(57)【要約】【課題】本発明は同心円の関係に有り、径の小さい樹脂層の上に径の大きい樹脂層が形成されている構造を有する２層レプリカにおいて、径の小さい１層目樹脂層の最外縁部での光の乱反射を抑制すること。【解決手段】紫外線硬化型樹脂を硬化させて、同心円の関係にある１層目樹脂層と２層目樹脂層が基材の表面に形成された構造を有する２層レプリカを成形する方法において、１層目樹脂層の反応率を光学有効径内では８０％以上１００％以下、光学有効径よりも外側の最外縁部では０％以上６０％以下の範囲となる様に紫外線を照射して１層目樹脂層を成形し、その状態で２層目の樹脂を塗布、硬化させて２層目樹脂層を成形することを特徴とする２層レプリカの成形方法。【選択図】図２
2014210352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線硬化型樹脂を硬化させて、同心円の関係にある１層目樹脂層と２層目樹脂層が基材の表面に形成された構造を有する２層レプリカを成形する方法において、１層目樹脂層の反応率を光学有効径内では８０％以上１００％以下、光学有効径よりも外側の最外縁部では０％以上６０％以下の範囲となる様に紫外線を照射して１層目樹脂層を成形し、その状態で２層目の樹脂を塗布、硬化させて２層目樹脂層を成形することを特徴とする２層レプリカの成形方法。 
【請求項２】
２層目樹脂層を成形した後、１層目樹脂と２層目樹脂の全領域で反応率が８０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の２層レプリカの成形方法。
【請求項３】
１層目樹脂層に紫外線を照射する際に、光学有効径内外で透過率の異なる減光マスクを介して照射を行うことを特徴とする請求項１に記載の２層レプリカの成形方法。
【請求項４】
１層樹脂層と２層目樹脂層の屈折率差が、１層目樹脂層端部で最小となっていることを特徴とする請求項１に記載の２層レプリカの成形方法。
【請求項５】
請求項１に記載の２層レプリカ成形法で成形されたことを特徴とする接合レンズ。
【請求項６】
請求項１に記載の２層レプリカ成形方法で成形されたことを特徴とする積層型回折光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２層レプリカの成形方法に関する。より詳細には、本発明は、レプリカ成形によりデジタルカメラ及び携帯端末などに内蔵される撮像光学系などに使用される非球面レンズ、回折光学素子、フレネルレンズ、接合レンズなどの製品となる２層レプリカを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にデジタルカメラなどの撮像系には、光学性能を向上させる目的で非球面レンズ、回折格子などの光学素子が多用されている。これらのレンズを作成する方法として、ガラス基材の表面に所望の形状を有する型を使用して紫外線硬化型樹脂層を成形するレプリカ成形技術が好適に用いられている。画質が向上するに従って、要求される形状は複雑になり、かつそれを高精度に成形する必要が生じてきた。一般に紫外線硬化型樹脂は硬化の際に収縮を伴うため、形状が複雑になると型の転写精度が悪化する傾向にある。それに対応するため、レプリカ成形を２回に分けて行うことによって、硬化による収縮の影響を低減する２層レプリカ成形法が開発された。２層レプリカ成形法では、一般的に形成される２つの樹脂層は同心円形状を有しており、ガラス基材から近い側に形成される１層目樹脂層とその上に形成されガラス基材から遠い側となる２層目樹脂層は同じ径で成形される。２層目樹脂層の成形時に、成形位置ズレが生じると膜厚異常を引き起こし、光学性能を低下させる問題が発生していた。
【０００３】
この課題に対して、特開２００６−３０８６６９では、２層目樹脂層の径を１層目樹脂層の径よりも大きくすることによって、２層目樹脂層の成形位置ズレが生じた場合でも膜厚異常を発生させない方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３０８６６９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に開示された技術で、２層目樹脂層の成形位置ズレに起因する光学性能低下を回避することは可能となるが、１層目樹脂層の最外縁部で光が散乱を起こす問題が発生する。
【０００６】
具体的には、前記特許文献１では、１層目樹脂層の半径方向の最外縁部を光学有効径の外側にまで延在させているが、従来の同一径の場合に比べて最外縁部は光学有効径に近づくため、最外縁部で乱反射された光が光学有効径内に入り込んで、光学性能を低下させる課題が生じる。
【０００７】
１層目樹脂層の最外縁部が光学性能に影響を及ぼさない様にする為には、光学有効径外の幅を拡げる必要が生じ、結果としてレンズ全体が従来よりも大型で重くなる。高画質化が進むにつれて、１製品でのレンズの使用枚数が増加することによって製品が大型化、重量化しているため、レンズの小型化、軽量化の要求は強い。このため、大型で重くなることは大きな課題である。
【０００８】
本発明は同心円の関係に有り、径の小さい樹脂層の上に径の大きい樹脂層が形成されている構造を有する２層レプリカにおいて、径の小さい１層目樹脂層の最外縁部での光の乱反射を抑制する製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の２層レプリカの成形方法は、
紫外線硬化型樹脂を硬化させて、同心円の関係にある１層目樹脂層と２層目樹脂層が基材の表面に形成された構造を有する２層レプリカを成形する方法において、１層目樹脂層の反応率を光学有効径内では８０％以上１００％以下、光学有効径よりも外側の最外縁部では０％以上６０％以下の範囲となる様に紫外線を照射して１層目樹脂層を成形し、その状態で２層目の樹脂を塗布、硬化させて２層目樹脂層を成形することを特徴とする。 
【発明の効果】
【００１０】
２層レプリカ成形の際に、１層目樹脂層の最外縁部の硬化反応率が０％以上６０％以下の範囲となる様に紫外線を照射し、その状態で２層目の樹脂を塗布、硬化させて２層目樹脂層を成形することで、１層目樹脂層の最外縁部での光の乱反射を抑制出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態による非球面レンズと本発明によらない非球面レンズの比較
【図２】本発明の実施に伴う非球面レンズ成形プロセス図
【図３】本発明の第２実施形態による積層型回折光学素子
【図４】本発明の実施に伴う積層型回折光学素子成形プロセス図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１３】
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態による非球面レンズ１００を示すものである。ベース基板１上に、紫外線硬化型樹脂で成形された１層目樹脂層３１が形成され、更にその上に１層目樹脂層３１を覆う様にして紫外線硬化型樹脂で成形された２層目樹脂層３２が形成された構造となっている。２層目樹脂層は、要求された光学性能を満足すべき非球面形状を有している。ベース基板１の材質は、光学特性、耐久性、信頼性を満足するものであれば、ガラス、樹脂の何れでも構わない。ガラスの場合は、一般的な光学ガラスから選定すれば良いが、紫外線硬化型樹脂を使用するので紫外線透過率の大きなものが好ましく使用される。具体的にはランタン系の高屈折率低分散ガラスであるＳ−ＬＡＨ５５（（株）オハラ製）や超低分散ガラスであるＳ−ＦＰＬ５１（（株）オハラ製）などが好ましく使用される。一方、樹脂の場合は紫外線硬化を行うのに支障の生じないものであれば良い。具体的にはチオウレタン系樹脂やポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート等は好ましく使用される。
【００１４】
図１（ｂ）では、従来の２層レプリカ成形法による非球面レンズが１層目樹脂層の最外縁部で光散乱を発生させている様子を示している。本発明で解決しようとする課題である１層目樹脂層の最外縁部での光散乱は、最外縁部で急峻な屈折率差が生じていることが原因となっていると推定される。屈折率０．００１前後の小さい差でも急峻に変化すると人の目に認識される様になる。屈折率差の生じる原因は二つ考えられ、一つ目は１層目樹脂層内での局所的な屈折率分布、二つ目は１層目樹脂層と２層目樹脂層界面での屈折率差である。最外縁部に存在する樹脂は、ベース基板と型に接している面積がその他の部分よりも大きく、樹脂流動性、型との密着性などの影響を受け易い。その為、最外縁部は樹脂の硬化収縮の影響を受け易く、応力歪みが発生して局所的に密度分布を持つことになり、結果として屈折率差を生じることになると推定される。二つ目に関しては、１層目と２層目が同一材料であっても、成形後の１層目表面は酸化などの外的要因の影響も受けるため、２層目とは屈折率が変化すると推定される。
【００１５】
次に、図１（ａ）に示した非球面レンズの製造方法について、図２を用いて説明する。
【００１６】
図２（ａ）は所望の形状を有する型２上に１層目樹脂層となる紫外線硬化型樹脂３１ａを滴下させ、ベース基材１と接液させる工程を示している。
紫外線硬化型樹脂としては、アクリレート系樹脂などを使用することができる。また、型２の材料は加工性、耐久性、樹脂との密着力などの観点からステンレス鋼（ＳＵＳ材及びウッデホルム社製ＳＴＡＶＡＸなど）やＮｉＰなどが好ましく使用される。また、必要に応じてＣｒＮなどのコートを施しても良い。
【００１７】
次いで、図２（ｂ）で示す様にベース基板１の樹脂層とは反対側の面から加圧用ガラス４を介してベース基板１と型２とに挟まれた空間にある紫外線硬化型樹脂３１ａに圧力をかけて有効径外まで押し拡げた。加圧ガラス４は基板１を均一に加圧する為に使用され、基板１と接する側は基板１と同一の曲率を有する球面形状、反対側は加圧方向に対して垂直な平面形状を有している。また材質は、これを通して紫外線を照射するため、紫外線透過率の大きなものが要求され、理想的にはベース基板１と同材質のものが良い。加圧ガラスにかける圧力は、使用する樹脂の粘度、ベース基板の形状、及び成形する樹脂層の形状により決定されるが、０．０１〜１０Ｎ／ｍｍ２の範囲であれば充填性、泡の巻き込み等の課題が発生しない。
【００１８】
その後、図２（ｃ）で示す様に、減光マスク６、加圧ガラス４、ベース基板１を通して紫外線硬化型樹脂３１ａに所望量の紫外線を照射する。ここで、照射する紫外線量について説明する。前述の要因により、非球面レンズ端部での光散乱を抑制するためには、１層目樹脂層の最外縁部での屈折率変化を低減させることが必要となる。硬化収縮に起因している屈折率変化を低減させるには、応力を緩和させての成形が必要となる。応力を緩和させての成形は、具体的には樹脂の硬化反応率を低下させることで達成され、特に硬化反応率６０％以下の状態が好ましい。硬化収縮に伴い局所的に密度の粗密状態が作られ始めるが、硬化反応率が６０％以下の樹脂は流動性があり、粗の部分へ樹脂が補完されて、粗密状態を低減させる。一方、６０％より大きくなると流動性が著しく低下し、粗の部分への樹脂の補完がなされず粗密状態が進行していき、応力歪みが発生してしまう。本発明では最外縁部での硬化反応率を０％以上６０％以下にして、樹脂補完が行われる状態で離型するので１層目成形後の最外縁部では、応力歪みの小さい状態が保たれている。
【００１９】
一方、光学有効径内では硬化反応率は８０％以上１００％以下の範囲にするのが良い。
８０％より小さい硬化反応率で離型を行うとその後の形状変化量が大きく、型の転写精度が低下してしまうためである。光学有効径外では、型の転写精度が低下することは問題とはならなかったが、光学有効径内では型の設計値通りに転写成形される必要がある。
【００２０】
これらの理由により、光学有効径内では硬化反応率が８０％以上１００％以下となる量の紫外線を照射し、最外縁部では硬化反応率が０％以上６０％以下となる量の紫外線を照射する必要がある。硬化反応率が完了する紫外線照射量は、使用する樹脂、ベース基板、加圧ガラスなどにより決定されるが、一般的にアクリレート系樹脂の場合０．５〜５０Ｊ／ｃｍ２の照射量が必要となる。紫外線の照射量を制御する方法については特に限定されるものではなく、光学有効径内外で透過率の異なる減光マスクを介した照射、領域毎に波長を変化させた照射、領域毎に時間を変えた照射、領域毎に照度を変えた照射、など種々方法が考えられる。図２（ｃ）では、減光マスクを使用した方法を図示している。ここで減光マスク６は、ベースとなる石英基板にＣｒやＡｌなどの金属膜を所望の領域が所望の透過率となる様に成膜されたものである。
【００２１】
紫外線硬化型樹脂の反応率は、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換型赤外分光計）を用いて算出することが出来る。具体的には、硬化反応に寄与するＣ＝Ｃ二重結合の振動が表す波数（８０９ｃｍ−１）の濃度と寄与しないＣ−Ｃ単結合の振動が表す波数（７６３ｃｍ−１）の濃度を測定し、その比率を各照射量毎に算出し、初期（照射量０）との比較で反応率とする。加圧ガラス４には、型の転写性を向上させる目的で前述の加圧力をかけ続けながら、紫外線照射を行うことが好ましい。圧力は、使用する樹脂の硬化収縮率、成形する樹脂層の形状などにより決定されるが、充填の時と同様に０．０１〜１０Ｎ／ｍｍ２の範囲であれば硬化収縮に伴う形状異常などの課題が発生しない。
【００２２】
次いで、離型を行い１層レプリカ成形品（図２（ｄ））が得られる。この時の成形品は領域毎に硬化反応率が異なる状態であり、光学有効径内の３１ｂでは８０％以上であり、その外側の３１ｃでは６０％以下である。
【００２３】
次に、１層目の時と同様に２層目の樹脂３２ａを所望の形状を有する型７上に滴下して、１層目樹脂層が成形されているベース基板１と接液する（図２（ｅ））。２層目の樹脂３２ａとしては１層目と同様にアクリレート系樹脂などの紫外線硬化型樹脂が使用される。型７は１層目成形品と同心円の関係にあり、１層目成形品よりも径の大きな形状を有している。つまり、１層目成形品を完全に覆う状態にある。また、型の材質は１層目の型２と同様にステンレス鋼（ＳＵＳ材及びウッデホルム社製ＳＴＡＶＡＸなど）やＮｉＰなどが好ましく使用される。その後、１層目樹脂層を成形した時と同様にベース基板１の樹脂層とは反対側の面から加圧用ガラス４を介してベース基板１と型７とに挟まれた空間にある紫外線硬化型樹脂３２ａに圧力をかけて押し拡げて樹脂充填を行なう。樹脂を完全に充填した後、ベース基材１と１層目樹脂層３１を通して紫外線硬化型樹脂３２ａに所望量の紫外線を照射する（図２（ｆ））。この時の照射量は紫外線硬化型樹脂３２ａ、３１ｂ及び３１ｃが硬化反応率が８０％以上となる量であり、アクリート系樹脂を使用した場合には、１〜５０Ｊ／ｃｍ２の範囲である。この時の紫外線照射の初期段階では、１層目最外縁部で１層目樹脂と２層目樹脂が流動性のある段階で融合された状態となり、界面での急峻な屈折率変化も抑制される。そして、１層樹脂層と２層目樹脂層の屈折率差が、１層目樹脂層端部で最小となるようにすることができる。つまり、１層目樹脂３１ａを照射する時は、１層目最外縁部樹脂の流動性が確保される６０％以下にしておかなければならない。
【００２４】
２層目樹脂への紫外線照射によって１層目最外縁部の樹脂３１ｃの硬化反応率も上昇するが、周囲に２層目樹脂３２ａが多量に存在しているので形状異常および応力歪みは発生しない。紫外線照射を開始すると、１層目最外縁部の樹脂３１ｃの流動性は低下し始めるが、この段階では２層目樹脂３２ａの反応率は６０％以下で流動性の高い状態にあり、これらが補完されて形状異常および応力歪みを緩和させる。
【００２５】
所望量の紫外線を照射を照射した後、離型を行って図１（ａ）に示した２層レプリカ成形品を完成させる。
【００２６】
（実施例１）
上述で説明した製造方法で２層レプリカ成形法による非球面レンズを作成した。ベース基板として、硝材ＢＫ７の球面ガラスレンズ（φ３５ｍｍ）を使用した。レンズのレプリカを形成する側の面には樹脂との密着性を高める目的でカップリング処理を施した。カップリング液は、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業社製  ＫＢＭ５０３）を水とエタノールの混合液（水１０％）に５％濃度で溶かし、ｐＨ調整として酢酸を０．５％添加したものを使用した。このカップリング液をスプレーコーターで塗布し、１００℃のオーブン内で１時間の脱水乾燥処理をした。レンズの反対側の面にはＳｉＯ２とＳｉＯで構成される反射防止膜を成膜している。
【００２７】
型はステンレス鋼（ウッデホルム社製ＳＴＡＶＡＸ）の土台にＮｉＰを１５０μｍメッキしたものを研削機で所望の形状に加工したものを使用した。今回使用した金型では、光学有効径外の樹脂幅（成形幅）は３ｍｍとした。
【００２８】
次いで、ウレタン変性ポリエステルアクリレートを主成分としたものに光反応開始剤（日本チバガイギ社製  Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４）を添加した紫外線硬化型樹脂材料２００ｍｇを型に滴下した（図２（ａ））。レンズを１ｍｍ／秒の速度でゆっくりと下降させ、滴下した樹脂材料とレンズを接触させた後、空気（泡）を巻き込まないように加圧用ガラス（材質  ＢＫ７）を通してレンズに２５００Ｎ（２．６Ｎ／ｍｍ２）の圧力をかけ、レンズと型とに挟まれた空間にある樹脂を光学有効径外まで押し拡げた（図２（ｂ））。
【００２９】
その状態で、加圧用ガラスとレンズ及び減光マスクを通して樹脂材料に所望量の紫外線を照射して、レンズと樹脂を一体化させた（図２（ｃ））。使用した減光マスクは有効径外から１．５ｍｍ外側までは紫外光を９０％透過させ、その外側では紫外光を１０％まで減光する様な設計になっているものである。また、紫外線照射装置はＨＯＹＡ  ＣＡＮＤＥＯ  ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ社製のＵＶ光源ＵＬ７５０を使用し、紫外線の照射量は減光マスクの透過率９０％領域を通した状態で６Ｊ／ｃｍ２（５０ｍＷ／ｃｍ２の照度で１２０秒照射）とした。この照射量での樹脂の反応率を前述したＦＴ−ＩＲを使用する方法で測定したところ９０％であり、照度が１０％まで減光された最外縁部での反応率は３０％であった。
【００３０】
紫外線照射後、レンズの周囲を引き上げることにより、一体化したレンズと１層目樹脂層を金型から離型させて１層レプリカ成形品を得た（図２（ｄ））。
【００３１】
次に、所望の非球面形状を有する金型の上に、２層目樹脂層となる紫外線硬化樹脂材料を３５０ｍｇ滴下させた（図２（ｅ））。金型は１層目の時と同様に、ステンレス鋼（ウッデホルム社製ＳＴＡＶＡＸ）の土台にＮｉＰを１５０μｍメッキしたものを研削機で所望の形状に加工したものを使用した。また、樹脂材料も１層目と同一のものを使用した。
【００３２】
１層目樹脂層を成形した時と同様に、レンズを１ｍｍ／秒の速度でゆっくりと下降させてレンズと樹脂材料を接液させ、空気を巻き込まない様に加圧して２層目樹脂を充填させた。その状態で加圧用ガラスとレンズを通して、１層目樹脂層の時と同一のＵＶ光源（ＵＬ７５０）を使用し３０Ｊ／ｃｍ２（５０ｍＷ／ｃｍ２の照度で６００秒照射）の照射を行って、レンズと１層目樹脂層、２層目樹脂層を一体化させた（図２（ｆ））。この時の硬化反応率は１層目樹脂層と２層目樹脂層の全領域で１００％であった。
【００３３】
１層目樹脂層の時と同様にレンズの周囲を引き上げることにより、金型から一体化したレンズと樹脂層を離型させて所望の形状を有する非球面レンズを得た（図１（ａ））。
【００３４】
成形された非球面レンズは端部での光散乱が無く、環境耐久性も問題無かった。光散乱はハロゲン光源（林時計工業社製  ＬｕｍｉｎａｒＡｃｅＬＡ−１５０ＵＥ）を使用した外観検査及び分光光度計（日立ハイテクノロジー社製  Ｕ−４０００）を使用した散乱率測定を行った。透過光以外の積算光量を分光光度計で測定し、入射光量に対する散乱光量の割合を算出して散乱率とした。また、環境耐久試験は干渉計（ＺＹＧＯ社製干渉計  ＶｅｒｉＦｉｒｅＡＴ）での干渉縞計測による面精度測定を耐久試験前後で実施して、共に設計値からのずれがニュートン０．５本以内であることを確認した。
【００３５】
（第２の実施の形態）
上記では、１層目、２層目共に型を使用した例を示したが、本案の本質は２層以上の多層成形の際に、先に形成した層の端部で光散乱による不良が発生するのを抑制することであるので、２層目以降に型を使用しない接合レンズなどの成形にも有効である。
【００３６】
図３（ａ）は、本発明での実施の形態による積層型回折光学素子２００を示す断面図である。図中で９はメニスカス形状の第１のベースレンズであり、１０は凸形状の第２のベースレンズである。第１、第２のベースレンズ９、１０の間には、第１のベースレンズ９側から、第１の樹脂層１１と第２の樹脂層１２が形成されている。第１の樹脂層１１と第２の樹脂層１２は紫外線により硬化する紫外線硬化型樹脂であり、それぞれの樹脂材料には屈折率を調整する目的で無機微粒子を分散している。第１の樹脂層と第２の樹脂層の境界面は鋸歯状断面の回折格子形状をなしており、この回折格子形状と２つの樹脂層の屈折率差により積層型回折光学素子は回折作用を発現する。また、第２樹脂層１２は第１の樹脂層１１を覆うように成形されている。図３（ｂ）に図示した様に第２の樹脂層１２が第１の樹脂層１１よりも小さい場合、空気−樹脂界面の面積が増大し、散乱を抑制することが困難になる。
【００３７】
積層型回折光学素子２００の製造方法を図４を用いて説明する。まず、図４（ａ）に示すように、所望の格子形状を有する金型１３の上に、１層目樹脂層となる紫外線硬化樹脂材料１１ａをディスペンサーで適量滴下する。金型の材質は第１の実施形態と同様でステンレス鋼を研削機で加工したものが好ましく使用される。また、紫外線硬化型樹脂も第１の実施形態同様でアクリレート系樹脂が好ましく使用され、ここに屈折率を調整する目的で無機微粒子が分散してある。無機微粒子は、所望とする屈折率と樹脂材料、光学特性により決定されるが、酸化チタン、酸化インジウム錫、酸化ジルコニアなどが好ましく使用される。
【００３８】
次に、図４（ｂ）に示すように、紫外線硬化樹脂材料１１ａの上にベースレンズ９を配置し、ベースレンズ９を徐々に下降させることにより、滴下した紫外線硬化樹脂材料１１ａとベースレンズ９を接触させる。空気（泡）を巻き込まないようにベースレンズ９と金型１３間に紫外線硬化樹脂材料１１ａを充填する。ベースレンズ９の材質は光学特性、耐久性、信頼性を満足するものであれば、ガラス、樹脂の何れでも構わない。第１の実施形態の時と同様に、ランタン系の高屈折率低分散ガラスであるＳ−ＬＡＨ５５（（株）オハラ製）や超低分散ガラスであるＳ−ＦＰＬ５１（（株）オハラ製）などが好ましく使用される。一方、樹脂の場合は紫外線硬化を行うのに支障の生じないものであれば良く、チオウレタン系樹脂やポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート等は好ましく使用される。尚、ベースレンズ９には、あらかじめ紫外線硬化樹脂材料１１ａとの密着性を高めるため、表面にシランカップリング剤をスピンナーで塗布した後、オーブンで乾燥しておく。
【００３９】
次に、図４（ｃ）に示すように、減光マスク１４とベースレンズ９を通して紫外線を照射して紫外線硬化樹脂材料１１ａを硬化させ、ベースレンズ９と一体化する。ここで減光マスク１４は、ベースとなる石英基板にＣｒやＡｌなどの金属膜を所望の領域が所望の透過率となる様に成膜されたものである。具体的には、光学有効径内では硬化反応率が８０％以上１００％以下、光学有効径よりも外側の最外縁部では硬化反応率が０％以上６０％以下となる様に透過率が制御された成膜が成されている。
【００４０】
次に、図４（ｄ）に示すように、ベースレンズ９の周囲を引き上げることにより、金型１３から一体化したベースレンズ９と１層目樹脂層１１を離型させて１層レプリカ成形品２０１を得た。この時の１層目樹脂層の硬化反応率は光学有効径内１１ｂでは８０％以上、光学有効径外１１ｃでは６０％以下である。
【００４１】
次に、積層型回折光学素子２００の素子形態となるように、２層目樹脂層１２を積層形成する工程を説明する。
【００４２】
図４（ｅ）に示すように、第２のベースレンズ１０の上に２層目の樹脂層となる紫外線硬化型樹脂材料１２ａをディスペンサーにより滴下する。２層目樹脂材料は１層目樹脂材料と同様でアクリレート系樹脂に無機微粒子を分散したものである。屈折率を調整する目的で官能基にフッ素を含んだものを使用しても良い。
【００４３】
次に、図４（ｆ）に示すように、前記で成形した１層レプリカ成形品２０１を、１層目樹脂層１１ｂ、１１ｃを下にして、紫外線硬化樹脂材料１２ａの上に配置し、１層レプリカ成形品２０１を徐々に下降させる。滴下した紫外線硬化樹脂材料１２ａと１層目樹脂層を接触させ、空気（泡）を巻き込まないように第２のベースレンズ１０と１層目樹脂層１１ｂ、１１ｃの間に紫外線硬化樹脂材料１２ａを充填する。
【００４４】
次に、図４（ｇ）に示すように、１層レプリカ成形品２０１を通して紫外線を照射して紫外線硬化樹脂材料１２ａを硬化させ、ベースレンズ９、１層目樹脂層１１、２層目樹脂層１２、第二のベースレンズ１０を一体化して図３に示した積層型回折光学素子２００を完成させる。
【００４５】
（実施例２）
上述で説明した製造方法で２層レプリカ成形法による積層型回折格子を作成した。ベースレンズは、硝材Ｓ−ＬＡＨ５５（（株）オハラ製）を球面形状に加工（レプリカ成形面は曲率半径Ｒ２００で凹形状、反対側の面はＲ３００に設計）したφ５５ｍｍのものを準備した。レプリカを形成する側の面には樹脂との密着性を高める目的でカップリング処理を施した。カップリング液は、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業社製  ＫＢＭ５０３）を水とエタノールの混合液（水１０％）に５％濃度で溶かし、ｐＨ調整として酢酸を０．５％添加したものを使用した。このカップリング液をスプレーコーターで塗布し、１００℃のオーブン内で１時間の脱水乾燥処理をした。レンズの反対側の面にはＳｉＯ２とＳｉＯで構成される反射防止膜を成膜している。
【００４６】
型はステンレス鋼（ウッデホルム社製ＳＴＡＶＡＸ）の土台にＮｉＰを２００μｍメッキしたものを研削機で所望の鋸歯断面形状に加工したものを使用した。今回使用した金型では、光学有効径外の樹脂幅（成形幅）は２．５ｍｍとした。
【００４７】
次いで、ウレタン変性ポリエステルアクリレートを主成分としたものに光反応開始剤（日本チバガイギ社製  Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４）と二酸化ジルコニア微粒子を分散させた紫外線硬化型樹脂材料３４０ｍｇをディスペンサー（武蔵エンジニアリング製  ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ  ＭＡＳＴＥＲ  ＭＰＰ−１）を使用して型に滴下した（図４（ａ））。レンズを０．１ｍｍ／秒の速度でゆっくりと下降させ、滴下した樹脂材料とレンズを接触させた後、空気（泡）を巻き込まないようにレンズと型とに挟まれた空間にある樹脂を有効径外まで押し拡げた（図４（ｂ））。
【００４８】
その状態で、レンズ及び減光マスクを通して樹脂材料に所望量の紫外線を照射して、レンズと樹脂を一体化させた（図４（ｃ））。使用した減光マスクは有効径外から０．５ｍｍ外側までは紫外光を９０％透過させ、そこから外側１．０ｍｍで紫外光を７％まで順次減光し、更にその外側１．０ｍｍは紫外線透過率を７％にする様な設計になっているものである。
【００４９】
また、紫外線照射装置はＨＯＹＡ  ＣＡＮＤＥＯ  ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ社製のＵＶ光源ＵＬ７５０を使用し、紫外線の照射量は減光マスクの透過率９０％領域を通した状態で３０Ｊ／ｃｍ２（３０ｍＷ／ｃｍ２の照度で１０００秒照射）とした。この照射量での樹脂の反応率を前述したＦＴ−ＩＲを使用する方法で測定したところ光学有効径内及び光学有効径の０．５ｍｍ外側までの領域では１００％であり、照度が７％まで減光された最外縁部での反応率は６０％であった。
【００５０】
紫外線照射後、レンズの周囲を引き上げることにより、一体化したレンズと１層目樹脂層を金型から離型させて１層レプリカ成形品を得た（図４（ｄ））。
【００５１】
次に、第２のベースレンズの上に、２層目樹脂層となる紫外線硬化樹脂材料を４５ｍｇディスペンサーを使用して滴下させた（図４（ｅ））。ベースレンズは硝材Ｓ−ＦＳＬ５（（株）オハラ製）を球面形状に加工（レプリカ成形面は曲率半径Ｒ２００で凸形状、反対側の面はＲ３６０に設計）したφ４８ｍｍのものを準備した。１層目の時と同様にレプリカ成形面にはカップリング処理を施し、反対側の面には反射防止膜を成膜した。２層目樹脂材料はウレタン変性ポリエステルアクリレートを主成分としたものに光反応開始剤（日本チバガイギ社製  Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４）と酸化インジウム錫微粒子を分散させたものを使用した。
【００５２】
１層目樹脂層を成形した時と同様に、レンズを０．１ｍｍ／秒の速度でゆっくりと下降させてレンズと樹脂材料を接液させ、空気を巻き込まない様に、かつ１層目樹脂を完全に覆う領域まで２層目樹脂を押し拡げて充填させた（図４（ｆ））。
【００５３】
その状態で１層レプリカ成形品を通して、１層目樹脂層の時と同一のＵＶ光源（ＵＬ７５０）を使用し１２．４Ｊ／ｃｍ２（１７ｍＷ／ｃｍ２の照度で７３０秒照射）の照射を行った（図４（ｇ））。この時の硬化反応率は１層目樹脂層と２層目樹脂層共に光学有効径内では１００％であり、最外縁部では９２％であった。
【００５４】
これにより、レンズと１層目樹脂層、２層目樹脂層を一体化させ、図３（ａ）に示した２層レプリカ成形法による積層型回折格子を得た。
【００５５】
成形された積層型回折格子は素子単体及び鏡筒組み込みの双方の試験で端部での光散乱が無く、環境耐久性も問題無かった。光散乱はハロゲン光源（林時計工業社製  ＬｕｍｉｎａｒＡｃｅＬＡ−１５０ＵＥ）を使用した外観検査及び分光光度計（日立ハイテクノロジー社製  Ｕ−４０００）を使用した散乱率測定を行った。また、環境耐久試験は干渉計（ＺＹＧＯ社製干渉計  ＶｅｒｉＦｉｒｅＡＴ）での干渉縞計測による面精度測定を耐久試験前後で実施して、共に設計値からのずれがニュートン０．５本以内であることを確認した。更に、回折効率測定も耐久試験前後で実施して、変動が０．５％以内であることを確認した。回折効率は、作成した回折光学素子の格子間隔が１００（μｍ）となる領域（素子の周辺部）に光軸方向から回折光学素子に光を入射させて、回折光の出射側に設計次数の回折光のみを通過させるスリットを配して、分光光度計で光量を測定することによって算出した。なお、測定の精度を保証するため、測定は２３±０．５℃、５０±１０％の環境下で実施した。
【００５６】
（実施例３）
上記の実施例２と全く同一の材料及び方法により、紫外線硬化型樹脂材料をレンズと型とに挟まれた空間内で、空気（泡）を巻き込まないように有効径外まで押し拡げた（図４（ｂ））。
【００５７】
その状態で、レンズ及び減光マスクを通して樹脂材料に所望量の紫外線を照射して、レンズと樹脂を一体化させた（図４（ｃ））。使用した減光マスクは有効径外から０．５ｍｍ外側までは紫外光を８５％透過させ、そこから外側１．０ｍｍで紫外光を０％まで順次減光し、更にその外側１．０ｍｍ幅では紫外線を完全に遮光する様な設計になっているものである。最外縁部の樹脂に紫外線を照射しない様にする為、マスクはベース材質をポリメチルメタクリレートのものをレンズに接触させて使用した。
【００５８】
また、紫外線照射装置は実施例２と同様のＨＯＹＡ  ＣＡＮＤＥＯ  ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ社製のＵＶ光源ＵＬ７５０を使用し、紫外線の照射量は減光マスクの透過率８５％領域を通した状態で５．４Ｊ／ｃｍ２（３０ｍＷ／ｃｍ２の照度で１８０秒照射）とした。この照射量での樹脂の反応率を前述したＦＴ−ＩＲを使用する方法で測定したところ光学有効径内及び光学有効径の０．５ｍｍ外側までの領域では８０％であり、最外縁部では完全に遮光されていたため、反応率は０％であった。
【００５９】
紫外線照射後、レンズの周囲を引き上げることにより、一体化したレンズと１層目樹脂層を金型から離型させて１層レプリカ成形品を得た（図４（ｄ））。この時、縁部１．０ｍｍ幅に存在している未硬化樹脂の一部が型側に取り残されたが、光学有効径からも離れており、また離型の際にも特に問題は発生しなかった。
【００６０】
以下実施例２と全く同様にして２層目樹脂層を成形した。具体的には、第２のベースレンズの上に、２層目樹脂層となる紫外線硬化樹脂材料を４５ｍｇディスペンサーを使用して滴下させた（図４（ｅ））。ベースレンズは硝材Ｓ−ＦＳＬ５（（株）オハラ製）を球面形状に加工（レプリカ成形面は曲率半径Ｒ２００で凸形状、反対側の面はＲ３６０に設計）したφ４８ｍｍのものを準備した。１層目の時と同様にレプリカ成形面にはカップリング処理を施し、反対側の面には反射防止膜を成膜した。２層目樹脂材料はウレタン変性ポリエステルアクリレートを主成分としたものに光反応開始剤（日本チバガイギ社製  Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４）と酸化インジウム錫微粒子を分散させたものを使用した。
【００６１】
１層目樹脂層を成形した時と同様に、レンズを０．１ｍｍ／秒の速度でゆっくりと下降させてレンズと樹脂材料を接液させ、空気を巻き込まない様に、かつ１層目樹脂を完全に覆う領域まで２層目樹脂を押し拡げて充填させた（図４（ｆ））。
【００６２】
その状態で１層レプリカ成形品を通して、１層目樹脂層の時と同一のＵＶ光源（ＵＬ７５０）を使用し１２．４Ｊ／ｃｍ２（１７ｍＷ／ｃｍ２の照度で７３０秒照射）の照射を行った（図４（ｇ））。この時の硬化反応率は１層目樹脂層と２層目樹脂層共に光学有効径内では１００％であり、最外縁部では９０％であった。
【００６３】
これにより、レンズと１層目樹脂層、２層目樹脂層を一体化させ、図３（ａ）に示した２層レプリカ成形法による積層型回折格子を得た。
【００６４】
成形された積層型回折格子は素子単体及び鏡筒組み込みの双方の試験で端部での光散乱が無く、環境耐久性も問題無かった。光散乱はハロゲン光源（林時計工業社製  ＬｕｍｉｎａｒＡｃｅＬＡ−１５０ＵＥ）を使用した外観検査及び分光光度計（日立ハイテクノロジー社製  Ｕ−４０００）を使用した散乱率測定を行った。また、環境耐久試験は干渉計（ＺＹＧＯ社製干渉計  ＶｅｒｉＦｉｒｅＡＴ）での干渉縞計測による面精度測定を耐久試験前後で実施して、共に設計値からのずれがニュートン０．５本以内であることを確認した。更に、回折効率測定も耐久試験前後で実施して、変動が０．５％以内であることを確認した。回折効率は、作成した回折光学素子の格子間隔が１００（μｍ）となる領域（素子の周辺部）に光軸方向から回折光学素子に光を入射させて、回折光の出射側に設計次数の回折光のみを通過させるスリットを配して、分光光度計で光量を測定することによって算出した。なお、測定の精度を保証するため、測定は２３±０．５℃、５０±１０％の環境下で実施した。
【００６５】
（比較例１）
上記の実施例２と全く同一の材料及び方法により、紫外線硬化型樹脂材料をレンズと型とに挟まれた空間内で、空気（泡）を巻き込まないように有効径外まで押し拡げた（図４（ｂ））。
【００６６】
その状態で、減光マスクは使用せずにレンズを通して樹脂材料に所望量の紫外線を照射して、レンズと樹脂を一体化させた。紫外線照射装置は実施例２と同様のＨＯＹＡ  ＣＡＮＤＥＯ  ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ社製のＵＶ光源ＵＬ７５０を使用し、紫外線の照射量は３．０Ｊ／ｃｍ２（３０ｍＷ／ｃｍ２の照度で１００秒照射）とした。この照射量での樹脂の反応率を前述したＦＴ−ＩＲを使用する方法で測定したところ、全領域で７０％となっていた。
【００６７】
紫外線照射後、レンズの周囲を引き上げることにより、一体化したレンズと１層目樹脂層を金型から離型させて１層レプリカ成形品を得た（図４（ｄ））。
【００６８】
以下実施例２と全く同様にして２層目樹脂層を成形した。具体的には、第２のベースレンズの上に、２層目樹脂層となる紫外線硬化樹脂材料を４５ｍｇディスペンサーを使用して滴下させた（図４（ｅ））。ベースレンズは硝材Ｓ−ＦＳＬ５（（株）オハラ製）を球面形状に加工（レプリカ成形面は曲率半径Ｒ２００で凸形状、反対側の面はＲ３６０に設計）したφ４８ｍｍのものを準備した。１層目の時と同様にレプリカ成形面にはカップリング処理を施し、反対側の面には反射防止膜を成膜した。２層目樹脂材料はウレタン変性ポリエステルアクリレートを主成分としたものに光反応開始剤（日本チバガイギ社製  Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４）と酸化インジウム錫微粒子を分散させたものを使用した。
【００６９】
１層目樹脂層を成形した時と同様に、レンズを０．１ｍｍ／秒の速度でゆっくりと下降させてレンズと樹脂材料を接液させ、空気を巻き込まない様に、かつ１層目樹脂を完全に覆う領域まで２層目樹脂を押し拡げて充填させた（図４（ｆ））。
【００７０】
その状態で１層レプリカ成形品を通して、１層目樹脂層の時と同一のＵＶ光源（ＵＬ７５０）を使用し１２．４Ｊ／ｃｍ２（１７ｍＷ／ｃｍ２の照度で７３０秒照射）の照射を行った（図４（ｇ））。この時の硬化反応率は１層目樹脂層と２層目樹脂層共に光学有効径内では１００％であり、最外縁部では９３％であった。
【００７１】
これにより、レンズと１層目樹脂層、２層目樹脂層を一体化させ、図３（ａ）に示した２層レプリカ成形法による積層型回折格子を得た。
【００７２】
成形された積層型回折格子について、面精度測定と回折効率測定を実施したところ、面精度は規格を満足していたが、回折効率は９９％以上の規格を満足していなかった。上記実施例と同様で、面精度は干渉計（ＺＹＧＯ社製干渉計  ＶｅｒｉＦｉｒｅＡＴ）での干渉縞計測を行い、設計値からのずれがニュートン０．５本以内であることを確認した。回折効率は、作成した回折光学素子の格子間隔が１００（μｍ）となる領域（素子の周辺部）に光軸方向から回折光学素子に光を入射させて、回折光の出射側に設計次数の回折光のみを通過させるスリットを配して、分光光度計で光量を測定することによって算出した。なお、測定の精度を保証するため、測定は２３±０．５℃、５０±１０％の環境下で実施した。
【００７３】
更に、素子を分解して透過型電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ製  高分解能電界放出形走査電子顕微鏡Ｓ−４８００）で格子の高さを測定したところ、設計値に対して４００ｎｍ低くなっており型転写性が悪かった。
【００７４】
また、成形された積層型回折格子について、素子単体及び鏡筒組み込みの双方の試験で端部での光散乱を確認したところ、何れの場合でも端部での散乱が確認された。光散乱はハロゲン光源（林時計工業社製  ＬｕｍｉｎａｒＡｃｅＬＡ−１５０ＵＥ）を使用した外観検査を実施した。
【符号の説明】
【００７５】
１  ベース基板
２  １層目樹脂層用の型
３１  １層目樹脂層
３２  ２層目樹脂層
４  加圧用ガラス
５  紫外線
６  減光マスク
７  ２層目樹脂層用の型
９  第１のベースレンズ
１０  第２のベースレンズ
１１  １層目樹脂層
１２  ２層目樹脂層
１３  １層目樹脂層用の型
１４  減光マスク
１００  本発明による２層レプリカ成形品（非球面レンズ）
１０１  従来の２層レプリカ成形品（非球面レンズ）
２００  本発明による２層レプリカ成形品（積層型回折光学素子）
【図１】
2014210352.tif 000003
【図２】
2014210352.tif 000004
【図３】
2014210352.tif 000005
【図４】
2014210352.tif 000006