(57)【要約】【課題】  高い反射防止効果を有する光学素子を提供する。【解決手段】  光学素子１は、使用波長領域の光に対応する所定の屈折率を有する透明な材質により形成され、光学素子１の入射面と射出面のうち、少なくとも一つの面に、錐体状の微細構造が形成され、微細構造は、平均高さＨ１が、Ｈ１≦１／３・λ／ｎなる条件を満たす凸部である第１構造ｓ２１と、平均高さＨ２が、Ｈ２≦１／３・λ／ｎなる条件を満たす凹部である第２構造ｓ２２と、を有し、微細構造間の平均距離Ｐが、Ｈ１／２≦  Ｐ  ≦１／３・λ／ｎ、Ｈ２／２≦  Ｐ  ≦１／３・λ／ｎを満たす。  ここで、使用波長をλ、使用波長に対応する屈折率をｎ、とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長を使用波長とする反射防止機能を有する光学素子であって、
前記光学素子は、前記使用波長の光に対応する所定の屈折率を有する透明な材質により形成され、
前記光学素子の入射面と射出面のうち、少なくとも一つの面に、錐体状の微細構造が形成され、
前記微細構造は、
平均高さＨ１が、Ｈ１≦１／３・λ／ｎなる条件を満たす凸部である第１構造と、
平均高さＨ２が、Ｈ２≦１／３・λ／ｎなる条件を満たす凹部である第２構造と、
を有し、
前記微細構造間の平均距離Ｐが、
Ｈ１／２≦  Ｐ  ≦１／３・λ／ｎ
Ｈ２／２≦  Ｐ  ≦１／３・λ／ｎ
を満たす、
ことを特徴とする光学素子。
ここで、使用波長をλ、使用波長に対応する屈折率をｎ、とする。
【請求項２】
所定範囲の波長領域を使用波長領域とする反射防止機能を有する光学素子であって、
前記光学素子は、前記使用波長領域の光に対応する所定範囲の屈折率領域を有する透明な材質により形成され、
前記光学素子の入射面と射出面のうち、少なくとも一つの面に、錐体状の微細構造が形成され、
前記微細構造は、
平均高さＨ１が、Ｈ１≦１／３・λＬ／ｎＬなる条件を満たす凸部である第１構造と、
平均高さＨ２が、Ｈ２≦１／３・λＬ／ｎＬなる条件を満たす凹部である第２構造と、
を有し、
前記微細構造間の平均距離Ｐが、
Ｈ１／２≦  Ｐ  ≦１／３・λＳ／ｎＳ
Ｈ２／２≦  Ｐ  ≦１／３・λＳ／ｎＳ
を満たす、
ことを特徴とする光学素子。
ここで、使用波長の下限をλＳ、使用波長の上限をλＬ、使用波長に対応する屈折率の下限をｎＳ、使用波長に対応する屈折率の上限をｎＬ、とする。
【請求項３】
前記使用波長λが、λ≧７００ｎｍ
を満たす、
請求項１記載の光学素子。
【請求項４】
前記使用波長の上限λＬが、λＬ≧７００ｎｍ
を満たす、
請求項２記載の光学素子。
【請求項５】
前記使用波長領域λＬとλＳの差が、｜λＬ−λＳ｜≧２００ｎｍ
を満たす、
請求項２または４記載の光学素子。
【請求項６】
前記光学素子は、
前記微細構造が形成されている基板部を有し、
前記基板部に対する前記第１構造の占有率をＰ１、前記基板部に対する前記第２構造の占有率をＰ２とするとき、
０．３≦Ｐ１／Ｐ２≦１
または
０．３≦Ｐ２／Ｐ１≦１
を満たす、
請求項１〜５のいずれかに記載の光学素子。
【請求項７】
光学系を有してなる光学装置であって、
前記光学系は、請求項１〜６のいずれかに記載の光学素子を備える、
ことを特徴とする光学装置。
【請求項８】
請求項１または２記載の光学素子を形成するためのモールドであって、
前記第１構造と前記第２構造とを有する前記微細構造が反転した形状が形成されていることを特徴とするモールド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、各種カメラ装置やプロジェクタなどの光学装置の光学系に用いられる光学素子、この光学素子を形成するためのモールド、この光学素子を用いる光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学装置の光学系に用いられる光学素子には、ゴーストやフレアを防ぐための反射防止処理が施されているのが一般的である。ここで、反射防止処理としては、光学素子の表面に反射防止膜を形成することが知られている。
【０００３】
しかし、反射防止膜は、高性能化のためには膜を多層化する必要がある。反射防止膜の多層化は、工程数、加工時間及び加工コストがかかる。つまり、高性能な反射防止膜は、設計と製造を行うことが難しい。
【０００４】
また、近年では、光学素子の低コスト化を考慮して、様々な光学素子の樹脂化が図られている。ここで、樹脂上に反射防止膜を施す場合には、ガラス上に反射防止膜を施す場合と比べて密着性が悪いため、耐熱性や耐湿性に課題がある。
【０００５】
また、反射防止膜に変わる反射防止構造として、サブ波長構造（以下「ＳＷＳ（Sub-Wavelength Structure）」とも言う。）によるもの（例えば、特許文献１参照）が提案されている。
【０００６】
サブ波長構造は、反射を防止しようとする波長より小さいピッチをもつ微細構造である。サブ波長構造の光学機能は、具体的な微細構造の形態や材質に依存する。微細構造は、ドライプロセスのみで微細構造を形成するため、製造の低コスト化に適している。
【０００７】
このような微細な凹凸構造を有する光学素子を形成するために、ナノ微粒子を用いたエッチング法を用いること（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、微細凹凸形状の格子の間隔については、広い波長領域の光や赤外領域の波長（可視光以上の長波長）の光に対する反射防止対応を考えると、透過反射における特定の入射角まで微細構造によって回折光が発生しないようにする必要がある。具体的には、微細構造の間隔は、２００ｎｍ以下より短いことが望ましい。
【０００９】
一方、微細構造の格子の高さは、屈折率がより滑らかに変化するほうが高性能となる。このため、微細構造の格子の高さは２００ｎｍ以上が望ましい。
【００１０】
したがって、広い波長領域の光や可視光以上の長波長領域の光に対する反射防止機能を得ようとする微細構造は、アスペクト比（高さ／構造間の間隔）が１以上であり、高さが２００ｎｍ以上の高い（深い）構造が必要となる。
【００１１】
ここで、特許文献１の技術は、反射を防止しようとする波長以下の凹凸間隔（ピッチ）と、この波長の０．４倍以上の凸部の高さとを有する、周期的な微細構造の反射防止構造を開示している。
【００１２】
しかし、特許文献１では、使用波長が赤外領域の場合や広領域の波長の場合について、製造容易であり高い反射防止効果を得る反射防止構造の製造方法について開示していない。
【００１３】
つまり、特許文献１の技術では、間隔と高さのアスペクト比が１に近い構造を開示されるものの、高アスペクト比や高さ２００ｎｍ以上の微細構造を製造することは困難である。
【００１４】
反射防止構造の高性能化を考慮して、微細構造の間隔をより短く、高さを高くしようとすると、微細構造の高さにばらつきが生じやすい。その結果、微細構造の高さの低い構造と高い構造が混在することになり、反射防止効果の低下を招く。
【００１５】
反射防止構造の高性能化を考慮して、微細構造の間隔をより短く、高さを高くしようとすると、錐形状が尖っている形状になる。このような形状になると、反射防止構造の強度、耐久性に課題が生じる。また、このような微細構造を金型により成形する場合において、金型の耐久性、離型性に課題がある。
【００１６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、高い反射防止効果を有する光学素子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】
【００１７】
本発明の光学素子は、使用波長の光に対応する所定の屈折率を有する透明な材質により形成され、光学素子の入射面と射出面のうち、少なくとも一つの面に、錐体状の微細構造が形成され、微細構造は、平均高さＨ１が、Ｈ１≦１／３・λ／ｎなる条件を満たす凸部である第１構造と、平均高さＨ２が、Ｈ２≦１／３・λ／ｎなる条件を満たす凹部である第２構造と、を有し、微細構造間の平均距離Ｐが、Ｈ／２≦  Ｐ  ≦１／３・λ／ｎを満たす、ことを特徴とする。
ここで、使用波長をλ、使用波長に対応する屈折率をｎ、とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高い反射防止効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る光学素子の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】上記光学素子の実施の形態を示す側断面図である。
【図３】上記光学素子の実施の形態を示す平面図である。
【図４】上記光学素子の別の実施の形態を示す側断面図である。
【図５】上記光学素子の使用波長９００ｎｍにおける透過率を示す概略図である。
【図６】上記光学素子の比較例を示す斜視図である。
【図７】上記比較例を示す側断面図である。
【図８】上記比較例を示す平面図である。
【図９】上記比較例の使用波長９００ｎｍにおける透過率を示す概略図である。
【図１０】上記光学素子の使用波長４５０ｎｍにおける透過率を示す概略図である。
【図１１】上記光学素子の使用波長５５０ｎｍにおける透過率を示す概略図である。
【図１２】上記光学素子の使用波長６５０ｎｍにおける透過率を示す概略図である。
【図１３】上記光学素子の使用波長７００ｎｍにおける透過率を示す概略図である。
【図１４】上記光学素子の別の実施の形態を示す斜視図である。
【図１５】上記光学素子の別の実施の形態を示す平面図である。
【図１６】上記光学素子の別の実施の形態の使用波長４５０ｎｍ〜７００ｎｍにおける透過率を示す概略図である。
【図１７】上記光学素子の別の実施の形態の比較例を示す斜視図である。
【図１８】上記光学素子の別の実施の形態の比較例を示す平面図である。
【図１９】上記光学素子の別の実施の形態の比較例を示す側断面図である。
【図２０】上記光学素子の別の実施の形態の使用波長４５０ｎｍ〜７００ｎｍにおける透過率を示す概略図である。
【図２１】上記光学素子の使用波長の差が１００ｎｍである場合における透過率を示す概略図である。
【図２２】上記光学素子の使用波長の差が２００ｎｍである場合における透過率を示す概略図である。
【図２３】上記光学素子の使用波長の差が２５０ｎｍである場合における透過率を示す概略図である。
【図２４】上記光学素子の微細構造の占有率比と透過率との関係を示すグラフである。
【図２５】上記微細構造の占有率比と反射率との関係を示すグラフである。
【図２６】センシングカメラの光学系の光学配置を示す概略図である。
【図２７】カメラの光学系の光学配置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
●光学素子（１）●
以下、図面を参照しながら本発明に係る光学素子の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態において、特に言及しない限り光学素子の使用波長は、９００ｎｍである例を示す。
【００２１】
図１は、本発明に係る光学素子１の実施の形態を示す斜視図である。光学素子１は、入射面と射出面のうち少なくとも一方の面に、錐体状の微細構造による反射防止構造が形成されている。
【００２２】
微細構造は、光学素子１の基板部ｂ１を高さの基準に複数の微細な凹凸構造により形成されている。具体的には、微細構造は、複数の錐体状の微細な突起からなる第１構造ｓ２１と、複数の錐体状の微細な窪みからなる第２構造ｓ２２とにより形成されている。
【００２３】
図１において、第１構造ｓ２１と第２構造ｓ２２は、光学素子１の基板部ｂ１において、ｘ方向とｙ方向ともに交互に配列されている。
【００２４】
ここで、第１構造ｓ２１と第２構造ｓ２２の配列は、図１に示す配列に限定されない。すなわち、第１構造ｓ２１と第２構造ｓ２２の配列は、例えば、光学素子１の基板部ｂ１において、ｘ方向またはｙ方向の一方向で交互に配列されてもよい。また、光学素子１の基板部ｂ１において、第１構造ｓ２１または第２構造ｓ２２の一方が隣接して配列される部分があってもよい。
【００２５】
図２は、光学素子１の実施の形態を示す側断面図である。第１構造ｓ２１は、高さＨ２１を有する。また、第２構造ｓ２２は、高さＨ２２を有する。第１、第２構造がなす互いの平均間隔Ｐ２１で配置されている。
【００２６】
図３は、光学素子１の実施の形態を示す平面図である。本発明に係る光学素子１の第１構造ｓ２１と第２構造ｓ２２は、図３においてともに錐体状の底面が円形（円形または楕円形などの略円形を含む）となっている。
【００２７】
なお、第１構造ｓ２１と第２構造ｓ２２の底面形状は、例えば多角形（多角形に類似する略多角形を含む）など、図３に示す以外の形状には特に限定されない。換言すれば、第１構造ｓ２１と第２構造ｓ２２の底面形状は、図３のように基板部ｂ１上に微細構造を密に配列できる形状であればよい。
【００２８】
図４は、光学素子１の別の実施の形態を示す側断面図である。本発明における微細構造の錐体状は、第１構造ｓ２１と第２構造ｓ２２の先端と底面の外周を結ぶ線が、図２のように曲線であっても、図４のように直線であってもよい。
【００２９】
図５は、光学素子１の使用波長９００ｎｍにおける透過率を示す概略図である。ここで、光学素子１は、第１構造の高さがＨ２１、第２構造の高さがＨ２２、平均間隔がＰ２１であり、屈折率ｎｄ＝１．５３の透過性のある材料を用いた。
【００３０】
なお、以下に説明する透過率を示す図では、それぞれＡが９９．５〜１００％、Ｂが９９．０〜９９．５％、Ｃが９８．５〜９９．０％、Ｄが９８．０〜９８．５％、Ｅが９７．５〜９８．０％、Ｆが９７．０〜９７．５％の透過率を示す。
【００３１】
図５を参照すれば、光学素子１により透過率９９．５％以上（Ａの領域）の良好な反射防止効果を得られるのは、第１構造ｓ２１の高さＨ２１と第２構造ｓ２２の高さＨ２２が、約１２５ｎｍ以上の場合であることが分かる。また、図５を参照すれば、光学素子１は、特に高さ１５０ｎｍ程度で高透過率を得られることが分かる。
【００３２】
第１構造ｓ２１は、平均高さＨ２１が、
Ｈ２１≦１／３・λ／ｎ
なる条件を満たす。また、第２構造ｓ２２は、平均高さＨ２２が、
Ｈ２２≦１／３・λ／ｎ
なる条件を満たす。ここで、使用波長をλ、使用波長に対応する屈折率をｎとする。
【００３３】
このとき、第１構造ｓ２１と第２構造ｓ２２との間の平均間隔（平均距離）Ｐ２１が、
Ｈ２１／２≦  Ｐ２１  ≦１／３・λ／ｎ
Ｈ２２／２≦  Ｐ２１  ≦１／３・λ／ｎ
なる条件を満たす。
【００３４】
そして、良好な反射防止効果を得られる光学素子１の第１構造ｓ２１の高さＨ２１と第２構造ｓ２２の高さＨ２２は、それぞれ２００ｎｍ以下であるため、容易に製造することができる高さである。
【００３５】
なお、以上説明した光学素子１の第１構造ｓ２１の高さＨ２１と第２構造の高さＨ２２は等しいものとしたが、所望の反射防止効果が得られ、製造の容易性を確保できる構成であれば双方の高さに差異が生じてもよい。
【００３６】
次に、光学素子１の比較例として、微細構造が凸部または凹部の一方のみで形成される例を説明する。
【００３７】
図６は、本発明に係る光学素子の比較例の光学素子１０を示す斜視図である。また、図７は、光学素子１０を示す側断面図である。また、図８は、光学素子１０を示す平面図である。
【００３８】
光学素子１０は、透明基板の基板部ｂ１上に複数の凸部ｓ１が設けられている。ここで、光学素子１０は、微細構造の凸部の高さがＨ１、平均間隔がＰ１で配置されている。
【００３９】
図９は、光学素子１０の使用波長９００ｎｍにおける透過率を示す概略図である。ここで、光学素子１０には、屈折率ｎｄ＝１．５３の透過性のある基板を用いた。
【００４０】
図９を参照すれば、光学素子１０では、透過率９９．５％以上（Ａの領域）の良好な反射防止効果を得られる微細構造の凸部ｓ１の高さが、３００ｎｍ以上となることが分かる。しかしながら、一般に高さ３００ｎｍ以上の微細構造を有する光学素子は、製造困難である。
【００４１】
以上説明した本発明に係る光学素子１では、凸部である第１構造ｓ２１と凹部である第２構造ｓ２２により微細構造を構成する。以上説明した本発明に係る光学素子によれば、高性能な反射防止効果を得ることができる微細構造の高さを、製造容易な比較的低い高さで形成することができる。
【００４２】
●使用波長の相違による微細構造の高さと平均間隔の変化
次に、使用波長の相違によって、光学素子の微細構造の高さと平均間隔と、透過率との関係がどのように変化するのかについて、説明する。
【００４３】
図１０は、光学素子の使用波長４５０ｎｍにおける透過率を示す概略図である。また、図１１は、光学素子の使用波長５５０ｎｍにおける透過率を示す概略図である。また、図１２は、光学素子の使用波長６５０ｎｍにおける透過率を示す概略図である。また、図１３は、光学素子の使用波長７００ｎｍにおける透過率を示す概略図である。
【００４４】
図１０と図１１と図１２によれば、使用波長が単一波長の４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲であれば、凸部または凹部のみの微細構造を有する光学素子であっても、高さ２００ｎｍ以下の製造容易な高さでありながら（９９．０％以上の）高い反射防止効果を有する微細構造を得られることが分かる。
【００４５】
一方、図１３や図５によれば、使用波長が７００ｎｍ以上である場合には、本発明に係る光学素子１のように第１構造ｓ２１と第２構造ｓ２２とにより構成され、高さが２００ｎｍ以下の製造容易な微細構造により、（９９．０％以上の）高い反射防止効果を得ることができる。
【００４６】
●光学素子（２）●
次に、本発明に係る光学素子の別の実施の形態について説明する。先に説明した光学素子１は、所定の使用波長について高い反射防止効果を有するものであった。これに対して、本実施の形態に係る光学素子は、使用波長が所定範囲の帯域を持つ場合であっても、高い反射防止効果を有する。本実施の形態に係る光学素子では、使用波長が４５０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の入射光において高い反射防止機能を有する例を示す。
【００４７】
図１４は、本発明に係る光学素子の別の実施の形態を示す斜視図である。また、図１５は、光学素子１ａの別の実施の形態を示す平面図である。本実施の形態の光学素子１ａは、入射光の波長４５０ｎｍ〜７００ｎｍに対して、高い反射防止機能を生じさせるために、光学素子１は、入射面と射出面のうち少なくとも一方の面に、錐体状の微細構造による反射防止構造が形成される。
【００４８】
微細構造は、光学素子１ａの基板部ｂ１を高さの基準に複数の微細な凹凸構造により形成されている。具体的には、微細構造は、複数の錐体状の微細な突起からなる第１構造ｓ２１と、複数の錐体状の微細な窪みからなる第２構造ｓ２２とにより形成されている。
【００４９】
第１構造ｓ２１は、高さＨ２１を有する。また、第２構造ｓ２２は、高さＨ２２を有する。そして、第１構造ｓ２１と第２構造ｓ２２は、互いに平均間隔Ｐ２１をもって配置されている。
【００５０】
なお、光学素子１ａの第１構造ｓ２１と第２構造ｓ２２の配列や形状は、先に説明した実施の形態に係る光学素子１と同様であるため、説明を省略する。
【００５１】
図１６は、光学素子１ａの使用波長４５０ｎｍ〜７００ｎｍにおける透過率を示す概略図である。ここで、光学素子１は、第１構造の高さがＨ２１、第２構造の高さがＨ２２、平均間隔がＰ２１であり、屈折率ｎｄ＝１．５３の透過性のある材料を用いた。
【００５２】
図１６を参照すれば、４５０ｎｍ〜７００ｎｍの入射光において、第１構造ｓ２１と第２構造ｓ２２とによって９９．５％以上の透過率（図１５におけるＡの領域）を得るには、高さ７５ｎｍ以上で平均間隔７５ｎｍ以下であればよい。このように、光学素子１ａによれば、アスペクト比（高さ／構造間の平均間隔）が１に近い構造にすることができるため、容易に製造可能である。
【００５３】
第１構造ｓ２１は、平均高さＨ２１が、
Ｈ２１≦１／３・λＬ／ｎＬ
なる条件を満たす。また、第２構造ｓ２２は、平均高さＨ２２が、
Ｈ２２≦１／３・λＬ／ｎＬ
なる条件を満たす。ここで、使用波長の下限をλＳ、使用波長の上限をλＬ、使用波長に対応する屈折率の下限をｎＳ、使用波長に対応する屈折率の上限をｎＬ、とする。
【００５４】
このとき、第１構造ｓ２１と第２構造ｓ２２との間の平均間隔（平均距離）Ｐ２１が、
Ｈ２１／２≦  Ｐ２１  ≦１／３・λＳ／ｎＳ
Ｈ２２／２≦  Ｐ２１  ≦１／３・λＳ／ｎＳ
なる条件を満たす。
【００５５】
次に、光学素子１ａの比較例として、微細構造が凸部または凹部の一方のみで形成される例を説明する。
【００５６】
図１７は、光学素子１ａの比較例である光学素子１０ａを示す斜視図である。また、図１８は、光学素子１０ａの比較例を示す平面図である。また、図１９は、光学素子１０ａを示す側断面図である。
【００５７】
図１７と図１９を参照すると、光学素子１０ａは、透明基板の基板部ｂ１上に微細構造として複数の凸部ｓ１が設けられている。ここで、光学素子１０ａは、凸部ｓ１の高さがＨ１、平均間隔がＰ１で配置されている。
【００５８】
また、図１８に示すように、光学素子１０ａの凸部ｓ１は、ランダムに配列されている。ランダムな配列の場合、各々の凸部ｓ１に対し、隣接する数個の凸部ｓ１の間隔の平均を平均間隔Ｐ２１とする。
【００５９】
図２０は、光学素子１０ａの使用波長４５０ｎｍ〜７００ｎｍにおける透過率を示す概略図である。ここで、光学素子１０ａには、屈折率ｎｄ＝１．５３の透過性のある基板を用いた。
【００６０】
図２０を参照すれば、光学素子１０ａでは、透過率９９．５％以上（Ａの領域）の良好な反射防止効果を得られる微細構造の凸部ｓ１の高さＨ２１が１７０ｎｍ以上で、平均間隔Ｐ１が８０ｎｍ以下であることが必要である。
【００６１】
しかしながら、このような微細構造は、アスペクト比が２以上のいわゆる高アスペクトとなるため、微細構造の強度や耐久性に課題が生じるおそれがある。また、このような微細構造を金型で成形する場合には、金型の耐久性や離型性にも課題が生じるおそれがある。
【００６２】
以上説明した本発明に係る光学素子１ａでは、凸部である第１構造ｓ２１と凹部である第２構造ｓ２２により微細構造を構成する。以上説明した本発明に係る光学素子１ａによれば、使用波長に一定の幅がある場合でも、高性能な反射防止効果を得ることができる微細構造の高さを、製造容易な比較的低い高さで形成することができる。
【００６３】
●使用波長の幅の変化による微細構造の高さと平均間隔の変化
次に、使用波長が一定の幅を持つ場合に、使用波長域の幅の変化によって本発明に係る光学素子（１，１ａ）の微細構造の高さと平均間隔と、透過率との関係がどのように変化するのかについて、説明する。
【００６４】
図２１は、本発明に係る光学素子の使用波長の差（｜λＬ−λＳ｜）が１００ｎｍである場合における透過率を示す概略図である。ここで、使用波長の下限λＳが４５０ｎｍであり、使用波長の上限λＬが５５０ｎｍである。
【００６５】
図２１によれば、光学素子の使用波長の差（｜λＬ−λＳ｜）が１００ｎｍである場合には、例えば微細構造の高さが１５０ｎｍ以上で平均間隔が１００ｎｍ以下であれば、凸部または凹部のみの微細構造の光学素子でも、高い反射防止効果が得られる。
【００６６】
図２２は、本発明に係る光学素子の使用波長の差（｜λＬ−λＳ｜）が２００ｎｍである場合における透過率を示す概略図である。ここで、使用波長の下限λＳが４５０ｎｍであり、使用波長の上限λＬが６５０ｎｍである。
【００６７】
図２２によれば、本発明に係る光学素子の使用波長の差（｜λＬ−λＳ｜）が２００ｎｍである場合には、例えば微細構造の高さが１６０ｎｍ以上で平均間隔が８０ｎｍ以下という構造でなければ、高い反射防止効果を得られないことが分かる。つまり、光学素子の使用波長の差（｜λＬ−λＳ｜）が２００ｎｍである場合には、本発明に係る光学素子のように凸部である第１構造ｓ２１と凹部である第２構造ｓ２２により微細構造を構成するのが望ましい。
【００６８】
図２３は、本発明に係る光学素子の使用波長の差（｜λＬ−λＳ｜）が２５０ｎｍである場合における透過率を示す概略図である。ここで、使用波長の下限λＳが４５０ｎｍであり、使用波長の上限λＬが７００ｎｍである。
【００６９】
図２３によれば、本発明に係る光学素子の使用波長の差（｜λＬ−λＳ｜）が２５０ｎｍである場合には、例えば微細構造の高さが１７５ｎｍで平均間隔が８０ｎｍ以下という構造でなければ、高い反射防止効果を得られないことが分かる。つまり、光学素子の使用波長の差（｜λＬ−λＳ｜）が２５０ｎｍである場合には、本発明に係る光学素子のように凸部である第１構造ｓ２１と凹部である第２構造ｓ２２により微細構造を構成するのが望ましい。
【００７０】
以上説明した図２１〜図２３によれば、光学素子の使用波長の差（｜λＬ−λＳ｜）が２００ｎｍ以上である場合には、本発明に係る光学素子のように凸部である第１構造ｓ２１と凹部である第２構造ｓ２２により微細構造を構成するのが望ましいといえる。
【００７１】
●微細構造の占有率比と透過率及び反射率との関係
次に、以上説明した本発明に係る光学素子（１，１ａ）について、微細構造の占有率比と透過率及び反射率との関係について説明する。
【００７２】
前述のように、本発明に係る光学素子の微細構造は、基板部ｂ１を基準に、複数の錐体状の微細な突起からなる第１構造ｓ２１と、複数の錐体状の微細な窪みからなる第２構造ｓ２２とにより形成されている。
【００７３】
また、第１構造ｓ２１は、高さＨ２１を有し、第２構造ｓ２２は、高さＨ２２を有する。第１、第２構造がなす互いの平均間隔Ｐ２１で配置されている。
【００７４】
ここで、基板部ｂ１に対する第１構造ｓ２１の占有率をＰ１、基板部ｂ１に対する第２構造ｓ２２の占有率をＰ２とするとき、光学素子１は、
０．３≦Ｐ１／Ｐ２≦１．０
または、
０．３≦Ｐ２／Ｐ１≦１．０
を満たす。
【００７５】
以下の説明では、入射光の波長が９００ｎｍ、Ｈ２１＝Ｈ２２が１５０ｎｍ、Ｐ２１＝Ｐ２２が２００ｎｍ、基板屈折率がｎｄ＝１．５３の場合について述べる。
【００７６】
図２４は、本発明に係る光学素子の微細構造の占有率比と透過率との関係を示すグラフである。また、図２５は、微細構造の占有率比と反射率との関係を示すグラフである。
【００７７】
図２４と図２５とを参照すれば、第１構造ｓ２１と第２構造ｓ２２の占有率比が、０．３≦Ｐ１／Ｐ２≦１、または、０．３≦Ｐ２／Ｐ１≦１であれば、透過率が９９％以上であり反射率が１．０％以下である、良好な反射防止効果を得ることができる。
【００７８】
一方、第１構造ｓ２１と第２構造ｓ２２の占有率比が、Ｐ１／Ｐ２＜０．３、または、Ｐ２／Ｐ１＜０．３では、透過率が９９％で反射率が１．０％となり、十分な反射防止効果を得ることができないことが分かる。
【００７９】
このような微細構造の占有率比と透過率及び反射率の関係が生じる理由としては、以下の通りと考えられる。つまり、媒質表面付近の屈折率変化は、微細突起の第１構造ｓ２１と、微細窪みの第２構造ｓ２２の高さの差の範囲により生じる。ここで、第１構造ｓ２１または第２構造ｓ２２の占有率に大きな偏りが生じると、実質的な第１構造ｓ２１と第２構造ｓ２２との高さの差が小さくなり、屈折率が急激に変化してしまうためと考えられる。
【００８０】
以上説明したように、本発明に係る光学素子では、滑らかに屈折率変化が生じるように、第１構造ｓ２１と第２構造ｓ２２の占有率比を、０．３≦Ｐ１／Ｐ２≦１、または、０．３≦Ｐ２／Ｐ２≦１としている。このため、本発明に係る光学素子によれば、第１構造ｓ２１と第２構造ｓ２２の高さが比較的低い製造容易な構造でありながら、高性能な反射防止性能を得ることができる。
【００８１】
●光学素子の形成方法●
次に、本発明に係る光学素子の形成方法について説明する。本発明に係る光学素子における微細構造の形成には、以下の種々の方法を採用することが考えられる。
【００８２】
まず、最も実用的で簡便な方法として、本発明に係る光学素子をプラスチック材料により構成し、樹脂加工により微細構造を形成する方法が挙げられる。この形成方法では、プラスチック材料として、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用い、射出成型により微細構造を形成する。
【００８３】
射出成型により微細構造を有する光学素子１を形成する場合には、レンズの光学面形状、回折構造、拡散構造など各種所望の光学性能を発現する構造と、微細構造による反射防止構造を形成した光学モールドを備えた金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出充填する。このようにして、射出成型によれば、反射防止構造を持つ光学素子を低コストで製造できる。
【００８４】
また、他の形成方法としては、プラスチック材料としてナノインプリント樹脂を用いて、ナノインプリントにより反射防止構造を形成する方法が挙げられる。ここで、ナノインプリントの方法は、主に熱インプリント、ＵＶインプリント、常温インプリントに分類される。
【００８５】
また、ナノインプリント樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、ＵＶ硬化樹脂、ＨＳＱなどを用いることが出来る。
【００８６】
ナノインプリントは、転写性に優れており、また、樹脂材料に対するナノインプリントはガラス材料に対するナノインプリントに比較して短いサイクルで成形することができる。したがって、ナノインプリントを用いて光学素子を形成することにより、優れた反射防止機能を有する光学素子を低コストで製造することができる。
【００８７】
また、他の形成方法としては、本発明に係る光学素子の基材として樹脂を用い、樹脂の上に基材とは異なる素材の樹脂を用いて反射防止構造を付加する方法が挙げられる。
【００８８】
また、他の形成方法としては、本発明に係る光学素子の基材として樹脂を用いその上に反射防止構造を付加し、その上に基材及び反射防止構造とは異素材の樹脂を用いて反射防止構造を付加しても良い。
【００８９】
また、他の形成方法としては、本発明に係る光学素子の基材としては光学ガラスなどを用い、その上に反射防止構造を付加的に形成してもよい。即ち、微細構造を有する光学素子１をシート状に加工し、光学ガラスなどの基材にシート状の光学素子１を貼り付けるようにすることもできる。
【００９０】
なお、本発明に係る光学素子の形成方法は、以上説明した方法には限定されず、様々な方法により形成することができる。
【００９１】
●光学素子の材料●
次に、本発明に係る光学素子の材料について説明する。本発明に係る光学素子の材料には、射出成型の場合に、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いることができる。ここで、熱可塑性樹脂としては、ポリメタアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式アクリル樹脂、環状オレフィン・コポリマー、シクロオレフィンポリマーなどを例示することができる。また、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などを例示することができる。
【００９２】
なお、本発明に係る光学素子は、以上説明した樹脂材料に形成するものに限定されず、例えばガラス材料や金属材料に微細構造を形成してもよい。
【００９３】
●成型用金型●
次に、本発明に係る光学素子を形成するための成形用の金型（モールド）について説明する。成型用の金型に微細構造を形成する製法としては、例えば以下のものが挙げられる。
【００９４】
まず、金型の表面に微細な凹凸のレジストパターンを形成し、反応性イオンエッチングなどの異方性エッチングを施し、レジストパターンを除去して、微細構造を作製する方法が挙げられる。
【００９５】
また、他の金型成型方法としては、陽極酸化ポーラスアルミナとエッチングを繰り返すことで、微細構造を形成する方法が挙げられる。
【００９６】
また、他の金型成型方法としては、ナノ微粒子を金型に吹き付けることで微細構造を形成する方法が挙げられる。
【００９７】
また、他の金型成型方法としては、ガラス状炭素からなる基板上に、酸素を含むガスを用いてイオンビーム加工を施すことで微細構造を形成する方法などがある。
【００９８】
●光学装置（１）●
次に、本発明に係る光学装置の実施の形態について、以上説明した本発明に係る光学素子を光学系に備えるセンシングカメラを例に説明する。
【００９９】
図２６は、センシングカメラの光学系の光学配置を示す概略図である。センシングカメラは、車載用のものであり、車内外の情報を検知してその情報を分析し、ドライバーに注意を促すため、あるいは車両の自動制御に用いるためのカメラである。
【０１００】
センシングカメラの光学系は、レーザー光を照射する投光部１０１と、投光部１０１から照射されたレーザー光の反射光を受光する受光部１０２とを有する。
【０１０１】
投光部１０１は、レーザーダイオードなどの光源１１０と、レーザー光を平行光に変換するレンズＬ１１とレンズＬ１２とから構成される光学系を備える。ここで、レンズＬ１２が本発明に係る光学素子であり、レンズ面Ｓｕｒ１１とレンズ面Ｓｕｒ１２とに、反射防止効果を有する微細構造を備える。なお、レンズＬ１２が備える微細構造は、レンズ面Ｓｕｒ１１またはレンズ面Ｓｕｒ１２のいずれか一方に設けられていればよい。
【０１０２】
受光部１０２は、投光部１０１から照射されたレーザー光ＡＲを取り込むレンズＬ１３と、レーザー光ＡＲを受光して電気信号に変換して情報を検知するフォトダイオードなどのセンサー１１１と、を備える。
【０１０３】
ここで、光学系のレンズ群が透過させるレーザー光の波長（使用波長）は、９００ｎｍである。なお、使用波長は、前述の波長に限定されず、例えば７００ｎｍ以上の赤外光であればよい。
【０１０４】
以上のように、レンズＬ１２に本発明に係る光学素子を用いることで、センシングカメラは、赤外光の使用波長に対しても、反射防止効果を有し、かつ、高性能な反射防止効果を得ることができるため、センシングカメラとして良好な光利用効率を実現できる。
【０１０５】
また、レンズＬ１２に本発明に係る光学素子を用いることで、センシングカメラは、ゴーストの強度を弱くすることができるため、センシングにおいてノイズとなるゴーストを効果的に抑制することで良好なセンシング機能を実現することができる。
【０１０６】
なお、以上説明した実施の形態では、本発明に係る光学素子をレンズＬ１２に設ける場合を例示したが、レンズＬ１１またはレンズＬ１３に本発明に係る光学素子を設けてもよい。また、本発明に係る光学素子を設ける光学系の配置は、以上説明した光学装置には限定されない。
【０１０７】
●光学装置（２）●
次に、本発明に係る光学装置の別の実施の形態について、本発明に係る光学素子を光学系に備えるカメラ装置について説明する。
【０１０８】
ここで、カメラ装置の光学系は、単一の焦点距離の撮像光学系、投射光学系、あるいはズームレンズとして用いられる。具体的には、撮像光学系としては、車載カメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、ＦＡ用カメラなどの各種カメラ装置が考えられ、投射光学系としてはプロジェクタが考えられる。
【０１０９】
図２７は、カメラの光学系の光学配置を示す概略図である。以下の説明において、本発明に係る光学素子を、光学装置の一例であるカメラの撮像光学系に用いた場合について説明する。
【０１１０】
図２７において、カメラの光学系は、複数のレンズとして７枚のレンズを有している。
【０１１１】
なお、光学系を構成するレンズの枚数は、前述の枚数には限定されない。
【０１１２】
ここで、カメラの光学素子の使用波長域は、例えば可視域（波長：４５０ｎｍ〜７００ｎｍ）である。なお、本発明に係る光学素子の使用波長は、前述の波長域に限定されない。
【０１１３】
光学系を構成するレンズのうち、レンズＬ２１が本発明に係る光学素子であり、レンズ面Ｓｕｒ２１とレンズ面Ｓｕｒ２２に反射防止効果を有する微細構造を備えている。
【０１１４】
なお、微細構造は、レンズ面Ｓｕｒ２１またはレンズ面Ｓｕｒ２２のいずれか一方に設けてもよい。また、レンズＬ２１以外のレンズに、本発明に係る光学素子を用いてもよい。
【０１１５】
以上説明したカメラによれば、本発明に係る光学素子を用いることで、広域波長に対応した高い反射防止効果を得ることができる。
【０１１６】
また、撮像光学系において、レンズ表面での不要な反射光が像面に入射することで、フレアやゴーストが発生する原因となる。特に撮像光学系の画角が大きくなると、フレアやゴースト発生の傾向が強くなる。
【０１１７】
一方、以上説明した本発明に係る光学素子を備えることにより、良好なる反射防止効果を有するため、フレアやゴーストの発生が少なく高い光学性能を有する光学装置を実現することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１        ：光学素子
ｂ１      ：基板部
ｓ２１    ：第１構造
ｓ２２    ：第２構造
１０      ：光学素子
ｓ１      ：凸部
１０１    ：投光部
１０２    ：受光部
１１０    ：光源
１１１    ：センサー
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１９】
【特許文献１】特開２００９−１２８５２２号公報
【特許文献２】特開２０１２−４０８７８号公報
【図１】
2014145868.tif 000003
【図２】
2014145868.tif 000004
【図３】
2014145868.tif 000005
【図４】
2014145868.tif 000006
【図５】
2014145868.tif 000007
【図６】
2014145868.tif 000008
【図７】
2014145868.tif 000009
【図８】
2014145868.tif 000010
【図９】
2014145868.tif 000011
【図１０】
2014145868.tif 000012
【図１１】
2014145868.tif 000013
【図１２】
2014145868.tif 000014
【図１３】
2014145868.tif 000015
【図１４】
2014145868.tif 000016
【図１５】
2014145868.tif 000017
【図１６】
2014145868.tif 000018
【図１７】
2014145868.tif 000019
【図１８】
2014145868.tif 000020
【図１９】
2014145868.tif 000021
【図２０】
2014145868.tif 000022
【図２１】
2014145868.tif 000023
【図２２】
2014145868.tif 000024
【図２３】
2014145868.tif 000025
【図２４】
2014145868.tif 000026
【図２５】
2014145868.tif 000027
【図２６】
2014145868.tif 000028
【図２７】
2014145868.tif 000029