JPS62203101A - 微細パターンを表面に有するガラス光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は１表面に微細な凹凸より成るパターンを有する
光学素子、例えば、光学用格子や光学拡散板などの製造
方法に関する。

〔従来の技術〕

第５図にこの種の光学素子の断面図を示す、第５図（ａ
）は光学用格子の断面図であり、ガラスなどの光学素子
素材の表面に例えば深さ０．３用程度の溝が適当な間隔
で形成されたものである。第５図（ｂ）は光学拡散板の
断面図であり、光学素子素材の表面に０．３１Ｌ程度の
段差が階段状に形成されたものである。

従来この種の光学素子は、表面が平面状をした光学素子
基板の、その表面に、パターン状の耐エツチング保護膜
を形成しこの保護膜で覆われてない部分をエツチングし
て、凹部ｌを形成することにより製作されていた。第５
図（ｂ）に示す光学素子も、同様な手段で四部となる部
分のエツチングを順次繰り返して段差を形成することに
より製造していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この方法では凹部の深さや段差の寸法を決めるのはエツ
チング速度の調整、即ち、エツチング時のエツチング液
の温度やエツチング液の管理などの制御により行うが、
それらを精密に制御することが困難なため、精度よい光
学素子を量産することが困難であった。

本発明の目的は上記従来例の欠点を除去し、微細パター
ンを表面に有する光学素子の、量産性の高い製造方法お
よび該方法に使用する型を提供することにある。

本発明の他の目的は、繰り返えし実施しても、常に一定
で高い精度に、上記光学素子が製造できる方法および該
方法に使用する型を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的達成可能な本発明は、表面に凹凸状の微細パタ
ーンを有して成る型によって、加熱により軟化した光学
素子成形用素材を、押圧して、該光学素子成形用素材を
成形すると同時に、その表面に微細パターンを転写する
工程を有することを特徴とする、微細パターンを表面に
有する光学素子の製造方法である。

該方法に使用する型は、耐熱性金属又はセラミックス又
はサーメット製の基板上に、耐熱性金属又はセラミック
ス又はサーメット製の薄膜から成る微細パターンが配設
されてなる、微細パターンを表面に有する光学素子の製
造方法に使用する型である。

〔実施例〕

以下、本発明を、実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例を示す図である。２゜３は、本
実施例実施中、光学素子成形用素材４と反応しない材料
で製作された型である。

ここにいう光学素子成形用素材４とは、微細パターンを
表面に有する光学素子の公知製造法において、その材料
となる物質と何らかわるところはない。即ち、各種の樹
脂又はガラスである。該素材４の好ましい例としてガラ
スでは高屈折率で軟化点の比較的低いＳＦＢ、５Ｆ１４
、ＬｉＦ２、Ｌａ５ＦＯ１０等が挙げられる。ここで高
屈折率の素材が望まれる理由は一般に屈折率（ｎ）と段
差（凹凸）は段差Ｘ（ｎ−１）　＝一定であることが必
要であり、ｎが高くなれば段差量は小さくなり、製造し
やすくなるからである。

上記型２，３の材料としては、光学素子成形用素材４に
例えばガラスを用いる場合、超硬合金や、窒化けい素な
どが選ばれる。型２の表面には２ａで示される凹凸が形
成され、型３の表面は平面になっている。

本実施例ではまず型２．３により光学素子成形用素材４
をはさみ、これらを成形装置（不図示）にセットする。

成形装置はヒーターとプレスロッドを有する簡単なもの
であり、成形装置の周囲は、型の酸化防止のために真空
又は不活性ガス雰囲気に維持することができるようにし
である。

次いで、ヒーターにより光学素子成形用素材４を加熱し
、加圧しようとするプレス圧にて該素材４が変形可能な
温度になった時、プレスロッド（不図示）で型３をプレ
スする。この操作により、光学素子成形用素材４は加圧
・成形され第１図（ｂ）に示す状態になる。即ち、型２
の表面の凹凸パターン２ａが転写され凹凸状の微細パタ
ーンが形成される。本発明は、以上のようにして表面に
凹凸状の微細パターンのある光学素子を得る方法である
。

一方、第２図は本発明による光学拡散板の製造方法の一
実施例を示す、５は表面形状が階段状をした型、６は表
面が平面状をした型、７は光学素子成形用素材である。

この実施例でも前実施例と同様な加熱・プレスを実施し
て、階段状の微細パターンを有する拡散板８を得る。

上記の再実施例では、微細パターンを有する面の反対面
は平面としたが、もちろんこの面にも同様な微細パター
ンを描いてもよいし、平面以外の面たとえば球面などで
も構わない。更に、側面には、突起や凹みを設けて組込
み用の固定部や位置決め部を作ることもできる。

第３図に上記実施例で用いた型の製作方法の一例を示す
。９は型の母材であり、その材質は金属又はセラミック
ス又はサーメットである。金属としては、例えばモリブ
デン、ステンレス、インコネル、ハステロイ、ニッケル
鋼が、セラミックスとしては、窒化けい素、炭化けい素
、サファイヤ、アルミナ、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣが、サー
メットとしては、超硬合金、ＴｉＣ−Ｘｌ−Ｎｏ　、　
ＴｉＮ−ＴａＮ−ＴｉＣなどが使用できる。

まず、母材９の上に感光性樹脂製のフォトレジスト１０
を塗布する（［ＡＩ）　、次に予めパターンの形成され
た原板マスク１１を介して光を照射することにより、フ
ォトレジストを感光する（〔Ｂ］及び［Ｃ１〕。次に現
像液に浸し、原板マスク１１のパターンにより感光され
なかったフォトレジストを溶解除去すると、フォトレジ
ストのパターン１２が母材９上に描かれる（［０］）　
、その上にクロム蒸着１１！１１３を施す（［Ｅ］）　
、その後フォトレジストを溶解液により除去するとクロ
ム蒸着膜１３のパターンが母材９上に形成される（　［
Ｆｌ　）。その上にＴｉＮ薄膜１４をＰＶＤ又はＣＶＤ
法で形成する（［Ｇ］）　、　ソ（７）後クロムエツチ
ングによりクロム蒸着膜１３を除去すると、母材９の上
にＴｉＮ薄膜１４のパターン１５が描かれ、型が作製で
きる（［Ｈ））　。

第４図には他の型の製作方法を示す。この方法では、ま
ず母材９の上にマスク１Ｂを載置する（［Ａ））。その
状態でＴｉＮ薄膜をコートし、母材９の上にＴｉＮ薄膜
から成る段差１７を形成する（［Ｂ］）　、この操作を
繰り返し、母材９の上にＴｉＮの層で階段状パターン１
８を形成する（［Ｃ１及び［０１）　。

型の製作法に関して、上記の例では第３図により格子状
パターンを有する型、第４図により階段状パターンを有
する型の製作法を説明したが、もちろんそれらの例に制
約されることなく相互の方法を利用して、型を作製して
もよい。

また、母材表面にＴｉＮ薄膜により凹凸形状を形成した
が、ＴｉＮの他にＴｉＣ、Ｔ１ＣＮや前記と同様な金属
、セラミックス、サーメットをＰＶＤ、ＣＶＤ法などに
より形成してもよいし、あるいは光学素子成形用素材の
種類によってはクロムの蒸着膜又はメッキ膜などでもよ
い、すなわち、本発明実施中、高温となっても光学素子
成形用素材と反応せず、しかも成形後の該素材とは型性
のよい材料ならば他のものでもかまわなし１゜ 〔発明の効果〕 以上、詳細に説明したように、本発明では、型による成
形を主体として、微細なパターンを表面に有する光学素
子を製造するので、該光学素子がいかに複雑な形状をし
ていても、精度の高い光学素子を容易に製造できる。ま
た、同様な理由により、常に精度の一定な該光学素子の
量産が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は光学用格子の本発明による製作
法の一実施例の図、第２図（ａ）、（ｂ）は光学用拡散
板の本発明による製作法の一実施例の図、第３図は光学
用格子用の型の製作例の図、第４図は光学用拡散板用の
型の製作例の図、第５図（ａ）は光学用格子、第５図（
ｂ）は光学用拡散板の断面図である。 ２．３，５，６：型 ４．７：光学素子成形用素材 ９：母材　　　　　　　１２ニレジスト１３ニクロム蒸
着膜　　　１４二ＴｉＮ薄膜１５：ＴｉＮ薄膜より成る
パターン １６：マスク　　　　　　１７：段差 １８：階段状パターン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）表面に凹凸状の微細パターンを有して成る型によっ
   て、加熱により軟化した光学素子成形用素材を、押圧し
   て、該光学素子成形用素材を成形すると同時に、その表
   面に微細パターンを転写する工程を有することを特徴と
   する、微細パターンを表面に有する光学素子の製造方法
   。 ２）耐熱性金属又はセラミックス又はサーメット製の基
   板上に、耐熱性金属又はセラミックス又はサーメット製
   の薄膜から成る微細パターンが配設されてなる、微細パ
   ターンを表面に有する光学素子の製造方法に使用する型
   。