(57)【要約】【課題】光学素子の検査を簡便に行うことが可能な成形型を提供する。【解決手段】成形型５０は、回折光学素子を成形するための成形型であって、回折格子の形状を転写するための形状を有した第１転写面部５１と、当該第１転写面部５１の周辺部に設けられ、回折光学素子の光学性能の検査に用いる検査用格子の形状を転写するための形状を有した円環状の第２転写面部５２とを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子を成形するための成形型であって、
前記光学素子に求められる所定の素子形状を転写するための形状を有した第１転写面部と、
前記第１転写面部の周辺部に設けられ、前記光学素子の光学性能の検査に用いる検査用形状を転写するための形状を有した第２転写面部とを有することを特徴とする光学素子用成形型。
【請求項２】
種類の異なる複数種の素子形状に対応した複数種の光学素子用成形型を用いるものであり、前記第２転写面部における前記検査用形状は、前記複数種の光学素子用成形型の全てにおいて共通の形状に設定されることを特徴とする請求項１に記載の光学素子用成形型。
【請求項３】
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り、
前記検査用形状は、前記回折格子形状と同一もしくは類似する回折格子形状であることを特徴とする請求項２に記載の光学素子用成形型。
【請求項４】
前記光学性能の検査として、前記光学素子の前記検査用形状で生じる回折フレアを評価することを特徴とする請求項３に記載の光学素子用成形型。
【請求項５】
前記第１転写面部が円形状に形成され、前記第２転写面部が前記第１転写面部を囲む円環状に形成され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用成形型。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の光学素子用成形型を用いて光学素子を成形する成形工程と、
前記成形工程において前記第２転写面部により前記検査用形状が転写された検査用形状部の光学性能の検査を行うことにより、前記光学素子の光学性能の検査を行う検査工程とを有することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の光学素子の製造方法を用いて製造されることを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子を成形するための成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、回折光学素子の形状）を樹脂材に転写する。このような成形加工を行った後、回折レンズの検査を行う。
【０００３】
回折レンズの検査項目の一つに、回折フレアの評価がある。回折フレアの評価は、回折格子の高さや屈折率の変化等、成形後の回折レンズに何らかの異常が発生していないことを確かめるために行う。具体的には、成形後の回折レンズに所定の検査光を照射して回折光を検出し、回折光強度比（回折効率）を求めることにより、回折フレアの測定・評価を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３１４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
回折フレアの測定条件および測定治具は、回折レンズの種類ごとに異なる。そのため、多種にわたる回折レンズの製造時に回折レンズの検査を行う際、回折レンズの種類ごとに間違いなく回折フレアの測定条件等を設定するのは煩雑となる。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、光学素子の検査を簡便に行うことが可能な光学素子用成形型、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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的達成のため、本発明に係る光学素子用成形型は、光学素子を成形するための成形型であって、前記光学素子に求められる所定の素子形状を転写するための形状を有した第１転写面部と、前記第１転写面部の周辺部に設けられ、前記光学素子の光学性能の検査に用いる検査用形状を転写するための形状を有した第２転写面部とを有している。
【０００８】
なお、上述の光学素子用成形型においては、種類の異なる複数種の素子形状に対応した複数種の光学素子用成形型を用いるものであり、前記第２転写面部における前記検査用形状は、前記複数種の光学素子用成形型の全てにおいて共通の形状に設定されることが好ましい。
【０００９】
また、上述の光学素子用成形型において、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り、前記検査用形状は、前記回折格子形状と同一もしくは類似する回折格子形状であることが好ましい。
【００１０】
また、上述の光学素子用成形型において、前記光学性能の検査として、前記光学素子の前記検査用形状で生じる回折フレアを評価することが好ましい。
【００１１】
また、上述の光学素子用成形型において、前記第１転写面部が円形状に形成され、前記第２転写面部が前記第１転写面部を囲む円環状に形成されることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る光学素子の製造方法は、本発明に係る光学素子用成形型を用いて光学素子を成形する成形工程と、前記成形工程において前記第２転写面部により前記検査用形状が転写された検査用形状部の光学性能の検査を行うことにより、前記光学素子の光学性能の検査を行う検査工程とを有している。
【００１３】
また、本発明に係る光学素子は、本発明に係る光学素子の製造方法を用いて製造されるようになっている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光学素子の検査を簡便に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】成形型の側断面図である。
【図２】回折レンズの側断面図である。
【図３】回折レンズの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】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。
【図５】回折レンズの平面図である。
【図６】成形型の第１の変形例を示す側断面図である。
【図７】成形型の第２の変形例を示す平面図である。
【図８】位相フレネルレンズの一例を示す側断面図である。
【図９】位相フレネルレンズの一例を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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用成形型（以下、単に成形型と称する）により成形される回折レンズ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。
【００１７】
このような回折レンズ１にＤＯＥ成形部２を成形するための成形型５０を図１に示す。本実施形態の成形型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、回折格子２１（ＤＯＥ成形部２）の形状を転写するための形状（反転形状）を有した第１転写面部５１に加え、後述の光学性能検査工程で用いる検査用格子２２（図５を参照）の形状を転写するための形状（反転形状）を有した第２転写面部５２が形成されている。第１転写面部５１は、回折格子２１（ＤＯＥ成形部２）の形状に合わせて形成された円形状の第１転写面５１ａを有している。第２転写面部５２は、検査用格子２２の形状に合わせて形成された第１転写面５１ａを囲む円環状（輪帯状）の第２転写面５２ａを有している。
【００１８】
なお、第１転写面部５１および第２転写面部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、第２転写面部５２の回転対称軸が第１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。
【００１９】
以上のように構成される成形型５０を用いた回折レンズ１の製造方法について、図３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４（ｄ）に示すような検査用格子２２を有するＤＯＥ成形部２ａを成形する（ステップＳ１０１）。
【００２０】
この成形工程において、まず、図４（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４（ｂ）に示すように、ガラス基板３０の上に樹脂材２０を塗布する。ここで、樹脂材２０は、ガラス基板３０上で略円板状に広がる紫外線硬化樹脂である。次に、図４（ｃ）に示すように、本実施形態の成形型５０を上方からガラス基板３０上の樹脂材２０に押し当てるとともに、ガラス基板３０の下方から樹脂材２０に向けて紫外線を照射する。そうすると、成形型５０の第１転写面５１ａおよび第２転写面５２ａが樹脂材２０に当接することにより回折格子２１および検査用格子２２の形状が樹脂材２０に転写されるとともに、形状が転写された樹脂材２０が硬化し、成形型５０を上方へ移動させて退避させた後、図４（ｄ）に示すように、ガラス基板３０の上に回折格子２１を囲む円環状の検査用格子２２を有するＤＯＥ成形部２ａが成形される。
【００２１】
このようにして、ガラス基板３０の上に図４（ｄ）に示すようなＤＯＥ成形部２ａを成形する。なお、図４（ｄ）に示すＤＯＥ成形部２ａは、製品となるＤＯＥ成形部２の周囲に、検査用格子２２を有する検査用成形部２３が形成されたものである。その後、回折レンズ１の検査としてＤＯＥ成形部２ａの光学性能の検査を行う（ステップＳ１０２）。この光学性能検査工程において、例えば、検査用格子２２で発生する回折フレアを測定することにより、検査用格子２２の内周側に成形された回折格子２１の回折フレアの評価を行う。
【００２２】
具体的には、まず、検査用格子２２で回折光が発生する条件に設定した所定の検査光を、ＤＯＥ成形部２ａにおける検査用成形部２３（検査用格子２２）に照射する。次に、検査用格子２２で発生した回折光を検出し、回折光強度比（回折効率）を求めることにより、検査用格子２２で発生する回折フレアを測定する。このとき、回折格子２１の回折フレアと検査用格子２２の回折フレアとの相関を予め測定しておくことにより、回折格子２１の回折フレアを評価することができる。例えば、回折格子２１の回折フレアと検査用格子２２の回折フレアとの相関に基づいて、回折格子２１の回折フレアの適合範囲として、検査用格子２２の回折フレアの適合範囲を設定することができる。そこで、測定した検査用格子２２の回折フレアを予め設定した適合範囲と比較することにより、検査用格子２２（すなわち回折格子２１）の回折フレアを評価し、ＤＯＥ成形部２ａの良否の判定を行う。
【００２３】
測定した検査用格子２２の回折フレアが所定の適合範囲内である場合には適合と判定され、適合範囲外である場合には不適合と判定される。そして、回折フレアの評価等を行った後、旋盤等により検査用成形部２３（検査用格子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。
【００２４】
なお、成形工程では、種類の異なる複数種の回折格子２１の形状に対応して複数種の成形型５０が用いられる。このとき、第２転写面部５２における検査用格子２２の形状は、複数種の成形型５０の全てにおいて、共通の形状に設定される。この場合、検査用格子２２の形状は、複数種の回折格子２１のうちいずれかの形状と同一もしくは類似する共通の形状に設定される。このように、回折格子２１の種類に拘らず共通の形状に設定された検査用格子２２を用いるようにすれば、回折格子２１の種類ごとに回折フレアの測定条件等を設定する必要がないため、各種回折格子２１の回折フレアと検査用格子２２の回折フレアとの相関を予め測定しておくことにより、各種回折格子２１の回折フレアを簡便に評価することが可能となる。なお、回折格子２１の種類に応じた、複数種の回折格子２１の回折フレアの適合範囲、すなわち、複数種の検査用格子２２の回折フレアの適合範囲を設定可能であることは言うまでもない。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態では、成形型５０が、回折格子２１（ＤＯＥ成形部２）の形状を転写する第１転写面部５１と、検査用格子２２（検査用成形部２３）の形状を転写する第２転写面部５２とを有している。検査用格子２２を回折レンズ１の光学性能の検査に用いるようにすれば、検査条件の少なくとも一部を共通化することが可能となり、検査の準備が煩雑化することなく、回折レンズ１の検査を簡便に行うことができる。
【００２６】
なお、本実施形態では、第２転写面部５２における検査用格子２２の形状が、複数種の成形型５０の全てにおいて、共通の形状に設定される。このようにすれば、光学性能の検査条件（回折フレアの測定条件等）を統一化することが可能となり、成形を行う回折格子２１の種類が変わっても、検査用格子２２に対する検査条件を変える必要がないため、検査の準備が煩雑化することなく、回折レンズ１の検査をより簡便に行うことができる。
【００２７】
また、本実施形態では、検査用格子２２の形状が、回折格子２１の形状と同一もしくは類似する形状に設定される。このようにすれば、回折格子２１で発生する回折光と同一もしくは類似の回折光を検出して、例えば、検査用格子２２で生じる回折フレアを評価することにより、回折レンズ１の光学性能（回折格子２１の回折フレア）を検査することが可能となり、回折レンズ１の検査を高精度で簡便に行うことができる。
【００２８】
また、本実施形態では、第２転写面部５２が第１転写面部５１を囲む円環状に形成される。このようにすれば、検査用格子２２を容易に成形することができる。
【００２９】
なお、上述の実施形態において、例えば図６に示すように、成形型６０が、前述の第１転写面部５１を有する第１成形型６１と、第１成形型６１とは別体の前述の第２転写面部５２を有する第２成形型６２とから構成されてもよい。第１成形型６１および第２成形型６２により同一工程で成形加工を行うようにすれば、上述の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。また、成形加工を行うレンズの種類を変更する場合、第１成形型６１のみを変更すればよいので、成形型の作成の手間を軽減することができる。なおこのとき、第１成形型６１（第１転写面部５１）の中心軸が第２成形型６２（第２転写面部５２）の中心軸と同軸となるように形成されることが好ましい。
【００３０】
また、上述の実施形態において、第２転写面部５２が第１転写面部５１を囲む円環状に形成されているが、これに限られるものではなく、例えば図７に示すように、成形型６５の表面側には、前述の第１転写面部５１に加え、第１転写面部５１の周辺部に直線状の第２転写面部５７が形成されてもよい。また、第１転写面部５１の周辺部に円弧状の第２転写面部（図示せず）が形成されてもよく、第１転写面部５１の周辺部にこれらが複数点在するようにしてもよい。すなわち、検査用格子は、円環状に限らず、回折格子２１の周辺部に直線状や円弧状に形成されてもよく、また、回折格子２１の周辺部にこれらが複数点在するようにしてもよく、回折フレアを測定可能な構成であればよい。
【００３１】
また、上述の実施形態において、紫外線硬化樹脂を用いてＤＯＥ成形部２ａの成形を行っているが、これに限られるものではなく、熱硬化樹脂を使用したシートをガラス基板３０上に載置し、本実施形態の成形型５０を当該シートに押し当てて加熱処理を行うことで、ＤＯＥ成形部２ａの成形を行うようにしてもよい。また、樹脂材２０に限らず、ガラス材（レンズプリフォーム）を用いてＤＯＥ成形部２ａの成形を行うようにしてもよい。
【００３２】
また、上述の実施形態において、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。
【００３３】
また、上述の実施形態において、回折フレアを測定した後、検査用成形部２３（検査用格子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検査用成形部２３（検査用格子２２）を残すようにしてもよい。
【００３４】
また、上述の実施形態において、検査用格子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（偏芯量）を測定してもよい。具体的には、ガラス基板３０の外周部と検査用格子２２を含む高倍率の拡大画像を９０度間隔の４つの測定位置で撮像し、各測定位置でのガラス基板３０の外周部と検査用格子２２との径方向の間隔をそれぞれ測定することにより、シフト量を測定する。前述したように、回折格子２１を囲む円環状の検査用格子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の外周部と検査用格子２２を含む高倍率の拡大画像に基づき、検査用格子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、ガラス基板３０の外周部と検査用格子２２を含む拡大画像を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。
【００３５】
また、上述の実施形態において、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８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９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。
【００３６】
また、上述の実施形態において、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等の光学素子であっても、本発明を適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  回折レンズ（回折光学素子）
２  ＤＯＥ成形部                        ３  支持部
２０  樹脂材
２１  回折格子                          ２２  検査用格子
２３  検査用成形部（検査用形状部）
３０  ガラス基板
５０  成形型
５１  第１転写面部（５１ａ  第１転写面）
５２  第２転写面部（５２ａ  第２転写面）
６０  成形型（第１の変形例）
６１  第１成形型                        ６２  第２成形型
６５  成形型（第２の変形例）
６７  第２転写面部
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）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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