(57)【要約】【課題】回折光学素子の製造工数を削減できる回折光学素子および回折光学素子用金型を提供する。【解決手段】表面に回折光学面１０を有し、回折光学面１０の断面形状がブレーズド形状の回折光学素子１であって、ブレーズド形状の山の稜線１２が、らせん状に回折光学面１０の外周部から中心部に向かい連続して形成されている。この形状によれば、回折光学面のブレーズド形状を連続して切削加工ができ、回折光学素子の製造工数を大幅に削減することができる。【選択図】図１
2008180930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に回折光学面を有し、該回折光学面の断面形状がブレーズド形状の回折光学素子であって、
前記ブレーズド形状の山の稜線が、らせん状に前記回折光学面の外周部から中心部に向かい連続して形成されていることを特徴とする回折光学素子。
【請求項２】
表面に回折光学面を有し、回折光学面の断面形状がブレーズド形状の回折光学素子を、金型に形成された転写回折光学面の反転転写により製造する回折光学素子用金型であって、
前記ブレーズド形状の山の稜線がらせん状に前記転写回折光学面の外周部から中心部に向かい連続して形成されていることを特徴とする回折光学素子用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折光学素子および回折光学素子を製造するための回折光学素子用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学系の高性能化・小型化の要求に伴い、その要求を満たす回折光学素子が注目されている。回折光学素子は、回折光学面の断面形状をブレーズド形状（鋸歯形状）にすることにより高い回折効率が得られている。
回折光学素子の回折光学面には、同心状に数多くの溝が設けられブレーズド形状が形成されている。このような回折光学素子を製作するには、例えば特許文献１に示すような金型を用い、金型の形状を反転転写により製造するか、光学部材を切削して回折光学面を形成する方法がとられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８２０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、回折光学面のブレーズド形状の製作には、光学部材に同心状の溝を一本ごと超硬や単結晶ダイヤモンドチップなどの刃具を用いて切削加工されているため、多くの時間を費やし、製造工数がかかるという問題がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回折光学素子の製造工数を削減できる回折光学素子および回折光学素子用金型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の回折光学素子は、表面に回折光学面を有し、該回折光学面の断面形状がブレーズド形状の回折光学素子であって、前記ブレーズド形状の山の稜線が、らせん状に前記回折光学面の外周部から中心部に向かい連続して形成されていることを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、回折光学面におけるブレーズド形状の山の稜線が、らせん状に回折光学面の外周部から中心部に向かい連続して形成されている。この形状であれば、回折光学面のブレーズド形状を連続して切削加工ができるため、回折光学素子の製造工数を大幅に削減することができ、良好な光学特性を有する回折光学素子を提供できる。
【０００７】
また、本発明の回折光学素子用金型では、表面に回折光学面を有し、回折光学面の断面形状がブレーズド形状の回折光学素子を、金型に形成された転写回折光学面の反転転写により製造する回折光学素子用金型であって、前記ブレーズド形状の山の稜線がらせん状に前記転写回折光学面の外周部から中心部に向かい連続して形成されていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、転写回折光学面におけるブレーズド形状の山の稜線が、らせん状に転写回折光学面の外周部から中心部に向かい連続して形成されている。この形状であれば、転写回折光学面のブレーズド形状を連続して切削加工ができるため、製造工数を大幅に削減する回折光学素子用金型を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
（第１の実施形態）
【００１０】
図１は本実施形態の回折光学素子の構成を示す構成図であり、図１（ａ）は模式平面図、図１（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う模式断面図である。
回折光学素子１は、プラスチックなどで形成された円形の透過性光学基板の表面に溝が設けられ、この溝が形成されている面が回折光学面１０として機能する。溝の断面は図１（ｂ）に示すように、ブレーズド形状（鋸歯形状）に形成され、ブレーズド形状の山の稜線１２は、回折光学面１０の外周部から中心部に向かい、らせん状に連続して形成されている。このブレーズド形状は、回折光学素子１が凸レンズとして機能するように設計されている。
【００１１】
上記のような回折光学素子１は、透過性光学基板を切削加工して形成されている。例えば、超精密加工機を用いて切削加工が行われる。図２は超精密加工機の構成を示す構成図である。
超精密加工機５０には、ベッド５１上を移動可能に制御されるテーブル５２に装着されたワーク５３を主軸５５に取り付けられた切削刃具５４によって加工する加工ゾーンと、オンマシン計測装置５６の計測用プローブ５７により、加工されたワーク５３の形状を計測する計測ゾーンとを備えている。
テーブル５２、主軸５５、オンマシン計測装置５６はＮＣ装置５８に制御され、オンマシン計測装置５６で計測されたデータは、データ処理・プログラミング装置５９にてデータ処理が行われＮＣ装置５８にフィードバックされている。このようにして、ワーク５３の精密な加工を可能にしている。
【００１２】
また、超精密加工機５０を用いた切削加工には、図３に示すような切削刃具が用いられている。図３は切削刃具の構成を示す構成図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は刃先部を拡大した斜視図である。
切削刃具６０の一方の側にはバイト部６１が設けられ、その一部に刃先６２が形成されている。刃先６２は単結晶ダイヤモンドまたは超硬材料にて形成され、刃先６２の刃先面６５，６６，６７の角度を適宜変更することで、切削形状に適したすくい角および逃げ角を設定することができ、ワークへの精密な切削加工を可能にしている。
【００１３】
以上のように、本実施形態の回折光学素子１の構成によれば、回折光学面１０におけるブレーズド形状の山の稜線１２が、らせん状に回折光学面１０の外周部から中心部に向かい連続して形成されている。この形状であれば、回折光学面１０のブレーズド形状を連続して切削加工ができるため、従来のような同心状に複数の溝を形成する必要がなく、回折光学素子１の製造工数を大幅に削減することができ、良好な光学特性を有する回折光学素子１を提供できる。
【００１４】
なお、本実施形態では回折光学面を１つの連続した山の稜線（溝）にて形成したが、複数の連続した山の稜線（溝）にて形成することも可能である。
（第２の実施形態）
【００１５】
次に、第２の実施形態として、回折光学素子を製造するための回折光学素子用金型について説明する。
図４は回折光学素子用金型の構成を示す構成図であり、図４（ａ）は模式平面図、図４（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿う模式断面図である。
回折光学素子用金型２は、表面に溝が設けられ、転写回折光学面２０が形成されている。この転写回折光学面２０は、この溝形状が光学部材に反転転写されて回折光学面として機能するように形成されている。溝の断面は図２（ｂ）に示すように、ブレーズド形状（鋸歯形状）に形成され、ブレーズド形状の山の稜線２２は、回折光学素子用金型２の外周部から中心部に向かい、らせん状に連続して形成されている。
【００１６】
回折光学素子用金型２の材料としては、ステンレススチール、超硬材料が用いられ、その表面に無電解Ｎｉメッキ層やＣｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、無酸素Ｃｕなどのメッキ層が形成されている。主に、プラスチックレンズの成形にはステンレススチールの金型材料が用いられ、ガラスレンズの成形には超硬材料の金型材料が用いられる。
また、このブレーズド形状は、光学部材に反転転写された回折光学面が凸レンズとして機能するように設計されている。
上記のような回折光学素子用金型２のブレーズド形状は、第１の実施形態で説明した超精密加工機および切削刃具により切削加工されて形成されている。
【００１７】
このように形成された回折光学素子用金型２は、以下のように用いて回折光学素子を製造することが可能である。
図５は回折光学素子用金型を用いて回折光学素子を製造する方法を説明する説明図であり、図５（ａ）は金型に形成された形状を転写する方法を説明する説明図、図５（ｂ）は製造された回折光学素子の模式断面図である。
まず、図５（ａ）に示すように、上型として超硬材料で形成された回折光学素子用金型２を用い、下型３５との間に光学ガラスからなる光学部材３６を配置する。そして、回折光学素子用金型２と下型３５を合わせるように、光学部材３６をガラス軟化点以上に加熱した後に圧力を加える。光学部材３６が軟化して、回折光学素子用金型２に形成された転写回折光学面２０が光学部材３６に反転転写する。このようにして、図５（ｂ）に示すような、回折光学面３０の山の稜線３２が、回折光学素子３の外周部から中心部に向かい、らせん状に連続して形成された回折光学素子３を得ることができる。
【００１８】
以上のように、本実施形態の回折光学素子用金型２の構成によれば、転写回折光学面２０におけるブレーズド形状の山の稜線１２が、らせん状に転写回折光学面２０の外周部から中心部に向かい連続して形成されている。この形状であれば、転写回折光学面２０のブレーズド形状を連続して切削加工ができるため、従来のような同心状に複数の溝を形成する必要がなく、製造工数を大幅に削減する回折光学素子用金型を提供することができる。
【００１９】
なお、本実施形態では転写回折光学面を１つの連続した山の稜線（溝）にて形成したが、複数の連続した山の稜線（溝）にて形成することも可能である。
また、上記実施形態では光学部材として光学ガラスの加熱および加圧による金型形状の反転転写を行ったが、光学部材としてプラスチックを用いてもよい。さらに上記回折光学素子用金型は、プラスチックの射出成形用の金型として利用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態における回折光学素子の構成を示す構成図であり、（ａ）は模式平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う模式断面図。
【図２】超精密加工機の構成を示す構成図。
【図３】切削刃具の構成を示す構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は刃先部を拡大した斜視図。
【図４】第２の実施形態における回折光学素子用金型の構成を示す構成図であり、（ａ）は模式平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿う模式断面図。
【図５】回折光学素子用金型を用いて回折光学素子を製造する方法を説明する説明図であり、（ａ）は金型に形成された形状を転写する方法を説明する説明図、（ｂ）は製造された回折光学素子の模式断面図。
【符号の説明】
【００２１】
１…回折光学素子、２…回折光学素子用金型、３…回折光学素子、１０…回折光学面、１２…ブレーズド形状の山の稜線、２０…転写回折光学面、２２…ブレーズド形状の山の稜線、３０…回折光学面、３２…ブレーズド形状の山の稜線、３５…下型、３６…光学部材、５０…超精密加工機、５１…ベッド、５２…テーブル、５３…ワーク、５４…切削刃具、５５…主軸、５６…オンマシン計測装置、５７…計測用プローブ、５８…ＮＣ装置、５９…データ処理・プログラミング装置、６０…切削刃具、６１…バイト部、６２…刃先、６５，６６，６７…刃先面。
【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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