(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に可視光の波長よりも小さい間隔で、凹部が複数配置され、前記凹部の中において、凸部が形成されたことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記凹部の水平面による横断面の形状が、円形又は多角形であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記凸部が、円錐状又は多角垂状であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記凹部の深さが、前記凸部の高さより大きいことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項５】
表面に可視光の波長よりも小さい間隔で、凸部が複数配置され、前記凸部上において、凹部が形成されたことを特徴とする光学素子。
【請求項６】
前記凸部が、円柱状又は多角柱状であることを特徴とする請求項５に記載の光学素子。
【請求項７】
前記凹部が、円錐状又は多角錘状である請求項５に記載の光学素子。
【請求項８】
前記凸部の高さが、前記凹部の深さより大きいことを特徴とする請求項５に記載の光学素子。
【請求項９】
前記複数配置された凹部が、格子状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記複数配置された凸部が、格子状に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の光学素子。
【請求項１１】
前記複数配置された凹部の、配置されるドットピッチ（Ｄｐ）に対する、前記凹部の径（ｒ）の比率が、７０％以上であるように、前記凹部が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項１２】
前記複数配置された凸部の、配置されるドットピッチ（Ｄｐ）に対する、前記凸部の径（ｒ）の比率が、７０％以上であるように、前記凸部が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の光学素子。
【請求項１３】
前記配置された凹部の配置の間隔が、２５０ｎｍ以下１６０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項１４】
前記配置された凸部の配置の間隔が、２５０ｎｍ以下１６０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項５に記載の光学素子。
【請求項１５】
前記光学素子を形成する基材が、可視光を透過可能であることを特徴とする請求項１又は５に記載の光学素子。
【請求項１６】
前記基材の屈折率が１から３の間にあることを特徴とする請求項１５に記載の光学素子。
【請求項１７】
前記光学素子を形成する基材が、光を吸収する略黒体であり、光の反射を抑えて光を吸収することを特徴とする請求項１又は５に記載の光学素子。
【請求項１８】
前記光学素子の上面から下面までの間で、深さに応じて、水平面による横断平面の中に占める前記光学素子そのものの横断面積の割合が、前記光学素子の上面から下面に向かうほど連続的に増加することを特徴とする請求項１又は５に記載の光学素子。
【請求項１９】
表面に可視光の波長よりも小さい間隔で、凹部が複数配置され、前記凹部の中にて、凸部が形成された光学素子のための、光学素子作製用複製基板の製造方法において、
基板の表面に有機物層を形成する第１の工程と、
前記有機物層の表面にレジスト層を形成する第２の工程と、
前記レジスト層にレーザー光を前記基板を移動させながら間欠的に照射して露光する第３の工程と、
前記レジスト層を現像処理し、エッチングのマスクパターンを形成する第４の工程と、
前記マスクパターンをマスクとするエッチング処理を行うことで、前記基板の表面に凹凸構造を形成する第５の工程と、
前記凹凸構造を有する前記基板の表面に、導電膜をスパッタリングし、更に加えて電気鋳造メッキを行なう第６の工程であって、電気鋳造メッキを行なう際に前記凹凸構造の凹部分の空間を電気鋳造メッキで用いる金属が埋め尽くす前に、前記金属が前記凹部分の表面を覆ってしまうように、前記凹部分の開口部の寸法及び前記凹部分の深さが調整されている、第６の工程と、
前記導電膜部分及び電気鋳造メッキ部分を、前記凹凸構造を有する前記基板の表面から剥離することで、複製基板を作製する第７の工程と
を備える光学素子作製用複製基板の製造方法。
【請求項２０】
表面に可視光の波長よりも小さい間隔で、凸部が複数配置され、前記凸部上にて、凹部が形成された光学素子のための、光学素子作製用複製基板の製造方法において、
基板の表面に有機物層を形成する第１の工程と、
前記有機物層の表面にレジスト層を形成する第２の工程と、
前記レジスト層にレーザー光を前記基板を移動させながら間欠的に照射して露光する第３の工程と、
前記レジスト層を現像処理し、エッチングのマスクパターンを形成する第４の工程と、
前記マスクパターンをマスクとするエッチング処理を行うことで、前記基板の表面に凹凸構造を形成する第５の工程と、
前記凹凸構造を有する前記基板の表面に、導電膜をスパッタリングし、更に加えて電気鋳造メッキを行なう第６の工程であって、電気鋳造メッキを行なう際に前記凹凸構造の凹部分の空間を電気鋳造メッキで用いる金属が埋め尽くす前に、前記金属が前記凹部分の表面を覆ってしまうように、前記凹部分の開口部の寸法及び前記凹部分の深さが調整されている、第６の工程と、
前記導電膜部分及び電気鋳造メッキ部分を前記凹凸構造を有する前記基板の表面から剥離することで作製される第１の複製基板に基づいて、前記第１の複製基板の凹凸を逆転させた第２の複製基板を作製する第７の工程と
を備える光学素子作製用複製基板の製造方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の光学素子作製用複製基板の製造方法で製造された複製基板、又は、請求項２０に記載の光学素子作製用複製基板の製造方法で製造された第２の複製基板を用いる光学素子の製造方法であって、
前記複製基板又は前記第２の複製基板の表面に溶解した樹脂を塗布する第１の工程と、
塗布した溶解した樹脂を冷却させ、前記複製基板又は前記第２の複製基板から剥離することで光学素子を形成する第２の工程と
を備える光学素子の製造方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の光学素子作製用複製基板の製造方法で製造された複製基板、又は、請求項２０に記載の光学素子作製用複製基板の製造方法で製造された第２の複製基板を用いる光学素子の製造方法であって、
前記複製基板又は前記第２の複製基板の表面にＵＶ硬化樹脂を塗布する第１の工程と、
塗布したＵＶ硬化樹脂を硬化させ、前記複製基板又は前記第２の複製基板から剥離することで光学素子を形成する第２の工程と
を備えた光学素子の製造方法。
【請求項２３】
請求項１９に記載の光学素子作製用複製基板の製造方法で製造された複製基板、又は、請求項２０に記載の光学素子作製用複製基板の製造方法で製造された第２の複製基板を用いる光学素子の製造方法であって、
前記複製基板又は前記第２の複製基板を金型として射出成形を行う第１の工程
を備えた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、表面での反射率を低減する光学素子、及びその光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シート状の光学素子表面の反射率を抑えるために、複数積層する膜の夫々の屈折率や厚みを選択する若しくは制御する、という方法が取られてきた。これらの方法では、積層された複数の膜による干渉効果によって反射率を低減している。
【０００３】
しかしながら、複数の膜を積層する上記の方法では、膜材料の屈折率の選択の限界、若しくは光学設計の限界により、反射率を抑えるのに限度がある。特に、上記方法においては、反射率の波長依存が残り広い波長帯域で反射率を抑制することが困難である。
【０００４】
シート状の光学素子表面の反射率を抑えるための別のアプローチとして、波長よりも小さい寸法を有する円錐型や釣鐘型の構造体を、光学素子面上に多数配置することが挙げられる。即ち、光の干渉によってではなく、そのような構造体を多数備える物理構造によって反射率を低減する方法が種々、研究・開発されている（例えば、非特許文献１、２、特許文献１〜４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５８０１３号公報
【特許文献２】特開２００８−１７６０７６号公報
【特許文献３】特開２００８−３０４６３７号公報
【特許文献４】特開２００９−１０９７５５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｅｒｉｃ  Ｂ．  Ｇｒａｎｎ，ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．  Ｏｐｔｉ．Ｓｏｃ．  Ａｍ．Ａ，Ｖｏｌ．１２，Ｎｏ．２，（１９９５）ｐ．３３３
【非特許文献２】Ｋａｚｕｙａ  Ｈａｙａｓｈｉｂｅ，  ｅｔ  ａｌ．，  ＳＩＤ  ０９  Ｄｉｇｅｓｔ  （２００９），ｐ．３０３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような、反射率の低減のための構造体を備える光学素子においても、構造体の配置される間隔（ピッチ）と波長の条件によって、反射率低減効果に差が生じる。そのために、反射率の波長分散や入射角依存性が残存する、という問題点がある。つまり、ピッチを狭くすれば波長依存や入射角依存を低減するという効果は拡がるが、構造体を形成し得る小ささの限度により、物理的にピッチを一定以上小さくすることはできない。その結果として、広い波長帯域、例えば可視光の全ての帯域において、反射率を低減せしめる光学素子は、これまで実現されていない。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、広い波長帯域、例えば、可視光の全ての帯域において反射率を低減する光学素子、及びその光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するために為されたものである。本発明に係る光学素子は、
表面に可視光の波長よりも小さい間隔で、凹部が複数配置され、前記凹部の中において、凸部が形成されたことを特徴とする。
また、本発明に係る光学素子は、表面に可視光の波長よりも小さい間隔で、凸部が複数配置され、前記凸部上において、凹部が形成されたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る光学素子作製用複製基板の製造方法は、
表面に可視光の波長よりも小さい間隔で、凹部が複数配置され、前記凹部の中にて、凸部が形成された光学素子のための、光学素子作製用複製基板の製造方法において、
基板の表面に有機物層を形成する第１の工程と、
前記有機物層の表面にレジスト層を形成する第２の工程と、
前記レジスト層にレーザー光を前記基板を移動させながら間欠的に照射して露光する第３の工程と、
前記レジスト層を現像処理し、エッチングのマスクパターンを形成する第４の工程と、
前記マスクパターンをマスクとするエッチング処理を行うことで、前記基板の表面に凹凸構造を形成する第５の工程と、
前記凹凸構造を有する前記基板の表面に、導電膜をスパッタリングし、更に加えて電気鋳造メッキを行なう第６の工程であって、電気鋳造メッキを行なう際に前記凹凸構造の凹部分の空間を電気鋳造メッキで用いる金属が埋め尽くす前に、前記金属が前記凹部分の表面を覆ってしまうように、前記凹部分の開口部の寸法及び前記凹部分の深さが調整されている、第６の工程と、
前記導電膜部分及び電気鋳造メッキ部分を、前記凹凸構造を有する前記基板の表面から剥離することで、複製基板を作製する第７の工程と
を備える。
また、本発明に係る光学素子作製用複製基板の製造方法は、
表面に可視光の波長よりも小さい間隔で、凸部が複数配置され、前記凸部上にて、凹部が形成された光学素子のための、光学素子作製用複製基板の製造方法において、
基板の表面に有機物層を形成する第１の工程と、
前記有機物層の表面にレジスト層を形成する第２の工程と、
前記レジスト層にレーザー光を前記基板を移動させながら間欠的に照射して露光する第３の工程と、
前記レジスト層を現像処理し、エッチングのマスクパターンを形成する第４の工程と、
前記マスクパターンをマスクとするエッチング処理を行うことで、前記基板の表面に凹凸構造を形成する第５の工程と、
前記凹凸構造を有する前記基板の表面に、導電膜をスパッタリングし、更に加えて電気鋳造メッキを行なう第６の工程であって、電気鋳造メッキを行なう際に前記凹凸構造の凹部分の空間を電気鋳造メッキで用いる金属が埋め尽くす前に、前記金属が前記凹部分の表面を覆ってしまうように、前記凹部分の開口部の寸法及び前記凹部分の深さが調整されている、第６の工程と、
前記導電膜部分及び電気鋳造メッキ部分を前記凹凸構造を有する前記基板の表面から剥離することで作製される第１の複製基板に基づいて、前記第１の複製基板の凹凸を逆転させた第２の複製基板を作製する第７の工程と
を備える。
【００１１】
更に、本発明に係る光学素子の製造方法は、
本発明に係る光学素子作製用複製基板の製造方法で製造された複製基板を用いる光学素子の製造方法であって、
本発明に係る光学素子作製用複製基板の製造方法で製造された複製基板、又は、本発明に係る光学素子作製用複製基板の製造方法で製造された第２の複製基板を用いる光学素子の製造方法であって、
前記複製基板又は前記第２の複製基板の表面に溶解した樹脂を塗布する第１の工程と、
塗布した溶解した樹脂を冷却させ、前記複製基板又は前記第２の複製基板から剥離することで光学素子を形成する第２の工程と
を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、広い波長帯域に対して、反射率を低減することができる光学素子を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）第１の実施の形態に係る光学素子の一部の平面図である。（ｂ）（ａ）の平面図に示される光学素子の更に一部についての断面図及び斜視図である。（ｃ）第１の実施の形態に係る光学素子に配置される構造体の斜視図である。
【図２】第１の発明の実施の形態に係る光学素子の一部の表面形状を示す写真画像である。
【図３】構造体の断面形状を示す写真画像である。（ａ）円柱状の凹部の部分における縦断面を示す画像である。（ｂ）円柱状の凹部と、その中の円錐状の凸部（突出部）との部分における断面を示す画像である。
【図４】第１の実施の形態に係る光学素子の反射率特性を示すグラフである。
【図５】第１の実施の形態に係る光学素子のための、原盤を製造する工程と光学素子作製用複製基板を製造する工程を示す図である。
【図６】形成されるスタンパの一部の縦断面を示す図である。
【図７】スタンパ表面の一部の写真である。
【図８】（ａ）第２の実施の形態に係る光学素子の一部の平面図である。（ｂ）（ａ）の平面図に示される光学素子の更に一部についての断面図及び斜視図である。（ｃ）第２の実施の形態に係る光学素子に配置される構造体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態に係る光学素子は、平面状に多数の微小な構造体を配置して形成されるシート状の光学素子である。個々の構造体は数１００ｎｍのピッチで配置される。
【００１５】
本発明に係る光学素子を利用することにより、本願発明者は、広い波長帯域で反射率を低減できることを確認している。
【００１６】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明に係る第１の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
１．光学素子の構成
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る光学素子１の一部の平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の平面図に示される光学素子１の更に一部についての断面図及び斜視図である。更に、図１（ｃ）は、第１の実施の形態に係る光学素子１に配置される構造体２の斜視図である。
【００１８】
光学素子１は、略透明な材料からなり、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示す微小な構造体２が規則正しく多数配置されて形成されている。図１に示す光学素子１では、縦方向にトラックピッチＴｐで、横方向にドットピッチＤｐで、多数の構造体２が配置されている。なお、本明細書では、図１（ａ）における構造体２の横方向の行を「トラック」と称するものとする。
【００１９】
１．１．構造体の構成
個々の構造体２は、直方体形状の本体部１００と、本体部１００に設けられた円柱状の凹部１０１と、凹部１０１の中に設けられた凸部（以下、「突出部」という）１０２とにより構成される。なお、個々の本体部１００は独立して配置されるのではなく、後で説明するように、本体部１００同士は連続的且つ一体的に形成されている。
【００２０】
図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示す構造体２では、凹部１０１は円柱状である。即ち、凹部１０１の水平面による横断面の形状は円形である。また、突出部１０２は円錐状である。ここで、凹部１０１の水平面による横断面の形状が三角形や四角形などの多角形であってもよく、突出部１０２が三角錐や四角錘などの多角垂状であってもよい。
【００２１】
また、図１に示す光学素子１では、構造体２が格子状に配置されているが、各トラック間の構造体の配置は、格子状の配置に制限されるものではなく、千鳥状の配置であってもよい。更に、その他の配置、例えば、ランダム状の配置であってもよい。また、多数配置される構造体２の夫々のサイズ（即ち、凹部１０１の径、突出部の径又は高さ等）も、均一なものでなくてもよい。
【００２２】
１．２．構造体の構成例
図２は、第１の実施の形態に係る光学素子１の一部の表面形状を示す写真画像である。図２に示す光学素子１は、紫外線硬化樹脂により構成されており、構造体２における凹部１０１は一定のピッチ（本例では、２００ｎｍ）で形成されている。
【００２３】
光学素子１を形成する基材は透明体であり可視光を透過し得るものである。基材の屈折率は、透明体として存在し得る１から３の間であることが好ましい。また、構造体２における凹部１０１が配置される一定のピッチは、１６０ｎｍ〜２５０ｎｍであることが好ましいが、他の間隔であってもよい。
【００２４】
図３は、光学素子１の構造体２の断面構造を示す写真画像である。図３（ａ）に示す画像は、円柱状の凹部１０１の部分における縦断面を示すものである。図３（ａ）に示される円柱状の凹部１０１の高さは、約３７５ｎｍである。図３（ｂ）に示す画像は、円柱状の凹部１０１と、その中の円錐状の突出部１０２との部分における断面を示すものである。図３（ｂ）に示される円錐状の突出部１０２の高さは、約２２５ｎｍである。なお、ここでの凹部１０１及び突出部１０２の高さは一例である。
【００２５】
２．光学素子の反射率特性
図４は、第１の実施の形態に係る光学素子１の反射率特性を示すグラフである。図４のグラフにおいて、横軸は光の波長、縦軸はその波長での垂直に入射する光の反射率を示す。
【００２６】
図４においては、比較のため、市販フィルムの反射率特性も併せて示してある。図４に示す市販フィルムは、膜を積層した、従来の反射防止膜を有するタイプのものである。市販フィルムの特性では、可視域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）のうち４５０ｎｍ以上の波長では、反射率が抑制される。しかしながら、波長によって反射率の変動（ムラ）がある。特に、４５０ｎｍ以下の短波長や、赤外領域となる７００ｎｍ以上の長波長では、反射率は１％以上であり、その反射防止効果は十分ではない。
【００２７】
これに対し、第１の実施の形態に係る光学素子１の特性では、全波長域に渡って市販フィルムよりも反射率が低く、即ち、波長に依存することなく反射率が低くなっている。
【００２８】
第１の実施の形態に係る光学素子１において、構造体２の配置のピッチを、反射率を低減させる光の波長以下のサイズにするのが好ましい。特に、構造体２の配置のピッチを、光学的な分解能の限界とされる波長の半分以下のサイズとすることにより、反射率を抑制する効果が高まる。従って、可視光に対しては、人の目で認識できる波長のうち、長い方の色である赤色の波長の約半分である３００ｎｍ以下であるのが望ましく、更には、人の目による感度が高い緑色の波長の半分以下である２５０ｎｍ以下とするのが望ましい。
【００２９】
また、構造体２の凹部１０１の深さも深いほど反射率抑制効果は高く、少なくとも２００ｎｍ以上であるのが望ましい。その際、凹部１０１の深さとその中の突出部１０２の高さについては、円柱状の凹部１０１の深さに対して、内側の円錐状の突出部１０２の高さを同じにする、若しくは小さくすることが望ましい。
【００３０】
また、構造体２の反射率低減効果を高めるには、光学素子１の上面から下面までの間で、深さに応じて、水平面による横断平面の中に占める構造体２の横断面積の割合が連続的に変化することが望ましく、特に、凹部１０１の開口部から奥に向かうほど（即ち、光学素子１の上面から下面に向かうほど）連続的に増加することが望ましい。つまり、光学素子１の上面から下面までの間で、深さに応じて、水平面による横断平面の中に占める光学素子１そのものの横断面積の割合が、連続的に変化すること（特に、凹部１０１の開口部から奥に向かうほど（即ち、光学素子１の上面から下面に向かうほど）連続的に増加すること）が望ましい。そのためには、内側の突出部１０２が、円柱状の凹部１０１の上端から突出しないことが望ましい。
【００３１】
また、凹部１０１と突出部１０２の形状の組み合わせは、円柱状と円錐状や、四角柱状と四角錘状などでもよいが、光学素子１の上面から下面までの間で、深さに応じて、水平面による横断平面の中に占める構造体２の横断面積の割合が連続的に変化（増加）することが望ましいことから、内側の突出部は略円錐状（円錐状、釣鐘状、富士山形状など）や、略四角錘状などの形状であることがより望ましい。
【００３２】
また、第１の実施の形態に係る光学素子を、透明な材料ではなく、光を吸収する黒体に近い材料、例えばカーボンブラックを主とする材料で形成することもできる。このような光学素子は、表面反射を抑えた光の吸収体としての性能を有する光学素子となる。つまり、波長に依存せず黒体に近い特性を持つ光学素子が実現され得る。更に、材料が金属、例えばＮｉであっても、その反射率を抑えた光学素子を得ることができる。
【００３３】
３．光学素子の製造方法
次に、第１の実施の形態に係る光学素子１の製造方法のいくつかの例について説明する。第１の実施の形態に係る光学素子の製造方法は、原盤を製造する工程と、光学素子作製用複製基板を製造する工程と、光学素子を形成する工程とを含む。以下、図面を参照しながら、いくつかの製造方法の例について、これらの工程を説明する。
【００３４】
３．１．第１の例の製造方法
３．１．１．原盤を製造する工程
図５は、第１の実施の形態に係る光学素子のための、第１の例の製造方法における、原盤を製造する工程と光学素子作製用複製基板を製造する工程を示す図である。まず、図５（ａ）に示すように、基板１１を準備する。この基板１１は、例えば、シリコンウエハなどであればよい。
【００３５】
次に、図５（ｂ）に示すように、基板１１の表面に有機物層１２を形成する。例えば、有機物層１２として、アクリル樹脂が用いられる。アクリル樹脂の濃度は、例えば４５％でよく、厚さは、例えば４００ｎｍであればよい。
【００３６】
次に、図５（ｃ）に示すように、レジスト層１３を形成する。レジスト層１３は無機レジストであればよく、無機レジストとしては、ＭｏＷの部分酸化膜などの遷移金属を用いることができる。ＭｏＷの部分酸化膜は３０ｎｍ形成されればよい。このレジスト層１３が、後で示すように、マスクとして作用する。
【００３７】
次に、図５（ｄ）に示すように、基板１１上のレジスト層１３に、露光ビームとしてレーザー光１４が照射される。第１の例の製造方法においては、光ディスク製造において使用される露光装置を用いて、基板１１を回転させながら露光を行う。このとき、基板１１を半径方向に移動させながら、レーザー光１４を間欠的に照射することで、レジスト層１３が全面にわたって露光される。なお、トラックピッチ（Ｔｐ）が２５０ｍ、ドットピッチ（Ｄｐ）が２５０ｎｍになるように露光がなされればよい。
【００３８】
レーザー光１４としては、例えば周期的または非周期的に振幅が変化する波形を有するものが用いられる。基板１１の回転と、露光のためのパルスとのタイミングが適宜調節されることにより、露光により形成されるドットを格子状に配置することも、稠密状態に配置することも可能となる。ここで稠密状態に配置するのであれば、上記ドットにより形成される穴の径を「ｒ」とすると、「ｒ」がドットピッチ（Ｄｐ）の７０％以上であるように配置されることが望ましい。なお、光学素子上の広い面積に構造体を形成するのであれば、Ｘ−Ｙ描画装置を用いるのが望ましい。
【００３９】
次に、図５（ｅ）に示すように、基板１１を回転させながらレジスト層１３上に現像液１５を滴下し、続いて、レジスト層１３を現像処理する。これにより、図５（ｆ）に示すように、エッチングのためのマスクとなるパターンが形成される。第１の例の製造方法では、例えば、現像液として濃度２．３８％のＴＭＡＨが用いられる。
【００４０】
次に、基板１１の上に形成されたレジスト層１３のパターンをマスクとして、基板１１の上に形成された有機物層１２のエッチング処理を行う。これにより、図５（ｇ）に示すように基板１１上に有機物層１２の穴形状（凹部分）が形成される。エッチング工法としては、例えば、酸素ガスによるドライエッチングにより行われればよい。第１の例の製造方法では、例えば、酸素ガスを用いて流量３００ｓｃｃｍで１分間のエッチングを行う。ここまでの工程により原盤が形成される。
【００４１】
３．１．２．光学素子作製用複製基板を製造する工程
次に、エッチングを行った図５（ｇ）に示す基板１１上に導電膜１６を形成する。導電膜１６は、例えば、Ｎｉによるスパッタリングにより形成される（図５（ｈ）参照）。更に、図５（ｈ）に示す基板１１に対して、電気鋳造メッキを行う（図５（ｉ）参照）。電気鋳造は、例えばＮｉを用いて行われる。
【００４２】
図５（ｉ）における導電膜部分及び電気鋳造メッキ部分を基板１１から剥離することにより、図６に示すスタンパ（光学素子作製用複製基板）１８が形成される。
【００４３】
図６は、形成されるスタンパ１８の一部の縦断面を示す図である。また、図７は、スタンパ１８表面の一部の写真画像である。
【００４４】
図５（ｉ）に示す電気鋳造メッキを行なう際、原盤の穴（凹部分）の空間をＮｉが埋め尽くす前に、Ｎｉが穴の表面を覆ってしまうように、穴（凹部分）の開口部の寸法及び穴（凹部分）の深さを調整しておくことが必要である。つまり、穴（凹部分）の空間の容積に対して、穴（凹部分）の中に入るＮｉの体積が小さくなるように、穴（凹部分）の開口部の寸法及び穴（凹部分）の深さを調整しておくことが必要である。このようにすることで、図６に示すように形成されるスタンパ１８を構成する基板構造体２０の形状は、単なる円柱状ではなく、不足したＮｉにより中心部に窪み２２を有する円柱状となる。
【００４５】
３．１．３．光学素子を形成する工程
以上のようにして作成したスタンパ１８を用いて光学素子１が形成される。具体的には、スタンパ１８に、溶解した樹脂を塗布し、塗布した樹脂を冷却させた後、スタンパ１８から剥離することで光学素子１１が形成される。スタンパ１８からの剥離性を確保するため、樹脂は、冷却後も弾性が残る材料であることが望ましい。第１の例の製造方法では、樹脂としてＰＣ等を用いる。
【００４６】
３．２．第２の例の製造方法
第１の実施の形態に係る光学素子１の、第２の例の製造方法について説明する。第２の例の製造方法は、基本的に第１の例の製造方法と同様のものであり、原盤を製造する工程と、光学素子作製用複製基板を製造する工程と、光学素子を形成する工程とを含む。第１の例の製造方法の場合と同様に図５を用いて、これらの工程を説明する。
【００４７】
３．２．１．原盤を製造する工程
図５（ａ）に示すように、基板１１を準備する。この基板１１は、例えば、石英基板、ナトリウムガラスなどであればよい。
【００４８】
次に、図５（ｂ）に示すように、基板１１の表面に有機物層１２を形成する。例えば、有機物層１２としては、ノボラック樹脂や化学増幅型レジストなどが用いられる。
【００４９】
次に、図５（ｃ）に示すように、レジスト層１３を形成する。レジスト層１３は無機レジストであればよく、無機レジストとしては、ＴｅＰｄの酸化物を用いることができる。ＴｅＰｄの酸化物は厚さ４０ｎｍの膜として形成されればよい。このレジスト層１３が、マスクとして作用する。
【００５０】
次に、図５（ｄ）に示すように、基板１１上のレジスト層１３に、露光ビームとしてレーザー光１４が照射される。第２の例の製造方法においても、光ディスク製造において使用される露光装置を用いて、基板１１を回転させながら露光を行う。第２の例の製造方法では、トラックピッチ（Ｔｐ）が２００ｍ、ドットピッチ（Ｄｐ）が２００ｎｍになるように露光がなされる。
【００５１】
次に、図５（ｅ）に示すように、基板１１を回転させながらレジスト層１３上に現像液１５を滴下し、続いて、レジスト層１３を現像処理する。これにより、図５（ｆ）に示すように、エッチングのためのマスクとなるパターンが形成される。第２の例の製造方法においては、例えば、現像液として無機現像液（ロームアンドハース製）が用いられる。
【００５２】
次に、基板１１の上に形成されたレジスト層１３のパターンをマスクとして、基板１１の上に形成された有機物層１２のエッチング処理を行う。これにより、図５（ｇ）に示すように基板１１上に有機物層１２の穴形状（凹部分）が形成される。エッチング工法としては、例えばアルゴンガスによるドライエッチングにより行われればよい。第２の例の製造方法では、例えば、アルゴンガスを用いて流量４００ｓｃｃｍで５分間のエッチングを行う。ここまでの工程により原盤が形成される。
【００５３】
３．２．２．光学素子作製用複製基板を製造する工程
エッチングを行った図５（ｇ）に示す基板１１上に導電膜１６を形成する。導電膜１６は、例えば、Ｎｉの部分酸化膜によるスパッタリングにより形成される（図５（ｈ）参照）。更に、図５（ｈ）に示す基板１１に対して、電気鋳造メッキ１７を行う（図５（ｉ）参照）。電気鋳造は、例えば、Ｎｉを用いて行われる。
【００５４】
図５（ｉ）に示す導電膜部分及び電気鋳造メッキ部分を基板１１から剥離することにより、図６に示すスタンパ（光学素子作製用複製基板）１８が形成される。
【００５５】
３．２．３．光学素子を形成する工程
以上のようにして作成したスタンパ１８を用いて光学素子１が形成される。具体的には、スタンパ１８に、ＵＶ硬化樹脂を塗布し、塗布したＵＶ硬化樹脂をＵＶ光にて硬化させた後、スタンパ１８から剥離することで光学素子１が形成される。スタンパ１８からの剥離性を確保するため、ＵＶ硬化樹脂は、冷却後も弾性が残る材料であることが望ましい。第２の例の製造方法では、ＵＶ硬化樹脂としてＰＭＭＡ等を用いる。
【００５６】
３．３．第３の例の製造方法
第１の実施の形態に係る光学素子１の、第３の例の製造方法について説明する。第３の例の製造方法も、基本的に第１の例の製造方法と同様のものであり、原盤を製造する工程と、光学素子作製用複製基板を製造する工程と、光学素子を形成する工程とを含む。第１の例の製造方法の場合と同様に図５を用いて、これらの工程を説明する。
【００５７】
３．３．１．原盤を製造する工程
基板１１を準備する工程（図５(ａ））、及び有機物層１２を形成する工程（図５（ｂ））が、第２の例の製造方法と同様に行なわれる。
【００５８】
次に、図５（ｃ）に示すように、レジスト層１３を形成する。レジスト層１３は無機レジストであればよく、無機レジストとしては、Ｎｉを用いることができる。Ｎｉは厚さ４０ｎｍの膜として形成されればよい。このレジスト層１３が、マスクとして作用する。
【００５９】
次に、レジスト層１３にレーザー光１４が照射される工程（図５（ｄ））及びレジスト層１３を現像処理する工程（図５（ｅ））も、第２の例の製造方法と同様に行なわれる。
【００６０】
次に、基板１１の上に形成されたレジスト層１３のパターンをマスクとして、基板１１の上に形成された有機物層１２のエッチング処理を行う。これにより、図５（ｇ）に示すように基板１１上に有機物層１２の穴形状（凹部分）が形成される。エッチング工法としては、例えばＣＨＦ３によるドライエッチングにより行われればよい。第３の例の製造方法では、例えば、ＣＨＦ３を用いて流量４００ｓｃｃｍで３分間のエッチングを行う。ここまでの工程により原盤が形成される。
【００６１】
３．３．２．光学素子作製用複製基板を製造する工程
エッチングを行った基板１１上に導電膜１６及び電気鋳造メッキ１７を形成し（図５（ｈ）、（ｉ））、形成された導電膜部分及び電気鋳造メッキ部分を基板１１から剥離することにより、スタンパ（光学素子作製用複製基板）１８が形成される（図６）工程も、第２の例の製造方法と同様に行なわれる。
【００６２】
３．３．３．光学素子を形成する工程
以上のようにして作成したスタンパ１８を用いて光学素子１が形成される。具体的には、スタンパ１８を金型として用いて、射出成形を行うことにより光学素子１が形成される。スタンパ１８からの剥離性を確保するため、射出成形の樹脂は、剥離時にも弾性が残る材料であることが望ましい。第３の例の製造方法では、射出形成の樹脂としてＰＥＴ等を用いる。
【００６３】
３．４．その他の製造方法
第１の実施の形態に係る光学素子の製造方法は、以上のものに限定されない。例えば、（ＵＶ硬化樹脂等の）樹脂の背面にシートを配し、シートに紫外線硬化樹脂が残るようにしてスタンパ１８から樹脂及びシートを剥離することでも、光学素子を形成することができる。
【００６４】
＜第２の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、構造体２は、直方体形状の本体部１００と、本体部１００に設けられた円柱状の凹部１０１と、凹部１０１の中に設けられた凸部（突出部）１０２とにより形成したが、別の形状であっても単体の円柱形状や円錐形状よりも微細な構造であれば、その形状に捉われず同様の効果を得ることができる。
【００６５】
図８（ａ）は、第２の実施の形態に係る光学素子１’の一部の平面図である。図８（ｂ）は、図８（ｂ）の平面図に示される光学素子１’の更に一部についての断面図及び斜視図である。更に、図８（ｃ）は、第２の実施の形態に係る光学素子１’に配置される構造体２’の斜視図である。
【００６６】
図８に示す第２の実施の形態に係る光学素子１’では、構造体２’が、図１に示す第１の実施の形態に係る光学素子１における構造体２と、凹部と凸部が逆転した形状となっている。
【００６７】
第２の実施の形態に係る光学素子１’も略透明な材料からなり、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示す微小な構造体２’が、縦方向にトラックピッチＴｐで横方向にドットピッチＤｐで、規則正しく多数配置されている。
【００６８】
個々の構造体２’は、凸部１０１’と、凸部１０１’の表面から内部に設けられた凹部（以下、「窪み」という）１０２’とにより構成される。更に構造体２’は、構造体２’と同じ材料からなる平面状シート１０３’上に配置される。
【００６９】
図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示す構造体２’では、凸部１０１’は円柱状である。また、窪み１０２’は円錐状であるが、円錐を逆さにした形状である。つまり、窪み１０２’は、構造体２’の上面の開口部において横断面積が大きく、構造体２’の下面に向かうにつれて横断面積が小さくなっている。更に、窪み１０２’の深さは、凸部１０１’の高さよりも小さい。
【００７０】
凸部１０１’は、三角柱状や四角柱状などの多角柱状であってもよい。窪み１０２’は、三角錘状や四角錘状などの多角錘状であってもよい。また、図８に示す光学素子１’では、構造体２’が格子状に配置されているが、各トラック間の構造体２’の配置は、格子状の配置に制限されるものではなく、千鳥状の配置やその他の配置であってもよい。
【００７１】
図８に示す第２の実施の形態に係る光学素子１’は、前述の第１の実施の形態に係る光学素子１のための、第１〜第３の例の製造方法に対して、図６に示すスタンパ１８の凹凸を逆転させたスタンパを作成する工程を加えた製造方法により、製造されるものである。このような構成の第２の実施の形態に係る光学素子１’は、第１の実施の形態に係る光学素子１と同様に、反射率を低減する効果を得ることができる。
【００７２】
＜まとめ＞
以上のように、本発明の実施の形態に係る光学素子は、平面状に多数の微小な構造体を配置して形成される。このため、実施の形態に係る光学素子は、広い波長帯域に関して反射率を低減できるものとなっている。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、表面の構造体によってその光学特性を制御する光学素子及びその製造方法に関し、特に、表面での反射率を構造体により低減する光学素子及びその製造方法に関する。本発明に係る光学素子は、ディスプレイの反射防止等として有用である。またレンズ鏡筒のフレア防止等の用途にも応用できる。
【符号の説明】
【００７４】
１、１’・・・光学素子、２、２’・・・構造体、１１・・・基板、１２・・・有機物層、１３・・・レジスト層、１４・・・レーザー光、１５・・・現像液、１６・・・導電膜、１７・・・電気鋳造メッキ、１８・・・スタンパ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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