(57)【要約】【課題】  複合光学プリズムは、基材、第一プリズム頂点、第二プリズム頂点と第一谷を含む。【解決手段】  基材は所定光源に対し高透過性を有する。第一プリズム頂点は基材上に位置し、かつ基材との間に第一界面を有する。第二プリズム頂点は基材上に位置し、かつ基材との間に第二界面を有する。第一谷は基材上に位置し、かつ第一プリズム頂点と第二プリズム頂点との間に位置する。【選択図】  図７
2018045015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明リブ構造であって、
光源に対し高透過性を有する基材と、
第一頂角と第一高さを有し、前記基材から垂直に延伸し、かつ前記基材に対し異なる重合性質を有する第一山形リブと、
第二頂角と第二高さを有し、前記基材から垂直に延伸し、かつ前記第一山形リブと同じ重合性質を有する第二山形リブと、
前記基材上に位置し、かつ前記第一山形リブと前記第二山形リブとの間に位置して、前記透明リブ構造を統合式光学プリズムとする第一谷とを含む、透明リブ構造。
【請求項２】
ガラス基板をさらに含み、前記基材が前記ガラス基板と前記第一谷との間に挟まれている、請求項１に記載の透明リブ構造。
【請求項３】
前記基材、前記第一山形リブと前記第二山形リブの高分子材料が同族物である、請求項１に記載の透明リブ構造。
【請求項４】
前記基材、前記第一山形リブと前記第二山形リブはそれぞれ実質上同じ屈折率を有する、請求項１に記載の透明リブ構造。
【請求項５】
前記重合性質は、自由重合度、統計平均分子量、ガラス転移温度と結晶熔解温度から選ばれる組である、請求項１に記載の透明リブ構造。
【請求項６】
前記第一頂角と前記第二頂角が同じ角度を有する、請求項１に記載の透明リブ構造。
【請求項７】
前記第一高さと前記第二高さが異なる、請求項１に記載の透明リブ構造。
【請求項８】
前記透明リブ構造は、さらに、
前記基材から垂直に延伸する第三山形リブを有し、
第二谷が前記基材上に位置し、かつ前記第三山形リブと前記第二山形リブとの間に位置する、請求項１に記載の透明リブ構造。
【請求項９】
複合光学プリズムであって、
光源に対し高透過性を有する基材と、
前記基材上に位置し、かつ第一頂角と第一高さを有する第一プリズム頂点と、
前記基材上に位置し、かつ第二頂角と第二高さを有する第二プリズム頂点と、
前記基材上に位置し、かつ前記第一プリズム頂点と前記第二プリズム頂点との間に位置する第一谷とを含み、
前記第一プリズム頂点と前記基材との間に第一界面があり、前記第二プリズム頂点と前記基材との間に第二界面がある、複合光学プリズム。
【請求項１０】
ガラス基板をさらに有し、前記基材が前記ガラス基板と前記第一谷との間に挟まれている請求項９に記載の複合光学プリズム。
【請求項１１】
前記第一界面と前記第二界面はそれぞれ高分子材料の界面であり、前記高分子材料の界面の両側がそれぞれ異なる一種の高分子性質を有する、請求項９に記載の複合光学プリズム。
【請求項１２】
前記高分子性質は、自由重合度、統計平均分子量、ガラス転移温度及び結晶熔解温度から選ばれる組である、請求項１１に記載の複合光学プリズム。
【請求項１３】
前記基材、前記第一プリズム頂点と前記第二プリズム頂点はそれぞれ実質上同じ屈折率を有し、前記第一界面と前記第二界面はいずれも光学性質の差異がある界面ではない、請求項９に記載の複合光学プリズム。
【請求項１４】
前記第一頂角と前記第二頂角が同じ角度を有する、請求項９に記載の複合光学プリズム。
【請求項１５】
前記第一高さと前記第二高さが異なる、請求項９に記載の複合光学プリズム。
【請求項１６】
前記複合光学プリズムはさらに、
前記基材上に位置する第三プリズム頂点を有し、
第二谷が前記基材上に位置し、かつ前記第三プリズム頂点と前記第二プリズム頂点との間に位置する、請求項９に記載の複合光学プリズム。
【請求項１７】
光学プリズムを形成する方法であって、
第一柱状溝と第二柱状溝を有する型板を提供するステップと、
前記第一柱状溝と前記第二柱状溝中にそれぞれ第一重合可能な材料を充填し、かつ前記第一重合可能な材料によって前記第一柱状溝と前記第二柱状溝が連結しないようにするステップと、
前記第一柱状溝と前記第二柱状溝中の前記第一重合可能な材料を予備重合材料にする予備重合ステップと、
第二重合可能な材料を塗布し、前記第二重合可能な材料が、前記第一柱状溝中及び前記第二柱状溝中に位置する前記予備重合材料に同時に接触するようにするステップと、
前記第二重合可能な材料を塗布した後、ガラス基板で前記第二重合可能な材料の上を覆うステップと、
前記予備重合材料と前記第二重合可能な材料を共に重合させて、それぞれ第一最終重合材料と第二最終重合材料とし、即ち、光学プリズムを得る最終重合ステップとを含み、
前記第一柱状溝中及び前記第二柱状溝中に位置する前記予備重合材料は、前記第二重合可能な材料と共に重合した後、それぞれ第一界面と第二界面を形成する、光学プリズムを形成する方法。
【請求項１８】
前記第一最終重合材料と前記第二最終重合材料はそれぞれ異なる高分子性質を有し、
前記高分子性質は自由重合度、統計平均分子量、ガラス転移温度及び結晶熔解温度から選ばれる組である、請求項１７に記載の光学プリズムを形成する方法。
【請求項１９】
前記予備重合材料と前記第二重合可能な材料が共に重合した後、それぞれ実質上同じ屈折率を有し、前記第一界面と前記第二界面は高分子材料の界面であり、光学性質の差異がある界面ではない、請求項１７に記載の光学プリズムを形成する方法。
【請求項２０】
前記第一柱状溝は第一底角を有し、前記第二柱状溝は第二底角を有し、かつ前記第一底角と前記第二底角が同じ角度を有する、請求項１７に記載の光学プリズムを形成する方法。
【請求項２１】
前記第一柱状溝の深さと前記第二柱状溝の深さが異なる、請求項１７に記載の光学プリズムを形成する方法。
【請求項２２】
前記光学プリズムの形成方法は、さらに、
前記型板が第三柱状溝を有し、前記最終重合ステップを経た後、前記第三柱状溝中に位置する第三最終重合材料と前記第二最終重合材料が共に第三界面を形成する、請求項１７に記載の光学プリズムを形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は透明リブ構造、複合光学プリズム、及び光学プリズムを形成する方法に関する。特に、本発明は段階式重合ステップの方法により、光学プリズムにおける基材と複数のプリズム頂点を最終的に一括構築し、統合式光学プリズムに用いることができる透明リブ構造を得て、及びこの光学プリズムを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリズムは透明な光学素子であり、２つ又は２つ以上の屈折平面によって構成される透明素子であり、一般的には断面が特定の幾何形状を有する柱状光学レンズを指す。プリズムは平坦に研磨された表面で光線を屈折させ、光線がプリズムを透過する際に分散（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）作用によってその色がスペクトル中の色に分解されるため、プリズムを用いて光を反射又は異なる偏光に分裂することができる。最も一般的なプリズムは三角プリズム、つまり断面が三角形の柱状レンズであり、長方形の三つの面によって構成される三つのプリズム頂点を有する。プリズムは２つの基本機能を有し、一つは光線を屈折させること、もう一つは分散効果である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のプリズム制作プロセスにおいて、重合反応の後に気泡がプリズム先端付近に蓄積する不具合があった。図９は従来技術の光学プリズムにおいてプリズム先端に気泡がある不具合を示している。図９からわかるように、気泡がプリズムの先端に蓄積されることにより、光学プリズム全体の光学品質が悪化する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
これに鑑み、本発明は透明リブ構造、複合光学プリズム及び光学プリズムを形成する方法を開示している。本発明の光学プリズムを形成する方法によると、得られたプリズム頂点においても山形リブにおいても、孔又は気泡が残留することなく、段階式の重合ステップによって基材とプリズム頂点又は山形リブとの間に光学界面が生じることもない。つまり、本発明が開示する透明リブ構造又は複合光学プリズムは、簡単な作製プロセスと優れた光学品質を両立させることが可能であり、従って本発明の透明リブ構造又は複合光学プリズムは、当然ながら光学プリズム製品として進歩した価値がある。
【０００５】
本発明の第一の形態は透明リブ構造を提供する。本発明の透明リブ構造は、基材、第一山形リブ、第二山形リブと第一谷を含む。基材は所定の光源に対し高透過性を有する。第一山形リブは第一頂角と第一高さを有し、かつ基材から垂直に延伸する。第一山形リブは基材に対し異なる重合性質を有する。第二山形リブは第二頂角と第二高さを有し、かつ基材から垂直に延伸する。第二山形リブと第一山形リブの重合性質が同じである。基材上に位置し、かつ第一山形リブと第二山形リブの間に位置する第一谷により、透明リブ構造が統合式光学プリズムを構成する。
【０００６】
本発明の一実施形態において、透明リブ構造はさらにガラス基板を含み、基材がガラス基板と第一谷の間に挟まれている。
【０００７】
本発明の別の実施形態において、基材、第一山形リブと第二山形リブの高分子材料が同族物である。
【０００８】
本発明の別の実施形態において、基材、第一山形リブと第二山形リブはそれぞれ実質上同じ屈折率を有する。
【０００９】
本発明の別の実施形態において、重合性質は自由重合度、統計平均分子量、ガラス転移温度と結晶熔解温度から選ばれた組である。
【００１０】
本発明の別の実施形態において、第一頂角と第二頂角が同じ角度を有する。
【００１１】
本発明の別の実施形態において、第一高さと第二高さが異なる。
【００１２】
本発明の別の実施形態において、透明リブ構造はさらに、
【００１３】
基材から垂直に延伸する第三山形リブを有し、第二谷が基材上に位置し、且つ第三山形リブと第二山形リブの間に位置する。
【００１４】
本発明の第二の形態は複合光学プリズムを提供する。本発明の複合光学プリズムは、基材、第一プリズム頂点、第二プリズム頂点と第一谷を含む。基材は所定の光源に高透過性を有する。第一プリズム頂点は基材上に位置し、かつ第一頂角と第一高さを有する。第一プリズム頂点と基材の間に第一界面を有する。第二プリズム頂点は基材上に位置し、かつ第二頂角と第二高さを有する。第二プリズム頂点と基材の間に第二界面を有する。第一谷は基材上に位置し、かつ第一プリズム頂点と第二プリズム頂点の間に位置する。
【００１５】
本発明の一実施形態において、複合光学プリズムはさらにガラス基板を含み、基材がガラス基板と第一谷の間に挟まれている。
【００１６】
本発明の別の実施形態において、第一界面と第二界面はそれぞれ高分子材料界面であり、高分子材料界面の両側がそれぞれ異なる高分子性質を有する。
【００１７】
本発明の別の実施形態において、高分子性質は自由重合度、統計平均分子量、ガラス転移温度と結晶熔解温度から選ばれる組である。
【００１８】
本発明の別の実施形態において、基材、第一プリズム頂点と第二プリズム頂点はそれぞれ実質上同じ屈折率を有し、第一界面と第二界面はいずれも光学性質の差異がある界面ではない。
【００１９】
本発明の別の実施形態において、第一頂角と第二頂角が同じ角度を有する。
【００２０】
本発明の別の実施形態において、第一高さと第二高さが異なる。
【００２１】
本発明の別の実施形態において、複合光学プリズムはさらに、
【００２２】
基材上に位置する第三プリズム頂点を含み、第二谷が基材上に位置し、かつ第三プリズム頂点と第二プリズム頂点の間に位置する。
【００２３】
本発明の第三の形態は光学プリズムを形成する方法を提供する。まず、第一柱状溝と第二柱状溝を有する型板を提供する。次に、第一柱状溝と第二柱状溝中にそれぞれ第一重合可能な材料を充填し、かつ第一重合可能な材料によって第一柱状溝と第二柱状溝が連結しないようにする。そして、予備重合ステップを行って、第一柱状溝と第二柱状溝中の第一重合可能な材料を予備重合材料にする。続いて、再度第二重合可能な材料を塗布し、第二重合可能な材料が第一柱状溝中及び第二柱状溝中の予備重合材料に同時に接触するようにする。その後、ガラス基板で第二重合可能な材料上を覆う。そして、最終重合ステップを行って、予備重合材料と第二重合可能な材料を共に重合させ、それぞれ第一最終重合材料と第二最終重合材料とし、即ち、光学プリズムを得る。第一柱状溝中及び第二柱状溝中に位置する予備重合材料は、第二重合可能な材料と共に重合した後、それぞれ第一界面と第二界面を形成する。
【００２４】
本発明の一実施形態において、第一最終重合材料と第二最終重合材料はそれぞれ異なる高分子性質を有し、この高分子性質は自由重合度、統計平均分子量、ガラス転移温度と結晶熔解温度から選ばれる組である。
【００２５】
本発明の別の実施形態において、予備重合材料と重合可能な材料が共に重合した後それぞれ実質上同じ屈折率を有し、第一界面と第二界面が高分子材料の界面であり、非光学性質の差異がある界面ではない。
【００２６】
本発明の別の実施形態において、第一柱状溝は第一底角を有し、第二柱状溝は第二底角を有し、かつ第一底角と第二底角は同じ角度を有する。
【００２７】
本発明の別の実施形態において、第一柱状溝の深さと第二柱状溝の深さは異なる。
【００２８】
本発明の別の実施形態において、光学プリズムを形成する方法はさらに、
【００２９】
型板が第三柱状溝を有し、最終重合ステップを経た後、第三柱状溝中に位置する第三最終重合材料と前記第二最終重合材料が共に第三界面を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１ａ】本発明の型板を示す概略図である。
【図１ｂ】図１ａの側面図である。
【図２ａ】本発明の型板を示す概略図である。
【図２ｂ】図２ａの側面図である。
【図３ａ】本発明の型板を示す概略図である。
【図３ｂ】図３ａの側面図である。
【図４ａ】本発明の型板を示す概略図である。
【図４ｂ】図４ａの側面図である。
【図５ａ】本発明の型板を示す概略図である。
【図５ｂ】図５ａの側面図である。
【図６ａ】本発明の型板を示す概略図である。
【図６ｂ】図６ａの側面図である。
【図７】本発明の複合光学プリズムの概略図である。
【図８】本発明の複合光学プリズムにおける一つのプリズム頂点の上面写真である。
【図９】従来技術の光学プリズムにおいて、プリズム先端に気泡がある不具合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
まず、本発明は光学プリズムを形成する方法を提供する。この方法によって形成された光学プリズムを、統合式光学プリズム用の透明リブ構造とすることもできる。
【００３２】
図１ａから図６ｂは本発明の方法の例示的プロセスを示す図である。図１ａを参照すると、まず、型板１０５を用いて光学プリズムを作製する。用いる型板１０５は一体的な平面１０６及び平面に位置する複数の柱状溝、例えば第一柱状溝１１０と第二柱状溝１２０を有する。第一柱状溝１１０と第二柱状溝１２０は平面１０６上に互いに平行に延伸している。図１ａは本発明の型板１０５を示す概略図である。型板１０５の形状は円形、楕円形又は矩形であり、型板１０５に用いられる材料はプラスチック類材料であってもよい。柱状溝の幅は同じ又は異なってもよく、例えば柱状溝の幅が０．０３ｃｍ〜１．００ｃｍの間にあってもよい。
【００３３】
図１ｂは図１ａの側面図である。図１ａ及び図１ｂを参照すると、型板１０５の同一平面１０６にさらに多くの柱状溝、例えば第三柱状溝１３０、第四柱状溝１４０又はより多くの柱状溝を配置することが好ましい。本発明の各図に示されている第一柱状溝１１０、第二柱状溝１２０、第三柱状溝１３０と第四柱状溝１４０などの四つは非限定的な例示である。第三柱状溝１３０及び第四柱状溝１４０は、第一柱状溝１１０及び第二柱状溝１２０と同じく、互いに平行に延伸する。
【００３４】
各柱状溝はそれぞれの頂角と深さを有する。例えば、第一柱状溝１１０は第一頂角１１１と第一深さ１１２を有し、第二柱状溝１２０は第二頂角１２１と第二深さ１２２を有し、第三柱状溝１３０は第三頂角１３１と第三深さ１３２を有し、第四柱状溝１４０は第四頂角１４１と第四深さ１４２を有する。光学プリズムの規格要求によって決められるが、異なる柱状溝の頂角と深さが同じでも異なってもよい。例えば、柱状溝の頂角の角度範囲は２０度〜７０度の間にあり、深さが０．１ｃｍ〜１．０ｃｍの間にあり、深さと幅の比率が１：１〜１：３の間にあってもよい。図１ｂにおいて、第一柱状溝１１０、第二柱状溝１２０、第三柱状溝１３０と第四柱状溝１４０は頂角が同じであり、第一柱状溝１１０と第二柱状溝１２０の深さが同じく２００μｍであり、第三柱状溝１３０と第四柱状溝１４０の深さが同じく４００μｍである。
【００３５】
言い換えれば、第一柱状溝１１０と第二柱状溝１２０は第一光学領域に位置するため同じ光学パラメータを有し、第三柱状溝１３０と第四柱状溝１４０は第一光学領域に近接する第二光学領域に位置するため異なる光学パラメータを有すると見てもよい。型板１０５の平面１０６は、光学パラメータが異なる複数組の光学領域を同時に備えることができるため、異なる柱状溝間の距離Ｄが同じ又は異なってもよい。異なる柱状溝間の距離Ｄは２ｃｍ〜１５ｃｍの間にあってもよい。例えば、必要に応じて、第一柱状溝１１０と第二柱状溝１２０間の距離Ｄ１、第二柱状溝１２０と第三柱状溝１３０間の距離Ｄ２、第三柱状溝１３０と第四柱状溝１４０間の距離Ｄ３を同じ又は異なる距離になるように調整することが可能である。図１ｂにおいてＤ１＜Ｄ２＜Ｄ３である。
【００３６】
次に、図２ａを参照すると、各柱状溝にそれぞれ独立して重合可能な材料１５０を満杯に充填し、例えば、樹脂注入器（図示せず）を用いて第一柱状溝１１０、第二柱状溝１２０、第三柱状溝１３０と第四柱状溝１４０にそれぞれ独立して重合可能な材料１５０注入する。各柱状溝にそれぞれ独立して重合可能な材料１５０を満杯に充填するため、重合可能な材料１５０は単純に各柱状溝中に充填されるのみであり、各柱状溝を繋げたり、又は連通させたりしないことが好ましい。図２ｂは図２ａの側面図である。各柱状溝に少なくとも平らになるまで重合可能な材料１５０を充填し、好ましくは、各柱状溝に凸面を形成されるように重合可能な材料１５０を満杯に充填してもよい。図２ｂが示すように、第一柱状溝１１０と第二柱状溝１２０には重合可能な材料１５０が平らに充填され、第三柱状溝１３０と第四柱状溝１４０には重合可能な材料１５０が満杯に充填されている。なお、重合可能な材料１５０が各柱状溝から溢れ出て、重合可能な材料１５０によって柱状溝が連通しないよう注意すべきである。
【００３７】
重合可能な材料１５０は有機材料であり、重合反応を行うことができる液体である。可能な重合反応として、アニオン重合反応、カチオン重合反応、フリーラジカル重合反応又は縮合重合反応であってもよい。重合可能な材料１５０は液体であることが好ましく、これにより重合可能な材料１５０が簡単かつ完全に柱状溝に充填され、隙間が残らない。さらに、重合可能な材料１５０は、完全に重合した後の体積の縮小率が小さい程好ましい。重合可能な材料１５０は光学プラスチック材であって、かつ適切な重合開始剤を含むことが可能であり、例えばＤａｒｏｃｕｒである。重合可能な材料１５０の粘度は１０ｃｐ〜２００００ｃｐの間にあってもよい。
【００３８】
次に、図３ａを参照すると、予備重合ステップを行って、第一柱状溝１１０、第二柱状溝１２０、第三柱状溝１３０と第四柱状溝１４０に充填された重合可能な材料１５０は不完全な重合反応を経て、予備重合材料となる。ここで行われる予備重合ステップは必ず不完全な重合反応であり、重合可能な材料１５０を不完全に重合させて予備重合材料１５９を得るため、予備重合材料１５９は、比較的に少ない反復ユニットによって構成される重合体、即ちオリゴマー（ｏｌｉｇｏｍｅｒ）であることが好ましい。不完全に重合した予備重合材料１５９は固体ではなく、粘度が元の重合可能な材料１５０の粘度よりも高い高粘度の液体であることが好ましい。図３ｂは図３ａの側面図である。
【００３９】
重合可能な材料１５０の化学性質に基づいて、予備重合ステップの不完全な重合反応をどう進めるかを決めることが好ましい。例えば、熱又は光によって予備重合ステップの不完全な重合反応を行ってもよい。例えば、重合可能な材料１５０に熱を用いて予備重合ステップの不完全な重合反応を行う場合、約３分間〜３０分間をかけて重合可能な材料１５０の温度を１５０℃まで上昇させてもよい。また、重合可能な材料１５０に光を用いて予備重合ステップの不完全な重合反応を行う場合、重合可能な材料１５０をエネルギー密度約１ジュール／平方センチメートル〜６ジュール／平方センチメートル、３６５ナノメートルの紫外線に約２分間〜１０分間置いてもよい。その他、照度、エネルギー又は均熱時間を増やす方法を利用して、例えば時間法、吸光法によって予備重合ステップの反応終点を決めてもよい。例えば、製品状態が変化しなくなったことで反応終点を確認する。
【００４０】
続いて、図４ａを参照すると、樹脂注入器（図示せず）を用いて再度重合可能な材料１６０を注入し、かつ押し合わせて、型板１０５の平面１０６上に塗布し、第二重合可能な材料１６０が同時にすべての柱状溝中の予備重合材料１５９と接触するようにする。平坦に塗布された後の第二重合可能な材料１６０の厚さは６０μｍ〜４００μｍの間であってもよい。図４ｂは図４ａの側面図である。重合可能な材料１６０は重合可能な材料１５０と同じく、重合反応を行うことができる液体である。重合可能な材料１５０と重合可能な材料１６０は、重合反応を行うことができる同じ液体であってもよい。また、必要に応じて、重合可能な材料１５０と重合可能な材料１６０は、同じ重合条件で反応することが可能な、異なる液体であってもよい。重合可能な材料１６０について、上記重合可能な材料１５０の説明内容を参照することができる。
【００４１】
続いて、図５ａを参照すると、まだ重合されていない液体状の第二重合可能な材料１６０の上を、必要に応じて用いられるガラス基板１７０で覆ってもよい。ガラス基板１７０は光学ガラス又は工業ガラスであり、厚さが２００μｍ〜１３００μｍの間にあってもよい。図５ｂは図５ａの側面図である。ガラス基板１７０を使用しない場合、引き続き次のステップを行う。
【００４２】
次に、図６ａを参照すると、不完全な重合反応の後、さらにもう一度重合反応が行われ、これを最終重合ステップと称す。なお、予備重合ステップが示す不完全な重合反応と異なるのは、最終重合ステップにおいて必ず完全な重合反応過程が行われること。最終重合ステップを経た後、予備重合材料１５９と第二重合可能な材料１６０が共に重合し、予備重合材料１５９が第一最終重合材料１５１になり、第二重合可能な材料１６０が第二最終重合材料１６１になり、第三柱状溝１３０中に第三最終重合材料１５１がある。ここで、第一最終重合材料１５１、第二最終重合材料１６１、及び必要に応じて用いられるガラス基板１７０は共に光学プリズム用の透明リブ構造を構成し、本発明が提供する複合光学プリズム１００が得られる。第一最終重合材料１５１、第二最終重合材料１６１、及び必要に応じて用いられるガラス基板１７０はいずれも所定の光源に対し高透過性を有する。
【００４３】
図６ｂは図６ａの側面図である。本発明の一つの特徴において、各柱状溝中に位置する予備重合材料１５９と第二重合可能な材料１６０が共に重合した後、それぞれ第一界面１１３と第二界面１２３が形成される。本発明の一つの特徴において、第一界面１１３と第二界面１２３は材料性質の界面であり、光学性質の差異がある界面ではない。言い換えれば、第一最終重合材料１５１と第二最終重合材料１６１は実質上同じ屈折率を有し、つまり、第一最終重合材料１５１と第二最終重合材料１６１の屈折率の差異は無視してもよい程、又は観察されない程小さいものである。好ましくは、第一最終重合材料１５１と第二最終重合材料１６１が同じ屈折率を有し、第一界面１１３と第二界面１２３の間に、例えば屈折率又は反射面といった光学性質の差異が存在せず、材料性質の差異であると見なす。同じく、第三柱状溝１３０中に位置する第一最終重合材料１５１と前記第二最終重合材料１６１は、最終重合ステップを経た後、共に第三界面１３３を形成する。また、第四柱状溝１４０中に位置する第一最終重合材料１５１と前記第二最終重合材料１６１は、最終重合ステップを経た後、共に第四界面１４３を形成する。
【００４４】
つまり、各柱状溝中に位置する予備重合材料１５９と第二重合可能な材料１６０は、重合した後それぞれ第一界面１１３、第二界面１２３、第三界面１３３と第四界面１４３を形成し、それぞれ異なる高分子性質の高分子材料を分ける界面である。最終重合ステップの前に、予備重合材料１５９と第二重合可能な材料１６０の初期状態、例えば、粘度、重合度、化学性質又は主鎖の長さが異なる場合があるため、それぞれ完全に重合した後、第一最終重合材料１５１と第二最終重合材料１６１それぞれ異なる高分子性質を有する。本発明の一実施形態において、第一界面１１３、第二界面１２３、第三界面１３３と第四界面１４３に分けられている高分子性質は、重合度、統計平均分子量、分散度、ガラス転移温度及び結晶熔解温度のうちの少なくとも一つであってもよい。
【００４５】
重合体（ｐｏｌｙｍｅｒ）は高分子とも呼ばれ、一般的には分子量が異なる又は構造形態が異なる一群の同族物（ａ  ｈｏｍｏｌｏｇｕｅ  ｉｎ  ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ  ｓｅｒｉｅｓ）の混合物であるため、ここで言う重合体の重合度（ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）は、重合体中の同族物の平均重合度を意味し、統計平均値で表すことができる。同族物分子量の統計平均値を統計平均分子量という。現在、重合体の統計平均分子量を算出する多様な方法が知られている。例えば、末端基分析法、沸点上昇法、凝固点降下法、蒸気圧降下法、浸透圧法、光散乱法、粘度法、超速遠心沈殿法、拡散法、電子顕微鏡法及びゲル浸透クロマトグラフィーなどがある。得られた統計平均分子量は、数量平均分子量（Ｍｎ）、重量平均分子量（Ｍｗ）、粘度平均分子量（Ｍη）、又はＺ平均分子量（ｚ−ａｖｅｒａｇｅ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｗｅｉｇｈｔ、Ｍｚ）であってもよい。必要に応じて、非平均分子量のピーク値分子量（ｐｅａｋ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｗｅｉｇｈｔ、Ｍｐ）も適用する。異なる統計分子量にはそれぞれの利点と適用する分子量範囲があり、また各種異なる方法によって得られる分子量の統計平均値も異なる。前記高分子性質、重合体の統計平均分子量とその算出方法は、当業者が本発明の予備重合ステップと最終重合ステップを行う際に備えている背景知識であり、当業者が本発明を如何に適宜実施するかを決めるうえで助けになる。
【００４６】
図７が示すように、上記第一最終重合材料１５１、第二最終重合材料１６１と必要に応じて用いられるガラス基板１７０を型板から外すと、本発明が提供する複合光学プリズム１００が得られ、つまり光学プリズム用の透明リブ構造であり、必要に応じて用いられる基板１７０（ｍａｔｒｉｘ）、基材１６０（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）、第一プリズム頂点（第一山形リブとも称す）１１５、第二プリズム頂点（第二山形リブとも称す）１２５と第一谷１８１を含む。必要に応じて用いられる基材１７１は所定の光源に対し高透過性を有する。必要に応じて用いられる基板１７０は一体構造であり、異なる光学領域を定義するガラス基板であることが可能で、基材１６０は基板１７０と第一谷１８１との間に挟まれる。
【００４７】
第一プリズム頂点１１５、つまり第一山形リブは、第一頂角１１１と第一高さ１１２を有する。第一プリズム頂点１１５の第一頂角１１１と第一高さ１１２は、第一プリズム頂点１１５の光学性質を決めるものである。例えば、第一頂角１１１の角度範囲は２０度〜５０度の間にあり、第一高さ１１２は０．１μｍ〜１．０μｍの間にあり、深さと幅の比率が１：１〜１：３の間にあってもよい。第一プリズム頂点１１５は基材１６０の上に位置し、かつ基材１６０から上へ延伸し、例えば、上へ垂直に延伸する。第一プリズム頂点１１５と基材１６０はそれぞれ一種の高分子重合体であり、それぞれ異なる重合性質を有するため、第一プリズム頂点１１５と基材１６との間に第一界面１１３を有する。
【００４８】
第二プリズム頂点１２５、つまり第二山形リブは、第二頂角１２１と第二高さ１２２を有する。第二プリズム頂点１２５の第二頂角１２１と第二高さ１２２は第二プリズム頂点１２５の光学性質を決めるものであり、図７が示す第一プリズム頂点１１５と第二プリズム頂点１２５は共に第一光学領域１０１中に位置している。例えば、第二頂角１２１の角度範囲が２０度〜５０度の間にあり、第二高さ１２２が０．１μｍ〜１．０μｍの間にあり、深さと幅の比率が１：１〜１：３の間にあってもよい。第二プリズム頂点１２５は基材１６０の上に位置し、かつ基材１６０から上へ延伸し、例えば、上へ垂直に延伸する。
【００４９】
第一プリズム頂点１１５と第二プリズム頂点１２５は同じ高分子重合体であるため、互いの重合性質が同じである。第二プリズム頂点１２５と基材１６０がそれぞれ一種の高分子重合体であり、それぞれ異なる重合性質を有するため、第二プリズム頂点１２５と基材１６０の間に第二界面１２３を有する。
【００５０】
必要に応じて、基材１６０の上にさらに第三プリズム頂点１３５と第四プリズム頂点１４５があってもよい。同じく、第三プリズム頂点１３５、つまり第三山形リブは第三頂角１３１と第三高さ１３２を有し、第四プリズム頂点１４５は第四頂角１４１と第四高さ１４２を有する。第三プリズム頂点１３５と基材１６０はそれぞれ一種の高分子重合体であり、それぞれ異なる重合性質を有するため、第三プリズム頂点１３５と基材１６０との間に第三界面１３３を有する。第四プリズム頂点１４５と基材１６０はそれぞれ一種の高分子重合体であり、それぞれ異なる重合性質を有すため、第四プリズム頂点１４５と基材１６０の間に第四界面１４３を有する。図７が示すように、第三プリズム頂点１３５と第四プリズム頂点１４５は共に、第一プリズム頂点１１５と第二プリズム頂点１２５の第一光学領域１０１と異なる第二光学領域１０２中に位置するため、角度が同じでも、高さが異なる。
【００５１】
基材１６０と各プリズム頂点は実質上同じ屈折率を有し、つまり、各プリズム頂点の第一最終重合材料１５１と基材１６０の第二最終重合材料１６１の屈折率の差異が、無視してもよい程又は観察されない程小さいものである。好ましくは、第一最終重合材料１５１と第二最終重合材料１６１が同じ屈折率を有することにより、第一界面１１３、第二界面１２３、第三界面１３３と第四界面１４３の間に、例えば屈折率又は反射面などの光学性質の差異が存在せず、材料性質の差異であると見なし、各界面を光学性質の差異がある界面ではなく、材料性質の界面と見なす。
【００５２】
基材１６０、第一プリズム頂点１１５と第二プリズム頂点１２５の高分子材料が同族物であるが、第一界面１１３、第二界面１２３、第三界面１３３と第四界面１４３は異なる高分子性質を分離している。つまり、高分子材料の界面の両側はそれぞれ異なる高分子性質を有する。本発明の一実施形態において、第一界面１１３、第二界面１２３、第三界面１３３と第四界面１４３の間に分離されている高分子性質は、重合度、統計平均分子量、分散度、ガラス転移温度及び結晶熔解温度のうちの少なくも一つであってもよい。高分子性質の詳細について前文の内容を参照されたい。
【００５３】
基材の上に、第一プリズム頂点１１５と第二プリズム頂点１２５の間にさらに台形の第一谷１８１を有する。第一谷１８１の寸法はプリズム頂点の頂角と間隔Ｄ１によって決めるものであり、本発明の統合式光学プリズムの光学性質の一つである。同じく、第二プリズム頂点１２５と第三プリズム頂点１３５の間に台形の第二谷１８２を有する。第三プリズム頂点１３５と第四プリズム頂点１４５の間に台形の第三谷１８３を有する。なお、第二谷１８２は第一光学領域１０１と第二光学領域１０２の境界上に位置し、第一光学領域１０１と第二光学領域１０２のいずれにも属しない。複合光学プリズム１００において、プリズム頂点の間隔、頂角と高さは、実験を繰り返すことによって光学プリズムに最適な寸法を見つける必要がある。
【００５４】
図８は本発明の複合光学プリズム１００における、あるプリズム頂点の上面写真である。図８からわかるように、本発明の方法で作製した複合光学プリズムは、プリズム頂点の光学性質が優れているとともに、気泡を含まない。従って、本発明が提供する透明リブ構造又は複合光学プリズムは、当然ながら光学プリズム製品として進歩した価値を有する。
以上は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の請求の範囲で行った等価な変更と修正も本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【００５５】
１００      複合光学プリズム／透明リブ構造
１０１      第一光学領域
１０２      第二光学領域
１０５      型板
１０６      平面
１１０      第一柱状溝
１１１      第一頂角
１１２      第一深さ／高さ
１１３      第一界面
１１５      第一プリズム頂点／第一山形リブ
１２０      第二柱状溝
１２１      第二頂角
１２２      第二深さ／高さ
１２３      第二界面
１２５      第二プリズム頂点／第二山形リブ
１３０      第三柱状溝
１３１      第三頂角
１３２      第三深さ／高さ
１３３      第三界面
１３５      第三プリズム頂点／第三山形リブ
１４０      第四柱状溝
１４１      第四頂角
１４２      第四深さ／高さ
１４３      第四界面
１４５      第四プリズム頂点
１５０      重合可能な材料
１５１      第一最終重合材料／第三最終重合材料
１５９      予備重合材料
１６０      重合可能な材料
１６１      第二最終重合材料
１７０      基板
１８１      第一谷
１８２      第二谷
１８３      第三谷
Ｄ１          距離
Ｄ２          距離
Ｄ３          距離
【図１ａ】
2018045015.tif 000003
【図１ｂ】
2018045015.tif 000004
【図２ａ】
2018045015.tif 000005
【図２ｂ】
2018045015.tif 000006
【図３ａ】
2018045015.tif 000007
【図３ｂ】
2018045015.tif 000008
【図４ａ】
2018045015.tif 000009
【図４ｂ】
2018045015.tif 000010
【図５ａ】
2018045015.tif 000011
【図５ｂ】
2018045015.tif 000012
【図６ａ】
2018045015.tif 000013
【図６ｂ】
2018045015.tif 000014
【図７】
2018045015.tif 000015
【図８】
2018045015.tif 000016
【図９】
2018045015.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月25日(2017.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明リブ構造であって、
光源に対し高透過性を有する基材と、
第一頂角と第一高さを有し、前記基材から垂直に延伸し、かつ前記基材に対し異なる重合性質を有する第一山形リブと、
第二頂角と第二高さを有し、前記基材から垂直に延伸し、かつ前記第一山形リブと同じ重合性質を有する第二山形リブと、
前記基材上に位置し、かつ前記第一山形リブと前記第二山形リブとの間に位置して、前記透明リブ構造を統合式光学プリズムとする台形の第一谷とを含み、
前記第一山型リブと前記第二山形リブとの間に第一距離を有する、透明リブ構造。
【請求項２】
ガラス基板をさらに含み、前記基材が前記ガラス基板と前記第一谷との間に挟まれている、請求項１に記載の透明リブ構造。
【請求項３】
前記基材、前記第一山形リブと前記第二山形リブの高分子材料が同族物である、請求項１に記載の透明リブ構造。
【請求項４】
前記基材、前記第一山形リブと前記第二山形リブはそれぞれ実質上同じ屈折率を有する、請求項１に記載の透明リブ構造。
【請求項５】
前記重合性質は、自由重合度、統計平均分子量、ガラス転移温度と結晶熔解温度から選ばれる組である、請求項１に記載の透明リブ構造。
【請求項６】
前記第一頂角と前記第二頂角が同じ角度を有する、請求項１に記載の透明リブ構造。
【請求項７】
前記第一高さと前記第二高さが異なる、請求項１に記載の透明リブ構造。
【請求項８】
前記透明リブ構造は、さらに、
前記基材から垂直に延伸する第三山形リブを有し、
第二谷が前記基材上に位置し、かつ前記第三山形リブと前記第二山形リブとの間に位置する、請求項１に記載の透明リブ構造。
【請求項９】
複合光学プリズムであって、
光源に対し高透過性を有する基材と、
前記基材上に位置し、かつ第一頂角と第一高さを有する第一プリズム頂点と、
前記基材上に位置し、かつ第二頂角と第二高さを有する第二プリズム頂点と、
前記基材上に位置し、かつ前記第一プリズム頂点と前記第二プリズム頂点との間に位置する台形の第一谷とを含み、
前記第一プリズム頂点と前記基材との間に第一界面があり、前記第二プリズム頂点と前記基材との間に第二界面があり、
前記第一プリズム頂点と前記第二プリズム頂点との間に第一距離を有する、複合光学プリズム。
【請求項１０】
ガラス基板をさらに有し、前記基材が前記ガラス基板と前記第一谷との間に挟まれている請求項９に記載の複合光学プリズム。
【請求項１１】
前記第一界面と前記第二界面はそれぞれ高分子材料の界面であり、前記高分子材料の界面の両側がそれぞれ異なる一種の高分子性質を有する、請求項９に記載の複合光学プリズム。
【請求項１２】
前記高分子性質は、自由重合度、統計平均分子量、ガラス転移温度及び結晶熔解温度から選ばれる組である、請求項１１に記載の複合光学プリズム。
【請求項１３】
前記基材、前記第一プリズム頂点と前記第二プリズム頂点はそれぞれ実質上同じ屈折率を有し、前記第一界面と前記第二界面はいずれも光学性質の差異がある界面ではない、請求項９に記載の複合光学プリズム。
【請求項１４】
前記第一頂角と前記第二頂角が同じ角度を有する、請求項９に記載の複合光学プリズム。
【請求項１５】
前記第一高さと前記第二高さが異なる、請求項９に記載の複合光学プリズム。
【請求項１６】
前記複合光学プリズムはさらに、
前記基材上に位置する第三プリズム頂点を有し、
第二谷が前記基材上に位置し、かつ前記第三プリズム頂点と前記第二プリズム頂点との間に位置する、請求項９に記載の複合光学プリズム。
【請求項１７】
光学プリズムを形成する方法であって、
第一柱状溝と第二柱状溝を有し、かつ前記第一柱状溝と前記第二柱状溝との間に第一距離を有する型板を提供するステップと、
前記第一柱状溝と前記第二柱状溝中にそれぞれ第一重合可能な材料を充填し、かつ前記第一重合可能な材料によって前記第一柱状溝と前記第二柱状溝が連結しないようにするステップと、
前記第一柱状溝と前記第二柱状溝中の前記第一重合可能な材料を予備重合材料にする予備重合ステップと、
第二重合可能な材料を塗布し、前記第二重合可能な材料が、前記第一柱状溝中及び前記第二柱状溝中に位置する前記予備重合材料に同時に接触するようにするステップと、
前記第二重合可能な材料を塗布した後、ガラス基板で前記第二重合可能な材料の上を覆うステップと、
前記予備重合材料と前記第二重合可能な材料を共に重合させて、それぞれ第一最終重合材料と第二最終重合材料とし、即ち、光学プリズムを得る最終重合ステップとを含み、
前記第一柱状溝中及び前記第二柱状溝中に位置する前記予備重合材料は、前記第二重合可能な材料と共に重合した後、それぞれ第一界面と第二界面を形成する、光学プリズムを形成する方法。
【請求項１８】
前記第一最終重合材料と前記第二最終重合材料はそれぞれ異なる高分子性質を有し、
前記高分子性質は自由重合度、統計平均分子量、ガラス転移温度及び結晶熔解温度から選ばれる組である、請求項１７に記載の光学プリズムを形成する方法。
【請求項１９】
前記予備重合材料と前記第二重合可能な材料が共に重合した後、それぞれ実質上同じ屈折率を有し、前記第一界面と前記第二界面は高分子材料の界面であり、光学性質の差異がある界面ではない、請求項１７に記載の光学プリズムを形成する方法。
【請求項２０】
前記第一柱状溝は第一底角を有し、前記第二柱状溝は第二底角を有し、かつ前記第一底角と前記第二底角が同じ角度を有する、請求項１７に記載の光学プリズムを形成する方法。
【請求項２１】
前記第一柱状溝の深さと前記第二柱状溝の深さが異なる、請求項１７に記載の光学プリズムを形成する方法。
【請求項２２】
前記光学プリズムの形成方法は、さらに、
前記型板が第三柱状溝を有し、前記最終重合ステップを経た後、前記第三柱状溝中に位置する第三最終重合材料と前記第二最終重合材料が共に第三界面を形成する、請求項１７に記載の光学プリズムを形成する方法。