(57)【要約】【課題】所望の形状に形成可能な反射防止構造体とその製造方法を提供する。【解決手段】反射防止構造体１００は、所望の形状に成形された樹脂材料２００と、樹脂材料２００の内部に分散された無機材料微粒子２０１とから構成されている。反射防止構造体１００の表面には、平均内径が反射を抑制すべき光の裁定波長以下である複数の微小凹部２０２が形成することで、樹脂材料２００の表面の等価的な屈折率を低下させている。微小凹部２０２は、樹脂材料２００にナノサイズの無機材料微粒子２０１を分散させた複合材料を成形した後に、無機材料微粒子２０１のみを溶解させる溶媒を用いて、樹脂材料２００の表面に分散された無機材料微粒子２０１を溶解させることで形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長以上の光の反射を抑制する反射防止構造体の製造方法であって、
樹脂材料と、前記樹脂材料を溶解しない溶媒に対して溶解性を有し、かつ、平均粒子径が前記所定の波長以下である無機材料微粒子とを混合して、前記無機材料微粒子が前記樹脂材料中に分散された複合材料を調整する工程と、
前記調整された複合材料を所望の形状に成形する工程と、
前記成形された複合材料を前記溶媒に浸して、前記成形された複合材料の少なくとも表面に分散された無機材料微粒子を溶解させ、平均内径が前記所定の波長以下である複数の微小凹部を形成する工程とを備える、反射防止構造体の製造方法。
【請求項２】
前記無機材料微粒子が、無機塩、フッ化物、金属のいずれかであることを特徴とする、請求項１記載の反射防止構造体の製造方法。
【請求項３】
前記溶媒が水または酸であることを特徴とする、請求項１記載の反射防止構造体の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂材料が黒色であることを特徴とする、請求項１記載の反射防止構造体の製造方法。
【請求項５】
前記樹脂材料が黒色の染料または顔料を含有することを特徴とする、請求項４記載の反射防止構造体の製造方法。
【請求項６】
前記無機材料微粒子の平均粒子径が前記所定の波長の１／３以下であることを特徴とする、請求項１記載の反射防止構造体の製造方法。
【請求項７】
前記無機材料微粒子の平均粒子径が前記所定の波長の１／１０以下であることを特徴とする、請求項１記載の反射防止構造体の製造方法。
【請求項８】
前記無機材料微粒子の平均粒子径が前記所定の波長の１／３０以下であることを特徴とする、請求項１記載の反射防止構造体の製造方法。
【請求項９】
前記樹脂材料に対する前記無機材料微粒子の体積比が２０％以上であることを特徴とする、請求項１記載の反射防止構造体の製造方法。
【請求項１０】
所定の波長以上の光の反射を防止する反射防止構造体であって、
所望の形状に成形された樹脂材料と、
前記樹脂材料の少なくとも表面に形成され、平均内径が前記所定の波長以下である複数の微小凹部と、
前記樹脂材料を溶解しない溶媒に対して溶解性を有し、前記樹脂材料の内部に分散された無機材料微粒子とを備える、反射防止構造体。
【請求項１１】
前記無機材料微粒子が、無機塩、フッ化物、金属のいずれかであることを特徴とする、請求項１０記載の反射防止構造体。
【請求項１２】
前記溶媒が水または酸であることを特徴とする、請求項１０記載の反射防止構造体。
【請求項１３】
前記樹脂材料が黒色であることを特徴とする、請求項１０記載の反射防止構造体。
【請求項１４】
前記樹脂材料が黒色の染料または顔料を含有することを特徴とする、請求項１３記載の反射防止構造体。
【請求項１５】
前記微小凹部の平均内径が前記所定の波長の１／３以下であることを特徴とする、請求項１０記載の反射防止構造体。
【請求項１６】
前記微小凹部の平均内径が前記所定の波長の１／１０以下であることを特徴とする、請求項１０記載の反射防止構造体。
【請求項１７】
前記微小凹部の平均内径が前記所定の波長の１／３０以下であることを特徴とする、請求項１０記載の反射防止構造体。
【請求項１８】
前記樹脂材料に対する前記無機材料微粒子の体積比が２０％以上であることを特徴とする、請求項１０記載の反射防止構造体。
【請求項１９】
請求項１０記載の反射防止構造体を内部に備えた、レンズ鏡筒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学機器等において光の反射を防止するために用いられる反射防止構造体及びこれを備えたレンズ鏡筒、反射防止構造体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光透過材料の光透過性能を向上させる方法として、特許文献１には、光透過材料の表面に多孔性シリカ膜を形成して低屈折率化を図ることが記載されている。特許文献１では、シリカ膜中の空孔率を高めることで実質的に屈折率を低下させ、この結果、フレネル反射率を低減化することが提案されている。
【０００３】
また、特許文献２には、微細なパターン構造を有するフィルムの形成方法が記載されている。特許文献２では、流延ベルト上に高分子溶液をキャスティングしてキャスト膜を形成した後にキャスト膜を結露させ、高分子溶液中の有機溶媒を先に揮発させることで、結露した水滴が占める領域に対応する複数の孔部を有するフィルムを形成する方法が提案されている。
【０００４】
更に、特許文献３には、基材の表面にスポンジ状の三次元構造を形成することによって屈折率を低下させたフィルムが記載されている。特許文献３では、ポリマー材料にテンプレート剤と開始剤を混ぜたものを基材上に塗布し、ポリマー材料の硬化後にテンプレート剤を有機溶媒で溶解除去して、スポンジ状の三次元構造を形成することで、実質的に屈折率を低下させ、フィルム表面のフレネル反射率を低減化することが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１５３０９号公報
【特許文献２】特開２００６−７０２５４号公報
【特許文献３】特開２００６−６９２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の各手法には次のような問題がある。
【０００６】
特許文献１に開示される多孔性シリカ膜を形成する際には、シリカ膜の密着性を確保するために、基板を事前に洗浄し、表面処理を施す必要がある。また、シリカ膜の成膜厚み５０〜２０００ｎｍは、基本的に平板状の基板上に形成した際に得られるものであるので、この手法の適用対象となる材料形状が限られるという問題もある。
【０００７】
同様に、特許文献２に開示されるフィルム形成方法もまた、平面上のベルト上に溶液をキャスティングするものであるので、平面以外の材料形状に適用できないという問題がある。
【０００８】
また、特許文献３に開示されるフィルムの製造方法では、テンプレート剤の凝集を避けながらポリマー膜の重合を進める必要があるため、それぞれの材料の粘度や重量比などのパラメータに制約があり、利用できる材料が限られるという問題がある。
【０００９】
それ故に、本発明の目的の１つは、所望の形状に形成可能な反射防止構造体とその製造方法を提供することである。
【００１０】
また、本発明の目的の他の１つは、反射防止構造体を備えたレンズ鏡筒を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、所定の波長以上の光の反射を抑制する反射防止構造体の製造方法に関するものである。本発明に係る反射防止構造体の製造方法は、樹脂材料と、樹脂材料を溶解しない溶媒に対して溶解性を有し、かつ、平均粒子径が所定の波長以下である無機材料微粒子とを混合して、無機材料微粒子が樹脂材料中に分散された複合材料を調整する工程と、調整された複合材料を所望の形状に成形する工程と、成形された複合材料を溶媒に浸して、成形された複合材料の少なくとも表面に分散された無機材料微粒子を溶解させ、平均内径が所定の波長以下である複数の微小凹部を形成する工程とを備える。
【００１２】
また、本発明は、所定の波長以上の光の反射を防止する反射防止構造体に関するものである。本発明に係る反射防止構造体は、所望の形状に成形された樹脂材料と、樹脂材料の少なくとも表面に形成され、平均内径が所定の波長以下である複数の微小凹部と、樹脂材料を溶解しない溶媒に対して溶解性を有し、樹脂材料の内部に分散された無機材料微粒子とを備える。
【００１３】
上記の反射防止構造体及びその製造方法において、無機材料微粒子は、無機塩、フッ化物、金属のいずれかであることが好ましい。
【００１４】
また、溶媒は、水または酸であることが好ましい。
【００１５】
更に、樹脂材料は、黒色であることが好ましい。
【００１６】
この場合、樹脂材料は、黒色の染料を含有していても良いし、黒色の顔料を含有していても良い。
【００１７】
無機材料微粒子の平均粒子径は、所定の波長の１／３以下であることが好ましい。この範囲の中でも、無機材料微粒子の平均粒子径が、所定の波長の１／１０以下であることがより好ましく、所定の波長の１／３０以下であることが更に好ましい。
【００１８】
また、反射防止構造体に形成される微小凹部の平均内径は、所定の波長の１／３以下であることが好ましい。この範囲の中でも、無機材料微粒子の平均粒子径が、所定の波長の１／１０以下であることがより好ましく、所定の波長の１／３０以下であることが更に好ましい。
【００１９】
前記樹脂材料に対する前記無機材料微粒子の体積比が２０％以上であることが好ましい。樹脂材料に対する無機材料微粒子の体積比が２０％以上であると、樹脂材料の屈折率と微小凹部の屈折率と微小凹部が占める体積比とから決まる等価屈折率が前記樹脂材料の屈折率より十分低下し反射を抑制することができる。
【００２０】
また、本発明に係るレンズ鏡筒は、上述の反射防止構造体を内面に備えるものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、所望の形状を有する反射防止構造体を、種々の材料を用いて安価かつ容易に実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る反射防止構造体を示す図であり、図２は、図１に示されるＸ部分の拡大断面図である。
【００２３】
反射防止構造体１００は、所望の形状に成形された樹脂材料２００と、樹脂材料２００の内部に分散された無機材料微粒子２０１とから構成される。反射防止構造体１００は、例えば、レンズ鏡筒や撮像装置等の光学機器において、不要光の反射を抑制するために用いられるものである。
【００２４】
樹脂材料２００には、成形性に優れた熱可塑性樹脂を利用できる。本実施の形態においては、樹脂材料２００として、ポリカーボネイト樹脂が使用されている。また、樹脂材料２００は、染料によって黒色に着色されている。樹脂材料２００は、染料に代えて黒色の顔料により着色されていても良い。
【００２５】
無機材料微粒子２０１は、樹脂材料２００を溶解しない溶媒に対して溶解性のある無機塩をナノサイズ（１ミクロン未満）に微粒子化したものである。本実施の形態では、無機材料微粒子２０１として、ポリカーボネイト樹脂を溶解しない溶媒である「水」に対して溶解性のある塩化ナトリウムが用いられている。本実施の形態においては、塩化ナトリウムの平均粒子径は、１００ｎｍであり、反射を抑制すべき光の最小波長である４００ｎｍ（すなわち、可視光の短波長側）の１／３以下に設定されている。
【００２６】
また、反射防止構造体１００の表面には、複数の微小凹部２０２が形成されている。これらの微小凹部２０２は、反射防止構造体１００の製造時に、樹脂材料２００表面に分散された無機材料微粒子２０１（本実施の形態では塩化ナトリウム）を水で溶解させることによって形成されたものである。したがって、微小凹部２０２の平均内径は、無機材料微粒子２０１の平均粒子径とほぼ等しく、反射を抑制すべき光の最小波長以下である。更に、樹脂材料２００の表面から所定の深さまでの部分において凝集していた無機材料微粒子２０１も溶解され、空孔２０３が形成されている。この結果、反射防止構造体１００の表面から所定の深さにかけて、屈折率が小から大へと変化する構造と等価的な構造が形成されるので、反射防止効果が一層向上する。
【００２７】
尚、本実施形態においては、無機材料微粒子２０１として塩化ナトリウムが用いられているが、塩化カリウム、臭化カリウム等の他の無機塩を用いても同様の効果を奏する反射防止構造体を形成することができる。
【００２８】
ここで、本実施の形態に係る反射防止構造体１００の製造方法を説明する。
【００２９】
まず、樹脂材料２００と無機材料微粒子２０１とを混合し、樹脂材料２００中に無機材料微粒子２０１が分散された複合材料を調整する。樹脂材料２００及び無機材料微粒子２０１は、本実施の形態で例示したポリカーボネイト樹脂と塩化ナトリウムの組み合わせや、後述する各実施の形態で例示する材料の組み合わせのように、ある溶媒に対して溶解性のない樹脂と、同じ溶媒に対して溶解性のある無機材料とを組み合わせれば良い。樹脂材料２００と無機材料微粒子２０１との混合方法は特に限定されず、例えば、加熱により軟化させた樹脂材料２００に、所定の平均粒子径に調整された無機材料微粒子２０１を混錬する等、樹脂材料２００中に無機材料微粒子２０１を適宜に分散させることができる方法であれば良い。また、所定の平均粒子径を有する無機材料微粒子２０１は、例えば、無機塩水溶液をスプレードライヤーで噴霧乾燥させる等の手法によって調整できる。
【００３０】
次に、調整した複合材料を所望の形状に成形する。本発明で用いられる複合材料は、樹脂を中心として構成されているので、既知の成形方法を用いて、容易に様々な形状に成形することが可能である。
【００３１】
そして、所望の形状に成形した複合材料を溶媒に浸して、成形した複合材料の少なくとも表面に分散された無機材料微粒子２０１を溶解させる。この工程で用いられる溶媒は、樹脂材料２００を溶解させないが、無機材料微粒子２０１を溶解させる性質を有するものであり、本実施の形態では水が用いられる。この結果、複合材料の表面に、反射を抑制すべき光の最小波長以下の内径を有する複数の微小凹部２０２が形成される。
【００３２】
上記の各工程を経て、所定の波長以上の光の反射を抑制する反射防止構造体１００が得られる。
【００３３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、無機材料微粒子２０１の平均粒子径を調節することによって、反射防止構造体１００の少なくとも表面に、反射を抑制すべき光の最小波長以下（上記の例では、最小波長の１／３以下）の内径を有する複数の微小凹部２０２が形成される。微小凹部２０２によって、樹脂材料２００表面の実質的な屈折率が低下するので、反射防止構造体１００に照射された光のうち、所定の波長以上の光の反射を抑制することが可能となる。
【００３４】
尚、上記の例では無機材料微粒子２０１の平均粒子径が反射を抑制すべき光の１／３以下である例を説明したが、無機材料微粒子２０１の平均粒子径は、反射を抑制すべき光の最小波長の１／１０以下であることがより好ましい。この場合、無機材料微粒子２０１の平均粒径に対応して、微小凹部２０２の平均内径もまた反射を抑制すべき光の最小波長の１／１０以下となり、反射防止構造体１００に対して斜め方向から入射する光の反射をより効果的に抑制することが可能となる。更には、無機材料微粒子２０１の平均粒子径は、反射を抑制すべき光の最小波長の１／３０以下であることが一層好ましい。この場合、反射防止構造体１００に対して斜め方向から入射する光の反射を一層抑制することができると共に、無機材料微粒子２０１や微小凹部２０２、樹脂材料２００の内部に形成された空孔による光の散乱を抑制することも可能となる。ただし、使用する無機材料微粒子２０１の平均内径が反射を抑制すべき光の最小波長以下であれば、形成された反射防止構造体１００は、反射防止効果を発揮することが可能である。また、前記樹脂材料に対する前記無機材料微粒子の体積比が２０％以上であることで、樹脂材料の屈折率と微小凹部の屈折率と微小凹部が占める体積比とから決まる等価屈折率が前記樹脂材料の屈折率より十分低下し、いっそう反射を抑制することができる。
【００３５】
また、本実施の形態においては、黒色の樹脂材料２００が用いられているために、反射防止構造体１００の表面から内部に進入した光が、樹脂材料２００によって吸収減衰される。したがって、反射防止構造体１００内部に進入した光が、その表面から再度出射されてしまうことを効果的に防止できる。
【００３６】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る反射防止構造体３００の一部を示す拡大断面図であり、実施の形態１の図２に対応する部分を示した図である。
【００３７】
本実施の形態に係る反射防止構造体３００は、実施の形態１に係るものと同様に、樹脂材料４００と、その内部に分散された無機材料微粒子４０１とから構成されている。また、反射防止構造体３００の表面から所定の深さまでの部分には、分散された無機材料微粒子を溶解させることによって微小凹部４０２及び空孔４０３が形成されている。
【００３８】
樹脂材料４００は、アクリル樹脂であり、顔料であるカーボンブラックによって黒色に着色されている。無機材料微粒子４０１は、アクリル樹脂を溶解しない硝酸に対して溶解性を有するフッ化マグネシウムである。
【００３９】
また、本実施の形態においては、無機材料微粒子の平均粒径は、４０ｎｍであり、反射を抑制すべき光の最小波長である４００ｎｍ（可視光の短波長側）の１／１０以下に微粒子化されている。したがって、反射防止構造体３００の表面部分に形成される微小凹部４０２の平均内径もまた、反射を抑制すべき光の最小波長の１／１０以下である。
【００４０】
このように構成された反射防止構造体３００は、実施の形態１に係るものと同様に、反射防止効果を発揮することができる。また、前記樹脂材料に対する前記無機材料微粒子の体積比が２０％以上であることで、樹脂材料の屈折率と微小凹部の屈折率と微小凹部が占める体積比とから決まる等価屈折率が前記樹脂材料の屈折率より十分低下し、いっそう反射を抑制することができる。また、本実施の形態でも、樹脂材料４００が黒色に着色されているので、反射防止構造体３００の内部に一旦進入した光は、樹脂材料によって吸収され、反射防止構造体３００の表面から再度出射されることを防止できる。
【００４１】
更に、反射防止構造体３００の表面から所定の深さまでの部分に凝集していた無機材料微粒子４０１も溶解されて、空孔４０３が形成されている。これによって、樹脂材料４００の屈折率が表面から内部にかけて連続的に増加するものと等価的な構造が得られ、反射抑制効果が一層向上する。
【００４２】
尚、本実施の形態に係る反射防止構造体３００の製造方法は、実施の形態１で説明したものと同様であるので、ここでの繰り返しの説明を省略する。
【００４３】
また、本実施の形態においては、無機材料微粒子４０１としてフッ化マグネシウムを用いた例を説明したが、フッ化マグネシウムに代えてフッ化カルシウムを使用しても、同じ効果を奏する反射防止構造体を形成できる。フッ化カルシウムを用いる場合は、溶媒として、硝酸の代わりに水を用いても良い。
【００４４】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係る反射防止構造体５００の一部を示す拡大断面図であり、実施の形態１の図２に対応する部分を示した図である。
【００４５】
本実施の形態に係る反射防止構造体５００は、実施の形態１に係るものと同様に、樹脂材料６００と、その内部に分散された無機材料微粒子６０１とから構成されている。また、反射防止構造体６００の表面から所定の深さまでの部分には、分散された無機材料微粒子を溶解させることによって微小凹部６０２及び空孔６０３が形成されている。
【００４６】
樹脂材料６００は、ポリスチレン樹脂であり、カーボンブラックにより黒色に着色されている。無機材料微粒子６０１は、アルミニウムであり、ポリスチレンを溶解しない塩酸水溶液により溶解される。
【００４７】
また、本実施の形態においては、無機材料微粒子６０１の平均粒径は、１０ｎｍであり、反射を抑制すべき光の最小波長である４００ｎｍ（可視光の短波長側）の１／３０以下に微粒子化されている。したがって、反射防止構造体５００の表面部分に形成される微小凹部６０２の平均内径もまた、反射を抑制すべき光の最小波長の１／３０以下である。
【００４８】
このように構成された反射防止構造体５００は、実施の形態１に係るものと同様に、反射防止効果を発揮することができる。また、前記樹脂材料に対する前記無機材料微粒子の体積比が２０％以上であることで、樹脂材料の屈折率と微小凹部の屈折率と微小凹部が占める体積比とから決まる等価屈折率が前記樹脂材料の屈折率より十分低下し、いっそう反射を抑制することができる。また、本実施の形態でも、樹脂材料６００が黒色に着色されているので、反射防止構造体５００の内部に一旦進入した光は、樹脂材料によって吸収され、反射防止構造体５００の表面から再度出射されることを防止できる。
【００４９】
更に、反射防止構造体５００の表面から所定の深さまでの部分に凝集していた無機材料微粒子６０１も溶解されて、空孔６０３が形成されている。これによって、樹脂材料６００の屈折率が表面から内部にかけて連続的に増加するものと等価的な構造が得られ、反射抑制効果が一層向上する。
【００５０】
尚、本実施の形態に係る反射防止構造体５００の製造方法は、実施の形態１で説明したものと同様であるので、ここでの繰り返しの説明を省略する。
【００５１】
また、本実施の形態においては、無機材料微粒子６０１としてアルミニウムを用いた例を説明したが、アルミニウムに代えて、鉄、銅、亜鉛等の金属微粒子を使用しても、同じ効果を奏する反射防止構造体を形成できる。アルミニウム以外の金属微粒子を用いる場合は、使用する金属を溶解する種々の酸の中から、樹脂材料５００を溶解しないものを選択すれば良い。
【００５２】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４に係るレンズ鏡筒の一部を模式的に示す縦断面図である。
【００５３】
レンズ鏡筒７００は、レンズ一体型カメラ、レンズ交換式カメラ、ビデオカメラ等に用いられるものであり、図示しないレンズ素子や駆動機構等を保持する筒状の保持筒７０２と、上記の実施の形態１〜３で説明した反射防止構造体７０１とを備える。反射防止構造体７０１は、保持筒７０２の内周面を覆うように筒状に形成されている。
【００５４】
一例として、保持筒７０２及び反射防止構造体７０１は、射出成形の２色成型法により成形することができる。より具体的には、まず、所定の樹脂材料を用いて、保持筒７０２を成形する。次に、樹脂材料と無機材料微粒子とを混合した複合材料を用いて、成形した保持筒７０２の内周面に反射防止構造体７０１となる部分を成形する。そして、適当な溶媒に成形体を浸して、成形体の少なくとも内面に分散された無機材料微粒子を溶解除去する。これらの工程を経て、保持筒７０２と一体的に形成された反射防止構造体７０１が得られる。
【００５５】
上述したように、本実施の形態に係るレンズ鏡筒７００は、内面に反射防止構造体７０１を備えているので、レンズ鏡筒７００の内面に向かって斜め方向から入射する光を吸収することができる。したがって、レンズ鏡筒７００の内部における光の反射を抑制し、撮像フィルムや撮像素子上におけるフレアの発生を防止できるので、レンズ鏡筒７００を用いてコントラストの高い画像が得られる撮像光学系を実現することができる。
【００５６】
尚、本実施の形態においては、反射防止構造体７０１は、保持筒７０２の内面に形成されているが、例えば、レンズ素子やプリズム等の光学素子を保持する保持枠の表面など、反射の発生を抑制したい任意の位置に設けることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、例えば、スチルカメラやビデオカメラのレンズ鏡筒内部において光の反射を抑制する反射防止構造体として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る反射防止構造体の模式図
【図２】図１に示されるＸ部分の拡大断面図
【図３】本発明の実施の形態２に係る反射防止構造体の一部を示す拡大断面図
【図４】本発明の実施の形態３に係る反射防止構造体の一部を示す拡大断面図
【図５】本発明の実施の形態４に係るレンズ鏡筒の一部を模式的に示す縦断面図
【符号の説明】
【００５９】
１００、３００、５００  反射防止構造体
２００、４００、６００  樹脂材料
２０１、４０１、６０２  無機材料微粒子
２０２、４０２、６０２  微小凹部
７００  レンズ鏡筒
７０１  反射防止構造体
【図１】
2010160261.tif 000003
【図２】
2010160261.tif 000004
【図３】
2010160261.tif 000005
【図４】
2010160261.tif 000006
【図５】
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