JP5834458B2 - 光学素子の製造方法および光学素子 - Google Patents
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Description
本発明は、光学素子およびその製造方法に関する。
光学素子の製造には、成形加工がよく用いられる（例えば、特許文献１を参照）。例え
ば、密着複層型の回折光学素子である位相フレネルレンズの成形加工を行う場合、円盤状
のガラス基板と該ガラス基板に近接させた成形型との間隙に第１の樹脂材を充填し、回折
格子を有する１層目の樹脂層を成形する。さらに、１層目の樹脂層の上に滴下された第１
の樹脂材と屈折率の異なる第２の樹脂材に対して成形型を押圧させ、２層目の樹脂層を成
形する。これにより、密着複層型の回折光学素子を成形することができる。
ば、密着複層型の回折光学素子である位相フレネルレンズの成形加工を行う場合、円盤状
のガラス基板と該ガラス基板に近接させた成形型との間隙に第１の樹脂材を充填し、回折
格子を有する１層目の樹脂層を成形する。さらに、１層目の樹脂層の上に滴下された第１
の樹脂材と屈折率の異なる第２の樹脂材に対して成形型を押圧させ、２層目の樹脂層を成
形する。これにより、密着複層型の回折光学素子を成形することができる。
しかしながら、上述した方法で複数の層を成形する際、２層目の層の外径が１層目の層
の外径よりも大きいと、１層目の層からはみ出した２層目の層の外周部で気体を内側に巻
き込みやすく、光学素子に気泡が混入して見映えが劣るおそれがあった。
の外径よりも大きいと、１層目の層からはみ出した２層目の層の外周部で気体を内側に巻
き込みやすく、光学素子に気泡が混入して見映えが劣るおそれがあった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、気泡の混入を防止した光学素
子の製造方法および光学素子を提供することを目的とする。
子の製造方法および光学素子を提供することを目的とする。
このような目的達成のため、第１の発明に係る光学素子の製造方法は、基材の上に複数の樹脂層を各層ごとに重ねて成形する光学素子の製造方法であって、前記複数の樹脂層のうち前記基材の方から数えて２層目以降の樹脂層を成形する際、成形を行う樹脂層の外周部が該樹脂層より前記基材側に位置する樹脂層の外周部よりも内側に位置するように前記成形を行い、前記複数の樹脂層のうち少なくともいずれかの樹脂層を成形する際に用いられる樹脂材料の粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上７０００ｍＰａ・ｓ以下となっている。
なお、上述の製造方法では、前記複数の樹脂層が２つの樹脂層であり、前記２つの樹脂層のうち前記基材の方から数えて２層目の樹脂層を成形する際、前記２層目の樹脂層の外周部が前記２層目の樹脂層より前記基材側に位置する１層目の樹脂層の外周部よりも内側に位置するように前記成形を行うことが好ましい。
また、上述の製造方法では、前記基材の上に回折格子を有する前記１層目の樹脂層を成形し、前記１層目の樹脂層の上に前記２層目の樹脂層を前記回折格子に密着させるように重ねて成形し、前記１層目の樹脂層を成形する際に用いられる樹脂材料の粘度が２００ｍＰａ・ｓ以上８００ｍＰａ・ｓ以下とし、前記２層目の樹脂層を成形する際に用いられる樹脂材料の粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上７０００ｍＰａ・ｓ以下とすることができる。
また、第２の発明に係る光学素子の製造方法は、基材の上に複数の樹脂層を各層ごとに重ねて成形する光学素子の製造方法であって、前記複数の樹脂層のうち前記基材の方から数えて２層目以降の樹脂層を成形する際、成形を行う樹脂層の外周部が該樹脂層より前記基材側に位置する樹脂層の外周部よりも内側に位置するように前記成形を行い、前記複数の樹脂層における各層の厚さがそれぞれ５０μｍ以上４００μｍ以下となっている。
また、上述の製造方法では、前記複数の樹脂層が２つの樹脂層であり、前記２つの樹脂層のうち前記基材の方から数えて２層目の樹脂層を成形する際、前記２層目の樹脂層の外周部が前記２層目の樹脂層より前記基材側に位置する１層目の樹脂層の外周部よりも内側に位置するように前記成形を行い、前記基材の上に回折格子を有する前記１層目の樹脂層を成形し、前記１層目の樹脂層の上に前記２層目の樹脂層を前記回折格子に密着させるように重ねて成形し、前記２層目の樹脂層を成形する成形型の転写面には回折格子が形成されないようにすることができる。
また、上述の製造方法では、前記成形型として第２の基材を用いて前記２層目の樹脂層を成形し、成形した前記２層目の樹脂層に前記第２の基材を接合してもよい。
また、第１の本発明に係る光学素子は、基材と、前記基材の上に重ねて成形された複数の樹脂層とを備え、前記複数の樹脂層のうち前記基材の方から数えて２層目以降の樹脂層の外周部は、該樹脂層より前記基材側に位置する樹脂層の外周部よりも内側に位置し、前記複数の樹脂層のうち少なくともいずれかの樹脂層の成形に用いられる樹脂材料の粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上７０００ｍＰａ・ｓ以下となっている。
なお、上述の光学素子において、前記複数の樹脂層が２つの樹脂層であり、前記２つの樹脂層のうち前記基材の方から数えて２層目の樹脂層の外周部は、前記２層目の樹脂層より前記基材側に位置する１層目の樹脂層の外周部よりも内側に位置することが好ましい。
また、上述の光学素子において、前記基材の上に回折格子を有する前記１層目の樹脂層が成形され、前記１層目の樹脂層の上に前記２層目の樹脂層が前記回折格子に密着するように重ねて成形され、前記１層目の樹脂層の成形に用いられる樹脂材料の粘度が２００ｍＰａ・ｓ以上８００ｍＰａ・ｓ以下とし、前記２層目の樹脂層の成形に用いられる樹脂材料の粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上７０００ｍＰａ・ｓ以下とすることができる。
また、第２の本発明に係る光学素子は、基材と、前記基材の上に重ねて成形された複数の樹脂層とを備え、前記複数の樹脂層のうち前記基材の方から数えて２層目以降の樹脂層の外周部は、該樹脂層より前記基材側に位置する樹脂層の外周部よりも内側に位置し、前記複数の樹脂層における各層の厚さがそれぞれ５０μｍ以上４００μｍ以下となっている。
また、上述の光学素子において、前記複数の樹脂層が２つの樹脂層であり、前記２つの樹脂層のうち前記基材の方から数えて２層目の樹脂層の外周部は、前記２層目の樹脂層より前記基材側に位置する１層目の樹脂層の外周部よりも内側に位置し、前記基材の上に回折格子を有する前記１層目の樹脂層が成形され、前記１層目の樹脂層の上に前記２層目の樹脂層が前記回折格子に密着するように重ねて成形され、前記２層目の樹脂層を成形する成形型の転写面には回折格子が形成されないようにすることができる。
また、上述の光学素子において、前記２層目の樹脂層に接合される前記第２の基材を備え、前記成形型として前記第２の基材を用いて前記２層目の樹脂層が成形されてもよい。
本発明によれば、光学素子に気泡が混入するのを防止することができる。
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。第１実施形態にお
ける光学素子の一例として密着複層型の回折光学素子である位相フレネルレンズ（以下、
ＰＦレンズ１と称する）が図２に示されている。第１実施形態のＰＦレンズ１は、ガラス
基板２と、ガラス基板２の上に成形された１層目の樹脂層４と、１層目の樹脂層４の上に
重ねて成形された２層目の樹脂層６とを有して構成される。ガラス基板２は、透明のガラ
ス材料を用いて円盤状に成形され、ガラス基板２の一方の面（１層目の樹脂層４と接合す
る方の面）には、シランカップリング剤からなるプライマー層３が形成されている。
ける光学素子の一例として密着複層型の回折光学素子である位相フレネルレンズ（以下、
ＰＦレンズ１と称する）が図２に示されている。第１実施形態のＰＦレンズ１は、ガラス
基板２と、ガラス基板２の上に成形された１層目の樹脂層４と、１層目の樹脂層４の上に
重ねて成形された２層目の樹脂層６とを有して構成される。ガラス基板２は、透明のガラ
ス材料を用いて円盤状に成形され、ガラス基板２の一方の面（１層目の樹脂層４と接合す
る方の面）には、シランカップリング剤からなるプライマー層３が形成されている。
ガラス基板２の方から数えて１層目の樹脂層４は、透明の樹脂材料を用いて円盤状に成
形され、１層目の樹脂層４の一方の面（２層目の樹脂層６と接合する方の面）には、複数
の輪帯が同心円状に並ぶ回折格子５が形成されている。１層目の樹脂層４の径は、ガラス
基板２の径よりも若干小さく（且つ、ＰＦレンズ１の有効径よりも大きく）、１層目の樹
脂層４の外周部がガラス基板２の外周部よりも内側に位置するようになっている。また、
１層目の樹脂層４の厚さは、例えば、５０μｍ〜４００μｍである。なお、各図において
、説明容易化のため、回折格子５の輪帯の数を少なく記載しているが、実際の輪帯数は使
用可能な程度に十分多いものとする。また、各図において、説明容易化のため、断面図の
ハッチングを省略している。
形され、１層目の樹脂層４の一方の面（２層目の樹脂層６と接合する方の面）には、複数
の輪帯が同心円状に並ぶ回折格子５が形成されている。１層目の樹脂層４の径は、ガラス
基板２の径よりも若干小さく（且つ、ＰＦレンズ１の有効径よりも大きく）、１層目の樹
脂層４の外周部がガラス基板２の外周部よりも内側に位置するようになっている。また、
１層目の樹脂層４の厚さは、例えば、５０μｍ〜４００μｍである。なお、各図において
、説明容易化のため、回折格子５の輪帯の数を少なく記載しているが、実際の輪帯数は使
用可能な程度に十分多いものとする。また、各図において、説明容易化のため、断面図の
ハッチングを省略している。
ガラス基板２の方から数えて２層目の樹脂層６は、１層目の樹脂層４と屈折率が異なる
透明の樹脂材料を用いて円盤状に成形される。２層目の樹脂層６の径は、１層目の樹脂層
４の径よりも若干小さく（且つ、ＰＦレンズ１の有効径よりも大きく）、２層目の樹脂層
６の外周部が１層目の樹脂層４の外周部よりも内側に位置するようになっている。また、
２層目の樹脂層６の厚さは、例えば、５０μｍ〜４００μｍである。
透明の樹脂材料を用いて円盤状に成形される。２層目の樹脂層６の径は、１層目の樹脂層
４の径よりも若干小さく（且つ、ＰＦレンズ１の有効径よりも大きく）、２層目の樹脂層
６の外周部が１層目の樹脂層４の外周部よりも内側に位置するようになっている。また、
２層目の樹脂層６の厚さは、例えば、５０μｍ〜４００μｍである。
以上のように構成されるＰＦレンズ１の製造方法について、図３に示すフローチャート
を参照しながら説明する。まず、ガラス基板２の上に１層目の樹脂層４を成形し接合させ
る（ステップＳ１０１）。１層目の樹脂層４を成形する際、図１（ａ）に示すように、ガ
ラス基板２の一方の面にシランカップリング剤／エチルアルコール／水（酢酸でやや酸性
にした水）の混合液をスピンコートにより全面的に塗布し、ベーキングしてプライマー層
３を形成する。プライマー層３を形成したガラス基板２の一方の面に所定の格子形状を有
する第１の成形型（金型）１０を近接させ、図１（ｂ）に示すように、その間隙に１層目
の樹脂層４を成形するための未硬化の樹脂材４ａを充填する。この状態で、ガラス基板２
の他方の面から樹脂材４ａに向けて紫外線を所定の照射量（例えば、２０００〜４０００
ｍＪ／cm2）だけ照射し、未硬化の樹脂材４ａを硬化させた後、離型する。
を参照しながら説明する。まず、ガラス基板２の上に１層目の樹脂層４を成形し接合させ
る（ステップＳ１０１）。１層目の樹脂層４を成形する際、図１（ａ）に示すように、ガ
ラス基板２の一方の面にシランカップリング剤／エチルアルコール／水（酢酸でやや酸性
にした水）の混合液をスピンコートにより全面的に塗布し、ベーキングしてプライマー層
３を形成する。プライマー層３を形成したガラス基板２の一方の面に所定の格子形状を有
する第１の成形型（金型）１０を近接させ、図１（ｂ）に示すように、その間隙に１層目
の樹脂層４を成形するための未硬化の樹脂材４ａを充填する。この状態で、ガラス基板２
の他方の面から樹脂材４ａに向けて紫外線を所定の照射量（例えば、２０００〜４０００
ｍＪ／cm2）だけ照射し、未硬化の樹脂材４ａを硬化させた後、離型する。
これにより、第１の成形型１０の格子形状が樹脂材４ａに転写されて回折格子５を有す
る１層目の樹脂層４が成形されるとともに、当該１層目の樹脂層４がプライマー層３を介
してガラス基板２の一方の面に接合される。なお、１層目の樹脂層４に用いられる樹脂材
料（樹脂材４ａ）は紫外線硬化樹脂であり、未硬化状態での粘度は２００ｍＰａ・ｓ〜８
００ｍＰａ・ｓである。また成形の際、１層目の樹脂層４の外周部がガラス基板２の外周
部の内側に位置するように樹脂材４ａの充填を行う。
る１層目の樹脂層４が成形されるとともに、当該１層目の樹脂層４がプライマー層３を介
してガラス基板２の一方の面に接合される。なお、１層目の樹脂層４に用いられる樹脂材
料（樹脂材４ａ）は紫外線硬化樹脂であり、未硬化状態での粘度は２００ｍＰａ・ｓ〜８
００ｍＰａ・ｓである。また成形の際、１層目の樹脂層４の外周部がガラス基板２の外周
部の内側に位置するように樹脂材４ａの充填を行う。
次に、１層目の樹脂層４の上に２層目の樹脂層６を重ねて成形し接合させる（ステップ
Ｓ１０２）。２層目の樹脂層６を成形する際、図１（ｃ）に示すように、１層目の樹脂層
４の上に２層目の樹脂層６を成形するための未硬化の樹脂材６ａを滴下し、図１（ｄ）に
示すように、滴下した樹脂材６ａに第２の成形型（金型）１２を当接させて成形した後、
１層目と同様に紫外線硬化させて離型する。なお、第２の成形型１２の表面（転写面）は
平面となるように形成される。また、第２の成形型１２の表面（転写面）は、球面や非球
面であってもよく、２層目の樹脂層６の形状に応じて決定される。
Ｓ１０２）。２層目の樹脂層６を成形する際、図１（ｃ）に示すように、１層目の樹脂層
４の上に２層目の樹脂層６を成形するための未硬化の樹脂材６ａを滴下し、図１（ｄ）に
示すように、滴下した樹脂材６ａに第２の成形型（金型）１２を当接させて成形した後、
１層目と同様に紫外線硬化させて離型する。なお、第２の成形型１２の表面（転写面）は
平面となるように形成される。また、第２の成形型１２の表面（転写面）は、球面や非球
面であってもよく、２層目の樹脂層６の形状に応じて決定される。
これにより、図１（ｅ）に示すように、他方の面で回折格子５に密着するように２層目
の樹脂層６が成形されるとともに、当該２層目の樹脂層６が１層目の樹脂層４の一方の面
に接合される。なお、２層目の樹脂層６に用いられる樹脂材料（樹脂材６ａ）は紫外線硬
化樹脂であり、未硬化状態での粘度は３０００ｍＰａ・ｓ〜７０００ｍＰａ・ｓである。
また成形の際、２層目の樹脂層６の外周部が１層目の樹脂層４の外周部の内側に位置する
ように第２の成形型１２を樹脂材６ａに当接させる。このようにして、ガラス基板２の上
に２つの樹脂層４，６が成形されたＰＦレンズ１が製造される。
の樹脂層６が成形されるとともに、当該２層目の樹脂層６が１層目の樹脂層４の一方の面
に接合される。なお、２層目の樹脂層６に用いられる樹脂材料（樹脂材６ａ）は紫外線硬
化樹脂であり、未硬化状態での粘度は３０００ｍＰａ・ｓ〜７０００ｍＰａ・ｓである。
また成形の際、２層目の樹脂層６の外周部が１層目の樹脂層４の外周部の内側に位置する
ように第２の成形型１２を樹脂材６ａに当接させる。このようにして、ガラス基板２の上
に２つの樹脂層４，６が成形されたＰＦレンズ１が製造される。
この結果、第１実施形態によれば、２層目の樹脂層６の外周部が該２層目の樹脂層６よ
りガラス基板２側に位置する１層目の樹脂層４の外周部よりも内側に位置するため、成形
の際に２層目の樹脂材６ａの外周部が１層目の樹脂層４からはみ出して内側に気体を巻き
込むことがなく、ＰＦレンズ１に気泡が混入するのを防止することができる。
りガラス基板２側に位置する１層目の樹脂層４の外周部よりも内側に位置するため、成形
の際に２層目の樹脂材６ａの外周部が１層目の樹脂層４からはみ出して内側に気体を巻き
込むことがなく、ＰＦレンズ１に気泡が混入するのを防止することができる。
また、２層目の樹脂層６を成形する際に用いられる樹脂材料（樹脂材６ａ）の粘度が３
０００ｍＰａ・ｓ〜７０００ｍＰａ・ｓであり、このような比較的粘度の高い樹脂材料を
２層目の樹脂層６に用いた場合、成形の際に２層目の樹脂材６ａの外周部が１層目の樹脂
層４からはみ出すと内側に気体を巻き込みやすいため、ＰＦレンズ１に気泡が混入するの
を効果的に防止することができる。なお、２層目の樹脂層６を成形する際に用いられる樹
脂材料（樹脂材６ａ）の粘度の範囲を４６００ｍＰａ・ｓ〜５４００ｍＰａ・ｓにするこ
ともできる。
０００ｍＰａ・ｓ〜７０００ｍＰａ・ｓであり、このような比較的粘度の高い樹脂材料を
２層目の樹脂層６に用いた場合、成形の際に２層目の樹脂材６ａの外周部が１層目の樹脂
層４からはみ出すと内側に気体を巻き込みやすいため、ＰＦレンズ１に気泡が混入するの
を効果的に防止することができる。なお、２層目の樹脂層６を成形する際に用いられる樹
脂材料（樹脂材６ａ）の粘度の範囲を４６００ｍＰａ・ｓ〜５４００ｍＰａ・ｓにするこ
ともできる。
また、１層目の樹脂層４を成形する際に用いられる樹脂材料（樹脂材４ａ）の粘度が２
００ｍＰａ・ｓ〜８００ｍＰａ・ｓであり、２層目の樹脂層６よりも粘度が低い樹脂材料
を１層目の樹脂層４に用いることで、１層目の樹脂層４で気泡が混入するのを防止するこ
とができる。なお、１層目の樹脂層４を成形する際に用いられる樹脂材料（樹脂材４ａ）
の粘度の範囲を４００ｍＰａ・ｓ〜６００ｍＰａ・ｓにすることもできる。
００ｍＰａ・ｓ〜８００ｍＰａ・ｓであり、２層目の樹脂層６よりも粘度が低い樹脂材料
を１層目の樹脂層４に用いることで、１層目の樹脂層４で気泡が混入するのを防止するこ
とができる。なお、１層目の樹脂層４を成形する際に用いられる樹脂材料（樹脂材４ａ）
の粘度の範囲を４００ｍＰａ・ｓ〜６００ｍＰａ・ｓにすることもできる。
また、１層目の樹脂層４および２層目の樹脂層６の厚さがそれぞれ５０μｍ〜４００μ
ｍであり、各層の厚さがこのような範囲で、２つの樹脂層を適切に成形することができる
。
ｍであり、各層の厚さがこのような範囲で、２つの樹脂層を適切に成形することができる
。
次に、ＰＦレンズの第２実施形態について図４を参照しながら説明する。第２実施形態
のＰＦレンズ２１は、第１のガラス基板２２と、第１のガラス基板２２の上に成形された
１層目の樹脂層２４と、１層目の樹脂層２４の上に重ねて成形された２層目の樹脂層２６
と、２層目の樹脂層２６の上に重ねて接合された第２のガラス基板２８とを有して構成さ
れる。第１のガラス基板２２は、透明のガラス材料を用いて円盤状に成形され、第１のガ
ラス基板２２の一方の面（１層目の樹脂層２４と接合する方の面）には、シランカップリ
ング剤からなるプライマー層２３が形成されている。
のＰＦレンズ２１は、第１のガラス基板２２と、第１のガラス基板２２の上に成形された
１層目の樹脂層２４と、１層目の樹脂層２４の上に重ねて成形された２層目の樹脂層２６
と、２層目の樹脂層２６の上に重ねて接合された第２のガラス基板２８とを有して構成さ
れる。第１のガラス基板２２は、透明のガラス材料を用いて円盤状に成形され、第１のガ
ラス基板２２の一方の面（１層目の樹脂層２４と接合する方の面）には、シランカップリ
ング剤からなるプライマー層２３が形成されている。
第１のガラス基板２２の方から数えて１層目の樹脂層２４は、透明の樹脂材料を用いて
円盤状に成形され、１層目の樹脂層２４の一方の面（２層目の樹脂層２６と接合する方の
面）には、複数の輪帯が同心円状に並ぶ回折格子２５が形成されている。１層目の樹脂層
２４の径は、第１のガラス基板２２の径よりも若干小さく（且つ、ＰＦレンズ２１の有効
径よりも大きく）、１層目の樹脂層２４の外周部が第１のガラス基板２２の外周部よりも
内側に位置するようになっている。また、１層目の樹脂層２４の厚さは、例えば、５０μ
ｍ〜４００μｍである。
円盤状に成形され、１層目の樹脂層２４の一方の面（２層目の樹脂層２６と接合する方の
面）には、複数の輪帯が同心円状に並ぶ回折格子２５が形成されている。１層目の樹脂層
２４の径は、第１のガラス基板２２の径よりも若干小さく（且つ、ＰＦレンズ２１の有効
径よりも大きく）、１層目の樹脂層２４の外周部が第１のガラス基板２２の外周部よりも
内側に位置するようになっている。また、１層目の樹脂層２４の厚さは、例えば、５０μ
ｍ〜４００μｍである。
第１のガラス基板２２の方から数えて２層目の樹脂層２６は、１層目の樹脂層２４と屈
折率が異なる透明の樹脂材料を用いて円盤状に成形される。２層目の樹脂層２６の径は、
１層目の樹脂層２４の径よりも若干小さく（且つ、ＰＦレンズ２１の有効径よりも大きく
）、２層目の樹脂層２６の外周部が１層目の樹脂層２４の外周部よりも内側に位置するよ
うになっている。また、２層目の樹脂層２６の厚さは、例えば、５０μｍ〜４００μｍで
ある。
折率が異なる透明の樹脂材料を用いて円盤状に成形される。２層目の樹脂層２６の径は、
１層目の樹脂層２４の径よりも若干小さく（且つ、ＰＦレンズ２１の有効径よりも大きく
）、２層目の樹脂層２６の外周部が１層目の樹脂層２４の外周部よりも内側に位置するよ
うになっている。また、２層目の樹脂層２６の厚さは、例えば、５０μｍ〜４００μｍで
ある。
第２のガラス基板２８は、透明のガラス材料を用いて円盤状に成形され、第２のガラス
基板２８の他方の面（２層目の樹脂層２６と接合する方の面）には、シランカップリング
剤からなるプライマー層２９が形成されている。
基板２８の他方の面（２層目の樹脂層２６と接合する方の面）には、シランカップリング
剤からなるプライマー層２９が形成されている。
以上のように構成されるＰＦレンズ２１の製造方法について説明する。第２実施形態に
係るＰＦレンズ２１の製造方法は、第１実施形態の場合と同様のフローであり、図３に示
すフローチャートを用いて説明を行う。まず、第１のガラス基板２２の上に１層目の樹脂
層２４を成形し接合させる（ステップＳ１０１）。第１のガラス基板２２の上に１層目の
樹脂層２４を成形する際、図５（ａ）に示すように、第１のガラス基板２２の一方の面に
シランカップリング剤／エチルアルコール／水（酢酸でやや酸性にした水）の混合液をス
ピンコートにより全面的に塗布し、ベーキングしてプライマー層２３を形成する。プライ
マー層２３を形成した第１のガラス基板２２の一方の面に所定の格子形状を有する成形型
（金型）３０を近接させ、図５（ｂ）に示すように、その間隙に１層目の樹脂層２４を成
形するための未硬化の樹脂材２４ａを充填する。この状態で、第１のガラス基板２２の他
方の面から樹脂材２４ａに向けて紫外線を所定時間（例えば、２分間）だけ照射し、未硬
化の樹脂材２４ａを硬化させた後、離型する。
係るＰＦレンズ２１の製造方法は、第１実施形態の場合と同様のフローであり、図３に示
すフローチャートを用いて説明を行う。まず、第１のガラス基板２２の上に１層目の樹脂
層２４を成形し接合させる（ステップＳ１０１）。第１のガラス基板２２の上に１層目の
樹脂層２４を成形する際、図５（ａ）に示すように、第１のガラス基板２２の一方の面に
シランカップリング剤／エチルアルコール／水（酢酸でやや酸性にした水）の混合液をス
ピンコートにより全面的に塗布し、ベーキングしてプライマー層２３を形成する。プライ
マー層２３を形成した第１のガラス基板２２の一方の面に所定の格子形状を有する成形型
（金型）３０を近接させ、図５（ｂ）に示すように、その間隙に１層目の樹脂層２４を成
形するための未硬化の樹脂材２４ａを充填する。この状態で、第１のガラス基板２２の他
方の面から樹脂材２４ａに向けて紫外線を所定時間（例えば、２分間）だけ照射し、未硬
化の樹脂材２４ａを硬化させた後、離型する。
これにより、成形型３０の格子形状が樹脂材２４ａに転写されて回折格子２５を有する
１層目の樹脂層２４が成形されるとともに、当該１層目の樹脂層２４がプライマー層２３
を介してガラス基板２２の一方の面に接合される。なお、１層目の樹脂層２４に用いられ
る樹脂材料（樹脂材２４ａ）は紫外線硬化樹脂であり、未硬化状態での粘度は２００ｍＰ
ａ・ｓ〜８００ｍＰａ・ｓである。また成形の際、１層目の樹脂層２４の外周部が第１の
ガラス基板２２の外周部の内側に位置するように樹脂材２４ａの充填を行う。
１層目の樹脂層２４が成形されるとともに、当該１層目の樹脂層２４がプライマー層２３
を介してガラス基板２２の一方の面に接合される。なお、１層目の樹脂層２４に用いられ
る樹脂材料（樹脂材２４ａ）は紫外線硬化樹脂であり、未硬化状態での粘度は２００ｍＰ
ａ・ｓ〜８００ｍＰａ・ｓである。また成形の際、１層目の樹脂層２４の外周部が第１の
ガラス基板２２の外周部の内側に位置するように樹脂材２４ａの充填を行う。
次に、１層目の樹脂層２４の上に２層目の樹脂層２６を重ねて成形し接合させる（ステ
ップＳ１０２）。２層目の樹脂層２６を成形する際、図５（ｃ）に示すように、１層目の
樹脂層２４の上に２層目の樹脂層２６を成形するための未硬化の樹脂材２６ａを滴下し、
図５（ｄ）に示すように、滴下した樹脂材２６ａに第２のガラス基板２８を当接させて成
形した後、１層目と同様に紫外線硬化させる。なおこのとき、第１のガラス基板２２と同
様に第２のガラス基板２８の他方の面にプライマー層２９を形成し、このプライマー層２
９を樹脂材２６ａに当接させることにより、２層目の樹脂層２６の成形と２層目の樹脂層
２６に対する第２のガラス基板２８の接合を同時に行うことができる。
ップＳ１０２）。２層目の樹脂層２６を成形する際、図５（ｃ）に示すように、１層目の
樹脂層２４の上に２層目の樹脂層２６を成形するための未硬化の樹脂材２６ａを滴下し、
図５（ｄ）に示すように、滴下した樹脂材２６ａに第２のガラス基板２８を当接させて成
形した後、１層目と同様に紫外線硬化させる。なおこのとき、第１のガラス基板２２と同
様に第２のガラス基板２８の他方の面にプライマー層２９を形成し、このプライマー層２
９を樹脂材２６ａに当接させることにより、２層目の樹脂層２６の成形と２層目の樹脂層
２６に対する第２のガラス基板２８の接合を同時に行うことができる。
これにより、他方の面で回折格子２５に密着するように２層目の樹脂層２６が成形され
るとともに、当該２層目の樹脂層２６が１層目の樹脂層２４の一方の面に接合され、また
同時に、２層目の樹脂層２６の一方の面にプライマー層２９を介して第２のガラス基板２
８が接合される。なお、２層目の樹脂層２６に用いられる樹脂材料（樹脂材２６ａ）は紫
外線硬化樹脂であり、未硬化状態での粘度は３０００ｍＰａ・ｓ〜７０００ｍＰａ・ｓで
ある。また成形の際、２層目の樹脂層２６の外周部が１層目の樹脂層２４の外周部の内側
に位置するように第２のガラス基板２８を樹脂材２６ａに当接させる。このようにして、
２つのガラス基板２２，２８の間に２つの樹脂層２４，２６が成形されたＰＦレンズ２１
が製造される。
るとともに、当該２層目の樹脂層２６が１層目の樹脂層２４の一方の面に接合され、また
同時に、２層目の樹脂層２６の一方の面にプライマー層２９を介して第２のガラス基板２
８が接合される。なお、２層目の樹脂層２６に用いられる樹脂材料（樹脂材２６ａ）は紫
外線硬化樹脂であり、未硬化状態での粘度は３０００ｍＰａ・ｓ〜７０００ｍＰａ・ｓで
ある。また成形の際、２層目の樹脂層２６の外周部が１層目の樹脂層２４の外周部の内側
に位置するように第２のガラス基板２８を樹脂材２６ａに当接させる。このようにして、
２つのガラス基板２２，２８の間に２つの樹脂層２４，２６が成形されたＰＦレンズ２１
が製造される。
この結果、第２実施形態によれば、第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができ
る。また、第２実施形態によれば、プライマー層２９が形成された第２のガラス基板２８
を樹脂材２６ａに当接させて２層目の樹脂層２６を成形するため、２層目の樹脂層２６の
成形と２層目の樹脂層２６に対する第２のガラス基板２８の接合を同時に行うことができ
る。そのため、２つのガラス基板２２，２８の間に２つの樹脂層２４，２６が成形された
ＰＦレンズ２１を製造する場合に、成形型により２層目の樹脂層２６を成形する必要が無
く、ＰＦレンズ２１の製造工程を簡略化することができる。
る。また、第２実施形態によれば、プライマー層２９が形成された第２のガラス基板２８
を樹脂材２６ａに当接させて２層目の樹脂層２６を成形するため、２層目の樹脂層２６の
成形と２層目の樹脂層２６に対する第２のガラス基板２８の接合を同時に行うことができ
る。そのため、２つのガラス基板２２，２８の間に２つの樹脂層２４，２６が成形された
ＰＦレンズ２１を製造する場合に、成形型により２層目の樹脂層２６を成形する必要が無
く、ＰＦレンズ２１の製造工程を簡略化することができる。
なお、上述の第２実施形態において、プライマー層２９が形成された第２のガラス基板
２８を樹脂材２６ａに当接させて２層目の樹脂層２６を成形しているが、これに限られる
ものではない。例えば、図１（ａ）〜（ｅ）に示すように、上述の第１実施形態と同様に
して、（第１の）ガラス基板２の上に２つの樹脂層４，６を成形した後、図１（ｆ）に示
すように、接着剤９を用いて第２のガラス基板８を２層目の樹脂層６の上に重ねて接着（
接合）するようにしてもよい。このようにすれば、接着剤９を用いて第２のガラス基板８
を接着するので、２つのガラス基板２，８の間に２つの樹脂層４，６が成形されたＰＦレ
ンズ４１を製造する場合に、第２のガラス基板８にプライマー層を形成する必要がなく、
ＰＦレンズ４１の製造工程を簡略化することができる。
２８を樹脂材２６ａに当接させて２層目の樹脂層２６を成形しているが、これに限られる
ものではない。例えば、図１（ａ）〜（ｅ）に示すように、上述の第１実施形態と同様に
して、（第１の）ガラス基板２の上に２つの樹脂層４，６を成形した後、図１（ｆ）に示
すように、接着剤９を用いて第２のガラス基板８を２層目の樹脂層６の上に重ねて接着（
接合）するようにしてもよい。このようにすれば、接着剤９を用いて第２のガラス基板８
を接着するので、２つのガラス基板２，８の間に２つの樹脂層４，６が成形されたＰＦレ
ンズ４１を製造する場合に、第２のガラス基板８にプライマー層を形成する必要がなく、
ＰＦレンズ４１の製造工程を簡略化することができる。
また、上述の各実施形態において、（第１の）ガラス基板の上に２つの樹脂層を成形し
ているが、これに限られるものではなく、例えば、３層以上の樹脂層を成形するようにし
てもよく、基材の上に複数の層を各層ごとに重ねて成形する場合に、本発明を適用するこ
とができる。この場合、複数の層のうち少なくともいずれかの層を成形する際に用いられ
る樹脂材料の粘度を、３０００ｍＰａ・ｓ〜７０００ｍＰａ・ｓにすることができる。な
お、樹脂材料の粘度を、４６００ｍＰａ・ｓ〜５４００ｍＰａ・ｓにすることもできる。
ているが、これに限られるものではなく、例えば、３層以上の樹脂層を成形するようにし
てもよく、基材の上に複数の層を各層ごとに重ねて成形する場合に、本発明を適用するこ
とができる。この場合、複数の層のうち少なくともいずれかの層を成形する際に用いられ
る樹脂材料の粘度を、３０００ｍＰａ・ｓ〜７０００ｍＰａ・ｓにすることができる。な
お、樹脂材料の粘度を、４６００ｍＰａ・ｓ〜５４００ｍＰａ・ｓにすることもできる。
また、上述の各実施形態において、基材としてガラス基板を用いているが、これに限ら
れるものではなく、例えば、プラスチック製の基板であってもよく、透明な材料であれば
よい。
れるものではなく、例えば、プラスチック製の基板であってもよく、透明な材料であれば
よい。
また、上述の各実施形態において、ガラス基板、１層目の樹脂層、および２層目の樹脂
層がそれぞれ円盤状に形成されているが、これに限られるものではなく、ガラス基板、１
層目の樹脂層、および２層目の樹脂層の少なくともいずれかの面（一方もしくは他方の面
）が球面もしくは非球面であってもよい。また、ガラス基板に１層目の樹脂層および２層
目の樹脂層を成形した後、外周部をカットして所望の形状に仕上げるようにしてもよい。
なお、２層目の樹脂層が非球面を有する場合、２層目の樹脂層の厚さを５０μｍ〜１００
０μｍにすることができる。
層がそれぞれ円盤状に形成されているが、これに限られるものではなく、ガラス基板、１
層目の樹脂層、および２層目の樹脂層の少なくともいずれかの面（一方もしくは他方の面
）が球面もしくは非球面であってもよい。また、ガラス基板に１層目の樹脂層および２層
目の樹脂層を成形した後、外周部をカットして所望の形状に仕上げるようにしてもよい。
なお、２層目の樹脂層が非球面を有する場合、２層目の樹脂層の厚さを５０μｍ〜１００
０μｍにすることができる。
また、上述の各実施形態において、回折光学素子の一種であるＰＦレンズを例に説明し
たが、これに限られるものではなく、一般的なフレネルレンズや、非球面レンズ、マイク
ロレンズアレイ等の光学素子であっても、本発明を適用可能である。
たが、これに限られるものではなく、一般的なフレネルレンズや、非球面レンズ、マイク
ロレンズアレイ等の光学素子であっても、本発明を適用可能である。
１ ＰＦレンズ（第１実施形態） ２ ガラス基板（基材）
４ １層目の樹脂層 ５ 回折格子
６ ２層目の樹脂層
２１ ＰＦレンズ（第２実施形態） ２２ 第１のガラス基板（基材）
２４ １層目の樹脂層 ２５ 回折格子
２６ ２層目の樹脂層
４１ ＰＦレンズ（変形例）
４ １層目の樹脂層 ５ 回折格子
６ ２層目の樹脂層
２１ ＰＦレンズ（第２実施形態） ２２ 第１のガラス基板（基材）
２４ １層目の樹脂層 ２５ 回折格子
２６ ２層目の樹脂層
４１ ＰＦレンズ（変形例）
Claims (12)
- 基材の上に複数の樹脂層を各層ごとに重ねて成形する光学素子の製造方法であって、
前記複数の樹脂層のうち前記基材の方から数えて２層目以降の樹脂層を成形する際、成形を行う樹脂層の外周部が該樹脂層より前記基材側に位置する樹脂層の外周部よりも内側に位置するように前記成形を行い、
前記複数の樹脂層のうち少なくともいずれかの樹脂層を成形する際に用いられる樹脂材料の粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上７０００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする光学素子の製造方法。 - 前記複数の樹脂層が２つの樹脂層であり、
前記２つの樹脂層のうち前記基材の方から数えて２層目の樹脂層を成形する際、前記２層目の樹脂層の外周部が前記２層目の樹脂層より前記基材側に位置する１層目の樹脂層の外周部よりも内側に位置するように前記成形を行うことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。 - 前記基材の上に回折格子を有する前記１層目の樹脂層を成形し、
前記１層目の樹脂層の上に前記２層目の樹脂層を前記回折格子に密着させるように重ねて成形し、
前記１層目の樹脂層を成形する際に用いられる樹脂材料の粘度が２００ｍＰａ・ｓ以上８００ｍＰａ・ｓ以下であり、
前記２層目の樹脂層を成形する際に用いられる樹脂材料の粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上７０００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項２に記載の光学素子の製造方法。 - 基材の上に複数の樹脂層を各層ごとに重ねて成形する光学素子の製造方法であって、
前記複数の樹脂層のうち前記基材の方から数えて２層目以降の樹脂層を成形する際、成形を行う樹脂層の外周部が該樹脂層より前記基材側に位置する樹脂層の外周部よりも内側に位置するように前記成形を行い、
前記複数の樹脂層における各層の厚さがそれぞれ５０μｍ以上４００μｍ以下であることを特徴とする光学素子の製造方法。 - 前記複数の樹脂層が２つの樹脂層であり、
前記２つの樹脂層のうち前記基材の方から数えて２層目の樹脂層を成形する際、前記２層目の樹脂層の外周部が前記２層目の樹脂層より前記基材側に位置する１層目の樹脂層の外周部よりも内側に位置するように前記成形を行い、
前記基材の上に回折格子を有する前記１層目の樹脂層を成形し、
前記１層目の樹脂層の上に前記２層目の樹脂層を前記回折格子に密着させるように重ねて成形し、
前記２層目の樹脂層を成形する成形型の転写面には回折格子が形成されないことを特徴とする請求項４に記載の光学素子の製造方法。 - 前記成形型として第２の基材を用いて前記２層目の樹脂層を成形し、成形した前記２層目の樹脂層に前記第２の基材を接合することを特徴とする請求項５に記載の光学素子の製造方法。
- 基材と、前記基材の上に重ねて成形された複数の樹脂層とを備え、
前記複数の樹脂層のうち前記基材の方から数えて２層目以降の樹脂層の外周部は、該樹脂層より前記基材側に位置する樹脂層の外周部よりも内側に位置し、
前記複数の樹脂層のうち少なくともいずれかの樹脂層の成形に用いられる樹脂材料の粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上７０００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする光学素子。 - 前記複数の樹脂層が２つの樹脂層であり、
前記２つの樹脂層のうち前記基材の方から数えて２層目の樹脂層の外周部は、前記２層目の樹脂層より前記基材側に位置する１層目の樹脂層の外周部よりも内側に位置することを特徴とする請求項７に記載の光学素子。 - 前記基材の上に回折格子を有する前記１層目の樹脂層が成形され、
前記１層目の樹脂層の上に前記２層目の樹脂層が前記回折格子に密着するように重ねて成形され、
前記１層目の樹脂層の成形に用いられる樹脂材料の粘度が２００ｍＰａ・ｓ以上８００ｍＰａ・ｓ以下であり、
前記２層目の樹脂層の成形に用いられる樹脂材料の粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上７０００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項８に記載の光学素子。 - 基材と、前記基材の上に重ねて成形された複数の樹脂層とを備え、
前記複数の樹脂層のうち前記基材の方から数えて２層目以降の樹脂層の外周部は、該樹脂層より前記基材側に位置する樹脂層の外周部よりも内側に位置し、
前記複数の樹脂層における各層の厚さがそれぞれ５０μｍ以上４００μｍ以下であることを特徴とする光学素子。 - 前記複数の樹脂層が２つの樹脂層であり、
前記２つの樹脂層のうち前記基材の方から数えて２層目の樹脂層の外周部は、前記２層目の樹脂層より前記基材側に位置する１層目の樹脂層の外周部よりも内側に位置し、
前記基材の上に回折格子を有する前記１層目の樹脂層が成形され、
前記１層目の樹脂層の上に前記２層目の樹脂層が前記回折格子に密着するように重ねて成形され、
前記２層目の樹脂層を成形する成形型の転写面には回折格子が形成されないことを特徴とする請求項１０に記載の光学素子。 - 前記２層目の樹脂層に接合される前記第２の基材を備え、
前記成形型として前記第２の基材を用いて前記２層目の樹脂層が成形されることを特徴とする請求項１１に記載の光学素子。
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