反射防止構造及び光学部材
【課題】異なる波長の光や斜め入射の光に対しても低い反射率を得ることができ、かつ製造が容易で、機械的な強度が高い反射防止構造を提供する。
【解決手段】反射防止構造は、媒体１と媒体３とによって形成され、反射防止構造の有効屈折率をNeffとしたときに、
Neff＝rANA+rCNC
ただし、rA、rC：第１の媒体、第３の媒体の体積率
NA、NC：第１の媒体、第３の媒体の屈折率
で表される有効屈折率が異なる２層（層Ａ、層Ｂ）を備え、層Ａは、反射防止波長域の最小波長以下の凸形微細構造４が配列されている。
【解決手段】反射防止構造は、媒体１と媒体３とによって形成され、反射防止構造の有効屈折率をNeffとしたときに、
Neff＝rANA+rCNC
ただし、rA、rC：第１の媒体、第３の媒体の体積率
NA、NC：第１の媒体、第３の媒体の屈折率
で表される有効屈折率が異なる２層（層Ａ、層Ｂ）を備え、層Ａは、反射防止波長域の最小波長以下の凸形微細構造４が配列されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な２次元凹凸構造を有する反射防止構造、及び該反射防止構造を表面に有する光学部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明機器、ディスプレイ装置、情報機器、撮影機器などの光を利用する各種製品には、ガラスやプラスチックなどからなる透光性を有する光学部材が多く用いられている。これら光学部材は、光の方向を制御して集光する、製品内部を汚れや衝撃などから保護するなどの機能を有している。しかし一方で、光学部材に光が入射、或いは出射する際に界面で生じる反射光は、照明機器の効率を低下させる、ディスプレイ機器の視認性を低下させる、情報機器のノイズの原因となる、撮影機器による撮影画像の画質を低下させるなど性能低下の一因ともなる。
【０００３】
即ち、これら光学部材の界面で生じる反射光は、空気など周囲の媒体の屈折率と光学部材の屈折率とが異なることに起因して生じる。これは、屈折率の異なる媒体に光が入射する際に、界面における波の連続性によって入射側へ戻る成分が生じるためである。
【０００４】
例えば、照明機器では、光学部材の表面で生じた反射光は光源側へと戻り、出射面から放射されずに吸収されてしまうことから、照明効率が低下する要因となる。また、ディスプレイ機器を備えた画像表示装置では、外光の一部がディスプレイ装置のパネル表面で反射され観察者へと届くために、本来このパネル表面から出射している光の割合が低下し、コントラストが低下する要因となる。
【０００５】
このため、従来では上記したような性能低下の原因となる光学部材の界面での反射を低減するために、光学部材の表面に薄膜をコーティングする方法が一般的に用いられている。光学部材の表面に薄膜をコーティングすることによって、周囲の媒体、薄膜、光学部材のそれぞれの界面で生じる反射光を干渉させて、入射側へと戻る光の振幅を低減させることができる。
【０００６】
ところで、近年、より優れた反射防止効果を得るために、上記したような光学部材の表面に薄膜をコーティングして反射防止する構造とは原理的に全く異なる技術として、光学部材の表面に微細な凹凸構造、いわゆる「モスアイ構造」を形成して反射防止効果を得る技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００７】
前記特許文献１に記載の技術では、「モスアイ構造」と呼ばれる光の波長よりも小さい構造の形を制御することにより、段階的に屈折率を変化させる効果と、光の干渉効果を組み合わせて、低い反射率を実現している。
【０００８】
また、前記特許文献２に記載の技術では、「モスアイ構造」と呼ばれる光の波長よりも小さい構造の形を制御することにより、段階的に屈折率を変化させて反射光の発生を抑制し、低い反射率を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４３９８５０７号公報
【特許文献２】特表２００８−５０８５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、前記特許文献１の技術では、干渉効果を利用することにより、異なる波長の光や斜め入射の光では反射率が上昇する問題がある。また、波長よりも小さい構造の形を高さ方向にも精密に制御する必要があることから、量産製造が難しく生産性が低い。
【００１１】
また、前記特許文献２の技術では、原理的に非常に低い反射率を実現可能であるものの、波長よりも小さい構造の形を高さ方向にも制御する必要があることから、量産製造が難しく生産性が低い。また、先端が非常に尖った構造となるために、他の部材や指先等が接触した場合にこの構造が倒れたり、傷が生じたりするなど強度が低い。
【００１２】
そこで、本発明は、異なる波長の光や斜め入射の光に対しても低い反射率を得ることができ、かつ製造が容易で、機械的な強度が高い反射防止構造、及び該反射防止構造を表面に有する光学部材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】
【００１３】
前記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、第１の媒体と第２の媒体との境界に設けられた反射防止構造であって、前記反射防止構造は、前記第１の媒体と第３の媒体とによって形成され、前記反射防止構造の有効屈折率をNeffとしたときに、
Neff＝rANA+rCNC
ただし、rA、rC：第１の媒体、第３の媒体の体積率
NA、NC：第１の媒体、第３の媒体の屈折率
で表される有効屈折率が異なる２層を備え、前記２層のうちの少なくとも１層は、反射防止波長域の最小波長以下の２次元凹凸構造を有することを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記反射防止構造は、高さ方向において前記第３の媒体の体積率が異なる、２段の２次元凹凸構造を有することを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記第１の媒体の屈折率をNA、前記第２の媒体の屈折率をNB、前記第３の媒体の屈折率をNCとしたときに、NA＜NC＜NBであることを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記第１の媒体の屈折率をNA、前記第２の媒体の屈折率をNB、前記第３の媒体の屈折率をNCとしたときに、NA＜NC＝NBであることを特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記第２の媒体と前記第３の媒体とが同じ物質であることを特徴としている。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、前記有効屈折率の異なる２層のうち、前記第１の媒体側の層を第１の層、前記第２の媒体側の層を第２の層とし、反射防止波長域の任意の波長をλとして、前記第１の層の有効屈折率をNeff_1、厚みをd1、前記第２の層の有効屈折率をNeff_2、厚みをd2としたときに、
d1＝λ／4Neff_1
d2＝λ／4Neff_2
であることを特徴としている。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、前記有効屈折率の異なる２層のうち、前記第１の媒体側の層を第１の層、前記第２の媒体側の層を第２の層とし、前記第１の層の有効屈折率をNeff_1、厚みをd1、前記第２の層の有効屈折率をNeff_2、厚みをd2、反射防止波長域の任意の波長をλ、λ1、λ2として、λ1＜λ＜λ2、またはλ2＜λ＜λ1での関係を満たすときに、
d1＝λ1/4Neff_1
d2＝λ2/4Neff_2
０．０２λ＜|λ1−λ2|＜０．０８λ
であることを特徴としている。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、前記２次元凹凸構造が、第１の層の構造と第２の層の構造を、第１の媒体と第２の媒体との境界に平行な面に投影した場合に、前記第３の媒体の占める面積の割合が、それぞれ１０〜９０％であることを特徴としている。
【００２１】
請求項９に記載の光学部材は、光学部材の透光性基材上に、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の反射防止構造を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る反射防止構造によれば、異なる波長の光や斜め入射の光に対しても低い反射率を得ることができ、かつ製造が容易で、機械的な強度が高い反射防止構造を提供することができる。
【００２３】
また、本発明に係る光学部材によれば、光学部材の透光性基材上に本発明に係る反射防止構造を有しているので、高い反射防止効果を得ることができる光学部材を提供することができる。
【００２４】
次に、本発明に係る反射防止構造について説明する前に、例えば図３５に示すような、媒体１と媒体２の間に媒体３を有する場合の反射防止構造において、反射光が低減できる原理について以下に説明する。
【００２５】
図３５に示すように、媒体１側から、光の波長と同等程度の厚さの媒体３を通り、媒体２へ光が入射する場合、媒体１と媒体３の界面、媒体３と媒体２の界面で、それぞれ入射側へ戻る成分I1，I2が発生する。I1，I2の波の振幅が同じで、位相が逆になる場合、この２つの成分I1，I2は打ち消しあい、合成された反射光は低減される。
【００２６】
干渉によって反射光を低減するためには、それぞれの界面で入射側に戻る成分が、干渉によってそれぞれ打ち消しあう振幅を有する必要がある。この振幅は界面を形成している媒体の屈折率によって決まるため、望む振幅が得られる材料を用いればよいが、屈折率の低い材料など得ることが困難である場合が多い。
【００２７】
媒体１と媒体３を用いて、反射防止波長域の最小波長以下の構造を設けることによって、通常の物質では実現不可能な、反射防止に効果的な屈折率を得ることが可能である。波長以下の構造では、光はその構造を認識することができず、構造を形成する媒体それぞれの平均的な媒体が存在するものとして振る舞う。
【００２８】
このとき、この平均的な媒体の屈折率は、有効屈折率をNeffとして、以下の式で求められる。
Neff＝rANA＋rCNC
rA、rC：媒体１，３の体積率
NA、NC：媒体１，３の屈折率
【００２９】
また、干渉の効果は、ベクトル図を用いて説明することができる。各界面での入射側に戻る成分を、例えば、図３６で示すようなベクトルで表すことができる。このベクトルは、Ｘ軸の正方向からの傾きが波の位相を、長さが振幅を表し、波の重ね合わせはこのベクトルの和で表現される。よって、各界面での入射側に戻る成分をベクトルで表し、和を取ることによって反射光の波の振幅を考えることができる。
【００３０】
図３７（ａ）は、図３５に示した反射防止構造の場合のベクトルを表した図である。この図に示すように、Ｉ１とI2が同じ振幅で、逆の位相であるために、反射光はゼロとなる。ここで、Ｉ１とI2の振幅は、反射防止構造がない場合を「１」とするとその半分である。
【００３１】
これに対して、例えば、図３７（ｂ）に示した図は、波長が異なる、斜めから入射するなどの反射防止の条件から外れた場合のベクトルを表したものである。この図に示すように、波長が異なる光や、斜めから入射する場合などは、I1に対してI2の位相がずれ、合成された波I1＋I2が発生する。位相ずれをφとして、I1＋I2は１/２×sinφ（φが十分小さい場合には、≒φ/２）である。例えば、図３７（ａ）に示した場合の波長より２０％長い波長に対しては、φ＝０．５２rad（＝３０°）、振幅が０．５０／２（＝０．２５）となり、反射率は、反射防止構造を設けない場合に対し、前記振幅の２乗である６％分存在することになる。
【００３２】
図３７（ｂ）に示すように、異なる波長では位相が異なってくるために、干渉による打ち消し合いが不十分となる。また、斜めの方向からの入射など、光から見た通過距離が異なるにも位相が異なり、反射の低減効果が不十分となる。
【００３３】
これに対し、図３８に示すように、媒体１と媒体２の間に設ける反射防止構造（媒体３＋媒体１）を、有効屈折率の異なる２層（層Ａ、層Ｂ）として界面を３つ設け、３つの波の干渉によって打ち消し合いを実現することによって、広い波長域や広い入射角度でも低い反射率を実現することができる。
【００３４】
図３８に示すように、媒体１と反射防止構造（媒体３＋媒体１）の境界である界面１、反射防止構造内での有効屈折率の異なる境界である界面２、反射防止構造と媒体２との境界である界面３の３つの界面で、入射側に戻る成分I1、I2、I3が発生する。例えば、ある波長でI1とI3は同じ位相、振幅となるように、I2はI1と逆の位相、２倍の振幅となるように反射防止構造を制御する。このとき、この波長では、I1とI3の和がI2と打ち消しあい、低い反射率が実現可能である。
【００３５】
以下、本発明の反射防止構造について、図３９〜図４１に示したベクトル図を用いて、斜め入射光や異なる波長に対しても低い反射率を実現可能であることを説明する。
【００３６】
図３９（ａ）は、本発明の反射防止構造に対して、目的とする波長、角度で入射した場合のベクトルを表した図である。図３９（ａ）に示すように、図３８の界面２での波I2を位相の基準とし、図３８の界面１と界面３での波、I1とI3が逆の位相、I2のベクトルの長さはI1とI3の２倍となっており、３つの波の和がゼロになる。ここで、I2では１/２、I1とI3では１/４である。
【００３７】
これに対して、目的とする波長や角度からずれた場合、I2を基準としてI1とI3の位相がずれ、図３９（ｂ）に示すベクトルのような関係になる。このときI1とI3の波の和は、I2よりも（1−cosφ）だけ小さくなり、１/２×（１−cosφ）（φが十分小さい場合には、≒（φ/2）2）に比例した振幅をもつ反射が発生する。
【００３８】
しかしながら、多くの場合においてφ/２は絶対値が１より小さいため、反射光は低く抑えることができる。例えば、図３９（ａ）の場合における波長より２０％長い波長に対してはφ＝０．５２radであり、I1+I2+I3の振幅は０．１３／２（≒（０．５２／２）２）＝０．０６６であり、反射率は反射防止構造を設けない場合の０．４％に抑えることができる。
【００３９】
また、いわゆる「モスアイ構造」と呼ばれる、段階的に屈折率が変化する反射防止構造の場合は、例えば、図４０（ａ）に示すようなベクトル図で表すことができる。段階的に屈折率が変化していることによって、長さの短いベクトルが各位相で連続的に繋がるが、ここでは、１０のベクトルで代表させている。この場合、長さは１/１０である。
【００４０】
そして、図４０（ａ）から位相がずれた場合には、図４０（ｂ）に示すような関係となる。このとき、連続的に繋がったベクトルの過不足分の面積分だけ、反射の波の振幅が発生する。この面積は、φ/（２π）に比例し、例えば、図４０（ａ）の波長より２０％長い波長に対しては、φ＝０．５２rad、合成波の振幅は０．５２/（２π）＝０．０８３、反射率は反射防止構造を設けていない場合の０．７％であり、本発明の反射防止構造よりも大きくなる。
【００４１】
また、本発明の反射防止構造は、例えば、図４１に示すような媒体２上に周知の２層薄膜ａ，ｂで形成された反射防止膜と比較して、低い反射率を実現可能である。これは、各層ａ，ｂでの入射側に戻る成分が小さく、異なる波長や角度となった場合に、合成された振幅を低く抑えることが可能であるためである。
【００４２】
請求項１に記載の本発明の反射防止構造は、第１の媒体と第３の媒体の体積率によってのみ決定される有効屈折率の異なる２層によって形成され、少なくとも１層は、反射防止波長域の最小波長以下の２次元凹凸構造を有する構成としている。
【００４３】
このような構成により、特殊な異種材料を用いる必要がないため、量産製造が容易であり、生産性が高い。また、波長以下の構造の精密制御が要らず、また先端が鋭利な構造を必要としないため、量産製造が容易であり、かつ構造の強度が高い。
【００４４】
請求項２に記載の発明によれば、第３の媒体の体積率が異なる２段の２次元凹凸構造とすることによって、反射防止構造の有効屈折率を任意に選択することが可能であり、目的の反射防止域で、より低い反射率が実現できる。また、反射防止構造を、２次元凹凸構造を一括で形成するのみで作製可能であり、精密な膜厚の制御を必要とせず、生産性が高い。
【００４５】
請求項３に記載の発明によれば、反射防止構造を形成する第３の媒体の屈折率を、第１の媒体と第３の媒体の屈折率の間とすることによって、各界面における、入射側に戻る成分の振幅を小さくすることが可能である。従って、広い波長域や、広い入射角度に対して反射率を低くすることができる。また、第１の媒体と第３の媒体によって形成される反射防止構造において、第３の媒体の体積率を大きくすることが可能であり、より強度の高い、傷が付きにくい反射防止構造が得られる。
【００４６】
更に、第１の媒体と第３の媒体によって形成される、反射防止域の最小波長以下の２次元凹凸構造の背面側に、前記第３の媒体による基材層を一体に形成することができる。このような基材層を設けることによって、反射防止構造の強度をより高めることが可能である。
【００４７】
請求項４に記載の発明によれば、反射防止構造を形成する第３の媒体の屈折率と、第２の媒体の屈折率を同じにすることによって、第３の媒体と第２の媒体の界面での反射光をなくし、より小さい反射率を実現することができる。
【００４８】
請求項５に記載の発明によれば、反射防止構造を構成する第３の媒体を第２の媒体と同じ物質とすることによって、光学部材に転写などで簡便に、かつ低コストで反射防止構造を形成できる。
【００４９】
請求項６に記載の発明によれば、その層の中での波長の１/４とすることによって、目的の波長で、図３８に示した界面１、３と、界面２との位相を反転することができ、反射率を低減することができる。
【００５０】
請求項７に記載の発明によれば、異なる波長や角度において、各界面で入射側に戻る成分の位相のずれを打ち消すような厚みの層を設けることによって、幅広い波長や角度範囲で、反射率を低減することができる。
【００５１】
請求項８に記載の発明によれば、第３の媒体の占める割合をこの範囲とすることによって、反射率の低減に必要な有効屈折率を得ることができる。また、傷付き難いなど、強度を高めることができる。
【００５２】
請求項９に記載の光学部材によれば、透光性基材上に本発明の反射防止構造を有しているので、表面の反射を小さく抑えることができ、照明や表示素子、情報機器などの高効率化、高品位化、低ノイズ化を実現することができる。
【００５３】
ここで光学部材とは、例えば、照明の内部を保護するための保護部材や、光を均一に出射するための拡散板や導光板などが挙げられる。また、ディスプレイの画面を保護するための保護部材、タッチパネル、カメラなど情報機器に用いられるレンズなどが挙げられる。また、本発明の反射防止構造を有したフィルムを指す。このフィルムを貼り付けることによって、目的とする部材の反射防止を簡易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態１に係る反射防止構造を有する光学素子を示す概略斜視図。
【図２】本発明の実施形態１に係る反射防止構造を有する光学素子を示す断面図。
【図３】本発明の実施形態１の変形例に係る反射防止構造を有する光学素子を示す概略斜視図。
【図４】本発明の実施形態２に係る反射防止構造を有する光学素子を示す概略斜視図。
【図５】本発明の実施形態２の変形例に係る反射防止構造を有する光学素子を示す概略斜視図。
【図６】本発明の実施形態２の変形例に係る反射防止構造を有する光学素子を示す概略斜視図。
【図７】本発明の実施形態２の変形例に係る反射防止構造を有する光学素子を示す概略斜視図。
【図８】本発明の実施例１に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図９】本発明の実施例２、１１に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図１０】本発明の実施例３に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図１１】本発明の実施例４〜１０に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図１２】本発明の比較例１に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図１３】本発明の比較例２に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図１４】本発明の比較例３に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図１５】本発明の比較例４に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図１６】本発明の比較例５に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図１７】本発明の比較例６に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図１８】本発明の実施例１に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図１９】本発明の実施例２に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２０】本発明の実施例３に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２１】本発明の実施例４に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２２】本発明の実施例５に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２３】本発明の実施例６に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２４】本発明の実施例７に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２５】本発明の実施例８に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２６】本発明の実施例９に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２７】本発明の実施例１０に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２８】本発明の実施例１１に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２９】本発明の比較例１に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図３０】本発明の比較例２に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図３１】本発明の比較例３に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図３２】本発明の比較例４に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図３３】本発明の比較例５に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図３４】本発明の比較例６に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図３５】本発明の反射防止構造を説明するための図。
【図３６】本発明の反射防止構造を説明するための図。
【図３７】本発明の反射防止構造を説明するための図。
【図３８】本発明の反射防止構造を説明するための図。
【図３９】本発明の反射防止構造を説明するための図。
【図４０】本発明の反射防止構造を説明するための図。
【図４１】従来の反射防止構造を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００５６】
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１に係る反射防止構造を有する光学素子を示す概略斜視図、図２は、その側面図である。
【００５７】
図１、図２に示すように、本実施形態に係る反射防止構造は、媒体１と、この媒体１と光学素子の透光性基材としての媒体２との境界に設けた媒体３とによって形成され、この反射防止構造の有効屈折率をNeffとしたときに、
Neff＝rANA＋rCNC
ただし、rA：媒体１の体積率
rC：媒体３の体積率
NA：媒体１の屈折率
NC：媒体３の屈折率
で表される有効屈折率が異なる２層（層Ａ，層Ｂ）を備えている。層Ａは、平坦状の層Ｂ上に形成され、２次元に配列された凸形微細構造４とその間にある空気などの媒体１によって構成されている。
【００５８】
媒体１は、例えば、空気や水などであり、使用環境の周囲の媒体を選択することができる。
【００５９】
媒体２は、光学素子を構成する透光性基材であり、反射率を低減したい部材の材質を選択することができる。媒体２の材質としては、例えば、ガラス、Siやサファイヤなどの無機物、樹脂などが挙げられる。
【００６０】
層Ｂと、層Ａの２次元に配列された凸形微細構造４は、媒体３によって形成される。図１では、層Ａは円柱状の凸形微細構造４を有している。
【００６１】
また、図３に示すように、層Ａは、層Ｂ上に２次元に配列された、媒体３からなる円柱状の凹形微細構造４ａを有する構成としてもよい。このように凹形構造とすることによって、繋がった平坦面が境界にくるため、より強度を高めることができる。更に、円柱状の凸形微細構造４や凹形微細構造４ａ以外にも、例えば、四角柱状の凸形微細構造や四角柱状の凹形微細構造としてもよい。このように、媒体３の層Ａは、２次元に配列された凹凸構造を有している。
【００６２】
媒体３からなる層Ａの凹凸構造（図１では円柱状の凸形微細構造４）は、例えば、ガラス、無機物などを用いて、エッチングなどで形成することができる。また、MgF2などの低屈折率材料を選択した場合は、層Ａの凹凸構造の体積率を大きくして、強度を高くできる。
【００６３】
媒体３からなる層Ａの凹凸構造（図１では円柱状の凸形微細構造４）の製造方法としては、例えば、フォトリソグラフィーによるレジストの露光後に、レジストをマスクにしてエッチングする。また、電子線リソグラフィーによるレジストの露光後に、レジストをマスクにしたエッチングを行う。更に、粒子を配列させ、粒子をマスクにしたエッチングを行う。これらの製造方法によって、反射防止波長域の最小波長以下の凹凸構造（図１では円柱状の凸形微細構造４）を形成することができる。
【００６４】
また、媒体３の層Ａの凹凸構造（図１では円柱状の凸形微細構造４）は、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いて型から転写することで形成することもできる。この場合は、媒体２（光学素子を構成する透光性基材）の形と媒体３を一括で転写することが可能であり、生産性の向上と低コスト化を図ることができる。
【００６５】
層Ａの凹凸構造の大きさ（図１では円柱状の凸形微細構造４の凸部間隔であり、図３では凹部微細構造４ａの凹部間隔）は、反射防止波長域の最小波長以下に設定されている。この層Ａの凹凸構造の大きさが最小波長以下より大きいと、回折光が発生し、反射率の上昇や着色の原因となる。
【００６６】
層Ａの凹凸構造（図１では円柱状の凸形微細構造４の凸部間隔であり、図３では凹部微細構造４ａの凹部間隔）は、生産性や構造の強度に応じて適切な間隔に選択可能であり、例えば、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光に対しては、最小波長の３８０ｎｍ以下、望ましくは３００ｎｍ以下、更に望ましくは２５０ｎｍ以下の大きさに形成する。
【００６７】
層Ａの凹凸構造（図１では円柱状の凸形微細構造４の凸部間隔であり、図３では凹部微細構造４ａの凹部間隔）が３００ｎｍ以下の大きさの場合には、斜め入射光に対しても回折光が生じることはなく、２５０ｎｍ以下の大きさの場合には、周期的な構造であっても幅広い入射角度に対して、回折光が生じない。
【００６８】
なお、層Ａの２次元に配列される凹凸構造（図１では円柱状の凸形微細構造４であり、図３では凹部微細構造４ａ）の周期性に関しては、例えば、フォトリソグラフィーや電子線リソグラフィーによる製造の場合には、規則的な構造の作製が容易である。
【００６９】
本実施形態の反射防止構造では、媒体１の屈折率をNA、媒体２の屈折率をNB、媒体３の屈折率をNCとした場合に、NA＜NC＜NBを満足するように、媒体１、２，３の各屈折率NA、NB、NCを設定している。これにより、各界面において、入射側に戻る成分の振幅が小さく、反射率をより低減させることが可能となる。
【００７０】
また、層Ａの有効屈折利率をNeff_1、層Ｂの有効屈折利率をNeff_2とした場合に、NA＜Neff_1＜Neff_2＜NBであることが望ましい。これにより、各界面で、入射側に戻る成分の振幅を更に小さくすることができる。
【００７１】
更に、層Ａの有効屈折利率Neff_1と層Ｂの有効屈折利率Neff_2を、以下の条件を満足するように設定することが望ましい。
【００７２】
（（NA3NB）1/4−1）×０．５＋１＜Neff_1＜（（NA3NB）1/4−1）×１．５＋１
（（NANB3）1/4−1）×０．５＋１＜Neff_2＜（（NANB3）1/4−1）×１．５＋１
【００７３】
更に望ましくは、層Ａの有効屈折利率Neff_1と層Ｂの有効屈折利率Neff_2を、以下の条件を満足するように設定する。
（（NA3NB）1/4−1）×０．８＋１＜Neff_1＜（（NA3NB）1/4−1）×１．３＋１
（（NANB3）1/4−1）×０．８＋１＜Neff_2＜（（NANB3）1/4−1）×１．３＋１
【００７４】
そして、最も望ましくは、層Ａの有効屈折利率Neff_1と層Ｂの有効屈折利率Neff_2を、以下の条件を満足するように設定する。
（（NA3NB）1/4−1）×０．９＋１＜Neff_1＜（（NA3NB）1/4−1）×１．１＋１
（（NANB3）1/4−1）×０．９＋１＜Neff_2＜（（NANB3）1/4−1）×１．１＋１
【００７５】
このように、層Ａの有効屈折利率Neff_1と層Ｂの有効屈折利率Neff_2を最も望ましい条件に設定することにより、図３８に示したように、界面１と界面３での入射側に戻る成分の振幅がほぼ等しく、界面２で入射側に戻る成分の振幅が界面１の倍となる。この場合、界面１と界面３の合成波を、界面２と打ち消し合わせることができ、低い反射率を実現することが可能である。
【００７６】
また、最も望ましい層Ａの有効屈折利率Neff_1と層Ｂの有効屈折利率Neff_2の別の条件としては、以下の関係を満足することである。
（（NA3NB）1/4−1）×１．０１＋１＜Neff_1＜（（NA3NB）1/4−1）×１．３＋１
Neff_2 ＝NANB/Neff_1
【００７７】
この場合には、界面１と界面３での入射側に戻る成分の振幅がほぼ等しく、界面２で入射側に戻る成分の振幅の１/２よりも僅かに大きくなる。これにより、斜め入射光や異なる波長に対して、界面１と界面３の合成波を、界面２と打ち消し合わせることができ、幅広い波長や角度に対して低い反射率を実現することが可能である。
【００７８】
更に、媒体３の体積率を大きくすることが可能であり、より強度の高い、傷が付きにくい反射防止構造を得ることが可能となる。
【００７９】
また、本実施形態における反射防止構造において、層Ａの有効屈折利率をNeff_1、厚みをd1、層Ｂの有効屈折利率をNeff_2、厚みをd2、反射防止波長域の任意の波長をλとした場合、d1、d2が以下の条件を満足するように設定した。
d1=λ／4Neff_1
d2=λ／4Neff_2
このように、この場合は、層Ａと層Ｂの厚みd1、d2が、それぞれその媒体内での波長の1/4に相当する反射防止構造である。層Ａと層Ｂの厚さを波長の1/4とすることによって、図３８に示したように、目的の波長で界面１、界面３と、界面２との位相を反転することができ、反射率を低減することが可能である。
【００８０】
更に、本実施形態における反射防止構造において、層Ａの有効屈折利率をNeff_1、厚みをd1、層Ｂの有効屈折利率をNeff_2、厚みをd2、反射防止波長域の任意の波長をλ、λ1、λ2として、λ1＜λ＜λ2、またはλ2＜λ＜λ1とした場合、d1、d2、及び波長λの範囲が以下の条件を満足するように設定した。
【００８１】
d1=λ1／4Neff_1
d2=λ2／4Neff_2
０．０２λ＜|λ1−λ2|＜０．０８λ
このように、この場合は、層Ａと層Ｂの厚みd1、d2が、それぞれその媒体内での波長λから０．０２λ〜０．０８λの範囲でずれた反射防止構造である。異なる波長や角度において、各界面で入射側に戻る成分の位相のずれを打ち消すような厚みの層を設けることによって、幅広い波長や角度範囲で、反射率を低減することが可能である。
【００８２】
また、本実施形態における反射防止構造において、層Ａの構造と層Ｂの構造を、媒体１と媒体２との境界に平行な面に投影した場合に、媒体３の占める面積の割合が、それぞれ１０〜９０％となるように設定する。
【００８３】
層Ａ、層Ｂにおける媒体３の占める面積の割合が１０％より小さく、９０％より大きいと、反射防止に必要な屈折率差が得られない。また、望ましくは、層Ａ、層Ｂにおける媒体３の占める面積の割合が、層Ａに関しては２０〜７０％、層Ｂに関しては４０〜８０％の範囲とすることで、高い反射防止効果が得られる。更に望ましくは、層Ａ、層Ｂにおける媒体３の占める面積の割合が、層Ａに関しては２０〜５０％、層Ｂに関しては５０〜８０％の範囲とすることで、より高い反射防止効果が得られる。
【００８４】
このように、層Ａ、層Ｂにおける媒体３の占める面積の割合を上記の範囲とすることによって、反射率の低減に必要な有効屈折率を得ることが可能である。また、傷付き難いなど、強度を高めることが可能である。
【００８５】
〈実施形態２〉
本発明の実施形態２に係る反射防止構造では、前記層Ａと前記層Ｂがそれぞれ２次元に配列される凹凸構造を有し、前記媒体３の高さ方向において体積率が異なる構成である。他の構成は実施形態１と同様であり、重複する説明は省略する。
【００８６】
図４は、本発明の実施形態２に係る反射防止構造を有する光学素子を示す概略斜視図である。図４に示した実施形態２の反射防止構造では、層Ａと層Ｂは、媒体３からなる２次元に配列された凸形微細構造４を有している。この凸形微細構造４は、層Ａと層Ｂで幅（径）の異なる円柱である。これにより、媒体３は、層Ａと層Ｂにおいて体積率が異なり、有効屈折率を変えることができる。なお、層Ａと層Ｂに形成する凸型微細構造を、四角柱としてもよい。
【００８７】
また、図５に示すように、層Ａと層Ｂは、媒体３からなる、その高さ（深さ）方向において幅（径）の異なる２段の円柱状の凹形微細構造４ａを２次元に配列してもよい。なお、層Ａと層Ｂを、高さ方向において幅（径）の異なる四角状の凹形微細構造を有する構成としてもよい。
【００８８】
更に、図６に示した反射防止構造では、層Ａと層Ｂは、媒体３からなる２次元に配列された凸形微細構造４を有し、この凸形微細構造４は高さの異なる円柱を配列して構成されている。なお、層Ａと層Ｂを、高さの異なる四角柱を配列した凸形微細構造としてもよい。
【００８９】
また、図７に示すように、層Ａと層Ｂは、媒体３からなる、深さの異なる円柱状の凹形微細構造４ａを２次元に配列してもよい。
【００９０】
なお、図４〜図７に示した実施形態２の層Ａの凹凸構造は、例えば、フォトリソグラフィーによるレジストの露光量を変化させたり、あるいは電子線リソグラフィーによるレジストの露光量を変化させることで形成することができる。
【００９１】
このように、前記実施形態１、２の反射防止構造によれば、異なる波長の光や斜め入射の光に対しても低い反射率を得ることができ、かつ製造が容易で、機械的な強度が高い反射防止構造を提供することができる。
【００９２】
また、前記実施形態１、２の反射防止構造を有する光学部材によれば、高い反射防止効果を得ることができる光学部材を提供することができる。
【実施例】
【００９３】
次に、本発明の反射防止構造による反射率の低減効果を評価するために、以下に示す実施例１〜１１と比較用の比較例１〜６の反射防止構造を作製した。
【００９４】
なお、反射率の低減効果を評価するために、RCWA(厳密結合波解析)法による電磁波解析シミュレーションソフトDiffract MOD（R-Soft社）を用いて、反射率計算を行った。実施例１〜１１と比較例１〜６の設定条件と、反射率の算出結果は、以下の表１に記載したとおりである。
【００９５】
【表１】
【００９６】
この反射率計算における条件を、以下のように設定した。
反射防止波長域：３８０〜７８０ｎｍ（可視域）
媒体１：屈折率１（空気）
媒体２：屈折率１．５（ガラスや樹脂）
界面の法線から０deg、４０deg、６０degで光を入射し、３８０〜７８０ｎｍの波長範囲での反射率の平均値を算出した。
【００９７】
〈実施例１〉
図８に示すように、層Ｂの凹凸構造として、四角柱状の凸形微細構造４が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【００９８】
媒体３の屈折率NC：１．３８
層Ａ：媒体３で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１１０ｎｍ、幅：１２５ｎｍの凸状の構造と空気（媒体１）によって形成（有効屈折率Neff_1：１．１５）
層Ｂ：高さ：１００ｎｍの媒体３からなる構造（有効屈折率Neff_2：１．３８）
【００９９】
図１８は、実施例１における反射率の算出結果を示す図である。
【０１００】
〈実施例２〉
図９に示すように、媒体３からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱状の凸形微細構造４が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１０１】
媒体３の屈折率NC：１．４６
層Ａ：媒体３で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１１０ｎｍ、幅：１１４ｎｍの凸状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．１５）
層Ｂ：媒体３で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１１０ｎｍ、幅：１７４ｎｍの凸状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．３５）
【０１０２】
図１９は、実施例２における反射率の算出結果を示す図である。
【０１０３】
〈実施例３〉
図１０に示すように、媒体２（＝媒体３）からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱状の凸形微細構造４が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１０４】
媒体３を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１１０ｎｍ、幅：１１０ｎｍの凸状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．１５）
層Ｂ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１００ｎｍ、幅：１６７ｎｍの凸状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．３５）
【０１０５】
図２０は、実施例３における反射率の算出結果を示す図である。
【０１０６】
〈実施例４〉
図１１に示すように、媒体２（＝媒体３）からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱のホール（凹形微細構造４ａ）が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１０７】
媒体３を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１２０ｎｍ、幅：１７９ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．１０）
層Ｂ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１００ｎｍ、幅：１１０ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．３５）
【０１０８】
図２１は、実施例４における反射率の算出結果を示す図である。
【０１０９】
〈実施例５〉
図１１に示すように、媒体２（＝媒体３）からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱のホール（凹形微細構造４ａ）が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１１０】
媒体３を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１１０ｎｍ、幅：１５５ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．２０）
層Ｂ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：９０ｎｍ、幅：１１０ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．３５）
【０１１１】
図２２は、実施例５における反射率の算出結果を示す図である。
【０１１２】
〈実施例６〉
図１１に示すように、媒体２（＝媒体３）からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱のホール（凹形微細構造４ａ）が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１１３】
媒体３を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１２０ｎｍ、幅：１６７ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．１５）
層Ｂ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１００ｎｍ、幅：８９ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．４０）
【０１１４】
図２３は、実施例６における反射率の算出結果を示す図である。
【０１１５】
〈実施例７〉
図１１に示すように、媒体２（＝媒体３）からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱のホール（凹形微細構造４ａ）が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１１６】
媒体３を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１２４ｎｍ、幅：１７７ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．１１）
層Ｂ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１０１ｎｍ、幅：１０６ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．３６）
【０１１７】
そして、本実施例では、波長λ＝５５０ｎｍとして、d1＝λ/4Neff_1、d2＝λ/4Neff_2となるように制御した。
【０１１８】
図２４は、実施例７における反射率の算出結果を示す図である。
【０１１９】
〈実施例８〉
図１１に示すように、媒体２（＝媒体３）からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱のホール（凹形微細構造４ａ）が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１２０】
媒体３を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１２２ｎｍ、幅：１７２ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．１３）
層Ｂ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１０３ｎｍ、幅：１１７ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．３３）
【０１２１】
そして、本実施例では、波長λ＝５５０ｎｍとして、d1＝λ/4Neff_1、d2＝λ/4Neff_2となるように制御した。
【０１２２】
図２５は、実施例８における反射率の算出結果を示す図である。
【０１２３】
〈実施例９〉
図１１に示すように、媒体２（＝媒体３）からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱のホール（凹形微細構造４ａ）が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１２４】
媒体３を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１１９ｎｍ、幅：１７７ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．１１）
層Ｂ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１０５ｎｍ、幅：１０６ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．３６）
【０１２５】
そして、本実施例では、波長λ＝５５０ｎｍとして、λ1＝５２８ｎｍ、λ2＝５７１ｎｍ、|λ1−λ2|＝０．０７８λとなるように制御した。
【０１２６】
図２６は、実施例９における反射率の算出結果を示す図である。
【０１２７】
〈実施例１０〉
図１１に示すように、媒体２（＝媒体３）からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱のホール（凹形微細構造４ａ）が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１２８】
媒体３を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１１７ｎｍ、幅：１７２ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．１３）
層Ｂ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１０７ｎｍ、幅：１１７ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．３３）
【０１２９】
そして、本実施例では、波長λ＝５５０ｎｍとして、λ1＝５２９ｎｍ、λ2＝５６９ｎｍ、|λ1−λ2|＝０．０７３λとなるように制御した。
【０１３０】
図２７は、実施例１０における反射率の算出結果を示す図である。
【０１３１】
〈実施例１１〉
図１０に示すように、媒体２からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱状の凸形微細構造４が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１３２】
媒体３を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．４６
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１００ｎｍ、幅：１３２ｎｍの凸状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．２０）
層Ｂ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：８０ｎｍ、幅：１６２ｎｍの凸状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．３３）
【０１３３】
図２８は、実施例１１における反射率の算出結果を示す図である。
【０１３４】
上記した各実施例１〜１１に対する比較例の反射防止構造を以下のように設定した。
〈比較例１〉
図１２に示すように、比較例１では、反射防止構造を何も設けていない構成であり、屈折率１の媒体１（空気）から屈折率１．５の媒質２へ光が入射する。
【０１３５】
図２９は、比較例１における反射率の算出結果を示す図である。
【０１３６】
〈比較例２〉
図１３に示すように、比較例２では、媒体２の表面に屈折率１．３８、厚さ１００ｎｍの薄膜（ＬＲ膜）１０を形成した構成した。
【０１３７】
図３０は、比較例２における反射率の算出結果を示す図である。
【０１３８】
〈比較例３〉
図１４に示すように、比較例３では、媒体２の表面にＡＲ膜（３層）を形成した構成であり、下から順に、屈折率１．６４、厚さ８３．８ｎｍの第１の薄膜１１、屈折率２．０、厚さ１３７．５ｎｍの第２の薄膜１２、屈折率１．３８、厚さ９９．６ｎｍの第３の薄膜１３を形成している。
【０１３９】
図３１は、比較例３における反射率の算出結果を示す図である。
〈比較例４〉
図１５に示すように、比較例４では、媒体２からなる層Ａの凹凸微細構造として、四角柱状の凸形微細構造４が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１４０】
層Ａ（媒体３）を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１１２ｎｍ、幅：１７４ｎｍの凸状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．２２）
【０１４１】
図３２は、比較例４における反射率の算出結果を示す図である。
〈比較例５〉
図１６に示すように、比較例５では、媒体２上に同じ媒体で高さ３００ｎｍの四角錐状のモスアイ構造１４を形成した。
【０１４２】
モスアイ構造１４を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
【０１４３】
図３３は、比較例５における反射率の算出結果を示す図である。
〈比較例６〉
図１７に示すように、比較例６では、媒体２上に同じ媒体で高さ２２５ｎｍの先端が砲弾状に突起した円錐状のモスアイ構造１５を形成した。
【０１４４】
モスアイ構造１５を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
【０１４５】
図３４は、比較例６における反射率の算出結果を示す図である。
【０１４６】
このように、実施例１〜１１の反射防止構造によれば、３８０〜７８０ｎｍの波長域全域で、比較例１〜６の場合よりも低い反射率を実現することができる。また、界面の法線から傾いて入射した光に対しても、低い反射率を維持することができる。
【０１４７】
また、実施例３〜１１の反射防止構造では、媒体２の構造のみで反射防止性能が実現可能であり、屈折率の異なる材料を使用する必要がないため、低コストで、かつ生産性が高い。
【０１４８】
また、例えば、実施例１１で示した反射防止構造を、屈折率１．５など屈折率の異なる透明基板上に形成することが可能である。媒体２部分は光学的なコヒーレンスが消失する厚さを有していれば、媒体２と前記透明基板との反射光による干渉は考える必要はない。この厚さは１μm程度であり、媒体２はこれ以上の厚さを有していればよい。また、透明基板の屈折率が１．５の場合、界面に法線方向から0degの入射で、０．０１％、界面の法線方向から60deg傾いた入射で、０．１５％と十分に小さい。従って、透明基板上に１μm以上の厚さを持たせて構造を転写することなどにより、簡易に反射率を低減することが可能である。
【符号の説明】
【０１４９】
１ 媒体（第１の媒体）
２ 媒体（第２の媒体）
３ 媒体（第３の媒体）
４ 凸形微細構造（２次元凹凸構造）
４ａ 凹形微細構造（２次元凹凸構造）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な２次元凹凸構造を有する反射防止構造、及び該反射防止構造を表面に有する光学部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明機器、ディスプレイ装置、情報機器、撮影機器などの光を利用する各種製品には、ガラスやプラスチックなどからなる透光性を有する光学部材が多く用いられている。これら光学部材は、光の方向を制御して集光する、製品内部を汚れや衝撃などから保護するなどの機能を有している。しかし一方で、光学部材に光が入射、或いは出射する際に界面で生じる反射光は、照明機器の効率を低下させる、ディスプレイ機器の視認性を低下させる、情報機器のノイズの原因となる、撮影機器による撮影画像の画質を低下させるなど性能低下の一因ともなる。
【０００３】
即ち、これら光学部材の界面で生じる反射光は、空気など周囲の媒体の屈折率と光学部材の屈折率とが異なることに起因して生じる。これは、屈折率の異なる媒体に光が入射する際に、界面における波の連続性によって入射側へ戻る成分が生じるためである。
【０００４】
例えば、照明機器では、光学部材の表面で生じた反射光は光源側へと戻り、出射面から放射されずに吸収されてしまうことから、照明効率が低下する要因となる。また、ディスプレイ機器を備えた画像表示装置では、外光の一部がディスプレイ装置のパネル表面で反射され観察者へと届くために、本来このパネル表面から出射している光の割合が低下し、コントラストが低下する要因となる。
【０００５】
このため、従来では上記したような性能低下の原因となる光学部材の界面での反射を低減するために、光学部材の表面に薄膜をコーティングする方法が一般的に用いられている。光学部材の表面に薄膜をコーティングすることによって、周囲の媒体、薄膜、光学部材のそれぞれの界面で生じる反射光を干渉させて、入射側へと戻る光の振幅を低減させることができる。
【０００６】
ところで、近年、より優れた反射防止効果を得るために、上記したような光学部材の表面に薄膜をコーティングして反射防止する構造とは原理的に全く異なる技術として、光学部材の表面に微細な凹凸構造、いわゆる「モスアイ構造」を形成して反射防止効果を得る技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００７】
前記特許文献１に記載の技術では、「モスアイ構造」と呼ばれる光の波長よりも小さい構造の形を制御することにより、段階的に屈折率を変化させる効果と、光の干渉効果を組み合わせて、低い反射率を実現している。
【０００８】
また、前記特許文献２に記載の技術では、「モスアイ構造」と呼ばれる光の波長よりも小さい構造の形を制御することにより、段階的に屈折率を変化させて反射光の発生を抑制し、低い反射率を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４３９８５０７号公報
【特許文献２】特表２００８−５０８５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、前記特許文献１の技術では、干渉効果を利用することにより、異なる波長の光や斜め入射の光では反射率が上昇する問題がある。また、波長よりも小さい構造の形を高さ方向にも精密に制御する必要があることから、量産製造が難しく生産性が低い。
【００１１】
また、前記特許文献２の技術では、原理的に非常に低い反射率を実現可能であるものの、波長よりも小さい構造の形を高さ方向にも制御する必要があることから、量産製造が難しく生産性が低い。また、先端が非常に尖った構造となるために、他の部材や指先等が接触した場合にこの構造が倒れたり、傷が生じたりするなど強度が低い。
【００１２】
そこで、本発明は、異なる波長の光や斜め入射の光に対しても低い反射率を得ることができ、かつ製造が容易で、機械的な強度が高い反射防止構造、及び該反射防止構造を表面に有する光学部材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】
【００１３】
前記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、第１の媒体と第２の媒体との境界に設けられた反射防止構造であって、前記反射防止構造は、前記第１の媒体と第３の媒体とによって形成され、前記反射防止構造の有効屈折率をNeffとしたときに、
Neff＝rANA+rCNC
ただし、rA、rC：第１の媒体、第３の媒体の体積率
NA、NC：第１の媒体、第３の媒体の屈折率
で表される有効屈折率が異なる２層を備え、前記２層のうちの少なくとも１層は、反射防止波長域の最小波長以下の２次元凹凸構造を有することを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記反射防止構造は、高さ方向において前記第３の媒体の体積率が異なる、２段の２次元凹凸構造を有することを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記第１の媒体の屈折率をNA、前記第２の媒体の屈折率をNB、前記第３の媒体の屈折率をNCとしたときに、NA＜NC＜NBであることを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記第１の媒体の屈折率をNA、前記第２の媒体の屈折率をNB、前記第３の媒体の屈折率をNCとしたときに、NA＜NC＝NBであることを特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記第２の媒体と前記第３の媒体とが同じ物質であることを特徴としている。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、前記有効屈折率の異なる２層のうち、前記第１の媒体側の層を第１の層、前記第２の媒体側の層を第２の層とし、反射防止波長域の任意の波長をλとして、前記第１の層の有効屈折率をNeff_1、厚みをd1、前記第２の層の有効屈折率をNeff_2、厚みをd2としたときに、
d1＝λ／4Neff_1
d2＝λ／4Neff_2
であることを特徴としている。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、前記有効屈折率の異なる２層のうち、前記第１の媒体側の層を第１の層、前記第２の媒体側の層を第２の層とし、前記第１の層の有効屈折率をNeff_1、厚みをd1、前記第２の層の有効屈折率をNeff_2、厚みをd2、反射防止波長域の任意の波長をλ、λ1、λ2として、λ1＜λ＜λ2、またはλ2＜λ＜λ1での関係を満たすときに、
d1＝λ1/4Neff_1
d2＝λ2/4Neff_2
０．０２λ＜|λ1−λ2|＜０．０８λ
であることを特徴としている。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、前記２次元凹凸構造が、第１の層の構造と第２の層の構造を、第１の媒体と第２の媒体との境界に平行な面に投影した場合に、前記第３の媒体の占める面積の割合が、それぞれ１０〜９０％であることを特徴としている。
【００２１】
請求項９に記載の光学部材は、光学部材の透光性基材上に、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の反射防止構造を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る反射防止構造によれば、異なる波長の光や斜め入射の光に対しても低い反射率を得ることができ、かつ製造が容易で、機械的な強度が高い反射防止構造を提供することができる。
【００２３】
また、本発明に係る光学部材によれば、光学部材の透光性基材上に本発明に係る反射防止構造を有しているので、高い反射防止効果を得ることができる光学部材を提供することができる。
【００２４】
次に、本発明に係る反射防止構造について説明する前に、例えば図３５に示すような、媒体１と媒体２の間に媒体３を有する場合の反射防止構造において、反射光が低減できる原理について以下に説明する。
【００２５】
図３５に示すように、媒体１側から、光の波長と同等程度の厚さの媒体３を通り、媒体２へ光が入射する場合、媒体１と媒体３の界面、媒体３と媒体２の界面で、それぞれ入射側へ戻る成分I1，I2が発生する。I1，I2の波の振幅が同じで、位相が逆になる場合、この２つの成分I1，I2は打ち消しあい、合成された反射光は低減される。
【００２６】
干渉によって反射光を低減するためには、それぞれの界面で入射側に戻る成分が、干渉によってそれぞれ打ち消しあう振幅を有する必要がある。この振幅は界面を形成している媒体の屈折率によって決まるため、望む振幅が得られる材料を用いればよいが、屈折率の低い材料など得ることが困難である場合が多い。
【００２７】
媒体１と媒体３を用いて、反射防止波長域の最小波長以下の構造を設けることによって、通常の物質では実現不可能な、反射防止に効果的な屈折率を得ることが可能である。波長以下の構造では、光はその構造を認識することができず、構造を形成する媒体それぞれの平均的な媒体が存在するものとして振る舞う。
【００２８】
このとき、この平均的な媒体の屈折率は、有効屈折率をNeffとして、以下の式で求められる。
Neff＝rANA＋rCNC
rA、rC：媒体１，３の体積率
NA、NC：媒体１，３の屈折率
【００２９】
また、干渉の効果は、ベクトル図を用いて説明することができる。各界面での入射側に戻る成分を、例えば、図３６で示すようなベクトルで表すことができる。このベクトルは、Ｘ軸の正方向からの傾きが波の位相を、長さが振幅を表し、波の重ね合わせはこのベクトルの和で表現される。よって、各界面での入射側に戻る成分をベクトルで表し、和を取ることによって反射光の波の振幅を考えることができる。
【００３０】
図３７（ａ）は、図３５に示した反射防止構造の場合のベクトルを表した図である。この図に示すように、Ｉ１とI2が同じ振幅で、逆の位相であるために、反射光はゼロとなる。ここで、Ｉ１とI2の振幅は、反射防止構造がない場合を「１」とするとその半分である。
【００３１】
これに対して、例えば、図３７（ｂ）に示した図は、波長が異なる、斜めから入射するなどの反射防止の条件から外れた場合のベクトルを表したものである。この図に示すように、波長が異なる光や、斜めから入射する場合などは、I1に対してI2の位相がずれ、合成された波I1＋I2が発生する。位相ずれをφとして、I1＋I2は１/２×sinφ（φが十分小さい場合には、≒φ/２）である。例えば、図３７（ａ）に示した場合の波長より２０％長い波長に対しては、φ＝０．５２rad（＝３０°）、振幅が０．５０／２（＝０．２５）となり、反射率は、反射防止構造を設けない場合に対し、前記振幅の２乗である６％分存在することになる。
【００３２】
図３７（ｂ）に示すように、異なる波長では位相が異なってくるために、干渉による打ち消し合いが不十分となる。また、斜めの方向からの入射など、光から見た通過距離が異なるにも位相が異なり、反射の低減効果が不十分となる。
【００３３】
これに対し、図３８に示すように、媒体１と媒体２の間に設ける反射防止構造（媒体３＋媒体１）を、有効屈折率の異なる２層（層Ａ、層Ｂ）として界面を３つ設け、３つの波の干渉によって打ち消し合いを実現することによって、広い波長域や広い入射角度でも低い反射率を実現することができる。
【００３４】
図３８に示すように、媒体１と反射防止構造（媒体３＋媒体１）の境界である界面１、反射防止構造内での有効屈折率の異なる境界である界面２、反射防止構造と媒体２との境界である界面３の３つの界面で、入射側に戻る成分I1、I2、I3が発生する。例えば、ある波長でI1とI3は同じ位相、振幅となるように、I2はI1と逆の位相、２倍の振幅となるように反射防止構造を制御する。このとき、この波長では、I1とI3の和がI2と打ち消しあい、低い反射率が実現可能である。
【００３５】
以下、本発明の反射防止構造について、図３９〜図４１に示したベクトル図を用いて、斜め入射光や異なる波長に対しても低い反射率を実現可能であることを説明する。
【００３６】
図３９（ａ）は、本発明の反射防止構造に対して、目的とする波長、角度で入射した場合のベクトルを表した図である。図３９（ａ）に示すように、図３８の界面２での波I2を位相の基準とし、図３８の界面１と界面３での波、I1とI3が逆の位相、I2のベクトルの長さはI1とI3の２倍となっており、３つの波の和がゼロになる。ここで、I2では１/２、I1とI3では１/４である。
【００３７】
これに対して、目的とする波長や角度からずれた場合、I2を基準としてI1とI3の位相がずれ、図３９（ｂ）に示すベクトルのような関係になる。このときI1とI3の波の和は、I2よりも（1−cosφ）だけ小さくなり、１/２×（１−cosφ）（φが十分小さい場合には、≒（φ/2）2）に比例した振幅をもつ反射が発生する。
【００３８】
しかしながら、多くの場合においてφ/２は絶対値が１より小さいため、反射光は低く抑えることができる。例えば、図３９（ａ）の場合における波長より２０％長い波長に対してはφ＝０．５２radであり、I1+I2+I3の振幅は０．１３／２（≒（０．５２／２）２）＝０．０６６であり、反射率は反射防止構造を設けない場合の０．４％に抑えることができる。
【００３９】
また、いわゆる「モスアイ構造」と呼ばれる、段階的に屈折率が変化する反射防止構造の場合は、例えば、図４０（ａ）に示すようなベクトル図で表すことができる。段階的に屈折率が変化していることによって、長さの短いベクトルが各位相で連続的に繋がるが、ここでは、１０のベクトルで代表させている。この場合、長さは１/１０である。
【００４０】
そして、図４０（ａ）から位相がずれた場合には、図４０（ｂ）に示すような関係となる。このとき、連続的に繋がったベクトルの過不足分の面積分だけ、反射の波の振幅が発生する。この面積は、φ/（２π）に比例し、例えば、図４０（ａ）の波長より２０％長い波長に対しては、φ＝０．５２rad、合成波の振幅は０．５２/（２π）＝０．０８３、反射率は反射防止構造を設けていない場合の０．７％であり、本発明の反射防止構造よりも大きくなる。
【００４１】
また、本発明の反射防止構造は、例えば、図４１に示すような媒体２上に周知の２層薄膜ａ，ｂで形成された反射防止膜と比較して、低い反射率を実現可能である。これは、各層ａ，ｂでの入射側に戻る成分が小さく、異なる波長や角度となった場合に、合成された振幅を低く抑えることが可能であるためである。
【００４２】
請求項１に記載の本発明の反射防止構造は、第１の媒体と第３の媒体の体積率によってのみ決定される有効屈折率の異なる２層によって形成され、少なくとも１層は、反射防止波長域の最小波長以下の２次元凹凸構造を有する構成としている。
【００４３】
このような構成により、特殊な異種材料を用いる必要がないため、量産製造が容易であり、生産性が高い。また、波長以下の構造の精密制御が要らず、また先端が鋭利な構造を必要としないため、量産製造が容易であり、かつ構造の強度が高い。
【００４４】
請求項２に記載の発明によれば、第３の媒体の体積率が異なる２段の２次元凹凸構造とすることによって、反射防止構造の有効屈折率を任意に選択することが可能であり、目的の反射防止域で、より低い反射率が実現できる。また、反射防止構造を、２次元凹凸構造を一括で形成するのみで作製可能であり、精密な膜厚の制御を必要とせず、生産性が高い。
【００４５】
請求項３に記載の発明によれば、反射防止構造を形成する第３の媒体の屈折率を、第１の媒体と第３の媒体の屈折率の間とすることによって、各界面における、入射側に戻る成分の振幅を小さくすることが可能である。従って、広い波長域や、広い入射角度に対して反射率を低くすることができる。また、第１の媒体と第３の媒体によって形成される反射防止構造において、第３の媒体の体積率を大きくすることが可能であり、より強度の高い、傷が付きにくい反射防止構造が得られる。
【００４６】
更に、第１の媒体と第３の媒体によって形成される、反射防止域の最小波長以下の２次元凹凸構造の背面側に、前記第３の媒体による基材層を一体に形成することができる。このような基材層を設けることによって、反射防止構造の強度をより高めることが可能である。
【００４７】
請求項４に記載の発明によれば、反射防止構造を形成する第３の媒体の屈折率と、第２の媒体の屈折率を同じにすることによって、第３の媒体と第２の媒体の界面での反射光をなくし、より小さい反射率を実現することができる。
【００４８】
請求項５に記載の発明によれば、反射防止構造を構成する第３の媒体を第２の媒体と同じ物質とすることによって、光学部材に転写などで簡便に、かつ低コストで反射防止構造を形成できる。
【００４９】
請求項６に記載の発明によれば、その層の中での波長の１/４とすることによって、目的の波長で、図３８に示した界面１、３と、界面２との位相を反転することができ、反射率を低減することができる。
【００５０】
請求項７に記載の発明によれば、異なる波長や角度において、各界面で入射側に戻る成分の位相のずれを打ち消すような厚みの層を設けることによって、幅広い波長や角度範囲で、反射率を低減することができる。
【００５１】
請求項８に記載の発明によれば、第３の媒体の占める割合をこの範囲とすることによって、反射率の低減に必要な有効屈折率を得ることができる。また、傷付き難いなど、強度を高めることができる。
【００５２】
請求項９に記載の光学部材によれば、透光性基材上に本発明の反射防止構造を有しているので、表面の反射を小さく抑えることができ、照明や表示素子、情報機器などの高効率化、高品位化、低ノイズ化を実現することができる。
【００５３】
ここで光学部材とは、例えば、照明の内部を保護するための保護部材や、光を均一に出射するための拡散板や導光板などが挙げられる。また、ディスプレイの画面を保護するための保護部材、タッチパネル、カメラなど情報機器に用いられるレンズなどが挙げられる。また、本発明の反射防止構造を有したフィルムを指す。このフィルムを貼り付けることによって、目的とする部材の反射防止を簡易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態１に係る反射防止構造を有する光学素子を示す概略斜視図。
【図２】本発明の実施形態１に係る反射防止構造を有する光学素子を示す断面図。
【図３】本発明の実施形態１の変形例に係る反射防止構造を有する光学素子を示す概略斜視図。
【図４】本発明の実施形態２に係る反射防止構造を有する光学素子を示す概略斜視図。
【図５】本発明の実施形態２の変形例に係る反射防止構造を有する光学素子を示す概略斜視図。
【図６】本発明の実施形態２の変形例に係る反射防止構造を有する光学素子を示す概略斜視図。
【図７】本発明の実施形態２の変形例に係る反射防止構造を有する光学素子を示す概略斜視図。
【図８】本発明の実施例１に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図９】本発明の実施例２、１１に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図１０】本発明の実施例３に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図１１】本発明の実施例４〜１０に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図１２】本発明の比較例１に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図１３】本発明の比較例２に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図１４】本発明の比較例３に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図１５】本発明の比較例４に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図１６】本発明の比較例５に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図１７】本発明の比較例６に係る反射防止構造を示す概略斜視図。
【図１８】本発明の実施例１に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図１９】本発明の実施例２に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２０】本発明の実施例３に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２１】本発明の実施例４に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２２】本発明の実施例５に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２３】本発明の実施例６に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２４】本発明の実施例７に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２５】本発明の実施例８に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２６】本発明の実施例９に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２７】本発明の実施例１０に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２８】本発明の実施例１１に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図２９】本発明の比較例１に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図３０】本発明の比較例２に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図３１】本発明の比較例３に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図３２】本発明の比較例４に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図３３】本発明の比較例５に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図３４】本発明の比較例６に係る反射防止構造による反射率の算出結果を示す図。
【図３５】本発明の反射防止構造を説明するための図。
【図３６】本発明の反射防止構造を説明するための図。
【図３７】本発明の反射防止構造を説明するための図。
【図３８】本発明の反射防止構造を説明するための図。
【図３９】本発明の反射防止構造を説明するための図。
【図４０】本発明の反射防止構造を説明するための図。
【図４１】従来の反射防止構造を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００５６】
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１に係る反射防止構造を有する光学素子を示す概略斜視図、図２は、その側面図である。
【００５７】
図１、図２に示すように、本実施形態に係る反射防止構造は、媒体１と、この媒体１と光学素子の透光性基材としての媒体２との境界に設けた媒体３とによって形成され、この反射防止構造の有効屈折率をNeffとしたときに、
Neff＝rANA＋rCNC
ただし、rA：媒体１の体積率
rC：媒体３の体積率
NA：媒体１の屈折率
NC：媒体３の屈折率
で表される有効屈折率が異なる２層（層Ａ，層Ｂ）を備えている。層Ａは、平坦状の層Ｂ上に形成され、２次元に配列された凸形微細構造４とその間にある空気などの媒体１によって構成されている。
【００５８】
媒体１は、例えば、空気や水などであり、使用環境の周囲の媒体を選択することができる。
【００５９】
媒体２は、光学素子を構成する透光性基材であり、反射率を低減したい部材の材質を選択することができる。媒体２の材質としては、例えば、ガラス、Siやサファイヤなどの無機物、樹脂などが挙げられる。
【００６０】
層Ｂと、層Ａの２次元に配列された凸形微細構造４は、媒体３によって形成される。図１では、層Ａは円柱状の凸形微細構造４を有している。
【００６１】
また、図３に示すように、層Ａは、層Ｂ上に２次元に配列された、媒体３からなる円柱状の凹形微細構造４ａを有する構成としてもよい。このように凹形構造とすることによって、繋がった平坦面が境界にくるため、より強度を高めることができる。更に、円柱状の凸形微細構造４や凹形微細構造４ａ以外にも、例えば、四角柱状の凸形微細構造や四角柱状の凹形微細構造としてもよい。このように、媒体３の層Ａは、２次元に配列された凹凸構造を有している。
【００６２】
媒体３からなる層Ａの凹凸構造（図１では円柱状の凸形微細構造４）は、例えば、ガラス、無機物などを用いて、エッチングなどで形成することができる。また、MgF2などの低屈折率材料を選択した場合は、層Ａの凹凸構造の体積率を大きくして、強度を高くできる。
【００６３】
媒体３からなる層Ａの凹凸構造（図１では円柱状の凸形微細構造４）の製造方法としては、例えば、フォトリソグラフィーによるレジストの露光後に、レジストをマスクにしてエッチングする。また、電子線リソグラフィーによるレジストの露光後に、レジストをマスクにしたエッチングを行う。更に、粒子を配列させ、粒子をマスクにしたエッチングを行う。これらの製造方法によって、反射防止波長域の最小波長以下の凹凸構造（図１では円柱状の凸形微細構造４）を形成することができる。
【００６４】
また、媒体３の層Ａの凹凸構造（図１では円柱状の凸形微細構造４）は、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いて型から転写することで形成することもできる。この場合は、媒体２（光学素子を構成する透光性基材）の形と媒体３を一括で転写することが可能であり、生産性の向上と低コスト化を図ることができる。
【００６５】
層Ａの凹凸構造の大きさ（図１では円柱状の凸形微細構造４の凸部間隔であり、図３では凹部微細構造４ａの凹部間隔）は、反射防止波長域の最小波長以下に設定されている。この層Ａの凹凸構造の大きさが最小波長以下より大きいと、回折光が発生し、反射率の上昇や着色の原因となる。
【００６６】
層Ａの凹凸構造（図１では円柱状の凸形微細構造４の凸部間隔であり、図３では凹部微細構造４ａの凹部間隔）は、生産性や構造の強度に応じて適切な間隔に選択可能であり、例えば、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光に対しては、最小波長の３８０ｎｍ以下、望ましくは３００ｎｍ以下、更に望ましくは２５０ｎｍ以下の大きさに形成する。
【００６７】
層Ａの凹凸構造（図１では円柱状の凸形微細構造４の凸部間隔であり、図３では凹部微細構造４ａの凹部間隔）が３００ｎｍ以下の大きさの場合には、斜め入射光に対しても回折光が生じることはなく、２５０ｎｍ以下の大きさの場合には、周期的な構造であっても幅広い入射角度に対して、回折光が生じない。
【００６８】
なお、層Ａの２次元に配列される凹凸構造（図１では円柱状の凸形微細構造４であり、図３では凹部微細構造４ａ）の周期性に関しては、例えば、フォトリソグラフィーや電子線リソグラフィーによる製造の場合には、規則的な構造の作製が容易である。
【００６９】
本実施形態の反射防止構造では、媒体１の屈折率をNA、媒体２の屈折率をNB、媒体３の屈折率をNCとした場合に、NA＜NC＜NBを満足するように、媒体１、２，３の各屈折率NA、NB、NCを設定している。これにより、各界面において、入射側に戻る成分の振幅が小さく、反射率をより低減させることが可能となる。
【００７０】
また、層Ａの有効屈折利率をNeff_1、層Ｂの有効屈折利率をNeff_2とした場合に、NA＜Neff_1＜Neff_2＜NBであることが望ましい。これにより、各界面で、入射側に戻る成分の振幅を更に小さくすることができる。
【００７１】
更に、層Ａの有効屈折利率Neff_1と層Ｂの有効屈折利率Neff_2を、以下の条件を満足するように設定することが望ましい。
【００７２】
（（NA3NB）1/4−1）×０．５＋１＜Neff_1＜（（NA3NB）1/4−1）×１．５＋１
（（NANB3）1/4−1）×０．５＋１＜Neff_2＜（（NANB3）1/4−1）×１．５＋１
【００７３】
更に望ましくは、層Ａの有効屈折利率Neff_1と層Ｂの有効屈折利率Neff_2を、以下の条件を満足するように設定する。
（（NA3NB）1/4−1）×０．８＋１＜Neff_1＜（（NA3NB）1/4−1）×１．３＋１
（（NANB3）1/4−1）×０．８＋１＜Neff_2＜（（NANB3）1/4−1）×１．３＋１
【００７４】
そして、最も望ましくは、層Ａの有効屈折利率Neff_1と層Ｂの有効屈折利率Neff_2を、以下の条件を満足するように設定する。
（（NA3NB）1/4−1）×０．９＋１＜Neff_1＜（（NA3NB）1/4−1）×１．１＋１
（（NANB3）1/4−1）×０．９＋１＜Neff_2＜（（NANB3）1/4−1）×１．１＋１
【００７５】
このように、層Ａの有効屈折利率Neff_1と層Ｂの有効屈折利率Neff_2を最も望ましい条件に設定することにより、図３８に示したように、界面１と界面３での入射側に戻る成分の振幅がほぼ等しく、界面２で入射側に戻る成分の振幅が界面１の倍となる。この場合、界面１と界面３の合成波を、界面２と打ち消し合わせることができ、低い反射率を実現することが可能である。
【００７６】
また、最も望ましい層Ａの有効屈折利率Neff_1と層Ｂの有効屈折利率Neff_2の別の条件としては、以下の関係を満足することである。
（（NA3NB）1/4−1）×１．０１＋１＜Neff_1＜（（NA3NB）1/4−1）×１．３＋１
Neff_2 ＝NANB/Neff_1
【００７７】
この場合には、界面１と界面３での入射側に戻る成分の振幅がほぼ等しく、界面２で入射側に戻る成分の振幅の１/２よりも僅かに大きくなる。これにより、斜め入射光や異なる波長に対して、界面１と界面３の合成波を、界面２と打ち消し合わせることができ、幅広い波長や角度に対して低い反射率を実現することが可能である。
【００７８】
更に、媒体３の体積率を大きくすることが可能であり、より強度の高い、傷が付きにくい反射防止構造を得ることが可能となる。
【００７９】
また、本実施形態における反射防止構造において、層Ａの有効屈折利率をNeff_1、厚みをd1、層Ｂの有効屈折利率をNeff_2、厚みをd2、反射防止波長域の任意の波長をλとした場合、d1、d2が以下の条件を満足するように設定した。
d1=λ／4Neff_1
d2=λ／4Neff_2
このように、この場合は、層Ａと層Ｂの厚みd1、d2が、それぞれその媒体内での波長の1/4に相当する反射防止構造である。層Ａと層Ｂの厚さを波長の1/4とすることによって、図３８に示したように、目的の波長で界面１、界面３と、界面２との位相を反転することができ、反射率を低減することが可能である。
【００８０】
更に、本実施形態における反射防止構造において、層Ａの有効屈折利率をNeff_1、厚みをd1、層Ｂの有効屈折利率をNeff_2、厚みをd2、反射防止波長域の任意の波長をλ、λ1、λ2として、λ1＜λ＜λ2、またはλ2＜λ＜λ1とした場合、d1、d2、及び波長λの範囲が以下の条件を満足するように設定した。
【００８１】
d1=λ1／4Neff_1
d2=λ2／4Neff_2
０．０２λ＜|λ1−λ2|＜０．０８λ
このように、この場合は、層Ａと層Ｂの厚みd1、d2が、それぞれその媒体内での波長λから０．０２λ〜０．０８λの範囲でずれた反射防止構造である。異なる波長や角度において、各界面で入射側に戻る成分の位相のずれを打ち消すような厚みの層を設けることによって、幅広い波長や角度範囲で、反射率を低減することが可能である。
【００８２】
また、本実施形態における反射防止構造において、層Ａの構造と層Ｂの構造を、媒体１と媒体２との境界に平行な面に投影した場合に、媒体３の占める面積の割合が、それぞれ１０〜９０％となるように設定する。
【００８３】
層Ａ、層Ｂにおける媒体３の占める面積の割合が１０％より小さく、９０％より大きいと、反射防止に必要な屈折率差が得られない。また、望ましくは、層Ａ、層Ｂにおける媒体３の占める面積の割合が、層Ａに関しては２０〜７０％、層Ｂに関しては４０〜８０％の範囲とすることで、高い反射防止効果が得られる。更に望ましくは、層Ａ、層Ｂにおける媒体３の占める面積の割合が、層Ａに関しては２０〜５０％、層Ｂに関しては５０〜８０％の範囲とすることで、より高い反射防止効果が得られる。
【００８４】
このように、層Ａ、層Ｂにおける媒体３の占める面積の割合を上記の範囲とすることによって、反射率の低減に必要な有効屈折率を得ることが可能である。また、傷付き難いなど、強度を高めることが可能である。
【００８５】
〈実施形態２〉
本発明の実施形態２に係る反射防止構造では、前記層Ａと前記層Ｂがそれぞれ２次元に配列される凹凸構造を有し、前記媒体３の高さ方向において体積率が異なる構成である。他の構成は実施形態１と同様であり、重複する説明は省略する。
【００８６】
図４は、本発明の実施形態２に係る反射防止構造を有する光学素子を示す概略斜視図である。図４に示した実施形態２の反射防止構造では、層Ａと層Ｂは、媒体３からなる２次元に配列された凸形微細構造４を有している。この凸形微細構造４は、層Ａと層Ｂで幅（径）の異なる円柱である。これにより、媒体３は、層Ａと層Ｂにおいて体積率が異なり、有効屈折率を変えることができる。なお、層Ａと層Ｂに形成する凸型微細構造を、四角柱としてもよい。
【００８７】
また、図５に示すように、層Ａと層Ｂは、媒体３からなる、その高さ（深さ）方向において幅（径）の異なる２段の円柱状の凹形微細構造４ａを２次元に配列してもよい。なお、層Ａと層Ｂを、高さ方向において幅（径）の異なる四角状の凹形微細構造を有する構成としてもよい。
【００８８】
更に、図６に示した反射防止構造では、層Ａと層Ｂは、媒体３からなる２次元に配列された凸形微細構造４を有し、この凸形微細構造４は高さの異なる円柱を配列して構成されている。なお、層Ａと層Ｂを、高さの異なる四角柱を配列した凸形微細構造としてもよい。
【００８９】
また、図７に示すように、層Ａと層Ｂは、媒体３からなる、深さの異なる円柱状の凹形微細構造４ａを２次元に配列してもよい。
【００９０】
なお、図４〜図７に示した実施形態２の層Ａの凹凸構造は、例えば、フォトリソグラフィーによるレジストの露光量を変化させたり、あるいは電子線リソグラフィーによるレジストの露光量を変化させることで形成することができる。
【００９１】
このように、前記実施形態１、２の反射防止構造によれば、異なる波長の光や斜め入射の光に対しても低い反射率を得ることができ、かつ製造が容易で、機械的な強度が高い反射防止構造を提供することができる。
【００９２】
また、前記実施形態１、２の反射防止構造を有する光学部材によれば、高い反射防止効果を得ることができる光学部材を提供することができる。
【実施例】
【００９３】
次に、本発明の反射防止構造による反射率の低減効果を評価するために、以下に示す実施例１〜１１と比較用の比較例１〜６の反射防止構造を作製した。
【００９４】
なお、反射率の低減効果を評価するために、RCWA(厳密結合波解析)法による電磁波解析シミュレーションソフトDiffract MOD（R-Soft社）を用いて、反射率計算を行った。実施例１〜１１と比較例１〜６の設定条件と、反射率の算出結果は、以下の表１に記載したとおりである。
【００９５】
【表１】
【００９６】
この反射率計算における条件を、以下のように設定した。
反射防止波長域：３８０〜７８０ｎｍ（可視域）
媒体１：屈折率１（空気）
媒体２：屈折率１．５（ガラスや樹脂）
界面の法線から０deg、４０deg、６０degで光を入射し、３８０〜７８０ｎｍの波長範囲での反射率の平均値を算出した。
【００９７】
〈実施例１〉
図８に示すように、層Ｂの凹凸構造として、四角柱状の凸形微細構造４が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【００９８】
媒体３の屈折率NC：１．３８
層Ａ：媒体３で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１１０ｎｍ、幅：１２５ｎｍの凸状の構造と空気（媒体１）によって形成（有効屈折率Neff_1：１．１５）
層Ｂ：高さ：１００ｎｍの媒体３からなる構造（有効屈折率Neff_2：１．３８）
【００９９】
図１８は、実施例１における反射率の算出結果を示す図である。
【０１００】
〈実施例２〉
図９に示すように、媒体３からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱状の凸形微細構造４が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１０１】
媒体３の屈折率NC：１．４６
層Ａ：媒体３で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１１０ｎｍ、幅：１１４ｎｍの凸状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．１５）
層Ｂ：媒体３で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１１０ｎｍ、幅：１７４ｎｍの凸状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．３５）
【０１０２】
図１９は、実施例２における反射率の算出結果を示す図である。
【０１０３】
〈実施例３〉
図１０に示すように、媒体２（＝媒体３）からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱状の凸形微細構造４が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１０４】
媒体３を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１１０ｎｍ、幅：１１０ｎｍの凸状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．１５）
層Ｂ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１００ｎｍ、幅：１６７ｎｍの凸状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．３５）
【０１０５】
図２０は、実施例３における反射率の算出結果を示す図である。
【０１０６】
〈実施例４〉
図１１に示すように、媒体２（＝媒体３）からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱のホール（凹形微細構造４ａ）が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１０７】
媒体３を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１２０ｎｍ、幅：１７９ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．１０）
層Ｂ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１００ｎｍ、幅：１１０ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．３５）
【０１０８】
図２１は、実施例４における反射率の算出結果を示す図である。
【０１０９】
〈実施例５〉
図１１に示すように、媒体２（＝媒体３）からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱のホール（凹形微細構造４ａ）が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１１０】
媒体３を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１１０ｎｍ、幅：１５５ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．２０）
層Ｂ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：９０ｎｍ、幅：１１０ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．３５）
【０１１１】
図２２は、実施例５における反射率の算出結果を示す図である。
【０１１２】
〈実施例６〉
図１１に示すように、媒体２（＝媒体３）からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱のホール（凹形微細構造４ａ）が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１１３】
媒体３を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１２０ｎｍ、幅：１６７ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．１５）
層Ｂ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１００ｎｍ、幅：８９ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．４０）
【０１１４】
図２３は、実施例６における反射率の算出結果を示す図である。
【０１１５】
〈実施例７〉
図１１に示すように、媒体２（＝媒体３）からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱のホール（凹形微細構造４ａ）が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１１６】
媒体３を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１２４ｎｍ、幅：１７７ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．１１）
層Ｂ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１０１ｎｍ、幅：１０６ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．３６）
【０１１７】
そして、本実施例では、波長λ＝５５０ｎｍとして、d1＝λ/4Neff_1、d2＝λ/4Neff_2となるように制御した。
【０１１８】
図２４は、実施例７における反射率の算出結果を示す図である。
【０１１９】
〈実施例８〉
図１１に示すように、媒体２（＝媒体３）からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱のホール（凹形微細構造４ａ）が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１２０】
媒体３を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１２２ｎｍ、幅：１７２ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．１３）
層Ｂ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１０３ｎｍ、幅：１１７ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．３３）
【０１２１】
そして、本実施例では、波長λ＝５５０ｎｍとして、d1＝λ/4Neff_1、d2＝λ/4Neff_2となるように制御した。
【０１２２】
図２５は、実施例８における反射率の算出結果を示す図である。
【０１２３】
〈実施例９〉
図１１に示すように、媒体２（＝媒体３）からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱のホール（凹形微細構造４ａ）が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１２４】
媒体３を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１１９ｎｍ、幅：１７７ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．１１）
層Ｂ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１０５ｎｍ、幅：１０６ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．３６）
【０１２５】
そして、本実施例では、波長λ＝５５０ｎｍとして、λ1＝５２８ｎｍ、λ2＝５７１ｎｍ、|λ1−λ2|＝０．０７８λとなるように制御した。
【０１２６】
図２６は、実施例９における反射率の算出結果を示す図である。
【０１２７】
〈実施例１０〉
図１１に示すように、媒体２（＝媒体３）からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱のホール（凹形微細構造４ａ）が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１２８】
媒体３を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１１７ｎｍ、幅：１７２ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．１３）
層Ｂ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１０７ｎｍ、幅：１１７ｎｍの凹状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．３３）
【０１２９】
そして、本実施例では、波長λ＝５５０ｎｍとして、λ1＝５２９ｎｍ、λ2＝５６９ｎｍ、|λ1−λ2|＝０．０７３λとなるように制御した。
【０１３０】
図２７は、実施例１０における反射率の算出結果を示す図である。
【０１３１】
〈実施例１１〉
図１０に示すように、媒体２からなる層Ａ、層Ｂの凹凸構造として、２段に重なった四角柱状の凸形微細構造４が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１３２】
媒体３を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．４６
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１００ｎｍ、幅：１３２ｎｍの凸状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．２０）
層Ｂ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：８０ｎｍ、幅：１６２ｎｍの凸状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_2：１．３３）
【０１３３】
図２８は、実施例１１における反射率の算出結果を示す図である。
【０１３４】
上記した各実施例１〜１１に対する比較例の反射防止構造を以下のように設定した。
〈比較例１〉
図１２に示すように、比較例１では、反射防止構造を何も設けていない構成であり、屈折率１の媒体１（空気）から屈折率１．５の媒質２へ光が入射する。
【０１３５】
図２９は、比較例１における反射率の算出結果を示す図である。
【０１３６】
〈比較例２〉
図１３に示すように、比較例２では、媒体２の表面に屈折率１．３８、厚さ１００ｎｍの薄膜（ＬＲ膜）１０を形成した構成した。
【０１３７】
図３０は、比較例２における反射率の算出結果を示す図である。
【０１３８】
〈比較例３〉
図１４に示すように、比較例３では、媒体２の表面にＡＲ膜（３層）を形成した構成であり、下から順に、屈折率１．６４、厚さ８３．８ｎｍの第１の薄膜１１、屈折率２．０、厚さ１３７．５ｎｍの第２の薄膜１２、屈折率１．３８、厚さ９９．６ｎｍの第３の薄膜１３を形成している。
【０１３９】
図３１は、比較例３における反射率の算出結果を示す図である。
〈比較例４〉
図１５に示すように、比較例４では、媒体２からなる層Ａの凹凸微細構造として、四角柱状の凸形微細構造４が２次元に配列された構造であり、以下のような条件に設定した。
【０１４０】
層Ａ（媒体３）を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
層Ａ：媒体２で形成された、周期：２００ｎｍ、高さ：１１２ｎｍ、幅：１７４ｎｍの凸状の構造と空気によって形成（有効屈折率Neff_1：１．２２）
【０１４１】
図３２は、比較例４における反射率の算出結果を示す図である。
〈比較例５〉
図１６に示すように、比較例５では、媒体２上に同じ媒体で高さ３００ｎｍの四角錐状のモスアイ構造１４を形成した。
【０１４２】
モスアイ構造１４を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
【０１４３】
図３３は、比較例５における反射率の算出結果を示す図である。
〈比較例６〉
図１７に示すように、比較例６では、媒体２上に同じ媒体で高さ２２５ｎｍの先端が砲弾状に突起した円錐状のモスアイ構造１５を形成した。
【０１４４】
モスアイ構造１５を媒体２と同じ媒体で形成した。屈折率NC：１．５０
【０１４５】
図３４は、比較例６における反射率の算出結果を示す図である。
【０１４６】
このように、実施例１〜１１の反射防止構造によれば、３８０〜７８０ｎｍの波長域全域で、比較例１〜６の場合よりも低い反射率を実現することができる。また、界面の法線から傾いて入射した光に対しても、低い反射率を維持することができる。
【０１４７】
また、実施例３〜１１の反射防止構造では、媒体２の構造のみで反射防止性能が実現可能であり、屈折率の異なる材料を使用する必要がないため、低コストで、かつ生産性が高い。
【０１４８】
また、例えば、実施例１１で示した反射防止構造を、屈折率１．５など屈折率の異なる透明基板上に形成することが可能である。媒体２部分は光学的なコヒーレンスが消失する厚さを有していれば、媒体２と前記透明基板との反射光による干渉は考える必要はない。この厚さは１μm程度であり、媒体２はこれ以上の厚さを有していればよい。また、透明基板の屈折率が１．５の場合、界面に法線方向から0degの入射で、０．０１％、界面の法線方向から60deg傾いた入射で、０．１５％と十分に小さい。従って、透明基板上に１μm以上の厚さを持たせて構造を転写することなどにより、簡易に反射率を低減することが可能である。
【符号の説明】
【０１４９】
１ 媒体（第１の媒体）
２ 媒体（第２の媒体）
３ 媒体（第３の媒体）
４ 凸形微細構造（２次元凹凸構造）
４ａ 凹形微細構造（２次元凹凸構造）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の媒体と第２の媒体との境界に設けられた反射防止構造であって、
前記反射防止構造は、前記第１の媒体と第３の媒体とによって形成され、前記反射防止構造の有効屈折率をNeffとしたときに、
Neff＝rANA+rCNC
ただし、rA、rC：第１の媒体、第３の媒体の体積率
NA、NC：第１の媒体、第３の媒体の屈折率
で表される有効屈折率が異なる２層を備え、
前記２層のうちの少なくとも１層は、反射防止波長域の最小波長以下の２次元凹凸構造を有することを特徴とする反射防止構造。
【請求項２】
前記反射防止構造は、高さ方向において前記第３の媒体の体積率が異なる、２段の２次元凹凸構造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。
【請求項３】
前記第１の媒体の屈折率をNA、前記第２の媒体の屈折率をNB、前記第３の媒体の屈折率をNCとしたときに、
NA＜NC＜NB
であることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射防止構造。
【請求項４】
前記第１の媒体の屈折率をNA、前記第２の媒体の屈折率をNB、前記第３の媒体の屈折率をNCとしたときに、
NA＜NC＝NB
であることを特徴とする請求項２に記載の反射防止構造。
【請求項５】
前記第２の媒体と前記第３の媒体とが同じ物質であることを特徴とする請求項４に記載の反射防止構造。
【請求項６】
前記有効屈折率の異なる２層のうち、前記第１の媒体側の層を第１の層、前記第２の媒体側の層を第２の層とし、
反射防止波長域の任意の波長をλとして、前記第１の層の有効屈折率をNeff_1、厚みをd1、前記第２の層の有効屈折率をNeff_2、厚みをd2としたときに、
d1＝λ／4Neff_1
d2＝λ／4Neff_2
であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の反射防止構造。
【請求項７】
前記有効屈折率の異なる２層のうち、前記第１の媒体側の層を第１の層、前記第２の媒体側の層を第２の層とし、
前記第１の層の有効屈折率をNeff_1、厚みをd1、
前記第２の層の有効屈折率をNeff_2、厚みをd2、
反射防止波長域の任意の波長をλ、λ1、λ2として、
λ1＜λ＜λ2、またはλ2＜λ＜λ1での関係を満たすときに、
d1＝λ1/4Neff_1
d2＝λ2/4Neff_2
０．０２λ＜|λ1−λ2|＜０．０８λ
であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の反射防止構造。
【請求項８】
前記２次元凹凸構造が、第１の層の構造と第２の層の構造を、第１の媒体と第２の媒体との境界に平行な面に投影した場合に、前記第３の媒体の占める面積の割合が、それぞれ１０〜９０％であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の反射防止構造。
【請求項９】
光学部材の透光性基材上に、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の反射防止構造を有することを特徴とする光学部材。
【請求項１】
第１の媒体と第２の媒体との境界に設けられた反射防止構造であって、
前記反射防止構造は、前記第１の媒体と第３の媒体とによって形成され、前記反射防止構造の有効屈折率をNeffとしたときに、
Neff＝rANA+rCNC
ただし、rA、rC：第１の媒体、第３の媒体の体積率
NA、NC：第１の媒体、第３の媒体の屈折率
で表される有効屈折率が異なる２層を備え、
前記２層のうちの少なくとも１層は、反射防止波長域の最小波長以下の２次元凹凸構造を有することを特徴とする反射防止構造。
【請求項２】
前記反射防止構造は、高さ方向において前記第３の媒体の体積率が異なる、２段の２次元凹凸構造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。
【請求項３】
前記第１の媒体の屈折率をNA、前記第２の媒体の屈折率をNB、前記第３の媒体の屈折率をNCとしたときに、
NA＜NC＜NB
であることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射防止構造。
【請求項４】
前記第１の媒体の屈折率をNA、前記第２の媒体の屈折率をNB、前記第３の媒体の屈折率をNCとしたときに、
NA＜NC＝NB
であることを特徴とする請求項２に記載の反射防止構造。
【請求項５】
前記第２の媒体と前記第３の媒体とが同じ物質であることを特徴とする請求項４に記載の反射防止構造。
【請求項６】
前記有効屈折率の異なる２層のうち、前記第１の媒体側の層を第１の層、前記第２の媒体側の層を第２の層とし、
反射防止波長域の任意の波長をλとして、前記第１の層の有効屈折率をNeff_1、厚みをd1、前記第２の層の有効屈折率をNeff_2、厚みをd2としたときに、
d1＝λ／4Neff_1
d2＝λ／4Neff_2
であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の反射防止構造。
【請求項７】
前記有効屈折率の異なる２層のうち、前記第１の媒体側の層を第１の層、前記第２の媒体側の層を第２の層とし、
前記第１の層の有効屈折率をNeff_1、厚みをd1、
前記第２の層の有効屈折率をNeff_2、厚みをd2、
反射防止波長域の任意の波長をλ、λ1、λ2として、
λ1＜λ＜λ2、またはλ2＜λ＜λ1での関係を満たすときに、
d1＝λ1/4Neff_1
d2＝λ2/4Neff_2
０．０２λ＜|λ1−λ2|＜０．０８λ
であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の反射防止構造。
【請求項８】
前記２次元凹凸構造が、第１の層の構造と第２の層の構造を、第１の媒体と第２の媒体との境界に平行な面に投影した場合に、前記第３の媒体の占める面積の割合が、それぞれ１０〜９０％であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の反射防止構造。
【請求項９】
光学部材の透光性基材上に、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の反射防止構造を有することを特徴とする光学部材。
【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２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【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２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【公開番号】特開２０１２−２０８２５７（Ｐ２０１２−２０８２５７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７３０１９（Ｐ２０１１−７３０１９）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００１０８５）株式会社クラレ (1,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００１０８５）株式会社クラレ (1,607)
【Ｆターム（参考）】
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