(57)【要約】【課題】光の反射を抑制する光学面を低コストで形成することを可能とする金型、光学レンズ、光学機器及び金型製造方法を提供すること。【解決手段】微細な凹凸面を有する光学面を形成するための金型であって、融点の異なる２種以上の粒子を含むスラリーを金型母材に塗布して焼成することによって形成された光学面形成部を有し、前記光学面形成部が、前記光学面に微細な凹凸をランダムに転写形成するために対応した凸凹を有するものであること。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細な凹凸面を有する光学面を形成するための金型であって、融点の異なる２種以上の粒子を含むスラリーを金型母材に塗布して焼成することによって形成された光学面形成部を有し、前記光学面形成部が、前記光学面に微細な凹凸をランダムに転写形成するために対応した凸凹を有することを特徴とする金型。
【請求項２】
前記光学面形成部が、前記粒子のうち、融点の低い方の粒子を沈降又は除去する温度で焼成することによって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の金型。
【請求項３】
前記凸凹が、間隔が１５０±８０ｎｍで、深さが間隔の２．０±１．５倍であるランダムな凸凹であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金型。
【請求項４】
前記粒子が、１若しくは２種以上の金属粒子と１若しくは２種以上の有機物粒子との組み合わせ、又は２種以上の金属粒子であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の金型。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の金型を用いて成型したことを特徴とする光学レンズ。
【請求項６】
入射光の波長より小さい間隔で、入射光の波長より小さい高さの、ランダムな凹凸を有する光学面を設けたことを特徴とする光学レンズ。
【請求項７】
請求項５又は請求項６記載の光学レンズを備えたことを特徴とする光学機器。
【請求項８】
微細な凹凸面を有する光学面を形成するための金型の製造方法であって、融点の異なる２種以上の粒子を含むスラリーを金型母材に塗布して焼成することによって光学面形成部を形成する光学面形成部形成ステップを含み、前記光学面形成部形成ステップには、前記粒子のうち、融点の低い方の粒子を沈降又は除去する温度で焼成して、前記光学面に微細な凹凸をランダムに転写形成するように対応した凸凹を有する光学面形成部を形成する凸凹形成ステップを含むことを特徴とする金型製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な凹凸面を有する光学面を形成するための金型に関する。スチルカメラやビデオカメラや双眼鏡等に用いられる光学素子の光学面を形成するのに適した金型、かかる金型を用いて成型された光学レンズ、光学機器、及び、金型製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学レンズには、面反射によるゴーストが発生するという問題があり、特に、近年においては、小型化が進み、レンズを近接して配置するため、かかる問題を解決することは急務である。
【０００３】
ゴースト防止策として、光学レンズ表面に微細な凸凹を設けて光の反射を抑制すること、あるいはレンズの組み合わせや間隔調整を行うこと等の方法が知られている。光学レンズ表面に微細な凸凹を設けることに関しては、間隔が数百ｎｍ以上の凹凸を作成する技術や、数十ｎｍ以下の凹凸を作成する技術はあるが、その中間の間隔の凸凹を作成することは困難であった。
【０００４】
例えば、光学レンズの光学面にＭｇＦ２やＳｉＯ２等の反射防止膜を施すものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−７７７３０号公報（段落［０００７］）
【０００５】
また、光学面に一定の周期を有する微細周期構造を、直接電子線で描いたり、反応性イオンエッチングして形成する光学部材が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献２】特開２００３−３２２７１１号公報（段落［００２８］）
【０００６】
また、過冷却液体域を有する非晶質合金をマスター型でプレス成型して形成した光学成型面を有する金型が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献３】特開２００２−３２６２３２号公報（段落［００５０］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記のように反射防止膜を施すと、反射防止膜を光学レンズ成型後に塗布したり、金型に貼り付けたりする必要があり、製造プロセスが増加し、コストがかかるという問題がある。また、加熱による光学部材の変形、耐久性が悪い等の問題がある。
【０００８】
また、上記のように直接微細周期構造を描く場合、レンズ成型後に加工する必要があり、製造プロセスが増加し、コストがかかるという問題がある。
【０００９】
また、上記のようにマスター型を用いる場合、金型を得るのに、マスター型を作成する必要があり、コストがかかるという問題がある。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、光の反射を抑制する光学面を低コストで形成することを可能とする金型、かかる金型を用いて成型された光学レンズ、光学機器、及び、金型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】
【００１１】
本発明者らは、従来と全く異なる思想に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１２】
本発明の第１の態様は、上記目的を達成するため、微細な凹凸面を有する光学面を形成するための金型であって、融点の異なる２種以上の粒子を含むスラリーを金型母材に塗布して焼成することによって形成された光学面形成部を有し、前記光学面形成部が、前記光学面に微細な凹凸をランダムに転写形成するために対応した凸凹を有することを特徴とする金型を提供する。本発明によれば、焼成することによって、光学面に微細な凹凸をランダムに転写形成するために対応した凸凹を有するので、光の反射を抑制する光学面を形成することができる。また、マスター型を必要とせず、光学面にコーティングを施したり、エッチング等する必要がないので、低コストである。
【００１３】
なお、本発明において、「光学面」には、ガラスやプラスチック等の光学レンズやパソコンディスプレイの拡散シート等の、光を透過させる面を含む。
【００１４】
前記光学面形成部が、前記粒子のうち、融点の低い方の粒子を沈降又は除去する温度で焼成することによって形成されたものであることが好ましい。表面上に融点の高い方の粒子が残り、融点の低いほうの粒子が存在していた部分が溝となるので、微細でランダムな凸凹を、より精確に形成することができる。
【００１５】
また、前記凸凹が、間隔が１５０±８０ｎｍで、深さが間隔の２．０±１．５倍であるランダムな凸凹であるものであることが好ましい。かかる凸凹により転写形成される突起の間隔が可視光の波長より十分小さいので、より効果的にゴースト防止が可能である。また、転写形成される突起の高さが間隔の２．０±１．５倍で、かつ可視光の波長より小さいので、より効果的にゴースト防止が可能である。
【００１６】
前記凸凹の断面形状は、略矩形形状でも、三角格子形状でもよい。凸凹であれば、形状はこれらに限られない。
【００１７】
また、前記粒子が、１若しくは２種以上の金属粒子と１若しくは２種以上の有機物粒子との組み合わせ、又は２種以上の金属粒子であるものでもよい。
【００１８】
本発明の第２の態様は、上記いずれかの金型を用いて成型したことを特徴とする光学レンズを提供する。光の反射を抑制することができるので、光透過率をより高めることができる。また、コーティング等する必要がなく、低コストで提供することができる。上記光学レンズは、プラスチック材料からなるものであっても、ガラス材料からなるものであってもよい。ガラス材料からなるものでは、より精度良く凸凹を転写形成することができる。
【００１９】
本発明の第３の態様は、入射光の波長より小さい間隔で、入射光の波長より小さい高さの、ランダムな凹凸を有する光学面を設けたことを特徴とする光学レンズを提供する。凹凸の突起部分の間隔が可視光の波長より十分小さいので、より効果的にゴースト防止が可能である。また、突起の高さが間隔の約２倍で、かつ可視光の波長より小さいので、より効果的にゴースト防止が可能である。ランダムな凹凸は、周期的な凹凸よりも光の反射において波長依存性が少なく、迷光の発生を防止し、より効果的にゴースト防止が可能である。
【００２０】
本発明の第４の態様は、上記した光学レンズを備えたことを特徴とする光学機器を提供する。光の反射を抑制することができるので、光透過率をより高めることができる。
【００２１】
本発明の第５の態様は、上記目的を達成するため、微細な凹凸面を有する光学面を形成するための金型の製造方法であって、融点の異なる２種以上の粒子を含むスラリーを金型母材に塗布して焼成することによって光学面形成部を形成する光学面形成部形成ステップを含み、前記光学面形成部形成ステップには、前記粒子のうち、融点の低い方の粒子を沈降又は除去する温度で焼成して、前記光学面に微細な凹凸をランダムに転写形成するように対応した凸凹を有する光学面形成部を形成する凸凹形成ステップを含むことを特徴とする金型製造方法を提供する。マスター型を必要とせず、低コストを実現できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、光の反射を抑制する光学面を低コストで形成することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態に係る金型は、微細な凹凸面を有する光学面を形成するための金型であって、融点の異なる２種類の金属粒子を含むスラリーを金型母材に塗布して焼成することによって形成された光学面形成部を有し、上記光学面形成部が、上記光学面に微細な凹凸をランダムに転写形成するために対応した凸凹を有する。
【００２４】
本発明の第１の実施の形態に係る金型は、以下のように作製される。
【００２５】
ともに粒径が１５０±５０ｎｍで、融点が異なる２種類の金属を同量ずつ分散媒中に分散させ、混合してスラリーを得る。かかるスラリーを金型母材に塗布する。塗布厚は本実施形態では１μｍである。分散媒としては、鉱物油、合成油、水等公知の分散媒を用いることができる。結着剤等を加えても良い。
【００２６】
１種類の金属が溶けて金型母材側に沈降するか、あるいは除去するのに十分な温度であり、かつもう１種類の金属が溶けずにそのまま残る温度で金型を焼成する。
【００２７】
塗布時には、２種類の金属が表面に存在するが、焼成により、融点の低い方の金属粒子が沈降または除去され、その粒子が存在したところにおよそ１粒子分の空隙ができる。空隙の深さがおよそ２粒子分となるように研磨する。空隙により金型の表面に凹凸がランダムに形成される。
【００２８】
本実施形態では、金型母材として、直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円盤状のステンレス−鋼系の金型母材を用いたが、金型母材に用いることのできる金属の種類は問わない。例えば、ステンレス系、鉄系、マグネシウム系、チタン系、パラジウム系等公知の金属及びこれらの合金を使用することができる。
【００２９】
また、本発明に用いる金属粒子には、融点が３００℃程度の金属粒子と融点が６００℃程度の金属粒子の２種類を用いたが、融点の組み合わせはこれに限られず、たとえば、融点が２００℃程度の金属粒子と１０００℃程度の金属粒子であってもよい。３種類以上の金属粒子を組み合わせたスラリーを塗布し焼成して得た空隙により金型の表面に凸凹をランダムに形成してもよい。例えば、減摩合金とマグネシウムの組み合わせ、銀−スズ−亜鉛−インジウムと銅との組み合わせ等があるが、これらに限られない。マグネシウム、ニッケル、イットリウム、コバルト、タングステン、バナジウム、鉄、亜鉛、スズ、銀、インジウム、金、アルミニウム、プラチナ、チタン、ジルコニウム、ルビジウム、鋼ステンレス、イリジウム及びこれらの化合物やこれらを組み合わせた合金等を適当な組み合わせで用いることができる。
【００３０】
本実施形態の金型は、一方の金属のみ沈降又は除去する温度で焼成することによって、光学面に微細な凹凸をランダムに転写形成するために対応した略矩形形状の凸凹を有する。
【００３１】
表面上に融点の高い方の金属粒子が残り、融点の低いほうの金属粒子が存在していた部分が溝となるので、微細でランダムな凸凹が精確に形成される。本実施形態では、凸凹の間隔は１５０±８０ｎｍで、深さは間隔の２．０±１．５倍である。
【００３２】
この金型を用いて光学用ポリオレフィン系樹脂によりプラスチックレンズを射出成型する。レンズの光学面には、１５０±８０ｎｍの間隔でランダムに、高さが間隔の２．０±１．５倍である突起が転写形成される。転写形成される突起の間隔が可視光の波長より十分小さい。転写形成される突起の高さが間隔の２．０±１．５倍で、かつ可視光の波長より小さい。かかる光学面の反射率は、可視光領域において、凹凸を設けていない光学面の反射率に比べ、光の反射が抑制される。
【００３３】
さらに、上記光学面を微細研磨する。
【００３４】
（第１の実施の形態の効果）
この第１の実施の形態によれば、一方の金属粒子のみ沈降又は除去する温度で焼成することにより、光の反射を抑制する光学面を低コストで形成することを可能とする。また、マスター型等を必要とせず、製造コストが安くて済む。
【００３５】
なお、焼成温度が混合した金属粒子のいずれの融点よりも高い場合、一方の金属粒子のみ沈降又は除去する程度に短時間で焼成することとしてもよい。
【００３６】
また、粒子には、複数種類の金属粒子を用いたが、金属粒子と有機物粒子を用いてもよい。例えば、金属粒子として、粒径が１５０±５０ｎｍのアルミニウム粒子を用い、有機物粒子として、粒径が１５０±５０ｎｍのアクリル粒子を用いることができる。アクリル粒子の他、ポリエチレンテレフタラートのポリマービーズ等、種々の有機微粒子を用いることができる。焼成により有機微粒子を沈降又は除去して、表面に凸凹を形成することができる。
【００３７】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態の金型を用いて成型した光学レンズである。
【００３８】
金型に溶融ガラスを流し込み、冷却後、金型から成型品である光学レンズを取り出す。光学レンズには、１５０±８０ｎｍの間隔でランダムに、高さが間隔の２．０±１．５倍である突起が転写形成された。かかる光学面の反射率は、可視光領域において非常に低い。光学面の突起の高さは入射光の波長より小さく、突起の間隔は入射光の波長より小さい。
【００３９】
この第２の実施の形態の光学レンズは、かかる光学面を有するため、面反射を低減でき、よってゴーストの発生が防止される。したがって光の透過率が高くなる。かかる光学レンズは、個々にコーティング等しないので、製造プロセスが少なくてすみ、また低コストで作成できる。ランダムな凹凸であるので、周期的な凹凸よりも光の反射において波長依存性が少なく、迷光の発生を防止し、より効果的にゴースト防止が可能である。
【００４０】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態は、上記第２の実施の形態の光学レンズを用いた光学機器である。
【００４１】
互いに対向する面を微細な凹凸を有する光学面とする光学レンズを配置した、カメラのファインダーである。物体側から瞳側へ、正の屈折率を有する第１のレンズ、負の屈折率を有する第２のレンズ、負の屈折率を有し瞳側の面にハーフミラーを設けてある第３のレンズの３つのレンズからなる対物レンズ、そして物体側の面にアルミ蒸着してあるフレーム板、正の屈折率を有する接眼レンズの順に配置してある。第１のレンズの瞳側の面、第２のレンズの物体側の面、接眼レンズの物体側の面には、光が透過する領域に微細な凸凹が設けてある。第１のレンズは、前記第２の実施の形態の光学レンズであり、第２のレンズと接眼レンズも、レンズの全体形状は異なるが、第１のレンズと同様にして微細な凹凸を設けて作成された光学レンズである。
【００４２】
かかる構成により、面反射を低減でき、よってゴーストの発生が防止される。
【００４３】
この第３の実施の形態の光学機器は、レンズの光学面における光の反射が抑制されるため、光学機器として、光の透過率が高くなる。かかる光学機器は、用いる光学レンズの製造プロセスが少なくてすみ、また低コストで作成できるので、機器全体として低コストで作成できる。瞳側からの逆入光によるゴーストを防止でき、見やすい。
【００４４】
［第４の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態は、光学面形成部の表面が曲面でなく平面であることを除き上記第１の実施の形態の金型と同様に作製した金型を用いて成型した光学機器である。本発明の第４の実施の形態は、パソコンディスプレイの拡散シートである。
【００４５】
第４の実施の形態の光学機器は、拡散シート表面において光の反射が抑制されるため、光の透過率が高くなる。また、コーティングの必要がなく、低コストで作成できる。
【００４６】
また、本実施形態では、光学機器として、パソコンディスプレイの拡散シートを挙げたが、プラズマディスプレイ等に用いるＡＲ（アンチリフレクション）フィルム等の反射防止シート、液晶テレビ等に用いる防眩用（アンチグレア）フィルム、ＣＲＴディスプレイでもよい。上記第１の実施の形態の金型と同様に作製した金型を用いて成型するので、コーティングを施さないでも、また、シリカでノングレア加工しなくても、シートやディスプレイ表面において光の反射が抑制され、また光の透過率が高くなる。
【００４７】
［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々と変形実施が可能である。また、上記各実施の形態の構成要素を発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に組み合わせることができる。
【００４８】
例えば、上記実施の形態では、金型から成型するものとして、光学レンズやパソコンディスプレイの拡散シート等といった光学機器を挙げたが、他の中実品であってもよい。