JPH1114812A - レリーフ型回折光学素子の製造方法およびレリーフ型回折光学素子用型の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高効率のレリーフ型回折光学素子を簡単かつ
安価に製造できるレリーフ型回折光学素子の製造方法を
提供する。 【解決手段】 レリーフ型回折光学素子５を製造するに
あたり、切れ刃稜４が所定の曲線形状を有する切削工具
２を用いてレリーフパターンを形成する切削工程を含む
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、切削工具、例え
ばバイトによる切削工程を含むレリーフ型回折光学素子
の製造方法およびレリーフ型回折光学素子用型の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】回折型レンズなどの回折光学素子は、近
年、光学系に対する小型軽量化への要求や、色収差補正
能力などの特性を有することから、様々な分野での応用
が期待されている。そのなかで、レリーフ型回折光学素
子は、溝断面形状を鋸歯状にするいわゆるブレーズ化を
行うことにより、ある波長において１００％に近い回折
効率を得ることができる。

【０００３】従来、ブレーズ化された回折型レンズを製
造する方法として、例えば、特開平７−５３１８号公報
には、ガラス基板の表面に樹脂等の材料からなる加工層
を形成し、この加工層にバイトを用いる切削加工により
鋸歯状のレリーフパターンを形成した後、異方性エッチ
ングを行って下地のガラス基板にレリーフパターンを相
似的に転写して、ブレーズ化された回折型レンズを得る
ようにしたものが提案されている。

【０００４】また、他の方法として、プラスチック等の
機械加工が容易な材料に、バイトを用いる切削加工によ
り鋸歯状のレリーフパターンを成形して回折光学素子を
得る方法や、機械加工が容易な金属材料に、バイトを用
いる切削加工により鋸歯状のレリーフパターンを成形
し、これを成型用の型としてレリーフ型回折光学素子を
得る方法が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レリーフ型
回折光学素子は、その断面形状を位相シフト関数から導
かれる曲線形状にすることが望ましい。しかし、断面形
状を曲線状に加工するためには、バイト先端部を用いて
点切削する必要があり、そのためには、膨大な加工デー
タおよび高精度の加工技術を要すると共に、加工時間も
長くなり、コスト高になる等の問題がある。

【０００６】このような問題を解決する方法として、レ
リーフ型回折光学素子の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することが考えられる。こ
のようにすれば、バイト加工面を直線形状の倣い加工に
よって形成できるので、加工データを簡素化できると共
に、加工時間も短縮でき、比較的容易にレリーフ型回折
光学素子を得ることができる。しかし、この方法では、
レリーフパターンのゾーンの数が比較的少ない場合にお
いて、光学性能が低下してしまうという問題点がある。
なお、本明細書では、レリーフ型回折光学素子のレリー
フパターンの溝一つ一つをゾーンと呼ぶことにする。

【０００７】ここで、波長λの平行光束を焦点距離ｆで
集光する回折型レンズにおいて、全てのゾーンの断面形
状を直線で近似した場合の集光点での強度について考え
る。図１１は、同一の波長および焦点距離でのゾーンの
数に対する強度比を示すものである。なお、強度比は、
下記の（１）式で計算した。 強度比＝（全てのゾーンの斜辺部を直線で近似した回折型レンズの集光点での 強度）／（理想的な断面形状を有する回折型レンズの集光点での強度） (1)

【０００８】図１１から明らかなように、ゾーン数が多
い場合は、断面形状の斜辺部を直線で近似したことによ
る影響はほとんどないが、ゾーン数が少なくなるにつれ
て、集光点での強度の低下が顕著になる。この現象は、
光束の通過するゾーン数が少ない回折型レンズに対して
は無視できない問題になる。例えば、マイクロレンズで
あるとか、あるいは結像光学系に用いて絞りを絞った状
態などでは、光束が通過するゾーン数が少なく、斜辺部
を直線で近似すると、その影響が大きく出ることにな
る。

【０００９】また、レリーフ型回折光学素子用の型を製
造する場合も、上述したレリーフ型回折光学素子の製造
におけると同様の問題がある。したがって、例えば、ゾ
ーンとなる斜辺部を直線で近似した断面形状を有する型
を用いてレリーフ型回折光学素子を製造すると、得られ
る素子の光学性能は、ゾーン数が比較的少ない場合に低
下するという問題が生じることになる。

【００１０】この発明は、上述した従来の問題点に着目
してなされたもので、その第１の目的は、高効率のレリ
ーフ型回折光学素子を簡単かつ安価に製造できるレリー
フ型回折光学素子の製造方法を提供しようとするもので
ある。

【００１１】さらに、この発明の第２の目的は、高効率
のレリーフ型回折光学素子を製造するのに用いる型を簡
単かつ安価に製造できるレリーフ型回折光学素子用型の
製造方法を提供しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、この発明は、レリーフ型回折光学素子を製造す
るにあたり、切れ刃稜が所定の曲線形状を有する切削工
具を用いてレリーフパターンを形成する切削工程を含む
ことを特徴とするものである。

【００１３】この発明の一実施形態においては、前記切
削工具として、その切れ刃稜が、製造すべきレリーフ型
回折素子の位相シフト関数から導かれるピッチの最も広
いゾーンの断面形状と同じ曲線形状を有するものを用い
る。

【００１４】さらに、上記第２の目的を達成するため、
この発明は、レリーフ型回折光学素子を製造するための
型を製造するにあたり、切れ刃稜が所定の曲線形状を有
する切削工具を用いてレリーフパターンを形成する切削
工程を含むことを特徴とするものである。

【００１５】ここで、レリーフ型回折光学素子のゾーン
断面形状が、集光点での強度に与える影響について、波
長λの平行光束を焦点距離ｆで集光する回折型レンズを
例にとって説明する。図１１で説明したように、ブレー
ズ化レリーフパターンの断面形状の斜辺部を直線で近似
すると、レリーフ型回折光学素子の光学性能が低下する
ので、斜辺部は所定の曲線形状とすることが望ましい。

【００１６】しかし、本発明者による検討によると、以
下に示すようにゾーン数が少ない場合には、全てのゾー
ンの斜辺部を直線で近似した場合に比べて、中心の一番
目のゾーンだけを位相シフト関数から導かれる形状に形
成することで、集光点の強度が飛躍的に向上することが
分かった。

【００１７】図１２は、横軸をゾーン数として、１番目
のゾーンだけを位相シフト関数から導かれる形状に形成
し、それ以外の全てのゾーンの斜辺部を直線で近似した
構造の回折型レンズについて、全てのゾーンを位相シフ
ト関数から導かれる形状に形成した回折型レンズに対す
る集光点での強度比を示したものである。したがって、
この場合の強度比は、下記の（２）式で与えられる。 強度比＝（１番目のゾーンだけを位相シフト関数から導かれる形状に形成し、 それ以外の全てのゾーンの斜辺部を直線で近似した回折型レンズの集光点での強 度）／（全てのゾーンを位相シフト関数から導かれる形状に形成した回折型レン ズの集光点での強度） (2)

【００１８】図１２から明らかなように、１番目以外の
ゾーンを直線で近似したことによる集光点での強度の低
下はほとんど見られない。例えば、ゾーン数が１０本の
場合について、図１１と図１２とを比較すると、全ての
ゾーンの斜辺部を直線で近似した構造では、集光点での
強度比は約０．９に低下するのに対して、１番目のゾー
ンを位相シフト関数から導かれる形状に形成すれば、集
光点での強度比をほぼ１．０とすることができる。

【００１９】このように、中心のゾーンの断面形状を位
相シフト関数から導かれる形状に形成すれば、集光点で
の強度の低下を実質的に防止することができる。これ
は、位相シフトの誤差量に相当するゾーンの斜辺部を直
線で近似したときの理想的形状からの乖離が、中心ゾー
ンで最大であり、これが全体の光学性能を低下させる大
きな原因となっていることによる。したがって、直線で
近似することによる位相シフト関数からの誤差量が大き
い中心ゾーンの形状を、位相シフト関数から導かれる形
状に形成すれば、全体の光学性能を大きく向上させるこ
とができる。

【００２０】そこで、請求項１記載のように、切削工程
において、切れ刃稜が所定の曲線形状を有する切削工具
を用いて、例えば回折光学素子基板を切削加工してレリ
ーフパターンを形成すれば、レリーフパターンの断面形
状を所定の曲線形状とすることができる。この場合、既
に図１１および図１２で説明したように、全てのゾーン
の斜辺部を直線で近似した場合よりも集光点での強度を
向上できるので、特にゾーン数が少ない場合において高
効率のレリーフ型回折光学素子を簡単かつ安価に得るこ
とができる。

【００２１】また、請求項２記載のように、上記の切削
工具として、その切れ刃稜が、製造すべきレリーフ型回
折素子の位相シフト関数から導かれるピッチの最も広い
ゾーンの断面形状と同じ曲線形状を有するものを用いれ
ば、得られるレリーフ型回折光学素子のピッチの最も広
いゾーンの断面形状が、位相シフト関数から導かれた最
適な曲線形状になる。ここで、一般的な同心円状パター
ンを有する回折レンズにおいては、中心の一番目のゾー
ンがピッチの最も広いゾーンとなっている。したがっ
て、このピッチの最も広いゾーンの断面形状を位相シフ
ト関数から導かれる最適な曲線形状とすれば、図１１お
よび図１２で説明したように、全てのゾーンの斜辺部を
直線で近似した場合よりも集光点での強度を向上できる
ので、特にゾーン数が少ない場合において、より高効率
のレリーフ型回折素子を簡単かつ安価に得ることができ
る。

【００２２】この発明の一実施形態では、請求項１記載
のレリーフ型回折光学素子の製造方法において、上記切
削工具として、その切れ刃稜が、製造すべきレリーフ型
回折素子の位相シフト関数から導かれるピッチの最も広
いゾーンの断面形状と深さ方向に相似である曲線形状を
有するものを用いる。

【００２３】このような形状の切れ刃稜を有する切削工
具を用いるようにすれば、例えば、製造すべき回折素子
の基板上に加工層を形成し、該加工層を上記の切削工具
を用いて切削加工してレリーフパターンを形成すること
により、レリーフパターンのピッチ最大ゾーンに対応す
る加工層部分の断面を所定の曲線形状とすることができ
る。したがって、その後、異方性エッチングを施して、
加工層のレリーフパターンを、エッチングの選択比に応
じて深さ方向に相似的に基板に転写すれば、該基板には
ピッチ最大ゾーンが位相シフト関数から導かれる所定の
断面形状を有するレリーフパターンが形成されるので、
請求項２の場合と同様に、より高効率のレリーフ型回折
素子を簡単かつ安価に得ることができる。

【００２４】さらに、請求項３記載のように、レリーフ
型回折光学素子を製造するための型を製造するにあた
り、切れ刃稜が所定の曲線形状を有する切削工具を用い
て、例えば型基板にレリーフパターンを形成するように
すれば、そのレリーフパターンの断面形状は所定の曲線
形状になる。したがって、この型を用いて複製を得るよ
うにすれば、得られるレリーフ型回折型光学素子のレリ
ーフパターンの断面形状は所定の曲線形状となるので、
高効率のレリーフ型回折素子を製造できる型を簡単かつ
安価に得ることができる。

【００２５】この発明の一実施形態では、請求項３記載
のレリーフ型回折光学素子用型の製造方法において、前
記切削工具として、その切れ刃稜が、製造すべきレリー
フ型回折素子の位相シフト関数から導かれるピッチの最
も広いゾーンの断面形状の反転形状と同じ曲線形状を有
するものを用いる。

【００２６】このように、レリーフ型回折光学素子を製
造するための型のピッチの最も広いゾーンを、この型を
用いて作られるレリーフ型回折光学素子の位相シフト関
数から導かれる曲線形状を反転させた曲線形状を有する
切れ刃稜で切削加工すれば、その断面形状は、製造すべ
きレリーフ型回折光学素子の位相シフト関数から導かれ
る断面形状を反転させた曲線形状となる。したがって、
例えば、同心円状パターンを有する回折レンズを製造す
る場合には、一般に、中心の一番目のゾーンがピッチの
最も広いゾーンとなるので、それを製造する型において
も、中心の一番目のゾーンが最も広いゾーンとなる。こ
のような型を用いてレリーフ型回折光学素子を製造する
ようにすれば、図１１および図１２で説明したように、
全てのゾーンの斜辺部を直線で近似した場合よりも集光
点での強度を向上できるので、特にゾーン数が少ない場
合において高効率のレリーフ型回折素子を製造できる型
を簡単かつ安価に得ることができる。

【００２７】さらに、この発明の一実施形態では、請求
項３記載のレリーフ型回折光学素子用型の製造方法にお
いて、前記切削工具として、その切れ刃稜が、製造すべ
きレリーフ型回折素子の位相シフト関数から導かれるピ
ッチの最も広いゾーンの断面形状の反転形状と深さ方向
に相似である曲線形状を有するものを用いる。

【００２８】このような形状の切れ刃稜を有する切削工
具を用いるようにすれば、例えば、製造すべき型基板上
に加工層を形成し、該加工層を上記の切削工具を用いて
切削加工してレリーフパターンを形成することにより、
レリーフパターンのピッチ最大ゾーンに対応する加工層
部分の断面を所定の曲線形状とすることができる。した
がって、その後、異方性エッチングを施して、加工層の
レリーフパターンを、エッチングの選択比に応じて深さ
方向に相似的に型基板に転写すれば、該型基板にはピッ
チ最大ゾーンが位相シフト関数から導かれる所定の断面
形状を有するレリーフパターンが形成されるので、上記
の場合と同様に、高効率のレリーフ型回折素子を製造で
きる型を簡単かつ安価に得ることができる。

【００２９】さらに、この発明の一実施形態では、上述
したレリーフ型回折光学素子やレリーフ型回折光学素子
用型を製造するにあたり、上記の切削工具を用いてレリ
ーフパターンを形成する際に、被加工材を軸回転させ
て、その回転軸を中心とした回転対称のレリーフパター
ンを形成するようにする。

【００３０】このように、被加工材を軸回転させなが
ら、上記の切削工具を用いてレリーフパターンを形成す
るようにすれば、回転対称のゾーンを形成できるので、
軸回転対称のレンズ系に適した回折光学素子、あるいは
それを製造するための型を簡単かつ安価に製造すること
ができる。また、従来のように、刃先先端部を徐々に移
動させることにより曲面を形成する場合には、各々のゾ
ーンに回転対称な細かいスクラッチが出来てしまうこと
になるが、この発明では、切削工具としてその切れ刃稜
が所定の曲線形状を有するものを用いるので、加工され
た面も切れ刃稜の形状そのものとなり、滑らかになる。
したがって、高効率のレリーフ型回折光学素子、あるい
はそのようなレリーフ型回折光学素子用型を簡単かつ安
価に得ることができる。

【００３１】さらに、この発明の一実施形態では、上記
のように被加工材を軸回転させながら、回転軸を中心と
した回転対称のレリーフパターンを形成して、レリーフ
型回折光学素子、あるいはレリーフ型回折光学素子用型
を製造するにあたり、上記切削工具として、その切れ刃
稜が、回転軸を含むゾーン断面のうち、回転軸と交差す
る中心のゾーンの少なくとも回転軸と交差する点から半
径方向の全域に同時に接触する幅を有するものを用い、
この切削工具を用いて上記中心のゾーンを切削する際
に、その切れ刃稜を回転軸に対して平行に直線的に移動
させる。

【００３２】すなわち、従来の方法において、各々のゾ
ーンを曲線に加工するためには、刃先先端部の移動軌跡
が曲線となるように制御する必要があるが、この実施形
態によれば、切れ刃稜そのものが曲線をなしているの
で、曲線加工でも切削工具の移動軌跡を直線とすること
ができる。したがって、加工制御データを飛躍的に簡単
にできる。特に、切れ刃稜を回転軸に対して平行に直線
移動させることで、各々のゾーンに接する箇所であるブ
レーズ側壁形状が回転軸に平行となるので、より理想形
状に近づくことができる。したがって、より高効率のレ
リーフ型回折光学素子、あるいはそのようなレリーフ型
回折光学素子用型を簡単かつ安価に得ることができる。

【００３３】なお、この発明において、切削工具の切れ
刃稜の曲線形状は、完全な曲線形状に限らず、鈍角に折
れ曲がる複数の直線で近似した場合も含むもので、この
場合も同様に、高効率のレリーフ型回折光学素子、ある
いはそのようなレリーフ型回折光学素子用型を簡単かつ
安価に得ることができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の第１実施形態
を説明するための図である。この実施形態では、プラス
チック等の切削加工が容易な快削性光学基板材料１を、
切削工具として凹型曲率バイト２を用いて切削加工し
て、レリーフ型回折光学素子としてのレリーフ型回折レ
ンズを製造する。凹型曲率バイト２は、図２（ａ）に斜
視図をも示すように、先端部に凹型曲率バイトチップ３
を有する。凹型曲率バイトチップ３は、図２（ｂ）に部
分詳細図を示すように、その凹型曲率切れ刃稜４を所定
の曲線、この実施形態では、製造すべきレリーフ型回折
レンズの最もピッチの広い部分および２〜３番目にピッ
チの広い部分の位相シフト関数から導かれる曲線形状を
平均化した曲線形状とする。

【００３５】凹型曲率バイト２および快削性光学基板材
料１は、加工機、例えば精密旋盤に取り付け、図１に示
すように、基板材料１を回転させながら凹型曲率バイト
２を回転軸に平行に移動させて切削加工を行い、これに
よりレリーフパターンを形成して、レリーフ型回折レン
ズ５を製造する。

【００３６】このようにして、レリーフ型回折レンズ５
を製造すれば、加工データを少なくできると共に、全て
のゾーンの斜辺部を直線で近似した場合よりも集光点で
の強度を向上できるので、特にゾーン数が少ない場合に
おいて高効率のレリーフ型回折レンズ５を簡単かつ安価
に得ることができる。なお、この実施形態では、凹型曲
率切れ刃稜４の曲線形状を、製造すべきレリーフ型回折
レンズ５の最もピッチの広い部分および２〜３番目にピ
ッチの広い部分の位相シフト関数から導かれる曲線形状
を平均化した曲線形状としたが、この平均化するゾーン
の数は、集光点での強度が低下しない範囲内で、ピッチ
が最も広いゾーンから順に任意の数にすることができ
る。ただし、回折レンズの回折作用によるレンズパワー
が小さい場合は、実用上、ピッチが最も大きいゾーンの
みに対して凹型曲率切れ刃稜４の曲線形状を決めること
もできる。したがって、この場合には、凹型曲率切れ刃
稜４の曲線形状は、製造すべき回折レンズのピッチの最
も広いゾーンの位相シフト関数から導かれる断面形状と
同じ形状を含むことになるが、この場合も、製造される
レリーフ型回折レンズの断面形状は、全てのゾーンの斜
辺部を直線近似した場合よりも理想の形状に近づくこと
になるので、高い光学性能を有する回折レンズを得るこ
とができる。

【００３７】図３は、この発明の第２実施形態を説明す
るための図である。この実施形態では、切削加工が容易
でないガラス等の硬度が高い基板材料１１からなるレリ
ーフ型回折レンズを製造する。このため、先ず、図３
（ａ）に示すように、基板材料１１の表面に樹脂等の加
工が容易な材料よりなる加工層１２を形成する。次に、
加工層１２を有する基板材料１１を、図３（ｂ）に示す
ように、第１実施形態と同様に加工機にセットして、基
板材料１１および加工層１２を回転させながら凹型曲率
バイト２を回転軸に平行に移動させて加工層１２を切削
加工してレリーフパターンを形成する。なお、凹型曲率
バイト２は、その凹型曲率バイトチップ３の凹型曲率切
れ刃稜４を、第１実施形態と同様に、所定の曲線形状と
する。その後、図３（ｃ）に示すように、加工層１２の
形状をＲＩＥ等で異方性エッチングして深さ方向に相似
的に転写して、図３（ｄ）に示すように、基板材料１１
からなるレリーフ型回折レンズ１３を得る。

【００３８】したがって、この実施形態によれば、切削
加工が容易でない硬度が高い基板材料を用いて、第１実
施形態と同様に、少ない加工データで高効率のレリーフ
型回折レンズ１３を簡単かつ安価に得ることができる。

【００３９】図４は、この発明の第３実施形態を説明す
るための図である。この実施形態では、ＣｕやＰ−Ｎｉ
等の切削加工が容易な快削性型基板材料１５を、切削工
具として凸型曲率バイト１６を用いて切削加工して、レ
リーフ型回折光学素子としてのレリーフ型回折レンズを
製造するのに用いる型を製造する。凸型曲率バイト１６
は、図５（ａ）に斜視図をも示すように、先端部に凸型
曲率バイトチップ１７を有する。この凸型曲率バイトチ
ップ１７は、図５（ｂ）に部分詳細図を示すように、そ
の凸型曲率切れ刃稜１８を所定の曲線、この実施形態で
は、製造すべきレリーフ型回折レンズの最もピッチの広
い部分および２〜３番目にピッチの広い部分の位相シフ
ト関数から導かれる曲線形状を平均化して反転させた曲
線形状とする。

【００４０】凸型曲率バイト１６および快削性型基板材
料１５は、加工機、例えば精密旋盤に取り付け、図４に
示すように、型基板材料１５を回転させながら凸型曲率
バイト１６を回転軸に平行に移動させて切削加工を行
い、これによりレリーフパターンを形成して、レリーフ
型回折レンズ用型２１を製造する。

【００４１】このようにして、レリーフ型回折レンズ用
型２１を製造すれば、図６（ａ）に示すように、このレ
リーフ型回折レンズ用型２１を用いてプレス成型用光学
材料２２に型形状を転写することにより、図６（ｂ）に
示すように、レリーフ型回折レンズ２３を得ることがで
きる。

【００４２】この実施形態によるレリーフ型回折レンズ
用型の製造方法によれば、加工データを少なくできると
共に、型の断面形状を、全てのゾーンの斜辺部を直線で
近似した場合よりも理想の形状に近づけることができる
ので、高い光学性能を有するレリーフ型回折レンズを製
造できるレリーフ型回折レンズ用型を簡単かつ安価に得
ることができる。なお、この実施形態では、凸型曲率切
れ刃稜１８の曲線形状を、製造すべきレリーフ型回折レ
ンズの最もピッチの広い部分および２〜３番目にピッチ
の広い部分の位相シフト関数から導かれる曲線形状を平
均化して反転させた曲線形状としたが、この平均化する
ゾーンの数は、この型を用いて製造されるレリーフ型回
折レンズの集光点での強度が低下しない範囲内で、ピッ
チが最も広いゾーンから順に任意の数にすることができ
る。ただし、回折レンズの回折作用によるレンズパワー
が小さい場合は、実用上、ピッチが最も大きいゾーンの
みに対して凸型曲率切れ刃稜１８の曲線形状を決めるこ
ともできる。したがって、この場合には、凸型曲率切れ
刃稜１８の曲線形状は、製造すべき回折レンズのピッチ
の最も広いゾーンの位相シフト関数から導かれる断面形
状と同じ形状を反転させた形状を含むことになるが、こ
の場合も、レリーフ型回折レンズ用型の断面形状は、全
てのゾーンの斜辺部を直線近似した場合よりも理想の形
状に近づくことになるので、この型を用いてレリーフ型
回折レンズを製造することにより、高い光学性能を有す
るレリーフ型回折レンズを得ることができる。

【００４３】図７は、この発明の第４実施形態を説明す
るための図である。この実施形態では、切削加工が容易
でないＳｉＣやＷＣ等の硬度が高い型基板材料２５から
なるレリーフ型回折レンズ用型を製造する。このため、
先ず、図７（ａ）に示すように、型基板材料２５の表面
に、第２実施形態におけると同様に、樹脂等の加工が容
易な材料よりなる加工層２６を形成する。次に、加工層
２６を有する型基板材料２５を、図７（ｂ）に示すよう
に、第３実施形態と同様に加工機にセットして、型基板
材料２５および加工層２６を回転させながら凸型曲率バ
イト１６を回転軸に平行に移動させて加工層２６を切削
加工してレリーフパターンを形成する。なお、凸型曲率
バイト１６は、その凸型曲率バイトチップ１７の凸型曲
率切れ刃稜１８を、第３実施形態と同様に、所定の曲線
形状とする。その後、図７（ｃ）に示すように、加工層
２６の形状をＲＩＥ等で異方性エッチングして深さ方向
に相似的に転写して、図７（ｄ）に示すように、硬度が
高い型基板材料２５からなるレリーフ型回折レンズ用型
２７を得る。

【００４４】このようにして製造して得たレリーフ型回
折レンズ用型２７は、図８に示すように、その型形状を
プレス成型用光学材料２２に転写することにより、レリ
ーフ型回折レンズ２３を得ることができる。

【００４５】したがって、この実施形態によれば、切削
加工が容易でない硬度が高い型基板材料２５を用いて、
第３実施形態と同様に、少ない加工データで高効率のレ
リーフ型回折レンズ２３を製造できるレリーフ型回折レ
ンズ用型２７を簡単かつ安価に得ることができる。

【００４６】なお、この発明は、上述した実施形態にの
み限定されるものではなく、幾多の変更または変形が可
能である。例えば、第１および第２実施形態では、凹型
曲率バイト２を用いて凸型のレリーフ型回折レンズを製
造したが、図５（ａ）および（ｂ）に示すような凸型曲
率バイト１６を用いて凹型のレリーフ型回折レンズを製
造することもできる。同様に、第３および第４実施形態
では、凸型曲率バイト１６を用いて凸型のレリーフ型回
折レンズを製造するための凹型のレリーフ型回折レンズ
用型を製造したが、図２（ａ）および（ｂ）に示すよう
な凹型曲率バイト２を用いて凹型のレリーフ型回折レン
ズを製造するための凸型のレリーフ型回折レンズ用型を
製造することもできる。

【００４７】また、レリーフパターンの切削方法につい
ても、例えば、図９（ａ）に示すように、回転軸と交差
する中心のゾーン３１を加工する際には、中心のゾーン
３１の側壁３２を、加工する稜に交差するバイトチップ
３３の辺３４を回転軸側へθ傾けた状態とし、外周のゾ
ーンを加工する際には、図９（ｂ）および（ｃ）に示す
ように、回転軸から離れるに従って辺３４の傾き角θを
徐々に小さくする。このようにすれば、ゾーン全体を理
想形状に近づけることができるので、得られるレリーフ
型回折光学素子の光学性能をより向上することができ
る。さらに、バイトチップの切れ刃稜形状は、完全な曲
線形状に限らず、図１０に示すように、鈍角に折れ曲が
る複数の直線で近似することもできるし、刃先にいくに
従って曲率が徐々に大きくなるような形状とすることも
できる。

【００４８】付記項 １．請求項１記載のレリーフ型回折光学素子の製造方法
において、前記切削工具として、その切れ刃稜が、製造
すべきレリーフ型回折素子の位相シフト関数から導かれ
るピッチの最も広いゾーンの断面形状と深さ方向に相似
である曲線形状を有するものを用いることを特徴とする
レリーフ型回折光学素子の製造方法。 ２．請求項３記載のレリーフ型回折光学素子用型の製造
方法において、前記切削工具として、その切れ刃稜が、
製造すべきレリーフ型回折素子の位相シフト関数から導
かれるピッチの最も広いゾーンの断面形状の反転形状と
同じ曲線形状を有するものを用いることを特徴とするレ
リーフ型回折光学素子用型の製造方法。 ３．請求項３記載のレリーフ型回折光学素子用型の製造
方法において、前記切削工具として、その切れ刃稜が、
製造すべきレリーフ型回折素子の位相シフト関数から導
かれるピッチの最も広いゾーンの断面形状の反転形状と
深さ方向に相似である曲線形状を有するものを用いるこ
とを特徴とするレリーフ型回折光学素子用型の製造方
法。 ４．請求項１，２または付記項１記載のレリーフ型回折
光学素子の製造方法において、前記切削工具を用いてレ
リーフパターンを形成する際に、被加工材を軸回転させ
て、その回転軸を中心とした回転対称のレリーフパター
ンを形成することを特徴とするレリーフ型回折光学素子
の製造方法。 ５．付記項４記載のレリーフ型回折光学素子の製造方法
において、前記切削工具として、その切れ刃稜が、回転
軸を含むゾーン断面のうち、回転軸と交差する中心のゾ
ーンの少なくとも回転軸と交差する点から半径方向の全
域に同時に接触する幅を有するものを用い、この切削工
具を用いて前記中心のゾーンを切削する際に、その切れ
刃稜を回転軸に対して平行に直線的に移動させることを
特徴とするレリーフ型回折光学素子の製造方法。 ６．請求項３，付記項２または３記載のレリーフ型回折
光学素子用型の製造方法において、前記切削工具を用い
てレリーフパターンを形成する際に、被加工材を軸回転
させて、その回転軸を中心とした回転対称のレリーフパ
ターンを形成することを特徴とするレリーフ型回折光学
素子用型の製造方法。 ７．付記項６記載のレリーフ型回折光学素子用型の製造
方法において、前記切削工具として、その切れ刃稜が、
回転軸を含むゾーン断面のうち、回転軸と交差する中心
のゾーンの少なくとも回転軸と交差する点から半径方向
の全域に同時に接触する幅を有するものを用い、この切
削工具を用いて前記中心のゾーンを切削する際に、その
切れ刃稜を回転軸に対して平行に直線的に移動させるこ
とを特徴とするレリーフ型回折光学素子用型の製造方
法。 ８．請求項１，２、付記項１，４，５のいずれか一項記
載のレリーフ型回折光学素子の製造方法において、前記
切削工具として、その切れ刃稜が、鈍角に折れ曲がる複
数の直線で近似した所定の曲線形状を有するものを用い
ることを特徴とするレリーフ型回折光学素子の製造方
法。 ９．請求項３、付記項２，３，６，７のいずれか一項記
載のレリーフ型回折光学素子用型の製造方法において、
前記切削工具として、その切れ刃稜が、鈍角に折れ曲が
る複数の直線で近似した所定の曲線形状を有するものを
用いることを特徴とするレリーフ型回折光学素子用型の
製造方法。

【００４９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、切削工具
として、その切れ刃稜が所定の曲線形状を有するものを
用いてレリーフパターンを形成するようにしたので、そ
のレリーフパターンの断面形状を所定の曲線形状とする
ことができる。したがって、全てのゾーンの斜辺部を直
線で近似した場合よりも集光点での強度が向上できるの
で、特にゾーン数が少ない場合において高効率のレリー
フ型回折光学素子を簡単かつ安価に得ることができる。

【００５０】また、請求項２記載の発明によれば、切削
工具として、その切れ刃稜が、製造すべきレリーフ型回
折素子の位相シフト関数から導かれるピッチの最も広い
ゾーンの断面形状と同じ曲線形状を有するものを用いて
レリーフパターンを形成するようにしたので、例えば、
中心の一番目のゾーンの断面形状を位相シフト関数から
導かれる最適な曲線形状とすることができる。したがっ
て、全てのゾーンの斜辺部を直線で近似した場合よりも
集光点での強度を向上でき、特にゾーン数が少ない場合
において、より高効率のレリーフ型回折光学素子を簡単
かつ安価に得ることができる。

【００５１】さらに、請求項３記載の発明によれば、レ
リーフ型回折光学素子を製造するための型を製造するに
あたり、切削工具として、その切れ刃稜が所定の曲線形
状を有するものを用いてレリーフパターンを形成するよ
うにしたので、そのレリーフパターンの断面形状を所定
の曲線形状とすることができる。したがって、この型を
用いて複製を得るようにすれば、得られるレリーフ型回
折型光学素子のレリーフパターンの断面形状は所定の曲
線形状となるので、高効率のレリーフ型回折素子を製造
できる型を簡単かつ安価に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態を説明するための図で
ある。

【図２】第１実施形態で用いる凹型曲率バイトの構成を
示す図である。

【図３】この発明の第２実施形態を説明するための図で
ある。

【図４】この発明の第３実施形態を説明するための図で
ある。

【図５】第３実施形態で用いる凸型曲率バイトの構成を
示す図である。

【図６】第３実施形態で製造したレリーフ型回折レンズ
用型を用いるレリーフ型回折レンズの製造法を説明する
ための図である。

【図７】この発明の第４実施形態を説明するための図で
ある。

【図８】第４実施形態で製造したレリーフ型回折レンズ
用型を用いるレリーフ型回折レンズの製造法を説明する
ための図である。

【図９】この発明によるレリーフパターンの他の切削方
法を説明するための図である。

【図１０】切削工具の切れ刃稜の他の構成例を示す図で
ある。

【図１１】従来のレリーフ型回折光学素子と理想のレリ
ーフ型回折光学素子とのゾーン数に対する集光点での強
度比を示す図である。

【図１２】この発明に係るレリーフ型回折光学素子と理
想のレリーフ型回折光学素子とのゾーン数に対する集光
点での強度比を示す図である。

【符号の説明】

１ 快削性光学基板材料 ２ 凹型曲率バイト ３ 凹型曲率バイトチップ ４ 凹型曲率切れ刃稜 ５ レリーフ型回折レンズ １１ 基板材料 １２ 加工層 １３ レリーフ型回折レンズ １５ 快削性型基板材料 １６ 凸型曲率バイト １７ 凸型曲率バイトチップ １８ 凸型曲率切れ刃稜 ２１ レリーフ型回折レンズ用型 ２２ プレス成型用光学材料 ２３ レリーフ型回折レンズ ２５ 型基板材料 ２６ 加工層 ２７ レリーフ型回折レンズ用型

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レリーフ型回折光学素子を製造するにあ
   たり、 切れ刃稜が所定の曲線形状を有する切削工具を用いてレ
   リーフパターンを形成する切削工程を含むことを特徴と
   するレリーフ型回折光学素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記切削工具として、その切れ刃稜が、
   製造すべきレリーフ型回折素子の位相シフト関数から導
   かれるピッチの最も広いゾーンの断面形状と同じ曲線形
   状を有するものを用いることを特徴とする請求項１記載
   のレリーフ型回折光学素子の製造方法。
3. 【請求項３】 レリーフ型回折光学素子を製造するため
   の型を製造するにあたり、 切れ刃稜が所定の曲線形状を有する切削工具を用いてレ
   リーフパターンを形成する切削工程を含むことを特徴と
   するレリーフ型回折光学素子用型の製造方法。