(57)【要約】【課題】  成形型の母材表面に形成される保護膜に膜厚ムラが生じる場合にも、成形手段に変更を加えることなく、最終的な成形面の面形状を目標とする設計値に高精度に近似させることが可能な成形型の作製方法の提供を目的とする。【解決手段】  まず、被加工材に形成すべき目標表面形状に対応する母材の基準表面形状を設定する（ステップＳ１）。次に、成膜手段により形成される保護膜の表面形状を取得し（ステップＳ２）、ここで取得された保護膜の表面形状と基準表面形状との形状誤差を算出する（ステップＳ３）。さらに、算出した形状誤差を前記母材の基準表面形状から減算して補正表面形状を求め、この補正表面形状を、母材の最終表面形状とする（ステップＳ４）。【選択図】  図８
2005272246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型を構成する母材の表面に成膜手段によって保護膜を形成し、その保護膜の表面を被加工材の成形面とする成形型の作製方法であって、
保護膜が形成される母材の表面形状を、前記成形面を形成する保護膜の膜厚分布に従って補正された形状に設定することを特徴とする成形型の作製方法。
【請求項２】
成形型を構成する母材の表面に成膜手段によって保護膜を形成し、その保護膜の表面を被加工材の表面を形成するための成形面とする成形型の作製方法であって、
前記被加工材に形成すべき目標表面形状に対応する母材の基準表面形状に対し、前記成膜手段により形成される保護膜の表面形状を取得する表面形状取得工程と、
前記表面形状取得工程によって取得された保護膜の表面形状と前記基準表面形状との形状誤差を算出し、その形状誤差を前記母材の基準表面形状から減算して得られる補正表面形状を前記母材の最終表面形状として決定する母材表面決定工程と、を有することを特徴とする成形型の作製方法。
【請求項３】
前記表面形状取得工程は、前記被加工材に形成すべき表面形状に対応する母材の基準表面形状と、所定の成膜条件とを入力することにより、前記基準表面形状を有する母材の表面に前記成膜手段によって形成される保護膜の表面形状（膜厚分布）をコンピュータシステムによる成膜シミュレーションによって取得すると共に、前記成膜シミュレーションによって得られた保護膜の表面形状（膜厚分布）と目標表面形状との差分を形状誤差として算出することを特徴とする請求項２に記載の成形型の作製方法。
【請求項４】
成形型を構成する母材の表面に成膜手段によって保護膜を形成し、その保護膜の表面を被加工材の表面を形成するための成形面とする成形型の作製方法であって、
前記被加工材に形成すべき目標表面形状に対応する前記母材の基準表面形状に対し、前記成膜手段により形成される前記保護膜の表面形状を取得する第１の表面形状取得工程と、
前記第１の表面形状取得工程によって得られた表面形状と目標表面形状との差分を形状誤差として算出する第１の形状誤差取得工程と、
前記第１の形状誤差取得工程によって算出された形状誤差を前記母材の基準表面形状から減算して得られる補正表面形状を前記母材の表面形状として暫定的に決定する第１の母材表面形状暫定工程と、
前記第１の母材表面形状暫定工程によって暫定的に決定された前記母材の補正表面形状に対し、前記成膜手段によって形成される保護膜の表面形状を取得する第２の表面形状取得工程と、
前記第２の表面形状取得工程によって取得された前記保護膜の表面形状と、前記基準表面形状との差分を形状誤差として取得する第２の形状差取得工程と、
前記第２の表面誤差取得工程によって取得された形状誤差を前記母材の基準表面形状から減算して得られる前記母材の補正表面形状を暫定的に決定する第２の母材表面暫定工程とを有し、
前記第２の母材表面形状暫定工程によって決定された表面誤差が所定の値以下となるまで、前記第２の表面形状取得工程、前記第２の表面誤差取得工程および前記第２の母材表面暫定工程を繰り返し、前記表面誤差取得工程によって取得された表面誤差が所定の値以下となった時点でその第２の母材表面暫定工程で取得された表面形状を前記母材の最終表面形状とすることを特徴とする成形型の作製方法。
【請求項５】
前記第１の表面形状取得工程は、前記母材の基準表面形状と所定の成膜条件とを入力することにより、前記成膜手段によって前記基準表面形状に対して形成される保護膜の表面形状をコンピュータシステムによる成膜シミュレーションによって取得すると共に、
前記第２の表面形状取得工程は、前記第１および第２の母材表面暫定工程によって決定された母材の補正表面形状と所定の成膜条件とを入力することにより前記成膜手段によって形成される保護膜の表面形状を前記コンピュータシステムによる成膜シミュレーションによって取得することを特徴とする請求項４に記載の成形型の作製方法。
【請求項６】
前記成膜手段は、スパッタ法によって母材表面に成膜を行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の成形型の作製方法。
【請求項７】
前記成膜条件は、スパッタ源からの距離と、成膜される面の角度と、成膜動作の積算時間であることを特徴とする請求項５に記載の成形型の作製方法。
【請求項８】
前記被加工材は、光学ガラスのブランクであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の成形型の作製方法。
【請求項９】
成形型を構成する母材の表面に成膜手段によって保護膜を形成し、その保護膜の表面を被加工材の成形面とする成形型において、
保護膜を形成する母材は、成形面を構成する保護膜の膜厚分布に従って補正された表面形状を有することを特徴とする成形型。
【請求項１０】
成形型を構成する母材の表面に成膜手段によって保護膜を形成し、その保護膜の表面を被加工材の成形面とする成形型において、
前記母材は、請求項１ないし８のいずれかに記載の成形型の作製方法によって決定された最終表面形状を有することを特徴とする成形型。
【請求項１１】
前記被加工材は、光学ガラスのブランクであることを特徴とする請求項９または１０に記載の成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型を構成する母材の表面に保護膜を形成した成形型の作製方法および成形型に関し、特に光学素子のプレス成形などのように高精度を要求される成形に好適な成形型の作製方法および成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光学レンズなどの製造には、予備過熱した光学ガラスのブランクを成形用型部材に入れ、そのブランクおよび型部材を前記光学ガラスの転移点以上に加熱し、プレス成形のみにより前記ブランクを最終光学素子形状に加工する方法が用いられている。こうした光学素子の成形方法にあっては、例えば、非球面レンズなどの複雑な面形状を有する光学素子を高精度かつ安価に成形することが可能になる。
【０００３】
上記のようにプレス成形後に研磨不要となるぐらいの高い面粗度と面精度を有するガラスレンズを成形するための金型は、成形面に高精度を要求されることから、その材質に大きな制約がある。すなわち、酸化されにくいこと、高温下でもガラスと融着を起こさないこと、光学鏡面研磨が可能であること、擦過傷の付き難い高い硬度を有すること、プレス時の衝撃に耐える機械強度を有することなどである。
【０００４】
そこで、超硬合金の母材の成形面上に窒化チタンや炭化チタンの保護薄膜を形成し、前記問題を解決した例が特許文献１に示されている。  
しかし、超硬合金は非常に硬度が高いことから、成形面の鏡面加工においてダイヤモンド砥石の磨耗が激しく、精密な形状加工が困難であるため、特別な加工装置が必要になり、また、金型の加工にも長時間を要するため、金型の製造コストが非常に高くなるなどの課題がある。
【０００５】
このため、超硬合金の母材表面にその母材と密着性が良好な薄膜を形成し、さらにこの薄膜上に容易に精密加工できる膜として、例えばＮｉ−Ｐめっき膜を形成し、これによって合金薄膜による保護膜を形成する方法が特許文献２で検討されている。
【０００６】
また、精密加工層によって高融点ガラスを成形できるように改良した方法が特許文献３に示されている。
【０００７】
【特許文献１】特公昭６２−２１７３３号公報
【特許文献２】特開平３−２３２３０号公報
【特許文献３】特許第３２２１７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように金型の成形面に要求される諸条件を満たすべく、母材の表面に保護膜を形成した金型にあっては、保護膜が約０．５〜５μｍの厚さで形成されているが、この保護膜は、成膜ムラ（膜厚のムラ）が発生する場合がある。しかしながら、上記のように保護膜の成膜ムラに起因する程度の誤差は、従来用いられている一般の光学レンズではそれほど大きな問題とはならないため、成形型は成膜誤差などを配慮せずに、設計値通りに製造しているのが通例であった。
【０００９】
しかしながら、近年のデジタルカメラレンズや、異形状、自由曲面レンズ等のような光学素子の光学機能面においては、非常に高精度な面形状が要求されるようになってきており、この場合には保護膜の成膜ムラに起因する数十ナノメートルから数百ナノメートル程度の誤差が問題となってきている。
【００１０】
例えば、ニュートンずれ０．５本、アス・クセ０．５本以下といった要求精度であった場合、保護膜の膜厚ムラがＰＶ値で２００〜３００ｎｍ程度発生した場合、それだけで要求精度を使ってしまうので、母材の加工精度はほぼゼロにならなければならないことになる。しかしながら、現状では加工誤差をゼロにすることは不可能であり、数十ナノメートル程度の型加工誤差が生じるのが一般的である。さらに、成形によるバラツキのマージンも確保しなければいけない。そこで、一般の光学レンズの成形時には殆ど問題にならなかった成形型の保護膜の成膜ムラが、上記のような高精度を要求される光学素子においては無視し得ない状況となっている。特に成膜する母材の表面が、凹面部と凸面部とが共存するような自由曲面形状である場合、その自由曲面にスパッタ法やイオンプレーディング法を利用して成膜を行うと、成膜面の凹面部と凸面部とで大きな成膜ムラが発生し易い。このため、成形面を自由曲面とする金型を用いた場合には、特に光学素子の形状精度が低下する。
【００１１】
そこで、保護膜の膜厚ムラを極力小さくし、保護膜によって形成される成形型の成形面の最終的な形状が予め設定した設計値通りの形状になるように、成膜中の成形型を複雑に回転させて成膜することなどが考えられている。しかしながら、成膜装置を最適化して膜厚分布のムラの発生を抑えるには、装置の改造に多くのコストと時間を要し、しかも全ての形状に対応できるような成膜装置を製造することは極めて困難であった。
【００１２】
本発明は、上記従来技術の問題点に着目してなされたもので、成形型の母材表面に形成される保護膜に膜厚ムラが生じる場合にも、成形手段に変更を加えることなく、最終的な成形面の面形状を目標とする設計値に高精度に近似させることが可能な成形型の作製方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記各従来技術の課題を解決するため、本発明は、以下の構成を有するものとなっている。  
すなわち、本発明の第１の形態は、成形型を構成する母材の表面に成膜手段によって保護膜を形成し、その保護膜の表面を被加工材の成形面とする成形型の作製方法であって、保護膜が形成される母材の表面形状を、前記成形面を形成する保護膜の膜厚分布に従って補正された形状に設定することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の第２の形態は、成形型を構成する母材の表面に成膜手段によって保護膜を形成し、その保護膜の表面を被加工材の表面を形成するための成形面とする成形型の作製方法であって、前記被加工材に形成すべき目標表面形状に対応する母材の基準表面形状に対し、前記成膜手段により形成される保護膜の表面形状を取得する表面形状取得工程と、前記表面形状取得工程によって取得された保護膜の表面形状と前記基準表面形状との形状誤差を算出し、その形状誤差を前記母材の基準表面形状から減算して得られる補正表面形状を前記母材の最終表面形状として決定する母材表面決定工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の第３の形態は、成形型を構成する母材の表面に成膜手段によって保護膜を形成し、その保護膜の表面を被加工材の表面を形成するための成形面とする成形型の作製方法であって、前記被加工材に形成すべき目標表面形状に対応する前記母材の基準表面形状に対し、前記成膜手段により形成される前記保護膜の表面形状を取得する第１の表面形状取得工程と、前記第１の表面形状取得工程によって得られた表面形状と目標表面形状との差分を形状誤差として算出する第１の形状誤差取得工程と、前記第１の形状誤差取得工程によって算出された形状誤差を前記母材の基準表面形状から減算して得られる補正表面形状を前記母材の表面形状として暫定的に決定する第１の母材表面暫定工程と、前記第１の母材表面暫定工程によって暫定的に決定された前記母材の補正表面形状に対し、前記成膜手段によって形成される保護膜の表面形状を取得する第２の表面形状取得工程と、前記第２の表面形状取得工程によって取得された前記保護膜の表面形状と、前記基準表面形状との差分を形状誤差として取得する第２の形状差取得工程と、前記第２の表面誤差取得工程によって取得された形状誤差を前記母材の基準表面形状から減算して得られる前記母材の補正表面形状を暫定的に決定する第２の母材表面暫定工程と、を有し、前記第２の母材表面暫定工程によって決定された表面誤差が所定の値以下となるまで、前記第２の表面形状取得工程、前記第２の表面誤差取得工程および前記第２の母材表面暫定工程を繰り返し、前記表面誤差取得工程によって取得された表面誤差が所定の値以下となった時点でその第２の母材表面暫定工程で取得された表面形状を前記母材の最終表面形状とすることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の第４の形態は、成形型を構成する母材の表面に成膜手段によって保護膜を形成し、その保護膜の表面を被加工材の成形面とする成形型において、保護膜を形成する母材は、成形面を構成する保護膜の膜厚分布に従って補正された表面形状を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の第５の形態は、成形型を構成する母材の表面に成膜手段によって保護膜を形成し、その保護膜の表面を被加工材の成形面とする成形型において、前記母材は、上記成形型の作製方法のいずれかによって決定された最終表面形状を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、新しい成膜手段を開発、導入しなくとも、現存の成膜手段を利用しながら、様々な形状の成形面を有する成形型を高精度かつ安価に作製することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。  
（第１の実施形態）
図１ないし図８を参照しつつ、本発明の第１の実施形態を説明する。  
まず、光学ガラスのブランクにプレス加工を施すプレス装置の構成を説明する。  
図８において、成形用型１２の外殻部を構成する胴型１４は、支持基板２０を介して、光学素子の成形装置本体１０上に載置されている。胴型１４は、平面視で、略正方形の角柱上に形成されており、その中心軸上には、この胴型１４を上下に貫通する貫通孔１４ａ，１４ｂが形成されている。これらの貫通孔のうち、上側の貫通孔１４ａには、断面矩形に形成された上型部材１６が、上下方向に摺動可能に嵌合している。上型部材１６は、その上端部にフランジ部１６ａが形成されている。このフランジ部１６ａの下面は、胴型１４の上面１４ｃに上方から当接可能に形成されており、このフランジ部１６ａと胴型１４の上面１４ｃとの当接によって上形部材１６の下方へのプレスストロークが規定される。また、上型部材１６の下面には成形面１６ａが形成されており、上型部材１６を押し下げて成形面１６ａをブランク３０に圧接させることによって、成形面１６ａの形状をブランク３０に転写して目標とする表面形状を形成するようになっている。
【００２０】
なお、胴型１４の側面には、ブランクの搬入および光学素子搬出用のオートハンドが出入りすめための孔１４ｄが形成されている。また、上型部材１６の上方には、ブランク３０に加えるプレス圧を発生させるための油圧シリンダ２２が、不図示の支持部材によって支持されており、この油圧シリンダ２２のピストンロッド２４ａは、上型１６の上端面に接続されている。従って、油圧シリンダ２２の作動時には、ピストンロッド２２ａが下方に向けて移動し、上型部材１６の成形面１６ａがブランク３０の上側表面にプレス圧を加える。
【００２１】
一方、下側の貫通孔１４ｂには、上型部材１６と同様に断面矩形状に形成された下型部材１８が上下方向に摺動可能に嵌合している。下型部材１８の下部には、フランジ部１８ａが形成されており、このフランジ部１８ａの下面１８ｃは、胴型１４が載置されている支持基材２０の上面に当接している。このため、上型部材１６からブランク３０を介して下型部材１８に加えられる下方へのプレス圧Ｐ１が、下型部材１８の上端面によって受けられる。下型部材１８の上端面には、ブランク３０の下面に所望の形状を転写するための成形面１８ｂが形成されている。
【００２２】
従って、ブランク３０の上面には、上型部材１６の成形面１８ｂの表面形状が転写されて目標とする表面形状４１ａが形成され、また、その下面には、下型部材１８の成型面１８ａの表面形状が転写されて目標とする表面形状４１ｂが形成される。  
また、上型部材１６のフランジ部１６ａの下面が胴型１４の上面１４ｃに当接することにより、成型された光学素子４１の厚みが規定され、プレス成型加工において、その都度、光学素子４１の厚みが変化するのを防止し得るようになっている。  なお、成型装置本体１０の下面には、油圧シリンダ２４が固定されており、この油圧シリンダ２４のピストンロッド２４ａは、成型装置本体１０に形成された貫通孔１０ａと、支持基板２０に形成された貫通孔２０ａとに挿通されると共に、下型部材１８の下面１８ｃに固定されている。この油圧シリンダ２４は、光学素子４１の成形動作が終了した後の冷却過程において、その光学素子４１の形が崩れることを防止するために下型部材１８を上方に押し上げ、光学素子４１に圧力Ｐ２を作用させるようになっている。
【００２３】
なお、ブランク３０は、この胴型１４に形成された孔１４ｄによって、上型部材１６と下型部材１８の間にブランク３０が供給されると共に、成形の完了した光学素子４１が上型部材１６と下型部材１８の間から取り出される。  
なお、胴型１４内には、その四隅に対応してヒータが配置されており、このヒータ２６によって、胴型１４、上型部材１６、下型部材１８を加熱すると共に、これら胴型１４、上型部材１６、下型部材１８を介して、ブランク３０を加熱するようになっている。
【００２４】
次に、上記のようなプレス装置に適用する本発明の実施形態における成形型、およびその作製方法を説明する。なお、本実施形態では、光学ガラスのブランク（被加工材）３０を、図２に示すような形状の光学素子４１を成形するための成形型の作製方法を例に採り説明する。  
図２に示す光学素子４１は、上述の上型部材１６ａと下型部材１８とによって、凸面部と凹面部とからなる非連続な自由曲面４１ａ、４１ｂを表面側および裏面側に有するものとなっており、この光学素子４１ａ、４１ｂのプレス成形には、図３に示すような成形型１２を用いる。
【００２５】
この成形型１２は、前述のプレス装置にて示したように、光学素子の表面４１ａを形成するための上型１６と、同光学素子４１ｂの裏面を形成する下型１８とからなり、いずれの型も、母材１２Ａと、その母材１２の表面に形成される膜１２Ｂとからなっている。なお、以下の説明において、上型１６と下型１８との区別を要しない場合には、両型を単に成形型１２と称す。
【００２６】
前記母材１２Ａの表面加工は、周知の切削加工機などによって行うことができ、また、この母材１２Ａの表面に形成される保護膜１２Ｂは、周知の成膜装置、例えばスパッタ法を採用する成膜装置（以下、スパッタ装置とも言う）などを用いて形成することができる。この実施形態では、成形型１２の母材の表面に、約１μｍを目標膜厚として窒化チタン（ＴｉＮ）の保護膜１２Ｂを形成している。  
本実施形態に適用するスパッタ装置４０には、図４の模式図に示すように、真空チャンバー４４の中に回転盤４１が設けられており、この回転盤４１に成膜加工を施すための母材が取り付けられる。成膜時には、回転盤と共に一定方向に回転運動している母材４３に向かって、スパッタ源４２から飛ばされた材料が成形型１２の表面に積層され、これによって保護膜１２Ｂが形成される。
【００２７】
このスパッタ装置によって、形成すべき光学素子の表面形状に合致する自由曲面形状をなす母材１２Ａの表面に、実際に保護膜１２Ｂを形成した場合、図６（ｂ），（ｃ）に示すような結果が得られる。  
いま、ＴｉＮの膜厚を１μｍつけることを目標として前記スパッタ装置を駆動した場合、回転盤４１に取り付けられた母材１２Ａの表面に対し、成形型１２のＺ方向（膜の積層方向）にＴｉＮの保護膜が形成される。ここで、実際に形成された保護膜の表面形状を３次元測定機で測定したところ、形成される保護膜には、ＰＶ値で、最大約２００ｎｍの誤差が生じた。なお、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す成形型のＡ−Ａ線断面における保護膜１２Ｂの膜厚ムラを、図６（ｂ）は図６（ａ）に示す成形型の保護膜１２ＢのＢ−Ｂ線断面における保護膜１２Ｂの膜厚ムラをそれぞれ示しており、各図中、一点鎖線は３次元測定器によって測定された成膜後の保護膜１２Ｂの表面形状を、実線は予め設計した保護膜１２Ｂの表面形状（目標形状）を示している。
【００２８】
母材表面に成膜を施すことによって、上記のような膜厚ムラは、スパッタ源との距離や、母材の置き位置などによって発生すると考えられる。一般的な光学レンズを成形する場合にはこの程度の誤差は問題とならないが、デジタルカメラなどに用いられる高精度な光学素子には、大きな問題となる。
【００２９】
このため、本実施形態では、形成すべき光学素子４１の表面形状（最終目標形状）と合致する表面形状を母材１２Ａの最終的な表面形状とせず、これを基準面とし、この基準面に前述の成膜ムラに基く補正を加え、その表面形状を最終的な母材１２Ａの表面形状とする。この母材１２Ａの表面形状の設定は、コンピュータシステムの数値計算による成膜シミュレーションを用いて行う。
【００３０】
図５は、この実施形態に用いるコンピュータシステム１００を示す図であり、図中、１０１はＣＰＵ、１０２は制御プログラムなどを格納してなるＲＯＭ、１０３は母材１２Ａの基準表面形状などの画像データをはじめとする種々の入力データを格納するＲＡＭ、１０４は画像などの情報を表示するための表示装置、１０５は種々のデータおよび指令を入力するためのキーボードなどの入力装置、１０６はＣＤあるいはフロッピー（登録商標）ディスクなどの記憶媒体に対するデータの入出力を行う外部記憶装置である。
【００３１】
このような、コンピュータシステム１００を用いて、本実施形態では、図８に示すような手順で、母材１２Ａの最終的な表面形状を決定する。  
以下、本実施形態における成形型の作製手順を図８に示すフローチャートに基づき説明する。なお、ここでは、光学ガラスのブランク３０の目標表面形状と同一の形状を有する母材１２Ａの表面に、前述の成膜装置４０にてＴｉＮの保護膜を１μｍの厚さで形成する成膜シミュレーションを行う場合を例に採り説明する。  
図において、まず、ステップＳ１では、光学ガラスのブランク３０に形成すべき目標表面形状（型の設計値）と、これに対応する母材１２Ａの基準表面形状（初期設定値）とを入力する。基準表面形状は目標形状から膜厚分だけＺ方向にオフセットした形状を入力した。この作業は、本コンピュータシステム１００あるいは他のコンピュータシステムを用いて予め設定した目標表面形状データを格納した記憶媒体を外部記憶装置１０６にセットし、ＣＰＵ１０１によって前記記憶媒体から前記表面形状データを読み出すことによって行う。
【００３２】
次に、ステップＳ２では、ＲＡＭ１０３に格納された周知の成膜数値シミュレーションプログラムに従い、前述のスパッタ装置４４を用いて実行される成膜動作の数値シミュレーションを実行する。この成膜シミュレーションの実行に際しては、スパッタ源からの距離と、成膜される面の角度と、積算時間などを成膜条件として設定する。
【００３３】
この成膜数値シミュレーションによって算出した保護膜の表面形状は、スパッタ装置によって実際に保護膜を形成することよって得られる表面形状とよく一致することは既に実験によって実証されている。
【００３４】
次に、ステップＳ３では、成膜シミュレーションによって算出された保護膜１２Ｂの表面形状に従って、母材１２Ａの表面形状の補正演算を行う。この補正演算では、まず、前述の成膜シミュレーションによって算出された保護膜１２Ｂの表面形状（図７の一点鎖線にて示す）と、母材の保護膜の目標表面形状（図７の実線にて示す）との差分、すなわち成膜による誤差σを算出する。
【００３５】
次に、この差分σに基づき、現在算出されている母材１２Ａの基準表面形状に対し補正演算を行う（ステップＳ４）。すなわち、記憶媒体から読み出された母材１２Ａの表面形状は基準表面形状に設定されているため、この基準表面形状から前述の差分σを減算し、図７の破線に示すように補正された補正表面形状を算出し、これを母材の最終表面形状とする。
【００３６】
上記のようにして求めた最終表面形状と一致するように母材１２Ａを実際に加工し、その母材１２Ａの表面に、スパッタ装置によって実際に成膜を施した結果、測定限界値と同程度の誤差（±５０ｎｍ）で最終目標面形状と一致する高い面精度の保護膜、すなわち成形型の成形面を得ることができた。従って、この成形型１２を用いて成形加工を行うことにより、高精度な光学素子を得ることが可能になる。
【００３７】
以上のように、本実施形態では、成膜工程における成膜ムラによって成形面に生じる悪影響を、母材１２Ａの表面形状を変更することによって解消するようにしたため、既存の装置をそのまま使用して高精度な成形型を形成することが可能となる。従って、成膜装置の精度向上を図ることにより成膜ムラの発生を防止しようとする従来の成形方法に比べ、設備コストを大幅に抑えることができ、しかも種々の成形条件に対応することが可能となる。
【００３８】
さらに、本実施形態では、コンピュータシステムを用いて成膜シミュレーションおよびその他の演算を行うことにより、実際にシミュレーション動作および測定作業を行わなくとも母材の表面形状を決定することができるため、成形型の製造工程を簡略化でき、製造コストを低減することができる。
【００３９】
なお、本実施形態は、コンピュータシステム１００を用いた成膜シミュレーションを行うものとしたが、コンピュータシステムを用いず、基準表面形状を有する母材にスパッタ装置などによって実際に保護膜を形成し、その保護膜の表面形状を３次元測定機を用いて測定し、測定された保護膜の表面形状と予め設定されている目標表面形状との差分（形状誤差）を算出し、その形状誤差に基いて基準表面形状を有する他の母材の表面に補正加工を施すようにすることも可能であり、本発明は、特にコンピュータシステムを用いた成膜シミュレーションを行うものに限定されない。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図８のフローチャートに基き説明する。  
上記第１の実施形態では、ステップ２およびステップ３によるそれぞれ１回の演算処理を実行することによって算出された表面形状を母材１２Ａの最終表面形状として設定するものとなっているが、この第２の実施形態では、図９に示すフローチャートのように、成膜シミュレーションで算出された保護膜の表面形状と、記憶媒体から読み出した基準表面形状との差分（形状誤差）σが所定値以下となるまでステップＳ２およびステップＳ３の演算処理を繰り返すものとなっている。すなわち、ステップＳ２およびＳ３による第１回目の成膜シミュレーションおよび補正形状算出工程によって得られた補正表面形状を母材の表面形状として暫定的に設定し、その暫定的に設定された補正表面形状と前記基準表面形状との差分σが所定値以上である場合には、再びステップＳ２へと移行し、その直前に暫定的に設定された母材１２Ａの補正表面形状に対して再び成膜シミュレーションを行う。そして、得られた保護膜１２Ｂの表面形状と最終表面形状との差分（形状誤差）σを求め、その差分σが所定値以下となっていれば、暫定的に設定された母材１２Ａの補正表面形状から差分σを減算し、得られた補正表面形状を母材１２Ａの最終表面形状として設定する。また、ステップＳ３で得られた差分σが所定値を上回る場合には、さらにステップＳ２およびステップＳ３の演算処理を繰り返す。
【００４１】
この実施形態によれば、ステップＳ２、ステップＳ３の演算処理を繰り返すことによって、成形型の成形面をより高精度に形成することができる。このため、図２に示す自由曲面のように、面形状の変化が大きい光学素子を成形するための成形型を作製する場合には、本実施形態は特に有効である。すなわち、面形状の変化が大きいほど、成膜装置によって形成される保護膜の成膜分布には、より大きな成膜ムラが発生する傾向がある。そして、大きな成膜ムラが発生した場合に、その成膜ムラを補正すべく母材１２Ａの表面形状を大きく変化させると、その母材１２Ａの表面形状の変化によって成膜状態が変化する可能性があり、所望の面精度が得られないことが考えられる。そこで、上記のように、成膜シミュレーションを再度実行し、ここで形成された保護膜の表面形状の誤差を算出するこという演算処理を繰り返すことにより、最終的な保護膜の面形状を限りなく目標表面形状に近づけることができる。
【００４２】
なお、この第２の実施形態においても、コンピュータシステムによる成膜シミュレーションを用いず、母材の表面に実際に保護膜を形成し、その保護膜の表面形状の誤差に基いて、さらに次の母材の表面形状を決定するという動作を繰り返すことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】光学ガラスのブランクにプレス加工を施すプレス装置の構成を説明する。
【図２】本発明の実施形態において作製される成形型の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態における成形型の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に使用する保護膜を形成するスパッタ装置の概念図である。
【図５】本発明の実施形態に用いるコンピュータシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図６】（ａ）は本発明の実施形態において作製される成形型（下型部材）の一例を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示す成形型の保護膜のＡ−Ａ線断面における膜厚ムラを示す線図、（ｃ）は（ａ）に示す成形型の保護膜のＢ−Ｂ線断面における膜厚ムラをそれぞれ示す線図である。
【図７】本発明の実施形態における成膜シミュレーションによって算出された保護膜の表面形状と、保護膜の目標表面形状との表面誤差および、その表面誤差に基いて算出された補正表面形状を示す線図である。
【図８】本発明の第１の実施形態における成形型の作製方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態における成形型の作製方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１０  成形装置本体
１２  成形型
１２Ａ  母材
１２Ｂ  保護膜
１４  胴型
１６  上型部材
１６ａ  成形面
１８  下型部材
１８ａ  成形面
３０  ブランク
４０  成膜装置
４１  回転盤
４２  スパッタ源
４４  真空チャンバー
【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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