(57)【要約】  レンズ１０は、ＳＷＳ１５が表面に設けられている。ＳＷＳ１５は、複数の凸部１４を有し、無機微粒子２１と有機材料２２との混合材料で形成されている。凸部１４の表面部１４ａは、凸部１４の内部１４ｂよりも無機微粒子２１が多い。
2015056420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸構造が表面に設けられた凹凸構造体であって、
前記凹凸構造は、複数の凸部を有し、無機微粒子と有機材料との混合材料で形成され、
前記凸部の表面側の部分は、該凸部の内側の部分よりも前記無機微粒子が多い凹凸構造体。
【請求項２】
凹凸構造が表面に設けられた凹凸構造体であって、
前記凹凸構造は、基体と該基体の表面に配列された複数の凸部とを有し、無機微粒子と有機材料との混合材料で形成され、
前記凸部における前記無機微粒子の体積比は、前記基体における前記無機微粒子の体積比よりも大きい凹凸構造体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の凹凸構造体であって、
可視光に対する前記凹凸構造の反射率は、１％以下である凹凸構造体。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つに記載の凹凸構造体であって、
前記凸部の高さは、５００ｎｍ以上である凹凸構造体。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つに記載の凹凸構造体であって、
前記凸部の表面においては、前記無機微粒子が凝集している凹凸構造体。
【請求項６】
凹凸構造が表面に設けられた凹凸構造体の製造方法であって、
無機微粒子と有機材料との混合材料で形成された混合層を形成する工程と、
前記混合層において前記有機材料を選択的に除去することによって、表面側の方が内側の部分よりも前記無機微粒子が多い複数の凸部を形成する工程とを含む、凹凸構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示された技術は、凹凸構造体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、表面に凹凸構造を有する凹凸構造体が知られている。そのような凹凸構造体は、様々な技術分野で利用されており、様々な適用例がある。例えば、特許文献１〜３には、光の反射を低減するために表面に微小な凹凸構造を設けた反射防止構造体が開示されている。【０００３】
特許文献１では、ガラス、金属、セラミック又は樹脂等で構成された基板の表面にレジスト層を形成し、電子ビーム又は陽子ビームを用いたリソグラフィによってレジスト層にパターンを形成してマスクを形成し、該マスクを利用してエッチングすることによって基板の表面に凹凸構造を形成している。【０００４】
特許文献２では、ガラス基板の表面にレジスト層を形成し、該レジスト層に二光束干渉によるホログラム露光を行うことにより微細形状からなるマスクを形成し、該マスクを利用してエッチングすることによってガラス基板の表面に凹凸構造を形成している。【０００５】
特許文献３では、感光性材料で形成された光学部品に対して所定の間隔を空けてＸ線マスクを配置し、該Ｘ線マスクを介して光学部品にＸ線を照射することによって光学部品の表面に凹凸構造を形成している。【０００６】
また、特許文献４，５には、撥水性を有する凹凸構造を表面に設けた凹凸構造体が開示されている。【０００７】
特許文献６には、表面に微細な凹凸構造を形成することによって表面積を拡大したコンデンサが開示されている。【０００８】
特許文献７には、表面に凹凸構造が形成された凹凸構造体をセンサとして利用する例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１２８５４０号公報
【特許文献２】特開２００６−２４３６３３号公報
【特許文献３】特開２００６−２３５１９５号公報
【特許文献４】特開２０００−１６７９５５号公報
【特許文献５】特表２０００／５０２３２号公報
【特許文献６】特開２００５−２９０４０２号公報
【特許文献７】特開昭６２−８３６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
当然ながら、どのような凹凸構造体においても凹凸構造を容易に形成することが望まれている。【００１１】
ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、容易に製造できる凹凸構造体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ここに開示された技術は、凹凸構造が表面に設けられた凹凸構造体が対象である。前記凹凸構造は、複数の凸部を有し、無機微粒子と有機材料との混合材料で形成され、前記凸部の表面側の部分は、該凸部の内側の部分よりも前記無機微粒子が多い。【００１３】
また、ここに開示された技術は、凹凸構造が表面に設けられた凹凸構造体の製造方法が対象である。この凹凸構造体の製造方法は、無機微粒子と有機材料との混合材料で形成された混合層を形成する工程と、前記混合層において前記有機材料を選択的に除去することによって、表面側の方が内側の部分よりも前記無機微粒子が多い複数の凸部を形成する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１４】
前記凹凸構造体によれば、容易に製造できる凹凸構造体を提供することができる。【００１５】
前記凹凸構造体の製造方法によれば、凹凸構造体を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、レンズを光軸に平行な平面で切断した断面図である。
【図２】図２は、反射防止層の拡大断面図である。
【図３】図３は、レンズの製造工程を示す図であり、（Ａ）はレンズ本体を準備する工程、（Ｂ）は混合層を形成する工程、（Ｃ）は凸部を形成する工程、（Ｄ）は表面に凸部が形成されたレンズを示す。
【図４】図４は、カメラの概略図である。
【図５】図５は、実施例１の凹凸構造体の断面のＳＥＭ写真であり、（Ａ）は広範囲の断面図を、（Ｂ）は拡大断面図を示す。
【図６】図６は、実施例１の凹凸構造体の表面組成の測定結果であり、（Ａ）はＳＷＳの表面組成を、（Ｂ）は基体の表面組成を示す。
【図７】図７は、実施例１のＳＷＳの反射率の測定結果である。
【図８】図８は、実施例２の凹凸構造体の断面のＳＥＭ写真であり、（Ａ）は広範囲の断面図を、（Ｂ）は拡大断面図を示す。
【図９】図９は、実施例２の凹凸構造体の表面組成の測定結果であり、（Ａ）はＳＷＳの表面組成を、（Ｂ）は基体の表面組成を示す。
【図１０】図１０は、実施例２のＳＷＳの反射率の測定結果である。
【図１１】図１１は、実施例３の凹凸構造体の表面組成の測定結果であり、（Ａ）は凹凸構造の表面組成を、（Ｂ）は基体の表面組成を示す。
【図１２】図１２は、実施例３の凹凸構造の反射率の測定結果である。
【図１３】図１３は、実施例３の凹凸構造の反射率のシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
［１．レンズの概要］
図１は、レンズ１０を光軸Ｘに平行な平面で切断した断面図を示す。
【００１９】
レンズ１０は、レンズ本体１１と、レンズ本体１１の両面に設けられた反射防止層１２，１２とを備えている。レンズ１０は、両凸形状のレンズである。レンズ１０の両面は、光学機能面（光学有効面ともいう）である。レンズ１０は、凹凸構造体の一例である。
【００２０】
レンズ本体１１は、レンズ１０の基本的な構造を形成している。すなわち、レンズ本体１１は、両凸形状をしている。レンズ本体１１の表面１１ａ，１１ｂは、レンズ１０に求められる光学特性を実現するために必要な形状に形成されている。表面１１ａ，１１ｂは、平滑な湾曲面である。例えば、表面１１ａ，１１ｂは、球面形状、非球面形状又は自由曲面に形成され得る。尚、表面１１ａ，１１ｂは、平面であってもよい。レンズ本体１１は、射出成形により製造された樹脂成形品である。尚、レンズ本体１１は、樹脂成形品に限られるものではなく、ガラスで形成されていてもよい。
【００２１】
表面１１ａの反射防止層１２と表面１１ｂの反射防止層１２との基本的な構成は同じであるので、以下では、表面１１ａの反射防止層１２について説明する。
【００２２】
反射防止層１２は、光の反射を低減する反射防止構造（ＳＷＳ（Sub Wavelength Structure））１５を有している。ＳＷＳ１５は、凹凸構造の一例である。ＳＷＳ１５は、基体１３と、基体１３の上に配列された複数の凸部１４とを有している。
【００２３】
基体１３は、反射防止層１２の基礎となる部分であり、レンズ本体１１の表面１１ａに密着している。
【００２４】
凸部１４は、所定ピッチ（周期）以下で配列されている。所定ピッチは、反射防止層１２が反射を低減する対象となる光（以下、「対象光」という）の波長（以下、「対象波長」という）よりも小さく設定されている。つまり、複数の凸部１４は、少なくとも所定ピッチ以上の波長を有する光の反射を低減する。凸部１４は、例えば円錐のような、先細形状をしている。凸部１４は、レンズ１０の光軸Ｘと実質的に平行に延びている。ただし、凸部１４の一部は、光軸Ｘの方向にはまっすぐに延びず、光軸Ｘに対して傾斜する方向に延びたり、光軸Ｘに対して湾曲するように延びたり、折れ曲がって延びたりしていてもよい。
【００２５】
すなわち、ＳＷＳ１５は、空気層（屈折率ｎ０＝１）からレンズ材料（屈折率ｎ１＞１）に向かって、見かけ上の屈折率が徐々に変化し、表面反射を低減する構造となっている。
【００２６】
［２．凸部の詳細構成］
反射防止層１２においては、複数の凸部１４が配列されることによって、複数の凸部１４の間には凸部１４で囲まれた凹部が複数形成されている。複数の凹部の底部（最も低い部分）を連結して形成される仮想的な面をベース面Ｌとする。ベース面Ｌは、レンズ本体１１の表面１１ａと略平行に形成されている。
【００２７】
ここで、凸部１４のピッチは、隣り合う凸部１４の頂点間の、光軸Ｘと直交する面と平行な方向への距離である。また、凸部１４の光軸方向の高さは、凸部１４の頂点からベース面Ｌまでの光軸方向への距離である。
【００２８】
レンズ１０を撮像光学系で使用する場合、対象光は可視光である。その場合、対象波長は４００ｎｍ〜７００ｎｍとなるので、凸部１４のピッチは、４００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
また、ＳＷＳ１５の対象光（例えば、可視光）に対する反射率は、１％以下であることが好ましい。高い反射防止効果を実現する観点からは、凸部１４の高さは、対象波長の０．４倍以上であることが好ましい。対象光が可視光の場合には、凸部１４の高さは、２８０ｎｍ以上であることが好ましい。さらに好ましくは、凸部１４の高さは、５００ｎｍ以上である。
【００３０】
さらに、回折光を発生させないためには、凸部１４のピッチを、対象波長をレンズ１０の屈折率で除した解以下とすることが好ましい。対象波長が可視光であって且つレンズ１０の屈折率が１．５の場合、凸部１４のピッチは２６６ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
尚、レンズ１０の光学機能面においては、反射率をより低く抑え、透過率をより高くすることが好ましい。例えば、凸部１４のピッチを２３０ｎｍ、凸部１４の高さを３５０ｎｍとすることによって、可視光全域における反射率を０．１〜０．２％以下とすることができ、良好な反射抑制効果を得ることができる。
【００３２】
図２に、反射防止層１２の拡大断面図を示す。反射防止層１２は、無機微粒子２１と有機材料２２との混合材料で形成されている。
【００３３】
無機微粒子２１は、金属、酸化物、窒化物、炭化物、酸窒化物又は各種の塩で構成される。例えば、無機微粒子２１は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、スメクタイト、ベントナイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、モンモリロナイト、珪藻土、酸化マグネシウム、酸化チタン、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ガラスビーズ、硫酸バリウム、石膏、珪酸カルシウム、セリサイト活性白土、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、燐酸インジウム、酸窒化珪素（ＳｉＯＮ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を主成分とする。なかでも、レンズのような透過光を用いる光学デバイスに用いる場合は、良好な透過率を有する無機微粒子材料が必要であり、酸化亜鉛、二酸化ケイ素が好適である。無機微粒子２１は、有機材料２２の種類及びエッチング条件との関係において、有機材料２２よりも優先的にエッチングされない、即ち、有機材料２２の方がより優先的にエッチングされる材料が好ましい。
【００３４】
無機微粒子２１の平均粒子径は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。無機微粒子２１の平均粒子径が５０ｎｍ以下であれば、無機微粒子２１が凝集し易くなる。その結果、後述する製造方法において有機材料２２を選択的にエッチングする際に、無機微粒子２１が凝集して凸部１４が形成され易くなる。また、無機微粒子２１の粒子径は、凸部１４の幅及びピッチに影響を与える。つまり、無機微粒子２１の粒子径が小さくなるほど、凸部１４の幅及びピッチは小さくなる。無機微粒子２１の平均粒子径が５０ｎｍ以下であれば、幅及びピッチの小さな凸部１４を形成することができる。
【００３５】
ここで、「平均粒子径」とは、個数平均径を意味する。かかる個数平均径は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察像を用いて測定する。ＴＥＭ観察像における微粒子像と同面積の円の直径を該粒子像の粒子径とみなす。尚、二次粒子ではなく、一次粒子の粒子径を用いる。そして、例えば公知の画像データの統計処理手法により該個数平均径を算出する。かかる統計処理に使用する微粒子像の数（統計処理データ数）は可及的に多いことが望ましく、再現性の点で無作為に選ばれた該粒子像の個数として５０個以上とする。統計処理に使用する微粒子像の数は、好ましくは８０個以上、更に好ましくは１００個以上であってもよい。
【００３６】
無機微粒子２１の含有量は特に限定されないが、無機微粒子２１としてＺｎＯあるいはＳｉＯ２を用いた場合、有機材料１００体積部に対して２体積部以上、１６体積部以下が好ましい。無機微粒子２１を２体積部以上とすることによって、反射低減効果を有する凹凸形状をエッチングによって形成することができるという効果がある。無機微粒子２１を１６体積部以下とすることによって、散乱による透過率の低下を実用上問題の無いレベルまで抑制できるという効果がある。また、無機微粒子２１の含有量は、有機材料１００体積部に対して３体積部以上、１２体積部以下がより好ましい。
【００３７】
有機材料２２としては、光学デバイスに用いる場合には、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及びエネルギー線硬化性樹脂等の樹脂の中から、透光性の高い樹脂を用いることができる。例えば、有機材料２２として、アクリル酸系樹脂、メタクリル酸系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリビニルアルコール、ブチラール樹脂、酢酸ビニル樹脂、又は脂環式ポリオレフィン樹脂を用いてもよい。そのほか、有機材料２２として、ポリカーボネート、液晶ポリマー、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、非晶性ポリオレフィン等のエンジニアリングプラスチックを用いてもよい。さらには、有機材料２２として、シリコーン樹脂なども使用できる。また、これらの樹脂の混合体や共重合体を用いてもよいし、これらの樹脂を変性した樹脂を用いてもよい。例えば、有機材料２２として、シクロオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、又はポリエステルアクリレート（多官能）を用いてもよい。有機材料２２は、無機微粒子２１の種類及びエッチング条件との関係において、無機微粒子２１よりも優先的にエッチングされる材料が好ましい。なかでも、エネルギー線硬化性樹脂であり且つ透光性が良好であるため、ポリエステルアクリレート（多官能）が好適である。ただし、有機材料２２を特に限定するものではなく、本開示によって、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００３８】
より詳しくは、凸部１４は、複数の無機微粒子２１を含んでいる。凸部１４の高さは、無機微粒子２１の平均粒子径の少なくとも２倍以上、好ましくは１０倍以上、さらに好ましくは１００倍以上である。凸部１４の幅は、無機微粒子２１の平均粒子径の少なくとも２倍以上、好ましくは１０倍以上、さらに好ましくは２０倍以上である。
【００３９】
凸部１４の表面では、無機微粒子２１が凝集して、即ち、無機微粒子２１が互いに接した状態となっている。一方、凸部１３の内部では、無機微粒子２１が有機材料２２中に分散した状態となっている。そのため、凸部１４の表面側の部分（以下、「表面部」という）１４ａは、該凸部１４の内部１４ｂよりも無機微粒子２１が多くなっている。密度の観点から見れば、凸部１４においては、表面側ほど無機微粒子２１の密度が大きい。無機微粒子２１の体積比（即ち、単位体積における全体積に対する無機微粒子２１の体積比）の観点からみれば、凸部１４においては、表面側ほど無機微粒子２１の体積比が大きい。例えば、凸部１４の表面部（表面を含む部分）１４ａにおける単位体積（例えば、一辺の長さが１００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍの立方体）当たりの無機微粒子２１の体積比は、凸部１４の内部１４ｂよりも大きい。あるいは、反射防止層１２の断面において、凸部１４の表面部１４ａにおける単位面積（例えば、一辺の長さが１００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍの正方形）当たりの無機微粒子２１の面積比（即ち、単位面積における全面積に対する無機微粒子２１の面積比）は、凸部１４の内部１４ｂよりも大きい。
【００４０】
基体１３では、無機微粒子２１が有機材料２２中に分散した状態となっている。そのため、凸部１４における単位体積（例えば、一辺の長さが１００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍの立方体であり、表面部１４ａの少なくとも一部を含む）当たりの無機微粒子２１の体積比は、基体１３における単位体積当たりの無機微粒子２１の体積比よりも大きい。あるいは、反射防止層１２の断面において、凸部１４における単位面積（例えば、一辺の長さが１００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍの正方形であり、表面部１４ａの少なくとも一部を含む）当たりの無機微粒子２１の面積比は、基体１３における単位面積当たりの面積比よりも大きい。
【００４１】
このように、内部１４ｂや基体１３に比べて表面に無機微粒子２１が多い凸部１４は、以下に示す製造方法により容易に製造することができる。
【００４２】
［３．製造方法］
以下に、レンズ１０の製造方法について説明する。図３は、レンズ１０の製造工程を示す図である。
【００４３】
まず、図３（Ａ）に示すように、レンズ本体１１を準備する。レンズ本体１１は、射出成形等によって形成される。
【００４４】
次に、図３（Ｂ）に示すように、有機材料２２中に無機微粒子２１が分散した混合材料で形成された混合層２３をレンズ本体１１の表面１１ａに形成する（混合層を形成する工程）。例えば、有機材料２２中に無機微粒子２１が分散した、凝固前の混合材料をレンズ本体１１の表面１１ａにディッピング又はスピンコート等により塗布する。塗布した混合材料が凝固することによって、表面１１ａ上に混合層２３が形成される。
【００４５】
このとき、無機微粒子２１の平均粒子径は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。無機微粒子２１の平均粒子径を５０ｎｍ以下とすることによって、後述のエッチングにおいて無機微粒子２１が凝集し易くなる。ここで、「平均粒子径」は、前述の個数平均径ではなく、レーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置を用いて測定した粒度分布における積算値５０％での粒子径（以下、「ｄ５０」ともいう）であってもよい。「積算値５０％の粒子径」とは、粒子サイズが小さいものから粒子数をカウントしていって、全粒子数の５０％になったところでの粒子径を意味する。凹凸構造体の製造後、即ち、凸部１４が形成された後の段階においては、無機微粒子２１の粒度分布をレーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置を用いて測定することは困難である。そのため、ＴＥＭ観察像から個数平均径を求めることが好ましい。その一方で、凹凸構造体の製造前の段階においては、無機微粒子２１の粒度分布をレーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置を用いて測定することが比較的容易である。そのため、ｄ５０をもって平均粒子径としてもよい。
【００４６】
また、混合層２３の厚みは、無機微粒子２１の平均粒子径の少なくとも２倍以上、好ましくは１０倍以上、さらに好ましくは１００倍以上である。混合層２３の厚みを無機微粒子２１の平均粒子径の少なくとも２倍以上とすることによって、複数の無機微粒子２１を含む凸部１４を形成し易くなる。さらに、混合層２３の厚みを無機微粒子２１の平均粒子径の１０倍以上、さらには１００倍以上とすることによって、より高い凸部１４を形成し易くなる。混合層２３の厚みは、例えば、１〜５０μｍであり得る。
【００４７】
続いて、図３（Ｃ）に示すように、混合層２３にエッチング処理を施す（凸部を形成する工程）。このとき、有機材料２２を選択的にエッチングする。すなわち、有機材料２２のエッチング速度は、無機微粒子２１のエッチング速度よりも早い。これにより、有機材料２２が優先的にエッチングされて除去される。有機材料２２が除去されるにつれて、無機微粒子２１が凝集する。有機材料２２のエッチングは、混合層２３の厚み方向に進行していく。
【００４８】
その結果、図３（Ｄ）に示すように、凸部１４が形成されていく。凸部１４は、先端側ほど有機材料２２が除去されるので、先端側ほど無機微粒子２１の体積比が大きくなり、さらには、先細形状に形成される。混合層２３の至る所でこのような凸部１４が形成され、全体としてＳＷＳ１５が形成される。
【００４９】
また、凸部１４においては、内部に比べて表面側ほど有機材料２２が除去されるので、表面側ほど無機微粒子２１の体積比が大きくなる。結果として、無機微粒子２１及び有機材料２２の構成比率が凸部１４の表面部１４ａと内部１４ｂとで異なるようになる。つまり、凸部１４の表面部１４ａの方が凸部１４の内部１４ｂよりも無機微粒子２１の体積比が大きくなる。
【００５０】
そして、レンズ本体１１のもう一方の表面１１ｂについても、混合層２３の形成とエッチング処理を行うことによって、ＳＷＳ１５を形成する。
【００５１】
こうして、レンズ本体１１の両方の表面１１ａ，１１ｂに反射防止層１２を形成する。その結果、レンズ１０が完成する。
【００５２】
ここで、凸部１４の幅、高さ及びピッチは、無機微粒子２１の種類、有機材料２２の種類及びエッチング条件（エッチング速度）によって制御することができる。
【００５３】
例えば、無機微粒子２１の種類及び有機材料２２の種類を固定した場合には、少なくとも無機微粒子２１の粒子径及び有機材料２２に対する無機微粒子２１の含有比率によって、凸部１４のピッチは変化する。つまり、無機微粒子２１の粒子径が大きくなるほど、無機微粒子２１の含有比率が小さくなるほど、凸部１４のピッチは大きくなる。
【００５４】
凸部１４のピッチが大きくなれば、凸部１４の幅も大きくなる。また、凸部１４の先端部の幅は、少なくとも無機微粒子２１の粒子径に依存する。つまり、無機微粒子２１の粒子径が小さくなれば、凸部１４の先端部の幅も小さくなる。
【００５５】
また、無機微粒子２１の種類及び有機材料２２の種類を固定した場合には、少なくともエッチング条件、例えば、エッチング時間によって、凸部１４の高さは変化する。つまり、エッチング時間が長いほど、深くエッチングされるので、凸部１４は高くなる。このように、凸部１４の高さはエッチングの度合いに依存するので、エッチング条件だけでなく、無機微粒子２１及び有機材料２２のエッチングのされ易さによっても凸部１４の高さは変化する。
【００５６】
［４．カメラ］
次に、レンズ１０を備えるカメラ１００について説明する。図４に、カメラ１００の概略図を示す。
【００５７】
カメラ１００は、カメラ本体１１０と、該カメラ本体１１０に取り付けられた交換レンズ１２０とを備えている。カメラ１００は、撮像装置の一例である。
【００５８】
カメラ本体１１０は、撮像素子１３０を有している。
【００５９】
交換レンズ１２０は、カメラ本体１１０に着脱可能に構成されている。交換レンズ１２０は、例えば、望遠ズームレンズである。交換レンズ１２０は、光束をカメラ本体１１０の撮像素子１３０上に合焦させるための結像光学系１４０を有している。結像光学系１４０は、上記レンズ１０と、屈折型レンズ１５０，１６０とを有している。レンズ１０はレンズ素子として機能する。
【００６０】
［５．効果］
レンズ１０は、ＳＷＳ１５が表面に設けられており、ＳＷＳ１５は、複数の凸部１４を有し、無機微粒子２１と有機材料２２との混合材料で形成され、前記凸部１４の表面側の部分１４ａは、該凸部１４の内側の部分１４ｂよりも前記無機微粒子２１が多い。
【００６１】
この構成によれば、前記ＳＷＳ１５の凸部１４は、内部１４ｂよりも表面部１４ａの方が無機微粒子２１が多くなっている。このような凸部１４は、無機微粒子２１と有機材料２２とを含む混合層２３を形成し、該混合層２３のうち有機材料２２を選択的（優先的）にエッチングすることによって容易に形成することができる。この方法によれば、従来必要であったパターニングやマスク形成を行わなくても、有機材料２２が優先的に彫り込まれ、無機微粒子２１が残留し且つ凝集していくので、凸部１４が自然と形成されていく。その結果、ＳＷＳ１５を備えるレンズ１０を容易に製造することができる。
【００６２】
ここで、凸部のアスペクト比（凸部の高さ／凸部の幅）を高くする場合には、より深くエッチングするために、エッチング時間を長くする等の方法が考えられる。しかし、従来のように単に単一の光学材料（たとえば石英ガラス）をエッチングする方法の場合、凸部の先端部がエッチングガス等のエッチング種に晒される時間も長くなり、アスペクト比の高い凸部を形成することは難しい。したがって、高アスペクト比の凸部を形成するためには、選択比の著しく大きな特殊なエッチング条件が必要となるが、材料によっては選択比をあげることはできない。また、マスクの厚みを厚くすれば、トレンチエッチングのような柱状構造（この場合は反射防止効果は低い）ならば、アスペクト比を大きくすることは可能であるが、錐形状の凸部を形成する場合には、単にマスクの厚みを厚くしただけではアスペクト比を大きくすることは非常に困難である。それに対し、前記の方法によれば、有機材料２２を選択的（優先的）にエッチングすることによって有機材料２２が単に彫り込まれていくだけでなく、無機微粒子２１が残留して凝集していく。その結果、従来の製造方法に比べて、アスペクト比の高い凸部１４を容易に形成することができる。
【００６３】
尚、凸部１４の幅、ピッチ及び高さ等の寸法は、無機微粒子２１の種類（材料、寸法等）、有機材料２２の種類（材料等）、有機材料２２に対する無機微粒子２１の含有比率及びエッチング条件（エッチング速度、時間等）を変化させることによって容易に調整することができる。
【００６４】
また、レンズ１０は、ＳＷＳ１５が表面に設けられており、ＳＷＳ１５は、基体１３と該基体１３の表面に配列された複数の凸部１４とを有し、無機微粒子２１と有機材料２２との混合材料で形成され、前記凸部１４における前記無機微粒子２１の体積比は、前記基体１３における前記無機微粒子２１の体積比よりも大きい。
【００６５】
この構成によれば、光の反射を低減しつつ、光の透過率を向上させることができる。つまり、光の透過率の観点からは、無機微粒子２１は少ない方が好ましい。複数の凸部１４を介して反射すること無くＳＷＳ１５内へ進入した光は、基体１３における無機微粒子２１の体積比が小さいので、高い透過率で基体１３を透過することができる。
【００６６】
また、可視光に対する前記ＳＷＳ１５の反射率は、１％以下である。
【００６７】
つまり、複数の凸部１４は、撥水性の向上や表面積の拡大等の様々な適用例がある中で、光の反射低減のために用いられている。
【００６８】
また、前記凸部１４の高さは、５００ｎｍ以上である。
【００６９】
前記の構成によれば、複数の凸部１４を光の反射低減に用いる場合には、少なくとも可視光に対して高い反射低減効果を発揮することができる。
【００７０】
前記凸部１４の表面においては、前記無機微粒子２１が凝集している。
【００７１】
前記の構成によれば、凸部１４の表面において無機微粒子２１同士が互いに接した状態になっている。その一方で、凸部１４の内部又は基体１３においては無機微粒子２１が有機材料２２内に分散した状態となっている。このようなＳＷＳ１５は、混合層２３を形成し、該混合層２３において有機材料２２を選択的にエッチングするという方法で容易に形成することができる。
【００７２】
前記無機微粒子２１の平均粒子径は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００７３】
無機微粒子２１の平均粒子径を５０ｎｍ以下とすることによって、エッチングにおいて無機微粒子２１が凝集し易くなる。その結果、凸部１４を形成し易くなる。ここで、無機微粒子２１は、前記個数平均径又は積算値５０％の粒子径の何れかにおいて５０ｎｍ以下であればよい。無機微粒子２１の粒子径が小さければ、凝集が起こり易くなる。無機微粒子２１の個数平均径が５０ｎｍ以下であっても、無機微粒子２１の積算値５０％の粒子径が５０ｎｍ以下であっても、無機微粒子２１の凝集は起こり易くなる。ただし、前記個数平均径及び積算値５０％の粒子径の両方において５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００７４】
また、前記凹凸構造体の製造方法は、無機微粒子２１と有機材料２２との混合材料で形成された混合層２３を形成する工程と、前記混合層２３において前記有機材料２２を選択的に除去することによって、表面側の方が内側の部分１４ｂよりも前記無機微粒子２１が多い複数の凸部１４を形成する工程とを含む。
【００７５】
前記の構成によれば、混合層２３において有機材料２２を選択的に除去することによって、無機微粒子２１が残留し且つ凝集して、凸部１４が自然と形成されていく。その結果、複数の凸部１４を容易に形成することができる。また、混合層２３を形成でき（例えば、混合材料を塗布でき）且つエッチングができる限り、任意の形状の構造体の表面に凹凸構造を容易に形成することができる。
【００７６】
《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００７７】
前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００７８】
例えば、凹凸構造体は、レンズに限られるものではない。凹凸構造体は、レンズ以外の光学素子に適用してもよい。また、凹凸構造体は、光学素子に限られず、前述のように、撥水性を有する構造体や、コンデンサ等の電子部品や、センサ等に適用することができる。
【００７９】
また、凹凸構造は、ＳＷＳ１５に限られるものではない。凹凸構造は、光の反射低減以外の機能を発揮するものであってもよい。例えば、凹凸構造は、撥水性を発揮するものであっても、表面積を拡大するものであっても、所定の物質やガスを検知するものであってもよい。
【００８０】
また、凹凸構造がＳＷＳ１５の場合であっても、凸部１４の形状及び寸法は、反射を低減する対象となる光の波長及び反射を低減する程度に応じて任意に設定することができる。
【００８１】
また、前記実施形態では、レンズ本体１１と反射防止層１２とが別体で構成されているが、これに限られるものではない。例えば、レンズ本体１１も無機微粒子２１と有機材料２２との混合材料で形成されていてもよい。つまり、レンズ本体１１とＳＷＳ１５とが一体的に形成されている。その場合、レンズ本体１１が凹凸構造の基体を構成する。
【００８２】
また、混合層２３の形成は、混合材料を塗布する手法に限られない。例えば、成形型に混合材料を充填し、さらにレンズ本体１１を成形型内に配置することによって、レンズ本体１１の表面に混合層２３を形成してもよい。つまり、混合層２３を成形により形成してもよい。成形により混合層２３を形成する場合には、混合層２３の厚みは、例えば、５０〜２００μｍであり得る。
【００８３】
また、有機材料２２の除去は、エッチングに限られない。例えば、ＵＶ照射により有機材料２２を除去してもよい。ＵＶ照射により、有機材料２２が選択的に分解除去され、表面に無機微粒子２１が凝集した凸部１４が形成される。その結果、複数の凸部１４を有する凹凸構造が形成される。
【実施例】
【００８４】
以下に、凹凸構造体及びその製造方法の実施例について説明する。【００８５】
−実施例１−
実施例１に係る凹凸構造体は、無機微粒子としてのＳｉＯ２微粒子を有機材料としてのポリエステルアクリレート（多官能）に分散させたものを混合材料として用いた。この混合材料には、全重量に対してＳｉＯ２微粒子が１０重量％、分散剤が３重量％含まれていた。ＳｉＯ２微粒子の粒子径は、ｄ５０が８ｎｍで、ｄ９０（粒子サイズが小さいものから粒子数をカウントしていって、全粒子数の９０％になったところでの粒子径）が１８ｎｍであった。【００８６】
このような混合材料をガラス基板の表面にディッピングにより塗布した後、ＵＶ効果処理を施し、混合層を形成した。【００８７】
その後、混合層にＥＣＲ型エッチング処理を施した。詳しくは、（株）エリオニクス製の小型ＥＣＲイオンシャワー装置ＥＩＳ−２００ＥＲを用いてエッチングを行った。イオン化ガスはＡｒガスであり、加速電圧は７００Ｖであり、エッチング時間は６０秒であった。こうして、ガラス基板の表面にＳＷＳを形成した。【００８８】
こうして製造された凹凸構造体の断面のＳＥＭ写真を図５に示す。図５（Ｂ）は、（Ａ）における凸部を拡大したものである。また、凹凸構造体の表面組成をエネルギ分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy））によって調べた結果を図６に示す。ＥＤＸでの測定は表面から約1μｍの深さまでの平均的な元素の定性分析に加えて、各元素に相当するピークの強度比によって組成分析が可能である。図６（Ａ）は、ＳＷＳの表面組成を示し、図６（Ｂ）は、基体の表面組成を示す。基体の表面組成は、凹凸構造体の断面における基体の部分の表面組成を測定した。【００８９】
図５（Ａ）からわかるように、凹凸構造体の表面には複数の凸部が形成されている。各凸部は、非常に細長く、高いアスペクト比を有している。【００９０】
図５（Ｂ）からわかるように、凸部の高さは、約０．５〜１．５μｍであった。また、凸部の表面は白く、凸部の内部は黒く写っている。また、凸部が形成されている基体も黒く写っている。ＳＥＭ写真においては、無機微粒子が多いほど白く写り、有機材料が多いほど黒く写る。つまり、凸部の表面側には、凸部の内部に比べて無機微粒子が多いことがわかる。また、凸部における無機微粒子の体積比率は、基体における体積比率に比べて大きいことがわかる。【００９１】
また、図６（Ａ）からわかるように、凸部は、１．８ｋｅＶ付近に高いピークを示している。この１．８ｋｅＶ付近のピークは、Ｓｉ元素の存在を示している。つまり、凸部の表面には、多くのＳｉ元素が含まれていることがわかる。一方、図６（Ｂ）からわかるように、基体においては、１．８ｋｅＶ付近にピークが観測されているものの、凸部に比べて、ピークは非常に低い。つまり、基体には、凸部に比べてＳｉ元素が少ないことがわかる。【００９２】
図７は、以上の方法で形成されたＳＷＳの反射率を測定した結果である。表面反射率測定装置を用いて、垂直入射光に対する垂直反射光の反射率を測定した。測定は、ＳＷＳ上の異なる３カ所（中央部、周縁部（中央から１０ｍｍ離れた部分）、中央部と周縁部との中間部）において行った。図７によれば、広範囲の波長の光に対して反射が低減されている。具体的に、可視光（４００〜７００ｎｍの光）に対して、基体部分では、４．４〜４．８５％の垂直反射率があったものが、ＳＷＳでは反射率が０．０５％以下に低減されている。【００９３】
−実施例２−
実施例２に係る凹凸構造体は、無機微粒子としてのＺｎＯ微粒子を有機材料としてのポリエステルアクリレート（多官能）に分散させたものを混合材料として用いた。この混合材料には、全重量に対してＺｎＯ微粒子が２０重量％、分散剤が３重量％含まれていた。ＺｎＯ微粒子の粒子径は、ｄ５０が８ｎｍで、ｄ９０が１５ｎｍであった。【００９４】
このような混合材料をガラス基板の表面にディッピングにより塗布した後、ＵＶ効果処理を施し、混合層を形成した。【００９５】
その後、混合層にＥＣＲ型エッチング処理を施した。詳しくは、（株）エリオニクス製の小型ＥＣＲイオンシャワー装置ＥＩＳ−２００ＥＲを用いてエッチングを行った。イオン化ガスはＡｒガスであり、加速電圧は７００Ｖであり、エッチング時間は４０秒であった。こうして、ガラス基板の表面にＳＷＳを形成した。【００９６】
こうして製造された凹凸構造体の断面のＳＥＭ写真を図８に示す。図８（Ｂ）は、（Ａ）における凸部を拡大したものである。また、凹凸構造体の表面組成をＥＤＸによって調べた結果を図９に示す。図９（Ａ）は、ＳＷＳの表面組成を示し、図９（Ｂ）は、基体の表面組成を示す。【００９７】
図８（Ａ）からわかるように、ガラス基板の表面に複数の凸部が形成されている。各凸部は、非常に細長く、高いアスペクト比を有している。【００９８】
図８（Ｂ）からわかるように、凸部の高さは、約１〜２μｍであった。また、写真の手前側に位置する凸部は、部分的に、特に根元の部分の断面を確認することができる。この断面によれば、凸部の表面は白く、凸部の内部は黒く写っている。また、凸部が形成されている基体も黒く写っている。つまり、凸部の表面側には、凸部の内部に比べて無機微粒子が多いことがわかる。また、凸部における無機微粒子の体積比率は、基体における体積比率に比べて大きいことがわかる。【００９９】
また、図９（Ａ）からわかるように、凸部は、１ｋｅＶ付近に高いピークを示している。この１ｋｅＶ付近のピークは、Ｚｎ元素の存在を示している。つまり、凸部の表面には、多くのＺｎ元素が含まれていることがわかる。一方、図９（Ｂ）からわかるように、基体においては、１ｋｅＶ付近にピークが観測されているものの、凸部に比べて、ピークは非常に低い。つまり、基体には、凸部に比べてＺｎ元素が少ないことがわかる。【０１００】
図１０は、以上の方法で形成されたＳＷＳの反射率を測定した結果である。ただし、反射率の測定に用いたＳＷＳは、ガラス基板ではなく、黒色樹脂で形成された基板上に形成されている。図１０（Ａ）は、ＳＷＳが形成されていない、黒色樹脂で形成された基板の反射率の測定結果であり、図１０（Ｂ）は、ＳＷＳが形成された、黒色樹脂で形成された基板の反射率の測定結果である。表面反射率測定装置を用いて、垂直入射光に対する垂直反射光の反射率を測定した。ＳＷＳの反射率の測定は、ＳＷＳ上の異なる３カ所（中央部、周縁部（中央部から１０ｍｍ離れた部分）、中央部と周縁部との中間部）において行った。【０１０１】
図１０（Ａ）からわかるように、ＳＷＳが形成されていない、黒色樹脂で形成された基板の、可視光に対する反射率は、約５〜６％であった。それに対し、図１０（Ｂ）からわかるように、ＳＷＳの可視光に対する反射率は、約０．０９％以下に低減されている。【０１０２】
−実施例３−
実施例３に係る凹凸構造体は、無機微粒子としてのＺｎＯ微粒子を有機材料としてのポリエステルアクリレート（多官能）に分散させたものを混合材料として用いた。この混合材料には、全重量に対してＺｎＯ微粒子が２０重量％、分散剤が３重量％含まれていた。ＺｎＯ微粒子の粒子径は、ｄ５０が８ｎｍで、ｄ９０が１５ｎｍであった。【０１０３】
このような混合材料をガラス基板の表面にディッピングにより塗布した後、ＵＶ効果処理を施し、混合層を形成した。【０１０４】
その後、混合層にＵＶ照射を行った。詳しくは、セン特殊光源株式会社製の卓上型光表面処理装置を用いて、低圧水銀ランプによりＵＶ照射を１６時間行った。【０１０５】
こうして製造された凹凸構造体の表面組成をＥＤＸによって調べた結果を図１１に示す。図１１（Ａ）は、凹凸構造の表面組成を示し、図１１（Ｂ）は、基体の表面組成を示す。【０１０６】
図１１（Ａ）からわかるように、凸部は、１ｋｅＶ付近及び８．６ｋｅＶ付近に高いピークを示している。この１ｋｅＶ付近及び８．６ｋｅＶ付近のピークは、Ｚｎ元素の存在を示している。つまり、凸部の表面には、多くのＺｎ元素が含まれていることがわかる。一方、図１１（Ｂ）からわかるように、基体においては、１ｋｅＶ付近及び８．６ｋｅＶ付近にピークが観測されているものの、凸部に比べて、ピークは非常に低い。つまり、基体には、凸部に比べてＺｎ元素が少ないことがわかる。【０１０７】
また、図１２は、以上の方法で形成されたＳＷＳの反射率を測定した結果である。表面反射率測定装置を用いて、垂直入射光に対する垂直反射光の反射率を測定した。ＵＶ照射を施す前の混合層の反射率（図中の破線）と、ＵＶ照射を施した後の混合層の反射率（図中の実線）を測定した。【０１０８】
図１２からわかるように、ＵＶ照射前は、広範囲の波長の光に対して一様な反射率を示していたのに対し、ＵＶ照射後は、反射率が波長に応じて大きく変動している。【０１０９】
ここで、上記混合層と同じ組成を有する混合層の表面の反射率をシミュレーションによって求めた結果を図１３に示す。図中の破線は、上記混合層と同じ組成を有する混合層であって表面が平面の場合の反射率であり、ＵＶ照射前の混合層の反射率に相当する。一方、図中の実線は、表面が平面であり且つＺｎＯの屈折率の０．５２倍の屈折率を有し且つ厚みが９５０ｎｍの層を形成した基体表面の反射率である。この層の波長に対する反射率の変動は、図１２のＵＶ照射後の混合層の反射率の変動と同様である。つまり、上記ＵＶ照射後の混合層は、表面が平面であり且つＺｎＯの屈折率の０．５２倍の屈折率を有し且つ厚みが９５０ｎｍの層を形成したものと同等の反射率を有している。このことは、ＵＶ照射後の混合層では有機材料が選択的に分解除去されてＺｎＯ微粒子が多くなっているものの、その表面は、ＺｎＯ微粒子が一様に拡がった平面ではなく、ＺｎＯ微粒子と空気とが混在している、即ち、ＺｎＯ微粒子で形成された複数の凸部が分布していることを意味する。よって、混合層にＵＶ照射を行うことによっても、有機材料を選択的に除去し、無機微粒子で構成された複数の凸部を形成することができることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
以上説明したように、ここに開示された技術は、凹凸構造体及びその製造方法について有用である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０      レンズ（凹凸構造体）
１２      反射防止層
１３      基体
１４      凸部
１４ａ    表面部
１４ｂ    内部
１５      ＳＷＳ（凹凸構造）
２１      無機微粒子
２２      有機材料
２３      混合層
【図１】
2015056420.tif 000003
【図２】
2015056420.tif 000004
【図３】
2015056420.tif 000005
【図４】
2015056420.tif 000006
【図１２】
2015056420.tif 000007
【図１３】
2015056420.tif 000008
【図５】
2015056420.tif 000009
【図６】
2015056420.tif 000010
【図７】
2015056420.tif 000011
【図８】
2015056420.tif 000012
【図９】
2015056420.tif 000013
【図１０】
2015056420.tif 000014
【図１１】
2015056420.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月23日(2015.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示された技術は、凹凸構造体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、表面に凹凸構造を有する凹凸構造体が知られている。そのような凹凸構造体は、様々な技術分野で利用されており、様々な適用例がある。例えば、特許文献１〜３には、光の反射を低減するために表面に微小な凹凸構造を設けた反射防止構造体が開示されている。
【０００３】
特許文献１では、ガラス、金属、セラミック又は樹脂等で構成された基板の表面にレジスト層を形成し、電子ビーム又は陽子ビームを用いたリソグラフィによってレジスト層にパターンを形成してマスクを形成し、該マスクを利用してエッチングすることによって基板の表面に凹凸構造を形成している。
【０００４】
特許文献２では、ガラス基板の表面にレジスト層を形成し、該レジスト層に二光束干渉によるホログラム露光を行うことにより微細形状からなるマスクを形成し、該マスクを利用してエッチングすることによってガラス基板の表面に凹凸構造を形成している。
【０００５】
特許文献３では、感光性材料で形成された光学部品に対して所定の間隔を空けてＸ線マスクを配置し、該Ｘ線マスクを介して光学部品にＸ線を照射することによって光学部品の表面に凹凸構造を形成している。
【０００６】
また、特許文献４，５には、撥水性を有する凹凸構造を表面に設けた凹凸構造体が開示されている。
【０００７】
特許文献６には、表面に微細な凹凸構造を形成することによって表面積を拡大したコンデンサが開示されている。
【０００８】
特許文献７には、表面に凹凸構造が形成された凹凸構造体をセンサとして利用する例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１２８５４０号公報
【特許文献２】特開２００６−２４３６３３号公報
【特許文献３】特開２００６−２３５１９５号公報
【特許文献４】特開２０００−１６７９５５号公報
【特許文献５】特表２０００／５０２３２号公報
【特許文献６】特開２００５−２９０４０２号公報
【特許文献７】特開昭６２−８３６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
当然ながら、どのような凹凸構造体においても凹凸構造を容易に形成することが望まれている。
【００１１】
ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、容易に製造できる凹凸構造体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ここに開示された技術は、凹凸構造が表面に設けられた凹凸構造体が対象である。前記凹凸構造は、複数の凸部を有し、無機微粒子と有機材料との混合材料で形成され、前記凸部の表面側の部分は、該凸部の内側の部分よりも前記無機微粒子が多い。
【００１３】
また、ここに開示された技術は、凹凸構造が表面に設けられた凹凸構造体の製造方法が対象である。この凹凸構造体の製造方法は、無機微粒子と有機材料との混合材料で形成された混合層を形成する工程と、前記混合層において前記有機材料を選択的に除去することによって、表面側の方が内側の部分よりも前記無機微粒子が多い複数の凸部を形成する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１４】
前記凹凸構造体によれば、容易に製造できる凹凸構造体を提供することができる。
【００１５】
前記凹凸構造体の製造方法によれば、凹凸構造体を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、レンズを光軸に平行な平面で切断した断面図である。
【図２】図２は、反射防止層の拡大断面図である。
【図３】図３は、レンズの製造工程を示す図であり、（Ａ）はレンズ本体を準備する工程、（Ｂ）は混合層を形成する工程、（Ｃ）は凸部を形成する工程、（Ｄ）は表面に凸部が形成されたレンズを示す。
【図４】図４は、カメラの概略図である。
【図５】図５は、実施例１の凹凸構造体の断面のＳＥＭ写真であり、（Ａ）は広範囲の断面図を、（Ｂ）は拡大断面図を示す。
【図６】図６は、実施例１の凹凸構造体の表面組成の測定結果であり、（Ａ）はＳＷＳの表面組成を、（Ｂ）は基体の表面組成を示す。
【図７】図７は、実施例１のＳＷＳの反射率の測定結果である。
【図８】図８は、実施例２の凹凸構造体の断面のＳＥＭ写真であり、（Ａ）は広範囲の断面図を、（Ｂ）は拡大断面図を示す。
【図９】図９は、実施例２の凹凸構造体の表面組成の測定結果であり、（Ａ）はＳＷＳの表面組成を、（Ｂ）は基体の表面組成を示す。
【図１０】図１０は、実施例２のＳＷＳの反射率の測定結果である。
【図１１】図１１は、実施例３の凹凸構造体の表面組成の測定結果であり、（Ａ）は凹凸構造の表面組成を、（Ｂ）は基体の表面組成を示す。
【図１２】図１２は、実施例３の凹凸構造の反射率の測定結果である。
【図１３】図１３は、実施例３の凹凸構造の反射率のシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
［１．レンズの概要］
図１は、レンズ１０を光軸Ｘに平行な平面で切断した断面図を示す。
【００１９】
レンズ１０は、レンズ本体１１と、レンズ本体１１の両面に設けられた反射防止層１２，１２とを備えている。レンズ１０は、両凸形状のレンズである。レンズ１０の両面は、光学機能面（光学有効面ともいう）である。レンズ１０は、凹凸構造体の一例である。
【００２０】
レンズ本体１１は、レンズ１０の基本的な構造を形成している。すなわち、レンズ本体１１は、両凸形状をしている。レンズ本体１１の表面１１ａ，１１ｂは、レンズ１０に求められる光学特性を実現するために必要な形状に形成されている。表面１１ａ，１１ｂは、平滑な湾曲面である。例えば、表面１１ａ，１１ｂは、球面形状、非球面形状又は自由曲面に形成され得る。尚、表面１１ａ，１１ｂは、平面であってもよい。レンズ本体１１は、射出成形により製造された樹脂成形品である。尚、レンズ本体１１は、樹脂成形品に限られるものではなく、ガラスで形成されていてもよい。
【００２１】
表面１１ａの反射防止層１２と表面１１ｂの反射防止層１２との基本的な構成は同じであるので、以下では、表面１１ａの反射防止層１２について説明する。
【００２２】
反射防止層１２は、光の反射を低減する反射防止構造（ＳＷＳ（Sub Wavelength Structure））１５を有している。ＳＷＳ１５は、凹凸構造の一例である。ＳＷＳ１５は、基体１３と、基体１３の上に配列された複数の凸部１４とを有している。
【００２３】
基体１３は、反射防止層１２の基礎となる部分であり、レンズ本体１１の表面１１ａに密着している。
【００２４】
凸部１４は、所定ピッチ（周期）以下で配列されている。所定ピッチは、反射防止層１２が反射を低減する対象となる光（以下、「対象光」という）の波長（以下、「対象波長」という）よりも小さく設定されている。つまり、複数の凸部１４は、少なくとも所定ピッチ以上の波長を有する光の反射を低減する。凸部１４は、例えば円錐のような、先細形状をしている。凸部１４は、レンズ１０の光軸Ｘと実質的に平行に延びている。ただし、凸部１４の一部は、光軸Ｘの方向にはまっすぐに延びず、光軸Ｘに対して傾斜する方向に延びたり、光軸Ｘに対して湾曲するように延びたり、折れ曲がって延びたりしていてもよい。
【００２５】
すなわち、ＳＷＳ１５は、空気層（屈折率ｎ０＝１）からレンズ材料（屈折率ｎ１＞１）に向かって、見かけ上の屈折率が徐々に変化し、表面反射を低減する構造となっている。
【００２６】
［２．凸部の詳細構成］
反射防止層１２においては、複数の凸部１４が配列されることによって、複数の凸部１４の間には凸部１４で囲まれた凹部が複数形成されている。複数の凹部の底部（最も低い部分）を連結して形成される仮想的な面をベース面Ｌとする。ベース面Ｌは、レンズ本体１１の表面１１ａと略平行に形成されている。
【００２７】
ここで、凸部１４のピッチは、隣り合う凸部１４の頂点間の、光軸Ｘと直交する面と平行な方向への距離である。また、凸部１４の光軸方向の高さは、凸部１４の頂点からベース面Ｌまでの光軸方向への距離である。
【００２８】
レンズ１０を撮像光学系で使用する場合、対象光は可視光である。その場合、対象波長は４００ｎｍ〜７００ｎｍとなるので、凸部１４のピッチは、４００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
また、ＳＷＳ１５の対象光（例えば、可視光）に対する反射率は、１％以下であることが好ましい。高い反射防止効果を実現する観点からは、凸部１４の高さは、対象波長の０．４倍以上であることが好ましい。対象光が可視光の場合には、凸部１４の高さは、２８０ｎｍ以上であることが好ましい。さらに好ましくは、凸部１４の高さは、５００ｎｍ以上である。
【００３０】
さらに、回折光を発生させないためには、凸部１４のピッチを、対象波長をレンズ１０の屈折率で除した解以下とすることが好ましい。対象波長が可視光であって且つレンズ１０の屈折率が１．５の場合、凸部１４のピッチは２６６ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
尚、レンズ１０の光学機能面においては、反射率をより低く抑え、透過率をより高くすることが好ましい。例えば、凸部１４のピッチを２３０ｎｍ、凸部１４の高さを３５０ｎｍとすることによって、可視光全域における反射率を０．１〜０．２％以下とすることができ、良好な反射抑制効果を得ることができる。
【００３２】
図２に、反射防止層１２の拡大断面図を示す。反射防止層１２は、無機微粒子２１と有機材料２２との混合材料で形成されている。
【００３３】
無機微粒子２１は、金属、酸化物、窒化物、炭化物、酸窒化物又は各種の塩で構成される。例えば、無機微粒子２１は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、スメクタイト、ベントナイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、モンモリロナイト、珪藻土、酸化マグネシウム、酸化チタン、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ガラスビーズ、硫酸バリウム、石膏、珪酸カルシウム、セリサイト活性白土、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、燐酸インジウム、酸窒化珪素（ＳｉＯＮ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を主成分とする。なかでも、レンズのような透過光を用いる光学デバイスに用いる場合は、良好な透過率を有する無機微粒子材料が必要であり、酸化亜鉛、二酸化ケイ素が好適である。無機微粒子２１は、有機材料２２の種類及びエッチング条件との関係において、有機材料２２よりも優先的にエッチングされない、即ち、有機材料２２の方がより優先的にエッチングされる材料が好ましい。
【００３４】
無機微粒子２１の平均粒子径は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。無機微粒子２１の平均粒子径が５０ｎｍ以下であれば、無機微粒子２１が凝集し易くなる。その結果、後述する製造方法において有機材料２２を選択的にエッチングする際に、無機微粒子２１が凝集して凸部１４が形成され易くなる。また、無機微粒子２１の粒子径は、凸部１４の幅及びピッチに影響を与える。つまり、無機微粒子２１の粒子径が小さくなるほど、凸部１４の幅及びピッチは小さくなる。無機微粒子２１の平均粒子径が５０ｎｍ以下であれば、幅及びピッチの小さな凸部１４を形成することができる。
【００３５】
ここで、「平均粒子径」とは、個数平均径を意味する。かかる個数平均径は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察像を用いて測定する。ＴＥＭ観察像における微粒子像と同面積の円の直径を該粒子像の粒子径とみなす。尚、二次粒子ではなく、一次粒子の粒子径を用いる。そして、例えば公知の画像データの統計処理手法により該個数平均径を算出する。かかる統計処理に使用する微粒子像の数（統計処理データ数）は可及的に多いことが望ましく、再現性の点で無作為に選ばれた該粒子像の個数として５０個以上とする。統計処理に使用する微粒子像の数は、好ましくは８０個以上、更に好ましくは１００個以上であってもよい。
【００３６】
無機微粒子２１の含有量は特に限定されないが、無機微粒子２１としてＺｎＯあるいはＳｉＯ２を用いた場合、有機材料１００体積部に対して２体積部以上、１６体積部以下が好ましい。無機微粒子２１を２体積部以上とすることによって、反射低減効果を有する凹凸形状をエッチングによって形成することができるという効果がある。無機微粒子２１を１６体積部以下とすることによって、散乱による透過率の低下を実用上問題の無いレベルまで抑制できるという効果がある。また、無機微粒子２１の含有量は、有機材料１００体積部に対して３体積部以上、１２体積部以下がより好ましい。
【００３７】
有機材料２２としては、光学デバイスに用いる場合には、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及びエネルギー線硬化性樹脂等の樹脂の中から、透光性の高い樹脂を用いることができる。例えば、有機材料２２として、アクリル酸系樹脂、メタクリル酸系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリビニルアルコール、ブチラール樹脂、酢酸ビニル樹脂、又は脂環式ポリオレフィン樹脂を用いてもよい。そのほか、有機材料２２として、ポリカーボネート、液晶ポリマー、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、非晶性ポリオレフィン等のエンジニアリングプラスチックを用いてもよい。さらには、有機材料２２として、シリコーン樹脂なども使用できる。また、これらの樹脂の混合体や共重合体を用いてもよいし、これらの樹脂を変性した樹脂を用いてもよい。例えば、有機材料２２として、シクロオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、又はポリエステルアクリレート（多官能）を用いてもよい。有機材料２２は、無機微粒子２１の種類及びエッチング条件との関係において、無機微粒子２１よりも優先的にエッチングされる材料が好ましい。なかでも、エネルギー線硬化性樹脂であり且つ透光性が良好であるため、ポリエステルアクリレート（多官能）が好適である。ただし、有機材料２２を特に限定するものではなく、本開示によって、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００３８】
より詳しくは、凸部１４は、複数の無機微粒子２１を含んでいる。凸部１４の高さは、無機微粒子２１の平均粒子径の少なくとも２倍以上、好ましくは１０倍以上、さらに好ましくは１００倍以上である。凸部１４の幅は、無機微粒子２１の平均粒子径の少なくとも２倍以上、好ましくは１０倍以上、さらに好ましくは２０倍以上である。
【００３９】
凸部１４の表面では、無機微粒子２１が凝集して、即ち、無機微粒子２１が互いに接した状態となっている。一方、凸部１３の内部では、無機微粒子２１が有機材料２２中に分散した状態となっている。そのため、凸部１４の表面側の部分（以下、「表面部」という）１４ａは、該凸部１４の内部１４ｂよりも無機微粒子２１が多くなっている。密度の観点から見れば、凸部１４においては、表面側ほど無機微粒子２１の密度が大きい。無機微粒子２１の体積比（即ち、単位体積における全体積に対する無機微粒子２１の体積比）の観点からみれば、凸部１４においては、表面側ほど無機微粒子２１の体積比が大きい。例えば、凸部１４の表面部（表面を含む部分）１４ａにおける単位体積（例えば、一辺の長さが１００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍの立方体）当たりの無機微粒子２１の体積比は、凸部１４の内部１４ｂよりも大きい。あるいは、反射防止層１２の断面において、凸部１４の表面部１４ａにおける単位面積（例えば、一辺の長さが１００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍの正方形）当たりの無機微粒子２１の面積比（即ち、単位面積における全面積に対する無機微粒子２１の面積比）は、凸部１４の内部１４ｂよりも大きい。
【００４０】
基体１３では、無機微粒子２１が有機材料２２中に分散した状態となっている。そのため、凸部１４における単位体積（例えば、一辺の長さが１００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍの立方体であり、表面部１４ａの少なくとも一部を含む）当たりの無機微粒子２１の体積比は、基体１３における単位体積当たりの無機微粒子２１の体積比よりも大きい。あるいは、反射防止層１２の断面において、凸部１４における単位面積（例えば、一辺の長さが１００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍの正方形であり、表面部１４ａの少なくとも一部を含む）当たりの無機微粒子２１の面積比は、基体１３における単位面積当たりの面積比よりも大きい。
【００４１】
このように、内部１４ｂや基体１３に比べて表面に無機微粒子２１が多い凸部１４は、以下に示す製造方法により容易に製造することができる。
【００４２】
［３．製造方法］
以下に、レンズ１０の製造方法について説明する。図３は、レンズ１０の製造工程を示す図である。
【００４３】
まず、図３（Ａ）に示すように、レンズ本体１１を準備する。レンズ本体１１は、射出成形等によって形成される。
【００４４】
次に、図３（Ｂ）に示すように、有機材料２２中に無機微粒子２１が分散した混合材料で形成された混合層２３をレンズ本体１１の表面１１ａに形成する（混合層を形成する工程）。例えば、有機材料２２中に無機微粒子２１が分散した、凝固前の混合材料をレンズ本体１１の表面１１ａにディッピング又はスピンコート等により塗布する。塗布した混合材料が凝固することによって、表面１１ａ上に混合層２３が形成される。
【００４５】
このとき、無機微粒子２１の平均粒子径は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。無機微粒子２１の平均粒子径を５０ｎｍ以下とすることによって、後述のエッチングにおいて無機微粒子２１が凝集し易くなる。ここで、「平均粒子径」は、前述の個数平均径ではなく、レーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置を用いて測定した粒度分布における積算値５０％での粒子径（以下、「ｄ５０」ともいう）であってもよい。「積算値５０％の粒子径」とは、粒子サイズが小さいものから粒子数をカウントしていって、全粒子数の５０％になったところでの粒子径を意味する。凹凸構造体の製造後、即ち、凸部１４が形成された後の段階においては、無機微粒子２１の粒度分布をレーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置を用いて測定することは困難である。そのため、ＴＥＭ観察像から個数平均径を求めることが好ましい。その一方で、凹凸構造体の製造前の段階においては、無機微粒子２１の粒度分布をレーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置を用いて測定することが比較的容易である。そのため、ｄ５０をもって平均粒子径としてもよい。
【００４６】
また、混合層２３の厚みは、無機微粒子２１の平均粒子径の少なくとも２倍以上、好ましくは１０倍以上、さらに好ましくは１００倍以上である。混合層２３の厚みを無機微粒子２１の平均粒子径の少なくとも２倍以上とすることによって、複数の無機微粒子２１を含む凸部１４を形成し易くなる。さらに、混合層２３の厚みを無機微粒子２１の平均粒子径の１０倍以上、さらには１００倍以上とすることによって、より高い凸部１４を形成し易くなる。混合層２３の厚みは、例えば、１〜５０μｍであり得る。
【００４７】
続いて、図３（Ｃ）に示すように、混合層２３にエッチング処理を施す（凸部を形成する工程）。このとき、有機材料２２を選択的にエッチングする。すなわち、有機材料２２のエッチング速度は、無機微粒子２１のエッチング速度よりも早い。これにより、有機材料２２が優先的にエッチングされて除去される。有機材料２２が除去されるにつれて、無機微粒子２１が凝集する。有機材料２２のエッチングは、混合層２３の厚み方向に進行していく。
【００４８】
その結果、図３（Ｄ）に示すように、凸部１４が形成されていく。凸部１４は、先端側ほど有機材料２２が除去されるので、先端側ほど無機微粒子２１の体積比が大きくなり、さらには、先細形状に形成される。混合層２３の至る所でこのような凸部１４が形成され、全体としてＳＷＳ１５が形成される。
【００４９】
また、凸部１４においては、内部に比べて表面側ほど有機材料２２が除去されるので、表面側ほど無機微粒子２１の体積比が大きくなる。結果として、無機微粒子２１及び有機材料２２の構成比率が凸部１４の表面部１４ａと内部１４ｂとで異なるようになる。つまり、凸部１４の表面部１４ａの方が凸部１４の内部１４ｂよりも無機微粒子２１の体積比が大きくなる。
【００５０】
そして、レンズ本体１１のもう一方の表面１１ｂについても、混合層２３の形成とエッチング処理を行うことによって、ＳＷＳ１５を形成する。
【００５１】
こうして、レンズ本体１１の両方の表面１１ａ，１１ｂに反射防止層１２を形成する。その結果、レンズ１０が完成する。
【００５２】
ここで、凸部１４の幅、高さ及びピッチは、無機微粒子２１の種類、有機材料２２の種類及びエッチング条件（エッチング速度）によって制御することができる。
【００５３】
例えば、無機微粒子２１の種類及び有機材料２２の種類を固定した場合には、少なくとも無機微粒子２１の粒子径及び有機材料２２に対する無機微粒子２１の含有比率によって、凸部１４のピッチは変化する。つまり、無機微粒子２１の粒子径が大きくなるほど、無機微粒子２１の含有比率が小さくなるほど、凸部１４のピッチは大きくなる。
【００５４】
凸部１４のピッチが大きくなれば、凸部１４の幅も大きくなる。また、凸部１４の先端部の幅は、少なくとも無機微粒子２１の粒子径に依存する。つまり、無機微粒子２１の粒子径が小さくなれば、凸部１４の先端部の幅も小さくなる。
【００５５】
また、無機微粒子２１の種類及び有機材料２２の種類を固定した場合には、少なくともエッチング条件、例えば、エッチング時間によって、凸部１４の高さは変化する。つまり、エッチング時間が長いほど、深くエッチングされるので、凸部１４は高くなる。このように、凸部１４の高さはエッチングの度合いに依存するので、エッチング条件だけでなく、無機微粒子２１及び有機材料２２のエッチングのされ易さによっても凸部１４の高さは変化する。
【００５６】
［４．カメラ］
次に、レンズ１０を備えるカメラ１００について説明する。図４に、カメラ１００の概略図を示す。
【００５７】
カメラ１００は、カメラ本体１１０と、該カメラ本体１１０に取り付けられた交換レンズ１２０とを備えている。カメラ１００は、撮像装置の一例である。
【００５８】
カメラ本体１１０は、撮像素子１３０を有している。
【００５９】
交換レンズ１２０は、カメラ本体１１０に着脱可能に構成されている。交換レンズ１２０は、例えば、望遠ズームレンズである。交換レンズ１２０は、光束をカメラ本体１１０の撮像素子１３０上に合焦させるための結像光学系１４０を有している。結像光学系１４０は、上記レンズ１０と、屈折型レンズ１５０，１６０とを有している。レンズ１０はレンズ素子として機能する。
【００６０】
［５．効果］
レンズ１０は、ＳＷＳ１５が表面に設けられており、ＳＷＳ１５は、複数の凸部１４を有し、無機微粒子２１と有機材料２２との混合材料で形成され、前記凸部１４の表面側の部分１４ａは、該凸部１４の内側の部分１４ｂよりも前記無機微粒子２１が多い。
【００６１】
この構成によれば、前記ＳＷＳ１５の凸部１４は、内部１４ｂよりも表面部１４ａの方が無機微粒子２１が多くなっている。このような凸部１４は、無機微粒子２１と有機材料２２とを含む混合層２３を形成し、該混合層２３のうち有機材料２２を選択的（優先的）にエッチングすることによって容易に形成することができる。この方法によれば、従来必要であったパターニングやマスク形成を行わなくても、有機材料２２が優先的に彫り込まれ、無機微粒子２１が残留し且つ凝集していくので、凸部１４が自然と形成されていく。その結果、ＳＷＳ１５を備えるレンズ１０を容易に製造することができる。
【００６２】
ここで、凸部のアスペクト比（凸部の高さ／凸部の幅）を高くする場合には、より深くエッチングするために、エッチング時間を長くする等の方法が考えられる。しかし、従来のように単に単一の光学材料（たとえば石英ガラス）をエッチングする方法の場合、凸部の先端部がエッチングガス等のエッチング種に晒される時間も長くなり、アスペクト比の高い凸部を形成することは難しい。したがって、高アスペクト比の凸部を形成するためには、選択比の著しく大きな特殊なエッチング条件が必要となるが、材料によっては選択比をあげることはできない。また、マスクの厚みを厚くすれば、トレンチエッチングのような柱状構造（この場合は反射防止効果は低い）ならば、アスペクト比を大きくすることは可能であるが、錐形状の凸部を形成する場合には、単にマスクの厚みを厚くしただけではアスペクト比を大きくすることは非常に困難である。それに対し、前記の方法によれば、有機材料２２を選択的（優先的）にエッチングすることによって有機材料２２が単に彫り込まれていくだけでなく、無機微粒子２１が残留して凝集していく。その結果、従来の製造方法に比べて、アスペクト比の高い凸部１４を容易に形成することができる。
【００６３】
尚、凸部１４の幅、ピッチ及び高さ等の寸法は、無機微粒子２１の種類（材料、寸法等）、有機材料２２の種類（材料等）、有機材料２２に対する無機微粒子２１の含有比率及びエッチング条件（エッチング速度、時間等）を変化させることによって容易に調整することができる。
【００６４】
また、レンズ１０は、ＳＷＳ１５が表面に設けられており、ＳＷＳ１５は、基体１３と該基体１３の表面に配列された複数の凸部１４とを有し、無機微粒子２１と有機材料２２との混合材料で形成され、前記凸部１４における前記無機微粒子２１の体積比は、前記基体１３における前記無機微粒子２１の体積比よりも大きい。
【００６５】
この構成によれば、光の反射を低減しつつ、光の透過率を向上させることができる。つまり、光の透過率の観点からは、無機微粒子２１は少ない方が好ましい。複数の凸部１４を介して反射すること無くＳＷＳ１５内へ進入した光は、基体１３における無機微粒子２１の体積比が小さいので、高い透過率で基体１３を透過することができる。
【００６６】
また、可視光に対する前記ＳＷＳ１５の反射率は、１％以下である。
【００６７】
つまり、複数の凸部１４は、撥水性の向上や表面積の拡大等の様々な適用例がある中で、光の反射低減のために用いられている。
【００６８】
また、前記凸部１４の高さは、５００ｎｍ以上である。
【００６９】
前記の構成によれば、複数の凸部１４を光の反射低減に用いる場合には、少なくとも可視光に対して高い反射低減効果を発揮することができる。
【００７０】
前記凸部１４の表面においては、前記無機微粒子２１が凝集している。
【００７１】
前記の構成によれば、凸部１４の表面において無機微粒子２１同士が互いに接した状態になっている。その一方で、凸部１４の内部又は基体１３においては無機微粒子２１が有機材料２２内に分散した状態となっている。このようなＳＷＳ１５は、混合層２３を形成し、該混合層２３において有機材料２２を選択的にエッチングするという方法で容易に形成することができる。
【００７２】
前記無機微粒子２１の平均粒子径は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００７３】
無機微粒子２１の平均粒子径を５０ｎｍ以下とすることによって、エッチングにおいて無機微粒子２１が凝集し易くなる。その結果、凸部１４を形成し易くなる。ここで、無機微粒子２１は、前記個数平均径又は積算値５０％の粒子径の何れかにおいて５０ｎｍ以下であればよい。無機微粒子２１の粒子径が小さければ、凝集が起こり易くなる。無機微粒子２１の個数平均径が５０ｎｍ以下であっても、無機微粒子２１の積算値５０％の粒子径が５０ｎｍ以下であっても、無機微粒子２１の凝集は起こり易くなる。ただし、前記個数平均径及び積算値５０％の粒子径の両方において５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００７４】
また、前記凹凸構造体の製造方法は、無機微粒子２１と有機材料２２との混合材料で形成された混合層２３を形成する工程と、前記混合層２３において前記有機材料２２を選択的に除去することによって、表面側の方が内側の部分１４ｂよりも前記無機微粒子２１が多い複数の凸部１４を形成する工程とを含む。
【００７５】
前記の構成によれば、混合層２３において有機材料２２を選択的に除去することによって、無機微粒子２１が残留し且つ凝集して、凸部１４が自然と形成されていく。その結果、複数の凸部１４を容易に形成することができる。また、混合層２３を形成でき（例えば、混合材料を塗布でき）且つエッチングができる限り、任意の形状の構造体の表面に凹凸構造を容易に形成することができる。
【００７６】
《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００７７】
前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００７８】
例えば、凹凸構造体は、レンズに限られるものではない。凹凸構造体は、レンズ以外の光学素子に適用してもよい。また、凹凸構造体は、光学素子に限られず、前述のように、撥水性を有する構造体や、コンデンサ等の電子部品や、センサ等に適用することができる。
【００７９】
また、凹凸構造は、ＳＷＳ１５に限られるものではない。凹凸構造は、光の反射低減以外の機能を発揮するものであってもよい。例えば、凹凸構造は、撥水性を発揮するものであっても、表面積を拡大するものであっても、所定の物質やガスを検知するものであってもよい。
【００８０】
また、凹凸構造がＳＷＳ１５の場合であっても、凸部１４の形状及び寸法は、反射を低減する対象となる光の波長及び反射を低減する程度に応じて任意に設定することができる。
【００８１】
また、前記実施形態では、レンズ本体１１と反射防止層１２とが別体で構成されているが、これに限られるものではない。例えば、レンズ本体１１も無機微粒子２１と有機材料２２との混合材料で形成されていてもよい。つまり、レンズ本体１１とＳＷＳ１５とが一体的に形成されている。その場合、レンズ本体１１が凹凸構造の基体を構成する。
【００８２】
また、混合層２３の形成は、混合材料を塗布する手法に限られない。例えば、成形型に混合材料を充填し、さらにレンズ本体１１を成形型内に配置することによって、レンズ本体１１の表面に混合層２３を形成してもよい。つまり、混合層２３を成形により形成してもよい。成形により混合層２３を形成する場合には、混合層２３の厚みは、例えば、５０〜２００μｍであり得る。
【００８３】
また、有機材料２２の除去は、エッチングに限られない。例えば、ＵＶ照射により有機材料２２を除去してもよい。ＵＶ照射により、有機材料２２が選択的に分解除去され、表面に無機微粒子２１が凝集した凸部１４が形成される。その結果、複数の凸部１４を有する凹凸構造が形成される。
【実施例】
【００８４】
以下に、凹凸構造体及びその製造方法の実施例について説明する。
【００８５】
−実施例１−
実施例１に係る凹凸構造体は、無機微粒子としてのＳｉＯ２微粒子を有機材料としてのポリエステルアクリレート（多官能）に分散させたものを混合材料として用いた。この混合材料には、全重量に対してＳｉＯ２微粒子が１０重量％、分散剤が３重量％含まれていた。ＳｉＯ２微粒子の粒子径は、ｄ５０が８ｎｍで、ｄ９０（粒子サイズが小さいものから粒子数をカウントしていって、全粒子数の９０％になったところでの粒子径）が１８ｎｍであった。
【００８６】
このような混合材料をガラス基板の表面にディッピングにより塗布した後、ＵＶ効果処理を施し、混合層を形成した。
【００８７】
その後、混合層にＥＣＲ型エッチング処理を施した。詳しくは、（株）エリオニクス製の小型ＥＣＲイオンシャワー装置ＥＩＳ−２００ＥＲを用いてエッチングを行った。イオン化ガスはＡｒガスであり、加速電圧は７００Ｖであり、エッチング時間は６０秒であった。こうして、ガラス基板の表面にＳＷＳを形成した。
【００８８】
こうして製造された凹凸構造体の断面のＳＥＭ写真を図５に示す。図５（Ｂ）は、（Ａ）における凸部を拡大したものである。また、凹凸構造体の表面組成をエネルギ分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy））によって調べた結果を図６に示す。ＥＤＸでの測定は表面から約1μｍの深さまでの平均的な元素の定性分析に加えて、各元素に相当するピークの強度比によって組成分析が可能である。図６（Ａ）は、ＳＷＳの表面組成を示し、図６（Ｂ）は、基体の表面組成を示す。基体の表面組成は、凹凸構造体の断面における基体の部分の表面組成を測定した。
【００８９】
図５（Ａ）からわかるように、凹凸構造体の表面には複数の凸部が形成されている。各凸部は、非常に細長く、高いアスペクト比を有している。
【００９０】
図５（Ｂ）からわかるように、凸部の高さは、約０．５〜１．５μｍであった。また、凸部の表面は白く、凸部の内部は黒く写っている。また、凸部が形成されている基体も黒く写っている。ＳＥＭ写真においては、無機微粒子が多いほど白く写り、有機材料が多いほど黒く写る。つまり、凸部の表面側には、凸部の内部に比べて無機微粒子が多いことがわかる。また、凸部における無機微粒子の体積比率は、基体における体積比率に比べて大きいことがわかる。
【００９１】
また、図６（Ａ）からわかるように、凸部は、１．８ｋｅＶ付近に高いピークを示している。この１．８ｋｅＶ付近のピークは、Ｓｉ元素の存在を示している。つまり、凸部の表面には、多くのＳｉ元素が含まれていることがわかる。一方、図６（Ｂ）からわかるように、基体においては、１．８ｋｅＶ付近にピークが観測されているものの、凸部に比べて、ピークは非常に低い。つまり、基体には、凸部に比べてＳｉ元素が少ないことがわかる。
【００９２】
図７は、以上の方法で形成されたＳＷＳの反射率を測定した結果である。表面反射率測定装置を用いて、垂直入射光に対する垂直反射光の反射率を測定した。測定は、ＳＷＳ上の異なる３カ所（中央部、周縁部（中央から１０ｍｍ離れた部分）、中央部と周縁部との中間部）において行った。図７によれば、広範囲の波長の光に対して反射が低減されている。具体的に、可視光（４００〜７００ｎｍの光）に対して、基体部分では、４．４〜４．８５％の垂直反射率があったものが、ＳＷＳでは反射率が０．０５％以下に低減されている。
【００９３】
−実施例２−
実施例２に係る凹凸構造体は、無機微粒子としてのＺｎＯ微粒子を有機材料としてのポリエステルアクリレート（多官能）に分散させたものを混合材料として用いた。この混合材料には、全重量に対してＺｎＯ微粒子が２０重量％、分散剤が３重量％含まれていた。ＺｎＯ微粒子の粒子径は、ｄ５０が８ｎｍで、ｄ９０が１５ｎｍであった。
【００９４】
このような混合材料をガラス基板の表面にディッピングにより塗布した後、ＵＶ効果処理を施し、混合層を形成した。
【００９５】
その後、混合層にＥＣＲ型エッチング処理を施した。詳しくは、（株）エリオニクス製の小型ＥＣＲイオンシャワー装置ＥＩＳ−２００ＥＲを用いてエッチングを行った。イオン化ガスはＡｒガスであり、加速電圧は７００Ｖであり、エッチング時間は４０秒であった。こうして、ガラス基板の表面にＳＷＳを形成した。
【００９６】
こうして製造された凹凸構造体の断面のＳＥＭ写真を図８に示す。図８（Ｂ）は、（Ａ）における凸部を拡大したものである。また、凹凸構造体の表面組成をＥＤＸによって調べた結果を図９に示す。図９（Ａ）は、ＳＷＳの表面組成を示し、図９（Ｂ）は、基体の表面組成を示す。
【００９７】
図８（Ａ）からわかるように、ガラス基板の表面に複数の凸部が形成されている。各凸部は、非常に細長く、高いアスペクト比を有している。
【００９８】
図８（Ｂ）からわかるように、凸部の高さは、約１〜２μｍであった。また、写真の手前側に位置する凸部は、部分的に、特に根元の部分の断面を確認することができる。この断面によれば、凸部の表面は白く、凸部の内部は黒く写っている。また、凸部が形成されている基体も黒く写っている。つまり、凸部の表面側には、凸部の内部に比べて無機微粒子が多いことがわかる。また、凸部における無機微粒子の体積比率は、基体における体積比率に比べて大きいことがわかる。
【００９９】
また、図９（Ａ）からわかるように、凸部は、１ｋｅＶ付近に高いピークを示している。この１ｋｅＶ付近のピークは、Ｚｎ元素の存在を示している。つまり、凸部の表面には、多くのＺｎ元素が含まれていることがわかる。一方、図９（Ｂ）からわかるように、基体においては、１ｋｅＶ付近にピークが観測されているものの、凸部に比べて、ピークは非常に低い。つまり、基体には、凸部に比べてＺｎ元素が少ないことがわかる。
【０１００】
図１０は、以上の方法で形成されたＳＷＳの反射率を測定した結果である。ただし、反射率の測定に用いたＳＷＳは、ガラス基板ではなく、黒色樹脂で形成された基板上に形成されている。図１０（Ａ）は、ＳＷＳが形成されていない、黒色樹脂で形成された基板の反射率の測定結果であり、図１０（Ｂ）は、ＳＷＳが形成された、黒色樹脂で形成された基板の反射率の測定結果である。表面反射率測定装置を用いて、垂直入射光に対する垂直反射光の反射率を測定した。ＳＷＳの反射率の測定は、ＳＷＳ上の異なる３カ所（中央部、周縁部（中央部から１０ｍｍ離れた部分）、中央部と周縁部との中間部）において行った。
【０１０１】
図１０（Ａ）からわかるように、ＳＷＳが形成されていない、黒色樹脂で形成された基板の、可視光に対する反射率は、約５〜６％であった。それに対し、図１０（Ｂ）からわかるように、ＳＷＳの可視光に対する反射率は、約０．０９％以下に低減されている。
【０１０２】
−実施例３−
実施例３に係る凹凸構造体は、無機微粒子としてのＺｎＯ微粒子を有機材料としてのポリエステルアクリレート（多官能）に分散させたものを混合材料として用いた。この混合材料には、全重量に対してＺｎＯ微粒子が２０重量％、分散剤が３重量％含まれていた。ＺｎＯ微粒子の粒子径は、ｄ５０が８ｎｍで、ｄ９０が１５ｎｍであった。
【０１０３】
このような混合材料をガラス基板の表面にディッピングにより塗布した後、ＵＶ効果処理を施し、混合層を形成した。
【０１０４】
その後、混合層にＵＶ照射を行った。詳しくは、セン特殊光源株式会社製の卓上型光表面処理装置を用いて、低圧水銀ランプによりＵＶ照射を１６時間行った。
【０１０５】
こうして製造された凹凸構造体の表面組成をＥＤＸによって調べた結果を図１１に示す。図１１（Ａ）は、凹凸構造の表面組成を示し、図１１（Ｂ）は、基体の表面組成を示す。
【０１０６】
図１１（Ａ）からわかるように、凸部は、１ｋｅＶ付近及び８．６ｋｅＶ付近に高いピークを示している。この１ｋｅＶ付近及び８．６ｋｅＶ付近のピークは、Ｚｎ元素の存在を示している。つまり、凸部の表面には、多くのＺｎ元素が含まれていることがわかる。一方、図１１（Ｂ）からわかるように、基体においては、１ｋｅＶ付近及び８．６ｋｅＶ付近にピークが観測されているものの、凸部に比べて、ピークは非常に低い。つまり、基体には、凸部に比べてＺｎ元素が少ないことがわかる。
【０１０７】
また、図１２は、以上の方法で形成されたＳＷＳの反射率を測定した結果である。表面反射率測定装置を用いて、垂直入射光に対する垂直反射光の反射率を測定した。ＵＶ照射を施す前の混合層の反射率（図中の破線）と、ＵＶ照射を施した後の混合層の反射率（図中の実線）を測定した。
【０１０８】
図１２からわかるように、ＵＶ照射前は、広範囲の波長の光に対して一様な反射率を示していたのに対し、ＵＶ照射後は、反射率が波長に応じて大きく変動している。
【０１０９】
ここで、上記混合層と同じ組成を有する混合層の表面の反射率をシミュレーションによって求めた結果を図１３に示す。図中の破線は、上記混合層と同じ組成を有する混合層であって表面が平面の場合の反射率であり、ＵＶ照射前の混合層の反射率に相当する。一方、図中の実線は、表面が平面であり且つＺｎＯの屈折率の０．５２倍の屈折率を有し且つ厚みが９５０ｎｍの層を形成した基体表面の反射率である。この層の波長に対する反射率の変動は、図１２のＵＶ照射後の混合層の反射率の変動と同様である。つまり、上記ＵＶ照射後の混合層は、表面が平面であり且つＺｎＯの屈折率の０．５２倍の屈折率を有し且つ厚みが９５０ｎｍの層を形成したものと同等の反射率を有している。このことは、ＵＶ照射後の混合層では有機材料が選択的に分解除去されてＺｎＯ微粒子が多くなっているものの、その表面は、ＺｎＯ微粒子が一様に拡がった平面ではなく、ＺｎＯ微粒子と空気とが混在している、即ち、ＺｎＯ微粒子で形成された複数の凸部が分布していることを意味する。よって、混合層にＵＶ照射を行うことによっても、有機材料を選択的に除去し、無機微粒子で構成された複数の凸部を形成することができることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
以上説明したように、ここに開示された技術は、凹凸構造体及びその製造方法について有用である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０      レンズ（凹凸構造体）
１２      反射防止層
１３      基体
１４      凸部
１４ａ    表面部
１４ｂ    内部
１５      ＳＷＳ（凹凸構造）
２１      無機微粒子
２２      有機材料
２３      混合層
【手続補正２】
【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】
凹凸構造が表面に設けられた凹凸構造体であって、
前記凹凸構造は、基体と該基体の表面に配列された複数の凸部を有し、有機材料中に無機微粒子が分散した混合材料で形成され、
前記凸部は、空気層から前記基体に向かって、平均屈折率が前記基体の屈折率へと近づく構造となっており、
前記凸部の表面側の部分は、該凸部の内側の部分よりも前記無機微粒子が多い凹凸構造体。
【請求項２】
凹凸構造が表面に設けられた凹凸構造体であって、
前記凹凸構造は、基体と該基体の表面に配列された複数の凸部とを有し、無機微粒子と有機材料との混合材料で形成され、
前記凸部における前記無機微粒子の体積比は、前記基体における前記無機微粒子の体積比よりも大きい凹凸構造体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の凹凸構造体であって、
可視光に対する前記凹凸構造の反射率は、１％以下である凹凸構造体。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つに記載の凹凸構造体であって、
前記凸部の高さは、５００ｎｍ以上である凹凸構造体。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つに記載の凹凸構造体であって、
前記凸部の表面においては、前記無機微粒子が凝集している凹凸構造体。
【請求項６】
凹凸構造が表面に設けられた凹凸構造体の製造方法であって、
有機材料中に無機微粒子が分散した混合材料で形成された混合層を形成する工程と、
前記混合層において前記有機材料を選択的に除去することによって、基体と該基体の表面に配列された複数の凸部であって、空気層から前記基体に向かって平均屈折率が前記基体の屈折率へと近づく凸部を形成し、表面側の方が基体側の部分よりも前記無機微粒子を多くする工程とを含む、凹凸構造体の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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１２】
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【図１３】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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