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JP2014174225A - Fresnel lens and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2014174225A
JP2014174225A JP2013044599A JP2013044599A JP2014174225A JP 2014174225 A JP2014174225 A JP 2014174225A JP 2013044599 A JP2013044599 A JP 2013044599A JP 2013044599 A JP2013044599 A JP 2013044599A JP 2014174225 A JP2014174225 A JP 2014174225A
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JP
Japan
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molecular film
fresnel
lens
film part
fresnel lens
Prior art date
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Application number
JP2013044599A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Sakai
哲男 坂井
Naotada Okada
直忠 岡田
Naoya Hayamizu
直哉 速水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a Fresnel lens capable of improving uniformity of a shading part and a manufacturing method thereof.SOLUTION: The Fresnel lens has multiple Fresnel faces, rise faces each of which is provided between the multiple Fresnel faces adjacent to each other, a first molecular film part having multiple molecules arranged in a single layer and a second molecular film part having molecules each of which is chemically bonded to each of the multiple molecules of the first molecular film for absorbing visible light.

Description

後述する実施形態は、概ね、フレネルレンズ、及びその製造方法に関する。   Embodiments to be described later generally relate to a Fresnel lens and a method for manufacturing the same.

デジタルカメラなどに用いられるCMOSイメージセンサ(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor)や、投射型表示装置などの光学装置においては、軽量化や薄型化などのためにフレネルレンズ(Fresnel lens)が用いられている。
フレネルレンズは、集光する機能を有するフレネル面と、隣接するフレネル面同士を接続するライズ面とを有する。
ここで、光がライズ面に入射すると、光がライズ面で屈折したり全反射したりして迷光が発生し、2重像(ゴースト)が発生する要因となる。
そのため、ライズ面に遮光部を設けて迷光の発生を抑制する技術が提案されている。
しかしながら、ライズ面に設けられた遮光部の厚み寸法や密度のバラツキが大きい、すなわち、遮光部の均一性が低いという問題がある。
Fresnel lenses are used in optical devices such as CMOS image sensors (Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensors) and projection display devices used in digital cameras to reduce weight and thickness. .
The Fresnel lens has a Fresnel surface having a condensing function and a rise surface that connects adjacent Fresnel surfaces.
Here, when light is incident on the rise surface, the light is refracted or totally reflected by the rise surface, stray light is generated, and a double image (ghost) is generated.
Therefore, a technique has been proposed in which a light blocking portion is provided on the rise surface to suppress the generation of stray light.
However, there is a problem that variations in the thickness dimension and density of the light shielding portion provided on the rise surface are large, that is, the uniformity of the light shielding portion is low.

特開平07−306307号公報JP 07-306307 A

本発明が解決しようとする課題は、遮光部の均一性を向上させることができるフレネルレンズ、及びその製造方法を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a Fresnel lens capable of improving the uniformity of the light-shielding portion and a method for manufacturing the same.

実施形態に係るフレネルレンズは、複数のフレネル面と、隣接する前記複数のフレネル面同士の間に設けられたライズ面と、前記ライズ面に設けられ、単層配列した複数の分子を有する第1の分子膜部と、前記第1の分子膜部の複数の分子のそれぞれに化学結合し、可視光を吸収する分子を有する第2の分子膜部と、を備えている。   The Fresnel lens according to the embodiment includes a plurality of Fresnel surfaces, a rise surface provided between the adjacent Fresnel surfaces, and a plurality of molecules provided on the rise surface and arranged in a single layer. And a second molecular film part having a molecule that is chemically bonded to each of the plurality of molecules of the first molecular film part and absorbs visible light.

(a)、(b)は、第1の実施形態に係るフレネルレンズ1を例示するための模式図である。(A), (b) is a schematic diagram for illustrating the Fresnel lens 1 which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るフレネルレンズ1を例示するための模式図である。It is a mimetic diagram for illustrating Fresnel lens 1 concerning a 1st embodiment. 第2の実施形態に係るフレネルレンズ21を例示するための模式図である。It is a mimetic diagram for illustrating Fresnel lens 21 concerning a 2nd embodiment. (a)〜(d)は、第3の実施形態に係るフレネルレンズの製造方法を例示するための模式工程断面図である。(A)-(d) is a schematic process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the Fresnel lens which concerns on 3rd Embodiment.

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
[第1の実施形態]
図1、図2は、第1の実施形態に係るフレネルレンズ1を例示するための模式図である。
図1(a)は、フレネルレンズ1の正面図である。
図1(b)は、図1(a)におけるA−A線断面図である。
図2は、図1(b)におけるB部の模式拡大図である。
Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
[First embodiment]
1 and 2 are schematic views for illustrating the Fresnel lens 1 according to the first embodiment.
FIG. 1A is a front view of the Fresnel lens 1.
FIG.1 (b) is the sectional view on the AA line in Fig.1 (a).
FIG. 2 is a schematic enlarged view of a portion B in FIG.

図1(a)、図1(b)、図2に示すように、フレネルレンズ1は、レンズ部11、レンズ部12、および遮光部15を有する。
フレネルレンズ1の正面から見た場合の外形は円形を呈している。ただし、フレネルレンズ1の正面から見た場合の外形は円形に限定されるわけではなく、フレネルレンズ1が設けられる光学装置に応じて適宜変更することができる。フレネルレンズ1の正面から見た場合の外形は、例えば、矩形などとすることもできる。
As shown in FIG. 1A, FIG. 1B, and FIG. 2, the Fresnel lens 1 includes a lens unit 11, a lens unit 12, and a light shielding unit 15.
The external shape when viewed from the front of the Fresnel lens 1 is circular. However, the outer shape when viewed from the front of the Fresnel lens 1 is not limited to a circle, and can be changed as appropriate according to the optical device in which the Fresnel lens 1 is provided. The outer shape when viewed from the front of the Fresnel lens 1 may be, for example, a rectangle.

レンズ部11は、フレネルレンズ1の一方の面13の中央部分に設けられている。レンズ部11の表面形状は、凸レンズの光軸近傍の曲面形状とすることができる。この場合、レンズ部11の光軸は、フレネルレンズ1の光軸1aと一致している。ただし、レンズ部11の表面形状は、これに限定されるわけではない。レンズ部11の表面形状は、フレネルレンズ1が設けられる光学装置の用途などに応じて任意の曲面形状や傾斜面形状とすることができる。例えば、レンズ部11の表面形状は、凹レンズの光軸近傍の曲面形状とすることもできるし、互いに逆方向に傾斜する2つのフレネル面より構成されるものとすることもできる。   The lens unit 11 is provided at the center of one surface 13 of the Fresnel lens 1. The surface shape of the lens unit 11 can be a curved shape in the vicinity of the optical axis of the convex lens. In this case, the optical axis of the lens unit 11 coincides with the optical axis 1 a of the Fresnel lens 1. However, the surface shape of the lens unit 11 is not limited to this. The surface shape of the lens unit 11 can be an arbitrary curved surface shape or an inclined surface shape depending on the use of the optical device provided with the Fresnel lens 1. For example, the surface shape of the lens unit 11 may be a curved surface shape in the vicinity of the optical axis of the concave lens, or may be composed of two Fresnel surfaces that are inclined in opposite directions.

レンズ部12は、レンズ部11の周囲に複数設けられている。レンズ部12の正面から見た場合の外形は円環状を呈している。複数のレンズ部12は、フレネルレンズ1の光軸1aに対して、同軸となるように設けられている。
レンズ部12は、フレネル面12aと、ライズ面12bを有する。
A plurality of lens units 12 are provided around the lens unit 11. The outer shape when viewed from the front of the lens unit 12 has an annular shape. The plurality of lens portions 12 are provided so as to be coaxial with the optical axis 1 a of the Fresnel lens 1.
The lens unit 12 has a Fresnel surface 12a and a rise surface 12b.

フレネル面12aは、傾斜面とすることができる。フレネル面12aの傾斜角度(フレネルレンズ1の光軸1aに垂直な方向に対する角度)は、例えば、傾斜面が、フレネルレンズ1の焦点距離に対応する曲率半径を有する曲面の対応部分に近似する様な角度とすることができる。
ライズ面12bは、隣接する複数のフレネル面12a同士の間に設けられている。
図1、図2に例示をしたフレネル面12aおよびライズ面12bは平面からなるが、フレネル面12aおよびライズ面12bの少なくともいずれかが曲面よりなるものであってもよい。
The Fresnel surface 12a can be an inclined surface. The inclination angle of the Fresnel surface 12a (the angle with respect to the direction perpendicular to the optical axis 1a of the Fresnel lens 1) is such that, for example, the inclined surface approximates a corresponding portion of a curved surface having a radius of curvature corresponding to the focal length of the Fresnel lens 1. It is possible to make an angle.
The rise surface 12b is provided between a plurality of adjacent Fresnel surfaces 12a.
The Fresnel surface 12a and the rise surface 12b illustrated in FIGS. 1 and 2 are flat surfaces, but at least one of the Fresnel surface 12a and the rise surface 12b may be a curved surface.

フレネルレンズ1の面13に対峙する面14は、平面となっている。ただし、面14は、平面に限定されるわけではない。面14にもレンズ部11、レンズ部12、および遮光部15を設けることもできる。   A surface 14 facing the surface 13 of the Fresnel lens 1 is a flat surface. However, the surface 14 is not limited to a flat surface. The lens portion 11, the lens portion 12, and the light shielding portion 15 can also be provided on the surface 14.

レンズ部11およびレンズ部12は、透光性を有する材料から形成されている。レンズ部11およびレンズ部12は、例えば、アクリル樹脂やポリエチレンなどの有機材料、ガラスなどの無機材料などから形成することができる。   The lens part 11 and the lens part 12 are formed from a material having translucency. The lens unit 11 and the lens unit 12 can be formed from, for example, an organic material such as acrylic resin or polyethylene, an inorganic material such as glass, or the like.

図2に示すように、遮光部15は、複数のライズ面12bのそれぞれに設けられている。
遮光部15は、第1の分子膜部15aと、第2の分子膜部15bを有する。
第1の分子膜部15aは、複数のライズ面12bのそれぞれに設けられている。第1の分子膜部15aは、単層配列した複数の分子を有する。すなわち、第1の分子膜部15aは、単分子膜とすることができる。なお、第1の分子膜部15aは、単分子膜となっているので透光性を有している。そのため、フレネル面12a、レンズ部11の表面、および面14にも第1の分子膜部15aが形成されていてもよい。第1の分子膜部15aは、例えば、シランカップリング剤をライズ面12bに化学結合させることで形成することができる。この場合、第1の分子膜部15aは、シランカップリング剤を含むことになる。
As shown in FIG. 2, the light shielding portion 15 is provided on each of the plurality of rise surfaces 12b.
The light shielding unit 15 includes a first molecular film unit 15a and a second molecular film unit 15b.
The first molecular film portion 15a is provided on each of the plurality of rise surfaces 12b. The first molecular film portion 15a has a plurality of molecules arranged in a single layer. That is, the first molecular film portion 15a can be a monomolecular film. Note that the first molecular film portion 15a is a monomolecular film and thus has translucency. Therefore, the first molecular film portion 15a may also be formed on the Fresnel surface 12a, the surface of the lens portion 11, and the surface 14. The first molecular film portion 15a can be formed, for example, by chemically bonding a silane coupling agent to the rise surface 12b. In this case, the first molecular film portion 15a includes a silane coupling agent.

第2の分子膜部15bは、第1の分子膜部15aの複数の分子のそれぞれに化学結合し、可視光を吸収する分子を有している。
第2の分子膜部15bは、例えば、可視光を吸収する色素を含むものとすることができる。第2の分子膜部15bは、例えば、赤色光を吸収する色素と、緑色光を吸収する色素と、青色光を吸収する色素と、を含むものとすることができる。
The second molecular film portion 15b has a molecule that is chemically bonded to each of the plurality of molecules of the first molecular film portion 15a and absorbs visible light.
The second molecular film part 15b can include, for example, a dye that absorbs visible light. The second molecular film part 15b can include, for example, a dye that absorbs red light, a dye that absorbs green light, and a dye that absorbs blue light.

赤色光を吸収する色素と、緑色光を吸収する色素と、青色光を吸収する色素と、を含むものとすれば、可視光領域における光を偏りなく吸収することができる。
赤色光を吸収する色素、緑色光を吸収する色素、および青色光を吸収する色素としては、例えば、アジン系色素を例示することができる。
If the pigment | dye which absorbs red light, the pigment | dye which absorbs green light, and the pigment | dye which absorbs blue light are included, the light in a visible region can be absorbed without bias.
Examples of the dye that absorbs red light, the dye that absorbs green light, and the dye that absorbs blue light include azine-based dyes.

また、第2の分子膜部15bは、例えば、黒色の色素を含むものとすることができる。黒色の色素を含むものとしても、可視光領域における光を偏りなく吸収することができる。黒色の色素を含むものとしては、例えば、カーボンを含むものを例示することができる。
例えば、第2の分子膜部15bは、可視光を吸収する色素およびカーボンの少なくともいずれかを含む。
また、後述するように、フレネル面12aおよびレンズ部11の表面には、第1の分子膜部15aの複数の分子のそれぞれに化学結合した可視光を吸収する分子の断片が設けられていてもよい。
The second molecular film portion 15b can include, for example, a black pigment. Even if it contains a black pigment, light in the visible light region can be absorbed without deviation. As what contains a black pigment | dye, what contains carbon can be illustrated, for example.
For example, the second molecular film portion 15b includes at least one of a dye that absorbs visible light and carbon.
Further, as will be described later, the Fresnel surface 12a and the surface of the lens portion 11 may be provided with molecular fragments that absorb visible light chemically bonded to the plurality of molecules of the first molecular film portion 15a. Good.

本実施の形態に係るフレネルレンズ1においては、遮光部15は、単層配列した複数の分子を有する第1の分子膜部15aと、第1の分子膜部15aの複数の分子のそれぞれに化学結合し、可視光を吸収する分子を有する第2の分子膜部15bを有している。
そのため、遮光部15の厚み寸法や密度の均一化を図ることができる。すなわち、遮光部15の均一性を向上させることができる。
In the Fresnel lens 1 according to the present embodiment, the light-shielding portion 15 is chemically attached to each of the first molecular film portion 15a having a plurality of molecules arranged in a single layer and the plurality of molecules of the first molecular film portion 15a. It has the 2nd molecular film part 15b which has the molecule | numerator which couple | bonds and absorbs visible light.
Therefore, the thickness dimension and density of the light shielding part 15 can be made uniform. That is, the uniformity of the light shielding part 15 can be improved.

[第2の実施形態]
図3は、第2の実施形態に係るフレネルレンズ21を例示するための模式図である。
図3は、フレネルレンズ21の断面の模式拡大図である。
図3に示すように、フレネルレンズ21は、レンズ部11、レンズ部12、遮光部15、および保護膜16を有する。
保護膜16は、レンズ部11、フレネル面12a、およびライズ面12bを覆うように設けられている。
第1の分子膜部15aは、複数のライズ面12bにそれぞれ設けられた保護膜16の上に設けられている。第2の分子膜部15bは、複数の第1の分子膜部15aのそれぞれの上に設けられている。なお、前述したように、透光性を有する第1の分子膜部15aは、フレネル面12a、レンズ部11の表面、および面14にも設けられていてもよい。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a schematic view for illustrating the Fresnel lens 21 according to the second embodiment.
FIG. 3 is a schematic enlarged view of a cross section of the Fresnel lens 21.
As shown in FIG. 3, the Fresnel lens 21 includes a lens unit 11, a lens unit 12, a light shielding unit 15, and a protective film 16.
The protective film 16 is provided so as to cover the lens portion 11, the Fresnel surface 12a, and the rise surface 12b.
The first molecular film portion 15a is provided on the protective film 16 provided on each of the plurality of rise surfaces 12b. The second molecular film portion 15b is provided on each of the plurality of first molecular film portions 15a. As described above, the first molecular film portion 15a having translucency may also be provided on the Fresnel surface 12a, the surface of the lens portion 11, and the surface 14.

保護膜16は、アルコールなどの有機溶剤に対する耐性を有し、透光性を有する材料から形成されている。保護膜16は、例えば、透光性を有する無機材料から形成することができる。透光性を有する無機材料は、例えば、シリコン酸化物などとすることができる。 保護膜16の厚み寸法は、例えば、1μm以下とすることができる。   The protective film 16 has resistance to an organic solvent such as alcohol and is made of a light-transmitting material. The protective film 16 can be formed from, for example, a light-transmitting inorganic material. The inorganic material having translucency can be, for example, silicon oxide. The thickness dimension of the protective film 16 can be set to 1 μm or less, for example.

第1の分子膜部15aまたは第2の分子膜部15bを形成する際にアルコールなどの有機溶剤が用いられる場合がある。この場合、レンズ部11およびレンズ部12が、例えば、アクリル樹脂やポリエチレンなどの有機材料から形成されている場合には、レンズ部11およびレンズ部12の透光性が劣化したり、形状が変化したりするおそれがある。   An organic solvent such as alcohol may be used when forming the first molecular film portion 15a or the second molecular film portion 15b. In this case, when the lens unit 11 and the lens unit 12 are made of an organic material such as acrylic resin or polyethylene, the translucency of the lens unit 11 and the lens unit 12 is deteriorated or the shape thereof is changed. There is a risk of doing so.

本実施の形態に係るフレネルレンズ21においては、レンズ部11、フレネル面12a、およびライズ面12bを覆うように保護膜16が設けられている。そして、保護膜16は、アルコールなどの有機溶剤に対する耐性を有し、透光性を有する材料から形成されている。そのため、第1の分子膜部15aまたは第2の分子膜部15bを形成する際にアルコールなどの有機溶剤が用いられても、レンズ部11およびレンズ部12の透光性が劣化したり、形状が変化したりするおそれがない。
また、前述したフレネルレンズ1の場合と同様に、遮光部15の厚み寸法や密度の均一化を図ることができる。すなわち、遮光部15の均一性を向上させることができる。
In the Fresnel lens 21 according to the present embodiment, a protective film 16 is provided so as to cover the lens portion 11, the Fresnel surface 12a, and the rise surface 12b. The protective film 16 is made of a light-transmitting material having resistance to an organic solvent such as alcohol. Therefore, even when an organic solvent such as alcohol is used when forming the first molecular film part 15a or the second molecular film part 15b, the translucency of the lens part 11 and the lens part 12 is deteriorated, There is no risk of changes.
Further, as in the case of the Fresnel lens 1 described above, the thickness dimension and density of the light shielding portion 15 can be made uniform. That is, the uniformity of the light shielding part 15 can be improved.

[第3の実施形態]
図4(a)〜(d)は、第3の実施形態に係るフレネルレンズの製造方法を例示するための模式工程断面図である。
まず、レンズ部11およびレンズ部12からなる基体17を形成する。
すなわち、複数のフレネル面12aと、隣接する複数のフレネル12a面同士の間に設けられたライズ面12bと、を有する基体17を形成する。
例えば、レンズ部11およびレンズ部12がアクリル樹脂やポリエチレンなどの有機材料から形成される場合には、レンズ部11およびレンズ部12からなる基体17は、射出成型法、圧縮成形法、インプリント法などを用いて形成することができる。
レンズ部11およびレンズ部12がガラスなどの無機材料から形成される場合には、レンズ部11およびレンズ部12からなる基体17は、溶融させたガラスなどの無機材料をプレス成形型でプレスして形成することができる。
[Third embodiment]
4A to 4D are schematic process cross-sectional views for illustrating a method for manufacturing a Fresnel lens according to the third embodiment.
First, the base body 17 including the lens part 11 and the lens part 12 is formed.
That is, the base body 17 having a plurality of Fresnel surfaces 12a and a rise surface 12b provided between adjacent Fresnel 12a surfaces is formed.
For example, when the lens unit 11 and the lens unit 12 are formed of an organic material such as acrylic resin or polyethylene, the base body 17 including the lens unit 11 and the lens unit 12 is formed by an injection molding method, a compression molding method, or an imprint method. Etc. can be used.
When the lens unit 11 and the lens unit 12 are formed of an inorganic material such as glass, the base body 17 including the lens unit 11 and the lens unit 12 is made by pressing the molten inorganic material such as glass with a press mold. Can be formed.

次に、図4(a)に示すように、レンズ部11、フレネル面12a、およびライズ面12bを覆うように第1の分子膜部15aを形成する。
すなわち、レンズ部11の表面、複数のフレネル面12a、およびライズ面12bに複数の分子を単層配列させて第1の分子膜部15aを形成する。
Next, as shown in FIG. 4A, a first molecular film portion 15a is formed so as to cover the lens portion 11, the Fresnel surface 12a, and the rise surface 12b.
That is, the first molecular film portion 15a is formed by arranging a plurality of molecules in a single layer on the surface of the lens portion 11, the plurality of Fresnel surfaces 12a, and the rise surface 12b.

例えば、シランカップリング剤を含む溶液を生成し、レンズ部11およびレンズ部12からなる基体17の表面にシランカップリング剤を含む溶液を供給し、これを乾燥させることで、レンズ部11およびレンズ部12からなる基体17の表面を覆うように第1の分子膜部15aを形成する。   For example, a solution containing a silane coupling agent is generated, and a solution containing a silane coupling agent is supplied to the surface of the substrate 17 composed of the lens portion 11 and the lens portion 12 and dried, whereby the lens portion 11 and the lens A first molecular film portion 15 a is formed so as to cover the surface of the base body 17 composed of the portion 12.

シランカップリング剤を含む溶液としては、例えば、水にシランカップリング剤を溶かした溶液や、アルコールなどの有機溶剤にシランカップリング剤を溶かした溶液などを例示することができる。   Examples of the solution containing the silane coupling agent include a solution in which the silane coupling agent is dissolved in water and a solution in which the silane coupling agent is dissolved in an organic solvent such as alcohol.

シランカップリング剤の種類によっては、水に溶けにくいものもある。その場合には、pH調整剤を添加してシランカップリング剤を含む溶液の水素イオン濃度指数を調整すればよい。pH調整剤としては、酢酸、蟻酸、乳酸などの有機酸を用いることができる。そして、有機酸などを用いて、例えば、シランカップリング剤を含む溶液の水素イオン濃度指数がpH4程度となるように調整することができる。
また、乾燥時における蒸発速度の面内分布のバラツキを抑制するために、トルエンやブタノールなどのアルコールよりも高沸点の溶剤を添加することもできる。
Some types of silane coupling agents are difficult to dissolve in water. In that case, a pH adjusting agent may be added to adjust the hydrogen ion concentration index of the solution containing the silane coupling agent. As the pH adjuster, organic acids such as acetic acid, formic acid and lactic acid can be used. And it can adjust so that the hydrogen ion concentration index | exponent of the solution containing a silane coupling agent may be set to about pH 4 using organic acid etc., for example.
Further, in order to suppress variation in the in-plane distribution of the evaporation rate during drying, a solvent having a boiling point higher than that of alcohol such as toluene or butanol can be added.

シランカップリング剤を含む溶液の供給は、例えば、シランカップリング剤を含む溶液中に、レンズ部11およびレンズ部12からなる基体17を浸漬させることで行うことができる。
なお、スプレー法やスピンコート法などを用いて、シランカップリング剤を含む溶液をレンズ部11およびレンズ部12からなる基体17の表面に供給することもできる。
The supply of the solution containing the silane coupling agent can be performed, for example, by immersing the substrate 17 including the lens unit 11 and the lens unit 12 in the solution containing the silane coupling agent.
Note that a solution containing a silane coupling agent may be supplied to the surface of the substrate 17 including the lens portion 11 and the lens portion 12 by using a spray method, a spin coating method, or the like.

供給されたシランカップリング剤を含む溶液の乾燥は、例えば、室温から100℃程度の温度で行うことができる。例えば、自然乾燥としてもよいし、温風などにより乾燥させてもよい。
供給されたシランカップリング剤を含む溶液を乾燥させることで、レンズ部11およびレンズ部12からなる基体17の表面にシランカップリング剤が化学結合して第1の分子膜部15aが形成される。
The supplied solution containing the silane coupling agent can be dried, for example, at a temperature from room temperature to about 100 ° C. For example, it may be naturally dried or may be dried by warm air.
By drying the supplied solution containing the silane coupling agent, the silane coupling agent is chemically bonded to the surface of the substrate 17 including the lens portion 11 and the lens portion 12 to form the first molecular film portion 15a. .

ここで、第1の分子膜部15aは、ライズ面12bのみならず、フレネル面12a、レンズ部11の表面、および面14にも形成されることになる。第1の分子膜部15aは、単分子膜となっているので透光性を有している。そのため、フレネル面12a、レンズ部11の表面、および面14に形成された第1の分子膜部15aを除去する必要はない。   Here, the first molecular film portion 15 a is formed not only on the rise surface 12 b but also on the Fresnel surface 12 a, the surface of the lens portion 11, and the surface 14. Since the first molecular film portion 15a is a monomolecular film, it has translucency. Therefore, it is not necessary to remove the Fresnel surface 12a, the surface of the lens unit 11, and the first molecular film unit 15a formed on the surface 14.

また、レンズ部11およびレンズ部12からなる基体17がアクリル樹脂やポリエチレンなどの有機材料から形成されている場合には、シランカップリング剤を含む溶液に含まれている有機溶剤により、レンズ部11およびレンズ部12の透光性が劣化したり、形状が変化したりするおそれがある。
そのため、第1の分子膜部15aを形成する前に、保護膜16を形成することもできる。
Further, when the substrate 17 including the lens unit 11 and the lens unit 12 is formed of an organic material such as acrylic resin or polyethylene, the lens unit 11 is formed by an organic solvent contained in a solution containing a silane coupling agent. In addition, the translucency of the lens unit 12 may deteriorate or the shape may change.
Therefore, the protective film 16 can be formed before forming the first molecular film portion 15a.

例えば、レンズ部11およびレンズ部12からなる基体17の表面に透光性を有する無機材料からなる膜を形成することで、保護膜16を形成することができる。
例えば、スパッタリング法などを用いて、シリコン酸化物などからなる保護膜16を形成することができる。
保護膜16の厚み寸法は、例えば、1μm以下とすることができる。
For example, the protective film 16 can be formed by forming a film made of a light-transmitting inorganic material on the surface of the substrate 17 including the lens part 11 and the lens part 12.
For example, the protective film 16 made of silicon oxide or the like can be formed using a sputtering method or the like.
The thickness dimension of the protective film 16 can be set to 1 μm or less, for example.

この場合、保護膜16は、透光性を有する無機材料から形成されるので、ライズ面12bやフレネル面12aのみならず、レンズ部11の表面や面14などにも保護膜16を形成することができる。   In this case, since the protective film 16 is formed from an inorganic material having translucency, the protective film 16 is formed not only on the rise surface 12b and the Fresnel surface 12a but also on the surface and the surface 14 of the lens portion 11. Can do.

次に、図4(b)に示すように、第1の分子膜部15aの上に第2の分子膜部15bを形成する。
すなわち、第1の分子膜部15aの複数の分子のそれぞれに可視光を吸収する分子を化学結合させて第2の分子膜部15bを形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, a second molecular film portion 15b is formed on the first molecular film portion 15a.
That is, a molecule that absorbs visible light is chemically bonded to each of the plurality of molecules of the first molecular film portion 15a to form the second molecular film portion 15b.

例えば、可視光を吸収する色素を含む溶液を生成し、第1の分子膜部15aが形成された基体17の表面に可視光を吸収する色素を含む溶液を供給し、可視光を吸収する色素の余剰な分を除去し、その後これを乾燥させることで、第1の分子膜部15aの上に第2の分子膜部15bを形成する。   For example, a solution containing a dye that absorbs visible light is generated, a solution containing a dye that absorbs visible light is supplied to the surface of the substrate 17 on which the first molecular film portion 15a is formed, and the dye absorbs visible light. The second molecular film portion 15b is formed on the first molecular film portion 15a by removing the excess portion of the first molecular film portion and then drying it.

可視光を吸収する色素を含む溶液は、例えば、アルコールなどの有機溶剤に色素を溶かすことで生成することができる。
この場合、可視光を吸収する色素を含む溶液は、赤色光を吸収する色素と、緑色光を吸収する色素と、青色光を吸収する色素と、を含むものとすることができる。その様にすれば、可視光領域における光を偏りなく吸収することができる。
A solution containing a dye that absorbs visible light can be generated, for example, by dissolving the dye in an organic solvent such as alcohol.
In this case, the solution containing a dye that absorbs visible light may include a dye that absorbs red light, a dye that absorbs green light, and a dye that absorbs blue light. By doing so, light in the visible light region can be absorbed without deviation.

赤色光を吸収する色素、緑色光を吸収する色素、および青色光を吸収する色素としては、例えば、アジン系色素を例示することができる。   Examples of the dye that absorbs red light, the dye that absorbs green light, and the dye that absorbs blue light include azine-based dyes.

また、可視光を吸収する色素を含む溶液は、黒色の色素を含むものとすることもできる。黒色の色素を含むものとしても、可視光領域における光を偏りなく吸収することができる。黒色の色素を含むものとしては、例えば、カーボンを含むものを例示することができる。   Moreover, the solution containing the pigment | dye which absorbs visible light can also contain a black pigment | dye. Even if it contains a black pigment, light in the visible light region can be absorbed without deviation. As what contains a black pigment | dye, what contains carbon can be illustrated, for example.

可視光を吸収する色素を含む溶液の供給は、第1の分子膜部15aが形成された基体17の面13の側(レンズ部11およびレンズ部12が形成された側)に可視光を吸収する色素を含む溶液を供給することで行うことができる。可視光を吸収する色素を含む溶液の供給は、例えば、スプレー法やスピンコート法などを用いて行うことができる。   Supply of a solution containing a dye that absorbs visible light absorbs visible light on the surface 13 side (the side on which the lens unit 11 and the lens unit 12 are formed) of the substrate 17 on which the first molecular film unit 15a is formed. This can be done by supplying a solution containing the dye to be used. Supply of a solution containing a dye that absorbs visible light can be performed using, for example, a spray method or a spin coating method.

可視光を吸収する色素の余剰な分の除去は、基体17の表面に純水を供給して行うことができる。可視光を吸収する色素の余剰な分の除去は、例えば、超音波洗浄法や、スピン洗浄法などを用いて行うことができる。なお、可視光を吸収する色素の余剰な分は、第1の分子膜部15aを構成する分子に化学結合していない可視光を吸収する色素である。   The removal of the excess of the dye that absorbs visible light can be performed by supplying pure water to the surface of the substrate 17. Removal of the excess of the dye that absorbs visible light can be performed using, for example, an ultrasonic cleaning method or a spin cleaning method. In addition, the excess of the pigment | dye which absorbs visible light is a pigment | dye which absorbs visible light which is not chemically bonded to the molecule | numerator which comprises the 1st molecular film part 15a.

供給された可視光を吸収する色素を含む溶液の乾燥は、例えば、室温から100℃程度の温度で行うことができる。例えば、自然乾燥としてもよいし、温風などにより乾燥させてもよい。
供給された可視光を吸収する色素を含む溶液を乾燥させることで、第1の分子膜部15aの単層配列された分子に、可視光を吸収する色素の分子が化学結合して第2の分子膜部15bが形成される。すなわち、第1の分子膜部15aの上に第2の分子膜部15bが形成される。
The supplied solution containing a dye that absorbs visible light can be dried, for example, at a temperature from room temperature to about 100 ° C. For example, it may be naturally dried or may be dried by warm air.
By drying the supplied solution containing a dye that absorbs visible light, the molecules of the dye that absorbs visible light are chemically bonded to the molecules arranged in a single layer of the first molecular film portion 15a. A molecular film portion 15b is formed. That is, the second molecular film portion 15b is formed on the first molecular film portion 15a.

この場合、図4(c)に示すように、ライズ面12bのみならず、フレネル面12aやレンズ部11の表面にも第2の分子膜部15bが形成される。
そのため、図4(d)に示すように、フレネル面12aやレンズ部11の表面に形成された第2の分子膜部15bを透光化または除去する。
In this case, as shown in FIG. 4C, the second molecular film portion 15b is formed not only on the rise surface 12b but also on the surface of the Fresnel surface 12a and the lens portion 11.
Therefore, as shown in FIG. 4D, the second molecular film portion 15b formed on the surface of the Fresnel surface 12a and the lens portion 11 is translucent or removed.

第2の分子膜部15bがアジン系色素を含むものであれば、紫外線Lを照射することで第2の分子膜部15bを透光化することができる。
アジン系色素を含む第2の分子膜部15bに紫外線Lが照射されると、アジン系色素のN−N結合、または、N=C結合が切断され、アジン系色素が分断される。アジン系色素が分断されると、第2の分子膜部15bを構成する分子の長さが可視光の波長以下となるので、断片化された第2の分子膜部15bが透光化される。
If the second molecular film part 15b contains an azine dye, the second molecular film part 15b can be made transparent by irradiating with ultraviolet rays L.
When the second molecular film portion 15b containing an azine dye is irradiated with ultraviolet light L, the NN bond or the N = C bond of the azine dye is cut and the azine dye is divided. When the azine-based dye is divided, the length of the molecules constituting the second molecular film portion 15b becomes less than the wavelength of visible light, so that the fragmented second molecular film portion 15b is translucent. .

この場合、基体17の正面側から紫外線Lを照射すれば、フレネル面12aやレンズ部11の表面に紫外線Lが入射しやくなる。そのため、フレネル面12aやレンズ部11の表面に形成された第2の分子膜部15bを透光化し、ライズ面12bに形成された第2の分子膜部15bに可視光に対する吸収性を持たせたままとすることができる。   In this case, if the ultraviolet ray L is irradiated from the front side of the substrate 17, the ultraviolet ray L is easily incident on the Fresnel surface 12 a and the surface of the lens unit 11. Therefore, the second molecular film portion 15b formed on the surface of the Fresnel surface 12a and the lens portion 11 is made transparent so that the second molecular film portion 15b formed on the rise surface 12b has an absorbability for visible light. Can be left alone.

第2の分子膜部15bがカーボンを含むものであれば、フレネル面12aやレンズ部11の表面に形成された第2の分子膜部15bに選択的にレーザ光を照射し、フレネル面12aやレンズ部11の表面に形成された第2の分子膜部15bを分解すればよい。
なお、第2の分子膜部15bがアジン系色素や黒色の色素を含むものであっても、フレネル面12aやレンズ部11の表面に形成された第2の分子膜部15bに選択的にレーザ光を照射し、フレネル面12aやレンズ部11の表面に形成された第2の分子膜部15bを分解することができる。
If the second molecular film part 15b contains carbon, the second molecular film part 15b formed on the surface of the Fresnel surface 12a or the lens part 11 is selectively irradiated with laser light, and the Fresnel surface 12a or What is necessary is just to decompose | disassemble the 2nd molecular film part 15b formed in the surface of the lens part 11. FIG.
Even if the second molecular film part 15b contains an azine dye or a black dye, a laser is selectively applied to the second molecular film part 15b formed on the surface of the Fresnel surface 12a or the lens part 11. The second molecular film part 15b formed on the surface of the Fresnel surface 12a or the lens part 11 can be decomposed by irradiation with light.

また、分断されたアジン系色素、分解されたカーボン、分解されたアジン系色素、および分解された黒色の色素を除去するための洗浄工程をさらに設けることができる。
洗浄は、純水や洗浄水を基体17の表面に供給して行うことができる。洗浄は、例えば、超音波洗浄法や、スピン洗浄法などを用いて行うことができる。
Further, it is possible to further provide a cleaning step for removing the fragmented azine dye, decomposed carbon, decomposed azine dye, and decomposed black dye.
Cleaning can be performed by supplying pure water or cleaning water to the surface of the substrate 17. The cleaning can be performed using, for example, an ultrasonic cleaning method or a spin cleaning method.

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。   As mentioned above, although several embodiment of this invention was illustrated, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and equivalents thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.

1 フレネルレンズ、1a 光軸、11 レンズ部、12 レンズ部、12a フレネル面、12b ライズ面、13 面、14 面、15 遮光部、15a 第1の分子膜部、15b 第2の分子膜部、16 保護膜、17 基体、21 フレネルレンズ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fresnel lens, 1a Optical axis, 11 Lens part, 12 Lens part, 12a Fresnel surface, 12b Rise surface, 13 surface, 14 surface, 15 Light-shielding part, 15a 1st molecular film part, 15b 2nd molecular film part, 16 Protective film, 17 Base, 21 Fresnel lens

Claims (10)

複数のフレネル面と、
隣接する前記複数のフレネル面同士の間に設けられたライズ面と、
前記ライズ面に設けられ、単層配列した複数の分子を有する第1の分子膜部と、
前記第1の分子膜部の複数の分子のそれぞれに化学結合し、可視光を吸収する分子を有する第2の分子膜部と、
を備えたフレネルレンズ。
Multiple Fresnel surfaces;
A rise surface provided between the plurality of adjacent Fresnel surfaces;
A first molecular film portion provided on the rise surface and having a plurality of molecules arranged in a single layer;
A second molecular film part having a molecule that is chemically bonded to each of the plurality of molecules of the first molecular film part and absorbs visible light;
With Fresnel lens.
前記第1の分子膜部は、シランカップリング剤を含む請求項1記載のフレネルレンズ。   The Fresnel lens according to claim 1, wherein the first molecular film portion includes a silane coupling agent. 前記第2の分子膜部は、可視光を吸収する色素およびカーボンの少なくともいずれかを含む請求項1または2に記載のフレネルレンズ。   The Fresnel lens according to claim 1, wherein the second molecular film portion includes at least one of a dye that absorbs visible light and carbon. 前記第1の分子膜部は、前記複数のフレネル面にさらに設けられた請求項1〜3のいずれか1つに記載のフレネルレンズ。   The Fresnel lens according to claim 1, wherein the first molecular film part is further provided on the plurality of Fresnel surfaces. 前記複数のフレネル面に設けられた前記第1の分子膜部の複数の分子のそれぞれに化学結合した前記可視光を吸収する分子の断片をさらに有した請求項4記載のフレネルレンズ。   5. The Fresnel lens according to claim 4, further comprising a fragment of a molecule that absorbs the visible light chemically bonded to each of a plurality of molecules of the first molecular film portion provided on the plurality of Fresnel surfaces. 前記複数のフレネル面と、前記第1の分子膜部と、の間、および、前記ライズ面と、前記第1の分子膜部と、の間、に設けられ、透光性を有する無機材料を含む保護膜をさらに備えた請求項1〜5のいずれか1つに記載のフレネルレンズ。   An inorganic material having translucency provided between the plurality of Fresnel surfaces and the first molecular film part, and between the rise surface and the first molecular film part. The Fresnel lens according to claim 1, further comprising a protective film. 複数のフレネル面と、隣接する前記複数のフレネル面同士の間に設けられたライズ面と、を有する基体を形成する工程と、
前記複数のフレネル面、および前記ライズ面に複数の分子を単層配列させて第1の分子膜部を形成する工程と、
前記第1の分子膜部の複数の分子のそれぞれに可視光を吸収する分子を化学結合させて第2の分子膜部を形成する工程と、
前記複数のフレネル面に形成された前記第2の分子膜部を透光化または除去する工程と、
を備えたフレネルレンズの製造方法。
Forming a substrate having a plurality of Fresnel surfaces and a rise surface provided between the adjacent Fresnel surfaces;
Forming a plurality of molecules in a single layer on the plurality of Fresnel surfaces and the rise surface to form a first molecular film part;
Forming a second molecular film part by chemically bonding a molecule that absorbs visible light to each of the plurality of molecules of the first molecular film part;
Translucent or removing the second molecular film portion formed on the plurality of Fresnel surfaces;
Of manufacturing a Fresnel lens.
前記第2の分子膜部は、アジン系色素を含み、
前記複数のフレネル面に形成された前記第2の分子膜部を透光化または除去する工程において、
前記複数のフレネル面に紫外線を照射して前記第2の分子膜部を透光化する請求項7記載のフレネルレンズの製造方法。
The second molecular film part includes an azine dye.
In the step of translucent or removing the second molecular film part formed on the plurality of Fresnel surfaces,
The method for producing a Fresnel lens according to claim 7, wherein the second molecular film part is made transparent by irradiating the plurality of Fresnel surfaces with ultraviolet rays.
前記第2の分子膜部は、カーボンを含み、
前記複数のフレネル面に形成された前記第2の分子膜部を透光化または除去する工程において、
前記複数のフレネル面に形成された前記第2の分子膜部に選択的にレーザ光を照射して前記第2の分子膜部を除去する請求項7記載のフレネルレンズの製造方法。
The second molecular film portion includes carbon,
In the step of translucent or removing the second molecular film part formed on the plurality of Fresnel surfaces,
The method for manufacturing a Fresnel lens according to claim 7, wherein the second molecular film part is removed by selectively irradiating the second molecular film part formed on the plurality of Fresnel surfaces with a laser beam.
前記複数のフレネル面、および前記ライズ面に複数の分子を単層配列させて第1の分子膜部を形成する工程において、
シランカップリング剤を含む溶液を前記複数のフレネル面と、前記ライズ面と、に供給する請求項7〜9のいずれか1つに記載のフレネルレンズの製造方法。
In the step of forming a first molecular film portion by arranging a plurality of molecules in a single layer on the plurality of Fresnel surfaces and the rise surface,
The method for producing a Fresnel lens according to claim 7, wherein a solution containing a silane coupling agent is supplied to the plurality of Fresnel surfaces and the rise surface.
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