガラス等の透明かつ平面基板上にＵＶ硬化樹脂を微細構造転写することにより、反転型１３を形成する。また、反転型１３の製作方法は、樹脂フィルムに加熱下でマスター型１１Ａを押し付けることによっても製作可能である。

　これにより、反転微細構造部１１ｂの形状を反転した微細構造部１３ａを表面に有する反転型１３が得られる。この反転型１３は、全体として平板状である。微細構造部１３ａの形状は、反転微細構造部１１ｂを反転した形状であるため、反射防止部２と同様の円錐状の突起が密集して配置された、全体として凸型の形状である。

　マスター型１１Ａの製作を省略して反転型１３から製作を行ってもよいが、エッチングでは、凹型の形状を製作する方が凸型の形状を製作するよりも容易であり、形状精度も良好となる。このため、本実施形態では、凹型の形状のマスター型１１Ａを作成する製造方法を採用している。

　次に反転型１３を母型とし、ナノインプリント技術を用いて、微細構造部１３ａの形状を転写し、表面層部材１４を形成する。

　ナノインプリント技術としては、熱方式や光硬化方式を挙げることができる。本実施形態では、光硬化方式を採用している。すなわち、光（ＵＶ）硬化型樹脂をマスター型１１Ａと基板との間に塗布して所定の光を照射することにより、成形面部５ａおよび接合面１４ａを有する表面層部材１４を形成することができる。

　第１基体部材１５Ａ、第２基体部材１５Ｂは、図４Ａに示すように、基体部５Ａから表面層部材１４を除去した円板状の部材を、空洞部６および環状空洞部７の中心を通る平面で厚さ方向（図示上下方向）に分断した形状を有する部材である。

　このため、第１基体部材１５Ａは、厚さ方向の一方の表面に表面層部材１４の接合面１４ａと貼り合わせて接合可能な滑らかな平面からなる接合面１５ｃを有し、他方の表面に第２基体部材１５Ｂと貼り合わせて接合するための滑らかな平面からなる接合面１５ａと、接合面１５ａから内部側に凹んだ穴部６Ａ、環状溝部７Ａとを備えた形状を有する。

　また、第２基体部材１５Ｂは、厚さ方向の一方の表面に第１基体部材１５Ａの接合面１５ａと貼り合わせて接合可能な滑らかな平面からなる接合面１５ｂと、接合面１５ｂから内部側に凹んだ穴部６Ｂ、環状溝部７Ｂとを有し、他方の表面にベース部材５Ｂと貼り合わせて接合するための滑らかな平面からなる接合面１５ｅを備えた形状を有する。

　ここで、穴部６Ａ、環状溝部７Ａの開口と、穴部６Ｂ、環状溝部７Ｂの開口とは、それぞれ同形状を有し、第１基体部材１５Ａの中心位置と、第２基体部材１５Ｂの中心位置に対して、同じ位置関係に配置されるように形成されている。

　このような構成の第１基体部材１５Ａ、第２基体部材１５Ｂは、表面層部材１４と同じ材料を用いて、成形、もしくは機械加工により製作される。それぞれの外形形状を転写する金型を用いて成形を行うか、またはシリコン混和物からなるゴムをブロック状に成形してから穴部６Ａ、６Ｂ等の形状を機械加工することによって製造することができる。

　次に、図４Ｂに示すように、第１基体部材１５Ａ、第２基体部材１５Ｂをそれぞれ接合面１５ａ、１５ｂ同士を当接させて互いに接合し、基体部本体１５を形成する。さらに第１基体部材１５Ａの接合面１５ｃと表面層部材１４の接合面１４ａとを当接させて、互いに接合する。これにより、基体部本体１５および表面層部材１４が一体化される。

　各接合面の接合方法としては、後述するように空洞部６、環状空洞部７内の圧力を制御してある程度変形させても剥離しない接合強度が得られる適宜の接合方法を採用することができる。本実施形態では、一例として、酸素プラズマを用いた活性化接合を採用している。

　次に、図４Ｃに示すように、基体部本体１５の接合面１５ｅから、それぞれ空洞部６、環状空洞部７の上部に貫通するようにそれぞれ金属パイプを挿入して、流体供給路６ａ、７ａを形成する。

　このようにして、基体部５Ａが製造される。

　基体部５Ａは、ベース部材５Ｂ内に予め配置された流体供給路６ａ、７ａを接合面１５ｅ側の流体供給路６ａ、７ａを接続するとともに、接合面１５ｅをベース部材５Ｂの下面に固定する。

　固定方法としては、例えば接着を採用することができる。ただし、第２基体部材１５Ｂを製造する際に、接合面１５ｅに代えて、ねじ部や嵌合部等が形成された接合部材を取り付けておき、この接合部材を介してベース部材５Ｂと着脱可能に固定するようにしてもよい。

　上述した基体部５Ａの製造方法は一例であって、適宜変形することが可能である。

　例えば、マスター型１１Ａを形成する場合に、ドライエッチングの代わりに、アルミ陽極酸化等の選択的なエッチングを採用してもよい。

　次に、本実施形態の微細構造形成用型５を用いた本実施形態の光学素子の製造方法について説明する。

　図５は、本発明の第１の実施形態の光学素子に製造方法の模式的な工程説明図である。

図６は、本発明の第１の実施形態の光学素子に製造方法の図５に続く模式的な工程説明図である。図７は、本発明の第１の実施形態の光学素子に製造方法の図６に続く模式的な工程説明図である。

　本方法によりレンズ１Ａを製造するには、まず、例えば、切削・研磨、ガラスモールド成形、樹脂成形等の適宜の加工を行って、レンズ本体１を形成する。

　次に、図５に示すように、レンズ本体１を、凹レンズ面１ａが微細構造形成用型５の方に向いた姿勢で、表面加工装置１０の保持部３に保持させる。

　次に、凹レンズ面１ａ上に、ＵＶ硬化樹脂１６（成形用樹脂）を塗布する。ＵＶ硬化樹脂１６の種類は、本実施形態では、一例として、ＰＡＫ－０２（商品名）を採用している。

　ＵＶ硬化樹脂１６は、図５に示すように、中心部に塊状に塗布して、後述する微細構造形成用型５を押圧する工程で、外周部に塗り拡げられるようにしてもよいし、例えば、スピンコート等によって、予め凹レンズ面１ａの全体にわたって層状に塗布しておいてもよい。

　ＵＶ硬化樹脂１６の塗布が完了するまでの間に、流体供給部８によって、空洞部６および環状空洞部７内の圧力を調整し、成形面部５ａが凹レンズ面１ａの形状に沿う形状に変形しておく。本実施形態では、凹レンズ面１ａが凹球面であるため、空洞部６および環状空洞部７を膨張させて、成形面部５ａの中心部が下方に突出する凸球面状の形状となるように変形させる。

　このとき、成形面部５ａの先端面は、凹レンズ面１ａと同形状の球面になることが好ましいが、微細構造形成用型５はシリコン混和物からなるゴム部材を貼り合わせて形成しているため、変形容易な弾性体である。

　したがって、後述する押圧時に成形面部５ａが凹レンズ面１ａに倣って変形するため、未押圧時の先端面の形状は凹レンズ面１ａと略同径の球面または球面に近似する形状であればよい。ただし、成形面部５ａの先端面が、凹レンズ面１ａと同形状の球面にならない場合には、成形面部５ａが凹レンズ面１ａの面頂から当接し外周側に向かって凹レンズ面１ａとの間に隙間が漸次増大する形状であることがより好ましい。具体的には、例えば、成形面部５ａの先端面の曲率半径が凹レンズ面１ａの曲率半径よりわずかに小さい球面や、曲率半径が中心部から外周側に向かって漸減する非球面などの形状がより好ましい。

　本実施形態では、反射防止部２の形成後の反射率バラツキの発生位置と、空洞部６、環状空洞部７の圧力値との相関を実験的に調べておき、反射率バラツキが許容範囲となる目標圧力値を流体供給部８に設定している。

　このように、空洞部６、環状空洞部７は、被加工体の凹部に対向して基体部の表面を突出させる凸変形部を構成している。

　このため、本実施形態は、被加工体の１つの凹部に対して、複数の凸変形部を備える場合の例である。

　次に、図６に示すように、昇降アーム９を下降させて、微細構造形成用型５の成形面部５ａを、ＵＶ硬化樹脂１６を介して凹レンズ面１ａに押圧する。

　これにより、未押圧時に成形面部５ａの先端面の形状と凹レンズ面１ａの形状とに差がある場合にも、柔軟な成形面部５ａが変形して、凹レンズ面１ａに密着する。

　ただし、押圧力が大きすぎると、成形面部５ａの穴部の形状が変形して反射防止部２の突起２ａの形状誤差が発生しやすくなる。

　また押圧力が小さすぎると、成形面部５ａの変形が不十分となって、成形面部５ａの先端面と凹レンズ面１ａとが当接しない部分ができるため、残膜が発生しやすくなる。

　これらの押圧力不良は、いずれも反射防止部２の形状不良となって、反射防止部２に反射率バラツキを発生させる。そこで本実施形態では、予めＵＶ硬化樹脂１６の粘度、押圧力を変えて、反射防止部２の反射率バラツキを調べる実験を行い、反射率バラツキが許容範囲となるＵＶ硬化樹脂１６の粘度および押圧力の条件を調べ、好適な押圧力に設定している。

　次に、微細構造形成用型５を凹レンズ面１ａに押圧した状態で、ＵＶ光源４を点灯する。これにより、孔部３ａからレンズ本体１に紫外光が入射し、レンズ本体１の内部から凹レンズ面１ａに紫外光が照射される。

　これにより、凹レンズ面１ａと成形面部５ａとで挟まれた空間に充填されたＵＶ硬化樹脂１６が光硬化し、凹レンズ面１ａ上に反射防止部２が形成される。

　ＵＶ硬化樹脂１６の硬化が終了したら、図７に示すように、ＵＶ光源４を消灯し、昇降アーム９を上昇させて、微細構造形成用型５を凹レンズ面１ａから離間させる。

　このとき、上昇と並行して、空洞部６、環状空洞部７の圧力を漸減して、成形面部５ａを変形前の形状に戻していくことが好ましい。この場合、例えば、空洞部６、環状空洞部７の順次圧力を漸減すると、まず空洞部６の縮小により、成形面部５ａの中心部が上方に引き上げられる。このため、成形面部５ａの中心部から外周側に向かって、徐々に離型が進むため、微細構造形成用型５の全体を反射防止部２から離型する場合に比べて、離型抵抗が少なくなり、反射防止部２の形状精度を向上することができる。

　このようにして、凹レンズ面１ａに反射防止部２が形成されたレンズ１Ａが製造される。

　表面加工装置１０によって、平レンズ面１ｂにも反射防止部を設ける場合には、保持部３にレンズ１Ａを反転して保持させ、空洞部６、環状空洞部７の圧力を、成形面部５ａが略平面となるように調整することで、上記と同様にして、反射防止部を形成することができる。

　本実施形態の微細構造形成用型５を備える表面加工装置１０では、空洞部６、環状空洞部７内の流体の圧力を調整することにより、成形面部５ａの形状を変化させることができる。このため、例えば、凹レンズ面１ａの曲率半径と異なる凹レンズ面に対しても、流体供給部８によって空洞部６、環状空洞部７内の流体の圧力を変更するだけで、成形面部５ａを被加工体の表面に密着して押圧することができるため、精度よく反射防止部２を形成することができる。

　したがって、レンズ面の形状が異なるレンズ本体に対して、他の微細構造形成用型を用意したり、微細構造形成用型５を他の微細構造形成用型と交換したりすることなく、続けて反射防止部２の形成を行うことができる。このため、被加工体の表面形状が変化しても、被加工体の表面に反射防止構造体を容易かつ迅速に形成することができる。

　この結果、反射防止部を備える光学素子の製造コストを低減することができる。

［第２の実施形態］

　本発明の第２の実施形態の微細構造形成用型について説明する。

　図８Ａは、本発明の第２の実施形態の光学素子の製造方法によって製造された光学素子の構成を示す模式的な平面図である。図８Ｂは、図８ＡにおけるＥ－Ｅ断面図であり、図８Ｃは、図８ＡにおけるＦ部詳細図である。図９Ａは、本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型および表面加工装置の模式的な構成図である。図９Ｂは、図９ＡにおけるＧ－Ｇ断面図である。

　本実施形態の微細構造形成用型２５（図９Ａ参照）は、上記第１の実施形態と同様に被加工体の表面に反射防止部２を形成する型であるが、上記第１の実施形態におけるレンズ本体１の凹レンズ面１ａに代えて、表面に凹凸が混在する形状を有する被加工体に反射防止部２を形成できるようにした型である。

　以下では、被加工体の一例として、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃに示すレンズ本体２１を用いる場合の例で説明する。

　レンズ本体２１は、非球面レンズ面２１ａ（曲率を有する表面、光学面）と、平レンズ面１ｂとを備え、全体として正の屈折力を有する単玉の非球面レンズである。

　非球面レンズ面２１ａには、光軸Ｏを中心とする部分的な凸面の外周に部分的な凹面が形成され、この凹面の外周に部分的な凸面が形成されている。非球面レンズ面２１ａは、全体として凸面状を有する回転対称非球面である。ここで、部分的な凸面、凹面は、例えば、非球面レンズ面２１ａの近似球面に対する凹凸関係を意味する。図８Ａ、図８Ｂには、これら凸面、凹面、凸面の頂点位置（近似球面に下ろした足の長さが最大となる位置）を、それぞれ面頂Ｐ１，谷底線Ｖ１、稜線Ｐ２として示している。

　このような非球面レンズは、例えば、複数枚構成の撮像レンズ系の一部に用いることができる。

　また、本実施形態の微細構造形成用型２５によれば、上記第１の実施形態の微細構造形成用型５と同様に、平レンズ面１ｂにも反射防止部２を形成することができるが、以下では、非球面レンズ面２１ａに反射防止部２を形成する場合の例を中心として説明する。

　また、非球面レンズ面２１ａは、反射防止部２を形成する前に、レンズの設計仕様に基づく面形状、面精度に加工されている。面形状の設計データは、後述する表面加工装置２０の流体供給部８Ａに予め記憶されている。

　レンズ本体２１の材質は、ガラスでも合成樹脂でもよい。また、非球面レンズ面２１ａの形成方法は、研磨でもよいし成形でもよい。

　このようなレンズ２１Ａは、本実施形態では、図９Ａに示す表面加工装置２０によって、レンズ本体２１の非球面レンズ面２１ａに反射防止部２を形成することによって製造される。

　表面加工装置２０は、上記第１の実施形態の表面加工装置１０において、微細構造形成用型５、流体供給部８を、微細構造形成用型２５、流体供給部８Ａ（圧力制御手段）に代えた。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

　微細構造形成用型２５は、微細構造形成用型５の基体部５Ａ、ベース部材５Ｂに代えて、基体部２５Ａ、ベース部材２５Ｂを備える。

　基体部２５Ａは、ゴムやエラストマーなどの変形が容易な弾性体からなり、上記第１の実施形態の基体部５Ａと同様の材質により形成されている。ただし、基体部５Ａの空洞部６、環状空洞部７に代えて、空洞部２６、環状空洞部２７、２８を備える。

　空洞部２６は、基体部２５Ａの平面視の中心部に設けられた上下方向に偏平な回転楕円体状の空間である。空洞部２６の上部には、金属パイプなどからなる流体供給路２６ａが貫通され、流体供給路２６ａを通して、外部との間で流体の流入および排出が可能である。本実施形態では、特に流体を排出して、成形面部５ａを部分的な凹面形状に変形させる機能を備える。

　環状空洞部２７は、円状または楕円状の断面を有する環状の空間であり、図９Ｂに示すように、空洞部２６の中心に対して同心円をなす円Ｃ１を中心とする位置に配置されている。また、環状空洞部２７の上部には、金属パイプなどからなる流体供給路２７ａが貫通され、流体供給路２７ａを通して、外部との間で流体の流入および排出が可能である。本実施形態では、特に流体を流入させて、成形面部５ａを平面視円状の部分的な凸面形状に変形させる機能を備える。ここで、円Ｃ１は、レンズ本体２１の谷底線Ｖ１と略対向する位置に設定される。

　環状空洞部２８は、円状または楕円状の断面を有する環状の空間であり、図９Ｂに示すように、空洞部２６の中心に対して同心円をなす、円Ｃ１よりも大径の円Ｃ２を中心とする位置に配置されている。また、環状空洞部２８の上部には、金属パイプなどからなる流体供給路２８ａが貫通され、流体供給路２８ａを通して、外部との間で流体の流入および排出が可能である。本実施形態では、特に流体を流入させて、成形面部５ａを平面視円状の部分的な凸面形状に変形させる機能を備える。ここで、円Ｃ２は、レンズ本体２１の稜線Ｐ２よりも外周側の位置であって、レンズ本体２１の外形よりも外周側の位置に設定される。

　このような構成の基体部２５Ａの空洞部２６、環状空洞部２７、２８の形状や配置が、上記第１の実施形態の基体部５Ａと異なるのみであり、基体部５Ａと略同様にして製造することができる。

　このような構成により、空洞部２６は、保持部３に保持されたレンズ本体２１の面頂Ｐ１に対向する位置に配置されている。また、環状空洞部２７は、非球面レンズ面２１ａの部分的な凹面に略対向する位置に配置されている。また、環状空洞部２７、２８は、稜線Ｐ２を内周側および外周側から挟む位置関係の同心円状に配置されている。

　ベース部材２５Ｂは、上記第１の実施形態のベース部材５Ｂと同様の部材であり、内部に、流体供給路６ａ、７ａに代えて、基体部２５Ａから上側に延出された流体供給路２６ａ、２７ａ、２８ａが配管されている点がベース部材５Ｂと異なる。

　流体供給路２６ａ、２７ａ、２８ａはそれぞれベース部材２５Ｂの側面に延ばされ、ベース部材２５Ｂの側面において、可撓性を有する流体供給管８ａ、８ｂ、８ｃとそれぞれ接続されている。

　流体供給部８Ａは、流体供給管８ａ、８ｂ、８ｃを介して、流体供給路２６ａ、２７ａ、２８ａに流体を送出または吸引し、３系統のポンプ部と、各ポンプ部の動作を制御する圧力制御部とを備える点以外は、流体供給部８と同様な構成を備える。

　これにより、流体供給部８Ａは空洞部２６、環状空洞部２７、２８に空気を供給し、空気圧を制御することで、空洞部２６、環状空洞部２７、２８の容積を制御できる。

　空洞部２６、環状空洞部２７、２８、および流体供給部８Ａは、基体部２５Ａを変形することにより成形面部５ａを湾曲させる型変形部を構成している。

　また、空洞部２６、環状空洞部２７、２８は容積変化室を変化させ、流体供給部８Ａは容積変化室内の流体の圧力を変化させる圧力制御手段を構成している。

　次に、本実施形態の微細構造形成用型２５を用いた本実施形態の光学素子の製造方法について、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

　図１０は、本発明の第２の実施形態の微細構造形成用型の動作説明図である。

　本方法によりレンズ２１Ａを製造するには、まず、例えば、切削・研磨、ガラスモールド成形、樹脂成形等の適宜の加工を行って、レンズ本体２１を形成する。

　次に、図９Ａに示すように、非球面レンズ面２１ａが微細構造形成用型２５の方に向いた姿勢で、レンズ本体２１を表面加工装置２０の保持部３に保持させる。

　次に、上記第１の実施形態と同様にして、非球面レンズ面２１ａ上に、ＵＶ硬化樹脂１６を塗布する。

　一方、ＵＶ硬化樹脂１６の塗布が完了するまでの間に、流体供給部８Ａによって、空洞部２６、環状空洞部２７、２８内の圧力を調整し、成形面部５ａが非球面レンズ面２１ａの形状に沿う形状に変形しておく。

　本実施形態では、非球面レンズ面２１ａが凹凸面を含む全体として凸面状の回転対称非球面であるため、図１０に示すように、空洞部２６を収縮させることにより、成形面部５ａの中心部に凹面部が形成される。また、環状空洞部２７、２８を膨張させることにより、環状空洞部２７の近傍では成形面部５ａが図示下方側に突出される。これにより、成形面部５ａには、平面視円状の部分的な凸面が形成される。

　同様に、環状空洞部２８の近傍では、成形面部５ａが図示下方側に突出されるため、成形面部５ａには、平面視円状の部分的な凸面が形成される。これにより、環状空洞部２７、２８の間には、平面視円状の部分的な凹面が形成される。

　このような変形により、円Ｃ２と円Ｃ１との間の領域に、レンズ本体２１の外縁部の形状が反転した凹状の形状が形成される（図１０の二点鎖線のレンズ本体２１参照）。

　このとき、成形面部５ａの先端面は、非球面レンズ面２１ａと同形状の非球面になることが好ましいが、上記第１の実施形態と同様、微細構造形成用型２５は変形容易な弾性体で形成されているため、未押圧時の先端面の形状は非球面レンズ面２１ａに近似する形状であればよい。

　好ましい近似形状が得られる空洞部２６、環状空洞部２７、２８の圧力値は、上記第１の実施形態と同様に、反射防止部２の形成後の反射率バラツキの発生位置と、空洞部２６、環状空洞部２７、２８の圧力値との相関を実験的に調べることで、反射率バラツキが許容範囲となる目標圧力値として流体供給部８Ａに設定されている。

　このように、空洞部２６は被加工体の凸部に対向して基体部の表面を凹ませる凹変形部を構成している。また、環状空洞部２７は、被加工体の凹部に対向して基体部の表面を突出させる凸変形部を構成している。

　このため、本実施形態は、被加工体の１つの凸部に対して１つの凹変形部を備え、被加工体の１つの凹部に対して１つの凸変形部を備える場合の例である。

　また、環状空洞部２７、２８は、２つの凸変形部の組合せによって、それらの間に凹部を形成することができる場合の例である。

　続いて、上記第１の実施形態と同様にして、微細構造形成用型２５を非球面レンズ面２１ａに押圧する工程と、微細構造形成用型２５を非球面レンズ面２１ａ押圧した状態で、ＵＶ光源４を点灯して、非球面レンズ面２１ａと成形面部５ａとで挟まれた空間に充填されたＵＶ硬化樹脂１６を硬化させる工程とを行い、非球面レンズ面２１ａ上に反射防止部２を形成する。

　ＵＶ硬化樹脂１６の硬化が終了したら、上記第１の実施形態と同様にして、微細構造形成用型２５を非球面レンズ面２１ａから離間させる。

　このとき、上昇と並行して、空洞部２６、環状空洞部２７、２８の圧力を漸減して、成形面部５ａを変形前の形状に戻していくことが好ましい。

　本実施形態では、非球面レンズ面２１ａが全体として凸面であるため、まず、環状空洞部２８、２７の順に圧力を漸減し、最後に空洞部２６の圧力を漸増して、非球面レンズ面２１ａの外周側から順次離型させていくことが好ましい。

　このようにして、非球面レンズ面２１ａに反射防止部２が形成されたレンズ２１Ａが製造される。表面加工装置２０においても、上記第１の実施形態の表面加工装置１０と同様にして、平レンズ面１ｂに反射防止部２を設けることができる。

　このように、微細構造形成用型２５を備える表面加工装置２０では、空洞部２６、環状空洞部２７、２８内の流体の圧力を調整することにより、成形面部５ａの形状を変化させることができる。このため、例えば、中心から外周に向かって、凸面、凹面、凸面が形成される非球面であれば、曲面の形状が非球面レンズ面２１ａと異なる場合でも、流体供給部８Ａによって空洞部２６、環状空洞部２７、２８内の流体の圧力を変更するだけで、成形面部５ａを被加工体の表面に密着して押圧することができる。このため、精度よく反射防止部２を形成することができる。

　したがって、レンズ面の形状が異なるレンズ本体に対して、他の微細構造形成用型を用意したり、微細構造形成用型２５を他の微細構造形成用型と交換したりすることなく、続けて反射防止部２を形成することができる。このため、被加工体の表面形状が変化しても、被加工体の表面に反射防止構造体を容易かつ迅速に形成することができる。

　この結果、反射防止部を備える光学素子の製造コストを低減することができる。

［第１変形例］

　次に、本発明の第２の実施形態の変形例（第１変形例）の微細構造形成用型について説明する。

　図１１Ａは、本発明の第２の実施形態の変形例（第１変形例）の微細構造形成用型の構成を示す断面図である。図１１Ｂは、図１１ＡにおけるＨ―Ｈ断面図である。

　本変形例の微細構造形成用型２９は、図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、上記第２の実施形態の微細構造形成用型２５の基体部２５Ａに代えて、基体部２５Ａと同様な外形を備え、下端面に成形面部５ａを有する基体部２５Ｄを備える。

　微細構造形成用型２９は、上記第２の実施形態の表面加工装置２０において、微細構造形成用型２５に代えて用いることができる。

　以下、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。

　基体部２５Ｄは、ゴムやエラストマーなどの変形が容易な弾性体からなり、上記第２の実施形態の基体部２５Ａと同様の材質により形成されている。ただし、基体部２５Ａの空洞部２６、環状空洞部２７、２８に代えて、空洞部２６Ａ、環状空洞部２７Ａ、２８Ａを備える。

　空洞部２６Ａは、空洞部２６と同位置に設けられており、上下方向に偏平な円柱状の空間である点が空洞部２６と異なる。空洞部２６Ａの上部には、空洞部２６と同様に流体供給路２６ａが貫通されている。

　環状空洞部２７Ａ、２８Ａは、それぞれ環状空洞部２７Ａ、２８Ａと同位置に設けられており、矩形状の断面を有する環状の空間である点が環状空洞部２７、２８と異なる。環状空洞部２７Ａ、２８Ａの上部には、それぞれ流体供給路２７ａ、２８ａが貫通されている。

　このような構成の基体部２５Ｄは、基体部材１５Ｃと表面層部材１４とが接合して形成されている。

　基体部材１５Ｃは、例えば、シリコン混和物からなるゴム製の円板部材の厚さ方向の一方の面に、空洞部２６Ａ、環状空洞部２７Ａ、２８Ａの形状にそれぞれ対応する円穴部１７Ａ、環状角溝部１７Ｂ、１７Ｃを形成した部材である。

　円穴部１７Ａ、環状角溝部１７Ｂ、１７Ｃは、上記第１の実施形態の穴部６Ａ、環状溝部７Ａと同様に、成形や機械加工によって形成することができる。

　表面層部材１４は、基体部材１５Ｃの円穴部１７Ａ、環状角溝部１７Ｂ、１７Ｃが形成された側の面に、上記第１の実施形態の第１基体部材１５Ａおよび第２基体部材１５Ｂと同様にして接合されている。

　これにより、円穴部１７Ａ、環状角溝部１７Ｂ、１７Ｃの開口が塞がれて、流体供給路２６ａ、２７ａ、２８ａから供給される流体の圧力に応じて変形可能な空洞部２６Ａ、環状空洞部２７Ａ、２８Ａが形成される。

　本変形例では、上記第２の実施形態のレンズ２１Ａを製造するため、空洞部２６Ａに流体を流入させて、成形面部５ａを平面視円状の部分的な凸面形状に変形させる機能を空洞部２６Ａは備える。また、環状空洞部２７Ａ、２８Ａに流体を流入させて、成形面部５ａを平面視円状の部分的な凸面形状に変形させる機能を環状空洞部２７Ａ、２８Ａは備える。

　このような構成の微細構造形成用型２９によれば、表面加工装置２０の微細構造形成用型２５に代えて用いることにより、上記第２の実施形態と同様にして、レンズ本体２１の非球面レンズ面２１ａに反射防止部２を形成することができる。

　本変形例は、容積変化室の断面形状が、矩形状の場合の例である。

［第３の実施形態］

　本発明の第３の実施形態の微細構造形成用型について説明する。

　図１２Ａは、本発明の第３の実施形態の微細構造形成用型および表面加工装置の模式的な構成図である。図１２Ｂは、図１２ＡにおけるＪ－Ｊ断面図である。

　本実施形態の微細構造形成用型３５は、図１２Ａに示すように、表面加工装置３０に用いることにより、上記第２の実施形態と同様に被加工体の表面に反射防止部２を形成する型である。

　表面加工装置３０は、上記第２の実施形態の表面加工装置２０の微細構造形成用型２５、流体供給部８Ａに代えて、微細構造形成用型３５、圧電素子制御部３８を備える。

　以下、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。

　微細構造形成用型３５は、上記第２の実施形態の微細構造形成用型２５の基体部２５Ａ、ベース部材２５Ｂに代えて、基体部３５Ａ、ベース部材３５Ｂを備える。

　基体部３５Ａは、基体部２５Ａと同材質であり、変形が容易な弾性体からなり、同様な略円板状の外形を有している。すなわち、厚さ方向の一方の面に成形面部５ａが形成され、他方の面にベース部材３５Ｂの下面と接合する接合面３５ａが形成されている。

　基体部３５Ａの内部には、平面視の中心部において、成形面部５ａ寄りの位置に、圧電素子３６Ａが埋設されている。また、上記第２の実施形態の円Ｃ１、Ｃ２上において成形面部５ａ寄りの位置に、各円周を等分する位置に複数の圧電素子３６Ｂ、３６Ｃが埋設されている。

　電圧印加時の圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの伸縮方向が、基体部３５Ａの厚さ方向に沿う姿勢をとり、基体部３５Ａに囲まれた状態で埋設されている。

　各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃには、配線３８ａ、３８ｂ、３８ｃが接続されている。各配線３８ａ、３８ｂ、３８ｃは、接合面３８ａからベース部材３５Ｂの内部に導入され、ベース部材３５Ｂの側面から外部に延出され、圧電素子制御部３８と電気的に接続されている。

　ベース部材３５Ｂは、内部に配線３８ａ、３８ｂ、３８ｃが挿通されている以外は、ベース部材２５Ｂと同様の部材である。ベース部材３５Ｂの下面に基体部３５Ａが接合され、ベース部材３５Ｂの上面に昇降アーム９が接続されている。

　圧電素子制御部３８は、配線３８ａ、３８ｂ、３８ｃを介して、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに独立に駆動電圧を供給する。

　これにより、圧電素子制御部３８は、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに適宜の駆動電圧を印加することで、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃを独立に伸縮させることができる。この伸縮に伴って、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに密着した基体部３５Ａが変形することで、成形面部５ａの形状を変化させることができる。

　圧電素子制御部３８には、上記第２の実施形態と同様にして、反射防止部２の形成後の反射率バラツキの発生位置と、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの駆動電圧との相関を実験的に調べることで、反射率バラツキが許容範囲となる目標電圧値が記憶されている。

　圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、および圧電素子制御部３８は、基体部３５Ａを変形することにより成形面部５ａを湾曲させる型変形部を構成している。

　また、圧電素子３６Ａは被加工体の凸部に対向して基体部の表面を凹ませる凹変形部を構成している。また、圧電素子３６Ｂは、被加工体の凹部に対向して基体部の表面を突出させる凸変形部を構成している。

　このため、本実施形態は、被加工体の１つの凸部に対して１つの凹変形部を備え、被加工体の１つの凹部に対して１つの凸変形部を備える場合の例である。

　また、圧電素子３６Ｂ、３６Ｃは、２つの凸変形部の組合せによって、それらの間に凹部を形成することができる場合の例である。

　次に、本実施形態の微細構造形成用型３５を用いた本実施形態の光学素子の製造方法について、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。

　図１３は、本発明の第３の実施形態の微細構造形成用型の動作説明図である。

　本実施形態の表面加工装置３０によれば、型変形部が、基体部３５Ａに埋設された圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃと、これら圧電素子の伸縮量を制御する圧電素子制御部３８とを有する点が異なるのみで、上記第２の実施形態と同様にして、成形面部５ａの形状を、非球面レンズ面２１ａに沿う形状に変形させることができる。

　すなわち、図１３に示すように、ＵＶ硬化樹脂１６が塗布された非球面レンズ面２１ａに微細構造形成用型３５を押圧するまでの間に、圧電素子制御部３８によって、各圧電素子の駆動電圧を制御して、圧電素子３６Ａを収縮させ、圧電素子３６Ｂ、３６Ｃを伸長させる。これにより、成形面部５ａを非球面レンズ面２１ａに沿う形状に変形させる。

　このとき、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの伸縮方向の両端部では、基体部３５Ａの外表面までの弾性体の厚さが異なる。したがって、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃから外表面までの弾性体の厚さが薄く、外形が拘束されていない成形面部５ａ側が顕著に変形する。また、成形面部５ａと反対側（ベース部材３５Ｂ側）では、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃから外表面までの弾性体の厚さは厚く、ベース部材３５Ｂによって端面が拘束されているため、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの変形量が異なっても、成形面部５ａ側に比べて変形量が少ない。

　成形面部５ａが変形した微細構造形成用型３５をＵＶ硬化樹脂１６が塗布された非球面レンズ面２１ａに押圧すると、成形面部５ａが、非球面レンズ面２１ａに密着する。このとき、成形面部５ａの形状が非球面レンズ面２１ａと異なっている場合にも、基体部３５Ａでは、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃとベース部材３５Ｂとの間に柔軟な弾性体の厚い層が有しているため、すでに非球面レンズ面２１ａと当接して押圧力が上昇する部位では、弾性体のひずみとして吸収される。このため、適宜の押圧力を加えることにより、成形面部５ａの全体を非球面レンズ面２１ａに密着させることができる。

　これ以外は、上記第２の実施形態と全く同様にして、反射防止部２を有するレンズ２１Ａを製造することができる。

　本実施形態によれば、各圧電素子の駆動量を、例えばミクロンオーダ以下の微小な範囲で微調整することができるため、成形面部５ａの形状をより細かく制御することができる。

　また、複数の圧電素子の伸縮量を独立に変えて、成形面部５ａの形状を制御するため、例えば、各圧電素子３６Ｂ、３６Ｃの伸縮量を微調整することにより、円Ｃ１、Ｃ２の円周方向に対応する成形面部５ａの形状も適宜制御することができる。例えば、各圧電素子３６Ｂ、３６Ｃの埋設位置の製造誤差などが発生しても、駆動電圧で補正することにより、変形時の形状誤差を低減することができる。

［第２変形例］

　次に、本発明の第３の実施形態の変形例（第２変形例）の微細構造形成用型について説明する。

　図１４は、本発明の第３の実施形態の変形例（第２変形例）の微細構造形成用型の構成を示す模式的な構成図である。

　本変形例の微細構造形成用型４５は、図１４に示すように、上記第３の実施形態の微細構造形成用型３５の基体部３５Ａに代えて、基体部４５Ａを備える。

　微細構造形成用型４５は、上記第３の実施形態の表面加工装置３０において、微細構造形成用型３５に代えて用いることができる。

　以下、上記第３の実施形態と異なる点を中心に説明する。

　基体部４５Ａは、上記第３の実施形態の圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの基端部をベース部材３５Ｂに当接した状態で埋設している点が、上記基体部３５Ａと異なる。

　本変形例によれば、圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの一端側の位置がベース部材３５Ｂに固定されるため、圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの伸縮が成形面部５ａ側の弾性体に作用する。したがって、伸縮量の全体が、成形面部５ａを変形させるのに用いられる。このため、圧電素子制御部３８に記憶される目標電圧値は、上記第３の実施形態とは異なる値が設定されている。

　本変形例によれば、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの基端部がベース部材３５Ｂに固定されているのみで、上記第３の実施形態と略同様にして、レンズ２１Ａを製造することができる。

　ただし、本変形例では、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの基端部がベース部材３５Ｂに固定されているため、非球面レンズ面２１ａと成形面部５ａとの形状の相違がある場合に、成形面部５ａと圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの先端部との間の弾性変形によって、形状の相違を吸収する構成としている。

［第３変形例］

　次に、本発明の第３の実施形態の他の変形例（第３変形例）の微細構造形成用型について説明する。

　図１５Ａは、本発明の第３の実施形態の他の変形例（第３変形例）の微細構造形成用型の主要部の模式的な構成図であり、図１５Ｂは、図１５ＢのＫ－Ｋ断面図である。

　本変形例の微細構造形成用型５５は、図１５Ａ、図１５Ｂに示すように、上記第３の実施形態の微細構造形成用型３５の基体部３５Ａ、圧電素子制御部３８に代えて、基体部５５Ａ、圧電素子制御部３９を備える。

　微細構造形成用型５５は、上記第３の実施形態の表面加工装置３０において、微細構造形成用型３５に代えて用いることができる。

　以下、上記第３の実施形態と異なる点を中心に説明する。

　基体部５５Ａは、外形および材質が基体部３５Ａと同様で、圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに代えて、より多くの圧電素子３７が圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃと同様な姿勢で格子状に密集して配置されている。

　各圧電素子３７には、それぞれ配線３９ａが接続されている。各配線３９ａは、上記第３の実施形態の配線３８ａ、３８ｂ、３８ｃ同様に、ベース部材３５Ｂの内部に導入され、ベース部材３５Ｂの側面から外部に延出され、圧電素子制御部３９と電気的に接続されている。

　圧電素子制御部３９は、配線３９ａを介して、各圧電素子３７に独立に駆動電圧を供給する。

　これにより、圧電素子制御部３９は、各圧電素子３７に適宜の駆動電圧を印加することで、各圧電素子３７を独立に伸縮させることができる。この伸縮に伴って、各圧電素子３７に密着した基体部５５Ａが変形することで、成形面部５ａの形状を変化させることができる。

　圧電素子制御部３９には、上記第２の実施形態と同様に非球面レンズ面２１ａの形状データが記憶され、非球面レンズ面２１ａに沿う形状に成形面部５ａを変形させるための個々の圧電素子３７の駆動電圧の目標電圧値が記憶されている。

　圧電素子３７および圧電素子制御部３９は、基体部５５Ａを変形することにより成形面部５ａを湾曲させる型変形部を構成している。

　本変形例によれば、上記第３の実施形態と同様にしてレンズ２１Ａを製造することができる。

　ただし、本変形例では、上記第３の実施形態に比べて、圧電素子３７の配置数が多いため、非球面レンズ面２１ａ上の凹部および凸部に対して、凹凸の変化する方向にそれぞれ複数の圧電素子３７が対向して配置されている。このため、成形面部５ａの変形の分解能が高くなっており、複数の圧電素子３７の伸縮量の組合せによって、より非球面レンズ面２１ａの形状に近似した形状に、成形面部５ａの形状を変化させることができる。

　また、被加工体の面形状が異なる場合にも、予め面形状のデータを圧電素子制御部３９に入力しておくことで、成形面部５ａの形状を容易に変更することができ、より汎用的な微細構造形成用型となる。このため、被加工体の面形状が変更になる場合でも、他の微細構造形成用型に変えることなく、迅速に製造を続けることができる。

　また、本変形例によれば、圧電素子３７が格子状に密集して配置されているため、回転対称の面形状以外の形状、例えば自由曲面などでも容易に成形面部５ａの形状を合わせることができる。

　上記の各実施形態、各変形例の説明では、被加工体である光学素子がレンズの場合の例で説明したが、本発明の光学素子の製造方法によって製造される光学素子は、レンズには限定されない。例えば、ミラー、プリズム、フィルタなどの光学素子でもよい。

　また、本発明の微細構造形成用型によって微細構造を形成する被加工体は、光学素子には限定されず、光学素子以外の機械部品を被加工体としてもよい。

　また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、微細構造が、円錐状の突起２ａによる反射防止部２である場合の例で説明したが、反射防止構造を形成するには、レンズ表面の近傍で屈折率が変化する形状であればよく、円錐状に限らず、三角錐状、四角錐状等の錘体を好適に採用することができる。

　また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、微細構造が反射防止構造の場合の例で説明したが、微細構造は、ナノインプリント技術によって形成される凹凸形状であれば、錘体には限定されず、例えば、円柱、円柱穴、錘体の反転した穴形状、蓮の葉の表面のようなランダムな突起を持つ構造体（フラクタル構造）等の凹凸形状を採用することができる。

　このため、微細構造は、反射防止構造には限定されない。

　また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、基体部において成形面部が、基体部の変形前に平面の部位に形成された場合の例で説明したが、成形面部は曲率を有した面に形成されていてもよい。

　例えば、型変形部によって凸（凹）形状に変形される成形面部を、変形後の凸（凹）形状の曲率半径より大きな曲率半径の凸（凹）形状の曲面上に形成すれば、変形後の成形面部のひずみが小さくて済むため、形状精度を向上することができる。また、耐久性を向上することができる。

　また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、成形面部５ａが、基体部の表面に基体部と同材質で形成された場合の例で説明したが、基体部とともに変形することができれば、成形面部５ａは、基体部の表面に基体部と異なる材質で設けられていてもよい。

　また、成形面部５ａが表面層部材１４に形成され、基体部を構成する他の部材に接合される場合、基体部および成形面部５ａが変形可能であれば、表面層部材１４の材質と、基体部を構成する他の部材との材質は異なっていてもよい。

　また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、保持部３に被加工体を固定し、微細構造形成用型を昇降させて微細構造形成用型を被加工体に押圧する場合の例で説明したが、微細構造形成用型の位置を固定して、保持部３を昇降できるようにしておき、保持部３に保持された被加工体を微細構造形成用型に押圧するようにしてもよい。

　また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、ＵＶ光源４が保持部３の下方に配置され、被加工体を透過するＵＶ光によって、ＵＶ硬化樹脂１６を硬化させる場合の例で説明したが、例えば、被加工体の側方からＵＶ光を照射してもよい。

　また、微細構造形成用型をＵＶ光透過性の材料で作成した場合には、例えば、ＵＶ光源を微細構造形成用型の上方または微細構造形成用型の内部に設けておき、微細構造形成用型を透過させたＵＶ光によってＵＶ硬化樹脂１６を硬化させてもよい。

　また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、基体部を変形させる型変形部として、流体圧力によって基体部を変形させる場合と、圧電素子の伸縮により基体部を変形させる場合との例で説明したが、型変形部はこれらに限定されない。例えば、圧電素子に代えて成形面部の方に進退する押圧部材を備え、押圧部材から基体部に機械的な圧力を加えて基体部を変形させてもよい。

　また、上記の実施形態で説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせたり、削除したりして実施することができる。

　例えば、上記第２、第３の実施形態および各変形例の微細構造形成用型の構成によれば、上記第１の実施形態の微細構造形成用型５に比べて、型変形部の数が多いため、上記第１の実施形態と同様の凹球面や、凸球面等のより凹凸形状の少ない形状の被加工体にも好適に用いることができる。

　例えば、微細構造形成用型２５によって、凹レンズ面１ａに沿う形状を形成するには、空洞部２６、環状空洞部２７を膨張させ、環状空洞部２８を収縮させることで、凸球面の形状を形成すればよい。
　上記の微細構造形成用型および光学素子の製造方法によれば、型変形部によって成形面部を湾曲させることができるため、被加工体の表面形状が変化しても、被加工体の表面に反射防止構造を容易かつ迅速に形成することができるという効果を奏する。
１、２１　レンズ本体（被加工体、光学素子本体）
１Ａ、２１Ａ　レンズ（光学素子）
１ａ　凹レンズ面（曲率を有する表面、光学面）
２　反射防止部（微細構造、反射防止構造）
２ａ　突起（錘体）
３　保持部
４　ＵＶ光源
５、２５、２９、３５、４５、５５　微細構造形成用型
５Ａ、２５Ａ、２５Ｄ、３５Ａ、４５Ａ、５５Ａ　基体部
５ａ　成形面部
６、２６、２６Ａ　空洞部（容積変化室、型変形部）
７、２７、２８　環状空洞部（容積変化室、型変形部）
８、８Ａ　流体供給部（型変形部）
９　昇降アーム
１０、２０、３０　表面加工装置
１４　表面層部材
１５　基体部本体
１５Ｃ　基体部材
１６　ＵＶ硬化樹脂（成形用樹脂）
２１　レンズ本体
２１ａ　非球面レンズ面（曲率を有する表面、光学面）
３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３７　圧電素子（型変形部）
３８、３９　圧電素子制御部（型変形部）
Ｃ１、Ｃ２　円
Ｏ　光軸
Ｐ１　面頂
Ｐ２　稜線
Ｖ１　谷底線
Ｚ　中心軸線

Claims (7)

  1. 　曲率を有する表面を備える被加工体の前記表面に凹凸形状の微細構造を形成する微細構造形成用型であって、
    　前記微細構造を転写する成形面部と、
    　前記成形面部を湾曲可能に支持する基体部と、
    　前記基体部を変形することにより前記成形面部を湾曲させる型変形部と、を備える
    微細構造形成用型。
  2. 　前記成形面部には、前記基体部の表面に前記微細構造を転写する形状が加工されている
    請求項１に記載の微細構造形成用型。
  3. 　前記型変形部は、前記被加工体の凹部に対向して前記基体部の表面を突出させる凸変形部および前記被加工体の凸部に対向して前記基体部の表面を凹ませる凹変形部の少なくとも一方を備える
    請求項１に記載の微細構造形成用型。
  4. 　前記型変形部は、
    　前記基体部の内部に流体を収容し、前記流体の圧力変化により容積の増大および縮小の少なくとも一方が可能とされた容積変化室と、
    　前記容積変化室内の流体の圧力を変化させる圧力制御手段と、を備える
    請求項１に記載の微細構造形成用型。
  5. 　前記基体部は、前記容積変化室を形成する複数の部材が貼り合わされることによって構成されている
    請求項４に記載の微細構造形成用型。
  6. 　前記微細構造は、錘体が集合した反射防止構造である
    請求項１に記載の微細構造形成用型。
  7. 　曲率を有する光学面を表面に備える被加工体である光学素子本体を形成する工程と、
    　前記光学面に成形用樹脂を塗布する工程と、
    　請求項１～６のいずれか１項に記載の微細構造成形用型の前記型変形部によって、前記成形面部を前記光学面の形状に沿う形状に変形させた状態で、前記微細構造成形用型の前記成形面部を、前記成形用樹脂を介して前記光学面に押圧し、前記微細構造成形用型の前記成形面部の形状を前記成形用樹脂に転写することにより、前記光学面上に前記微細構造を成形するする工程と、を備える
    ことを特徴とする光学素子の製造方法。
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