光學(xué)元件的制造方法和表面加工裝置制造方法
【專利摘要】本光學(xué)元件的制造方法是具有防反射部的透鏡的制造方法，其中該防反射部在凹透鏡面（1a）上具有在與光軸交叉的方向上延伸的凹凸形狀，該光學(xué)元件的制造方法具有：主體加工工序，形成具有凹透鏡面（1a）的透鏡主體；成型工序，在凹透鏡面（1a）上涂布成型用樹(shù)脂，將在能夠變形的基體部（5A）的表面上形成有轉(zhuǎn)印防反射部的成型面部（5a）的細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模按壓在凹透鏡面（1a）上，使成型用樹(shù)脂硬化；以及脫模工序，使與成型面部（5a）的面頂有關(guān)的力矩進(jìn)行作用，使基體部（5A）變形，由此使細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模（5）從其外周側(cè)起在防反射部的凹凸形狀延伸的方向上逐漸離開(kāi)，進(jìn)行脫模。
【專利說(shuō)明】光學(xué)元件的制造方法和表面加工裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)元件的制造方法和表面加工裝置。例如涉及用于形成防反射結(jié)構(gòu)體等細(xì)微結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件的制造方法和表面加工裝置。
[0002]本申請(qǐng)根據(jù)2011年9月22日在日本申請(qǐng)的日本特愿2011-208011號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，在此引用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003]以往，例如在相機(jī)等的攝像鏡頭的透鏡面上設(shè)有防反射膜，以防止重影(^一 ^卜)和耀光(7 > 7)等不需要的光的映入。
[0004]作為這種設(shè)置于透鏡等光學(xué)元件表面的防反射膜，例如已知有根據(jù)要進(jìn)行防反射的光的波長(zhǎng)使高折射率層和低折射率層適當(dāng)交替重疊得到的多層薄膜。這樣的多層防反射膜雖然是通過(guò)真空蒸鍍或?yàn)R射等真空工藝形成的，但是，由于需要設(shè)置多層對(duì)膜厚進(jìn)行了管理的薄膜，因而處理時(shí)間變長(zhǎng)。另外，由于在真空工藝中指向性較高，因此，根據(jù)透鏡形狀，例如在外周部相對(duì)于中心部的凹凸量較大的透鏡的情況下，膜厚在中心部和外周部上會(huì)發(fā)生變化。因此，無(wú)法得到在透鏡面整體上具有均勻的防反射特性的防反射膜，例如成為了外周部的防反射特性比中心部差的防反射膜。
[0005]作為不基于這樣的多層薄膜的防反射結(jié)構(gòu)體，例如專利文獻(xiàn)I所述，已知有如下防反射結(jié)構(gòu)體:在透鏡表面形成以三角錐或四角錐等為單位的細(xì)微結(jié)構(gòu)，折射率能夠在透鏡表面附近產(chǎn)生變化。
[0006]在專利文獻(xiàn)I記載了如下制造透鏡的技術(shù):形成將三角柱隔開(kāi)微小間距排列得到的X射線掩模，隔著該X射線掩模對(duì)涂布在透鏡上的抗蝕劑曝光X射線，在透鏡表面形成三角錐的細(xì)微結(jié)構(gòu)，進(jìn)而通過(guò)進(jìn)行RF干蝕刻，將三角錐的細(xì)微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印到透鏡表面，形成在表面具有防反射結(jié)構(gòu)體的掩模。接著，對(duì)該掩模的形狀進(jìn)行轉(zhuǎn)印，通過(guò)電鑄工藝制造Ni復(fù)制模，通過(guò)使用該Ni復(fù)制模的成型，制造在表面具有防反射結(jié)構(gòu)體的透鏡。
[0007]另外，專利文獻(xiàn)2中記載了一種對(duì)將細(xì)微的圓錐狀凸部配置成大致稠密狀的防反射部進(jìn)行成型的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)2所記載的技術(shù)中，在由玻璃板構(gòu)成的成型模的成型面上形成蝕刻速度傾斜材料的薄層，在該薄層的表面形成光致抗蝕劑膜，對(duì)該光致抗蝕劑膜進(jìn)行曝光、顯影，形成規(guī)定的圖案的掩模，隔著該掩模對(duì)蝕刻速度傾斜材料層進(jìn)行蝕刻。由此，形成對(duì)防反射部的形狀進(jìn)行轉(zhuǎn)印的成型模。然后，使用該成型模進(jìn)行沖壓成型，從而形成透鏡表面上被轉(zhuǎn)印了防反射部的形狀的光學(xué)元件。
[0008]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2006-317807號(hào)公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2004-12856號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】
[0012]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0013]然而上述現(xiàn)有技術(shù)中存在以下問(wèn)題。
[0014]在專利文獻(xiàn)1、2所述的技術(shù)中，均使用將具有作為防反射結(jié)構(gòu)體的多個(gè)突起的細(xì)微結(jié)構(gòu)的形狀反轉(zhuǎn)后的成型模，形成具有防反射結(jié)構(gòu)的透鏡。因此，相比形成多層薄膜的情況，既能縮短制造時(shí)間，又易于在透鏡表面上制造均勻性高的防反射結(jié)構(gòu)。
[0015]然而，在專利文獻(xiàn)1、2的光學(xué)元件的制造方法中，為了以不損傷細(xì)微結(jié)構(gòu)的方式使光學(xué)元件從成型模脫模，需要使細(xì)微結(jié)構(gòu)的突起的突出方向與成型模的拔取方向一致。
[0016]因此存在如下問(wèn)題:在制造透鏡等表面具有曲率的光學(xué)元件時(shí)，例如若將成型模的拔取方向設(shè)為沿著光軸的方向，則細(xì)微結(jié)構(gòu)的突起被限定為了在沿著光軸的方向上突出的細(xì)微結(jié)構(gòu)。這樣，細(xì)微結(jié)構(gòu)越朝向透鏡外周部，突起的突出方向相對(duì)于透鏡面的法線方向越傾斜，因此反射率特性在透鏡中心部和外周部發(fā)生變化，因而無(wú)法成為具有均勻的防反射特性的防反射結(jié)構(gòu)。
[0017]例如，若通過(guò)形成突起在透鏡面的法線方向上突出的細(xì)微結(jié)構(gòu)的成型模來(lái)進(jìn)行成型，則所成型的細(xì)微結(jié)構(gòu)在與成型模摩擦的同時(shí)脫模，因而存在細(xì)微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破損這樣的問(wèn)題。因此，存在無(wú)法在透鏡外周部得到良好的防反射特性這樣的問(wèn)題。
[0018]本發(fā)明就是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提供光學(xué)元件的制造方法以及表面加工裝置，能夠在具備具有曲率的光學(xué)面的光學(xué)元件的光學(xué)面上容易地形成在與光軸交叉的方向上延伸的凹凸形狀的細(xì)微結(jié)構(gòu)。
[0019]用于解決問(wèn)題的手段
[0020]為了解決上述課題，根據(jù)本發(fā)明第I方面的光學(xué)元件的制造方法，該光學(xué)元件在具有曲率的光學(xué)面上具備在與光軸交叉的方向上延伸的凹凸形狀的細(xì)微結(jié)構(gòu)，該光學(xué)元件的制造方法具有:主體加工工序，形成具有所述光學(xué)面的光學(xué)元件主體；成型工序，在所述光學(xué)面上涂布成型用樹(shù)脂，將在能夠變形的基體的表面上形成有轉(zhuǎn)印所述細(xì)微結(jié)構(gòu)的成型面的細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模按壓在所述光學(xué)面上，使所述成型用樹(shù)脂硬化；以及脫模工序，使與所述成型面的面頂有關(guān)的力矩對(duì)所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模進(jìn)行作用，使所述基體變形，由此使所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模從其外周側(cè)起在所述凹凸形狀延伸的方向上逐漸離開(kāi)，進(jìn)行所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的脫模。
[0021]也可以是，根據(jù)本發(fā)明第2方面的光學(xué)元件的制造方法，在所述第I方面中，在所述脫模工序中，至少在從所述外周側(cè)對(duì)所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模進(jìn)行脫模時(shí)，按住所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的中心部。
[0022]也可以是，根據(jù)本發(fā)明第3方面的光學(xué)元件的制造方法，在所述第I方面或所述第2方面中，在所述脫模工序中，通過(guò)使所述力矩進(jìn)行作用，使形成有所述成型面的所述基體的表面的局部的曲率從所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的外周側(cè)起發(fā)生變化，使所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模在所述凹凸形狀延伸的方向上逐漸離開(kāi)。
[0023]也可以是，根據(jù)本發(fā)明第4方面的光學(xué)元件的制造方法，在所述第I方面至所述第3方面中的任意一個(gè)方面中，所述細(xì)微結(jié)構(gòu)是集合了錘體的防反射結(jié)構(gòu)。
[0024]本發(fā)明第5方面的光學(xué)元件的表面加工裝置，其用于在具有曲率的光學(xué)面上形成在與光軸交叉的方向上延伸的凹凸形狀的細(xì)微結(jié)構(gòu)，該光學(xué)元件的表面加工裝置具有:保持部，其保持具有所述光學(xué)面且在所述光學(xué)面上涂布有成型用樹(shù)脂的光學(xué)元件主體；細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模，其在能夠變形的基體的表面上具有轉(zhuǎn)印了所述細(xì)微結(jié)構(gòu)的成型面；模按壓部，其使所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模相對(duì)于涂布了所述成型用樹(shù)脂的所述光學(xué)面進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，使所述成型面與所述成型用樹(shù)脂緊密貼合；樹(shù)脂硬化部，其使夾在所述光學(xué)面與所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的所述成型面之間的所述成型用樹(shù)脂硬化；模變形部，其使與所述成型面的面頂有關(guān)的力矩對(duì)所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模進(jìn)行作用，使所述基體變形，以使得從所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的外周側(cè)起在所述凹凸形狀延伸的方向上所述成型面逐漸離開(kāi)所述成型用樹(shù)脂；以及脫模移動(dòng)部，在通過(guò)所述模變形部使分離進(jìn)展到所述成型面的中心部時(shí)，所述脫模移動(dòng)部使所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模與所述保持部進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，使它們?cè)谒龉廨S方向上分離。
[0025]也可以是，根據(jù)本發(fā)明第6方面的光學(xué)元件的表面加工裝置，在所述第5方面中，所述模變形部具有:中心按壓部件，其按壓所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的中心部；以及外周側(cè)移動(dòng)部件，其使所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的外周側(cè)向所述光學(xué)面的上方移動(dòng)。
[0026]也可以是，根據(jù)本發(fā)明第7方面的光學(xué)元件的表面加工裝置，在所述第5方面或所述第6方面中，所述細(xì)微結(jié)構(gòu)是集合了錘體的防反射結(jié)構(gòu)。
[0027]發(fā)明效果
[0028]根據(jù)上述光學(xué)元件的制造方法和表面加工裝置，使用在能夠變形的基體的表面上形成有轉(zhuǎn)印細(xì)微結(jié)構(gòu)的成型面的細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模來(lái)進(jìn)行細(xì)微結(jié)構(gòu)的成型，通過(guò)使基體變形，能夠使細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模從其外周側(cè)起在凹凸形狀延伸的方向上逐漸離開(kāi)來(lái)進(jìn)行脫模。其結(jié)果是起到如下效果:能夠在具備具有曲率的光學(xué)面的光學(xué)元件的光學(xué)面上容易地形成在與光軸交叉的方向上延伸的凹凸形狀的細(xì)微結(jié)構(gòu)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1A是示出通過(guò)本發(fā)明第I實(shí)施方式的光學(xué)元件的制造方法制造出的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的示意性俯視圖。
[0030]圖1B是圖1A的A-A剖視圖。
[0031]圖1C是圖1B的B部詳細(xì)視圖。
[0032]圖1D是圖1B的C部詳細(xì)視圖。
[0033]圖2A是本發(fā)明第I實(shí)施方式的光學(xué)元件的表面加工裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖。
[0034]圖2B是圖2A的D-D剖視圖。
[0035]圖2C是圖2A的E部詳細(xì)視圖。
[0036]圖2D是圖2A的F部詳細(xì)視圖。
[0037]圖3A是示出本發(fā)明第I實(shí)施方式的細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的制造工序的示意性工序說(shuō)明圖。
[0038]圖3B是示出本發(fā)明第I實(shí)施方式的細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的制造工序的接著圖3A的示意性工序說(shuō)明圖。
[0039]圖3C是示出本發(fā)明第I實(shí)施方式的細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的制造工序的接著圖3B的示意性工序說(shuō)明圖。
[0040]圖3D是示出本發(fā)明第I實(shí)施方式的細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的制造工序的接著圖3C的示意性工序說(shuō)明圖。[0041]圖3E是圖3D的G部詳細(xì)視圖。
[0042]圖4A是示出本發(fā)明第I實(shí)施方式的細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的制造工序的接著圖3D的示意性工序說(shuō)明圖。
[0043]圖4B是示出本發(fā)明第I實(shí)施方式的細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的制造工序的接著圖3D的示意性工序說(shuō)明圖。
[0044]圖5A是本發(fā)明第I實(shí)施方式的光學(xué)元件的制造方法的示意性工序說(shuō)明圖。
[0045]圖5B是本發(fā)明第I實(shí)施方式的光學(xué)元件的制造方法的示意性工序說(shuō)明圖。
[0046]圖6A是本發(fā)明第I實(shí)施方式的光學(xué)元件的制造方法的接著圖5B的示意性工序說(shuō)明圖。
[0047]圖6B是圖6A的H部詳細(xì)視圖。
[0048]圖6C是圖6B的J部詳細(xì)視圖。
[0049]圖7A是本發(fā)明第I實(shí)施方式的光學(xué)元件的制造方法的接著圖6A的示意性工序說(shuō)明圖。
[0050]圖7B是本發(fā)明第I實(shí)施方式的光學(xué)元件的制造方法的接著圖7A的示意性工序說(shuō)明圖。
[0051]圖8是示出本發(fā)明第2實(shí)施方式的光學(xué)元件的表面加工裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
[0052]圖9是示出本發(fā)明第3實(shí)施方式的光學(xué)元件的表面加工裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
[0053]圖1OA是示出本發(fā)明第4實(shí)施方式的光學(xué)元件的表面加工裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
[0054]圖1OB是示出本發(fā)明第4實(shí)施方式的光學(xué)元件的表面加工裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)的示意性動(dòng)作說(shuō)明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055]下面參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。在全部附圖中，在實(shí)施方式不同的情況下，也對(duì)相同或相應(yīng)的部件賦予相同的標(biāo)號(hào)，并省略共同的說(shuō)明。
[0056][第I實(shí)施方式]
[0057]下面說(shuō)明在本發(fā)明第I實(shí)施方式的光學(xué)元件的制造方法中使用的光學(xué)元件的表面加工裝置。
[0058]圖1A是示出通過(guò)本發(fā)明第I實(shí)施方式的光學(xué)元件制造方法制造出的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的示意性俯視圖。圖1B是圖1A的A-A剖視圖，圖1C是圖1A的B部詳細(xì)視圖，圖1D是圖1A的C部詳細(xì)視圖。圖2A是本發(fā)明第I實(shí)施方式的表面加工裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖。圖2B是圖2A的D-D剖視圖，圖2C是圖2A的E部詳細(xì)視圖，圖2D是圖2A的F部詳細(xì)視圖。
[0059]本實(shí)施方式的光學(xué)元件的制造方法是在具有曲率的光學(xué)面上具備在與光軸交叉的方向上延伸的凹凸形狀的細(xì)微結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件的制造方法。
[0060]光學(xué)元件的種類沒(méi)有特別的限定，只要在具有曲率的光學(xué)面上具備在與光軸交叉的方向上延伸的凹凸形狀的細(xì)微結(jié)構(gòu)即可。
[0061]以下作為一例，如圖1A?圖1D所示，對(duì)被加工體為透鏡主體I (光學(xué)元件主體)、細(xì)微結(jié)構(gòu)為基于防反射部2的防反射結(jié)構(gòu)的情況的例子進(jìn)行說(shuō)明。
[0062]S卩，在本實(shí)施方式中，對(duì)在透鏡主體I上形成防反射部2，制造作為光學(xué)元件的透鏡IA的情況的例子進(jìn)行說(shuō)明。
[0063]透鏡主體I是具有作為球面的凹透鏡面Ia (具有曲率的光學(xué)面)和平透鏡面Ib的單片的平凹透鏡。
[0064]凹透鏡面Ia在形成防反射部2之前，被加工成基于透鏡的設(shè)計(jì)規(guī)格的面形狀、面精度。
[0065]透鏡主體I的材質(zhì)可以是玻璃也可以是合成樹(shù)脂。另外，凹透鏡面Ia的形成方法既可以是研磨也可以是成型。
[0066]還可以在透鏡IA的平透鏡面Ib上設(shè)置防反射部2。
[0067]這種情況下，由于平透鏡面Ib是不具有曲率(曲率為O)的平面，因此在凹透鏡面Ia上形成防反射部2之前或之后，與以往同樣地形成即可。
[0068]下面說(shuō)明未在平透鏡面Ib上形成防反射部2的結(jié)構(gòu)。
[0069]如圖1C、圖1D所示，防反射部2是在凹透鏡面Ia上密集地配置的圓錐狀的突起2a的集合體。
[0070]在本實(shí)施方式中，各突起2a的中心軸與在設(shè)置了各突起2a的位置處的凹透鏡面Ia的法線N的方向一致。但是，突起2a的中心軸的方向可以在反射率能夠允許的范圍內(nèi)具
有偏差。
[0071]另外，在本實(shí)施方式中，各突起2a由UV硬化樹(shù)脂形成。關(guān)于UV硬化樹(shù)脂的種類，根據(jù)透鏡主體I的材質(zhì)的折射率，選定折射率差盡可能小的材質(zhì)。例如在本實(shí)施方式中，在透鏡主體I為COP (環(huán)烯烴聚合物)樹(shù)脂(折射率為1.5)的情況下，UV硬化樹(shù)脂采用PAK-02(商品名:東洋合成工業(yè)(株)制造)(折射率為1.5)。
[0072]可以根據(jù)要進(jìn)行防反射的波長(zhǎng)和反射率的目標(biāo)值來(lái)適當(dāng)設(shè)定突起2a的形狀。在本實(shí)施方式中，作為一例，為了使波長(zhǎng)380nm?780nm的入射光在凹透鏡面Ia處的反射率成為1%以下，使各突起2a的形狀為底面直徑約為200nm、高度約為200nm，并以約為200nm的相鄰間距大致均勻地配置各突起。
[0073]通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，在凹透鏡面Ia上，在高度200nm的范圍內(nèi)，折射率從I到1.5連續(xù)地進(jìn)行變化，因此能夠抑制入射光的反射。
[0074]在本實(shí)施方式中，通過(guò)使用圖2A所示的表面加工裝置10在透鏡主體I的凹透鏡面Ia上形成防反射部2，來(lái)制造這樣的透鏡1A。
[0075]表面加工裝置10的概略結(jié)構(gòu)為，具有保持部3、UV光源4 (樹(shù)脂硬化部)、細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5、模移動(dòng)部6 (模按壓部、模變形部、脫模移動(dòng)部)以及模移動(dòng)控制部7 (模按壓部、模變形部、脫模移動(dòng)部)。
[0076]保持部3在進(jìn)行表面加工時(shí)保持透鏡主體I。在本實(shí)施方式中，使光軸O與鉛直軸一致，在使凹透鏡面Ia朝向上方的狀態(tài)下，保持部3能夠保持平透鏡面Ib的外周部和透鏡側(cè)表面。
[0077]在保持部3的中心部貫穿設(shè)置有開(kāi)口直徑大于透鏡IA的透鏡有效直徑的孔部3a。
[0078]孔部3a的中心軸處于與在保持部3上所保持的透鏡主體I的光軸O —致的位置關(guān)系。[0079]UV光源4是將紫外線光(UV光)照射到透鏡主體I的光源，用于使涂布在凹透鏡面Ia上的UV硬化樹(shù)脂硬化。在本實(shí)施方式中，將UV光源4配置于保持部3的下方與孔部3a的中心重疊的位置。因此，從UV光源4向上方照射的UV光通過(guò)孔部3a入射到透鏡主體I中，照射到凹透鏡面Ia的前表面。
[0080]細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5在能夠變形的基體部5A (基體)的表面上形成有轉(zhuǎn)印細(xì)微結(jié)構(gòu)的成型面部5a (成型面)，以便在凹透鏡面Ia上對(duì)防反射部2進(jìn)行成型。
[0081]細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5具有大致圓柱狀的外形，將細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的中心軸線Z沿著鉛直軸配置，使其與在保持部3上保持的透鏡主體I的光軸O —致。在下表面設(shè)有成型面部5a，上表面5d被配置于保持部3的上方。
[0082]在基體部5A的下表面上形成有成型面部5a，基體部5A的上表面5d在不因外力而導(dǎo)致變形的情況下為平面。
[0083]另外，細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的上部與后述的模移動(dòng)部6的移動(dòng)軸6a、6b的下端部連接。
[0084]成型面部5a在具有與凹透鏡面Ia相同的曲率的凸面5b (參照?qǐng)D2C、圖2D的雙點(diǎn)劃線)上形成有使防反射部2的凹凸形狀反轉(zhuǎn)后得到的凹凸形狀，以將防反射部2的形狀轉(zhuǎn)印到凹透鏡面la。
[0085]在本實(shí)施方式中，成型面部5a具有在凸面5b上形成許多個(gè)將突起2a的形狀反轉(zhuǎn)后得到的圓錐狀的孔部5e的形狀。各孔部5e的中心軸與設(shè)有各孔部5e的位置處的凸面5b的法線P的方向一致。
[0086]細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的材質(zhì)例如由橡膠或彈性材料(elastomer)等彈性系數(shù)較小且易于變形的彈性體構(gòu)成。因此，當(dāng)細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的一部分受到了外力時(shí)，細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5根據(jù)由于外力產(chǎn)生的應(yīng)力而發(fā)生變形，根據(jù)外力的方向，設(shè)有成型面部5a的凸面5b也發(fā)生變形。
[0087]在本實(shí)施方式中，作為一例，采用由硅混合物構(gòu)成的橡膠作為細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的材質(zhì)。
[0088]模移動(dòng)部6與鉛直軸平行地配置在細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的上方。模移動(dòng)部6具有下端部分別與上表面5d連接的移動(dòng)軸6a、6b以及軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c,該軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c保持移動(dòng)軸6a、6b的上端部并使移動(dòng)軸6a、6b沿著鉛直軸分別獨(dú)立進(jìn)退。
[0089]如圖2B所示，移動(dòng)軸6a被配置成與細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的中心軸線Z同軸。因此，通過(guò)使移動(dòng)軸6a沿著鉛直軸進(jìn)退，能夠沿著鉛直軸提拉或按下細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的上表面5d的中心部。
[0090]在細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的中心軸線Z與細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的圓筒狀的外周面5c之間，在將以中心軸線Z為中心的I個(gè)圓C1在周向上等分的位置處配置有移動(dòng)軸6b。因此，通過(guò)使各移動(dòng)軸6a沿著鉛直軸同步地進(jìn)退，能夠沿著鉛直軸在圓Cl的圓周上提拉或按下。
[0091]這里，將配置移動(dòng)軸6b的圓C1的半徑R1設(shè)定為，當(dāng)固定移動(dòng)軸6a的位置并逐漸提拉移動(dòng)軸6b時(shí)，凸面5b至少在產(chǎn)生相當(dāng)于防反射部2的突起2a的高度的量的變形的期間內(nèi)，在各處大致沿著變形前的凸面5b的形狀的法線P的方向進(jìn)行變形。這樣的圓C1的半徑R1根據(jù)凸面5b的曲率、細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的整體形狀、細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的材質(zhì)的縱向彈性系數(shù)、橫向彈性系數(shù)等條件而不同，因而預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)或仿真等進(jìn)行設(shè)定。[0092]例如在細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5為圖2A所示的接近圓板的扁平形狀的情況下，若設(shè)外周面5c的半徑為Rtl，則優(yōu)選至少滿足&/2 ^ R1 ^ R0的關(guān)系。
[0093]另外，可根據(jù)細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的剛性來(lái)適當(dāng)設(shè)定移動(dòng)軸6b的根數(shù)。作為一例，在圖2B示出了 8根的情況。
[0094]移動(dòng)軸6b的根數(shù)越多，則越能夠使凸面5b在周向上的變形均勻。
[0095]軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c通過(guò)未圖示的支撐部件固定于保持部3的上方。
[0096]另外，軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c與控制移動(dòng)軸6a、6b的進(jìn)退量的模移動(dòng)控制部7電連接。
[0097]作為軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c的具體結(jié)構(gòu)，可采用使用電動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的致動(dòng)器或基于氣缸等流體驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器等的結(jié)構(gòu)。
[0098]模移動(dòng)控制部7具有平行移動(dòng)模式和脫模模式作為控制軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c的控制模式。
[0099]平行移動(dòng)模式是指如下控制模式:調(diào)整移動(dòng)軸6a、6b的相對(duì)位置，以成為細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的凸面5b的曲率與凹透鏡面Ia的曲率大致一致的形狀，形成細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的基準(zhǔn)狀態(tài)，保持該基準(zhǔn)狀態(tài)并使移動(dòng)軸6a、6b的移動(dòng)量同步。由此，細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5沿著鉛直軸平行移動(dòng) 。
[0100]這里，“大致一致”包括凸面5b與凹透鏡面Ia的各曲率一致的情況和各曲率在不會(huì)妨礙成型的范圍內(nèi)存在差異的情況。所謂不會(huì)妨礙成型的范圍是指，在將凸面5b按壓在凹透鏡面Ia上時(shí)，在凹透鏡面Ia與成型面部5a之間形成防反射部2的允許形狀誤差范圍內(nèi)的成型空間。即，由于細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5是由易于變形的橡膠等彈性體形成的，因此即使凸面5b的曲率與凹透鏡面Ia的曲率不同，只要在按壓在凹透鏡面Ia上時(shí)凸面5b跟隨凹透鏡面Ia發(fā)生變形，就不會(huì)妨礙成型。
[0101]脫模模式是以彼此不同的移動(dòng)量獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)移動(dòng)軸6a、6b的控制模式。具體而言，是進(jìn)行固定移動(dòng)軸6a的位置并同步地向鉛直軸上方逐漸提拉各移動(dòng)軸6b的動(dòng)作、和解除移動(dòng)軸6a的位置的固定并追隨移動(dòng)軸6b的移動(dòng)而提拉移動(dòng)軸6a的動(dòng)作的控制模式。
[0102]在本模式中，由于使移動(dòng)軸6b強(qiáng)制位移，因而上表面5d變形為凹面狀，由此基體部5A的整體從基準(zhǔn)狀態(tài)發(fā)生變形。其結(jié)果是，在基體部5A的下部產(chǎn)生應(yīng)力分布，凸面5b發(fā)生變形，凸面5b的平均曲率增大。
[0103]下面說(shuō)明細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的制造方法的一例。
[0104]圖3A~圖3D是示出本發(fā)明第I實(shí)施方式的細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的制造工序的示意性工序說(shuō)明圖。圖3E是圖3D的G部詳細(xì)視圖。圖4A和圖4B是示出本發(fā)明第I實(shí)施方式的細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的接著圖3D的制造工序的示意性工序說(shuō)明圖。
[0105]為了制造細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5，如圖3A所示，制作主基材11，該主基材11是在例如由鎳等金屬構(gòu)成的板部件的一個(gè)板面上形成由與凹透鏡面Ia形狀相同的凹面構(gòu)成的基材表面Ila而得到的。
[0106]接著，如圖3B所示，在主基材11的基材表面Ila上形成細(xì)微結(jié)構(gòu)體12。
[0107]細(xì)微結(jié)構(gòu)體12的形狀是與防反射部2相同的形狀。
[0108]例如在基材表面Ila上涂布抗蝕劑，例如通過(guò)電子射線描繪裝置對(duì)形狀圖案進(jìn)行曝光，然后去除曝光部，由此能夠形成細(xì)微結(jié)構(gòu)體12。
[0109]接著，如圖3C所示，從干蝕刻裝置13沿著基材表面Ila的法線方向照射蝕刻光束13a，進(jìn)行各向異性蝕刻，直到去除細(xì)微結(jié)構(gòu)體12為止。此時(shí)，將主基材11保持于未圖示的搖動(dòng)裝置上，并使其以基材表面Ila的曲率中心為中心搖動(dòng)。
[0110]由此，如圖3D、圖3E所示，在基材表面Ila的各位置處，沿著細(xì)微結(jié)構(gòu)體12的外形，在基材表面Ila的法線方向上進(jìn)行蝕刻，將細(xì)微結(jié)構(gòu)體12的形狀轉(zhuǎn)印到主基材11上。由此形成主基材11的細(xì)微結(jié)構(gòu)部lib。
[0111]以下將形成了細(xì)微結(jié)構(gòu)部Ilb的主基材11稱作主模IlAo
[0112]接著，如圖4A所示，使用主模IlA和對(duì)細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的外周面15c的形狀進(jìn)行轉(zhuǎn)印的?？?4，來(lái)組裝對(duì)細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5進(jìn)行成型的模具15。
[0113]接著，在模具15內(nèi)配置移動(dòng)軸6a、6b，填充成型材料16，進(jìn)行嵌件成型。優(yōu)選在移動(dòng)軸6a、6b的前端部預(yù)先形成適當(dāng)?shù)腻^形狀，以提高與成型材料16的緊密貼合性，防止在成型后脫落。
[0114]在成型材料16硬化后，分解模具15，對(duì)上部連接有移動(dòng)軸6a、6b的細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5進(jìn)行脫模。
[0115]這樣，能夠制造細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5。
[0116]此外，上述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的制造方法僅為一例，可以適當(dāng)進(jìn)行變形。
[0117]例如在形成主模IlA時(shí)，也可以采用鋁陽(yáng)極氧化等選擇性蝕刻來(lái)代替干蝕刻。
[0118]另外，例如本例是通過(guò)與移動(dòng)軸6a、6b —體成型來(lái)制造細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的例子。若將細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5與移動(dòng)軸6a、6b —體成型，則細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5內(nèi)部的材質(zhì)除了嵌件部分之外都是均勻的，因而不易產(chǎn)生外力作用時(shí)各處的變形的各向異性。另外，能夠高精度地預(yù)測(cè)各處的變形。
[0119]但是，在能夠?qū)⑼姑?b的變形形狀控制在允許范圍內(nèi)的情況下，也可以由多種材質(zhì)構(gòu)成細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5或者將多個(gè)部件貼合，來(lái)形成細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5。
[0120]另外，例如在上述嵌件成型中，也可以代替移動(dòng)軸6a、6b而是對(duì)能夠以可拆裝的方式與移動(dòng)軸6a、6b的前端部連接的連接模具進(jìn)行嵌件。這種情況下，可以通過(guò)連接模具將細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5以可拆裝的方式與移動(dòng)軸6a、6b的前端部連接。作為移動(dòng)軸6a、6b與連接模具的連接方法，例如可采用螺合等。
[0121]接著，對(duì)使用本實(shí)施方式的表面加工裝置10的本實(shí)施方式的光學(xué)元件的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0122]圖5A和圖5B是本發(fā)明第I實(shí)施方式的光學(xué)元件的制造方法的示意性工序說(shuō)明圖。圖6A是本發(fā)明第I實(shí)施方式的光學(xué)元件的制造方法的接著圖5B的示意性工序說(shuō)明圖。圖6B是圖6A的H部詳細(xì)視圖，圖6C是圖6A的J部詳細(xì)視圖。圖7A和圖7B是本發(fā)明第I實(shí)施方式的光學(xué)元件的制造方法的接著圖6A的示意性工序說(shuō)明圖。
[0123]本實(shí)施方式的光學(xué)元件的制造方法具有主體加工工序、成型工序和脫模工序。
[0124]主體加工工序是形成具有光學(xué)面的光學(xué)元件主體的工序。
[0125]在本工序中，例如進(jìn)行切削/研磨、玻璃模具成型、樹(shù)脂成型等適當(dāng)?shù)募庸?，形成具有凹透鏡面(光學(xué)面)Ia的透鏡主體(光學(xué)元件主體)I。
[0126]接著進(jìn)行成型工序。細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5具有在能夠變形的基體表面上形成的對(duì)細(xì)微結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)印的成型面。在本工序中，對(duì)光學(xué)面涂布成型用樹(shù)脂，將細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模按壓在光學(xué)面上，使成型用樹(shù)脂硬化。[0127]在本工序中，首先，如圖5A所示，以凹透鏡面Ia朝向細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的姿態(tài)，將透鏡主體I保持于表面加工裝置10的保持部3上。
[0128]此時(shí)，預(yù)先將細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5退避到保持部3上方的退避位置。此外，在本工序中，模移動(dòng)控制部7在平行移動(dòng)模式下控制軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c。
[0129]接著，在凹透鏡面Ia上涂布UV硬化樹(shù)脂20 (成型用樹(shù)脂)。關(guān)于UV硬化樹(shù)脂20的種類，在本實(shí)施方式中，作為一例采用的是PAK-02 (商品名)。
[0130]也可以是，如圖5A所示，將UV硬化樹(shù)脂20呈塊狀地涂布在中心部，如后所述按壓細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5時(shí)，擴(kuò)展涂布到外周部。例如也可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布等預(yù)先在凹透鏡面Ia整體范圍內(nèi)涂布成層狀。
[0131]然后，模移動(dòng)控制部7向軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c發(fā)送控制信號(hào)，如圖5B所75,使移動(dòng)軸6a、6b向鉛直下方移動(dòng)，使細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5下降。
[0132]此時(shí)，由于在平行移動(dòng)模式下控制軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c，因此成型面部5a的凸面5b (圖5B中未圖示)保持與凹透鏡面Ia的曲率大致一致的曲率進(jìn)行下降。
[0133]因此，細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的凸面5b隔著UV硬化樹(shù)脂20被按壓在凹透鏡面Ia上，凸面5b與凹透鏡面Ia緊密貼合。
[0134]在細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5下降到凸面5b與凹透鏡面Ia緊密貼合后，模移動(dòng)控制部7停止基于軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c的細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的下降。
[0135]由此，UV硬化樹(shù)脂20被填充到形成于成型面部5a與凹透鏡面Ia之間的成型空間中。
[0136]因此，模移動(dòng)部6、模移動(dòng)控制部7構(gòu)成模按壓部，該模按壓部使細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5相對(duì)于涂布有UV硬化樹(shù)脂20的凹透鏡面Ia相對(duì)移動(dòng)，使凹透鏡面Ia與UV硬化樹(shù)脂20緊密貼合。
[0137]另外，模移動(dòng)部6的移動(dòng)軸6a構(gòu)成按壓細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的中心部的中心按壓部件。
[0138]接著，點(diǎn)亮UV光源4。由此，紫外線光從孔部3a射入到透鏡主體I中，紫外線光從透鏡主體I的內(nèi)部照射到凹透鏡面la。
[0139]其結(jié)果是，填充在被凹透鏡面Ia和成型面部5a夾住的成型空間內(nèi)的UV硬化樹(shù)脂20發(fā)生光硬化，在凹透鏡面Ia上形成防反射部2。
[0140]因此，UV光源4構(gòu)成使被夾在凹透鏡面Ia與細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的成型面部5a之間的UV硬化樹(shù)脂20硬化的樹(shù)脂硬化部。
[0141]UV硬化樹(shù)脂20的硬化結(jié)束后，熄滅UV光源4。
[0142]以上成型工序結(jié)束。
[0143]接著進(jìn)行脫模工序。在本工序中，使與成型面的面頂有關(guān)的力矩對(duì)細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模進(jìn)行作用，使基體變形，從而使細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模從其外周側(cè)起在凹凸形狀延伸的方向上逐漸離開(kāi)凹透鏡面la，進(jìn)行細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的脫模。
[0144]在本工序中，模移動(dòng)控制部7在脫模模式下控制軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c。
[0145]S卩，如圖6A所不，固定移動(dòng)軸6a的位置,使各移動(dòng)軸6b逐漸向鉛直上方移動(dòng)。由此，與移動(dòng)軸6b連接的基體部5A的上部和移動(dòng)軸6b —起被提拉。因此，在基體部5A的上部，朝向鉛直上方的外力Fq在移動(dòng)軸6b的各連接位置Q處進(jìn)行作用，提拉基體部5A的上部。另一方面，由于移動(dòng)軸6a不移動(dòng)，因而所連接的中心軸線Z上的連接位置S的位置被固定。其結(jié)果是，伴隨移動(dòng)軸6b的移動(dòng)，基體部5A的上部逐漸變形為凹面狀。
[0146]與此相對(duì)，如圖6A、圖6B所示，在作為基體部5A的下表面的成型面部5a中，由于中心軸線Z上的面頂T被按壓在凹透鏡面Ia上而被限制移動(dòng)，因此，由于外力Fq使得繞面頂T的力矩作用在基體部5A上。
[0147]因此，如圖6C所示，在基體部5A的下部產(chǎn)生的應(yīng)力成為由外力Fq產(chǎn)生的向鉛直上方的應(yīng)力oQ、與由于成型面部5a和防反射部2的緊密貼合所導(dǎo)致的限制而產(chǎn)生的沿著凸面5b的應(yīng)力σ τ的合成應(yīng)力σ。
[0148]因此，通過(guò)適當(dāng)設(shè)定外力Fq的大小，能夠使得合成應(yīng)力σ的方向在成型面部5a的外周側(cè)與凹透鏡面Ia的法線N的方向大致一致。
[0149]這樣，當(dāng)提拉移動(dòng)軸6b時(shí)，外周側(cè)的成型面部5a在凹透鏡面Ia的大致法線N的方向上被牽拉。因此，在防反射部2的突起2a與成型面部5a的孔部5e之間不易產(chǎn)生摩擦，因而成型面部5a和防反射部2能夠在不受到較大的脫模阻力的情況下，從成型面部5a的外周側(cè)起逐漸分離開(kāi)。因此，將不損傷突起2a的情況下，從細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5脫模。
[0150]這樣，在本實(shí)施方式中，通過(guò)基體部5A的變形，將成型面部5a沿朝向中心軸線Z的上方向剝離，從而進(jìn)行脫模。此時(shí)，伴隨移動(dòng)軸6b的移動(dòng)，成型面部5a的凸面5b的曲率變大。
[0151]此時(shí)，根據(jù)凹透鏡面Ia的有效直徑、基體部5A的材料常數(shù)、移動(dòng)軸6a的移動(dòng)速度等條件，曲率的變化方式略有不同。
[0152]例如，在基體部5A的材質(zhì)較硬或成型面部5a與防反射部2的緊密貼合力較小的情況下，凸面5b的變形在各處一起進(jìn)展，凸面5b的曲率整體發(fā)生變化。這種情況下，成型面部5a的離開(kāi)在外周側(cè)和內(nèi)周側(cè)大致同時(shí)發(fā)生。
[0153]另一方面，在基體部5A的材質(zhì)較軟或成型面部5a與防反射部2的緊密貼合力較大的情況下，凸面5b的變形從外周側(cè)逐漸傳遞至內(nèi)周側(cè)，因而凸面5b的曲率從外周側(cè)起逐漸增大，在中心部保持成型面部5a與防反射部2緊密貼合的狀態(tài)下，從外周側(cè)逐漸離開(kāi)。這種情況下，凸面5b的曲率局部地發(fā)生變化。
[0154]關(guān)于采用何種方式進(jìn)行脫模，可以根據(jù)凹透鏡面Ia的形狀和防反射部2的脫模性等適當(dāng)進(jìn)行選擇。
[0155]模移動(dòng)部6、模移動(dòng)控制部7構(gòu)成模變形部，該模變形部使與凸面5b的面頂T有關(guān)的力矩對(duì)細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5進(jìn)行作用，使基體部5A變形，以使得成型面部5a從基體部5A的外周側(cè)起在突起2a延伸的方向上逐漸離開(kāi)UV硬化樹(shù)脂20。
[0156]這樣，如圖7A所示，在成型面部5a脫模進(jìn)展到中心軸線Z附近后，模移動(dòng)控制部7解除移動(dòng)軸6a的位置的固定，追隨移動(dòng)軸6b而提拉移動(dòng)軸6a。由此，成型面部5a的中心軸線Z附近的成型面部5a從凹透鏡面Ia的光軸O附近的防反射部2離開(kāi)。
[0157]因此，模移動(dòng)部6、模移動(dòng)控制部7構(gòu)成脫模移動(dòng)部，該脫模移動(dòng)部在分離進(jìn)展到成型面部5a的中心部時(shí)，使細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5與保持部3進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，使它們?cè)诠廨SO的方向上分離。
[0158]以上，防反射部2的脫模結(jié)束。
[0159]在成型面部5a的整個(gè)面離開(kāi)防反射部2后，脫模工序結(jié)束。[0160]由此制造出透鏡IA。
[0161]接著，如圖7B所示，模移動(dòng)控制部7解除脫模模式，轉(zhuǎn)移到平行移動(dòng)模式。S卩，將移動(dòng)軸6a、6b的位置恢復(fù)到基準(zhǔn)狀態(tài)，使細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5平行移動(dòng)至退避位置并進(jìn)行待機(jī)。
[0162]然后將透鏡IA從保持部3取下。在其他透鏡主體I上形成防反射部2的情況下，同樣地重復(fù)上述成型工序、脫模工序。
[0163]根據(jù)本實(shí)施方式的光學(xué)元件的制造方法，使用在能夠變形的基體部5A的表面上具有轉(zhuǎn)印了作為細(xì)微結(jié)構(gòu)的防反射部2的形狀的成型面部5a的細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5，來(lái)進(jìn)行防反射部2的成型，使基體部5A變形，從而能夠使細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5從其外周部起在防反射部2的突起2a延伸的方向上逐漸離開(kāi)來(lái)進(jìn)行脫模。
[0164]因此，對(duì)在透鏡IA的具有曲率的凹透鏡面Ia上集合了在與光軸O交叉的方向上延伸的突起2a的防反射部2進(jìn)行脫模時(shí)，即使在光軸O方向上拔取細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5，由于脫模阻力較小，因而也能夠容易地進(jìn)行脫模。另外，能夠在不損傷防反射部2的突起2a的情況下進(jìn)行脫模。另外，能夠在不使突起2a的形狀精度變差的情況下進(jìn)行脫模。
[0165]另外，由于能夠形成由在凹透鏡面Ia的法線N的方向上延伸的突起2a的集合體構(gòu)成的防反射部2，因此與使用多層膜或者使用僅由在光軸方向上延伸的突起構(gòu)成的防反射結(jié)構(gòu)的情況相比，能夠提高透鏡IA的凹透鏡面Ia的防反射特性。
[0166]另外，根據(jù)本實(shí)施方式的表面加工裝置10，細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的基體部5A和成型面部5a由彈性系數(shù)低且易于變形的彈性體形成。由此，即使成型面部5a的凸面5b的曲率與凹透鏡面Ia的曲率不同，通過(guò)將成型面部5a按壓在透鏡IA上，基體部5A和成型面部5a也能夠進(jìn)行變形，從而與凹透鏡面Ia緊密貼合。因此，例如在成型面部5a或凹透鏡面Ia的形狀存在制造誤差的情況下，也能形成具有穩(wěn)定形狀的防反射部2。
[0167]另外，表面加工裝置10能夠通過(guò)模移動(dòng)部6使得基體部5A和成型面部5a變形，因此，通過(guò)調(diào)整移動(dòng)軸6a、6b的基準(zhǔn)狀態(tài)的位置關(guān)系，能夠修正成型面部5a的凸面5b的形狀。因此，能夠降低細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的制造成本，并提高防反射部2的成型精度。
[0168][第2實(shí)施方式]
[0169]下面對(duì)本發(fā)明第2實(shí)施方式的光學(xué)元件的表面加工裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0170]圖8是示出本發(fā)明第2實(shí)施方式的光學(xué)元件的表面加工裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
[0171]如圖8所示，本實(shí)施方式的表面加工裝置IOA具有模移動(dòng)部26(模按壓部、模變形部、脫模移動(dòng)部)，來(lái)代替上述第I實(shí)施方式的表面加工裝置10的模移動(dòng)部6。
[0172]模移動(dòng)部26具有移動(dòng)軸26b、軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)26c，來(lái)代替上述第I實(shí)施方式的模移動(dòng)部6的移動(dòng)軸6b、軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c。
[0173]下面以與上述第I實(shí)施方式的不同之處為中心進(jìn)行說(shuō)明。
[0174]移動(dòng)軸26b在使上述第I實(shí)施方式的移動(dòng)軸6b的上端部朝向中心軸線Z的斜上方向上延伸。
[0175]軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)26c與上述第I實(shí)施方式的軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c同樣地使移動(dòng)軸6a進(jìn)退，并使各移動(dòng)軸26b在各自的軸向上進(jìn)退移動(dòng)。關(guān)于軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)26c的結(jié)構(gòu)，除了移動(dòng)方向以外，可采用與上述第I實(shí)施方式的軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c相同的結(jié)構(gòu)。[0176]通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，在表面加工裝置IOA中，使移動(dòng)軸26b在斜上方向上移動(dòng)，由此能夠在連接位置Q處使外力Fq’進(jìn)行作用，產(chǎn)生繞面頂T的力矩。因此能夠在朝向中心軸線Z的斜上方向上提拉細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的上部。
[0177]優(yōu)選的是，移動(dòng)軸26b的傾斜方向是使得移動(dòng)軸26b的中心軸的延長(zhǎng)線與成型面部5a變形前的凸面5b的法線大致一致(包含一致的情況)的朝向。
[0178]根據(jù)本實(shí)施方式的表面加工裝置10A，能夠與上述第I實(shí)施方式同樣地制造透鏡IA0
[0179]在本實(shí)施方式中，由于在朝向中心軸線Z的斜上方向上提拉移動(dòng)軸26b，因此使成型面部5a沿著凸面5b變形前的法線方向移動(dòng)的控制變得更為容易。
[0180][第3實(shí)施方式]
[0181]下面對(duì)本發(fā)明第3實(shí)施方式的光學(xué)元件的表面加工裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0182]圖9是示出本發(fā)明第3實(shí)施方式的光學(xué)元件的表面加工裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
[0183]如圖9所示，本實(shí)施方式的表面加工裝置IOB具有模移動(dòng)部36(模按壓部、模變形部、脫模移動(dòng)部)，來(lái)代替上述第I實(shí)施方式的表面加工裝置10的模移動(dòng)部6。
[0184]模移動(dòng)部36具有移動(dòng)軸36b、軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)36c，來(lái)代替上述第I實(shí)施方式的模移動(dòng)部6的移動(dòng)軸6b、軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c。
[0185]下面以與上述第I實(shí)施方式的不同之處為中心進(jìn)行說(shuō)明。
[0186]將移動(dòng)軸36b設(shè)置于對(duì)細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的外周面5c的周向進(jìn)行等分的多個(gè)位置處，并使其在通過(guò)細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的中心軸線Z的水平線上進(jìn)退。
[0187]在外周面5c的接近上端側(cè)的位置處，將各移動(dòng)軸36b排列配置在同一個(gè)水平面上。
[0188]軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)36c與上述第I實(shí)施方式的軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c同樣地使移動(dòng)軸6a進(jìn)退，并使各移動(dòng)軸36b在各自的軸向上進(jìn)退移動(dòng)。關(guān)于軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)36c的結(jié)構(gòu)，除了移動(dòng)方向以外，可采用與上述第I實(shí)施方式的軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c相同的結(jié)構(gòu)。
[0189]通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，在表面加工裝置IOB中，使移動(dòng)軸36b朝向中心軸線Z移動(dòng)，由此能夠在外周面5c的連接位置U處使外力Fu進(jìn)行作用，產(chǎn)生繞面頂T的力矩。因此，通過(guò)朝向中心側(cè)壓縮細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的外周側(cè)的側(cè)面，能夠在朝向中心軸線Z的斜上方向上提拉下方側(cè)的基體部5A。
[0190]本實(shí)施方式在細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的材質(zhì)為泊松(Poisson)比比較大的橡膠材料時(shí)特別有效。
[0191]移動(dòng)軸36b的移動(dòng)方向不限于水平方向，只要能夠向中心側(cè)按壓外周面5c即可。例如，若采用在朝向中心的斜上方向上移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，即使不是泊松比特別大的材質(zhì)，也能夠在朝向中心軸線Z的斜上方向上提拉下方側(cè)的基體部5A。
[0192]根據(jù)本實(shí)施方式的表面加工裝置10B，能夠與上述第I實(shí)施方式同樣地制造透鏡IA0
[0193]在本實(shí)施方式中，例如在透鏡IA的透鏡直徑較小且細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的上表面5d較窄的情況也能夠容易地進(jìn)行應(yīng)用，因此，特別適用于直徑較小的光學(xué)元件的制造。
[0194][第4實(shí)施方式][0195]下面對(duì)本發(fā)明第4實(shí)施方式的光學(xué)元件的表面加工裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0196]圖1OA是示出本發(fā)明第4實(shí)施方式的光學(xué)元件的表面加工裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖，圖1OB是示出本發(fā)明第4實(shí)施方式的光學(xué)元件的表面加工裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)的示意性動(dòng)作說(shuō)明圖。
[0197]如圖1OA所示，本實(shí)施方式的表面加工裝置IOC具有細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模45、模移動(dòng)部46 (模按壓部、脫模移動(dòng)部)，來(lái)代替上述第I實(shí)施方式的表面加工裝置10的細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5、模移動(dòng)部6，并且追加了流體供給部47 (模變形部)。
[0198]下面以與上述第I實(shí)施方式的不同之處為中心進(jìn)行說(shuō)明。
[0199]細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模45從上述第I實(shí)施方式的細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5中去除了移動(dòng)軸6b，并在基體部5A的內(nèi)部追加了環(huán)狀空洞部45a。
[0200]環(huán)狀空洞部45a是具有圓狀或橢圓狀截面的圓環(huán)狀空間，是以中心軸線Z為中心形成的。在環(huán)狀空洞部45a的上部貫通由金屬管等構(gòu)成的流體供給管47a，能夠通過(guò)流體供給管47a在與外部之間進(jìn)行流體的流入和排出。
[0201]模移動(dòng)部46去除了上述第I實(shí)施方式的模移動(dòng)部6的移動(dòng)軸6b，具有軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)46c來(lái)代替軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c。
[0202]軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)46c從上述第I實(shí)施方式的軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6c中刪除了使移動(dòng)軸6b進(jìn)退的功能。
[0203]流體供給部47向流體供給管47a輸送流體或從流體供給管47a吸取流體。雖然省略了流體供給部47的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖示，但是，例如具有貯存流體的流體貯存部、對(duì)流體供給管47a輸送或吸取流體的泵部、控制泵部的動(dòng)作的壓力控制部。
[0204]作為流體供給部47提供的流體，例如可以是空氣等氣體，也可以是例如水等液體。在本實(shí)施方式中，作為一例，流體供給部47提供空氣，控制氣壓，從而能夠控制環(huán)狀空洞部45a的容積。
[0205]通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，在表面加工裝置IOC中，如圖1OA所示，將環(huán)狀空洞部45a內(nèi)保持為一定的氣壓，由此能夠使成型面部5a成為沿著凹透鏡面Ia的形狀的形狀，與上述第I實(shí)施方式同樣地進(jìn)行成型工序。
[0206]另外，在進(jìn)行脫模工序時(shí)，如圖1OB所示，通過(guò)流體供給部47吸取環(huán)狀空洞部45a內(nèi)的空氣，從而使環(huán)狀空洞部45a的容積收縮。
[0207]由此，在環(huán)狀空洞部45a的內(nèi)周面上，在朝向中心軸線Z的斜上方向上提拉的外力FV作用于與成型面部5a相對(duì)的部分V。
[0208]外力Fv產(chǎn)生繞面頂T的力矩，因而與上述第I實(shí)施方式同樣地，能夠在朝向中心軸線Z的斜上方向上提拉部分V的下方側(cè)的基體部5A。
[0209]因此能夠與上述第I實(shí)施方式同樣地進(jìn)行脫模工序。
[0210]在本實(shí)施方式中，模移動(dòng)部46構(gòu)成模按壓部、脫模移動(dòng)部，流體供給部47構(gòu)成模變形部。
[0211]根據(jù)本實(shí)施方式的表面加工裝置10C，通過(guò)流體供給部47使細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模45的內(nèi)部變形，因此能夠在接近成型面部5a的位置控制基體部5A的變形。
[0212]在本實(shí)施方式中，通過(guò)在I處位置設(shè)置環(huán)狀空洞部45a的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是，也可以進(jìn)一步同心圓狀地在多個(gè)位置處配置環(huán)狀空洞部45a。[0213]這種情況下，通過(guò)依次切換控制多個(gè)環(huán)狀空洞部45a的變形，能夠使從外周側(cè)朝向中心部進(jìn)行脫模時(shí)的成型面部5a的變形細(xì)微地逐漸變化，因此能夠進(jìn)一步降低脫模對(duì)于防反射部2的負(fù)荷。
[0214]在上述各實(shí)施方式的說(shuō)明中，通過(guò)光學(xué)元件為透鏡時(shí)的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是，通過(guò)本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法制造出的光學(xué)元件不限于透鏡。例如也可以是反射鏡、棱鏡、濾色鏡等光學(xué)元件。
[0215]另外，在上述各實(shí)施方式的說(shuō)明中，作為一例，通過(guò)光學(xué)元件的光學(xué)面為凹球面時(shí)的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是，不限于凹球面，也可以是非球面。另外，還可以是凸面。
[0216]在光學(xué)面為凸面的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能容易理解與上述說(shuō)明的不同之處。例如，在光學(xué)面為凹面的情況下，細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5的成型面部5a形成為凹面。因此，使與凹面的面頂有關(guān)的力矩進(jìn)行作用，以使得成型面部5a的凹面的曲率變大的方式使基體部5A變形，從而能夠使它們?cè)诜婪瓷洳?的突起2a延伸的方向上分離。
[0217]另外，在上述各實(shí)施方式的說(shuō)明中，通過(guò)細(xì)微結(jié)構(gòu)為由圓錐狀的突起2a構(gòu)成的防反射部2時(shí)的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是，為了形成防反射結(jié)構(gòu)，只要是折射率在透鏡表面附近發(fā)生變化的形狀即可，不限于圓錐狀，可優(yōu)選采用三角錐狀、四角錐狀等錘體。
[0218]另外，在上述各實(shí)施方式的說(shuō)明中，通過(guò)細(xì)微結(jié)構(gòu)為防反射結(jié)構(gòu)時(shí)的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是，細(xì)微結(jié)構(gòu)不限于錘體，只要是通過(guò)納米壓印技術(shù)形成的凹凸形狀即可，例如可采用圓柱、圓柱孔、錘體反轉(zhuǎn)得到的孔形狀、吊鐘形狀等凹凸形狀。
[0219]因此，細(xì)微結(jié)構(gòu)不限于防反射結(jié)構(gòu)。
[0220]另外，在上述各實(shí)施方式的說(shuō)明中，通過(guò)沿鉛直軸配置光學(xué)元件的光軸并使細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模沿著鉛直軸移動(dòng)時(shí)的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是，這種位置關(guān)系僅為一例，只要相對(duì)的位置關(guān)系相同，也可以將各部件配置成不同的朝向。
[0221]另外，在上述第1、第2實(shí)施方式的說(shuō)明中，通過(guò)將移動(dòng)軸6b、26b配置于I個(gè)圓C1上時(shí)的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是，也可以采用設(shè)置于構(gòu)成同心圓的多個(gè)圓上的結(jié)構(gòu)。這種情況下，使各圓上的移動(dòng)軸從外周側(cè)向中心部慢慢移動(dòng)，從而能夠更細(xì)致地控制成型面部5a的變形量，因此能夠進(jìn)一步降低脫模對(duì)防反射部2的負(fù)荷。
[0222]另外，在上述各實(shí)施方式的說(shuō)明中，通過(guò)將光學(xué)元件固定并使細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模移動(dòng)的情況的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是，也可以將移動(dòng)軸6a置換為固定軸，設(shè)置使保持部3相對(duì)于細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5進(jìn)退的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，來(lái)構(gòu)成模按壓部、脫模移動(dòng)部。
[0223]另外，也可以是，以能夠移動(dòng)的方式分別支撐細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模5和保持部3，由這兩方構(gòu)成模按壓部、脫模移動(dòng)部。
[0224]另外，在上述各實(shí)施方式的說(shuō)明中，通過(guò)在基體部5A的表面上以與基體部相同的材質(zhì)形成成型面部5a的情況的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是，基體也可以采用通過(guò)將材質(zhì)相同或不同的多個(gè)彈性體進(jìn)行貼合或成型而一體化后的結(jié)構(gòu)。
[0225]另外，對(duì)于在上述實(shí)施方式中說(shuō)明的全部結(jié)構(gòu)要素，可以在本發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)適當(dāng)組合或刪除來(lái)進(jìn)行實(shí)施。
[0226]產(chǎn)業(yè)上的可用性
[0227]根據(jù)上述光學(xué)元件的制造方法和表面加工裝置，使用在能夠變形的基體表面上形成有轉(zhuǎn)印細(xì)微結(jié)構(gòu)的成型面的細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模，來(lái)進(jìn)行細(xì)微結(jié)構(gòu)的成型，使基體變形，從而能夠使細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模從其外周側(cè)起在凹凸形狀延伸的方向上逐漸離開(kāi)，進(jìn)行脫模。其結(jié)果是起到如下效果:能夠在具備具有曲率的光學(xué)面的光學(xué)元件的光學(xué)面上容易地形成在與光軸交叉的方向上延伸的凹凸形狀的細(xì)微結(jié)構(gòu)。
[0228]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0229]1:透鏡主體(光學(xué)元件主體)
[0230]IA:透鏡(光學(xué)元件)
[0231]Ia:凹透鏡面(具有曲率的光學(xué)面)
[0232]2:防反射部(細(xì)微結(jié)構(gòu)、防反射結(jié)構(gòu))
[0233]2a:突起(錘體)
[0234]3:保持部
[0235]4:UV 光源
[0236]5、45:細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模
[0237]5A:基體部(基體)
[0238]5a:成型面部(成型面)
[0239]5e:孔部
[0240]6、26、36、46:模移動(dòng)部
[0241]6a:移動(dòng)軸(中心按壓部件)
[0242]7:模移動(dòng)控制部
[0243]10、10A、10B、IOC:表面加工裝置
[0244]20:UV硬化樹(shù)脂(成型用樹(shù)脂)
[0245]N、P:法線
[0246]O:光軸
[0247]T:面頂
[0248]Z:中心軸線
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)元件的制造方法，該光學(xué)元件在具有曲率的光學(xué)面上具備在與光軸交叉的方向上延伸的凹凸形狀的細(xì)微結(jié)構(gòu)，該光學(xué)元件的制造方法具有: 主體加工工序，形成具有所述光學(xué)面的光學(xué)元件主體； 成型工序，在所述光學(xué)面上涂布成型用樹(shù)脂，將在能夠變形的基體的表面上形成有轉(zhuǎn)印所述細(xì)微結(jié)構(gòu)的成型面的細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模按壓在所述光學(xué)面上，使所述成型用樹(shù)脂硬化；以及 脫模工序，使與所述成型面的面頂有關(guān)的力矩對(duì)所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模進(jìn)行作用，使所述基體變形，由此使所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模從其外周側(cè)起在所述凹凸形狀延伸的方向上逐漸離開(kāi)，進(jìn)行所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的脫模。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的制造方法， 在所述脫模工序中，至少在從所述外周側(cè)對(duì)所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模進(jìn)行脫模時(shí)，按住所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的中心部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)元件的制造方法， 在所述脫模工序中，通過(guò)使所述力矩進(jìn)行作用，使形成有所述成型面的所述基體的表面的局部的曲率從所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的外周側(cè)起發(fā)生變化，使所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模在所述凹凸形狀延伸的方向上逐漸離開(kāi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的制造方法， 所述細(xì)微結(jié)構(gòu)是集合了錘體的防反射結(jié)構(gòu)。
5.一種光學(xué)元件的表面加工裝置，其用于在具有曲率的光學(xué)面上形成在與光軸交叉的方向上延伸的凹凸形狀的細(xì)微結(jié)構(gòu)，該光學(xué)元件的表面加工裝置具有: 保持部，其保持具有所述光學(xué)面且在所述光學(xué)面上涂布有成型用樹(shù)脂的光學(xué)元件主體； 細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模，其具有成型面，該成型面形成于能夠變形的基體的表面上，對(duì)所述細(xì)微結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)?。? 模按壓部，其使所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模相對(duì)于涂布了所述成型用樹(shù)脂的所述光學(xué)面進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，使所述成型面與所述成型用樹(shù)脂緊密貼合； 樹(shù)脂硬化部，其使夾在所述光學(xué)面與所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的所述成型面之間的所述成型用樹(shù)脂硬化； 模變形部，其使與所述成型面的面頂有關(guān)的力矩對(duì)所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模進(jìn)行作用，使所述基體變形，以使得從所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的外周側(cè)起在所述凹凸形狀延伸的方向上所述成型面逐漸離開(kāi)成型用樹(shù)脂；以及 脫模移動(dòng)部，在通過(guò)所述模變形部使分離進(jìn)展到所述成型面的中心部時(shí)，所述脫模移動(dòng)部使所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模與所述保持部進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，使它們?cè)谒龉廨S方向上分離。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)元件的表面加工裝置，所述模變形部具有: 中心按壓部件，其按壓所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的中心部；以及 外周側(cè)移動(dòng)部件，其使所述細(xì)微結(jié)構(gòu)形成用模的外周側(cè)向所述光學(xué)面的上方移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的光學(xué)元件的表面加工裝置， 所述細(xì)微結(jié)構(gòu)是集合了錘體的防反射結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】G02B1/11GK103635835SQ201280033092
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月22日
【發(fā)明者】尾崎元章, 關(guān)博之 申請(qǐng)人:奧林巴斯株式會(huì)社