JP2005148591A - Reflective optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入射光の波長よりも小さなピッチを有する微細凹凸周期構造を有する反射光学素子に関する。 The present invention relates to a reflective optical element having a fine uneven periodic structure having a pitch smaller than the wavelength of incident light.
屈折率差がある2つの物質の境界を光が透過する場合、その屈折率差に応じて光の反射が生じ、この反射光が光学的に好ましくない作用を及ぼすことがある。反射光学系では境界で光が反射するように設定されているが、観察光学系や撮像光学系の光学系では、光学有効範囲部分以外の部分からの不要な光の反射が出てしまうと、光学的に好ましくない作用を及ぼすことがある。例えば、カメラや内視鏡など観察光学系や撮像光学系を有する光学機器では、プリズムなどの反射光学素子が多数使用されているが、不要な反射光によるゴースト、フレアの発生があるため、不要な光の反射を低減することが行われている。一般的には、反射面の光学有効範囲部分以外の部分からの反射を防ぐために、光学面(反射する光線が入射する面や反射面)の光学有効範囲部分以外の部分に黒色塗料を塗布したり、遮光マスクを設置するなどして遮光部を形成している。あるいは、反射面にアルミニウムや銀等の金属薄膜を形成するときに光学有効範囲部分以外を機械的に覆うことにより、光学有効範囲部分以外に可能な限り金属薄膜が形成されないようにして、光学有効範囲部分以外からの反射光が出ないようにしている。また、光路上に絞り部材を配置したり、光学素子に溝を形成するなどしているが、これらの対処のため光学素子の形状を複雑にしているのが現状である。例えば、特許文献1には遮光効果のバラツキを抑え、フレアーを発生させないためにプリズム分割面に遮光枠を設けた色分解プリズム装置が示されている。また、特許文献2には接眼光学系と観察者の眼球の間に開口を有する遮光板を設けフレアー光等を遮断する画像表示装置が示されている。
光学面の光学有効範囲部分以外の部分に黒色塗料などで遮光部を形成する場合、他の光学面に塗料が付着しないような処置、例えば、テープによるマスキングなどを手作業で行う必要があるが、これは、非常に手間がかかり、生産性が低いものとなる。また、遮光部形成の対象となる光学面が小さくなると、付着防止処置が細やかな作業となり、非常に難しくなり、さらに生産性が低下する。 When forming a light-shielding part with a black paint etc. on parts other than the optical effective range part of the optical surface, it is necessary to manually take measures to prevent the paint from adhering to other optical surfaces, for example, masking with a tape. This is very time consuming and low in productivity. In addition, when the optical surface that is a target for forming the light shielding portion is reduced, the adhesion prevention treatment becomes a delicate operation, which becomes very difficult and further decreases the productivity.
反射面に金属薄膜を形成する場合には、一般には蒸着、スパッタ法が用いられる。これらの方法では、治具等で反射面の光学有効範囲部分以外の表面を覆った際に、隙間が僅かでもあると、そこからアルミニウムや銀などの蒸着物質が回り込み、光学有効範囲部分以外の表面にも金属膜が付着し、付着した部分で反射が生じてしまう。また、うまく光学有効範囲部分以外への金属膜の付着を防止できても、光学有効範囲部分以外の表面での屈折率差(光学素子材料と空気の屈折率差)により、反射が生じてしまう場合がある。 In the case of forming a metal thin film on the reflecting surface, vapor deposition or sputtering is generally used. In these methods, when the surface other than the optical effective range portion of the reflecting surface is covered with a jig or the like, if there is a slight gap, a vapor deposition material such as aluminum or silver wraps around from there, and other than the optical effective range portion. A metal film also adheres to the surface, and reflection occurs at the attached portion. Even if the metal film can be successfully prevented from adhering to a portion other than the optical effective range portion, reflection occurs due to a difference in refractive index (a difference in refractive index between the optical element material and air) on the surface other than the optical effective range portion. There is a case.
本発明は、上記のような従来技術の課題に鑑み、光学系での不要な光の反射を抑制し、ゴースト、フレアなどの発生を抑制する反射光学素子を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a reflective optical element that suppresses unnecessary light reflection in an optical system and suppresses generation of ghosts, flares, and the like in view of the above-described problems of the prior art.
上記目的を達成する本発明の反射光学素子は、少なくとも1面の光反射面を有する光学素子において、光反射面の光学有効範囲部分以外の表面部分に可視光波長以下のピッチを有する微細凹凸周期構造を有することを特徴とする。 The reflective optical element of the present invention that achieves the above object is an optical element having at least one light reflecting surface, and has a fine uneven period having a pitch of visible light wavelength or less on the surface portion other than the optical effective range portion of the light reflecting surface. It has a structure.
また、本発明の反射光学素子は、少なくとも1面の光反射面を有する光学素子において、光反射面の光学有効範囲部分以外の表面部分に可視光波長以下のピッチを有する微細凹凸周期構造を有し、光反射面には、アルミニウムの薄膜が形成され、光学有効範囲部分以外の表面部分はアルミニウムが陽極酸化処理が施されたことを特徴とする。 In addition, the reflective optical element of the present invention is an optical element having at least one light reflecting surface, and has a fine concavo-convex periodic structure having a pitch of visible light wavelength or less on the surface portion other than the optical effective range portion of the light reflecting surface. An aluminum thin film is formed on the light reflecting surface, and aluminum is anodized on the surface portion other than the optically effective range portion.
また、本発明の反射光学素子は、少なくとも1面の光反射面を有する光学素子において、光反射面の光学有効範囲部分以外の表面に可視光波長以下のピッチを有する微細凹凸周期構造を有し、光反射面が平面以外の形状を有することを特徴とする。 Further, the reflective optical element of the present invention has a fine concavo-convex periodic structure having a pitch of visible light wavelength or less on a surface other than the optical effective range portion of the light reflective surface in an optical element having at least one light reflective surface. The light reflecting surface has a shape other than a flat surface.
本発明によれば反射光学素子の光学有効範囲部分以外の表面部分に反射防止効果のある微細凹凸周期構造を形成することで、光学系での迷光によるゴースト、フレアの発生を抑制した反射光学素子を提供することができる。また、量産に適した成形法や陽極酸化法を用いることにより微細凹凸周期構造を形成できるので、非常に生産性に優れた反射光学素子を提供することができる。 According to the present invention, a reflective optical element that suppresses generation of ghost and flare due to stray light in an optical system by forming a fine uneven periodic structure having an antireflection effect on a surface portion other than the optical effective range portion of the reflective optical element. Can be provided. In addition, since a fine uneven periodic structure can be formed by using a molding method or anodizing method suitable for mass production, it is possible to provide a reflective optical element with extremely excellent productivity.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
本発明の実施形態の説明に先だって、微細凹凸周期構造による光の反射防止について基本的事項を説明する。
図1は、本発明の反射光学素子の反射面の光学有効範囲部分以外に形成された微細凹凸構造の一形態を例示する断面図である。図2は微細凹凸周期構造の具体的構造を示している。(a)は微細凹凸周期構造が略円錐形状突起よりなる例を示す。(b)は微細凹凸周期構造が略三角錐形状突起よりなる例を示す。(c)は(a)の変形例である。(d)および(e)は(a)の他の変形例である。図3は多数の微細孔hがピッチ間隔で規則的に繰り返し(周期的に)配列されている微細凹凸周期構造の他の例を示す。
図中、Hは微細凹凸構造の凹凸部の底部Bと頂部Tとの高低差であり、即ち高さを示す。また、Pは微細凹凸構造の凹凸部の頂点Tとその隣の凹凸部の頂点Tとの間の間隔、もしくは、断面でみたところの凸部または凹部の中点とその隣の凸部または凹部の中点との間の間隔である。例えば、微細凹凸周期構造の構成単位である凹凸部が錐体形状の場合、この錐体の突起の頂点Tとその隣の突起の頂点Tとのピッチに対応するものである。
本発明における微細凹凸周期構造は、その構成単位である凹凸部が円錐状、角錐状等の錐体で形成され、これらの錐体の突起が多数、面上に配されており、これら突起の頂点Tが可視光線の波長以下のピッチ(間隔)Pで繰りかえし規則的(周期的)に配列されて形成された構造を有するものである。また、本発明における微細凹凸周期構造には、上記の図3に示す構造も含まれる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Prior to the description of the embodiment of the present invention, basic matters regarding the reflection prevention of light by the fine uneven periodic structure will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a fine concavo-convex structure formed outside the optical effective range portion of the reflecting surface of the reflecting optical element of the present invention. FIG. 2 shows a specific structure of the fine uneven periodic structure. (A) shows an example in which the fine concavo-convex periodic structure is composed of substantially conical protrusions. (b) shows an example in which the fine concavo-convex periodic structure is formed of substantially triangular pyramidal protrusions. (c) is a modification of (a). (d) and (e) are other variations of (a). FIG. 3 shows another example of a fine concavo-convex periodic structure in which a large number of fine holes h are regularly and repeatedly (periodically) arranged at pitch intervals.
In the figure, H is the difference in height between the bottom B and the top T of the concavo-convex portion of the fine concavo-convex structure, that is, indicates the height. P is the distance between the vertex T of the concavo-convex portion of the fine concavo-convex structure and the vertex T of the adjacent concavo-convex portion, or the midpoint of the convex portion or concave portion and the adjacent convex portion or concave portion as viewed in cross section. Is the distance between the midpoints. For example, when the concavo-convex portion, which is a constituent unit of the fine concavo-convex periodic structure, has a cone shape, it corresponds to the pitch between the apex T of the projection of this cone and the apex T of the adjacent projection.
In the fine concavo-convex periodic structure in the present invention, the concavo-convex portion which is a structural unit is formed of a cone, a pyramid or the like, and a large number of projections of these cones are arranged on the surface. The vertices T have a structure formed by being regularly (periodically) arranged at a pitch (interval) P less than or equal to the wavelength of visible light. Further, the fine uneven periodic structure in the present invention includes the structure shown in FIG.
可視光の波長より短いピッチで配列された多数の微細な凹凸が表面に存在すると、その微細な凹凸の底部Bでは、微細な凹凸を形成する材料が大部分を占めているため、その部分での屈折率はその材料の特性を持つが、微細凹凸の表面すなわち頂部Tに近づくにつれ、微細凹凸を形成する材料の体積占有率が低くなり、代わりに微細凹凸に接している物質(通常は、空気)の占める割合が増加するため、見かけ上、微細凹凸の底部と上部の間で屈折率が連続的に変化している層と同様の効果を持つようになる。光の反射は、異なる屈折率を持つ透明な材料の界面を光が透過する際に、屈折率差があるために生じる。微細凹凸周期構造では、連続的に屈折率変化を与えるため、光反射が防止されるようになる。 When a large number of fine irregularities arranged at a pitch shorter than the wavelength of visible light are present on the surface, the material forming the fine irregularities occupies most of the bottom B of the fine irregularities. The refractive index of the material has the characteristics of the material, but as it approaches the surface of the fine irregularities, that is, the top portion T, the volume occupancy of the material forming the fine irregularities decreases, and instead the substance that is in contact with the fine irregularities (usually Since the ratio of air) increases, it appears to have the same effect as a layer in which the refractive index continuously changes between the bottom and top of the fine irregularities. The reflection of light occurs due to a difference in refractive index when light passes through the interface of transparent materials having different refractive indexes. In the fine uneven periodic structure, since the refractive index is continuously changed, light reflection is prevented.
良好な反射防止効果を得るためには、図2に例示されるような微細凹凸は略四角錐、略三角錐、略円錐などの略錐体形状であることが好ましい。また、微細凹凸周期構造のピッチPは、対象となる光の波長λより短く、微細凹凸の高さHと微細凹凸周期構造のピッチPの比は、0.2〜4とすることが望ましい。本実施形態ではP及びHは夫々100〜400nmである。(図1参照) In order to obtain a good antireflection effect, it is preferable that the fine irregularities as illustrated in FIG. 2 have a substantially pyramid shape such as a substantially quadrangular pyramid, a substantially triangular pyramid, and a substantially conical shape. In addition, the pitch P of the fine uneven periodic structure is shorter than the wavelength λ of light of interest, and the ratio of the height H of the fine unevenness to the pitch P of the fine uneven periodic structure is preferably 0.2-4. In this embodiment, P and H are 100 to 400 nm, respectively. (See Figure 1)
上記の図3に示されるような微細孔hが規則的に繰り返し(周期的に)配置された微細凹凸構造を形成する微細孔周期構造のものでも、反射防止効果が得られる。この場合のピッチPも対象となる光の波長λより小さく、微細孔のピッチPと微細孔の深さHとの比は、1以上とすることが望ましい。 The antireflection effect can be obtained even with a fine hole periodic structure that forms a fine concavo-convex structure in which the fine holes h as shown in FIG. 3 are regularly and repeatedly (periodically) arranged. In this case, the pitch P is also smaller than the wavelength λ of the target light, and the ratio of the fine hole pitch P to the fine hole depth H is preferably 1 or more.
ここで光が全反射する条件である臨界角、屈折率と反射防止効果との関係を説明する。
二つの透明な材料の界面で光が全反射する臨界角θcは下記の式で表される。
θc=sin-1(n1/n2) 但し、n1、n2は、それぞれの透明な材料の屈折率である。
上記のように微細凹凸周期構造では、屈折率が連続的に変化している層と同等の効果が得られるため、微細凹凸層は微視的な範囲では、n1≒n2となり、非常に大きな臨界角となる。このため、微細凹凸周期構造では、光の入射角が大きくなっても良好な反射防止効果を得ることができる。
Here, the relationship between the critical angle, the refractive index, and the antireflection effect, which are conditions under which light is totally reflected, will be described.
The critical angle θc at which light is totally reflected at the interface between two transparent materials is expressed by the following equation.
θc = sin −1 (n1 / n2) where n1 and n2 are the refractive indexes of the respective transparent materials.
As described above, the fine concavo-convex periodic structure can provide the same effect as a layer whose refractive index is continuously changed. Therefore, the fine concavo-convex layer has n1≈n2 in a microscopic range, and has a very large criticality. It becomes a corner. For this reason, in the fine uneven periodic structure, a good antireflection effect can be obtained even when the incident angle of light increases.
このため、光学設計上予期し得ない迷光が、反射面に対して大きな入射角で照射された場合でも、広い範囲の入射角の光に対して、反射防止効果が得られるようになる。 For this reason, even when stray light that cannot be expected in optical design is irradiated at a large incident angle on the reflecting surface, an antireflection effect can be obtained for light having a wide range of incident angles.
ここで用いられる微細凹凸周期構造は、どのような方法を用いて作製してもよい。例えば、半導体による集積回路形成で用いられる微細加工技術を転用して、あるいは、リソグラフィー技術を応用して電子線描画やレーザー干渉法によりレジストパターンを形成した後に、原子線、イオンビームあるいは薬液などによりエッチングするなどの方法で、光学素子の光学有効範囲部分以外の表面に直接、微細凹凸周期構造を形成させることができる。 The fine uneven periodic structure used here may be produced by any method. For example, by using microfabrication technology used in the formation of integrated circuits using semiconductors, or after applying a lithography technique to form a resist pattern by electron beam drawing or laser interferometry, using atomic beams, ion beams, or chemicals The fine uneven periodic structure can be directly formed on the surface of the optical element other than the optically effective range portion by a method such as etching.
また、前述のリソグラフィー技術の応用により、型基材に逆の微細凹凸周期構造を形成させる方法や、ガラスなどの基材に所定の微細凹凸周期構造を形成させた後、これにニッケル等の金属メッキを行って、メッキ層を剥がして型とする電鋳法により、成形用の型を作製し、これを用いて光学素子を成形して、所定の位置に微細凹凸周期構造を形成させる方法がある。また、金属薄膜が反射面に形成された光学素子における光学有効範囲部分以外の表面の金属薄膜についても同様に、リソグラフィー技術を応用した微細パターンエッチング法が適用できる。 In addition, by applying the above-described lithography technology, a method of forming a reverse fine irregular periodic structure on a mold base, or a predetermined fine irregular periodic structure on a substrate such as glass, and then a metal such as nickel There is a method of forming a mold for molding by electroforming by plating and removing the plating layer to form a mold, and molding an optical element using the mold to form a fine uneven periodic structure at a predetermined position. is there. Similarly, a fine pattern etching method using a lithography technique can be applied to a metal thin film on a surface other than an optical effective range portion in an optical element having a metal thin film formed on a reflection surface.
金属薄膜がアルミニウムの場合、陽極酸化法により微細孔周期構造を形成できる。したがって、アルミニウム薄膜が全面に形成された反射面の光学有効範囲部分をレジスト材等で保護して陽極酸化法を適用した後、レジスト材等の保護材を除去することで容易に、光学有効範囲部分以外に微細孔周期構造からなる微細凹凸周期構造を形成できる。さらに、陽極酸化された部分は、アルミニウム(Al)からアルミナ(Al2O3)へ変化し透明となり、光が透過するため、一層光反射を抑制できる。 When the metal thin film is aluminum, a fine pore periodic structure can be formed by an anodic oxidation method. Therefore, the optical effective range can be easily removed by removing the protective material such as the resist material after applying the anodizing method after protecting the optical effective range portion of the reflecting surface with the aluminum thin film formed on the entire surface with the resist material. A fine uneven periodic structure composed of a fine pore periodic structure can be formed in addition to the portion. Furthermore, the anodized portion changes from aluminum (Al) to alumina (Al 2 O 3 ) and becomes transparent and transmits light, so that light reflection can be further suppressed.
上記のように金属薄膜がアルミニウムの場合、前述のリソグラフィー技術の応用で必要となる電子線描画装置、レーザー干渉露光装置あるいは微細パターンマスクなどの非常に高額な設備類を用いることなく、微細孔周期構造からなる微細凹凸周期構造を形成できる。 When the metal thin film is aluminum as described above, the fine hole period can be obtained without using very expensive equipment such as an electron beam drawing apparatus, a laser interference exposure apparatus, or a fine pattern mask, which are necessary for the application of the above-mentioned lithography technology. A fine uneven periodic structure having a structure can be formed.
以下図面を用いて、本発明の実施形態をより詳細に説明するが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。
実施形態1
図4は、頭部装着型画像表示装置に用いられる偏心光学系9の光路図である。
図中、1は瞳位置を示す。これに対して偏心光学系9である自由曲面プリズム6が置かれている。2は軸上主光線であり、3は自由曲面プリズム6の第1面、4は第2面、5は第3面5を示す。また、7は像面である。像面7には、液晶表示素子などの表示素子が配置される。像面7で表示された画像は、自由曲面プリズム6の第3面5を透過し、第1面3で全反射され、第2面4で再び反射し、第1面3を透過して瞳1に到達する。第2面4の全面には、アルミニウム薄膜が蒸着により形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments.
Embodiment 1
FIG. 4 is an optical path diagram of the decentration optical system 9 used in the head-mounted image display device.
In the figure, 1 indicates a pupil position. On the other hand, a free-form curved prism 6 which is a decentered optical system 9 is placed. 2 is an axial principal ray, 3 is the first surface of the free-form surface prism 6, 4 is the second surface, and 5 is the third surface 5. Reference numeral 7 denotes an image plane. A display element such as a liquid crystal display element is disposed on the image plane 7. The image displayed on the image plane 7 is transmitted through the third surface 5 of the free-form surface prism 6, totally reflected by the first surface 3, reflected again by the second surface 4, transmitted through the first surface 3, and transmitted through the pupil. 1 is reached. An aluminum thin film is formed on the entire second surface 4 by vapor deposition.
図5のハッチング部分Aに示す自由曲面プリズム6の第1面3の光学有効範囲部分以外の部分には、即ち、外周から1mmの範囲の部分には微細凹凸周期構造が表面に形成されている。本実施形態では、形成されている微細凹凸周期構造のピッチPは150nm、凹凸高さHは155nmである。(図1参照) In the portion other than the optical effective range portion of the first surface 3 of the free-form curved prism 6 shown in the hatched portion A of FIG. 5, that is, in a portion within a range of 1 mm from the outer periphery, a fine uneven periodic structure is formed on the surface. . In the present embodiment, the pitch P of the formed fine uneven periodic structure is 150 nm, and the uneven height H is 155 nm. (See Figure 1)
本実施形態の自由曲面プリズム6は、アモルファスポリオレフィン系プラスチック(日本ゼオン製ゼオネックス(登録商標)480R)を射出成形することで作製した。射出成形に用いた金型は、自由曲面プリズム6の第1面3に対応する金型表面にリソグラフィー技術を応用して、図5に示した光学有効範囲部分C以外の部分に図1に示した微細凹凸周期構造とは逆の形状の微細凹凸周期構造が形成されたものを用いた。 The free-form surface prism 6 of the present embodiment was produced by injection molding an amorphous polyolefin-based plastic (ZEONEX (registered trademark) 480R manufactured by Nippon Zeon). The mold used for injection molding is shown in FIG. 1 in a portion other than the optical effective range portion C shown in FIG. 5 by applying lithography technology to the mold surface corresponding to the first surface 3 of the free-form curved prism 6. The one having a fine uneven periodic structure having a shape opposite to the fine uneven periodic structure was used.
図8に自由曲面プリズム6の第1面3上に微細凹凸周期構造が形成された部分の反射率を示す。アモルファスポリオレフィン系プラスチックは屈折率n0=1.52であり、無処理の面では、約4%の反射率となるのに対し、図8から明らかなように十分な反射防止効果が得られている。また、上記自由曲面プリズム6を頭部装着型画像表示装置へ組み込み、目視による画像表示評価を行ったところ、ゴースト光はまったく見られず良好であった。
実施形態2
図6は、自由曲面プリズムを用いた撮像光学系の例を示す。
図中、第1の自由曲面プリズム10は第1面11、第2面12および第3面13を有し、第2の自由曲面プリズム20は、第1面21、第2面22および第3面23を有する。第1の自由曲面プリズム10の第1面11側からの光線が自由曲面プリズム10の入射面11を透過し、第1反射面12で反射され、射出面13より射出される。第1の自由曲面プリズム10より射出され、絞り14を経た光線は、第2の自由曲面プリズム20の入射面21を透過し、第1反射面22で反射され、今度は、第1面21で全反射され、射出面23を透過して像面7上に結像する。
FIG. 8 shows the reflectance of the portion where the fine irregular periodic structure is formed on the first surface 3 of the free-form surface prism 6. Amorphous polyolefin-based plastic has a refractive index n 0 = 1.52. On the untreated surface, the reflectance is about 4%, but as shown in FIG. 8, a sufficient antireflection effect is obtained. Yes. Further, when the free-form curved prism 6 was incorporated into a head-mounted image display device and evaluated for visual image display, no ghost light was seen and it was good.
Embodiment 2
FIG. 6 shows an example of an imaging optical system using a free-form surface prism.
In the figure, the first free-form curved prism 10 has a first surface 11, a second surface 12 and a third surface 13, and the second free-form surface prism 20 comprises a first surface 21, a second surface 22 and a third surface 13. It has a surface 23. Light rays from the first surface 11 side of the first free-form surface prism 10 pass through the incident surface 11 of the free-form surface prism 10, are reflected by the first reflection surface 12, and are emitted from the exit surface 13. The light beam emitted from the first free-form surface prism 10 and passed through the stop 14 is transmitted through the incident surface 21 of the second free-form surface prism 20 and reflected by the first reflection surface 22, and this time on the first surface 21. The light is totally reflected, passes through the exit surface 23, and forms an image on the image surface 7.
ここで、第1の自由曲面プリズム10の第2面12および第2の自由曲面プリズム20の第2面22の全面には、膜厚0.1μmのアルミニウム薄膜が形成されている。また、図7に示すように第2面22の光学有効範囲部分C以外の部分B(ハッチング部分)の薄膜には、アルミニウムの陽極酸化により形成された微細孔周期構造が形成されている。
本実施形態で形成された微細孔周期構造では、孔径hは50nm、ピッチPは100nmである。
Here, an aluminum thin film having a thickness of 0.1 μm is formed on the entire surface of the second surface 12 of the first free-form surface prism 10 and the second surface 22 of the second free-form surface prism 20. Further, as shown in FIG. 7, a fine hole periodic structure formed by anodic oxidation of aluminum is formed in the thin film of the portion B (hatched portion) other than the optical effective range portion C of the second surface 22.
In the fine hole periodic structure formed in this embodiment, the hole diameter h is 50 nm and the pitch P is 100 nm.
本実施形態2の第1の自由曲面プリズム10および第2の自由曲面プリズム20は、アモルファスポリオレフィン系プラスチック(日本ゼオン製ゼオネックス(登録商標)480R)を射出成形することで作製した。成形後、通常の真空蒸着法により第1の自由曲面プリズム10の第2面12および第2の自由曲面プリズム20の第2面22の全面へアルミニウム薄膜(膜厚0.1μm)を形成した。 The first free-form surface prism 10 and the second free-form surface prism 20 of Embodiment 2 were produced by injection-molding amorphous polyolefin-based plastic (ZEONEX (registered trademark) 480R manufactured by Nippon Zeon). After molding, an aluminum thin film (film thickness: 0.1 μm) was formed on the entire surface of the second surface 12 of the first free-form curved prism 10 and the second surface 22 of the second free-form curved prism 20 by a normal vacuum deposition method.
さらに、第2の自由曲面プリズムの第2面22の全面へ有機溶剤に可溶な光硬化型樹脂を塗布して、光学有効範囲の部分でのみ樹脂を硬化させた後、洗浄により未硬化樹脂を除去し、露出したアルミニウムの薄膜を陽極酸化をすることで、光学有効範囲部分以外の部分のアルミニウム薄膜部に微細孔周期構造を形成した。この後、有機溶剤により、光学有効範囲部分の樹脂を除去した。また、図示してはいないが、第1の自由曲面プリズム10のアルミニウム薄膜が形成された第2面12についても同様に処理を行い、光学有効範囲部分以外の部分に微細孔周期構造を形成した。
陽極酸化の条件については、0.3mol/lしゅう酸溶液中、電圧40Vで陽極酸化処理を行った、上記第1、第2自由曲面プリズムを撮像評価用筐体に組み込み、撮像評価を行ったところ、ゴーストの発生はなく、良好な結果が得られた。同様にして、アルミニウム薄膜に処理を施していない自由曲面プリズムでは若干のゴーストがみられた。なお、本実施形態では、アルミニウム薄膜の膜厚を0.1μmとして行ったが、膜厚は、0.06μm〜0.4μmの範囲で選択して用いることができる。
Further, a photo-curing resin soluble in an organic solvent is applied to the entire second surface 22 of the second free-form curved prism, and the resin is cured only in the optically effective range, and then washed to obtain an uncured resin. Was removed, and the exposed aluminum thin film was anodized to form a periodic micropore structure in the aluminum thin film portion other than the optically effective range portion. Thereafter, the resin in the optically effective range portion was removed with an organic solvent. Although not shown, the same processing was performed on the second surface 12 on which the aluminum thin film of the first free-form curved prism 10 was formed, and a fine hole periodic structure was formed in a portion other than the optical effective range portion. .
As for the conditions for anodization, the first and second free-form surface prisms, which were anodized in a 0.3 mol / l oxalic acid solution at a voltage of 40 V, were incorporated in an imaging evaluation housing, and imaging evaluation was performed. However, no ghost was generated and good results were obtained. Similarly, a slight ghost was observed in the free-form curved prism in which the aluminum thin film was not treated. In this embodiment, the film thickness of the aluminum thin film is 0.1 μm, but the film thickness can be selected and used in the range of 0.06 μm to 0.4 μm.
1 瞳位置
2 軸上主軸光線
3 プリズムの第1面
4 プリズムの第2面
5 プリズムの第3面
6 自由曲面プリズム
7 像面
10 第一プリズム
11 第一プリズムの第1面
12 第一プリズムの第2面
13 第一プリズムの第3面
14 絞り
21 第2プリズムの第1面
22 第2プリズムの第2面
23 第2プリズムの第3面
A、B 光学有効範囲部分以外の表面部分
H 高さ
P ピッチ
B 底部位置
T 頂部位置
h 細孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pupil position 2 Axial principal ray 3 First surface of prism 4 Second surface of prism 5 Third surface of prism 6 Free-form surface prism 7 Image surface 10 First prism 11 First surface 12 of first prism Second surface 13 Third surface 14 of first prism Aperture 21 First surface 22 of second prism Second surface 23 of second prism Third surface A, B of second prism Surface portion H other than optical effective range portion H High Length P pitch B bottom position T top position h pore
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