微細構造形成用型および光学素子の製造方法
【課題】微細構造形成用型および光学素子の製造方法において、被加工体の表面形状が変化しても、被加工体の表面に反射防止構造を容易かつ迅速に形成することができるようにする。
【解決手段】曲率を有する凹レンズ面１ａを備えるレンズ本体１の凹レンズ面１ａに凹凸形状の反射防止部を形成する微細構造形成用型５であって、反射防止部を転写する成形面部５ａと、成形面部５ａを湾曲可能に支持する基体部５と、基体部５を変形することにより成形面部５ａを湾曲させる空洞部６、環状空洞部７、および流体供給部８と、を備える表面加工装置１０を用いて、反射防止部を形成する。
【解決手段】曲率を有する凹レンズ面１ａを備えるレンズ本体１の凹レンズ面１ａに凹凸形状の反射防止部を形成する微細構造形成用型５であって、反射防止部を転写する成形面部５ａと、成形面部５ａを湾曲可能に支持する基体部５と、基体部５を変形することにより成形面部５ａを湾曲させる空洞部６、環状空洞部７、および流体供給部８と、を備える表面加工装置１０を用いて、反射防止部を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細構造形成用型および光学素子の製造方法に関する。例えば、反射防止構造等の微細構造を形成するための微細構造形成用型および光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばカメラ等の撮像レンズのレンズ面には、ゴーストやフレアなどの不要光の映り込みを防止するため、反射防止膜が設けられている。
このようなレンズ等の光学素子の表面に設けられる反射防止膜としては、例えば、反射防止する光の波長に応じて高屈折率層と低屈折率層とを交互に適宜重ね合わせた多層薄膜が知られている。このような多層の反射防止膜は、真空蒸着やスパッタ等の真空プロセスによって形成される。
一方、このような多層薄膜によらない反射防止構造体として、例えば、特許文献１に記載されたように、レンズ表面に三角錐や四角錐などを単位とする微細構造を形成し、レンズ表面の近傍で屈折率変化が生じるようにした反射防止構造体が知られている。
特許文献１では、三角柱が微小ピッチをあけて配列されたＸ線マスクを形成し、このＸ線マスクを介してレンズ上に塗布されたレジストにＸ線を露光して、レンズ表面に三角錐の微細構造を形成する。そして、ＲＦドライエッチングを行うことにより、三角錐の微細構造をレンズ表面に転写して反射防止構造体を形成している。
また、特許文献２には、微細な円錐状の凸部が略稠密状に配置された反射防止部を成形する技術が記載されている。特許文献２に記載の技術では、ガラス板からなる成形型の成形面にエッチング速度傾斜材料の薄層を形成し、この薄層の表面にホトレジスト膜を形成し、このホトレジスト膜に露光・現像を行って所定パターンのマスクを形成し、このマスクを介してエッチング速度傾斜材料層をエッチングすることにより、反射防止部の形状を転写する成形型を形成する。そして、この成形型を用いて、プレス成形を行うことにより反射防止部の形状がレンズ表面に転写された光学素子を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１７８０７号公報
【特許文献２】特開２００４−１２８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来技術には、以下の問題があった。
真空蒸着やスパッタ等の真空プロセスによる反射防止膜は、膜厚が管理された薄膜を多層に設ける必要があるため、処理時間が長くなるという問題がある。
また、真空プロセスは指向性が高いため、レンズ形状により、例えば中心部に対する外周部の凹凸量が大きくなるレンズの場合、中心部と外周部とで膜厚が変化する。このため、レンズ面全体にわたって均一な反射防止特性を有する反射防止膜を得ることができず、例えば、中心部に比べて外周部の反射防止特性が劣る反射防止膜になってしまうという問題がある。
特許文献１に記載の技術では、多層膜を用いないため、真空蒸着やスパッタ等の工程は省略することができるものの、光学素子ごとにエッチングを行うため、製造に時間がかかってしまうという問題がある。
特許文献２に記載の技術では、プレス成形によって、反射防止部の形状を転写するため、光学素子ごとに多層膜を形成したり、エッチングを行ったりする場合に比べると、製造時間を短縮できるものの、成形型が、反射防止構造の形状を含むため、通常のレンズ面のみを成形する成形型に比べて高価な金型となる。そして、光学素子のレンズ面の曲率半径等の設計寸法がわずかでも異なる光学素子を製造するためにはこのような高価な成形型を個別に作っておく必要がある。このため、型製作コスト大きくなり、光学素子の製造コストが増大してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、被加工体の表面形状が変化しても、被加工体の表面に反射防止構造を容易かつ迅速に形成することができる微細構造形成用型および光学素子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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の微細構造形成用型は、曲率を有する表面を備える被加工体の前記表面に凹凸形状の微細構造を形成する微細構造形成用型であって、前記微細構造を転写する成形面部と、該成形面部を湾曲可能に支持する基体部と、該基体部を変形することにより前記成形面部を湾曲させる型変形部と、を備える構成とする。
【０００７】
また、本発明の微細構造形成用型では、前記成形面部は、前記基体部の表面に前記微細構造を転写する形状が加工されてなることが可能である。
【０００８】
また、本発明の微細構造形成用型では、前記型変形部は、前記被加工体の凹部に対向して前記基体部の表面を突出させる凸変形部および前記被加工体の凸部に対向して前記基体部の表面を凹ませる凹変形部の少なくとも一方を備えることが可能である。
【０００９】
また、本発明の微細構造形成用型では、前記型変形部は、前記基体部の内部に流体を収容し、該流体の圧力変化により容積の増大および縮小の少なくとも一方が可能とされた容積変化室と、該容積変化室内の流体の圧力を変化させる圧力制御手段と、を備えることが可能である。
【００１０】
また、本発明の微細構造形成用型では、前記基体部は、前記容積変化室を形成する複数の部材が貼り合わされて形成されることが可能である。
【００１１】
また、本発明の微細構造形成用型では、前記微細構造は、錘体が集合した反射防止構造であることが可能である。
【００１２】
また、本発明の光学素子の製造方法は、曲率を有する光学面を表面に備える被加工体である光学素子本体を形成する工程と、前記光学面に成形用樹脂を塗布する工程と、請求項１〜６のいずれか１項に記載の微細構造成形用型の前記型変形部によって、前記成形面部を前記光学面の形状に沿う形状に変形させた状態で、前記微細構造成形用型の前記成形面部を、前記成形用樹脂を介して前記光学面に押圧し、前記微細構造成形用型の前記成形面部の形状を前記成形用樹脂に転写することにより、前記光学面上に前記微細構造を成形するする工程と、を備える方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の微細構造形成用型および光学素子の製造方法によれば、型変形部によって成形面部を湾曲させることができるため、被加工体の表面形状が変化しても、被加工体の表面に反射防止構造を容易かつ迅速に形成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】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態の光学素子の製造方法によって製造された光学素子の構成を示す模式的な平面図、そのＡ−Ａ断面図、およびＢ部詳細図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型および表面加工装置の模式的な構成図、そのＣ−Ｃ断面図、およびＤ部詳細図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型の製造工程を示す模式的な工程説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型の図３に続く製造工程を示す模式的な工程説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の光学素子に製造方法の模式的な工程説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の光学素子に製造方法の図５に続く模式的な工程説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の光学素子に製造方法の図６に続く模式的な工程説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の光学素子の製造方法によって製造された光学素子の模式的な平面図、そのＥ−Ｅ断面図、およびＦ部詳細図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の微細構造形成用型および表面加工装置の模式的な構成図、およびそのＧ−Ｇ断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の微細構造形成用型の動作説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の変形例（第１変形例）の微細構造形成用型の構成を示す断面図、およびそのＨ―Ｈ断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の微細構造形成用型および表面加工装置の模式的な構成図、およびそのＪ−Ｊ断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態の微細構造形成用型の動作説明図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態の変形例（第２変形例）の微細構造形成用型の構成を示す模式的な構成図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態の他の変形例（第３変形例）の微細構造形成用型の主要部の模式的な構成図、およびそのＫ−Ｋ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１６】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型について説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態の光学素子の製造方法によって製造された光学素子の構成を示す模式的な平面図である。図１（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、およびＢ部詳細図である。図２（ａ）は、本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型および表面加工装置の模式的な構成図である。図２（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図２（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図、およびＤ部詳細図である。
【００１７】
本実施形態の微細構造形成用型は、曲率を有する被加工体の表面に凹凸形状の微細構造を形成するものである。
被加工体としては、曲率を有する表面に凹凸形状の微細構造を形成する表面加工を行うものであれば、特に限定されない。また、微細構造は、樹脂成形により形成できる形状であれば特に限定されない。
以下では、一例として、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、被加工体がレンズ本体１（光学素子本体）であり、微細構造が反射防止部２による反射防止構造の場合の例で説明する。
すなわち、本実施形態では、レンズ本体１に反射防止部２を形成して、光学素子であるレンズ１Ａを製造する場合の例で説明する。
【００１８】
レンズ本体１は、球面の凹レンズ面１ａ（曲率を有する表面、光学面）と、平レンズ面１ｂとを備える単玉の凹平レンズである。本実施形態の微細構造形成用型によれば、凹レンズ面１ａにも平レンズ面１ｂにも反射防止部２を形成することができるが、以下では、凹レンズ面１ａに反射防止部２を形成する場合の例を中心として説明する。
また、凹レンズ面１ａは、反射防止部２を形成する前に、レンズの設計仕様に基づく面形状、面精度に加工されている。面形状の設計データは、後述する表面加工装置１０の流体供給部８に予め記憶されている。
レンズ本体１の材質は、ガラスでも合成樹脂でもよい。また、凹レンズ面１ａの形成方法は、研磨でもよいし成形でもよい。
【００１９】
反射防止部２は、図１（ｃ）に示すように、凹レンズ面１ａ上に密集して配置された円錐状の突起２ａの集合体であり、本実施形態では、ＵＶ硬化樹脂によって形成されている。ＵＶ硬化樹脂の種類は、レンズ本体１の材質の屈折率に応じて、屈折率差がなるべく少なくなる材質を選定する。例えば、本実施形態では、レンズ本体１がＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂（屈折率１．５）である場合に、ＵＶ硬化樹脂は、ＰＡＫ−０２（商品名；東洋合成工業（株）製、屈折率１．５）を採用している。
突起２ａの形状は、反射防止する波長や反射率の目標値に応じて適宜設定することができる。本実施形態では、一例として、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの入射光の凹レンズ面１ａでの反射率を１％以下にするために、各突起２ａの形状を、底面が直径約２００ｎｍ、高さが約２００ｎｍとなり、隣接ピッチ約２００ｎｍで略均一に配置している。
このような構成により、凹レンズ面１ａ上では、高さ２００ｎｍの範囲で、屈折率が１から１．５に連続的に変化するため、入射光の反射が抑制される。
【００２０】
このようなレンズ１Ａは、本実施形態では、図２（ａ）に示す表面加工装置１０を用いて、レンズ本体１の凹レンズ面１ａに反射防止部２を形成することにより製造される。
【００２１】
表面加工装置１０の概略構成は、保持部３、ＵＶ光源４、微細構造形成用型５、および流体供給部８（圧力制御手段）を備える。
【００２２】
保持部３は、表面加工を行う際にレンズ本体１を保持するもので、本実施形態では、光軸Ｏを鉛直軸に整列させて、凹レンズ面１ａを上方に向けた状態で、平レンズ面１ｂの外周部およびレンズ側面を保持することができるようになっている。
保持部３の中心部には、レンズ１Ａのレンズ有効径よりも大きく開口した孔部３ａが貫通して設けられている。
孔部３ａの中心軸は、保持部３に保持されたレンズ本体１の光軸Ｏと整列する位置関係にある。
【００２３】
ＵＶ光源４は、紫外光（ＵＶ光）をレンズ本体１に照射する光源であり、凹レンズ面１ａに塗布されたＵＶ硬化樹脂を硬化させるために用いられる。本実施形態では、ＵＶ光源４は、保持部３の下方において、孔部３ａの中心に重なる位置に配置されている。このため、ＵＶ光源４から上方に照射されたＵＶ光は、孔部３ａを通過して、レンズ本体１に入射し、凹レンズ面１ａの全面に照射される。
【００２４】
微細構造形成用型５は、平たい略円柱状の外形を有し、保持部３の上方に配置されている。微細構造形成用型５の中心軸線Ｚは、鉛直軸に沿って配置され、保持部３に保持されたレンズ本体１の光軸Ｏと整列されている。
また、微細構造形成用型５は、下側からそれぞれ同径の円板状の外形を有する、基体部５Ａと、ベース部材５Ｂとを備える。
ベース部材５Ｂの上端部の中心部には、図示略の駆動機構によって鉛直軸に沿って進退する昇降アーム９が連結されている。このため、微細構造形成用型５は、昇降アーム９を進退させることにより鉛直軸に沿う昇降移動が可能である。
【００２５】
基体部５Ａは、下面側に反射防止部２の形状を転写するため、反射防止部２の凹凸形状を反転させた凹凸形状を有する成形面部５ａが設けられ、上面はベース部材５Ｂの下面と接合されている。
本実施形態では、成形面部５ａの形状は、下端側の平面（以下、先端面と称する）に、突起２ａの形状を反転させた円錐状の穴部が多数形成された形状を有し、全体として凹型の形状である。また、成形面部５ａは、基体部５Ａの表面に反射防止部２を転写する形状が加工されている構成を備えている。
基体部５Ａの材質は、例えば、ゴムやエラストマーなどの変形が容易な弾性体からなる。このため、基体部５Ａは、成形面部５ａを湾曲可能に支持している。
本実施形態では、基体部５Ａの材質は、一例として、シリコン混和物からなるゴムを採用している。
基体部５Ａの内部には、成形面部５ａ寄りの位置に、空洞部６と、環状空洞部７とが設けられている。
【００２６】
空洞部６は、基体部５Ａの平面視の中心部に設けられた球状または上下方向に偏平な回転楕円体状の空間である。空洞部６の上部には、金属パイプなどからなる流体供給路６ａが貫通され、流体供給路６ａを通して、外部との間で流体の流入および排出が可能になっている。
環状空洞部７は、円状または楕円状の断面を有する環状の空間であり、空洞部６に対して同心円をなす位置に配置されている。環状空洞部７の上部には、金属パイプなどからなる流体供給路７ａが貫通され、流体供給路７ａを通して、外部との間で流体の流入および排出が可能になっている。
【００２７】
ベース部材５Ｂは、柔軟な微細構造形成用型５の上面を固定する部材であり、例えば、金属など基体部５Ａに比べて変形しにくい高剛性の材質によって構成される。
また、ベース部材５Ｂは、昇降アーム９の昇降動作に伴って昇降アーム９から微細構造形成用型５に圧力が作用する場合に、この圧力を基体部５Ａの上面に分散する機能を有している。
ベース部材５Ｂの内部には、基体部５Ａから上側に延出された流体供給路６ａ、７ａが配管されている。
流体供給路６ａ、７ａはそれぞれベース部材５Ｂの側面に延ばされ、ベース部材５Ｂの側面において、可撓性を有する流体供給管８ａ、８ｂとそれぞれ接続されている。
【００２８】
流体供給部８は、流体供給管８ａ、８ｂを介して、流体供給路６ａ、７ａに流体を送出または吸引するものである。流体供給部８の詳細構成の図示は省略するが、例えば、流体を貯留する流体貯留部と、流体を流体供給管８ａ、８ｂに対してそれぞれ独立に送出または吸引する２系統のポンプ部と、各ポンプ部の動作を制御する圧力制御部とを備える。
流体供給部８が供給する流体としては、例えば空気などの気体でもよいし、例えば水などの液体でもよい。本実施形態では、一例として、流体供給部８は空気を供給し、空気圧を制御することで、空洞部６、環状空洞部７の容積を制御できるようになっている。
【００２９】
空洞部６、環状空洞部７、および流体供給部８は、基体部５Ａを変形することにより成形面部５ａを湾曲させる型変形部を構成している。
また、空洞部６および環状空洞部７は、基体部５Ａの内部に流体を収容し、この流体の圧力変化により容積の増大および縮小の少なくともいずれか可能とされた容積変化室を構成している。
また、流体供給部８は、容積変化室内の流体の圧力を変化させる圧力制御手段を構成している。
【００３０】
次に基体部５Ａの製造方法の一例について説明する。
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型の製造工程を示す模式的な工程説明図である。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型の図３（ｄ）に続く製造工程を示す模式的な工程説明図である。なお、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、見易さのため、主要部の部分拡大図として描いている。
【００３１】
本実施形態では、一例として、図４（ａ）に示すように、表面層部材１４、第１基体部材１５Ａ、および第２基体部材１５Ｂの３部材を接合して一体化することにより、基体部５Ａを製造している。
このように、基体部５Ａを分割して製造することにより、ナノインプリント技術のような微細加工技術を必要とする表面層部材１４の製造工程と、一般的な成形技術を採用することができる第１基体部材１５Ａ、第２基体部材１５Ｂの製造工程とを分けることができるため効率的な製造を行うことができる。
【００３２】
表面層部材１４は、シリコン混和物からなるゴム製のシート状部材の一方の表面に成形面部５ａが形成され、他方の表面が滑らかな平面からなり、第１基体部材１５Ａと貼り合わせて接合することが可能な接合面１４ａを有する部材である。
表面層部材１４を製造するには、図３（ａ）に示すように、例えばシリコンからなる平板状のマスター基材１１の基材表面１１ａ上に、反転微細構造体１２を形成する。
反転微細構造体１２の形状は、反射防止部２の形状を転写するための形状であり、成形面部５ａと同じ形状である。すなわち、本実施形態では、突起２ａの形状に沿った円錐状の穴部が密集して配置された、全体として凹型の形状である。
反転微細構造体１２は、例えば、基材表面１１ａ上にレジストを塗布し、例えば電子線描画装置によって形状パターンを露光した後、露光部を除去することにより形成することができる。
【００３３】
次に、図３（ｂ）に示すように、反転微細構造体１２が除去されるまで、ドライエッチングなどによる異方性エッチングを行う。これにより、基材表面１１ａが、反転微細構造体１２の外形に沿ってエッチングされ、反転微細構造体１２の表面形状がマスター基材１１の表面に転写される。これにより、基材表面１１ａ側の表面に反転微細構造部１１ｂが形成される。
以下、反転微細構造部１１ｂが形成されたマスター基材１１をマスター型１１Ａと称する。
【００３４】
次に、図３（ｃ）に示すように、マスター型１１Ａを母型として、反転型１３を形成する。例えば、ＵＶ硬化樹脂をＵＶインプリントを用いてガラス等の透明かつ平面基板上に微細構造転写を行うことにより、反転型１３を形成する。また、反転型１３の製作方法は、樹脂フィルムに加熱下でマスター型１１Ａを押し付けることによっても製作可能である。
これにより、反転微細構造部１１ｂの形状を反転した微細構造部１３ａを表面に有する全体として平板状の反転型１３が得られる。微細構造部１３ａの形状は、反転微細構造部１１ｂを反転した形状であるため、反射防止部２と同様の円錐状の突起が密集して配置された、全体として凸型の形状である。
マスター型１１Ａの製作を省略して反転型１３から製作を行ってもよいが、エッチングでは、凹型の形状を製作する方が凸型の形状を製作するよりも容易であり、形状精度も良好となる。このため、本実施形態では、凹型の形状のマスター型１１Ａを作成する製造方法を採用している。
【００３５】
次に反転型１３を母型とし、ナノインプリント技術を用いて、微細構造部１３ａの形状を転写し、表面層部材１４を形成する。
ナノインプリント技術としては、熱方式や光硬化方式を挙げることができる。本実施形態では、光硬化方式を採用している。すなわち、光（ＵＶ）硬化型樹脂をマスター型１１Ａと基板の間に塗布して所定の光を照射することにより、成形面部５ａおよび接合面１４ａを有する表面層部材１４を形成することができる。
【００３６】
第１基体部材１５Ａ、第２基体部材１５Ｂは、図４（ａ）に示すように、基体部５Ａから表面層部材１４を除去した円板状の部材を、空洞部６および環状空洞部７の中心を通る平面で厚さ方向（図示上下方向）に分断した形状を有する部材である。
このため、第１基体部材１５Ａは、厚さ方向の一方の表面に表面層部材１４の接合面１４ａと貼り合わせて接合可能な滑らかな平面からなる接合面１５ｃを有し、他方の表面に第２基体部材１５Ｂと貼り合わせて接合するための滑らかな平面からなる接合面１５ａと、接合面１５ａから内部側に凹んだ穴部６Ａ、環状溝部７Ａとを備えた形状を有する。
また、第２基体部材１５Ｂは、厚さ方向の一方の表面に第１基体部材１５Ａの接合面１５ａと貼り合わせて接合可能な滑らかな平面からなる接合面１５ｂと、接合面１５ｂから内部側に凹んだ穴部６Ｂ、環状溝部７Ｂとを有し、他方の表面にベース部材５Ｂと貼り合わせて接合するための滑らかな平面からなる接合面１５ｅを備えた形状を有する。
ここで、穴部６Ａ、環状溝部７Ａの開口と、穴部６Ｂ、環状溝部７Ｂの開口とは、それぞれ同形状を有し、第１基体部材１５Ａの中心位置と、第２基体部材１５Ｂの中心位置に対して、同じ位置関係に配置されるように形成されている。
このような構成の第１基体部材１５Ａ、第２基体部材１５Ｂは、表面層部材１４と同じ材料を用いて、成形、もしくは機械加工により製作される。それぞれの外形形状を転写する金型を用いて成形を行うか、またはシリコン混和物からなるゴムをブロック状に成形してから穴部６Ａ、６Ｂ等の形状を機械加工することによって製造することができる。
【００３７】
次に、図４（ｂ）に示すように、第１基体部材１５Ａ、第２基体部材１５Ｂをそれぞれ接合面１５ａ、１５ｂ同士を当接させて互いに接合し、基体部本体１５を形成する。さらに第１基体部材１５Ａの接合面１５ｃと表面層部材１４の接合面１４ａとを当接させて、互いに接合する。これにより、基体部本体１５および表面層部材１４が一体化される。
各接合面の接合方法としては、後述するように空洞部６、環状空洞部７内の圧力を制御してある程度変形させても剥離しない接合強度が得られる適宜の接合方法を採用することができる。本実施形態では、一例として、酸素プラズマを用いた活性化接合を採用している。
【００３８】
次に、図４（ｃ）に示すように、基体部本体１５の接合面１５ｅから、それぞれ空洞部６、環状空洞部７の上部に貫通するようにそれぞれ金属パイプを挿入して、流体供給路６ａ、７ａを形成する。
このようにして、基体部５Ａが製造される。
基体部５Ａは、ベース部材５Ｂ内に予め配置された流体供給路６ａ、７ａを接合面１５ｅ側の流体供給路６ａ、７ａを接続するとともに、接合面１５ｅをベース部材５Ｂの下面に固定する。
固定方法としては、例えば接着を採用することができる。ただし、第２基体部材１５Ｂを製造する際に、接合面１５ｅに代えて、ねじ部や嵌合部等が形成された接合部材を取り付けておき、この接合部材を介してベース部材５Ｂと着脱可能に固定するようにしてもよい。
【００３９】
なお、上述した基体部５Ａの製造方法は一例であって、適宜変形することが可能である。
例えば、マスター型１１Ａを形成する場合に、ドライエッチングの代わりに、アルミ陽極酸化等の選択的なエッチングを採用してもよい。
【００４０】
次に、本実施形態の微細構造形成用型５を用いた本実施形態の光学素子の製造方法について説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態の光学素子に製造方法の模式的な工程説明図である。図６は、本発明の第１の実施形態の光学素子に製造方法の図５に続く模式的な工程説明図である。図７は、本発明の第１の実施形態の光学素子に製造方法の図６に続く模式的な工程説明図である。
【００４１】
本方法によりレンズ１Ａを製造するには、まず、例えば、切削・研磨、ガラスモールド成形、樹脂成形等の適宜の加工を行って、レンズ本体１を形成する。
次に、図５に示すように、レンズ本体１を、凹レンズ面１ａが微細構造形成用型５の方に向いた姿勢で、表面加工装置１０の保持部３に保持させる。
【００４２】
次に、凹レンズ面１ａ上に、ＵＶ硬化樹脂１６（成形用樹脂）を塗布する。ＵＶ硬化樹脂１６の種類は、本実施形態では、一例として、ＰＡＫ−０２（商品名）を採用している。
ＵＶ硬化樹脂１６は、図５に示すように、中心部に塊状に塗布して、後述する微細構造形成用型５を押圧する工程で、外周部に塗り拡げられるようにしてもよいし、例えば、スピンコート等によって、予め凹レンズ面１ａの全体にわたって層状に塗布しておいてもよい。
【００４３】
ＵＶ硬化樹脂１６の塗布が完了するまでの間に、流体供給部８によって、空洞部６および環状空洞部７内の圧力を調整し、成形面部５ａが凹レンズ面１ａの形状に沿う形状に変形しておく。本実施形態では、凹レンズ面１ａが凹球面であるため、空洞部６および環状空洞部７を膨張させて、成形面部５ａの中心部が下方に突出する凸球面状の形状となるように変形させる。
このとき、成形面部５ａの先端面は、凹レンズ面１ａと同形状の球面になることが好ましいが、微細構造形成用型５はシリコン混和物からなるゴム部材を貼り合わせて形成しているため、変形容易な弾性体になっている。
したがって、後述する押圧時に成形面部５ａが凹レンズ面１ａに倣って変形するため、未押圧時の先端面の形状は凹レンズ面１ａと略同径の球面または球面に近似する形状であればよい。ただし、成形面部５ａの先端面が、凹レンズ面１ａと同形状の球面にならない場合には、成形面部５ａが凹レンズ面１ａの面頂から当接し外周側に向かって凹レンズ面１ａとの間に隙間が漸次増大する形状であることがより好ましい。具体的には、例えば、成形面部５ａの先端面の曲率半径が凹レンズ面１ａの曲率半径よりわずかに小さい球面や、曲率半径が中心部から外周側に向かって漸減する非球面などの形状がより好ましい。
本実施形態では、反射防止部２の形成後の反射率バラツキの発生位置と、空洞部６、環状空洞部７の圧力値との相関を実験的に調べておき、反射率バラツキが許容範囲となる目標圧力値を流体供給部８に設定している。
【００４４】
このように、空洞部６、環状空洞部７は、被加工体の凹部に対向して基体部の表面を突出させる凸変形部を構成している。
このため、本実施形態は、被加工体の１つの凹部に対して、複数の凸変形部を備える場合の例になっている。
【００４５】
次に、図６に示すように、昇降アーム９を下降させて、微細構造形成用型５の成形面部５ａを、ＵＶ硬化樹脂１６を介して凹レンズ面１ａに押圧する。
これにより、未押圧時に成形面部５ａの先端面の形状と凹レンズ面１ａの形状とに差がある場合にも、柔軟な成形面部５ａが変形して、凹レンズ面１ａに密着する。
ただし、押圧力が大きすぎると、成形面部５ａの穴部の形状が変形して反射防止部２の突起２ａの形状誤差が発生しやすくなる。
また押圧力が小さすぎると、成形面部５ａの変形が不十分となって、成形面部５ａの先端面と凹レンズ面１ａとが当接しない部分ができるため、残膜が発生しやすくなる。
これらの押圧力不良は、いずれも反射防止部２の形状不良となって、反射防止部２に反射率バラツキを発生させる。そこで本実施形態では、予めＵＶ硬化樹脂１６の粘度、押圧力を変えて、反射防止部２の反射率バラツキを調べる実験を行い、反射率バラツキが許容範囲となるＵＶ硬化樹脂１６の粘度および押圧力の条件を調べ、好適な押圧力に設定している。
【００４６】
次に、微細構造形成用型５を凹レンズ面１ａに押圧した状態で、ＵＶ光源４を点灯する。これにより、孔部３ａからレンズ本体１に紫外光が入射し、レンズ本体１の内部から凹レンズ面１ａに紫外光が照射される。
これにより、凹レンズ面１ａと成形面部５ａとで挟まれた空間に充填されたＵＶ硬化樹脂１６が光硬化し、凹レンズ面１ａ上に反射防止部２が形成される。
ＵＶ硬化樹脂１６の硬化が終了したら、図７に示すように、ＵＶ光源４を消灯し、昇降アーム９を上昇させて、微細構造形成用型５を凹レンズ面１ａから離間させる。
【００４７】
このとき、上昇と並行して、空洞部６、環状空洞部７の圧力を漸減して、成形面部５ａを変形前の形状に戻していくことが好ましい。この場合、例えば、空洞部６、環状空洞部７の順次圧力を漸減すると、まず空洞部６の縮小により、成形面部５ａの中心部が上方に引き上げられる。このため、成形面部５ａの中心部から外周側に向かって、徐々に離型が進むため、微細構造形成用型５の全体を反射防止部２から離型する場合に比べて、離型抵抗が少なくなり、反射防止部２の形状精度を向上することができる。
【００４８】
このようにして、凹レンズ面１ａに反射防止部２が形成されたレンズ１Ａが製造される。
なお、表面加工装置１０によって、平レンズ面１ｂにも反射防止部を設ける場合には、保持部３にレンズ１Ａを反転して保持させ、空洞部６、環状空洞部７の圧力を、成形面部５ａが略平面となるように調整することで、上記と同様にして、反射防止部を形成することができる。
【００４９】
本実施形態の微細構造形成用型５を備える表面加工装置１０では、空洞部６、環状空洞部７内の流体の圧力を調整することにより、成形面部５ａの形状を変化させることができる。このため、例えば、凹レンズ面１ａの曲率半径と異なる凹レンズ面に対しても、流体供給部８によって空洞部６、環状空洞部７内の流体の圧力を変更するだけで、成形面部５ａを被加工体の表面に密着して押圧することができるため、精度よく反射防止部２を形成することができる。
したがって、レンズ面の形状が異なるレンズ本体に対して、他の微細構造形成用型を用意したり、微細構造形成用型５を他の微細構造形成用型と交換したりすることなく、続けて反射防止部２の形成を行うことができる。このため、被加工体の表面形状が変化しても、被加工体の表面に反射防止構造体を容易かつ迅速に形成することができる。
この結果、反射防止部を備える光学素子の製造コストを低減することができる。
【００５０】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態の微細構造形成用型について説明する。
図８（ａ）は、本発明の第２の実施形態の光学素子の製造方法によって製造された光学素子の構成を示す模式的な平面図である。図８（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図８（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図、およびＦ部詳細図である。図９（ａ）は、本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型および表面加工装置の模式的な構成図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるＧ−Ｇ断面図である。
【００５１】
本実施形態の微細構造形成用型２５（図９（ａ）参照）は、上記第１の実施形態と同様に被加工体の表面に反射防止部２を形成する型であるが、上記第１の実施形態におけるレンズ本体１の凹レンズ面１ａに代えて、表面に凹凸が混在する形状を有する被加工体に反射防止部２を形成できるようにしたものである。
以下では、被加工体の一例として、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すレンズ本体２１
を用いる場合の例で説明する。
【００５２】
レンズ本体２１は、非球面レンズ面２１ａ（曲率を有する表面、光学面）と、平レンズ面１ｂとを備え、全体として正の屈折力を有する単玉の非球面レンズである。
非球面レンズ面２１ａは、光軸Ｏを中心とする部分的な凸面の外周に部分的な凹面が形成され、この凹面の外周に部分的な凸面が形成された、全体として凸面状を有する回転対称非球面である。ここで、部分的な凸面、凹面は、例えば、非球面レンズ面２１ａの近似球面に対する凹凸関係を意味する。図８（ａ）、（ｂ）には、これら凸面、凹面、凸面の頂点位置（近似球面に下ろした足の長さが最大となる位置）を、それぞれ面頂Ｐ１，谷底線Ｖ１、稜線Ｐ２として示している。
このような非球面レンズは、例えば、複数枚構成の撮像レンズ系の一部に用いることができる。
また、本実施形態の微細構造形成用型２５によれば、上記第１の実施形態の微細構造形成用型５と同様に、平レンズ面１ｂにも反射防止部２を形成することができるが、以下では、非球面レンズ面２１ａに反射防止部２を形成する場合の例を中心として説明する。
また、非球面レンズ面２１ａは、反射防止部２を形成する前に、レンズの設計仕様に基づく面形状、面精度に加工されている。面形状の設計データは、後述する表面加工装置２０の流体供給部８Ａに予め記憶されている。
レンズ本体２１の材質は、ガラスでも合成樹脂でもよい。また、非球面レンズ面２１ａの形成方法は、研磨でもよいし成形でもよい。
【００５３】
このようなレンズ２１Ａは、本実施形態では、図９（ａ）に示す表面加工装置２０によって、レンズ本体２１の非球面レンズ面２１ａに反射防止部２を形成することによって製造される。
【００５４】
表面加工装置２０は、上記第１の実施形態の表面加工装置１０において、微細構造形成用型５、流体供給部８を、微細構造形成用型２５、流体供給部８Ａ（圧力制御手段）に代えたものである。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５５】
微細構造形成用型２５は、微細構造形成用型５の基体部５Ａ、ベース部材５Ｂに代えて、基体部２５Ａ、ベース部材２５Ｂを備える。
【００５６】
基体部２５Ａは、ゴムやエラストマーなどの変形が容易な弾性体からなり、上記第１の実施形態の基体部５Ａと同様の材質により形成されている。ただし、基体部５Ａの空洞部６、環状空洞部７に代えて、空洞部２６、環状空洞部２７、２８を備える。
【００５７】
空洞部２６は、基体部２５Ａの平面視の中心部に設けられた上下方向に偏平な回転楕円体状の空間である。空洞部２６の上部には、金属パイプなどからなる流体供給路２６ａが貫通され、流体供給路２６ａを通して、外部との間で流体の流入および排出が可能になっている。本実施形態では、特に流体を排出して、成形面部５ａを部分的な凹面形状に変形させる機能を備える。
【００５８】
環状空洞部２７は、円状または楕円状の断面を有する環状の空間であり、図９（ｂ）に示すように、空洞部２６の中心に対して同心円をなす円Ｃ１を中心とする位置に配置されている。また、環状空洞部２７の上部には、金属パイプなどからなる流体供給路２７ａが貫通され、流体供給路２７ａを通して、外部との間で流体の流入および排出が可能になっている。本実施形態では、特に流体を流入させて、成形面部５ａを平面視円状の部分的な凸面形状に変形させる機能を備える。ここで、円Ｃ１は、レンズ本体２１の谷底線Ｖ１と略対向する位置に設定される。
【００５９】
環状空洞部２８は、円状または楕円状の断面を有する環状の空間であり、図９（ｂ）に示すように、空洞部２６の中心に対して同心円をなす、円Ｃ１よりも大径の円Ｃ２を中心とする位置に配置されている。また、環状空洞部２８の上部には、金属パイプなどからなる流体供給路２８ａが貫通され、流体供給路２８ａを通して、外部との間で流体の流入および排出が可能になっている。本実施形態では、特に流体を流入させて、成形面部５ａを平面視円状の部分的な凸面形状に変形させる機能を備える。ここで、円Ｃ２は、レンズ本体２１の稜線Ｐ２よりも外周側の位置であって、レンズ本体２１の外形よりも外周側の位置に設定される。
【００６０】
このような構成の基体部２５Ａは、上記第１の実施形態の基体部５Ａと空洞部２６、環状空洞部２７、２８の形状や配置が異なるのみであり、基体部５Ａと略同様にして製造することができる。
このような構成により、空洞部２６は、保持部３に保持されたレンズ本体２１の面頂Ｐ１に対向する位置に配置されている。また、環状空洞部２７は、非球面レンズ面２１ａの部分的な凹面に略対向する位置に配置されている。また、環状空洞部２７、２８は、稜線Ｐ２を内周側および外周側から挟む位置関係の同心円状に配置されている。
【００６１】
ベース部材２５Ｂは、上記第１の実施形態のベース部材５Ｂと同様の部材であり、内部に、流体供給路６ａ、７ａに代えて、基体部２５Ａから上側に延出された流体供給路２６ａ、２７ａ、２８ａが配管されている点が異なる。
流体供給路２６ａ、２７ａ、２８ａはそれぞれベース部材２５Ｂの側面に延ばされ、ベース部材２５Ｂの側面において、可撓性を有する流体供給管８ａ、８ｂ、８ｃとそれぞれ接続されている。
【００６２】
流体供給部８Ａは、流体供給管８ａ、８ｂ、８ｃを介して、流体供給路２６ａ、２７ａ、２８ａに流体を送出または吸引するものであり、３系統のポンプ部と、各ポンプ部の動作を制御する圧力制御部とを備える点以外は、流体供給部８と同様な構成を備える。
これにより、流体供給部８Ａは空洞部２６、環状空洞部２７、２８に空気を供給し、空気圧を制御することで、空洞部２６、環状空洞部２７、２８の容積を制御できるようになっている。
【００６３】
空洞部２６、環状空洞部２７、２８、および流体供給部８Ａは、基体部２５Ａを変形することにより成形面部５ａを湾曲させる型変形部を構成している。
また、空洞部２６、環状空洞部２７、２８は容積変化室を、流体供給部８Ａは容積変化室内の流体の圧力を変化させる圧力制御手段を構成している。
【００６４】
次に、本実施形態の微細構造形成用型２５を用いた本実施形態の光学素子の製造方法について、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
図１０は、本発明の第２の実施形態の微細構造形成用型の動作説明図である。
【００６５】
本方法によりレンズ２１Ａを製造するには、まず、例えば、切削・研磨、ガラスモールド成形、樹脂成形等の適宜の加工を行って、レンズ本体２１を形成する。
次に、図９（ａ）に示すように、レンズ本体２１を、非球面レンズ面２１ａが微細構造形成用型２５の方に向いた姿勢で、表面加工装置２０の保持部３に保持させる。
【００６６】
次に、上記第１の実施形態と同様にして、非球面レンズ面２１ａ上に、ＵＶ硬化樹脂１６を塗布する。
一方、ＵＶ硬化樹脂１６の塗布が完了するまでの間に、流体供給部８Ａによって、空洞部２６、環状空洞部２７、２８内の圧力を調整し、成形面部５ａが非球面レンズ面２１ａの形状に沿う形状に変形しておく。
【００６７】
本実施形態では、非球面レンズ面２１ａが凹凸面を含む全体として凸面状の回転対称非球面であるため、図１０に示すように、空洞部２６を収縮して、成形面部５ａの中心部に凹面部を形成し、環状空洞部２７、２８を膨張させる。
環状空洞部２７の近傍では成形面部５ａが図示下方側に突出されるため、平面視円状の部分的な凸面が形成される。
同様に、環状空洞部２８の近傍では、成形面部５ａが図示下方側に突出されるため、平面視円状の部分的な凸面が形成される。これにより、環状空洞部２７、２８の間には、平面視円状の部分的な凹面が形成される。
このような変形により、円Ｃ２と円Ｃ１との間の領域に、レンズ本体２１の外縁部の形状が反転した凹状の形状が形成される（図１０の二点鎖線のレンズ本体２１参照）。
【００６８】
このとき、成形面部５ａの先端面は、非球面レンズ面２１ａと同形状の非球面になることが好ましいが、上記第１の実施形態と同様、微細構造形成用型２５は変形容易な弾性体で形成されているため、未押圧時の先端面の形状は非球面レンズ面２１ａに近似する形状であればよい。
好ましい近似形状が得られる空洞部２６、環状空洞部２７、２８の圧力値は、上記第１の実施形態と同様に、反射防止部２の形成後の反射率バラツキの発生位置と、空洞部２６、環状空洞部２７、２８の圧力値との相関を実験的に調べることで、反射率バラツキが許容範囲となる目標圧力値として流体供給部８Ａに設定されている。
【００６９】
このように、空洞部２６は被加工体の凸部に対向して基体部の表面を凹ませる凹変形部を構成している。また、環状空洞部２７は、被加工体の凹部に対向して基体部の表面を突出させる凸変形部を構成している。
このため、本実施形態は、被加工体の１つの凸部に対して１つの凹変形部を備え、被加工体の１つの凹部に対して１つの凸変形部を備える場合の例になっている。
また、環状空洞部２７、２８は、２つの凸変形部の組合せによって、それらの間に凹部を形成することができる場合の例になっている。
【００７０】
続いて、上記第１の実施形態と同様にして、微細構造形成用型２５を非球面レンズ面２１ａに押圧する工程と、微細構造形成用型２５を非球面レンズ面２１ａ押圧した状態で、ＵＶ光源４を点灯して、非球面レンズ面２１ａと成形面部５ａとで挟まれた空間に充填されたＵＶ硬化樹脂１６を硬化させる工程とを行い、非球面レンズ面２１ａ上に反射防止部２を形成する。
ＵＶ硬化樹脂１６の硬化が終了したら、上記第１の実施形態と同様にして、微細構造形成用型２５を非球面レンズ面２１ａから離間させる。
【００７１】
このとき、上昇と並行して、空洞部２６、環状空洞部２７、２８の圧力を漸減して、成形面部５ａを変形前の形状に戻していくことが好ましい。
本実施形態では、非球面レンズ面２１ａが全体として凸面であるため、まず、環状空洞部２８、２７の順に圧力を漸減し、最後に空洞部２６の圧力を漸増して、非球面レンズ面２１ａの外周側から順次離型させていくことが好ましい。
【００７２】
このようにして、非球面レンズ面２１ａに反射防止部２が形成されたレンズ２１Ａが製造される。なお、表面加工装置２０においても、上記第１の実施形態の表面加工装置１０と同様にして、平レンズ面１ｂに反射防止部２を設けることができる。
【００７３】
このように、微細構造形成用型２５を備える表面加工装置２０では、空洞部２６、環状空洞部２７、２８内の流体の圧力を調整することにより、成形面部５ａの形状を変化させることができる。このため、例えば、中心から外周に向かって、凸面、凹面、凸面が形成される非球面であれば、曲面の形状が非球面レンズ面２１ａと異なる場合でも、流体供給部８Ａによって空洞部２６、環状空洞部２７、２８内の流体の圧力を変更するだけで、成形面部５ａを被加工体の表面に密着して押圧することができるため、精度よく反射防止部２を形成することができる。
したがって、レンズ面の形状が異なるレンズ本体に対して、他の微細構造形成用型を用意したり、微細構造形成用型２５を他の微細構造形成用型と交換したりすることなく、続けて反射防止部２の形成を行うことができる。このため、被加工体の表面形状が変化しても、被加工体の表面に反射防止構造体を容易かつ迅速に形成することができる。
この結果、反射防止部を備える光学素子の製造コストを低減することができる。
【００７４】
［第１変形例］
次に、本発明の第２の実施形態の変形例（第１変形例）の微細構造形成用型について説明する。
図１１（ａ）は、本発明の第２の実施形態の変形例（第１変形例）の微細構造形成用型の構成を示す断面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）におけるＨ―Ｈ断面図である。
【００７５】
本変形例の微細構造形成用型２９は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、上記第２の実施形態の微細構造形成用型２５の基体部２５Ａに代えて、基体部２５Ａと同様な外形を備え、下端面に成形面部５ａを有する基体部２５Ｄを備える。
微細構造形成用型２９は、上記第２の実施形態の表面加工装置２０において、微細構造形成用型２５に代えて用いることができる。
以下、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７６】
基体部２５Ｄは、ゴムやエラストマーなどの変形が容易な弾性体からなり、上記第２の実施形態の基体部２５Ａと同様の材質により形成されている。ただし、基体部２５Ａの空洞部２６、環状空洞部２７、２８に代えて、空洞部２６Ａ、環状空洞部２７Ａ、２８Ｂを備える。
空洞部２６Ａは、空洞部２６と同位置に設けられており、上下方向に偏平な円柱状の空間である点が空洞部２６と異なる。空洞部２６Ａの上部には、空洞部２６と同様に流体供給路２６ａが貫通されている。
環状空洞部２７Ａ、２８Ａは、それぞれ環状空洞部２７Ａ、２８Ａと同位置に設けられており、矩形状の断面を有する環状の空間である点が環状空洞部２７、２８と異なる。環状空洞部２７Ａ、２８Ａの上部には、それぞれ流体供給路２７ａ、２８ａが貫通されている。
【００７７】
このような構成の基体部２５Ｄは、基体部材１５Ｃと表面層部材１４とが接合して形成されている。
基体部材１５Ｃは、例えば、シリコン混和物からなるゴム製の円板部材の厚さ方向の一方の面に、空洞部２６Ａ、環状空洞部２７Ａ、２８Ａの形状にそれぞれ対応する円穴部１７Ａ、環状角溝部１７Ｂ、１７Ｃを形成した部材である。
円穴部１７Ａ、環状角溝部１７Ｂ、１７Ｃは、上記第１の実施形態の穴部６Ａ、環状溝部７Ａと同様に、成形や機械加工によって形成することができる。
表面層部材１４は、基体部材１５Ｃの円穴部１７Ａ、環状角溝部１７Ｂ、１７Ｃが形成された側の面に、上記第１の実施形態の第１基体部材１５Ａおよび第２基体部材１５Ｂと同様にして接合されている。
【００７８】
これにより、円穴部１７Ａ、環状角溝部１７Ｂ、１７Ｃの開口が塞がれて、流体供給路２６ａ、２７ａ、２８ａから供給される流体の圧力に応じて変形可能な空洞部２６Ａ、環状空洞部２７Ａ、２８Ｂが形成される。
本変形例では、上記第２の実施形態のレンズ２１Ａを製造するため、空洞部２６Ａは、流体を流入させて、成形面部５ａを平面視円状の部分的な凸面形状に変形させる機能を備える。また、環状空洞部２７Ａ、２８Ａは、流体を流入させて、成形面部５ａを平面視円状の部分的な凸面形状に変形させる機能を備える。
【００７９】
このような構成の微細構造形成用型２９によれば、表面加工装置２０の微細構造形成用型２５に代えて用いることにより、上記第２の実施形態と同様にして、レンズ本体２１の非球面レンズ面２１ａに反射防止部２を形成することができる。
本変形例は、容積変化室の断面形状が、矩形状の場合の例になっている。
【００８０】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態の微細構造形成用型について説明する。
図１２（ａ）は、本発明の第３の実施形態の微細構造形成用型および表面加工装置の模式的な構成図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）におけるＪ−Ｊ断面図である。
【００８１】
本実施形態の微細構造形成用型３５は、図１２（ａ）に示すように、表面加工装置３０に用いることにより、上記第２の実施形態と同様に被加工体の表面に反射防止部２を形成する型である。
表面加工装置３０は、上記第２の実施形態の表面加工装置２０の微細構造形成用型２５、流体供給部８Ａに代えて、微細構造形成用型３５、圧電素子制御部３８を備える。
以下、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８２】
微細構造形成用型３５は、上記第２の実施形態の微細構造形成用型２５の基体部２５Ａ、ベース部材２５Ｂに代えて、基体部３５Ａ、ベース部材３５Ｂを備える。
基体部３５Ａは、基体部２５Ａと同材質の変形が容易な弾性体からなり、同様な略円板状の外形を有している。すなわち、厚さ方向の一方の面に成形面部５ａが形成され、他方の面にベース部材３５Ｂの下面と接合する接合面３５ａが形成されている。
基体部３５Ａの内部には、平面視の中心部において、成形面部５ａ寄りの位置に、圧電素子３６Ａが埋設されている。また、上記第２の実施形態の円Ｃ１、Ｃ２上において成形面部５ａ寄りの位置に、各円周を等分する位置に複数の圧電素子３６Ｂ、３６Ｃが埋設されている。
圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃは、電圧印加時の伸縮方向が基体部３５Ａの厚さ方向に沿う姿勢をとり、基体部３５Ａに囲まれた状態で埋設されている。
【００８３】
各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃには、配線３８ａ、３８ｂ、３８ｃが接続されている。各配線３８ａ、３８ｂ、３８ｃは、接合面３８ａからベース部材３５Ｂの内部に導入され、ベース部材３５Ｂの側面から外部に延出され、圧電素子制御部３８と電気的に接続されている。
【００８４】
ベース部材３５Ｂは、内部に配線３８ａ、３８ｂ、３８ｃが挿通されている以外は、ベース部材２５Ｂと同様の部材であり、下面に基体部３５Ａが接合され、上面に昇降アーム９が接続されている。
【００８５】
圧電素子制御部３８は、配線３８ａ、３８ｂ、３８ｃを介して、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに独立に駆動電圧を供給するものである。
これにより、圧電素子制御部３８は、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに適宜の駆動電圧を印加することで、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃを独立に伸縮させることができる。この伸縮に伴って、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに密着した基体部３５Ａが変形することで、成形面部５ａの形状を変化させることができる。
圧電素子制御部３８には、上記第２の実施形態と同様にして、反射防止部２の形成後の反射率バラツキの発生位置と、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの駆動電圧との相関を実験的に調べることで、反射率バラツキが許容範囲となる目標電圧値が記憶されている。
【００８６】
圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、および圧電素子制御部３８は、基体部３５Ａを変形することにより成形面部５ａを湾曲させる型変形部を構成している。
また、圧電素子３６Ａは被加工体の凸部に対向して基体部の表面を凹ませる凹変形部を構成している。また、圧電素子３６Ｂは、被加工体の凹部に対向して基体部の表面を突出させる凸変形部を構成している。
このため、本実施形態は、被加工体の１つの凸部に対して１つの凹変形部を備え、被加工体の１つの凹部に対して１つの凸変形部を備える場合の例になっている。
また、圧電素子３６Ｂ、３６Ｃは、２つの凸変形部の組合せによって、それらの間に凹部を形成することができる場合の例になっている。
【００８７】
次に、本実施形態の微細構造形成用型３５を用いた本実施形態の光学素子の製造方法について、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。
図１３は、本発明の第３の実施形態の微細構造形成用型の動作説明図である。
【００８８】
本実施形態の表面加工装置３０によれば、型変形部が、基体部３５Ａに埋設された圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃと、これら圧電素子の伸縮量を制御する圧電素子制御部３８とからなる点が異なるのみで、上記第２の実施形態と同様にして、成形面部５ａの形状を、非球面レンズ面２１ａに沿う形状に変形させることができる。
すなわち、図１３に示すように、微細構造形成用型３５をＵＶ硬化樹脂１６が塗布された非球面レンズ面２１ａに押圧するまでの間に、圧電素子制御部３８によって、各圧電素子の駆動電圧を制御して、圧電素子３６Ａを収縮させ、圧電素子３６Ｂ、３６Ｃを伸長させる。これにより、成形面部５ａを非球面レンズ面２１ａに沿う形状に変形させる。
このとき、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの伸縮方向の両端部では弾性体の厚さが異なるため、厚さが薄く、外形が拘束されていない成形面部５ａ側が顕著に変形する。また、成形面部５ａと反対側の弾性体は厚く、ベース部材３５Ｂによって端面が拘束されているため、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの変形量が異なっても、成形面部５ａ側に比べて変形量が少ない。
【００８９】
成形面部５ａが変形した微細構造形成用型３５をＵＶ硬化樹脂１６が塗布された非球面レンズ面２１ａに押圧すると、成形面部５ａが、非球面レンズ面２１ａに密着する。このとき、成形面部５ａの形状が非球面レンズ面２１ａと異なっている場合にも、基体部３５Ａでは、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃとベース部材３５Ｂとの間に柔軟な弾性体の厚い層が有しているため、すでに非球面レンズ面２１ａと当接して押圧力が上昇する部位では、弾性体のひずみとして吸収される。このため、適宜の押圧力を加えることにより、成形面部５ａの全体を非球面レンズ面２１ａに密着させることができる。
これ以外は、上記第２の実施形態と全く同様にして、反射防止部２を有するレンズ２１Ａを製造することができる。
【００９０】
本実施形態によれば、各圧電素子の駆動量を、例えばミクロンオーダ以下の微小な範囲で微調整することができるため、成形面部５ａの形状をより細かく制御することができる。
また、複数の圧電素子の伸縮量を独立に変えて、成形面部５ａの形状を制御するため、例えば、各圧電素子３６Ｂ、３６Ｃの伸縮量を微調整することにより、円Ｃ１、Ｃ２の円周方向に対応する成形面部５ａの形状も適宜制御することができる。例えば、各圧電素子３６Ｂ、３６Ｃの埋設位置の製造誤差などが発生しても、駆動電圧で補正することにより、変形時の形状誤差を低減することができる。
【００９１】
［第２変形例］
次に、本発明の第３の実施形態の変形例（第２変形例）の微細構造形成用型について説明する。
図１４は、本発明の第３の実施形態の変形例（第２変形例）の微細構造形成用型の構成を示す模式的な構成図である。
【００９２】
本変形例の微細構造形成用型４５は、図１４に示すように、上記第３の実施形態の微細構造形成用型３５の基体部３５Ａに代えて、基体部４５Ａを備える。
微細構造形成用型４５は、上記第３の実施形態の表面加工装置３０において、微細構造形成用型３５に代えて用いることができる。
以下、上記第３の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００９３】
基体部４５Ａは、上記第３の実施形態の圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの基端部をベース部材３５Ｂに当接した状態で埋設している点が、上記基体部３５Ａと異なる。
本変形例によれば、圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの一端側の位置がベース部材３５Ｂに固定されるため、伸縮量の全体が、成形面部５ａを変形させるのに用いられる。このため、圧電素子制御部３８に記憶される目標電圧値は、上記第３の実施形態とは異なる値が設定されている。
本変形例によれば、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの基端部がベース部材３５Ｂに固定されているのみで、上記第３の実施形態と略同様にして、レンズ２１Ａを製造することができる。
ただし、本変形例では、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの基端部がベース部材３５Ｂに固定されているため、非球面レンズ面２１ａと成形面部５ａとの形状の相違がある場合に、成形面部５ａと圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの先端部との間の弾性変形によって、形状の相違を吸収する構成としている。
【００９４】
［第３変形例］
次に、本発明の第３の実施形態の他の変形例（第３変形例）の微細構造形成用型について説明する。
図１５（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３の実施形態の他の変形例（第３変形例）の微細構造形成用型の主要部の模式的な構成図、およびそのＫ−Ｋ断面図である。
【００９５】
本変形例の微細構造形成用型５５は、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、上記第３の実施形態の微細構造形成用型３５の基体部３５Ａ、圧電素子制御部３８に代えて、基体部５５Ａ、圧電素子制御部３９を備える。
微細構造形成用型５５は、上記第３の実施形態の表面加工装置３０において、微細構造形成用型３５に代えて用いることができる。
以下、上記第３の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００９６】
基体部５５Ａは、外形および材質が基体部３５Ａと同様で、圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに代えて、より多くの圧電素子３７が圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃと同様な姿勢で格子状に密集して配置されている。
各圧電素子３７には、それぞれ配線３９ａが接続されている。各配線３９ａは、上記第３の実施形態の配線３８ａ、３８ｂ、３８ｃ同様に、ベース部材３５Ｂの内部に導入され、ベース部材３５Ｂの側面から外部に延出され、圧電素子制御部３９と電気的に接続されている。
【００９７】
圧電素子制御部３９は、配線３９ａを介して、各圧電素子３７に独立に駆動電圧を供給するものである。
これにより、圧電素子制御部３９は、各圧電素子３７に適宜の駆動電圧を印加することで、各圧電素子３７を独立に伸縮させることができる。この伸縮に伴って、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに密着した基体部５５Ａが変形することで、成形面部５ａの形状を変化させることができる。
圧電素子制御部３９には、上記第２の実施形態と同様に非球面レンズ面２１ａの形状データが記憶され、非球面レンズ面２１ａに沿う形状に成形面部５ａを変形させるための個々の圧電素子３７の駆動電圧の目標電圧値が記憶されている。
【００９８】
圧電素子３７および圧電素子制御部３９は、基体部５５Ａを変形することにより成形面部５ａを湾曲させる型変形部を構成している。
【００９９】
本変形例によれば、上記第３の実施形態と同様にしてレンズ２１Ａを製造することができる。
ただし、本変形例では、上記第３の実施形態に比べて、圧電素子３７の配置数が多いため、非球面レンズ面２１ａ上の凹部および凸部に対して、凹凸の変化する方向にそれぞれ複数の圧電素子３７が対向して配置されている。このため、成形面部５ａの変形の分解能が高くなっており、複数の圧電素子３７の伸縮量の組合せによって、より非球面レンズ面２１ａの形状に近似した形状に、成形面部５ａの形状を変化させることができる。
また、被加工体の面形状が異なる場合にも、予め面形状のデータを圧電素子制御部３９に入力しておくことで、成形面部５ａの形状を容易に変更することができ、より汎用的な微細構造形成用型となっている。このため、被加工体の面形状が変更になる場合でも、他の微細構造形成用型に変えることなく、迅速に製造を続けることができる。
また、本変形例によれば、圧電素子３７が格子状に密集して配置されているため、回転対称の面形状以外の形状、例えば自由曲面などでも容易に成形面部５ａの形状を合わせることができる。
【０１００】
なお、上記の各実施形態、各変形例の説明では、被加工体である光学素子がレンズの場合の例で説明したが、本発明の光学素子の製造方法によって製造される光学素子は、レンズには限定されない。例えば、ミラー、プリズム、フィルタなどの光学素子でもよい。
また、本発明の微細構造形成用型によって微細構造を形成する被加工体は、光学素子には限定されず、光学素子以外の機械部品を被加工体としてもよい。
【０１０１】
また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、微細構造が、円錐状の突起２ａによる反射防止部２である場合の例で説明したが、反射防止構造を形成するには、レンズ表面の近傍で屈折率が変化する形状であればよく、円錐状に限らず、三角錐状、四角錐状等の錘体を好適に採用することができる。
【０１０２】
また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、微細構造が反射防止構造の場合の例で説明したが、微細構造は、ナノインプリント技術によって形成される凹凸形状であれば、錘体には限定されず、例えば、円柱、円柱穴、錘体の反転した穴形状、蓮の葉の表面のようなランダムな突起を持つ構造体（フラクタル構造）等の凹凸形状を採用することができる。
このため、微細構造は、反射防止構造には限定されない
【０１０３】
また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、基体部において成形面部が、基体部の変形前に平面の部位に形成された場合の例で説明したが、成形面部は曲率を有した面に形成されていてもよい。
例えば、型変形部によって凸（凹）形状に変形される成形面部を、変形後の凸（凹）形状の曲率半径より大きな曲率半径の凸（凹）形状の曲面上に形成すれば、変形後の成形面部のひずみが小さくて済むため、形状精度を向上することができる。また、耐久性を向上することができる。
【０１０４】
また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、成形面部５ａが、基体部の表面に基体部と同材質で形成された場合の例で説明したが、基体部とともに変形することができれば、成形面部５ａは、基体部の表面に基体部と異なる材質で設けられていてもよい。
また、成形面部５ａが表面層部材１４に形成され、基体部を構成する他の部材に接合される場合、基体部および成形面部５ａが変形可能であれば、表面層部材１４の材質と、基体部を構成する他の部材との材質は異なっていてもよい。
【０１０５】
また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、保持部３に被加工体を固定し、微細構造形成用型を昇降させて微細構造形成用型を被加工体に押圧する場合の例で説明したが、微細構造形成用型の位置を固定して、保持部３を昇降できるようにしておき、保持部３に保持された被加工体を微細構造形成用型に押圧するようにしてもよい。
【０１０６】
また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、ＵＶ光源４が保持部３の下方に配置され、被加工体を透過するＵＶ光によって、ＵＶ硬化樹脂１６を硬化させる場合の例で説明したが、例えば、被加工体の側方からＵＶ光を照射してもよい。
また、微細構造形成用型をＵＶ光透過性の材料で作成した場合には、例えば、ＵＶ光源を微細構造形成用型の上方または微細構造形成用型の内部に設けておき、微細構造形成用型を透過させたＵＶ光によってＵＶ硬化樹脂１６を硬化させるようにしてもよい。
【０１０７】
また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、基体部を変形させる型変形部として、流体圧力によって基体部を変形させる場合と、圧電素子の伸縮により基体部を変形させる場合の例で説明したが、型変形部はこれらに限定されるものではない。例えば、圧電素子に代えて成形面部の方に進退する押圧部材を備え、押圧部材から基体部に機械的な圧力を加えて基体部を変形させてもよい。
【０１０８】
また、上記の実施形態で説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせたり、削除したりして実施することができる。
例えば、上記第２、第３の実施形態および各変形例の微細構造形成用型の構成によれば、上記第１の実施形態の微細構造形成用型５に比べて、型変形部の数が多いため、上記第１の実施形態と同様の凹球面や、凸球面等のより凹凸形状の少ない形状の被加工体にも好適に用いることができる。
例えば、微細構造形成用型２５によって、凹レンズ面１ａに沿う形状を形成するには、空洞部２６、環状空洞部２７を膨張させ、環状空洞部２８を収縮させることで、凸球面の形状を形成すればよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１、２１ レンズ本体（被加工体、光学素子本体）
１Ａ、２１Ａ レンズ（光学素子）
１ａ 凹レンズ面（曲率を有する表面、光学面）
２ 反射防止部（微細構造、反射防止構造）
２ａ 突起（錘体）
３ 保持部
４ ＵＶ光源
５、２５、２９、３５、４５、５５ 微細構造形成用型
５Ａ、２５Ａ、２５Ｄ、３５Ａ、４５Ａ、５５Ａ 基体部
５ａ 成形面部
６、２６、２６Ａ 空洞部（容積変化室、型変形部）
７、２７、２８ 環状空洞部（容積変化室、型変形部）
８、８Ａ 流体供給部（型変形部）
９ 昇降アーム
１０、２０、３０ 表面加工装置
１４ 表面層部材
１５ 基体部本体
１５Ｃ 基体部材
１６ ＵＶ硬化樹脂（成形用樹脂）
２１ レンズ本体
２１ａ 非球面レンズ面（曲率を有する表面、光学面）
３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３７ 圧電素子（型変形部）
３８、３９ 圧電素子制御部（型変形部）
Ｃ１、Ｃ２ 円
Ｏ 光軸
Ｐ１ 面頂
Ｐ２ 稜線
Ｖ１ 谷底線
Ｚ 中心軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細構造形成用型および光学素子の製造方法に関する。例えば、反射防止構造等の微細構造を形成するための微細構造形成用型および光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばカメラ等の撮像レンズのレンズ面には、ゴーストやフレアなどの不要光の映り込みを防止するため、反射防止膜が設けられている。
このようなレンズ等の光学素子の表面に設けられる反射防止膜としては、例えば、反射防止する光の波長に応じて高屈折率層と低屈折率層とを交互に適宜重ね合わせた多層薄膜が知られている。このような多層の反射防止膜は、真空蒸着やスパッタ等の真空プロセスによって形成される。
一方、このような多層薄膜によらない反射防止構造体として、例えば、特許文献１に記載されたように、レンズ表面に三角錐や四角錐などを単位とする微細構造を形成し、レンズ表面の近傍で屈折率変化が生じるようにした反射防止構造体が知られている。
特許文献１では、三角柱が微小ピッチをあけて配列されたＸ線マスクを形成し、このＸ線マスクを介してレンズ上に塗布されたレジストにＸ線を露光して、レンズ表面に三角錐の微細構造を形成する。そして、ＲＦドライエッチングを行うことにより、三角錐の微細構造をレンズ表面に転写して反射防止構造体を形成している。
また、特許文献２には、微細な円錐状の凸部が略稠密状に配置された反射防止部を成形する技術が記載されている。特許文献２に記載の技術では、ガラス板からなる成形型の成形面にエッチング速度傾斜材料の薄層を形成し、この薄層の表面にホトレジスト膜を形成し、このホトレジスト膜に露光・現像を行って所定パターンのマスクを形成し、このマスクを介してエッチング速度傾斜材料層をエッチングすることにより、反射防止部の形状を転写する成形型を形成する。そして、この成形型を用いて、プレス成形を行うことにより反射防止部の形状がレンズ表面に転写された光学素子を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１７８０７号公報
【特許文献２】特開２００４−１２８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来技術には、以下の問題があった。
真空蒸着やスパッタ等の真空プロセスによる反射防止膜は、膜厚が管理された薄膜を多層に設ける必要があるため、処理時間が長くなるという問題がある。
また、真空プロセスは指向性が高いため、レンズ形状により、例えば中心部に対する外周部の凹凸量が大きくなるレンズの場合、中心部と外周部とで膜厚が変化する。このため、レンズ面全体にわたって均一な反射防止特性を有する反射防止膜を得ることができず、例えば、中心部に比べて外周部の反射防止特性が劣る反射防止膜になってしまうという問題がある。
特許文献１に記載の技術では、多層膜を用いないため、真空蒸着やスパッタ等の工程は省略することができるものの、光学素子ごとにエッチングを行うため、製造に時間がかかってしまうという問題がある。
特許文献２に記載の技術では、プレス成形によって、反射防止部の形状を転写するため、光学素子ごとに多層膜を形成したり、エッチングを行ったりする場合に比べると、製造時間を短縮できるものの、成形型が、反射防止構造の形状を含むため、通常のレンズ面のみを成形する成形型に比べて高価な金型となる。そして、光学素子のレンズ面の曲率半径等の設計寸法がわずかでも異なる光学素子を製造するためにはこのような高価な成形型を個別に作っておく必要がある。このため、型製作コスト大きくなり、光学素子の製造コストが増大してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、被加工体の表面形状が変化しても、被加工体の表面に反射防止構造を容易かつ迅速に形成することができる微細構造形成用型および光学素子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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の微細構造形成用型は、曲率を有する表面を備える被加工体の前記表面に凹凸形状の微細構造を形成する微細構造形成用型であって、前記微細構造を転写する成形面部と、該成形面部を湾曲可能に支持する基体部と、該基体部を変形することにより前記成形面部を湾曲させる型変形部と、を備える構成とする。
【０００７】
また、本発明の微細構造形成用型では、前記成形面部は、前記基体部の表面に前記微細構造を転写する形状が加工されてなることが可能である。
【０００８】
また、本発明の微細構造形成用型では、前記型変形部は、前記被加工体の凹部に対向して前記基体部の表面を突出させる凸変形部および前記被加工体の凸部に対向して前記基体部の表面を凹ませる凹変形部の少なくとも一方を備えることが可能である。
【０００９】
また、本発明の微細構造形成用型では、前記型変形部は、前記基体部の内部に流体を収容し、該流体の圧力変化により容積の増大および縮小の少なくとも一方が可能とされた容積変化室と、該容積変化室内の流体の圧力を変化させる圧力制御手段と、を備えることが可能である。
【００１０】
また、本発明の微細構造形成用型では、前記基体部は、前記容積変化室を形成する複数の部材が貼り合わされて形成されることが可能である。
【００１１】
また、本発明の微細構造形成用型では、前記微細構造は、錘体が集合した反射防止構造であることが可能である。
【００１２】
また、本発明の光学素子の製造方法は、曲率を有する光学面を表面に備える被加工体である光学素子本体を形成する工程と、前記光学面に成形用樹脂を塗布する工程と、請求項１〜６のいずれか１項に記載の微細構造成形用型の前記型変形部によって、前記成形面部を前記光学面の形状に沿う形状に変形させた状態で、前記微細構造成形用型の前記成形面部を、前記成形用樹脂を介して前記光学面に押圧し、前記微細構造成形用型の前記成形面部の形状を前記成形用樹脂に転写することにより、前記光学面上に前記微細構造を成形するする工程と、を備える方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の微細構造形成用型および光学素子の製造方法によれば、型変形部によって成形面部を湾曲させることができるため、被加工体の表面形状が変化しても、被加工体の表面に反射防止構造を容易かつ迅速に形成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】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態の光学素子の製造方法によって製造された光学素子の構成を示す模式的な平面図、そのＡ−Ａ断面図、およびＢ部詳細図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型および表面加工装置の模式的な構成図、そのＣ−Ｃ断面図、およびＤ部詳細図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型の製造工程を示す模式的な工程説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型の図３に続く製造工程を示す模式的な工程説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の光学素子に製造方法の模式的な工程説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の光学素子に製造方法の図５に続く模式的な工程説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の光学素子に製造方法の図６に続く模式的な工程説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の光学素子の製造方法によって製造された光学素子の模式的な平面図、そのＥ−Ｅ断面図、およびＦ部詳細図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の微細構造形成用型および表面加工装置の模式的な構成図、およびそのＧ−Ｇ断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の微細構造形成用型の動作説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の変形例（第１変形例）の微細構造形成用型の構成を示す断面図、およびそのＨ―Ｈ断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の微細構造形成用型および表面加工装置の模式的な構成図、およびそのＪ−Ｊ断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態の微細構造形成用型の動作説明図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態の変形例（第２変形例）の微細構造形成用型の構成を示す模式的な構成図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態の他の変形例（第３変形例）の微細構造形成用型の主要部の模式的な構成図、およびそのＫ−Ｋ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１６】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型について説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態の光学素子の製造方法によって製造された光学素子の構成を示す模式的な平面図である。図１（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、およびＢ部詳細図である。図２（ａ）は、本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型および表面加工装置の模式的な構成図である。図２（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図２（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図、およびＤ部詳細図である。
【００１７】
本実施形態の微細構造形成用型は、曲率を有する被加工体の表面に凹凸形状の微細構造を形成するものである。
被加工体としては、曲率を有する表面に凹凸形状の微細構造を形成する表面加工を行うものであれば、特に限定されない。また、微細構造は、樹脂成形により形成できる形状であれば特に限定されない。
以下では、一例として、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、被加工体がレンズ本体１（光学素子本体）であり、微細構造が反射防止部２による反射防止構造の場合の例で説明する。
すなわち、本実施形態では、レンズ本体１に反射防止部２を形成して、光学素子であるレンズ１Ａを製造する場合の例で説明する。
【００１８】
レンズ本体１は、球面の凹レンズ面１ａ（曲率を有する表面、光学面）と、平レンズ面１ｂとを備える単玉の凹平レンズである。本実施形態の微細構造形成用型によれば、凹レンズ面１ａにも平レンズ面１ｂにも反射防止部２を形成することができるが、以下では、凹レンズ面１ａに反射防止部２を形成する場合の例を中心として説明する。
また、凹レンズ面１ａは、反射防止部２を形成する前に、レンズの設計仕様に基づく面形状、面精度に加工されている。面形状の設計データは、後述する表面加工装置１０の流体供給部８に予め記憶されている。
レンズ本体１の材質は、ガラスでも合成樹脂でもよい。また、凹レンズ面１ａの形成方法は、研磨でもよいし成形でもよい。
【００１９】
反射防止部２は、図１（ｃ）に示すように、凹レンズ面１ａ上に密集して配置された円錐状の突起２ａの集合体であり、本実施形態では、ＵＶ硬化樹脂によって形成されている。ＵＶ硬化樹脂の種類は、レンズ本体１の材質の屈折率に応じて、屈折率差がなるべく少なくなる材質を選定する。例えば、本実施形態では、レンズ本体１がＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂（屈折率１．５）である場合に、ＵＶ硬化樹脂は、ＰＡＫ−０２（商品名；東洋合成工業（株）製、屈折率１．５）を採用している。
突起２ａの形状は、反射防止する波長や反射率の目標値に応じて適宜設定することができる。本実施形態では、一例として、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの入射光の凹レンズ面１ａでの反射率を１％以下にするために、各突起２ａの形状を、底面が直径約２００ｎｍ、高さが約２００ｎｍとなり、隣接ピッチ約２００ｎｍで略均一に配置している。
このような構成により、凹レンズ面１ａ上では、高さ２００ｎｍの範囲で、屈折率が１から１．５に連続的に変化するため、入射光の反射が抑制される。
【００２０】
このようなレンズ１Ａは、本実施形態では、図２（ａ）に示す表面加工装置１０を用いて、レンズ本体１の凹レンズ面１ａに反射防止部２を形成することにより製造される。
【００２１】
表面加工装置１０の概略構成は、保持部３、ＵＶ光源４、微細構造形成用型５、および流体供給部８（圧力制御手段）を備える。
【００２２】
保持部３は、表面加工を行う際にレンズ本体１を保持するもので、本実施形態では、光軸Ｏを鉛直軸に整列させて、凹レンズ面１ａを上方に向けた状態で、平レンズ面１ｂの外周部およびレンズ側面を保持することができるようになっている。
保持部３の中心部には、レンズ１Ａのレンズ有効径よりも大きく開口した孔部３ａが貫通して設けられている。
孔部３ａの中心軸は、保持部３に保持されたレンズ本体１の光軸Ｏと整列する位置関係にある。
【００２３】
ＵＶ光源４は、紫外光（ＵＶ光）をレンズ本体１に照射する光源であり、凹レンズ面１ａに塗布されたＵＶ硬化樹脂を硬化させるために用いられる。本実施形態では、ＵＶ光源４は、保持部３の下方において、孔部３ａの中心に重なる位置に配置されている。このため、ＵＶ光源４から上方に照射されたＵＶ光は、孔部３ａを通過して、レンズ本体１に入射し、凹レンズ面１ａの全面に照射される。
【００２４】
微細構造形成用型５は、平たい略円柱状の外形を有し、保持部３の上方に配置されている。微細構造形成用型５の中心軸線Ｚは、鉛直軸に沿って配置され、保持部３に保持されたレンズ本体１の光軸Ｏと整列されている。
また、微細構造形成用型５は、下側からそれぞれ同径の円板状の外形を有する、基体部５Ａと、ベース部材５Ｂとを備える。
ベース部材５Ｂの上端部の中心部には、図示略の駆動機構によって鉛直軸に沿って進退する昇降アーム９が連結されている。このため、微細構造形成用型５は、昇降アーム９を進退させることにより鉛直軸に沿う昇降移動が可能である。
【００２５】
基体部５Ａは、下面側に反射防止部２の形状を転写するため、反射防止部２の凹凸形状を反転させた凹凸形状を有する成形面部５ａが設けられ、上面はベース部材５Ｂの下面と接合されている。
本実施形態では、成形面部５ａの形状は、下端側の平面（以下、先端面と称する）に、突起２ａの形状を反転させた円錐状の穴部が多数形成された形状を有し、全体として凹型の形状である。また、成形面部５ａは、基体部５Ａの表面に反射防止部２を転写する形状が加工されている構成を備えている。
基体部５Ａの材質は、例えば、ゴムやエラストマーなどの変形が容易な弾性体からなる。このため、基体部５Ａは、成形面部５ａを湾曲可能に支持している。
本実施形態では、基体部５Ａの材質は、一例として、シリコン混和物からなるゴムを採用している。
基体部５Ａの内部には、成形面部５ａ寄りの位置に、空洞部６と、環状空洞部７とが設けられている。
【００２６】
空洞部６は、基体部５Ａの平面視の中心部に設けられた球状または上下方向に偏平な回転楕円体状の空間である。空洞部６の上部には、金属パイプなどからなる流体供給路６ａが貫通され、流体供給路６ａを通して、外部との間で流体の流入および排出が可能になっている。
環状空洞部７は、円状または楕円状の断面を有する環状の空間であり、空洞部６に対して同心円をなす位置に配置されている。環状空洞部７の上部には、金属パイプなどからなる流体供給路７ａが貫通され、流体供給路７ａを通して、外部との間で流体の流入および排出が可能になっている。
【００２７】
ベース部材５Ｂは、柔軟な微細構造形成用型５の上面を固定する部材であり、例えば、金属など基体部５Ａに比べて変形しにくい高剛性の材質によって構成される。
また、ベース部材５Ｂは、昇降アーム９の昇降動作に伴って昇降アーム９から微細構造形成用型５に圧力が作用する場合に、この圧力を基体部５Ａの上面に分散する機能を有している。
ベース部材５Ｂの内部には、基体部５Ａから上側に延出された流体供給路６ａ、７ａが配管されている。
流体供給路６ａ、７ａはそれぞれベース部材５Ｂの側面に延ばされ、ベース部材５Ｂの側面において、可撓性を有する流体供給管８ａ、８ｂとそれぞれ接続されている。
【００２８】
流体供給部８は、流体供給管８ａ、８ｂを介して、流体供給路６ａ、７ａに流体を送出または吸引するものである。流体供給部８の詳細構成の図示は省略するが、例えば、流体を貯留する流体貯留部と、流体を流体供給管８ａ、８ｂに対してそれぞれ独立に送出または吸引する２系統のポンプ部と、各ポンプ部の動作を制御する圧力制御部とを備える。
流体供給部８が供給する流体としては、例えば空気などの気体でもよいし、例えば水などの液体でもよい。本実施形態では、一例として、流体供給部８は空気を供給し、空気圧を制御することで、空洞部６、環状空洞部７の容積を制御できるようになっている。
【００２９】
空洞部６、環状空洞部７、および流体供給部８は、基体部５Ａを変形することにより成形面部５ａを湾曲させる型変形部を構成している。
また、空洞部６および環状空洞部７は、基体部５Ａの内部に流体を収容し、この流体の圧力変化により容積の増大および縮小の少なくともいずれか可能とされた容積変化室を構成している。
また、流体供給部８は、容積変化室内の流体の圧力を変化させる圧力制御手段を構成している。
【００３０】
次に基体部５Ａの製造方法の一例について説明する。
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型の製造工程を示す模式的な工程説明図である。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型の図３（ｄ）に続く製造工程を示す模式的な工程説明図である。なお、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、見易さのため、主要部の部分拡大図として描いている。
【００３１】
本実施形態では、一例として、図４（ａ）に示すように、表面層部材１４、第１基体部材１５Ａ、および第２基体部材１５Ｂの３部材を接合して一体化することにより、基体部５Ａを製造している。
このように、基体部５Ａを分割して製造することにより、ナノインプリント技術のような微細加工技術を必要とする表面層部材１４の製造工程と、一般的な成形技術を採用することができる第１基体部材１５Ａ、第２基体部材１５Ｂの製造工程とを分けることができるため効率的な製造を行うことができる。
【００３２】
表面層部材１４は、シリコン混和物からなるゴム製のシート状部材の一方の表面に成形面部５ａが形成され、他方の表面が滑らかな平面からなり、第１基体部材１５Ａと貼り合わせて接合することが可能な接合面１４ａを有する部材である。
表面層部材１４を製造するには、図３（ａ）に示すように、例えばシリコンからなる平板状のマスター基材１１の基材表面１１ａ上に、反転微細構造体１２を形成する。
反転微細構造体１２の形状は、反射防止部２の形状を転写するための形状であり、成形面部５ａと同じ形状である。すなわち、本実施形態では、突起２ａの形状に沿った円錐状の穴部が密集して配置された、全体として凹型の形状である。
反転微細構造体１２は、例えば、基材表面１１ａ上にレジストを塗布し、例えば電子線描画装置によって形状パターンを露光した後、露光部を除去することにより形成することができる。
【００３３】
次に、図３（ｂ）に示すように、反転微細構造体１２が除去されるまで、ドライエッチングなどによる異方性エッチングを行う。これにより、基材表面１１ａが、反転微細構造体１２の外形に沿ってエッチングされ、反転微細構造体１２の表面形状がマスター基材１１の表面に転写される。これにより、基材表面１１ａ側の表面に反転微細構造部１１ｂが形成される。
以下、反転微細構造部１１ｂが形成されたマスター基材１１をマスター型１１Ａと称する。
【００３４】
次に、図３（ｃ）に示すように、マスター型１１Ａを母型として、反転型１３を形成する。例えば、ＵＶ硬化樹脂をＵＶインプリントを用いてガラス等の透明かつ平面基板上に微細構造転写を行うことにより、反転型１３を形成する。また、反転型１３の製作方法は、樹脂フィルムに加熱下でマスター型１１Ａを押し付けることによっても製作可能である。
これにより、反転微細構造部１１ｂの形状を反転した微細構造部１３ａを表面に有する全体として平板状の反転型１３が得られる。微細構造部１３ａの形状は、反転微細構造部１１ｂを反転した形状であるため、反射防止部２と同様の円錐状の突起が密集して配置された、全体として凸型の形状である。
マスター型１１Ａの製作を省略して反転型１３から製作を行ってもよいが、エッチングでは、凹型の形状を製作する方が凸型の形状を製作するよりも容易であり、形状精度も良好となる。このため、本実施形態では、凹型の形状のマスター型１１Ａを作成する製造方法を採用している。
【００３５】
次に反転型１３を母型とし、ナノインプリント技術を用いて、微細構造部１３ａの形状を転写し、表面層部材１４を形成する。
ナノインプリント技術としては、熱方式や光硬化方式を挙げることができる。本実施形態では、光硬化方式を採用している。すなわち、光（ＵＶ）硬化型樹脂をマスター型１１Ａと基板の間に塗布して所定の光を照射することにより、成形面部５ａおよび接合面１４ａを有する表面層部材１４を形成することができる。
【００３６】
第１基体部材１５Ａ、第２基体部材１５Ｂは、図４（ａ）に示すように、基体部５Ａから表面層部材１４を除去した円板状の部材を、空洞部６および環状空洞部７の中心を通る平面で厚さ方向（図示上下方向）に分断した形状を有する部材である。
このため、第１基体部材１５Ａは、厚さ方向の一方の表面に表面層部材１４の接合面１４ａと貼り合わせて接合可能な滑らかな平面からなる接合面１５ｃを有し、他方の表面に第２基体部材１５Ｂと貼り合わせて接合するための滑らかな平面からなる接合面１５ａと、接合面１５ａから内部側に凹んだ穴部６Ａ、環状溝部７Ａとを備えた形状を有する。
また、第２基体部材１５Ｂは、厚さ方向の一方の表面に第１基体部材１５Ａの接合面１５ａと貼り合わせて接合可能な滑らかな平面からなる接合面１５ｂと、接合面１５ｂから内部側に凹んだ穴部６Ｂ、環状溝部７Ｂとを有し、他方の表面にベース部材５Ｂと貼り合わせて接合するための滑らかな平面からなる接合面１５ｅを備えた形状を有する。
ここで、穴部６Ａ、環状溝部７Ａの開口と、穴部６Ｂ、環状溝部７Ｂの開口とは、それぞれ同形状を有し、第１基体部材１５Ａの中心位置と、第２基体部材１５Ｂの中心位置に対して、同じ位置関係に配置されるように形成されている。
このような構成の第１基体部材１５Ａ、第２基体部材１５Ｂは、表面層部材１４と同じ材料を用いて、成形、もしくは機械加工により製作される。それぞれの外形形状を転写する金型を用いて成形を行うか、またはシリコン混和物からなるゴムをブロック状に成形してから穴部６Ａ、６Ｂ等の形状を機械加工することによって製造することができる。
【００３７】
次に、図４（ｂ）に示すように、第１基体部材１５Ａ、第２基体部材１５Ｂをそれぞれ接合面１５ａ、１５ｂ同士を当接させて互いに接合し、基体部本体１５を形成する。さらに第１基体部材１５Ａの接合面１５ｃと表面層部材１４の接合面１４ａとを当接させて、互いに接合する。これにより、基体部本体１５および表面層部材１４が一体化される。
各接合面の接合方法としては、後述するように空洞部６、環状空洞部７内の圧力を制御してある程度変形させても剥離しない接合強度が得られる適宜の接合方法を採用することができる。本実施形態では、一例として、酸素プラズマを用いた活性化接合を採用している。
【００３８】
次に、図４（ｃ）に示すように、基体部本体１５の接合面１５ｅから、それぞれ空洞部６、環状空洞部７の上部に貫通するようにそれぞれ金属パイプを挿入して、流体供給路６ａ、７ａを形成する。
このようにして、基体部５Ａが製造される。
基体部５Ａは、ベース部材５Ｂ内に予め配置された流体供給路６ａ、７ａを接合面１５ｅ側の流体供給路６ａ、７ａを接続するとともに、接合面１５ｅをベース部材５Ｂの下面に固定する。
固定方法としては、例えば接着を採用することができる。ただし、第２基体部材１５Ｂを製造する際に、接合面１５ｅに代えて、ねじ部や嵌合部等が形成された接合部材を取り付けておき、この接合部材を介してベース部材５Ｂと着脱可能に固定するようにしてもよい。
【００３９】
なお、上述した基体部５Ａの製造方法は一例であって、適宜変形することが可能である。
例えば、マスター型１１Ａを形成する場合に、ドライエッチングの代わりに、アルミ陽極酸化等の選択的なエッチングを採用してもよい。
【００４０】
次に、本実施形態の微細構造形成用型５を用いた本実施形態の光学素子の製造方法について説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態の光学素子に製造方法の模式的な工程説明図である。図６は、本発明の第１の実施形態の光学素子に製造方法の図５に続く模式的な工程説明図である。図７は、本発明の第１の実施形態の光学素子に製造方法の図６に続く模式的な工程説明図である。
【００４１】
本方法によりレンズ１Ａを製造するには、まず、例えば、切削・研磨、ガラスモールド成形、樹脂成形等の適宜の加工を行って、レンズ本体１を形成する。
次に、図５に示すように、レンズ本体１を、凹レンズ面１ａが微細構造形成用型５の方に向いた姿勢で、表面加工装置１０の保持部３に保持させる。
【００４２】
次に、凹レンズ面１ａ上に、ＵＶ硬化樹脂１６（成形用樹脂）を塗布する。ＵＶ硬化樹脂１６の種類は、本実施形態では、一例として、ＰＡＫ−０２（商品名）を採用している。
ＵＶ硬化樹脂１６は、図５に示すように、中心部に塊状に塗布して、後述する微細構造形成用型５を押圧する工程で、外周部に塗り拡げられるようにしてもよいし、例えば、スピンコート等によって、予め凹レンズ面１ａの全体にわたって層状に塗布しておいてもよい。
【００４３】
ＵＶ硬化樹脂１６の塗布が完了するまでの間に、流体供給部８によって、空洞部６および環状空洞部７内の圧力を調整し、成形面部５ａが凹レンズ面１ａの形状に沿う形状に変形しておく。本実施形態では、凹レンズ面１ａが凹球面であるため、空洞部６および環状空洞部７を膨張させて、成形面部５ａの中心部が下方に突出する凸球面状の形状となるように変形させる。
このとき、成形面部５ａの先端面は、凹レンズ面１ａと同形状の球面になることが好ましいが、微細構造形成用型５はシリコン混和物からなるゴム部材を貼り合わせて形成しているため、変形容易な弾性体になっている。
したがって、後述する押圧時に成形面部５ａが凹レンズ面１ａに倣って変形するため、未押圧時の先端面の形状は凹レンズ面１ａと略同径の球面または球面に近似する形状であればよい。ただし、成形面部５ａの先端面が、凹レンズ面１ａと同形状の球面にならない場合には、成形面部５ａが凹レンズ面１ａの面頂から当接し外周側に向かって凹レンズ面１ａとの間に隙間が漸次増大する形状であることがより好ましい。具体的には、例えば、成形面部５ａの先端面の曲率半径が凹レンズ面１ａの曲率半径よりわずかに小さい球面や、曲率半径が中心部から外周側に向かって漸減する非球面などの形状がより好ましい。
本実施形態では、反射防止部２の形成後の反射率バラツキの発生位置と、空洞部６、環状空洞部７の圧力値との相関を実験的に調べておき、反射率バラツキが許容範囲となる目標圧力値を流体供給部８に設定している。
【００４４】
このように、空洞部６、環状空洞部７は、被加工体の凹部に対向して基体部の表面を突出させる凸変形部を構成している。
このため、本実施形態は、被加工体の１つの凹部に対して、複数の凸変形部を備える場合の例になっている。
【００４５】
次に、図６に示すように、昇降アーム９を下降させて、微細構造形成用型５の成形面部５ａを、ＵＶ硬化樹脂１６を介して凹レンズ面１ａに押圧する。
これにより、未押圧時に成形面部５ａの先端面の形状と凹レンズ面１ａの形状とに差がある場合にも、柔軟な成形面部５ａが変形して、凹レンズ面１ａに密着する。
ただし、押圧力が大きすぎると、成形面部５ａの穴部の形状が変形して反射防止部２の突起２ａの形状誤差が発生しやすくなる。
また押圧力が小さすぎると、成形面部５ａの変形が不十分となって、成形面部５ａの先端面と凹レンズ面１ａとが当接しない部分ができるため、残膜が発生しやすくなる。
これらの押圧力不良は、いずれも反射防止部２の形状不良となって、反射防止部２に反射率バラツキを発生させる。そこで本実施形態では、予めＵＶ硬化樹脂１６の粘度、押圧力を変えて、反射防止部２の反射率バラツキを調べる実験を行い、反射率バラツキが許容範囲となるＵＶ硬化樹脂１６の粘度および押圧力の条件を調べ、好適な押圧力に設定している。
【００４６】
次に、微細構造形成用型５を凹レンズ面１ａに押圧した状態で、ＵＶ光源４を点灯する。これにより、孔部３ａからレンズ本体１に紫外光が入射し、レンズ本体１の内部から凹レンズ面１ａに紫外光が照射される。
これにより、凹レンズ面１ａと成形面部５ａとで挟まれた空間に充填されたＵＶ硬化樹脂１６が光硬化し、凹レンズ面１ａ上に反射防止部２が形成される。
ＵＶ硬化樹脂１６の硬化が終了したら、図７に示すように、ＵＶ光源４を消灯し、昇降アーム９を上昇させて、微細構造形成用型５を凹レンズ面１ａから離間させる。
【００４７】
このとき、上昇と並行して、空洞部６、環状空洞部７の圧力を漸減して、成形面部５ａを変形前の形状に戻していくことが好ましい。この場合、例えば、空洞部６、環状空洞部７の順次圧力を漸減すると、まず空洞部６の縮小により、成形面部５ａの中心部が上方に引き上げられる。このため、成形面部５ａの中心部から外周側に向かって、徐々に離型が進むため、微細構造形成用型５の全体を反射防止部２から離型する場合に比べて、離型抵抗が少なくなり、反射防止部２の形状精度を向上することができる。
【００４８】
このようにして、凹レンズ面１ａに反射防止部２が形成されたレンズ１Ａが製造される。
なお、表面加工装置１０によって、平レンズ面１ｂにも反射防止部を設ける場合には、保持部３にレンズ１Ａを反転して保持させ、空洞部６、環状空洞部７の圧力を、成形面部５ａが略平面となるように調整することで、上記と同様にして、反射防止部を形成することができる。
【００４９】
本実施形態の微細構造形成用型５を備える表面加工装置１０では、空洞部６、環状空洞部７内の流体の圧力を調整することにより、成形面部５ａの形状を変化させることができる。このため、例えば、凹レンズ面１ａの曲率半径と異なる凹レンズ面に対しても、流体供給部８によって空洞部６、環状空洞部７内の流体の圧力を変更するだけで、成形面部５ａを被加工体の表面に密着して押圧することができるため、精度よく反射防止部２を形成することができる。
したがって、レンズ面の形状が異なるレンズ本体に対して、他の微細構造形成用型を用意したり、微細構造形成用型５を他の微細構造形成用型と交換したりすることなく、続けて反射防止部２の形成を行うことができる。このため、被加工体の表面形状が変化しても、被加工体の表面に反射防止構造体を容易かつ迅速に形成することができる。
この結果、反射防止部を備える光学素子の製造コストを低減することができる。
【００５０】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態の微細構造形成用型について説明する。
図８（ａ）は、本発明の第２の実施形態の光学素子の製造方法によって製造された光学素子の構成を示す模式的な平面図である。図８（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図８（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図、およびＦ部詳細図である。図９（ａ）は、本発明の第１の実施形態の微細構造形成用型および表面加工装置の模式的な構成図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるＧ−Ｇ断面図である。
【００５１】
本実施形態の微細構造形成用型２５（図９（ａ）参照）は、上記第１の実施形態と同様に被加工体の表面に反射防止部２を形成する型であるが、上記第１の実施形態におけるレンズ本体１の凹レンズ面１ａに代えて、表面に凹凸が混在する形状を有する被加工体に反射防止部２を形成できるようにしたものである。
以下では、被加工体の一例として、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すレンズ本体２１
を用いる場合の例で説明する。
【００５２】
レンズ本体２１は、非球面レンズ面２１ａ（曲率を有する表面、光学面）と、平レンズ面１ｂとを備え、全体として正の屈折力を有する単玉の非球面レンズである。
非球面レンズ面２１ａは、光軸Ｏを中心とする部分的な凸面の外周に部分的な凹面が形成され、この凹面の外周に部分的な凸面が形成された、全体として凸面状を有する回転対称非球面である。ここで、部分的な凸面、凹面は、例えば、非球面レンズ面２１ａの近似球面に対する凹凸関係を意味する。図８（ａ）、（ｂ）には、これら凸面、凹面、凸面の頂点位置（近似球面に下ろした足の長さが最大となる位置）を、それぞれ面頂Ｐ１，谷底線Ｖ１、稜線Ｐ２として示している。
このような非球面レンズは、例えば、複数枚構成の撮像レンズ系の一部に用いることができる。
また、本実施形態の微細構造形成用型２５によれば、上記第１の実施形態の微細構造形成用型５と同様に、平レンズ面１ｂにも反射防止部２を形成することができるが、以下では、非球面レンズ面２１ａに反射防止部２を形成する場合の例を中心として説明する。
また、非球面レンズ面２１ａは、反射防止部２を形成する前に、レンズの設計仕様に基づく面形状、面精度に加工されている。面形状の設計データは、後述する表面加工装置２０の流体供給部８Ａに予め記憶されている。
レンズ本体２１の材質は、ガラスでも合成樹脂でもよい。また、非球面レンズ面２１ａの形成方法は、研磨でもよいし成形でもよい。
【００５３】
このようなレンズ２１Ａは、本実施形態では、図９（ａ）に示す表面加工装置２０によって、レンズ本体２１の非球面レンズ面２１ａに反射防止部２を形成することによって製造される。
【００５４】
表面加工装置２０は、上記第１の実施形態の表面加工装置１０において、微細構造形成用型５、流体供給部８を、微細構造形成用型２５、流体供給部８Ａ（圧力制御手段）に代えたものである。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５５】
微細構造形成用型２５は、微細構造形成用型５の基体部５Ａ、ベース部材５Ｂに代えて、基体部２５Ａ、ベース部材２５Ｂを備える。
【００５６】
基体部２５Ａは、ゴムやエラストマーなどの変形が容易な弾性体からなり、上記第１の実施形態の基体部５Ａと同様の材質により形成されている。ただし、基体部５Ａの空洞部６、環状空洞部７に代えて、空洞部２６、環状空洞部２７、２８を備える。
【００５７】
空洞部２６は、基体部２５Ａの平面視の中心部に設けられた上下方向に偏平な回転楕円体状の空間である。空洞部２６の上部には、金属パイプなどからなる流体供給路２６ａが貫通され、流体供給路２６ａを通して、外部との間で流体の流入および排出が可能になっている。本実施形態では、特に流体を排出して、成形面部５ａを部分的な凹面形状に変形させる機能を備える。
【００５８】
環状空洞部２７は、円状または楕円状の断面を有する環状の空間であり、図９（ｂ）に示すように、空洞部２６の中心に対して同心円をなす円Ｃ１を中心とする位置に配置されている。また、環状空洞部２７の上部には、金属パイプなどからなる流体供給路２７ａが貫通され、流体供給路２７ａを通して、外部との間で流体の流入および排出が可能になっている。本実施形態では、特に流体を流入させて、成形面部５ａを平面視円状の部分的な凸面形状に変形させる機能を備える。ここで、円Ｃ１は、レンズ本体２１の谷底線Ｖ１と略対向する位置に設定される。
【００５９】
環状空洞部２８は、円状または楕円状の断面を有する環状の空間であり、図９（ｂ）に示すように、空洞部２６の中心に対して同心円をなす、円Ｃ１よりも大径の円Ｃ２を中心とする位置に配置されている。また、環状空洞部２８の上部には、金属パイプなどからなる流体供給路２８ａが貫通され、流体供給路２８ａを通して、外部との間で流体の流入および排出が可能になっている。本実施形態では、特に流体を流入させて、成形面部５ａを平面視円状の部分的な凸面形状に変形させる機能を備える。ここで、円Ｃ２は、レンズ本体２１の稜線Ｐ２よりも外周側の位置であって、レンズ本体２１の外形よりも外周側の位置に設定される。
【００６０】
このような構成の基体部２５Ａは、上記第１の実施形態の基体部５Ａと空洞部２６、環状空洞部２７、２８の形状や配置が異なるのみであり、基体部５Ａと略同様にして製造することができる。
このような構成により、空洞部２６は、保持部３に保持されたレンズ本体２１の面頂Ｐ１に対向する位置に配置されている。また、環状空洞部２７は、非球面レンズ面２１ａの部分的な凹面に略対向する位置に配置されている。また、環状空洞部２７、２８は、稜線Ｐ２を内周側および外周側から挟む位置関係の同心円状に配置されている。
【００６１】
ベース部材２５Ｂは、上記第１の実施形態のベース部材５Ｂと同様の部材であり、内部に、流体供給路６ａ、７ａに代えて、基体部２５Ａから上側に延出された流体供給路２６ａ、２７ａ、２８ａが配管されている点が異なる。
流体供給路２６ａ、２７ａ、２８ａはそれぞれベース部材２５Ｂの側面に延ばされ、ベース部材２５Ｂの側面において、可撓性を有する流体供給管８ａ、８ｂ、８ｃとそれぞれ接続されている。
【００６２】
流体供給部８Ａは、流体供給管８ａ、８ｂ、８ｃを介して、流体供給路２６ａ、２７ａ、２８ａに流体を送出または吸引するものであり、３系統のポンプ部と、各ポンプ部の動作を制御する圧力制御部とを備える点以外は、流体供給部８と同様な構成を備える。
これにより、流体供給部８Ａは空洞部２６、環状空洞部２７、２８に空気を供給し、空気圧を制御することで、空洞部２６、環状空洞部２７、２８の容積を制御できるようになっている。
【００６３】
空洞部２６、環状空洞部２７、２８、および流体供給部８Ａは、基体部２５Ａを変形することにより成形面部５ａを湾曲させる型変形部を構成している。
また、空洞部２６、環状空洞部２７、２８は容積変化室を、流体供給部８Ａは容積変化室内の流体の圧力を変化させる圧力制御手段を構成している。
【００６４】
次に、本実施形態の微細構造形成用型２５を用いた本実施形態の光学素子の製造方法について、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
図１０は、本発明の第２の実施形態の微細構造形成用型の動作説明図である。
【００６５】
本方法によりレンズ２１Ａを製造するには、まず、例えば、切削・研磨、ガラスモールド成形、樹脂成形等の適宜の加工を行って、レンズ本体２１を形成する。
次に、図９（ａ）に示すように、レンズ本体２１を、非球面レンズ面２１ａが微細構造形成用型２５の方に向いた姿勢で、表面加工装置２０の保持部３に保持させる。
【００６６】
次に、上記第１の実施形態と同様にして、非球面レンズ面２１ａ上に、ＵＶ硬化樹脂１６を塗布する。
一方、ＵＶ硬化樹脂１６の塗布が完了するまでの間に、流体供給部８Ａによって、空洞部２６、環状空洞部２７、２８内の圧力を調整し、成形面部５ａが非球面レンズ面２１ａの形状に沿う形状に変形しておく。
【００６７】
本実施形態では、非球面レンズ面２１ａが凹凸面を含む全体として凸面状の回転対称非球面であるため、図１０に示すように、空洞部２６を収縮して、成形面部５ａの中心部に凹面部を形成し、環状空洞部２７、２８を膨張させる。
環状空洞部２７の近傍では成形面部５ａが図示下方側に突出されるため、平面視円状の部分的な凸面が形成される。
同様に、環状空洞部２８の近傍では、成形面部５ａが図示下方側に突出されるため、平面視円状の部分的な凸面が形成される。これにより、環状空洞部２７、２８の間には、平面視円状の部分的な凹面が形成される。
このような変形により、円Ｃ２と円Ｃ１との間の領域に、レンズ本体２１の外縁部の形状が反転した凹状の形状が形成される（図１０の二点鎖線のレンズ本体２１参照）。
【００６８】
このとき、成形面部５ａの先端面は、非球面レンズ面２１ａと同形状の非球面になることが好ましいが、上記第１の実施形態と同様、微細構造形成用型２５は変形容易な弾性体で形成されているため、未押圧時の先端面の形状は非球面レンズ面２１ａに近似する形状であればよい。
好ましい近似形状が得られる空洞部２６、環状空洞部２７、２８の圧力値は、上記第１の実施形態と同様に、反射防止部２の形成後の反射率バラツキの発生位置と、空洞部２６、環状空洞部２７、２８の圧力値との相関を実験的に調べることで、反射率バラツキが許容範囲となる目標圧力値として流体供給部８Ａに設定されている。
【００６９】
このように、空洞部２６は被加工体の凸部に対向して基体部の表面を凹ませる凹変形部を構成している。また、環状空洞部２７は、被加工体の凹部に対向して基体部の表面を突出させる凸変形部を構成している。
このため、本実施形態は、被加工体の１つの凸部に対して１つの凹変形部を備え、被加工体の１つの凹部に対して１つの凸変形部を備える場合の例になっている。
また、環状空洞部２７、２８は、２つの凸変形部の組合せによって、それらの間に凹部を形成することができる場合の例になっている。
【００７０】
続いて、上記第１の実施形態と同様にして、微細構造形成用型２５を非球面レンズ面２１ａに押圧する工程と、微細構造形成用型２５を非球面レンズ面２１ａ押圧した状態で、ＵＶ光源４を点灯して、非球面レンズ面２１ａと成形面部５ａとで挟まれた空間に充填されたＵＶ硬化樹脂１６を硬化させる工程とを行い、非球面レンズ面２１ａ上に反射防止部２を形成する。
ＵＶ硬化樹脂１６の硬化が終了したら、上記第１の実施形態と同様にして、微細構造形成用型２５を非球面レンズ面２１ａから離間させる。
【００７１】
このとき、上昇と並行して、空洞部２６、環状空洞部２７、２８の圧力を漸減して、成形面部５ａを変形前の形状に戻していくことが好ましい。
本実施形態では、非球面レンズ面２１ａが全体として凸面であるため、まず、環状空洞部２８、２７の順に圧力を漸減し、最後に空洞部２６の圧力を漸増して、非球面レンズ面２１ａの外周側から順次離型させていくことが好ましい。
【００７２】
このようにして、非球面レンズ面２１ａに反射防止部２が形成されたレンズ２１Ａが製造される。なお、表面加工装置２０においても、上記第１の実施形態の表面加工装置１０と同様にして、平レンズ面１ｂに反射防止部２を設けることができる。
【００７３】
このように、微細構造形成用型２５を備える表面加工装置２０では、空洞部２６、環状空洞部２７、２８内の流体の圧力を調整することにより、成形面部５ａの形状を変化させることができる。このため、例えば、中心から外周に向かって、凸面、凹面、凸面が形成される非球面であれば、曲面の形状が非球面レンズ面２１ａと異なる場合でも、流体供給部８Ａによって空洞部２６、環状空洞部２７、２８内の流体の圧力を変更するだけで、成形面部５ａを被加工体の表面に密着して押圧することができるため、精度よく反射防止部２を形成することができる。
したがって、レンズ面の形状が異なるレンズ本体に対して、他の微細構造形成用型を用意したり、微細構造形成用型２５を他の微細構造形成用型と交換したりすることなく、続けて反射防止部２の形成を行うことができる。このため、被加工体の表面形状が変化しても、被加工体の表面に反射防止構造体を容易かつ迅速に形成することができる。
この結果、反射防止部を備える光学素子の製造コストを低減することができる。
【００７４】
［第１変形例］
次に、本発明の第２の実施形態の変形例（第１変形例）の微細構造形成用型について説明する。
図１１（ａ）は、本発明の第２の実施形態の変形例（第１変形例）の微細構造形成用型の構成を示す断面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）におけるＨ―Ｈ断面図である。
【００７５】
本変形例の微細構造形成用型２９は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、上記第２の実施形態の微細構造形成用型２５の基体部２５Ａに代えて、基体部２５Ａと同様な外形を備え、下端面に成形面部５ａを有する基体部２５Ｄを備える。
微細構造形成用型２９は、上記第２の実施形態の表面加工装置２０において、微細構造形成用型２５に代えて用いることができる。
以下、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７６】
基体部２５Ｄは、ゴムやエラストマーなどの変形が容易な弾性体からなり、上記第２の実施形態の基体部２５Ａと同様の材質により形成されている。ただし、基体部２５Ａの空洞部２６、環状空洞部２７、２８に代えて、空洞部２６Ａ、環状空洞部２７Ａ、２８Ｂを備える。
空洞部２６Ａは、空洞部２６と同位置に設けられており、上下方向に偏平な円柱状の空間である点が空洞部２６と異なる。空洞部２６Ａの上部には、空洞部２６と同様に流体供給路２６ａが貫通されている。
環状空洞部２７Ａ、２８Ａは、それぞれ環状空洞部２７Ａ、２８Ａと同位置に設けられており、矩形状の断面を有する環状の空間である点が環状空洞部２７、２８と異なる。環状空洞部２７Ａ、２８Ａの上部には、それぞれ流体供給路２７ａ、２８ａが貫通されている。
【００７７】
このような構成の基体部２５Ｄは、基体部材１５Ｃと表面層部材１４とが接合して形成されている。
基体部材１５Ｃは、例えば、シリコン混和物からなるゴム製の円板部材の厚さ方向の一方の面に、空洞部２６Ａ、環状空洞部２７Ａ、２８Ａの形状にそれぞれ対応する円穴部１７Ａ、環状角溝部１７Ｂ、１７Ｃを形成した部材である。
円穴部１７Ａ、環状角溝部１７Ｂ、１７Ｃは、上記第１の実施形態の穴部６Ａ、環状溝部７Ａと同様に、成形や機械加工によって形成することができる。
表面層部材１４は、基体部材１５Ｃの円穴部１７Ａ、環状角溝部１７Ｂ、１７Ｃが形成された側の面に、上記第１の実施形態の第１基体部材１５Ａおよび第２基体部材１５Ｂと同様にして接合されている。
【００７８】
これにより、円穴部１７Ａ、環状角溝部１７Ｂ、１７Ｃの開口が塞がれて、流体供給路２６ａ、２７ａ、２８ａから供給される流体の圧力に応じて変形可能な空洞部２６Ａ、環状空洞部２７Ａ、２８Ｂが形成される。
本変形例では、上記第２の実施形態のレンズ２１Ａを製造するため、空洞部２６Ａは、流体を流入させて、成形面部５ａを平面視円状の部分的な凸面形状に変形させる機能を備える。また、環状空洞部２７Ａ、２８Ａは、流体を流入させて、成形面部５ａを平面視円状の部分的な凸面形状に変形させる機能を備える。
【００７９】
このような構成の微細構造形成用型２９によれば、表面加工装置２０の微細構造形成用型２５に代えて用いることにより、上記第２の実施形態と同様にして、レンズ本体２１の非球面レンズ面２１ａに反射防止部２を形成することができる。
本変形例は、容積変化室の断面形状が、矩形状の場合の例になっている。
【００８０】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態の微細構造形成用型について説明する。
図１２（ａ）は、本発明の第３の実施形態の微細構造形成用型および表面加工装置の模式的な構成図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）におけるＪ−Ｊ断面図である。
【００８１】
本実施形態の微細構造形成用型３５は、図１２（ａ）に示すように、表面加工装置３０に用いることにより、上記第２の実施形態と同様に被加工体の表面に反射防止部２を形成する型である。
表面加工装置３０は、上記第２の実施形態の表面加工装置２０の微細構造形成用型２５、流体供給部８Ａに代えて、微細構造形成用型３５、圧電素子制御部３８を備える。
以下、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８２】
微細構造形成用型３５は、上記第２の実施形態の微細構造形成用型２５の基体部２５Ａ、ベース部材２５Ｂに代えて、基体部３５Ａ、ベース部材３５Ｂを備える。
基体部３５Ａは、基体部２５Ａと同材質の変形が容易な弾性体からなり、同様な略円板状の外形を有している。すなわち、厚さ方向の一方の面に成形面部５ａが形成され、他方の面にベース部材３５Ｂの下面と接合する接合面３５ａが形成されている。
基体部３５Ａの内部には、平面視の中心部において、成形面部５ａ寄りの位置に、圧電素子３６Ａが埋設されている。また、上記第２の実施形態の円Ｃ１、Ｃ２上において成形面部５ａ寄りの位置に、各円周を等分する位置に複数の圧電素子３６Ｂ、３６Ｃが埋設されている。
圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃは、電圧印加時の伸縮方向が基体部３５Ａの厚さ方向に沿う姿勢をとり、基体部３５Ａに囲まれた状態で埋設されている。
【００８３】
各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃには、配線３８ａ、３８ｂ、３８ｃが接続されている。各配線３８ａ、３８ｂ、３８ｃは、接合面３８ａからベース部材３５Ｂの内部に導入され、ベース部材３５Ｂの側面から外部に延出され、圧電素子制御部３８と電気的に接続されている。
【００８４】
ベース部材３５Ｂは、内部に配線３８ａ、３８ｂ、３８ｃが挿通されている以外は、ベース部材２５Ｂと同様の部材であり、下面に基体部３５Ａが接合され、上面に昇降アーム９が接続されている。
【００８５】
圧電素子制御部３８は、配線３８ａ、３８ｂ、３８ｃを介して、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに独立に駆動電圧を供給するものである。
これにより、圧電素子制御部３８は、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに適宜の駆動電圧を印加することで、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃを独立に伸縮させることができる。この伸縮に伴って、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに密着した基体部３５Ａが変形することで、成形面部５ａの形状を変化させることができる。
圧電素子制御部３８には、上記第２の実施形態と同様にして、反射防止部２の形成後の反射率バラツキの発生位置と、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの駆動電圧との相関を実験的に調べることで、反射率バラツキが許容範囲となる目標電圧値が記憶されている。
【００８６】
圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、および圧電素子制御部３８は、基体部３５Ａを変形することにより成形面部５ａを湾曲させる型変形部を構成している。
また、圧電素子３６Ａは被加工体の凸部に対向して基体部の表面を凹ませる凹変形部を構成している。また、圧電素子３６Ｂは、被加工体の凹部に対向して基体部の表面を突出させる凸変形部を構成している。
このため、本実施形態は、被加工体の１つの凸部に対して１つの凹変形部を備え、被加工体の１つの凹部に対して１つの凸変形部を備える場合の例になっている。
また、圧電素子３６Ｂ、３６Ｃは、２つの凸変形部の組合せによって、それらの間に凹部を形成することができる場合の例になっている。
【００８７】
次に、本実施形態の微細構造形成用型３５を用いた本実施形態の光学素子の製造方法について、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。
図１３は、本発明の第３の実施形態の微細構造形成用型の動作説明図である。
【００８８】
本実施形態の表面加工装置３０によれば、型変形部が、基体部３５Ａに埋設された圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃと、これら圧電素子の伸縮量を制御する圧電素子制御部３８とからなる点が異なるのみで、上記第２の実施形態と同様にして、成形面部５ａの形状を、非球面レンズ面２１ａに沿う形状に変形させることができる。
すなわち、図１３に示すように、微細構造形成用型３５をＵＶ硬化樹脂１６が塗布された非球面レンズ面２１ａに押圧するまでの間に、圧電素子制御部３８によって、各圧電素子の駆動電圧を制御して、圧電素子３６Ａを収縮させ、圧電素子３６Ｂ、３６Ｃを伸長させる。これにより、成形面部５ａを非球面レンズ面２１ａに沿う形状に変形させる。
このとき、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの伸縮方向の両端部では弾性体の厚さが異なるため、厚さが薄く、外形が拘束されていない成形面部５ａ側が顕著に変形する。また、成形面部５ａと反対側の弾性体は厚く、ベース部材３５Ｂによって端面が拘束されているため、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの変形量が異なっても、成形面部５ａ側に比べて変形量が少ない。
【００８９】
成形面部５ａが変形した微細構造形成用型３５をＵＶ硬化樹脂１６が塗布された非球面レンズ面２１ａに押圧すると、成形面部５ａが、非球面レンズ面２１ａに密着する。このとき、成形面部５ａの形状が非球面レンズ面２１ａと異なっている場合にも、基体部３５Ａでは、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃとベース部材３５Ｂとの間に柔軟な弾性体の厚い層が有しているため、すでに非球面レンズ面２１ａと当接して押圧力が上昇する部位では、弾性体のひずみとして吸収される。このため、適宜の押圧力を加えることにより、成形面部５ａの全体を非球面レンズ面２１ａに密着させることができる。
これ以外は、上記第２の実施形態と全く同様にして、反射防止部２を有するレンズ２１Ａを製造することができる。
【００９０】
本実施形態によれば、各圧電素子の駆動量を、例えばミクロンオーダ以下の微小な範囲で微調整することができるため、成形面部５ａの形状をより細かく制御することができる。
また、複数の圧電素子の伸縮量を独立に変えて、成形面部５ａの形状を制御するため、例えば、各圧電素子３６Ｂ、３６Ｃの伸縮量を微調整することにより、円Ｃ１、Ｃ２の円周方向に対応する成形面部５ａの形状も適宜制御することができる。例えば、各圧電素子３６Ｂ、３６Ｃの埋設位置の製造誤差などが発生しても、駆動電圧で補正することにより、変形時の形状誤差を低減することができる。
【００９１】
［第２変形例］
次に、本発明の第３の実施形態の変形例（第２変形例）の微細構造形成用型について説明する。
図１４は、本発明の第３の実施形態の変形例（第２変形例）の微細構造形成用型の構成を示す模式的な構成図である。
【００９２】
本変形例の微細構造形成用型４５は、図１４に示すように、上記第３の実施形態の微細構造形成用型３５の基体部３５Ａに代えて、基体部４５Ａを備える。
微細構造形成用型４５は、上記第３の実施形態の表面加工装置３０において、微細構造形成用型３５に代えて用いることができる。
以下、上記第３の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００９３】
基体部４５Ａは、上記第３の実施形態の圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの基端部をベース部材３５Ｂに当接した状態で埋設している点が、上記基体部３５Ａと異なる。
本変形例によれば、圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの一端側の位置がベース部材３５Ｂに固定されるため、伸縮量の全体が、成形面部５ａを変形させるのに用いられる。このため、圧電素子制御部３８に記憶される目標電圧値は、上記第３の実施形態とは異なる値が設定されている。
本変形例によれば、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの基端部がベース部材３５Ｂに固定されているのみで、上記第３の実施形態と略同様にして、レンズ２１Ａを製造することができる。
ただし、本変形例では、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの基端部がベース部材３５Ｂに固定されているため、非球面レンズ面２１ａと成形面部５ａとの形状の相違がある場合に、成形面部５ａと圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの先端部との間の弾性変形によって、形状の相違を吸収する構成としている。
【００９４】
［第３変形例］
次に、本発明の第３の実施形態の他の変形例（第３変形例）の微細構造形成用型について説明する。
図１５（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３の実施形態の他の変形例（第３変形例）の微細構造形成用型の主要部の模式的な構成図、およびそのＫ−Ｋ断面図である。
【００９５】
本変形例の微細構造形成用型５５は、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、上記第３の実施形態の微細構造形成用型３５の基体部３５Ａ、圧電素子制御部３８に代えて、基体部５５Ａ、圧電素子制御部３９を備える。
微細構造形成用型５５は、上記第３の実施形態の表面加工装置３０において、微細構造形成用型３５に代えて用いることができる。
以下、上記第３の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００９６】
基体部５５Ａは、外形および材質が基体部３５Ａと同様で、圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに代えて、より多くの圧電素子３７が圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃと同様な姿勢で格子状に密集して配置されている。
各圧電素子３７には、それぞれ配線３９ａが接続されている。各配線３９ａは、上記第３の実施形態の配線３８ａ、３８ｂ、３８ｃ同様に、ベース部材３５Ｂの内部に導入され、ベース部材３５Ｂの側面から外部に延出され、圧電素子制御部３９と電気的に接続されている。
【００９７】
圧電素子制御部３９は、配線３９ａを介して、各圧電素子３７に独立に駆動電圧を供給するものである。
これにより、圧電素子制御部３９は、各圧電素子３７に適宜の駆動電圧を印加することで、各圧電素子３７を独立に伸縮させることができる。この伸縮に伴って、各圧電素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに密着した基体部５５Ａが変形することで、成形面部５ａの形状を変化させることができる。
圧電素子制御部３９には、上記第２の実施形態と同様に非球面レンズ面２１ａの形状データが記憶され、非球面レンズ面２１ａに沿う形状に成形面部５ａを変形させるための個々の圧電素子３７の駆動電圧の目標電圧値が記憶されている。
【００９８】
圧電素子３７および圧電素子制御部３９は、基体部５５Ａを変形することにより成形面部５ａを湾曲させる型変形部を構成している。
【００９９】
本変形例によれば、上記第３の実施形態と同様にしてレンズ２１Ａを製造することができる。
ただし、本変形例では、上記第３の実施形態に比べて、圧電素子３７の配置数が多いため、非球面レンズ面２１ａ上の凹部および凸部に対して、凹凸の変化する方向にそれぞれ複数の圧電素子３７が対向して配置されている。このため、成形面部５ａの変形の分解能が高くなっており、複数の圧電素子３７の伸縮量の組合せによって、より非球面レンズ面２１ａの形状に近似した形状に、成形面部５ａの形状を変化させることができる。
また、被加工体の面形状が異なる場合にも、予め面形状のデータを圧電素子制御部３９に入力しておくことで、成形面部５ａの形状を容易に変更することができ、より汎用的な微細構造形成用型となっている。このため、被加工体の面形状が変更になる場合でも、他の微細構造形成用型に変えることなく、迅速に製造を続けることができる。
また、本変形例によれば、圧電素子３７が格子状に密集して配置されているため、回転対称の面形状以外の形状、例えば自由曲面などでも容易に成形面部５ａの形状を合わせることができる。
【０１００】
なお、上記の各実施形態、各変形例の説明では、被加工体である光学素子がレンズの場合の例で説明したが、本発明の光学素子の製造方法によって製造される光学素子は、レンズには限定されない。例えば、ミラー、プリズム、フィルタなどの光学素子でもよい。
また、本発明の微細構造形成用型によって微細構造を形成する被加工体は、光学素子には限定されず、光学素子以外の機械部品を被加工体としてもよい。
【０１０１】
また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、微細構造が、円錐状の突起２ａによる反射防止部２である場合の例で説明したが、反射防止構造を形成するには、レンズ表面の近傍で屈折率が変化する形状であればよく、円錐状に限らず、三角錐状、四角錐状等の錘体を好適に採用することができる。
【０１０２】
また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、微細構造が反射防止構造の場合の例で説明したが、微細構造は、ナノインプリント技術によって形成される凹凸形状であれば、錘体には限定されず、例えば、円柱、円柱穴、錘体の反転した穴形状、蓮の葉の表面のようなランダムな突起を持つ構造体（フラクタル構造）等の凹凸形状を採用することができる。
このため、微細構造は、反射防止構造には限定されない
【０１０３】
また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、基体部において成形面部が、基体部の変形前に平面の部位に形成された場合の例で説明したが、成形面部は曲率を有した面に形成されていてもよい。
例えば、型変形部によって凸（凹）形状に変形される成形面部を、変形後の凸（凹）形状の曲率半径より大きな曲率半径の凸（凹）形状の曲面上に形成すれば、変形後の成形面部のひずみが小さくて済むため、形状精度を向上することができる。また、耐久性を向上することができる。
【０１０４】
また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、成形面部５ａが、基体部の表面に基体部と同材質で形成された場合の例で説明したが、基体部とともに変形することができれば、成形面部５ａは、基体部の表面に基体部と異なる材質で設けられていてもよい。
また、成形面部５ａが表面層部材１４に形成され、基体部を構成する他の部材に接合される場合、基体部および成形面部５ａが変形可能であれば、表面層部材１４の材質と、基体部を構成する他の部材との材質は異なっていてもよい。
【０１０５】
また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、保持部３に被加工体を固定し、微細構造形成用型を昇降させて微細構造形成用型を被加工体に押圧する場合の例で説明したが、微細構造形成用型の位置を固定して、保持部３を昇降できるようにしておき、保持部３に保持された被加工体を微細構造形成用型に押圧するようにしてもよい。
【０１０６】
また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、ＵＶ光源４が保持部３の下方に配置され、被加工体を透過するＵＶ光によって、ＵＶ硬化樹脂１６を硬化させる場合の例で説明したが、例えば、被加工体の側方からＵＶ光を照射してもよい。
また、微細構造形成用型をＵＶ光透過性の材料で作成した場合には、例えば、ＵＶ光源を微細構造形成用型の上方または微細構造形成用型の内部に設けておき、微細構造形成用型を透過させたＵＶ光によってＵＶ硬化樹脂１６を硬化させるようにしてもよい。
【０１０７】
また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、基体部を変形させる型変形部として、流体圧力によって基体部を変形させる場合と、圧電素子の伸縮により基体部を変形させる場合の例で説明したが、型変形部はこれらに限定されるものではない。例えば、圧電素子に代えて成形面部の方に進退する押圧部材を備え、押圧部材から基体部に機械的な圧力を加えて基体部を変形させてもよい。
【０１０８】
また、上記の実施形態で説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせたり、削除したりして実施することができる。
例えば、上記第２、第３の実施形態および各変形例の微細構造形成用型の構成によれば、上記第１の実施形態の微細構造形成用型５に比べて、型変形部の数が多いため、上記第１の実施形態と同様の凹球面や、凸球面等のより凹凸形状の少ない形状の被加工体にも好適に用いることができる。
例えば、微細構造形成用型２５によって、凹レンズ面１ａに沿う形状を形成するには、空洞部２６、環状空洞部２７を膨張させ、環状空洞部２８を収縮させることで、凸球面の形状を形成すればよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１、２１ レンズ本体（被加工体、光学素子本体）
１Ａ、２１Ａ レンズ（光学素子）
１ａ 凹レンズ面（曲率を有する表面、光学面）
２ 反射防止部（微細構造、反射防止構造）
２ａ 突起（錘体）
３ 保持部
４ ＵＶ光源
５、２５、２９、３５、４５、５５ 微細構造形成用型
５Ａ、２５Ａ、２５Ｄ、３５Ａ、４５Ａ、５５Ａ 基体部
５ａ 成形面部
６、２６、２６Ａ 空洞部（容積変化室、型変形部）
７、２７、２８ 環状空洞部（容積変化室、型変形部）
８、８Ａ 流体供給部（型変形部）
９ 昇降アーム
１０、２０、３０ 表面加工装置
１４ 表面層部材
１５ 基体部本体
１５Ｃ 基体部材
１６ ＵＶ硬化樹脂（成形用樹脂）
２１ レンズ本体
２１ａ 非球面レンズ面（曲率を有する表面、光学面）
３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３７ 圧電素子（型変形部）
３８、３９ 圧電素子制御部（型変形部）
Ｃ１、Ｃ２ 円
Ｏ 光軸
Ｐ１ 面頂
Ｐ２ 稜線
Ｖ１ 谷底線
Ｚ 中心軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲率を有する表面を備える被加工体の前記表面に凹凸形状の微細構造を形成する微細構造形成用型であって、
前記微細構造を転写する成形面部と、
該成形面部を湾曲可能に支持する基体部と、
該基体部を変形することにより前記成形面部を湾曲させる型変形部と、を備える
ことを特徴とする、微細構造形成用型。
【請求項２】
前記成形面部は、前記基体部の表面に前記微細構造を転写する形状が加工されてなる
ことを特徴とする請求項１に記載の微細構造形成用型。
【請求項３】
前記型変形部は、前記被加工体の凹部に対向して前記基体部の表面を突出させる凸変形部および前記被加工体の凸部に対向して前記基体部の表面を凹ませる凹変形部の少なくとも一方を備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の微細構造形成用型。
【請求項４】
前記型変形部は、
前記基体部の内部に流体を収容し、該流体の圧力変化により容積の増大および縮小の少なくとも一方が可能とされた容積変化室と、
該容積変化室内の流体の圧力を変化させる圧力制御手段と、を備える
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微細構造形成用型。
【請求項５】
前記基体部は、前記容積変化室を形成する複数の部材が貼り合わされて形成された
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の微細構造形成用型。
【請求項６】
前記微細構造は、錘体が集合した反射防止構造である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の微細構造形成用型。
【請求項７】
曲率を有する光学面を表面に備える被加工体である光学素子本体を形成する工程と、
前記光学面に成形用樹脂を塗布する工程と、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の微細構造成形用型の前記型変形部によって、前記成形面部を前記光学面の形状に沿う形状に変形させた状態で、前記微細構造成形用型の前記成形面部を、前記成形用樹脂を介して前記光学面に押圧し、前記微細構造成形用型の前記成形面部の形状を前記成形用樹脂に転写することにより、前記光学面上に前記微細構造を成形するする工程と、を備える
ことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項１】
曲率を有する表面を備える被加工体の前記表面に凹凸形状の微細構造を形成する微細構造形成用型であって、
前記微細構造を転写する成形面部と、
該成形面部を湾曲可能に支持する基体部と、
該基体部を変形することにより前記成形面部を湾曲させる型変形部と、を備える
ことを特徴とする、微細構造形成用型。
【請求項２】
前記成形面部は、前記基体部の表面に前記微細構造を転写する形状が加工されてなる
ことを特徴とする請求項１に記載の微細構造形成用型。
【請求項３】
前記型変形部は、前記被加工体の凹部に対向して前記基体部の表面を突出させる凸変形部および前記被加工体の凸部に対向して前記基体部の表面を凹ませる凹変形部の少なくとも一方を備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の微細構造形成用型。
【請求項４】
前記型変形部は、
前記基体部の内部に流体を収容し、該流体の圧力変化により容積の増大および縮小の少なくとも一方が可能とされた容積変化室と、
該容積変化室内の流体の圧力を変化させる圧力制御手段と、を備える
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微細構造形成用型。
【請求項５】
前記基体部は、前記容積変化室を形成する複数の部材が貼り合わされて形成された
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の微細構造形成用型。
【請求項６】
前記微細構造は、錘体が集合した反射防止構造である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の微細構造形成用型。
【請求項７】
曲率を有する光学面を表面に備える被加工体である光学素子本体を形成する工程と、
前記光学面に成形用樹脂を塗布する工程と、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の微細構造成形用型の前記型変形部によって、前記成形面部を前記光学面の形状に沿う形状に変形させた状態で、前記微細構造成形用型の前記成形面部を、前記成形用樹脂を介して前記光学面に押圧し、前記微細構造成形用型の前記成形面部の形状を前記成形用樹脂に転写することにより、前記光学面上に前記微細構造を成形するする工程と、を備える
ことを特徴とする光学素子の製造方法。
【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１５】
【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】
【公開番号】特開２０１３−６４８３６（Ｐ２０１３−６４８３６Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０３００４（Ｐ２０１１−２０３００４）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]