JP4724663B2 - 光学部品用型 - Google Patents

Description

（発明の分野）
本発明は概して、表面を製造しおよび／または精錬のためのシステムおよび方法に関し、同様にこのシステムおよび／または方法を使用して製造されたデバイスにも関する。さら詳しくは、このシステムおよび方法は、レーザー削磨処理を使用する高精度光学レンズ型を製造するために使用され得る。

（発明の背景）
現在、デバイスを製造する型の使用は、従来よく知られた処理法である。しかしながら近年では、光学レンズの生産においては光学機器の製造者によって、精密な型の鋳造が使用されて来た。１以上の光学画像を組み込むデバイス、光学電気通信、および光学データ記憶技術は次第に普及している。これらの多くの製品は１以上の光学レンズを使用する。結果的に、様々なデバイスで使用される光学レンズが可能な限り精密にそれらの設計仕様書を満たすことが強く望まれている。また、レンズが市場で望まれる値段であり得るようにレンズの生産において経済的に実現可能な製造を維持することも望まれ得る。

高性能な光学機器に対する需要が大きくなるにつれて、デバイスはより小さく、またより精密になる。その結果として、これらのデバイスは要求性能を満たすために、高精度光学レンズの製造に困難性が要求される。例えば、ブルーレイ（Ｂｌｕ−Ｒａｙ）光学ストレージのスタンダードは、レッドレーザー光を使用する現在のスタンダード（ＣＤ，ＤＶＤ）に反して、多くのデータが光学ストレージディスク上に記憶されることを許容するために、短波長レーザー（ブルーレーザー）を使用する。この短波長レーザーは、望ましくはその表面上に最小の不完全部分を有する、より小さく、かつより精密なレンズを要求する。

高精度のレンズを製造する現在の方法は、図１Ａおよび図１Ｂに示され、硬質の型材料１に型キャビティ２を形成する工程を包含し、型キャビティ２が要求される光学レンズ幾何のレンズ設計を満たす。型キャビティ２は一般的に、設定されたカービングアルゴリズム１６（例えば、図１Ａ，図１Ｂ，図２に示される）を行う移動式アーム１４またはダイヤモンド回転ポイント１２（図２に示される）に付随する少なくとも１つのダイヤモンド研削ホイール１０（図１Ａおよび１Ｂに示される）を使用して研がれおよび／または型材料１から切除される。最後の型を仕上げると、光学レンズ（図１に示されてない）を形成するために、光学レンズ材料が型の内側に配置され、高温高圧下で要求通りにプレスされる。当業者が認識すべきは、光学レンズを形成するために、最後に仕上げられた型とともに、他の方法が使用され得るということである。

上述の従来技術の方法を使用すると概して、約±０．１ミクロンの設計精度を達成することが可能である。しかしながら、研削／切断の工程は、高精度の光学レンズ（例えば、ブルーレイ基準に要求されているもの）により要求されるナノメーターおよびナノメーターに準ずる精度を満たさない型キャビティの表面誤差を導入する。図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、表面誤差は、移動アームの軸１４の好ましくない屈曲および軸１４および／または研削ホイール１０の振動の結果生じる。図２に示されるように、同様な影響が、シャフト２０および／またはダイヤモンド回転ポイント１２の屈曲および振動により生じ得る。さらに、好ましくない不良は、回転ポイントのキャビティ表面インターフェース２４において温度または圧力で誘導された変化により生じ得、同様に機械的な製造工具（図２に示されていない）固有の不正確さにより生じ得る。さらに、研削ホイール／回転ポイントを長期間使用した後には、磨耗し、および正確でなくなり得、それらを取り替え、その型の特別な機械加工に望ましくない製造コストを導入する。

さらに、キャビティ３２を有する光学レンズ型３１は、少なくともキャビティ３２（図３に示されていない）上の薄膜３３の適用で要求通り仕上がり得る。薄膜の適用は、例えば、プレス工程中に、光学レンズ材料および型３１間の好ましくない接着を防止し得る。しかしながら、薄膜の適用は、さらに、薄膜表面上の好ましくないうねりを導入し得、それによって高精度レンズの製造工程にさらなる誤差を導入する。

光学レンズ製造において誤差を減少することを目指す現在の手段は一般的に、上述のように、不正確な光学レンズが生産される光学レンズ型の製造を含む。その後、光学素子製造者は、例えばレーザー干渉計でなされた計測から確認された表面誤差を取り除くためにレンズ表面を手で磨く。他にさらに複雑で自動化された方法、例えば、ニューヨークのロチェスターにあるＣＯＭ（Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃｓ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）によって発展されたｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｌｏｇｉｃａｌ ｆｉｎｉｓｈｉｎｇのような方法が存在するが、これらの処理方法は、レンズ上に好ましくないさらなる表面誤差を導入し得、一般的に高機能な光学デバイスにおいて要求されるナノメーターおよびサブ−ナノメーターの精度を達成しない。

（発明の要旨）
本発明は、高精度表面の形状を改善する方法において具現化され、その表面上に外形を有する材料のブロックを提供する工程、要求された外形の形状から離れた形状から及ぶ材料により生じる外形の表面誤差を計測する工程、およびその外形から広がる材料を切除するために、その誤差部分上にパルスレーザービームを作用することによって外形の表面の誤差を修正する工程を包含する。

さらなる実施形態では、材料のブロックは型であり、その形状はキャビティであり、および要求されたキャビティの形状からはなれたキャビティに及ぶ型材料は表面（表面）の誤差の原因になる。代替的には、表面誤差は先行の機械加工工程による加工の痕跡であり得る。

本発明の他の実施形態では、その誤差が要求通りに修正された後に、薄膜材料がその外形上に沈着される。代替的には、その薄膜材料は、その誤差が計測および修正される前に、その外形上に沈着され、外形の表面誤差を計測することによって、薄膜表面から広がりおよび要求される外形から離れた材料の一部によって生じる表面誤差を計測する。パルスレーザービームは誤差上に作用され、薄膜表面から外れ要求される外形の形状から離れる材料の一部を切除する。代替的には、その表面の外形を有する型材料の一ブロックおよび外形上に沈着された薄膜材料は、上述のように薄膜材料を沈着せずに提供され得る。

代替的な実施形態では、要求されるレンズ形状からずれたレンズ表面から広がるレンズ材料によりその表面に生じる表面誤差を有する光学レンズが提供され、その表面誤差が計測された後、要求されるレンズ形状とそのレンズ表面にあるレンズ材料を要求通りに切除するために、その誤差上にパルスレーザービームを照射することによって修正される。さらなる実施形態では、光学レンズの要求されたレンズ形状からずれたそのレンズ表面から広がるレンズ材料は実質的に、その誤差上にパルスレーザービームを照射する工程に先行して、実質的に光学的な吸収材によって覆われる。

本発明のさらなる例示的な実施形態は、規定の表面の設計形状からずれる高精度表面の一部からデバイス材料を切除することによってデバイスの高精度な表面の形状を向上するためのレーザー加工システムである。このレーザー加工システムは：レーザー光のパルスを発生させるためのパルスレーザー源；レーザー光のパルスのビームパスに配置されるシャッター；ビームスポットにレーザー光のパルスを集めるためにビームパス中に配置された光学素子；ビームスポットがデバイスの高精度表面上で走査されるように、デバイスを固定および制御可能に移動するために接続されたデバイス；およびプロセッサ、を有する。レーザー光のぞれぞれのパルスは規定のピーク波長、加工エネルギーレベルに等しいパルスエネルギー、約１ナノ秒より狭い規定のパルス幅を有する。このデバイスマウントは：３つの直交線形並進台；ビームスポットにおけるレーザー光のパルス伝播方向に直交するΘ軸周りにデバイスを回転するために３つの直交線形並進台に接続されたΘ回転台であって、該Θ回転台が、実質的に１８０°の角度より大きくデバイスを回転することを許容する台；Θ軸に直交するΦ軸周りにデバイスを回転するためにΘ回転段台に接続されるΦ回転台であって、Θ回転台が回転するのと同様に該Φ軸が変化するΦ回転台；およびデバイスを固定するためにΦ回転台と接続されるホルダー、を包含する。プロセッサは：レーザー光のそれぞれのパルスが高精度表面からデバイス材料の切除深さまで切除するための、加工エネルギーレベルおよびビームスポットの直径におけるレーザー光のパルスのパルスエネルギー；および規定表面の設計形状からずれる高精度表面の一部が複数のレーザーパルスによって照射されるための、シャッターおよびデバイスマウント、を制御する。

しかし、本発明のもう１つの実施形態は、レーザー加工システムで使用する多位置インサイチュ診断装置である。多位置インサイチュ診断装置は：多位置インサイチュ診断シャトル；多位置インサイチュ診断シャトルに接続された対物レンズ；および、多位置インサイチュ診断シャトルに接続された前方向ビーム配置カメラ、を有する。多位置インサイチュ診断シャトは：第１のシャトル位置において、対物レンズはレーザー加工システムのレーザー光を表面上のビームスポットに集めるために、レーザー加工システムのビームパス中に配置されるように；および第２のシャトル位置において、前方向ビーム配置カメラがビームパスと同一直線上に配置され、多位置インサイチュ診断シャトルが第１の位置である場合に、ビームスポットの位置に対応するデバイスの表面を映像化するように、配置される。これは、表面上のレーザー加工システムの初期のビーム配置を決定するための配置映像を作る。

しかし、本発明のさらなる例示的な実施形態は、短波長光使用用の非球面および／または非対称なレンズにより改善される。非球面レンズは：約１μｍより小さい第１の表面の最大ずれと規定の第１の非球面の表面の設計形状を整合させる第１の非球面の表面形状を有する第１の屈折光表面；および第１の屈折光表面に反する第２の屈折光表面であって、該第２の屈折光表面が約１μｍより小さい第２の表面の最大ずれと規定の第２の表面の設計形状を整合させる第２の表面形状を有する屈折光表面、を有するレンズ材料で形成される。

しかし、本発明のさらなる例示的な実施形態は、短波長の非球面レンズ、短波長の非対称レンズ、および／または微細構造のための圧縮用の型が向上する。圧縮用の型は型材料からなる型体を有する。型体は、規定の非球面表面の設計形状と約１μｍより小さい型表面の最大ずれを整合させる非球体型表面形状を有する型表面を有する。

さらにもう１つの本発明の例示的な実施形態は圧縮用の型のための向上されたリリースフィルムである。このリリースフィルムは、圧縮用の型の型表面上で形成されるリリースフィルム材料有する。リリースフィルム材料のこの開放表面（型表面と反対）は、規定表面の設計形状と約１μｍより小さい最大ずれを整合させる開放表面の形状を有する。

本発明のさらなる実施形態は、外形はキャビティである型の表面上の外形を研削／切断する工程も含み得、および外形を研削／切断する工程は、要求されたキャビティ形状からずれたキャビティに及ぶ型材料部分を原因とするキャビティ表面誤差を導入する。

前述の概要説明および次に示す詳細な説明は本発明の例として示され、本発明を限定するものではないということを理解すべきである。

本発明は、添付図面とともに読まれる場合に、次の詳細な説明により最もよく理解される。従来技術により、図中に示された様々な外形が一定比率ではないということを強調しておく。逆に、様々な外形の単位は、明確化のため、任意に拡張されまたは縮小される。次に示す図は図面に含まれる。

（発明の詳細な説明）
本発明の一実施形態は、概して、実際の表面の形状および材料の高精度表面の要求される表面形状の相互間の形状整合を改善するために、材料表面上の好ましくない外形のレーザー切除に向ける。これらの望ましくない外形は、例えば、初期の表面形状を形成するために使用される回転または研削の工程中に生じる工具の痕跡のような欠損を有し得る。さらなる実施形態では、材料は光学型であり得、および外形は光学型キャビティにおける好ましくない表面うねりであり得る。しかしながら、当業者は、請求の範囲に定義されるように、本発明から逸脱することなく、明細書中に開示される１以上の実施形態を用いて、高度精度のために、他の様々な表面が切除され得ることを理解すべきである。

ここで、図面を構成する様々な図を通して、同じ参照番号が同じ要素に言及するこれらの図面を参照すると、図４には、いくらかの製造工程を通して本発明の例示の実施形態が示される。図４Ａ中に示される工程では、型材料４１の一つのブロックを提供する。型材料４１は概して、望ましくは低い温度膨張、高い熱伝導、耐酸化性、および実質的に低い気孔率を有する任意の硬質な物質であり得、これは例えば、タングステンカーバイト、サーメット（例えば、１以上のＴｉＮ，ＴｉＣ，Ｃｒ_２Ｏ_３，およびＡｌ_２Ｏ_３から成る）、セラミック（例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３，ＳｉＣ，ＺｒＯ_２，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＴｉＮ，ＴｉＣ，およびＢＮ）、金属（例えば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｗ，Ｔａ，Ｓｉ，またはそれらの合金）、固形状カーボン物質（例えば、ダイヤモンド、非結晶ダイヤモンド、またはガラス状カーボン）、ガラス、またはサファイアなどである。

その後、キャビティ４２は、例えば図１から図３について説明された研削および切除工程を包含し得る１以上の工程によって型材料の表面４１上に形成され、さらにこの工程は１以上のイオンビーム、化学エッチング、およびプラズマエッチングを包含し得る。キャビティ４２は、要求されたレンズの形状４０に実質的に一致するように形成されることが望まれるが、このレンズ形状４０は、上述の従来技術の工程において低精度で形成されるキャビティ表面誤差４９を伴う。

図４Ｂは、レーザー切除工程に先行して、型材料中に形成されるキャビティ４２およびキャビティ上のキャビティ表面の誤差４９を有する型材料４１を示す。レーザー切除工程に先行して、キャビティ表面誤差４９は高精度検出装置（図４に示されていない）によって検出および測定され、この検出装置は、例えば、レーザー干渉計、白色干渉計、線形可変変位変成器、または例えば、走査プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）、走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、近接場走査光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）、せん断力顕微鏡（ＳｈＦＭ）のようなＳＰＭ（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｐｒｏｂｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）のいずれの形式であり得る。

一般的に、これらの誤差部分は、キャビティの要求形状からずれたキャビティに望ましくなく及ぶ型材料部分である（たとえば、所望形状上のうねり）。高精度検出装置はキャビティの表面４２上の全ての誤差４９を本質的にマッピングし得る。誤差４９の検出に続き、レーザービーム４５が、キャビティの表面誤差４９のうち第１のものの上に配置され、ここの上のレーザー源（示されていない）は、少なくとも１つの光のパルス、および望ましくは複数の重複するパルスを有するレーザービーム４５を提供するために起動され、ビームは、キャビティ４２と要求されたレンズの形４０にある型材料を切除し、これによって誤差が修正される。その後、レーザービーム４５は、規定のアルゴリズムにより、キャビティの表面誤差４９のうちさらに１つの上に再配置され、その上で、レーザー源が起動し、さらなる誤差を切除するのが望ましい。この操作は、図４Cに示されるように、キャビティ４２の表面が、要求されるレンズの形状４０に整合するために研磨されるまで繰り返される。

レーザービーム４５を発生するために使用されるレーザー源は、例えばフェムト秒レーザーまたはピコレーザーのような任意の超高速短パルスレーザーであり得る。このレーザー源は、レーザー加工のアプリケーションに使用される代表的な任意の種類の固体状態のゲイン媒体を有し得るのが好ましく、これは例えば、Ｃｒ：ＹＡＧ（ピークの基本波長、λ_ｆ＝１５２０ｎｍ）；Ｃｒ：苦土カンラン石（λ_ｆ＝１２３０〜１２７０ｎｍ）；Ｎｄ：ＹＡＧおよびＮｄ：ＹＶＯ４（λ_ｆ＝１０６４ｎｍ）；Ｎｄ：ＧｄＶＯ４（λ_ｆ＝１０６３ｎｍ）；Ｎｄ：ＹＬＦ（λ_ｆ＝１０４７ｎｍおよび１０５３ｎｍ）；Ｎｄ：ガラス（λ_ｆ＝１０４７〜１０８７ｎｍ）；Ｙｂ：ＹＡＧ（λ_ｆ＝１０３０ｎｍ）；Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ（λ_ｆ＝８２６〜８７６ｎｍ；）；Ｔｉ：サファイア（λ_ｆ＝７６０〜８２０ｎｍ）；およびＰｒ：ＹＬＦ（λ_ｆ＝６１２ｎｍ）である。これらの固体状態のゲイン媒体は、標準光学ポンプシステムを使用してポンプされ得、このシステムは例えば、フラッシュランプ、エルビウムドープファイバーレーザー、およびダイオードレーザーのようなシステムであり、この出力パルスは、固体状態ゲイン媒体に直接接続され得、および固体状態ゲイン媒体をポンプするために使用される前に、ハーモニック発電を起こし得る。固体状態ゲイン媒体（複数のメディア）は、レーザーオシレータ、単一パス増幅器、および／またはマルチプルパス増幅器のうち１以上として作動するために構成され得る。この要素は、レーザー光を実質的に並行にするための光学素子も有する。レーザー源は、ほとんどフーリエ変換限界のパルスを発生することが望ましい。超高速レーザー源は、これらのパルスが約１ｎｓより小さい（代表的には、５０ｐｓ未満）間隔を有し得ることが望まれ得る。切除工程用の超高速短パルスレーザーの使用は、型のキャビティの温度変形を避けるのが望ましく、照射原子の電子をストリッピング（本質的には、ナノメーターおよび準ナノメーターの精度を有する光波を蒸発する）することによる好ましくないうねりを取り除くのに役に立ち、実質的にはナノメーターからサブナノメータの範囲のうねりを消去する。代替的には、このレーザー源は、エキシーマーレーザーシステム（例えば、ＸｅＣｌ，λ_ｆ＝３０８ｎｍ；ＫｒＦ，λ_ｆ＝２４８ｎｍ；ＡｒＦ，λ_ｆ＝１９３ｎｍ；またはＦ_２，λ_ｆ＝１５７ｎｍ）、色素レーザーシステム（例えば、７−ジエチルアミノ−４−メチルクマリン、λ_ｆ＝４３５〜５００ｎｍ；安息香酸，２−［６−（エチルアミノ）−３（エチルイミノ）−２，７−ジメチル−３Ｈ−キサンテン−９−イル］−エチルエステル、モノヒドロクロライド、λ_ｆ＝５５５から６２５ｎｍ；４−ジシアンメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン、λ_ｆ＝５９８〜７１０ｎｍ；または２−（６−（４−ジメチルアミノフェニル）−２，４−ネオペンチレン−１，３，５−ヘキサトリエニル）−３−メチルベンゾチアゾリウム 過塩素酸、λ_ｆ＝７８５〜９００ｎｍ）、またはレーザー加工アプリケーションにおいて使用される他のレーザーシステムを有する。

キャビティ表面の好ましくない酸化を防止するために、レーザー切除工程は不活性雰囲気において達成され得る。この不活性雰囲気は、レーザー切除工程中に型表面の酸化の可能性を減らすために選択され、Ｎ_２またはＡｒのような希ガスを有し得る。代替的には、Ｎ_２、Ａｒ，Ｏ_２、空気、ＣＦ_４、Ｃｌ、Ｈ_２、またはＳＦ_６のようなアシストガスは、レーザー照射中にプラズマを形成することによって、切除工程を助けるために使用され得る。

上述の切除工程の前に、レーザーは特定の材料用にキャリブレーションされ得る。このキャリブレーション工程は、材料ブロックを提供する工程、材料のブロックの表面上にレーザーを集中させる工程、規定の最小パワーで光のパルスを適用する工程、材料表面が要求通り一定の深さにまで切除されるまで（すなわち、切除閾値を発見するまで）、光のパルスのパワーを強める工程含み得る。その後、キャリブレーション工程において得られたこの切除閾値パワーは、本発明の切除工程において使用され得る。例示の実施形態では、切除閾値より若干大きいパワーを有するパルスは、型から望まない材料を取り除くために使用される。

例えば、上述のように、実質的にレンズの形状と整合するキャビティ４２を有する型材料４１はさらに、キャビティ４２上に薄膜材料を有するように操作され得る。上述のように、図３に関しては、薄膜３３は、光学レンズの製造用の型プレス工程において、レンズ材料（図３に示されていない）が型３１に接着することを防止するために、少なくともキャビティ３２の表面上に形成されるのが望ましい。上述のように、従来技術による薄膜沈着は、好ましくない薄膜表面誤差およびうねり（図３に示されていない）を存在させ得、これは、存在するキャビティ表面誤差を増大し得、これにより、薄膜表面上にさらに広い表面うねりさえも存在させる。本発明による薄膜の適用は、しかしながら、薄膜が存在するレーザー加工された型キャビティ表面の向上した形状正確性により、このような誤差およびうねりの形成を防止し得る。

本発明のさらなる実施形態では、薄膜は例えば金属または１以上のニッケル、チタン、ニオビウム、バナジウム、モリブデン、プラチニウム、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、レニウム、タングステン、およびタンタルを有する合金から形成され得る。さらに、薄膜は、物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、レーザービーム蓄積法、または電気メッキを使用して適用され得る。一般的には、規定の厚みを有する薄膜は、存在する表面の外形を整合するために適用され、これにより要求されるレンズの形状に整合するのが好ましい。１つの実施形態では、規定の薄膜の厚さは、例えば１ミクロンから５ミクロンの範囲に及び得る。当業者は、代替の薄膜材料が、それぞれの特定のアプリケーションの用に使用され得、そのアプリケーションにおいて、型を加工され得る光学レンズ材料に依存することを認識し得る。代替的には、薄膜は要求されず、および省かれ得る。

図５は、本発明の代替的な実施形態を示し、図中、薄膜はレーザー切除工程の前に適用されている。この実施形態では、キャビティ表面誤差４９をもつキャビティ４２を有する型材料４１が与えられ、離形材料５３の薄膜は、少なくともキャビティ４２の表面上に形成される。薄膜５３は、上述の１以上の工程を使用して形成され得る。薄膜キャビティ５２の形成は、薄膜５３の形成においてそもそも備わっており、この薄膜キャビティ５２は１以上の薄膜表面誤差５９を有する。一般的に、これらの誤差部分は、キャビティの要求形状（例えば、要求された凹形上のうねり）からずれた薄膜キャビティに望ましくなく及ぶ離形材料によって生じる。薄膜表面誤差５９は、薄膜５３に内在するキャビティ表面誤差４９の存在によって形成され得、それはたとえば、製造の不正確さまたはいくつもの環境条件によって形成される。得られた薄膜キャビティ５２は、要求されるレンズ設計５０に望ましく一致していないことが見られ得る。

薄膜離形層５３における誤差５９の修正前に、誤差５９は、高精度検出装置（図５中に示されていない）で検出され、計測され得、これは例えば、レーザー干渉計、白色光干渉計、線形可変変位変成器または様々な形式の走査プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）（例えば、走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、近接場走査型光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）、せん断力顕微鏡（ＳｈＦＭ））であり得る。この高精度検出装置は、薄膜キャビティ５２の表面上のすべての誤差５９を実質的にマッピングし得るのが望ましい。誤差５９の検出に続いて、レーザービーム５５は、少なくとも１の光パルス（望ましくは、複数のオーバーラッピングパルス）をリレーズすることによってレーザービーム５５を発生するためにレーザー源（示されていない）を起動する薄膜表面誤差５９の第１の誤差上に配置されるのが望ましく、要求されるレンズ設計５０からずれたキャビティ５２に及ぶ離形材料部分を切除し、これによりその誤差を修正する。その後、レーザービーム５５はさらなる誤差を要求通り切除し得るように、規定のアルゴリズムにより、キャビティ表面誤差５９のうちさらにもう１つ誤差の位置上に再度配置され、ここで、レーザー源が起動される。図５Ｅに示されるように、この工程では、確認された表面誤差を実質的に取り除くために、薄膜キャビティ５２が磨かれ、これによりキャビティ５２と要求されたレンズの設計５０を整合させるまで繰り返される。上述のように、レーザー源は一般的に任意の超高速短パルスレーザー（例えば、フェムト秒レーザーまたはピコ秒レーザー）であり得る。

図６は、さらに本発明の実施形態を示すが、ここでは、型キャビティ４２の表面が、アルゴリズム６６のパスに沿ってキャビティ表面誤差４９を要求通りに修正するために、例示的なパスのアルゴリズムにより移動する場合に、実質的に直角の入射角を保持するように、レーザービーム６５が、型キャビティ４２の表面に関して調節される。代替的には、レーザービーム６５は一般的に、そのパスに沿って移動される場合に、型キャビティ４２の表面に対し任意の好ましい入射角で固定され得る。例えば、図６Ｃに示されるように、レーザービーム６５は、型４１の回転軸６０に対して平行に向けられ得る。図６Ｃ中に示される例示の実施形態においては、レーザービーム６５の偏光は、刺激されたＷｏｏｄｓ異常による、表面のレーザー加工段階の表面の粗さの増加可能性を減少するために変化し得る。

図６Ａは、例示的なパスアルゴリズム６６に従って、レーザーパス６４に沿って移動するレーザービーム６５（ビームスポットとして示される）とともに型キャビティ４２（減少勾配として示される）を上から見た平面図を示す。レーザーパス６４は、一定周期で漸次早くなるそのパスのポイントに沿って、レーザービーム６５のビームスポットが漸次透き通る想像画像を伴ったレーザーの動きを示している。レーザービーム６５の漸次透き通る想像画像は、さらに、要求される数の重複短パルスビームが、レーザーパス６４に沿った任意の点における型キャビティ表面上に放射されることを示し得る。図６Ａに示されるように、このレーザーは要求されるパスをスイープし得、ここで、要求されるパスの一部に沿って、連続パルスにより切除される範囲に望ましい重複が生じるように、レーザーは１ビットの短パルス（パルス間の円周距離）を放射するように操作される。このビットは、典型的には、それぞれのパルスによる削除領域の幅の１／２以下であるように選択され、望ましくは１／３幅以下、または好ましくは１／１０幅以下であるように選択される。

本発明の一実施形態では、型キャビティ４２は、実質的に円状に対称的であり、レーザービーム６５は、実質的に要求形状４０に達するように、型キャビティ４２中の誤差を要求通りに修正するために使用され得る。表面形状における誤差は、しばしば実質的に円状対称であり得、特に、誤差が型キャビティを研削するかまたは切断するかのどちらかによって生じる工具の痕跡である場合にはそうであるということに注目されたい。これら工具の痕跡は、同心円に近づくように十分に近くに集められたリング状の螺旋パスを伴うのが典型的である。それゆえ、これら誤差の修正は、時計回りの方向または半時計回りの方向のうち１つの方向（例えば、切除パス６４に沿って）に、実質的に円状対称の型キャビティ４２の外周に沿って、レーザービーム６５のビームスポットを規定の回転速度で動かすことによって達成され得る。レーザー源（示されていない）はその後、キャビティの外周に沿って、レーザービーム６５として光パルスを適用するために規定の周波数で起動され得、ここで、連続的に適用されたパルスにより切除された領域の中心は、規定の円周距離の分だけ離れる。この規定の円周距離は、例えば、レーザービーム６５による切除領域の直径未満であるのが代表的であり、それぞれのパルスに対して切除領域の直径の１／２以下でもあり得る。この切除工程は、実質的に円状対称型キャビティの外周に沿った誤差が修正されるまで、型キャビティの現在の外周において繰り返され得る。その後、型またはレーザーのビームスポットのどちらかが、ビームスポットを実質的に円状対称の型キャビティの新たな外周の周りを移動させるように、規定の半径距離の分だけ高速で移動され得る。この新たな外周は、小さい方の外周、または大きい方の外周のどちらかであり得る。この工程は、型キャビティ中の誤差部分が要求通りに切除されるまで繰り返され得る。

本発明のさらなる実施形態においては、レーザー源を起動させる規定の周波数は、連続的に適用されたパルスにより切除される領域の中心間の規定の円周方向の距離が実質的に様々な外周のそれぞれに対して一定値を保持させるように、それぞれの円周に対する規定値に変化し得る。代替的には、型およびビームスポットのいずれか一方の規定の回転速度は、連続的に適用されたパルスにより切除される領域の中心間の規定の円周距離が、様々な外周のそれぞれに対して実質的に一定値を保持させるように、それぞれの外周に対して規定値に変化し得る。

本発明の一実施形態では、例示のパスのアルゴリズム６６は、型キャビティ表面の形状を研磨する間のレーザービーム６５の動きを示す。例えば、図６Ａに示された例示のパスのアルゴリズム６６は、型キャビティの外側の外周に沿って反時計回りにレーザービーム６５を動かす。少なくとも１回の反時計回りのスイープの後、レーザービーム６５は、型キャビティの内側の円周上へ下方向に移動し（すなわち、型キャビティの中心近くに向かって）、反時計回りにスイープする工程が再び行われる。反時計回りのスイープ中に、レーザー６５は、うねりを要求通りに切除するために、キャビティ表面の誤差上に選択的に起動され、それにより誤差を修正する。この工程は、必要に応じて、要求通りに型キャビティの表面の形状を改善するために繰り返される。代替的な実施形態では、上述の工程は、少なくとも型キャビティの表面上に適用された薄膜の薄膜キャビティ表面（図６には示されていない）について行われ得る。

図７は、本発明の一実施形態のレーザー切除アルゴリズムを実行するための例示的なモーター装置７００を示す。ｘシフト７０２、ｙシフト７０４およびｚシフト７０６の台は、回転シフト７０８により、レーザービーム７１０について要求される位置に固定される光学素子の型７１２を動かすためのブラッシュレスな、およびコアレスな線形モーター台である。レーザービーム７１０は、半径軸としてｚ軸を有する円柱座標システム中の任意の角度Φで位置され得る。一実施形態では、Φは、ほぼ＋９０°から−９０°の間の任意の角度に設定され得る。他の実施形態では、Φは、レーザービーム７１０および型表面７１２間において要求通りの配置を保持するために、切除工程中、動的にこれを変更され得る。

型７１２の表面がレーザービーム７１０の焦点距離に実質的に等しい距離に位置するように、レーザービーム７１０および型７１２が互いに配置されると、レーザー切除工程が開始し得る。回転シフト７０８は要求通りに、規定の回転速度で型７１２を回転する。型７１２が回転するにつれ、レーザー７１０は、重複パルスが型７１２の表面上の誤差を切除するように、型７１２の表面にパルスを照射するために選択的に起動する。パルススケジュールは、パルス形状毎の平均切除および型７１２の表面上のうねりの大きさや位置に基づいて決定され、これは以前に、高精度検出装置を使用して確認される。一実施形態では、約０．１ｎｍ〜１０ｎｍの表面厚さの層はそれぞれのパルスによって切除される。図７をみると、レーザー７１０は、型７１２の表面の中心から一定の半径を有する円形のパスに沿ってパルスを適用するように配置され得る。表面誤差がこの初期パスに沿って切除された場合、モーター台装置７００は次に、レーザー７１０が型表面の中心から異なる半径をもつ円形パスに沿ってパルスを適用するために、型７１２を移動させ得る。代替的には、異なる円形パス半径でパルスを適用するためにレーザー７１０を移動させ得る。この工程は、型７１２の表面上のうねりが要求通りに取り除かれまたは最小化されるまで繰り返され得る。

図面に示されるような本発明の実施形態は、実質的に水平である型およびレンズを示すが、当業者は、これが本発明の要求ではないということを理解すべきである。一般的に、型またはレンズは、円柱座標システムにおける任意の角度ΘおよびΦで固定され得る。さらに、それらの角度は、切除工程中に型から排出された破片が型表面から落ち得るように実質的に垂直になるように配置され得る。さらに、空気のジェットが、切除工程中に型表面から破片を押し出すために、型中に吹き出され得る。

本発明の一実施形態では、レーザー切除工程は、アシストガスが存在する中で開始し得、および／またはアシストガスは、型キャビティの表面上に吹き出され得る。このような実施形態では、レーザービームがうねり上を通る場合に、選択的にレーザーを起動することにより光パルスが適用され得、うねり上に化学的にアシストガスを作用し、それによって、型キャビティにおける誤差の切除を向上する。さらなる実施形態では、この化学的に作動される切除により、薄膜またはレンズの表面上の誤差を修正し得る。このアシストガスは、例えばＮ_２，Ａｒ，Ｏ_２，空気，ＣＦ_４，Ｃｌ，Ｈ_２，又はＳＦ_６のうち少なくとも１つを含み得る。

図８は、本発明の例示の実施形態によるいくつかの例示の製造方法を示すフローチャートである。例示の代替方法は、このフローチャートにおける点線で示される工程ブロックおよび代替工程ブロックを使用して示される。実際の組立て方法は、どの決定ブロックをも含まずに、それぞれのパスのうち１つを使用する。

例示の工程は、上述のように工程８００ａ、工程８００ｂ、および工程８００ｃによって示されるような３つの方法のうち１つから開始し得る。工程８００ａは、型材料のブロックを提供し、工程８０２ａにおいて、そのブロック中にキャビティが形成される。このキャビティは、実質的に要求されるレンズ形状に整合するように形成される。しかしながら、工程８００ｂは、すでにキャビティを有する型材料のブロックを提供し、それによって工程８０２ａを回避する。工程８０４ａにおいて、薄膜は、少なくともキャビティ上に形成され得る。この工程は、工程８１６において「ＮＯ」条件に続いて任意の工程が発せられ、または達成され得る場合にこの任意の工程中に示される（図８に示されていない）。代替的なスタート工程８００ｃは、すでに薄膜およびキャビティ上に形成される薄膜を有する型材料のブロックを提供する。

工程８１０は、薄膜またはキャビティの表面上の表面誤差を検出および計測を行い、この工程は前工程においてどのパスがとられたかに依存する。薄膜がキャビティ上に形成されている場合のパスがとられた場合、工程８１０は薄膜表面上の表面誤差を検出および計測する。これに対して、薄膜がキャビティ上に形成されない場合のパスがとられる場合、工程８１０は、直接、キャビティの表面上の表面誤差を検出および計測をする。工程８１０において検出された誤差は一般的に、要求されるレンズ設計からずれを示す薄膜または型キャビティの表面上のうねりに相当する。さらに、工程８１０は、誤差を識別および区別する工程を含み得（例えば、キャビティのヒストグラムまたは表面マップ中）、それらの誤差の位置および形状により誤差をリストし、それぞれの誤差を修正するためのレーザーパルスの要求されるパターンを定義する。

工程８１０が薄膜または型キャビティの表面上の誤差をマッピングする場合、工程８１２は、現在の誤差として示される第１に確認される誤差上にレーザーの位置を合わせる。この例においては、表面誤差は、これらのうねりの存在位置の間における、最小パス格差を有する材料表面上の１以上の隣接したうねりであり得る。工程８１４は、望ましくは誤差を生じるうねりを切除することによって現在の誤差を修正する、少なくとも１つの光の短パルスビームを発するためにレーザーを作動する。一般的には、要求される深さまで表面誤差を切除するために適用された複数のパルスをともなって、それぞれのパルスが適用され得る。さらに、図６Ａに示されるように、少なくとも１つの短パルスを発するためのレーザーの起動は、例えば、選択的に発生するパルスが、表面誤差を切除するために、１０以上のグループにおいて重複し得るように、規定のアルゴリズムにより規定のパスに沿ってレーザーを移動させながら行われる。工程８１６は、任意のさらなる誤差が薄膜および型キャビティの表面上に残っているかどうかを判断する。さらなる誤差が存在する場合、次の誤差が現在の誤差として指名され、制御は工程８１２に戻り、この工程において、現在の誤差上にレーザーの位置を合わせる。工程８１４は要求通りに現在の誤差を切除し、制御を工程８１６に変える。この工程は、さらなる誤差が薄膜または型キャビティ上に残らなくなるまで繰り返され、制御を「ＤＯＮＥ」条件８８８に変換し、それによって、高精度レーザー研磨による型が完成されることを示す。さらなる実施形態では、工程８１２、８１４および８１６は工程８１０に包含され得る。工程８１０では、完了したレーザー切除工程は、それぞれの表面誤差を修正するように要求される多くのパルスについての情報、それらの誤差の正確な位置、および効率的に誤差を取り除くのに開発された規定のアルゴリズムを有するアルゴリズムによって定義され得る。規定のアルゴリズムは、最小の移動数で、第１の誤差から最後の誤差まで、型中をレーザーが移動し、１から１０以上の重複する光パルスでそれぞれの表面誤差を要求通りに修正するレーザー移動計画であり得る。代替的な実施形態では、規定のアルゴリズムは、レーザーパルス計画であり得、ここで、図７に関する記述により光学素子の型が回転し、誤差を要求通りに切除するように、超高速レーザーはパルス計画上で作動する。

型のキャビティ上に薄膜が形成されているために工程８０４ａが選択されない場合、いったん型のキャビティを研磨する工程を完了し、および制御が工程８８８へ変換されると、この工程８０４ａが達成され得る。さらなる実施形態では、高精度の型およびレーザーで修正された型用に、工程８１０（ここで、薄膜が型キャビティ上に形成される）以降の工程を実行するのが望ましく、工程８１０から８１６は、薄膜の形成によって導入される任意の誤差を切除するのが望ましい。

本発明の代替的な実施形態では、図９に示されるように、光学レンズ９１が提供される。光学レンズ９１は、従来技術の工程により形成され、それゆえ要求レンズ形状９０からの好ましくないずれを有し、このずれは、要求されるレンズ形状９０から外れた光学レンズ表面９１に及ぶレンズ材料部分である。例示的な実施形態では、レーザー源（示されていない）は、レーザービーム９５を発生するように、要求レンズ形状９０からの１以上のずれの上で起動され得、要求されるレンズ形状９０から外れた光学レンズ表面９１から広がるレンズ材料部分を切除し、それによりこのずれを修正し、および要求レンズ形状９０を形成するために光学レンズ表面９１を研磨する。さらに、少なくとも光学レンズ表面上のずれ上において、実質的に光吸収コーティング（図９には示されてない）で光学レンズ９１を覆うのが望ましく、ここで、光吸収コーティングは、レーザービーム９５によるパルスビームの吸収量を増加し得るのが望ましい。

図１０は、本発明の代替的な実施形態による例示的な製造方法を示すフローチャートである。本実施形態では、光学レンズは、要求レンズ形状からのずれに相当する表面誤差を要求通りに取り除くために、上述のレーザー切除工程を使用して直接磨かれる。工程９００では光学レンズを提供する。その後、工程９１０は、光学レンズ上の表面誤差を検出および計測し、ここで表面誤差は、要求レンズ形状からの望ましくないずれを示すうねりであり得る。必ずしも必要ではないが、この工程中に、光学レンズの表面誤差は、切除工程において使用されるレーザービームの吸収量を要求通りに増加させるのに役立ち得る実質的な光学吸収の一時的なフィルムで覆われ得る。

工程９１０が光学レンズの表面上の誤差をマッピングし終わると、工程９１２は第１の確認された誤差の上にレーザーの位置を合わせ、この誤差は現在の誤差として指定される。工程９１４では、この現在の誤差を要求通りに切除する光の短パルスビームを発生するようにレーザーを起動する。このレーザー切除工程は概して、工程８１４におけるそれと同じであり得る。工程９１６では、光学レンズの表面上にさらなる誤差が残っているかどうかを決定する。さらなる誤差が存在する場合、次の誤差が現在の誤差として指定され、制御は工程９１２にもどり、この工程は、現在の誤差上にレーザーの位置を合わせる。工程９１４は、要求通りに現在の誤差を切除し、制御を工程９１６へ変換する。この工程は、光学レンズの表面上にさらなる誤差が残らなくなるまで繰り返され、制御を「ＤＯＮＥ」条件９９９へ変換し、これにより、高精度で、レーザーで研磨された光学レンズ完了されたことを示す。さらなる実施形態では、工程９１２，９１４，９１６は工程９１０に包含され得る。工程９１０では、完了したレーザー切除工程は、それぞれの表面誤差を修正するように要求される多くのパルスについての情報、それらの誤差の正確な位置、および効率的に誤差を取り除くのに開発された規定のアルゴリズム有するアルゴリズムによって定義され得る。規定のアルゴリズムは、最小数の移動で、第１の誤差から最後の誤差まで型の上にレーザーを移動させ、１から１０以上の重複光パルスでそれぞれの表面誤差を要求通りに修正するレーザー移動計画であり得る。代替的な実施形態では、規定のアルゴリズムは、レーザーパルス計画であり得、ここで、図７に関する記述により光学素子の型は回転し、超高速レーザーは誤差を要求通りに切除するように規定のパルス計画上で作動する。

図１１は、デバイスの高精度表面形状１１２８を改善する本発明の例示的な方法で使用される例示的なレーザー加工システムのブロックダイアグラムを示す。この例示的なシステムは、規定表面の設計形状からずれる高精度表面の一部からデバイス材料を切除することによって表面形状を改善するのが望ましい。

このシステムは、ビームパス１１０１に沿って伝送され得るレーザー光の複数のパルスを発生するためのパルスレーザー源１１００を有する。レーザー源１１００は超高速短パルスレーザーであり得、例えば、これはフェムト秒レーザーまたはビコ秒レーザーである。このレーザー源は、レーザー加工のアプリケーションに使用される代表的な任意の種類の固体状態のゲイン媒体を有し得るのが好ましく、これは例えば、Ｃｒ：ＹＡＧ（ピークの基本波長、λ_ｆ＝１５２０ｎｍ）；Ｃｒ：苦土カンラン石（λ_ｆ＝１２３０〜１２７０ｎｍ）；Ｎｄ：ＹＡＧおよびＮｄ：ＹＶＯ４（λ_ｆ＝１０６４ｎｍ）；Ｎｄ：ＧｄＶＯ４（λ_ｆ＝１０６３ｎｍ）；Ｎｄ：ＹＬＦ（λ_ｆ＝１０４７ｎｍおよび１０５３ｎｍ）；Ｎｄ：ガラス（λ_ｆ＝１０４７〜１０８７ｎｍ）；Ｙｂ：ＹＡＧ（λ_ｆ＝１０３０ｎｍ）；Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ（λ_ｆ＝８２６〜８７６ｎｍ；）；Ｔｉ：サファイア（λ_ｆ＝７６０〜８２０ｎｍ）；およびＰｒ：ＹＬＦ（λ_ｆ＝６１２ｎｍ）である。これらの固体状態のゲインメディアは、標準光学ポンプシステムを使用してポンプされ得、このシステムは例えば、フラッシュランプ、エルビウムドープファイバーレーザー、およびダイオードレーザーのようなシステムであり、この出力パルスは、固体状態ゲイン媒体に直接接続され得、および固体状態ゲイン媒体をポンプするために使用される前に、ハーモニック発電を起こし得る。固体状態ゲイン媒体（複数のメディア）は、レーザーオシレータ、単一パス増幅器、および／またはマルチプルパス増幅器のうち１以上として作動するために構成され得る。この要素は、レーザー光を実質的に並行にするための光学素子も有する。

レーザー源１１００は、ほとんどフーリエ変換限界のパルスを発生することが望ましい。超高速レーザー源は、これらのパルスが約１ｎｓより小さい（代表的には、５０ｐｓ未満）間隔を有し得ることが望まれ得る。切除工程用の超高速短パルスレーザーの使用は、型のキャビティの温度変形を避けるのが望ましく、照射原子の電子をストリッピング（本質的には、ナノメーターおよび準ナノメーターの精度を有する光波を蒸発する）することによる好ましくないうねりを取り除くのに役に立ち、実質的にはナノメーターからサブナノメータの範囲のうねりを消去する。

代替的には、このレーザー源は、エキシーマーレーザーシステム（例えば、ＸｅＣｌ，λ_ｆ＝３０８ｎｍ；ＫｒＦ，λ_ｆ＝２４８ｎｍ；ＡｒＦ，λ_ｆ＝１９３ｎｍ；またはＦ_２，λ_ｆ＝１５７ｎｍ）、色素レーザーシステム（例えば、７−ジエチルアミノ−４−メチルクマリン、λ_ｆ＝４３５〜５００ｎｍ；安息香酸，２−［６−（エチルアミノ）−３（エチルイミノ）−２，７−ジメチル−３Ｈ−キサンテン−９−イル］−エチルエステル、モノヒドロクロライド、λ_ｆ＝５５５から６２５ｎｍ；４−ジシアンメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン、λ_ｆ＝５９８〜７１０ｎｍ；または２−（６−（４−ジメチルアミノフェニル）−２，４−ネオペンチレン−１，３，５−ヘキサトリエニル）−３−メチルベンゾチアゾリウム 過塩素酸塩、λ_ｆ＝７８５〜９００ｎｍ）、またはレーザー加工アプリケーションにおいて使用される他のレーザーシステムを有する。

レーザー光のそれぞれのパルスは規定のピーク波長を有する。このピーク波長は、レーザー源１１００において使用されるレーザーオシレータのゲイン媒体に依存する。さらには、レーザーオシレータ１１００は、規定のピーク波長よりも長い基本ピーク波長を有するレーザー光の初期のパルスを発生させ得る。レーザーオシレータは、レーザー光の初期のパルスから規定のピーク波長を有するレーザー光のパルスを発生するために、高調波発生水晶１１０２を有し得る。

さらに、レーザー光のぞれぞれのパルスは、加工エネルギーレベル以上のパルスエネルギーを有することが望ましい。この加工エネルギーレベルは、たとえば、加工された高精度表面上のビームスポットの大きさ、それぞれのパルスで切除されるように要求される物質の深さなどの多くのファクターに依存し得る。注目すべきは、パルスが要求するパルスエネルギーは、加工工程中に変化し得る。レーザー源１１００によって発生したパルスのパルスエネルギーは直接調節され得るけれども、これは、ピーク波長、パルス幅およびレーザーパルスに関する他のパラメータで好ましくない変動に導き得る。それゆえ、パルスエネルギーの制御を可能にするために、規定の初期のパルスエネルギーを有するレーザー光のパルスを発生するパルスレーザーオシレータを有することが望ましく、この規定の初期パルスエネルギーは最大の要求パルスエネルギーと等しい。その後、これらの初期パルスのパルスエネルギーは可変減衰器１１０６によって制御され得、可変減衰器１１０６は、加工エネルギーレベルが変化する場合でさえ、レーザー光のパルスのパルスエネルギーを制御するためにプロセッサ１１３０に接続される。

可変減衰器１１０６は、パルスエネルギーおよびビーム流量の微細な制御を可能にするのが望ましい。可変減衰器１１０６は、高速レーザーに関する高いピークパワーに耐え得る偏光タイプの制御および可変可能な減衰器であることが望ましい。例えば、直線偏光素子の一対が、制御可能な偏光回転素子のいずれかのサイドに配置され、この偏光回転要素は、例えば、ポッケルスセル、カーセル、または液晶などである。代替的には、固定された直線偏向要素および回転偏光要素は、可変減衰器１１０６として使用され得る。

レーザー光のパルスは、パルスレーザー源１１００により一定の繰返し率で発生するのが望ましい。繰返し率が高ければ高いほど、レーザー加工システムは迅速に作動するが、これにより、デューティーサイクルおよびレーザー源１１００の熱損失をも増加させ、これは他のシステムの構成要素についても同様である。２０ｋＨｚ以上の高い繰返し率が望ましいが、少なくとも、この繰り返し率は約１ｋＨｚであることが望ましい。

レーザー源１１００は一定の繰返し率で作動するのが望ましいが、一定でない繰り返し率で加工されることが高精度の表面に対して要求され得る。それゆえ、シャッター１１０４は、レーザー光のパルスビームパス１１０１中に配置される。シャッター１１０４は、１）高精度表面以外の部分を加工するために装置１１２８を再調整する間、２）装置１１２８が取り除かれ、新たな装置が５軸のデバイスマウント１１２２上にマウントされる間に、ビームがブロックされることを可能にするための機械的シャッターを有し得ることが望まれる。注目すべきは、加工チョッパーは、装置１１２８の高精度表面上に照射するために、シャッター１１０４を通して伝送されたパルスの数を減少させるために使用され得る。

代替的には、シャッター１１０４は、高速電子光学パルスピッカーを有し得る。このようなパルスピッカーは、レーザー源１１００により発生されるレーザー光のパルスの繰返し率の逆数よりも短い切り替え時間を有し得ることが望まれる。この間隔の切り替え時間は、レーザー源１１００によって発生される複数のパルスによるそれぞれのパルスがシャッター１１０４によって選択的に伝送され、ブロックされることを許容し得る。シャッター１１０４によるこのパルスの選択的な伝送は、プロセッサ１１３０からの信号を担当し得る。これらのパルスピッキング信号は、５軸デバイスマウント１１２２中のセンサによってモニターされた高精度表面上のビームスポットの位置に基づくプロセッサ１１３０によって発生され得る。これらのセンサの作動は上述に記述される。

高速電子光学パルスピッカーは、多くの電子光学素子のうち１つに依存し得、このデバイスは、ポッケルスセル、マッハ―ツェンダー干渉計、カーセル、液晶、または電子吸収セルを有する。高速レーザーパルスの高いピークのパワーが、困難を導くこれらの装置の多くに問題を提示し得、この問題は例えば、パルスピッカーに基づく電子吸収セルにおける高い電流密度、およびパルスピッカーに基づく液晶における超過熱量である。これらの例示的な困難性は、パルスエネルギーを吸収するために、電子吸収セルを広げ、複数の偏光レーザーを使用することによって克服し得る。伝送状態およびブロック状態の間における高速切り替えに対するこれらの潜在的な必要性は、これらの例示的な高速電子光学パルスピッカーに対するさらなる困難性を引き起こし得、特に、高い繰り返し率（２０ｋＭＨｚ未満）レーザー源からのピッキングパルスに対してはそうである。低いインダクタンスを有し、可能であれば連続的に充電、放電され得る多くのコンデンサーの使用を含む高速回路は、これらの例示的な高速電子光学パルスピッカーを操作する必要な電子信号を提供するために使用され得る。

このような高速電子光学パルスピッカーは、レーザー源から発生する周期的なパルスからの任意のパルス列を伝送するために使用され得るが、ｎ番目のパルス毎に選択的に伝送するために高速電子光学パルスピッカーを使用し、他のパルスはブロックされることが望ましい（ただし、ｎは自然数）。これは、高精度の表面を照射するレーザー光のパルスの効果的な繰り返し率を生成し、この繰り返し率は、ｎで割られたレーザー源の繰り返し率と等しい。例えば、これは特に、円状に対称的な表面を加工するために望まれ得、ここで低い繰り返し率は、ビームスポットが小さい半径をもつリングを走査する場合に望まれ得る。上述のように、高精度表面上のビームスポットのスキャン速度が、レーザー光のパルスが高精度表面を照射する効率的な繰り返し率の、ビームスポットの直径の１／２倍未満、好ましくは効率的な繰り返し率の、ビームスポットの半径の１／１０倍未満であることが望まれ得るが、スキャン速度が遅いと、何度も同じ場所を照射することにより過度の切除を導き得る。このように、円形対称の表面の中心付近で、もし繰り返し率が低くならなければ、円形スキャンは理不尽に高い回転速度を必要とされ得る。プロセッサ１１３０は、繰り返し率を円形対称の高精度表面の中心からの半径距離に整合するために、高速の電子光学パルスピッカーを制御するために使用され得、スピンドル１１２４の回転スピードは要求範囲で保持され得る。円状対称な高精度表面の中心付近の切除を回避する他の方法は、高精度表面上のビームスポットのスキャン速度が、レーザー光のパルスが高精度表面を照射するのに効率的な繰り返し率であるビームスポットの直径の１／２倍未満になるように、プロセッサ１１３０がビームスポットの直径を制御することである。対物レンズ１１２０の異なる焦点位置に装置１１２８を移動させるために、対物レンズ１１２０を調節し、または５軸のデバイスマウント１１２２を使用することによって、ビームスポットの直径は制御され得る。

さらに、図１１の例示的なレーザー加工システムは、レーザー光の複数のパルスの偏光を制御するためにビームパスに向ける偏光制御手段１１１０も有し得る。偏光制御手段は、パルスがビームスポットにおいて実質的に円状偏光されるように、レーザー光のパルスの偏光を制御し得るのが望ましく、または様々な楕円の偏光を可能にするために、偏光を制御することを可能にし得る。

可変減衰器１１０６は、既知の方向に直線偏光されるレーザー光を生成するのが望ましいことに注目されたい。このために、直線偏光は偏光制御手段１１１０の入力光として要求され、この手段は、例えば、四分の一波長板（回転可能）を有し得、および直線偏光回転器も同様に有し得る。この例示的な偏光制御手段は、直線偏光された入力光を使用し得るが、入力光の偏光が既知である限り、他の偏光を有する入力光は、偏光制御システムの要素にマイナーチェンジで使用され得ることが当業者によって理解され得る。さらに、固定された直線偏光（示されてない）が付加され得ることに注目されたい。

直線偏光回転子は、例えば回転可能な二分の一波長板として機能する制御可能な偏光回転素子のように、可変減衰器１１０６によって伝送されたレーザーパルスの偏光方向を制御可能に要求角度まで回転するために使用され得る。直線偏光回転子は、例えば、適用された磁界に基づき制御された量に光の偏光方向を回転し得るポッケルスセル、カーセル、または液晶のような、物理的に回転され得または電子光学装置であり得る二分の一波長板でありえることが望ましい。回転可能な４分の１波長板はその後、楕円偏光を有するためにレーザー光のパスルの偏光を変換し得る。代替的には、定常の４分の１波長板が、円形偏光にレーザー光のパルスの偏光を変換するために独自で使用され得る。

様々な光学素子（例えばステアリングミラー１１０８および１１１８および対物レンズ１１２０）は、装置１１２８の高精度表面上にビームスポットにレーザー光のパルスを向けおよび焦点をあてるために、ビームパスにおいて配置される。対物レンズ１１２０は、図１２Ａ、図１２Ｂおよび図１２Ｃにおいて示された例示の多位置インサイチュ診断装置１２００の一部であり得る。

例示の多位置インサイチュ診断装置１２００は、対物レンズ１１２０を有する多位置インサイチュ診断シャトル１２０２、前方向ビーム配置カメラ１２０４、および多位置インサイチュ診断シャトル１２０２に接続された後方向ビーム品質カメラ１２０６を有する。前方向ビーム配置カメラ１２０４は、レーザー光のパルスによって高精度表面上で切除される外形を画像化するのに十分な解像度を有するＣＣＤカメラであることが望ましくまた、後方向ビーム品質カメラ１２０６は、パルスの空間モード構造の断面の画像を提供することができるＣＣＤカメラであることが望ましい。後方向ビーム品質カメラ１２０６は、空間モード構造の画像の品質を向上するために狭帯域フィルターを有し得る。

多位置インサイチュ診断シャトル１２０２は、特定の位置で繰り返し停止するように設計された直線動作台であり得ることが望まれる。図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃは、３つの位置（すなわち、第１のシャトル位置（図１２Ａ）、第２のシャトル位置（図１２Ｂ）、第３のシャトル位置（図１２Ｃ））における例示の多位置インサイチュ診断装置１２００を示す。多位置インサイチュ診断シャトル１２０２に接続された３つの要素それぞれは、これら３つの位置のうち１つの位置と通るビームパス１１０１により配置がもたらされる。

図１２Ａは、第１のシャトル位置における多位置インサイチュ診断シャトル１２０２を示し、この位置で対物レンズ１１２０は、ビームスポットにレーザー光の複数のパルスの焦点をあてるためにビームパス１１０１に配置される。

図１２Ｂは、第２のシャトル位置における多位置インサイチュ診断シャトル１２０２を示し、ここでは、前方向ビーム配置カメラ１２０４は、多位置インサイチュ診断シャトルが第１の位置である場合には、ビームスポットの位置に対応するデバイスの高精度表面上の切除範囲からの反射光１２０８を画像化し得るように、ビームパス１１０１に対して同一直線状に配置される。これより、前方向ビーム配置カメラ１２０４が、照射される範囲に一致する配置画像を撮ることを可能にする。プロセッサ１１３０はその後、配置画像に基づいて初期ビーム配置を決定し得る。この配置情報により、プロセッサ１１３０がシャッター１１０４を制御し、５軸デバイスマウント１１２２が、レーザーパルスで照射する高精度表面の特定の範囲を選択することが可能になる。注目すべきは、多位置インサイチュ診断シャトル１２０２が第２のシャトル位置である場合に、パルスがビームパス１１０１に沿って伝送されることを要求され得ないということである。多位置インサイチュ診断シャトル１２０２が第２のシャトル位置であるときにビームパス１１０１に沿ってパルスが伝送される場合、ビームトップ（示されていない）は、前方向ビーム配置カメラ１２０４に反するダメージを回避するために前方向ビーム配置カメラ１２０４に反するインサイチュ診断シャトル１２０２上に提供され得る。

図１２Ｃは第３のシャトル位置における多位置インサイチュ診断シャトル１２０２を示し、この位置では、後方向ビーム品質カメラ１２０６は、ビーム品質を決定するために使用され得るレーザー光のパルスの断面を画像化するためにビームパス１１０１に対して一直線上に配置される。

注目すべきは、図１２Ａ、図１２Ｂおよび図１２Ｃに示されるように、対物レンズ１１２０、前方向ビーム配置カメラ１２０４、および後方向ビーム品質カメラ１２０６は、シャトル並進線に沿ってサイチュ診断シャトル１２０２上に一列に接続され得るのが望ましい。この例示的な実施形態では、多位置インサイチュ診断シャトル１２０２は、シャトル並進線に沿って並進することによってシャトル位置間を移動する。望ましくは、図１１に示されるように、シャトル並進線は、ビームパス１１０１に対して実質的に垂直に、およびデバイスマウント１１２０のΘ回転台１１２６のΘ軸に対して実質的に平行に配置される。この方向では、Θ回転台１１２６が多位置インサイチュ診断シャトル１２０２により遮断されることなく、最大範囲を移動することを許容する。代替的には、これらは、円形アーク中に接続され得、位置へ回転される。

さらに考えられるべきは、多位置インサイチュ診断装置１２００は：第１のシャトル位置である場合、対物レンズ１１２０の中心を通るようにビームパス１１０１の軸を配置するために、対物レンズ１１２０を多位置インサイチュ診断シャトル１２０２に接続するＸＹレンズ並進台（示されていない）；第２のシャトル位置である場合に、前方向ビーム配置カメラ１２０４の中心を通るようにビームパス１１０１の軸を配置するために、前方向ビーム配置カメラ１２０４を多位置インサイチュ診断シャトル１２０２に接続するＸＹカメラ並進台（示されていない）；および、第３のシャトル位置である場合、後方向ビーム品質カメラ１２０６の中心を通るようにビームパス１１０１の軸を配置するために、後方向ビーム品質カメラ１２０６を多位置インサイチュ診断シャトル１２０２に接続するＸＹカメラ並進台（示されていない）、を有する。

さらに、例示的なレーザー加工システムは、ビームスポットが高精度表面上を走査し得るように、装置１１２８を固定および制御可能に動かすために、５軸のデバイスマウント１１２２を有し得る。５軸のデバイスマウント１１２２は、図７に示され、上で詳述した例示的なモーター装置７００と同様に配置され得る。５軸のデバイスマウント１１２２は、５軸中で装置１１２８の動きを制御するための移動台：３つの直交直線並進台；ビームパス１１０１に対して直交するΘ軸について装置を回転するために、３つの直交直線並進台に接続され得るΘ回転台１１２６；およびΘ軸に直交し、Θ回転台が回転される場合に変化するΦ軸について装置を回転するために、Θ回転軸台１１２６に接続されるΦ回転台、を有するのが望ましい。さらに、デバイス１１２８を固定するためにΦ回転台１１２４に接続される固定器（示されていない）が、５軸のデバイスマウント１１２２に提供される。

注目すべきは、Θ回転台１１２６は、実質的に１８０°の角度より大きいデバイス１１２８の回転１１２８許容し得る。この角度は、対物レンズ１１２０（または、多位置インサイチュ診断装置１２００）に必要とされる空間に依存して減少し得る。

例示的な実施形態では、Φ回転台１１２４は、図１１に示さされるように、スピンドル移動台であり得る。プロセッサ１１３０は、実質的に一定の角速度でΦ軸周りに装置１１２８を回転するために、このスピンドル移動台を制御し得る。上述のように、高精度表面上のビームスポットの走査率が、レーザー光のパルスが高精度表面を照射する繰り返し率の、ビームスポットの直径の１／２倍未満であるように、一定の角速度であるのが望ましい。

本発明の例示的なさらなる一実施形態では、３つの直交直線並進台のそれぞれは、対応する直線並進台の直線位置を感知するために、直線位置センサを有し得、Θ回転台１１２６は、自身のΘ位置を感知するために、プロセッサと電気的に接続されたΘ位置センサを有する。およびΦ回転台１１２４は、自身のΦ位置を感知するためにプロセッサと電気的に接続されたΦ位置センサを有する。５つの位置センサのすべては、プロセッサ１１３０と電気的に接続されている。プロセッサ１１３０は、規定表面の設計形状、３つの直線位置センサによって感知される３つの直交直線位置、Θ位置センサによって感知されるΘ位置、Φ位置センサによって感知されるΦ位置、および計測される場合には、初期ビームの配置に基づき、高精度表面上のビームスポットの走査位置を決定し得る。さらに、プロセッサ１１３０は、このデータにより、高精度表面からのレーザー光のパルスの入射角を決定し得る。

１つを有し得るプロセッサ１１３０：汎用コンピュータ；デジタル信号プロセッサ；専用回路；および／または専用集積回路のアプリケーション、のうち少なくとも１つを有し得るプロセッサ１１３０はレーザー加工工程の多くのパラメータを制御するためにこの情報を使用し得る。

プロセッサ１１３０が制御する例示のパラメータは：レーザー光のパルスのパルスエネルギー；ビームスポットの直径；シャッター１１０４により伝送されたパルスのパルス列；高精度表面のどの部分が走査されたか；走査率；およびレーザー光のパルスの偏光、を有得る。例示の一実施形態では、あるエネルギーレベルおよびビームスポットの直径（たとえば、レーザー光のそれぞれのパルス）を対応するレーザー光のパルスのパルスエネルギーにより、高精度表面から装置材料の切除深さ分を切除する。切除深さは、約０．０１μｍから１０μｍの範囲内であり得るのが望ましい。切除深さを小さくすることにより、高精度表面の形状を形成する正確性を改善し得るが、切除深さを大きくすることにより、表面誤差の迅速な切除を可能にする。プロセッサは、要求される形状の成形からの高精度表面のずれが依存する切除深さを減少させるように使用され得る。

シャッター１１０４および５軸のデバイスマウント１１２２は、規定表面の設計形状からずれる高精度表面の主に単なる一部が、レーザーパルスによって照射されるようにタンデムで制御され得る。シャッター１１０４は、プロセッサ１１３０が：走査位置が規定表面の設計形状からずれる高精度表面の一部のうちの１つである場合に、それぞれのパルスまたはレーザー光のパルスのグループを選択的に伝送するため；および走査位置が高精度表面のうち前記以外の一部上である場合にパルスをブロックするために制御し得る高速電子光学パルスピッカーを有する。

１つの例示の一実施形態では、プロセッサ１１３０は、ビームスポットが規定表面の設計形状からずれる高精度表面の一部上で走査される場合には、実質的に０°（すなわち、表面から直角）に高精度表面上のパルスの入射角を保持するように、５軸のデバイスマウント１１２２の移動台を制御するために使用され得る。

例示のさらなる一実施形態では、入射角は変更可能で、プロセッサ１１３０は、レーザー光のパルスの偏光を調節するために、偏光制御手段１１１０を制御する。レーザー光のパルスの偏光は、パルスが主要な偏光軸方向に関して、ビームスポット中で楕円状に偏光され、楕円の偏光が入射角に基づく高精度表面の切除により誘導されたＷｏｏｄ異常を減らすように選択されるように調節され得る。

さらに、例示的なレーザー加工システムは、アシストガスを高精度表面上に吹き出すためにデバイスマウント１２２２および／またはアシストガスジェットを備えるアシストガスチャンバを有し得る。上述のように、このようなアシストガスの使用は、レーザー加工工程において役に立ち得る。図１３は例示的なアシストガスチャンバ１３００を示し、このチャンパはデバイスマウント１１２２および対物レンズ１１２０双方の環境として示され、アシストガスジェット１３０４も同様である。例示的なアシストガスチャンバ１３００は、ビームパス１１０１をレーザー光のパルスを伝送するために、ビームパス１１０１に配置された透明ウィンドウ１３０２を有する。

図１４は、短波長光用の例示の改善された非球面レンズ１４００を示す。改善されたレンズ１４００の高精度表面１４０２および１４０６は、図１１の例示のシステムおよび上述の例示の方法を用いて形成され得る。この例示のレンズは、例えば、ガラス、サファイア、プラスチック、またはその組合せのようなレンズ材料から形成され得る。非球面レンズ１４００の２つの光屈折表面１４０２および１４０６は、最大のずれが約１μｍ未満（望ましくは約０．１μｍ未満、および好ましくは約０．０５μｍ未満）で、それぞれの規定表面の設計形状（点線１４０４および１４０８として示されている）と整合する表面形状を有するのが望ましい。これらのずれは、要求表面に直角方向に計測される。円１４１０は、例示のレンズが完成した場合に残り得る、これらそれぞれの規定表面の設計形状からの光屈折表面１４０２および１４０６の２つの零時のずれを示す。注目すべきは、これらのずれが例示目的用のスケールで示されていないということである。

例示の非球面レンズは、レンズの２つの光屈折表面を形成するために、レンズ材料を直接加工することによって形成され得る。もしくは、このような例示のレンズは、要求レンズ表面に整合する加工された圧縮用の型を使用して、大量生産され得る。例えば、表面を機械的に研磨および切断する方法のように、これらの表面を形成するための従来技術の方法は、図１Ａ、図１Ｂ、図２を参照して上述される。これらの従来技術の方法は、要求表面の形状成形からずれる表面上に螺旋の加工痕跡を残す。さらに、上述したように、表面の加工処理中の軸の振動およびその他の問題により、他の不規則な表面形状のずれが導かれ得る。これらの工具の痕跡のずれの大きさが大きく（例えば、１００μｍのオーダー）なり得るのはのぞましくない。さらなる可能な機械研磨工程での、表面の注意深い研削または切断は、これらの工具の痕跡の大きさを減少し得るが、例えば、表面の設計形状からの表面形状の最大ずれが０．２μｍまたはそれ未満でこれらの工具痕跡の減少させることは困難であることがわかる。短波長レンズ、およびこれらのレンズを形成するために圧縮される型の場合には、０．２μｍのずれ（特に、周期パターンにおける）は、短波長光の望ましくない回折および散乱を導き得る。

機械研磨およびその他の加工処理工程は、工具の痕跡に加え、他の加工処理の痕跡を導き得る。これらの加工処理の痕跡は、なされる機械処理および／または研磨の種類に依存するスクラッチ、ラジアルマーク、およびクロスハッチドマークを有し得る。本発明の例示のレーザー加工方法は、これら様々な加工処理の痕跡（工具痕跡も含む）のすべてを減少させることを可能にする。望ましくは、これらの例示のレーザー加工方法は、要求表面の形状成形からずれる加工処理の痕跡は、最大でも、１μｍ未満（望ましくは、０．１μｍ、好ましくは０．０５μ未満）にしか残し得ない。

例示の非球面レンズは、本発明の例示の方法をも使用して、減少し得る材料およびまたは加工の欠陥による他のずれを有し得る。

例示の光屈折表面１４０２および１４０６のどちらも、図１４において非球面を有して示されるが、非球面レンズが唯一の非球面の光屈折表面で形成され得ることが当業者によって理解される。

図１５は、同様に改善された例示の短波長光用の非球面レンズ１５００を示す。この例示の非球面レンズは、規定の非球面表面の設計形状を有する、ずれ１５１４および下端部の平坦な表面１５０６を有する上端部の非対称表面１５０２を有する。非対称なこの例示のレンズは、線１５０８により分離されている第１のレンズ断面１５１０および第２の断面１５１２において、表面１５０２の曲率が異なる。これにより、異なる焦点距離を有する２つのレンズ範囲が作られる。この非対称性は、例示の容易性のために選択され、制限を意図するものでない。複合レンズおよび多機能光学レンズの表面を有する、他の非対称レンズ表面も形成され得る。

上述の図１４を参照して、非対称なレンズの表面は、本発明の例示のレーザー加工方法を使用して減少しまたは省かれ得る様々な加工処理による加工処理痕跡によるずれを有し得る。

図１６は、短波長の非球面レンズ用の改善された圧縮用の型を示す。図１６に示される例示の圧縮用の型は、型体１６００および離形膜１６０２を有するが、この離形層１６０２は、特に型体１６００がより離形特性を有する材料から形成される場合には省かれ得る。

型体１６００は：タングステン−カーバイド；サファイア；固体状態のカーボン物質；Ａｌ_２Ｏ_３；Ｃｒ_３Ｏ_２；ＳｉＣ；ＺｒＯ_２；Ｓｉ_３Ｎ_４；ＴｉＮ；ＴｉＣ；ＢＮ；Ｎｉ；Ｃｒ；Ｔｉ；Ｗ；Ｔａ；Ｓｉ；ガラス；ＴｉＮ；ＴｉＣ、Ｃｒ_２Ｏ_３、またはＡｌ_２Ｏ_３のうち少なくとも１つを有するサーメット；またはＮｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｗ，Ｔａ，またはＳｉの少なくとも１つを有する合金；のうち少なくとも１つを有する型材料から形成される。型体１６００は、最大のずれが約１μｍ未満（望ましくは約０．１μｍ未満、および好ましくは約０．０５μｍ未満）で、規定の非球面表面の設計形状１６０６と整合する非球面の型の表面形状を有する型の表面１６０４を有する。円１６１０は、型の表面１６０４および規定の非球面の表面の設計形状１６０６間のずれを示す。

上述の図１４および図１５を参照して、圧縮用の型の表面は、本発明の例示のレーザー加工方法を使用して減少しまたは省かれ得る様々な加工処理による加工処理痕跡によるずれを有し得る。

さらに、タングステン−カーバイド、スチール、および固体状態のカーボン物質のような、多くのこれら型材料はダイヤモンド工具でうまく加工できないことに注目されたい。他の工具を使用するこれらの物質からなる圧縮用の型の加工粗さ（例えば、タングステン回転ポイントおよび／または研削ホイール）は、低品質な表面形状の形成を導き得る。しかし、これらの物質は、圧縮用の型における使用のための望ましい特性を有し得る。これらの物質から形成された圧縮用の型における規定の非球面の表面の設計形状１６０６からの大きなずれを有する低品質な表面は、高精度圧縮用の型におけるこれらの型材料の使用を可能にする、本発明の例示のレーザー加工方法の１つを使用して改善され得る。

離形膜１６０２は、型の表面と反対側の離形表面１６１２を有して、型体１６００の型表面１６０４上に形成される。離形膜１６１２は、ニッケル、チタン、ニオビウム、バナジウム、モリブデン、プラチニウム、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、レニウム、タングステン、およびタンタルのうち１以上から形成され得る。

型の表面１６０４と同様に、離形表面１６１２は、離形表面の最大のずれを約１μｍ未満（望ましくは約０．１μｍ未満、および好ましくは約０．０５μｍ未満）として、規定の非球面表面の設計形状１６１４と整合する非球面の離形表面の形状を有する。円１６１６は、離形表面１６１２および規定の非球面の設計形状１６１４間のずれを示す。型体規定の非球面の設計形状１６０６および離形膜の規定の非球面の設計形状１６１４は一致することが典型的であることを注目されたい。

短波長の非対称レンズ、またはミクロ単位の正確性を有する表面の設計形状が要求される様々な微細構造のために、同様な圧縮用の型が形成され得ることが考慮されている。また、圧縮用の型用の高精度離形膜（例えば、離形膜１６０２）は、低品質の型体上で形成され得、および離形膜の形状の成形は、規定表面の設計形状と要求通りに整合するように、本発明の例示のレーザー加工方法のうち１つを使用して改善され得ることも考慮されている。

図１７は、高精度圧縮用の型の設計に重要であり得る一問題を示す。型体１６００の加工処理は、型の表面１６０４にダメージ層１７００の生成を導く。このダメージ層は、型の表面の処理中に変化した型材料の一部である。例えば、この変化は、型材料の水晶構造中の変化、材料の酸化、蓄積応力および材料の変形または崩壊、材料の鋳直等であり得る。このダメージ層は、機械的処理、化学的処理、温度処理、レーザー処理、または他の表面処理によって生じ得る。

このダメージ層は、圧縮用の型について多くの問題を引き起こし得る。例えば、ダメージ層１７００が酸化層である場合、離形膜層は型の表面１６０４にうまく付着し得ない。膜層は支持し得るが、型を圧縮するのに必要な力に耐えることができず、使用中に型の表面から分離し得る。離形膜層が型の表面上に形成される場合に、ダメージ層１７００は表面機能を変化し得、成形された材料に固着し得、または圧縮成形過程中の機械的な欠陥であり得る。さらに、圧縮用の型は使用中に加熱され得る。ダメージ層１７００における蓄積応力または張力が加熱により開放され、その表面形状を変形させる。それゆえ、できるだけこの層を減少させることが望ましい。表面の機械的なおよび／または化学的な処理により、数ミクロンの厚さである有意なダメージ層が導かれ得る。処理方法に基づくレーザーおよびその他の放射エネルギーは、照射された物質周りの熱影響範囲における材料の加熱によるダメージ層を引き起こし得る。超高速レーザー加工は材料周りに加熱をあまり引き起こさない。本発明の例示のレーザー加工方法は、他の処理方法に比べて大幅に減少されるダメージ層を有する例示の圧縮用の型を製造し得る。例えば、１０ｎｍまたはそれ未満のダメージ層の厚さが、本発明の例示の超高速レーザー加工方法を使用して製造され得る。

本発明の多くの例示の実施形態は、レンズの型またはレンズを研磨することに関し記載されているが、明細書中に記載の例示のシステムおよび方法は、材料中または材料上に形成される任意の外形を研磨するために使用され得ることを考慮すべきである。

ある特定の実施形態を参照して、例示されおよび上述されるが、本発明は、示される詳細に限定されることを意図されない。むしろ、請求の範囲の均等範囲内において、本発明から逸脱することなく、様々な修正物が詳細に考えられ得る。

型中のキャビティを研削するダイヤモンド研削ホイールを有する型の断面側面図を示す（従来技術）。 型中のキャビティを研削するダイヤモンド研削ホイールを有する型の断面側面図を示す（従来技術）。 型中のキャビティを彫るダイヤモンド回転ポイントを有する型の断面側面図を示し、さらに表面のキャビティ誤差の例示的な原因を示す（従来技術）。 図３Ａは型中で形成されたキャビティを有する型の断面側面図を示し（従来技術）、図３Ｂは型形成された薄膜を有する図３Ａ中の型の断面側面図を示す（従来技術）。 図４Ａ−Ｃは、本発明の１つの方法に従って、製造段階における本発明の例示的な実施形態による装置の断面側面図を示す。 図５Ａ−Ｅは、本発明のもう１つの方法に従って、製造段階における本発明の代替的な実施形態による装置の断面側面図を示す。 キャビティの表面誤差のレーザー切除段階における本発明の例示的な実施形態の平面図を示す。 図６Ａ中に示されるレーザー切除段階において、本発明の例示的な実施形態の断面側面図を示す。 図６Ａ中に示されるレーザー切除段階における本発明の代替的な例示の実施形態の断面側面図を示す。 本発明における移動工程を達成するための例示的なモーター台装置の斜視図を示す。 本発明の実施形態の例示的な製造方法を示すフローチャートを示す。 レーザー切除段階における本発明の代替的な例示の実施形態の断面側面図を示す。 本発明の代替的な実施形態の例示の製造方法を示すフローチャートを示す。 本発明による例示のレーザー加工システムを示す図式ブロックダイアグラムを示す。 図１２Ａ−Ｃは、本発明による例示の多位置インサイチュ診断装置を示す図式のブロックダイアグラムを示す。 本発明による例示のアシストガスチャンバを示す図式ブロックダイアグラムを示す。 本発明による例示的な改善された非球面レンズを示す側面図を示す。 本発明による例示的な改善された非対称レンズを示す側面図を示す。 本発明による例示的な改善された圧縮用の型を示す側面図を示す。 本発明による例示的な改善された代替の圧縮用の型を示す側面図を示す。

Claims (10)

1. ａ）材料の少なくとも１つの表面上に初期の形状を加工する工程と、
   ｂ）前記加工された表面の形状と、前記表面の所望の設計形状との誤差を計測する工程と、
   ｃ）前記加工された表面における前記誤差を有する箇所にレーザービームを選択的に走査して照射し、前記誤差を修正する工程と
   を包含し、
   前記ａ）工程と前記ｂ）工程との間に、前記加工された表面に膜を形成する工程をさらに包含し、前記膜は物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、レーザービーム蓄積法、または電気メッキにより形成する、加工済み材料の表面形状を修正する方法。
2. 前記レーザービームがパルスレーザー源からパルス状に照射される、請求項１に記載の加工済み材料の表面形状を修正する方法。
3. 前記ｂ）工程が、前記誤差に基づいて前記パルスレーザー源からのレーザービームの照射方法および照射条件を決定する工程を包み、
   前記ｃ）工程が、前記レーザービームの照射方法および照射条件に基づき前記ビームスポットを前記加工された表面の一部に選択的に照射する工程、および、前記ビームスポットを前記加工された表面上の規定経路に沿って移動させる工程を含む、請求項２に記載の加工済み材料の表面形状を修正する方法。
4. 前記ｂ）工程が、前記誤差に基づいて前記パルスレーザー源からのレーザービームの照射方法、及び、照射条件を決定する工程を包み、
   前記ｃ）工程が、前記レーザービームの照射方法および照射条件に基づき前記ビームスポットを前記加工された表面の一部に選択的に照射する工程、および、前記ビームスポットが前記加工された表面上を規定経路に沿って通過するように前記材料を移動させる工程を含む、請求項２に記載の加工済み材料の表面形状を修正する方法。
5. 前記加工された表面の形状が回転軸に対して円状に対称な形状であり、
   前記ｃ）工程が、
   ｃ１）前記回転軸を中心とする時計回りの周方向、または、前記回転軸を中心とする反時計回りの周方向に沿って前記加工された表面上を前記レーザービームのビームスポットを任意の移動速度で移動させる工程と、
   ｃ２）前記ｃ１）工程の前記レーザービームのビームスポットの周方向への移動時に、前記周方向に隣り合う前記ビームスポットの中心間距離が規定の距離を保持するように、前記回転軸からの半径に応じて前記ビームスポットの移動速度、及び、パルスの周波数を変化させる工程と、
   ｃ３）前記周方向に沿った前記誤差が修正されるまで、前記ｃ１）工程および前記ｃ２）工程を繰り返す工程と、
   ｃ４）前記回転軸の半径方向に所望の半径距離の分だけずれた位置にまで前記レーザービームのビームスポットを移動させる工程と、
   ｃ５）前記加工された表面の前記誤差が全て修正されるまで、前記ｃ１）工程、前記ｃ２）工程、前記ｃ３）工程、および前記ｃ４）工程を繰り返す工程と、
   を包含する、請求項２に記載の加工済み材料の表面形状を修正する方法。
6. 前記加工された表面の形状が回転軸に対して円状に対称な形状であり、
   前記ｃ）工程が、
   ｃ１）前記加工された表面において、前記回転軸を中心とする時計回りの周方向、または、前記回転軸を中心とする反時計回りの周方向に沿って前記レーザーのビームスポットが任意の移動速度で移動するように前記材料を移動させる工程と、
   ｃ２）前記ｃ１）工程の前記レーザービームのビームスポットの周方向への移動時に、前記周方向に隣り合う前記ビームスポットの中心間距離が規定の距離を保持するように、前記回転軸からの半径に応じて前記ビームスポットの移動速度、及び、パルスの周波数を変化させる工程と、
   ｃ３）前記周方向に沿った前記誤差が修正されるまで、前記ｃ１）工程および前記ｃ２）工程を繰り返す工程と、
   ｃ４）前記回転軸の半径方向に所望の半径距離の分だけずれた位置を前記レーザービームのビームスポットが通過するように前記材料を移動させる工程と、
   ｃ５）前記加工された表面の前記誤差が全て修正されるまで、前記ｃ１）工程、前記ｃ２）工程、前記ｃ３）工程、および前記ｃ４）工程を繰り返す工程と、
   を包含すること特徴とする請求項２に記載の加工済み材料の表面形状を修正する方法。
7. 前記ｃ）工程が、前記加工された表面に対する前記レーザビームの入射角を一定の角度に保持する工程を包含する、請求項１から請求項６のいずれかに記載の加工済み材料の表面形状を修正する方法。
8. 前記ｃ）工程において、前記レーザビームのパルス幅が１ナノ秒以下である、請求項２から請求項７のいずれかに記載の加工済み材料の表面形状を修正する方法。
9. 前記ｃ）工程において、前記加工された表面に前記レーザビームを照射する周囲の空間は、アシストガスで満たされている、請求項２から請求項８のいずれかに記載の加工済み材料の表面形状を修正する方法。
10. 前記ｃ２）工程において、前記周方向に隣り合う前記ビームスポットの中心間距離が、１つのビームスポットで加工される直径の１／２以下である、請求項２から請求項９のいずれかに記載の加工済み材料の表面形状を修正する方法。

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