(57)【要約】【課題】樹脂硬化に伴う収縮が格子形状の形状精度を損なうのを防ぐ。【解決手段】回折光学素子１０は、輪帯状の格子形状を有する格子面１を備え、格子面１は、レンズ基材２ａ、２ｂの間に積層された紫外線硬化樹脂層３ａ、３ｂの界面に形成される。紫外線硬化樹脂層３ａの格子先端部４ａは、金型の成形面に第１の重合開始剤を付与して硬化させた紫外線硬化樹脂からなり、残りの領域の紫外線硬化樹脂は、第１の重合開始剤とは吸収波長が異なる第２の重合開始剤を用いて硬化させる。紫外線硬化樹脂層３ｂも同様である。２種の重合開始剤を用いて、異なる波長帯の紫外線を順に照射し、格子先端部から優先的に硬化を開始させることで、ヒケによる形状精度の悪化を防ぐ。【選択図】図１
2010078919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に積層された複数層の紫外線硬化樹脂層の界面に格子面を有する回折光学素子において、
各紫外線硬化樹脂層の格子先端部は、第１の重合開始剤を付与し、前記格子先端部以外の領域は、前記第１の重合開始剤とは光吸収特性の異なる第２の重合開始剤を付与して、順次異なる波長帯の紫外線によって硬化させたことを特徴とする回折光学素子。
【請求項２】
基材に積層された紫外線硬化樹脂層の表面に格子面を有する回折光学素子において、
前記紫外線硬化樹脂層の格子先端部は、第１の重合開始剤を付与し、前記格子先端部以外の領域は、前記第１の重合開始剤とは光吸収特性の異なる第２の重合開始剤を付与して、順次異なる波長帯の紫外線によって硬化させたことを特徴とする回折光学素子。
【請求項３】
前記基材に接する部位に、前記第１の重合開始剤を付与して硬化させた紫外線硬化樹脂を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の回折光学素子。
【請求項４】
前記第１の重合開始剤が、前記第２の重合開始剤よりも長波長側に紫外線の吸収波長帯を持つことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項５】
前記第１の重合開始剤が、波長３６０ｎｍ以上の紫外線に対して吸収を持つことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項６】
前記第２の重合開始剤が、３３０ｎｍ以下の紫外線に対して吸収を持ち、かつ３６０ｎｍ以上の紫外線に吸収を持たないことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項７】
基材に積層された２層の紫外線硬化樹脂層の界面に格子面を有する回折光学素子の製造方法において、
格子面を有する第１の紫外線硬化樹脂層を形成する工程と、
前記第１の紫外線硬化樹脂層の前記格子面に第１の重合開始剤を含む組成物を供給し、その上に前記第１の重合開始剤とは光吸収特性が異なる第２の重合開始剤と紫外線硬化樹脂の混合物を供給して第２の紫外線硬化樹脂層を形成する工程と、
前記第２の紫外線硬化樹脂層に、前記第１の重合開始剤が吸収する波長帯の紫外線を照射して、前記第２の紫外線硬化樹脂層の格子先端部を硬化させる工程と、
前記第２の紫外線硬化樹脂層に、前記第２の重合開始剤が吸収する波長帯の紫外線を照射して、前記第２の紫外線硬化樹脂層の前記格子先端部以外の領域を硬化させる工程と、を有することを特徴とする回折光学素子の製造方法。
【請求項８】
基材に積層された紫外線硬化樹脂層の表面に格子面を有する回折光学素子の製造方法において、
金型の格子面形成部に第１の重合開始剤を含む組成物を供給し、その上に前記第１の重合開始剤とは光吸収特性が異なる第２の重合開始剤と紫外線硬化樹脂の混合物を供給して紫外線硬化樹脂層を形成する工程と、
前記紫外線硬化樹脂層に、前記第１の重合開始剤が吸収する波長帯の紫外線を照射して、前記紫外線硬化樹脂層の格子先端部を硬化させる工程と、
前記紫外線硬化樹脂層に、前記第２の重合開始剤が吸収する波長帯の紫外線を照射して、前記紫外線硬化樹脂層の前記格子先端部以外の領域を硬化させる工程と、を有することを特徴とする回折光学素子の製造方法。
【請求項９】
それぞれ格子面を有する第１及び第２の紫外線硬化樹脂層の間に、第３の紫外線硬化樹脂層を有する回折光学素子の製造方法において、
前記第１及び前記第２の紫外線硬化樹脂層をそれぞれ基材に積層する工程と、
前記第１及び前記第２の紫外線硬化樹脂層のそれぞれの格子面に第１の重合開始剤を含む組成物を供給し、前記２つの格子面の間に前記第１の重合開始剤とは光吸収特性が異なる第２の重合開始剤と紫外線硬化樹脂の混合物を供給して前記第３の紫外線硬化樹脂層を形成する工程と、
前記第３の紫外線硬化樹脂層に、前記第１の重合開始剤が吸収する波長帯の紫外線を照射して、前記第３の紫外線硬化樹脂層の格子先端部を硬化させる工程と、
前記第３の紫外線硬化樹脂層に、前記第２の重合開始剤が吸収する波長帯の紫外線を照射して、前記第３の紫外線硬化樹脂層の前記格子先端部以外の領域を硬化させる工程と、を有することを特徴とする回折光学素子の製造方法。
【請求項１０】
前記組成物は、前記第１の重合開始剤と紫外線硬化樹脂を混合したものであることを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の回折光学素子の製造方法。
【請求項１１】
前記組成物は、前記第１の重合開始剤と溶剤を混合したものであることを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の回折光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学機器等に用いられる回折光学素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光の回折現象を利用した回折光学素子の代表としてフレネルレンズが挙げられる。図１０は、従来のフレネルレンズの上面図と断面図を示すもので、このフレネルレンズ２１０は、基材２０２上に紫外線硬化樹脂層２０３を有し、その表面には、一つの点を中心とする多数の輪帯からなり、断面は略鋸歯状の格子面２０１が形成されている。
【０００３】
回折光学素子は光の回折現象を利用して光線を制御するため、回折光は複数の次数の光に分かれてしまい、例えばカメラ等のレンズとして使用する場合、分かれた光が不要光となり、光学性能を劣化させてしまう。そこでレンズ系として回折光学素子を使用する場合、使用する波長領域の光束が特定次数に集中するように格子の高さや材料の光学特性（屈折率や分散）を決定する必要がある。この特定次数に対する回折効率を向上させる方法として、特許文献１、特許文献２及び特許文献３では、異なる材料を積層し、各材料に回折格子を形成することにより、回折効率の向上を図っている。
【０００４】
特許文献１に開示された構成は、図１１（ａ）に示すように、２つの紫外線硬化樹脂層層２０３ａ、２０３ｂを重ね合わせた断面形状を持ち、２層の間に格子面２０１を有する。一方、特許文献２に開示された構成は、図１１（ｂ）に示すように、２つの紫外線硬化樹脂層２０３ａ、２０３ｂの間に第３の紫外線硬化樹脂層２０６を重ね合わせた格子構造を持つ。この回折光学素子は各材料層の境界に格子面２０１ａ、２０１ｂを形成し、境界の前後の層の材質の屈折率差と格子高さを最適化することにより高い回折効率を実現している。
【０００５】
回折光学素子を製造する方法としては、回折格子に対応するパターンが形成された型から成形材料にパターンを転写した後、成形材料を型から分離するレプリカ技術が用いられる。成形材料としては紫外線硬化樹脂が広く用いられており、製造手順としてまず、型上に液体状の紫外線硬化樹脂を滴下し、その上からガラス等からなる基材を押し付け樹脂を型上に広げる。続いて基材面側から樹脂に紫外線を照射して樹脂を重合及び硬化させた後、それを離型する。これにより高転写成形が可能となり、高精度な光学素子を成形することができる。複数の樹脂層を重ね合わせた回折光学素子の製造方法としては、前記の方法で形成した紫外線硬化樹脂の硬化面上に第２の紫外線硬化型樹脂の滴下と紫外線照射と硬化を繰り返す方法が採られている。
【０００６】
紫外線硬化樹脂が重合を開始するために、紫外線硬化樹脂には通常重合開始剤（光重合開始剤）が添加されている。重合開始剤としては発生する活性種によりラジカル系、カチオン系、アニオン系に分類できるが、ラジカル系重合開始剤は他の光重合開始剤に比較して着色の恐れが少ないことから、最も広く用いられている。
【０００７】
様々なラジカル系重合開始剤が実用化されているが、各開始剤は固有の紫外線吸収特性を有しており、その吸収特性や主材料である紫外線硬化樹脂に応じて選択される。
【０００８】
しかしながら従来より、成形材料として紫外線硬化樹脂を用いた場合、硬化に伴う収縮率が大きいため、回折格子を構成する凹凸部の転写性が悪く、十分な形状精度が得られないという問題があった。このような問題を解決するため、特許文献４〜７に開示された技術が知られている。
【０００９】
特許文献４には、光の照射範囲をシャッターによって調整し、光学素子の中心部から照射範囲が徐々に外側に広がるようにして光硬化樹脂を硬化させる方法が記載されている。この方法は、回折光学素子を製造するためのものではないが、樹脂を部分的に硬化させながら、収縮部分を未硬化の樹脂で補うことによって、形状精度の低下を防止するものである。
【００１０】
特許文献５には、硬化部分に未硬化樹脂を供給する方法や、光学有効部外にヒケを発生させることにより光学有効部の形状精度を向上させる方法が提案されている。また、特許文献６においては、短波長遮断用ガラスを用いて、光硬化樹脂の光吸収剤の吸収波長より長波長側を先に照射することで硬化反応を緩やかに進ませ、後に短波長側も照射して完全硬化を行うことでヒケを軽減する方法が提案されている。さらに、特許文献７では、波長の短い光を透光性の成形型を通して光硬化型樹脂に照射した後、波長の長い光を光硬化型樹脂に照射して樹脂を硬化させることにより、高い形状精度を有する回折光学素子を製造する方法が開示されている。
【００１１】
【特許文献１】特開平９−１２７３２１号公報
【特許文献２】特許第３６１８４６４号公報
【特許文献３】特許第３４７２０９２号公報
【特許文献４】特開平６−５９１０４号公報
【特許文献５】特開２００２−０９６３３８号公報
【特許文献６】特開平５−１８１００３号公報
【特許文献７】特開２００４−４６０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献４〜７に開示された回折光学素子の製造方法は、表面に微細な格子パターンが形成された回折光学素子を製造する場合には、十分な効果が得られない恐れがあった。これらの方法は、型と反対の方向から樹脂に紫外線を照射するため、相対的に、照射面に近い側の樹脂の硬化が進み易くなる。したがって型近傍の格子領域では硬化の進みが相対的に遅くなり、格子先端部では最もヒケの影響を受け易くなるという問題が起こる。
【００１３】
また、特許文献４及び特許文献５の方法では、微細形状が形成された格子先端部で発生した収縮部分を未硬化の樹脂で補うことが困難である。さらに特許文献６の方法では、長波長光照射を先行させることで回折光学素子の転写性の向上は認められるが、照射面に近い側からの紫外線硬化樹脂の硬化が依然として起こるため、格子領域でのヒケの問題を完全に解決するには至っていない。
【００１４】
さらに、素子内に複数の回折格子が積層された回折光学素子を製造する場合、上記従来技術では、素子全体にわたりヒケのない微細形状を形成するのは困難であった。
【００１５】
本発明は、高い形状精度を有し、所望の光学的機能を満たした回折光学素子及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の回折光学素子は、基材に積層された複数層の紫外線硬化樹脂層の界面に格子面を有する回折光学素子において、各紫外線硬化樹脂層の格子先端部は、第１の重合開始剤を付与し、前記格子先端部以外の領域は、前記第１の重合開始剤とは光吸収特性の異なる第２の重合開始剤を付与して、順次異なる波長帯の紫外線によって硬化させたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の回折光学素子の製造方法は、基材に積層された２層の紫外線硬化樹脂層の界面に格子面を有する回折光学素子の製造方法において、格子面を有する第１の紫外線硬化樹脂層を形成する工程と、前記第１の紫外線硬化樹脂層の前記格子面に第１の重合開始剤を含む組成物を供給し、その上に前記第１の重合開始剤とは光吸収特性が異なる第２の重合開始剤と紫外線硬化樹脂の混合物を供給して第２の紫外線硬化樹脂層を形成する工程と、前記第２の紫外線硬化樹脂層に、前記第１の重合開始剤が吸収する波長帯の紫外線を照射して、前記第２の紫外線硬化樹脂層の格子先端部を硬化させる工程と、前記第２の紫外線硬化樹脂層に、前記第２の重合開始剤が吸収する波長帯の紫外線を照射して、前記第２の紫外線硬化樹脂層の前記格子先端部以外の領域を硬化させる工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
光吸収特性の異なる２種類の重合開始剤を用いて、異なる波長帯の紫外線を順に照射することで、格子先端部から優先的に硬化することを可能にする。
【００１９】
これによって、格子先端部におけるヒケの発生を防ぎ、高い形状精度を有し、所望の光学的機能を満たした回折光学素子を得ることができる。また、複数の格子面を有する複雑な積層構成の素子についても、安定して高性能な回折光学素子を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、第１の実施形態による回折光学素子を示すもので、（ａ）はその面形状を示す平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は（ｂ）の一部分を拡大して示す部分拡大断面図である。
【００２２】
回折光学素子１０は、第１のレンズ基材２ａ、第１の紫外線硬化樹脂層３ａ、第２の紫外線硬化樹脂層３ｂ、第２のレンズ基材２ｂを有し、格子面１は、２層の紫外線硬化樹脂層３ａ、３ｂの界面に格子形状を形成する。このように、複数層の紫外線硬化樹脂層３ａ、３ｂを重ね合わせた構成を有し、格子面１には回折格子が同心円状に配置されている。各紫外線硬化樹脂層３ａ、３ｂの格子先端部４ａ、４ｂは、第１の重合開始剤又はその派生物が含まれており、格子先端部以外の領域には第２の重合開始剤又はその派生物が含まれた構成となっている。ここで派生物とは、紫外線硬化樹脂を硬化させるための紫外線により重合開始剤が分解し、その結果生成した生成物をさす。
【００２３】
レンズ基材は図示するような平板形状に限定されるものではなく、所望の光学性能に応じて凸形状、凹形状等が適宜選択される。また、形成される格子の形状も様々であるが、その１例として、光学有効径２０ｍｍにおいて、平面上に格子高さ５〜２０μｍ、格子幅０．１〜３ｍｍの回折格子を形成した素子がある。
【００２４】
図２は、一変形例を示すもので、第２の紫外線硬化樹脂層３ｂにおいて格子先端部４ｂのみでなく、第２のレンズ基材２ｂとの界面に第１の重合開始剤又はその派生物を含む紫外線硬化樹脂からなる領域（部位）４ｃを有する。
【００２５】
図３は、さらに別の変形例を示すもので、（ａ）に示すように、第１、第２の紫外線硬化樹脂層３ａ、３ｂの間に、第３の紫外線硬化樹脂層５を有し、樹脂層界面に２つの格子面１ａ、１ｂが形成された構成となっている。図３（ｂ）は、本変形例の回折光学素子の格子先端部分を拡大した拡大部分断面図であり、格子面１ａにおける格子先端部４ａ、６ａには第１の重合開始剤又はその派生物が含まれている。格子面１ｂも同様に格子先端部４ｂ、６ｂに第１の重合開始剤又はその波生物が含まれている。
【００２６】
なお、異なる紫外線硬化樹脂層における第１の重合開始剤及び第２の重合開始剤は必ずしも同じものである必要はない。
【００２７】
本発明の特徴は、各樹脂層の格子先端部及び基材界面部と、それ以外の領域で紫外線吸収特性の異なる２種類の重合開始剤を用いていることである。紫外線硬化樹脂材料には重合開始剤が加えられることが一般的であり、この重合開始剤が紫外線を吸収することで活性種が生成し重合が開始される。重合開始剤は主にラジカル系、カチオン系、アニオン系に分類できるが、ラジカル系重合開始剤は他の重合開始剤に比較して着色の恐れが少ないことから、最も広く用いられる。ラジカル系重合開始剤としては、例えばベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、アセトフェノンジエチルケタール、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ジエチルチオキサントン、チオキサントン、チオキサントン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、トリフェニルアミン、キサントン、ベンゾインプロピルエーテル、フルオレノン、ベンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、カルバゾール、３−メチルアセトフェノン、４−クロロベンゾフェノン、４，４’−ジメトキシベンゾフェノン、４，４’−ジアミノベンゾフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、２−イソプロピルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−メチル−１−〔４−（メチルチオ）フェニル〕−２−モルホリノ−プロパン−１−オン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド、ビス−（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルフォスフィンオキシド等があり、これらは吸収波長、吸収係数が異なる。それぞれの光吸収特性や紫外線硬化樹脂との適合性を考慮し、２種類の重合開始剤を選択する。使用の際はトルエン或いはヘキサン等の有機溶剤に溶解してもよいし、樹脂に配合して用いてもよい。この際の配合量としては、溶剤あるいは樹脂成分に対して０．０１〜５重量％が好ましく用いられる。
【００２８】
本発明の回折光学素子は、製造に際してヒケの発生しやすい格子先端部から優先的に硬化することで、ヒケの発生を防いでいる。
【００２９】
そのためにまず、格子先端部又は基材との界面に付与された第１の重合開始剤で吸収を持ち、第２の重合開始剤には吸収が起こらないかあるいは吸収の小さい波長帯の紫外線を照射する。これにより第１の重合開始剤で活性種が生成し、格子先端部での重合が開始される。格子先端部での硬化が進んだ後、続いて第２の重合開始剤での吸収が大きい波長帯の紫外線を照射し、樹脂全体を硬化させる。
【００３０】
物質が光を吸収する度合いを示す値として、下記のランベルト・ベールの法則の分子吸光係数εが用いられる。
【００３１】
ｌｏｇ（Ｉ０／Ｉ）＝ε・ｃ・ｄ
ここでＩ０は試料に入射する光の強度、Ｉは試料を通過した後の光の強度、ｃはモル濃度（Ｍ）、ｄはセル長（ｃｍ）を表している。分子吸光係数εは、試料の分子構造と波長によって決まる値であり、εが大きいほど吸収が大きいことを示している。
【００３２】
図４（ａ）にラジカル系重合開始剤の紫外線吸収スペクトルの一例を示した。横軸は紫外線の波長、縦軸は吸光係数を模式的に表している。ここに示したのは波長３６０ｎｍ以上の紫外線に対しても吸収を示す重合開始剤である。このような特性を示す重合開始剤としては、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２，２−ジメトキシ−１，２ジフェニルエタン−１−オン、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾフェノン、４−ヒドロキシベンゾフェノン等が挙げられる。本発明においては第１の重合開始剤として好ましく用いられる。
【００３３】
図４（ｂ）には、ラジカル系重合開始剤の紫外線吸収スペクトルの別の一例を示した。３６０ｎｍ以上の紫外線の吸収が大きいが、４００ｎｍ以上の可視光領域でも吸収が見られることから、硬化後の素子の着色が懸念される。したがって第１の重合開始剤として使用の際には、吸収特性や使用量に注意が必要となる。なおこのような特性を示す重合開始剤としては、４，４´−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、クロロチオキサントン等が挙げられる。
【００３４】
図４（ｃ）はラジカル系重合開始剤の紫外線吸収スペクトルのさらに別の一例を示す。こここに挙げたのは３３０ｎｍ以下の紫外線には吸収を示すが、３６０ｎｍ以上の紫外線はほとんど吸収しない。このような吸収特性を示す重合開始剤としては、アセトフェノン、ベンゾイン、４−エトキシアセトフェノン、３−ヒドロキシアセトフェノン等が挙げられる。これらの重合開始剤は、本発明においては第２の重合開始剤として好ましく用いられる。なお、素子の基材としては、ガラス材料がよく用いられる。ガラス材料は一般に２８０ｎｍ以下の光はほとんど通さない。紫外線は基材を通して照射されることから、ガラス材料を用いる場合には、第２の重合開始剤として２８０ｎｍ以上３３０ｎｍ以下の紫外線に吸収を示す材料を用いることがことが望ましい。
【００３５】
本発明の回折光学素子に用いられる２種類の重合開始剤においては、格子先端部又は基材との界面に付与される第１の重合開始剤が、第２の重合開始剤よりも長波長側に紫外線の吸収波長帯を持つことが好ましい。さらに第１の重合開始剤としては３６０ｎｍ以上の紫外線に対して吸収を示し、可視光領域に吸収を持たない材料が好ましい。また、第２の重合開始剤としては２８０ｎｍ以上３３０ｎｍ以下の紫外線を吸収し、かつ３６０ｎｍ以上は吸収しない材料を用いることがことが望ましい。
【００３６】
紫外線硬化樹脂としては、モノマー、オリゴマー又はこれらを混合した樹脂が用いられる。このような光硬化性樹脂としては、例えば（メタ）アクリロイル基などのエチレン性不飽和基を１〜５個、好ましくは２〜３個有するポリエーテルポリオール系ウレタンオリゴマーを好適に用いることができる。また、これらの樹脂にＩＴＯなどの微粒子を分散したものも適宜用いることができる。基板上に複数の層を積層した格子構造を持つ回折光学素子では、格子面の前後の層の屈折率差の波長特性を所望の値にする必要があり、格子面の前後の層の材質は、高屈折率低分散材と低屈折率高分散材の組み合わせが用いられる。
【００３７】
図５は、図１の回折光学素子の製造方法を示す工程図である。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、まず格子形状が形成された格子面形成部を有する金型１２を用意する。このような金型１２は、リン青銅などの金属をダイヤモンドバイト等を用いて切削加工して形成することができる。格子形状としては、階段状（マルチレベル）あるいはのこぎり刃（ブレーズ）状のものが用いられる。また、このような格子形状を有するものに限らず、金型として表面が球面あるいは非球面状の光学面が形成されたものを用いてもよい。
【００３９】
次に、金型１２の表面に第１の重合開始剤を含む組成物１３を付与（供給）する。付与の方法としては、重合開始剤と紫外線硬化樹脂を混合して塗布することが可能であり、また該重合開始剤と溶剤を混合して塗布した後、溶剤を乾燥除去することもできる。前者の場合は、まず金型１２の表面にスピンコータ等を用いて第１の重合開始剤と紫外線硬化樹脂とを混合した組成物を薄く塗布する。後者の場合は、付与手段としてはハケ等を用いて薄く塗布してもよいし、スピンコータ等を用いてもよい。いずれにしても塗布した後、風乾あるいは加熱によって溶剤を蒸発させる。
【００４０】
このようにして、金型１２の格子面形成部に第１の重合開始剤を含む組成物１３を供給する。次にこの上に第２の重合開始剤を含む第１の紫外線硬化樹脂１５を適量滴下し、上から第１のレンズ基材１４を重ねて混合物である紫外線硬化樹脂１５を押し広げる。ここで、金型１２とレンズ基材１４との間隔は、スペーサを用いて任意に調整することが可能である。レンズ基材１４は、ガラスあるいはアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂等の透明な樹脂から形成されている。
【００４１】
続いて、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、上方から不図示の光源によってレンズ基材１４を通して紫外線を照射する。光源としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ等を用いることができる。通常の紫外線光源は３１３ｎｍ（ｊ線），３６５ｎｍ（ｉ線）、４０５ｎｍ（ｈ線）などを波長ピークとした輝線スペクトルを持ち、目的によって使われる波長が選択される。本発明においては、波長の異なる２種類の紫外線を照射するが、発光特性の異なる光源を用いてもよく、また適宜波長フィルターを用いて選択してもよい。
【００４２】
順次異なる波長帯の紫外線を照射する手順としてまず、格子先端部に付与された第１の重合開始剤で吸収を持ち、第２の重合開始剤には吸収が起こらないかあるいは吸収の小さい波長帯の紫外線１６を照射する（図５（ｂ）参照）。これにより第１の重合開始剤で活性種が生成し、格子先端部での重合が開始される。格子先端部での硬化が進んだ後、続いて第２の重合開始剤での吸収が大きい波長帯の紫外線１７を照射し、樹脂全体を硬化させる（図５（ｃ）参照）。本発明では、第１の紫外線１６の波長帯として３６０ｎｍ以上、第２の紫外線１７の波長帯としては３３０ｎｍ以下の波長を含むものが好ましく用いられる。
【００４３】
硬化が終了した後、図５（ｄ）に示すように、金型１２から離型させることによって、レンズ基材１４の表面に紫外線硬化樹脂１５からなる格子面１８を有する光学素子が得られる。ここで、レンズ基材１４、紫外線硬化樹脂１５及び格子面１８は、図１に示す回折光学素子１０のレンズ基材２ａ、紫外線硬化樹脂層３ａ及び格子面１にそれぞれ相当する。
【００４４】
続いて、紫外線硬化樹脂１５の格子面１８上に、前述と同様の方法で第１の重合開始剤を含む組成物１３を供給する（図５（ｅ）参照）。この上に第２の重合開始剤を含む第２の紫外線硬化樹脂１９を適量滴下し、さらに上から透光性材料からなる第２のレンズ基材２０を重ねて混合物である紫外線硬化樹脂１９を押し広げる（図５（ｆ）参照）。この時、第２のレンズ基材２０の、樹脂と接する部分に予め第１の重合開始剤を含む組成物１３を供給しておいてもよい（図２参照）。続いて、前述と同様の方法で第１の波長帯の紫外線１６と、より短い波長の第２の紫外線１７を順次照射する（図５（ｇ）、（ｈ）参照））。この時、紫外線の照射は第１のレンズ基材側から行なっても第２のレンズ基材側から行なっても構わないが、格子先端部のヒケ防止のためには第１のレンズ基材側からの照射が好ましい。
【００４５】
図６は、図３の回折光学素子の製造方法を示す。
【００４６】
まず、図５（ａ）から（ｄ）に示した方法を用いて第１のレンズ基材１４上に、格子形状を有する第１の紫外線硬化樹脂層１５を形成し、同様に、第２のレンズ基材２１上に格子形状を有する第２の紫外線硬化樹脂層２２を形成する（図６（ａ）参照）。これら２つの紫外線硬化樹脂層の格子面に前述と同様の方法で第１の重合開始剤を含む組成物１３を供給する（図６（ｂ）参照）。次に、第１の重合開始剤を付与した一方の紫外線硬化樹脂層１５上に第２の重合開始剤を含む第３の紫外線硬化樹脂２３を適量滴下し、もう一方の紫外線硬化樹脂層２２を重ねて混合物である紫外線硬化樹脂２３を押し広げる（図６（ｃ）参照）。続いて、前述と同様に第１の波長帯の紫外線１６と、より短い波長の第２の紫外線１７を照射する（図６（ｄ）、（ｅ）参照）。
【００４７】
この時、紫外線の照射は第１のレンズ基材側から行なっても第２のレンズ基材側から行なっても構わない。また、両側から同時に紫外線を照射することも可能であり、その場合最もヒケは起こりにくく、ヒケ防止のためには好ましい形態である。
【００４８】
このように、ヒケの起こりやすい格子先端部の紫外線硬化樹脂を他の部分より先に硬化させることができるため、精密な格子形状を形成することが可能である。また、複数の格子が形成された複雑な構成の素子についても、安定して高性能な素子を製造することができる。
【実施例１】
【００４９】
図５に示した工程によって光学有効径２０ｍｍ、平面上に格子高さ５〜２０μｍ、格子幅０．１〜３ｍｍ、紫外線硬化樹脂が２層積層された回折光学素子を製造した。
【００５０】
まず、金属からなる金型１２を用意した。金型１２の表面には、ダイヤモンドバイトを用いてのこぎり刃（ブレーズ）状の格子形状が切削加工によって形成した。まず金型１２の表面に、スピンコータを用いて第１の重合開始剤をトルエンに希釈した組成物１３を薄く塗布した後、溶剤であるトルエンを乾燥した。本実施例では、第１の重合開始剤として２，２−ジメトキシ−１，２ジフェニルエタン−１−オン（商品名：イルガキュア６５１、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を１重量部を含む多官能ウレタンアクリレート系オリゴマーのトルエン溶液を用いた。
【００５１】
次に、金型１２上に第２の重合開始剤を含む紫外線硬化樹脂１５を適量滴下し、上から第１のレンズ基材１４を重ねて紫外線硬化樹脂１５を押し広げた（図５（ａ）参照）。第２の重合開始剤を含む紫外線硬化樹脂１５としては多官能ウレタンアクリレート系オリゴマーを用い、これに重合開始剤として４−エトキシアセトフェノン（関東化学株式会社製品番号４０９５９−１Ａ）を１重量部添加した。また、レンズ基材１４としては、オハラ製Ｓ−ＢＳＬ７ガラス（商品名）からなる直径２６ｍｍのものを用いた。
【００５２】
続いて、図５（ｂ）に示すように、上方から不図示の光源によってレンズ基材１４を通して紫外線１６を照射した。光源としては、図９に示すように、波長３１３ｎｍ（ｊ線）、波長３６５ｎｍ（ｉ線）、波長４０５ｎｍ（ｈ線）等の輝線スペクトルを含む高圧水銀ランプ（ウシオ電機製、ＵＳＨ−５００ＢＹ１）を用いた。波長の選択にはフィルターを用い、３６０ｎｍ以上の紫外線を１００［ｍＷ／ｃｍ２］の条件で樹脂全面に対して１分間照射した。これにより格子先端部での樹脂の硬化を行った。続いて波長選択フィルターを取り除いた上で再び上記高圧水銀ランプを用いて紫外線１７を１５０［ｍＷ／ｃｍ２］の条件で樹脂全面に対して３分間照射し、樹脂全体を硬化させた（図５（ｃ）参照）。
【００５３】
硬化が終了した後、紫外線硬化樹脂１５とレンズ基材１４を金型１２から離型させることによって、図５（ｄ）に示すようにレンズ基材１４上に格子面１８を有する光学素子を製造した。このように製造した光学素子の格子面１８を観察したところ、格子先端部に欠けやヒケは見られず、転写性は良好であった。また、光学特性も良好であった。
【００５４】
続いて、硬化後の樹脂の格子面１８及び第２の基材２０の片面に、第１の重合開始剤を含む組成物１３を薄く塗布した後、溶剤であるトルエンを乾燥した（図５（ｅ）参照）。ここでは、第１の重合開始剤として２，２−ジメトキシ−１，２ジフェニルエタン−１−オン（商品名：イルガキュア６５１、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を１重量部を含む多官能ウレタンアクリレート系オリゴマーのトルエン溶液を用いた。
【００５５】
続いて、第１の重合開始剤を付与した紫外線硬化樹脂１５上に第２の重合開始剤を含む第２の紫外線硬化樹脂１９を適量滴下し、上から第２のレンズ基材２０を重ねて紫外線硬化樹脂１９を押し広げた（図５（ｆ）参照）。この時レンズ基材２０は、第１の重合開始剤を付与した面を樹脂と接するように配置した。第２の重合開始剤を含む紫外線硬化樹脂１９としては、多官能ウレタンアクリレート系オリゴマーに平均粒径１０ナノメートルのＩＴＯ微粒子を４０重量部加えたものを用いた。さらに重合開始剤として４−エトキシアセトフェノン（関東化学株式会社、製品番号４０９５９−１Ａ）を１重量部添加した。
【００５６】
続いて、図５（ｇ）に示すように、不図示の光源によって第１のレンズ基材１４を通して紫外線１６を照射した。照射方法としては、上記高圧水銀ランプに波長選択フィルターを用い、３６０ｎｍ以上の紫外線を１００［ｍＷ／ｃｍ２］の条件で樹脂全面に対して３分間照射した。続いて、波長選択フィルターを取り除いた上で再び上記高圧水銀ランプを用いて紫外線１７を１５０［ｍＷ／ｃｍ２］の条件で樹脂全面に対して５分間照射し、樹脂全体を硬化させ回折光学素子を作製した（図５（ｈ）参照）。
【００５７】
このように製造した光学素子の格子面を観察したところ、格子先端部及び第２のレンズ基材との界面に欠けやヒケは見られず、転写性は良好であった。また、光学特性も良好であった。
【実施例２】
【００５８】
本実施例においては、第１の重合開始剤及び第２の重合開始剤に実施例１とは別なものを用いた以外は、実施例１と同様の方法を用いて回折光学素子を製造した。組成物１３としては、第１の重合開始剤として２，２−ジメトキシ−１，２ジフェニルエタン−１−オン（商品名：イルガキュア６５１、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を１重量部を含む多官能ウレタンアクリレート系オリゴマーのトルエン溶液（濃度１％）を用いた。
【００５９】
第１の紫外線硬化樹脂１５及び第２の紫外線硬化樹脂１９に混合する第２の重合開始剤としては、３′−ヒドロキシアセトフェノン（東京化成工業株式会社、製品コードＡ０１０４）を用い、樹脂に対して１重量部添加した。
【００６０】
このようにして製造した光学素子の格子面を観察したところ、格子先端部及び第２のレンズ基材２０との界面に欠けやヒケは見られず、転写性は良好であった。また、光学特性も良好であった。
【実施例３】
【００６１】
本実施例においては、第２の紫外線硬化樹脂１９を硬化させる際に、第２のレンズ基材２０を通して紫外線１６、１７を照射する以外は実施例１と同様の方法を用いて回折光学素子を製造した。照射方法としては、上記高圧水銀ランプに波長選択フィルターを用いて３６０ｎｍ以上の紫外線を１００［ｍＷ／ｃｍ２］の条件で樹脂全面に対して３分間照射した。続いて、波長選択フィルターを取り除いた上で再び上記高圧水銀ランプを用いて紫外線１７を１５０［ｍＷ／ｃｍ２］の条件で樹脂全面に対して５分間照射し、樹脂全体を硬化させ回折光学素子を作製した。
【００６２】
このように製造した光学素子の格子面を観察したところ、格子先端部及び第２のレンズ基材２０との界面に欠けやヒケは見られず、転写性は良好であった。また、光学特性も良好であった。
【実施例４】
【００６３】
本実施例においては、レンズ基材２０の片面に、予め第１の重合開始剤を含む組成物１３を薄く塗布する工程を省略する以外は実施例２と同様の方法を用いて、回折光学素子を製造した。このように製造した光学素子の格子面を観察したところ、格子先端部に欠けやヒケは見られず、転写性は良好であった。また、光学特性も良好であった。
【実施例５】
【００６４】
図５及び図６に示した工程によって光学有効径５０ｍｍ、平面上に格子高さ５〜２０μｍ、格子幅０．１〜３ｍｍ、紫外線硬化樹脂層が３層積層された回折光学素子を製造した。
【００６５】
まず、実施例１と同じ材料及び製造方法を用い、図５（ａ）〜（ｄ）の工程に従って第１のレンズ基材１４上に、表面に格子形状が形成された第１の紫外線硬化樹脂１５からなる第１の紫外線硬化樹脂層を形成した。また、同様の工程で、第２のレンズ基材２１上に第２の紫外線硬化樹脂２２からなる第２の紫外線硬化樹脂層を形成した（図６（ａ）参照）。続いて、これらの樹脂硬化面上に第１の重合開始剤を含む組成物１３を供給した（図６（ｂ）参照）。本実施例では、第１の重合開始剤として２，２−ジメトキシ−１，２ジフェニルエタン−１−オン（商品名：イルガキュア６５１、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を１重量部を含む多官能ウレタンアクリレート系オリゴマーのトルエン溶液を用いた。
【００６６】
次に、組成物１３を付与した紫外線硬化樹脂１５上に第２の重合開始剤を含む第３の紫外線硬化樹脂２３を適量滴下し、もう一方の紫外線硬化樹脂２２を重ねて紫外線硬化樹脂２３を押し広げた（図６（ｃ）参照）。第２の重合開始剤を含む第３の紫外線硬化樹脂２３としては、多官能ウレタンアクリレート系オリゴマーに平均粒径１０ナノメートルのＩＴＯ微粒子を４０重量部加えたものを用いた。第２の重合開始剤としては、４−エトキシアセトフェノン（関東化学株式会社、製品番号４０９５９−１Ａ）を１重量部添加した。
【００６７】
続いて、第３の紫外線硬化樹脂２３に第１の波長帯の紫外線１６と、より短い波長の第２の紫外線１７を順次照射した（図６（ｄ）、（ｅ）参照）。本実施例においては、第１のレンズ基材１４と第２のレンズ基材２１の両側に紫外光源を設置し紫外線を照射した。
【００６８】
照射方法としては、まず、波長選択フィルターを用いて３６０ｎｍ以上の紫外線を１００［ｍＷ／ｃｍ２］の条件で樹脂全面に対して１分間照射した。続いて波長選択フィルターを取り除いた上で再び上記高圧水銀ランプを用いて紫外線１７を１５０［ｍＷ／ｃｍ２］の条件で樹脂全面に対して３分間照射し、樹脂全体を硬化させ回折光学素子を作製した。
【００６９】
このように製造した光学素子の格子面を観察したところ、いずれの格子の先端部にも欠けやヒケは見られず、転写性は良好であった。また、光学特性も良好であった。
【００７０】
（比較例１）
光学有効径２０ｍｍ、平面上に格子高さ５〜２０μｍ、格子幅０．１〜３ｍｍの回折格子を有する素子を製造した。まず、金属からなる金型上に重合開始剤を含む紫外線硬化樹脂を適量滴下し、上からレンズ基材を重ねて紫外線硬化樹脂を押し広げた。用いた樹脂は、重合開始剤として１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン（商品名：イルガキュア１８４、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製）を１重量部を含む多官能ウレタンアクリレート系オリゴマーのトルエン溶液（濃度１％）である。レンズ基材としては、オハラ製Ｓ−ＢＳＬ７ガラス（商品名）からなる直径２６ｍｍのレンズ基材を用いた。
【００７１】
続いて、実施例１と同じ高圧水銀ランプ（ウシオ電機製、ＵＳＨ−５００ＢＹ１）を用いてレンズ基材を通して紫外線を照射した。波長選択フィルターは取り除いた上で１５０［ｍＷ／ｃｍ２］の条件で樹脂全面に対して３分間照射し、樹脂全体を硬化、離型させた。
【００７２】
続いて、上記樹脂硬化物上に第２の重合開始剤を含む第２の紫外線硬化樹脂を適量滴下し、上から第２のレンズ基材を重ねて押し広げた。紫外線硬化樹脂としては多官能ウレタンアクリレート系オリゴマーに平均粒径１０ナノメートルのＩＴＯ微粒子を４０重量部加えたものを用いた。第２の重合開始剤として４−エトキシアセトフェノン（関東化学株式会社、製品番号４０９５９−１Ａ）を１重量部添加した。
【００７３】
続いて、上方から第１のレンズ基材を通して紫外線を照射した。照射方法としては、上記高圧水銀ランプに波長選択フィルターを用い、３６０ｎｍ以上の紫外線を１００［ｍＷ／ｃｍ２］の条件で樹脂全面に対して３分間照射した。続いて、波長選択フィルターを取り除いた上で再び上記高圧水銀ランプを用いて紫外線を１５０［ｍＷ／ｃｍ２］の条件で樹脂全面に対して５分間照射し、樹脂全体を硬化させ回折光学素子を作製した。
【００７４】
このように製造した光学素子の格子面を観察したところ、格子先端部や第２のレンズ基材との界面でヒケが発生している箇所が認められた。
【００７５】
図７は、第２の実施形態による回折光学素子を示すもので、（ａ）、（ｂ）に示すように、格子面１０１を有する回折光学素子１１０は、レンズ基材１０２と、紫外線硬化樹脂層１０３と、を有する。図１（ｃ）に示すように、紫外線硬化樹脂層１０３の格子先端部１０４は、第１の重合開始剤又はその派生物を含んだ紫外線硬化樹脂の硬化物である。
【００７６】
格子面１０１には、回折格子が同心円状に配置されている。
【００７７】
レンズ基材１０２は、凸形状に限定されるものではなく、所望の光学性能に応じて平面、凹形状が適宜選択される。また、形成される格子の形状も様々であるが、その１例として光学有効径２０ｍｍにおいて、平面上に格子高さ５〜２０μｍ、格子幅０．１〜３ｍｍの回折格子を有する素子がある。
【００７８】
図８は、本実施形態による回折光学素子の製造方法を示す工程図である。
【００７９】
図８（ａ）に示すように、格子形状が形成された金型１１２を用意する。金型１１２は、リン青銅などの金属をダイヤモンドバイト等を用いて切削加工して形成することができる。格子形状としては、階段状（マルチレベル）或いはのこぎり刃（ブレーズ）状のものが用いられる。また、このような格子形状を有するものに限らず、表面が球面あるいは非球面状の光学面が形成された金型を用いてもよい。
【００８０】
次に、金型１１２の表面に第１の重合開始剤を含む組成物１１３を付与する。付与の方法としては、重合開始剤と紫外線硬化樹脂を混合して塗布することが可能であり、また、重合開始剤と溶剤を混合して塗布した後、溶剤を乾燥除去することもできる。前者の場合、まず、金型１１２の表面にスピンコータ等を用いて第１の重合開始剤と紫外線硬化樹脂とを混合した組成物を薄く塗布する。後者の場合は、付与手段としてはハケ等を用いて薄く塗布してもよいし、スピンコータ等を用いてもよい。いずれにしても塗布した後、風乾あるいは加熱によって溶剤を蒸発させる。
【００８１】
このようにして金型１１２の格子面形成部に、第１の重合開始剤を含む組成物１１３を供給する（図８（ｂ）参照）。次に、金型１１２を基板保持部材に固定し、第２の重合開始剤を含む紫外線硬化樹脂１１５を適量滴下し（図８（ｃ）参照）、その上からレンズ基材１１４を重ねて紫外線硬化樹脂１１５を押し広げる（図８（ｄ）参照）。ここで、金型１１２とレンズ基材１１４との間隔は、スペーサを用いて任意に調整することが可能である。レンズ基材１１４は、ガラスあるいはアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂等の透明な樹脂で形成されている。
【００８２】
続いて、図８（ｄ）の状態で上方から不図示の光源によってレンズ基材１１４を通して紫外線を照射する。光源としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ等を用いることができる。通常の紫外線光源は、図９に示すように波長３１３ｎｍ（ｊ線）、波長３６５ｎｍ（ｉ線）、波長４０５ｎｍ（ｈ線）などを波長ピークとした輝線スペクトルを持ち、目的によって使われる波長が選択される。本発明においては、波長の異なる２種類の紫外線を照射するが、発光特性の異なる光源を用いてもよく、また適宜波長選択フィルターを用いて選択してもよい。
【００８３】
まず、格子先端部に付与された第１の重合開始剤とそれ以外の部分に付与された第２の重合開始剤のうち、第１の重合開始剤で吸収を持ち、第２の重合開始剤には吸収が起こらないかあるいは吸収の小さい波長帯の紫外線１１６を照射する（図８（ｅ）参照）。これにより第１の重合開始剤で活性種が生成し、格子先端部での重合が開始される。格子先端部での硬化が進んだ後、第２の重合開始剤での吸収が大きい波長帯の紫外線１１７を照射し、樹脂全体を硬化させる（図８（ｆ）参照）。本発明では、第１の紫外線１１６の波長帯として３６０ｎｍ以上、第２の紫外線１１７の波長帯としては３３０ｎｍ以下の波長を含むものが好ましく用いられる。
【００８４】
硬化が終了した後、紫外線硬化樹脂１１５と共にレンズ基材１１４を離型させると、図８（ｇ）に示すように、レンズ基材１１４（１０２）と、格子面１０１を有する紫外線硬化樹脂１１５からなる紫外線硬化樹脂層１０３とを有する光学素子が製造される。
【００８５】
このように、順次異なる波長帯の紫外線によって硬化させることで、格子先端部の紫外線硬化樹脂を他の部分より先に硬化させることができるため、精密な形状を有する回折光学素子の製造が可能である。また、従来の方法に比べて、新たな生産装置や高価な部品を必要とせずに安定して素子を製造することができる。
【実施例６】
【００８６】
図８に示した工程によって光学有効径２０ｍｍ、平面上に格子高さ５〜２０μｍ、格子幅０．１〜３ｍｍの回折格子を有する素子を製造した。
【００８７】
まず、金属からなる金型１１２を用意した。この金型１１２の表面には、ダイヤモンドバイトを用いてのこぎり刃（ブレーズ）状の格子形状が切削加工によって形成した。図８（ａ）、（ｂ）に示すように、金型１１２の表面にスピンコータを用いて第１の重合開始剤と紫外線硬化樹脂とを混合した組成物１１３を薄く塗布した。組成物１１３は、重合開始剤として１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン（商品名：イルガキュア１８４、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製）を１重量部を含む多官能ウレタンアクリレート系オリゴマーのトルエン溶液（濃度１％）である。
【００８８】
次に、金型１１２を基板保持部材に固定し、この上に第２の重合開始剤を含む紫外線硬化樹脂１１５を適量滴下し（図８（ｃ）参照）、上からレンズ基材１１４を重ねて紫外線硬化樹脂１１５を押し広げた（図８（ｄ）参照）。第２のラジカル重合開始剤を含む紫外線硬化樹脂１１５としては多官能ウレタンアクリレート系オリゴマーを用い、これに重合開始剤として４−エトキシアセトフェノン（関東化学株式会社、製品番号４０９５９−１Ａ）を１重量部添加した。また、レンズ基材１１４としては、オハラ製Ｓ−ＢＳＬ７ガラス（商品名）からなる直径２６ｍｍのものを用いた。
【００８９】
続いて、図８（ｄ）の状態で上方から不図示の光源によってレンズ基材１１４を通して紫外線を照射した。光源としては、図９に示したように、波長３１３ｎｍ（ｊ線）、波長３６５ｎｍ（ｉ線）、波長４０５ｎｍ（ｈ線）等の輝線スペクトルを含む高圧水銀ランプ（ウシオ電機製、ＵＳＨ−５００ＢＹ１）を用いた。波長の選択にはフィルターを用い、３６０ｎｍ以上の紫外線１１６を１００［ｍＷ／ｃｍ２］の条件で樹脂全面に対して１分間照射した（図８（ｅ）参照）。これにより格子先端部での樹脂の硬化を行った。続いて波長選択フィルターを取り除いた上で再び上記高圧水銀ランプを用いて紫外線１１７を１５０［ｍＷ／ｃｍ２］の条件で樹脂全面に対して３分間照射し、樹脂全体を硬化させた（図８（ｆ）参照）。
【００９０】
紫外線硬化樹脂１１５と共にレンズ基材１１４を離型させることによって、図８（ｇ）に示すように、レンズ基材１１４の表面に中心肉厚３００μｍ、最大樹脂厚差２００μｍ、樹脂径２０ｍｍの紫外線硬化樹脂１１５で格子面１０１を有する光学素子を製造した。
【００９１】
このように製造した光学素子の格子面を観察したところ、格子先端部に欠けやヒケは見られず、転写性は良好であった。また、光学特性も良好であった。
【実施例７】
【００９２】
本実施例においては、第１の重合開始剤及び第２の重合開始剤に実施例６とは別なものを用いた以外は実施例６と同様の方法を用いて、回折光学素子を製造した。組成物１１３には、第１の重合開始剤として２，２−ジメトキシ−１，２ジフェニルエタン−１−オン（商品名：イルガキュア６５１、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を１重量部を含む多官能ウレタンアクリレート系オリゴマーのトルエン溶液（濃度１％）を用いた。
【００９３】
第２の重合開始剤を含む紫外線硬化樹脂１１５としては、多官能ウレタンアクリレート系オリゴマーを用い、これに重合開始剤として３′−ヒドロキシアセトフェノン（東京化成工業株式会社、製品コードＡ０１０４）を１重量部添加した。
【００９４】
このように製造した光学素子の格子面を観察したところ、格子先端部に欠けやヒケは見られず、転写性は良好であった。また、光学特性も良好であった。
【実施例８】
【００９５】
図８に示した工程によって光学有効径２０ｍｍ、平面上に格子高さ５〜２０μｍ、格子幅０．１〜３ｍｍの回折格子を有する素子を製造した。
【００９６】
まず、金属からなる金型１１２を用意した。この金型１１２の表面には、ダイヤモンドバイトを用いてのこぎり刃（ブレーズ）状の格子形状が切削加工によって形成した。
【００９７】
次に、金型１１２の表面にスピンコータを用いて第１の重合開始剤を含む溶液を０．５ｃｃ滴下し（図８（ａ）参照）、スピンコータによって遠心乾燥させた（図８（ｂ）参照）。組成物１１３としては、第１の重合開始剤として１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン（商品名：イルガキュア１８４、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製）０．０１重量部を含むトルエン溶液を用いた。
【００９８】
次に、金型１１２を基板保持部材に固定して、第２の重合開始剤を含む紫外線硬化樹脂１１５を適量滴下し（図８（ｃ）参照）、その上からレンズ基材１１４を重ねて紫外線硬化樹脂１１５を押し広げた（図８（ｄ）参照）。第２の重合開始剤を含む紫外線硬化樹脂１１５としては多官能ウレタンアクリレート系オリゴマーを用い、これに重合開始剤として４−エトキシアセトフェノン（関東化学株式会社、製品番号４０９５９−１Ａ）を１重量部添加した。また、レンズ基材２としては、オハラ製Ｓ−ＢＡＬ４１ガラス（商品名）からなる直径２６ｍｍのレンズ基材を用いた。これ以降の工程は、実施例６と同様に行った。
【００９９】
このように製造した光学素子の格子面を観察したところ、格子先端部に欠けやヒケは見られず、転写性は良好であった。また、光学特性も良好であった。
【実施例９】
【０１００】
本実施例においては、紫外線硬化樹脂としてＩＴＯ微粒子を含む紫外線硬化樹脂を用いた以外は実施例８と同様の方法を用いて、回折光学素子を製造した。本実施例において、紫外線硬化樹脂１１５として多官能ウレタンアクリレート系オリゴマーに平均粒径１０ｎｍのＩＴＯ微粒子を同重量分散したものを用いた。組成物１１３は、上記紫外線硬化樹脂に第１の重合開始剤として１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン（商品名：イルガキュア１８４、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製）を１重量部加えたものを用いた。紫外線硬化樹脂１１５は、上記紫外線硬化樹脂に第２の重合開始剤として４−エトキシアセトフェノン（関東化学株式会社、製品番号４０９５９−１Ａ）を１重量部添加したものを用いた。
【０１０１】
このように製造した光学素子の格子面を観察したところ、格子先端部に欠けやヒケは見られず、転写性は良好であった。また、光学特性も良好であった。
【０１０２】
（比較例２）
光学有効径２０ｍｍ、平面上に格子高さ５〜２０μｍ、格子幅０．１〜３ｍｍの回折格子を有する素子を製造した。まず実施例６と同様に金属からなる金型を用意し、基板保持部材に固定した。この上にラジカル重合開始剤を含む紫外線硬化樹脂を適量滴下し、上からレンズ基材を重ねて紫外線硬化樹脂を押し広げた。用いた樹脂は、重合開始剤として１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン（商品名：イルガキュア１８４、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製）を１重量部を含む多官能ウレタンアクリレート系オリゴマーのトルエン溶液（濃度１％）である。レンズ基材としては、オハラ製Ｓ−ＢＳＬ７ガラス（商品名）からなる直径２６ｍｍのレンズ基材を用いた。
【０１０３】
続いて、実施例と同じ高圧水銀ランプ（ウシオ電機製  ＵＳＨ−５００ＢＹ１）を用いてレンズ基材を通して紫外線を照射した。波長選択フィルターは取り除いた上で１５０［ｍＷ／ｃｍ２］の条件で樹脂全面に対して３分間照射し、樹脂全体を硬化させた。
【０１０４】
硬化が終了した後、樹脂と共にレンズ基材を離型させることによって、レンズ基材の表面に中心肉厚３００μｍ、最大樹脂厚差２００μｍ、樹脂径２０ｍｍの樹脂層で、格子面を有する光学素子を製造した。
【０１０５】
このように製造した光学素子の格子面を観察したところ、格子先端部で欠けやヒケが発生している箇所が認められた。
【０１０６】
本発明は、以上説明した実施例の他にも様々な変形が可能である。例えば、重合開始剤と紫外線硬化樹脂とを混合した組成物には、必要に応じて種々の配合剤を添加してもよい。このような配合剤としては、界面活性剤、酸化防止剤、光安定剤、保存安定剤、紫外線吸収剤、塗面改良剤、濡れ性改良剤、シランカップリング剤、老化防止剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、可塑剤、滑剤、溶媒、フィラーなどが挙げられる。本発明は、このような変形例を全て包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】第１の実施形態による回折光学素子を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は（ｂ）の一部分を拡大して示す拡大部分断面図である。
【図２】第１の実施形態の第１の変形例による回折光学素子を示す拡大部分断面図である。
【図３】第１の実施形態の第２の変形例による回折光学素子を示すもので、（ａ）はその一部分を示す部分断面図、（ｂ）は（ａ）の一部分を拡大して示す拡大部分断面図である。
【図４】重合開始剤の紫外線吸収スペクトルを示すグラフである。
【図５】第１の実施形態による回折光学素子の製造方法を説明する工程図である。
【図６】第１の実施形態の第２の変形例による回折光学素子の製造方法を説明する工程図である。
【図７】第２の実施形態による回折光学素子を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は（ｂ）の一部分を拡大して示す拡大部分断面図である。
【図８】第２の実施形態による回折光学素子の製造方法を説明する工程図である。
【図９】紫外線ランプの発光波長特性を示すグラフである。
【図１０】一従来例による回折光学素子を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）は断面図である。
【図１１】別の従来例による回折光学素子を示すもので、（ａ）はその一部分を示す部分断面図、（ｂ）は（ａ）の一部分を拡大して示す拡大部分断面図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１、１０１    格子面
２ａ、２ｂ、１４、２０、１０２、１１４    レンズ基材
３ａ、３ｂ、５、１０３    紫外線硬化樹脂層
４ａ、４ｂ、６ａ、６ｂ、１０４    格子先端部
１０、１１０    回折光学素子
１２、１１２    金型
１３、１１３    組成物
１５、１９、２２、２３、１１５    紫外線硬化樹脂
１６、１７、１１６、１１７    紫外線
【図１】
2010078919.tif 000003
【図２】
2010078919.tif 000004
【図３】
2010078919.tif 000005
【図４】
2010078919.tif 000006
【図５】
2010078919.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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