ハイブリッドレンズ、ハイブリッドレンズの製造方法および光学素子
【課題】ガラスと樹脂とで構成されたハイブリッドレンズにおいて、ガラスと樹脂との境界での光の反射を極力少なくする。
【解決手段】ガラス３と樹脂５，７とで構成されたハイブリッドレンズ１において、ガラス３と樹脂５，７との境界が、光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されている。
【解決手段】ガラス３と樹脂５，７とで構成されたハイブリッドレンズ１において、ガラス３と樹脂５，７との境界が、光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッドレンズ、ハイブリッドレンズの製造方法および光学素子に係り、たとえば、ガラスと樹脂とで構成されているものに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、レンズを含むカメラモジュールは、デジタルカメラ、カメラ搭載の携帯電話を始め、その他監視カメラ、あるいは今後車載カメラなど、その用途を拡大しつつある。
【０００３】
上記用途のうち、デジタルカメラ、携帯電話などモバイル系の製品では、光学系のスケール縮小ニーズが大きい。そのため複数の光学素子を１デバイスに集積する必要性がある。
【０００４】
たとえば、レンズの表面に回折格子溝を製作することで、回折光学素子とレンズの複合機能を実現することができ、光学素子の数と収納スペースの低減、及び２つの光学素子の光軸調整工程を省くことができる（図２１参照）。ちなみに、回折格子は、平面、あるいはレンズ面に凹凸を設け、平板内、レンズ内部を通過する光の光路長を変化させ、波面収差、及び色収差をなくす光学デバイスである。一般的に光線断面が円形であるため、回折格子デバイスには、同心円状の溝が設けられている。
【０００５】
しかし、ガラスレンズの場合、このような微細溝加工をすることができないか極めて困難である。通常、ガラス金型は、耐熱性の高い超硬材料で製作されるが、硬度が高いため、研削加工しかできず、上記のような細かい同心円状溝加工ができないか極めて困難だからである。
【０００６】
一方、プラレンズ成形で使用される金型材は、超硬材料に比して硬度が低く、バイトでの細かい切削加工が可能であるため、回折格子溝の加工が可能であるが、プラレンズは、ガラスに対して、「屈折率、アッベ数などの光学定数のバリエーションが少ない」、「耐熱性に劣る」など、材料上のデメリットを有しているため、使用範囲が限られている。
【０００７】
このようなガラスとプラスティックのデメリットを解消すべく、ハイブリッドレンズ２０１というものが作られている。これは、ガラス２０３と樹脂２０５，２０７との複合材料からなる。すなわち、回折格子など微細形状２０９を要する表面部分にプラスティック（樹脂２０５，２０７）を用い、内部にはガラス２０３を使用するものである（図２２参照）。
【０００８】
図２２中の樹脂２０５，２０７の部分には、たとえば、紫外線硬化樹脂（ＵＶ硬化樹脂）が使用される。樹脂２０５，２０７は、硬化前は、通常、水のように粘性が低く、紫外線照射されることで硬化するものである。硬化前の粘度が低いため、微細な溝部分にも、毛細管現象で樹脂２０５，２０７を十分に充填させることが可能である。
【０００９】
ところで、従来のハイブリッドレンズ２０１に係る技術として、たとえば、特許文献１を掲げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−１８０６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、図２３で示すように、樹脂２０５，２０７の部分とガラス２０３の部分では、屈折率、あるいはアッベ数などの光学定数が異なる。光学定数の異なる界面（樹脂２０５，２０７とガラス２０３との境界面）では、必ず反射が生じ、矢印Ａ１１のようにしてハイブリッドレンズ２０１に入射した光のうちの一部が、樹脂２０５，２０７とガラス２０３との界面で反射し、光源側に戻ることになる（矢印Ａ１３参照）。そのため、感光部（感光側）に到達する光量が減少し、あるいは光源側に戻った光が再反射し再びハイブリッドレンズ２０１に再入射することで、迷光の発生など、得られる画像が劣化する問題を引き起こす。
【００１２】
樹脂２０５，２０７として、ガラス２０３と同じ屈折率を有したＵＶ硬化樹脂を使用することも行われているが、アッベ数が異なれば、光の波長によって迷光が生じることとなる。光通信のように単色光であれば、このような対処も有効であるが、様々な波長の光を扱う通常のカメラモジュールでは、波長によって迷光が発生することになる。
【００１３】
なお、屈折率とアッベ数との両方がガラスと同一であるプラスティック材料を開発することは非常に困難である。
【００１４】
以上説明したように、従来のハイブリッドレンズ２０１では、大なり小なり迷光が発生し、感光部への光量低下が避けられないという問題を有している。
【００１５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ガラスと樹脂とで構成されたハイブリッドレンズ、ハイブリッドレンズの製造方法および光学素子において、ガラスと樹脂との境界での光の反射を極力少なくすることができるもの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】
【００１６】
請求項１に記載の発明は、ガラスと樹脂とで構成されたハイブリッドレンズにおいて、前記ガラスと前記樹脂との境界が、光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されていることを特徴とするハイブリッドレンズである。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、表面がモスアイ構造に構成されているガラスと、前記ガラスの表面に密着して前記ガラスを覆っている樹脂とを有するハイブリッドレンズである。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、光軸に垂直な各面が、透過する光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されているガラスと、前記ガラスの、微細な凹凸状に形成されている一方の面で、前記ガラスに密着し前記ガラスに一体的に設けられた第１の樹脂と、前記ガラスの、微細な凹凸状に形成されている他方の面で、前記ガラスに密着し前記ガラスに一体的に設けられた第２の樹脂とを有するハイブリッドレンズである。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、ガラスの表面に、このガラスを透過する光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸を形成する微細凹凸形成工程と、樹脂成形型を用いて、前記ガラスの微細な凹凸が形成されている面に樹脂を設ける樹脂設置工程とを有するハイブリッドレンズの製造方法である。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、光を透過する第１の材料と、光を透過する第２の材料とで構成された光学素子において、前記各材料の境界が、光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されている光学素子である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ガラスと樹脂とで構成されたハイブリッドレンズ、ハイブリッドレンズの製造方法および光学素子において、ガラスと樹脂との境界での光の反射を極力少なくすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係るハイブリッドレンズ１の概略構成を示す図である。
【図２】図１におけるＩＩ部の拡大図である。
【図３】ハイブリッドレンズ１の製造工程の概要を示す図である。
【図４】ガラス３の微細な凹凸９を構成する円錐状の突起１３の概略構成を示す斜視図である。
【図５】図４におけるＶ矢視図である。
【図６】円錐状の突起１３の配置に係る変形例の概略構成を示す斜視図である。
【図７】図６におけるＶＩＩ矢視図である。
【図８】図５や図７に対応した図であって、円錐状の突起１３の配置に係る変形例を示す図である。
【図９】図５や図７に対応した図であって、円錐状の突起１３の配置に係る変形例を示す図である。
【図１０】突起１３の変形例の概略構成を示す斜視図である。
【図１１】図１０におけるＸＩ矢視図である。
【図１２】図１１に対応した図であって、四角錐状の突起１３の配置に係る変形例を示す図である。
【図１３】図１１等に対応した図であって、六角錐状の突起１３の配置を示す図である。
【図１４】突起１３の変形例の断面を示す図である。
【図１５】突起１３の変形例の断面を示す図である。
【図１６】突起１３の変形例の断面を示す図である。
【図１７】突起１３の変形例の概略構成を示す斜視図である。
【図１８】図１７におけるＸＶＩＩＩ矢視図である。
【図１９】図１７に示す突起１３の展開図である。
【図２０】図１８におけるＸＸＡ−ＸＸＡ断面、ＸＸＢ−ＸＸＢ断面を示す図である。
【図２１】レンズ表面に回折格子溝を形成して、回折光学素子とレンズとの複合機能を実現した従来のレンズの概略構成を示す図である。
【図２２】樹脂とガラスとで構成された従来のハイブリッドレンズ２０１の概略構成を示す図である。
【図２３】従来のハイブリッドレンズ２０１における光の反射状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッドレンズ１の概略構成を示す図であり、図２は、図１におけるＩＩ部の拡大図である。
【００２４】
ハイブリッドレンズ１は、ガラス３と樹脂５，７とを備えて構成されている。
【００２５】
樹脂５，７として、たとえば、紫外線硬化樹脂（ＵＶ硬化樹脂）が用いられている。樹脂５，７の屈折率やアッベ数は、ガラス３のものとは異なっているが、屈折率、アッベ数の少なくともいずれかが、ガラス３のものとほぼ等しくてもよい。また、樹脂５，７は、ガラス３に密着し積層されて設けられており、光（たとえば、可視光）がガラス３と樹脂５，７とを透過するようになっている。
【００２６】
ガラス３と樹脂５との境界が、ハイブリッドレンズ１を透過する光の波長よりも小さい周期（図２に示すピッチＰ１）の微細な凹凸状に形成されている。同様にして、ガラス３と樹脂７との境界も、ハイブリッドレンズ１を透過する光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されている。すなわち、ハイブリッドレンズ１は、表面がモスアイ構造（サブマイクロメーター周期の微細な凹凸構造）に構成されているガラス３と、ガラス３の表面に密着してガラス３を覆っている樹脂５とを具備している。
【００２７】
ハイブリッドレンズ１は、凸レンズであり、図１で示す矢印Ａ１のように、光が図１の左側から右側に進み、このときに、ハイブリッドレンズ１を透過するようになっている。また、ハイブリッドレンズ１は、光の進行方向（光路の方向）から見た場合には、たとえば円形状に形成されている。
【００２８】
ガラス３は平板状（たとえば、円形な平板状）に形成されており、ハイブリッドレンズ１の光軸に対して垂直なガラス３の両面（ガラス３の厚さ方向で一方の側に位置している面と他方の側に位置している面）が微細な凹凸状に形成されている（図２参照）。すなわち、光軸に垂直なガラス３の両面には、透過する光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸（ガラス３の本体部と一体である凹凸）９が設けられている。
【００２９】
樹脂５は、ガラス３の光軸方向の一方の面（微細な凹凸９が設けられている一方の面）で、ガラス３に密着しガラス３に一体的に設けられており、樹脂７は、ガラス３の光軸方向の他方の面（微細な凹凸９が設けられている他方の面）で、ガラス３に密着しガラス３に一体的に設けられている。光の進行方向から見た場合、樹脂５，７は、たとえば円形状に形成されており、樹脂５と樹脂７とはお互いが重なっている。また、樹脂５と樹脂７との中心とガラス３の中心（光軸になる中心）とはお互いに一致しており、樹脂５と樹脂７とは、ガラス３の中央部に設けられている。これにより、ガラス３の円環状の周辺部には、樹脂が設けられておらず、ガラス３が露出している。
【００３０】
ガラス３と樹脂５との境界やガラス３と樹脂７との境界における微細な凹凸９の高さＨ１（図２参照）は、たとえば、光の波長の値よりも高くなっていることが多い。
【００３１】
ガラス３と樹脂５，７との境界の形態についてさらに説明する。ハイブリッドレンズ１の光軸の方向（図１や図２の左右方向）が多数の微細な凹凸９の高さ方向であり、ハイブリッドレンズ１の光軸とほぼ直交する方向（図１や図２の上下方向、図１や図２の紙面に直交する方向）が多数の微細な凹凸９が並んでいる方向、すなわち、微細な凹凸９の周期の方向になっている。
【００３２】
ガラス３における微細な凹凸９は、ガラス３の基底面１１から起立している多数の微細な突起（ガラス３や樹脂５，７の厚さ方向でＨ１の高さで起立し、ガラス３や樹脂５，７の厚さ方向とほぼ直交する方向に所定のピッチＰ１で並んでいる多数の微細な突起）１３で構成されている。ここで基底面１１は、ガラス３の多数の微細な凹凸９の谷底１５をつないで形成される面（ガラス３や樹脂５，７の厚さ方向とほぼ直交する方向に展開している仮想的な平らな面）である。
【００３３】
各突起１３は、基底面１１から起立している微細な多数の円錐（底面が基底面１１に接するようして基底面１１から起立している円錐）で形成されている（図４、図５参照）。なお、図４や図５では、４つの突起１３のみを示しているが、実際には、多数の突起１３で微細な凹凸９が形成されている。
【００３４】
各突起１３の高さＨ１は、お互いが等しくなっている。また、ガラス３における微細な凹凸９（各突起１３）との間に隙間が発生しないように樹脂５，７が設けられている。すなわち、樹脂５，７は、ガラス３に密着しガラス３の微細な凹凸９を埋めるようにして設けられている。これにより、樹脂５，７にも、多数の微細な凹凸が形成されている。また、ガラス３と樹脂５との境界やガラス３と樹脂７との境界では、この境界が展開している方向（基底面１１の展開方向）でガラス３と樹脂５（ガラス３と樹脂７）とが交互に入り込んでいる。
【００３５】
ところで、図４や図５に示す円錐状の各突起１３は、基底面１１に対して直交する方向から見た場合、各底面（円形状の底面）がお互いに接するようにして、縦方向および横方向に、所定のピッチＰ１で並んで設けられている。これにより、各突起１３のピッチＰ１と突起１３の底面の半径Ｒ１との関係は、「２×Ｒ１＝Ｐ１」になっている。
【００３６】
また、基底面１１に対して直交する方向から見た場合、各突起１３の頂点１７が、お互いが平行であって平面上に所定の等間隔で描かれた第１の直線群と、この第１の直線群に対して直交し前記平面上に前記所定の等間隔で描かれた第２の直線群との各交点上に位置している。さらに、平面状の基底面１１の一部が実存している。なお、図４や図５で示す態様では、各突起１３同士が接触しているが、各突起１３同士（各突起１３の底面同士）が所定の間隔だけ離れていてもよい。
【００３７】
また、図６や図７で示すように、各突起１３同士の距離を、図４や図５に示す状態よりも小さくして、平面状の基底面１１が実存しないようにしてもよい。この場合、各突起１３のピッチＰ１と突起１３の底面の半径Ｒ１との関係は、「２×Ｒ１＝√２×Ｐ１」になる。
【００３８】
また、図８に示すように、各突起１３間の距離を、図４や図５で示す距離と、図６や図７で示す距離との間の値にしてもよい。この場合、各突起１３のピッチＰ１と突起１３の底面の半径Ｒ１との関係は、「√２×Ｒ１＜Ｐ１＜２×Ｒ１」になる。
【００３９】
また、図５や図７や図８に示す態様ものにおいて、図の左右方向における各突起１３のピッチと、図の上下方向における各突起１３のピッチとが、異なった値になっていてもよい。
【００４０】
さらに、図９で示すように、基底面１１に対して直交する方向から見た場合、各突起１３が、突起１３の各底面（円形状の底面）がお互いに接するようにして、横方向および斜め方向で、所定のピッチＰ１で並んで設けられていてもよい。これにより、各突起１３のピッチＰ１と突起１３の底面の半径Ｒ１との関係は、「２×Ｒ１＝Ｐ１」になる。また、基底面１１に対して直交する方向から見た場合、各突起１３の頂点１７が、お互いが平行であって平面上に所定の等間隔で描かれた第１の直線群と、この第１の直線群に対して６０°の角度で交差し前記平面上に前記所定の等間隔で描かれた第２の直線群との各交点上に位置していることになる。さらに、平面状の基底面１１の一部が実存している。
【００４１】
なお、図９の示す各突起１３の設置の態様を、図７や図８で示すもののように変更してもよい。
【００４２】
図４〜図９では、突起１３が円錐状に形成されているが、図１０や図１１で示すように、突起１３を、四角錐状（たとえば、ピラミッド状；正四角錐状）に形成してもよい。この場合、図５で示した場合と同様にして、各突起１３の頂点１７が各直線群の交点にところに位置している。図１１に破線で示す線分は、突起１３の稜線である。
【００４３】
また、図１２で示すように、正四角錐状の各突起１３が、半ピッチ分ずれて設けられていてもよい。図１２に破線で示す線分も、突起１３の稜線である。
【００４４】
さらに、図１３で示すように、各突起１３を正六角錐状に形成してあってもよいし、正多角錐状等の他の錐体状に形成してあってもよい。図１３に破線で示す線分も、突起１３の稜線である。
【００４５】
また、図１４で示すように、各突起１３を、円錐台や正多角錐台等の錐体台（大きな径側の面である底面が基底面１１に接するようして基底面１１から起立している錐体台）で形成してもよいし、図１５で示すように、各突起１３を、円柱や正多角形柱等の柱体で形成してもよい。さらには、図１６で示すように、各突起１３が、釣鐘状等の他の形状に形成されていてもよい。
【００４６】
さらにまた、図１７〜図２０で示すように、ガラス３と樹脂５（樹脂７）との間における微細な凹凸９の形態が対称性を備えていてもよい。すなわち、ガラス３の微細な凹凸９と樹脂５（樹脂７）の微細な凹凸とが同形状に形成されて、ガラス３に樹脂５（樹脂７）が隙間無く設置されていてもよい。
【００４７】
ここで、ガラス３と樹脂５（樹脂７）との間における微細な凹凸９の形態が対称性を備えているものについて、例を掲げて説明する。
【００４８】
ガラス３の表面（各突起１３が所定のピッチＰ１で連続して隙間無く設けられている面）は、ひし形Ｄ１を組み合わせた形状に形成されている（図１９参照）なお、図１９は、図１７や図１８で示す１つの突起１３の展開図である。
【００４９】
１つの突起１３は、図１９で示すように、ひし形（一方の対角線Ｌ１が他方の対角線Ｌ２よりも長いひし形）Ｄ１を４つ組み合わせた形状に展開することができる。そして、図１９で各点線Ｌ３を山折りし、各辺Ｌ４、Ｌ５を互いに線接合することで、４つのひし形Ｄ１により１つの突起（四角錐状の１つの突起）１３が形成される。基底面１１に直交する方向から見た場合、図１８で示すように、１つの突起１３は、正方形になっている。また、ガラス３の表面の微細な凹凸９は、正方形に見える１つの突起１３を、縦横方向に規則正しくつなげて並べた形状に形成されている。
【００５０】
図１８において、点１７は突起１３の頂点（凹凸９の頂点）であり、点１９は、ガラス３の表面の微細な凹凸９の谷点（最深点）を示している。また、図１８において、破線は、各突起１３の稜線を示しており、実線は、各突起１３の谷線を示している。
【００５１】
なお、図１８では、各突起１３が正方形状に見えているが、各突起１３が長方形状に見えるように形成されていてもよい。すなわち、図１８において、縦方向を一定の割合で縮めた形態になっていてもよい。
【００５２】
次に、樹脂５（樹脂７）の表面（空気と接する面）の形態について説明する。
【００５３】
ハイブリッドレンズ１において、ガラス３との境界とは反対側に位置している樹脂５（樹脂７）の表面（空気との境界面）に、回折格子２１を設けてあってもよい（図１参照）。回折格子２１は、ハイブリッドレンズ１の内部を通過する光の光路長を変化させることによって波面収差および色収差を無くすため設けられており、たとえば、光軸を中心とした同心円状のミクロンオーダの微細溝もしくは突起で構成されている。
【００５４】
なお、回折格子２１に代えてもしくは加えて樹脂５（樹脂７）の表面（空気と接する面）に、樹脂５とガラス３との境界と同様にして、透過する光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸が形成されていてもよい。
【００５５】
次に、ハイブリッドレンズ１の製造工程について説明する。
【００５６】
図３は、ハイブリッドレンズ１の製造工程を示す図である。
【００５７】
まず、ガラス３の表面（ハイブリッドレンズ１の光軸に垂直なガラス３の両面）に、このガラス３を透過する光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸９を形成する。
【００５８】
ガラス３への微細な凹凸９の形成は、たとえば、半導体の製造プロセスで使用されているフォトリソ工程によってなされる。なお、アモルファスカーボン（ガラス状炭素）や、炭化ケイ素（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ、化学式ＳｉＣ）等の素材にフォトリソ工程で微細な凹凸を形成し、この微細な凹凸が形成されたものをガラス成形型（金型）として用いることにより、ガラス３に微細な凹凸９を形成してもよい。
【００５９】
続いて、樹脂成形型（金型）２３を用いて、ガラス３の微細な凹凸９が形成されている面に樹脂５（樹脂７）を設ける。
【００６０】
すなわち、工具鋼等で構成された金型２３に微細な凹凸９が形成されたガラス３を設置する（図３（ａ）参照）。このガラス３の設置は、金型２３の平面２５に形成されている凹部２７を塞ぐようにしてなされる。なお、ハイブリッドレンズ１の樹脂５（樹脂７）の表面に回折格子２１等を形成する場合にあっては、金型２３の凹部２７の表面に回折格子２１のパターンが形成されている。また、金型２３にガラス３を設置した状態では、ガラス３の周辺が金型２３の凹部２７周辺の平面２５に密着しており、ガラス３の微細な凹凸９が形成されている一方の面と金型２３の凹部２７の表面とで、樹脂５が入り込む空間２９が形成される。続いて、金型２３とガラス３との雰囲気を、好ましくは、真空もしくは真空に近い状態にして、空間２９に硬化前のＵＶ硬化樹脂を供給し空間２９をＵＶ硬化樹脂で満し、空間２９内に供給されたＵＶ硬化樹脂に、矢印Ａ３で示すように紫外線を照射しＵＶ硬化樹脂を硬化させる（図３（ｂ）参照）。
【００６１】
続いて、一方の面に硬化した樹脂５が形成されているガラス３を金型から離し（図３（ｃ）参照）裏返して、工具鋼等で構成された樹脂成形型（金型；樹脂５を設けるときに使用される金型と同じ金型であるが、異なる金型であってもよい。）に設置する。この設置も、金型の平面に形成されている凹部を塞ぐようにしてなされる。なお、金型にガラス３を設置した状態では、前述した状態と同様に、ガラス３の周辺が金型の凹部周辺の面に密着しており、ガラス３の微細な凹凸９が形成されている他方の面と金型の凹部の表面とで空間が形成される。続いて、前記空間に硬化前の樹脂を供給し前記空間を樹脂で満し、空間内に供給された樹脂を硬化させる。これにより、ガラス３の他方の面に樹脂７が設置される。
【００６２】
ハイブリッドレンズ１について、さらに説明する。
【００６３】
図１に示すハイブリッドレンズ１の外径（直径）は、５ｍｍであり、直径５ｍｍの円形のガラス基板（ガラス）３の両面にＵＶ硬化樹脂５，７がレンズ面形状を有して設けられている。なお、ガラス基板３とＵＶ硬化樹脂層５，７の間の界面１及び界面２（）には、周期（ピッチＰ１）が約３５０ｎｍ、高さＨ１が約３５０ｎｍのピラミッド形状の微細な凹凸９が設けられている。
【００６４】
金型２３の凹部２７は、所定の光学面形状を有している。硬化前のＵＶ硬化樹脂は非常に粘度が低いため、空間２９に硬化前のＵＶ硬化樹脂を満たすときには、金型２３が傾かないよう注意を要する。
【００６５】
紫外線の照射は、ガラス３の面上から、所定光量で所定時間行われる。これにより、金型２３とガラス基板（ガラス）３との間のＵＶ硬化樹脂が硬化し、この後、離型すれば、図３（ｃ）に示したようなレンズが完成する。
【００６６】
ただし、ＵＶ硬化樹脂が硬化する際、収縮が生じるため、金型２３の面形状と、成形品の面形状がずれる。従って、予めその収縮量を求め、成形品で所定の面形状が得られるよう、金型２３の形状を再設計し加工する必要がある。
【００６７】
ハイブリッドレンズ１に光を透過して、反射を測定したところ、反射率を１／１０に減少させることが出来た。
【００６８】
ハイブリッドレンズ１によれば、ガラス３と樹脂５（樹脂７）との境界が、光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されているので（モスアイ構造になっているので）、この境界部分の実効屈折率やアッベ数が、樹脂５からガラス３あるいはガラス３から樹脂７に向かう方向で（ハイブリッドレンズ１を透過する光路の方向で）滑らかに変化している。この屈折率やアッベ数の滑らかな変化があることにより、ハイブリッドレンズ１に入射した光は、樹脂５（樹脂７）とガラス３との境界を判別することができなくなり、樹脂５（樹脂７）とガラス３との境界での光の反射がほとんど無くなる。そして、樹脂５（樹脂７）とガラス３との境界における光の反射が防止されることによってハイブリッドレンズ１の光学性能が向上する。
【００６９】
また、ハイブリッドレンズ１によれば、ガラス３と樹脂５（樹脂７）との屈折率、アッベ数がお互いに異なっていても、樹脂５（樹脂７）とガラス３との境界での光の反射を無くすことができるので、屈折率とアッベ数とがガラス３のものと等しい樹脂を新たに開発することなく、簡便な方法で樹脂５（樹脂７）とガラス３との境界での光の反射を無くすことができ、これにより迷光の発生、あるいは、感光部への光の到達量減少を防止することができる。
【００７０】
また、ハイブリッドレンズ１がガラス３と樹脂５（樹脂７）とで構成されているので、樹脂だけで構成されている場合に比べて、ハイブリッドレンズ１の剛性が高くなっていると共にハイブリッドレンズ１が壊れにくくなる。また、ハイブリッドレンズ１のカメラ等の機器への組み付けがしやすくなる。すなわち、ハイブリッドレンズ１をカメラ等の機器に設置する場合、ハイブリッドレンズ１のガラス３の部分（樹脂５や樹脂７よりも剛性や硬度の高い部分）をカメラ等の機器の係合させることにより、カメラ等の機器の正しい箇所にハイブリッドレンズ１を設置することが容易になる。
【００７１】
ハイブリッドレンズ１によれば、ガラス３の両面に樹脂５，７を設けてあるので、ハイブリッドレンズ１における設計の自由度を増すことができる。
【００７２】
また、ハイブリッドレンズ１において、樹脂５，７の表面に回折格子２１を設けてあれば、波面収差および色収差を無くすことができる。また、樹脂５，７の表面に、透過する光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸が形成してあれば、樹脂５，７の表面での光の反射（樹脂５，７と空気との屈折率の違いによる反射）を防止することができる。
【００７３】
ハイブリッドレンズ１において、微細な凹凸９（各突起１３）の高さＨ１を、光の波長よりも低く形成すれば、光の反射を一層回避することができる。
【００７４】
また、ハイブリッドレンズ１のガラス３が平板状になっていれば、ガラス３への微細な凹凸９の形成を容易に行うことができる。すなわち、ガラス３が平板状に形成されているので、微細な凹凸９を形成するためのフォトリソ工程におけるレジスト塗布や露光等がしやすくなっている。また、ガラス３が平板状に形成されているので、金型（図３で示す金型２３とは異なる金型）を用いてガラス３に微細な凹凸９を形成する場合においては、微細な凹凸９が形成されたガラス３が金型から離れやすくなっており、ガラス３の離型を容易に行うことができる。すなわち、微細な突起１３がガラス３の平板状の基底面１１からほぼ垂直に起立しているので、ガラス３を金型から離すときに突起１３と金型の微細な凹凸パターンとが干渉することがなく、ガラス３の離型を容易行うことができる。
【００７５】
また、ハイブリッドレンズ１によれば、樹脂５（樹脂７）が設置されたガラス３を金型２３から離す場合、剛性や硬度の高いガラス３の部分に力を加えることができるので、樹脂５（樹脂７）が設置されたガラス３の離型（金型２３からの引き離し）を容易に行うことができる。
【００７６】
また、ハイブリッドレンズ１によれば、ガラス３を金型２３に設置する場合や一方の面に硬化した樹脂５が形成されているガラス３を裏返して金型２３に設置する場合、剛性や硬度の高いガラス３の部分を位置決めの基準にして金型２３に係合させればよいので、金型２３へのガラス３の設置を正解にしかも容易に行うことができ、ガラス３に対する樹脂５（樹脂７）の設置位置を正確なものにすることができる。
【００７７】
また、金型２３が樹脂５，７をモールド成型してガラス３に設置するためのものなので、金型２３を工具鋼等で構成することができ、金型２３に切削加工を施ことができ、回折格子２１などのミクロンオーダの微細溝を作成する場合等における金型２３の作成が容易になっている。
【００７８】
なお、上述したハイブリッドレンズ１は、ガラス３の両面に樹脂５，７を設けてあるが、ガラス３の一方の面にのみ樹脂を設けた構成であってもよい。この場合、樹脂が設けられていないガラス３の他方の面に、微細な凹凸９が形成されていてもよいし、微細な凹凸９が形成されておらず滑らかな面（たとえば、平面）になっていてもよい。
【００７９】
また、ハイブリッドレンズ１は、両凸レンズであるが、ハイブリッドレンズ１が、平凸レンズ、メニスカス凸レンズ、両凹レンズ、平凹レンズ、メニスカス凹レンズであってもよい。さらに、フィルター等の光学素子において、ガラスと樹脂との境界が、光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されていてもよい。
【００８０】
すなわち、ハイブリッドレンズ１を、光を透過する第１の材料と、光を透過する第２の材料（第１の材料とは、屈折率やアッベ数等の光学特性が異なる材料）とを備えて構成された光学素子であって、前記各材料の境界が、光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されている光学素子として把握してもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１ ハイブリッドレンズ
３ ガラス
５、７ 樹脂
９ 凹凸
２３ 金型
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッドレンズ、ハイブリッドレンズの製造方法および光学素子に係り、たとえば、ガラスと樹脂とで構成されているものに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、レンズを含むカメラモジュールは、デジタルカメラ、カメラ搭載の携帯電話を始め、その他監視カメラ、あるいは今後車載カメラなど、その用途を拡大しつつある。
【０００３】
上記用途のうち、デジタルカメラ、携帯電話などモバイル系の製品では、光学系のスケール縮小ニーズが大きい。そのため複数の光学素子を１デバイスに集積する必要性がある。
【０００４】
たとえば、レンズの表面に回折格子溝を製作することで、回折光学素子とレンズの複合機能を実現することができ、光学素子の数と収納スペースの低減、及び２つの光学素子の光軸調整工程を省くことができる（図２１参照）。ちなみに、回折格子は、平面、あるいはレンズ面に凹凸を設け、平板内、レンズ内部を通過する光の光路長を変化させ、波面収差、及び色収差をなくす光学デバイスである。一般的に光線断面が円形であるため、回折格子デバイスには、同心円状の溝が設けられている。
【０００５】
しかし、ガラスレンズの場合、このような微細溝加工をすることができないか極めて困難である。通常、ガラス金型は、耐熱性の高い超硬材料で製作されるが、硬度が高いため、研削加工しかできず、上記のような細かい同心円状溝加工ができないか極めて困難だからである。
【０００６】
一方、プラレンズ成形で使用される金型材は、超硬材料に比して硬度が低く、バイトでの細かい切削加工が可能であるため、回折格子溝の加工が可能であるが、プラレンズは、ガラスに対して、「屈折率、アッベ数などの光学定数のバリエーションが少ない」、「耐熱性に劣る」など、材料上のデメリットを有しているため、使用範囲が限られている。
【０００７】
このようなガラスとプラスティックのデメリットを解消すべく、ハイブリッドレンズ２０１というものが作られている。これは、ガラス２０３と樹脂２０５，２０７との複合材料からなる。すなわち、回折格子など微細形状２０９を要する表面部分にプラスティック（樹脂２０５，２０７）を用い、内部にはガラス２０３を使用するものである（図２２参照）。
【０００８】
図２２中の樹脂２０５，２０７の部分には、たとえば、紫外線硬化樹脂（ＵＶ硬化樹脂）が使用される。樹脂２０５，２０７は、硬化前は、通常、水のように粘性が低く、紫外線照射されることで硬化するものである。硬化前の粘度が低いため、微細な溝部分にも、毛細管現象で樹脂２０５，２０７を十分に充填させることが可能である。
【０００９】
ところで、従来のハイブリッドレンズ２０１に係る技術として、たとえば、特許文献１を掲げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−１８０６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、図２３で示すように、樹脂２０５，２０７の部分とガラス２０３の部分では、屈折率、あるいはアッベ数などの光学定数が異なる。光学定数の異なる界面（樹脂２０５，２０７とガラス２０３との境界面）では、必ず反射が生じ、矢印Ａ１１のようにしてハイブリッドレンズ２０１に入射した光のうちの一部が、樹脂２０５，２０７とガラス２０３との界面で反射し、光源側に戻ることになる（矢印Ａ１３参照）。そのため、感光部（感光側）に到達する光量が減少し、あるいは光源側に戻った光が再反射し再びハイブリッドレンズ２０１に再入射することで、迷光の発生など、得られる画像が劣化する問題を引き起こす。
【００１２】
樹脂２０５，２０７として、ガラス２０３と同じ屈折率を有したＵＶ硬化樹脂を使用することも行われているが、アッベ数が異なれば、光の波長によって迷光が生じることとなる。光通信のように単色光であれば、このような対処も有効であるが、様々な波長の光を扱う通常のカメラモジュールでは、波長によって迷光が発生することになる。
【００１３】
なお、屈折率とアッベ数との両方がガラスと同一であるプラスティック材料を開発することは非常に困難である。
【００１４】
以上説明したように、従来のハイブリッドレンズ２０１では、大なり小なり迷光が発生し、感光部への光量低下が避けられないという問題を有している。
【００１５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ガラスと樹脂とで構成されたハイブリッドレンズ、ハイブリッドレンズの製造方法および光学素子において、ガラスと樹脂との境界での光の反射を極力少なくすることができるもの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】
【００１６】
請求項１に記載の発明は、ガラスと樹脂とで構成されたハイブリッドレンズにおいて、前記ガラスと前記樹脂との境界が、光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されていることを特徴とするハイブリッドレンズである。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、表面がモスアイ構造に構成されているガラスと、前記ガラスの表面に密着して前記ガラスを覆っている樹脂とを有するハイブリッドレンズである。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、光軸に垂直な各面が、透過する光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されているガラスと、前記ガラスの、微細な凹凸状に形成されている一方の面で、前記ガラスに密着し前記ガラスに一体的に設けられた第１の樹脂と、前記ガラスの、微細な凹凸状に形成されている他方の面で、前記ガラスに密着し前記ガラスに一体的に設けられた第２の樹脂とを有するハイブリッドレンズである。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、ガラスの表面に、このガラスを透過する光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸を形成する微細凹凸形成工程と、樹脂成形型を用いて、前記ガラスの微細な凹凸が形成されている面に樹脂を設ける樹脂設置工程とを有するハイブリッドレンズの製造方法である。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、光を透過する第１の材料と、光を透過する第２の材料とで構成された光学素子において、前記各材料の境界が、光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されている光学素子である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ガラスと樹脂とで構成されたハイブリッドレンズ、ハイブリッドレンズの製造方法および光学素子において、ガラスと樹脂との境界での光の反射を極力少なくすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係るハイブリッドレンズ１の概略構成を示す図である。
【図２】図１におけるＩＩ部の拡大図である。
【図３】ハイブリッドレンズ１の製造工程の概要を示す図である。
【図４】ガラス３の微細な凹凸９を構成する円錐状の突起１３の概略構成を示す斜視図である。
【図５】図４におけるＶ矢視図である。
【図６】円錐状の突起１３の配置に係る変形例の概略構成を示す斜視図である。
【図７】図６におけるＶＩＩ矢視図である。
【図８】図５や図７に対応した図であって、円錐状の突起１３の配置に係る変形例を示す図である。
【図９】図５や図７に対応した図であって、円錐状の突起１３の配置に係る変形例を示す図である。
【図１０】突起１３の変形例の概略構成を示す斜視図である。
【図１１】図１０におけるＸＩ矢視図である。
【図１２】図１１に対応した図であって、四角錐状の突起１３の配置に係る変形例を示す図である。
【図１３】図１１等に対応した図であって、六角錐状の突起１３の配置を示す図である。
【図１４】突起１３の変形例の断面を示す図である。
【図１５】突起１３の変形例の断面を示す図である。
【図１６】突起１３の変形例の断面を示す図である。
【図１７】突起１３の変形例の概略構成を示す斜視図である。
【図１８】図１７におけるＸＶＩＩＩ矢視図である。
【図１９】図１７に示す突起１３の展開図である。
【図２０】図１８におけるＸＸＡ−ＸＸＡ断面、ＸＸＢ−ＸＸＢ断面を示す図である。
【図２１】レンズ表面に回折格子溝を形成して、回折光学素子とレンズとの複合機能を実現した従来のレンズの概略構成を示す図である。
【図２２】樹脂とガラスとで構成された従来のハイブリッドレンズ２０１の概略構成を示す図である。
【図２３】従来のハイブリッドレンズ２０１における光の反射状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッドレンズ１の概略構成を示す図であり、図２は、図１におけるＩＩ部の拡大図である。
【００２４】
ハイブリッドレンズ１は、ガラス３と樹脂５，７とを備えて構成されている。
【００２５】
樹脂５，７として、たとえば、紫外線硬化樹脂（ＵＶ硬化樹脂）が用いられている。樹脂５，７の屈折率やアッベ数は、ガラス３のものとは異なっているが、屈折率、アッベ数の少なくともいずれかが、ガラス３のものとほぼ等しくてもよい。また、樹脂５，７は、ガラス３に密着し積層されて設けられており、光（たとえば、可視光）がガラス３と樹脂５，７とを透過するようになっている。
【００２６】
ガラス３と樹脂５との境界が、ハイブリッドレンズ１を透過する光の波長よりも小さい周期（図２に示すピッチＰ１）の微細な凹凸状に形成されている。同様にして、ガラス３と樹脂７との境界も、ハイブリッドレンズ１を透過する光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されている。すなわち、ハイブリッドレンズ１は、表面がモスアイ構造（サブマイクロメーター周期の微細な凹凸構造）に構成されているガラス３と、ガラス３の表面に密着してガラス３を覆っている樹脂５とを具備している。
【００２７】
ハイブリッドレンズ１は、凸レンズであり、図１で示す矢印Ａ１のように、光が図１の左側から右側に進み、このときに、ハイブリッドレンズ１を透過するようになっている。また、ハイブリッドレンズ１は、光の進行方向（光路の方向）から見た場合には、たとえば円形状に形成されている。
【００２８】
ガラス３は平板状（たとえば、円形な平板状）に形成されており、ハイブリッドレンズ１の光軸に対して垂直なガラス３の両面（ガラス３の厚さ方向で一方の側に位置している面と他方の側に位置している面）が微細な凹凸状に形成されている（図２参照）。すなわち、光軸に垂直なガラス３の両面には、透過する光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸（ガラス３の本体部と一体である凹凸）９が設けられている。
【００２９】
樹脂５は、ガラス３の光軸方向の一方の面（微細な凹凸９が設けられている一方の面）で、ガラス３に密着しガラス３に一体的に設けられており、樹脂７は、ガラス３の光軸方向の他方の面（微細な凹凸９が設けられている他方の面）で、ガラス３に密着しガラス３に一体的に設けられている。光の進行方向から見た場合、樹脂５，７は、たとえば円形状に形成されており、樹脂５と樹脂７とはお互いが重なっている。また、樹脂５と樹脂７との中心とガラス３の中心（光軸になる中心）とはお互いに一致しており、樹脂５と樹脂７とは、ガラス３の中央部に設けられている。これにより、ガラス３の円環状の周辺部には、樹脂が設けられておらず、ガラス３が露出している。
【００３０】
ガラス３と樹脂５との境界やガラス３と樹脂７との境界における微細な凹凸９の高さＨ１（図２参照）は、たとえば、光の波長の値よりも高くなっていることが多い。
【００３１】
ガラス３と樹脂５，７との境界の形態についてさらに説明する。ハイブリッドレンズ１の光軸の方向（図１や図２の左右方向）が多数の微細な凹凸９の高さ方向であり、ハイブリッドレンズ１の光軸とほぼ直交する方向（図１や図２の上下方向、図１や図２の紙面に直交する方向）が多数の微細な凹凸９が並んでいる方向、すなわち、微細な凹凸９の周期の方向になっている。
【００３２】
ガラス３における微細な凹凸９は、ガラス３の基底面１１から起立している多数の微細な突起（ガラス３や樹脂５，７の厚さ方向でＨ１の高さで起立し、ガラス３や樹脂５，７の厚さ方向とほぼ直交する方向に所定のピッチＰ１で並んでいる多数の微細な突起）１３で構成されている。ここで基底面１１は、ガラス３の多数の微細な凹凸９の谷底１５をつないで形成される面（ガラス３や樹脂５，７の厚さ方向とほぼ直交する方向に展開している仮想的な平らな面）である。
【００３３】
各突起１３は、基底面１１から起立している微細な多数の円錐（底面が基底面１１に接するようして基底面１１から起立している円錐）で形成されている（図４、図５参照）。なお、図４や図５では、４つの突起１３のみを示しているが、実際には、多数の突起１３で微細な凹凸９が形成されている。
【００３４】
各突起１３の高さＨ１は、お互いが等しくなっている。また、ガラス３における微細な凹凸９（各突起１３）との間に隙間が発生しないように樹脂５，７が設けられている。すなわち、樹脂５，７は、ガラス３に密着しガラス３の微細な凹凸９を埋めるようにして設けられている。これにより、樹脂５，７にも、多数の微細な凹凸が形成されている。また、ガラス３と樹脂５との境界やガラス３と樹脂７との境界では、この境界が展開している方向（基底面１１の展開方向）でガラス３と樹脂５（ガラス３と樹脂７）とが交互に入り込んでいる。
【００３５】
ところで、図４や図５に示す円錐状の各突起１３は、基底面１１に対して直交する方向から見た場合、各底面（円形状の底面）がお互いに接するようにして、縦方向および横方向に、所定のピッチＰ１で並んで設けられている。これにより、各突起１３のピッチＰ１と突起１３の底面の半径Ｒ１との関係は、「２×Ｒ１＝Ｐ１」になっている。
【００３６】
また、基底面１１に対して直交する方向から見た場合、各突起１３の頂点１７が、お互いが平行であって平面上に所定の等間隔で描かれた第１の直線群と、この第１の直線群に対して直交し前記平面上に前記所定の等間隔で描かれた第２の直線群との各交点上に位置している。さらに、平面状の基底面１１の一部が実存している。なお、図４や図５で示す態様では、各突起１３同士が接触しているが、各突起１３同士（各突起１３の底面同士）が所定の間隔だけ離れていてもよい。
【００３７】
また、図６や図７で示すように、各突起１３同士の距離を、図４や図５に示す状態よりも小さくして、平面状の基底面１１が実存しないようにしてもよい。この場合、各突起１３のピッチＰ１と突起１３の底面の半径Ｒ１との関係は、「２×Ｒ１＝√２×Ｐ１」になる。
【００３８】
また、図８に示すように、各突起１３間の距離を、図４や図５で示す距離と、図６や図７で示す距離との間の値にしてもよい。この場合、各突起１３のピッチＰ１と突起１３の底面の半径Ｒ１との関係は、「√２×Ｒ１＜Ｐ１＜２×Ｒ１」になる。
【００３９】
また、図５や図７や図８に示す態様ものにおいて、図の左右方向における各突起１３のピッチと、図の上下方向における各突起１３のピッチとが、異なった値になっていてもよい。
【００４０】
さらに、図９で示すように、基底面１１に対して直交する方向から見た場合、各突起１３が、突起１３の各底面（円形状の底面）がお互いに接するようにして、横方向および斜め方向で、所定のピッチＰ１で並んで設けられていてもよい。これにより、各突起１３のピッチＰ１と突起１３の底面の半径Ｒ１との関係は、「２×Ｒ１＝Ｐ１」になる。また、基底面１１に対して直交する方向から見た場合、各突起１３の頂点１７が、お互いが平行であって平面上に所定の等間隔で描かれた第１の直線群と、この第１の直線群に対して６０°の角度で交差し前記平面上に前記所定の等間隔で描かれた第２の直線群との各交点上に位置していることになる。さらに、平面状の基底面１１の一部が実存している。
【００４１】
なお、図９の示す各突起１３の設置の態様を、図７や図８で示すもののように変更してもよい。
【００４２】
図４〜図９では、突起１３が円錐状に形成されているが、図１０や図１１で示すように、突起１３を、四角錐状（たとえば、ピラミッド状；正四角錐状）に形成してもよい。この場合、図５で示した場合と同様にして、各突起１３の頂点１７が各直線群の交点にところに位置している。図１１に破線で示す線分は、突起１３の稜線である。
【００４３】
また、図１２で示すように、正四角錐状の各突起１３が、半ピッチ分ずれて設けられていてもよい。図１２に破線で示す線分も、突起１３の稜線である。
【００４４】
さらに、図１３で示すように、各突起１３を正六角錐状に形成してあってもよいし、正多角錐状等の他の錐体状に形成してあってもよい。図１３に破線で示す線分も、突起１３の稜線である。
【００４５】
また、図１４で示すように、各突起１３を、円錐台や正多角錐台等の錐体台（大きな径側の面である底面が基底面１１に接するようして基底面１１から起立している錐体台）で形成してもよいし、図１５で示すように、各突起１３を、円柱や正多角形柱等の柱体で形成してもよい。さらには、図１６で示すように、各突起１３が、釣鐘状等の他の形状に形成されていてもよい。
【００４６】
さらにまた、図１７〜図２０で示すように、ガラス３と樹脂５（樹脂７）との間における微細な凹凸９の形態が対称性を備えていてもよい。すなわち、ガラス３の微細な凹凸９と樹脂５（樹脂７）の微細な凹凸とが同形状に形成されて、ガラス３に樹脂５（樹脂７）が隙間無く設置されていてもよい。
【００４７】
ここで、ガラス３と樹脂５（樹脂７）との間における微細な凹凸９の形態が対称性を備えているものについて、例を掲げて説明する。
【００４８】
ガラス３の表面（各突起１３が所定のピッチＰ１で連続して隙間無く設けられている面）は、ひし形Ｄ１を組み合わせた形状に形成されている（図１９参照）なお、図１９は、図１７や図１８で示す１つの突起１３の展開図である。
【００４９】
１つの突起１３は、図１９で示すように、ひし形（一方の対角線Ｌ１が他方の対角線Ｌ２よりも長いひし形）Ｄ１を４つ組み合わせた形状に展開することができる。そして、図１９で各点線Ｌ３を山折りし、各辺Ｌ４、Ｌ５を互いに線接合することで、４つのひし形Ｄ１により１つの突起（四角錐状の１つの突起）１３が形成される。基底面１１に直交する方向から見た場合、図１８で示すように、１つの突起１３は、正方形になっている。また、ガラス３の表面の微細な凹凸９は、正方形に見える１つの突起１３を、縦横方向に規則正しくつなげて並べた形状に形成されている。
【００５０】
図１８において、点１７は突起１３の頂点（凹凸９の頂点）であり、点１９は、ガラス３の表面の微細な凹凸９の谷点（最深点）を示している。また、図１８において、破線は、各突起１３の稜線を示しており、実線は、各突起１３の谷線を示している。
【００５１】
なお、図１８では、各突起１３が正方形状に見えているが、各突起１３が長方形状に見えるように形成されていてもよい。すなわち、図１８において、縦方向を一定の割合で縮めた形態になっていてもよい。
【００５２】
次に、樹脂５（樹脂７）の表面（空気と接する面）の形態について説明する。
【００５３】
ハイブリッドレンズ１において、ガラス３との境界とは反対側に位置している樹脂５（樹脂７）の表面（空気との境界面）に、回折格子２１を設けてあってもよい（図１参照）。回折格子２１は、ハイブリッドレンズ１の内部を通過する光の光路長を変化させることによって波面収差および色収差を無くすため設けられており、たとえば、光軸を中心とした同心円状のミクロンオーダの微細溝もしくは突起で構成されている。
【００５４】
なお、回折格子２１に代えてもしくは加えて樹脂５（樹脂７）の表面（空気と接する面）に、樹脂５とガラス３との境界と同様にして、透過する光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸が形成されていてもよい。
【００５５】
次に、ハイブリッドレンズ１の製造工程について説明する。
【００５６】
図３は、ハイブリッドレンズ１の製造工程を示す図である。
【００５７】
まず、ガラス３の表面（ハイブリッドレンズ１の光軸に垂直なガラス３の両面）に、このガラス３を透過する光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸９を形成する。
【００５８】
ガラス３への微細な凹凸９の形成は、たとえば、半導体の製造プロセスで使用されているフォトリソ工程によってなされる。なお、アモルファスカーボン（ガラス状炭素）や、炭化ケイ素（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ、化学式ＳｉＣ）等の素材にフォトリソ工程で微細な凹凸を形成し、この微細な凹凸が形成されたものをガラス成形型（金型）として用いることにより、ガラス３に微細な凹凸９を形成してもよい。
【００５９】
続いて、樹脂成形型（金型）２３を用いて、ガラス３の微細な凹凸９が形成されている面に樹脂５（樹脂７）を設ける。
【００６０】
すなわち、工具鋼等で構成された金型２３に微細な凹凸９が形成されたガラス３を設置する（図３（ａ）参照）。このガラス３の設置は、金型２３の平面２５に形成されている凹部２７を塞ぐようにしてなされる。なお、ハイブリッドレンズ１の樹脂５（樹脂７）の表面に回折格子２１等を形成する場合にあっては、金型２３の凹部２７の表面に回折格子２１のパターンが形成されている。また、金型２３にガラス３を設置した状態では、ガラス３の周辺が金型２３の凹部２７周辺の平面２５に密着しており、ガラス３の微細な凹凸９が形成されている一方の面と金型２３の凹部２７の表面とで、樹脂５が入り込む空間２９が形成される。続いて、金型２３とガラス３との雰囲気を、好ましくは、真空もしくは真空に近い状態にして、空間２９に硬化前のＵＶ硬化樹脂を供給し空間２９をＵＶ硬化樹脂で満し、空間２９内に供給されたＵＶ硬化樹脂に、矢印Ａ３で示すように紫外線を照射しＵＶ硬化樹脂を硬化させる（図３（ｂ）参照）。
【００６１】
続いて、一方の面に硬化した樹脂５が形成されているガラス３を金型から離し（図３（ｃ）参照）裏返して、工具鋼等で構成された樹脂成形型（金型；樹脂５を設けるときに使用される金型と同じ金型であるが、異なる金型であってもよい。）に設置する。この設置も、金型の平面に形成されている凹部を塞ぐようにしてなされる。なお、金型にガラス３を設置した状態では、前述した状態と同様に、ガラス３の周辺が金型の凹部周辺の面に密着しており、ガラス３の微細な凹凸９が形成されている他方の面と金型の凹部の表面とで空間が形成される。続いて、前記空間に硬化前の樹脂を供給し前記空間を樹脂で満し、空間内に供給された樹脂を硬化させる。これにより、ガラス３の他方の面に樹脂７が設置される。
【００６２】
ハイブリッドレンズ１について、さらに説明する。
【００６３】
図１に示すハイブリッドレンズ１の外径（直径）は、５ｍｍであり、直径５ｍｍの円形のガラス基板（ガラス）３の両面にＵＶ硬化樹脂５，７がレンズ面形状を有して設けられている。なお、ガラス基板３とＵＶ硬化樹脂層５，７の間の界面１及び界面２（）には、周期（ピッチＰ１）が約３５０ｎｍ、高さＨ１が約３５０ｎｍのピラミッド形状の微細な凹凸９が設けられている。
【００６４】
金型２３の凹部２７は、所定の光学面形状を有している。硬化前のＵＶ硬化樹脂は非常に粘度が低いため、空間２９に硬化前のＵＶ硬化樹脂を満たすときには、金型２３が傾かないよう注意を要する。
【００６５】
紫外線の照射は、ガラス３の面上から、所定光量で所定時間行われる。これにより、金型２３とガラス基板（ガラス）３との間のＵＶ硬化樹脂が硬化し、この後、離型すれば、図３（ｃ）に示したようなレンズが完成する。
【００６６】
ただし、ＵＶ硬化樹脂が硬化する際、収縮が生じるため、金型２３の面形状と、成形品の面形状がずれる。従って、予めその収縮量を求め、成形品で所定の面形状が得られるよう、金型２３の形状を再設計し加工する必要がある。
【００６７】
ハイブリッドレンズ１に光を透過して、反射を測定したところ、反射率を１／１０に減少させることが出来た。
【００６８】
ハイブリッドレンズ１によれば、ガラス３と樹脂５（樹脂７）との境界が、光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されているので（モスアイ構造になっているので）、この境界部分の実効屈折率やアッベ数が、樹脂５からガラス３あるいはガラス３から樹脂７に向かう方向で（ハイブリッドレンズ１を透過する光路の方向で）滑らかに変化している。この屈折率やアッベ数の滑らかな変化があることにより、ハイブリッドレンズ１に入射した光は、樹脂５（樹脂７）とガラス３との境界を判別することができなくなり、樹脂５（樹脂７）とガラス３との境界での光の反射がほとんど無くなる。そして、樹脂５（樹脂７）とガラス３との境界における光の反射が防止されることによってハイブリッドレンズ１の光学性能が向上する。
【００６９】
また、ハイブリッドレンズ１によれば、ガラス３と樹脂５（樹脂７）との屈折率、アッベ数がお互いに異なっていても、樹脂５（樹脂７）とガラス３との境界での光の反射を無くすことができるので、屈折率とアッベ数とがガラス３のものと等しい樹脂を新たに開発することなく、簡便な方法で樹脂５（樹脂７）とガラス３との境界での光の反射を無くすことができ、これにより迷光の発生、あるいは、感光部への光の到達量減少を防止することができる。
【００７０】
また、ハイブリッドレンズ１がガラス３と樹脂５（樹脂７）とで構成されているので、樹脂だけで構成されている場合に比べて、ハイブリッドレンズ１の剛性が高くなっていると共にハイブリッドレンズ１が壊れにくくなる。また、ハイブリッドレンズ１のカメラ等の機器への組み付けがしやすくなる。すなわち、ハイブリッドレンズ１をカメラ等の機器に設置する場合、ハイブリッドレンズ１のガラス３の部分（樹脂５や樹脂７よりも剛性や硬度の高い部分）をカメラ等の機器の係合させることにより、カメラ等の機器の正しい箇所にハイブリッドレンズ１を設置することが容易になる。
【００７１】
ハイブリッドレンズ１によれば、ガラス３の両面に樹脂５，７を設けてあるので、ハイブリッドレンズ１における設計の自由度を増すことができる。
【００７２】
また、ハイブリッドレンズ１において、樹脂５，７の表面に回折格子２１を設けてあれば、波面収差および色収差を無くすことができる。また、樹脂５，７の表面に、透過する光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸が形成してあれば、樹脂５，７の表面での光の反射（樹脂５，７と空気との屈折率の違いによる反射）を防止することができる。
【００７３】
ハイブリッドレンズ１において、微細な凹凸９（各突起１３）の高さＨ１を、光の波長よりも低く形成すれば、光の反射を一層回避することができる。
【００７４】
また、ハイブリッドレンズ１のガラス３が平板状になっていれば、ガラス３への微細な凹凸９の形成を容易に行うことができる。すなわち、ガラス３が平板状に形成されているので、微細な凹凸９を形成するためのフォトリソ工程におけるレジスト塗布や露光等がしやすくなっている。また、ガラス３が平板状に形成されているので、金型（図３で示す金型２３とは異なる金型）を用いてガラス３に微細な凹凸９を形成する場合においては、微細な凹凸９が形成されたガラス３が金型から離れやすくなっており、ガラス３の離型を容易に行うことができる。すなわち、微細な突起１３がガラス３の平板状の基底面１１からほぼ垂直に起立しているので、ガラス３を金型から離すときに突起１３と金型の微細な凹凸パターンとが干渉することがなく、ガラス３の離型を容易行うことができる。
【００７５】
また、ハイブリッドレンズ１によれば、樹脂５（樹脂７）が設置されたガラス３を金型２３から離す場合、剛性や硬度の高いガラス３の部分に力を加えることができるので、樹脂５（樹脂７）が設置されたガラス３の離型（金型２３からの引き離し）を容易に行うことができる。
【００７６】
また、ハイブリッドレンズ１によれば、ガラス３を金型２３に設置する場合や一方の面に硬化した樹脂５が形成されているガラス３を裏返して金型２３に設置する場合、剛性や硬度の高いガラス３の部分を位置決めの基準にして金型２３に係合させればよいので、金型２３へのガラス３の設置を正解にしかも容易に行うことができ、ガラス３に対する樹脂５（樹脂７）の設置位置を正確なものにすることができる。
【００７７】
また、金型２３が樹脂５，７をモールド成型してガラス３に設置するためのものなので、金型２３を工具鋼等で構成することができ、金型２３に切削加工を施ことができ、回折格子２１などのミクロンオーダの微細溝を作成する場合等における金型２３の作成が容易になっている。
【００７８】
なお、上述したハイブリッドレンズ１は、ガラス３の両面に樹脂５，７を設けてあるが、ガラス３の一方の面にのみ樹脂を設けた構成であってもよい。この場合、樹脂が設けられていないガラス３の他方の面に、微細な凹凸９が形成されていてもよいし、微細な凹凸９が形成されておらず滑らかな面（たとえば、平面）になっていてもよい。
【００７９】
また、ハイブリッドレンズ１は、両凸レンズであるが、ハイブリッドレンズ１が、平凸レンズ、メニスカス凸レンズ、両凹レンズ、平凹レンズ、メニスカス凹レンズであってもよい。さらに、フィルター等の光学素子において、ガラスと樹脂との境界が、光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されていてもよい。
【００８０】
すなわち、ハイブリッドレンズ１を、光を透過する第１の材料と、光を透過する第２の材料（第１の材料とは、屈折率やアッベ数等の光学特性が異なる材料）とを備えて構成された光学素子であって、前記各材料の境界が、光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されている光学素子として把握してもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１ ハイブリッドレンズ
３ ガラス
５、７ 樹脂
９ 凹凸
２３ 金型
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスと樹脂とで構成されたハイブリッドレンズにおいて、
前記ガラスと前記樹脂との境界が、光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されていることを特徴とするハイブリッドレンズ。
【請求項２】
表面がモスアイ構造に構成されているガラスと；
前記ガラスの表面に密着して前記ガラスを覆っている樹脂と；
を有することを特徴とするハイブリッドレンズ。
【請求項３】
光軸に垂直な各面が、透過する光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されているガラスと；
前記ガラスの、微細な凹凸状に形成されている一方の面で、前記ガラスに密着し前記ガラスに一体的に設けられた第１の樹脂と；
前記ガラスの、微細な凹凸状に形成されている他方の面で、前記ガラスに密着し前記ガラスに一体的に設けられた第２の樹脂と；
を有することを特徴とするハイブリッドレンズ。
【請求項４】
ガラスの表面に、このガラスを透過する光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸を形成する微細凹凸形成工程と；
樹脂成形型を用いて、前記ガラスの微細な凹凸が形成されている面に樹脂を設ける樹脂設置工程と；
を有することを特徴とするハイブリッドレンズの製造方法。
【請求項５】
光を透過する第１の材料と、光を透過する第２の材料とで構成された光学素子において、
前記各材料の境界が、光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項１】
ガラスと樹脂とで構成されたハイブリッドレンズにおいて、
前記ガラスと前記樹脂との境界が、光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されていることを特徴とするハイブリッドレンズ。
【請求項２】
表面がモスアイ構造に構成されているガラスと；
前記ガラスの表面に密着して前記ガラスを覆っている樹脂と；
を有することを特徴とするハイブリッドレンズ。
【請求項３】
光軸に垂直な各面が、透過する光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されているガラスと；
前記ガラスの、微細な凹凸状に形成されている一方の面で、前記ガラスに密着し前記ガラスに一体的に設けられた第１の樹脂と；
前記ガラスの、微細な凹凸状に形成されている他方の面で、前記ガラスに密着し前記ガラスに一体的に設けられた第２の樹脂と；
を有することを特徴とするハイブリッドレンズ。
【請求項４】
ガラスの表面に、このガラスを透過する光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸を形成する微細凹凸形成工程と；
樹脂成形型を用いて、前記ガラスの微細な凹凸が形成されている面に樹脂を設ける樹脂設置工程と；
を有することを特徴とするハイブリッドレンズの製造方法。
【請求項５】
光を透過する第１の材料と、光を透過する第２の材料とで構成された光学素子において、
前記各材料の境界が、光の波長よりも小さい周期の微細な凹凸状に形成されていることを特徴とする光学素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１０−１８１７４２（Ｐ２０１０−１８１７４２Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６５３１（Ｐ２００９−２６５３１）
【出願日】平成２１年２月６日（２００９．２．６）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月６日（２００９．２．６）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
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