反射防止構造体を有する部材およびその製造方法
【課題】 大面積で曲面形状あるいは複雑形状の表面であっても、高精度な反射防止構造体を有する部材およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 部材１０１の表面に触媒機能を持った核１０２形成を行う。次に、核１０２の上に結晶を成長させることにより針状結晶１０３の集合体で構成された反射防止構造体を形成する。反射防止構造体を形成する工程は、化学蒸着法、気相エピタキシー法、あるいは分子線エピタキシー法のうちのいずれかの方法により行う。核１０２の上には、炭素、珪素、炭化珪素、窒化硼素、二酸化珪素の中から選ばれる少なくとも１種類を含む結晶を成長させる。これにより、触媒機能を有する核結晶を介して表面に形成された針状結晶１０３の集合体である反射防止構造体を有する部材が得られる。
【解決手段】 部材１０１の表面に触媒機能を持った核１０２形成を行う。次に、核１０２の上に結晶を成長させることにより針状結晶１０３の集合体で構成された反射防止構造体を形成する。反射防止構造体を形成する工程は、化学蒸着法、気相エピタキシー法、あるいは分子線エピタキシー法のうちのいずれかの方法により行う。核１０２の上には、炭素、珪素、炭化珪素、窒化硼素、二酸化珪素の中から選ばれる少なくとも１種類を含む結晶を成長させる。これにより、触媒機能を有する核結晶を介して表面に形成された針状結晶１０３の集合体である反射防止構造体を有する部材が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射防止構造体を有する部材およびその製造方法に関し、より特定的には、大面積かつ大面積かつ曲面形状の表面であっても高精度な反射防止構造体を形成できる反射防止構造体を有する部材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な用途に用いられている光学素子や光学部材には、多くの場合、光の反射を防止するために、反射防止機能が求められている。光学素子として、例えば、透過型映像拡大装置に使用されるスクリーンが挙げられる。透過型映像拡大装置に使用されるスクリーンは、投写レンズからの光を観察者の目に到達するように光線を曲げながら光を透過させる機能を持っているが、その表面では、光の反射防止機能を有することが望まれている。これは、表面に反射防止処理が施されていないスクリーンでは、入射するすべての光線を透過させることができず、スクリーンで反射した光線が再度反射ミラーに到達して、再び反射ミラーで反射されることにより再びスクリーンに戻ってしまうため、本来の映像の上に不要な反射光によって像が形成されてしまい、２重の像が表示されるためである。
【０００３】
また、透過型映像拡大装置では、装置の小型化を図るために投写レンズとして広角レンズが用いられる。広角レンズを用いると、スクリーンに対する入射角は大きくなり、スクリーンの最周辺では約４５°になる。一般的には、スクリーンに光学薄膜を利用した反射防止手段を設けて、上記した２重像の解消を図っている（例えば特許文献１）が、光学薄膜を利用した反射防止手段は、入射角が大きくなると反射防止効果が小さくなるという入射角依存性があり、上述のように入射角の大きいスクリーン周辺部では、充分な反射防止効果を発揮できなかった。また、光学薄膜を利用した反射防止手段は、波長依存性もあるため、全ての色について反射防止をすることは非常に困難であった。
【０００４】
また、光学素子としては、太陽電池に使用される、シリコンの単結晶あるいは多結晶で構成されたシリコン基板が挙げられる。このようなシリコン材料にて形成された基板は、感度の高い波長領域で屈折率が３．５〜４程度もあるため、基板表面での反射率は約３０％にもなり、光の利用効率を大きく損ねていた。そのため、太陽電池に使用されるシリコン基板には、表面に酸化チタン（ＴｉＯ2 ）や窒化シリコン（ＳｉＮｘ）などで形成された反射防止膜を多層に重ねることで、反射防止の特性や光の利用効率を向上させる検討がなされているが、製造工程数が複雑であるため、非常に生産コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
また、光学部品としては、投影レンズ系あるいは撮像光学系などで使用されるレンズ鏡筒が挙げられる。レンズ鏡筒の内面において光の反射が生じると、ゴーストやフレアとなって映像品質を低下させる原因となる。また、光学部品として、光学系の明るさの指標であるＦナンバーを調整する開口絞りや、レンズに装着して使用するレンズキャップ、迷光の発生を抑制するための迷光防止部材や、軸外光束のフレアをカットするためのフレアカット絞り等の遮光防止部材がある。これらの遮光防止部材の内側面において不要光の反射が生じると、この反射光が迷光となる場合があり、ゴーストやフレアとなって映像品質を低下させることとなる。そのため、このような遮光防止部材の内側面にも反射防止膜を形成することが望まれているが、現状の技術ではこのような部位への反射防止膜の形成は困難である。
【０００６】
また、光学素子にはハロゲン電球も含まれる。ハロゲン電球は、照明用の光源として用いられるだけでなく、ハロゲン電球が赤外線を出すことから熱源として暖房器具などの用途にも用いられている。ハロゲン電球の表面には、可視光や赤外線の透過率が高い薄膜を蒸着して形成するが、このような薄膜は、生産性の点で問題がある。また、電球の形状によっては、蒸着による薄膜を高精度に形成できないことがある。
【０００７】
また、光学素子には、液晶パネルのバックライトとして利用される平板型蛍光灯も含まれる。液晶パネルは、薄型で消費電力が少ないという利点があるため、テレビ受像機の他に、パーソナルコンピュータのディスプレイなどに用いられるものであるが、液晶パネルに使用される液晶自身は非発光体である為、上述のように、バックライトとして平面型蛍光灯等が用いらえる（例えば、特許文献２）。ところで、ディスプレイとしての輝度を確保するには、平板型蛍光灯の表面における光の透過率が可視域の全体に亘って高いことが好ましいことから、液晶パネルには、従来より、可視域における透過率の高いソーダガラスなどの材料が用いられている。そして、このソーダガラスに反射防止薄膜を蒸着して反射防止性能を付与しているが、このような反射防止膜には、上述のように波長依存性があるため、可視光全域における十分な反射防止効果は得られていない。
【０００８】
また、光学素子には、温度センサーや人体の検出などに用いられる赤外線用レンズも含まれる。人体の位置や体温を測定する焦電型の赤外線センサーでは、人体の温度（体温）が３００Ｋ付近である為、赤外線の波長が８μｍ〜１２μｍにあたる。それより高温、例えば炎を検知する為の監視用カメラなどの場合には、炎からの赤外線の波長が３〜５μｍにあたる。これらの波長を透過する材料として、比較的安価な単結晶珪素、すなわちシリコン（Ｓｉ）、高価であるが性能のよいゲルマニウム（Ｇｅ）、亜鉛化セレン（ＺｎＳｅ）等の材料が研磨や切削を施すことによりレンズやフィルターとして用いられている（例えば非特許文献１）。赤外線用の光学系に用いるシリコンや、ゲルマニウム等の材料は一般に屈折率が高いため、ＴｉＯ2 やＳｉＮｘ などの多層膜からなる反射防止膜を形成する必要があった。しかしながら、ＴｉＯ2 やＳｉＮｘ などを多層化するには製造工程が複雑になり、高価格化が問題となる。
【０００９】
さらに、光学素子には、発光素子、受光素子、光変調素子（光変調器）なども含まれる。これらの素子の多くは、高屈折率材料より構成されており、反射率が非常に大きい。光学素子の入射および射出端面において、反射光は光学素子における光の利用効率を低下させ、また、反射光が他の光学素子に入射し、悪影響を及ぼす。そこで、従来より、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、ＴｉＯ2、ＳｉＮｘ、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）などの薄膜を、前記した素子表面に単層あるいは複層形成して反射防止膜を構成し、反射光を減少させていた。しかし、高屈折率材料における反射防止膜の性能を向上させるためには、製造工程が複雑になる上、高価格化が問題となる。
【００１０】
上述のように、光学素子や光学部品などの部材に反射防止処理を施す手法として、蒸着やスパッタリングなどにより反射防止膜を形成する方法では、反射防止膜の入射角度依存性や波長依存性によって十分な射防止効果が得られず、また、反射防止膜の多層化による製造工程の複雑化や、鏡筒内面などのように複雑形状面への形成が困難という問題がある。そこで、これらの問題を改善するものとして、近年、光学素子あるいは光学部材の表面に、反射防止構造体を形成する方法が提案されている。（特許文献４）
【００１１】
反射防止構造体とは、より具体的には、微細な凹凸形状の集合体であり、凹凸形状は光学素子や光学部材の光学機能面に入射する光の波長以下のピッチで形成されており、凹凸形状のピッチと高さの比であるアスペクト比は１以上である。一般に、光の反射は、屈折率が急激に変化する箇所で発生するが、このようなピッチおよびアスペクト比を有する反射防止構造体を形成することで、表面の急激な屈折率変化は解消されて、滑らかな屈折率分布が形成される。これにより、光学素子や光学部材の光学機能面に入射する光はほとんど全て光学素子の内部に進入し、光学素子の表面からの光の反射を防止することができる。したがって、上記した微細凹凸形状からなる反射防止構造体を設けることで、従来の反射防止層で問題でとなっていた波長依存性及び入射角依存性の問題は解消される。
【００１２】
反射防止構造体を形成する方法としては、上記した特許文献４に記載されたものがある。この方法では、まず、石英ガラスやシリコン等からなる光学素子あるいは光学部材の表面に、電子ビーム（ＥＢ）描画法などにより、直接にサブミクロンピッチのパターンのマスクを形成する。次に、得られたマスクを用いて、光学素子材料のマスクで覆われた以外の部分をドライエッチングにより微細加工する。
【特許文献１】特開２００１−１２７８５２号公報
【特許文献２】特表平６−５０６２４号公報
【特許文献３】特開平５−６０９０１号公報
【特許文献４】特開２００１−２７２５０５号公報
【非特許文献１】佐伯利一 外，三菱電機技報，三菱電機株式会社，Ｖｏｌ．５１ ＮＯ．１１（１９９７） ＰＰ．７４５−７４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献４に記載の方法のように、ドライエッチングを用いた微細加工法では、用いる光学材料によっては、エッチング処理後の表面が荒れてしまったり、エッチングレートが非常に遅くなることがあり、使用できる光学材料が限定されるという問題がある。
【００１４】
また、ＥＢ描画を用いる方法では、加工に非常に長い時間を要する。描画するパターン形状や条件にもよるが、例えば、５ｍｍ角の領域に０．２５μｍピッチで円形のパターン（直径０．２０μｍ）を描画するには、約５時間の描画時間を要する。したがって、例えば、カメラ鏡筒の内面全体に対応する面積（５０ｍｍ角）に描画するには、５００時間もの描画時間が必要となり、直接に、光学材料に反射防止構造体を形成して量産することは現実的に不可能である。さらに、ＥＢ描画法を用いる方法では、レンズなどの曲面形状や、鏡筒内面の円筒内部などの複雑な形状の表面に微細パターンを描画することは非常に困難である。
【００１５】
それ故に、本発明は、大面積で曲面形状あるいは複雑形状の表面であっても、高精度な反射防止構造体を有する部材およびそ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】
【００１６】
上記課題を解決する発明は、反射防止構造体を備えた部材に向けられており、この部材の表面に形成された反射防止構造体は、触媒機能を有する核結晶を介して表面に形成された針状結晶の集合体である。このような構成とすることで、大面積でかつ曲面形状あるいは複雑形状を有する表面であっても、高精度な反射防止構造体を有する部材が実現できる。
【００１７】
本発明における部材とは、光学素子または光学部品である。また、針状結晶は、配向性を有することが好ましい。また、針状結晶は、部材において反射を抑制すべき光の波長以下のピッチでこの該部材の表面にアレイ状に形成されており、アスペクト比は１以上である。
【００１８】
本発明では、上述のように、大面積を有する部材であっても反射防止構造体を有する部材とすることができるため、映像拡大装置に使用されるスクリーンのような部材に適用することができる。映像拡大装置は、スクリーンに加えて、表示素子、投写レンズ、および反射ミラーを備えるものであり、反射防止構造体は、スクリーンの全面に形成される。
【００１９】
また、本発明は、太陽電池に使用されるシリコン基板のような部材に適用することもできる。このとき、反射防止構造体は、受光素子の受光面に形成される。
【００２０】
また、本発明は、レンズ鏡筒のような部材にも適用できる。レンズ鏡筒は、円筒状又は円錐台形状の側面形状を有する基材を有するものであり、反射防止構造体は、基材の内面の少なくとも一部に形成される。
【００２１】
また、本発明は、部材として、光束の少なくとも一部を遮蔽するように構成された遮光部材を用いることもできる。遮光部材は、円環状または円筒状の基材と、基材の少なくとも一部に形成された開口部とを有するものであり、反射防止構造体は、開口部の内側面に形成される。遮光部材とは、レンズキャップまたは撮像光学系に配置される開口絞り、フレアカット絞り、および迷光防止部品から選ばれるいずれかである。
【００２２】
また、本発明は、部材として、ハロゲン電球に使用される透光性の気密容器にも適用できる。ハロゲン電極は、気密容器に加えて、密容器のほぼ中心軸上に位置するフィラメントと、密容器内に封入されたハロゲンガス及び不活性ガスとを有するものであり、反射防止構造体は、気密容器の内面または外面の少なくとも一方の面の一部に形成される。
【００２３】
また、本発明は、部材として、平面型蛍光灯に使用される平板ガラスにも適用できる。平面型蛍光灯は、複数の平板ガラスが所定の間隔で対向するように配置されているガラス容器と、ガラス容器の内面側に形成された蛍光膜と、ガラス容器内に配置された少なくとも一対の放電電極とを備えるものであり、反射防止構造体は、平板ガラスの表面側に形成される。
【００２４】
また、本発明は、部材として、赤外線を透過する材料を用いて構成された赤外線用レンズにも適用できる。反射防止構造体は、赤外線用レンズの少なくとも有効径内に形成される。ここで、赤外線の波長域は、３〜５μｍまたは８〜１２μｍのいずれかであることが好ましい。
【００２５】
さらに、本発明は、部材として、発光素子、受光素子、および光変調素子から選ばれるいずれかの素子にも適用できる。反射防止構造体は、素子表面、素子側面、および素子内部に含まれる屈折率の異なる境界面の少なくとも１面以上に形成される。
【００２６】
また、本発明は、反射防止構造体を有する部材の製造方法にも向けられている。この製造方法では、まず、部材の表面に触媒機能を持った核形成を行う。次に、核の上に結晶を成長させることにより針状結晶の集合体で構成された反射防止構造体を形成する。ここで、反射防止構造体を形成する工程は、化学蒸着法、気相エピタキシー法、あるいは分子線エピタキシー法のうちのいずれかの方法により行い、核の上には、炭素、珪素、炭化珪素、窒化硼素、二酸化珪素の中から選ばれる少なくとも１種類を含む結晶を成長させる。このように、部材の表面に形成された核の上に針状結晶を形成することで、一度に大面積を有する部材の表面に高精度な反射防止構造体を容易に形成することができる。また、曲面あるいは複雑な形状の表面であっても、同様に高精度な反射防止構造体を容易に形成することができる。さらに、反射防止構造体の加工時間の大幅な短縮が可能となるため、コストの削減が図れる。
【００２７】
ここで、部材は、光学素子あるいは光学部品である。
また、針状結晶は、部材において反射を抑制すべき光の波長以下のピッチでアレイ状に形成され、アスペクト比は１以上である。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように本発明によれば、一度で広範な部位に、かつ複雑な形状の部位であっても、波長依存性や入射角依存性の非常に小さな反射防止構造体を、短時間で容易にしかも安価に形成することができるため、各種の光学部材に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る反射防止構造体を備えた部材の製造方法について説明する。図１は、本実施形態に係る反射防止構造体を備えた部材を製造する過程における各段階での基板の断面図である。
【００３０】
図１（ａ）は、反射防止構造体を形成するための部材を示す。この部材は、（１００）面に配向した直径３００ｍｍの単結晶シリコンウェハ１０１であり、その表面は、高精密研削加工及び研磨加工によって平滑に加工されている。この単結晶シリコンウェハ１０１の表面に、触媒機能を持った核を形成する。ここで、触媒機能を持った核とは、反応性ガスを核表面に吸着し、核の表面上で酸化還元反応などを引き起こす働きをするものであり、例えば、ｄ電子を有する金属元素を蒸着法やスパッタリング法により、基板表面で初期的に形成される小さな核が挙げられる。
【００３１】
図１（ｂ）は、単結晶シリコンウェハ１０１の表面に、触媒機能を持った核としてクロム（Ｃｒ）の島状結晶１０２を形成した状態を示す。図１（ｂ）に示す状態の基板を得るためには、まず、単結晶シリコンウェハ１０１の表面に、Ｃｒ金属を原料とした電子ビーム真空蒸着法によりＣｒを蒸着させる。そして、Ｃｒの島状結晶１０２が形成されたところで蒸着を停止する。得られた島状結晶１０２も（１００）面に配向しており、ピッチが２５０ｎｍで、単結晶シリコンウェハ１０１の表面にほぼ均等にかつ緻密に形成されていた。
【００３２】
図１（ｃ）は、島状結晶１０２の上に、針状結晶１０３を形成した状態を示す。このような状態の基板を得るためには、まず、島状結晶１０２が形成された単結晶シリコンウェハ１０１を、ＴＥＯＳ（テトラエトオキシシラン）ガス雰囲気下に曝し、基板温度２００℃、ガス圧５０Ｐａの条件下で周波数１３．５６ＭＨｚの高周波を印可することにより放電プラズマを発生させる。そして、ＣＶＤ（化学蒸着法：Chemical vapor deposition）法により、島状結晶１０２の上にＳｉの結晶を成長させて針状結晶１０３を形成する。結晶の成長は、針状結晶１０３の大きさが、直径２５０ｎｍ、高さ８００ｎｍの円錐形状となったところで停止する。なお、針状結晶１０３は、反射防止構造体が形成された部材を使用する際に反射を抑制すべき光の波長（以下、使用波長と称す）以下のピッチでアレイ状に形成され、かつ、アスペクト比が１以上となるようにすることが好ましい。
【００３３】
上記のように製造された針状結晶１０３の集合体である反射防止構造体は、直径３００ｍｍの大面積を有する単結晶シリコンウェハ１０１の表面においても均一に形成することができた。
【００３４】
また、針状結晶１０３が形成された単結晶シリコンウェハ１０１の反射率を測定したところ、０．５％と非常に小さい値であった。なお、針状結晶１０３が形成されていない、表面が鏡面研磨された状態の単結晶シリコンウェハ表面１０１の反射率は、約３０％である。これにより、針状結晶１０３を形成することで、すなわち反射防止構造体を形成することで、良好に反射率の低減が図れることが明らかである。
【００３５】
また、ここでは図示されていないが、円筒形シリコン基板（直径８０ｍｍ、高さ１５０ｍｍの円筒形状）を用いて、その外周面に、上記と同様の方法によって配向性を有する針状結晶を形成した。ここでいう配向性とは、結晶方向が一定方向に配列された状態を示す。得られた円筒形シリコン基板は、その外周面を構成する曲面部分について、配向性を有する針状結晶が均一に形成されていた。また、針状結晶を形成した後の円筒形シリコン基板の外周面における反射率を測定したところ、上記した平板基板と同様に約０．５％であった。
【００３６】
上記のように製造された部材は、例えば、レンズ、プリズム、フィルター、光学シート、および回折格子などの光学素子や、レンズ鏡筒のような光学素子を保持するための機構部品等の光学部品を、射出成形やプレス成形する際に使用される電鋳型として好適に使用できる。
【００３７】
以上のように本実施形態によれば、ＣＶＤ法のように部材を気体と接触させることにより反射防止構造体を形成するため、処理面積の大きな部材や曲面や複雑な形状を有する部材であっても、反射防止構造体を均一に形成することができる。したがって、各種の部材への適用が可能である。また、短時間に反射防止構造体を形成することができるため、コストの削減が図れる。
【００３８】
また、上記説明では、ＣＶＤ法によりＳｉの針状結晶１０３を単結晶シリコンウェハ１０１の表面に形成した例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＣＶＤ法に代えて気相エピタキシー（ＶＰＥ）法、および分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法のうちのいずれかの方法を適用できる。また、Ｓｉの針状結晶１３だけでなく、炭素（Ｃ）、窒化珪素（ＳｉＣ）、二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）、および窒化硼素（ＢＮ）の中から選ばれる少なくとも１種類を含む結晶を成長させて針状結晶とすることもできる。
【００３９】
（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態で説明した製造方法を用いて、光学素子としてのスクリーン表面に反射防止構造体を形成した例を挙げて説明する。図２は、本実施形態に係る映像拡大装置の構成を示す模式図である。図中矢印は、光の光路を示している。図２において映像拡大装置は、スクリーン１、反射ミラー２、投写レンズ３、および表示素子４を備える。スクリーン１は、４０インチのサイズであり、光の入射側にある表面の全面には、第１の実施形態と同様の方法で形成された針状結晶の集合体である反射防止構造体５を備える。この反射防止構造体５が形成された表面の反射率は、約０．６％であった。
【００４０】
図２において、表示素子４に映し出された映像は、投写レンズ３を透過して反射ミラー２に到達し、この反射ミラーで反射されることによりスクリーン１に到達する。スクリーン１の光の入射面には、上述のように反射防止構造５が形成されているため、ほとんどの入射光はスクリーン１を透過し、反射して反射ミラー２へと向かう光線は無いに等しい。
【００４１】
以上のように本実施形態によると、反射防止構造体を有するスクリーンとすることで、このスクリーンを備えた映像拡大装置は、投写レンズ３を透過した表示素子４からの光は、反射することなく可視光全域に亘って全て透過し観察者の方向へと進むため、２重の像となる不要な反射光は存在しなくなる。また、反射防止構造体に対する入射角の変化による反射率の変化を少なくすることができ、不要な反射光を効果的に抑えることができ、スクリーン周辺部においても必要な透過光の光量を大きくすることができる。なお、上記のように構成された映像拡大装置に組み込んだ状態での、上述のような表面反射率を有するスクリーン１の反射率は、平均で約０．４％であり、実使用上において問題のないレベルのものであった。
【００４２】
（第３の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態で説明した製造方法を用いて、光学素子として、太陽電池に使用されるシリコン基板を用い、この表面に反射防止構造体を形成した例を挙げて説明する。図３は、本実施形態に係る太陽電池に使用されるシリコン基板を製造する過程における各段階での基板の断面図である。
【００４３】
図３（ａ）は、太陽電池に使用するためのシリコン基板の状態を示す断面図である。このシリコン基板１１は、単結晶あるいは多結晶のシリコンにて形成されており、その表面１２には、後述の各種処理が施される。シリコン基板１１には、一般的に、ｐ型基板が用いられる。
【００４４】
図３（ｂ）は、シリコン基板１１の表面１２に、拡散剤１３をスピンコートにより塗布した状態を示す。図３（ｃ）は、拡散剤１３が塗布されたシリコン基板１１に、ｎ+ 型の拡散層１４を形成した状態を示す。拡散層１４は、ｐ型のシリコン基板１１の表面にリンや砒素などの不純物を導入して、ベーキングによる拡散処理を施すことにより形成される。
【００４５】
図３（ｄ）は、拡散層１４が形成された基板から拡散剤１３を除去した状態を示す。拡散剤１３の除去は、化学処理により行われ、残滓は完全に除去される。
【００４６】
図３（ｅ）は、基板の表面に反射防止構造体を形成した状態を示す。このような状態の基板を得るためには、まず、シリコン基板１１の表面に、実施の形態１と同様の方法により、配向性を有する針状結晶１５を形成する。これにより針状結晶１５の集合体である反射防止構造体が形成される。なお、針状結晶１５のピッチは４００ｎｍであり、高さは６００ｎｍであった。また、シリコン基板１１の表面反射率は、約０．８％であった。
【００４７】
図３（ｆ）は、仕上がり後の太陽電池の状態を示す。このような状態の基板を得るためには、まず、針状結晶１５が形成されたシリコン基板１１の表面１２に表電極１６を形成する。次いで、シリコン基板１１の裏面に裏電極１７を形成する。これにより、ｐｎ接合を有するシリコン基板１１を用いた太陽電池が得られる。
【００４８】
上記のように製造された本実施形態に係る太陽電池は、シリコン基板１１の表面に反射防止構造体が形成されていたため、太陽電池において感度の高い波長領域（５００〜１１００ｎｍ）である光をほとんど反射することなくシリコン基板上に取り込むことができた。これにより、高い光利用効率が得られた。
【００４９】
なお、太陽電池に使用されるシリコン基板は、上記従来例で説明したエッチング処理によって反射防止構造体を形成しようとすると、シリコン基板の表面が劣化するため、蒸着やスパッタ等によって反射防止膜を形成することしかできなかったが、本実施形態においては、第１の実施形態で説明した反射防止構造体の製造方法を適用することにより、従来は反射防止処理を施すことができなかった部分にも反射防止処理を施すことが可能となった。
【００５０】
（第４の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態で説明した製造方法を用いて、光学部品として、レンズ鏡筒を用い、この表面に反射防止構造体を形成した例を挙げて説明する。図４は、本実施形態に係るレンズ鏡筒の光軸に垂直な方向で切断した状態を示す断面図であり、図５は、本実施形態に係るレンズ鏡筒を光軸２７に平行な方向で切断した状態を示す断面図である。
【００５１】
図４および図５において、レンズ鏡筒２１は、円筒状の側面形状を有する基材２２を有する。基材２２は、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等の樹脂中にシアン、マゼンタ、イエロー等の色素を混ぜることによって得られる黒色染料（例えば、有本化学工業社製の商品名：Ｐｌａｓｔ Ｂｌａｃｋ ８９５０または８９７０）等の染料を含有させることによって得られた黒色材料や、黒色染料の代わりにカーボンブラック等の顔料を混ぜることにより光を吸収するように構成された材料にて形成される。
【００５２】
基材２１の内面には、反射防止構造体２３が形成されている。反射防止構造体２３は、第１の実施形態と同様の方法により形成されたものであり、ここでは、入射光より小さいピッチ、すなわち１５０ｎｍピッチ、高さ４００ｎｍの配向性を有する針状結晶の集合体で構成されている。
【００５３】
また、上記のように構成されたレンズ鏡筒２１の内部には、図５に示すように、レンズ２４、２５および２６が光軸２７の同軸上に配置されている。このような構成を有するレンズ鏡筒２１の内面には、図５においてレンズ２４の側から入射する包括画角以上の光束や、レンズレンズ２４、２５および２６の表面の反射で発生する迷光が、入射する。しかしながら、本実施形態に係るレンズ鏡筒２１では、入射光束は反射防止構造体２３により効率よく吸収されるため、不要光の反射が抑制されることとなり、ゴーストやフレアの発生を解消して、コントラストの良好な撮像を実現できる。また、第１の実施形態に係る製造方法を適用することで、レンズ鏡筒２１の内面に反射防止処理を容易に施すことができた。
【００５４】
なお、上記説明では、円筒状の側面形状を有する基材を備えたレンズ鏡筒を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、円錐台形状の側面形状を有する基材を備えたレンズ鏡筒であっても良い。
【００５５】
（第５の実施形態）
本実施形態では、光束の少なくとも一部を遮蔽するように構成された遮光部材に反射防止構造体を設けた例について説明する。遮光部材とは、レンズキャップ、撮像光学系に配置される開口絞りやフレアカット絞り、および迷光防止部品等であり、このような遮光部材においても、入射光の反射が生じるとゴーストやフレアが生じる。そこで、本実施形態では、遮光部材に第１の実施形態で説明した製造方法により反射防止構造体を形成することにより、これらの現象が解消された撮像光学系について説明する。
【００５６】
まず、開口絞りに反射防止構造体を設けた例を挙げて説明する。図６は、本発明の第５の実施形態に係る開口絞りの構成を示す斜視図である。図６において開口絞り３１は、所望の光学系の明るさ（Ｆナンバー）となるような円形開口部３０と、円形開口部３０の内側に形成された内側面３２とを有する。ここで、円形開口部３０の直径は３ｍｍであり、内側面３２の幅は０．２５ｍｍである。開口絞り３１を構成する円環状の基材は、黒色材料にて形成されており、このような黒色材料は、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の樹脂材料に、シアン、マゼンタ、イエロー等の色素を混ぜることによって得られる黒色染料（例えば、有本化学工業社製の商品名Ｐｌａｓｔ Ｂｌａｃｋ ８９５０または８９７０）等の染料を含有させることによって得られる。あるいは、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の樹脂材料にカーボンブラック等の顔料を含有させることによっても得られる。
【００５７】
開口絞り３１の内側面３２には、第１の実施形態と同様の方法により、ピッチ１５０ｎｍ、高さ４００ｎｍの針状結晶が形成されている。これは、入射光として可視光を用いた場合の、可視帯域波長（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）よりも小さいピッチで、かつ、当該ピッチの１倍以上の高さを有する反射防止構造体に相当する。このようなに開口絞り３１の内側面３２に光吸収機能を持たせた構成とすることで、内側面３２での反射光による迷光が低減する。
【００５８】
なお、上記説明では、入射光として可視光を想定して反射防止構造体のピッチを設定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、入射光には、可視光の他に、紫外光（紫外帯域波長：１５０ｎｍ〜４００ｎｍ）、近赤外光（近赤外帯域波長：７００ｎｍ〜２μｍ）、及び遠赤外光（遠赤外帯域波長：２μｍ〜１３μｍ）を用いることもできる。このような場合には、反射防止構造体のピッチは、それぞれの光の波長よりも小さいピッチとなるように形成される。また、このような場合においても、反射防止構造体のアスペクト比は、当該ピッチの１倍以上あるいは３倍以上のであることが望ましい。
【００５９】
次に、レンズキャップに反射防止構造体を設けた例について説明する。図７は、本実施形態に係るレンズキャップの斜視図である。本実施形態に係るレンズキャップ３３は、撮像に必要な光束を遮ることのない範囲で迷光発生の要因となる光束のみを遮蔽する円形開口部３３ａと、その内側に形成された内側面３４とを有する。レンズキャップ３３は、上記した開口絞り３１と同様に、黒色染料やカーボンブラック等により黒色に着色されている。円形開口部３３ａの直径は２ｍｍであり、内側面３４の幅は０．２５ｍｍである。内側面３４には、第１の実施形態と同様の方法により、ピッチ１５０ｎｍ、高さ４００ｎｍの針状結晶が形成されており、これにより反射防止構造体が構成されている。
【００６０】
反射防止構造体は、入射光として可視光を用いた場合を想定して形成したものであり、可視帯域波長（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）よりも小さいピッチで、かつ、当該ピッチの１倍以上の高さを有する反射防止構造体に相当している。このようなにレンズキャップ３３の内側面３４に光吸収機能を持たせた構成とすることで、内側面３４での反射光による迷光が低減する。
【００６１】
次に、上記したレンズ鏡筒３５内に、上述の開口絞り３１やレンズ等を配置した撮像光学系について説明する。図８は、本実施形態に係る撮像光学系の断面図である。図８において、レンズ鏡筒３５の内部には、開口絞り３１、レンズ３６、３７および、レンズキャップ３３が装着されたレンズ３８が、光軸３９上に同軸に配置されている。レンズ鏡筒３５においては、レンズ３６の側から入射する包括画角以上の光束や、レンズ３６、３７および３８の表面反射で発生する迷光が開口絞り３１あるいはレンズキャップ３３の内側面に入射する。しかし、本実施形態に係る撮像光学系においては、これらの入射光束は、開口絞り３１やレンズキャップ３３に形成された反射防止構造体によって効率よく吸収されるため、ゴーストやフレアの発生が抑制され、コントラストの良好な撮像を実現できる。
【００６２】
（第６の実施形態）
図９は、本発明の第６の実施形態に係るハロゲン電球の構成をし、図９（ａ）は、ハロゲン電球全体の構成を示し、図９（ｂ）は、ハロゲン電球の外表面に形成された反射防止構造体の拡大模式図を示す。
【００６３】
図９（ａ）において、ハロゲン電球は、気密容器４１、フィラメント４２、一対の内部導入線４３、および一対の外部導入線４４を備える。気密容器４１は、透光性の容器であり、硬質ガラスにて形成されている。また、気密容器４１は、主要部４１ａ、ネック部４１ｂ、封止部４１ｃ、及び排気チップ部４１ｄを備え、その内部には、ハロゲンガスおよび不活性ガスが封入されている。フィラメント４２は、気密容器４２のほぼ中心軸上に配置されている。
【００６４】
ここで、気密容器４１を構成する主要部４１ａの表面および内面には、図９（ｂ）に示す反射防止構造体４０が形成されている。図９（ｂ）において、反射防止構造体４０は、第１の実施形態と同様の方法により形成されたシリコンの単結晶からなるものであり、配向性を有する針状結晶の集合体で構成されている。反射防止構造体４０のピッチｐは２００ｎｍであり、高さｈは３００ｎｍである。このような反射防止構造体４０は、可視光領域の光の波長よりも十分に小さい構造であるため、気密容器４１の表面における反射率が低下し、可視光を効率良く放出できるためハロゲン電球の明るさが平均で５％上昇した。この結果、消費電力を約５％抑えられるハロゲン電球を実現できた。
【００６５】
なお、上記説明では、反射防止構造体４０は、気密容器４１の内面および外面の両方の面に形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射防止構造体４０は、気密容器４１の内面または外面の少なくとも一方の面の一部に形成されるものであっても良い。また、上記説明では、反射防止構造体４０をシリコン単結晶で構成した例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＳｉＯ2などの他の材料でも同様の効果が得られる。また、上記説明では、気密容器４１の内面および外面から突出した突起にて構成された反射防止構造体４０を例に挙げて説明したが、突起に代えて気密容器４１の表面に反射防止構造体４０と同様の形状、すなわち同ピッチで反射防止構造体４０の高さ分だけの深さを有する窪みを形成しても、同様の効果が得られる。さらに、上記説明では、反射防止構造体４０のピッチおよび高さを可視光を効率良く放出するように設定した例を挙げて説明したが、本発明は可視光のみに限定されるものではなく、赤外光についても適用できる。
【００６６】
（第７の実施形態）
図１０は、本発明の第７の実施形態に係る平面型蛍光灯の構成を示し、図１０（ａ）は、平面型蛍光灯の構成を示す斜視図であり、図１０（ｂ）は平板ガラスに形成された反射防止構造体５０の拡大模式図である。図１０（ａ）において、平面型蛍光灯は、内面側に蛍光体が塗布されることにより蛍光膜（図示せず）が形成された一対の平板ガラス５１と、平板ガラス５１の間に設けられた側面板５２と、平板ガラス５１の両端部に配置された一対の放電電極５３とを備える。平板ガラス５１の表面には、図１０（ｂ）に示す反射防止構造体５０が形成されている。
【００６７】
図１０（ｂ）において、反射防止構造体５０は、第１の実施形態と同様の方法により形成されたシリコンの単結晶からなるものであり、配向性を有する針状結晶の集合体で構成されている。反射防止構造体５０のピッチｐは２００ｎｍであり、高さｈは３００ｎｍである。このような反射防止構造体５０は、可視光領域の光の波長よりも十分に小さい構造であることから、平板ガラス５１の表面における反射率が低下するため、可視光全域でより明るい照明光源を得ることができる。
【００６８】
（第８の実施形態）
図１１は、本発明の第８の実施形態に係る赤外用レンズの構成を示し、図１１（ａ）は、赤外用レンズ６１の構成を示す側面図であり、図１１（ｂ）はレンズ表面に形成された反射防止構造体６０の拡大模式図である。図１１（ａ）において、赤外用レンズ６１は、シリコン製のレンズであり、レンズ表面の少なくとも有効径の内部の範囲には、図１１（ｂ）に示す反射防止構造体６０が形成されている。
【００６９】
図１１（ｂ）において、反射防止構造体６０は、第１の実施形態と同様の方法により形成されたシリコンの単結晶からなるものであり、配向性を有する針状結晶の集合体で構成されている。反射防止構造体６０のピッチｐは６００ｎｍであり、高さｈは９００ｎｍである。このような反射防止構造体６０は、赤外波長（波長３〜５μｍ帯、及び８〜１２μ帯）の範囲の光の波長よりも十分に小さい構造であることから、反射率が０．４％まで低下した。
【００７０】
このように、本実施形態に係る反射防止構造体を備えた赤外用レンズは、角度依存性が少なく、より良好な透過率をレンズ全域に亘って得ることができるため、特に微弱光を計測するような赤外用途ではより好ましい。一方、従来の赤外用レンズのように、表面に蒸着薄膜により形成された反射防止膜を備えたものは、反射率の角度依存性があるため、光の入射角がレンズの箇所によって異なるような場合には、レンズの全域に亘って良好な反射防止効果を得ることが困難である。
【００７１】
なお、上記説明では、シリコン製の赤外用レンズ６１を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、赤外用レンズ６１の材料には、ゲルマニウム等の赤外線を透過する材料であれば適用可能である。また、上記説明では、反射防止構造体６０をシリコン単結晶で形成した例を挙げて説明したが、ＳｉＯ2等の他の材料でも同様の効果が得られる。
【００７２】
（第９の実施形態）
図１２は、本発明の第９の実施形態に係る発光ダイオードの構成を示し、図１２（ａ）は、発光素子としての発光ダイオードの構成を示す斜視図であり、図１２（ｂ）は発光ダイオードの表面に形成された反射防止構造体７２の拡大模式図である。図１２（ａ）において、発光ダイオードは、ｐ電極７１、反射防止構造体７２、ｐ型半導体７３、発光層７４、ｎ型半導体７５、およびｎ電極７６を備える。ｐ型半導体７３には、ｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0．4Ａｓを用い、ｎ型半導体７５にはｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4を用い、発光層７４にはｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓを用いた。
【００７３】
発光ダイオードの光射出面に形成された反射防止構造体７２は、図１２（ｂ）に示すように配向性を有する針状結晶の集合体で構成されており、この反射防止構造体７２は、第１の実施形態と同様の方法により形成されたシリコンの単結晶からなる。反射防止構造体７２のピッチは３００ｎｍであり、高さは５００ｎｍである。
【００７４】
上記のように構成された発光ダイオードにおいて、ｎ電極７６およびｐ電極７１に電圧を加えると、発光層７４から６６０ｎｍの波長の光が放出された。放出された光は、発光ダイオードの上部へと伝播し、ｐ型半導体７３、反射防止構造体７２を通って、発光ダイオードの外部へ放出された。
【００７５】
ここで、本実施形態に係る発光ダイオードと反射防止構造体７２を設けていない従来の発光ダイオードとを用いて、発光ダイオードの放射光強度を調べたところ、本実施形態に係る発光ダイオードは、従来の発光ダイオードに比べて、約１０％放射光強度が大きかった。これは、本実施形態に係る構成により、ｐ型半導体７３の内部を通った光が射出面で反射が抑えられ、ほぼ全て外部へ放出されたためである。
【００７６】
このように本実施形態に係る発光ダイオードによると、放射光強度の高いものとすることができる。また、本実施形態に係る構成は、発光ダイオードだけでなく半導体レーザーなどの半導体発光素子に適用することで、光取り出し効率の向上が図れる。
【００７７】
（第１０の実施形態）
図１３は、本発明の第１０の実施形態に係るフォトダイオードの構成を示し、図１３（ａ）は、受光素子としてのフォトダイオードの構成を示す断面図であり、図１３（ｂ）はフォトダイオードの表面に形成された反射防止構造体８２の拡大模式図である。図１３（ａ）において、フォトダイオードは、ｐ電極８１、反射防止構造体８２、ＳｉＯ2層８３、ｐ型半導体８４、ｎ型半導体８５、およびｎ電極８６を備える。
【００７８】
フォトダイオードの光入射面には、図１３（ｂ）に示す反射防止構造体８２が形成されており、この反射防止構造体８２は、第１の実施形態と同様の方法により形成された配向性を有する針状結晶の集合体である。反射防止構造体８２のピッチは３００ｎｍであり、高さは５００ｎｍである。
【００７９】
上記のように構成されたフォトダイオードでは、反射防止構造体８２の上部から入射した光は、反射防止構造体８２およびＳｉＯ2 層８３を通って、ｐ型半導体８４に到達する。ｐ型半導体８４に到達した光は、半導体の内部で光電変換が行われ、ｐ電極８１およびｎ電極８６の電位差として出力される。
【００８０】
ここで、本実施形態に係るフォトダイオードと反射防止構造体７２を設けていないフォトダイオードとを用いて、フォトダイオードへの入射光強度と出力電圧との関係を調べた。具体的には、フォトダイオードへの入射光として波長６３２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザー光を用い、本実施形態に係るフォトダイオードと反射防止構造体７２を設けていないフォトダイオードとに、それぞれ等しい強度の光を入射したところ、本実施形態に係るフォトダイオードは、従来のフォトダイオードに比べて、約１０％出力電圧が高かった。これは、本実施形態に係るフォトダイオードの反射光強度が、反射防止構造体を設けていないフォトダイオードに比べて、１０分の１以下に減少することに基因する。
【００８１】
このように本実施形態に係るフォトダイオードによると、フォトダイオードの反射光強度を低減させて高い出力電圧を得ることができる。また、本実施形態に係る構成は、フォトダイオードだけでなくＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージセンサーなどの受光素子に適用することで、光電変換効率の向上が図れる。また、受光素子からの反射光を防ぐことができるため、レーザー光学系に用いた場合には光学系のＳ／Ｎを向上させることができ、撮像光学系に用いた場合には、ゴーストやフレアを減少できる。
【００８２】
（第１１の実施形態）
図１４は、本発明の第１１の実施形態に係る光変調器の構成を示し、図１４（ａ）は、光変調素子としての光変調器の構成を示す斜視図であり、図１４（ｂ）は光変調器の表面に形成された反射防止構造体９２の拡大模式図である。図１４（ａ）において、光変調器は、ニオブ酸リチウム基板９１、反射防止構造体９２、変調信号発生器９３、抵抗９４、電極９５、および光導波路９６を備える。
【００８３】
光変調器のベースとなるニオブ酸リチウム基板９１の入射端面及び射出端面には、図１４（ｂ）に示す反射防止構造体９２が形成されており、この反射防止構造体９２は、第１の実施形態と同様の方法により形成された配向性を有する針状結晶の集合体である。反射防止構造体９２のピッチは６００ｎｍであり、高さは９００ｎｍである。
【００８４】
上記のように構成された光変調器では、左側光導波路９６から光を入射させると、入射した光は反射防止構造体９２を通過して光導波路９６内を伝播し、光導波路９６の途中で２つに分岐して、再び１つの光導波路９６に結合する。光導波路９６が結合した後の光は、分岐区間における位相差に基づく干渉光となる。また、右側導波路９６の端面からは、干渉光が反射防止構造体９２を通って出力される。ここで、波長１．５５μｍの赤外光を光導波路９６に入射し、変調信号発生器９３を通して光導波路９６に電圧が印加されると、印加電圧に応じて、出力光の光強度が変化した。
【００８５】
ここで、比較のために、本実施形態に係る光変調器と反射防止構造体を設けていない光変調器とを用いて出力光の強度変化を調べたところ、本実施形態に係る光変調器の出力光強度は、反射防止構造体を設けていない光変調器に比べて、約１０％高くなった。このように本実施形態の構成は、光変調器の光利用効率の向上に好適であり、また、素子からの反射光を防ぐことが出来るため、光学系のＳ／Ｎが向上する。
【００８６】
上記第９の実施形態〜第１１の実施形態で説明したように、本発明に係る発光素子、受光素子、および光変調器などの光学素子は、入射面、射出面、素子の内部の面における反射が減少し、光の利用効率が向上し、また、反射防止構造体を有する素子からの反射光が減少するため、迷光による光学系のＳ／Ｎの低下、反射光の再入射による発光素子の不安定化を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、反射防止効果が要求されるレンズ素子、プリズム素子およびミラー素子などの光学素子のほかに、スクリーン、レンズ鏡筒、遮蔽部材、蛍光灯などの光学部材、および太陽電池など広く適用可能であり、これらが光学素子あるいは光学部材が搭載される光再生記録装置の光ピックアップ光学系、デジタルスチルカメラなどの撮影光学系、プロジェクタの投影系および照明系、並びに光走査光学系等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る反射防止構造体を有する部材の製造方法を説明する図
【図２】本発明の第２の実施形態に係る映像拡大装置の構成を示す図
【図３】本発明の第３の実施形態に係る太陽電池の製造方法を説明する図
【図４】本発明の第４の実施形態に係るレンズ鏡筒の光軸に垂直な方向で切断した状態を示す図
【図５】同実施形態に係るレンズ鏡筒を光軸に平行な方向で切断した状態を示す図
【図６】本発明の第５の実施形態に係る開口絞りの斜視図
【図７】同実施形態に係るレンズキャップの斜視図
【図８】同実施形態に係る撮像光学系を説明する図
【図９】本発明の第６実施の形態に係るハロゲン電球の構成を説明する図
【図１０】本発明の第７実施形態に係る平板型蛍光灯の構成を説明する図
【図１１】本発明の第８の実施形態に係る赤外線用レンズの構成を説明する図
【図１２】本発明の第９の実施形態に係る発光ダイオードの構成を説明する図
【図１３】本発明の第１０の実施形態に係るフォトダイオードの構成を説明する図
【図１４】本発明の第１１の実施形態に係る光変調器の構成を説明する図
【符号の説明】
【００８９】
１ スクリーン
２ 反射ミラー
３ 投写レンズ
４ 表示素子
５ 反射防止構造体
１１ シリコン基板
１２ 表面
１３ 拡散剤
１４ 拡散層
１５ 針状結晶
１６ 表電極
１７ 裏電極
２１ レンズ鏡筒
２２ 基材
２３ 反射防止構造体
２４、２５、２６ レンズ
２７ 光軸
３０ 円形開口部
３１ 開口絞り
３２ 内側面
３３ レンズキャップ
３３ａ 円形開口部
３４ 内側面
３５ レンズ鏡筒
３６、３７、３８ レンズ
３９ 光軸
４０ 反射防止構造体
４１ 気密容器
４１ａ 主要部
４１ｂ ネック部
４１ｃ 封止部
４１ｄ 排気チップ部
４２ フィラメント
４３ 内部導入線
４４ 外部導入線
５０ 反射防止構造体
５１ 平板ガラス
５２ 側面板
５３ 放電電極
６０ 反射防止構造体
６１ 赤外線用レンズ
７１ ｐ電極
７２ 反射防止構造体
７３ ｐ型半導体
７４ 発光層
７５ ｎ型半導体
７６ ｎ電極
８１ ｐ電極
８２ 反射防止構造体
８３ ＳｉＯ2層
８４ ｐ型半導体
８５ ｎ型半導体
８６ ｎ電極
９１ ニオブ酸リチウム基板
９２ 反射防止構造体
９３ 変調信号発生器
９４ 抵抗
９５ 電極
９６ 光導波路
１０１ 単結晶シリコンウェハ
１０２ 島状結晶
１０３ 針状結晶
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射防止構造体を有する部材およびその製造方法に関し、より特定的には、大面積かつ大面積かつ曲面形状の表面であっても高精度な反射防止構造体を形成できる反射防止構造体を有する部材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な用途に用いられている光学素子や光学部材には、多くの場合、光の反射を防止するために、反射防止機能が求められている。光学素子として、例えば、透過型映像拡大装置に使用されるスクリーンが挙げられる。透過型映像拡大装置に使用されるスクリーンは、投写レンズからの光を観察者の目に到達するように光線を曲げながら光を透過させる機能を持っているが、その表面では、光の反射防止機能を有することが望まれている。これは、表面に反射防止処理が施されていないスクリーンでは、入射するすべての光線を透過させることができず、スクリーンで反射した光線が再度反射ミラーに到達して、再び反射ミラーで反射されることにより再びスクリーンに戻ってしまうため、本来の映像の上に不要な反射光によって像が形成されてしまい、２重の像が表示されるためである。
【０００３】
また、透過型映像拡大装置では、装置の小型化を図るために投写レンズとして広角レンズが用いられる。広角レンズを用いると、スクリーンに対する入射角は大きくなり、スクリーンの最周辺では約４５°になる。一般的には、スクリーンに光学薄膜を利用した反射防止手段を設けて、上記した２重像の解消を図っている（例えば特許文献１）が、光学薄膜を利用した反射防止手段は、入射角が大きくなると反射防止効果が小さくなるという入射角依存性があり、上述のように入射角の大きいスクリーン周辺部では、充分な反射防止効果を発揮できなかった。また、光学薄膜を利用した反射防止手段は、波長依存性もあるため、全ての色について反射防止をすることは非常に困難であった。
【０００４】
また、光学素子としては、太陽電池に使用される、シリコンの単結晶あるいは多結晶で構成されたシリコン基板が挙げられる。このようなシリコン材料にて形成された基板は、感度の高い波長領域で屈折率が３．５〜４程度もあるため、基板表面での反射率は約３０％にもなり、光の利用効率を大きく損ねていた。そのため、太陽電池に使用されるシリコン基板には、表面に酸化チタン（ＴｉＯ2 ）や窒化シリコン（ＳｉＮｘ）などで形成された反射防止膜を多層に重ねることで、反射防止の特性や光の利用効率を向上させる検討がなされているが、製造工程数が複雑であるため、非常に生産コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
また、光学部品としては、投影レンズ系あるいは撮像光学系などで使用されるレンズ鏡筒が挙げられる。レンズ鏡筒の内面において光の反射が生じると、ゴーストやフレアとなって映像品質を低下させる原因となる。また、光学部品として、光学系の明るさの指標であるＦナンバーを調整する開口絞りや、レンズに装着して使用するレンズキャップ、迷光の発生を抑制するための迷光防止部材や、軸外光束のフレアをカットするためのフレアカット絞り等の遮光防止部材がある。これらの遮光防止部材の内側面において不要光の反射が生じると、この反射光が迷光となる場合があり、ゴーストやフレアとなって映像品質を低下させることとなる。そのため、このような遮光防止部材の内側面にも反射防止膜を形成することが望まれているが、現状の技術ではこのような部位への反射防止膜の形成は困難である。
【０００６】
また、光学素子にはハロゲン電球も含まれる。ハロゲン電球は、照明用の光源として用いられるだけでなく、ハロゲン電球が赤外線を出すことから熱源として暖房器具などの用途にも用いられている。ハロゲン電球の表面には、可視光や赤外線の透過率が高い薄膜を蒸着して形成するが、このような薄膜は、生産性の点で問題がある。また、電球の形状によっては、蒸着による薄膜を高精度に形成できないことがある。
【０００７】
また、光学素子には、液晶パネルのバックライトとして利用される平板型蛍光灯も含まれる。液晶パネルは、薄型で消費電力が少ないという利点があるため、テレビ受像機の他に、パーソナルコンピュータのディスプレイなどに用いられるものであるが、液晶パネルに使用される液晶自身は非発光体である為、上述のように、バックライトとして平面型蛍光灯等が用いらえる（例えば、特許文献２）。ところで、ディスプレイとしての輝度を確保するには、平板型蛍光灯の表面における光の透過率が可視域の全体に亘って高いことが好ましいことから、液晶パネルには、従来より、可視域における透過率の高いソーダガラスなどの材料が用いられている。そして、このソーダガラスに反射防止薄膜を蒸着して反射防止性能を付与しているが、このような反射防止膜には、上述のように波長依存性があるため、可視光全域における十分な反射防止効果は得られていない。
【０００８】
また、光学素子には、温度センサーや人体の検出などに用いられる赤外線用レンズも含まれる。人体の位置や体温を測定する焦電型の赤外線センサーでは、人体の温度（体温）が３００Ｋ付近である為、赤外線の波長が８μｍ〜１２μｍにあたる。それより高温、例えば炎を検知する為の監視用カメラなどの場合には、炎からの赤外線の波長が３〜５μｍにあたる。これらの波長を透過する材料として、比較的安価な単結晶珪素、すなわちシリコン（Ｓｉ）、高価であるが性能のよいゲルマニウム（Ｇｅ）、亜鉛化セレン（ＺｎＳｅ）等の材料が研磨や切削を施すことによりレンズやフィルターとして用いられている（例えば非特許文献１）。赤外線用の光学系に用いるシリコンや、ゲルマニウム等の材料は一般に屈折率が高いため、ＴｉＯ2 やＳｉＮｘ などの多層膜からなる反射防止膜を形成する必要があった。しかしながら、ＴｉＯ2 やＳｉＮｘ などを多層化するには製造工程が複雑になり、高価格化が問題となる。
【０００９】
さらに、光学素子には、発光素子、受光素子、光変調素子（光変調器）なども含まれる。これらの素子の多くは、高屈折率材料より構成されており、反射率が非常に大きい。光学素子の入射および射出端面において、反射光は光学素子における光の利用効率を低下させ、また、反射光が他の光学素子に入射し、悪影響を及ぼす。そこで、従来より、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、ＴｉＯ2、ＳｉＮｘ、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）などの薄膜を、前記した素子表面に単層あるいは複層形成して反射防止膜を構成し、反射光を減少させていた。しかし、高屈折率材料における反射防止膜の性能を向上させるためには、製造工程が複雑になる上、高価格化が問題となる。
【００１０】
上述のように、光学素子や光学部品などの部材に反射防止処理を施す手法として、蒸着やスパッタリングなどにより反射防止膜を形成する方法では、反射防止膜の入射角度依存性や波長依存性によって十分な射防止効果が得られず、また、反射防止膜の多層化による製造工程の複雑化や、鏡筒内面などのように複雑形状面への形成が困難という問題がある。そこで、これらの問題を改善するものとして、近年、光学素子あるいは光学部材の表面に、反射防止構造体を形成する方法が提案されている。（特許文献４）
【００１１】
反射防止構造体とは、より具体的には、微細な凹凸形状の集合体であり、凹凸形状は光学素子や光学部材の光学機能面に入射する光の波長以下のピッチで形成されており、凹凸形状のピッチと高さの比であるアスペクト比は１以上である。一般に、光の反射は、屈折率が急激に変化する箇所で発生するが、このようなピッチおよびアスペクト比を有する反射防止構造体を形成することで、表面の急激な屈折率変化は解消されて、滑らかな屈折率分布が形成される。これにより、光学素子や光学部材の光学機能面に入射する光はほとんど全て光学素子の内部に進入し、光学素子の表面からの光の反射を防止することができる。したがって、上記した微細凹凸形状からなる反射防止構造体を設けることで、従来の反射防止層で問題でとなっていた波長依存性及び入射角依存性の問題は解消される。
【００１２】
反射防止構造体を形成する方法としては、上記した特許文献４に記載されたものがある。この方法では、まず、石英ガラスやシリコン等からなる光学素子あるいは光学部材の表面に、電子ビーム（ＥＢ）描画法などにより、直接にサブミクロンピッチのパターンのマスクを形成する。次に、得られたマスクを用いて、光学素子材料のマスクで覆われた以外の部分をドライエッチングにより微細加工する。
【特許文献１】特開２００１−１２７８５２号公報
【特許文献２】特表平６−５０６２４号公報
【特許文献３】特開平５−６０９０１号公報
【特許文献４】特開２００１−２７２５０５号公報
【非特許文献１】佐伯利一 外，三菱電機技報，三菱電機株式会社，Ｖｏｌ．５１ ＮＯ．１１（１９９７） ＰＰ．７４５−７４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献４に記載の方法のように、ドライエッチングを用いた微細加工法では、用いる光学材料によっては、エッチング処理後の表面が荒れてしまったり、エッチングレートが非常に遅くなることがあり、使用できる光学材料が限定されるという問題がある。
【００１４】
また、ＥＢ描画を用いる方法では、加工に非常に長い時間を要する。描画するパターン形状や条件にもよるが、例えば、５ｍｍ角の領域に０．２５μｍピッチで円形のパターン（直径０．２０μｍ）を描画するには、約５時間の描画時間を要する。したがって、例えば、カメラ鏡筒の内面全体に対応する面積（５０ｍｍ角）に描画するには、５００時間もの描画時間が必要となり、直接に、光学材料に反射防止構造体を形成して量産することは現実的に不可能である。さらに、ＥＢ描画法を用いる方法では、レンズなどの曲面形状や、鏡筒内面の円筒内部などの複雑な形状の表面に微細パターンを描画することは非常に困難である。
【００１５】
それ故に、本発明は、大面積で曲面形状あるいは複雑形状の表面であっても、高精度な反射防止構造体を有する部材およびそ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】
【００１６】
上記課題を解決する発明は、反射防止構造体を備えた部材に向けられており、この部材の表面に形成された反射防止構造体は、触媒機能を有する核結晶を介して表面に形成された針状結晶の集合体である。このような構成とすることで、大面積でかつ曲面形状あるいは複雑形状を有する表面であっても、高精度な反射防止構造体を有する部材が実現できる。
【００１７】
本発明における部材とは、光学素子または光学部品である。また、針状結晶は、配向性を有することが好ましい。また、針状結晶は、部材において反射を抑制すべき光の波長以下のピッチでこの該部材の表面にアレイ状に形成されており、アスペクト比は１以上である。
【００１８】
本発明では、上述のように、大面積を有する部材であっても反射防止構造体を有する部材とすることができるため、映像拡大装置に使用されるスクリーンのような部材に適用することができる。映像拡大装置は、スクリーンに加えて、表示素子、投写レンズ、および反射ミラーを備えるものであり、反射防止構造体は、スクリーンの全面に形成される。
【００１９】
また、本発明は、太陽電池に使用されるシリコン基板のような部材に適用することもできる。このとき、反射防止構造体は、受光素子の受光面に形成される。
【００２０】
また、本発明は、レンズ鏡筒のような部材にも適用できる。レンズ鏡筒は、円筒状又は円錐台形状の側面形状を有する基材を有するものであり、反射防止構造体は、基材の内面の少なくとも一部に形成される。
【００２１】
また、本発明は、部材として、光束の少なくとも一部を遮蔽するように構成された遮光部材を用いることもできる。遮光部材は、円環状または円筒状の基材と、基材の少なくとも一部に形成された開口部とを有するものであり、反射防止構造体は、開口部の内側面に形成される。遮光部材とは、レンズキャップまたは撮像光学系に配置される開口絞り、フレアカット絞り、および迷光防止部品から選ばれるいずれかである。
【００２２】
また、本発明は、部材として、ハロゲン電球に使用される透光性の気密容器にも適用できる。ハロゲン電極は、気密容器に加えて、密容器のほぼ中心軸上に位置するフィラメントと、密容器内に封入されたハロゲンガス及び不活性ガスとを有するものであり、反射防止構造体は、気密容器の内面または外面の少なくとも一方の面の一部に形成される。
【００２３】
また、本発明は、部材として、平面型蛍光灯に使用される平板ガラスにも適用できる。平面型蛍光灯は、複数の平板ガラスが所定の間隔で対向するように配置されているガラス容器と、ガラス容器の内面側に形成された蛍光膜と、ガラス容器内に配置された少なくとも一対の放電電極とを備えるものであり、反射防止構造体は、平板ガラスの表面側に形成される。
【００２４】
また、本発明は、部材として、赤外線を透過する材料を用いて構成された赤外線用レンズにも適用できる。反射防止構造体は、赤外線用レンズの少なくとも有効径内に形成される。ここで、赤外線の波長域は、３〜５μｍまたは８〜１２μｍのいずれかであることが好ましい。
【００２５】
さらに、本発明は、部材として、発光素子、受光素子、および光変調素子から選ばれるいずれかの素子にも適用できる。反射防止構造体は、素子表面、素子側面、および素子内部に含まれる屈折率の異なる境界面の少なくとも１面以上に形成される。
【００２６】
また、本発明は、反射防止構造体を有する部材の製造方法にも向けられている。この製造方法では、まず、部材の表面に触媒機能を持った核形成を行う。次に、核の上に結晶を成長させることにより針状結晶の集合体で構成された反射防止構造体を形成する。ここで、反射防止構造体を形成する工程は、化学蒸着法、気相エピタキシー法、あるいは分子線エピタキシー法のうちのいずれかの方法により行い、核の上には、炭素、珪素、炭化珪素、窒化硼素、二酸化珪素の中から選ばれる少なくとも１種類を含む結晶を成長させる。このように、部材の表面に形成された核の上に針状結晶を形成することで、一度に大面積を有する部材の表面に高精度な反射防止構造体を容易に形成することができる。また、曲面あるいは複雑な形状の表面であっても、同様に高精度な反射防止構造体を容易に形成することができる。さらに、反射防止構造体の加工時間の大幅な短縮が可能となるため、コストの削減が図れる。
【００２７】
ここで、部材は、光学素子あるいは光学部品である。
また、針状結晶は、部材において反射を抑制すべき光の波長以下のピッチでアレイ状に形成され、アスペクト比は１以上である。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように本発明によれば、一度で広範な部位に、かつ複雑な形状の部位であっても、波長依存性や入射角依存性の非常に小さな反射防止構造体を、短時間で容易にしかも安価に形成することができるため、各種の光学部材に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る反射防止構造体を備えた部材の製造方法について説明する。図１は、本実施形態に係る反射防止構造体を備えた部材を製造する過程における各段階での基板の断面図である。
【００３０】
図１（ａ）は、反射防止構造体を形成するための部材を示す。この部材は、（１００）面に配向した直径３００ｍｍの単結晶シリコンウェハ１０１であり、その表面は、高精密研削加工及び研磨加工によって平滑に加工されている。この単結晶シリコンウェハ１０１の表面に、触媒機能を持った核を形成する。ここで、触媒機能を持った核とは、反応性ガスを核表面に吸着し、核の表面上で酸化還元反応などを引き起こす働きをするものであり、例えば、ｄ電子を有する金属元素を蒸着法やスパッタリング法により、基板表面で初期的に形成される小さな核が挙げられる。
【００３１】
図１（ｂ）は、単結晶シリコンウェハ１０１の表面に、触媒機能を持った核としてクロム（Ｃｒ）の島状結晶１０２を形成した状態を示す。図１（ｂ）に示す状態の基板を得るためには、まず、単結晶シリコンウェハ１０１の表面に、Ｃｒ金属を原料とした電子ビーム真空蒸着法によりＣｒを蒸着させる。そして、Ｃｒの島状結晶１０２が形成されたところで蒸着を停止する。得られた島状結晶１０２も（１００）面に配向しており、ピッチが２５０ｎｍで、単結晶シリコンウェハ１０１の表面にほぼ均等にかつ緻密に形成されていた。
【００３２】
図１（ｃ）は、島状結晶１０２の上に、針状結晶１０３を形成した状態を示す。このような状態の基板を得るためには、まず、島状結晶１０２が形成された単結晶シリコンウェハ１０１を、ＴＥＯＳ（テトラエトオキシシラン）ガス雰囲気下に曝し、基板温度２００℃、ガス圧５０Ｐａの条件下で周波数１３．５６ＭＨｚの高周波を印可することにより放電プラズマを発生させる。そして、ＣＶＤ（化学蒸着法：Chemical vapor deposition）法により、島状結晶１０２の上にＳｉの結晶を成長させて針状結晶１０３を形成する。結晶の成長は、針状結晶１０３の大きさが、直径２５０ｎｍ、高さ８００ｎｍの円錐形状となったところで停止する。なお、針状結晶１０３は、反射防止構造体が形成された部材を使用する際に反射を抑制すべき光の波長（以下、使用波長と称す）以下のピッチでアレイ状に形成され、かつ、アスペクト比が１以上となるようにすることが好ましい。
【００３３】
上記のように製造された針状結晶１０３の集合体である反射防止構造体は、直径３００ｍｍの大面積を有する単結晶シリコンウェハ１０１の表面においても均一に形成することができた。
【００３４】
また、針状結晶１０３が形成された単結晶シリコンウェハ１０１の反射率を測定したところ、０．５％と非常に小さい値であった。なお、針状結晶１０３が形成されていない、表面が鏡面研磨された状態の単結晶シリコンウェハ表面１０１の反射率は、約３０％である。これにより、針状結晶１０３を形成することで、すなわち反射防止構造体を形成することで、良好に反射率の低減が図れることが明らかである。
【００３５】
また、ここでは図示されていないが、円筒形シリコン基板（直径８０ｍｍ、高さ１５０ｍｍの円筒形状）を用いて、その外周面に、上記と同様の方法によって配向性を有する針状結晶を形成した。ここでいう配向性とは、結晶方向が一定方向に配列された状態を示す。得られた円筒形シリコン基板は、その外周面を構成する曲面部分について、配向性を有する針状結晶が均一に形成されていた。また、針状結晶を形成した後の円筒形シリコン基板の外周面における反射率を測定したところ、上記した平板基板と同様に約０．５％であった。
【００３６】
上記のように製造された部材は、例えば、レンズ、プリズム、フィルター、光学シート、および回折格子などの光学素子や、レンズ鏡筒のような光学素子を保持するための機構部品等の光学部品を、射出成形やプレス成形する際に使用される電鋳型として好適に使用できる。
【００３７】
以上のように本実施形態によれば、ＣＶＤ法のように部材を気体と接触させることにより反射防止構造体を形成するため、処理面積の大きな部材や曲面や複雑な形状を有する部材であっても、反射防止構造体を均一に形成することができる。したがって、各種の部材への適用が可能である。また、短時間に反射防止構造体を形成することができるため、コストの削減が図れる。
【００３８】
また、上記説明では、ＣＶＤ法によりＳｉの針状結晶１０３を単結晶シリコンウェハ１０１の表面に形成した例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＣＶＤ法に代えて気相エピタキシー（ＶＰＥ）法、および分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法のうちのいずれかの方法を適用できる。また、Ｓｉの針状結晶１３だけでなく、炭素（Ｃ）、窒化珪素（ＳｉＣ）、二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）、および窒化硼素（ＢＮ）の中から選ばれる少なくとも１種類を含む結晶を成長させて針状結晶とすることもできる。
【００３９】
（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態で説明した製造方法を用いて、光学素子としてのスクリーン表面に反射防止構造体を形成した例を挙げて説明する。図２は、本実施形態に係る映像拡大装置の構成を示す模式図である。図中矢印は、光の光路を示している。図２において映像拡大装置は、スクリーン１、反射ミラー２、投写レンズ３、および表示素子４を備える。スクリーン１は、４０インチのサイズであり、光の入射側にある表面の全面には、第１の実施形態と同様の方法で形成された針状結晶の集合体である反射防止構造体５を備える。この反射防止構造体５が形成された表面の反射率は、約０．６％であった。
【００４０】
図２において、表示素子４に映し出された映像は、投写レンズ３を透過して反射ミラー２に到達し、この反射ミラーで反射されることによりスクリーン１に到達する。スクリーン１の光の入射面には、上述のように反射防止構造５が形成されているため、ほとんどの入射光はスクリーン１を透過し、反射して反射ミラー２へと向かう光線は無いに等しい。
【００４１】
以上のように本実施形態によると、反射防止構造体を有するスクリーンとすることで、このスクリーンを備えた映像拡大装置は、投写レンズ３を透過した表示素子４からの光は、反射することなく可視光全域に亘って全て透過し観察者の方向へと進むため、２重の像となる不要な反射光は存在しなくなる。また、反射防止構造体に対する入射角の変化による反射率の変化を少なくすることができ、不要な反射光を効果的に抑えることができ、スクリーン周辺部においても必要な透過光の光量を大きくすることができる。なお、上記のように構成された映像拡大装置に組み込んだ状態での、上述のような表面反射率を有するスクリーン１の反射率は、平均で約０．４％であり、実使用上において問題のないレベルのものであった。
【００４２】
（第３の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態で説明した製造方法を用いて、光学素子として、太陽電池に使用されるシリコン基板を用い、この表面に反射防止構造体を形成した例を挙げて説明する。図３は、本実施形態に係る太陽電池に使用されるシリコン基板を製造する過程における各段階での基板の断面図である。
【００４３】
図３（ａ）は、太陽電池に使用するためのシリコン基板の状態を示す断面図である。このシリコン基板１１は、単結晶あるいは多結晶のシリコンにて形成されており、その表面１２には、後述の各種処理が施される。シリコン基板１１には、一般的に、ｐ型基板が用いられる。
【００４４】
図３（ｂ）は、シリコン基板１１の表面１２に、拡散剤１３をスピンコートにより塗布した状態を示す。図３（ｃ）は、拡散剤１３が塗布されたシリコン基板１１に、ｎ+ 型の拡散層１４を形成した状態を示す。拡散層１４は、ｐ型のシリコン基板１１の表面にリンや砒素などの不純物を導入して、ベーキングによる拡散処理を施すことにより形成される。
【００４５】
図３（ｄ）は、拡散層１４が形成された基板から拡散剤１３を除去した状態を示す。拡散剤１３の除去は、化学処理により行われ、残滓は完全に除去される。
【００４６】
図３（ｅ）は、基板の表面に反射防止構造体を形成した状態を示す。このような状態の基板を得るためには、まず、シリコン基板１１の表面に、実施の形態１と同様の方法により、配向性を有する針状結晶１５を形成する。これにより針状結晶１５の集合体である反射防止構造体が形成される。なお、針状結晶１５のピッチは４００ｎｍであり、高さは６００ｎｍであった。また、シリコン基板１１の表面反射率は、約０．８％であった。
【００４７】
図３（ｆ）は、仕上がり後の太陽電池の状態を示す。このような状態の基板を得るためには、まず、針状結晶１５が形成されたシリコン基板１１の表面１２に表電極１６を形成する。次いで、シリコン基板１１の裏面に裏電極１７を形成する。これにより、ｐｎ接合を有するシリコン基板１１を用いた太陽電池が得られる。
【００４８】
上記のように製造された本実施形態に係る太陽電池は、シリコン基板１１の表面に反射防止構造体が形成されていたため、太陽電池において感度の高い波長領域（５００〜１１００ｎｍ）である光をほとんど反射することなくシリコン基板上に取り込むことができた。これにより、高い光利用効率が得られた。
【００４９】
なお、太陽電池に使用されるシリコン基板は、上記従来例で説明したエッチング処理によって反射防止構造体を形成しようとすると、シリコン基板の表面が劣化するため、蒸着やスパッタ等によって反射防止膜を形成することしかできなかったが、本実施形態においては、第１の実施形態で説明した反射防止構造体の製造方法を適用することにより、従来は反射防止処理を施すことができなかった部分にも反射防止処理を施すことが可能となった。
【００５０】
（第４の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態で説明した製造方法を用いて、光学部品として、レンズ鏡筒を用い、この表面に反射防止構造体を形成した例を挙げて説明する。図４は、本実施形態に係るレンズ鏡筒の光軸に垂直な方向で切断した状態を示す断面図であり、図５は、本実施形態に係るレンズ鏡筒を光軸２７に平行な方向で切断した状態を示す断面図である。
【００５１】
図４および図５において、レンズ鏡筒２１は、円筒状の側面形状を有する基材２２を有する。基材２２は、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等の樹脂中にシアン、マゼンタ、イエロー等の色素を混ぜることによって得られる黒色染料（例えば、有本化学工業社製の商品名：Ｐｌａｓｔ Ｂｌａｃｋ ８９５０または８９７０）等の染料を含有させることによって得られた黒色材料や、黒色染料の代わりにカーボンブラック等の顔料を混ぜることにより光を吸収するように構成された材料にて形成される。
【００５２】
基材２１の内面には、反射防止構造体２３が形成されている。反射防止構造体２３は、第１の実施形態と同様の方法により形成されたものであり、ここでは、入射光より小さいピッチ、すなわち１５０ｎｍピッチ、高さ４００ｎｍの配向性を有する針状結晶の集合体で構成されている。
【００５３】
また、上記のように構成されたレンズ鏡筒２１の内部には、図５に示すように、レンズ２４、２５および２６が光軸２７の同軸上に配置されている。このような構成を有するレンズ鏡筒２１の内面には、図５においてレンズ２４の側から入射する包括画角以上の光束や、レンズレンズ２４、２５および２６の表面の反射で発生する迷光が、入射する。しかしながら、本実施形態に係るレンズ鏡筒２１では、入射光束は反射防止構造体２３により効率よく吸収されるため、不要光の反射が抑制されることとなり、ゴーストやフレアの発生を解消して、コントラストの良好な撮像を実現できる。また、第１の実施形態に係る製造方法を適用することで、レンズ鏡筒２１の内面に反射防止処理を容易に施すことができた。
【００５４】
なお、上記説明では、円筒状の側面形状を有する基材を備えたレンズ鏡筒を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、円錐台形状の側面形状を有する基材を備えたレンズ鏡筒であっても良い。
【００５５】
（第５の実施形態）
本実施形態では、光束の少なくとも一部を遮蔽するように構成された遮光部材に反射防止構造体を設けた例について説明する。遮光部材とは、レンズキャップ、撮像光学系に配置される開口絞りやフレアカット絞り、および迷光防止部品等であり、このような遮光部材においても、入射光の反射が生じるとゴーストやフレアが生じる。そこで、本実施形態では、遮光部材に第１の実施形態で説明した製造方法により反射防止構造体を形成することにより、これらの現象が解消された撮像光学系について説明する。
【００５６】
まず、開口絞りに反射防止構造体を設けた例を挙げて説明する。図６は、本発明の第５の実施形態に係る開口絞りの構成を示す斜視図である。図６において開口絞り３１は、所望の光学系の明るさ（Ｆナンバー）となるような円形開口部３０と、円形開口部３０の内側に形成された内側面３２とを有する。ここで、円形開口部３０の直径は３ｍｍであり、内側面３２の幅は０．２５ｍｍである。開口絞り３１を構成する円環状の基材は、黒色材料にて形成されており、このような黒色材料は、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の樹脂材料に、シアン、マゼンタ、イエロー等の色素を混ぜることによって得られる黒色染料（例えば、有本化学工業社製の商品名Ｐｌａｓｔ Ｂｌａｃｋ ８９５０または８９７０）等の染料を含有させることによって得られる。あるいは、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の樹脂材料にカーボンブラック等の顔料を含有させることによっても得られる。
【００５７】
開口絞り３１の内側面３２には、第１の実施形態と同様の方法により、ピッチ１５０ｎｍ、高さ４００ｎｍの針状結晶が形成されている。これは、入射光として可視光を用いた場合の、可視帯域波長（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）よりも小さいピッチで、かつ、当該ピッチの１倍以上の高さを有する反射防止構造体に相当する。このようなに開口絞り３１の内側面３２に光吸収機能を持たせた構成とすることで、内側面３２での反射光による迷光が低減する。
【００５８】
なお、上記説明では、入射光として可視光を想定して反射防止構造体のピッチを設定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、入射光には、可視光の他に、紫外光（紫外帯域波長：１５０ｎｍ〜４００ｎｍ）、近赤外光（近赤外帯域波長：７００ｎｍ〜２μｍ）、及び遠赤外光（遠赤外帯域波長：２μｍ〜１３μｍ）を用いることもできる。このような場合には、反射防止構造体のピッチは、それぞれの光の波長よりも小さいピッチとなるように形成される。また、このような場合においても、反射防止構造体のアスペクト比は、当該ピッチの１倍以上あるいは３倍以上のであることが望ましい。
【００５９】
次に、レンズキャップに反射防止構造体を設けた例について説明する。図７は、本実施形態に係るレンズキャップの斜視図である。本実施形態に係るレンズキャップ３３は、撮像に必要な光束を遮ることのない範囲で迷光発生の要因となる光束のみを遮蔽する円形開口部３３ａと、その内側に形成された内側面３４とを有する。レンズキャップ３３は、上記した開口絞り３１と同様に、黒色染料やカーボンブラック等により黒色に着色されている。円形開口部３３ａの直径は２ｍｍであり、内側面３４の幅は０．２５ｍｍである。内側面３４には、第１の実施形態と同様の方法により、ピッチ１５０ｎｍ、高さ４００ｎｍの針状結晶が形成されており、これにより反射防止構造体が構成されている。
【００６０】
反射防止構造体は、入射光として可視光を用いた場合を想定して形成したものであり、可視帯域波長（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）よりも小さいピッチで、かつ、当該ピッチの１倍以上の高さを有する反射防止構造体に相当している。このようなにレンズキャップ３３の内側面３４に光吸収機能を持たせた構成とすることで、内側面３４での反射光による迷光が低減する。
【００６１】
次に、上記したレンズ鏡筒３５内に、上述の開口絞り３１やレンズ等を配置した撮像光学系について説明する。図８は、本実施形態に係る撮像光学系の断面図である。図８において、レンズ鏡筒３５の内部には、開口絞り３１、レンズ３６、３７および、レンズキャップ３３が装着されたレンズ３８が、光軸３９上に同軸に配置されている。レンズ鏡筒３５においては、レンズ３６の側から入射する包括画角以上の光束や、レンズ３６、３７および３８の表面反射で発生する迷光が開口絞り３１あるいはレンズキャップ３３の内側面に入射する。しかし、本実施形態に係る撮像光学系においては、これらの入射光束は、開口絞り３１やレンズキャップ３３に形成された反射防止構造体によって効率よく吸収されるため、ゴーストやフレアの発生が抑制され、コントラストの良好な撮像を実現できる。
【００６２】
（第６の実施形態）
図９は、本発明の第６の実施形態に係るハロゲン電球の構成をし、図９（ａ）は、ハロゲン電球全体の構成を示し、図９（ｂ）は、ハロゲン電球の外表面に形成された反射防止構造体の拡大模式図を示す。
【００６３】
図９（ａ）において、ハロゲン電球は、気密容器４１、フィラメント４２、一対の内部導入線４３、および一対の外部導入線４４を備える。気密容器４１は、透光性の容器であり、硬質ガラスにて形成されている。また、気密容器４１は、主要部４１ａ、ネック部４１ｂ、封止部４１ｃ、及び排気チップ部４１ｄを備え、その内部には、ハロゲンガスおよび不活性ガスが封入されている。フィラメント４２は、気密容器４２のほぼ中心軸上に配置されている。
【００６４】
ここで、気密容器４１を構成する主要部４１ａの表面および内面には、図９（ｂ）に示す反射防止構造体４０が形成されている。図９（ｂ）において、反射防止構造体４０は、第１の実施形態と同様の方法により形成されたシリコンの単結晶からなるものであり、配向性を有する針状結晶の集合体で構成されている。反射防止構造体４０のピッチｐは２００ｎｍであり、高さｈは３００ｎｍである。このような反射防止構造体４０は、可視光領域の光の波長よりも十分に小さい構造であるため、気密容器４１の表面における反射率が低下し、可視光を効率良く放出できるためハロゲン電球の明るさが平均で５％上昇した。この結果、消費電力を約５％抑えられるハロゲン電球を実現できた。
【００６５】
なお、上記説明では、反射防止構造体４０は、気密容器４１の内面および外面の両方の面に形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射防止構造体４０は、気密容器４１の内面または外面の少なくとも一方の面の一部に形成されるものであっても良い。また、上記説明では、反射防止構造体４０をシリコン単結晶で構成した例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＳｉＯ2などの他の材料でも同様の効果が得られる。また、上記説明では、気密容器４１の内面および外面から突出した突起にて構成された反射防止構造体４０を例に挙げて説明したが、突起に代えて気密容器４１の表面に反射防止構造体４０と同様の形状、すなわち同ピッチで反射防止構造体４０の高さ分だけの深さを有する窪みを形成しても、同様の効果が得られる。さらに、上記説明では、反射防止構造体４０のピッチおよび高さを可視光を効率良く放出するように設定した例を挙げて説明したが、本発明は可視光のみに限定されるものではなく、赤外光についても適用できる。
【００６６】
（第７の実施形態）
図１０は、本発明の第７の実施形態に係る平面型蛍光灯の構成を示し、図１０（ａ）は、平面型蛍光灯の構成を示す斜視図であり、図１０（ｂ）は平板ガラスに形成された反射防止構造体５０の拡大模式図である。図１０（ａ）において、平面型蛍光灯は、内面側に蛍光体が塗布されることにより蛍光膜（図示せず）が形成された一対の平板ガラス５１と、平板ガラス５１の間に設けられた側面板５２と、平板ガラス５１の両端部に配置された一対の放電電極５３とを備える。平板ガラス５１の表面には、図１０（ｂ）に示す反射防止構造体５０が形成されている。
【００６７】
図１０（ｂ）において、反射防止構造体５０は、第１の実施形態と同様の方法により形成されたシリコンの単結晶からなるものであり、配向性を有する針状結晶の集合体で構成されている。反射防止構造体５０のピッチｐは２００ｎｍであり、高さｈは３００ｎｍである。このような反射防止構造体５０は、可視光領域の光の波長よりも十分に小さい構造であることから、平板ガラス５１の表面における反射率が低下するため、可視光全域でより明るい照明光源を得ることができる。
【００６８】
（第８の実施形態）
図１１は、本発明の第８の実施形態に係る赤外用レンズの構成を示し、図１１（ａ）は、赤外用レンズ６１の構成を示す側面図であり、図１１（ｂ）はレンズ表面に形成された反射防止構造体６０の拡大模式図である。図１１（ａ）において、赤外用レンズ６１は、シリコン製のレンズであり、レンズ表面の少なくとも有効径の内部の範囲には、図１１（ｂ）に示す反射防止構造体６０が形成されている。
【００６９】
図１１（ｂ）において、反射防止構造体６０は、第１の実施形態と同様の方法により形成されたシリコンの単結晶からなるものであり、配向性を有する針状結晶の集合体で構成されている。反射防止構造体６０のピッチｐは６００ｎｍであり、高さｈは９００ｎｍである。このような反射防止構造体６０は、赤外波長（波長３〜５μｍ帯、及び８〜１２μ帯）の範囲の光の波長よりも十分に小さい構造であることから、反射率が０．４％まで低下した。
【００７０】
このように、本実施形態に係る反射防止構造体を備えた赤外用レンズは、角度依存性が少なく、より良好な透過率をレンズ全域に亘って得ることができるため、特に微弱光を計測するような赤外用途ではより好ましい。一方、従来の赤外用レンズのように、表面に蒸着薄膜により形成された反射防止膜を備えたものは、反射率の角度依存性があるため、光の入射角がレンズの箇所によって異なるような場合には、レンズの全域に亘って良好な反射防止効果を得ることが困難である。
【００７１】
なお、上記説明では、シリコン製の赤外用レンズ６１を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、赤外用レンズ６１の材料には、ゲルマニウム等の赤外線を透過する材料であれば適用可能である。また、上記説明では、反射防止構造体６０をシリコン単結晶で形成した例を挙げて説明したが、ＳｉＯ2等の他の材料でも同様の効果が得られる。
【００７２】
（第９の実施形態）
図１２は、本発明の第９の実施形態に係る発光ダイオードの構成を示し、図１２（ａ）は、発光素子としての発光ダイオードの構成を示す斜視図であり、図１２（ｂ）は発光ダイオードの表面に形成された反射防止構造体７２の拡大模式図である。図１２（ａ）において、発光ダイオードは、ｐ電極７１、反射防止構造体７２、ｐ型半導体７３、発光層７４、ｎ型半導体７５、およびｎ電極７６を備える。ｐ型半導体７３には、ｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0．4Ａｓを用い、ｎ型半導体７５にはｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4を用い、発光層７４にはｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓを用いた。
【００７３】
発光ダイオードの光射出面に形成された反射防止構造体７２は、図１２（ｂ）に示すように配向性を有する針状結晶の集合体で構成されており、この反射防止構造体７２は、第１の実施形態と同様の方法により形成されたシリコンの単結晶からなる。反射防止構造体７２のピッチは３００ｎｍであり、高さは５００ｎｍである。
【００７４】
上記のように構成された発光ダイオードにおいて、ｎ電極７６およびｐ電極７１に電圧を加えると、発光層７４から６６０ｎｍの波長の光が放出された。放出された光は、発光ダイオードの上部へと伝播し、ｐ型半導体７３、反射防止構造体７２を通って、発光ダイオードの外部へ放出された。
【００７５】
ここで、本実施形態に係る発光ダイオードと反射防止構造体７２を設けていない従来の発光ダイオードとを用いて、発光ダイオードの放射光強度を調べたところ、本実施形態に係る発光ダイオードは、従来の発光ダイオードに比べて、約１０％放射光強度が大きかった。これは、本実施形態に係る構成により、ｐ型半導体７３の内部を通った光が射出面で反射が抑えられ、ほぼ全て外部へ放出されたためである。
【００７６】
このように本実施形態に係る発光ダイオードによると、放射光強度の高いものとすることができる。また、本実施形態に係る構成は、発光ダイオードだけでなく半導体レーザーなどの半導体発光素子に適用することで、光取り出し効率の向上が図れる。
【００７７】
（第１０の実施形態）
図１３は、本発明の第１０の実施形態に係るフォトダイオードの構成を示し、図１３（ａ）は、受光素子としてのフォトダイオードの構成を示す断面図であり、図１３（ｂ）はフォトダイオードの表面に形成された反射防止構造体８２の拡大模式図である。図１３（ａ）において、フォトダイオードは、ｐ電極８１、反射防止構造体８２、ＳｉＯ2層８３、ｐ型半導体８４、ｎ型半導体８５、およびｎ電極８６を備える。
【００７８】
フォトダイオードの光入射面には、図１３（ｂ）に示す反射防止構造体８２が形成されており、この反射防止構造体８２は、第１の実施形態と同様の方法により形成された配向性を有する針状結晶の集合体である。反射防止構造体８２のピッチは３００ｎｍであり、高さは５００ｎｍである。
【００７９】
上記のように構成されたフォトダイオードでは、反射防止構造体８２の上部から入射した光は、反射防止構造体８２およびＳｉＯ2 層８３を通って、ｐ型半導体８４に到達する。ｐ型半導体８４に到達した光は、半導体の内部で光電変換が行われ、ｐ電極８１およびｎ電極８６の電位差として出力される。
【００８０】
ここで、本実施形態に係るフォトダイオードと反射防止構造体７２を設けていないフォトダイオードとを用いて、フォトダイオードへの入射光強度と出力電圧との関係を調べた。具体的には、フォトダイオードへの入射光として波長６３２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザー光を用い、本実施形態に係るフォトダイオードと反射防止構造体７２を設けていないフォトダイオードとに、それぞれ等しい強度の光を入射したところ、本実施形態に係るフォトダイオードは、従来のフォトダイオードに比べて、約１０％出力電圧が高かった。これは、本実施形態に係るフォトダイオードの反射光強度が、反射防止構造体を設けていないフォトダイオードに比べて、１０分の１以下に減少することに基因する。
【００８１】
このように本実施形態に係るフォトダイオードによると、フォトダイオードの反射光強度を低減させて高い出力電圧を得ることができる。また、本実施形態に係る構成は、フォトダイオードだけでなくＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージセンサーなどの受光素子に適用することで、光電変換効率の向上が図れる。また、受光素子からの反射光を防ぐことができるため、レーザー光学系に用いた場合には光学系のＳ／Ｎを向上させることができ、撮像光学系に用いた場合には、ゴーストやフレアを減少できる。
【００８２】
（第１１の実施形態）
図１４は、本発明の第１１の実施形態に係る光変調器の構成を示し、図１４（ａ）は、光変調素子としての光変調器の構成を示す斜視図であり、図１４（ｂ）は光変調器の表面に形成された反射防止構造体９２の拡大模式図である。図１４（ａ）において、光変調器は、ニオブ酸リチウム基板９１、反射防止構造体９２、変調信号発生器９３、抵抗９４、電極９５、および光導波路９６を備える。
【００８３】
光変調器のベースとなるニオブ酸リチウム基板９１の入射端面及び射出端面には、図１４（ｂ）に示す反射防止構造体９２が形成されており、この反射防止構造体９２は、第１の実施形態と同様の方法により形成された配向性を有する針状結晶の集合体である。反射防止構造体９２のピッチは６００ｎｍであり、高さは９００ｎｍである。
【００８４】
上記のように構成された光変調器では、左側光導波路９６から光を入射させると、入射した光は反射防止構造体９２を通過して光導波路９６内を伝播し、光導波路９６の途中で２つに分岐して、再び１つの光導波路９６に結合する。光導波路９６が結合した後の光は、分岐区間における位相差に基づく干渉光となる。また、右側導波路９６の端面からは、干渉光が反射防止構造体９２を通って出力される。ここで、波長１．５５μｍの赤外光を光導波路９６に入射し、変調信号発生器９３を通して光導波路９６に電圧が印加されると、印加電圧に応じて、出力光の光強度が変化した。
【００８５】
ここで、比較のために、本実施形態に係る光変調器と反射防止構造体を設けていない光変調器とを用いて出力光の強度変化を調べたところ、本実施形態に係る光変調器の出力光強度は、反射防止構造体を設けていない光変調器に比べて、約１０％高くなった。このように本実施形態の構成は、光変調器の光利用効率の向上に好適であり、また、素子からの反射光を防ぐことが出来るため、光学系のＳ／Ｎが向上する。
【００８６】
上記第９の実施形態〜第１１の実施形態で説明したように、本発明に係る発光素子、受光素子、および光変調器などの光学素子は、入射面、射出面、素子の内部の面における反射が減少し、光の利用効率が向上し、また、反射防止構造体を有する素子からの反射光が減少するため、迷光による光学系のＳ／Ｎの低下、反射光の再入射による発光素子の不安定化を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、反射防止効果が要求されるレンズ素子、プリズム素子およびミラー素子などの光学素子のほかに、スクリーン、レンズ鏡筒、遮蔽部材、蛍光灯などの光学部材、および太陽電池など広く適用可能であり、これらが光学素子あるいは光学部材が搭載される光再生記録装置の光ピックアップ光学系、デジタルスチルカメラなどの撮影光学系、プロジェクタの投影系および照明系、並びに光走査光学系等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る反射防止構造体を有する部材の製造方法を説明する図
【図２】本発明の第２の実施形態に係る映像拡大装置の構成を示す図
【図３】本発明の第３の実施形態に係る太陽電池の製造方法を説明する図
【図４】本発明の第４の実施形態に係るレンズ鏡筒の光軸に垂直な方向で切断した状態を示す図
【図５】同実施形態に係るレンズ鏡筒を光軸に平行な方向で切断した状態を示す図
【図６】本発明の第５の実施形態に係る開口絞りの斜視図
【図７】同実施形態に係るレンズキャップの斜視図
【図８】同実施形態に係る撮像光学系を説明する図
【図９】本発明の第６実施の形態に係るハロゲン電球の構成を説明する図
【図１０】本発明の第７実施形態に係る平板型蛍光灯の構成を説明する図
【図１１】本発明の第８の実施形態に係る赤外線用レンズの構成を説明する図
【図１２】本発明の第９の実施形態に係る発光ダイオードの構成を説明する図
【図１３】本発明の第１０の実施形態に係るフォトダイオードの構成を説明する図
【図１４】本発明の第１１の実施形態に係る光変調器の構成を説明する図
【符号の説明】
【００８９】
１ スクリーン
２ 反射ミラー
３ 投写レンズ
４ 表示素子
５ 反射防止構造体
１１ シリコン基板
１２ 表面
１３ 拡散剤
１４ 拡散層
１５ 針状結晶
１６ 表電極
１７ 裏電極
２１ レンズ鏡筒
２２ 基材
２３ 反射防止構造体
２４、２５、２６ レンズ
２７ 光軸
３０ 円形開口部
３１ 開口絞り
３２ 内側面
３３ レンズキャップ
３３ａ 円形開口部
３４ 内側面
３５ レンズ鏡筒
３６、３７、３８ レンズ
３９ 光軸
４０ 反射防止構造体
４１ 気密容器
４１ａ 主要部
４１ｂ ネック部
４１ｃ 封止部
４１ｄ 排気チップ部
４２ フィラメント
４３ 内部導入線
４４ 外部導入線
５０ 反射防止構造体
５１ 平板ガラス
５２ 側面板
５３ 放電電極
６０ 反射防止構造体
６１ 赤外線用レンズ
７１ ｐ電極
７２ 反射防止構造体
７３ ｐ型半導体
７４ 発光層
７５ ｎ型半導体
７６ ｎ電極
８１ ｐ電極
８２ 反射防止構造体
８３ ＳｉＯ2層
８４ ｐ型半導体
８５ ｎ型半導体
８６ ｎ電極
９１ ニオブ酸リチウム基板
９２ 反射防止構造体
９３ 変調信号発生器
９４ 抵抗
９５ 電極
９６ 光導波路
１０１ 単結晶シリコンウェハ
１０２ 島状結晶
１０３ 針状結晶
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材と、
前記部材の表面に形成された反射防止構造体とを備え、
前記反射防止構造体は、触媒機能を有する核結晶を介して前記表面に形成された針状結晶の集合体であることを特徴とする、反射防止構造体を有する部材。
【請求項２】
前記部材は、光学素子または光学部品であることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項３】
前記針状結晶は、配向性を有することを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項４】
前記針状結晶は、前記部材において反射を抑制すべき光の波長以下のピッチで当該部材の表面にアレイ状に形成され、アスペクト比が１以上であることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項５】
前記部材は、映像拡大装置に使用されるスクリーンであり、
前記映像拡大装置は、前記スクリーンに加えて、表示素子、投写レンズ、および反射ミラーを備え、前記反射防止構造は当該スクリーン全面に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項６】
前記部材は、太陽電池に使用される、シリコン基板にて構成された受光素子であり、
前記反射防止構造体は、前記受光素子の受光面に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項７】
前記部材は、レンズ鏡筒であり、
前記レンズ鏡筒は、円筒状又は円錐台形状の側面形状を有する基材を有し、
前記反射防止構造体は、前記基材の内面の少なくとも一部に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項８】
前記部材は、光束の少なくとも一部を遮蔽するように構成された遮光部材であり、
前記遮光部材は、円環状または円筒状の基材と、前記基材の少なくとも一部に形成された開口部とを有し、
前記反射防止構造体は、前記開口部の内側面に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項９】
前記遮光部材は、レンズキャップまたは撮像光学系に配置される開口絞り、フレアカット絞り、および迷光防止部品から選ばれるいずれかであることを特徴とする、請求項８に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項１０】
前記部材は、ハロゲン電球に使用される透光性の気密容器であり、
前記ハロゲン電極は、前記気密容器に加えて、前記気密容器のほぼ中心軸上に位置するフィラメントと、前記気密容器内に封入されたハロゲンガス及び不活性ガスとを有し、
前記反射防止構造体は、前記気密容器の内面または外面の少なくとも一方の面の一部に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項１１】
前記部材は、平面型蛍光灯に使用される平板ガラスであり、
前記平面型蛍光灯は、複数の前記平板ガラスが所定の間隔で対向するように配置されてなるガラス容器と、前記ガラス容器の内面側に形成された蛍光膜と、前記ガラス容器内に配置された少なくとも一対の放電電極とを備え、
前記反射防止構造体は、前記平板ガラスの表面側に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項１２】
前記部材は、赤外線を透過する材料を用いて構成された赤外線用レンズであり、
前記反射防止構造体は、前記赤外線用レンズの少なくとも有効径内に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項１３】
前記赤外線の波長域は、３〜５μｍまたは８〜１２μｍのいずれかであることを特徴とする請求項１２に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項１４】
前記部材は、発光素子、受光素子、および光変調素子から選ばれるいずれかの素子であり、
前記反射防止構造体は、素子表面、素子側面、および素子内部に含まれる屈折率の異なる境界面の少なくとも１面以上に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項１５】
部材の表面に触媒機能を持った核形成を行う工程と、
前記核の上に結晶を成長させることにより針状結晶の集合体で構成された反射防止構造体を形成する工程とを備え、
前記反射防止構造体を形成する工程は、化学蒸着法、気相エピタキシー法、あるいは分子線エピタキシー法のうちのいずれかの方法により行い、前記核の上に、炭素、珪素、炭化珪素、窒化硼素、二酸化珪素の中から選ばれる少なくとも１種類を含む結晶を成長させることを特徴とする、反射防止構造体を有する部材の製造方法。
【請求項１６】
前記部材は、光学素子あるいは光学部品であることを特徴とする、請求項１５に記載の反射防止構造体を有する部材の製造方法。
【請求項１７】
前記針状結晶は、前記部材において反射を抑制すべき光の波長以下のピッチでアレイ状に形成され、アスペクト比は１以上であることを特徴とする、請求項１５に記載の反射防止構造体を有する部材の製造方法。
【請求項１】
部材と、
前記部材の表面に形成された反射防止構造体とを備え、
前記反射防止構造体は、触媒機能を有する核結晶を介して前記表面に形成された針状結晶の集合体であることを特徴とする、反射防止構造体を有する部材。
【請求項２】
前記部材は、光学素子または光学部品であることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項３】
前記針状結晶は、配向性を有することを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項４】
前記針状結晶は、前記部材において反射を抑制すべき光の波長以下のピッチで当該部材の表面にアレイ状に形成され、アスペクト比が１以上であることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項５】
前記部材は、映像拡大装置に使用されるスクリーンであり、
前記映像拡大装置は、前記スクリーンに加えて、表示素子、投写レンズ、および反射ミラーを備え、前記反射防止構造は当該スクリーン全面に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項６】
前記部材は、太陽電池に使用される、シリコン基板にて構成された受光素子であり、
前記反射防止構造体は、前記受光素子の受光面に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項７】
前記部材は、レンズ鏡筒であり、
前記レンズ鏡筒は、円筒状又は円錐台形状の側面形状を有する基材を有し、
前記反射防止構造体は、前記基材の内面の少なくとも一部に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項８】
前記部材は、光束の少なくとも一部を遮蔽するように構成された遮光部材であり、
前記遮光部材は、円環状または円筒状の基材と、前記基材の少なくとも一部に形成された開口部とを有し、
前記反射防止構造体は、前記開口部の内側面に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項９】
前記遮光部材は、レンズキャップまたは撮像光学系に配置される開口絞り、フレアカット絞り、および迷光防止部品から選ばれるいずれかであることを特徴とする、請求項８に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項１０】
前記部材は、ハロゲン電球に使用される透光性の気密容器であり、
前記ハロゲン電極は、前記気密容器に加えて、前記気密容器のほぼ中心軸上に位置するフィラメントと、前記気密容器内に封入されたハロゲンガス及び不活性ガスとを有し、
前記反射防止構造体は、前記気密容器の内面または外面の少なくとも一方の面の一部に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項１１】
前記部材は、平面型蛍光灯に使用される平板ガラスであり、
前記平面型蛍光灯は、複数の前記平板ガラスが所定の間隔で対向するように配置されてなるガラス容器と、前記ガラス容器の内面側に形成された蛍光膜と、前記ガラス容器内に配置された少なくとも一対の放電電極とを備え、
前記反射防止構造体は、前記平板ガラスの表面側に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項１２】
前記部材は、赤外線を透過する材料を用いて構成された赤外線用レンズであり、
前記反射防止構造体は、前記赤外線用レンズの少なくとも有効径内に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項１３】
前記赤外線の波長域は、３〜５μｍまたは８〜１２μｍのいずれかであることを特徴とする請求項１２に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項１４】
前記部材は、発光素子、受光素子、および光変調素子から選ばれるいずれかの素子であり、
前記反射防止構造体は、素子表面、素子側面、および素子内部に含まれる屈折率の異なる境界面の少なくとも１面以上に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の反射防止構造体を有する部材。
【請求項１５】
部材の表面に触媒機能を持った核形成を行う工程と、
前記核の上に結晶を成長させることにより針状結晶の集合体で構成された反射防止構造体を形成する工程とを備え、
前記反射防止構造体を形成する工程は、化学蒸着法、気相エピタキシー法、あるいは分子線エピタキシー法のうちのいずれかの方法により行い、前記核の上に、炭素、珪素、炭化珪素、窒化硼素、二酸化珪素の中から選ばれる少なくとも１種類を含む結晶を成長させることを特徴とする、反射防止構造体を有する部材の製造方法。
【請求項１６】
前記部材は、光学素子あるいは光学部品であることを特徴とする、請求項１５に記載の反射防止構造体を有する部材の製造方法。
【請求項１７】
前記針状結晶は、前記部材において反射を抑制すべき光の波長以下のピッチでアレイ状に形成され、アスペクト比は１以上であることを特徴とする、請求項１５に記載の反射防止構造体を有する部材の製造方法。
【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】
【公開番号】特開２００６−１３３６１７（Ｐ２００６−１３３６１７Ａ）
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３２４１３５（Ｐ２００４−３２４１３５）
【出願日】平成１６年１１月８日（２００４．１１．８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月８日（２００４．１１．８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]