JPH10293205A - 回折光学素子及び金型の製造方法 - Google Patents
回折光学素子及び金型の製造方法Info
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- JPH10293205A JPH10293205A JP9101704A JP10170497A JPH10293205A JP H10293205 A JPH10293205 A JP H10293205A JP 9101704 A JP9101704 A JP 9101704A JP 10170497 A JP10170497 A JP 10170497A JP H10293205 A JPH10293205 A JP H10293205A
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- B29D11/0074—Production of other optical elements not provided for in B29D11/00009- B29D11/0073
- B29D11/00769—Producing diffraction gratings
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- B29D11/00269—Fresnel lenses
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- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 微細な曲面レリーフ形状を有する光学素子用
金型において、各レリーフの表面粗さが良好であり、散
乱による光学性能の劣化が少ないレンズを成形できる回
折光学素子用金型を提供する。 【解決手段】 回折面形態の加工方法において、レリー
フ形状を短い直線をつないで疑似曲面に加工する際、直
線部分を1軸で加工することにより、スカルプチャーハ
イトを形成せず、面加工できることを特徴とする。ま
た、バイト2の角度調整機能を持つことにより、任意の
表面レリーフ形状に対応することができる。さらに、切
り込み時において、軸の動く方向が1方向に限定する。
これにより少なくとも1つのレリーフ形状の表面形状が
光軸に対し、複数の傾きを持つ直線により構成した回折
面形態が高性能に実現され、且つ、金型作成が容易で、
量産性の優れたものとなる。
金型において、各レリーフの表面粗さが良好であり、散
乱による光学性能の劣化が少ないレンズを成形できる回
折光学素子用金型を提供する。 【解決手段】 回折面形態の加工方法において、レリー
フ形状を短い直線をつないで疑似曲面に加工する際、直
線部分を1軸で加工することにより、スカルプチャーハ
イトを形成せず、面加工できることを特徴とする。ま
た、バイト2の角度調整機能を持つことにより、任意の
表面レリーフ形状に対応することができる。さらに、切
り込み時において、軸の動く方向が1方向に限定する。
これにより少なくとも1つのレリーフ形状の表面形状が
光軸に対し、複数の傾きを持つ直線により構成した回折
面形態が高性能に実現され、且つ、金型作成が容易で、
量産性の優れたものとなる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金型の製造方法、
特に、表面にブレーズ形状の回折格子のようなレリーフ
パターンを有する回折型レンズ等の回折光学素子及びそ
の成形用に好適に使用される金型の製造方法に関するも
のである。
特に、表面にブレーズ形状の回折格子のようなレリーフ
パターンを有する回折型レンズ等の回折光学素子及びそ
の成形用に好適に使用される金型の製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】例えば単レンズカメラの撮影レンズとし
て、色収差を補償するために回折構造を使用したレンズ
が知られている。周知のように回折型レンズは、レンズ
本体の対向面の少なくとも一方が、パワーを有する屈折
領域を形成するために湾曲されているとともに、この屈
折領域により導かれた色収差を減少させるパワーを有す
る回折領域を設けてなるものである。
て、色収差を補償するために回折構造を使用したレンズ
が知られている。周知のように回折型レンズは、レンズ
本体の対向面の少なくとも一方が、パワーを有する屈折
領域を形成するために湾曲されているとともに、この屈
折領域により導かれた色収差を減少させるパワーを有す
る回折領域を設けてなるものである。
【0003】通常、上記回折型レンズに代表される回折
面形態を有する光学素子は、樹脂成形金型を用いて作製
されるが、このような回折光学素子成形用金型の製造方
法として、近年、ダイヤモンドバイトを使用した旋削、
いわゆるダイヤモンドターニングを用いたものが、種々
提案されている。これらの従来技術は、いずれもZ軸方
向及びX軸方向での直線補間によるダイヤモンドターニ
ング加工によるものであり、その一例として、特表平8
−507977号公報には、切削速度や切削回転数など
を明記した回折光学面形態の製造方法が開示されてい
る。これは、切削条件により回折透過面を鏡面程度にす
る加工条件についての開示ではない。
面形態を有する光学素子は、樹脂成形金型を用いて作製
されるが、このような回折光学素子成形用金型の製造方
法として、近年、ダイヤモンドバイトを使用した旋削、
いわゆるダイヤモンドターニングを用いたものが、種々
提案されている。これらの従来技術は、いずれもZ軸方
向及びX軸方向での直線補間によるダイヤモンドターニ
ング加工によるものであり、その一例として、特表平8
−507977号公報には、切削速度や切削回転数など
を明記した回折光学面形態の製造方法が開示されてい
る。これは、切削条件により回折透過面を鏡面程度にす
る加工条件についての開示ではない。
【0004】ところで、通常の球面または非球面の曲面
レリーフ形状を有する光学素子成形用金型の加工におい
ては、隅Rと呼ばれる先端R面が半径1mm程度とされた
高精度ダイヤモンドバイトが用いられ、このダイヤモン
ドバイトの先端R面がワークに点接触することにより、
その接触点の除去加工を施す方法が採られている。
レリーフ形状を有する光学素子成形用金型の加工におい
ては、隅Rと呼ばれる先端R面が半径1mm程度とされた
高精度ダイヤモンドバイトが用いられ、このダイヤモン
ドバイトの先端R面がワークに点接触することにより、
その接触点の除去加工を施す方法が採られている。
【0005】この場合、必要とされる曲面形状は、加工
機のZ軸及びX軸での直線補間により形成するのが一般
的であり、非球面形状等の曲面形状が接触点の軌跡とな
るように、加工機のX軸、Z軸を制御することで、所望
の加工形状を得ることができるが、このようなダイヤモ
ンドバイトを金型材料に点接触させることによって作製
された加工表面には、スカルプチャーハイトと呼ばれる
段差を持つ幾何学的形状からなる微細パターンが形成さ
れる。
機のZ軸及びX軸での直線補間により形成するのが一般
的であり、非球面形状等の曲面形状が接触点の軌跡とな
るように、加工機のX軸、Z軸を制御することで、所望
の加工形状を得ることができるが、このようなダイヤモ
ンドバイトを金型材料に点接触させることによって作製
された加工表面には、スカルプチャーハイトと呼ばれる
段差を持つ幾何学的形状からなる微細パターンが形成さ
れる。
【0006】このスカルプチャーハイトは、バイトの先
端R面の形状と、ワークの1回あたりの送り量とにより
決定される。すなわち、バイトの先端R面の半径が大き
いほど、また、1回あたりのワーク送り量が少ないほ
ど、スカルプチャーハイトは小さくなる。例えば先端R
面の半径が1mmのダイヤモンドバイトを使用し、通常の
加工条件で加工した場合、スカルプチャーハイトは光学
的な鏡面といわれる表面粗さ0.02〜0.03ミクロン程度よ
り十分小さくすることができる。
端R面の形状と、ワークの1回あたりの送り量とにより
決定される。すなわち、バイトの先端R面の半径が大き
いほど、また、1回あたりのワーク送り量が少ないほ
ど、スカルプチャーハイトは小さくなる。例えば先端R
面の半径が1mmのダイヤモンドバイトを使用し、通常の
加工条件で加工した場合、スカルプチャーハイトは光学
的な鏡面といわれる表面粗さ0.02〜0.03ミクロン程度よ
り十分小さくすることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図5に示
すように、ワーク1に1ミクロン程度の段差が連続した
微細な曲面レリーフ形状を呈する精密な回折光学素子を
製造するための金型を加工する場合においては、半径が
数ミクロン以下の非常に小さな先端R面を有する高精度
ダイヤモンドバイト2aを必要とする。図5中、矢印p
はバイト2aの送り方向を示す。
すように、ワーク1に1ミクロン程度の段差が連続した
微細な曲面レリーフ形状を呈する精密な回折光学素子を
製造するための金型を加工する場合においては、半径が
数ミクロン以下の非常に小さな先端R面を有する高精度
ダイヤモンドバイト2aを必要とする。図5中、矢印p
はバイト2aの送り方向を示す。
【0008】ところが、従来方法によって上記のような
先端の鋭利なダイヤモンドバイトで金型を加工した場合
には、ワーク面上に高いスカルプチャーハイトが形成さ
れてしまう。このようなスカルプチャーハイトhが存在
する金型によって成形された回折型レンズの場合、面粗
度が低下して光の散乱が生じ、光学性能が低下するとい
う問題点がある。
先端の鋭利なダイヤモンドバイトで金型を加工した場合
には、ワーク面上に高いスカルプチャーハイトが形成さ
れてしまう。このようなスカルプチャーハイトhが存在
する金型によって成形された回折型レンズの場合、面粗
度が低下して光の散乱が生じ、光学性能が低下するとい
う問題点がある。
【0009】また、図5に示した方法を採用して、しか
もスカルプチャーハイトを十分小さな量にするために
は、ダイヤモンドバイト2aの1回転あたりの送り量を
十分小さくする必要がある。ところが1回転あたりの送
り量を小さくし過ぎると、加工時間が増加するうえ、高
精度な加工が困難となる。このため実用的な加工条件で
は、ある程度の送り量を設定する必要があり、先端R面
の半径が数ミクロン以下であるダイヤモンドバイト2a
を使用した従来の加工方法では表面粗さは、光学的な鏡
面以下にすることはできない。
もスカルプチャーハイトを十分小さな量にするために
は、ダイヤモンドバイト2aの1回転あたりの送り量を
十分小さくする必要がある。ところが1回転あたりの送
り量を小さくし過ぎると、加工時間が増加するうえ、高
精度な加工が困難となる。このため実用的な加工条件で
は、ある程度の送り量を設定する必要があり、先端R面
の半径が数ミクロン以下であるダイヤモンドバイト2a
を使用した従来の加工方法では表面粗さは、光学的な鏡
面以下にすることはできない。
【0010】そこで図6に示すように、先端R面の半径
がある程度大きく形成されたダイヤモンドバイト2bを
使用すれば、ワーク1の被加工面上のスカルプチャーハ
イトhbが低減し、上記問題点を解決することが可能と
なるが、逆にこの場合、回折光学素子成形用金型におけ
る回折面の段形状を正確に加工することができないとい
う別の問題点が生じる。
がある程度大きく形成されたダイヤモンドバイト2bを
使用すれば、ワーク1の被加工面上のスカルプチャーハ
イトhbが低減し、上記問題点を解決することが可能と
なるが、逆にこの場合、回折光学素子成形用金型におけ
る回折面の段形状を正確に加工することができないとい
う別の問題点が生じる。
【0011】すなわち、図7に拡大して示すように、ダ
イヤモンドバイト先端R面の半径が大きいと、ワーク面
の段形状が太実線1a'で示すように鋭角にならない。な
お、細実線部分1aは実現すべき回折面の段形状を示
す。このように先端R面の半径を大きくしたダイヤモン
ドバイト2bを使用する方法では、成形された回折型光
学素子の光の散乱による光学性能の劣化は低減される
が、回折格子のコーナーにダイヤモンドバイト2bの先
端R面形状の残存が避けられない。
イヤモンドバイト先端R面の半径が大きいと、ワーク面
の段形状が太実線1a'で示すように鋭角にならない。な
お、細実線部分1aは実現すべき回折面の段形状を示
す。このように先端R面の半径を大きくしたダイヤモン
ドバイト2bを使用する方法では、成形された回折型光
学素子の光の散乱による光学性能の劣化は低減される
が、回折格子のコーナーにダイヤモンドバイト2bの先
端R面形状の残存が避けられない。
【0012】そして、この形状は実際のレンズに転写さ
れるため、レンズの回折光学面の隅部分に大きなR面が
形成されることとなり、その部分に入射する光は回折に
寄与せず0次光となるため、不必要なゴースト像が現
れ、回折効率が低下して光学性能を悪化させるという問
題点がある。
れるため、レンズの回折光学面の隅部分に大きなR面が
形成されることとなり、その部分に入射する光は回折に
寄与せず0次光となるため、不必要なゴースト像が現
れ、回折効率が低下して光学性能を悪化させるという問
題点がある。
【0013】本発明は上記のような問題点に鑑みてなさ
れたもので、回折面の段形状を加工する事が可能なバイ
ト形状と、レンズ作用を持つ回折面固有の回折格子透過
面曲率半径及び格子間隔に着目する事で、ミクロンオー
ダーの微細な回折形状を有し、かつ面精度の良好な金型
の製造方法を提供し、それにより性能の良い回折光学素
子を提供することを目的とするものである。
れたもので、回折面の段形状を加工する事が可能なバイ
ト形状と、レンズ作用を持つ回折面固有の回折格子透過
面曲率半径及び格子間隔に着目する事で、ミクロンオー
ダーの微細な回折形状を有し、かつ面精度の良好な金型
の製造方法を提供し、それにより性能の良い回折光学素
子を提供することを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、レンズ作用を有する回折光学素子にお
いて、リング状のレリーフ形状をした複数の回折格子
の、回折光を透過させるために設けられた透過面の断面
形状が、順次連結した略等しい長さの複数の直線で構成
されており、この直線は他の回折格子の透過面断面形状
を構成する直線とは長さが異なる回折光学素子の構成と
する。また、前記透過面断面形状を構成する直線の数
は、位相関数により定まる曲線の曲率半径と、回折格子
間隔及び回折格子高さとで決められる構成とする。
に、本発明では、レンズ作用を有する回折光学素子にお
いて、リング状のレリーフ形状をした複数の回折格子
の、回折光を透過させるために設けられた透過面の断面
形状が、順次連結した略等しい長さの複数の直線で構成
されており、この直線は他の回折格子の透過面断面形状
を構成する直線とは長さが異なる回折光学素子の構成と
する。また、前記透過面断面形状を構成する直線の数
は、位相関数により定まる曲線の曲率半径と、回折格子
間隔及び回折格子高さとで決められる構成とする。
【0015】具体的には、前記透過面断面形状を構成す
る直線の数は、以下の条件式範囲によって定められる構
成とする。 〔r−√{r2−(d2+h2)/4}〕/(h×4/1
00)≦N≦ 〔r−√{r2−(d2+h2)/4}〕/(h×1/1
00) 但し、 N:透過面断面形状を構成する直線の数 d:回折格子間隔 h:回折格子高さ r:位相関数により定まる曲線の曲率半径 である。
る直線の数は、以下の条件式範囲によって定められる構
成とする。 〔r−√{r2−(d2+h2)/4}〕/(h×4/1
00)≦N≦ 〔r−√{r2−(d2+h2)/4}〕/(h×1/1
00) 但し、 N:透過面断面形状を構成する直線の数 d:回折格子間隔 h:回折格子高さ r:位相関数により定まる曲線の曲率半径 である。
【0016】さらに、前記透過面断面形状を構成する直
線の数は、前記回折光学素子周辺部付近では1となる構
成とする。或いは、前記透過面断面形状を構成する直線
の数は、以下の条件式範囲においては1となる構成とす
る。 d≦75μm 但し、 d:回折格子間隔 である。
線の数は、前記回折光学素子周辺部付近では1となる構
成とする。或いは、前記透過面断面形状を構成する直線
の数は、以下の条件式範囲においては1となる構成とす
る。 d≦75μm 但し、 d:回折格子間隔 である。
【0017】また、別の構成として、レンズ作用を有す
る回折光学素子において、リング状のレリーフ形状をし
た複数の回折格子の、回折光を透過させるために設けら
れた透過面の断面形状が、順次連結した同一半径の複数
の円の円周の一部で構成されており、その円の数は、そ
の円の半径と、位相関数により定まる透過面断面形状の
曲率半径と、回折格子間隔及び回折格子高さとで決めら
れる回折光学素子の構成とする。
る回折光学素子において、リング状のレリーフ形状をし
た複数の回折格子の、回折光を透過させるために設けら
れた透過面の断面形状が、順次連結した同一半径の複数
の円の円周の一部で構成されており、その円の数は、そ
の円の半径と、位相関数により定まる透過面断面形状の
曲率半径と、回折格子間隔及び回折格子高さとで決めら
れる回折光学素子の構成とする。
【0018】具体的には、前記透過面断面形状の加工点
数は、以下の条件式によって定められる構成とする。 N=〔√(h2+d2)/√{sh(2R−sh)}〕
(1−R/r)+1 但し、 N:透過面断面形状の加工点数 d:回折格子間隔 h:回折格子高さ r:透過面断面形状の曲率半径 R:前記円の半径(加工を行うバイトの先端半径) sh:スカルプチャーハイト である。
数は、以下の条件式によって定められる構成とする。 N=〔√(h2+d2)/√{sh(2R−sh)}〕
(1−R/r)+1 但し、 N:透過面断面形状の加工点数 d:回折格子間隔 h:回折格子高さ r:透過面断面形状の曲率半径 R:前記円の半径(加工を行うバイトの先端半径) sh:スカルプチャーハイト である。
【0019】さらに、前記透過面断面形状を構成する前
記順次連結した同一半径の複数の円の円周の一部は、前
記回折光学素子周辺付近でその軌跡が略直線となる構成
とする。或いは、前記透過面断面形状を構成する前記順
次連結した同一半径の複数の円の円周の一部は、以下の
条件式範囲においてその軌跡が略直線となる構成とす
る。 d≦40μm 但し、 d:回折格子間隔 である。
記順次連結した同一半径の複数の円の円周の一部は、前
記回折光学素子周辺付近でその軌跡が略直線となる構成
とする。或いは、前記透過面断面形状を構成する前記順
次連結した同一半径の複数の円の円周の一部は、以下の
条件式範囲においてその軌跡が略直線となる構成とす
る。 d≦40μm 但し、 d:回折格子間隔 である。
【0020】加えて本発明は、表面に微細なレリーフ形
状を有し且つ少なくとも1つのレリーフ形状が複数の傾
きを持つ直線により構成されている樹脂成形品の成形用
金型を、数ミクロンオーダーの先端R面を有し且つ該先
端R面に連続する直線面を有するバイトを用いて旋削加
工する金型の製造方法であって、上記目的を達成するた
めに、前記回折型光学素子の光軸に対し複数の傾きを持
つ直線により構成されているレリーフ形状に対応する金
型成形面を、前記バイトの直線面部分により旋削加工
し、これによって得られた直線部分を複数、順次角度を
異ならせて連続させることにより形成するものとしてい
る。
状を有し且つ少なくとも1つのレリーフ形状が複数の傾
きを持つ直線により構成されている樹脂成形品の成形用
金型を、数ミクロンオーダーの先端R面を有し且つ該先
端R面に連続する直線面を有するバイトを用いて旋削加
工する金型の製造方法であって、上記目的を達成するた
めに、前記回折型光学素子の光軸に対し複数の傾きを持
つ直線により構成されているレリーフ形状に対応する金
型成形面を、前記バイトの直線面部分により旋削加工
し、これによって得られた直線部分を複数、順次角度を
異ならせて連続させることにより形成するものとしてい
る。
【0021】上記構成において、樹脂成形品の複数の傾
きを持つ直線により構成されている曲面レリーフ形状に
対応する金型成形面に対してバイトを切り込む際は、該
バイトを加工回転軸方向、つまりZ軸方向にのみ移動さ
せるものとする。
きを持つ直線により構成されている曲面レリーフ形状に
対応する金型成形面に対してバイトを切り込む際は、該
バイトを加工回転軸方向、つまりZ軸方向にのみ移動さ
せるものとする。
【0022】また、回折型光学素子の回折領域を構成す
る回折格子の断面形状は、回折領域は光軸を中心として
中央領域から周辺領域を定義した場合に、光軸の近傍と
なる中央領域に対して周辺領域のパワーを強めなければ
ならない必要性があるため、周辺領域での格子間隔が小
さくなっており、周辺領域では直角三角形に近く、中央
領域では斜辺が円弧面形状のブレーズ形状を呈してい
る。
る回折格子の断面形状は、回折領域は光軸を中心として
中央領域から周辺領域を定義した場合に、光軸の近傍と
なる中央領域に対して周辺領域のパワーを強めなければ
ならない必要性があるため、周辺領域での格子間隔が小
さくなっており、周辺領域では直角三角形に近く、中央
領域では斜辺が円弧面形状のブレーズ形状を呈してい
る。
【0023】これに対応すべく、本発明では、表面に微
細なレリーフ形状を有する回折型光学素子が、周辺領域
に1つの直線により構成されたレリーフ形状を有するも
のとした場合に、前記周辺領域のレリーフ形状に対応す
る金型成形面の周辺領域を、前記バイトの直線面部分に
より旋削加工された1つの直線により形成している。
細なレリーフ形状を有する回折型光学素子が、周辺領域
に1つの直線により構成されたレリーフ形状を有するも
のとした場合に、前記周辺領域のレリーフ形状に対応す
る金型成形面の周辺領域を、前記バイトの直線面部分に
より旋削加工された1つの直線により形成している。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。レリーフ形状の回折格子を有
する事によりレンズとして作用する回折光学素子の、回
折面の光軸を中心とする断面形状は、以下のように表さ
れる。まず、位相関数Ψ,格子高さhとすると、 Ψ(X)=2π/λΣcih2i h=λ/(n−1) 但し、 ci:位相係数 i:1,2,… λ:設計波長 X:光軸中心からの距離 n:屈折率 である。
を参照しながら説明する。レリーフ形状の回折格子を有
する事によりレンズとして作用する回折光学素子の、回
折面の光軸を中心とする断面形状は、以下のように表さ
れる。まず、位相関数Ψ,格子高さhとすると、 Ψ(X)=2π/λΣcih2i h=λ/(n−1) 但し、 ci:位相係数 i:1,2,… λ:設計波長 X:光軸中心からの距離 n:屈折率 である。
【0025】また、中心から数えてI番目の格子透過面
形状は、図8のように表され、Xについての条件は、 −(I−1)<1/λΣciX2i≦−I となる。また、透過面形状は、 Z=h×{1/λΣciX2i+(I−1)} で表され、格子間隔dとすると、 d≒−2π/(dΨ/dX) となる。このような断面形状を作成する2つの方法を以
下に説明する。
形状は、図8のように表され、Xについての条件は、 −(I−1)<1/λΣciX2i≦−I となる。また、透過面形状は、 Z=h×{1/λΣciX2i+(I−1)} で表され、格子間隔dとすると、 d≒−2π/(dΨ/dX) となる。このような断面形状を作成する2つの方法を以
下に説明する。
【0026】《第1の方法》(バイト先端の点接触によ
る加工) この場合、段形状を正確に加工するために、バイト先端
の半径Rが十分に小さい事が必要である。また、Rが小
さいためスカルプチャーハイトに対する配慮が必要であ
る。加工プロフィールの考え方を以下に述べる。
る加工) この場合、段形状を正確に加工するために、バイト先端
の半径Rが十分に小さい事が必要である。また、Rが小
さいためスカルプチャーハイトに対する配慮が必要であ
る。加工プロフィールの考え方を以下に述べる。
【0027】図9に示すように、回折格子透過面断面形
状の曲率半径をrとすると、スカルプチャーハイトsh
との関係は以下の式で表される。 sh=r−(r−R)cosθ−√{R−(r−R)2sin2θ} ≒R−√{R2−(Rθ)2(1−R/r)2} 従って、所定スカルプチャーハイトに対する加工点間隔
は以下の式で表される。 (Rθ)=√{sh(2R−sh)}/(1−R/r) ここで、所定スカルプチャーハイトは光学的な鏡面とい
われる表面粗さ(0.02〜0.03μm)程度であ
る。
状の曲率半径をrとすると、スカルプチャーハイトsh
との関係は以下の式で表される。 sh=r−(r−R)cosθ−√{R−(r−R)2sin2θ} ≒R−√{R2−(Rθ)2(1−R/r)2} 従って、所定スカルプチャーハイトに対する加工点間隔
は以下の式で表される。 (Rθ)=√{sh(2R−sh)}/(1−R/r) ここで、所定スカルプチャーハイトは光学的な鏡面とい
われる表面粗さ(0.02〜0.03μm)程度であ
る。
【0028】同図の格子透過面形状7の曲線部分は、加
工点を多数つなげることで表現される。その格子透過面
形状7の曲線部分の加工点数Nは以下の式で表される。 N=〔√(h2+d2)/√{sh(2R−sh)}〕
(1−R/r)+1 ここでは、格子番号ごとに格子間隔及び透過面曲率半径
が異なるため、格子番号ごとに必要な加工点数、X軸方
向送り量及びZ軸方向送り量が異なる。以下に具体例を
示す。
工点を多数つなげることで表現される。その格子透過面
形状7の曲線部分の加工点数Nは以下の式で表される。 N=〔√(h2+d2)/√{sh(2R−sh)}〕
(1−R/r)+1 ここでは、格子番号ごとに格子間隔及び透過面曲率半径
が異なるため、格子番号ごとに必要な加工点数、X軸方
向送り量及びZ軸方向送り量が異なる。以下に具体例を
示す。
【0029】設計波長λ=546nm 位相係数c1=−4.2785E−3,ci=0(i≧
2) 屈折率n=1.49329(PMMA,アクリル樹脂) 曲率半径r=2c1/(n−1)=57.6475mm バイト先端半径R=0.5μm 加工点間隔i=√{(2R−sh)sh}/(1−R/
r) このとき、スカルプチャーハイトsh=0.03μmと
した場合、i=0.17μmである。格子番号ごとの加
工データを以下に示す。尚、データ中のX送り,Z送り
はそれぞれX軸方向送り量及びZ軸方向送り量の略であ
る。
2) 屈折率n=1.49329(PMMA,アクリル樹脂) 曲率半径r=2c1/(n−1)=57.6475mm バイト先端半径R=0.5μm 加工点間隔i=√{(2R−sh)sh}/(1−R/
r) このとき、スカルプチャーハイトsh=0.03μmと
した場合、i=0.17μmである。格子番号ごとの加
工データを以下に示す。尚、データ中のX送り,Z送り
はそれぞれX軸方向送り量及びZ軸方向送り量の略であ
る。
【0030】 〔格子番号〕〔リング半径〕〔格子間隔〕〔加工点数〕〔X送り〕〔Z送り〕 (mm) (mm) (μm) (μm) 1 0.357532754 0.357256 2096 0.171 -0.00106〜 0 2 0.505556237 0.147976 869 0.171 -0.0015〜 -0.00106 3 0.019135198 0.113551 667 0.171 -0.00183〜 -0.0015 4 0.714885071 0.09573 563 0.171 -0.00212〜 -0.00183 5 0.799233496 0.084333 496 0.171 -0.00236〜 -0.00212 6 0.875489103 0.076243 448 0.171 -0.00259〜 -0.00236 7 0.945614765 0.070115 413 0.171 -0.0028〜 -0.00259 8 1.010885003 0.065261 384 0.171 -0.00299〜 -0.0028 9 1.072188152 0.061295 361 0.171 -0.00317〜 -0.00299 10 1.130172443 0.057977 341 0.171 -0.00334〜 -0.00317 … … … … … … … 95 3.482072735 0.018375 109 0.17 -0.01029〜 -0.01023 96 3.500352462 0.018279 109 0.17 -0.01034〜 -0.01029 97 3.518537182 0.018184 108 0.17 -0.01039〜 -0.01034 98 3.536627894 0.01809 108 0.17 -0.01045〜 -0.01039 99 3.554626599 0.017998 107 0.17 -0.0105〜 -0.01045 100 3.572535297 0.017908 107 0.17 -0.01055〜 -0.0105
【0031】以上の条件により、Z軸・X軸制御のダイ
ヤモンドバイト加工において、回折格子の段形状は正確
であり、透過面は必要な程度滑らか(鏡面)であり、ま
た、加工点数は必要十分であるため、加工時間も短時間
である。また、Z軸方向の送り量に着目すると、格子間
隔が20μm以下ではZ軸方向送り量変動は1%であ
る。これより加工点の軌跡はほぼ直線となることがわか
る。具体例では格子間隔が40μm以下ではZ軸方向送
り量変動は±1%以下であり、加工点の軌跡を直線とし
ても製造品の性能に影響はなかった。
ヤモンドバイト加工において、回折格子の段形状は正確
であり、透過面は必要な程度滑らか(鏡面)であり、ま
た、加工点数は必要十分であるため、加工時間も短時間
である。また、Z軸方向の送り量に着目すると、格子間
隔が20μm以下ではZ軸方向送り量変動は1%であ
る。これより加工点の軌跡はほぼ直線となることがわか
る。具体例では格子間隔が40μm以下ではZ軸方向送
り量変動は±1%以下であり、加工点の軌跡を直線とし
ても製造品の性能に影響はなかった。
【0032】《第2の方法》(バイト線接触による加
工) この場合、段形状を正確に加工するために、バイト先端
の半径Rが十分に小さいことが必要である。また、バイ
ト刃直線部分で加工するためスカルプチャーハイトの発
生はないが、直線近似の所定条件が必要である。また、
第1の方法に対してZ軸・X軸に加えてバイト角度を調
節するためのC軸制御が必要である。加工プロフィール
の考え方を以下に述べる。
工) この場合、段形状を正確に加工するために、バイト先端
の半径Rが十分に小さいことが必要である。また、バイ
ト刃直線部分で加工するためスカルプチャーハイトの発
生はないが、直線近似の所定条件が必要である。また、
第1の方法に対してZ軸・X軸に加えてバイト角度を調
節するためのC軸制御が必要である。加工プロフィール
の考え方を以下に述べる。
【0033】図10に示すように、回折格子透過面断面
形状の曲率半径をrとすると、いま、仮に透過面曲線を
1つの直線で近似し、透過面曲線を円弧と考えたときの
直線との距離は以下の式で表される。 r−√{r2−(d2+h2)/4} このときの直線近似の所定条件を以下に示す。透過面が
直線の場合、回折効率の低下により、光線の収束性が悪
化する。実験によれば、以下の条件であれば十分な収束
性が得られた。 曲線と直線の距離=回折格子高さhの100分の1〜1
00分の4
形状の曲率半径をrとすると、いま、仮に透過面曲線を
1つの直線で近似し、透過面曲線を円弧と考えたときの
直線との距離は以下の式で表される。 r−√{r2−(d2+h2)/4} このときの直線近似の所定条件を以下に示す。透過面が
直線の場合、回折効率の低下により、光線の収束性が悪
化する。実験によれば、以下の条件であれば十分な収束
性が得られた。 曲線と直線の距離=回折格子高さhの100分の1〜1
00分の4
【0034】従って、直線近似所定条件となる近似直線
数Nは以下の式で表される。 N=〔r−√{r2−(d2+h2)/4}〕/(h×4
/100)〜〔r−√{r2−(d2+h2)/4}〕/
(h×1/100) これにより、同図の格子透過面形状7の曲線部分は、加
工線分を多数つなげることで表現されることとなり、格
子間隔がそれぞれ異なるために場所ごとに必要な線分
数、即ち加工線数が異なることとなる。以下に具体例を
示す。
数Nは以下の式で表される。 N=〔r−√{r2−(d2+h2)/4}〕/(h×4
/100)〜〔r−√{r2−(d2+h2)/4}〕/
(h×1/100) これにより、同図の格子透過面形状7の曲線部分は、加
工線分を多数つなげることで表現されることとなり、格
子間隔がそれぞれ異なるために場所ごとに必要な線分
数、即ち加工線数が異なることとなる。以下に具体例を
示す。
【0035】設計波長λ=546nm 位相係数c1=−4.2785E−3,ci=0(i≧
2) 屈折率n=1.49329(PMMA,アクリル樹脂) 格子高さh=λ/(n−1)=1.107μm 曲率半径r=2c1/(n−1)=57.6475mm 尚、データ中の番号は格子番号、半径はリング半径、距
離は円弧と切削直線の距離、直線数はhの1/100の
場合の直線数、X送り,C回転はそれぞれX軸方向送り
量及びC軸方向回転量の略である。
2) 屈折率n=1.49329(PMMA,アクリル樹脂) 格子高さh=λ/(n−1)=1.107μm 曲率半径r=2c1/(n−1)=57.6475mm 尚、データ中の番号は格子番号、半径はリング半径、距
離は円弧と切削直線の距離、直線数はhの1/100の
場合の直線数、X送り,C回転はそれぞれX軸方向送り
量及びC軸方向回転量の略である。
【0036】 〔番号〕〔半径〕〔格子間隔〕〔距離〕〔直線数〕〔X送り〕〔C回転〕 (mm) (mm)(μm) (μm)(rad) 1 0.357533 0.357256 0.277 26 13.7 -0.006〜0 2 0.505556 0.147976 0.047 5 29.6 -0.009〜0.006 3 0.619135 0.113551 0.028 3 37.9 -0.011〜0.009 4 0.714885 0.09573 0.02 2 47.9 -0.012〜0.011 5 0.799233 0.084333 0.015 2 42.2 -0.014〜0.012 6 0.875489 0.076243 0.013 2 38.1 -0.015〜0.014 7 0.945615 0.070115 0.011 1 0 -0.016〜0.015 8 1.010885 0.065261 0.009 1 0 -0.018〜0.016 9 1.072188 0.061295 0.008 1 0 -0.019〜0.018 10 1.130172 0.057977 0.007 1 0 -0.02〜0.019 … … … … … … … 95 3.482073 0.018375 0.001 1 0 -0.06〜-0.06 96 3.500352 0.018279 0.001 1 0 -0.061〜0.06 97 3.518537 0.018184 0.001 1 0 -0.061〜0.061 98 3.536628 0.01809 0.001 1 0 -0.061〜0.061 99 3.554627 0.017998 0.001 1 0 -0.062〜0.061 100 3.572535 0.017908 0.001 1 0 -0.062〜0.062
【0037】以上の条件により、Z軸・X軸・C軸制御
の切削加工において、回折格子の段形状は正確であり、
スカルプチャーハイトは存在せず、回折光の収束性も良
好であり、また、加工線数は必要十分であるため、加工
時間も短時間である。また、具体例では、格子間隔75
μm以下では、1つの直線で格子形状透過面断面形状を
構成可能であった。
の切削加工において、回折格子の段形状は正確であり、
スカルプチャーハイトは存在せず、回折光の収束性も良
好であり、また、加工線数は必要十分であるため、加工
時間も短時間である。また、具体例では、格子間隔75
μm以下では、1つの直線で格子形状透過面断面形状を
構成可能であった。
【0038】上記第1の方法は、従来方法と比較して、
切削条件に違いがある。しかし、製造方法は従来のX
軸,Z軸の2軸加工で行う。また、第2の方法は、従来
方法と比較して、切削条件及び製造方法が異なる。以下
に、第2の方法による製造方法を説明する。本発明に係
る金型製造方法は、表面に微細なレリーフ形状を有し且
つ少なくとも1つのレリーフ形状が光軸に対し複数の傾
きを持つ直線により構成されている回折型光学素子の成
形用金型を製造対象としている。
切削条件に違いがある。しかし、製造方法は従来のX
軸,Z軸の2軸加工で行う。また、第2の方法は、従来
方法と比較して、切削条件及び製造方法が異なる。以下
に、第2の方法による製造方法を説明する。本発明に係
る金型製造方法は、表面に微細なレリーフ形状を有し且
つ少なくとも1つのレリーフ形状が光軸に対し複数の傾
きを持つ直線により構成されている回折型光学素子の成
形用金型を製造対象としている。
【0039】図1は本発明の実施形態の構成を、図2は
この金型製造方法に使用される加工機の構成図をそれぞ
れ模式的に示している。これらの図において、1は金型
を構成するワークであって、加工時には加工機の駆動部
(図示せず)により一方向に回転駆動される。このワー
クの構成材料としては、鉄系の母材の表面に無電解Ni
メッキを施したものなどが使用されている。
この金型製造方法に使用される加工機の構成図をそれぞ
れ模式的に示している。これらの図において、1は金型
を構成するワークであって、加工時には加工機の駆動部
(図示せず)により一方向に回転駆動される。このワー
クの構成材料としては、鉄系の母材の表面に無電解Ni
メッキを施したものなどが使用されている。
【0040】また、加工機は、通常のX軸、Z軸に加え
てダイヤモンドバイト2の角度を調整するためのC軸を
有している。ダイヤモンドバイト2は、数ミクロンオー
ダーの先端R面3を有し、且つ、該先端R面3に連続す
る直線面4を有するもので、加工機の駆動部及び制御部
(図示せず)の動作により、ワーク1に旋削加工を施
す。
てダイヤモンドバイト2の角度を調整するためのC軸を
有している。ダイヤモンドバイト2は、数ミクロンオー
ダーの先端R面3を有し、且つ、該先端R面3に連続す
る直線面4を有するもので、加工機の駆動部及び制御部
(図示せず)の動作により、ワーク1に旋削加工を施
す。
【0041】従来の製造方法においては、ダイヤモンド
バイトとワークが点接触しているものとしてプログラム
を組んでいるが、本実施形態では、ダイヤモンドバイト
2とワーク1とが面接触しているものとしてプログラム
を組み加工している。具体的には、切り込みをZ軸方向
に限定して加工する方法である。すなわち、図1におい
て、点線は回折型光学素子の理想回折面形態である曲面
レリーフ形状5を示している。これに対し、実線は、曲
面レリーフ形状5を各輪帯ゾーン毎に複数の適当な直線
群による形状6に置き換えたものを示している。
バイトとワークが点接触しているものとしてプログラム
を組んでいるが、本実施形態では、ダイヤモンドバイト
2とワーク1とが面接触しているものとしてプログラム
を組み加工している。具体的には、切り込みをZ軸方向
に限定して加工する方法である。すなわち、図1におい
て、点線は回折型光学素子の理想回折面形態である曲面
レリーフ形状5を示している。これに対し、実線は、曲
面レリーフ形状5を各輪帯ゾーン毎に複数の適当な直線
群による形状6に置き換えたものを示している。
【0042】このように回折型光学素子の光軸(図2に
おけるワーク1の回転軸Lに一致する)に対し複数の傾
きを持つ直線群形状6により構成されているレリーフ形
状に対応する金型成形面Aを、ダイヤモンドバイト2の
直線面4により旋削加工し、これによって得られた直線
部分を複数、順次角度を異ならせて連続させることによ
り形成するものである。
おけるワーク1の回転軸Lに一致する)に対し複数の傾
きを持つ直線群形状6により構成されているレリーフ形
状に対応する金型成形面Aを、ダイヤモンドバイト2の
直線面4により旋削加工し、これによって得られた直線
部分を複数、順次角度を異ならせて連続させることによ
り形成するものである。
【0043】より具体的には図3に示すように、ワーク
1の面上に形成される回折型光学素子のレリーフ形状
は、ダイヤモンドバイト2の直線面4により旋削除去さ
れる。この金型成形面Aに対してダイヤモンドバイト2
を切り込みの際の該バイト2の動く方向は、矢印で示す
Z軸方向、つまり加工回転軸方向に限定されている。こ
のため、ダイヤモンドバイト先端R面3の幾何学的形状
によってもたらされるスカルプチャーハイトによる表面
の粗さが発生しない。
1の面上に形成される回折型光学素子のレリーフ形状
は、ダイヤモンドバイト2の直線面4により旋削除去さ
れる。この金型成形面Aに対してダイヤモンドバイト2
を切り込みの際の該バイト2の動く方向は、矢印で示す
Z軸方向、つまり加工回転軸方向に限定されている。こ
のため、ダイヤモンドバイト先端R面3の幾何学的形状
によってもたらされるスカルプチャーハイトによる表面
の粗さが発生しない。
【0044】この金型成形面Aを構成する直線群形状6
は、図1から明らかなように、理想の曲面レリーフ形状
4から僅かながら誤差が生じる。しかし、この誤差は、
成形された回折型光学素子の回折効率を低下させる要因
となって素子性能に影響するが、その影響度合いは非常
に小さく、実用的に何ら支障のないものである。
は、図1から明らかなように、理想の曲面レリーフ形状
4から僅かながら誤差が生じる。しかし、この誤差は、
成形された回折型光学素子の回折効率を低下させる要因
となって素子性能に影響するが、その影響度合いは非常
に小さく、実用的に何ら支障のないものである。
【0045】加工時には、C軸でダイヤモンドバイト2
を任意角度に調整し、Z軸で任意の切り込み量を切り込
む。そして、Z軸を戻し、ダイヤモンドバイト2をワー
ク1から離す。次に、X軸を任意位置へ移動し、再度、
C軸でダイヤモンドバイト2を任意の角度に調整する。
この動きを繰り返すことによりワーク1に対する加工を
行う。つまり、短い直線部をつないで曲面に加工する方
法において、直線部分を1軸で加工することにより、ス
カルプチャーハイトを形成せずに曲面近似形態を加工す
ることができるようにしている。
を任意角度に調整し、Z軸で任意の切り込み量を切り込
む。そして、Z軸を戻し、ダイヤモンドバイト2をワー
ク1から離す。次に、X軸を任意位置へ移動し、再度、
C軸でダイヤモンドバイト2を任意の角度に調整する。
この動きを繰り返すことによりワーク1に対する加工を
行う。つまり、短い直線部をつないで曲面に加工する方
法において、直線部分を1軸で加工することにより、ス
カルプチャーハイトを形成せずに曲面近似形態を加工す
ることができるようにしている。
【0046】図4は回折型光学素子の光軸に対する中央
領域と周辺領域に対応する金型の構成を示している。前
述のように、回折型光学素子の回折領域を構成する回折
格子の断面形状は、光軸近傍の中央領域に対して周辺領
域での格子間隔が小さくなっており、中央領域では斜辺
が円弧面形状を呈しているものの、周辺領域では直角三
角形に近くなっている。すなわち、回折型光学素子の中
央領域では曲面加工部を直線を繋いだ形態で構成してい
るが、周辺領域においては、輪帯レリーフのピッチが数
十ミクロンから数ミクロンの範囲になる場合が多く、こ
の周辺領域の曲面レリーフを直線で近似しても、素子性
能には殆ど影響しない。
領域と周辺領域に対応する金型の構成を示している。前
述のように、回折型光学素子の回折領域を構成する回折
格子の断面形状は、光軸近傍の中央領域に対して周辺領
域での格子間隔が小さくなっており、中央領域では斜辺
が円弧面形状を呈しているものの、周辺領域では直角三
角形に近くなっている。すなわち、回折型光学素子の中
央領域では曲面加工部を直線を繋いだ形態で構成してい
るが、周辺領域においては、輪帯レリーフのピッチが数
十ミクロンから数ミクロンの範囲になる場合が多く、こ
の周辺領域の曲面レリーフを直線で近似しても、素子性
能には殆ど影響しない。
【0047】したがって、本実施形態では、中央領域に
おいては、複数の直線6により曲面を形成しているが、
周辺付近においては1つの直線6により回折レリーフ形
状を形成している。このように1回の切り込みで加工を
行うことにより、加工プログラムを簡略化することがで
き、加工時間を短縮することができる。
おいては、複数の直線6により曲面を形成しているが、
周辺付近においては1つの直線6により回折レリーフ形
状を形成している。このように1回の切り込みで加工を
行うことにより、加工プログラムを簡略化することがで
き、加工時間を短縮することができる。
【0048】なお、本実施形態では、レリーフ形状は、
回折型光学素子の回折パターンを構成するものとして、
ワーク1の端面である平面上に設けられたものを示した
が、本発明は、このような平面上のレリーフ形状に限定
されるものではなく、一般の球面、あるいは非球面形状
の上に設けられた形態の加工においても適用することが
できる。
回折型光学素子の回折パターンを構成するものとして、
ワーク1の端面である平面上に設けられたものを示した
が、本発明は、このような平面上のレリーフ形状に限定
されるものではなく、一般の球面、あるいは非球面形状
の上に設けられた形態の加工においても適用することが
できる。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
折面の段形状を加工する事が可能なバイト形状と、レン
ズ作用を持つ回折面固有の回折格子透過面曲率半径及び
格子間隔に着目する事で、ミクロンオーダーの微細な回
折形状を有し、かつ面精度の良好な金型の製造方法を提
供し、それにより性能の良い回折光学素子を提供するこ
とができる。
折面の段形状を加工する事が可能なバイト形状と、レン
ズ作用を持つ回折面固有の回折格子透過面曲率半径及び
格子間隔に着目する事で、ミクロンオーダーの微細な回
折形状を有し、かつ面精度の良好な金型の製造方法を提
供し、それにより性能の良い回折光学素子を提供するこ
とができる。
【0050】金型の製造方法について、請求項10によ
るときは、微細な曲面レリーフ形状を有する金型を、先
端R面が数ミクロンオーダーのバイトを用いてレリーフ
形状を加工する際、前記バイトの直線面部分により旋削
加工する方法としているので、ワークはバイトの平面部
分による面接触で加工されることとなり、スカルプチャ
ーハイトの問題が発生しない。また、上記面接触加工に
よって得られた直線部分を複数、順次角度を異ならせて
連続させることにより、曲面形状に近似させた面形状が
形成されるので、所望の形状に近い微細な形状を得るこ
とができる。
るときは、微細な曲面レリーフ形状を有する金型を、先
端R面が数ミクロンオーダーのバイトを用いてレリーフ
形状を加工する際、前記バイトの直線面部分により旋削
加工する方法としているので、ワークはバイトの平面部
分による面接触で加工されることとなり、スカルプチャ
ーハイトの問題が発生しない。また、上記面接触加工に
よって得られた直線部分を複数、順次角度を異ならせて
連続させることにより、曲面形状に近似させた面形状が
形成されるので、所望の形状に近い微細な形状を得るこ
とができる。
【0051】請求項11によるときは、樹脂成形品の複
数の傾きを持つ直線により構成されている曲面レリーフ
形状に対応する金型成形面に対してバイトを切り込む際
に、該バイトの動く方向を、加工回転軸方向に限定して
いるので、バイト先端R面の幾何学的形状によってもた
らされるスカルプチャーハイトによる表面の粗さが発生
しない。したがって、例えば回折型光学素子に本発明を
適用した場合に、スカルプチャーハイトができず、面粗
度が低下による光の散乱を防ぐことができる。
数の傾きを持つ直線により構成されている曲面レリーフ
形状に対応する金型成形面に対してバイトを切り込む際
に、該バイトの動く方向を、加工回転軸方向に限定して
いるので、バイト先端R面の幾何学的形状によってもた
らされるスカルプチャーハイトによる表面の粗さが発生
しない。したがって、例えば回折型光学素子に本発明を
適用した場合に、スカルプチャーハイトができず、面粗
度が低下による光の散乱を防ぐことができる。
【0052】請求項12によるときは、回折型光学素子
の周辺領域のレリーフ形状に対応する金型成形面の周辺
領域を、バイトの直線面部分により旋削加工された1つ
の直線により形成しているので、1回の切り込みで加工
を行うことができて加工プログラムを簡略化することが
でき、加工時間を短縮することができる。
の周辺領域のレリーフ形状に対応する金型成形面の周辺
領域を、バイトの直線面部分により旋削加工された1つ
の直線により形成しているので、1回の切り込みで加工
を行うことができて加工プログラムを簡略化することが
でき、加工時間を短縮することができる。
【図1】 本発明の実施形態に係る金型製造方法の構成
を模式的に示す図。
を模式的に示す図。
【図2】 加工機の構成を模式的に示す図。
【図3】 ダイヤモンドバイトによる切り込み形態を模
式的に示す図。
式的に示す図。
【図4】 回折型光学素子の光軸に対する中央領域と周
辺領域に対応する金型の構成を模式的に示す図。
辺領域に対応する金型の構成を模式的に示す図。
【図5】 先端R面の小さなバイトで加工した場合のス
カルプチャーハイトを示す図。
カルプチャーハイトを示す図。
【図6】 先端R面の大きなバイトで加工した場合のス
カルプチャーハイトを示す図。
カルプチャーハイトを示す図。
【図7】 先端Rの大きなバイトで加工した場合の回折
光学素子の要部形状を拡大して示す図。
光学素子の要部形状を拡大して示す図。
【図8】中心から数えてI番目の格子透過面形状を表す
模式図。
模式図。
【図9】バイト先端の点接触による加工の原理を示す説
明図。
明図。
【図10】バイト線接触による加工の原理を示す説明
図。
図。
1 ワーク 2 ダイヤモンドバイト 3 先端R面 4 直線面 5 曲面レリーフ形状 6 直線群形状 7 格子透過面形状
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向井 弘 大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 大森 滋人 大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内
Claims (12)
- 【請求項1】 レンズ作用を有する回折光学素子におい
て、リング状のレリーフ形状をした複数の回折格子の、
回折光を透過させるために設けられた透過面の断面形状
が、順次連結した略等しい長さの複数の直線で構成され
ており、この直線は他の回折格子の透過面断面形状を構
成する直線とは長さが異なる事を特徴とする回折光学素
子。 - 【請求項2】 前記透過面断面形状を構成する直線の数
は、位相関数により定まる曲線の曲率半径と、回折格子
間隔及び回折格子高さとで決められる事を特徴とする請
求項1に記載の回折光学素子。 - 【請求項3】 前記透過面断面形状を構成する直線の数
は、以下の条件式範囲によって定められる事を特徴とす
る請求項2に記載の回折光学素子、 〔r−√{r2−(d2+h2)/4}〕/(h×4/1
00)≦N≦ 〔r−√{r2−(d2+h2)/4}〕/(h×1/1
00) 但し、 N:透過面断面形状を構成する直線の数 d:回折格子間隔 h:回折格子高さ r:位相関数により定まる曲線の曲率半径 である。 - 【請求項4】 前記透過面断面形状を構成する直線の数
は、前記回折光学素子周辺部付近では1となる事を特徴
とする請求項1に記載の回折光学素子。 - 【請求項5】 前記透過面断面形状を構成する直線の数
は、以下の条件式範囲においては1となる事を特徴とす
る請求項1に記載の回折光学素子、 d≦75μm 但し、 d:回折格子間隔 である。 - 【請求項6】 レンズ作用を有する回折光学素子におい
て、リング状のレリーフ形状をした複数の回折格子の、
回折光を透過させるために設けられた透過面の断面形状
が、順次連結した同一半径の複数の円の円周の一部で構
成されており、その円の数は、その円の半径と、位相関
数により定まる透過面断面形状の曲率半径と、回折格子
間隔及び回折格子高さとで決められる事を特徴とする回
折光学素子。 - 【請求項7】 前記透過面断面形状の加工点数は、以下
の条件式によって定められる事を特徴とする請求項6に
記載の回折光学素子、 N=〔√(h2+d2)/√{sh(2R−sh)}〕
(1−R/r)+1 但し、 N:透過面断面形状の加工点数 d:回折格子間隔 h:回折格子高さ r:透過面断面形状の曲率半径 R:前記円の半径(加工を行うバイトの先端半径) sh:スカルプチャーハイト である。 - 【請求項8】 前記透過面断面形状を構成する前記順次
連結した同一半径の複数の円の円周の一部は、前記回折
光学素子周辺付近でその軌跡が略直線となる事を特徴と
する請求項6に記載の回折光学素子。 - 【請求項9】 前記透過面断面形状を構成する前記順次
連結した同一半径の複数の円の円周の一部は、以下の条
件式範囲においてその軌跡が略直線となる事を特徴とす
る請求項6に記載の回折光学素子、 d≦40μm 但し、 d:回折格子間隔 である。 - 【請求項10】 表面に微細なレリーフ形状を有し且つ
少なくとも1つのレリーフ形状が複数の傾きを持つ直線
により構成されている樹脂成形品の成形用金型を、数ミ
クロンオーダーの先端R面を有し且つ該先端R面に連続
する直線面を有するバイトを用いて旋削加工する金型の
製造方法であって、 前記樹脂成形品の複数の傾きを持つ直線により構成され
ているレリーフ形状に対応する金型成形面を、前記バイ
トの直線面部分により旋削加工し、これによって得られ
た直線部分を複数、順次角度を異ならせて連続させるこ
とにより形成することを特徴とする金型の製造方法。 - 【請求項11】 前記樹脂成形品の複数の傾きを持つ直
線により構成されている曲面レリーフ形状に対応する金
型成形面に対してバイトを切り込む際は、該バイトを加
工回転軸方向にのみ移動させることを特徴とする請求項
10に記載の金型の製造方法。 - 【請求項12】 前記樹脂成形品は光軸近傍の中央領域
に対して周辺領域での格子間隔が小さく且つ該周辺領域
に1つの直線により構成されたレリーフ形状が形成され
た回折光学素子であり、前記周辺領域のレリーフ形状に
対応する金型成形面の周辺領域を、バイトの直線面部分
により旋削加工された1つの直線により形成したことを
特徴とする請求項10に記載の金型の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP9101704A JPH10293205A (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | 回折光学素子及び金型の製造方法 |
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JP9101704A JPH10293205A (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | 回折光学素子及び金型の製造方法 |
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JPH10293205A true JPH10293205A (ja) | 1998-11-04 |
Family
ID=14307709
Family Applications (1)
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JP9101704A Pending JPH10293205A (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | 回折光学素子及び金型の製造方法 |
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JP (1) | JPH10293205A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000231011A (ja) * | 1999-02-09 | 2000-08-22 | Sharp Corp | 光学素子およびその製造に用いるスタンパ |
JP2008052049A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Ricoh Co Ltd | 部材および光学素子の製造方法 |
JP2009151924A (ja) * | 2000-10-02 | 2009-07-09 | Konica Minolta Holdings Inc | 工具及び金型の製造方法 |
US7645072B2 (en) | 2004-05-12 | 2010-01-12 | Thk Co., Ltd. | Rolling machine element |
JP2012230388A (ja) * | 2006-04-28 | 2012-11-22 | Corning Inc | モノリシックオフナー分光器 |
JP2013539067A (ja) * | 2010-08-11 | 2013-10-17 | フラウンホーファー・ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デア・アンゲヴァンテン・フォルシュング・エー・ファウ | 表面構造、フレネルレンズ及び表面構造を形成するための工具 |
JP5445128B2 (ja) * | 2007-03-23 | 2014-03-19 | コニカミノルタ株式会社 | 光学素子及び光学素子用金型の加工方法 |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7257877B2 (en) * | 2003-06-30 | 2007-08-21 | Nidec Sankyo Corporation | Grating forming method and manufacturing method for master member for manufacturing molding die |
CN100463775C (zh) * | 2004-03-04 | 2009-02-25 | 精工爱普生株式会社 | 微细结构元件的制造方法及其应用 |
US9180524B2 (en) * | 2007-08-06 | 2015-11-10 | 3M Innovative Properties Company | Fly-cutting head, system and method, and tooling and sheeting produced therewith |
JP5104220B2 (ja) * | 2007-11-02 | 2012-12-19 | 住友電気工業株式会社 | 回折光学素子およびその製造方法 |
JP5731811B2 (ja) * | 2010-12-15 | 2015-06-10 | キヤノン株式会社 | ブレーズ型回折格子の製造方法及びそのための型の製造方法 |
JP6032869B2 (ja) * | 2011-03-10 | 2016-11-30 | キヤノン株式会社 | ブレーズ型回折格子 |
EP2662205B1 (en) | 2012-05-11 | 2020-06-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Laminated diffraction optical element and production method thereof |
DE102012023025A1 (de) | 2012-11-23 | 2014-05-28 | Rodenstock Gmbh | Erzeugung mikrostrukturierter Brillengläser mittels Transferschicht |
TWI646091B (zh) | 2012-12-28 | 2019-01-01 | 日商衛斯克慧特股份有限公司 | 鹽類及晶形 |
DE102015120853B3 (de) * | 2015-12-01 | 2017-04-27 | Friedrich-Schiller-Universität Jena | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines optischen Bauteils mit mindestens drei monolithisch angeordneten optischen Funktionsflächen und optisches Bauteil |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57161843A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-05 | Canon Inc | Focusing glass |
US5161059A (en) * | 1987-09-21 | 1992-11-03 | Massachusetts Institute Of Technology | High-efficiency, multilevel, diffractive optical elements |
US5589983A (en) | 1993-12-29 | 1996-12-31 | Eastman Kodak Company | Method of manufacturing a diffractive surface profile |
-
1997
- 1997-04-18 JP JP9101704A patent/JPH10293205A/ja active Pending
-
1998
- 1998-04-17 US US09/062,531 patent/US6590709B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000231011A (ja) * | 1999-02-09 | 2000-08-22 | Sharp Corp | 光学素子およびその製造に用いるスタンパ |
JP2009151924A (ja) * | 2000-10-02 | 2009-07-09 | Konica Minolta Holdings Inc | 工具及び金型の製造方法 |
JP4661961B2 (ja) * | 2000-10-02 | 2011-03-30 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 工具及び金型の製造方法 |
US7645072B2 (en) | 2004-05-12 | 2010-01-12 | Thk Co., Ltd. | Rolling machine element |
JP2012230388A (ja) * | 2006-04-28 | 2012-11-22 | Corning Inc | モノリシックオフナー分光器 |
JP2013231984A (ja) * | 2006-04-28 | 2013-11-14 | Corning Inc | モノリシックオフナー分光器 |
JP2008052049A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Ricoh Co Ltd | 部材および光学素子の製造方法 |
JP5445128B2 (ja) * | 2007-03-23 | 2014-03-19 | コニカミノルタ株式会社 | 光学素子及び光学素子用金型の加工方法 |
JP2013539067A (ja) * | 2010-08-11 | 2013-10-17 | フラウンホーファー・ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デア・アンゲヴァンテン・フォルシュング・エー・ファウ | 表面構造、フレネルレンズ及び表面構造を形成するための工具 |
US9880326B2 (en) | 2010-08-11 | 2018-01-30 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foederung Der Angewandten Forschung E.V. | Surface structure and fresnel lens and tool for production of a surface structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6590709B1 (en) | 2003-07-08 |
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