JP6119135B2 - 光学素子の製造方法および光学素子 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子およびその製造方法に関する。

光学素子の製造には、成形加工がよく用いられる（例えば、特許文献１を参照）。例えば、ガラス材料と樹脂材料を用いた複合型の回折レンズの成形加工を行う場合、円盤状のガラス基板上に塗布された樹脂材に対して成形型を押圧させ、成形型の転写面に形成された所定の形状（すなわち、回折格子の形状）を樹脂材に転写する。このようにして回折格子の形状が転写された円盤状の樹脂層を成形した後、回折レンズ（ガラス基板）の中心に回折格子が形成されているか検査を行う。

特開２００７−１３１４６６号公報

ガラス基板の中心に回折格子が形成されているにもかかわらず、成形型により樹脂材が不均一に押し広げられ、成形後の樹脂層の外周部がガラス基板の外周部に対し偏芯してずれる場合がある。これに対し、成形後の樹脂層のずれを見込んで、予め余分に大きくガラス基板を作製し、樹脂層の成形後にガラス基板（必要に応じて樹脂層）を所定の大きさまで小さく切削加工する方法が考えられる。しかしながら、このような方法では、ガラス基板の切削加工に時間を要し、ガラス基板の材料の歩留まりが低下するため、製造コストが増加する一因となる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、製造コストを低減させることが可能な光学素子の製造方法および光学素子を提供することを目的とする。

このような目的達成のため、本発明に係る光学素子の製造方法は、略円盤状に形成された第１部材の表面に成形材料を供給し、前記成形材料が供給された前記第１部材の前記表面に成形型を近づけて前記成形材料を押し広げ、前記押し広げた前記成形材料を硬化させることにより、前記成形材料を硬化させてなる第２部材を前記第１部材に重ねて成形する光学素子の製造方法であって、前記光学素子を構成する所定の素子形状が前記第２部材に形成され、前記第１部材の前記表面の外周部近傍に、断面視Ｖ字形の一対の壁面を有する複数の溝部が前記所定の素子形状を囲む同心円型の円環状に延びて形成されるか、もしくは、前記成形型において前記第１部材の前記外周部近傍と対向する対向面部に、断面視Ｖ字形の一対の壁面を有する複数の溝部が、前記成形型において前記所定の素子形状を転写するための形状を有した転写面部を囲む同心円型の円環状に延びて形成されており、以下の条件式を満足している。

３°≦θ１≦６０°
３°≦θ２≦６０°
３０°≦θ１＋θ２≦１２０°
但し、
θ１：前記断面視Ｖ字形の一対の壁面における一方の壁面への傾斜角、
θ２：前記断面視Ｖ字形の一対の壁面における他方の壁面への傾斜角。

なお、上述の製造方法において、前記複数の溝部は、前記断面視Ｖ字形の一対の壁面に繋がる断面視円弧形の底面を有し、以下の条件式を満足していることが好ましい。

０．５μｍ≦Ｒ≦５μｍ
但し、
Ｒ：前記底面の曲率半径。

さらに、前記対向面部に前記複数の溝部が形成される場合には、前記転写面部が円形状に形成され、前記複数の溝部の回転対称軸が前記転写面部の回転対称軸と同軸であり、前記第１部材の前記表面に前記成形型を近づける際、前記転写面部および前記複数の溝部の回転対称軸を前記第１部材の回転対称軸と同軸となるように配置することが好ましい。

また、上述の製造方法において、前記所定の素子形状は、回折光学素子を構成する回折格子形状であることが好ましい。

また、上述の製造方法において、前記成形材料として紫外線硬化型樹脂を用いることが好ましい。

また、本発明に係る光学素子は、略円盤状に形成された第１部材と、前記第１部材の表面に重ねて略円盤状に形成された第２部材とを備える光学素子であって、前記光学素子を構成する所定の素子形状が前記第２部材に形成され、前記第１部材の前記表面の外周部近傍に、断面視Ｖ字形の一対の壁面を有する複数の溝部が前記所定の素子形状を囲む同心円型の円環状に延びて形成されるか、もしくは、前記第２部材における前記第１部材に重なる側と反対側の面の外周部近傍に、前記複数の溝部の場合とは逆向きの断面視Ｖ字形の一対の壁面を有する複数の突部が前記所定の素子形状を囲む同心円型の円環状に延びて形成され、以下の条件式を満足している。
３°≦θ１≦６０°
３°≦θ２≦６０°
３０°≦θ１＋θ２≦１２０°
但し、
θ１：前記断面視Ｖ字形の一対の壁面における一方の壁面への傾斜角、
θ２：前記断面視Ｖ字形の一対の壁面における他方の壁面への傾斜角。

本発明によれば、光学素子の製造コストを低減させることが可能となる。

第１実施形態における成形型の側断面図である。 回折レンズの側断面図である。 第１実施形態における成形型の部分断面図（拡大図）である。 溝部の拡大断面図である。 回折レンズの製造方法を示すフローチャートである。 第１実施形態における回折レンズの成形工程について（ａ）〜（ｄ）へ順に示す模式図である。 第１実施形態におけるシフト検査工程の変形例を示す模式図である。 ガラス基板上にＤＯＥ成形部を成形した例を示す平断面図である。 溝部の変形例を示す拡大断面図である。 第２実施形態における回折レンズの成形工程について（ａ）〜（ｄ）へ順に示す模式図である。 位相フレネルレンズの一例を示す側断面図である。 位相フレネルレンズの一例を示す側断面図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本実施形態の光学素子として回折レンズ１が図２に示されている。この回折レンズ１は、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）を構成するＤＯＥ成形部２と、ＤＯＥ成形部２を支持する透明な支持部３とを有して構成される。ＤＯＥ成形部２は、透明の樹脂材料を用いて円盤状に成形され、ＤＯＥ成形部２の表面には、複数の輪帯が同心円状に並ぶ回折格子２１が形成されている。なお、各図において、説明容易化のため、回折格子２１の輪帯の数を少なく記載しているが、実際の輪帯数は使用可能な程度に十分多いものとする。支持部３は、透明のガラス基板等から構成され、ＤＯＥ成形部２よりも若干大きい径（もしくは、ＤＯＥ成形部２と同径）の円盤状に形成される。

回折レンズ１の製造方法の第１実施形態として、ＤＯＥ成形部２の成形に用いられる成形型５０を図１に示す。第１実施形態における成形型５０は、図１に示すような円盤状に形成された金型（スタンパーと称されることもある）であり、成形型５０の表面側には、ＤＯＥ成形部２（回折格子２１）の形状を転写するための形状（反転形状）を有した転写面部５１に加え、転写面部５１を囲む円環状に延びた複数の溝部５２が形成されている。転写面部５１は、ＤＯＥ成形部２（回折格子２１）の形状に合わせて形成された円形状の転写面５１ａを有している。

転写面部５１を囲む複数の溝部５２は、図３に示すように、成形型５０の径方向に等ピッチ間隔で並ぶ同心円状に形成される。各溝部５２は、図４に示すように、断面視Ｖ字形の一対の壁面５２ａ，５２ｂと、この一対の壁面５２ａ，５２ｂに繋がる断面視円弧形の底面５２ｃとを有している。本実施形態において、溝部５２の深さ方向に（溝部５２の回転対称軸と平行に）延びて底面５２ｃの中央を通る軸を基準軸Ｓｘと称する。また、各溝部５２の一対の壁面５２ａ，５２ｂにおける一方（図４における左側）の壁面を第１壁面５２ａと称し、他方の壁面（図４における右側）を第２壁面５２ｂと称する。

なお、転写面部５１および溝部５２は、図示しない精密旋盤を用いて、成形型５０の回転対称軸を中心に回転させながら切削加工を行うことにより、同一の工程で形成される。そのため、溝部５２の回転対称軸が転写面部５１の回転対称軸と同軸となるように形成される。

第１実施形態における回折レンズ１の製造方法について、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず予め、ＤＯＥ成形部２を成形するための樹脂材２０や、支持部３となるガラス基板３０を作製した後、ガラス基板３０の上に図６（ｄ）に示すような突起状の輪帯２２を有するＤＯＥ成形部２ａを成形する（ステップＳＴ１０１）。

この成形工程において、まず、図６（ａ）に示すように、ガラス基板３０を図示しないステージ上に載置する。ここで、ガラス基板３０は、円盤状に形成された透明のガラス基板である。次に、図６（ｂ）に示すように、ガラス基板３０の表面中央部にＤＯＥ成形部２ａを成形するための紫外線硬化特性を有する未硬化の（液状の）樹脂材２０を塗布する。なお、ＤＯＥ成形部２ａに用いられる成形材料（樹脂材２０）として紫外線硬化樹脂が用いられる。次に、図６（ｃ）に示すように、樹脂材２０が塗布されたガラス基板３０の表面に成形型５０を上方から近づけて、樹脂材２０を略円盤状に押し広げる。この状態で、ガラス基板３０の裏面側から樹脂材２０に向けて紫外線を所定の照射量だけ照射し、未硬化の樹脂材２０を硬化させた後、離型する。そうすると、成形型５０の転写面５１ａが樹脂材２０に当接することにより回折格子２１の形状が樹脂材２０に転写されるとともに、成形型５０により押し広げられる樹脂材２０の一部が成形型５０の溝部５２に入り込む。そのため、図６（ｄ）に示すように、ガラス基板３０の上に回折格子２１を囲む突起状の輪帯２２を有するＤＯＥ成形部２ａが成形される。

このようにして、ガラス基板３０の上に図６（ｄ）に示すようなＤＯＥ成形部２ａを成形する。その後、ガラス基板３０の中心軸ＡＸ１に対する回折格子２１の中心軸ＡＸ２のシフト量を測定する（ステップＳＴ１０２）。このシフト検査工程において、求めたシフト量が所定の閾値の範囲内である場合には正常と判定され、求めたシフト量が所定の閾値を超えた場合には異常と判定される。そして、シフト量を測定した後、旋盤等によりガラス基板３０および突起状の輪帯２２を含むＤＯＥ成形部２ａの外周部をカットする仕上げ工程や、最終的な製品検査工程等を経て、ＤＯＥ成形部２および支持部３からなる回折レンズ１が製造される。

第１実施形態では、成形型５０の表面側中央部に円形状の転写面部５１が形成される。また、成形型５０の表面側外周部近傍、すなわち、成形型５０においてガラス基板３０の外周部近傍と対向する対向面部５３に、転写面部５１を囲む円環状の溝部５２が当該転写面部５１と同軸に形成される。そのため、ガラス基板３０の表面に成形型５０を近づける際、転写面部５１および溝部５２の回転対称軸をガラス基板３０の回転対称軸と同軸となるように配置すれば、成形型５０が樹脂材２０を押し広げる際、樹脂材２０の一部が円環状に繋がる溝部５２に入り込むことで、樹脂材２０を均一に（回転対称に）押し広げることができる。これにより、回折格子２１だけでなく、ＤＯＥ成形部２ａ自体もガラス基板３０と同軸に形成される。この結果、第１実施形態によれば、ＤＯＥ成形部２ａのずれを見込んで、予め余分に大きくガラス基板３０を作製する必要がないため、ガラス基板３０の切削加工に時間を要することなく、ガラス基板３０の材料の歩留まりが向上して、回折レンズ１の製造コストを低減させることが可能になる。

なお、各溝部５２の第１壁面５２ａおよび第２壁面５２ｂは、次の条件式（１）〜（３）で表される条件を満足するように形成されるのが好ましい。但し、基準軸Ｓｘから第１壁面５２ａへの傾斜角をθ１とし、基準軸Ｓｘから第２壁面５２ｂへの傾斜角をθ２とする（図４を参照）。

３°≦θ１≦６０° …（１）
３°≦θ２≦６０° …（２）
３０°≦θ１＋θ２≦１２０° …（３）

上記条件式（１）〜（３）で表される条件を満足するように溝部５２を形成すれば、樹脂材２０が溝部５２に沿って流れやすくなるので、樹脂材２０をより均一に（回転対称に）押し広げることができ、上述したように、回折レンズ１の製造コストを低減させることが可能になる。また、離型を容易に行うことができるので、回折レンズ１の製造を容易にすることができる。

また、各溝部５２の底面５２ｃは、次の条件式（４）で表される条件を満足するように形成されるのが好ましい。但し、底面５２ｃの曲率半径をＲとする（図４を参照）。

０．５μｍ≦Ｒ≦５μｍ …（４）

上記条件式（４）で表される条件を満足するように溝部５２を形成すれば、溝部５２での樹脂材２０の流れやすさを損なうことなく、溝部５２を容易に加工することができるので、回折レンズ１の製造を容易にすることができる。

また、第１実施形態におけるシフト検査工程では、ＤＯＥ成形部２ａに形成された輪帯２２を利用して、ガラス基板３０の中心軸ＡＸ１に対する回折格子２１の中心軸ＡＸ２のシフト量を測定することができる。具体的にはまず、図７に示すように、図示しないシフト検査用のカメラを用いて、ガラス基板３０の外周部と輪帯２２を含む高倍率の拡大画像を複数の測定位置（例えば、９０度間隔の４つの測定位置）で撮像する。ガラス基板３０の外周部と輪帯２２を含む複数の（４つの）拡大画像Ａ１〜Ａ４を撮像すると、各拡大画像Ａ１〜Ａ４に対して画像処理を行うことで、各測定位置でのガラス基板３０の外周部と輪帯２２（複数の輪帯２２のうち最も外側に位置するもの）との径方向の間隔Ｌ１〜Ｌ４をそれぞれ測定する。

第１実施形態の成形型５０は、転写面部５１および当該転写面部５１と同軸の溝部５２を有しており、回折格子２１を囲む円環状の輪帯２２が当該回折格子２１と同軸に形成される。そのため、ガラス基板３０の外周部と輪帯２２を含む高倍率の拡大画像Ａ１〜Ａ４に基づき、輪帯２２を介してシフト量を高精度に測定することが可能となる。なおこのとき、ガラス基板３０の外周部と輪帯２２が円形であるため、回折格子２１の中心軸ＡＸ２（すなわち、輪帯２２の中心軸）がガラス基板３０の中心軸ＡＸ１と合っているときには、各測定位置での径方向の間隔Ｌ１〜Ｌ４は同じであるが、回折格子２１の中心軸ＡＸ２がガラス基板３０の中心軸ＡＸ１に対してシフトしているときには、各測定位置での径方向の間隔Ｌ１〜Ｌ４が異なることになる。これにより、複数の測定位置での径方向の間隔Ｌ１〜Ｌ４に基づいて、シフト量を高精度に求めることができる。

なお、シフト量の測定は、上述した方法に限られるものではなく、例えば、ガラス基板３０の外周部と輪帯２２を含む高倍率の拡大画像を１２０度間隔の３つの測定位置で撮像し、各測定位置での径方向の間隔をそれぞれ測定してもよく、複数の測定位置で撮像すればよい。また例えば、シフト検査用のカメラを用いて、ガラス基板３０の外周部と回折格子２１の外周部を含む画像を撮像し、この画像に対して所定の画像処理を行うことで、ガラス基板３０の外周部と回折格子２１の外周部との径方向の間隔を複数の測定位置（周方向に異なる位置）で測定するようにしてもよい。

ところで、本願の発明者は、第１実施形態に係る回折レンズ１の製造方法について実験を行った。まず予め、図３に示すように、複数の溝部５２の総幅：Ｌ＝２ｍｍ、溝部５２のピッチ：Ｐ＝０．０４ｍｍ、溝部５２の深さ：ｈ＝０．０２ｍｍ、複数の溝部５２の最内径：φ１＝１６．６ｍｍ、複数の溝部５２の最外径：φ２＝１８．６ｍｍ、となるように成形型５０を作製した。また、図４に示すように、基準軸Ｓｘから第１壁面５２ａへの傾斜角：θ１＝４５°、基準軸Ｓｘから第２壁面５２ｂへの傾斜角：θ２＝４５°、底面５２ｃの曲率半径：Ｒ＝１μｍ、となるように溝部５２を形成した。また予め、直径が２８ｍｍ、厚さが２．８ｍｍのガラス基板３０を作製した。また予め、２５℃における粘度が５００ｍＰａ・ｓの未硬化の樹脂材２０を作製した。そして、上述の第１実施形態と同様にして、ガラス基板３０の表面中央部に未硬化の樹脂材２０を塗布し、ガラス基板３０の表面に成形型５０を上方から近づけて樹脂材２０を略円盤状に押し広げ、ガラス基板３０の上に厚さが０．１ｍｍのＤＯＥ成形部２ａを成形した。

ここで、図８に示すように、ガラス基板３０の中心軸（回転対称軸）とＤＯＥ成形部２ａの外周部との最大距離をＤmaxとし、ガラス基板３０の中心軸とＤＯＥ成形部２ａの外周部との最小距離をＤminとする。上述した実験条件で複数のサンプルを作製し、ＤmaxおよびＤminを測定した結果、ＤmaxとＤminとの差の平均値が０.５９ｍｍで、標準偏差が０．１７であった。本実施形態によれば、ガラス基板３０（外周部）に対するＤＯＥ成形部２ａ（外周部）のシフト量（偏芯量）が１ｍｍ以下となることがわかる。

なお、上述の第１実施形態において、支持部３としてガラス基板３０を用いているが、これに限られるものではなく、例えば、プラスチック製の基板であってもよく、透明な材料であればよい。

また、上述の第１実施形態において、ＤＯＥ成形部２および支持部３（ＤＯＥ成形部２ａおよびガラス基板３０）がそれぞれ円盤状に形成されているが、これに限られるものではなく、これらの少なくともいずれかの面が球面もしくは非球面であってもよい。

また、上述の第１実施形態において、複数の溝部５２が成形型５０の径方向に等ピッチ間隔で並んでいるが、これに限られるものではなく、等ピッチでなくてもよい。また、条件によっては、溝部５２が単数であってもよい。

また、上述の第１実施形態において、シフト量を測定した後、輪帯２２を含むＤＯＥ成形部２ａの外周部をカットしているが、これに限られるものではなく、光学性能上問題がなければ、外周部をカットせずに輪帯２２を残すようにしてもよい。

また、上述の第１実施形態において、溝部５２の断面が左右対称に形成されているが、これに限られるものではなく、左右非対称に形成されてもよい。例えば、図９（ａ）に示すように、溝部５２の第１壁面５２ａ′が第２壁面５２ｂ′より傾斜してもよく、また例えば、図９（ｂ）に示すように、溝部５２の第２壁面５２ｂ″が第１壁面５２ａ″より傾斜してもよい。すなわち、上述の条件式（１）〜（３）で表される条件を満足するように溝部５２を形成すればよい。

続いて、回折レンズ１の製造方法の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態における製造フローは、第１実施形態における製造フローと比較して、シフト検査工程を設けていない点が異なる。まず予め、ＤＯＥ成形部２を成形するための樹脂材２０や、支持部３となるガラス基板６０を作製した後、ガラス基板６０の上に図１０（ｄ）に示すような輪帯６３を裏面側に有するＤＯＥ成形部２ｂを成形する。

第２実施形態の成形型５５は、図１０（ｂ）に示すような円盤状に形成された金型であり、成形型５５の表面側には、ＤＯＥ成形部２（回折格子２１）の形状を転写するための形状（反転形状）を有した転写面部５１のみが形成されている。第２実施形態の転写面部５１は、第１実施形態と同様に形成され、ＤＯＥ成形部２（回折格子２１）の形状に合わせて形成された円形状の転写面５１ａを有している。

第２実施形態のガラス基板６０は、図１０（ａ）に示すような円盤状に形成された透明のガラス基板であり、ガラス基板６０の表面側の外周部近傍には、複数の溝部６２が円環状に延びて形成されている。第２実施形態の溝部６２は、ガラス基板６０の径方向に等ピッチ間隔で並ぶ同心円状に形成される。各溝部６２は、第１実施形態の溝部５２と同様の形状（上下反転させた形状）であり、詳細な図示を省略するが、断面視Ｖ字形の一対の壁面と、この一対の壁面に繋がる断面視円弧形の底面とを有している。また、第２実施形態の溝部６２において、第１実施形態の溝部５２と同様に、基準軸、第１壁面、および第２壁面を定義するものとし、これらの詳細な説明および図示を省略する。

なお、第２実施形態の溝部６２は、図示しない研削機を用いて、ガラス基板６０の回転対称軸を中心に回転させながら研削加工を行うことにより、溝部６２の回転対称軸がガラス基板６０の回転対称軸と同軸となるように形成される。

第２実施形態の成形工程では、まず、図１０（ａ）に示すように、ガラス基板６０を図示しないステージ上に載置する。次に、図１０（ｂ）に示すように、ガラス基板６０の表面中央部に第１実施形態と同様の未硬化の（液状の）樹脂材２０を塗布する。次に、図１０（ｃ）に示すように、樹脂材２０が塗布されたガラス基板３０の表面に成形型５５を上方から近づけて、樹脂材２０を略円盤状に押し広げる。この状態で、ガラス基板６０の裏面側から樹脂材２０に向けて紫外線を所定の照射量だけ照射し、未硬化の樹脂材２０を硬化させた後、離型する。そうすると、成形型５５の転写面５１ａが樹脂材２０に当接することにより回折格子２１の形状が樹脂材２０に転写されるとともに、成形型５５により押し広げられる樹脂材２０の一部がガラス基板６０の溝部６２に入り込む。そのため、図１０（ｄ）に示すように、ガラス基板６０の上に回折格子２１を囲むように視認される輪帯６３を裏面側に有するＤＯＥ成形部２ｂが成形される。

このようにして、ガラス基板６０の上に図１０（ｄ）に示すようなＤＯＥ成形部２ｂを成形する。その後、旋盤等によりガラス基板６０および輪帯６３を含むＤＯＥ成形部２ｂの外周部をカットする仕上げ工程や、最終的な製品検査工程等を経て、ＤＯＥ成形部２および支持部３からなる回折レンズ１が製造される。

第２実施形態では、ガラス基板６０の外周部近傍に、成形型５５の転写面部５１よりも径が大きい円環状の溝部６２がガラス基板６０と同軸に形成される。そのため、ガラス基板６０の表面に成形型５５を近づける際、転写面部５１の回転対称軸をガラス基板６０の回転対称軸と同軸となるように配置すれば、成形型５５が樹脂材２０を押し広げる際、樹脂材２０の一部が円環状に繋がる溝部６２に入り込むことで、樹脂材２０を均一に（回転対称に）押し広げることができる。これにより、回折格子２１だけでなく、ＤＯＥ成形部２ｂ自体もガラス基板６０と同軸に形成される。この結果、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、回折レンズ１の製造コストを低減させることが可能になる。

なお、各溝部６２の第１壁面および第２壁面は、前述の条件式（１）〜（３）で表される条件を満足するように形成されるのが好ましい。なお、第１実施形態と同様に、溝部６２における基準軸から第１壁面への傾斜角をθ１とし、基準軸から第２壁面への傾斜角をθ２とする。このようにすれば、第１実施形態と同様に、回折レンズ１の製造コストを低減させることが可能になる。また、離型を容易に行うことができるので、回折レンズ１の製造を容易にすることができる。

また、各溝部６２の底面は、前述の条件式（４）で表される条件を満足するように形成されるのが好ましい。なお、第１実施形態と同様に、溝部６２における底面の曲率半径をＲとする。このようにすれば、第１実施形態と同様に、回折レンズ１の製造を容易にすることができる。

なお、上述の第２実施形態において、支持部３としてガラス基板６０を用いているが、これに限られるものではなく、例えば、プラスチック製の基板であってもよく、透明な材料であればよい。

また、上述の第２実施形態において、ＤＯＥ成形部２および支持部３（ＤＯＥ成形部２ｂおよびガラス基板６０）がそれぞれ円盤状に形成されているが、これに限られるものではなく、これらの少なくともいずれかの面が球面もしくは非球面であってもよい。

また、上述の第２実施形態において、複数の溝部６２がガラス基板６０の径方向に等ピッチ間隔で並んでいるが、これに限られるものではなく、等ピッチでなくてもよい。また、条件によっては、溝部６２が単数であってもよい。

また、上述の第２実施形態において、輪帯６３を含むＤＯＥ成形部２ｂの外周部をカットしているが、これに限られるものではなく、光学性能上問題がなければ、外周部をカットせずに輪帯６３を残すようにしてもよい。

また、上述の第２実施形態において、溝部６２の断面が左右対称に形成されているが、これに限られるものではなく、第１実施形態と同様に、左右非対称に形成されてもよい。すなわち、上述の条件式（１）〜（３）で表される条件を満足するように溝部６２を形成すればよい。

また、上述の第１および第２実施形態において、単層のＤＯＥ成形部２を有する回折レンズ１を例に説明したが、これに限られるものではなく、密着複層型の位相フレネルレンズ（以下、ＰＦレンズと称する）であっても、本発明を適用可能である。例えば、図１１に示すような、低屈折率高分散の樹脂材料を用いて前述の成形型５０（もしくは成形型５５）により成形された第１のＤＯＥ層７２と、第１のＤＯＥ層７２を支持するガラス基板である第１の支持層７３と、高屈折率低分散の樹脂材料を用いて第１のＤＯＥ層７２に積層された第２のＤＯＥ層７４と、第２のＤＯＥ層７４を支持するガラス基板である第２の支持層７５とを有したＰＦレンズ７１であってもよい。また例えば、図１２に示すような、低屈折率高分散の樹脂材料を用いて前述の成形型５０（もしくは成形型５５）により成形された第１のＤＯＥ層８２と、第１のＤＯＥ層８２を支持するガラス基板である支持層８３と、高屈折率低分散の樹脂材料を用いて第１のＤＯＥ層８２に積層された第２のＤＯＥ層８４とを有したＰＦレンズ８１であってもよい。

また、上述の第１および第２実施形態において、回折光学素子の一種である回折レンズ１を例に説明したが、これに限られるものではなく、一般的なフレネルレンズや、非球面レンズ、マイクロレンズアレイ等の光学素子であっても、本発明を適用可能である。

１ 回折レンズ（光学素子）
２ ＤＯＥ成形部 ３ 支持部
２０ 樹脂材（成形材料）
２１ 回折格子 ２２ 輪帯
３０ ガラス基板（第１実施形態）
５０ 成形型（第１実施形態）
５１ 転写面部（５１ａ 転写面）
５２ 溝部（５２ａ 第１壁面、５２ｂ 第２壁面、５２ｃ 底面）
５５ 成形型（第２実施形態）
６０ ガラス基板（第２実施形態）
６２ 溝部
７１ ＰＦレンズ（回折光学素子の変形例）
８１ ＰＦレンズ（回折光学素子の変形例）

Claims (6)

1. 略円盤状に形成された第１部材の表面に成形材料を供給し、前記成形材料が供給された前記第１部材の前記表面に成形型を近づけて前記成形材料を押し広げ、前記押し広げた前記成形材料を硬化させることにより、前記成形材料を硬化させてなる第２部材を前記第１部材に重ねて成形する光学素子の製造方法であって、
   前記光学素子を構成する所定の素子形状が前記第２部材に形成され、
   前記第１部材の前記表面の外周部近傍に、断面視Ｖ字形の一対の壁面を有する複数の溝部が前記所定の素子形状を囲む同心円型の円環状に延びて形成されるか、もしくは、前記成形型において前記第１部材の前記外周部近傍と対向する対向面部に、断面視Ｖ字形の一対の壁面を有する複数の溝部が、前記成形型において前記所定の素子形状を転写するための形状を有した転写面部を囲む同心円型の円環状に延びて形成されており、
   以下の条件式を満足することを特徴とする光学素子の製造方法。
   ３°≦θ１≦６０°
   ３°≦θ２≦６０°
   ３０°≦θ１＋θ２≦１２０°
   但し、
   θ１：前記断面視Ｖ字形の一対の壁面における一方の壁面への傾斜角、
   θ２：前記断面視Ｖ字形の一対の壁面における他方の壁面への傾斜角。
2. 前記複数の溝部は、前記断面視Ｖ字形の一対の壁面に繋がる断面視円弧形の底面を有し、
   以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
   ０．５μｍ≦Ｒ≦５μｍ
   但し、
   Ｒ：前記底面の曲率半径。
3. 前記対向面部に前記複数の溝部が形成されており、
   前記転写面部が円形状に形成され、
   前記複数の溝部の回転対称軸が前記転写面部の回転対称軸と同軸であり、
   前記第１部材の前記表面に前記成形型を近づける際、前記転写面部および前記複数の溝部の回転対称軸を前記第１部材の回転対称軸と同軸となるように配置することを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子の製造方法。
4. 前記所定の素子形状は、回折光学素子を構成する回折格子形状であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
5. 前記成形材料として紫外線硬化型樹脂を用いることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
6. 略円盤状に形成された第１部材と、
   前記第１部材の表面に重ねて略円盤状に形成された第２部材とを備える光学素子であって、
   前記光学素子を構成する所定の素子形状が前記第２部材に形成され、
   前記第１部材の前記表面の外周部近傍に、断面視Ｖ字形の一対の壁面を有する複数の溝部が前記所定の素子形状を囲む同心円型の円環状に延びて形成されるか、もしくは、前記第２部材における前記第１部材に重なる側と反対側の面の外周部近傍に、前記複数の溝部の場合とは逆向きの断面視Ｖ字形の一対の壁面を有する複数の突部が前記所定の素子形状を囲む同心円型の円環状に延びて形成され、
   以下の条件式を満足することを特徴とする光学素子。
   ３°≦θ１≦６０°
   ３°≦θ２≦６０°
   ３０°≦θ１＋θ２≦１２０°
   但し、
   θ１：前記断面視Ｖ字形の一対の壁面における一方の壁面への傾斜角、
   θ２：前記断面視Ｖ字形の一対の壁面における他方の壁面への傾斜角。

Images