(57)【要約】【課題】光の反射を抑制できる光学素子及び光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】光学素子１００は、基材１０と、基材１０の上に設けられた第１層３０と第１層３０の上に設けられた第２層４０とを有する反射防止膜２０とを備える。基材１０の屈折率ｎ１と第１層３０の屈折率ｎ２と第２層４０の屈折率ｎ３が、１．１７≧ｎ２／ｎ１＞０．９４、０．９４≧ｎ３／ｎ１≧０．５８であり、第１層３０は、第１微粒子３４と第１高分子３２とを含み、第２層４０は、第１高分子３２と第２微粒子４４とを含む。第２層４０は、基材１０に対向する面と反対側の面４６に、光の波長より短いピッチＰ１を有する凹凸構造４８を備える。光学素子１００は、第１層３０と第２層４０との界面５０に、第１微粒子３４による界面凹凸構造５２を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材の上に設けられた第１層と前記第１層の上に設けられた第２層とを有する反射防止膜と、を備えた光学素子であって、
前記基材の屈折率ｎ１と前記第１層の屈折率ｎ２と前記第２層の屈折率ｎ３が、１．１７≧ｎ２／ｎ１＞０．９４、０．９４≧ｎ３／ｎ１≧０．５８であり、
前記第１層は、第１微粒子と第１高分子とを含み、
前記第２層は、前記第１高分子と第２微粒子とを含み、前記基材に対向する面と反対側の面に、光の波長より短いピッチを有する凹凸構造を備え、
前記第１層と前記第２層との界面に、前記第１微粒子による界面凹凸構造を有する、
光学素子。
【請求項２】
前記界面凹凸構造は、前記光の波長より短いピッチを有する、
請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記第１微粒子と前記第２微粒子の一次粒径が１ｎｍ以上、前記光の波長未満である、
請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記第１微粒子の屈折率が、前記第１高分子の屈折率以上である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記第２微粒子の屈折率が、前記第１高分子の屈折率未満である、
請求項１から４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記第１層の屈折率ｎ２は、前記第１層の厚さ方向において、前記基材に向かって大きくなる、
請求項１から５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項７】
前記第２層の屈折率ｎ３は、前記第２層の厚さ方向において、前記基材に向かって大きくなる、
請求項１から６のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項８】
基材を、正又は負の電荷を有する第１高分子を含む溶液と、前記第１高分子と反対の符号の電荷を有する第１微粒子を含む溶液とに、交互に浸漬させることにより、前記基材に対向する面と反対側の面に界面凹凸構造を有する第１層を、前記基材の上に形成する第１層形成工程と、
前記第１層が形成された前記基材を、前記第１高分子を含む溶液と、前記第１高分子と反対の符号の電荷を有する第２微粒子を含む溶液とに、交互に浸漬させることにより、前記基材に対向する面と反対側の面に、光の波長より短いピッチを有する凹凸構造を備える第２層を、前記第１層の上に形成する第２層形成工程と、を含む、
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、光学素子及び光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細凹凸を光入射面に有する反射防止膜を備えた、光学素子が知られている。光学素子の基材の屈折率と微細凹凸を有する反射防止膜の屈折率との差が大きい場合、基材と反射防止膜との界面における入射光の反射が大きくなる。
【０００３】
そこで、微細凹凸を有する反射防止膜と基材との間に中間層を有する光学素子が開発されている。例えば、特許文献１は、ＳｉＯ２を主成分とする膜と、Ａｌ２Ｏ３を主成分とする非晶質酸化物皮膜と、Ａｌ２Ｏ３を主成分とし、表面が凹凸形状からなる板状結晶層とが、基材上に、順に積層された光学用透明部材を開示している。ここで、基材の屈折率ｎｂ≧ＳｉＯ２を主成分とする膜の屈折率ｎｓ≧非晶質酸化物皮膜の屈折率ｎａである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５２０４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の光学用透明部材では、凹凸形状を有する層の主成分がＡｌ２Ｏ３であり、中間層の主成分がＳｉＯ２であるので、製造過程における耐熱性の観点から、樹脂製の基材を使用することは困難である。一方、微細凹凸を有する層と中間層とを樹脂により形成した場合、樹脂は無機材料に比べて制御できる屈折率の範囲が狭いため、微細凹凸を有する層の屈折率と中間層の屈折率との差と、中間層の屈折率と基材の屈折率との差が大きくなり、界面における入射光の反射が大きくなる。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、光の反射を抑制できる光学素子及び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】
【０００７】
（１）上記の目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る光学素子は、
基材と、前記基材の上に設けられた第１層と前記第１層の上に設けられた第２層とを有する反射防止膜と、を備えた光学素子であって、
前記基材の屈折率ｎ１と前記第１層の屈折率ｎ２と前記第２層の屈折率ｎ３が、１．１７≧ｎ２／ｎ１＞０．９４、０．９４≧ｎ３／ｎ１≧０．５８であり、
前記第１層は、第１微粒子と第１高分子とを含み、
前記第２層は、前記第１高分子と第２微粒子とを含み、前記基材に対向する面と反対側の面に、光の波長より短いピッチを有する凹凸構造を備え、
前記第１層と前記第２層との界面に、前記第１微粒子による界面凹凸構造を有する。
【０００８】
上記（１）の構成により、基材と第１層との界面と、第１層と第２層との界面における、光の反射を抑制できる。
【０００９】
（２）前記界面凹凸構造は、前記光の波長より短いピッチを有してもよい。
この構成により、第１層と第２層との界面における、光の反射をさらに抑制できる。
【００１０】
（３）前記第１微粒子と前記第２微粒子の一次粒径が１ｎｍ以上、前記光の波長未満であってもよい。
この構成により、第１層と第２層との界面の界面凹凸構造と、第２層の凹凸構造とを容易に形成でき、光の散乱を抑制できる。
【００１１】
（４）前記第１微粒子の屈折率が、前記第１高分子の屈折率以上であってもよい。
この構成により、第１層の屈折率ｎ２を容易に調整できる。
【００１２】
（５）前記第２微粒子の屈折率が、前記第１高分子の屈折率未満であってもよい。
この構成により、第２層の屈折率ｎ３を容易に調整できる。
【００１３】
（６）前記第１層の屈折率ｎ２は、前記第１層の厚さ方向において、前記基材に向かって大きくなってもよい。
（７）前記第２層の屈折率ｎ３は、前記第２層の厚さ方向において、前記基材に向かって大きくなってもよい。
【００１４】
上記（６）、（７）の構成により、基材と第１層との界面と、第１層と第２層との界面における光の反射を、より抑制できる。
【００１５】
（８）本発明の第２の観点に係る光学素子の製造方法は、
基材を、正又は負の電荷を有する第１高分子を含む溶液と、前記第１高分子と反対の符号の電荷を有する第１微粒子を含む溶液とに、交互に浸漬させることにより、前記基材に対向する面と反対側の面に界面凹凸構造を有する第１層を、前記基材の上に形成する第１層形成工程と、
前記第１層が形成された前記基材を、前記第１高分子を含む溶液と、前記第１高分子と反対の符号の電荷を有する第２微粒子を含む溶液とに、交互に浸漬させることにより、前記基材に対向する面と反対側の面に、光の波長より短いピッチを有する凹凸構造を備える第２層を、前記第１層の上に形成する第２層形成工程と、を含む。
【００１６】
上記（８）の構成により、基材と第１層との界面と、第１層と第２層との界面における、光の反射を抑制した光学素子を、容易に製造できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光学素子の内の界面における光の反射を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る光学素子の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る界面の界面凹凸構造を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る第２層の凹凸構造を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る光学素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る光学素子の変形例を示す図である。
【図６】本発明に係る光学素子における屈折率の変化の例を示す図である。
【図７】本発明に係る光学素子の変形例を示す図である。
【図８】本発明の実施例１に係る反射率を示す図である。
【図９】本発明の実施例２に係る反射率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１〜４を参照して、本発明の実施形態に係る光学素子１００を説明する。光学素子１００は、例えば、レンズ、光学フィルタ、光学平面基板、光学フィルムである。
【００２０】
図１に示すように、光学素子１００は、基材１０と反射防止膜２０とを備える。反射防止膜２０は、基材１０の上に設けられた第１層３０と、第１層３０の上に設けられた第２層４０とを有する。第２層４０は、基材１０に対向する面と反対側の面４６に、光の波長λより短いピッチＰ１を有する凹凸構造４８を備える。第１層３０と第２層４０との界面５０は、界面凹凸構造５２を有する。
【００２１】
本明細書において、反射防止膜２０が基材１０の光入射面に設けられ、光学素子１００が、光学素子１００の外部から基材１０に入射する入射光Ｌ１の反射を防止する場合には、光は、光学素子１００の外部から基材１０に入射する入射光Ｌ１を意味する。また、反射防止膜２０が基材１０の光出射面に設けられ、光学素子１００が、基材１０から光学素子１００の外部に出射する出射光Ｌ２の反射を防止する場合には、光は、基材１０から光学素子１００の外部に出射する出射光Ｌ２を意味する。光学素子１００の外部は、例えば、空気層である。光（入射光Ｌ１又は出射光Ｌ２）が所定の波長範囲を有する場合、光の波長λ（入射光Ｌ１又は出射光Ｌ２の波長λ）は、波長範囲における最短の波長を意味する。また、界面５０は、第１層３０と第２層４０との屈折率の境界を指す。
【００２２】
本実施の形態においては、反射防止膜２０が基材１０の光入射面に設けられ、光学素子１００が、光学素子１００の外部から基材１０に入射する入射光Ｌ１の反射を防止する場合について、説明する。
【００２３】
基材１０は、光学素子１００の本体部であり、屈折率ｎ１を有する。基材１０は、ガラス、石英、サファイア、樹脂、これらの複合材等から形成される。樹脂は、例えば、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂、熱硬化樹脂、ＵＶ硬化樹脂である。
反射防止膜２０は、基材１０における光入射面である基材１０の面１２に設けられる。入射光Ｌ１は、光学素子１００の外部から、第２層４０の基材１０に対向する面と反対側の面４６に入射し、第２層４０、第１層３０を透過して、基材１０の面１２に入射する。基材１０の面１２に入射した入射光Ｌ１は、基材１０を透過して、基材１０の面１２に対向する面１４から出射する。
【００２４】
なお、理解を容易にするために、図１に示すように、基材１０を平面基板とし、基材１０の面１２に垂直な方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向とＺ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向として説明する。基材１０と第１層３０と第２層４０の厚さ方向は、Ｚ軸方向である。
【００２５】
反射防止膜２０は、基材１０の面１２に設けられた第１層３０と、第１層３０の上に設けられた第２層４０と有する。
【００２６】
反射防止膜２０の第１層３０は、屈折率ｎ２を有する。第１層３０の屈折率ｎ２は、基材１０の屈折率ｎ１との差が小さいことが好ましい。具体的には、１．１７≧ｎ２／ｎ１＞０．９４であることが好ましく、１．０３≧ｎ２／ｎ１＞０．９４であることが、さらに好ましい。これにより、基材１０と第１層３０との界面における入射光Ｌ１の反射を抑制できる。
【００２７】
第１層３０は、図１に示すように、第１高分子３２と第１微粒子３４とを含む。
第１高分子３２は、例えば、イオン性高分子、熱硬化高分子、紫外線硬化高分子である。光学素子１００の製造において、加熱による基材１０の変形、劣化を抑制できるので、第１高分子３２としては、イオン性高分子と紫外線硬化高分子が好ましい。
【００２８】
第１微粒子３４は、第１層３０の屈折率ｎ２を調整する部材である。また、第１微粒子３４は、第１層３０と第２層４０との界面５０に界面凹凸構造５２を形成する。界面５０の界面凹凸構造５２については、後述する。
【００２９】
第１微粒子３４は、例えば、二酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等の金属酸化物、アクリル樹脂、フェノール樹脂等の樹脂から構成される。
【００３０】
第１微粒子３４の一次粒径は、入射光Ｌ１の波長λより小さいことが好ましい。これにより、入射光Ｌ１の散乱を抑制できる。第１微粒子３４の一次粒径は、後述する界面凹凸構造５２のピッチＰ２未満であることがさらに好ましく、λ／４以下であることが最も好ましい。これにより、界面５０の界面凹凸構造５２の形成が容易になる。例えば、入射光Ｌ１が３００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長域を有する場合、第１微粒子３４の一次粒径は、２００ｎｍ未満であること好ましく、１００ｎｍ以下であることがさらに好ましく、５０ｎｍ以下であることが最も好ましい。第１微粒子３４の一次粒径が５０ｎｍ以下である場合、第１微粒子３４の凝集を抑制できる。
さらに、第１微粒子３４の一次粒径は、１ｎｍ以上であることが好ましい。第１微粒子３４の一次粒径が１ｎｍ未満の場合、界面５０の界面凹凸構造５２の形成が困難になる。
【００３１】
また、第１微粒子３４の屈折率は、第１高分子３２の屈折率以上であることが好ましい。例えば、第１微粒子３４の屈折率は、１．７０以上であることが好ましい。これにより、第１層３０の屈折率ｎ２を容易に調整できる。
【００３２】
具体的には、第１層３０の屈折率ｎ２は、第１高分子３２と第１微粒子３４の屈折率と、第１層３０の体積に対する第１微粒子３４の体積の割合とを調整することによって、容易に調整できる。例えば、第１微粒子３４の屈折率が第１高分子３２の屈折率より大きい場合、第１微粒子３４の体積の割合を大きくすることにより、第１層３０の屈折率ｎ２を容易に大きくできる。また、第１微粒子３４が高い屈折率を有する金属酸化物から構成される場合、第１層３０の屈折率ｎ２を、一般的な樹脂の屈折率から高屈折率ガラスの屈折率までの広い範囲で調整できる。波長５５０ｎｍにおける屈折率の一例を挙げると、二酸化ジルコニウムの屈折率は２．１３であり、一般的な高分子又は樹脂の屈折率と高屈折率ガラスの屈折率は、それぞれ、１．４９〜１．５３と１．７０〜１．８４である。高分子の屈折率は、分子構造、主鎖の配向等により異なる値となる。また、樹脂と高屈折率ガラスの屈折率は、構成する材料、添加物等により異なる値となる。
【００３３】
第１層３０の屈折率ｎ２が高屈折率ガラスの屈折率までの広い範囲で調整されるので、光学素子１００は、基材１０を構成する材料に依らず、基材１０の屈折率ｎ１と第１層３０の屈折率ｎ２との差を小さくし、基材１０と第１層３０との界面における入射光Ｌ１の反射を抑制できる。なお、基材１０においては、基材１０の面１２が基材１０と第１層３０との界面に相当する。第１層３０においては、第１層３０の基材１０に対向する面が基材１０と第１層３０との界面に相当する。
【００３４】
第１層３０の体積に対する第１微粒子３４の体積の割合が２０％より小さい場合、第１層３０の屈折率ｎ２を調整することが困難になる。一方、第１微粒子３４の体積の割合が８０％より大きい場合、基材１０と第１層３０との密着性が不足するおそれがある。したがって、第１層３０の体積に対する第１微粒子３４の体積の割合は、２０％以上８０％以下であることが好ましい。
【００３５】
反射防止膜２０の第２層４０は、図１に示すように、第１層３０の上に設けられる。また、第２層４０は、基材１０に対向する面と反対側の面４６に、凹凸構造４８を有する。本実施の形態においては、第２層４０の面４６が光学素子１００の光入射面となる。また、第２層４０の基材１０に対向する面は、界面５０に相当する。
【００３６】
第２層４０は、屈折率ｎ３を有する。第２層４０の屈折率ｎ３は、第１層３０の屈折率ｎ２との差が小さいことが好ましい。具体的には、第１層３０の屈折率ｎ２と基材１０の屈折率ｎ１との関係から、０．９４≧ｎ３／ｎ１≧０．５８であることが好ましく、０．９４≧ｎ３／ｎ１≧０．７３であることがさらに好ましい。これにより、第１層３０と第２層４０との界面５０における、入射光Ｌ１の反射を抑制できる。
【００３７】
第２層４０は、第１高分子３２と第２微粒子４４とを含む。第２層４０に含まれる第１高分子３２は、第１層３０に含まれる第１高分子３２と同様である。
【００３８】
第２微粒子４４は、例えば、二酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム等の金属酸化物、アクリル樹脂、フェノール樹脂等の樹脂、二酸化ケイ素から構成される。第２微粒子４４の一次粒径は、第１微粒子３４と同様に、入射光Ｌ１の波長λより小さいことが好ましい。第２微粒子４４の一次粒径は、凹凸構造４８のピッチＰ１未満であることがさらに好ましく、λ／４以下であることが最も好ましい。入射光Ｌ１が３００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長域を有する場合、第２微粒子４４の一次粒径は、２００ｎｍ未満であること好ましく、１００ｎｍ以下であることがさらに好ましく、５０ｎｍ以下であることが最も好ましい。また、第２微粒子４４の一次粒径は、第１微粒子３４の一次粒径と同様に、１ｎｍ以上であることが好ましい。
【００３９】
第２微粒子４４の屈折率は、第１高分子３２の屈折率未満であることが好ましい。これにより、第２層４０の屈折率ｎ３を、容易に広い範囲で調整できる。例えば、第２層４０の体積に対する第２微粒子４４の体積の割合を大きくすることによって、第２層４０の屈折率ｎ３を小さくできる。
【００４０】
ここで、界面５０の界面凹凸構造５２と、第２層４０の凹凸構造４８とを説明する。
【００４１】
まず、界面５０の界面凹凸構造５２を説明する。
第１層３０が第１高分子３２と第１微粒子３４とを含み、第１層３０の上に第２層４０が設けられるので、第１層３０の第１微粒子３４による界面凹凸構造５２が、第１層３０と第２層４０との界面５０に形成される。この場合、図２に示すように、界面凹凸構造５２の凹凸により、第１層３０の第１微粒子３４と第２層４０の第２微粒子４４が、界面５０を挟んで入り組んで存在するので、界面５０における入射光Ｌ１に対する見かけの屈折率の差が小さくなる。したがって、光学素子１００は、界面５０における入射光Ｌ１に対する見かけの屈折率の差を小さくし、界面５０における入射光Ｌ１の反射を抑制できる。
【００４２】
界面凹凸構造５２は、凹凸による入射光Ｌ１の散乱を抑制するために、入射光Ｌ１の波長λより短いピッチＰ２を有することが好ましい。さらに、界面凹凸構造５２のピッチＰ２は、入射光Ｌ１の波長λと第１層３０の屈折率ｎ２に対して、Ｐ２＜λ／ｎ２であることが好ましい。
【００４３】
次に、第２層４０の凹凸構造４８を説明する。
界面凹凸構造５２が第１層３０と第２層４０との界面５０に形成され、第２層４０が第２微粒子４４を含むので、凹凸構造４８が、界面凹凸構造５２の凹凸と第２微粒子４４により、第２層４０の基材１０に対向する面と反対側の面４６に形成される。
図３は、第２層４０の凹凸構造４８を示す。凹凸構造４８は、入射光Ｌ１の波長λより短いピッチＰ１を有する。また、第２層４０の占める体積が、第２層４０の厚さ方向において、基材１０に向かって連続的に増加する。これらにより、入射光Ｌ１に対する第２層４０の見かけの屈折率が連続的に変化し、第２層４０の面４６における入射光Ｌ１の反射を抑制できる。
【００４４】
凹凸構造４８のピッチＰ１は、入射光Ｌ１の波長λと第２層４０の屈折率ｎ３に対して、Ｐ１＜λ／ｎ３であることが好ましい。また、凹凸構造４８の凸部４９の高さＨは、凹凸構造４８のピッチＰ１に対して、１０＞Ｈ／Ｐ１＞０．２５であることが好ましく、５＞Ｈ／Ｐ１＞０．５であることがさらに好ましい。凹凸構造４８のピッチＰ１と凸部４９の高さＨは、例えば、第１層３０の体積に対する第１微粒子３４の体積の割合、第１微粒子３４と第２微粒子４４の一次粒径、第２層４０の厚さ、第２層４０の体積に対する第２微粒子４４の体積の割合等により調整される。
【００４５】
次に、図１、４を参照して、光学素子１００の製造方法を説明する。
【００４６】
図４は、光学素子１００の製造方法を示すフローチャートである。光学素子１００の製造方法は、第１層３０を基材１０の上に形成する第１層形成工程（ステップＳ１０）と、第２層４０を第１層３０の上に形成する第２層形成工程（ステップＳ２０）と、溶媒を除去する溶媒除去工程（ステップＳ３０）とを含む。
【００４７】
まず、第１層３０を基材１０の上に形成する第１層形成工程（ステップＳ１０）を説明する。
第１層形成工程（ステップＳ１０）においては、面１２を除く面をマスクした基材１０と、水に第１高分子３２を溶解させた第１高分子溶液と、水に第１微粒子３４を分散させた第１微粒子分散液と、水に第２微粒子４４を分散させた第２微粒子分散液とを準備する。ここで、第１高分子３２は正の電荷を有する高分子（以下ではカチオン高分子と記載）である。第１微粒子３４と第２微粒子４４は負に帯電する。
【００４８】
まず、基材１０を第１高分子溶液に浸漬させる（ステップＳ１２）。これにより、基材１０の面１２に第１高分子３２を付着させる。
【００４９】
次に、基材１０を第１微粒子分散液に浸漬させる（ステップＳ１４）。これにより、ステップＳ１２において付着した第１高分子３２に、第１微粒子３４を付着させる。第１高分子３２がカチオン高分子であり、第１微粒子３４が負に帯電するので、第１微粒子３４は第１高分子３２に付着する。そして、第１高分子３２と付着した第１微粒子３４は、イオンコンプレックスを形成する。
【００５０】
ステップＳ１４の後に、再度ステップＳ１２を行う。これにより、ステップＳ１４において付着した第１微粒子３４に、第１高分子３２を付着させる。第１高分子３２は、第１微粒子３４に付着してイオンコンプレックスを形成する。
【００５１】
以上のように、ステップＳ１２とステップＳ１４が交互に行われ、ステップＳ１２とステップＳ１４が所定の回数行われると、第１層形成工程（ステップＳ１０）は終了する。所定の回数は、例えば、第１層３０の厚さにより求められる。なお、本実施の形態においては、ステップＳ１４を最後に、第１層形成工程（ステップＳ１０）を終了する。
以上により、第１層３０が基材１０の上に形成される。
【００５２】
次に、第２層４０を第１層３０の上に形成する第２層形成工程（ステップＳ２０）を説明する。
第２層形成工程（ステップＳ２０）においては、まず、第１層３０が形成された基材１０を第１高分子溶液に浸漬させる（ステップＳ２２）。これにより、ステップＳ１４により付着された第１微粒子３４に、第１高分子３２を付着させる。第１高分子３２がカチオン高分子であり、第１微粒子３４が負に帯電するので、第１高分子３２は第１微粒子３４に付着し、イオンコンプレックスを形成する。
【００５３】
基材１０を第２微粒子分散液に浸漬させる（ステップＳ２４）。これにより、ステップＳ２２において付着された第１高分子３２に、第２微粒子４４を付着させる。第２微粒子４４は、第１高分子３２に付着してイオンコンプレックスを形成する。
【００５４】
ステップＳ２４の後に、再度ステップＳ２２を行う。これにより、ステップＳ２４において付着された第２微粒子４４に、第１高分子３２を付着させる。第１高分子３２は、第２微粒子４４に付着してイオンコンプレックスを形成する。
【００５５】
以上のように、ステップＳ２２とステップＳ２４が交互に行われ、ステップＳ２２とステップＳ２４が所定の回数行われると、第２層形成工程（ステップＳ２０）は終了する。所定の回数は、例えば、第２層４０の厚さにより求められる。なお、本実施の形態においては、ステップＳ２４を最後に、第２層形成工程（ステップＳ２０）を終了する。
以上により、第２層４０が第１層３０の上に形成される。
【００５６】
最後に、溶媒を除去する溶媒除去工程（ステップＳ３０）を説明する。
溶媒除去工程（ステップＳ３０）においては、第１層３０と第２層４０を形成した基材１０を風乾させる。これにより、各溶液の溶媒である水が、第１層３０と第２層４０から除去される。
以上の工程より、第１層３０と第２層４０とを有する反射防止膜２０を備えた光学素子１００を製造できる。
【００５７】
以上のように、第１層３０の屈折率ｎ２が広い範囲で調整されるので、光学素子１００は、基材１０の屈折率ｎ１と第１層３０の屈折率ｎ２との差を小さくし、基材１０と第１層３０との界面における入射光Ｌ１の反射を抑制できる。第２層４０の屈折率ｎ３が広い範囲で調整されるので、光学素子１００は、第１層３０の屈折率ｎ２と第２層４０の屈折率ｎ３との差を小さくして、第１層３０と第２層４０との界面５０における入射光Ｌ１の反射を抑制できる。さらに、光学素子１００は、第１層３０と第２層４０との界面５０に界面凹凸構造５２を有するので、界面５０における見かけの屈折率の差を小さくし、界面５０における入射光Ｌ１の反射を、さらに抑制できる。光学素子１００は、光入射面である第２層４０の面４６に凹凸構造４８を有するので、面４６における入射光Ｌ１の反射を抑制できる。
光学素子１００は、溶媒が除去される温度で、容易に製造される。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００５９】
例えば、光学素子１００に入射する入射光Ｌ１の波長λは、任意である。入射光Ｌ１は、例えば、可視光であっても、赤外光であってもよい。
【００６０】
反射防止膜２０は、図５に示すように、基材１０における出射面である基材１０の面１４に設けられてもよい。出射面である面１４に反射防止膜２０を有する光学素子１００は、入射光Ｌ１の反射を防止する場合と同様に、出射光Ｌ２の反射を抑制できる。面１４に反射防止膜２０を有する光学素子１００は、面１２を除く面をマスクした基材１０に代えて、面１４を除く面をマスクした基材１０を用いて製造される。
反射防止膜２０は、基材１０の面１２と面１４とに設けられてもよい。これにより、入射光Ｌ１と出射光Ｌ２の反射を抑制できる。
【００６１】
基材１０は、板状、フィルム状等に成形される。反射防止膜２０を備える基材１０の面１２、１４は、平面に限られず、曲面、凹凸面等であってもよい。
【００６２】
第１層３０の屈折率ｎ２は、図６に示すように、第１層３０の厚さ方向（Ｚ軸方向）において、基材１０に向かって大きくなってもよい。これにより、基材１０の屈折率ｎ１と第１層３０の屈折率ｎ２との差と、第１層３０の屈折率ｎ２と第２層４０の屈折率ｎ３との差を、さらに小さくできる。例えば、光学素子１００の製造方法において、基材１０の浸漬ごとに、第１微粒子分散液における第１微粒子３４の濃度を下げることによって、第１層３０の屈折率ｎ２を連続的に小さくできる。
【００６３】
第２層４０の屈折率ｎ３は第２層４０の厚さ方向（Ｚ軸方向）において、基材１０に向かって大きくなってもよい。これにより、基材１０の屈折率ｎ１と第１層３０の屈折率ｎ２との差と、第１層３０の屈折率ｎ２と第２層４０の屈折率ｎ３との差を、さらに小さくできる。
【００６４】
第１層３０と第２層４０は、それぞれの層内に、それぞれの屈折率ｎ１、ｎ２に影響を及ぼさない体積の空隙を含んでもよい。また、第１層３０に含まれる第１高分子３２の平均分子量と、第２層４０に含まれる第１高分子３２の平均分子量が、異なっても構わない。
【００６５】
第２層４０の面４６は、図１に示すように、一部の第２微粒子４４が露出していても、図７に示すように、第１高分子３２で覆われていてもよい。面４６が第１高分子３２で覆われた光学素子１００は、ステップＳ２２を最後に、第２層形成工程（ステップＳ２０）を終了し、溶媒除去工程（ステップＳ３０）を行うことにより、製造される。第２層形成工程（ステップＳ２０）が、第１高分子３２を付着させるステップＳ２２を最後に終了するので、第１高分子３２が第２微粒子４４の表面に付着した状態となる。
【００６６】
第１微粒子３４と第２微粒子４４は、アッベ数が高い材料から構成されることが好ましい。また、第１微粒子３４と第２微粒子４４の形状は、球形に限られない。第１微粒子３４と第２微粒子４４の形状は、例えば、楕円体、円筒形状であってもよい。なお、第１微粒子３４と第２微粒子４４の長径と短径とが異なる場合、長径と短径の平均値を一次粒径とする。
【００６７】
第１微粒子３４と第２微粒子４４は、粒子の内部に空洞を有する微粒子、粒子の表面に孔を有する微粒子であってもよい。例えば、第２微粒子４４は、中空シリカ粒子又は多孔質シリカ粒子であってもよい。
【００６８】
光学素子１００の製造方法においては、各溶液の濃度、各溶液のｐＨ、基材１０を浸漬する時間を制御して、第１高分子３２、第１微粒子３４、第２微粒子４４を付着させる量、第１微粒子３４又は第２微粒子４４の体積比等を制御してもよい。基材１０の面１２と面１４以外の面をマスクすることによって、面１２と面１４とに、反射防止膜２０を形成してもよい。光学素子１００の製造方法においては、基材１０の複数の面に、反射防止膜２０を同時に形成できる。
【００６９】
第１層３０は、スプレー法、ディッピング法等により、第１高分子３２と第１微粒子３４とを含む水溶液を基材１０に塗布して、形成されてもよい。第２層４０は、スプレー法、ディッピング法等により、第１高分子３２と第２微粒子４４とを含む水溶液を第１層３０に塗布して、形成されてもよい。
【実施例】
【００７０】
以下の実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。
【００７１】
（実施例１）
本実施例においては、基材１０として、波長５５０ｎｍにおける屈折率１．５３０の化学強化ガラス基板を使用した。化学強化ガラス基板の光入射面と光出射面（基材１０の面１２と面１４）に、二酸化ジルコニウム微粒子とポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド（以下ではＰＤＤＡと記載）とを含む第１層３０と、シリカ微粒子とＰＤＤＡとを含む第２層４０とを有する反射防止膜２０を形成して、光学素子１００を作製した。以下では、光学素子１００の作製と反射率の測定結果とを説明する。なお、以下に記載する屈折率は、波長５５０ｎｍにおける屈折率である。
【００７２】
（光学素子の作製）
まず、ニットボーメディカル株式会社製の商品名ＰＡＳ−Ｈ−１Ｌ（ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、平均分子量：８５００、ｐＨ：３〜４）に、水と水酸化ナトリウムとを加えて、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液（平均分子量：８５００、濃度：０．３重量％、ｐＨ：１１）を調整した。以下では、このポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液を、第１ＰＤＤＡ水溶液と記載する。
【００７３】
また、堺化学工業株式会社製の商品名ＳＺＲ−ＣＷ（二酸化ジルコニウム径：６ｎｍ、ｐＨ８〜９）に水を加えて、二酸化ジルコニウム分散液（粒径：６ｎｍ、濃度：０．７重量％、ｐＨ：８）を調整した。日産化学株式会社製のスノーテック（登録商標）ＳＴ−ＯＵＰ（シリカ粒径：４０ｎｍ）に、水を加えて、シリカ分散液（粒径：４０ｎｍ、濃度：１．０重量％、ｐＨ：６）を調整した。以下では、このシリカ分散液を、第１シリカ分散液と記載する。
【００７４】
化学強化ガラス基板を０．５％の水酸化ナトリウム水溶液に３分間浸漬して、化学強化ガラス基板の面を洗浄した。
【００７５】
次に、化学強化ガラス基板の光入射面と光出射面に、粒径６ｎｍの二酸化ジルコニウム微粒子と平均分子量８５００のＰＤＤＡとを含む第１層３０を形成した。
具体的には、まず、化学強化ガラス基板を、第１ＰＤＤＡ水溶液に３分間浸漬させた後、純水に２分間、３回浸漬させた。
【００７６】
純水に浸漬させた化学強化ガラス基板を、二酸化ジルコニウム分散液に３分間浸漬させた後、純水に２分間、３回浸漬させた。
以上により、化学強化ガラス基板の光入射面と光出射面に第１層３０を形成した。
【００７７】
次に、第１層３０の上に、粒径４０ｎｍのシリカ微粒子と平均分子量８５００のＰＤＤＡとを含む第２層４０を形成した。
具体的には、第１層３０を形成した化学強化ガラス基板を、第１ＰＤＤＡ水溶液に３分間浸漬させた後、純水に２分間、３回浸漬させた。さらに、純水に浸漬させた化学強化ガラス基板を、第１シリカ分散液に３分間浸漬させた後、純水に２分間、３回浸漬させた。
以上の工程を１つのサイクルとして、このサイクルを３回行い、第２層４０を形成した。
【００７８】
最後に、第１層３０と第２層４０が形成された化学強化ガラス基板を風乾して、化学強化ガラス基板の光入射面と光出射面に反射防止膜２０を備えた光学素子１００を作製した。
【００７９】
シリコンウェハの上に、第２層４０のみを本実施例と同じ工程で形成し、シリコンウェハの上の第２層４０に対するエリプソパラメタ測定から、第２層４０の屈折率ｎ３を求めた。エリプソパラメタ測定には、大塚電子株式会社製の商品名：分光エリプソメータＦＥ−５０００を使用した。その結果、第２層４０の屈折率ｎ３は、１．２６２であった。
シリコンウェハの上に、第１層３０のみを本実施例と同じ工程で形成した場合、十分な精度で、第１層３０の屈折率ｎ２を求めることができなかった。なお、シリコンウェハの上に、第１ＰＤＤＡ溶液と純水への浸漬と、二酸化ジルコニウム分散液と純水への浸漬とを３回繰り返して第１層３０のみを形成した場合、この第１層３０の屈折率ｎ２は、１．６１６であった。
【００８０】
（反射率）
作製された光学素子１００の反射率を、光学素子１００に対する分光光度測定から求めた。分光光度測定には、株式会社日立ハイテクノロジーズ製の商品名：分光光度計Ｕ−４１００Ｓを使用した。分光光度測定における入射光Ｌ１の入射角は、化学強化ガラス基板の光入射面に対して１２°である。
また、比較例１として、化学強化ガラス基板の反射率を分光光度測定から求めた。さらに、比較例２として、化学強化ガラス基板に第２層４０のみを本実施例と同じ工程で形成した光学素子の反射率を、分光光度測定から求めた。
【００８１】
図８は、求められた反射率を示す。波長５５０ｎｍにおいて、本実施例の光学素子１００の反射率は４．３３％、比較例１の反射率は８．１９％、比較例２の反射率は４．６４％であった。
以上のように、光学素子１００は入射光Ｌ１の反射を抑制できる。
【００８２】
（実施例２）
本実施例においては、基材１０として、株式会社オハラ製の商品名：Ｓ−ＴＩＨ５３（屈折率：１．８４７、以下ではＳ−ＴＩＨ５３板と記載）を使用した。なお、Ｓ−ＴＩＨ５３板は、実施例１の化学強化ガラス板と同様に洗浄された。
【００８３】
また、実施例１の第１ＰＤＤＡ水溶液に代えて、ニットボーメディカル株式会社製の商品名ＰＡＳ−Ｈ−５Ｌ（ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、平均分子量：３００００、ｐＨ：３〜４）に水と水酸化ナトリウムとを加えて調整した、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液（平均分子量：３００００、濃度：０．３重量％、ｐＨ：９、以下では第２ＰＤＤＡ水溶液と記載）を使用した。
【００８４】
Ｓ−ＴＩＨ５３板の光入射面と光出射面（基材１０の面１２と面１４）に、二酸化ジルコニウム微粒子とＰＤＤＡとを含む第１層３０と、シリカ微粒子とＰＤＤＡとを含む第２層４０とを有する反射防止膜２０を形成して、光学素子１００を作製した。
【００８５】
（光学素子の作製）
まず、Ｓ−ＴＩＨ５３板の光入射面と光出射面に、粒径６ｎｍの二酸化ジルコニウム微粒子と平均分子量３０００のＰＤＤＡとを含む第１層３０を形成した。
具体的には、Ｓ−ＴＩＨ５３板を、第２ＰＤＤＡ水溶液に３分間浸漬させた後、純水に２分間、３回浸漬させた。さらに、純水に浸漬させたＳ−ＴＩＨ５３板を、二酸化ジルコニウム分散液に３分間浸漬させた後、純水に２分間、３回浸漬させた。
以上の工程を１つのサイクルとして、このサイクルを６回行い、第１層３０を形成した。
【００８６】
次に、第１層３０の上に、粒径４０ｎｍのシリカ微粒子と平均分子量３００００のＰＤＤＡとを含む第２層４０を形成した。
具体的には、第１層３０を形成したＳ−ＴＩＨ５３板を、第２ＰＤＤＡ水溶液に３分間浸漬させた後、純水に２分間、３回浸漬させた。さらに、純水に浸漬させたＳ−ＴＩＨ５３板を、第１シリカ分散液に３分間浸漬させた後、純水に２分間、３回浸漬させた。
以上の工程を１つのサイクルとして、このサイクルを７回行い、第２層４０を形成した。
【００８７】
最後に、第１層３０と第２層４０が形成されたＳ−ＴＩＨ５３板を風乾して、Ｓ−ＴＩＨ５３板の光入射面と光出射面に反射防止膜２０を備えた光学素子１００を作製した。
【００８８】
シリコンウェハの上に、第１層３０のみを本実施例と同じ工程で形成し、実施例１と同様に、第１層３０の屈折率ｎ２を求めた。また、シリコンウェハの上に、第２層４０のみを本実施例と同じ工程で形成し、第２層４０の屈折率ｎ３を求めた。その結果、第１層３０の屈折率ｎ２は、１．７９７であった。第２層４０の屈折率ｎ３は、１．２０２であった。
【００８９】
（反射率）
実施例１と同様に、作製された光学素子１００の反射率を求めた。また、比較例３としてＳ−ＴＩＨ５３板の反射率を求めた。さらに、比較例４としてＳ−ＴＩＨ５３板に第１層３０のみを本実施例と同じ工程で形成した光学素子の反射率、比較例５としてＳ−ＴＩＨ５３板に第２層４０のみを本実施例と同じ工程で形成した光学素子の反射率を求めた。
【００９０】
図９は、求められた反射率を示す。波長５５０ｎｍにおいて、本実施例の光学素子１００の反射率は２．２３％、比較例３の反射率は１６．２４％、比較例４の反射率は１０．７６％、比較例５の反射率は４．８９％であった。
以上のように、光学素子１００は入射光Ｌ１の反射を抑制できる。
【００９１】
（実施例３）
本実施例においては、基材１０として、三井化学株式会社製のＡＰＥＬ（登録商標）ＡＬ５０１４ＣＬ（屈折率：１．５４４、以下では環状オレフィン基板と記載）使用した。なお、環状オレフィン基板は、実施例１の化学強化ガラス板と同様に洗浄された。また、実施例２の第２シリカ分散液に代えて、日揮触媒化成株式会社製のカタロイド（登録商標）ＳＮを調整した、シリカ分散液（粒径：１０ｎｍ、濃度：１．０重量％、ｐＨ：６、以下では第２シリカ分散液と記載）を使用した。
【００９２】
環状オレフィン基板の光入射面と光出射面（基材１０の面１２と面１４）に、二酸化ジルコニウム微粒子とＰＤＤＡとを含む第１層３０と、シリカ微粒子とＰＤＤＡとを含む第２層４０とを有する反射防止膜２０を形成して、光学素子１００を作製した。
【００９３】
まず、環状オレフィン基板の光入射面と光出射面に、粒径６ｎｍの二酸化ジルコニウム微粒子と平均分子量３００００のＰＤＤＡとを含む第１層３０を形成した。
具体的には、環状オレフィン基板を、第２ＰＤＤＡ水溶液に３分間浸漬させた後、純水に２分間、３回浸漬させた。さらに、純水に浸漬させた環状オレフィン基板を、二酸化ジルコニウム分散液に３分間浸漬させた後、純水に２分間、３回浸漬させた。
以上の工程を１つのサイクルとして、このサイクルを３回行い、第１層３０を形成した。
【００９４】
次に、第１層３０の上に、粒径１０ｎｍのシリカ微粒子と平均分子量３００００のＰＤＤＡとを含む第２層４０を形成した。
具体的には、第１層３０を形成した環状オレフィン基板を、第２ＰＤＤＡ水溶液に３分間浸漬させた後、純水に２分間、３回浸漬させた。さらに、純水に浸漬させた環状オレフィン基板を、第２シリカ分散液に３分間浸漬させた後、純水に２分間、３回浸漬させた。
以上の工程を１つのサイクルとして、このサイクルを３回行い、第２層４０を形成した。
【００９５】
最後に、第１層３０と第２層４０が形成された環状オレフィン基板を風乾して、環状オレフィン基板の光入射面と光出射面に反射防止膜２０を備えた光学素子１００を作製した。
【００９６】
シリコンウェハの上に、第１層３０のみを本実施例と同じ工程で形成し、実施例１と同様に、第１層３０の屈折率ｎ２を求めた。シリコンウェハの上に、第２層４０のみを本実施例と同じ工程で形成し、第２層４０の屈折率ｎ３を求めた。その結果、第１層３０の屈折率ｎ２は、１．７９７であった。第２層４０の屈折率ｎ３は、１．３２６であった。
【００９７】
（反射率）
実施例１と同様に、作製された光学素子１００の反射率を求めた。また、比較例６として、環状オレフィン基板の反射率を求めた。その結果、波長５５０ｎｍにおいて、本実施例の光学素子１００の反射率は１．６２％、比較例６の反射率は８．４６％であった。
以上のように、光学素子１００は入射光Ｌ１の反射を抑制できる。
【符号の説明】
【００９８】
１０：基材
１２、１４：面
２０：反射防止膜
３０：第１層
３２：第１高分子
３４：第１微粒子
４０：第２層
４４：第２微粒子
４６：面
４８：凹凸構造
４９：凸部
５０：界面
５２：界面凹凸構造
１００：光学素子
Ｌ１：入射光
Ｌ２：出射光
Ｐ１、Ｐ２：ピッチ
Ｈ：高さ
【図１】
2019020523.tif 000003
【図２】
2019020523.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019020523.tif 000008
【図７】
2019020523.tif 000009
【図８】
2019020523.tif 000010
【図９】
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