(57)【要約】  【０００１】【課題】  微粒子の堆積や半導体プロセスを利用せずに、波長格子を構成するための微小突起を形成することにより、製造コストの低減を図ることのできる反射防止部材、反射防止面の形成方法、金型の製造用のマスター部材の製造方法、金型の製造方法、および金型を提供すること。【解決手段】  光学素子の反射防止面を形成するにあたって、光学素子素材５などの表面５１にバイト６などを用いた切削加工により多数のＶ字溝５２、５３を縦横に形成する。その結果、Ｖ字溝５２、５３で囲まれた領域には、反射防止用の波長格子を構成する四角錘形状の微小突起３が形成される。【選択図】      図２
2005037868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材の表面に対して切削加工により多数本のＶ字溝を縦横に形成して、当該Ｖ字溝で囲まれた部分の各々に、反射防止用の波長格子を構成する角錘形状の微小突起を形成することを特徴とする反射防止面の形成方法。
【請求項２】
反射防止部材を形成するための金型素材の表面に対して切削加工により多数本のＶ字溝を縦横に形成して、当該Ｖ字溝で囲まれた部分の各々に角錘形状の微小突起が形成された金型を製造することを特徴とする反射防止部材形成用金型の製造方法。
【請求項３】
請求項２に規定する方法で製造したことを特徴とする金型。
【請求項４】
請求項３に規定する金型を用いた射出成形あるいはプレス成形により形成され、前記反射防止面成形面で成形された面には、反射防止用の波長格子を構成する角錘形状の微小孔が形成されていることを特徴とする反射防止部材。
【請求項５】
請求項１に規定する方法で形成した反射防止面を有することを特徴とする反射防止部材。
【請求項６】
金型製造用のマスター部材を製造するための素材の表面に対して切削加工により多数本のＶ字溝を縦横に形成して、当該Ｖ字溝で囲まれた部分の各々に角錘形状の微小突起が形成されたマスター部材を製造することを特徴とする金型製造用のマスター部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の角錐形状の微小突起により形成された波長格子を備えた反射防止部材、この反射防止部材の反射防止面の形成方法、反射防止部材形成用金型の製造方法、金型、金型製造用のマスター部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種の光学機器に用いられる光学素子では、光の反射によるエネルギー損失や迷光を低減するため、表面に反射防止用の多層膜が形成されることが多い。このような多層膜では、各層間で反射光が干渉によって打ち消し合うことにより、反射が防止される。
【０００３】
しかしながら、反射防止用に多層膜を用いた場合、多層膜として最適な屈折率を持つ物質が限られるので、素材の材質や入射波長によっては、最適な物質の組み合わせが存在しないことがある。また、各層の材料の違いによる物理的、化学的および熱的不整合に起因して耐熱性や耐久性が低いという問題が生じることもある。さらに、多層膜は、蒸着によって形成するので、蒸着材料のコストが必要となる問題点がある。
【０００４】
このような多層膜の代わりに、光学素子の表面に光の波長より短い周期の微小突起からなる波長格子を構成することにより反射防止を行うことがある。光の波長より短い周期の微小突起からなる波長格子は、ある屈折率をもつような媒質と等価であり、薄膜と同様な反射防止効果が得られる。さらに、微小突起の形状を円錘形状または角錐形状とすると、微小突起の根元部分から先端側にかけて体積占有率が徐々に変化する。すると、表面における等価屈折率が徐々に変化するため、反射防止特性が良くなる。この他に、表面に凹凸形状を無作為に形成して同様の反射防止特性を実現する構成も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような波長格子を形成する方法としては、従来、下地の表面に微粒子を堆積させて微小突起を形成する方法と、下地にエッチングを施して凹凸を形成する方法とがある。ここで、下地が光学素子を形成するための素材であれば、反射防止面を備えた光学素子を直接、製造することになる。一方、下地が金型素材、あるいは金型を製造するためのマスター部材の素材であれば、それにより製造した金型を用いて射出成形あるいはプレス成形を行うことになる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２８６９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、波長格子を製造するのに微粒子の堆積や、エッチングなどの半導体プロセスを利用する方法では、生産性が低く、かつ、材料コストが嵩むという問題点がある。特にエッチングを利用する方法では、フォトリソグラフィ工程で露光マスクを必要とするため、波長格子を構成する微小突起のピッチなどを変更するたびに新たなマスクを準備する必要があり、製造コストが増大するという問題点がある。
【０００８】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、微粒子の堆積や半導体プロセスを利用せずに、波長格子を構成するための微小突起を形成することにより、製造コストの低減を図ることのできる反射防止部材、この反射防止部材の反射防止面の形成方法、反射防止部材形成用金型の製造方法、金型、金型製造用のマスター部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明では、素材の表面に対して切削加工により多数本のＶ字溝を縦横に形成して、当該Ｖ字溝で囲まれた部分の各々に角錘形状の微小突起を形成し、該多数の角錐形状の微小突起を利用して、反射防止面を形成する。
【００１０】
従って、本発明では、波長格子を構成するための角錐形状の微小突起を形成するのに微粒子の堆積や、エッチングなどの半導体プロセスを利用せず、切削加工を利用するため、生産性が高く、かつ、材料コストを削減できる。また、切削加工であるため、波長格子を構成する微小突起のピッチや高さなどを変更するのも容易である。それ故、製造コストを低減することができる。
【００１１】
本発明は、具体的には、以下に説明するように、反射防止部材の反射防止面に角錐形状の微小突起を直接形成する場合、あるいは反射防止部材を成形するのに用いる金型やこの金型を製造するためのマスター部材に角錐形状の微小突起を形成するのに利用できる。
【００１２】
すなわち、本発明では、反射防止部材の素材の表面に対して切削加工により多数本のＶ字溝を縦横に形成して、当該Ｖ字溝で囲まれた部分の各々に、反射防止用の波長格子を構成する角錘形状の微小突起を形成する。
【００１３】
本発明の別の形態では、反射防止部材形成用金型を製造するのに、以下の２通りの方法によって製造する。即ち、反射防止部材形成用金型の素材の表面に対して、直接、切削加工により多数本のＶ字溝を縦横に形成して、当該Ｖ字溝で囲まれた部分の各々に角錘形状の微小突起を形成する第１の方法と、反射防止部材形成用金型を製造するための金型製造用マスター部材の素材表面に対して、まず、上記第１の方法と同様に、切削加工により多数本のＶ字溝を縦横に形成して、当該Ｖ字溝で囲まれた部分の各々に角錘形状の微小突起を形成し、その後、このマスター部材に形成されている前記微小突起の形状を金型用素材に転写して、金型の反射防止面成形面を形成する第２の方法とによって製造することができる。この第２の方法によって製造される反射防止部材形成用金型によって、射出成形あるいはプレス成形により成形される反射防止部材の反射防止面には、反射防止用の波長格子を構成する角錘形状の微小突起が形成される。
一方、第１の方法によって製造される反射防止部材形成用金型によって、射出成形あるいはプレス成形により成形される反射防止部材の反射防止面には、角錘形状の微小孔が成形されることになるが、この微少孔も微少突起と同様な反射防止効果が得られる。微少孔の形状に関しても微少突起と同様に角錐形状とすることにより、微少孔の根本部分から先端側にかけて体積含有率が徐々に変化するため、表面における等価屈折率が徐々に変化し、反射防止特性が良くなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、波長格子を構成するための角錐形状の微小突起を形成するのに切削加工を利用するため、生産性が高く、かつ、材料コストを削減できる。また、切削加工であるため、波長格子を構成する微小突起のピッチや高さなどを変更するのも容易である。それ故、反射防止部材や金型などの製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、図面を参照して、表面に反射防止のための波長格子が形成された光学素子（反射防止部材）、および、その波長格子を構成する角錘形状の微小突起を形成するための微小突起形成方法を説明する。
【００１６】
（光学素子の構成）
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明が適用される光学素子を示す斜視図、および光学素子表面における屈折率分布の説明図である。
【００１７】
図１（Ａ）に示す光学素子１は、例えば、レーザ光を利用してＣＤやＤＶＤなど種類の異なる光記録ディスクの再生等を行なう光ピックアップ装置などの光学機器において、共通光学系を構成する回折格子や対物レンズなどであり、表面に反射防止のための波長格子２を備えている。
【００１８】
波長格子２は、多数の四角錘形状の微小突起３を周期的に２次元配列したものであり、各四角錘形状の微小突起３は、図２（Ｃ）に示すように、互いに直交する座標軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたときに、Ｘ軸に平行なＶ字溝５２、およびＹ軸に平行なＶ字溝５３によってマトリクス状に形成されており、その矩形の底部３１（根元部分）から先端３２に向けてＺ軸方向に高さｈで延びている。このため、微小突起３の底部３１から先端３２にかけて、周囲の媒質と四角錘形状の微小突起３の体積占有率が徐々に変化する。このため、図１（Ｂ）に示すように、波長格子２の底部３１から先端３２までの高さｈの間で、周囲の媒質（空気）の屈折率ｎ２から四角錘形状の微小突起３の屈折率ｎ１まで徐々に変化する。また、底部３１のＸ軸およびＹ軸方向の周期Ｐｘ、Ｐｙは、光学素子１に入射する入射光４の波長λより短い周期となっている。従って、光学素子１では、波長格子２によって入射光４に対する屈折率の変化が緩やかであるので、入射光４の反射防止を行うことができる。
【００１９】
（光学素子１の製造方法１）
図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図１に示す光学素子の波長格子２を構成する四角錘形状の微小突起３を形成する方法を示す説明図である。
【００２０】
本形態では、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、光学素子素材５の表面５１をバイト６で切削する。バイト６は、刃先６１がＶ形状の単結晶のダイヤモンドバイトであり、Ｘ軸方向に伸びるＶ字溝５２を表面５１に切削加工により形成し、一本切削する毎に、Ｙ軸方向に移動して次のＶ字溝５２を表面５１に切削加工により形成する。このような切削加工により、光学素子素材５の表面には、Ｙ軸方向に並んだ第１のＶ字溝５２が形成される。第１のＶ字溝５２の加工ピッチは、入射光４の波長λ以下となっている。
【００２１】
次に、図２（Ｃ）に示すように、バイト６の向きを９０°変え、第１のＶ字溝５２に垂直なＹ軸方向に伸びる第２のＶ字溝５３を表面５１に切削加工により形成する。また、第２のＶ字溝５３を一本切削する毎に、バイト６をＸ軸方向に移動させて次のＶ字溝５３を切削加工により形成していく。ここで、第２のＶ字溝５３の加工ピッチも、入射光４の波長λ以下となっている。
【００２２】
このような切削加工により、表面５１には、第１のＶ字溝５２および第２のＶ字溝５３で区画された部分に四角錘形状の微小突起３が形成される。なお、第２のＶ字溝５３の切削は、光学素子素材５に対してバイト６の向きを９０°変える代わりに、バイト６に対して光学素子素材５を９０°回転させて行うこともできる。
【００２３】
このように本形態では、四角錐形状の微小突起３をバイト６を用いた機械加工により形成する。従って、エッチング、フォトリソグラフィ、電子線描画法等を利用した場合に比べると、材料費を押さえることができ、かつ、生産性も高い。また、機械加工であるので、加工形状の自由度が高く、かつ、微小突起３のピッチや高さを変更するのも容易である。よって、反射防止面を備えた光学素子１の製造コストを低減することができる。
【００２４】
（光学素子１の製造方法２）
図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図１に示す光学素子の波長格子２を構成する四角錘形状の微小突起３を形成する別の様子を示す説明図である。
【００２５】
製造方法１では、刃先がＶ形状のダイヤモンドバイトを直線移動させてＶ字溝を形成したが、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、シャンク７１の先端にＶ形状のダイヤモンド刃部７２を形成しておき、シャンク７１を軸線周りに高速回転させるフライカット工法により、光学素子素材５の表面５１にＶ字溝５２、５３を形成し、反射防止用の波長格子２を構成する四角錘形状の微小突起３を形成してもよい。
【００２６】
なお、本形態で行う工程は、図２を参照して説明した方法と基本的な構成が共通しているので、対応する部分には、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００２７】
（光学素子１の製造方法３）
製造方法１、２は、いずれも光学素子素材５の表面５１にＶ字溝５２、５３を直接形成して、四角錘形状の微小突起３が形成された反射防止面を備える光学素子１を直接、形成したが、図２および図３を参照して説明した方法と同様な方法で、反射防止部材を形成する金型、或いは、金型製造用のマスター部材を製造するための素材の表面に対して、切削加工により多数本のＶ字溝を縦横に形成して、Ｖ字溝で囲まれた部分の各々に角錘形状の微小突起が形成された金型、或いはマスター部材を製造してもよい。
【００２８】
反射防止部材を形成するのに金型製造用のマスター部材を製造する場合には、マスター部材に形成されている微小突起の形状を金型用素材に転写して、微少孔状の金型の反射防止面成形面を形成する。従って、この金型の反射防止面成形面によって、射出成形あるいはプレス成形により成形される反射防止部材の反射防止面には、反射防止用の波長格子を構成する角錘形状の微小突起が形成される。
【００２９】
一方、金型反射防止部材形成用金型の表面に対して、切削加工により多数本のＶ字溝を縦横に形成して、直接、反射部材用金型を製造する場合には、この金型の反射防止面成形面によって、射出成形あるいはプレス成形により成形される反射防止部材の反射防止面には、角錘形状の微小孔が成形される。この微少孔も微少突起と同様な反射防止効果が得られ、微少孔の形状を角錐形状とすることにより、微少孔の根本部分から先端側にかけて体積含有率が徐々に変化するため、表面における等価屈折率が徐々に変化し、反射防止特性が良くなる。  
【００３０】
このような形態でも、四角錐形状の微小突起を切削加工により形成するため、エッチング、フォトリソグラフィ、電子線描画法等で形成する場合に比べると、材料費を押さえることができ、かつ、加工時間も短くできるので、金型製造用のマスター部材や反射防止部材を形成するための金型を安価に製造できる。また、機械加工であるので、加工形状の自由度の向上も図ることができ、かつ、微小突起のピッチや高さを変更するのも容易である。よって、反射防止面を備えた光学素子の製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明が適用される光学素子を示す斜視図、および光学素子表面における屈折率分布の説明図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図１に示す光学素子の波長格子を構成する四角錘形状の微小突起を形成する方法を示す説明図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図１に示す光学素子の波長格子を構成する四角錘形状の微小突起を形成する別の方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  光学素子
２  波長格子
３  角錘形状の微小突起
４  入射光
５  光学素子素材
６  バイト
３１  先端
３２  底部
５１  表面
５２、５３  Ｖ字溝
６１  刃先
７１  シャンク
７２  刃部
【図１】
2005037868.tif 000003
【図２】
2005037868.tif 000004
【図３】
2005037868.tif 000005