(57)【要約】【課題】  円筒状の光学部品用金型の製造に適用でき、かつ光学部品用金型を製造する工程を削減できる光学部品用金型の製造方法を提供すること。【解決手段】  光学部品用金型の製造方法であって、光透過性を有する中空円筒状のシリンダ１の内面に感光性材料を塗布して感光性材料層２を形成し、シリンダ１の外部からレーザー光を露光して感光性材料層２に微細凹凸パターン２ａを形成し、微細凹凸パターン２ａを形成された感光性材料層２の表面を導電性処理した後、表面に金属膜を電鋳して微細凹凸パターン２ａを金属膜に転写し、金属膜を感光性材料層２から剥離させて、微細凹凸パターン２ａを転写された金属膜を光学部品用金型３とすることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する中空円筒状のシリンダの内面に感光性材料を塗布して感光性材料層を形成し、前記シリンダの外部からレーザー光を前記感光性材料層に露光して前記感光性材料層に微細凹凸パターンを形成し、前記微細凹凸パターンを形成された前記感光性材料層の表面を導電性処理した後、前記表面に金属膜を電鋳して前記微細凹凸パターンを前記金属膜に転写し、前記金属膜を前記感光性材料層から剥離させて、前記微細凹凸パターンを転写された前記金属膜を光学部品用金型とすることを特徴とする光学部品用金型の製造方法。
【請求項２】
中空円筒状のシリンダの内面に感光性材料を塗布して感光性材料層を形成し、前記シリンダの内部からレーザー光を前記感光性材料層に露光して前記感光性材料層に微細凹凸パターンを形成し、前記微細凹凸パターンを形成された前記感光性材料層の表面を導電性処理した後、前記表面に金属膜を電鋳して前記微細凹凸パターンを前記金属膜に転写し、前記金属膜を前記感光性材料層から剥離させて、前記微細凹凸パターンを転写された前記金属膜を光学部品用金型とすることを特徴とする光学部品用金型の製造方法。
【請求項３】
前記微細凹凸パターンを前記金属膜に転写した後、前記感光性材料層を所定の温度で溶融除去することを特徴とする請求項１または２記載の光学部品用金型の製造方法。
【請求項４】
前記感光性材料層の表面を、スパッタリング法、金属蒸着法、ＥＢ蒸着法、銀鏡反応法及びメッキ法のいずれかによって導電性処理することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学部品用金型の製造方法。
【請求項５】
前記微細凹凸パターンの凹凸形状は、プリズム、マイクロレンズ、シリンドリカルレンズ及びフレネルレンズのいずれかに用いられる形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学部品用金型の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載された光学部品用金型の製造方法によって製造されたことを特徴とする光学部品用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細凹凸パターンを有するプリズム、マイクロレンズ、シリンドリカルレンズ、フレネルレンズ等の光学部品用金型の製造方法及びその方法により製造された光学部品用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
凹凸形状からなるプリズム、マイクロレンズ、シリンドリカルレンズ、フレネルレンズ等の光学部品を製作する際、一般に光学部品用金型が用いられる。この光学部品用金型を製造する方法として、反転パターンを有するダミー金型を製造した後、そのダミー金型の表面に新たな光学部品用金型を電鋳品で製造する方法が提案されている。また、例えば、ダミー金型としてガラス板の表面上にポジ型レジストを用いて光学パターンを形成したものがあり、そのダミー金型の光学パターン上に紫外線硬化性の液体状の透明な感光性樹脂を介して、紫外線透過性を有する基板を押付け、基板側から紫外線を照射して感光性樹脂を硬化させた後、その硬化させた感光性樹脂をガラス板から剥がすことで光学部品用金型を製造する方法も提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−２２８９４６号公報（第４頁、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の光学部品用金型の製造方法においては、光学部品用金型を電鋳品で製造する場合、マスター金型から光硬化性樹脂等でダミー金型を製造するダミー金型製造工程のほか、ダミー金型の表面にニッケル等の金属を被覆して導電性処理を行う導電性処理工程、その表面に被覆された金属を電鋳する電鋳工程、電鋳された金属の表面に剥離層を形成する剥離層形成工程、及び剥離層の表面上に金属膜を被覆して電鋳する内部電鋳工程があり、これらの工程が処理されるのに時間と手間を要していた。したがって、これらの工程の削減が望まれていた。
また、上記特許文献１に記載された光学部品用金型の製造方法は、平面的に形成された光学部品用金型の製造にのみ適用され、円筒状の光学部品用金型の製造には適用できないという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、円筒状の光学部品用金型の製造に適用でき、かつ光学部品用金型を製造する工程を削減できる光学部品用金型の製造方法、及び光学部品用金型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】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち本発明は、光学部品用金型の製造方法であって、光透過性を有する中空円筒状のシリンダの内面に感光性材料を塗布して感光性材料層を形成し、前記シリンダの外部からレーザー光を前記感光性材料層に露光して前記感光性材料層に微細凹凸パターンを形成し、前記微細凹凸パターンを形成された前記感光性材料層の表面を導電性処理した後、前記表面に金属膜を電鋳して前記微細凹凸パターンを前記金属膜に転写し、前記金属膜を前記感光性材料層から剥離させて、前記微細凹凸パターンを転写された前記金属膜を光学部品用金型とすることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、光学部品用金型の製造方法であって、中空円筒状のシリンダの内面に感光性材料を塗布して感光性材料層を形成し、前記シリンダの内部からレーザー光を前記感光性材料層に露光して前記感光性材料層に微細凹凸パターンを形成し、前記微細凹凸パターンを形成された前記感光性材料層の表面を導電性処理した後、前記表面に金属膜を電鋳して前記微細凹凸パターンを前記金属膜に転写し、前記金属膜を前記感光性材料層から剥離させて、前記微細凹凸パターンを転写された前記金属膜を光学部品用金型とすることを特徴とする。
【０００７】
光透過性を有する中空円筒状のシリンダの内面に感光性材料を塗布して感光性材料層を形成し、シリンダの外部からレーザー光を感光性材料層に露光して、または、光透過性を有しなくてもよい中空円筒状のシリンダの内面に感光性材料を塗布して感光性材料層を形成し、シリンダの内部からレーザー光を感光性材料層に露光して、感光性材料層に微細凹凸パターンを形成すると、そのシリンダが光学部品用金型を製造する金型となる。その後、感光性材料層の表面を導電性処理し、その表面に金属膜を電鋳して微細凹凸パターンを金属膜に転写し、金属膜を感光性材料層から剥離させると、光学部品微細凹凸パターンを有する光学部品用金型が製造される。したがって、この円筒状に形成された光学部品用金型の製造においてダミー金型を製造しないため、ダミー金型の製造に要する工程が不要となる。
【０００８】
また、本発明は、光学部品用金型の製造方法において、前記微細凹凸パターンを前記金属膜に転写した後、前記感光性材料層を所定の温度で溶融除去することを特徴とする。
感光性材料層の表面に電鋳された金属膜への微細凹凸パターンの転写が終了すると、シリンダ内の感光性材料層は不要となる。また、感光性材料層はシリンダ及び金属膜より融点が低い。したがって、転写終了後に感光性材料層を所定の温度で溶融除去することにより、シリンダ内面には、感光性材料層が除去され微細凹凸パターンを転写された光学部品用金型が完成する。これによって、光学部品用金型のシリンダからの取り外しが容易となる。
【０００９】
また、本発明は、光学部品用金型の製造方法において、前記感光性材料層の表面を、スパッタリング法、金属蒸着法、ＥＢ蒸着法、銀鏡反応法及びメッキ法のいずれかによって導電性処理することを特徴とする。
また、本発明は、光学部品用金型の製造方法において、前記微細凹凸パターンの凹凸形状は、プリズム、マイクロレンズ、シリンドリカルレンズ及びフレネルレンズのいずれかに用いられる形状であることを特徴とする。
また、本発明は、光学部品用金型であって、上記のような光学部品用金型の製造方法によって製造されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光学部品用金型の製造方法によれば、ダミー金型を製造しないことでダミー金型の製造に要する工程が不要となるので、円筒状の光学部品用金型を製造する工程を大幅に削減することができる。
また、転写終了後に感光性材料層を所定の温度で溶融除去することにより、感光性材料層が除去され微細凹凸パターンを転写された光学部品用金型が製造されることで、光学部品用金型のシリンダからの取り外しが容易となるので、光学部品用金型を製造する工程をさらに削減することができる。
さらに、上記のような光学部品用金型の製造方法によって製造されることによってその工程を大幅に削減できる光学部品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】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１及び図２は、本発明を適用した光学部品用金型の製造方法について説明するための図である。図１及び図２において、１はシリンダ、２はレジスト層（感光性材料層）、３は光学部品用金型、４は光学部品用金型３内に挿入される心棒である。なお、レジスト層２は感光性材料からなるネガ型レジストであるが、感光性樹脂によって形成されてもよい。
【００１２】
光学部品用金型３を製造する場合、光透過性を有する中空円筒状のシリンダ１内にレジストを塗布してレジスト層２を形成した後、シリンダ１の外部からレーザー光をレジスト層２に露光して微細な凹凸及び曲率を有した形状からなる微細凹凸パターン２ａを形成する。そして、レジスト層２の表面を導電性処理した後、そのレジスト層２の表面に金属膜を電鋳して微細凹凸パターン２ａを金属膜に転写し、金属膜をレジスト層２から剥離させて、微細凹凸パターン２ａを転写され光学部品微細凹凸パターン３ａを形成した光学部品用金型３とする。すなわち以下の手順で光学部品用金型３を製造する。
【００１３】
まず（ａ）において、例えば石英ガラス、透過性樹脂のようにレーザー光が透過可能な材質により中空円筒状に形成されたシリンダ１を準備する。なお、このレーザー光の透過度は１０〜１００％であればよいが、８０％以上であることが好ましい。また、シリンダ１の寸法は、長さが約２ｍ、断面の直径が１００〜３００ｍｍである。このシリンダ１は、平滑性を保持するため、長さ１ｍあたりの表面精度（Ｒａ）が１〜３μｍであることが好ましい。
【００１４】
次に（ｂ）において、レジストをシリンダ１の内面に塗布してレジスト層２を形成する。ここで、ネガ型レジストとして、例えばＴＨＢ−１５１（ＪＳＲ社製）等が用いられる。また、レジストの塗布には、図３に示すようなレジスト塗布装置５が用いられる。すなわち、シリンダ１の内面においてレジスト塗布装置５を矢印の方向に移動させながら、レジストをシリンダ１の内面に均一に塗布するとともに、シリンダ１の内面に余分に塗布されたレジストを除去してレジスト層２を形成する。
【００１５】
シリンダ１の内面にレジストを塗布してレジスト層２を形成した後、図４に示すように、レーザー走査装置１０を用いてレジスト層２の表面に光としてレーザー光を露光して微細凹凸パターン２ａを形成する。ここで、レーザー走査装置１０は、レーザー発光装置１１と、ミラー１２と、ポリゴンミラー１３と、集光レンズ１４とを備えている。レーザー光は、レーザー発光装置１１内の図示しないコリメートレンズで平行光に変換されてレーザー発光装置１１から発光された後、ミラー１２によって進行方向を変換され、ポリゴンミラー１３によって走査され、集光レンズ１４によってシリンダ１の内面のレジスト層２に集光される。そして、レーザー光の積算レーザーパワー量を制御しながらレーザー光の焦点位置及び滞在時間を設定して、レーザー光がレジスト層２内の化学結合を切断しながら描画することで、微細な凹凸形状からなる微細凹凸パターン２ａを形成する。このとき、必要に応じてシリンダ１を回転させることで、レジスト層２の表面全体に微細凹凸パターン２ａを形成することとなる。このようにして、（ｃ）に示すような微細凹凸パターン２ａを有する金型Ａが完成する。
ここで、微細凹凸パターン２ａは、プリズム、マイクロレンズ、シリンドリカルレンズ及びフレネルレンズ等の光学部材を構成する微細な形状、または微細な凹凸及び曲率等を持った形状からなるものであるが、これに限るものではない。
【００１６】
その後、微細凹凸パターン２ａの表面に、例えばクロム、銅、またはニッケルのスパッタリング膜を５０ｎｍの膜厚で着膜させて導電性処理を行い、その表面にニッケル電鋳によって金属膜を着膜させる。そして、微細凹凸パターン２ａに対応した光学部品微細凹凸パターン３ａを金属膜に転写して、その金属膜を（ｄ）に示すような光学部品微細凹凸パターン３ａを有する光学部品用金型３とする。なお、この光学部品微細凹凸パターン３ａは、微細凹凸パターン２ａを反転させたパターンである。
そして、シリンダ１を３００℃にしてシリンダ１内のレジスト層２を溶融除去させてシリンダ１と光学部品用金型３との間に空隙を設けた後、シリンダ１を光学部品用金型３から剥離させる。このようにして、（ｅ）に示すような光学部品用金型３が製造されることとなる。
光学部品用金型３の内部に心棒４を挿入すると、（ｆ）に示すような金型Ｂを得ることができる。
【００１７】
このような光学部品用金型の製造方法において、シリンダ１の内面にレジストを塗布してレジスト層２を形成し、シリンダ１の外部からレーザー光をレジスト層２に露光してレジスト層２に微細凹凸パターン２ａを形成すると、そのシリンダ１が光学部品用金型３を製造するための金型Ａとなる。そのレジスト層２の表面を導電性処理し、その表面に金属膜を電鋳し、レジスト層２の微細凹凸パターン２ａを金属膜に転写した後、金属膜をレジスト層２から剥離させれば、光学部品微細凹凸パターン３ａを有する光学部品用金型３が製造される。したがって、この中空円筒状に形成された光学部品用金型３の製造においてダミー金型を製造しないため、ダミー金型の製造に要する工程が不要となる。
【００１８】
また、レジスト層２の表面に電鋳された金属膜への光学部品微細凹凸パターン３ａの転写が終了すると、シリンダ１内のレジスト層２は不要となる。また、レジスト層２はシリンダ１及び金属膜より融点が低く、３００℃で溶融する。したがって、転写終了後にレジスト層２を３００℃で溶融することにより、シリンダ１の内面には、レジスト層２が除去され光学部品微細凹凸パターン３ａが形成された光学部品用金型３が完成する。これによって、光学部品用金型３をシリンダ１から取り外すことが容易となる。
【００１９】
上記の光学部品用金型の製造方法によれば、ダミー金型を製造しないことでダミー金型の製造に要する工程が不要となるので、中空円筒状の光学部品用金型３を製造する工程を大幅に削減することができる。
また、転写終了後にレジスト層２を所定の温度、すなわち３００℃で溶融することにより、レジスト層２が除去され光学部品微細凹凸パターン３ａが形成された光学部品用金型３が製造されることで、光学部品用金型３のシリンダ１からの取り外しが容易となるので、光学部品用金型３を製造する工程をさらに削減することができる。
さらに、上記のような光学部品用金型の製造方法によって光学部品用金型を製造することによってその工程を大幅に削減できる光学部品用金型を提供することができる。
【００２０】
なお、本発明における光学部品用金型の製造方法において、光学部品用金型を用いて製作される光学部品をマイクロレンズまたはプロジェクションスクリーン用レンズに限ることはなく、種々の光学部品に対して適用可能である。
また、本実施の形態において使用するレーザー走査装置１０は、市販されている複写機あるいはレーザープリンタ等に設けられた光学エンジンと同様な構成のものを使用することが可能である。
また、本発明における光学部品用金型の製造方法において、レジスト層２の表面を導電性処理する方法として、上記のようにスパッタリング膜を着膜させてレジスト層２の表面を導電性処理するスパッタリング法のほか、金属蒸着法、ＥＢ蒸着法、化学メッキ法の一種である銀鏡反応法、及びメッキ法のいずれかによる方法を用いてもよい。
【００２１】
また、上記実施の形態におけるレジスト層２は感光性材料からなるネガ型レジストであるが、ポジ型レジストであってもよい。ポジ型レジストとしては、例えばＭＣＰＲｉｓ１２２Ｍ−１７０ｃｐ（ｓｈｉｐｌｅｙ社製）等が用いられる。この場合、シリンダ１の内面にレジストを塗布してレジスト層２を形成した後、図５に示すようなレーザー走査装置２０を用いてレジスト層２の表面にシリンダ１の内部から光としてレーザー光を露光して微細凹凸パターン２ａを形成する。すなわち、レーザー走査装置２０は、レーザー発光装置２１と、集光レンズ２２，２４，２９と、ミラー２３，２５，２６と、軸２７と、ピエゾ素子２８とを備えている。ここで、軸２７、ピエゾ素子２８及び集光レンズ２９は一体化されて構成されている。シリンダ１は、この軸２７の軸線を中心に回転可能となっている。
【００２２】
レーザー光は、レーザー発光装置２１内の図示しないコリメートレンズで平行光に変換されてレーザー発光装置２１から発光された後、集光レンズ２２を通過し、ミラー２３によって進行方向を変換され、集光レンズ２４を通過する。その後、このレーザー光は、ミラー２５，２６によって進行方向を変換され、ピエゾ素子２８及び集光レンズ２９を通過して、レジスト層２に集光される。そして、レーザー光の積算レーザーパワー量を制御しながらレーザー光の焦点位置及び滞在時間を設定して、レーザー光がレジスト層２内の化学結合を切断しながら描画することで、微細な凹凸形状からなる微細凹凸パターン２ａを形成する。このとき、ピエゾ素子２８は、可動ステージを回転させることで、レジスト層２の表面全体に微細凹凸パターン２ａを形成することとなる。このようにして、ポジ型の微細凹凸パターン２ａを有する金型が完成する。
このようなレーザー走査装置２０において、レーザー光が複数の集光レンズ２２，２４及びミラー２３，２５を通過するため、ピエゾ素子２８を振動させることによってレーザー光の光路が微調整される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明における光学部品用金型の製造方法の手順を示す図である。
【図２】本発明における光学部品用金型の製造方法の手順を示す図である。
【図３】シリンダ内にレジストを塗布するレジスト塗布装置の概略断面図である。
【図４】本発明におけるレーザー走査装置の概略を示す図である。
【図５】本発明における別のレーザー走査装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  シリンダ
２  レジスト層（感光性材料層）
２ａ  微細凹凸パターン
３  光学部品用金型
３ａ  光学部品微細凹凸パターン
Ａ  金型
Ｂ  金型
【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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