(57)【要約】【課題】表面に微細な溝構造を有する回折光学素子の製造において、光学素子としての性能劣化なく切削加工での加工性を向上させる回折素子の構造および加工法を提供し、結果として加工精度の向上をもあわせて実現する型部材または光学素子を得ることを目的とする。【解決手段】回折面の断面形状が左右対称となる光軸を対称軸とする部材において、切れ刃稜線による切削で形成される前記部材の断面形状が前記光軸周辺の中心領域は断面が曲線の形状であり、前記中心領域を囲繞する外周領域の断面形状は直線の組み合わせからなるブレーズ形状または矩形であることを特徴とする部材を主たる構成にする。【選択図】図９
2008052049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折面の断面形状が左右対称となる光軸を対称軸とする部材において、切れ刃稜線による切削で形成される前記部材の断面形状が前記光軸周辺の中心領域は曲線であり、前記中心領域を囲繞する外周領域は直線である組み合わせからなるブレーズ形状または矩形であることを特徴とする部材。
【請求項２】
回折面の断面形状が左右対称となる光軸を対称軸とする部材において、切れ刃稜線による切削で形成される前記部材の断面形状が前記光軸周辺の中心領域の曲線は鋸状直線階段パターンで形成され、前記中心領域を囲繞する外周領域は直線である組み合わせからなるブレーズ形状または矩形であり、前記曲線は前記鋸状直線階段パターンの谷稜線または山稜線の２稜線と前記２稜線の間の曲線で形成されることを特徴とする請求項１に記載の部材。
【請求項３】
前記鋸状階段パターンは階段高さが一定の複数の等高線のパターンで形成され、前記階段の段数が１６段以上であることを特徴とする請求項２に記載の部材。
【請求項４】
前記鋸状階段パターンは、平坦部であるステップ部と前記ステップ部に略直交する立ち壁部とで形成され、前記ステップ部が光軸に対し略直交する事を特徴とする請求項２又は３に記載の部材。
【請求項５】
前記中心領域の断面の曲面を凹面状にするとき、前記階段パターンは、前記ステップ部が前記光軸に対して略一定の傾きを有し、前記略一定の傾きが前記凹面の対向する斜面の谷と頂点とを結んだ線と略平行であることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の部材。
【請求項６】
前記中心領域の断面の曲面を凸面状にするとき、前記階段パターンは、前記ステップ部が前記光軸に対して略一定の傾きを有し、前記略一定の傾きが前記凸面の谷部における接線と略平行であることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の部材。
【請求項７】
前記中心領域と外周領域とからなる目標形状は、前記回折面を形成する溝形状が光軸方向から見て、直線、円弧または楕円の少なくとも１つを有することを特徴とする部材。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の部材は光学素子用部材であることを特徴とする部材。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか１項に記載の部材を型として用いることを特徴とする光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に微細な溝構造を有する部材および光学素子の製造方法に関し、特に回折光学素子のみならず、連続曲面である回転対称非球面、自由曲面などの面の高能率で高精度な加工技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から回折格子やフレネルレンズ等の光学素子などは、平面をブランクとし、このブランクに数μｍ〜サブμｍの極浅い微細溝を形成することによって得られている。これらは、材料の石英、プラスチック等の有機あるいは無機材料の板材をブランクとし、このブランクに直接溝を刻んで製作したり、あるいは金型材料としてこれに溝を形成しプレス成形法によってプラスチックスなどを流し込んでレプリカ成形したりすることによって形成されている。
これらの工法は溝幅と溝深さを制御する２．５次元加工であり、高精度な曲面や真直な傾斜面をもつＶ溝を形成する技術といえる。
このような加工法によって形成しようとしている回折格子は、光軸を対称軸とする左右対称の溝の集合体である３次元形状体である。より詳しく解析すると回折格子は、図１に示すように、対称軸の光軸が存在する中心部の溝をＮｏ．１とし、次の溝をＮｏ．２とし、この溝が中心から離れるにしたがって、Ｎｏ．３、・・・Ｎｏ．ｍ、Ｎｏ．ｍ＋１、・・・と増加する複数の連番により構成される溝の集合体である。このような複数の連番の溝の集合体である回折格子のパターンは、光軸と回折格子が形成される平面が直交するように、光軸直交面として平面をとり、たとえば図１に示す光軸を通る直線で切断した断面形状から判るように、回折パターンの溝（回折溝）を形成することによって、回折格子の近似体が形成される。そして回折パターンの溝が、光軸からみて直線となる場合には左右対称となるため、Ｎｏ．１の溝以降のすべての溝は２本ずつ対に存在するように加工する（図７（ａ）参照）。また光軸から見て円や楕円パターンとなる場合には各１本その溝を形成する（図７（ｂ）および（ｃ）参照）。
【０００３】
より理想的な平行光を1点に集光させるような回折素子を形成するには、その形状は２次関数曲線をλ／（ｎ−１）で折り返した形状となる。ここでλは光源波長（回折格子で使用する光の波長）であり、ｎは回折素子の屈折率である。
【０００４】
前記した正のパワーあるいは負のパワー（倍率）をもつ回折素子の形状は、理論上、溝の斜面部断面は全て曲線となる。これがすなわち基準波長に対して１００％の回折効率をもつキノフォーム（kinoform：光波面の位相変調のみを表面のレリーフ分布として形成した光の三次元的形状）と呼ばれる形状であり、設計上、溝の斜面部断面を曲線とすれば、最も回折効率を高めることができる。
一方、ダイヤモンド工具の稜線を転写させて回折格子近似体として加工するようなより現実的な工法等では、斜面を直線で近似する手法がとられている。
【０００５】
このように溝の斜面部断面を直線で近似する手法は加工上の制約もあるが、回折格子近似体を形成する場合に、回折面の段差精度は深さの５〜１０％といわれている点にある。すなわち、斜面を直線で近似した例を図１により説明すると、この図１は焦点距離が約１００ｍｍの正のパワーを持つ回折素子の金型の例を示す図である。この図１によれば、中央溝以外のＮｏ．２以降の溝に関して考察すると、直線による近似溝と理想の溝とのズレは約５％あるいはそれ以下であり、回折効率の劣化はほとんどないので、斜面を直線で近似する手法が採られている。
しかしながら、Ｎｏ．１の中央溝に関して考察すれば、直線による近似と理想溝曲線との誤差が約２５％と誤差が大きくなってしまい、直線による近似では充分な精度を確保することができない。このように、Ｎｏ．１の中央溝とその他の番号の溝とは、形成する手法を変えて行う必要がある。
【０００６】
このような回折効率からの誤差をできる限り回避するために、たとえば図２に示すように、先端Ｒが１〜５μm程度の微小なノーズ半径のダイヤモンド製のバイトを制御して切削する方式が知られている。この方式は切削工具の主軸に基板の基板平面を光軸直交面としてワークに取り付けて回転させ、ノーズ半径のダイヤモンド製切れ刃の工具５１先端部を被加工面（基板平面）５２に接触させ、この接触点が所望のブレーズ形状を形成するように移動制御して切削を行う方式である。
【０００７】
この加工方式は連続曲面である回転対称非球面の切削加工法と同一の工法であり、たとえばＣＤやＤＶＤドライブのピックアップレンズおよびその金型の加工に用いられている工法である。この加工法の場合、切削工具の極めて限られた工具先端のみを用いているため、大面積を加工する場合には工具の磨耗が大きく、充分な精度が得られないという問題がある。また形状精度を高める為に工具ノーズ部の曲率中心と曲率半径を正確に取得する必要があり、この取得のため複数回の試し削りが必要であり、しかも効率面においても悪化しやすく、さらに大口径素子の加工には摩耗が大きくなるため不向きであった。
【０００８】
またＮｏ．１の中央溝とその他の番号の溝とを形成する手法を変えて行う別の技術として、レリーフ型回折光学素子およびレリーフ型回折光学素子製造用の型に関する技術が知られている。たとえば特許文献１には、不等間隔格子パターン（２）を有するレリーフ型回折光学素子（１）において、１つのゾーン内でレリーフ面の傾き角が異なる箇所を有する断面形状を示す第１のゾーン群と、１つのゾーン内でレリーフ面の傾き角が一定の断面形状を示す第２のゾーン群とを有し、前記第１のゾーン群は、ピッチが最も大きいゾーンを含み、各ゾーンの断面形状の斜辺部を２本以上の直線で構成した形状を有し、前記第２のゾーン群は、位相シフト関数から導かれる断面形状の斜辺部を直線で近似した形状を有することを特徴とする中心領域の断面を多角形化する方法が提案されている（図３参照：特許文献１の図１から抜粋）。
また本発明者等による曲面加工方法などの発明も知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−３３２９１８号公報
【特許文献２】特開２００５−６３０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の例のように１つの稜線であらわすのに対し、２つの稜線で曲線を近似すると上記の例では近似誤差が１／４程度に軽減されると見積もれるが、実際に切削加工により、この２つの稜線を加工する為に他の溝を加工する以上に大きな角度変化を工具切れ刃稜に与えることが必要となる。切削装置の回転中心と切れ刃との位置関係を完全に把握することができない為、大きな角度変化を与えるとそれだけ切り込み方向の位置決め誤差を増大させる副作用を伴ってしまう。そして熟練工であっても複数回の修正加工を実施しないと、計算により見積もったほどには、断面精度をより理想の形状に高められないといった課題が残されるという問題もある。
【００１０】
本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、光学素子としての性能（物性）の劣化を伴うことなく切削加工で加工性を向上させる回折素子の形状の２．５次元構造体およびこの構造体を形成する型の製造方法を提供し、かつ加工精度を向上させつつ実現する型部材または光学素子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、回折面（回折格子面）の断面形状が左右対称となる光軸を対称軸とする部材において、切れ刃稜線による切削で形成される前記部材の断面形状が前記光軸周辺の中心領域は曲線であり、前記中心領域を囲繞する外周領域は直線である組み合わせからなるブレーズ形状または矩形である部材を特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、回折面の断面形状が左右対称となる光軸を対称軸とする部材において、切れ刃稜線による切削で形成される前記部材の断面形状が前記光軸周辺の中心領域の曲線は鋸状直線階段パターンで形成され、前記中心領域を囲繞する外周領域は直線である組み合わせからなるブレーズ形状または矩形であり、前記曲線は前記鋸状直線階段パターンの谷稜線または山稜線の２稜線と前記２稜線の間の曲線で形成される請求項１に記載の部材を特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、前記鋸状階段パターンは階段高さが一定の複数の等高線のパターンで形成され、前記階段の段数が１６段以上である請求項２に記載の部材を特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、前記鋸状階段パターンは、平坦部であるステップ部と前記ステップ部に略直交する立ち壁部とで形成され、前記ステップ部が光軸に対し略直交する請求項２又は３に記載の部材を特徴とする。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、前記中心領域の断面の曲面を凹面状にするとき、前記階段パターンは、前記ステップ部が前記光軸に対して略一定の傾きを有し、前記略一定の傾きが前記凹面の対向する斜面の谷と頂点とを結んだ線と略平行である請求項２から４のいずれか１項に記載の部材を特徴とする。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は、前記中心領域の断面の曲面を凸面状にするとき、前記階段パターンは、前記ステップ部が前記光軸に対して略一定の傾きを有し、前記略一定の傾きが前記凸面の谷部における接線と略平行である請求項２から４のいずれか１項に記載の部材を特徴とする。
【００１７】
また、請求項７に記載の発明は、前記中心領域と外周領域とからなる目標形状は、前記回折面を形成する溝形状が光軸方向から見て、直線、円弧または楕円の少なくとも１つを有する部材を特徴とする。
【００１８】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の部材は光学素子用部材である部材を特徴とする。
【００１９】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の部材を型として用いる光学素子の製造方法を特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、回折面の断面形状が左右対称となる光軸を対称軸とする部材において、切れ刃稜線による切削で形成される前記部材の断面形状が前記光軸周辺の中心領域は断面が曲線の形状であり、前記中心領域を囲繞する外周領域の断面形状は直線の組み合わせからなるブレーズ形状または矩形であることを特徴とする部材により、中央部が直線近似されている場合に比べ、近似誤差を含まない為、より設計値に忠実な高い光学性能を得ることができる。斜面を切れ刃稜線の転写によって１発仕上げすることが可能となるため、微小Ｒバイトでの創成加工に比べ高効率であるため切削するための工具であるバイト寿命が長くなる。その結果、大面積の加工法および大面積部材（大面積光学素子など）へも適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の部材およびその加工方法を実施形態により、詳細に説明する。
本発明の回折光学素子の加工方法による光学素子の構造として、中心領域（Ｎｏ．１の中央溝）の曲面部をバイナリー光学素子に類似した階段形状とし、中心領域以外の溝（中央溝Ｎｏ．１以外の溝）は断面が直線となる形状とした。
【００２２】
階段形状は、光軸と概略直角となるステップ部と、概略並行となる立ち壁部とで形成されている。中心以外の溝は、図４に示す切削刃１ないし２の刃先稜線を転写することによって、分割加工することなく１度で仕上げることを可能とし、また中心領域は階段形状であるが、この階段形状を形成するステップ部にわずかな傾きを付与して加工する。
この傾きは、中心溝の斜面の頂点部との干渉を回避しつつ、良好な表面粗さを得るため、工具干渉が回避可能な範疇で極力光軸との直交面に近づけている。
また工具傾斜移動を極力無くす為、ステップ部の傾きは一定とし、この傾斜角は、中心領域の曲面が凹面であるか凸面であるかによって異なるように設定する。
【００２３】
前記したように、中心領域の谷または山を結んだ稜線の曲面が凹面である場合には、図４に示すような右側の斜面の角度（光軸に直交する面と斜面とで成す角度）をθ１とし、また中心領域の曲面が凸面の場合には、図５に示すような谷部の点Ｎにおける、光軸に直交する面と接線との角度をθ２としている。この設定により、工具干渉を避けながら階段ステップ部をより光軸直交面に近づけることができる。図５または図６に示すような模式図では、これらの角度θ１、θ２の大きさを多少誇張気味に表現しているが、通常のレンズにおいてはθ１、θ２共に１度（１°）以下となっている。
【実施例１】
【００２４】
回折面が正のパワー（集光倍率）を持ち、焦点距離１０５ｍｍの回折素子の製作事例である。
図１は回折面を成形するための金型の設計ラインを示すものである。成形面は２次関数の曲線で定義され、これをλ／（ｎ−１）で折り返すことによって図中のブレーズパターンを得ることができる。これが光学設計上の理想の回折面形状であり、キノフォームである。λは光源波長で本実施例では７８０ｎｍとし、ｎは回折素子の屈折率であり、この屈折率として、樹脂の屈折率１．５を用いた。回折面はこの断面を中心軸である光軸（横軸0位置の縦軸）周りに回転させて得られる同心円パターンを、図７（ｂ）に示す。
【００２５】
図８は設計形状の中心領域（光軸に対して右側）を拡大した図であり、実線１１は斜面が連続的な曲線となる理想の回折面を示すものであり、破線４は切削加工のために理想的な斜面を直線に置き換えたものである。破線４と実線１１のズレの量（破線と実線とで囲まれた領域）が直線近似による誤差をあらわす。
この誤差量を見れば明らかなように、中央溝での誤差が最も大きく、矢印でしめす斜面中央位置で回折面段差の約25％に相当するズレがあることを確認した。
【００２６】
一方、中心溝（中心領域）を除くとその誤差は格段に小さくなり、回折面段差５%以下であるので直線近似によるロス（段差）は許容範囲であることが確認される。図９中、θ１は、中心領域の溝、溝Ｎｏ．１を直線斜面で削りだす為の角度である。これは単純に溝Ｎｏ．１の谷の点Ｐと頂点である点Ｑとを直線でむすび、この直線と光軸直交面との成す角をθ１として求めたものである。斜面は見方をかえると、溝Ｎｏ．１に干渉しない最も傾斜の少ないラインであることから、切れ刃稜線をこの角度にあわせて中心領域を理想曲面に近づける階段状の加工を行った。図４はその切削状態を説明するための図である。事前に下地加工として中心領域についても斜面を直線近似したブレーズパターンに切削加工を施している。
【００２７】
この溝Ｎｏ．１の切削加工について、図４および図９を参照しながら説明する。階段パターンの工具姿勢として、バイトの前切れ刃稜１ａをθ１の角度に設定し、中心領域の曲面を旋盤形態で切削加工した。バイトのノーズ半径（バイト刃先先端に付けたＲ）は１μｍＲ以下のシャープエッジを用いている。
図４に示す前切れ刃１と横切れ刃１ｂが成すバイトの先端角（刃先角）は８８度とした。図中、回転中心より右側を切削する場合と左側を切削する場合とで、金型部材１４の回転方向を逆転させる必要がある。
回転数２０００ｒｐｍ、工具送り速度４ｍｍ／ｍｉｎの条件で階段状加工部の横方向ピッチを２ミクロンとした。この条件下で表面粗さとして、３０ｎｍＲｙ以下とすることができた。
【００２８】
図８は階段状加工を施した中心領域の拡大模式図である．ステップ部３ａと光軸直交面とのなす角θ１は模式図のため誇張して表現しているが、本実施例では０．３°以下であり、表面粗さを考慮した場合でも、ほぼ０°とみなして問題無い（すなわちθ１は０．３°〜０°の範囲程度の）レベルである。
【００２９】
図９は中心領域の加工前に行ったブレーズパターン（光軸が谷部で登り傾斜がθ１である）の切削加工の状態を示したものである。各溝斜面の傾斜角に単結晶ダイヤモンドバイト１の前切れ刃１ａを当ててあわせ、回転する金型部材１４に対し工具を切り込み方向へ移動させる突っ切り加工で切削を行った。金型部材は母材をステンレス鋼とし、成形面に無電解ニッケルメッキを１５０μｍ形成したものを用いた。加工物の回転数は２００ｒｐｍとし、工具の切り込み速度は０．１ｍｍ／ｍｉｎとした。
【００３０】
図１０は製作した型である金型から得られた成形品である。中心領域の加工ではアンダーカット部ができないようにバイト開き角を適度に設定する必要がある。
以上、本実施例では同心円の回折パターンの加工事例において説明を行ったが、金型部材１４を回転せずに固定し、単結晶ダイヤモンドバイト１を紙面と垂直に走査すれば、そのままシェ―パ加工となり、特に図７（ａ）に示す直線回折パターンの加工において適用が可能であり、このような直線回折パターンの可能に置いては好ましい加工方法である。また図９に示す、金型部材１４を回転させながら単結晶ダイヤモンドバイト１を切り込む動作において、金型部材１４の回転角に同期させて加工溝の回転半径を変化させると、図７（ｃ）に示すような楕円の加工も可能になる。このような溝Ｎｏ．１のＳの部位の切削加工を楕円にするような例を図７（ｃ）に示す。
【実施例２】
【００３１】
図４の中心領域の光軸方向の断面（中心領域（Ｎｏ．１の中央溝）の溝の断面）が凸となる金型の設計ラインを説明した本実施例のものである。本実施例２は実施例１の凹凸を反転させたもので直線近似からの誤差は同じ意味であるので説明を省略する。
【００３２】
図１１は中心領域が凸の形状（目標形状が特定の凸形状）となる樹脂レンズの切削工程（切削手法）を説明したものである。図１１に示すように、切削工具１の切削面を一定として最外端部２５を切削（切れ刃稜線で切削）していき、光軸周辺の中心領域（曲線領域）を切削している例を示す。また図１１は切削により製作された樹脂レンズである。この樹脂レンズの材料はシクロオレフィン系の樹脂（高透明度樹脂）であり、切削工具としてダイヤモンドバイトによって直接切削することで回折レンズを試作した。
実施例１に示した凹面の場合と違って、本実施例２では頂点と谷を結んだ直線では過剰切り込みとなるため下地加工ができない。凸面の場合は点Nにおける接線２３にバイトの前切れ刃１ａをあわせ、通常の旋盤加工で切削を行う。
凹面の場合のように回転軸をまたいだ反対側を切削する形態ではないので、図１１に示すように、右半面の加工に統一すれば金型部材２５の回転も一方向回転による加工で可能である。
図１２はこのような加工方法によって得られた切削工法による樹脂レンズを作成したものである。
【実施例３】
【００３３】
前記実施例では前述したように本発明は、同心円以外にも、直線、および楕円パターンの回折素子加工あるいはこれらの形状の２以上の組み合わせにも適用可能である。
【００３４】
図１３は、請求項１に示す本発明の部材の形状例を示す図である。
図中ハッチングしてあるＳの部分が階段上の加工領域に相当する。
中心領域（曲線領域）は曲線で示され、その外周領域（直線領域）は直線で近似して部材としての一定形状を成立させている。
【実施例４】
【００３５】
また図１４は、請求項２に示す本発明の部材の形状のもう１つの例を示す図である。中心領域を微細な形状パターンの集合で形成し、その外周領域を直線で近似して部材としての一定形状を成立させている。
換言すれば図１４では、回折面の断面形状が左右対称となる光軸を対称軸とする部材において、切れ刃稜線による切削で形成される部材の断面形状が、光軸周辺の中心領域の断面が鋸状直線階段パターンで形成され、この中心領域を囲繞する外周領域の断面形状は直線の組み合わせからなるブレーズ形状または矩形であり、この中心領域は複数の鋸状直線階段パターンの谷または山のいずれかの稜線、あるいはこの谷の稜線と山の稜線の間の曲線で形成される１つの曲線として形成される。
このような曲線は、例えば図１５に示すように、中心領域の曲線がＹ＝ａＸ2で示される理想状の形状曲線（形状ライン）であるとすると、中心領域を高さｄの等しい間隔で分割（スライス）して曲線上との交点Ｐを求めた例を示す図である。
本発明では、中心領域の曲線としてＹ＝ａＸ2で示される理想状の形状曲線（形状ライン）を近似するように、たとえば図１６に示すように切削工具の横切れ刃１ｂまたは前切れ刃１ａにより、図４または図１１に示したように、谷の稜線あるいは山の稜線のいずれかを切削によりステップ状に形成していく例を示す図である。
このような場合に、図１７に示すように、図１５において、図１７（Ａ）は、求めた点Ｐに対して角部をｄで切り込んで切削したり、あるいは図１７（Ｂ）に示すように、求めた点Ｐに対して工具の角部をｄ／２で切り込んで切削する例を示している。このように、本発明では、スライスの程度を適宜調整して、理想ラインに近似させる度合いを、切削装置の許容可能な切削能力に応じて、変化させていくことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、回折面の断面形状が左右対称となる光軸を対称軸とする部材において、切れ刃稜線による切削で形成される前記部材の断面形状が前記光軸周辺の中心領域は断面が曲線の形状であり、前記中心領域を囲繞する外周領域の断面形状は直線の組み合わせからなるブレーズ形状または矩形であるので、中央部が直線近似されている場合に比べ、近似誤差を含まない為、より設計値に忠実な高い光学性能を得る光学素子、特にレンズなどの素子の曲面形状加工を重要とする部材に適用することができる。このような曲面形状の斜面を切れ刃稜線の転写によって1発仕上げするため、微小Rバイトでの創成加工に比べ高効率でバイト寿命が長く、結果として大面積加工へも適用可能である。
【００３７】
また、階段状に加工することによって、工具に不要な角度姿勢変更を与えないので高精度な輪郭加工（包絡線に沿って加工を行うこと）が可能であり、微細なＶ溝の集積で加工する場合に比べ、横方向のピッチが大きくても表面粗さが改善できるため、高効率で表面仕上げができ、また、等高線ツールパスの導入で一つの溝を加工中に切り込み方向での移動制御を無くし、表面粗さおよび段差の精度を効率よく向上させることができる。
また、１６段以上の階段段数にすると、単純に一定高さの階段パターンを形成した場合でも理論上９９%の回折効率が得られ（式（１）参照）、これは中心領域の曲面に対しても同様に適用可能である。
【００３８】
【数１】
2008052049.tif 000003
【００３９】
上記式１において、Ｅはバイナリオプティックスの回折効率であり、Ｎは階段段数である。
また、階段パターン上でステップ部に必要最小限の傾きを設けることでブレーズ山部との工具干渉が回避でき長い切れ刃稜のバイトが使用可能で加工の自由度も高まり、工具に不要な角度姿勢変更を与えぬため高精度な輪郭加工が可能となる。
【００４０】
また、本発明は、シリンドリカルレンズ、回転軸対象曲面レンズ、さらに、縦横で焦点の異なるトーリックレンズ（一つもしくは二つのトーリック表面（toric surface）を持ったレンズ。トーリック表面は、ある子午面内で最大の屈折力を持ち、それに直角な子午面では最小の屈折力を持つ。）のいずれかの機能を有する高効率な回折素子製作が可能となり、産業上の利用範囲は、光学的な技術の分野のみならず、多分野にわたる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の部材の説明図であり、回折面形状の２次曲線とこの曲線を含む回折面を示す説明図である。
【図２】従来のＲバイト使用の回折面金型の切削加工法の模式図である。
【図３】従来の技術を示す例である（特許文献１（特開平１０−３３２９１８号公報の図１から抜粋））。
【図４】本発明の部材の加工法を示すための図であり、θ１を一定にしての金型加工法の模式図である。
【図５】本発明の部材の加工法による中心領域が凸となる回折面加工の説明図である。
【図６】本発明に係る部材などの回折面斜面の直線近似の誤差量の説明図である。
【図７】本発明の部材である成形品の光軸方向からみた状態の模式図である。
【図８】本発明の部材の加工法によるθ１を一定にしての金型加工法の金型加工面の中心領域拡大模式図である。
【図９】本発明の部材の加工法によるθ１を一定にしての金型加工法の斜面が直線断面となる溝部の加工方法の模式図である。
【図１０】本発明の部材の加工法による中心領域が凸となる回折面加工成形品の断面図である。
【図１１】本発明の部材の加工法による谷部接線θ２一定で中心領域を階段状に切削する金型加工法の説明断面図である。
【図１２】本発明の部材の切削法で加工したレンズで中心領域が凸となる樹脂製回折レンズの断面図である。
【図１３】本発明の部材の形状例を示す図である（請求項１：中心領域は曲線で、その外周領域は直線で近似）。
【図１４】本発明の部材の形状のもう１つの例を示す図である（請求項２：中心領域を微細な形状パターンの集合で形成した例）。
【図１５】２次の理想形状曲線で中心領域を高さｄの等しい間隔で分割（スライス）して曲線上との交点Ｐを求めた例を示す図である。
【図１６】図１５において、求めた点Ｐに対して工具の角部を一致させて切削する方法を示す図である。
【図１７】図１５において、（Ａ）は、求めた点Ｐに対して角部をｄで切り込んで切削するのを示す図であり、（Ｂ）は、求めた点Ｐに対して工具の角部をｄ／２で切り込んで切削する工程（方法）を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    単結晶ダイヤモンドバイト
１ａ    ダイヤモンドバイト前切れ刃
１ｂ    ダイヤモンドバイト横切れ刃
２    バイトシャンク
３ａ    階段加工領域のステップ部
３ｂ    階段加工領域の立ち壁部
４    中心領域頂点と谷とを結ぶ直線近似ライン
５    中心領域が凸の回折素子成形品
５ａ    階段状加工中心領域
１１    中心領域の凹面設計ライン
１２    溝no.2の凹面設計ライン
１４    回折面凹面成形金型
２１    中心領域凸面設計ライン
２２    溝Ｎｏ．２の凸面設計ライン
２３    中心領域点Nの接線
２５    中心領域凸の切削による樹脂製回折素子
２５ａ    階段状加工適用の中心領域
Ｎ    中心領域（溝Ｎｏ．１）谷部最下点
θ１    中心領域の点Ｐと点Ｑとにより形成される線分と光軸直交面とでなす角
θ２    谷Ｎでの接線と光軸直交面とで成す角
Ｓ    階段状に加工した中心領域
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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