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JP2001322130A - Method for manufacturing diffraction optical element and method for manufacturing mold to be used for manufacturing the element - Google Patents

Method for manufacturing diffraction optical element and method for manufacturing mold to be used for manufacturing the element

Info

Publication number
JP2001322130A
JP2001322130A JP2000144388A JP2000144388A JP2001322130A JP 2001322130 A JP2001322130 A JP 2001322130A JP 2000144388 A JP2000144388 A JP 2000144388A JP 2000144388 A JP2000144388 A JP 2000144388A JP 2001322130 A JP2001322130 A JP 2001322130A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shape
manufacturing
mold
optical element
diffractive optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000144388A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Kawakami
育雄 河上
Kunihisa Koo
邦寿 小尾
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.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP2000144388A priority Critical patent/JP2001322130A/en
Publication of JP2001322130A publication Critical patent/JP2001322130A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06Construction of plunger or mould
    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C03B11/082Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses having profiled, patterned or microstructured surfaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00Press-moulding glass
    • C03B2215/40Product characteristics
    • C03B2215/41Profiled surfaces
    • C03B2215/412Profiled surfaces fine structured, e.g. fresnel lenses, prismatic reflectors, other sharp-edged surface profiles

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a diffraction optical element of a high diffraction efficiency wherein a round part and a fine surface roughness which are left as unprocessed, do not exist substantially, and a blaze shape wherein a flatness of a slant face part is good, is provided. SOLUTION: In a method for manufacturing a diffraction optical element having a required shape, a process for manufacturing a master mold 1 of a deeper shape than a shape corresponding to a required shape; a process for forming a processing layer 3 on a substrate 2 which is substantially transparent in a wavelength band by using a material which is more easy to processed than the substrate 2 is; a process for forming the processing layer 3 by using the manufactured master mold 1; a process for processing by removing a projected part end face R3 of the formed processing layer 3 to shape corresponding to the required shape; and a process for forming a surface shape of the processing layer 3 to the substrate 2 approximatively in a depth direction by etching the processing layer 3 and the substrate 2, are provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、表面にレリーフ型
格子等の構造を有する回折光学素子の製造方法および回
折光学素子の製造に用いる金型の製作方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a diffractive optical element having a structure such as a relief type grating on the surface and a method for manufacturing a mold used for manufacturing the diffractive optical element.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光学系の高性能化や小型軽量化の
要求に伴い、回折光学素子やフレネルレンズが注目され
ている。レリーフ型格子の構造を有する回折光学素子
は、その溝断面形状をブレーズ化、すなわち、鋸歯化す
ると高い回折効率が得られるので有用となっている。従
来、回折光学素子の製造方法としては、下記のものが知
られている。
2. Description of the Related Art In recent years, diffractive optical elements and Fresnel lenses have attracted attention due to demands for higher performance and smaller and lighter optical systems. Diffractive optical elements having a relief-type grating structure are useful because a high diffraction efficiency can be obtained by blazing, ie, sawtoothing the groove cross-sectional shape. Conventionally, as a method for manufacturing a diffractive optical element, the following is known.

【0003】(従来例イ) 基板上にレジストを塗布し
た後、露光および現像処理を行ってレジストに所定のパ
ターンを形成し、その後、ドライエッチングによりレジ
ストのパターン形状を基板に転写する方法。 (従来例ロ) 基板上にレジストを塗布した後、露光お
よび現像処理を行って、レジストに所定のパターンを形
成し、エッチングもしくはデポジションを行う工程を、
マスクを替えて繰り返し、基板に近似ブレーズ形状を形
成する方法(バイナリー手法)。 (従来例ハ) 収束イオンビームを用いて、格子溝を基
板に直接加工する方法。 (従来例ニ) ルーリングエンジン型加工機や旋盤等を
用いて、格子溝を基板に直接加工する方法。 (従来例ホ) 例えば、特開平10−232306号公
報に開示されているように、カッティングマシーンで切
削することにより製作した金型と、高分子膜を片面に塗
布した石英基板とをプレス機内にセットして昇温し、押
圧成形して金型形状を高分子膜に転写し、その後、金型
形状が転写された高分子膜を有する石英基板を反応性イ
オンエッチングしてブレーズ形状を形成する方法。
(Conventional example a) A method of applying a resist on a substrate, performing exposure and development treatments to form a predetermined pattern on the resist, and then transferring the pattern shape of the resist to the substrate by dry etching. (Conventional example b) After applying a resist on a substrate, performing a process of exposing and developing to form a predetermined pattern on the resist and performing etching or deposition.
A method of forming an approximate blazed shape on a substrate by changing masks repeatedly (binary method). (Conventional example c) A method of directly processing a grating groove on a substrate using a focused ion beam. (Conventional example d) A method in which a grating groove is directly formed on a substrate using a ruling engine type machine or a lathe. (Conventional Example E) For example, as disclosed in JP-A-10-232306, a mold manufactured by cutting with a cutting machine and a quartz substrate coated with a polymer film on one side are placed in a press machine. Set, raise the temperature, press-mold to transfer the mold shape to the polymer film, and then form a blazed shape by reactive ion etching of the quartz substrate having the polymer film with the transferred mold shape. Method.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来例イの
回折光学素子の製造方法では、レジストの残膜厚さが、
露光量に対して直線的に変化しないという性質があるた
め、例えば、レジスト表面に電子線露光によりブレーズ
形状を作製する場合には、レジストの特性に合わせて露
光量を精密に制御しなければならず、このためには、電
子線露光装置において、電子線の強度または線幅を精密
に制御する必要がある。このため、装置が複雑で高価に
なり、また、大面積の描画が困難になるという問題があ
る。さらに、露光に用いる電子線、遠紫外線、紫外線等
のレジスト内での散乱または近接効果によって、微細パ
ターン部分でパターン形状が設計値からずれる場合があ
るため、回折光学素子を効率よく高精度で製造すること
が困難になるという問題がある。
However, in the method of manufacturing the diffractive optical element of the prior art (a), the remaining film thickness of the resist is
Because it has the property that it does not change linearly with exposure dose, for example, when creating a blazed shape by electron beam exposure on the resist surface, the exposure dose must be precisely controlled according to the characteristics of the resist. For this purpose, it is necessary to precisely control the intensity or line width of the electron beam in the electron beam exposure apparatus. For this reason, there is a problem that the apparatus becomes complicated and expensive, and it is difficult to draw a large area. Furthermore, since the pattern shape may deviate from the design value in the fine pattern part due to scattering or proximity effect of electron beam, far ultraviolet ray, ultraviolet ray, etc. in the resist used for exposure, the diffractive optical element is efficiently and accurately manufactured. There is a problem that it becomes difficult to do.

【0005】従来例ロの回折光学素子の製造方法では、
所望のブレーズ形状を段階形状に近似した形状としてし
か得ることができないため、回折効率が低下してしまう
という問題がある。
In a conventional method for manufacturing a diffractive optical element,
Since a desired blaze shape can be obtained only as a shape approximating a stepped shape, there is a problem that diffraction efficiency is reduced.

【0006】従来例ハの回折光学素子の製造方法では、
収束イオンビームのスポット径が約0.1μmと小さい
ので、微細な加工が可能であるが、他方では、イオン源
の不安定性の影響を受け、また、侵入深さが浅いため
に、短時間では希望深さが得られない場合がある。ま
た、イオンビームの加工速度が遅いため、加工に非常に
時間がかかるという問題もある。
In the conventional method for manufacturing a diffractive optical element of the prior art C,
Since the spot diameter of the focused ion beam is as small as about 0.1 μm, fine processing is possible. On the other hand, it is affected by the instability of the ion source and the penetration depth is shallow, so The desired depth may not be obtained. In addition, since the processing speed of the ion beam is low, there is a problem that processing takes a very long time.

【0007】従来例ニの回折光学素子の製造方法では、
例えば、回折光学素子の材料としてガラスを用いた場合
には、これを直接加工する工具の摩耗が著しく、また、
加工効率が悪いため、実用的な面積の回折格子を作製す
るには、多額の費用と膨大な時間が掛かってしまう。こ
のため、この方法では、基板の材料として、実質的に金
属等の加工性の容易なものに限られてしまうという問題
がある。
In the conventional method of manufacturing a diffractive optical element,
For example, when glass is used as the material of the diffractive optical element, the tool for directly processing the glass has significant wear,
Due to the poor processing efficiency, a large amount of cost and an enormous amount of time are required to produce a diffraction grating having a practical area. For this reason, this method has a problem that the material of the substrate is substantially limited to a material such as metal which is easy to process.

【0008】従来例ホの回折光学素子の製造方法では、
金型の製作工程の仕上げ段階において、工具による切削
加工によって所望のブレーズ形状を得るものであり、ブ
レーズ形状の精度は、使用する工具の精度に頼らざるを
得ない。すなわち、加工に用いる工具先端のノーズ半径
Rの大きさによって、切削加工して得られるブレーズ形
状の底部に未加工部分としてのR部が形成されたり、細
かい表面粗さが残ったりして、この金型を用いて成形し
た回折光学素子のブレーズ形状にもそれらが転写して最
終的に成形品としての精度が劣化するため、回折効率が
悪くなるという問題がある。
[0008] In the conventional method for manufacturing a diffractive optical element according to E,
In the finishing stage of the die manufacturing process, a desired blazed shape is obtained by cutting with a tool, and the accuracy of the blazed shape depends on the accuracy of the tool to be used. That is, depending on the size of the nose radius R of the tool tip used for processing, an R portion as an unprocessed portion is formed at the bottom of the blazed shape obtained by cutting, or fine surface roughness remains, and There is a problem that the diffraction efficiency is deteriorated because they are transferred to the blaze shape of the diffractive optical element molded by using the mold and finally the precision as a molded product is deteriorated.

【0009】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、請求項1または3に係る発明の課題は、未
加工のまま残るR部や細かい表面粗さが実質的に存在せ
ず、かつ斜面部の平面度が良好なブレーズ形状を有し、
回折効率の高い回折光学素子を得る回折光学素子の製造
方法を提供することである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention according to claim 1 or 3 is to substantially eliminate the presence of an unprocessed R portion or fine surface roughness. And the flatness of the slope has a good blaze shape,
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a diffractive optical element for obtaining a diffractive optical element having high diffraction efficiency.

【0010】請求項2または4に係る発明の課題は、未
加工のまま残るR部や細かい表面粗さが実質的に存在せ
ず、かつ斜面部の平面度が良好なブレーズ形状を有し、
回折効率の高い回折光学素子を得ることが可能な、回折
光学素子の製造に用いる金型の製作方法を提供すること
である。
An object of the present invention according to claim 2 or 4 is to have a blazed shape in which substantially no unprocessed R portion or fine surface roughness is present and the flatness of the slope portion is good.
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a mold used for manufacturing a diffractive optical element, which can obtain a diffractive optical element having high diffraction efficiency.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に係る発明は、所望の形状を有する回折光
学素子の製造方法において、所望の形状に対応する形状
より深い形状のマスター型を製作する工程と、使用する
波長帯域で実質的に透明である基板上に、該基板よりも
加工し易い材料を用いて加工層を形成する工程と、前記
製作されたマスター型を用いて前記加工層を成形する工
程と、前記成形された加工層の凸部端面を所望の形状に
対応する形状まで除去加工する工程と、前記加工層およ
び前記基板をエッチングにより、前記加工層の表面形状
を深さ方向に相似的に前記基板に形成する工程とを有す
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a diffractive optical element having a desired shape, wherein the master has a shape deeper than a shape corresponding to the desired shape. A step of manufacturing a mold, and a step of forming a processed layer on a substrate that is substantially transparent in a wavelength band to be used by using a material that is easier to process than the substrate, and using the manufactured master mold. A step of forming the processed layer, a step of removing the end face of the convex portion of the formed processed layer to a shape corresponding to a desired shape, and etching the processed layer and the substrate to form a surface shape of the processed layer. Is formed on the substrate similarly in the depth direction.

【0012】請求項2に係る発明は、回折光学素子の製
造に用いる所望の形状を有する金型の製作方法におい
て、所望の形状に対応する形状より深い形状のマスター
型を製作する工程と、金型基板上に、該金型基板よりも
加工し易い材料を用いて加工層を形成する工程と、前記
製作されたマスター型を用いて前記加工層を成形する工
程と、前記成形された加工層の凸部端面を所望の形状に
対応する形状まで除去加工する工程と、前記加工層およ
び前記金型基板をエッチングにより、前記加工層の表面
形状を深さ方向に相似的に前記金型基板に形成する工程
とを有する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a mold having a desired shape used for manufacturing a diffractive optical element, wherein a step of manufacturing a master mold having a shape deeper than a shape corresponding to the desired shape is provided. Forming a processed layer on a mold substrate using a material that is easier to process than the mold substrate; forming the processed layer using the manufactured master mold; and forming the processed layer. Removing the end face of the convex portion to a shape corresponding to a desired shape, and etching the processing layer and the mold substrate, so that the surface shape of the processing layer is similar to the depth direction on the mold substrate. Forming.

【0013】請求項3に係る発明は、所望の形状を有す
る回折光学素子の製造方法において、請求項2記載の回
折光学素子の製造に用いる金型の製作方法により金型を
製作する工程と、該金型を用いて加熱軟化した低融点ガ
ラスからなるガラス素材を押圧成形して所望の形状の境
界面を有する回折光学素子基板を得る工程と、該回折光
学素子基板の境界面上に熱可塑性樹脂を押圧成形して一
体化し2層構造の回折光学素子を得る工程とを有する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a diffractive optical element having a desired shape, the method comprising: Pressing a glass material made of a low-melting glass heated and softened by using the mold to obtain a diffractive optical element substrate having a boundary surface of a desired shape; and forming a thermoplastic resin on the boundary surface of the diffractive optical element substrate. Press-molding and integrating the resin to obtain a diffractive optical element having a two-layer structure.

【0014】請求項4に係る発明は、回折光学素子の製
造に用いる所望の形状を有する金型の製作方法におい
て、所望の形状に対応する形状より深い形状のマスター
型を製作する工程と、該マスター型を用いて中間型の少
なくとも1面を構成する加工層を成形する工程と、前記
成形された加工層の凸部端面を所望の形状に対応する形
状まで除去加工する工程と、前記加工層の形状を転写す
る電鋳加工をして金型を得る工程とを有する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a mold having a desired shape used for manufacturing a diffractive optical element, comprising the steps of manufacturing a master mold having a shape deeper than a shape corresponding to the desired shape. Forming a working layer constituting at least one surface of the intermediate mold using a master mold, removing the end face of the convex portion of the formed working layer to a shape corresponding to a desired shape; And electroforming to transfer the shape of the mold to obtain a mold.

【0015】請求項1に係る発明の回折光学素子の製造
方法では、所望の形状に対応する形状より深い形状に製
作されたマスター型により成形された基板上の加工層の
凸部端面を所望の形状に対応する形状まで除去加工し、
加工層および基板をエッチングすることにより、加工層
を消失させるとともに、基板上に加工層の表面形状を深
さ方向に相似的に形成し、所望の表面形状を有する回折
光学素子を得る。
In the method of manufacturing a diffractive optical element according to the first aspect of the present invention, the end face of the convex portion of the processing layer on the substrate formed by the master die formed into a shape deeper than the shape corresponding to the desired shape is formed. Remove to the shape corresponding to the shape,
By etching the processing layer and the substrate, the processing layer disappears and the surface shape of the processing layer is formed on the substrate in a similar manner in the depth direction to obtain a diffractive optical element having a desired surface shape.

【0016】請求項2に係る発明の回折光学素子の製造
に用いる金型の製作方法では、所望の形状に対応する形
状より深い形状のマスター型により成形された金型基板
上の加工層の凸部端面を所望の形状に対応する形状まで
除去加工し、加工層および金型基板をエッチングによ
り、加工層を消失させるとともに、金型基板上に加工層
の表面形状を深さ方向に相似的に形成し、所望の形状の
成形面を有する金型を得る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a mold for use in manufacturing a diffractive optical element, comprising: forming a projection of a processing layer on a mold substrate formed by a master mold having a shape deeper than a shape corresponding to a desired shape; The end surface is removed to a shape corresponding to the desired shape, and the processed layer and the mold substrate are etched to remove the processed layer, and the surface shape of the processed layer on the mold substrate is similar to the depth direction. Then, a mold having a molding surface of a desired shape is obtained.

【0017】請求項3に係る発明の回折光学素子の製造
方法では、請求項2記載の回折光学素子の製造に用いる
金型の製作方法により金型を製作し、該金型を用いて加
熱軟化した低融点ガラスからなるガラス素材を押圧成形
して所望の形状の境界面を有する回折光学素子基板を得
て、該回折光学素子基板の境界面上に熱可塑性樹脂を押
圧成形して一体化し、2層構造の回折光学素子を得る。
According to a third aspect of the invention, there is provided a method for manufacturing a diffractive optical element, wherein a mold is manufactured by the method for manufacturing a mold used for manufacturing a diffractive optical element according to the second aspect, and the mold is heated and softened. Obtain a diffractive optical element substrate having a boundary surface of a desired shape by press-molding a glass material made of a low-melting glass that has been formed, and press-molding and integrating a thermoplastic resin on the boundary surface of the diffractive optical element substrate, A two-layer diffractive optical element is obtained.

【0018】請求項4に係る発明の回折光学素子の製造
に用いる金型の製作方法では、所望の形状に対応する形
状より深い形状のマスター型を用いて中間型の少なくと
も1面を構成する加工層を成形し、成形された加工層の
凸部端面を所望の形状に対応する形状まで除去加工し、
中間型の加工層の表面形状を転写する電鋳加工をして所
望の形状の成形面を有する金型を得る。
According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a mold used for manufacturing a diffractive optical element, at least one surface of an intermediate mold is formed using a master mold having a shape deeper than a shape corresponding to a desired shape. Forming a layer, removing the convex end face of the formed processing layer to a shape corresponding to a desired shape,
Electroforming is performed to transfer the surface shape of the intermediate processing layer to obtain a mold having a molding surface of a desired shape.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】請求項1に係る発明の概要につい
て説明する。使用する波長帯域で実質的に透明で機械加
工が困難な、例えばガラス等の基板の上に、機械加工が
容易な、例えば樹脂からなる加工層を形成する。これと
は別に、加工層の成形に用いるマスター型を製作し、こ
の際、製作に用いる工具先端のノーズ半径Rの大きさに
よって凹部の底部に残ることが推測される未加工部がな
くなるように、所望の深さよりも深く加工する。つぎ
に、マスター型を用いて前記加工層を成形する。これに
より得られた加工層のブレーズ形状は、マスター型のブ
レーズ形状がそのまま転写されたものであり、マスター
型のブレーズ形状を加工した時の表面粗さや、底部のR
形状凹部は、加工層のブレーズ形状の表面粗さや先端角
部のR形状凸部として形成される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The outline of the invention according to claim 1 will be described. A working layer made of, for example, resin, which is easy to machine, is formed on a substrate, such as glass, which is substantially transparent in the wavelength band to be used and is difficult to machine. Separately from this, a master mold used for forming a working layer is manufactured, and at this time, an unprocessed portion which is estimated to remain at the bottom of the concave portion due to the size of a nose radius R of a tool tip used for manufacturing is eliminated. Work deeper than desired. Next, the processed layer is formed using a master mold. The blazed shape of the processed layer obtained by this process is a transcript of the blazed shape of the master mold as it is.
The shape concave portion is formed as the surface roughness of the blazed shape of the processing layer or the R-shaped convex portion at the corner of the tip.

【0020】つぎに、前記加工層のブレーズ形状の凸部
に例えば切削加工または研削加工等の除去加工を施し、
先端角部のR形状や表面粗さを除去して所望のブレーズ
形状に仕上げる。このためブレーズ形状の精度は、マス
ター型の加工に用いる工具先端のノーズ半径Rの大きさ
の影響を受けず、高い精度を維持できる。つぎに、プラ
ズマエッチング、反応性エッチング等のドライエッチン
グや湿式エッチング等から選ばれるエッチング方法によ
り、加工層および基板を侵食加工して、加工層を消失さ
せるとともに、加工層の表面形状を深さ方向に相似的に
基板に転写する。このため、機械加工よりも高精度で、
所望の形状を有する回折光学素子の製造が可能となる。
なお、加工層表面の形状を基板に形成するには、異方性
の高い反応性イオンエッチングが望ましい。
Next, a removal process such as a cutting process or a grinding process is performed on the blazed convex portion of the processed layer,
A desired blaze shape is obtained by removing the R shape and the surface roughness at the tip corner. For this reason, the accuracy of the blaze shape is not affected by the size of the nose radius R of the tool tip used for machining the master die, and high accuracy can be maintained. Next, the processed layer and the substrate are eroded by an etching method selected from dry etching such as plasma etching and reactive etching, wet etching, and the like, so that the processed layer disappears and the surface shape of the processed layer is changed in the depth direction. Is transferred to the substrate in a similar manner. For this reason, it is more accurate than machining,
It becomes possible to manufacture a diffractive optical element having a desired shape.
In order to form the shape of the surface of the processed layer on the substrate, reactive ion etching with high anisotropy is desirable.

【0021】請求項2に係る発明の概要について説明す
る。金型基板の上に機械加工が容易な、例えば樹脂から
なる加工層を形成する。また、これとは別に、加工層の
成形に用いるマスター型を製作し、この際、製作に用い
る工具先端のノーズ半径Rの大きさによってマスター型
の凹部の底部に未加工のまま残る部分が生じないよう、
所望の深さよりも深く加工する。つぎに、請求項1に係
る発明と同様にして、前記マスター型を用いて加工層を
成形する。つぎに、加工層のブレーズ形状の凸部に例え
ば切削加工または研削加工等の除去加工を施し、先端角
部のR形状や表面粗さを除去して所望のブレーズ形状に
仕上げる。つぎに、例えば、プラズマエッチング、反応
性エッチング等のドライエッチングや湿式エッチング等
から選ばれるエッチング方法により、加工層および金型
基板を侵食加工して、加工層を消失させるとともに、加
工層の表面形状を深さ方向に相似的に金型基板に転写す
る。このため、機械加工よりも高精度で、所望の形状を
有する回折光学素子の製造に用いる金型の製作が可能と
なる。
An outline of the invention according to claim 2 will be described. A processing layer made of, for example, resin, which is easy to machine, is formed on the mold substrate. Separately from this, a master die used for forming a working layer is manufactured, and at this time, a portion which remains unprocessed is formed at the bottom of the concave portion of the master die depending on a size of a nose radius R of a tool tip used for manufacturing. Not like
Work deeper than desired. Next, in the same manner as in the first aspect, a processed layer is formed using the master mold. Next, the blaze-shaped convex portion of the processed layer is subjected to removal processing such as cutting or grinding, for example, to remove the R shape and surface roughness at the corner of the tip, thereby completing the desired blaze shape. Next, the processed layer and the mold substrate are eroded by an etching method selected from dry etching such as plasma etching and reactive etching, wet etching, and the like, so that the processed layer disappears and the surface shape of the processed layer is reduced. Is similarly transferred to the mold substrate in the depth direction. For this reason, it is possible to manufacture a mold used for manufacturing a diffractive optical element having a desired shape with higher precision than machining.

【0022】請求項3に係る発明の概要について説明す
る。まず、請求項2に係る発明によって、金型を製作す
る。この金型を用いて、低融点ガラスからなるガラス素
材を加熱軟化させ、押圧成形することによって回折光学
素子基板を製造する。つぎに、この回折光学素子基板の
レリーフパターン面に熱可塑性樹脂を精密プレスして一
体化させ、2層構造の回折光学素子を得るものである。
An outline of the invention according to claim 3 will be described. First, a mold is manufactured according to the second aspect of the present invention. Using this mold, a glass material made of low-melting glass is heated and softened and pressed to manufacture a diffractive optical element substrate. Next, a thermoplastic resin is precision-pressed and integrated with the relief pattern surface of the diffractive optical element substrate to obtain a two-layer diffractive optical element.

【0023】請求項4に係る発明の概要について説明す
る。加工層の成形に用いるマスター型を製作し、この
際、マスター型の製作に用いる工具先端のノーズ半径R
の大きさによってマスター型の凹部の底部に未加工のま
ま残る部分が生じないよう、所望の深さよりも深く加工
する。つぎにこのマスター型を用いて、中間型の少なく
とも一面を構成している加工層を成形した後、加工層の
ブレーズ形状の凸部に例えば切削加工または研削加工等
の除去加工を施し、先端角部のR形状や表面粗さを除去
して所望のブレーズ形状に仕上げる。つぎに中間型のブ
レーズ形状に仕上げた加工層の表面上に電鋳加工を施
し、ブレーズ形状が転写した電鋳型を製作する。これに
より、機械加工よりも高精度で所望の形状を有する回折
光学素子の製造に用いる金型の製作が可能となる。以
下、具体的な実施の形態について説明する。
An outline of the invention according to claim 4 will be described. A master mold used for forming a working layer is manufactured, and at this time, a nose radius R of a tool tip used for manufacturing the master mold is formed.
In order to prevent a portion that remains unprocessed at the bottom of the concave portion of the master mold depending on the size of the master mold, the work is processed deeper than a desired depth. Next, using this master mold, after forming a working layer that constitutes at least one surface of the intermediate mold, the blaze-shaped convex portion of the working layer is subjected to removal processing such as cutting or grinding to form a tip angle. The desired blaze shape is obtained by removing the R shape and surface roughness of the portion. Next, an electroforming process is performed on the surface of the processed layer that has been finished to the intermediate blazed shape, thereby producing an electroformed mold to which the blazed shape has been transferred. This makes it possible to manufacture a mold used for manufacturing a diffractive optical element having a desired shape with higher precision than machining. Hereinafter, specific embodiments will be described.

【0024】(実施の形態1)図1〜図6は実施の形態
1を示し、図1はマスター型のブレーズ形状を示す断面
図、図2は回折光学素子の基材の構成図、図3は成形工
程を示す図、図4はイオンエッチング工程を示す図、図
5は製造された回折光学素子の断面図、図6は実施の形
態1および比較例1の回折光学素子の1次回折効率の波
長依存性を示す図表である。本実施の形態は、回折光学
素子である回折レンズの例を示す。
(Embodiment 1) FIGS. 1 to 6 show Embodiment 1, FIG. 1 is a sectional view showing a blazed shape of a master type, FIG. 2 is a structural view of a substrate of a diffractive optical element, and FIG. 4 is a diagram showing a molding process, FIG. 4 is a diagram showing an ion etching process, FIG. 5 is a cross-sectional view of a manufactured diffractive optical element, and FIG. 6 is a first-order diffraction efficiency of the diffractive optical elements of Embodiment 1 and Comparative Example 1. 3 is a table showing the wavelength dependence of the graph. This embodiment shows an example of a diffractive lens which is a diffractive optical element.

【0025】図2において、回折光学素子の基材4は、
基板2の片面に加工層3を所定の厚さTに積層して構
成されている。基板2の材料は、後工程の関係から十分
な剛性を有し、かつエッチングに対する加工性を有する
もの、例えば、石英、合成石英、SiO系ガラス、L
iF、MgF、CaF、BaF、サファイア、K
Br、KI等が望ましいが、他の材料でも使用する波長
帯域で十分な透過率を有する物質であればよい。一方、
加工層3の材料は、メタクリル樹脂、ポリカーボネイト
樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹
脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹
脂等の熱可塑性樹脂でかつ熱膨張率が小さいことが重要
であり、さらに、マスター型1からの離型性に優れてい
ることが望ましい。加工層3の形成は、スピンコーター
等を用いて行い、ベーキング条件を適宜選択することに
より、後工程に適した硬さにする。また、加工層3の厚
さT は、後述する成形工程において、マスター型1の
凸部が基板2に接触しないように、マスター型1の凹部
の深さD(図1参照)より大きく形成する。
In FIG. 2, the substrate 4 of the diffractive optical element is
A processing layer 3 is coated on one side of the substrate 2 with a predetermined thickness T.1Laminated
Has been established. The material of the substrate 2 is sufficient because of the post-process.
High rigidity and workability to etching
, For example, quartz, synthetic quartz, SiO2System glass, L
iF, MgF2, CaF2, BaF2, Sapphire, K
Br, KI, etc. are desirable, but wavelengths used for other materials
Any substance having sufficient transmittance in the band may be used. on the other hand,
The material of the processing layer 3 is methacrylic resin, polycarbonate
Resin, polysulfone resin, polyphenylene oxide tree
Fat, polymethylpentene resin, polyvinylidene fluoride
It is important that it is a thermoplastic resin such as fat and has a low coefficient of thermal expansion
And has excellent releasability from the master mold 1.
Is desirable. The processing layer 3 is formed by a spin coater
And baking conditions as appropriate.
More suitable hardness for the subsequent process. The thickness of the processing layer 3
Sa T 1In the molding step described below,
The concave portion of the master mold 1 is set so that the convex portion does not contact the substrate 2.
Depth D1(See FIG. 1).

【0026】つぎに、図1において、マスター型1に形
成するブレーズ形状と、このブレーズ形状を切削加工に
より加工面1aに形成する工程について説明する。マス
ター型1の材料には、機械加工の容易な材料、例えばA
lやP−Ni(無電解ニッケル)、真鍮等の金属が用い
られる。所望の形状に対応する形状より深い形状として
のブレーズ形状は、図1に示すように、最終製品である
回折光学素子(図5参照)のブレーズ形状をほぼ反転
し、ピッチpおよび深さDがともに数μm〜数十μ
mで、その加工面1aは、立ち上げ部1bと、立ち上げ
部1bに対して角度の異なる緩斜面部1cおよび急斜面
部1dからなる斜面部と、立ち上げ部1bと急斜面部1
dとの間に切削に使用したバイトの先端のノーズ半径R
で形成される凹部Rとから成っている。このブレーズ
形状の形成には、緩斜面部1cの延長線(点線)が凹部
にかからないように選択された先端形状を有するバ
イトを使用する。このとき、凹部R底面の表面からの
深さDは、凹部Rの高さrと所望する深さd
を加えた値にする。
Next, referring to FIG. 1, a description will be given of a blazed shape to be formed on the master mold 1 and a process of forming the blazed shape on the processing surface 1a by cutting. The material of the master mold 1 includes materials that are easily machined, for example, A
Metals such as l, P-Ni (electroless nickel), and brass are used. As shown in FIG. 1, the blaze shape as a shape deeper than the shape corresponding to the desired shape substantially reverses the blaze shape of the diffractive optical element (see FIG. 5) as the final product, and has a pitch p 1 and a depth D. 1 is several μm to several tens μ
m, the machined surface 1a includes a rising portion 1b, a slope portion composed of a gentle slope portion 1c and a steep slope portion 1d having different angles with respect to the rising portion 1b, a rising portion 1b and a steep slope portion 1d.
Nose radius R of the tip of the cutting tool used for cutting between d and
It consists recess R 1 Metropolitan THAT formed. The formation of this blazed, extension of the gentle slope portion 1c (dotted line) uses byte having a selected end shape so as not to recess R 1. In this case, the depth D 1 of the the recess R 1 bottom surface of is the value obtained by adding a depth d 1 to the desired height r 1 of the concave portion R 1.

【0027】つぎに、図3に示すように、マスター型1
を用いて基材4の加工層3を押圧成形する工程について
説明する。まず、マスター型1と基材4とを図示しない
プレス機に、マスター型1の加工面1aと基材4の加工
層3とが対向するようにそれぞれセットし、加工層3が
軟化する温度まで加熱昇温させる。この温度は、加工層
3に用いる樹脂の種類によって適宜調節する。この状態
で押圧成形を行うと、加工層3の表面3aには、マスタ
ー型1の加工面1aに形成されたブレーズ形状が反転し
たブレーズ形状が転写される。すなわち、加工層3の表
面3aには、凹部にノーズ半径Rは形成されず、マスタ
ー型1の急斜面部1d(図1参照)に対応する斜面3d
の先端に凸部端面としての凸部Rが形成されることに
なる。ここで、押圧成形工程は空気中で行ってもよい
が、加工層3を構成する樹脂が酸化してマスター型1へ
焼き付く可能性があるため、窒素やアルゴン等の不活性
ガス雰囲気中で行うのが望ましい。また、マスター型1
にシリコーン樹脂、フッ素系樹脂、ステアリン酸塩類、
ワックス類等の離型剤を塗布することによって、押圧成
形後の加工層3の離型性を高めてもよいが、この場合は
離型剤をできるだけ薄く(望ましくは0.2μm以
下)、かつ均一に塗布することにより、マスター型1の
加工面1aに形成したブレーズ形状を忠実に加工層3の
表面3aに転写することができる。
Next, as shown in FIG.
The step of press-molding the processed layer 3 of the base material 4 using will be described. First, the master mold 1 and the base material 4 are set on a press (not shown) so that the processing surface 1a of the master mold 1 and the processing layer 3 of the base material 4 are opposed to each other. Heat and raise the temperature. This temperature is appropriately adjusted depending on the type of resin used for the processing layer 3. When press forming is performed in this state, a blazed shape obtained by inverting the blazed shape formed on the processed surface 1a of the master mold 1 is transferred to the surface 3a of the processed layer 3. That is, the nose radius R is not formed in the concave portion on the surface 3a of the processing layer 3, and the slope 3d corresponding to the steep slope 1d of the master mold 1 (see FIG. 1).
Leading protrusion R 3 as protrusion end face is to be formed on the. Here, the pressure molding step may be performed in the air, but is performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon because the resin constituting the processing layer 3 may be oxidized and burned to the master mold 1. It is desirable. Master type 1
To silicone resin, fluorine resin, stearates,
By applying a release agent such as waxes, the releasability of the processed layer 3 after press molding may be enhanced. In this case, the release agent is made as thin as possible (preferably 0.2 μm or less), and By uniformly applying, the blazed shape formed on the processing surface 1 a of the master mold 1 can be faithfully transferred to the surface 3 a of the processing layer 3.

【0028】つぎに、押圧成形した加工層3を有する基
材4を室温まで冷却した後に、加工層3の表面3aに除
去加工を施し、所望のブレーズ形状にする。すなわち、
図3に示す凸部Rに緩斜面部3cと同じ角度で切削加
工を施し、ハッチング部分を除去することによって、図
4に示すように、加工層の表面形状としての所望の高さ
寸法dを有するブレーズ形状の加工層3を得る。この
とき、製造する回折光学素子がリングパターンを有する
回折レンズの様な場合には、数値制御旋盤のような切削
加工機(図示せず)に、ワークとして押圧成形を施した
加工層3を有する基材4を取り付ける。そして、ワーク
を回転させながら製造すべき回折レンズの設計データに
基づいて図示しないバイトを移動させ、加工層3を所望
の形状に切削加工する。一方、直線パターンを有する回
折光学素子、例えば回折型シリンドリカルレンズを製造
する場合には、数値制御フライス盤やルーリングエンジ
ン型加工機のような切削加工機(図示せず)を用いて、
バイトを固定した状態でワークを上下左右に動かすか、
もしくはワークを固定した状態で、バイトを上下左右に
動かすことにより加工層3を所望の形状に切削加工す
る。
Next, after the base material 4 having the pressed working layer 3 is cooled to room temperature, the surface 3a of the working layer 3 is subjected to removal processing to obtain a desired blaze shape. That is,
Subjected to cutting at the same angle as the gentle slope portion 3c to the convex portion R 3 shown in FIG. 3, by removing the hatched portion, as shown in FIG. 4, the desired height d of the surface shape of the working layer Thus , a blazed processing layer 3 having the number 1 is obtained. At this time, in the case where the diffractive optical element to be manufactured is like a diffractive lens having a ring pattern, a cutting machine (not shown) such as a numerical control lathe has a processed layer 3 subjected to press forming as a work. The base material 4 is attached. Then, while rotating the work, a cutting tool (not shown) is moved based on the design data of the diffraction lens to be manufactured, and the processing layer 3 is cut into a desired shape. On the other hand, when manufacturing a diffractive optical element having a linear pattern, for example, a diffractive cylindrical lens, using a cutting machine (not shown) such as a numerically controlled milling machine or a ruling engine type machine,
Move the work up, down, left and right with the tool fixed, or
Alternatively, the work layer 3 is cut into a desired shape by moving the cutting tool up, down, left and right while the work is fixed.

【0029】その後、切削加工した加工層3を有する基
材4を、リアクティブイオンエッチング装置内にセット
し、CFからなるエッチングガス5により流量30c
/分、圧力5パスカル、パワー100ワットの条件
下で、加工層3が完全にエッチングされて消失するまで
異方性エッチングを行う。これにより、基材4の基板2
に、図5に示すように、加工層3のブレーズ形状を深さ
方向に相似的に高さ寸法がdになるように所望の形状
としてのブレーズ形状を形成し、回折光学素子6を得
た。
Thereafter, the base material 4 having the cut working layer 3 is set in a reactive ion etching apparatus, and a flow rate of 30 c is applied by an etching gas 5 composed of CF 4.
Anisotropic etching is performed under the conditions of m 3 / min, pressure of 5 Pascal, and power of 100 watts until the processing layer 3 is completely etched and disappears. Thereby, the substrate 2 of the substrate 4
Obtained, as shown in FIG. 5, similar to the height of the blaze shape of the processed layer 3 in the depth direction to form a blazed as desired shape so that the d 4, the diffractive optical element 6 Was.

【0030】本実施の形態では、基板2はLaFK55
(住田光学社製)よりなる低融点ガラスで、屈折率n
は1.694、アッベ数νは56.3であり、このと
きブレーズ形状の深さdを0.76μmにして、51
0nmの波長で最大の回折効率が得られるようにした。
図6は、回折効率の波長依存特性を示すもので、は本
実施の形態の製造方法で作製した回折光学素子の波長依
存特性(実施の形態1)を、は従来例ホの製造方法で
作製した回折光学素子の波長依存特性(比較例1)を示
している。図6から明らかなように、比較例1と比べ
て、実施の形態1による回折光学素子によれば、理論的
回折効率に近い回折効率が得られていることから、従来
技術では避けられなかったブレーズ形状の未加工のノー
ズ半径Rによる回折効率の低下を実質的に無視できる程
度に小さく抑えることができ、改善効果が著しいことが
実証された。
In the present embodiment, the substrate 2 is made of LaFK55
(Low melting point glass made by Sumita Optical Co., Ltd.) with refractive index n d
Is 1.694 and Abbe number ν d is 56.3. At this time, the depth d 1 of the blazed shape is set to 0.76 μm, and 51
The maximum diffraction efficiency was obtained at a wavelength of 0 nm.
FIG. 6 shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency. FIG. 6 shows the wavelength dependence of the diffractive optical element manufactured by the manufacturing method of the present embodiment (Embodiment 1), and FIG. 3 shows the wavelength dependence of the diffractive optical element (Comparative Example 1). As is clear from FIG. 6, the diffractive optical element according to the first embodiment has a diffraction efficiency close to the theoretical diffraction efficiency as compared with the comparative example 1, so that it cannot be avoided in the related art. The reduction in diffraction efficiency due to the unprocessed nose radius R of the blaze shape can be suppressed to a substantially negligible level, and it has been proved that the improvement effect is remarkable.

【0031】本実施の形態によれば、未加工のまま残る
R部や細かい表面粗さが実質的に存在せず、かつ斜面部
の平面度が良好なブレーズ形状を有し、回折効率の高い
回折光学素子を製造することができる。
According to the present embodiment, there is substantially no unprocessed R portion or fine surface roughness, the sloping portion has a good flatness, and the diffraction efficiency is high. A diffractive optical element can be manufactured.

【0032】(実施の形態2)図7〜図11は実施の形
態2を示し、図7はマスター型のブレーズ形状を示す断
面図、図8は金型基材の構成図、図9は成形工程を示す
図、図10はイオンエッチング工程を示す図、図11は
製作された成形用金型の断面図である。本実施の形態
は、回折光学素子である回折レンズを成形するための成
形用金型の製作方法、および、この成形用金型を用いた
回折光学素子の製造方法について説明する。なお、本実
施の形態は、実施の形態1の回折光学素子の製造方法と
同様の部分があるため、実施の形態1と異なる部分を主
に説明し、同様の部分を簡略に説明する。
(Embodiment 2) FIGS. 7 to 11 show Embodiment 2, FIG. 7 is a sectional view showing a blazed shape of a master mold, FIG. 8 is a structural view of a mold base material, and FIG. FIG. 10 is a diagram showing a process, FIG. 10 is a diagram showing an ion etching process, and FIG. 11 is a cross-sectional view of the formed molding die. In the present embodiment, a method of manufacturing a molding die for molding a diffractive lens, which is a diffractive optical element, and a method of manufacturing a diffractive optical element using the molding die will be described. In the present embodiment, there are portions similar to those of the method of manufacturing the diffractive optical element of the first embodiment. Therefore, portions different from the first embodiment will be mainly described, and the same portions will be briefly described.

【0033】図7において、マスター型11に形成する
ブレーズ形状と、このブレーズ形状を切削加工により加
工面11aに形成する工程について説明する。マスター
型11の材料には、実施の形態1と同一のものが用いら
れる。所望の形状に対応する形状より深い形状としての
ブレーズ形状は、図7に示すように、最終製品である回
折光学素子(図5参照)のブレーズ形状とほぼ同一で、
かつ、ピッチpおよび深さDがともに数μm〜数十
μmで、その加工面11aは、立ち上げ部11bと、立
ち上げ部11bに対して角度の異なる緩斜面部11cお
よび急斜面部11dからなる斜面部と、立ち上げ部11
bと急斜面部11dとの間に切削に使用したバイトの先
端のノーズ半径Rで形成される凹部R11とから成って
いる。このブレーズ形状の形成には、緩斜面部11cの
延長線(点線)が凹部R11にかからないように選択さ
れた先端形状を有するバイトを使用する。このとき、凹
部R11底面の表面からの深さDは、凹部R11の高
さrと所望する深さdとを加えた値にする。
Referring to FIG. 7, a description will be given of a blazed shape formed on the master mold 11 and a process of forming the blazed shape on the processing surface 11a by cutting. The same material as in the first embodiment is used for the material of the master mold 11. The blaze shape as a shape deeper than the shape corresponding to the desired shape is almost the same as the blaze shape of the diffractive optical element (see FIG. 5) as the final product as shown in FIG.
The pitch p 2 and the depth D 2 are both several μm to several tens μm, and the machined surface 11a is composed of a rising part 11b, a gentle slope part 11c and a steep slope part 11d having different angles with respect to the rising part 11b. Slope section consisting of
consists recess R 11 Metropolitan formed by the nose radius R of the tip of bytes used for cutting between the b and the steep slope portion 11d. The blaze in the formation of the shape, extension of the gentle slope portion 11c (dotted line) uses byte having a selected end shape so as not to recess R 11. In this case, the depth D 2 from the surface of the recess R 11 bottom surface to the height r 2 and depth d 2 and a value obtained by adding the desired recess R 11.

【0034】図8において、金型基材14は、金型基板
としての基板12の片面に加工層13を所定の厚さT
に積層して構成されている。基板12の材料は、十分な
硬度と耐熱性を有するものが要求され、超硬合金、Si
C、ステンレス合金、Ni、Zn、Al等がよい。一
方、加工層13の材料は、実施の形態1と同一のものを
用いる。加工層13の形成方法および加工層13の厚さ
の条件は、実施の形態1と同様である。
In FIG. 8, a mold substrate 14 is formed by forming a processing layer 13 on one side of a substrate 12 as a mold substrate to a predetermined thickness T 2.
It is configured by being laminated on. The material of the substrate 12 is required to have a sufficient hardness and heat resistance, such as cemented carbide, Si
C, stainless alloy, Ni, Zn, Al and the like are preferable. On the other hand, the same material as that of the first embodiment is used for the material of the processing layer 13. Conditions of thickness T 2 of the forming method and processing layer 13 of the working layer 13 is the same as in the first embodiment.

【0035】つぎに、図9に示すように、マスター型1
1を用いて金型基材14の加工層13を押圧成形する工
程について説明する。まず、マスター型11と金型基材
14とを図示しないプレス機に、マスター型11の加工
面11aと金型基材14の加工層13とが対向するよう
にそれぞれセットし、加工層13が軟化する温度まで加
熱昇温させる。この温度は、加工層13に用いる樹脂の
種類によって適宜調節する。この状態で押圧成形を行う
と、加工層13の表面13aには、マスター型11の加
工面11aに形成されたブレーズ形状が反転したブレー
ズ形状が転写される。すなわち、加工層13の表面13
aには、凹部にノーズ半径Rは形成されず、マスター型
11の急斜面部11d(図7参照)に対応する斜面13
dの先端に凸部端面としての凸部R13が形成されるこ
とになる。ここで、押圧成形工程は、窒素やアルゴン等
の不活性ガス雰囲気中で行うのが望ましい。また、離型
剤の使用は、実施の形態1と同様である。
Next, as shown in FIG.
The process of press-molding the processing layer 13 of the mold base material 14 using 1 will be described. First, the master mold 11 and the mold base material 14 are set on a press (not shown) such that the working surface 11a of the master mold 11 and the work layer 13 of the mold base material 14 face each other. The temperature is raised to a temperature at which the material softens. This temperature is appropriately adjusted depending on the type of resin used for the processing layer 13. When press forming is performed in this state, a blazed shape obtained by inverting the blazed shape formed on the processed surface 11a of the master mold 11 is transferred to the surface 13a of the processed layer 13. That is, the surface 13 of the processing layer 13
In FIG. 7A, the nose radius R is not formed in the concave portion, and the slope 13 corresponding to the steep slope 11d of the master mold 11 (see FIG. 7).
protrusions R 13 as protrusion end face is to be formed at the tip of the d. Here, it is desirable that the pressing step be performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon. The use of the release agent is the same as in the first embodiment.

【0036】つぎに、押圧成形した加工層13を有する
金型基材14を室温まで冷却した後に、加工層13の表
面13aに除去加工を施し、所望のブレーズ形状にす
る。すなわち、図9に示す凸部R13に緩斜面部13c
と同じ角度で切削加工を施し、ハッチング部分を除去す
ることによって、図10に示すように、加工層の表面形
状としての所望の高さ寸法dを有するブレーズ形状の
加工層13を得る。このとき、製造する回折光学素子が
リングパターンを有する回折レンズの様な場合、および
直線パターンを有する回折光学素子、例えば回折型シリ
ンドリカルレンズを製造する場合は、それぞれ実施の形
態1と同様に行う。
Next, after cooling the mold base 14 having the press-formed work layer 13 to room temperature, the surface 13a of the work layer 13 is subjected to removal processing to obtain a desired blaze shape. That is, the gentle slope portion 13c to the protrusion R 13 shown in FIG. 9
The same angle subjected to cutting and, by removing the hatched portion, as shown in FIG. 10 to obtain the working layer 13 of the blaze shape having a desired height d 2 of the surface shape of the working layer. At this time, when the diffractive optical element to be manufactured is like a diffractive lens having a ring pattern, and when a diffractive optical element having a linear pattern, for example, a diffractive cylindrical lens is manufactured, each is performed in the same manner as in the first embodiment.

【0037】その後、切削加工した加工層13を有する
金型基材14を、リアクティブイオンエッチング装置内
にセットし、CFからなるエッチングガス15により
流量30cm/分、圧力5パスカル、パワー100ワ
ットの条件下で、加工層13が完全にエッチングされて
消失するまで異方性エッチングを行う。これにより、金
型基材14の基板12に、図11に示すように、加工層
13のブレーズ形状を深さ方向に相似的に高さ寸法がd
になるように所望の形状としてのブレーズ形状を形成
し、金型としての成形用金型16を得た。
Thereafter, the mold base 14 having the cut working layer 13 is set in a reactive ion etching apparatus, and a flow rate of 30 cm 3 / min, a pressure of 5 Pascal, a power of 100 is applied by an etching gas 15 composed of CF 4. Under the condition of watts, anisotropic etching is performed until the processing layer 13 is completely etched and disappears. As a result, as shown in FIG. 11, the height dimension of the blazed shape of the processing layer 13 is made similar to the depth direction on the substrate 12 of the mold base 14.
Then , a blaze shape as a desired shape was formed so as to obtain a molding die 16 as a die.

【0038】こうして得られた成形用金型16を用い
て、プラスチックの射出成形により、回折光学素子を製
造する。この成形用金型16を用いて射出成形された回
折光学素子は、実施の形態1の製造方法で得られた回折
光学素子と同様に、未加工のまま残るR部が実質的に存
在せず、且つ斜面部の平面度が良好なブレーズ形状を有
し、回折効率の高い回折光学素子となる。
Using the molding die 16 thus obtained, a diffractive optical element is manufactured by plastic injection molding. The diffractive optical element injection-molded using the molding die 16 has substantially no unprocessed R portion similarly to the diffractive optical element obtained by the manufacturing method of the first embodiment. In addition, the diffractive optical element has a blaze shape having a good flatness of the slope portion and a high diffraction efficiency.

【0039】なお、成形用金型16を用いて回折光学素
子を製造する方法としては、射出成形法に限るわけでは
なく、例えば、フォトポリマー法(2P法)を用いるこ
ともできる。これは、透明な基板上に紫外線硬化型樹脂
(フォトポリマー)層を形成し、成形用金型16を押し
当てて基板側から紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を
硬化させて回折光学素子を得るものである。この方法
は、温度サイクルの必要が生じないので、射出成形法と
比較すると、その効果に加え、(1)工程が短くて済
む、(2)複屈折やコマ収差が生じにくい、(3)成形
用金型の長寿命化を図ることができる等の利点がある。
The method of manufacturing the diffractive optical element using the molding die 16 is not limited to the injection molding method, but may be, for example, a photopolymer method (2P method). This involves forming an ultraviolet-curable resin (photopolymer) layer on a transparent substrate, pressing a molding die 16 and irradiating ultraviolet rays from the substrate side to cure the ultraviolet-curable resin, thereby forming a diffractive optical element. What you get. Since this method does not require a temperature cycle, compared to the injection molding method, in addition to its effects, (1) the process can be shortened, (2) birefringence and coma are less likely to occur, and (3) molding There is an advantage that the service life of the tool can be extended.

【0040】また、本実施の形態の製作方法により製作
した成形用金型のうち、金型基板の材料を、超硬合金ま
たはSiCとした場合には、ガラス製の回折光学素子を
プレス成形により得ることができる。この場合において
は、射出成形法またはフォトポリマー法による樹脂製の
回折光学素子の効果に加え、長寿命かつ耐候性のよい回
折光学素子を得ることができる。
In the molding die manufactured by the manufacturing method of this embodiment, when the material of the die substrate is a cemented carbide or SiC, the diffractive optical element made of glass is pressed. Obtainable. In this case, in addition to the effect of the resin-made diffractive optical element by the injection molding method or the photopolymer method, a diffractive optical element having a long life and good weather resistance can be obtained.

【0041】本実施の形態によれば、未加工のまま残る
R部や細かい表面粗さが実質的に存在せず、且つ斜面部
の平面度が良好なブレーズ形状を有する成形用金型を得
ることができる。また、この成形用金型を用いることに
より、従来からの製造方法によっても、回折効率の高い
回折光学素子を正確かつ大量に得ることができる。
According to the present embodiment, a molding die having a blazed shape having substantially no unprocessed R portion or fine surface roughness and a good flatness of the slope portion is obtained. be able to. Further, by using this molding die, it is possible to accurately and mass-produce a diffractive optical element having high diffraction efficiency even by a conventional manufacturing method.

【0042】(実施の形態3)図12および図13は実
施の形態3を示し、図12は製造された2層構造の回折
光学素子の断面図、図13は実施の形態3および比較例
2の回折光学素子の1次回折効率の波長依存性を示す図
表である。本実施の形態は、実施の形態2で説明した製
作方法により得られた回折光学素子の成形用金型を用い
た2層構造の回折光学素子の製造方法について説明す
る。なお、実施の形態2にて説明した成形用金型の製作
方法の説明は省略する。
(Third Embodiment) FIGS. 12 and 13 show a third embodiment. FIG. 12 is a sectional view of a manufactured diffractive optical element having a two-layer structure. FIG. 13 is a third embodiment and a comparative example 2. 6 is a table showing the wavelength dependence of the first-order diffraction efficiency of the diffractive optical element of FIG. In the present embodiment, a method of manufacturing a diffractive optical element having a two-layer structure using a mold for forming a diffractive optical element obtained by the manufacturing method described in Embodiment 2 will be described. The description of the method for manufacturing the molding die described in the second embodiment will be omitted.

【0043】まず、実施の形態2にて説明した製作方法
により、図11に示すように、材質を超硬合金とした成
形用金型16を得た。成形用金型16のブレーズ形状の
深さdは、7.7μmとした。この深さdは、図1
2に示す回折光学素子基板としての基板21の材料La
FK55と積層22の材料O−PETとの材料の組合せ
に対し450nmの波長において、最大の回折効率が得
られるように最適化した深さである。
First, as shown in FIG. 11, a molding die 16 made of a cemented carbide was obtained by the manufacturing method described in the second embodiment. The depth of the blazed shape of mold 16 d 5 was set to 7.7 .mu.m. The depth d 5 is 1
2. Material La of substrate 21 as diffractive optical element substrate shown in FIG.
The depth is optimized so that the maximum diffraction efficiency can be obtained at a wavelength of 450 nm for the combination of the material FK55 and the material O-PET of the laminate 22.

【0044】つぎに、成形用金型16を用いて、ガラス
素材としてのLaFK55よりなる低融点ガラス製の基
板21(図12参照)を加熱軟化させ、精密プレスし
て、一方の面に前記ブレーズ形状のレリーフパターン
を、他方の面を平面状に成形した。つぎに、図12に示
すように、熱可塑性樹脂O−PET(鐘紡社製)を基板
21のレリーフパターン面に精密プレスして低融点ガラ
スからなる基板21と熱可塑性樹脂からなる積層22と
から構成され、境界面にレリーフパターンを有する2層
構造の回折光学素子23を得た。なお、熱可塑性樹脂O
−PETの屈折率n は1.620、アッベ数νは2
4.0である。
Next, using the molding die 16,
Low melting glass base made of LaFK55 as material
The plate 21 (see FIG. 12) is softened by heating and precision pressed.
On one side, the blaze-shaped relief pattern
Was molded into a flat surface on the other side. Next, FIG.
As shown, the thermoplastic resin O-PET (Kanebo Co., Ltd.)
Precision pressing on the relief pattern surface of No. 21 and low melting point glass
And a laminate 22 made of thermoplastic resin.
And two layers having a relief pattern on the boundary surface
A diffractive optical element 23 having the structure was obtained. In addition, the thermoplastic resin O
-Refractive index n of PET dIs 1.620, Abbe number νdIs 2
4.0.

【0045】図13は、2層構造の回折光学素子23の
回折効率の波長依存特性を示すもので、は本実施の形
態の製造方法で製造した回折光学素子23の波長依存特
性(実施の形態3)を、は従来の製作方法で製作した
金型を用いて製造した回折光学素子23の波長依存特性
(比較例2)を示している。図13から明らかなよう
に、比較例2と比べて、実施の形態3による回折光学素
子によれば、理論的回折効率に近い回折効率が得られて
いることから、従来技術では避けられなかったブレーズ
形状の未加工のノーズ半径Rによる回折効率の低下を実
質的に無視できる程度に小さく抑えることができ、改善
効果が著しいことが実証された。また、比較例2の最大
の回折効率が90%であり、比較例1の95%(図6参
照)より低いのは、比較例2では、比較例1に比べてブ
レーズ形状の深さdが約10倍あるため、R部が大きく
なることによる。
FIG. 13 shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the diffractive optical element 23 having a two-layer structure. FIG. 13 shows the wavelength dependence of the diffractive optical element 23 manufactured by the manufacturing method of the present embodiment. 3) shows the wavelength-dependent characteristics (Comparative Example 2) of the diffractive optical element 23 manufactured using a mold manufactured by a conventional manufacturing method. As is apparent from FIG. 13, the diffraction optical element according to the third embodiment has a diffraction efficiency close to the theoretical diffraction efficiency as compared with Comparative Example 2, so that it cannot be avoided in the prior art. The reduction in diffraction efficiency due to the unprocessed nose radius R of the blaze shape can be suppressed to a substantially negligible level, and it has been proved that the improvement effect is remarkable. Further, the maximum diffraction efficiency of Comparative Example 2 is 90%, which is lower than 95% of Comparative Example 1 (see FIG. 6), because the depth d of the blazed shape is smaller in Comparative Example 2 than in Comparative Example 1. Because it is about 10 times, the R portion becomes large.

【0046】本実施の形態によれば、実施の形態1の効
果に加え、本実施の形態による2層構造の回折光学素子
は、実施の形態1の回折光学素子に比べ、回折効率の波
長依存特性を実質的に無視できる程度に小さく抑えるこ
とができる。また、回折光学素子に入射する光は特定方
向に進行方向が曲げられるが、その際に光を曲げる作用
の波長依存がレリーフパターンと外部に接する面(屈折
面)とで相補的となるので、色収差が低減される効果も
ある。さらに、通常の屈折素子(例えばレンズ)では、
その表面が埃や指紋で汚染された場合、払拭することが
一般に困難であるが、レリーフパターンを低融点ガラス
および熱可塑性樹脂の境界面に形成しているので、汚染
の影響が生じず、耐環境性が向上する。
According to the present embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, the two-layer diffractive optical element according to the present embodiment has a wavelength dependence of the diffraction efficiency which is higher than that of the first embodiment. Characteristics can be suppressed to a substantially negligible level. Also, the light incident on the diffractive optical element is bent in a specific direction, but the wavelength dependence of the light bending action is complementary between the relief pattern and the surface in contact with the outside (refractive surface). There is also an effect that chromatic aberration is reduced. Furthermore, in a normal refractive element (for example, a lens),
When the surface is contaminated with dust or fingerprints, it is generally difficult to wipe it off.However, since the relief pattern is formed at the interface between the low-melting glass and the thermoplastic resin, the effect of the contamination does not occur, and the anti-contamination effect does not occur. The environment is improved.

【0047】(実施の形態4)図14〜図17は実施の
形態4を示し、図14は成形工程を示す図、図15は中
間型の断面図、図16は電鋳処理工程を示す図、図17
は製作された電鋳型の断面図である。本実施の形態は、
回折光学素子である回折レンズを成形するための成形用
金型の製作方法、および、この成形用金型を用いた回折
光学素子の製造方法について説明する。なお本実施の形
態は、実施の形態1の回折光学素子の製造方法と同様の
部分があるため、実施の形態1と異なる部分を主に説明
し、同様の部分を簡略に説明する。
(Fourth Embodiment) FIGS. 14 to 17 show a fourth embodiment, FIG. 14 is a view showing a molding step, FIG. 15 is a sectional view of an intermediate mold, and FIG. 16 is a view showing an electroforming process step. FIG.
FIG. 3 is a sectional view of the manufactured electroforming mold. In this embodiment,
A method of manufacturing a molding die for molding a diffractive lens, which is a diffractive optical element, and a method of manufacturing a diffractive optical element using the molding die will be described. In the present embodiment, since there are portions similar to those of the method for manufacturing the diffractive optical element of the first embodiment, portions different from the first embodiment will be mainly described, and similar portions will be briefly described.

【0048】図14において、マスター型31に形成す
るブレーズ形状と、このブレーズ形状を切削加工により
加工面31aに形成する工程について説明する。マスタ
ー型11の材料には、実施の形態1と同一のものが用い
られる。所望の形状に対応する形状より深い形状として
のブレーズ形状は、図14に示すように、最終製品であ
る回折光学素子(図5参照)のブレーズ形状をほぼ反転
し、かつ、ピッチpおよび深さDがともに数μm〜
数十μmで、その加工面31aは、立ち上げ部31b
と、立ち上げ部31bに対して角度の異なる緩斜面部3
1cおよび急斜面部31dからなる斜面部と、立ち上げ
部31bと急斜面部31dとの間に切削に使用したバイ
トの先端のノーズ半径Rで形成される凹部R31とから
成っている。このブレーズ形状の形成には、緩斜面部3
1cの延長線(点線)が凹部R31にかからないように
選択された先端形状を有するバイトを使用する。このと
き、凹部R31底面の表面からの深さDは、凹部R
31の高さrと所望する深さdとを加えた値にす
る。
Referring to FIG. 14, a description will be given of a blazed shape formed on the master mold 31 and a step of forming the blazed shape on the processing surface 31a by cutting. The same material as in the first embodiment is used for the material of the master mold 11. Blazed as deeper shape than the corresponding shape to the desired shape, as shown in FIG. 14, the blazed shape of the diffractive optical element (see FIG. 5) as a final product substantially inverted, and the pitch p 3 and depth and D 3 are both number μm~
In the case of several tens μm, the processed surface 31a is
And a gentle slope portion 3 having a different angle with respect to the rising portion 31b.
A slope portion consisting 1c and steep slope 31d, consists recess R 31 Metropolitan formed by the nose radius R of the tip of bytes used for cutting between the rising portion 31b and a steep slope portion 31d. In order to form this blaze shape, the gentle slope 3
1c extension of (dotted line) uses byte having a selected end shape so as not to recess R 31. At this time, the depth D 3 from the bottom surface of the concave portion R 31 is
The height r 3 of 31 to a value obtained by adding a depth d 3 of desired.

【0049】つぎに、図15に示す中間型33について
説明する。中間型33は、電鋳処理により後述する電鋳
型35(図16参照)を製造するための母型となるもの
である。中間型33の材料は熱可塑性樹脂からなり、十
分な強度および剛性が確保されていれば、どのような厚
さのものでもよい。また、本実施の形態では、基材とし
て無垢の熱可塑性樹脂を用い加工層としているが、基板
と熱可塑性樹脂とからなる2層の基材を用いて、熱可塑
性樹脂の部分を加工層としてもよい。
Next, the intermediate mold 33 shown in FIG. 15 will be described. The intermediate mold 33 is a master mold for manufacturing an electroforming mold 35 (see FIG. 16) described later by electroforming. The material of the intermediate mold 33 is made of a thermoplastic resin, and may have any thickness as long as sufficient strength and rigidity are secured. Further, in the present embodiment, a solid thermoplastic resin is used as the base material and the processed layer is used. However, a two-layer base material composed of the substrate and the thermoplastic resin is used, and the thermoplastic resin portion is used as the processed layer. Is also good.

【0050】つぎに、図14に示すように、マスター型
31を用いて中間型基材32を押圧成形する工程につい
て説明する。まず、マスター型31と中間型基材32と
を図示しないプレス機に、マスター型31の加工面31
aと中間型基材32の加工層表面とが対向するようにそ
れぞれセットし、表面が軟化する温度まで加熱昇温させ
る。この温度は、中間型基材32に用いる樹脂の種類に
よって適宜調節する。この状態で押圧成形を行うと、中
間型基材32の表面32aには、マスター型31の加工
面31aに形成されたブレーズ形状が反転したブレーズ
形状が転写される。すなわち、中間型基材32の表面3
2aには、凹部にノーズ半径Rは形成されず、マスター
型31の急斜面部31dに対応する斜面32dの先端に
凸部端面としての凸部R32が形成されることになる。
ここで、押圧成形工程は、窒素やアルゴン等の不活性ガ
ス雰囲気中で行うのが望ましい。また、離型剤の使用
は、実施の形態1と同様である。
Next, as shown in FIG. 14, a process of press-molding the intermediate mold base material 32 using the master mold 31 will be described. First, the master mold 31 and the intermediate mold base material 32 are placed on a press (not shown) by a processing machine 31 of the master mold 31.
a and the processing layer surface of the intermediate base material 32 are set so as to face each other, and the temperature is raised to a temperature at which the surface softens. This temperature is appropriately adjusted depending on the type of resin used for the intermediate mold base material 32. When press molding is performed in this state, a blazed shape obtained by inverting the blazed shape formed on the processing surface 31a of the master mold 31 is transferred to the surface 32a of the intermediate mold base material 32. That is, the surface 3 of the intermediate mold base material 32
The 2a, nose radius R is not formed in the recess, so that the protrusions R 32 as protrusion end face at the distal end of the inclined surface 32d corresponding to the steep slope portion 31d of the master mold 31 is formed.
Here, it is desirable that the pressing step be performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon. The use of the release agent is the same as in the first embodiment.

【0051】つぎに、押圧成形したブレーズ形状を有す
る中間型基材32を室温まで冷却した後に、中間型基材
32の表面32aに除去加工を施し、所望のブレーズ形
状にする。すなわち、図14に示す凸部R32に緩斜面
部32cと同じ角度で切削加工を施し、ハッチング部分
を除去することによって、図15に示すような、所望の
高さ寸法dを有するブレーズ形状の表面33aを有す
る中間型33を得る。このとき、製造する回折光学素子
がリングパターンを有する回折レンズの様な場合、およ
び直線パターンを有する回折光学素子、例えば回折型シ
リンドリカルレンズを製造する場合は、それぞれ実施の
形態1と同様に行う。
Next, after the press-formed intermediate mold base material 32 having a blazed shape is cooled to room temperature, the surface 32a of the intermediate mold base material 32 is subjected to removal processing to obtain a desired blazed shape. That is, the blaze shape having subjected to the same angle by cutting and gentle slope portion 32c to the protrusion R 32 shown in FIG. 14, by removing the hatched portion, as shown in FIG. 15, the desired height dimension d 3 The intermediate mold 33 having the surface 33a is obtained. At this time, when the diffractive optical element to be manufactured is like a diffractive lens having a ring pattern, and when a diffractive optical element having a linear pattern, for example, a diffractive cylindrical lens is manufactured, each is performed in the same manner as in the first embodiment.

【0052】つぎに、中間型33の表面33aに、導電
性金属、例えば、ニッケルをスパッタリング、蒸着等の
方法で堆積させ、電極体34を形成する。つぎに、電極
体34を表面33aに形成した中間型33を、ニッケル
めっき槽に浸漬して通電する電鋳処理を行ってニッケル
電鋳型35を形成する。その後、ニッケル電鋳型35を
中間型33から離型した後、ニッケル電鋳型35の外周
を研削加工する。このとき得られた金型としてのニッケ
ル電鋳型35の表面35aには、電極体34とともに、
中間型33の表面33aに形成したブレーズ形状を反転
したブレーズ形状が形成され、回折光学素子を得るため
のニッケル電鋳型35が完成する。
Next, a conductive metal, for example, nickel is deposited on the surface 33a of the intermediate mold 33 by a method such as sputtering or vapor deposition to form an electrode body. Next, the intermediate mold 33 having the electrode body 34 formed on the surface 33 a is immersed in a nickel plating bath and subjected to an electroforming process for energizing to form a nickel electroforming mold 35. Then, after the nickel electroforming mold 35 is released from the intermediate mold 33, the outer periphery of the nickel electroforming mold 35 is ground. On the surface 35a of the nickel electroformed mold 35 as a mold obtained at this time, together with the electrode body 34,
A blazed shape that is the reverse of the blazed shape formed on the surface 33a of the intermediate mold 33 is formed, and the nickel electroforming mold 35 for obtaining the diffractive optical element is completed.

【0053】ニッケル電鋳型35を用いて、回折光学素
子を製造する方法は、実施の形態2と同様であり、射出
成形法により熱可塑性樹脂製の回折光学素子、フォトポ
リマー法により紫外線硬化型樹脂製の回折光学素子をそ
れぞれ得ることができる。
The method of manufacturing the diffractive optical element using the nickel electroforming mold 35 is the same as that of the second embodiment. The diffractive optical element is made of a thermoplastic resin by the injection molding method, and the ultraviolet curable resin is made by the photopolymer method. Can be obtained respectively.

【0054】本実施の形態によれば、未加工のまま残る
R部や細かい表面粗さが実質的に存在せず、かつ斜面部
の平面度が良好なブレーズ形状を有する成形用金型をエ
ッチングによらずに得ることができる。また、この成形
用金型を用いることにより、従来からの製造方法によっ
ても、回折効率の高い回折光学素子を正確かつ大量に得
ることができる。
According to the present embodiment, the molding die having a blazed shape having substantially no unprocessed R portion or fine surface roughness and having a good flatness of the slope portion is etched. It can be obtained without depending on. Further, by using this molding die, it is possible to accurately and mass-produce a diffractive optical element having high diffraction efficiency even by a conventional manufacturing method.

【0055】なお、上述した具体的な実施の形態から、
つぎのような構成の技術的思想が導き出される。 (付記) (1) 請求項2または4記載の回折光学素子の製造に
用いる金型の製作方法によって製作された金型を用い
て、熱可塑性樹脂を射出成形し、回折光学素子を得るこ
とを特徴とする回折光学素子の製造方法。
It should be noted that from the specific embodiment described above,
The technical idea of the following configuration is derived. (Supplementary note) (1) A thermoplastic resin is injection-molded using a mold manufactured by the method for manufacturing a mold used for manufacturing the diffractive optical element according to claim 2 or 4, to obtain a diffractive optical element. A method for manufacturing a diffractive optical element.

【0056】付記(1)によれば、未加工のまま残るR
部や細かい表面粗さが実質的に存在せず、且つ斜面部の
平面度が良好なブレーズ形状を有し、回折効率の高い熱
可塑性樹脂からなる回折光学素子を正確かつ大量に製造
することができる。
According to appendix (1), R which remains unprocessed
Parts and fine surface roughness are substantially absent, and the flatness of the slope part has a good blazed shape, and it is possible to accurately and mass-produce a diffractive optical element made of a thermoplastic resin having high diffraction efficiency. it can.

【0057】(2) 請求項2または4記載の回折光学
素子の製造に用いる金型の製作方法によって製作された
金型を用いて、フォトポリマー法により紫外線硬化型樹
脂を成形し、回折光学素子を得ることを特徴とする回折
光学素子の製造方法。
(2) An ultraviolet-curable resin is molded by a photopolymer method using a mold manufactured by the method for manufacturing a mold used for manufacturing a diffractive optical element according to claim 2 or 4, to form a diffractive optical element. A method for manufacturing a diffractive optical element.

【0058】付記(2)によれば、未加工のまま残るR
部や細かい表面粗さが実質的に存在せず、且つ斜面部の
平面度が良好なブレーズ形状を有し、回折効率の高い紫
外線硬化型樹脂からなる回折光学素子を正確かつ大量に
製造することができる。
According to appendix (2), R which remains unprocessed
To accurately and mass-produce a diffractive optical element made of a UV-curable resin having high diffraction efficiency, having a blazed shape with substantially no flat part or fine surface roughness and good flatness of the slope part. Can be.

【0059】(3) 請求項2に記載の回折光学素子の
製造に用いる金型の製作方法によって製作された金型を
用いて、プレス成形により光学ガラスを成形し、回折光
学素子を得ることを特徴とする回折光学素子の製造方
法。
(3) An optical glass is formed by press molding using a mold manufactured by the method for manufacturing a mold used for manufacturing a diffractive optical element according to claim 2 to obtain a diffractive optical element. A method for manufacturing a diffractive optical element.

【0060】付記(3)によれば、未加工のまま残るR
部や細かい表面粗さが実質的に存在せず、かつ斜面部の
平面度が良好なブレーズ形状を有し、回折効率の高い光
学ガラスからなる回折光学素子を正確かつ大量に製造す
ることができる。
According to appendix (3), R which remains unprocessed
Part and fine surface roughness are substantially absent, and the flatness of the slope part has a good blazed shape, and it is possible to accurately and mass-produce a diffractive optical element made of optical glass having high diffraction efficiency. .

【0061】[0061]

【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、未加工の
まま残るR部や細かい表面粗さが実質的に存在せず、か
つ斜面部の平面度が良好なブレーズ形状を有し、回折効
率の高い回折光学素子を製造することができる。
According to the first aspect of the present invention, there is substantially no R portion or fine surface roughness left unprocessed, and the sloping portion has a blaze shape with good flatness, A diffractive optical element having high diffraction efficiency can be manufactured.

【0062】請求項2に係る発明によれば、未加工のま
ま残るR部や細かい表面粗さが実質的に存在せず、かつ
斜面部の平面度が良好なブレーズ形状を有する金型を得
ることができる。また、この金型を用いることにより、
従来からの製造方法によっても、回折効率の高い回折光
学素子を正確かつ大量に得ることができる。
According to the second aspect of the present invention, there is provided a mold having a blaze shape having substantially no unprocessed R portion or fine surface roughness and a good flatness of the slope portion. be able to. Also, by using this mold,
Even by a conventional manufacturing method, a large number of diffractive optical elements having high diffraction efficiency can be obtained accurately.

【0063】請求項3に係る発明によれば、請求項1に
係る発明の効果に加え、回折光学素子の回折効率の波長
依存特性を実質的に無視できる程度に小さく抑えること
ができる。また、回折光学素子に入射する光は特定方向
に進行方向が曲げられるが、その際に光を曲げる作用の
波長依存がレリーフパターンと外部に接する面(屈折
面)とで相補的となるので、色収差が低減される効果も
ある。さらに、通常の屈折素子(例えばレンズ)では、
その表面が埃や指紋で汚染された場合、払拭することが
一般に困難であるが、レリーフパターンを低融点ガラス
および熱可塑性樹脂の境界面に形成しているので、汚染
の影響が生じず、耐環境性が向上する。
According to the third aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect, the wavelength dependence of the diffraction efficiency of the diffractive optical element can be suppressed to a substantially negligible level. Also, the light incident on the diffractive optical element is bent in a specific direction, but the wavelength dependence of the light bending action is complementary between the relief pattern and the surface in contact with the outside (refractive surface). There is also an effect that chromatic aberration is reduced. Furthermore, in a normal refractive element (for example, a lens),
When the surface is contaminated with dust or fingerprints, it is generally difficult to wipe it off.However, since the relief pattern is formed at the interface between the low-melting glass and the thermoplastic resin, the effect of the contamination does not occur, and the anti-contamination effect does not occur. The environment is improved.

【0064】請求項4に係る発明によれば、未加工のま
ま残るR部や細かい表面粗さが実質的に存在せず、かつ
斜面部の平面度が良好なブレーズ形状を有する成形用金
型をエッチングによらずに得ることができる。また、こ
の成形用金型を用いることにより、従来からの製造方法
によっても、回折効率の高い回折光学素子を正確かつ大
量に得ることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, there is substantially no unprocessed R portion or fine surface roughness, and a blaze shape having a good flatness of the slope portion. Can be obtained without relying on etching. Further, by using this molding die, it is possible to accurately and mass-produce a diffractive optical element having high diffraction efficiency even by a conventional manufacturing method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施の形態1のマスター型のブレーズ形状を示
す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a blaze shape of a master die according to a first embodiment.

【図2】実施の形態1の回折光学素子の基材の構成図で
ある。
FIG. 2 is a configuration diagram of a substrate of the diffractive optical element according to the first embodiment.

【図3】実施の形態1の成形工程を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a molding step according to the first embodiment.

【図4】実施の形態1のイオンエッチング工程を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing an ion etching step of the first embodiment.

【図5】実施の形態1における製造された回折光学素子
の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the manufactured diffractive optical element according to the first embodiment.

【図6】実施の形態1および比較例1の回折光学素子の
1次回折効率の波長依存性を示す図表である。
FIG. 6 is a table showing the wavelength dependence of the first-order diffraction efficiency of the diffractive optical elements according to the first embodiment and the first comparative example.

【図7】実施の形態2のマスター型のブレーズ形状を示
す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a blaze shape of a master die according to the second embodiment.

【図8】実施の形態2の金型基材の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a mold base material according to a second embodiment.

【図9】実施の形態2の成形工程を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a molding step according to the second embodiment.

【図10】実施の形態2のイオンエッチング工程を示す
図である。
FIG. 10 is a diagram showing an ion etching step of the second embodiment.

【図11】実施の形態2における製作された成形用金型
の断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a molding die manufactured in a second embodiment.

【図12】実施の形態3における製造された2層構造の
回折光学素子の断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a manufactured two-layer diffractive optical element according to the third embodiment.

【図13】実施の形態3および比較例2の回折光学素子
の1次回折効率の波長依存性を示す図表である。
FIG. 13 is a table showing the wavelength dependence of the first-order diffraction efficiency of the diffractive optical elements according to the third embodiment and the comparative example 2.

【図14】実施の形態4の成形工程を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a molding step according to the fourth embodiment.

【図15】実施の形態4の中間型の断面図である。FIG. 15 is a sectional view of an intermediate mold according to the fourth embodiment.

【図16】実施の形態4の電鋳処理工程を示す図であ
る。
FIG. 16 is a diagram showing an electroforming process according to a fourth embodiment.

【図17】実施の形態4における製作された電鋳型の断
面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view of the manufactured electroforming mold according to the fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マスター型 2 基板 3 加工層 R 凸部DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Master type 2 Substrate 3 Processing layer R 3 Convex part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H049 AA03 AA04 AA13 AA14 AA37 AA39 AA40 AA41 AA43 AA44 AA45 AA46 AA51 AA53 AA55 AA61 AA63 AA64 4F202 AA44 AH73 CA11 CB01 CD02 CD12 CD24 4G059 AA11 AB06 AB07 AC01 BB01 BB13  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page F-term (reference) 2H049 AA03 AA04 AA13 AA14 AA37 AA39 AA40 AA41 AA43 AA44 AA45 AA46 AA51 AA53 AA55 AA61 AA63 AA64 4F202 AA44 AH73 CA11 CB01 CD02 CD12 CD24 4G0AB A01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所望の形状を有する回折光学素子の製造
方法において、 所望の形状に対応する形状より深い形状のマスター型を
製作する工程と、使用する波長帯域で実質的に透明であ
る基板上に、該基板よりも加工し易い材料を用いて加工
層を形成する工程と、前記製作されたマスター型を用い
て前記加工層を成形する工程と、前記成形された加工層
の凸部端面を所望の形状に対応する形状まで除去加工す
る工程と、前記加工層および前記基板をエッチングによ
り、前記加工層の表面形状を深さ方向に相似的に前記基
板に形成する工程とを有することを特徴とする回折光学
素子の製造方法。
1. A method of manufacturing a diffractive optical element having a desired shape, comprising the steps of: manufacturing a master mold having a shape deeper than a shape corresponding to the desired shape; and forming a master mold that is substantially transparent in a wavelength band to be used. A step of forming a processing layer using a material that is easier to process than the substrate, a step of forming the processing layer using the manufactured master mold, and a step of projecting the end face of the formed processing layer. A step of removing the processed layer to a shape corresponding to a desired shape; and a step of forming the surface shape of the processed layer on the substrate in a depth-wise similar manner by etching the processed layer and the substrate. Of manufacturing a diffractive optical element.
【請求項2】 回折光学素子の製造に用いる所望の形状
を有する金型の製作方法において、 所望の形状に対応する形状より深い形状のマスター型を
製作する工程と、金型基板上に、該金型基板よりも加工
し易い材料を用いて加工層を形成する工程と、前記製作
されたマスター型を用いて前記加工層を成形する工程
と、前記成形された加工層の凸部端面を所望の形状に対
応する形状まで除去加工する工程と、前記加工層および
前記金型基板をエッチングにより、前記加工層の表面形
状を深さ方向に相似的に前記金型基板に形成する工程と
を有することを特徴とする回折光学素子の製造に用いる
金型の製作方法。
2. A method of manufacturing a mold having a desired shape used for manufacturing a diffractive optical element, comprising: a step of manufacturing a master mold having a shape deeper than a shape corresponding to the desired shape; A step of forming a processing layer using a material that is easier to process than a mold substrate, a step of forming the processing layer using the manufactured master mold, and a step of forming a convex end face of the formed processing layer. And removing the work layer and the mold substrate by etching to form a surface shape of the work layer in the mold substrate in a depth direction similar to the shape of the work layer and the mold substrate. A method for manufacturing a mold used for manufacturing a diffractive optical element, characterized by comprising:
【請求項3】 所望の形状を有する回折光学素子の製造
方法において、 請求項2記載の回折光学素子の製造に用いる金型の製作
方法により金型を製作する工程と、該金型を用いて加熱
軟化した低融点ガラスからなるガラス素材を押圧成形し
て所望の形状の境界面を有する回折光学素子基板を得る
工程と、該回折光学素子基板の境界面上に熱可塑性樹脂
を押圧成形して一体化し2層構造の回折光学素子を得る
工程とを有することを特徴とする回折光学素子の製造方
法。
3. A method of manufacturing a diffractive optical element having a desired shape, comprising: a step of manufacturing a die by the method of manufacturing a die used for manufacturing a diffractive optical element according to claim 2; A step of obtaining a diffractive optical element substrate having a boundary of a desired shape by pressing and molding a glass material made of a heat-softened low melting point glass, and pressing and molding a thermoplastic resin on the boundary of the diffractive optical element substrate. Obtaining a diffractive optical element having a two-layer structure by integrating them.
【請求項4】 回折光学素子の製造に用いる所望の形状
を有する金型の製作方法において、 所望の形状に対応する形状より深い形状のマスター型を
製作する工程と、該マスター型を用いて中間型の少なく
とも1面を構成する加工層を成形する工程と、前記成形
された加工層の凸部端面を所望の形状に対応する形状ま
で除去加工する工程と、前記加工層の形状を転写する電
鋳加工をして金型を得る工程とを有することを特徴とす
る回折光学素子の製造に用いる金型の製作方法。
4. A method of manufacturing a mold having a desired shape used for manufacturing a diffractive optical element, comprising: a step of manufacturing a master mold having a shape deeper than a shape corresponding to the desired shape; Forming a working layer forming at least one surface of the mold, removing the convex end face of the formed working layer to a shape corresponding to a desired shape, and transferring the shape of the working layer. Casting a mold to obtain a mold. A method of manufacturing a mold for use in manufacturing a diffractive optical element.
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