WO2014112593A1 - 光学素子の製造方法及び反射防止構造体の作製方法 - Google Patents

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WO2014112593A1
WO2014112593A1 PCT/JP2014/050832 JP2014050832W WO2014112593A1 WO 2014112593 A1 WO2014112593 A1 WO 2014112593A1 JP 2014050832 W JP2014050832 W JP 2014050832W WO 2014112593 A1 WO2014112593 A1 WO 2014112593A1
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region
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etching
optical
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PCT/JP2014/050832
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平田健一郎
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/118—Anti-reflection coatings having sub-optical wavelength surface structures designed to provide an enhanced transmittance, e.g. moth-eye structures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0012—Arrays characterised by the manufacturing method
    • G02B3/0031—Replication or moulding, e.g. hot embossing, UV-casting, injection moulding

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing an optical element having an antireflection structure on the surface of the optical element, and a method for manufacturing the antireflection structure.
  • an optical lens used for a camera module or the like is subjected to antireflection processing in order to reduce ghosts and flares due to surface reflection.
  • antireflection processing there is a method of providing an optical thin film called an antireflection film (see, for example, Patent Document 1).
  • an antireflection processing method there is a method of providing an antireflection structure.
  • the antireflection structure is formed by forming a concave / convex shape of light wavelength scale on the surface of an optical element such as a lens or a portion having a low density when viewed macroscopically, and reduces reflection.
  • a method for manufacturing the antireflection structure there is a method in which a negative mold having an antireflection structure is prepared in a mold for molding, and the antireflection structure is transferred at the time of molding (for example, see Patent Document 2).
  • the antireflection structure As a method for manufacturing the antireflection structure, there is a method in which an island-shaped pattern mask is formed on a substrate by vapor deposition, and then etching is performed (for example, see Patent Document 3). Further, there is a method in which a single particle film is transferred onto a substrate and etching is performed using this single particle film as a mask (see, for example, Patent Document 4).
  • Patent Document 3 is suitable for forming a mask with a flat surface, but it is difficult to form a mask uniformly at different surface angles on an optical surface having a relatively large curvature, and an island mask is formed at different surface angles. Difficult to form uniformly. Therefore, for example, it is difficult to uniformly produce a fine uneven structure on the entire curved surface. Further, in the method of Patent Document 4, it is difficult to uniformly apply a single particle film to a curved surface, and it takes time to transfer the single particle film.
  • a method of forming a lens surface using a photoresist as a mask there is a method of forming a lens surface using a photoresist as a mask (see, for example, Patent Document 5).
  • a resist mask having a desired thickness distribution is formed by tilting exposure light according to the curved surface of the optical surface of the lens, and an antireflection structure is formed by etching such as dry etching. It is conceivable to apply this to form a mask on a curved surface, but the light intensity decreases as the incident angle of exposure light increases, so the resist film thickness varies depending on the incident angle of exposure light, and the mask is uniform. Difficult to form. In addition, the light source must be tilted according to the curved surface, which complicates the apparatus.
  • An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical element that can uniformly and easily produce an antireflection structure over the entire non-flat surface.
  • Another object of the present invention is to provide a method for producing the antireflection structure.
  • an optical element manufacturing method is a method of manufacturing an optical element having a macroscopic non-flat surface, and the macro non-flat surface is divided into a plurality of regions.
  • the macroscopic non-flat surface means a curved surface (a surface having a relatively large curvature) or a composite surface including a surface having a large surface angle.
  • the first and second regions collectively refer to regions where island-shaped mask formation and etching are performed by a single mask formation step and etching step. That is, even if it is actually divided into a plurality of regions, it can be regarded as one region if island-shaped mask formation or etching is performed by a single mask formation step or etching step.
  • an antireflection structure can be produced relatively uniformly on a macroscopic non-flat surface. Therefore, the reflected light on the macroscopic non-flat surface is reduced, and the ghost that can be generated by the reflected light can be suppressed.
  • a mask is formed by a directional method, the ease with which a mask is formed differs between a portion having a relatively large surface angle and a portion having a relatively small surface angle on a macroscopic non-flat surface.
  • the macroscopic non-flat surface is divided into a plurality of regions, and an anti-reflection structure is provided for the macro non-flat surface by providing a step of forming an island mask and an etching step for each of the divided regions.
  • the body can be produced relatively uniformly.
  • the antireflection structure can be easily formed over the entire non-flat surface at low cost.
  • high heat resistance can be obtained by providing an antireflection structure.
  • the first region is a region having a relatively small surface angle with respect to the optical axis of the optical element among the macroscopic non-flat surfaces.
  • it is difficult to control mask formation in the subsequent second mask formation step and second etching step because the antireflection structure is formed in advance in a portion where the surface angle at which the antireflection structure is easy to produce is relatively small. A portion having a relatively large angle can be selectively processed.
  • a mask is formed so as to entirely cover the antireflection structure formed in the first region by the first etching step, and the first region An island mask is formed for a second region different from the first region.
  • the antireflection structure formed in the first region covered with the mask is hardly etched, and the second region where the island-shaped mask is formed is preferentially etched.
  • covering the entire antireflection structure formed in the first region is based on a certain threshold regarding a height having an antireflection function in the uneven region including the structure. It means a state in which the area exceeding the threshold is substantially covered.
  • the average film thickness of the first mask formed in the first mask formation process is different from the average film thickness of the second mask formed in the second mask formation process.
  • the region where the island-shaped mask is formed can be adjusted. That is, a region different from the first region is obtained by making the average film thickness of the first mask formed in the first mask formation step different from the average film thickness of the second mask formed in the second mask formation step. It is possible to form an island-shaped mask.
  • the average thickness of the first mask formed in the first mask forming step is thinner than the average thickness of the second mask formed in the second mask forming step.
  • the island-shaped mask formed in the first mask forming step can be used for forming the antireflection structure, and the island-shaped mask portion of the mask formed in the second mask forming step is used for forming the antireflection structure. Available.
  • the average thickness of the first mask formed in the first mask forming step is larger than the average thickness of the second mask formed in the second mask forming step.
  • the island-shaped mask portion of the mask formed in the first mask forming process can be used for forming the antireflection structure, and the island-shaped mask formed in the second mask forming process is used for forming the antireflection structure. Available.
  • a mask removing step for removing a mask attached to a macroscopic non-flat surface is provided between the first etching step and the second mask forming step.
  • a mask removing step for removing a mask attached to a macroscopic non-flat surface is provided after the second etching step.
  • the mask is formed by any one of vapor deposition, sputtering, and CVD in the first mask forming step and the second mask forming step.
  • a mask having a film thickness suitable for forming the antireflection structure can be formed by utilizing the characteristics of mask formation by a directional method such as vapor deposition, sputtering, and CVD.
  • the macroscopic non-planar surface is etched with either an ion beam or plasma in the first etching step and the second etching step.
  • a region different from the first and second regions among the plurality of regions is divided into one or more, and a mask forming step similar to at least one of the first and second mask forming steps;
  • An etching process similar to at least one of the first and second etching processes is performed once or more.
  • the macroscopic non-flat surface is divided into three or more regions, and a mask formation step and an etching step are performed for each region.
  • a method for producing an antireflection structure is a method for producing an antireflection structure in which an antireflection structure is produced on an optical element having a macroscopic non-flat surface, A macroscopic non-flat surface is divided into a plurality of regions, and a first mask forming step of forming an island-shaped mask for the first region among the plurality of divided regions, and an island-like shape by the first mask forming step A first etching step of etching the first region in which the mask is formed to form an antireflection structure in the first region, and a first of the plurality of regions different from the first region after the first etching step.
  • a second mask forming step of forming an island-shaped mask on the region 2 and the second region where the island-shaped mask is formed by the second mask forming step is etched to prevent reflection in the second region. Second etching process to form structure Provided with a door.
  • the antireflection structure can be produced relatively uniformly on a macroscopic non-flat surface. Therefore, the reflected light on the macroscopic non-flat surface is reduced, and the ghost that can be generated by the reflected light can be suppressed. Moreover, compared with the case where an antireflection film is provided, high heat resistance can be obtained by providing an antireflection structure.
  • FIG. 1A is a plan view of the optical element of the first embodiment
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA of the optical element shown in FIG. 1A
  • FIG. 1C is a stack of the optical elements shown in FIG. It is an expanded sectional view of the separated lens unit. It is the elements on larger scale explaining the reflection preventing structure of the optical element of FIG. 1A, etc.
  • It is a conceptual diagram of the section explaining the metallic mold used for manufacture of the optical element of Drawing 1A.
  • 5A to 5C are diagrams for explaining a molding process of the optical element of FIG. 1A. It is a flowchart explaining the manufacturing process of the optical element of FIG.
  • FIG. 7A is a conceptual diagram for explaining a first mask forming step in the manufacturing process of the optical element of FIG. 1A
  • FIGS. 7B and 7C are conceptual diagrams for explaining a first etching step.
  • FIG. 8A is a conceptual diagram illustrating a first mask forming step in the optical element manufacturing process of FIG. 1A
  • FIG. 8B is a conceptual diagram illustrating a first etching step
  • FIG. 8C is a second mask.
  • FIG. 8D is a conceptual diagram illustrating a forming process
  • FIG. 8D is a conceptual diagram illustrating a second etching process.
  • 9A and 9B are conceptual diagrams for explaining a second mask forming step in the manufacturing process of the optical element of FIG. 1A, and FIGS.
  • FIG. 9C and 9D are conceptual diagrams for explaining a second etching step. It is a flowchart explaining the manufacturing process of the lens unit of FIG. 1C.
  • 11A and 11B are diagrams illustrating an example and a comparative example of the optical element in FIG. 1A.
  • 12A is a diagram illustrating an example of the optical element in FIG. 1A
  • FIG. 12B is a diagram illustrating a comparative example.
  • 13A and 13B are views for explaining an optical element according to the second embodiment.
  • 14A and 14B are views for explaining an optical element according to the third embodiment.
  • FIG. 15A is a conceptual diagram for explaining a first mask forming step in the optical element manufacturing process of the fourth embodiment
  • FIG. 15B is a conceptual diagram for explaining a first etching step
  • FIG. 15C is a mask. It is a conceptual diagram explaining a removal process.
  • FIG. 16A is a conceptual diagram for explaining a second mask forming step in the optical element manufacturing process of the fourth embodiment, and
  • FIG. 16B is a conceptual diagram for explaining a second etching step.
  • a lens unit 200 as an optical element shown in FIG. 1C is formed by laminating and cutting the optical element array 100 shown in FIGS. 1A and 1B.
  • the optical element array 100 will be described first.
  • the optical element array 100 itself can be used as an optical element.
  • Optical Element Array As shown in FIGS. 1A and 1B, the optical element array 100 has a disc shape and includes a substrate 101, a first lens array layer 102, and a second lens array layer 103.
  • the optical element array 100 has a structure in which composite lenses 10 described later are integrated in a matrix. For convenience of explanation, only four compound lenses 10 are shown, but the actual optical element array 100 includes a large number of compound lenses 10.
  • the first and second lens array layers 102 and 103 are bonded to the substrate 101 in alignment with each other with respect to translation in the XY plane perpendicular to the axis AX and rotation around the axis AX.
  • the substrate 101 of the optical element array 100 is a circular flat plate extending along the XY plane, and is used for the purpose of stabilizing the shape of the optical element array 100 and facilitating molding.
  • the substrate 101 is formed of resin, glass, photonic crystal, and those obtained by adding an additive thereto. In particular, glass and transparent resin excellent in light transmittance, and those obtained by adding additives to these are preferable.
  • the thickness of the substrate 101 is basically determined by optical specifications.
  • One or both surfaces of the substrate 101 may be subjected to surface treatment such as plasma, ion beam, polishing, heat treatment, dry etching, or wet etching according to the purpose such as cleaning or surface modification.
  • one or both surfaces of the substrate 101 may be subjected to processing such as protective film, resist processing, optical thin film deposition, etc., and surface processing and shape processing may be performed by cutting, molding, dicing, polishing, blasting, or the like. It may be done.
  • processing such as protective film, resist processing, optical thin film deposition, etc.
  • surface processing and shape processing may be performed by cutting, molding, dicing, polishing, blasting, or the like. It may be done.
  • patterning of the lens diaphragm can be performed by resist processing using a black resin material.
  • by providing an infrared cut filter film on one side or both sides of the substrate 101 noise to the image sensor can be reduced.
  • the first lens array layer 102 is made of resin and is formed on one surface 101 b of the substrate 101.
  • the first lens array layer 102 is formed so as to cover the entire surface of the substrate 101 in consideration of ease of molding.
  • the first lens array layer 102 has a circular outer shape in plan view, and includes a large number of first lens elements 11.
  • the first lens element 11 includes a first lens body 11a and a first flange portion 11b as a set.
  • the first lens elements 11 are two-dimensionally arranged at equal intervals in the XY plane. These first lens elements 11 are integrally molded through a flat connecting portion 11c.
  • the shape of each first lens element 11 is substantially the same.
  • the combined surface of the first lens element 11 and the connecting portion 11c is a first molding surface 102a that is collectively molded by transfer.
  • the first lens body 11a is, for example, an aspheric lens part, and has a convex first optical surface 11d as an optical function part.
  • the first optical surface 11d has a curved surface and is a macroscopic non-flat surface unlike the first flange surface 11g.
  • the surrounding first flange portion 11b has a flat first flange surface 11g extending around the first optical surface 11d, and the outer periphery of the first flange portion 11b is also a connecting portion 11c.
  • the first flange surface 11g is disposed in parallel to the XY plane perpendicular to the optical axis OA.
  • thermosetting resin for example, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, a photocurable resin, an organic-inorganic hybrid material, or the like is used.
  • the photocurable resin include acrylic resin, allyl resin, epoxy resin, and fluorine resin.
  • the thermosetting resin include a fluorine resin and a silicone resin.
  • the thermoplastic resin include polycarbonate, polymethyl methacrylate, and cyclic olefin copolymer.
  • organic / inorganic hybrid material include polyimide / titania hybrid.
  • the material used for the first lens array layer 102 is preferably a thermosetting resin or a photocurable resin, particularly considering heat resistance and good workability.
  • the first optical surface 11d is deteriorated in the reflow process after molding, and the shape of the antireflection structure described later , Color and other changes can be suppressed.
  • an antireflection structure 51 is provided on the first optical surface 11d of the first lens element 11 as shown in an enlarged manner in FIG.
  • the boundary between the first optical surface 11 d and the antireflection structure 51 does not exist clearly, but is indicated by a dotted line for convenience.
  • the antireflection structure 51 is formed on the entire surface of the first optical surface 11d, which is a macroscopic flat surface, with a substantially uniform density.
  • the first optical surface 11d has a curved surface as described above, and when the first optical surface 11d is divided into a plurality of regions, the first region and a second region different from the first region among the plurality of regions. And divided. Specifically, a portion A1 having a relatively small surface angle with respect to the optical axis OA as the first region (the apex side of the first optical surface 11d) and a portion A2 having a relatively large surface angle as the second region ( And the outer edge side of the first optical surface 11d).
  • the antireflection structure 51 is not formed in a lump but is formed in at least two manufacturing steps. Specifically, first, the first antireflection structure 51a is formed in the portion A1 having a relatively small surface angle. Thereafter, the second antireflection structure 51b is formed in the portion A2 having a relatively large surface angle. In the case of the present embodiment, the second mask MB formed in the manufacturing process of the antireflection structure 51 hardly remains on the second antireflection structure 51b of the antireflection structure 51, but the first reflection The second mask MB remains on the prevention structure 51a.
  • the antireflection structure 51 has fine uneven shapes (that is, shapes in which fine protrusions are densely arranged) randomly arranged in a plane such as the first optical surface 11d.
  • the antireflection structure 51 has a tapered structure in which the volume density of the concavo-convex shape increases from the incident light side toward the optical element center side. That is, the antireflection structure 51 is a collection of substantially cone-shaped fine protrusions.
  • the roughness (Rz: 10-point average roughness) of the antireflection structure 51 is 10 nm or more and 1000 nm or less.
  • the roughness Rz of the antireflection structure 51 is preferably 50 nm or more and 800 nm or less, and more preferably 250 nm or more and 800 nm or less.
  • the antireflection structure 51 is formed by using an ion beam or plasma.
  • the reflectance at a certain interface is determined by the difference in refractive index between two spaces sandwiching the interface, and the surface reflectance increases as the difference increases. Since the antireflection structure 51 has a concavo-convex shape of the use wavelength level or less formed on the first optical surface 11d, there is a sudden change in refractive index between the antireflection structure 51 and the first optical surface 11d. There are no interfaces.
  • the antireflection structure 51 can suppress wavelength dependency and angle dependency as compared with a conventional structure having a low refractive index layer or the like.
  • the second lens array layer 103 is also made of resin and is formed on the other surface 101c of the substrate 101.
  • the second lens array layer 103 has a circular outer shape in a plan view, and two-dimensionally includes a plurality of second lens elements 12 each including the second lens body 12a and the second flange portion 12b in the XY plane. Are arranged at equal intervals. These second lens elements 12 are integrally molded via a flat connecting portion 12c.
  • the combined surface of each second lens element 12 and the connecting portion 12c is a second molding surface 103a that is collectively molded by transfer.
  • the second lens body 12a is, for example, an aspheric lens part, and has a concave second optical surface 12d as an optical function part.
  • the surrounding second flange portion 12b has a flat second flange surface 12g extending around the second optical surface 12d, and the outer periphery of the second flange portion 12b is also a connecting portion 12c.
  • the second flange surface 12g is disposed in parallel to the XY plane perpendicular to the optical axis OA.
  • an antireflection structure 51 shown in an enlarged manner in FIG. 2 is provided on the first optical surface 12d of the second lens element 12. Similar to the first optical surface 11d of the first lens element 11, the antireflection structure 51 includes a first antireflection structure 51a and a second antireflection structure 51b.
  • the first antireflection structure 51a is formed in the portion A1 having a relatively small surface angle with respect to the optical axis OA
  • the second antireflection structure 51b is formed in the portion A2 having a relatively large surface angle. Since the shape, material, etc. of the second lens array layer 103 are the same as those of the first lens array layer 102, description thereof is omitted.
  • a stop may be provided between the substrate 101 and the first lens array layer 102 or between the substrate 101 and the second lens array layer 103.
  • the aperture of the diaphragm is arranged in alignment with each of the first and second lens bodies 11a and 12a.
  • lens unit 200 separated from the optical element array 100 will be described with reference to FIG. 1C.
  • the lens unit 200 is used as an imaging lens, for example.
  • the lens unit 200 includes a first compound lens 10 and a second compound lens 110.
  • the lens unit 200 is obtained by stacking and joining the optical element array 100 shown in FIGS. 1A and 1B and another optical element array, and then cutting out by dicing.
  • the dotted lines in FIG. 1A showing the optical element array 100 before cutting out indicate the outer edges of the multiple compound lenses 10 arranged at the lattice points.
  • the outside of the compound lens 10 across the boundary line of each compound lens 10 is the connecting portions 11c and 12c.
  • the compound lens 10 is a quadrangular prism-like member, and has a quadrangular outline when viewed from the direction of the optical axis OA.
  • the compound lens 10 includes the first lens element 11, the second lens element 12, and the flat plate portion 13 sandwiched therebetween.
  • the flat plate portion 13 is a portion obtained by cutting out the substrate 101.
  • the second compound lens 110 has substantially the same configuration as the first compound lens 10, and includes a first lens element 111, a second lens element 112, and a flat plate portion 113.
  • the lens unit 200 is housed in, for example, a separately prepared holder, and is bonded to the imaging circuit board as an imaging lens.
  • the second antireflection structure 51b is formed so as to extend to a region outside the first antireflection structure 51a of the base covered with the second mask MB, it is macroscopic.
  • the antireflection structure 51 is formed relatively uniformly on the entire first and second optical surfaces 11d and 12d, which are non-flat surfaces. Therefore, the reflected light on the first and second optical surfaces 11d and 12d is reduced, and a ghost that can be generated by the reflected light can be suppressed.
  • the antireflection structure 51 is formed of the same material as the first and second optical surfaces 11d and 12d, it is possible to prevent the occurrence of defects such as film peeling and cracks. Further, by using the optical element array 100 having the uniform antireflection structure 51, the lens unit 200 having high-precision optical characteristics is obtained.
  • the lens manufacturing apparatus includes a molding device shown in FIG. 3 (only the molding die 40 is shown) and a processing device 60 shown in FIG.
  • the molding apparatus is used to mold the optical element array 100 by pouring a fluid resin into the molding die 40 and solidifying it. Although illustration is omitted, in addition to the molding die 40 which is a main member, the molding apparatus applies a mold lifting and lowering device for causing the molding die 40 to move, open and close, and resin.
  • a resin coating device for solidifying the resin a UV light generating device for solidifying the resin, a mold release device for taking out the molded optical element array 100, a control driving device for driving these devices, and the like.
  • the molding die 40 includes a first die 41, a second die 42, and a spacer 43.
  • the first lens array layer 102 and the second lens array layer 103 are sequentially formed on both surfaces 101b and 101c of the substrate 101, and the first mold 41 is located on the one surface 101b side that becomes the upper side of the substrate 101 when releasing.
  • the second mold 42 is placed in close contact with the second lens array layer 103 on the other surface 101 c side, which is the lower side of the substrate 101.
  • the first mold 41 is for molding the first molding surface 102a of the optical element array 100.
  • the first mold 41 is made of, for example, light transmissive glass and has a thick disk-shaped outer shape.
  • the first mold 41 has a first transfer surface 41 b corresponding to the first molding surface 102 a of the first lens array layer 102 on the end surface 41 a on the substrate 101 side. That is, a plurality of first transfer surfaces 41b are formed on the end surface 41a.
  • the first transfer surface 41b includes a first optical surface transfer surface 41c for forming the first optical surface 11d of the first molding surface 102a and a first flange surface transfer surface 41d for forming the first flange surface 11g. Including.
  • the second mold 42 is for molding the second molding surface 103a of the optical element array 100.
  • the second mold 42 is made of, for example, light-transmitting glass and has a thick disk-shaped outer shape.
  • the second mold 42 has a second transfer surface 42 b corresponding to the second molding surface 103 a of the second lens array layer 103 on the end surface 42 a on the substrate 101 side.
  • the second transfer surface 42b includes a second optical surface transfer surface 42c for forming the second optical surface 12d of the second molding surface 103a and a second flange surface transfer surface 42d for forming the second flange surface 12g. Including.
  • the spacer 43 forms the side surface 100a of the optical element array 100 and defines the thicknesses of the first and second lens array layers 102 and 103.
  • the spacer 43 is sandwiched between the first mold 41 and the second mold 42 and has an annular outer shape.
  • the processing device 60 includes a vacuum chamber 61, a stage 62, an ion gun 63, a neutralization gun 64, a vapor deposition device 65, gas supply units 66 and 67, a gas discharge unit 68, And a control unit 69.
  • the vacuum chamber 61 is for keeping the inside of the processing apparatus 60 airtight.
  • a stage 62 In the vacuum chamber 61, a stage 62, an ion gun 63, a neutralizing gun 64, and a vapor deposition device 65 are provided.
  • the vacuum chamber 61 communicates with the gas supply units 66 and 67 through the port 61a, and communicates with the gas discharge unit 68 through the port 61b.
  • the stage 62 is provided in the upper part of the vacuum chamber 61, and can move in the X direction, the Y direction, and the Z direction.
  • the optical element array 100 is placed and fixed on the stage surface 62a facing the ion gun 63 and the like of the stage 62. By adjusting the position of the stage 62, the position of the optical element array 100 is adjusted.
  • the ion gun 63 is for forming the antireflection structure 51 on the first and second optical surfaces 11 d and 12 d of the optical element array 100.
  • the ion gun 63 extracts ions in the plasma by applying a voltage or the like, and discharges the ions outside the ion gun 63.
  • the ion gun 63 ionizes the supplied gas and applies a beam voltage between the anode 63 a and the cathode 63 b of the ion gun 63.
  • the ion gun 63 allows ionized gas (for example, positive ions) to approach and pass the cathode 63b side, and discharges it into the vacuum chamber 61 as an ion beam.
  • the emitted ion beam is applied to the first and second optical surfaces 11 d and 12 d of the optical element array 100 on the stage 62.
  • the exposed resin portions in the first and second optical surfaces 11d and 12d where the first mask MA described later is not formed are etched.
  • the neutralizing gun 64 is for neutralizing ions in the ion beam to suppress the influence of the electrolytic distribution.
  • An ionizing gas is introduced into the neutralizing gun 64 from a gas introduction source (not shown), and the introduced gas is ionized.
  • the gas ionized by the ion gun 63 is neutralized by the electrons.
  • a neutralization grid may be used instead of the neutralization gun 64.
  • the vapor deposition device 65 is for forming a first mask MA, which will be described later, on the optical element array 100.
  • the vapor deposition apparatus 65 includes, for example, SiO 2 , Al 2 O 3 , MgF 2 , ZrO 2 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , CeO 2 , ZnO, ZnS, MgO, In, Si, Cr, Al, Ag, and a mixture thereof. Vacuum deposition is performed. Thereby, the first mask MA having different thicknesses depending on the surface angle can be formed on the first and second optical surfaces 11 d and 12 d of the optical element array 100.
  • the first mask MA may be formed using a CVD apparatus without using the vapor deposition apparatus 65.
  • the gas supply units 66 and 67 supply an introduction gas for irradiating an ion beam.
  • an introduction gas an inert gas and a reactive gas are used.
  • the inert gas include argon (Ar), nitrogen (N 2 ), helium (He), krypton (Kr), neon (Ne), and a mixed gas thereof.
  • the reactive gas include oxygen (O 2 ), carbon tetrafluoride (CF 4 ), sulfur hexafluoride (SF 6 ), and trifluoromethane (CHF 3 ).
  • Ar, O 2 , N 2 , and a mixed gas thereof are preferable because they are relatively inexpensive.
  • O 2 and a mixed gas containing the same are particularly preferable because reactive etching can be simultaneously performed in addition to physical etching when the first and second optical surfaces 11d and 12d are etched.
  • the gas discharge unit 68 is for exhausting the inside of the vacuum chamber 61.
  • the inside of the vacuum chamber 61 is exhausted to a predetermined degree of vacuum by the gas discharge unit 68.
  • the control unit 69 is for controlling operations of the stage 62, the ion gun 63, the neutralization gun 64, the vapor deposition device 65, and the gas discharge unit 68.
  • FIG. 1A The manufacturing process of the wafer lens 100 roughly includes a molding process in which a resin is applied to the substrate 101 and molding, and a first antireflection structure 51a is formed on the first and second optical surfaces 11d and 12d.
  • the molding step is performed by operating a mold lifting device, a resin coating device, and a UV light generator (not shown) while using the first and second molds 41 and 42 shown in FIG.
  • the first lens array layer 102 is formed on one surface 101b of the substrate 101 (step S11). Specifically, as shown in FIG. 5A, the side surface 101 a of the substrate 101 is fixed with a spacer 43 in advance. Here, the substrate 101 is placed on the stage SS, and the other surface 101c serving as a lower surface is brought into close contact with the upper surface of the stage SS, so that the warpage of the substrate 101 is prevented.
  • the resin coating apparatus is operated to apply the resin onto one surface 101b which is the upper surface of the substrate 101 fixed on the stage SS.
  • the mold lifting device is operated, and the first mold 41 is lowered toward the substrate 101 coated with resin in a state where the first mold 41 is aligned with the stage SS or the like.
  • the end surface 43 a of the spacer 43 is in contact with the substrate 101, and the end surface 43 b perpendicular to the end surface 43 a of the spacer 43 is in contact with the outer edge portion 41 e of the first mold 41.
  • Resin thickness that is, the thickness of the connecting portion 11c (first flange portion 11b) of the first lens array layer 102 is defined.
  • the UV light generator is operated to irradiate UV light from the upper side of the first mold 41, and the resin sandwiched between the one surface 101b of the substrate 101 and the end surface 41a of the first mold 41 is solidified.
  • the second lens array layer 103 is formed on the other surface 101 c of the substrate 101.
  • the mold lifting device is operated to invert the first mold 41 and the first lens array layer 102 in an integrated state.
  • the resin coating apparatus is operated to apply the resin onto the other surface 101c of the fixed substrate 101.
  • the mold lifting device is operated, and the second mold 42 is lowered toward the substrate 101 in a state where the second mold 42 is aligned with the first mold 41 and the like.
  • the resin thickness between the substrate 101 and the second mold 42 that is, the second lens array layer 103
  • the thickness of the connecting portion 12c (second flange portion 12b) is defined.
  • the UV light generator is operated and UV light is irradiated from above the second mold 42 to solidify the resin.
  • the optical element array 100 is separated from the first and second molds 41 and 42 and the spacer 43 as shown in FIG. 5C. Mold (step S12).
  • the first structure forming process includes a first mask forming process and a first etching process.
  • the first antireflection structure 51a is formed in the portion A1 having a relatively small surface angle in the first optical surface 11d (step S13). Since the processing steps for the first and second optical surfaces 11d and 12d are the same, only the case where the antireflection structure 51 is formed on the first optical surface 11d will be described for convenience.
  • the first mask formation step in this step is performed as a pretreatment for irradiating the optical element array 100 with an ion beam, and forms a first mask MA that spreads locally on the first optical surface 11d.
  • the first mask MA is formed in preference to the portion A1 (first region) of the first optical surface 11d having a relatively small surface angle at which the mask is easily formed.
  • the first mask MA has a fine island pattern as shown in an enlarged view in FIGS. 7A and 8A.
  • the first mask MA has a plurality of islands IM arranged at random.
  • the first mask formation step is performed using a technique such as photoresist application, film deposition, or electron beam drawing.
  • an initial process of thin film growth is used.
  • a state where the growth nucleus of the film grows as an island IM that is, island growth occurs.
  • island growth before the film is layered there are a portion where the island IM is present and a portion where the first optical surface 11d is exposed. Therefore, as a mask having a fine island-shaped shielding pattern. Function.
  • the first mask forming step is performed in the processing apparatus 60 as the film forming apparatus shown in FIG.
  • the number density and size of the islands IM of the first mask MA can be appropriately changed by adjusting the film growth conditions.
  • the average height of the deposited island IM is preferably 3 nm, for example.
  • the material of the first mask MA include a low refractive transparent material and a high refractive transparent material.
  • examples of the low refractive transparent material include SiO 2 , Al 2 O 3 , and MgF 2 .
  • the highly refractive transparent material include ZrO 2 , TiO 2 , ZnO, MgO, and Ta 2 O 5 .
  • the first mask MA By patterning the first mask MA, a difference in etching rate occurs according to the position on the surface of the first optical surface 11d, and a fine uneven shape can be formed in a first etching step described later.
  • IAD ion-assisted deposition; a method of performing ion beam and vapor deposition simultaneously
  • a similar mask can be manufactured regardless of the type of substrate. This is presumably because the surface diffusion of the vapor deposition particles is promoted by the ion beam and is likely to be island-like.
  • the first mask forming process is performed before the first etching process is performed by disposing, for example, the vapor deposition apparatus 65 in the processing apparatus 60. be able to. Thereby, the evacuation time for the first etching step can be omitted.
  • the optical element array 100 is arranged on the stage 62 so that an ion beam emitted from the ion gun 63 of the processing apparatus 60 is irradiated onto a target surface of the optical element array 100, that is, the first optical surface 11d.
  • the back pressure maintained by the exhaust is 1 ⁇ 10 ⁇ 1 Pa or less.
  • the back pressure is more preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa or less.
  • the back pressure needs to be 1/10 or less of the introduced gas described later.
  • an introduction gas is introduced into the vacuum chamber 61.
  • Ar, O 2 , N 2 , He, Kr, Ne, CF 4 , SF 6 , CHF 3 , or a mixed gas thereof is used as the introduced gas.
  • the etching rate can be easily adjusted.
  • the pressure of the introduced gas is 10 Pa or less.
  • the pressure of the introduced gas is more preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 1 Pa or less. Etching at a lower gas pressure lengthens the mean free path of ions. Therefore, the kinetic energy of ions is not easily lost before colliding with the first optical surface 11d, and the etching rate is increased.
  • the etching rate can be increased by setting the total pressure so that the mean free path of ions is the same as the distance between the optical element array 100 and the ion gun 63 or about 1/10.
  • the difference between the maximum etching rate and the minimum etching rate in the portion where the first optical surface 11d is disposed is within 10% of the maximum etching rate.
  • the acceleration energy of ions is 1 W to 100 kW.
  • the acceleration energy of ions is preferably 10 W to 10 kW, and more preferably 10 W to 500 W.
  • the portion of the optical element array 100 where the resin is exposed is etched together with the island IM of the first mask MA by irradiation with the ion beam.
  • the portion A1 of the first optical surface 11d having a relatively small surface angle with respect to the ion beam source and the deposition source is moved from the incident light side to the optical element center side or back side.
  • a first antireflection structure 51a having a structure in which the volume density of the uneven shape increases as it goes is formed.
  • the first mask MA may remain on the first antireflection structure 51a as shown in FIG. 7B.
  • a mask removal step for removing the first mask MA attached to the first optical surface 11d may be performed. In this case, for example, the first mask MA is removed by adjusting the ion beam.
  • the second antireflection structure 51b of the antireflection structure 51 is formed by the same method as the first mask forming step and the first etching step in the first structure forming step. That is, this process includes a second mask forming process and a second etching process. By this step, the second antireflection structure 51b is formed in the portion A2 (second region) having a relatively large surface angle in the first optical surface 11d (step S14).
  • the 2nd mask formation process and a 2nd etching process description of the process element common to a 1st mask formation process and a 1st etching process is abbreviate
  • the second mask MB is formed on the first optical surface 11d by the same method as the first mask formation step.
  • the average film thickness of the second mask MB is larger than the average film thickness of the first mask MA.
  • the obtained second mask MB is a portion having a relatively large surface angle with the main mask MB1 formed in the portion A1 having a relatively small surface angle of the first optical surface 11d.
  • the main mask MB1 is formed so as to entirely cover the first antireflection structure 51a.
  • the main mask MB1 is based on a certain threshold regarding the height of the protrusion or the depth of the unevenness that exhibits the antireflection function in the uneven region including the structure formed on the first optical surface 11d.
  • the third antireflection structure 52 is formed together with the ground so as to substantially cover the region exceeding the threshold.
  • the auxiliary mask MB2 is an island-shaped mask portion, and is formed in a region of the first optical surface 11d where the antireflection structure 51 is not yet formed. Yes.
  • the auxiliary mask MB2 is thinner than the main mask MB1.
  • the main mask MB1 is a substantially uniform film near the center of the optical axis OA, and the film thickness of the thickest part is about 5 nm to 9 nm. That is, the thickness of the main mask MB1 in the second mask forming process of the second structure forming process is larger than the thickness of the first mask MA in the first mask forming process of the first structure forming process.
  • the auxiliary mask MB2 has a fine island pattern (island IM). That is, the portion A2 having a relatively large surface angle includes a portion where the island IM exists and a portion where the first optical surface 11d is exposed.
  • the auxiliary mask MB2 can function as a thinner and finer shielding pattern than the main mask MB1.
  • the boundary between the main mask MB1 and the auxiliary mask MB2 is not strict, and the second mask MB has a surface angle from the portion having the smallest surface angle with respect to the vapor deposition source (the vertex on the optical axis OA in the figure). It gradually becomes thinner toward the large outer edge. In other words, the main mask MB1 may not completely cover the first antireflection structure 51a away from the optical axis OA.
  • the first optical surface 11d of the optical element array 100 is irradiated with an ion beam as in the first etching step.
  • the exposed portion of the first optical surface 11d that is, the portion A2 having a relatively large surface angle is etched.
  • the second antireflection structure 51b is formed in the portion A2 having a relatively large surface angle.
  • the entire first optical surface 11d has a concavo-convex shape as it goes from the incident light side toward the optical element center side.
  • An antireflection structure 51 having a structure in which the volume density increases is formed.
  • a mask removal step of removing the second mask MB attached to the first optical surface 11d may be performed.
  • the second mask MB is removed by adjusting the ion beam.
  • the main mask MB1 that covers the first antireflection structure 51a as a whole can be maintained or removed as it is by selecting the etching conditions and the like.
  • optical element array 100 having the antireflection structure 51 on the first optical surface 11d shown in FIG. 1A and the like is completed.
  • the optical element array 100 is stacked and temporarily fixed (step S21). At this time, a part of the optical element array 100 is marked, and the optical element array 100 and another optical element array are aligned and stacked. These optical element arrays are designed to exhibit optical properties when stacked. Therefore, there is no need for optical adjustment, and the cost can be reduced.
  • step S22 the stacked optical element array 100 is cut.
  • This cutting process includes a laser and a dicer.
  • the lens unit 200 shown in FIG. 1C is completed.
  • the antireflection structure 51 can be produced relatively uniformly on the first optical surface 11d which is a macroscopic non-flat surface. Therefore, the reflected light on the first optical surface 11d is reduced, and ghosts that can be generated by the reflected light can be suppressed.
  • the mask is formed by a directional method such as vapor deposition, the ease of mask formation differs between the portion A2 having a relatively large surface angle and the portion A1 having a relatively small surface angle on the first optical surface 11d.
  • the first optical surface 11d is divided into a plurality of regions, and an island-shaped mask forming step and an etching step are provided for each divided region, so that the first optical surface 11d, which is a macroscopic non-flat surface, is provided.
  • the antireflection structure 51 can be relatively uniformly manufactured.
  • the antireflection structure 51 can be easily formed over the entire non-flat surface at low cost.
  • high heat resistance can be obtained by providing the antireflection structure 51.
  • a double-sided lens made of a thermoplastic resin was used as the base material of the antireflection structure 51.
  • a first mask MA of TiO 2 was formed on an untreated substrate using the vapor deposition apparatus 65 shown in FIG.
  • the film thickness of the first mask MA was set such that the average film thickness at the thickest part was about 3 nm.
  • the first mask MA is formed as an island-shaped pattern in a portion A1 having a relatively small surface angle (near the apex of the first optical surface 11d) of the convex first optical surface 11d.
  • the first etching process of the first structure forming process an ion beam etching process is performed with a mixed gas of Ar and O 2 on the base material on which the first mask MA is formed using the ion gun 63 shown in FIG. 50 minutes.
  • the first antireflection structure 51a of the antireflection structure 51 is produced in the portion A1 having a relatively small surface angle of the first optical surface 11d.
  • the average film thickness can be measured using a crystal resonator included in the vapor deposition apparatus 65.
  • the increase in mass due to the deposition of the vapor deposition material on the crystal unit is obtained from the decrease in the frequency of the crystal unit, and the average film thickness is calculated using information such as the density and impedance of the vapor deposition material. Can be calculated.
  • APEL manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. was used as the base material for which the structure was to be formed, and was molded so as to have a surface angle of about 0 ° to 75 °.
  • the film thickness of the second mask MB is set so that the average film thickness at the thickest part is about 9 nm.
  • the main mask MB1 of the second mask MB entirely covers a portion A1 having a relatively small surface angle (near the apex of the first optical surface 11d) of the convex first optical surface 11d.
  • the auxiliary mask MB2 is formed as an island pattern in the portion A2 having a relatively large surface angle.
  • the second antireflection structure 51b of the antireflection structure 51 is produced in the portion A2 having a relatively large surface angle in the first optical surface 11d.
  • FIGS. 11A, 11B, and 12A show the reflectivity of the first optical surface 11d of this example.
  • FIG. 11A shows the visible light average reflectance with respect to the surface angle.
  • the line a indicates the reflectance after the first structure forming step
  • the line c indicates the reflectance after the second structure forming step.
  • FIG. 11B shows the reflectance of the first optical surface 11d after the first structure forming step
  • FIG. 12A shows the reflectance of the first optical surface 11d after the second structure forming step.
  • the lines d, e, f, g, h, k, m, and n are plane angles of 0 °, 10 °, 20 °, 30 °, 40 °, 50 °, 60 °, and 70 °, respectively.
  • the surface angle in the figure is an angle with respect to the optical axis OA, and the surface angle of the vertex of the first optical surface 11d is 0 °.
  • the reflectance was measured using a microspectrophotometer (USPM-RUIII, manufactured by Olympus). The reflectance at each surface angle was measured perpendicular to the surface at each surface angle.
  • the reflectance is relatively low at the surface angles of 0 ° and 20 ° corresponding to the portion A1 having a relatively small surface angle.
  • the reflectance was relatively high at the surface angles of 40 ° and 60 ° corresponding to the portion A2 having a relatively large surface angle.
  • the first optical surface 11d after the second structure forming step is reflected even at a surface angle of 40 °, 50 °, 60 °, and 70 ° corresponding to the portion A2 having a relatively large surface angle. The rate was low.
  • the first mask forming step and the first etching step are the same as those in the above-described embodiment, and the film thickness of the first mask MA is set so that the average film thickness at the thickest portion is about 3 nm.
  • the film thickness of the mask was such that the average film thickness at the thickest part was about 3 nm.
  • the mask is formed as an island-shaped pattern in a portion A1 having a relatively small surface angle of the convex first optical surface 11d.
  • an ion beam etching process was performed for 50 minutes with a mixed gas of Ar and O 2 on the base material on which the mask was formed using the ion gun 63 shown in FIG.
  • FIG. 11A, 11B, and 12B show the reflectance of the first optical surface 11d of the comparative example.
  • FIG. 11A shows the average reflectance with respect to the surface angle.
  • line a shows the reflectance after the first etching step
  • line b shows the reflectance after the second etching step.
  • FIG. 11B shows the reflectance of the first optical surface 11d after the first etching step, as in the above embodiment.
  • FIG. 12B shows the reflectance of the first optical surface 11d after the second etching step of the comparative example. It is.
  • the lines d, e, f, g, h, k, m, and n are plane angles of 0 °, 10 °, 20 °, 30 °, 40 °, 50 °, 60 °, and 70 °, respectively. Indicates.
  • the method of measuring the reflectance is the same as in the above embodiment.
  • the reflectance is relatively low at surface angles of 0 ° and 20 ° corresponding to the portion A1 having a relatively small surface angle.
  • the reflectance was relatively high as in the above-described example.
  • the surface angles corresponding to the portion A2 having a relatively large surface angle are 40 °, 50 °, 60 °, and 70 °.
  • the reflectivity remains high, and the reflectivities of 0 °, 10 °, and 20 ° corresponding to A1 having a relatively low surface angle have increased.
  • optical element manufacturing method according to the second embodiment is a modification of the optical element manufacturing method according to the first embodiment, and items not specifically described are the same as those in the first embodiment.
  • the first optical surface 11d has a composite surface including a surface having a large surface angle.
  • the first optical surface 11d is a convex surface as a whole, and the center, that is, the vicinity of the optical axis OA is recessed.
  • the first optical surface 11d is divided into a first region and a second region when divided into a plurality of regions. Specifically, as the second region, a portion A2 having a relatively large surface angle is provided on the center side and the outer edge side of the first optical surface 11d. Further, as the first region, the portion A1 having a relatively small surface angle is provided between the portion A2 having a relatively large surface angle and the vicinity of the center.
  • the first mask MA is formed in the portion A1 having a relatively small surface angle by the first mask forming step of the first structure forming step.
  • the first antireflection structure 51a is formed in the portion A1 having a relatively small surface angle by the first etching process of the first structure forming process.
  • the second mask forming step of the second structure forming step forms the main mask MB1 of the second mask MB in the portion A1 having a relatively small surface angle, and the auxiliary mask MB2 in the portion A2 having a relatively large surface angle. Is formed.
  • the remaining second antireflection structure 51b among the antireflection structures 51 is formed in the portion A2 having a relatively large surface angle by the second etching process of the second structure forming process.
  • the optical element manufacturing method according to the third embodiment is a modification of the optical element manufacturing method according to the first embodiment, and items not particularly described are the same as those in the first embodiment.
  • a region different from the first and second regions among the plurality of regions of the first optical surface 11d is divided into one or more, and after the second structure forming step, the same mask as the second mask forming step.
  • the formation process and the etching process similar to the second etching process are performed in accordance with the number of regions. That is, the antireflection structure 51 is formed by dividing the first optical surface 11d into not only the first and second regions but also three or more regions.
  • a portion A3 having the largest surface angle compared to the portions A1 and A2 corresponding to the first and second regions in the first optical surface 11d is a third optical surface.
  • the mask formation step and the etching step are performed at least once to form the second antireflection structure 51b (see FIG. 7C and the like) in the portion A3 as the third region.
  • the whole type covers not only the portion A1 as the first region but also the second antireflection structure 51b of the portion A2 as the second region.
  • Main mask MB1 is formed.
  • the thickness of the second mask MB in consideration of the formation state of the second antireflection structure 51b (FIG. 7C) in the second region and the third antireflection structure 52 (FIG. 9A) in the first region.
  • the second antireflection structure 51b can be formed also in the third region.
  • the mask portion formed in the portion A2 as the second region is not limited to the thick layer covering the whole, but may be an extremely thin layer, or the density of the island pattern is the third. It may be sufficiently higher than the portion A3 as the region. Accordingly, the first optical surface 11d can be divided into a predetermined range according to the size of the surface angle, and the second antireflection structure 51b can be gradually formed from a portion having a small surface angle to a portion having a large surface angle.
  • the first optical surface 11d is divided into three or more regions, and after the first structure forming step, a mask forming step for forming a discrete island mask in the same manner as the first mask step, and a first etching step The same etching process may be performed.
  • the third region has a larger surface angle than the first region and a smaller surface angle than the second region.
  • optical element manufacturing method according to the fourth embodiment is a modification of the optical element manufacturing method according to the first embodiment, and items not specifically described are the same as those in the first embodiment.
  • the first optical surface 11d includes a portion A2 having a relatively large surface angle with respect to the optical axis OA as the first region (the outer edge side of the first optical surface 11d), and a surface angle as the second region. Is divided into a relatively small portion A1 (the apex side of the first optical surface 11d).
  • the second antireflection structure 51b is formed in the portion A2 where the surface angle of the first optical surface 11d is relatively large.
  • the surface angle is The first antireflection structure 51a is formed in the relatively small portion A1.
  • This step includes a first mask forming step, a first etching step, and a mask removing step.
  • a second mask MB is formed on the first optical surface 11d as in the second mask formation step of the first embodiment.
  • the second mask MB has a main mask MB1 formed in a portion A1 having a relatively small surface angle of the first optical surface 11d and an auxiliary mask MB2 formed in a portion A2 having a relatively large surface angle.
  • the main mask MB1 is formed so as to entirely cover the portion A1 having a relatively small surface angle.
  • the auxiliary mask MB2 is an island-shaped mask portion, and is formed as a fine island-shaped pattern (island IM) in a portion A2 having a relatively large surface angle.
  • the first optical surface 11d of the optical element array 100 is irradiated with an ion beam.
  • the exposed portion of the first optical surface 11d that is, the portion A2 having a relatively large surface angle is etched.
  • the portion A1 with a relatively small surface angle covering the main mask MB1 is not etched.
  • the second antireflection structure 51b is formed only in the portion A2 having a relatively large surface angle.
  • the second mask MB attached to the first optical surface 11d is removed.
  • the mask is removed by an ion beam or plasma, or the mask is removed by dipping in a mask removing solution.
  • This step includes a second mask forming step and a second etching step.
  • a first mask MA is formed on the first optical surface 11d as in the first mask formation step of the first embodiment.
  • the average film thickness of the second mask MB is smaller than the average film thickness of the first mask MA.
  • the first mask MA is formed as a fine island-shaped pattern (island IM) in a portion A1 having a relatively small surface angle of the first optical surface 11d. Since the main mask MB1 attached to the portion A1 having a relatively small surface angle is removed in the mask removal step of the previous step, the first optical surface 11d is exposed in the portion where the island IM is not formed. It is in a state.
  • the thickness of the first mask MA in the second mask forming step in the second structure forming step is thinner than the thickness of the main mask MB1 in the first mask forming step in the first structure forming step. .
  • a mask is hardly formed in the portion A2 having a relatively large surface angle.
  • the first optical surface 11d of the optical element array 100 is irradiated with an ion beam.
  • the exposed portion of the first optical surface 11d that is, the portion A1 having a relatively small surface angle is etched.
  • the first antireflection structure 51a is formed in the portion A1 having a relatively small surface angle.
  • the antireflection structure 51 is uniformly formed on the entire first optical surface 11d.
  • first mask MA attached to the first optical surface 11d may be removed after the second etching step.
  • the optical element array manufacturing method according to the present embodiment has been described above, the optical element array manufacturing method according to the present invention is not limited to the above.
  • the shapes and sizes of the first and second optical surfaces 11d and 12d can be changed as appropriate according to the application and function.
  • the individual first and second lens elements 11 and 12 may not be connected. That is, a part of the substrate 101 may be exposed. Further, the first lens array layer 102 or the second lens array layer 103 may be provided only on one side of the substrate 101. Further, the optical element array may be formed by using only the resin without using the substrate 101. In this case, the first and second lens array layers 102 and 103 are integrally molded.
  • the optical element array 100 is used for various purposes such as a mirror, a diffraction structure, an illumination component, and an optical transmission component in addition to the lens.
  • the optical element array 100 does not need to be disk-shaped and can have various contours such as an ellipse.
  • the cutting process can be simplified by forming the optical element array 100 into a square plate shape from the beginning.
  • the number of the first and second lens elements 11 and 12 formed in the optical element array 100 is not limited to four as illustrated, and may be two or more.
  • the arrangement of the first and second lens elements 11 and 12 is preferably on a lattice point for convenience of dicing.
  • the interval between the adjacent first and second lens elements 11 and 12 is not limited to the illustrated one, and can be set as appropriate in consideration of workability and the like.
  • the resin is applied to the one surface 101b and the other surface 101c of the substrate 101, but the resin is applied to the first and second transfer surfaces 41b and 42b of the first and second molds 41 and 42. It may be applied.
  • various methods can be used as a method for forming the optical element array 100 other than a method using a mold in which a resin is poured into the molding die 40 and solidified.
  • the optical element array 100 may be manufactured using heat fusion, heat treatment, vapor deposition, injection molding, coating, etching after deposition, or the like.
  • a method using injection molding or a mold is preferable.
  • the first antireflection structure 51a may be formed in advance by another method without depending on the first structure forming step.
  • the first antireflection structure 51a can be formed by etching or the like using a photoresist, particles, or the like as a mask.
  • two gas supply units 66 and 67 are provided, but one or three or more may be provided.
  • the island IM of the mask MA may not be randomly arranged.
  • the size of the first region and the second region can be appropriately changed depending on the thickness of the mask formed in the first and second mask forming steps.
  • the first optical surface 11d is divided into a predetermined range according to the size of the surface angle, and the antireflection structure 51 is gradually formed from a portion having a small surface angle to a portion having a large surface angle. If the manufacturing method of the embodiment is modified, the antireflection structure 51 can be gradually formed from a portion having a large surface angle to a small portion.
  • the optical element array 100 need not be stacked. Further, the optical element array 100 may be left in a wafer shape without being cut.
  • the first and second lens array layers 102 and 103 are first molded and then released.
  • the second lens array layer 103 may be molded and released after the release.
  • each step may be performed continuously on the first and second lens array layers 102 and 103, or each step may be performed on the first lens array layer 102 and then the second lens array layer 103 may be formed. On the other hand, you may perform each process.
  • a protective layer may be provided on the antireflection structure 51.
  • a protective layer can be formed using the vapor deposition apparatus 65 shown in FIG.

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Abstract

　非平坦面全体に反射防止構造体を均一にかつ容易に作製できる光学素子の製造方法を提供することを目的とする。　巨視的な非平坦面である第１光学面１１ｄを有する光学素子である光学要素アレイ１００の製造方法であって、第１光学面１１ｄを複数領域に区分けし、区分けされた複数領域のうち第１の領域に対して島状のマスクを形成する第１マスク形成工程と、第１マスク形成工程により島状のマスクが形成された第１の領域をエッチングして、第１の領域に反射防止構造体５１を形成する第１エッチング工程と、第１エッチング工程後、複数の領域のうち第１の領域と異なる第２の領域に対して島状のマスクを形成する第２マスク形成工程と、第２マスク形成工程により島状のマスクが形成された第２の領域をエッチングして、第２の領域に反射防止構造体５１を形成する第２エッチング工程とを備える。

Description

光学素子の製造方法及び反射防止構造体の作製方法
　本発明は、光学素子の表面上に反射防止構造体を有する光学素子の製造方法及び当該反射防止構造体の作製方法に関する。
　一般的に、カメラモジュールなどに用いられる光学レンズでは、表面反射によるゴーストやフレアーを低減させるために反射防止加工がされている。最も一般的な反射防止加工としては、反射防止膜と呼ばれる光学薄膜を設ける方法がある（例えば、特許文献１参照）。
　また、別の反射防止加工法として、反射防止構造体を設ける方法がある。反射防止構造体は、レンズなどの光学素子の表面に光の波長スケールの凹凸形状や巨視的に見て密度の低い部分を作製したものであり反射を低減する。反射防止構造体の作製法には、成形を行う金型に反射防止構造のネガ型を作製しておき、成形時に反射防止構造を転写する方法がある（例えば、特許文献２参照）。また、反射防止構造体の作製法には、蒸着によって基板上に島状のパターンマスクを形成した後、エッチングを行う方法がある（例えば、特許文献３参照）。さらに、単粒子膜を基板上に移し取り、この単粒子膜をマスクとしてエッチングを行う方法がある（例えば、特許文献４参照）。
　特許文献２の方法のように、構造体を作製する手法として金型を用いる場合、樹脂との接着面積が増加することによって離形不良や金型の劣化による光学素子の不均質さが生じる、金型作製が複雑になりコストが非常に高くなる、などの問題がある。
　また、特許文献３の方法は、平坦面のマスク形成には向いているが、曲率の比較的大きな光学面では異なる面角度においてマスクが均一に形成されにくく、異なる面角度において島状のマスクを均一に形成することが難しい。そのため、例えば曲面全体に微細な凹凸構造を均一に作製することが難しい。また、特許文献４の方法では、単粒子膜を曲面に均一に塗布することが難しく、単粒子膜の移行工程にも手間がかかる。
　なお、光学素子の製造に関連する技術として、フォトレジストをマスクとして用いることでレンズ面を形成する方法がある（例えば、特許文献５参照）。この方法は、レンズの光学面の曲面に応じて露光光を傾けて目的とする厚み分布を有するレジストマスクを形成し、ドライエッチングなどのエッチングにより反射防止構造体を形成する。これを応用して曲面上にマスクを形成することが考えられるが、露光光の入射角度が大きくなるにつれて光強度が低下するため、露光光の入射角度によってレジストの膜厚が異なり、均一にマスクを形成することが難しい。また、曲面に応じて光源を傾ける必要があり装置が複雑となる。また、マスク形成作業に手間がかかり、レンズ１つ１つを加工するとコストがかかる。その他、ＥＢ（Electron Beam）描画により基材の表面上に反射防止構造体を作製する方法も考えられるが、実現性やコストの点で問題がある。
特表２０１０－５１９８８１号公報 特開２００５－３１５３８号公報 特表２０１０－５１１０７９号公報 特開２００９－０３４６３０号公報 特開２００４－３０９７９４号公報
　本発明は、非平坦面全体に反射防止構造体を均一にかつ容易に作製できる光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
　また、本発明は、上記反射防止構造体の作製方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明に係る光学素子の製造方法は、巨視的な非平坦面を有する光学素子の製造方法であって、巨視的な非平坦面を複数領域に区分けし、区分けされた複数領域のうち第１の領域に対して島状のマスクを形成する第１マスク形成工程と、第１マスク形成工程により島状のマスクが形成された第１の領域をエッチングして、第１の領域に反射防止構造体を形成する第１エッチング工程と、第１エッチング工程後、複数の領域のうち第１の領域と異なる第２の領域に対して島状のマスクを形成する第２マスク形成工程と、第２マスク形成工程により島状のマスクが形成された第２の領域をエッチングして、第２の領域に反射防止構造体を形成する第２エッチング工程とを備える。ここで、巨視的な非平坦面とは、曲面（曲率が相対的に大きい面でもよい）、或いは面角度が大きい面を含む複合面等を意味する。また、第１及び第２の領域とは、１回のマスク形成工程やエッチング工程によって島状のマスク形成やエッチングが行われる領域を総称している。つまり、事実上複数の領域に分割されていても、１回のマスク形成工程やエッチング工程によって島状のマスク形成やエッチングが行われれば、１つの領域としてとらえる。
　上記光学素子の製造方法によれば、巨視的な非平坦面上に反射防止構造体を比較的均一に作製することができる。そのため、巨視的な非平坦面における反射光が低減され、反射光で発生しうるゴーストを抑えることができる。指向性のある手法によってマスクを形成する場合、巨視的な非平坦面において面角度が比較的大きい部分と面角度が比較的小さい部分とでは、マスクの形成されやすさが異なる。しかし、巨視的な非平坦面を複数領域に区分けし、区分けした領域ごとに島状マスクを形成する工程とエッチングする工程とを設けることにより、巨視的な非平坦面に対しても反射防止構造体を比較的均一に作製することができるようになる。このように、均一な膜厚のマスクを非平坦面の全体にわたって形成する必要がないため、低コストかつ容易に非平坦面の全体に反射防止構造体を形成することができる。また、反射防止膜を設ける場合に比較して、反射防止構造体を設けることで高耐熱性を得ることができる。
　本発明の具体的な態様又は観点では、上記光学素子の製造方法において、第１の領域は、巨視的な非平坦面のうち光学素子の光軸に対して面角度が比較的小さい領域である。この場合、反射防止構造体を作製しやすい面角度が比較的小さい部分に予め反射防止構造体を形成するため、その後の第２マスク形成工程及び第２エッチング工程においてマスク形成のコントロールがしにくい面角度が比較的大きい部分を選択的に加工することができる。
　本発明の別の観点では、第２マスク形成工程において、第１エッチング工程により第１の領域に形成された反射防止構造体を全体的に覆うようにマスクを形成し、かつ、第１の領域と異なる第２の領域に対して島状のマスクを形成する。この場合、第２エッチング工程において、マスクで覆われた第１の領域に形成された反射防止構造体はほとんどエッチングされず、島状のマスクが形成された第２の領域が優先的にエッチングされる。これにより、非平坦面の全体にわたって、より均一な反射防止構造体を形成することが可能となる。なお、ここで、第１の領域に形成された反射防止構造体を全体的に覆うとは、構造体を含む凹凸領域において、反射防止機能を有するような高さに関してのある閾値を基準として、その閾値を超える領域を概ね覆っている状態を意味する。
　本発明のさらに別の観点では、第１マスク形成工程で形成される第１マスクの平均膜厚と、第２マスク形成工程で形成される第２マスクの平均膜厚とが異なる。巨視的な非平坦面に対し、形成するマスクの厚みを変えることにより、島状のマスクが形成される領域を調整することが可能となる。つまり、第１マスク形成工程で形成される第１マスクの平均膜厚と、第２マスク形成工程で形成される第２マスクの平均膜厚とを異ならせることにより、第１の領域と異なる領域に島状のマスクを形成することが可能となる。
　本発明のさらに別の観点では、第１マスク形成工程で形成される第１マスクの平均膜厚が、第２マスク形成工程で形成される第２マスクの平均膜厚よりも薄い。この場合、第１マスク形成工程で形成した島状のマスクを反射防止構造体の形成に利用でき、第２マスク形成工程で形成したマスクのうち島状のマスク部分を反射防止構造体の形成に利用できる。
　本発明のさらに別の観点では、第１マスク形成工程で形成される第１マスクの平均膜厚が、第２マスク形成工程で形成される第２マスクの平均膜厚よりも厚い。この場合、第１マスク形成工程で形成したマスクのうち島状のマスク部分を反射防止構造体の形成に利用でき、第２マスク形成工程で形成した島状のマスクを反射防止構造体の形成に利用できる。
　本発明のさらに別の観点では、第１エッチング工程と第２マスク形成工程との間に、巨視的な非平坦面に付着したマスクを除去するマスク除去工程を有する。
　本発明のさらに別の観点では、第２エッチング工程後に、巨視的な非平坦面に付着したマスクを除去するマスク除去工程を有する。
　本発明のさらに別の観点では、第１マスク形成工程及び第２マスク形成工程において、蒸着、スパッター、及びＣＶＤのいずれかでマスクを形成する。この場合、蒸着、スパッター、ＣＶＤなどの指向性のある手法によるマスク形成の特徴を活かして、反射防止構造体を形成するのに適した膜厚のマスクを形成することができる。
　本発明のさらに別の観点では、第１エッチング工程及び第２エッチング工程において、イオンビーム及びプラズマのいずれかで巨視的な非平坦面をエッチングする。
　本発明のさらに別の観点では、複数領域のうち第１及び第２の領域と異なる領域を１つ以上に区分けし、第１及び第２マスク形成工程の少なくともいずれかと同様のマスク形成工程と、第１及び第２エッチング工程の少なくともいずれかと同様のエッチング工程とを１回以上行う。この場合、巨視的な非平坦面を３つ以上の領域に区分して、各領域についてマスク形成工程と、エッチング工程とを行う。これにより、非平坦面に対して徐々に又は段階的に反射防止構造体を形成することができ、曲率が大きな面でもより均一な構造を作製することが可能となる。
　上記課題を解決するために、本発明に係る反射防止構造体の作製方法は、巨視的な非平坦面を有する光学素子に反射防止構造体を作製する反射防止構造体の作製方法であって、巨視的な非平坦面を複数領域に区分けし、区分けされた複数領域のうち第１の領域に対して島状のマスクを形成する第１マスク形成工程と、第１マスク形成工程により島状のマスクが形成された第１の領域をエッチングして、第１の領域に反射防止構造体を形成する第１エッチング工程と、第１エッチング工程後、複数の領域のうち第１の領域と異なる第２の領域に対して島状のマスクを形成する第２マスク形成工程と、第２マスク形成工程により島状のマスクが形成された第２の領域をエッチングして、第２の領域に反射防止構造体を形成する第２エッチング工程とを備える。
　上記反射防止構造体の作製方法によれば、巨視的な非平坦面上に反射防止構造体を比較的均一に作製することができる。そのため、巨視的な非平坦面における反射光が低減され、反射光で発生しうるゴーストを抑えることができる。また、反射防止膜を設ける場合に比較して、反射防止構造体を設けることで高耐熱性を得ることができる。
図１Ａは、第１実施形態の光学素子の平面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示す光学素子のＡＡ矢視断面図であり、図１Ｃは、図１Ａに示す光学素子を積層し、分離したレンズユニットの拡大断面図である。 図１Ａの光学素子の反射防止構造体などについて説明する部分拡大図である。 図１Ａの光学素子の製造に用いる成形金型を説明する断面の概念図である。 図１Ａの光学素子の製造に用いる加工装置を説明する概念図である。 図５Ａ～５Ｃは、図１Ａの光学素子の成形工程を説明するための図である。 図１Ａの光学素子の製造工程を説明するフローチャートである。 図７Ａは、図１Ａの光学素子の製造工程のうち第１マスク形成工程を説明する概念図であり、図７Ｂ及び７Ｃは、第１エッチング工程を説明する概念図である。 図８Ａは、図１Ａの光学素子の製造工程のうち第１マスク形成工程を説明する概念図であり、図８Ｂは、第１エッチング工程を説明する概念図であり、図８Ｃは、第２マスク形成工程を説明する概念図であり、図８Ｄは、第２エッチング工程を説明する概念図である。 図９Ａ及び９Ｂは、図１Ａの光学素子の製造工程のうち第２マスク形成工程を説明する概念図であり、図９Ｃ及び９Ｄは、第２エッチング工程を説明する概念図である。 図１Ｃのレンズユニットの製造工程を説明するフローチャートである。 図１１Ａ及び１１Ｂは、図１Ａの光学素子の実施例及び比較例を説明する図である。 図１２Ａは、図１Ａの光学素子の実施例を説明する図であり、図１２Ｂは、比較例を説明する図である。 図１３Ａ及び１３Ｂは、第２実施形態の光学素子を説明する図である。 図１４Ａ及び１４Ｂは、第３実施形態の光学素子を説明する図である。 図１５Ａは、第４実施形態の光学素子の製造工程のうち第１マスク形成工程を説明する概念図であり、図１５Ｂは、第１エッチング工程を説明する概念図であり、図１５Ｃは、マスク除去工程を説明する概念図である。 図１６Ａは、第４実施形態の光学素子の製造工程のうち第２マスク形成工程を説明する概念図であり、図１６Ｂは、第２エッチング工程を説明する概念図である。
〔第１実施形態〕
　図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る光学素子の製造方法及び反射防止構造体の作製方法について説明する。
　図１Ｃに示す光学素子であるレンズユニット２００は、図１Ａ及び１Ｂに示す光学要素アレイ１００などを積層し切断することによって形成される。ここでは、まず光学要素アレイ１００について説明する。なお、光学要素アレイ１００自体を光学素子として用いることもできる。
　光学要素アレイ
　図１Ａ及び１Ｂに示すように、光学要素アレイ１００は、円盤状であり、基板１０１と、第１レンズアレイ層１０２と、第２レンズアレイ層１０３とを有する。光学要素アレイ１００は、後述する複合レンズ１０をマトリックス状に配列して一体化した構造を有する。説明の都合上、４つの複合レンズ１０のみを図示しているが、実際の光学要素アレイ１００は、多数の複合レンズ１０を含むものとなっている。ここで、第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３は、軸ＡＸに垂直なＸＹ面内での並進及び軸ＡＸのまわりの回転に関して相互にアライメントされて基板１０１に接合されている。
　光学要素アレイ１００のうち基板１０１は、ＸＹ面に沿って延びる円形の平板であり、光学要素アレイ１００の形状を安定させる目的、及び成形を容易にする目的で用いられる。基板１０１は、樹脂、ガラス、フォトニック結晶、及びこれらに添加物を加えたものなどで形成されている。特に、光透過性に優れるガラスや透明樹脂、及びこれらに添加物を加えたものが好ましい。基板１０１の厚さは、基本的には光学的仕様によって決定される。基板１０１の片面又は両面には、洗浄や表面改質などの目的に応じて、プラズマ、イオンビーム、研磨、熱処理、ドライエッチング、ウェットエッチングなどの表面処理が施されていてもよい。また、基板１０１の片面又は両面には、保護膜、レジスト処理、光学薄膜の堆積などの処理が施されていてもよいし、切削、モールド、ダイシング、研磨、ブラストなどによって表面加工、形状加工が行われてもよい。例えば、黒い樹脂材料を用いたレジスト処理によって、レンズ絞りのパターニングなどを行うことができる。また、基板１０１の片面又は両面に赤外カットフィルター膜を設けることにより、撮像素子へのノイズを減少させることができる。
　第１レンズアレイ層１０２は、樹脂製であり、基板１０１の一方の面１０１ｂ上に形成されている。第１レンズアレイ層１０２は、成形の容易さを考慮して基板１０１の全面を覆うように形成されている。第１レンズアレイ層１０２は、平面視において円形の外形を有し、多数の第１レンズ素子１１を有する。第１レンズ素子１１は、第１レンズ本体１１ａと第１フランジ部１１ｂとを一組としている。第１レンズ素子１１は、ＸＹ面内で２次元的に互いに等間隔に配列している。これらの第１レンズ素子１１は、平坦な連結部１１ｃを介して一体に成形されている。各第１レンズ素子１１の形状は略同一となっている。第１レンズ素子１１と連結部１１ｃとを合わせた表面は、転写によって一括成形される第１成形面１０２ａとなっている。第１レンズ本体１１ａは、例えば非球面型のレンズ部であり、光学機能部として凸状の第１光学面１１ｄを有している。つまり、第１光学面１１ｄは、曲面を有し、第１フランジ面１１ｇと異なって巨視的な非平坦面となっている。周囲の第１フランジ部１１ｂは、第１光学面１１ｄの周囲に広がる平坦な第１フランジ面１１ｇを有し、第１フランジ部１１ｂの外周は、連結部１１ｃともなっている。第１フランジ面１１ｇは、光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行に配置されている。
　第１レンズアレイ層１０２に用いられる材料として、例えば熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、有機無機ハイブリッド材料などが用いられる。具体的には、光硬化性樹脂として、例えばアクリル樹脂、アリル樹脂、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂などがある。熱硬化性樹脂として、例えばフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂などがある。熱可塑性樹脂として、例えばポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、環状オレフィンコポリマーなどがある。有機無機ハイブリッド材料として、例えばポリイミド・チタニアハイブリッドなどがある。第１レンズアレイ層１０２に用いられる材料は、特に耐熱性と作業性の良さを考慮すると、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂が好ましい。融点が２００℃以上である樹脂や２００℃以上の加熱時にクラックなどの劣化が起きにくい樹脂を用いることにより、成形後のリフロー工程において第１光学面１１ｄの劣化や後述する反射防止構造体の形状、色などの変化を抑えることができる。
　図２に拡大して示すように、第１レンズ素子１１の第１光学面１１ｄ上には、反射防止構造体５１が設けられている。なお、図２において、実際には、第１光学面１１ｄと反射防止構造体５１との境界が明確に存在しないが、便宜上点線で示している。
　反射防止構造体５１は、巨視的な平坦面である第１光学面１１ｄの全面に略均一な密度で形成されている。第１光学面１１ｄは、上述のとおり曲面を有しており、第１光学面１１ｄを複数領域に区分けすると、第１の領域と、複数の領域のうち第１の領域と異なる第２の領域とに分けられる。具体的には、第１の領域として光軸ＯＡに対して面角度が比較的小さい部分Ａ１（第１光学面１１ｄの頂点側）と、第２の領域として面角度が比較的大きい部分Ａ２（第１光学面１１ｄの外縁側）とに分けられる。反射防止構造体５１は、一括して形成されたものではなく、少なくとも２回の作製工程で形成されている。具体的には、まず、面角度が比較的小さい部分Ａ１に第１反射防止構造体５１ａが形成される。その後、面角度が比較的大きい部分Ａ２に第２反射防止構造体５１ｂが形成される。本実施形態の場合、反射防止構造体５１のうち第２反射防止構造体５１ｂ上には反射防止構造体５１の作製工程で形成された第２マスクＭＢがほとんど残留していないが、第１反射防止構造体５１ａ上には、第２マスクＭＢが残留している。
　反射防止構造体５１は、第１光学面１１ｄなどの面内において、ランダムに配置された微細な凹凸形状（すなわち微細な突起が密集した形状）を有する。反射防止構造体５１は、入射光側から光学素子中心側に向かうにつれて凹凸形状の体積密度が増加するような先細りの構造となっている。つまり、反射防止構造体５１は、略錐体状の微細突起を集めたものとなっている。反射防止構造体５１の粗さ（Ｒｚ：十点平均粗さ）は、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下となっている。なお、反射防止構造体５１の粗さＲｚは、５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下が好ましく、さらに、２５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下がより好ましい。反射防止構造体５１は、イオンビームやプラズマを用いることにより形成される。一般に、ある界面での反射率は、界面を挟む二空間の屈折率の差で決定され、その差が大きいほど表面反射率が増加する。反射防止構造体５１は、第１光学面１１ｄ上に形成された使用波長レベル以下の凹凸形状であるため、反射防止構造体５１と第１光学面１１ｄとの間には、急激な屈折率変化がある界面が存在しない。これにより、反射防止構造体５１における屈折率変化が緩やかなものとなり、表面反射率が低下する。この効果は、波長や入射角に依存するものではない。そのため、反射防止構造体５１は、低屈折率層などを有する従来型の構造体に比較して波長依存性と角度依存性とを抑えることができる。
　図１Ｂに戻って、第２レンズアレイ層１０３も同様に、樹脂製であり、基板１０１の他方の面１０１ｃ上に形成されている。第２レンズアレイ層１０３は、平面視において円形の外形を有し、第２レンズ本体１２ａと第２フランジ部１２ｂとを一組とする多数の第２レンズ素子１２をＸＹ面内で２次元的に互いに等間隔に配列している。これらの第２レンズ素子１２は、平坦な連結部１２ｃを介して一体に成形されている。各第２レンズ素子１２と連結部１２ｃとを合わせた表面は、転写によって一括成形される第２成形面１０３ａとなっている。第２レンズ本体１２ａは、例えば非球面型のレンズ部であり、光学機能部として凹状の第２光学面１２ｄを有している。周囲の第２フランジ部１２ｂは、第２光学面１２ｄの周囲に広がる平坦な第２フランジ面１２ｇを有し、第２フランジ部１２ｂの外周は、連結部１２ｃともなっている。第２フランジ面１２ｇは、光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行に配置されている。第２レンズ素子１２の第１光学面１２ｄ上には、図２に拡大して示す反射防止構造体５１が設けられている。反射防止構造体５１は、第１レンズ素子１１の第１光学面１１ｄと同様に、第１反射防止構造体５１ａと第２反射防止構造体５１ｂとで構成される。つまり、光軸ＯＡに対して面角度が比較的小さい部分Ａ１に第１反射防止構造体５１ａが形成され、面角度が比較的大きい部分Ａ２に第２反射防止構造体５１ｂが形成されている。第２レンズアレイ層１０３の形状、材料などは第１レンズアレイ層１０２と同様であるため、説明を省略する。
　なお、光学要素アレイ１００において、基板１０１と第１レンズアレイ層１０２との間、又は基板１０１と第２レンズアレイ層１０３との間に絞りを設けてもよい。この場合、絞りの開口部が各第１及び第２レンズ本体１１ａ，１２ａにアライメントして配置される。
　レンズユニット
　以下、図１Ｃを参照しつつ、光学要素アレイ１００から分離されたレンズユニット２００について説明する。
　レンズユニット２００は、例えば撮像レンズとして用いられる。レンズユニット２００は、第１複合レンズ１０と第２複合レンズ１１０とを有する。レンズユニット２００は、図１Ａ及び１Ｂに示す光学要素アレイ１００と別の光学要素アレイを積層、接合した後、ダイシングによって切り出すことによって得る。ここで、切り出す前の光学要素アレイ１００を示している図１Ａの点線は、格子点に配置された多数の複合レンズ１０の外縁を示している。各複合レンズ１０の境界線を挟んだ複合レンズ１０の外側が連結部１１ｃ，１２ｃとなる。
　図１Ｃに示すように、複合レンズ１０は、四角柱状の部材であり、光軸ＯＡ方向から見て四角形の輪郭を有する。複合レンズ１０は、既に説明した第１レンズ素子１１と、第２レンズ素子１２と、これらの間に挟まれた平板部１３とを備える。平板部１３は、基板１０１を切り出した部分である。
　第２複合レンズ１１０は、第１複合レンズ１０の構成と略同様であり、第１レンズ素子１１１と、第２レンズ素子１１２と、平板部１１３とを備える。
　なお、レンズユニット２００は、例えば別途準備したホルダーに収納され、撮像レンズとして撮像回路基板に接着される。
　以上のレンズユニット２００によれば、第２マスクＭＢに覆われた下地の第１反射防止構造体５１ａ外の領域に拡張するように第２反射防止構造体５１ｂを形成しているので、巨視的な非平坦面である第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄの全体に比較的均一に反射防止構造体５１が形成されることになる。そのため、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄにおける反射光が低減され、反射光で発生しうるゴーストを抑えることができる。また、反射防止構造体５１が第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄと同じ材質で形成されているため、膜剥がれやクラックといった不良が発生することを防ぐことができる。また、均質な反射防止構造体５１を有する光学要素アレイ１００を用いることにより、高精度な光学特性を有するレンズユニット２００となる。
　光学要素アレイの製造方法
　以下、図３及び図４を参照しつつ、図１Ａなどに示す光学要素アレイ１００を製造するためのレンズ製造装置の一例について説明する。レンズ製造装置は、図３に示す成形装置（成形金型４０のみ図示）と、図４に示す加工装置６０とを備える。
　成形装置は、流動体状の樹脂を成形金型４０に流し込み、固化させ光学要素アレイ１００の成形を行うためのものである。図示は省略するが、成形装置は、主要な部材である成形金型４０の他に、成形金型４０に移動、開閉動作などを行わせるための金型昇降装置、樹脂を基板１０１に塗布するための樹脂塗布装置、樹脂を固化させるためのＵＶ光発生装置、成形した光学要素アレイ１００を取り出すための離型装置、これらの装置を駆動するための制御駆動装置などを備える。
　図３に示すように、成形金型４０は、第１金型４１と、第２金型４２と、スペーサー４３とを備える。第１レンズアレイ層１０２及び第２レンズアレイ層１０３は、基板１０１の両面１０１ｂ，１０１ｃに順次成形され、離型の際に、第１金型４１は基板１０１の上側となる一方の面１０１ｂ側に第１レンズアレイ層１０２に密着して配置され、第２金型４２は基板１０１の下側となる他方の面１０１ｃ側に第２レンズアレイ層１０３に密着して配置された状態となる。
　第１金型４１は、光学要素アレイ１００の第１成形面１０２ａを成形するためのものである。第１金型４１は、例えば光透過性のガラス製であり、肉厚の円板状の外形を有する。第１金型４１は、基板１０１側の端面４１ａに、第１レンズアレイ層１０２の第１成形面１０２ａに対応する第１転写面４１ｂを有する。つまり、端面４１ａには複数の第１転写面４１ｂが形成されている。第１転写面４１ｂは、第１成形面１０２ａのうち第１光学面１１ｄを形成するための第１光学面転写面４１ｃと、第１フランジ面１１ｇを形成するための第１フランジ面転写面４１ｄとを含む。
　第２金型４２は、光学要素アレイ１００の第２成形面１０３ａを成形するためのものである。第２金型４２も、第１金型４１と同様に、例えば光透過性のガラス製であり、肉厚の円板状の外形を有する。第２金型４２は、基板１０１側の端面４２ａに、第２レンズアレイ層１０３の第２成形面１０３ａに対応する第２転写面４２ｂを有する。第２転写面４２ｂは、第２成形面１０３ａのうち第２光学面１２ｄを形成するための第２光学面転写面４２ｃと、第２フランジ面１２ｇを形成するための第２フランジ面転写面４２ｄとを含む。
　スペーサー４３は、光学要素アレイ１００の側面１００ａを形成するとともに、第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３の厚みを規定するものである。スペーサー４３は、第１金型４１と第２金型４２との間に挟まれており、環状の外形を有する。
　図４に示すように、加工装置６０は、真空チャンバー６１と、ステージ６２と、イオンガン６３と、中和ガン６４と、蒸着装置６５と、ガス供給部６６，６７と、ガス排出部６８と、制御部６９とを備える。
　真空チャンバー６１は、加工装置６０内を気密に保つためのものである。真空チャンバー６１内には、ステージ６２と、イオンガン６３と、中和ガン６４と、蒸着装置６５とが設けられている。また、真空チャンバー６１は、ポート６１ａを介してガス供給部６６，６７と連通し、ポート６１ｂを介してガス排出部６８と連通している。
　ステージ６２は、真空チャンバー６１の上部に設けられており、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に移動可能となっている。ステージ６２のイオンガン６３などに対向するステージ面６２ａ上には、光学要素アレイ１００が載置、固定されている。ステージ６２の位置調整により、光学要素アレイ１００の位置調整がされる。
　イオンガン６３は、光学要素アレイ１００の第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄ上に反射防止構造体５１を形成するためのものである。イオンガン６３は、プラズマ中のイオンを電圧印加などによって抽出し、イオンガン６３の外部に放出する。具体的には、イオンガン６３は、供給されたガスをイオン化し、イオンガン６３の陽極６３ａと陰極６３ｂとの間にビーム電圧を印加する。イオンガン６３は、イオン化したガス（例えば、正イオン）を陰極６３ｂ側に接近、通過させ、イオンビームとして真空チャンバー６１内に放出する。放出されたイオンビームは、ステージ６２上の光学要素アレイ１００の第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄに照射される。これにより、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄのうち後述する第１マスクＭＡが形成されていない露出した樹脂部分がエッチングされる。
　中和ガン６４は、イオンビーム中のイオンを中和させて電解分布の影響を抑えるためのものである。中和ガン６４には、不図示のガス導入源から電離用のガスが導入されており、導入されたガスが電離される。電離によって生成された電子を真空チャンバー６１に放出させると、イオンガン６３によってイオン化したガスが電子によって中和される。なお、中和ガン６４の代わりに中和グリッドを用いてもよい。
　蒸着装置６５は、光学要素アレイ１００上に後述する第１マスクＭＡを形成するためのものである。蒸着装置６５は、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＣｅＯ２、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＭｇＯ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｇおよびこれらの混合物などの真空蒸着を行う。これにより、光学要素アレイ１００の第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄに面角度によって厚みが異なる第１マスクＭＡを形成することができる。なお、蒸着装置６５の代わりに、スパッタリング装置やイオンビームスパッタリング装置を設ければ、スパッタリング、イオンビームスパッタリングなどを行うこともできる。また、蒸着装置６５を用いずに、ＣＶＤ装置を用いて第１マスクＭＡを形成してもよい。
　ガス供給部６６，６７は、イオンビームを照射するための導入ガスを供給するものである。導入ガスとして、不活性ガスと反応性ガスとが用いられる。不活性ガスとして、例えばアルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、ネオン（Ｎｅ）、及びこれら混合ガスがある。また、反応性ガスとして、例えば酸素（Ｏ２）、四フッ化炭素（ＣＦ４）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）がある。ここで、Ａｒ、Ｏ２、Ｎ２、及びこれら混合ガスは、比較的安価であるため好ましい。その中でも、Ｏ２及びこれを含んだ混合ガスは、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄのエッチングの際に物理エッチングに加え反応性エッチングを同時に行うことができるため特に好ましい。
　ガス排出部６８は、真空チャンバー６１内を排気するためのものである。ガス排出部６８によって、真空チャンバー６１内を所定の真空度まで排気する。
　制御部６９は、ステージ６２、イオンガン６３、中和ガン６４、蒸着装置６５、及びガス排出部６８の動作を制御するためのものである。
　以下、図５Ａ～５Ｃ及び６を参照しつつ、図１Ａなどに示す光学要素アレイ１００の製造工程について説明する。ウェハーレンズの１００の製造工程は、大まかに、基板１０１に樹脂を塗布して成形する成形工程と、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄ上に第１反射防止構造体５１ａを形成する第１構造体形成工程と、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄ上に第２反射防止構造体５１ｂを形成する第２構造体形成工程とで構成される。
〔成形工程〕
　成形工程は、図３に示す第１及び第２金型４１，４２を用いつつ、不図示の金型昇降装置と、樹脂塗布装置と、ＵＶ光発生装置とを動作させることで行われる。
　まず、基板１０１の一方の面１０１ｂ上に第１レンズアレイ層１０２を成形する（ステップＳ１１）。具体的には、図５Ａに示すように、予め基板１０１の側面１０１ａをスペーサー４３で固定する。ここで、基板１０１は、ステージＳＳ上に載置され、下方の面となる他方の面１０１ｃをステージＳＳの上面に密着させるので、基板１０１の反りが防止される。樹脂塗布装置を動作させ、ステージＳＳ上に固定した基板１０１の上方の面となる一方の面１０１ｂ上に樹脂を塗布する。金型昇降装置を動作させ、第１金型４１をステージＳＳなどに対してアライメントさせた状態で、樹脂を塗布した基板１０１に向けて降下させる。スペーサー４３の端面４３ａが基板１０１に当接し、スペーサー４３の端面４３ａに垂直な端面４３ｂが第１金型４１の外縁部４１ｅに当接した状態で、基板１０１と第１金型４１との間の樹脂厚、すなわち第１レンズアレイ層１０２の連結部１１ｃ（第１フランジ部１１ｂ）の厚さが規定される。ＵＶ光発生装置を動作させ、第１金型４１の上側からＵＶ光を照射し、基板１０１の一方の面１０１ｂと第１金型４１の端面４１ａとの間に挟まれた樹脂を固化させる。
　次に、基板１０１の他方の面１０１ｃ上に第２レンズアレイ層１０３を成形する。図５Ｂに示すように、金型昇降装置を動作させ、第１金型４１と第１レンズアレイ層１０２とを一体化させた状態で反転させる。樹脂塗布装置を動作させ、固定した基板１０１の他方の面１０１ｃ上に樹脂を塗布する。金型昇降装置を動作させ、第２金型４２を第１金型４１などに対してアライメントさせた状態で、基板１０１に向けて降下させる。スペーサー４３の端面４３ａに垂直な端面４３ｃが第２金型４２の外縁部４２ｅに当接した状態で、基板１０１と第２金型４２との間の樹脂厚、すなわち第２レンズアレイ層１０３の連結部１２ｃ（第２フランジ部１２ｂ）の厚さが規定される。ＵＶ光発生装置を動作させ、第２金型４２の上側からＵＶ光を照射し、樹脂を固化させる。
　最後に、第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３を形成する樹脂が固化した後、図５Ｃに示すように、第１及び第２金型４１，４２、スペーサー４３から光学要素アレイ１００を離型する（ステップＳ１２）。
〔第１構造体形成工程〕
　第１構造体形成工程は、第１マスク形成工程と、第１エッチング工程とを有する。本工程により、第１光学面１１ｄのうち面角度が比較的小さい部分Ａ１に第１反射防止構造体５１ａを形成する（ステップＳ１３）。なお、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄに対する処理工程は同様であるため、便宜上、第１光学面１１ｄに反射防止構造体５１を形成する場合についてのみ説明する。
Ａ）第１マスク形成工程
　本工程おける第１マスク形成工程は、光学要素アレイ１００にイオンビームを照射する前処理として行われ、第１光学面１１ｄ上に局所的に広がる第１マスクＭＡを形成する。第１マスクＭＡは、第１光学面１１ｄのうちマスクが形成されやすくなっている面角度が比較的小さい部分Ａ１（第１の領域）に優先して形成される。第１マスクＭＡは、図７Ａ及び８Ａに拡大して示すように、微細な島状のパターンとなっている。第１マスクＭＡは、ランダムに配置された複数の島ＩＭを有している。第１マスク形成工程は、フォトレジストの塗布、膜堆積、電子線描画などの手法を用いて行われる。例えば、膜堆積の手法を用いる場合、薄膜成長の初期過程を利用する。薄膜の初期成長過程において、膜の成長核が島ＩＭとなって成長する状態、すなわち島成長が起こる。膜が層状になる前の島成長の状態では、島ＩＭが存在している部分と第１光学面１１ｄが露出している部分とが存在するため、微細な島状の遮蔽パターンを有するマスクとして機能する。
　膜堆積の手法を用いる場合、図４に示す成膜装置としての加工装置６０内で第１マスク形成工程を行う。第１マスクＭＡの島ＩＭの数密度や大きさは、膜の成長条件を調整することによって適宜変更することができる。堆積される島ＩＭの平均高さは、例えば３ｎｍが好ましい。第１マスクＭＡの材料は、例えば低屈折透明材料、高屈折透明材料などがある。具体的には、低屈折透明材料として、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２などがある。また、高屈折透明材料として、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ｔａ２Ｏ５などがある。特に、低屈折透明材料の場合、反射防止構造体５１上に残留しても反射の要因になりくい。第１マスクＭＡのパターニングを施すことにより、第１光学面１１ｄの面上の位置に応じてエッチング速度の違いが生じ、後述する第１エッチング工程において微細な凹凸形状を形成することができる。
　また、これらマスク材料を製膜する際にはＩＡＤ（イオンアシストデポジション；イオンビームと蒸着を同時に行う手法）を採用してもよい。ＩＡＤを行うことで基板の種類によらず同様のマスクを作製することが可能となる。これはイオンビームにより蒸着粒子の表面拡散が促進され島状になりやすいためと考えられる。
　なお、第１マスクＭＡを膜堆積で形成する場合、図４に示すように、加工装置６０内に例えば蒸着装置６５を配置することで第１エッチング工程を行う前に第１マスク形成工程を行うことができる。これにより、第１エッチング工程のための真空排気時間を省略することができる。
Ｂ）第１エッチング工程
　本工程における第１エッチング工程は、図４に示すエッチング装置としての加工装置６０を用いることで行われる。
　まず、加工装置６０のイオンガン６３から放出されるイオンビームが光学要素アレイ１００の目的とする面、すなわち第１光学面１１ｄに照射されるように、光学要素アレイ１００をステージ６２上に配置する。
　次に、ガス排出部６８によって真空チャンバー６１内の気体を排気する。排気によって維持される背圧は、１×１０－１Ｐａ以下となっている。なお、背圧は、１×１０－３Ｐａ以下がより好ましい。また、背圧は、後述する導入ガスの１／１０以下の圧力である必要がある。
　次に、真空チャンバー６１内に導入ガスを導入する。導入ガスは、例えばＡｒ、Ｏ２、Ｎ２、Ｈｅ、Ｋｒ、Ｎｅ、ＣＦ４、ＳＦ６、ＣＨＦ３及びこれらの混合ガスのいずれかが用いられる。ここで、導入ガスに、不活性ガスと反応性ガスとを用いると、エッチングレートを簡単に調整することができる。導入ガスの圧力は、１０Ｐａ以下となっている。なお、導入ガスの圧力は、１×１０－１Ｐａ以下がより好ましい。より低いガス圧でエッチングを行うことにより、イオンの平均自由工程が長くなる。そのため、イオンの運動エネルギーが第１光学面１１ｄに衝突するまでに失われにくくなり、エッチングレートが上昇する。よって、イオンの平均自由工程が光学要素アレイ１００とイオンガン６３と間の距離と同じ又は１／１０程度になるように全圧を設定することにより、エッチングレートの上昇が見込まれる。第１エッチング工程において、第１光学面１１ｄが配置されている部分での最大のエッチングレートと最小のエッチングレートとの差は、最大のエッチングレートの１０％以内となっている。
　以上の真空チャンバー６１の状態でイオンビームを放出し、第１光学面１１ｄにイオン照射を行う。この際、イオンの加速エネルギーは１Ｗ～１００ｋＷである。なお、イオンの加速エネルギーは、１０Ｗ～１０ｋＷが好ましく、１０Ｗ～５００Ｗがより好ましい。
　イオンビームの照射により、図７Ｂに示すように、第１マスクＭＡの島ＩＭとともに、光学要素アレイ１００の樹脂が露出した部分がエッチングされる。これにより、図７Ｃ及び８Ｂに示すように、第１光学面１１ｄのうち、イオンビーム源および蒸着源に対して面角度が比較的小さい部分Ａ１に入射光側から光学素子中心側または奥側に向かうにつれて凹凸形状の体積密度が増加するような構造を有する第１反射防止構造体５１ａが形成される。なお、図７Ｂのように第１反射防止構造体５１ａ上に第１マスクＭＡが残留している場合もある。第１エッチング工程後、第１光学面１１ｄに付着した第１マスクＭＡを除去するマスク除去工程を行ってもよい。この場合、例えばイオンビームの調整により第１マスクＭＡの除去処理を行う。
〔第２構造体形成工程〕
　第２構造体形成工程は、第１構造体形成工程における第１マスク形成工程と第１エッチング工程と同様の方法で反射防止構造体５１のうち第２反射防止構造体５１ｂを形成する。つまり、本工程は、第２マスク形成工程と、第２エッチング工程とを有する。本工程により、第１光学面１１ｄのうち面角度が比較的大きい部分Ａ２（第２の領域）に第２反射防止構造体５１ｂを形成する（ステップＳ１４）。なお、第２マスク形成工程と第２エッチング工程とについては、第１マスク形成工程と第１エッチング工程とに共通する工程要素の説明を省略する。
Ａ）第２マスク形成工程
　本工程において、第１マスク形成工程と同様の手法で第１光学面１１ｄに第２マスクＭＢを形成する。第２マスクＭＢの平均的膜厚は、第１マスクＭＡの平均的な膜厚よりも大きくなっている。この結果、図８Ｃに示すように、得られた第２マスクＭＢは、第１光学面１１ｄのうち面角度が比較的小さい部分Ａ１に形成される主マスクＭＢ１と、面角度が比較的大きい部分Ａ２に形成される補助マスクＭＢ２とを有する。図８Ｃ及び９Ａに示すように、本実施形態において、主マスクＭＢ１は、第１反射防止構造体５１ａを全体的に覆うように形成されている。換言すれば、主マスクＭＢ１は、第１光学面１１ｄ上に形成された構造体を含む凹凸領域において、反射防止機能を発揮するような突起の高さ又は凹凸の深さに関してのある閾値を基準として、その閾値を超える領域を概ね覆って下地とともに第３反射防止構造体５２を形成している状態となっている。図８Ｃ及び９Ｂに示すように、本実施形態において、補助マスクＭＢ２は、島状のマスク部分であり、第１光学面１１ｄのうち反射防止構造体５１が未だ形成されていない領域に形成されている。補助マスクＭＢ２は、主マスクＭＢ１よりも薄くなっている。主マスクＭＢ１は、光軸ＯＡ中心付近で全体に略均一な膜となっており、最も厚い部分の膜厚は、５ｎｍ～９ｎｍ程度である。つまり、第２構造体形成工程の第２マスク形成工程の主マスクＭＢ１の厚みは、第１構造体形成工程の第１マスク形成工程の第１マスクＭＡの厚みよりも厚くなっている。補助マスクＭＢ２は、第１マスクＭＡと同様に、微細な島状のパターン（島ＩＭ）となっている。つまり、面角度が比較的大きい部分Ａ２には、島ＩＭが存在している部分と第１光学面１１ｄが露出している部分とが存在する。補助マスクＭＢ２は、主マスクＭＢ１よりも薄く微細な遮蔽パターンとして機能しうる。なお、主マスクＭＢ１と補助マスクＭＢ２との境界は厳密なものではなく、第２マスクＭＢは、蒸着源に対して最も面角度の小さい部分、（図では光軸ＯＡ上の頂点）から面角度の大きい外縁に向かって徐々に薄くなっている。つまり、主マスクＭＢ１は、光軸ＯＡから離れた第１反射防止構造体５１ａを完全に覆っていない場合もありうる。
Ｂ）第２エッチング工程
　本工程において、第１エッチング工程と同様に、光学要素アレイ１００の第１光学面１１ｄにイオンビームを照射する。これにより、図８Ｄ及び９Ｃに示すように、第２マスクＭＢの補助マスクＭＢ２の島ＩＭとともに、第１光学面１１ｄのうち露出した部分すなわち面角度が比較的大きい部分Ａ２がエッチングされる。これにより、面角度が比較的大きい部分Ａ２に第２反射防止構造体５１ｂが形成され、その結果、第１光学面１１ｄの全体に均一に入射光側から光学素子中心側に向かうにつれて凹凸形状の体積密度が増加するような構造を有する反射防止構造体５１が形成される。
　なお、第２エッチング工程後、図９Ｄに示すように、第１光学面１１ｄに付着した第２マスクＭＢを除去するマスク除去工程を行ってもよい。この場合、例えばイオンビームの調整により第２マスクＭＢの除去処理を行う。なお、第１反射防止構造体５１ａを全体的に覆う主マスクＭＢ１は、エッチング条件等を選択することにより略元のままに維持もしくは除去することが可能である。
　以上により、図１Ａなどに示す第１光学面１１ｄに反射防止構造体５１を有する光学要素アレイ１００が完成する。
　レンズユニットの製造方法
　以下、図１０を参照しつつ、レンズユニット２００の製造方法について説明する。
　まず、光学要素アレイ１００を積層し、仮止めをする（ステップＳ２１）。この際、光学要素アレイ１００の一部に目印をつけておき、光学要素アレイ１００とこれとは別の光学要素アレイとをアライメントして積層する。これらの光学要素アレイは積層した際に光学特性が表れるように設計されている。そのため、光学調整の必要がなく、コストを削減することができる。
　次に、積層した光学要素アレイ１００を切断する（ステップＳ２２）。この切断工程は、レーザーによるもの、ダイサーによるものなどがある。
　以上により、図１Ｃに示すレンズユニット２００が完成する。
　以上説明した光学素子の製造方法などによれば、巨視的な非平坦面である第１光学面１１ｄ上に反射防止構造体５１を比較的均一に作製することができる。そのため、第１光学面１１ｄにおける反射光が低減され、反射光で発生しうるゴーストを抑えることができる。蒸着などの指向性のある手法によってマスクを形成する場合、第１光学面１１ｄにおいて面角度が比較的大きい部分Ａ２と面角度が比較的小さい部分Ａ１とでは、マスクの形成されやすさが異なる。しかし、第１光学面１１ｄを複数領域に区分けし、区分けした領域ごとに島状マスクを形成する工程とエッチングする工程を設けることにより、巨視的な非平坦面である第１光学面１１ｄに対しても反射防止構造体５１を比較的均一に作製することができるようになる。このように、均一な膜厚のマスクを非平坦面の全体にわたって形成する必要がないため、低コストかつ容易に非平坦面の全体に反射防止構造体５１を形成することができる。また、第１光学面１１ｄに反射防止膜を設ける場合に比較して、反射防止構造体５１を設けることで高耐熱性を得ることができる。
〔実施例〕
　以下、本実施形態のうち第１構造体形成工程及び第２構造体形成工程の実施例を説明する。
　反射防止構造体５１の基材として、熱可塑性樹脂製の両面レンズを用いた。第１構造体形成工程の第１マスク形成工程において、図４に示す蒸着装置６５を用いて無処理の基材上にＴｉＯ２の第１マスクＭＡを成膜した。本工程において、第１マスクＭＡの膜厚は、最も厚い部分での平均膜厚が３ｎｍ程度となるようにした。この場合、第１マスクＭＡは、凸形状の第１光学面１１ｄのうち面角度が比較的小さい部分Ａ１（第１光学面１１ｄの頂点付近）に島状のパターンとして形成される。その後、第１構造体形成工程の第１エッチング工程において、図４に示すイオンガン６３などを用いて第１マスクＭＡを形成した基材に対してＡｒとＯ２の混合ガスによってイオンビームエッチング処理を５０分間行った。これにより、第１光学面１１ｄのうち面角度が比較的小さい部分Ａ１に反射防止構造体５１のうち第１反射防止構造体５１ａが作製される。
　本実施例及び比較例において、平均膜厚は、蒸着装置６５が備える水晶振動子を用いて測定することができる。具体的には、水晶振動子上に蒸着材料が堆積することによる質量の増加を水晶振動子の振動数の減少量から求め、蒸着材料の密度やインピーダンス等の情報を用いて、平均膜厚を計算することができる。また、構造体形成の対象である基材には、三井化学株式会社製のＡＰＥＬを使用し、０°～７５°程度の面角度を有するように成形した。
　その後、第２構造体形成工程の第２マスク形成工程において、図４に示す蒸着装置６５を用いて基材上にＳｉＯ２の第２マスクＭＢを成膜した。本工程において、第２マスクＭＢの膜厚は、最も厚い部分での平均膜厚が９ｎｍ程度となるようにした。この場合、第２マスクＭＢのうち主マスクＭＢ１は、凸形状の第１光学面１１ｄのうち面角度が比較的小さい部分Ａ１（第１光学面１１ｄの頂点付近）を全体的に覆う。他方、補助マスクＭＢ２は、面角度が比較的大きい部分Ａ２に島状のパターンとして形成される。その後、第２構造体形成工程の第２エッチング工程において、第２マスクＭＢを形成した基材に対してＡｒとＯ２の混合ガスによってイオンビームエッチング処理を８０分間行った。これにより、第１光学面１１ｄのうち面角度が比較的大きい部分Ａ２に反射防止構造体５１のうち第２反射防止構造体５１ｂが作製される。
　図１１Ａ、１１Ｂ、及び１２Ａに本実施例の第１光学面１１ｄの反射率を示す。図１１Ａは、面角度に対する可視光平均反射率であり、図１１Ａにおいて、線ａが第１構造体形成工程後の反射率を示し、線ｃが第２構造体形成工程後の反射率を示す。また、図１１Ｂは、第１構造体形成工程後の第１光学面１１ｄの反射率であり、図１２Ａは、第２構造体形成工程後の第１光学面１１ｄの反射率である。図１１Ｂ及び１２Ａにおいて、線ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｋ、ｍ、ｎは、それぞれ面角度０°、１０°、２０°、３０°、４０°、５０°、６０°、７０°を示す。図中の面角度は、光軸ＯＡに対する角度であり、第１光学面１１ｄの頂点の面角度を０°としている。反射率は、顕微分光測定機（ＵＳＰＭ－ＲＵIII、オリンパス社製）を用いて測定した。各面角度の反射率は、各面角度の面に対して垂直に測定した。
　図１１Ａ及び１１Ｂに示すように、第１構造体形成工程後の第１光学面１１ｄにおいて、面角度が比較的小さい部分Ａ１に相当する面角度０°、２０°では、反射率が比較的低く、面角度が比較的大きい部分Ａ２に相当する面角度４０°、６０°では、反射率が比較的高くなった。他方、図１２Ａに示すように、第２構造体形成工程後の第１光学面１１ｄにおいて、面角度が比較的大きい部分Ａ２に相当する面角度４０°、５０°、６０°、７０°でも反射率が低くなった。
〔比較例〕
　以下、第２構造体形成工程の比較例を説明する。
　比較例において、第１マスク形成工程及び第１エッチング工程は上述した実施例と同様であり、第１マスクＭＡの膜厚は、最も厚い部分での平均膜厚が３ｎｍ程度となるようにした。
　比較例の第２マスク形成工程において、図４に示す蒸着装置６５を用いて基材上にＳｉＯ２のマスクを成膜した。本工程において、マスクの膜厚は、最も厚い部分での平均膜厚が３ｎｍ程度となるようにした。この場合、マスクは、凸形状の第１光学面１１ｄのうち面角度が比較的小さい部分Ａ１に島状のパターンとして形成される。その後、比較例の第２エッチング工程において、図４に示すイオンガン６３などを用いてマスクを形成した基材に対してＡｒとＯ２の混合ガスによってイオンビームエッチング処理を５０分間行った。
　図１１Ａ、１１Ｂ、及び１２Ｂに比較例の第１光学面１１ｄの反射率を示す。図１１Ａは、面角度に対する平均反射率であり、図１１Ａにおいて、線ａが第１エッチング工程後の反射率を示し、線ｂが第２エッチング工程後の反射率を示す。また、図１１Ｂは、上記実施例と同様に第１エッチング工程後の第１光学面１１ｄの反射率であり、図１２Ｂは、比較例の第２エッチング工程後の第１光学面１１ｄの反射率である。図１１Ｂ及び１２Ｂにおいて、線ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｋ、ｍ、ｎは、それぞれ面角度０°、１０°、２０°、３０°、４０°、５０°、６０°、７０°を示す。反射率の測定方法は上述の実施例と同様である。
　図１１Ａ及び１１Ｂに示すように、第１エッチング工程後の第１光学面１１ｄにおいて、面角度が比較的小さい部分Ａ１に相当する面角度０°、２０°では、反射率が比較的低く、面角度が比較的大きい部分Ａ２に相当する面角度４０°、６０°では、上述の実施例と同様に反射率が比較的高くなった。他方、図１２Ｂに示すように、比較例の第２エッチング工程後の第１光学面１１ｄにおいて、面角度が比較的大きい部分Ａ２に相当する面角度４０°、５０°、６０°、７０°では反射率が高いままであり、面角度が比較的低いＡ１に相当する面角度０°、１０°、２０°の反射率が上がってしまっている。
〔第２実施形態〕
　以下、第２実施形態に係る光学素子の製造方法などについて説明する。なお、第２実施形態の光学素子の製造方法などは第１実施形態の光学素子の製造方法などを変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
　図１３Ａ及び１３Ｂに示すように、第１光学面１１ｄは、面角度が大きい面を含む複合面を有する。第１光学面１１ｄは、全体として凸状の面であり、中心すなわち光軸ＯＡ付近が窪んでいる。第１光学面１１ｄは、第１実施形態と同様に、複数の領域に区分けすると、第１の領域と、第２の領域とに分けられる。具体的には、第２の領域として、面角度が比較的大きい部分Ａ２は、第１光学面１１ｄの中心側と外縁側とに設けられている。また、第１の領域として、面角度が比較的小さい部分Ａ１は、２つの面角度が比較的大きい部分Ａ２の間と中心付近とに設けられている。
　図１３Ａ及び１３Ｂの第１光学面１１ｄにおいて、第１構造体形成工程の第１マスク形成工程により、面角度が比較的小さい部分Ａ１に第１マスクＭＡが形成される。また、第１構造体形成工程の第１エッチング工程により、面角度が比較的小さい部分Ａ１に第１反射防止構造体５１ａが形成される。また、第２構造体形成工程の第２マスク形成工程により、面角度が比較的小さい部分Ａ１に第２マスクＭＢのうち主マスクＭＢ１が形成され、面角度が比較的大きい部分Ａ２に補助マスクＭＢ２が形成される。また、第２構造体形成工程の第２エッチング工程により、面角度が比較的大きい部分Ａ２に反射防止構造体５１のうち残りの第２反射防止構造体５１ｂが形成される。
〔第３実施形態〕
　以下、第３実施形態に係る光学素子の製造方法などについて説明する。なお、第３実施形態の光学素子の製造方法などは第１実施形態の光学素子の製造方法などを変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
　本実施形態において、第１光学面１１ｄの複数領域のうち第１及び第２の領域と異なる領域を１つ以上に区分けし、第２構造体形成工程後、第２マスク形成工程と同様のマスク形成工程と、第２エッチング工程と同様のエッチング工程とを区分けした領域数に応じて行う。つまり、第１光学面１１ｄを第１及び第２の領域に限らず、３つ以上の領域に区分けして反射防止構造体５１を形成する。
　例えば、図１４Ａ及び１４Ｂに概念的に示すように、第１光学面１１ｄにおいて、第１及び第２の領域に対応する部分Ａ１，Ａ２に比較して面角度が最も大きい部分Ａ３を第３の領域とし、マスク形成工程とエッチング工程とを少なくとも１回行い、第３の領域としての部分Ａ３に第２反射防止構造体５１ｂ（図７Ｃ等参照）を形成する。ここで、第３の領域である部分Ａ３のマスク形成工程において、第１の領域としての部分Ａ１だけでなく第２の領域としての部分Ａ２の第２反射防止構造体５１ｂにも全体を覆うタイプの主マスクＭＢ１が形成される。
　この場合、第２の領域の第２反射防止構造体５１ｂ（図７Ｃ）や第１の領域の第３反射防止構造体５２（図９Ａ）の形成状態を考慮しつつ第２マスクＭＢの厚さを調整することで、第３の領域にも第２反射防止構造体５１ｂを形成することができる。この際、第２の領域としての部分Ａ２に形成するマスク部分は、全体を覆う厚い層状のものに限らず、極めて薄い層状のものであってよく、あるいは、島状パターンの密度が第３の領域としての部分Ａ３よりも十分高いものであってもよい。これにより、面角度の大きさにより第１光学面１１ｄを所定の範囲に分割して面角度が小さい部分から大きい部分へ徐々に第２反射防止構造体５１ｂを形成することができる。
　なお、第１光学面１１ｄを３つ以上の領域に区分けし、第１構造体形成工程後、第１マスク工程と同様に離散的な島状マスクを形成するマスク形成工程と、第１エッチング工程と同様のエッチング工程とを行ってもよい。この場合、第３の領域は、例えば第１の領域よりも面角度が大きく、第２の領域よりも面角度が小さい部分となる。
〔第４実施形態〕
　以下、第４実施形態に係る光学素子の製造方法などについて説明する。なお、第４実施形態の光学素子の製造方法などは第１実施形態の光学素子の製造方法などを変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
　本実施形態において、第１光学面１１ｄは、第１の領域として光軸ＯＡに対して面角度が比較的大きい部分Ａ２（第１光学面１１ｄの外縁側）と、第２の領域として面角度が比較的小さい部分Ａ１（第１光学面１１ｄの頂点側）とに分けられる。本実施形態では、第１構造体形成工程において、第１光学面１１ｄの面角度が比較的大きい部分Ａ２に第２反射防止構造体５１ｂを形成し、第２構造体形成工程において、面角度が比較的小さい部分Ａ１に第１反射防止構造体５１ａを形成する。
〔第１構造体形成工程〕
　本工程は、第１マスク形成工程と、第１エッチング工程と、マスク除去工程とを有する。
Ａ）第１マスク形成工程
　まず、図１５Ａに示すように、第１実施形態の第２マスク形成工程と同様に、第１光学面１１ｄ上に第２マスクＭＢを形成する。第２マスクＭＢは、第１光学面１１ｄのうち面角度が比較的小さい部分Ａ１に形成される主マスクＭＢ１と、面角度が比較的大きい部分Ａ２に形成される補助マスクＭＢ２とを有する。主マスクＭＢ１は、面角度が比較的小さい部分Ａ１を全体的に覆うように形成されている。補助マスクＭＢ２は、島状のマスク部分であり、面角度が比較的大きい部分Ａ２に微細な島状のパターン（島ＩＭ）として形成される。
Ｂ）第１エッチング工程
　次に、光学要素アレイ１００の第１光学面１１ｄにイオンビームを照射する。これにより、図１５Ｂに示すように、第２マスクＭＢの補助マスクＭＢ２の島ＩＭとともに、第１光学面１１ｄのうち露出した部分すなわち面角度が比較的大きい部分Ａ２がエッチングされる。この際、主マスクＭＢ１が覆われている面角度が比較的小さい部分Ａ１はエッチングされない。これにより、面角度が比較的大きい部分Ａ２のみに第２反射防止構造体５１ｂが形成される。
Ｃ）マスク除去工程
　次に、図１５Ｃに示すように、第１光学面１１ｄに付着した第２マスクＭＢを除去する。具体的には、例えばイオンビームもしくはプラズマによってマスクを除去したり、マスク除去液に浸してマスクを除去したりする。
〔第２構造体形成工程〕
　本工程は、第２マスク形成工程と、第２エッチング工程とを有する。
Ａ）第２マスク形成工程
　まず、図１６Ａに示すように、第１実施形態の第１マスク形成工程と同様に、第１光学面１１ｄ上に第１マスクＭＡを形成する。第２マスクＭＢの平均的な膜厚は、第１マスクＭＡの平均的な膜厚よりも小さくなっている。この結果、第１マスクＭＡは、第１光学面１１ｄのうち面角度が比較的小さい部分Ａ１に微細な島状のパターン（島ＩＭ）として形成される。前工程のマスク除去工程において、面角度が比較的小さい部分Ａ１に付着していた主マスクＭＢ１が除去されているので、島ＩＭが形成されていない部分は、第１光学面１１ｄが露出している状態となっている。本実施形態において、第２構造体形成工程の第２マスク形成工程の第１マスクＭＡの厚みは、第１構造体形成工程の第１マスク形成工程の主マスクＭＢ１の厚みよりも薄くなっている。結果的に、面角度が比較的大きい部分Ａ２にはマスクがほとんど形成されない。
Ｂ）第２エッチング工程
　次に、光学要素アレイ１００の第１光学面１１ｄにイオンビームを照射する。図１６Ｂに示すように、第１マスクＭＡの島ＩＭとともに、第１光学面１１ｄのうち露出した部分すなわち面角度が比較的小さい部分Ａ１がエッチングされる。これにより、面角度が比較小さい部分Ａ１に第１反射防止構造体５１ａが形成される。その結果、第１光学面１１ｄの全体に均一に反射防止構造体５１が形成される。
　なお、第２エッチング工程後、第１光学面１１ｄに付着した第１マスクＭＡを除去してもよい。
　以上、本実施形態に係る光学要素アレイの製造方法などについて説明したが、本発明に係る光学要素アレイの製造方法などは上記のものには限られない。例えば、上記実施形態において、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄの形状、大きさは、用途や機能に応じて適宜変更することができる。
　また、上記実施形態において、個々の第１及び第２レンズ素子１１，１２は繋がっていなくてもよい。つまり、基板１０１の一部が露出していてもよい。また、基板１０１の片側のみに第１レンズアレイ層１０２又は第２レンズアレイ層１０３を設けてもよい。また、基板１０１を用いずに、樹脂のみで光学要素アレイを形成してもよい。この場合、第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３は一体的に成形される。
　また、上記実施形態において、光学要素アレイ１００は、レンズ以外にも、ミラー、回折構造、照明部品、光伝送部品などの様々な目的で用いられる。
　また、上記実施形態において、光学要素アレイ１００は、円盤状である必要はなく、楕円形などの各種輪郭を有するものとできる。例えば光学要素アレイ１００を当初から四角板状に成形することで、切断工程を簡略化することができる。
　また、上記実施形態において、光学要素アレイ１００内に形成される第１及び第２レンズ素子１１，１２の数も、図示の４つに限らず、２つ以上の複数とすることができる。この際、第１及び第２レンズ素子１１，１２の配置は、ダイシングの都合から格子点上が望ましい。さらに、隣接する第１及び第２レンズ素子１１，１２の間隔も、図示のものに限らず、加工性などを考慮して適宜設定することができる。
　また、上記実施形態において、基板１０１の一方の面１０１ｂ及び他方の面１０１ｃに樹脂を塗布したが、第１及び第２金型４１，４２の第１及び第２転写面４１ｂ，４２ｂに樹脂を塗布してもよい。
　また、上記実施形態において、光学要素アレイ１００の成形手法は、樹脂を成形金型４０に流し込み、固化させるようなモールドを用いた手法以外にも様々な手法を用いることができる。例えば、熱融着、熱処理、蒸着、射出成形、塗布、堆積後のエッチングなどを用いて光学要素アレイ１００を作製してもよい。なお、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄの形状精度と成形時間を考慮すると、射出成形やモールドを用いる手法が好ましい。
　また、上記実施形態において、第１反射防止構造体５１ａは、第１構造体形成工程によらず、他の方法によって予め形成してもよい。例えば、第１反射防止構造体５１ａは、フォトレジスト、粒子などをマスクとして用いてエッチングなどにより形成することができる。
　また、上記実施形態において、ガス供給部６６，６７は２つ設けられているが、１つでも３つ以上でもよい。
　また、上記実施形態において、マスクＭＡの島ＩＭはランダムに配置されていなくてもよい。
　また、上記実施形態において、第１及び第２マスク形成工程において形成するマスクの厚みによって第１の領域や第２の領域の大きさを適宜変更することができる。
　また、第３実施形態において、面角度の大きさにより第１光学面１１ｄを所定の範囲に分割して面角度が小さい部分から大きい部分へ徐々に反射防止構造体５１を形成したが、第４実施形態の製造方法を変形すれば、面角度が大きい部分から小さい部分へ徐々に反射防止構造体５１を形成することもできる。
　また、上記実施形態において、光学要素アレイ１００の積層を行わなくてよい。また、光学要素アレイ１００を切断せずにウェハー状のままとしてもよい。
　また、上記実施形態において、光学要素アレイ１００の製造工程の際に、第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３を先に成形してから離型したが、第１レンズアレイ層１０２の成形及び離型後に第２レンズアレイ層１０３の成形及び離型を行ってもよい。また、第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３に対して連続して各工程を行ってもよいし、第１レンズアレイ層１０２に対して各工程を行ってから第２レンズアレイ層１０３に対して各工程を行ってもよい。
　また、上記実施形態において、反射防止構造体５１上に保護層が設けられていてもよい。この場合、図４に示す蒸着装置６５を用いて保護層を形成することができる。

Claims (12)

  1. 　巨視的な非平坦面を有する光学素子の製造方法であって、
    　前記巨視的な非平坦面を複数領域に区分けし、区分けされた前記複数領域のうち第１の領域に対して島状のマスクを形成する第１マスク形成工程と、
    　前記第１マスク形成工程により島状のマスクが形成された前記第１の領域をエッチングして、前記第１の領域に反射防止構造体を形成する第１エッチング工程と、
    　前記第１エッチング工程後、前記複数の領域のうち前記第１の領域と異なる第２の領域に対して島状のマスクを形成する第２マスク形成工程と、
    　前記第２マスク形成工程により島状のマスクが形成された前記第２の領域をエッチングして、前記第２の領域に反射防止構造体を形成する第２エッチング工程とを備える、光学素子の製造方法。
  2. 　前記第１の領域は、前記巨視的な非平坦面のうち前記光学素子の光軸に対して面角度が比較的小さい領域である、請求項１に記載の光学素子の製造方法。
  3. 　前記第２マスク形成工程において、前記第１エッチング工程により前記第１の領域に形成された反射防止構造体を全体的に覆うようにマスクを形成し、かつ、前記第１の領域と異なる前記第２の領域に対して島状のマスクを形成する、請求項１及び２のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  4. 　前記第１マスク形成工程で形成される第１マスクの平均膜厚と、前記第２マスク形成工程で形成される第２マスクの平均膜厚とが異なる、請求項１から３までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  5. 　前記第１マスク形成工程で形成される第１マスクの平均膜厚が、前記第２マスク形成工程で形成される第２マスクの平均膜厚よりも薄い、請求項４に記載の光学素子の製造方法。
  6. 　前記第１マスク形成工程で形成される第１マスクの平均膜厚が、前記第２マスク形成工程で形成される第２マスクの平均膜厚よりも厚い、請求項４に記載の光学素子の製造方法。
  7. 　前記第１エッチング工程と前記第２マスク形成工程との間に、前記巨視的な非平坦面に付着したマスクを除去するマスク除去工程を有する、請求項１から６までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  8. 　前記第２エッチング工程後に、前記巨視的な非平坦面に付着したマスクを除去するマスク除去工程を有する、請求項１から７までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  9. 　前記第１マスク形成工程及び前記第２マスク形成工程において、蒸着、スパッター、及びＣＶＤのいずれかでマスクを形成する、請求項１から８までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  10. 　前記第１エッチング工程及び前記第２エッチング工程において、イオンビーム及びプラズマのいずれかで前記巨視的な非平坦面をエッチングする、請求項１から９までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  11. 　前記複数領域のうち前記第１及び第２の領域と異なる領域を１つ以上に区分けし、前記第１及び第２マスク形成工程の少なくともいずれかと同様のマスク形成工程と、前記第１及び第２エッチング工程の少なくともいずれかと同様のエッチング工程とを１回以上行う、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  12. 　巨視的な非平坦面を有する光学素子に反射防止構造体を作製する反射防止構造体の作製方法であって、
    　前記巨視的な非平坦面を複数領域に区分けし、区分けされた前記複数領域のうち第１の領域に対して島状のマスクを形成する第１マスク形成工程と、
    　前記第１マスク形成工程により島状のマスクが形成された前記第１の領域をエッチングして、前記第１の領域に反射防止構造体を形成する第１エッチング工程と、
    　前記第１エッチング工程後、前記複数の領域のうち前記第１の領域と異なる第２の領域に対して島状のマスクを形成する第２マスク形成工程と、
    　前記第２マスク形成工程により島状のマスクが形成された前記第２の領域をエッチングして、前記第２の領域に反射防止構造体を形成する第２エッチング工程とを備える、反射防止構造体の作製方法。
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