JPWO2005097450A1 - 光学素子成形用金型の製造方法 - Google Patents

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Abstract

光学素子成形用金型の成形転写面を成形するためのマスター型のマスター転写面に、過冷却液体領域を有する非晶質合金の第１の膜層を形成する工程、前記第１の膜層の表面と、光学素子成形用金型の基材の被転移面とを対向して押付けながら、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金のガラス転移点以上に、前記第１の膜層を加熱する工程、及び、前記第１の膜層を、前記マスター型から剥離して、前記光学素子成形用金型の基材に転移させる工程、とを有することを特徴とする光学素子成形用金型の製造方法。

Description

本発明は、マスター型を用いて光学素子成型用金型を製造する製造方法に関する。
従来から一般的に行われてきたプラスチック光学素子の成形用金型の製作手法によれば、例えば鋼材やステンレス鋼などでブランク（一次加工品）を作っておき、その上に無電解ニッケルメッキとよばれる化学メッキにより、アモルファス状のニッケルと燐の合金を１００μｍほどの厚みに鍍膜し、このメッキ層を超精密加工機によりダイアモンド工具で切削加工して、光学素子の光学面を成形するための高精度な光学面転写面を得ていた。
かかる従来技術の手法によれば、基本的に機械加工により部品形状を創成するため、加工機の運動精度近くまで容易に部品精度が高められる反面、製作工程に機械加工と化学メッキ処理が混在し煩雑で納期がかかること、メッキ層の厚みを考慮してブランク（一次加工品）を作製する必要があること、必ずしもメッキ処理が安定している訳ではなく、ブランクの組成の偏りや汚れ具合によってメッキ層の付着強度がばらついたり、ピットと呼ばれるピンホール状の欠陥が生じたりすること、メッキ層の厚みの中で光学面転写面を創成しなければならないため、光学面転写面を再加工するときなどはメッキ厚みに余裕が無く加工不可能となる場合があること等々の不具合が生じていた。
更に、従来技術によれば、多量に光学面転写面をダイアモンド切削加工する必要があるが、かかる場合、工具の切れ刃の状態や加工条件、加工環境温度の変化などの影響を受けて、切削加工し仕上げた光学面転写面の形状が微妙にばらつくという問題もあった。この光学面転写面の加工バラツキは、素材の被削性の悪さに起因するものであり、一般的には１００ｎｍ程度の光学面形状誤差を発生し、非常に慎重に加工した場合でも５０ｎｍ程度の形状誤差が残るが、これが多量に同一形状の光学面転写面を創成する際の加工精度限界となっている。
また、近年、光学面に輪帯状の回折溝（回折輪帯）を施して色収差を効率よく補正する光学素子が、光情報記録分野などで実用化され、大量に生産されている。その光学材料としては、プラスチックやガラスが使われているが、赤外光学系などではＺｎＳｅなどの結晶材料も用いられている。この様な光学素子は、成形により大量に且つ効率的に生産することができるが、その成形の際に、光学素子成形用金型で、光学素子の光学面における微細な回折溝をいかに高精度に効率よく製作するかが、極めて重要な課題となる。
例えば、ダイアモンド切削により、光学素子成形用金型の光学面転写面上に回折溝などの光学機能を有する微細なパターンを創成する揚合は、刃先の鋭さが回折溝形状の正確さを左右し、光学素子の光学面として転写された時に回折効率に大きな影響を与える。
従って、回折輪帯の回折効率を低下させないためには、刃先の大きさを十分小さくせねばならず、そうすると、小さな刃先部分に切削抵抗が集中してかかるので切り込み量を小さくせねばならず、光学面全体を均一に切削除去するまでに加工回数が多くなる。また、刃先の小さなカッターマークによる光学面の表面粗さの劣化を防ぐためにも工具送り速度を遅くせねばならず、１回の光学面転写面加工時間も長くなる。その結果、回折溝を有する光学素子の成形用金型の切削加工においては、切削長が増大するので工具刃先の損耗が大きくなり、工具交換が頻繁となる。つまり、従来のダイアモンド切削により微細な形状を有する光学面転写面を加工する場合には、工具の寿命が極端に短くなり、しかも一つの光学面転写面を加工する時間も増大するので、頻繁に工具を交換せねばならないため加工効率が非常に低下し、光学素子成形用金型の生産性が低下してコストの急激な増大を招いていた。そのため、特にダイアモンド切削により微細な形状を表面に有する光学面転写面を仕上げる場合には、無電解ニッケルメッキ工程を含まない簡素で納期の短い金型製作手法が望まれる。
加えて、近年、使用する光源の波長の数倍からそれよりも小さな微細構造を光学面に施して、新たな光学的機能を光学素子に付加することが試みられている。例えば、成形レンズの屈折による通常の集光機能とその時に副作用として発生する正の分散を、その非球面光学面の表面に回折溝を施すことで得られる回折による大きな負の分散を利用してうち消し、本来、屈折だけでは不可能な色消し機能を単玉光学素子に付加することが、ＤＶＤ／ＣＤ互換の光ディスク用ピックアップ装置用対物レンズで実用化されている。これは、光学素子を透過する光の波長の数１０倍の大きさの回折溝による回折作用を利用したもので、このように波長より十分大きな構造による回折作用を扱う領域は、スカラー領域と呼ばれている。
一方、光学素子を透過する光の波長の数分の一という微細な間隔で、円錐形状の突起を光学面の表面に密集させて形成させることで、光の反射抑制機能を発揮できることが判っている。即ち、光波が光学素子に入射する際の空気との境界面での屈折率変化を、従来の光学素子のように１から媒体屈折率まで瞬間的に変化させるのではなく、微細な間隔で並んだ突起の円錐形状によって緩やかに変化させ、それにより光の反射を抑制することができるのである。このような突起を形成した光学面は、いわゆる蛾の眼（ｍｏｔｈ ｅｙｅ）と呼ばれる微細構造で、光の波長よりも微細な構造体が波長よりも短い周期で並ぶことにより、もはや個々の構造が回折せずに光波に対して平均的な屈折率として働くものである。このような領域を等価屈折率領域と一般に呼んでいる。このような等価屈折率領域に関しては、例えば電子情報通信学会論文誌Ｃ Ｖｏｌ．Ｊ８３−Ｃ Ｎｏ．３ｐｐ．１７３−１８１ ２０００年３月に述べられている。
等価屈折率領域の微細構造によれば、従来の反射防止コートに比べて反射防止効果の角度依存性や波長依存性を少なくしながら大きな反射防止効果を得られるが、プラスチック成形等によれば、光学面と微細構造を同時に創成できることから、レンズ機能と反射防止機能が同時に得られて、従来のように成形後に反射防止コート処理をするといった後加工が不要となる等の生産上のメリットも大きいと考えられ注目されている。さらに、このような等価屈折率領域の微細構造を光学面に対して方向性を持つように配すると、強い光学異方性を光学面に持たせることもでき、従来、水晶などの結晶を削りだして製作していた複屈折光学素子を成形によって得ることができ、また、屈折や反射光学素子と組み合わせて新たな光学的機能を付加することができる。この場合の光学異方性は、構造複屈折と呼ばれている。
上述したスカラー領域と等価屈折率領域の間には、回折効率が入射条件のわずかな違いにより急激に変化する共鳴領域がある。例えば、回折輪帯の溝幅を狭くしていくと、波長の数倍程度で急激に回折効率が減少し、また増加するという現象（アノマリー）が発生する。この領域の性質を利用して、特定の波長のみを反射する導波モード共鳴格子フィルターを微細構造で実現して、通常の干渉フィルターと同等の効果をより角度依存性を少なくして実現できる。
ところで、スカラー領域や、等価屈折率領域や、共鳴領或を利用して光学素子を形成しようとする場合、その光学面に微細な突起（又はくぼみ）を形成する必要がある。このような微細な突起（又はくぼみ）を備えた光学素子を大量生産するには、一般的にはプラスチックを素材として成形を行うことが適しているといえるが、かかる場合、微細な突起（又はくぼみ）に対応したくぼみ（又は突起）を備えた光学面転写面を、光学素子の成形用金型に設ける必要がある。
特開２００３−１６０３４３号公報 しかるに、上述したような等価屈折領域や共鳴領域の突起（又はくぼみ）に関しては、数十乃至数百ナノメートルの間隔で突起（又はくぼみ）を形成しなくてはならず、切削加工を含む機械的加工では極めて困難である。これに対し、特許文献１には、基体に、過冷却液体域を有する非晶質合金を付着させ、前記非晶質合金に、光学素子の光学面を成形するための光学面転写面を形成した光学素子成形用金型が開示されている。かかる光学素子成型用金型により成形される光学素子の光学面に複数の突起またはくぼみが転写形成されるように、前記光学面転写面には、対応したくぼみまたは突起が形成されているものである。
しかるに，特許文献１に記載の金型を製作する際に生じうる問題点としては，金属ガラスのマスター型への張り付きや，それによって生じる金属ガラス膜層の破壊及び剥離など、又は片あたり等が生じた場合や，プレス圧力が強すぎた場合等による，マスター型形状の変形が予想される。特に，回折溝等や段差形状等の微細な構造をマスター型のマスター転写面に有している場合，その微細構造の破壊が生じてしまう恐れもある。
更に，微細構造がブレーズ形状や櫛歯形状などの場合，溝の奥底まで金属ガラスを押し込むことが難しく，結果として光学素子成形用金型の成形転写面に転写されるブレーズ形状や櫛歯形状に対応した微細構造は，先端が丸まった形状となってしまう恐れもある。このような光学素子成形用金型にて，光学素子の成形を行った場合，その成形転写面形状がそのまま光学素子の光学面に転写されるため，ブレーズ形状や櫛歯形状の根本部分の形状が不正確な光学素子の光学面が形成されてしまい，光学素子の特性を低下させてしまうこととなる。
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、製造容易でありながら、光学素子の寸法精度を高めることができる光学素子成型用金型の製作方法を提供することを目的とする。
本発明の態様の１つとしては、光学素子成型用金型の製作方法であり、
光学素子成型用金型の成形転写面を成形するためのマスター型のマスター転写面に、所定の組成からなる過冷却液体領域を有する非晶質合金の第１の膜層を形成する工程と、
前記第１の膜層の表面と，光学素子成型用金型の基材の被転移面とを対向して押付けながら、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金のガラス転移点以上に、前記第１の膜層を加熱する工程（加熱プレス工程ともいう）及び、
前記第１の膜層を、前記マスター型から剥離して，前記光学素子成型用金型の基材に転移させる工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、前記マスター型のマスター転写面に過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層を形成し、これを前記光学素子成型用金型に転移することで成形転写面を得るものであり、前記マスター型のマスター転写面の形状を金型の被転写面に転写する際に加熱プレスによる力学的な転写を用いないため、前記マスター転写面に微細構造が形成されている場合でも、それを破損する恐れが極めて低い。
光学素子成型用金型を製作するためのマスター型の製作工程を示す図（ａ）〜（ｇ）である。 光学素子成型用金型の製作工程を示す図である。 光学素子成型用金型の製作工程を示す図（ａ）〜（ｄ）である。 光学素子であるレンズを形成するための光学素子成型用金型を含むダイセットの断面図である。 光学素子成型用金型により形成されるレンズの光学面を拡大して示す斜視図（ａ）〜（ｄ）である。 マスター型Ｍ１と光学素子成型用金型Ｍ２の接合時、離型時の状態を概略的に示す図（ａ）〜（ｂ）である。
マスター型の転写面に過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層を形成する際、例えばスパッタ等により形成すれば、微細構造の奥底まで精密に転写でき、それを前記光学素子成型用金型に転移するので、極めて精度の良い成形転写面（例えばマスター型との形状精度５０ｎｍ以下）を得ることができる。従って精度の良いマスター転写面を有するマスター型を１つ創成すれば，マスター転写面の修正を行うことなく、何個でも同一の成形転写面形状を有する光学素子成型用金型を得ることができる。
又、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層が形成されたマスター型のマスター転写面と、光学素子成型用金型の基材とを対向させてプレス成形を行う際，マスター型を前記非晶質合金のガラス転移点以上に加熱することで，マスター型と、過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層との密着力を弱くし，剥離しやすくするという効果も得られる。
過冷却液体領域を有する非晶質合金のバルク材に関しての特許文献が数多く知られている。しかるに、バルク材の過冷却液体領域を有する非晶質合金金属の問題点の１つとしては，その大きな特徴である結晶構造のアモルファス（非晶質）状態を安定して製作するのが難しいということがある。非晶質状態を造り出すためには，まず，所望する組成通りに合金（母合金と呼ぶ）をアーク炉等で製造し、その母合金を高温に熱し液化させ，その後，１０４℃／ｓｅｃの冷却速度で急冷する。金属ガラスは非晶質な結晶状態であるのに比べて，母合金は炉で同じ組成比の金属を混ぜ合わせただけものであり、結晶状態は多結晶体である。従って、バルク材の過冷却液体領域を有する非晶質合金を得るためには，この冷却工程が必要不可欠なため，工数が増えると共に，熱した合金を均一に急冷するため製法が限られる上に，冷却技術に熟練を要する。
これに対し、例えばスパッタのごとく所望の組成の粒子を飛散させて成膜を行えば、過冷却液体領域を有する非晶質合金を膜状に堆積させることができ、例えばターゲットに母合金さえ用意できれば，比較的容易に薄膜状の過冷却液体領域を有する非晶質合金を得ることできるため、バルク材を用いる場合と比較し、製造時間が格段に短縮されることとなる。又、必要最低限の膜厚だけ成膜を行うことができるため、過冷却液体領域を有する非晶質合金の節約を図ることができ、製造コストを抑制できる。
更に、ターゲットの母合金としては、必ずしもアモルファス状態である必要はなく、所望の組成比を満たしていれば、飛散し堆積することで自然にアモルファス状態になるというメリットもある。即ち、所望とする過冷却液体領域を有する非晶質合金と同じ組成比の母合金ターゲットさえ用意してしまえば，バルク材等では安定して造ることが難しい材料・組成比の過冷却液体領域を有する非晶質合金，またバルク材ではアモルファス化しない材料・組成比についても，容易にアモルファス化して成膜できるのである。
ここで、過冷却液体域を有するアモルファス状合金（非晶質合金）、いわゆる金属ガラスについて説明する。これは、加熱すると過冷却液体となるアモルファス状の合金材料で構成されるものであり、通常の金属が多結晶組織であるのに対して、組織がアモルファス状のため組成がミクロ的にも均一で機械強度や常温化学耐性に優れ、ガラス転移点を有し、過冷却液体域であるガラス転移点〜結晶化温度の範囲（通常、ガラス転移点＋１０〜＋１００℃である）に加熱するとガラス状に軟化する（粘性流動体となる）ためプレス成形加工が出来るという、通常の金属には無い特徴を有する。また、切削加工においても、特にダイアモンド工具による超精密切削加工を行うと、高精度な鏡面が容易に得られることが発見されている。その理由は、この材料がアモルファス状であり結晶粒界を持たないので場所によらず被削性が均一であること、又、アモルファス状を保つために結晶化エネルギーを大きくして組成的に多晶体としているため、切削加工中のダイアモンドの拡散摩耗が少なく工具の刃先寿命を長く保てること等によると考えられる。超精密切削加工により実用的に光学面転写面の創成ができるバルク材としては、従来から知られているのは軟質金属だけであり、非常に微細な切り込み量（１００ｎｍ前後）による延性モード切削によってのみ、シリコンやガラスなどの硬度の高い材料を切削加工可能ではあったが、それは極めて低効率であった。従って、非晶質合金を金型材料として用いることは、マスター型を中心とした光学面創成加工に極めて大きな応用展開を示唆する発見であったといえる。同様の加工特性は、ダイアモンド砥石などを用いた研削加工についても、研削比が大きくとれる等の形で現れる。
マスター型（又は金型）で用いることができる非晶質合金の種類は問わない。Ｐｄ系、Ｍｇ系、Ｔｉ系、Ｆｅ系、Ｚｒ系などの公知の金属ガラスが使えるが、過冷却液体域を有するアモルファス状である合金材料であることが、本発明に必要な要件であって、これらの組成や種類は問わない。ただし、プラスチック光学素子成形用の金型材料としては、樹脂温度が３００℃近くであることから、Ｐｄ系、Ｔｉ系、Ｆｅ系などがガラス転移点が高いので有利であるが、より好ましくはＰｄ系が空気中でほとんど酸化することなく、加熱プレスができるという点でも有利である。この場合、Ｐｄ（パラジウム）は貴金属で高価ではあるが、本発明の製造方法で製造される光学素子成型用金型は、必要に応じて、付着した前記非晶質合金を加熱することで異なるパターンを再形成することもできる。
上記本発明の態様において、マスター型に形成する過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜厚としては、０．０１μｍ〜５００μｍが好ましい。この範囲の膜厚であれば、ピットの発生を抑えると共に、マスター型から非晶質合金を金型の被転写面に転移させる際に均一に加熱することができ、一部が過度に加熱されることにより非晶質合金が結晶化してしまう恐れが低い。同様の観点で１０〜２００μｍが好ましく、更に１０〜１００μｍであることが好ましい。
上記本発明の態様においては、前記光学素子成型用金型の製造方法が、少なくとも前記第１の膜層を前記マスター型から剥離して、前記光学素子成形用金型の基材に転移させる工程の前に、前記光学素子成型用金型の基材の被転移面に、過冷却液体領域を有する非晶質合金の第２の膜層を形成する工程を有することが好ましい。更に、前記第１の膜層を前記光学素子成型用金型の基材に転移させる工程において、前記第１の膜層と前記第２の膜層とを対向して押しつけながら、前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金及び前記第２の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の少なくとも一方のガラス転移点以上に、前記第１の膜層及び前記第２の膜層の少なくとも一方を加熱することが好ましい。
また、上述の態様において、前記マスター型のマスター転写面に形成される前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成と、前記光学素子成型用金型の被転写面に形成される前記第２の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が同じであることが更に好ましい態様の１つである。
本発明によれば、前記光学素子成型用金型の基材にも、前記マスター型に形成された過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層と同一組成の膜層を形成しているため，前記マスター型に成膜された過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層と、前記基材に成膜された過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層の接触面をガラス転移点以上に加熱させ密着させたときに、同一組成を有することから膜層同士の密着性が高くなる。過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層を単に前記マスター型から前記金型基材へと転移させた場合と比較し、前記基材と非晶質合金膜層との密着力をより高めることができる。それにより，前記光学素子成型用金型の耐久性（寿命）の向上を図ることができる。
また、前記光学素子成型用金型の製造方法が、少なくとも前記第１の膜層を前記マスター型から剥離して、前記光学素子成形用金型の基材に転移させる工程の前に、前記光学素子成型用金型の基材の被転移面に、過冷却液体領域を有する非晶質合金の第２の膜層を形成する工程を有する場合、前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成と前記第２の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が互いに異なることも好ましい態様の１つである。
本発明によれば，前記光学素子成型用金型の基材に形成される過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層は，前記マスター型に形成された過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層と異なった組成で構成されているため，そのガラス転移点を互いに異ならせることができる。前記マスター型に成膜された過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層と、前記光学素子成型用金型の基材に成膜された過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層の接触面を加熱密着する際に、前記基材の膜層のガラス転移点以上に加熱させ密着させる場合と，前記マスター型の膜層のガラス転移点以上に加熱させ密着させる場合とに分けることで，前記マスター型より過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層を剥離する際の，温度領域をそれぞれ変えることができる。それにより，前記マスター型の破損や膜層の剥離というリスクを最小限にすることができる。
また、前記光学素子成型用金型の基材の被転写面に形成される第２の膜層の膜厚についても、上述のマスター型のマスター転写面に形成される第１の膜層と同様に０．０１μｍ〜５００μｍが好ましい。同じ理由で、同様の観点で１０〜２００μｍが好ましく、更に１０〜１００μｍであることが好ましい。
本発明を図面を参照して説明する。図６の（ａ）において、マスター型Ｍ１に過冷却液体領域を有する非晶質合金ＭＧ１の膜層が形成され、光学素子成型用金型Ｍ２に過冷却液体領域を有する非晶質合金ＭＧ２の膜層が形成されているものとする。ここで、過冷却液体領域を有する非晶質合金ＭＧ１は、例えばＰｄ４０Ｃｕ３０Ｎｉ１０Ｐ２０をその組成とし、そのガラス転移点温度Ｔｇ１＝３００℃とする。一方、過冷却液体領域を有する非晶質合金ＭＧ２は、例えばＰｄ７６Ｃｕ１８Ｓｉ６をその組成とし、そのガラス転移点温度Ｔｇ２＝３５０℃とする。
マスター型Ｍ１と光学素子成型用金型Ｍ２とを、形成された膜層の非晶質合金のガラス転移点以上の温度Ｔ１（３５０℃＜Ｔ１：但しＴ１はガラス結晶化温度未満）まで加熱して、図６の（ａ）に示すように、互いに非晶質合金の膜層を接触させるように対向させ、押圧する。その後、一旦冷却して、型温度を温度Ｔ１から低下させる。更に、マスター型Ｍ１側のみ、型温度をＴ２（３００℃＜Ｔ２＜３５０℃：但しＴ２はガラス結晶化温度未満）に加熱し、光学素子成型用金型Ｍ２側は型温度をＴ１’（＜３００℃）に維持するようにすれば、光学素子成型用金型Ｍ２と非晶質合金ＭＧ２との相互の結合力、及び非晶質合金ＭＧ２、ＭＧ１との相互の結合力よりも、非晶質合金ＭＧ１とマスター型Ｍ１との相互の結合力が弱まることになる。かかる状態から、図６の（ｂ）に示すように、マスター型Ｍ１を光学素子成型用金型Ｍ２から離すと、マスター型Ｍ１より、その形状を転写したまま非晶質合金ＭＧ１が剥離し、更に常温まで冷却することで、それが非晶質合金ＭＧ２と共に光学素子成型用金型Ｍ２の一部を形成するようになる。即ち、非晶質合金ＭＧ１，ＭＧ２のガラス転移点温度を調整することで離型性を高めることができる。
本発明の光学素子成型用金型の製作方法においては、マスター型のマスター転写面に、過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層を形成する工程の前に、前記マスター転写面に機能膜（第１の機能膜）を設ける工程を有することが好ましい。
前記第１の機能膜は、Ｐｔ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ａｇの貴金属元素、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｚｒの遷移金属元素、及び、アルミナ，クロミナ，ＷＣ，チッ化ケイ素，チッ化炭素，ＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ，ジルコニア，ダイアモンド，ダイヤモンドライクカーボン，カーボンから選ばれる少なくとも１種を含有することが更に好ましい。
前記第１の機能膜が、Ｐｔ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ａｇの貴金属元素及びＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｚｒの遷移金属元素から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することが特に好ましい態様の１つである。
これらに挙げた機能膜は、例えばガラスモールド成形時には保護膜としての機能を有すると共に、成形時のガラスと金型との離型性能を向上させるために金型成形転写面に施されるものであることが好ましい。これらの機能膜を施すことにより，前記マスター型より過冷却領域をもつ非晶質合金の膜層を剥離する際の離型性能を向上させることができ，剥離する際の膜層の破損を防ぐことができる。また，離型膜として用いるほかに，前記膜層と一体で剥離し，前記光学素子成型用金型の成形転写面に、過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜と前記機能膜の２層構造として，前記成形転写面が構成された場合，この機能膜層は金型の保護膜として機能することができ，光学素子の成形転写時における熱や圧力からの破損・劣化・融着などの影響から、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層や前記素材を保護する効果がある。
また、前記第１の機能膜が、アルミナ，クロミナ，ＷＣ，チッ化ケイ素，チッ化炭素，ＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ，ジルコニア，ダイアモンド，ダイヤモンドライクカーボン，カーボンから選ばれる少なくとも１種の素材を含有することも好ましい態様の１つである。
これらに挙げた機能膜は、例えばガラスモールド成形時には保護膜としての機能を有するとともに、成形時のガラスと金型との離型性能を向上させるために金型成形転写面に施されるものであることが好ましい。これらの機能膜を施すことにより，前記マスター型より過冷却領域をもつ非晶質合金の膜層を剥離する際の離型性能を向上させることができ，剥離する際の膜層の破損を防ぐことができる。また，離型膜として用いるほかに，前記膜層と一体で剥離し，前記光学素子成型用金型の成形転写面に、過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜膜と前記機能膜の２層構造として，前記成形転写面が構成された場合，この機能膜層は金型の保護膜として機能することができ，光学素子の成形転写時における熱や圧力からの破損・劣化・融着などの影響から、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層や前記素材を保護する効果がある。
また、本発明の第１の機能膜の膜厚は、０．０１〜２０μｍであることが好ましい。このような範囲とすることで、上述の離型性や保護膜としての機能を得ることができる。更に、金型形状への影響を考えると、０．０１〜０．５μｍであることが好ましく、０．０１〜０．１μｍが特に好ましい。
本発明の光学素子成型用金型の製作方法においては、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層を形成する工程の前に、更に前記第１の機能膜の膜上に第２の機能膜を設ける工程を有することが更に好ましい。
また、前記第２の機能膜も、Ｐｔ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ａｇの貴金属元素、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｚｒの遷移金属元素、及び、アルミナ，クロミナ，ＷＣ，チッ化ケイ素，チッ化炭素，ＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ，ジルコニア，ダイアモンド，ダイヤモンドライクカーボン，カーボンから選ばれる少なくとも１種を含有することが好ましい。
本発明においては、 前記第２の機能膜が、Ｐｔ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ａｇの貴金属元素及びＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｚｒの遷移金属元素から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することが特に好ましい態様の１つである。
また、前記第２の機能膜が、アルミナ，クロミナ，ＷＣ，チッ化ケイ素，チッ化炭素，ＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ，ジルコニア，ダイアモンド，ダイヤモンドライクカーボン，カーボンから選ばれる少なくとも１種の素材を含有することも特に好ましい態様の１つである。
これらの機能膜は２層構造であるので（過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層を加えると３層構造）、例えば前記マスター型のマスター転写面から一番近い第１の機能膜に成形転写時のマスター型からの離型効果を持たせ，第２の機能膜に型保護膜としての効果をもたせることができる。これにより型寿命を延ばすだけではなく，少なくとも第２の機能膜と、過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層は同工程で行えるため，保護膜層を成膜する工程を省くことができる。より具体的には，第１の機能膜をカーボン等で形成し，第２の機能膜をＰｔ膜などで形成することができる。
前記機能膜は、蒸着法で形成することが膜厚を容易に調整できる点で好ましい。
更に、均一に機能膜を形成する観点で、前記機能膜をＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理によって形成することが好ましい。
特にＰＶＤ処理としては、スパッタ処理、イオンプレーティング処理、及び真空蒸着法が好ましく用いられる。
また、前記機能膜の形成においては、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理も好ましく用いることができる。
本発明の光学素子成型用金型の製作方法において、前記マスター型のマスター転写面の光学形状は、前記マスター型により製作される光学素子成型用金型を用いて成形される光学素子の光学面形状に対して、前記マスター型の転写面に形成される機能膜の厚さ及び前記光学素子材料の熱収縮の少なくとも一方に応じて変化させていることが好ましい。このような構成により、最終的に精度の良い光学面形状を有する光学素子が得られ、後工程で光学素子の性能に合せた修正などの手間を省くことができる。
また、本発明の光学素子成型用金型の製作方法において、前記マスター転写面に形成された過冷却領域を有する非晶質合金の膜層を、マスター転写面から剥離して、前記光学素子成形用金型の基材に転移させる工程の後に、前記機能膜が前記マスター転写面に残ることが好ましい態様の１つである。このような構成によれば、前記マスター転写面の保護を図ることができる。
また、本発明の光学素子成型用金型の製作方法において、前記マスター転写面に形成された過冷却領域を有する非晶質合金の膜層を、マスター転写面から剥離して、前記光学素子成形用金型の基材に転移させる工程の後に、前記機能膜が、前記光学素子成型用金型の成形転写面に転移することも好ましい態様の１つである。このような構成により前記成形転写面の保護を図ることができる。
更に、前記光学素子成型用金型の製造方法が、更に前記光学素子成型用金型の成形転写面に転移した前記機能膜を除去する工程を有することが好ましい。このような構成により、前記成形転写面に付着した離型膜などが光学素子の光学面に付着することなどを抑制できる。
本発明の光学素子成形用金型の製作方法において、前記マスター型により製作される光学素子成型用金型を用いて成形される光学素子の光学面に、光軸を中心とした輪帯構造が形成されることが好ましい。このような構成により、前記製造方法によって製造された光学素子成型用金型により成形された光学素子の機能をより高めることができる。
本発明の光学素子成型用金型の製作方法において、前記輪帯構造は、光路差付与構造であることが好ましい。このような構成により、前記製造方法によって製造された光学素子成型用金型により成形された光学素子の機能をより高めることができる。光路差付与構造としては、いわゆるＮＰＳ（Ｎｏｎ−Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｓｕｒｆａｃｅ）構造等が知られている。
本発明に記載の光学素子成型用金型の製作方法において、前記輪帯構造は、光軸方向断面が鋸歯状のブレーズ型回折構造であることが好ましい。このような構成により、前記製造方法によって製造された光学素子成型用金型により成形された光学素子の機能をより高めることができる。
本発明の光学素子成型用金型の製作方法において、前記輪帯構造は、光軸方向断面が階段状の回折構造であることが好ましい。このような構成により、前記製造方法によって製造された光学素子成型用金型により成形された光学素子の機能をより高めることができる。階段状の回折構造として、波長選択回折構造等が知られている。
本発明の光学素子成型用金型の製作方法において、前記輪帯構造は、前記光学素子に対して光を照射する光源の波長変化による前記光学素子の収差変化を補正する機能を有することが好ましい。このような構成により、例えば光ディスクに情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に好適な光学素子を提供できる。
本発明の光学素子成型用金型の製作方法において、前記輪帯構造は、前記光学素子の温度変化による収差変化を補正する機能を有することが好ましい。このような構成により、例えば光ディスクに情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に好適な光学素子を提供できる。
本発明の光学素子成型用金型の製作方法において、前記光学素子成型用金型の成形転写面により形成される光学素子の光学面に、複数の突起またはくぼみが形成されるように、前記マスター型のマスター転写面には対応した突起又はくぼみが形成され、且つ前記光学素子成型用金型の成形転写面には対応したくぼみまたは突起が形成されることが好ましい。このような構成により、前記製造方法によって製造された光学素子成型用金型により成形された光学素子の機能をより高めることができる。又、たとえ突起又はくぼみが数十乃至数百ナノメートルの間隔で配置しなくてはならないものであっても、機械加工を必要とすることなく、転写成形により容易に形成することができる。尚、くぼみまたは突起とは、くぼみと突起の双方が混在するものも含む。
更に、前記光学素子の光学面の突起またはくぼみは、等価屈折率領域の微細構造を形成することが好ましい。尚、前記突起又はくぼみの間隔は、前記光学素子の光学面を透過する光の波長以下であると好ましい。
また、前記光学素子の光学面の突起またはくぼみは、反射防止効果を発生する微細構造を形成することが好ましい。尚、前記突起又はくぼみの間隔は、前記光学素子の光学面を透過する光の波長以下であると好ましい。
別の例としては、前記光学素子の光学面の突起またはくぼみは、構造複屈折を発生する微細構造を形成することが好ましい。尚、前記突起又はくぼみの間隔は、前記光学素子の光学面を透過する光の波長以下であると好ましい。
更に別の例としては、前記光学素子の光学面の突起またはくぼみは、共鳴領域の微細構造を形成することが好ましい。尚、前記突起又はくぼみの間隔は、前記光学素子の光学面を透過する光の波長以下であると好ましい。
前記光学素子の光学面の突起またはくぼみは、該光学面の一部に存在しており、その光学面を転写形成されるように、前記成形転写面の一部には、対応したくぼみまたは突起が存在していることも好ましい形態の１つである。
前記光学素子の光学面の突起またはくぼみが、該光学面の一部に形成されるように、前記マスター型のマスター転写面には、対応した突起又はくぼみが形成され、且つ前記光学素子成型用金型の前記成形転写面に対応したくぼみまたは突起が形成されることも好ましい形態の１つである。前記光学素子の光学面に、微細構造の突起またはくぼみを、複数の形状や配置パターンを有するように形成し、それらを該光学面上に部分的に配置することにより、かかる光学面が、局部的にそれらの微細構造の光学機能を発揮することができる。これにより、光学面を通る光束に、微細構造の突起やくぼみの各形状や配置パターンによって生じる光学機能を部分的或いは選択的に施して、複数の光学機能を一つの光束に盛り込むことができる。この場合、光学素子の光学面上には、微細構造の突起やくぼみが必ず光学面の全面に存在している必要はない。すなわち、従来では、所定の光学機能を発揮するために複数の光学素子を組み合わせる必要があるところ、本発明の製造方法により製造された光学素子成型用金型により成形した光学素子を用いれば、単独で所定の光学機能を発揮することができ、光学系をより簡素化することができ、大幅なコストダウンが実現できる。又、本発明の製造方法によって製造された光学素子成型用金型によれば、かかる光学素子を容易に大量生産することができる。
本発明の光学素子成型用金型の製作方法において、前記光学素子成型用金型の成形転写面は、非球面形状のみからなることも好ましい形態の１つである。即ち、微細構造を有しない光学面を成形することもできる。
本発明の光学素子成型用金型の製作方法において、前記過冷却液体領域をもつ非晶質合金膜の膜層は、蒸着法で形成することが、膜圧を容易に調整できる点で好ましい。
更に、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理によって形成することが、強固な付着を実現できる点で好ましい。
特にＰＶＤ処理としては、スパッタ処理、イオンプレーティング処理、及び真空蒸着法が好ましく用いられる。
また、前記膜層の形成においては、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理も好ましく用いることができる。
以下に、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の好ましい組成を列記するが、本発明で用いられる過冷却液体領域を有する非晶質合金は、これに限られることはない。
前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層が、Ｐｄを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことが好ましい組成の１つである。このような組成により前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の酸化を抑制でき、大気雰囲気中でも加熱プレスを行うことができる。
更に、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層の組成が、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂのいずれか１つ以上を、少なくとも１ｍｏｌ％以上の割合で含有することが好ましい。
また、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層が、Ｚｒを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことも好ましい組成の１つである。貴金属類元素を用いずに、過冷却液体領域を有する非晶質合金膜層を形成することができるため，コスト面での負担が軽くなる。又、ガラス転移温度Ｔｇと結晶化開始温度Ｔｘの差がＴｇ−Ｔｘ＝約５０〜１００℃と幅広いため，温度制御の許容範囲を広く確保できる。
更に、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層に、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｈｆ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂのいずれか１つ以上を、少なくとも１ｍｏｌ％以上の割合で含有することが好ましい。
前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層がＴｉを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことも好ましい組成の１つである。貴金属類元素を用いずに、過冷却液体領域を有する非晶質合金膜層を形成することができるため，コスト面での負担が軽くなる。
更に、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層の組成に、Ｈｆ，Ｚｒ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂのいずれか１つ以上を、少なくとも１ｍｏｌ％以上の割合で含有することが好ましい。
前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層が、Ｍｇを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことも好ましい組成の１つである。貴金属類元素を用いずに、過冷却液体領域を有する非晶質合金膜層を形成することができるため，コスト面での負担が軽くなる。又、ガラス転移点Ｔｇが１５０℃付近になるため、温度制御が比較的容易になる。
更に、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層の組成に、Ｙ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂのいずれか１つ以上を、少なくとも１ｍｏｌ％以上の割合で含有することが好ましい。
前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層が、Ｌａを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことも好ましい組成の１つである。貴金属類元素を用いずに、過冷却液体領域を有する非晶質合金膜層を形成することができるため，コスト面での負担が軽くなる。又、ガラス転移点Ｔｇが１８０〜２００℃付近になるため、温度制御が比較的容易になる。
更に、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層の組成に、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂ，Ｈｆ，Ｚｒのいずれか１つ以上を、少なくとも１ｍｏｌ％以上の割合で含有することが好ましい。
前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層が、Ｆｅを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことも好ましい組成の１つである。貴金属類元素を用いずに、過冷却液体領域を有する非晶質合金膜層を形成することができるため，コスト面での負担が軽くなる。
更に、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層の組成に、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂのいずれか１つ以上を、少なくとも１ｍｏｌ％以上の割合で含有することが好ましい。
前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層の組成が、Ｃｏを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことも好ましい組成の１つである。貴金属類元素を用いずに、過冷却液体領域を有する非晶質合金膜層を形成することができるため，コスト面での負担が軽くなる。
更に、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層の組成に、Ｎｉ，Ｈｆ，Ｆｅ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂのいずれか１つ以上を、少なくとも１ｍｏｌ％以上の割合で含有することが好ましい。
前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層が、Ｎｉを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことも好ましい組成の１つである。貴金属類元素を用いずに、過冷却液体領域を有する非晶質合金膜層を形成することができるため，コスト面での負担が軽くなる。
更に、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層の組成に、Ｃｏ，Ｈｆ，Ｆｅ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂのいずれか１つ以上を、少なくとも１ｍｏｌ％以上の割合で含有することが好ましい。
前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層が、Ｍｏを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことも好ましい組成の１つである。
更に、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層の組成に、Ｆｅ、Ｃｏ，Ｎｉ、Ｃｕ、Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｗ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂ、Ｐｄのいずれか１つ以上を、少なくとも１ｍｏｌ％以上の割合で含有することが好ましい。。
前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層が、Ｐｔを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことも好ましい組成の１つである。
更に、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層の組成に、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ，Ｎｉ、Ｃｕ、Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｗ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂ、Ｐｄのいずれか１つ以上を、少なくとも１ｍｏｌ％以上の割合で含有することが好ましい。
前記過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層の組成に、Ｏｓ，Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ，Ａｇ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｒｕの貴金属元素のいずれか１つ以上を、少なくとも１ｍｏｌ％以上の割合で含有することも好ましい。
本発明の製造方法により光学素子成型用金型を製造することにより、高精度な光学素子成型用金型を得ることができる。
また、上述の光学素子成型用金型で光学素子を成形することにより、低コストでありながら高精度な光学素子を得ることができる。
前記光学素子は、プラスチック材料を素材とすることが、安価に容易に製造できる観点で好ましい。
前記光学素子は、ガラス材料を素材した場合、収差特性等に優れたものとなり，また，プラスチック材料と比較すると高温高湿等の環境に対して製品の性能が安定し，耐久力に優れるという観点で好ましい。
前記光学素子は、レンズであることが好ましく、例えば光ピックアップ装置などに使用されることで、その光学特性を発揮できる。
本明細書中で用いる回折構造（回折輪帯）とは、光学素子（例えばレンズ）の光学面表面に、光軸を中心とする略同心状の輪帯として形成されたレリーフを設けて、回折によって光束を集光あるいは発散させる作用を持たせた回折面のことをいう。例えば、光軸を含む平面でその断面をみれば各輪帯は鋸歯のような形状が知られているが、そのような形状を含むものである。回折輪帯を回折溝ともいう。
本発明が適用されるに当たり、輪帯構造や突起（又はくぼみ）の並びなど、個々の微細構造の形状や配列周期などは関係ない。どのような微細な構造であっても、光学素子に新たな機能を付加する目的で作られたものであれば、その光学素子成型用金型又はそれにより成形された光学素子は、本発明の範疇に含まれる。また、新たに付加する機能としては、収差を低減するものに限らない。光学系の特性に応じて収差を故意に増加させる場合も、最終的に理想とする収差に近づける目的で行う限り、本発明の範疇に含まれる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１の（ａ）〜（ｇ）は、光学素子成型用金型を製作するためのマスター型の製作工程の例を示す図である。尚、マスター転写面の形状の創成は、以下の方法に限らず、例えば後述する実施例で示すように、切削加工により形成しても良い。まず、図１の（ａ）に示すように、マスター型材１にマスター転写面１ａを形成する。かかるマスター転写面１ａは、光学素子成型用金型により形成したいレンズ（光学素子の一例）の設計光学面形状に対して、後述する機能膜の厚さや光学素子の素材の熱収縮を考慮して、形状が定められていると好ましい。マスター転写面１ａの周囲は、ティルト基準平面に対応する母幾何寸法基準面１ｂとなっている。
続いて、図１の（ｂ）に示すように、不図示の駆動体によってマスター型材１を光軸回りに回転させながら、マスター転写面１ａ及び母幾何寸法基準面１ｂにレジストＲを塗布する（スピンコート）。レジストＲは、マスター転写面１ａ及び母幾何寸法基準面１ｂを含むマスター型材１の上面に、等しい膜厚でコーティングされる。
更に、レジストＲがコーティングされたマスター転写面１ａに対し、不図示の露光機により電子ビームＬＢを照射して、微細パターンを露光形成する。続いて、図１の（ｃ）に示すように、マスター型材１を溶液中に浸し、マスター転写面１ａ上において、露光形成された微細パターンに応じてレジストＲを除去する。ここで、電子ビームＬＢのビーム径は極めて小さいので、数十乃至数百ナノメートルの間隔で露光を行えるため、それに応じてレジストＲを除去することができる。
更に、図１の（ｄ）に示すように、部分的にレジストＲが除去されたマスター型材１の上面を、イオンシャワーＩＳ（加速されたアルゴンイオン等）の雰囲気中に曝し（ドライエッチング）、レジストＲのパターンに応じて、マスター型材１の表面を除去する。このとき、レジストＲの残っている部分は、表面が除去されない或いは除去されにくくなるため、露光時に厚く円形のレジストＲを残すことで、それに対応してマスター型材１の光学転写面１ａ’の表面に、同心円状の輪帯が多数形成されることとなる。
その後、マスター転写面１ａに対向してターゲットＴ（貴金属膜，遷移金属膜，セラミックス、あるいは酸化物・窒化物・ダイアモンド等）を配置し、ここから粒子を飛散させて、マスター転写面１ａに０．０１μｍ〜２０μｍの機能膜ＦＭ（図１の（ｇ））を形成する（機能膜を形成する工程）。尚、マスター転写面１ａを高精度に転写するために、機能膜ＦＭはなるべく薄い方が好ましい。
更に、ターゲットＴを所定の組成のものに変更し、図１の（ｅ）に示すように、ここから過冷却液体領域を有する非晶質合金粒子を飛散させて、マスター転写面１ａに０．１μｍ〜５００μｍの過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層ＭＧを形成する（過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層を形成する工程）。かかる工程後におけるマスター転写面１ａの拡大図を図１の（ｇ）に示す。
このようにして形成されたマスター型材１は、円管状のシリンダ２の一端を閉止するような形でボルト３で固定されて、マスター型４が形成されることとなる（図１の（ｆ））。シリンダ２とマスター型材１との間に、エアベントが形成されるように、シリンダ２の端面には、溝２ａが形成されている。尚、マスター型材１の加工は、大規模な設備が必要であって、その製作コストも高いが、一つあれば、後述するようにして光学素子成型用金型を大量に製作できるので、特に問題はない。
第２図は、光学素子成型用金型の断面図である。まず、ステンレス鋼材等から基材１０を形成する。基材１０の材料は、特に限定されるものではないが、鋼やステンレス鋼などの一般的に用いられる金型材料であることが好ましく、その場合には供給も安定しており価格も安いという利点がある。ブランクとしての基材１０は、一端（図で上端）に、光学素子の光学面（例えば非球面）に対応しているが、曲率がそれより大きいか等しい凹部（被転移面）１０ａと、その周囲の周囲面１０ｂとを形成することで、金型の近似形状を有するようになっている。凹部１０ａと周囲面１０ｂの形状精度は、表面に施す過冷却液体域を有する非晶質合金（以下、単に非晶質合金ともいう）ＭＧの膜厚によるが１００μｍ程度の非晶質合金ＭＧを成膜する場合であれば、１０〜２０μｍ程度の精度であれば十分なので、ブランク加工そのものはＮＣ旋盤などを使用して数１０分でできる程度のものである。この凹部１０ａと周囲面１０ｂに、過冷却液体域を有する非晶質合金ＭＧを、以下のようにして付着させる。
非晶質合金ＭＧを、凹部１０ａと周囲面１０ｂの表面に対して、詳細は実施例で後述するようにして、スパッタや蒸着などのＰＶＤ処理やＣＶＤ処理により成膜する（被転移面に過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層を形成する工程）。尚、過冷却液体領域を有する非晶質合金の膜層は、必要に応じてマスター型材１に形成した膜層のものと組成を同じにしたり、異ならせたりできる。本実施の形態では、凹部１０ａ以外に、周囲面１０ｂにも非晶質合金ＭＧを成膜させているが、成膜は凹部１０ａだけでもよい。
以上の非晶質合金ＭＧの成膜は、ＣＶＤ処理では、マスター型材１や基材１０が高温となり過冷却液体状態とする非晶質合金の性質上不利ではあるが、本発明は成膜をＣＶＤ処理やＰＶＤ処理のどちらかに限ったものではない。非晶質合金ＭＧを比較的容易に成膜しやすいＰＶＤ処理では、スパッタやイオンプレーティング、蒸着などの処理があるが、ここではどれを用いても良い。ちなみに、スパッタ法ではターゲット材料は必ずしもアモルファス状態でなくとも良く、マスター型材１や基材１０に所望の組成比で構成原子を付着させれば、スパッタの原理上、付着時に急冷を伴うため、アモルファス状態で容易に成膜できる。成膜速度は０．２〜数μｍ／ｈ程度で、スパッタ装置の出力をあげれば容易に短縮できるが、マスター型材１や基材１０の温度が上昇してアモルファス状にならなくなるため、水冷などによるマスター型材１や基材１０の冷却が必要となる。あまり膜厚が厚くても、この後のダイアモンド切削加工や加熱プレス成形などで取り代がたくさん残り効率が悪いので、通常は１００μｍ程度がより好ましい。しかし、複雑な形状では数ｍｍの膜厚が必要なこともあり、大凡１０ｎｍから１ｍｍ程度の範囲が、実用的な膜厚範囲である。
特に膜厚が厚い場合は、不要な部分にはみ出した非晶質合金により、光学素子成型用金型の設計形状が損なわれることがある。そのために、成膜部分以外をマスキングしたり、成膜後にダイアモンド切削や研削加工によってはみ出し部を除去することも必要な場合がある。しかし、非晶質合金ＭＧは、被削性が良くしかも除去量が少ないため、加工工数やコストの負担にはほとんどならない。
本実施の形態のごとく、非晶質合金ＭＧを、このようにマスター型や光学素子成型用金型の極限られた部位だけに少量用いることによって、従来、優れた物性的な特徴をもちながらバルク形状の製作が難しかった種類の非晶質合金についても、光学素子成型用金型に適用することが可能となった。例えば、ニッケル系や銅系などの高硬度の非晶質合金は、金型材料として高耐久性が期待できるが、バルク状にしにくいため、先の出願の手法では光学素子成型用金型ヘの適用が難しかったが、本実施の形態のごとく成膜化することで、その適用が可能となった。さらに、バルク材料では冶金時に水素などのガスが地金中に存在するので、微小孔が存在し、ダイアモンド切削したり加熱プレス成形したりしたときに、加工創成した光学面に現れて表面不良を生じさせることがあったが、本実施の形態のようなＣＶＤ処理やＰＶＤ処理によって気相から成膜する場合では、この微小孔が発生することはほぼ無いため、光学素子成型用金型の製作収率が高く維持できて、例えば不良対応のスペアを製作する必要がなくなるので、大幅に低コストになる。
図３の（ａ）〜（ｄ）は、加熱プレスによる光学素子成形用金型の光学面転写面及び幾何的寸法基準面転写面の形成工程を示す図である。まず、図１の（ａ）〜（ｇ）に示す工程で作製したマスター型４に、図３の（ａ）に示すように支柱５を取り付ける。続いて、図３の（ｂ）に示すように、マスター型材１の周囲に配置されたヒーターＨにより、マスター転写面１ａと母幾何寸法基準面１ｂの周辺を予備加熱しておき、図２に示す工程で作製した基材１０を、シリンダ２内に挿入し、プランジャー６で加圧する（加熱プレス工程）。このときシリンダ２内の空気は、エアベント（溝２ａ）を介して外部へと流出する。ここでガラス転移点Ｔｇ以上に加熱されたマスター型４の非晶質合金ＭＧと、基材１０の非晶質合金ＭＧは融合し合って一体となる。
更に、図３の（ｃ）に示すように、マスター型４とプランジャー６とを一体で、冷却水が満たされた容器７内に沈下させることで、非晶質合金ＭＧを急冷させる。尚、かかる冷却は自然放冷であっても良い。その後、容器７から取り出したマスター型４とプランジャー６とを分離させると、マスター型４のマスター転写面に成膜した機能膜ＦＭのために、そこから離型しやすくなっている非晶質合金ＭＧは剥がれて、基材１０に転移する（膜層を基材に転移する工程）。このようにして、マスター転写面１ａを転写した光学素子成型用金型１０’（図４）を取り出すことができる。深い光学面形状や複雑な光学面形状や酸化しやすい非晶質合金を加熱プレス成形する場合は、加熱、成形、冷却の工程を真空中で行うのが好ましい。
尚、機能膜ＦＭがマスター転写面１ａ側に残れば、マスター型材１の保護膜として機能し、非晶質合金ＭＧと共に基材１０側に転移すれば金型の保護膜として機能する。但し、成形中に光学素子に付着する恐れがある場合、機能膜ＦＭの素材として、例えば熱により消散するものを用いれば、機能膜ＦＭを大気に開放した後加熱して除去する工程を経ることで、精度の良い光学素子を得ることができる。
図４は、光学素子の一例であるレンズを形成するための光学素子成型用金型を含むダイセットの断面図である。上述のようにして非晶質合金ＭＧを成膜した光学素子成型用金型１０’と、同様にして非晶質合金ＭＧ’を成膜した光学素子成型用金型１１’とを、光学面転写面ＭＧａ、ＭＧａ’同士及び幾何寸法基準面転写面ＭＧｂ、ＭＧｂ’同士を対向させるようにして、ダイセット金型１３，１４に挿入し、溶融したプラスチック材料ＰＬを、不図示のゲートから通常の射出成形と同様に光学素子成型用金型１０’，１１’間に射出して、更に冷却することで、所望の形状のレンズを得ることができる。尚、ダイセット取り付け用のネジ孔１０ｄ’、１１ｄを加工する場合も、非晶質合金ＭＧと異なり、靱性に優れた基材１０、１１に対して穿孔しタップ切りを行えばよいので、加工時の破損を抑えることができ、また成形時の外力に対しても基材１０、１１がたわんで応力集中を緩和させる機能を有するため破損が抑制される。
このように本実施の形態では、加熱プレス成形によって光学面転写面ＭＧａや幾何寸法基準面転写面ＭＧｂを創成する場合、非晶質合金ＭＧが成膜された部分を重点的に加熱して軟化させ、加熱したマスター型１に押圧すれば足りる。重要なことは、本実施の形態では、非晶質合金ＭＧは光学素子成型用金型１０’全体に用いず、光学面転写面ＭＧａや幾何寸法基準面転写面ＭＧｂを形成する層及びその周辺のみに限られており、基材１０全体を均一に加熱する必要がないことである。従って、バルク材料の非晶質合金全体を加熱プレス成形する場合に比べて、熱容量が小さく加熱が容易なため温度制御も精度良くでき、プレス変形量も少ないのでプレス時間を大幅に短くできる。これらの特徴は、単に成形プロセスが制御しやすいというだけでなく、加熱中の非晶質合金の結晶化を避けるには非常に都合の良い条件であり、その結果、結晶化を気にすることなく加熱プレス成形を何度もやり直すことができ、それにより鋳潰さなくとも光学面転写面ＭＧａ等の形状修正やリサイクルが可能となり、又、優れた物性的特徴を有しながら結晶化しやすいため加熱プレス成形ができなかったような、ある種の非晶質合金についても、光学素子成型用金型ヘの適用が可能となる。
加熱プレス成形の雰囲気は、通常は非晶質合金の酸化やそれに基づく結晶化を防ぐために真空中で行うことが好ましく、パラジウム系の非晶質合金は大気中で加熱してもほとんど酸化しないため、大気中で加熱プレス成形することができる。この場合、加熱プレス成形装置は、真空雰囲気を維持する必要もなくなるのでさらに簡素なものとすることができ、大気中で直接目視観察しながら加熱プレス成形ができるという利点がある。パラジウム系の非晶質合金としては、Ｐｄ４０Ｃｕ３０Ｎｉ１０Ｐ２０やＰｄ７６Ｃｕ６Ｓｉ１８、Ｐｄ６１Ｐｔ１５Ｃｕ６Ｓｉ１８などがあるが、パラジウムの含有量が少なくとも２０ｍｏｌ％以上含有しないと、他の構成原子が酸化したり結晶化しやすくなって、大気中での加熱プレス成形は難しくなる。一方、パラジウムの含有量が８０ｍｏｌ％以上では、一般的には、ガラス転移点が存在しなくなり非晶質合金とならない。そのため、大気中で加熱プレス成形を安定して行う非晶質合金の材料としては、パラジウム含有量が２０ｍｏｌ％以上かつ８０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。また、最多含有原子であるパラジウム以外の構成原子から見ると、銅、ニッケル、アルミニウム、シリコン、燐、ボロンのいずれか１つ以上を、少なくとも３ｍｏｌ％以上含有していることが、アモルファス状の非晶質合金とするために必要である。これは、パラジウム系の非晶質合金に限らず、例えば、Ｚｒ５５Ａｌ１０Ｃｕ３０Ｎｉ５、Ｚｒ５７Ｔｉ３Ａｌ１０Ｎｉ１０Ｃｕ２０、Ｌａ６５Ａｌ１５Ｎｉ２０、Ｌａ５５Ａｌ１５Ｎｉ１０Ｃｕ２０、Ｃｏ５１Ｆｅ２１Ｚｒ８Ｂ２０、Ｆｅ５６Ｃｕ７Ｎｉ７Ｚｒ１０Ｂ２０、Ｍｇ７５Ｃｕ１５Ｙ１０、Ｍｇ７０Ｎｉ２０Ｌａ１０等々、ほとんどの系の非晶質合金について言えることである。また、大気雰囲気中での加熱プレス成形では、マスター型と非晶質合金の成形面とに閉じた空間ができると、空気溜まりとなって加熱プレス成形の転写性を劣化させる場合がある。この場合はパラジウム系の非晶質合金であっても真空中で加熱プレス成形を行うとよい。回折輪帯などの微細構造を光学面に有する光学素子の成形用金型では、特に微細構造部で微小空気溜まりができやすく、その転写性を大きく損ねるので、真空中で加熱プレス成形する方が良い。
パラジウム系などの貴金属の非晶質合金を光学素子成型用金型に用いる場合は、バルク材料では金型一つで高価な地金価値があるため、光学素子の成形生産工程でこのように高価で小さな部品を多量に扱うには、保管管理を厳重にするなどのセキュリティ上の問題が避けられなかった。しかし、本実施の形態のごとき光学素子成型用金型では、非晶質合金の膜厚を１００μｍ程度とすることができるため、地金価値はわずかコンマ数パーセントにすぎず、その保管管理は従来と同様で良いという、先の出願の技術に対して、非常に重要な実用上の特徴がある。
本実施の形態の製造方法によって形成された光学素子成型用金型は、従来の金型のような化学メッキ処理が全く不要であり、高精度かつ高効率に光学面転写面の創成ができ、従って高精度な光学素子の光学面を転写成形できるにも関わらず、低コストで短納期かつ従来と同様の生産形態で取り扱えるという優れた特徴がある。さらに、微細構造を有する光学素子の成形用金型も容易に創成可能である。
図５の（ａ）〜（ｄ）は、このような光学素子成型用金型により形成されるレンズの光学面の例を拡大して示す斜視図である。図５の（ａ）においては、レンズの光学面に、複数の突起の例として微細な円筒Ｃをマトリクス状に多数形成した構成（等価屈折率領域の微細構造の例）となっている。例えばかかる対物レンズをＤＶＤ記録／再生用光ピックアップ装置の対物レンズとして用いた場合、レンズを透過する光は６５０ｎｍ近傍である。そこで、微細な円筒Ｃの間隔Δを１６０ｎｍとすると、かかる対物レンズに入射する光は殆ど反射せず、極めて光透過率の高い対物レンズを提供することができる。
図５の（ｂ）においては、レンズの光学面に、複数の突起の例として間隔Δで離隔した多数の微細な三角錐Ｔを形成しており、図５の（ａ）と同様な顕著な効果を有する。この間隔Δとしては、０．１〜０．２μｍ以下であると散乱を低下させるので好ましい。図５の（ｃ）においては、レンズの光学面に、複数の突起の例として間隔Δで離隔した多数のフィンＦ（構造複屈折の微細構造の例）を形成している。フィンＦの長さは、透過する光の波長より長く（上述の例では６５０ｎｍ以上）なっている。かかる構成を備えたレンズは、フィンＦに沿った方向に振動面を有する光を透過させるが、フィンＦに交差する方向の光は透過させないという、いわゆる偏光効果を奏する。図５の（ｄ）においては、レンズの光学面に、光軸を中心とした輪帯構造の例として、光軸方向断面が鋸歯状のブレーズ型回折輪帯Ｄを形成している。回折輪帯Ｄに関しては、例えば特開２００１−１９５７６９号公報に、その形状に応じた効果である色収差補正及び温度補正について詳細に述べられているので、以下の説明を省略する。これ以外の輪帯構造として、ＮＰＳ、ＤＯＥ等も形成できる。また、図５の（ａ）〜（ｃ）においては、簡単に説明するために平面上に、それら突起を設けた例を示したが、その底面を球面や非球面等の適宜の曲率を持った曲面とし、その曲面上に設けるようにしてもよい。
（比較例）
以下、本発明者らが行った比較例について説明する。まず，直径約３〜５ｍｍの光学素子用成形型の基材として，鉄を主成分に含む，容易に切削できる材料を用意した。光学素子成型用金型を製作するにあたり，まずブランク金型（金型の基材ともいう）を切削・研削加工により５つ製作した。ブランク金型の型基材面を１００μｍ以下の形状精度で（研削・切削）加工を行い、光学素子の非球面に対応した凹面を形成した。この基材面に，スパッタ成膜装置により，過冷却液体領域を２９５〜３９５℃の間で有する非晶質合金の膜層を膜厚０．０２、１０、５０、１００、５００μｍにそれぞれ形成した。
一方、マスター型については、まず，直径約３〜５ｍｍの光学素子用成形型のマスター型材に，鉄を主成分に含む，容易に切削できる材料を用意した。マスター型材を切削・研削加工で製作した。マスター型材のマスター転写面を１００μｍ以下の形状精度で（研削・切削）加工を行った。この後，無電解ニッケルメッキを、厚さ１００μｍ程度成膜した。このメッキされたマスター金型成形転写面をダイアモンド工具で切削を行い，マスター金型を完成させた。
更に、過冷却液体領域を２９５℃〜３９５℃の間で有する非晶質合金膜層を形成した金型の素材に，非晶質合金膜層を形成しないマスター型とを対向して設置し，ガラス転移点以上の３１０℃に加熱して３００Ｎの力をかけて１時間，プレス成形することで，マスター型のマスター転写面の形状及び構造を、金型の素材の非晶質合金膜層に転写させた。この比較例でも、加熱してプレスするという簡素な工程のみで高精度な金型を大量に得ることができる。しかし、加熱プレス時の温度制御及び圧力制御が難しく，不適当な条件で加熱プレス成形を行った場合、金型基材上に形成した非晶質合金膜層の厚みに係わらず、成形転写不足に始まり，マスター型の破損や非晶質合金膜層の剥離などが生ずることがわかった。特に，マスター型のマスター転写面に微細な構造（例えば，ブレーズ形状など）を施した場合，加熱プレス圧力が高すぎたり（５００Ｎ以上，特に片当たりして傾いて型に接触している場合など），マスター転写面に接している非晶質合金膜層の一部分がガラス転移温度に達していない場合，微細構造やマスター型形状を破壊してしまう恐れがあることがわかった。また，微細構造として例えば５μｍピッチ，高さ１μｍのプレーズ形状を転写する場合，ブレーズの奥底まで過冷却液体領域で粘性流体となった非晶質合金を行き渡らせるのは難しく，５０ｎｍ程度の成形転写不足が生じてしまうこともわかった。
（実施例）
これに対し、本発明者らが行った実施例について説明する。まず，マスター型，金型の基材５つを比較例と同様に製作した。その後，マスター型のマスター転写面と同時に金型の基材にも、過冷却液体領域Ｔｇ−Ｔｘを２９５〜３９５℃の間に有する非晶質合金を、スパッタ成膜装置により厚さ０．０２、１０、５０、１００、５００μｍでそれぞれ成膜した。その後，非晶質合金膜層を形成したマスター型のマスター転写面と，金型の基材（あるいは，過冷却液体領域を有する非晶質合金膜層が形成された金型の基材）を対向して設置し、Ｈｅガスに置換した雰囲気中（約１００Ｐａ）で，ガラス転移点以上の３１０℃に加熱し２００Ｎで１時間プレス成形することで，マスター型のマスター転写面に形成された非晶質合金膜層を、マスター型から剥離させ，金型の基材に（あるいは，過冷却液体領域を有する非晶質合金膜層が形成された金型の基材に）写しとった（マスター型上の非晶質合金の膜厚は、上述の５種類について同様の方法で行った）。マスター型の温度を３３０℃，金型の基材の温度を３００℃と，Ｔｇ以上ではあるが，熱勾配をつけたほうが，マスター型からの離形及び型基材への密着力向上という点で良好な条件となる。金型への加熱方法は，両型内にカートリッジヒーター，あるいはシースヒーターを入れ，また，周辺からランプ加熱等で補助加熱を行うと，熱制御がよく効く上，ヒーター出力を大幅に稼ぐことができた。
実施例による光学素子成型用金型の製作方法によれば、比較例に比べ、力学的な成形方法による形状転写ではなく，スパッタなどの成膜方法による反転形状による転写のため、マスター型のどんな微細な形状をも写し取ることが出来る上，型の破損がないことがわかった。マスター型上に形成した非晶質合金の膜厚を上述のように割り振ったが、同様の効果が得られた。
本発明によれば、製造容易でありながら、光学素子の寸法精度を高めることができる光学素子成型用金型の製作方法を提供することができる。

Claims (67)

  1. 光学素子成形用金型の成形転写面を成形するためのマスター型のマスター転写面に、過冷却液体領域を有する非晶質合金の第１の膜層を形成する工程、
    前記第１の膜層の表面と、光学素子成形用金型の基材の被転移面とを対向して押付けながら、前記過冷却液体領域を有する非晶質合金のガラス転移点以上に、前記第１の膜層を加熱する工程、及び
    前記第１の膜層を、前記マスター型から剥離して、前記光学素子成形用金型の基材に転移させる工程、とを有することを特徴とする光学素子成形用金型の製造方法。
  2. 前記マスター型のマスター転写面に前記第１の膜層を形成する工程において、前記第１の膜層の膜厚が０．０１〜５００μｍであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  3. 前記光学素子成型用金型の製造方法が、少なくとも前記第１の膜層を前記マスター型から剥離して、前記光学素子成形用金型の基材に転移させる工程の前に、前記光学素子成型用金型の基材の被転移面に、過冷却液体領域を有する非晶質合金の第２の膜層を形成する工程を有し、
    前記第１の膜層を前記光学素子成型用金型の基材に転移させる工程において、前記第１の膜層と前記第２の膜層とを対向して押しつけながら、前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金及び前記第２の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の少なくとも一方のガラス転移点以上に、前記第１の膜層及び前記第２の膜層の少なくとも一方を加熱することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  4. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成と前記第２の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が同じであることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  5. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成と前記第２の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が互いに異なることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  6. 前記第２の膜層の膜厚が０．０１〜５００μｍであることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  7. 前記光学素子成型用金型の製造方法が、マスター型のマスター転写面に、過冷却液体領域を有する非晶質合金の第１の膜層を形成する工程の前に、前記マスター転写面に第１の機能膜を設ける工程を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  8. 前記第１の機能膜の膜厚が０．０１〜２０μｍであることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  9. 前記第１の機能膜が、Ｐｔ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ａｇの貴金属元素、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｚｒの遷移金属元素、及び、アルミナ，クロミナ，ＷＣ，チッ化ケイ素，チッ化炭素，ＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ，ジルコニア，ダイアモンド，ダイヤモンドライクカーボン，カーボンから選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  10. 前記第１の機能膜が、Ｐｔ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ａｇの貴金属元素及びＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｚｒの遷移金属元素から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することを特徴とする請求の範囲第９項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  11. 前記第１の機能膜が、アルミナ，クロミナ，ＷＣ，チッ化ケイ素，チッ化炭素，ＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ，ジルコニア，ダイアモンド，ダイヤモンドライクカーボン，カーボンから選ばれる少なくとも１種の素材を含有することを特徴とする請求の範囲第９項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  12. 前記光学素子成型用金型の製造方法が、前記マスター型のマスター転写面に、過冷却液体領域を有する非晶質合金の第１の膜層を形成する工程の前に、前記第１の機能膜の膜上に第２の機能膜を設ける工程を有することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  13. 前記第２の機能膜の膜厚が０．０１〜２０μｍであることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  14. 前記第２の機能膜が、Ｐｔ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ａｇの貴金属元素、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｚｒの遷移金属元素、及び、アルミナ，クロミナ，ＷＣ，チッ化ケイ素，チッ化炭素，ＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ，ジルコニア，ダイアモンド，ダイヤモンドライクカーボン，カーボンから選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  15. 前記第２の機能膜が、Ｐｔ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ａｇの貴金属元素及びＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｚｒの遷移金属元素から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  16. 前記第２の機能膜が、アルミナ，クロミナ，ＷＣ，チッ化ケイ素，チッ化炭素，ＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ，ジルコニア，ダイアモンド，ダイヤモンドライクカーボン，カーボンから選ばれる少なくとも１種の素材を含有することを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  17. 前記第１の機能膜が蒸着法により形成されることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  18. 前記第１の機能膜がＣＶＤ処理によって形成されることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  19. 前記第１の機能膜がＰＶＤ処理によって形成されることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  20. 前記第１の機能膜がスパッタ処理により形成されることを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  21. 前記第１の機能膜がイオンプレーティング処理により形成されることを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  22. 前記第１の機能膜が真空蒸着法により形成されることを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  23. 前記マスター型のマスター転写面の光学形状は、前記マスター転写面により形成される光学素子成型用金型の成形転写面を用いて成型される光学素子の光学面形状に対して、前記マスター転写面に形成される第１機能膜の厚さ及び前記光学素子材料の熱収縮の少なくとも一方に応じて異ならせていることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  24. 前記第１の機能膜は、前記第１の膜層を、前記マスター転写面から剥離して、前記光学素子成形用金型の基材に転移させる工程の後に、前記マスター転写面に残ることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  25. 前記第１の機能膜は、前記第１の膜層を、前記マスター転写面から剥離して、前記光学素子成形用金型の基材に転移させる工程の後に、前記光学素子成形用金型の基材の成形転写面に転移することを特徴とすることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  26. 前記光学素子成型用金型の製造方法が、更に前記光学素子成型用金型の成形転写面に転移した前記第１の機能膜を除去する工程を有することを特徴とする請求の範囲第２５項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  27. 前記光学素子成型用金型の成形転写面により形成される前記光学素子の光学面に、光軸を中心とした輪帯構造が形成されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  28. 前記輪帯構造が、光路差付与構造であることを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  29. 前記輪帯構造が、光軸方向の断面形状が鋸歯状のブレーズ型回折構造であることを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  30. 前記輪帯構造が、光軸方向の断面形状が階段状の回折構造であることを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  31. 前記輪帯構造が、前記光学素子に対して光を照射する光源の波長変化による前記光学素子の収差変化を補正する機能を有することを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  32. 前記輪帯構造が、前記光学素子の温度変化による収差変化を補正する機能を有することを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  33. 前記光学素子成型用金型の成形転写面により形成される光学素子の光学面に、複数の突起またはくぼみが形成されるように、前記マスター型のマスター転写面には対応した突起又はくぼみが形成され、且つ前記光学素子成型用金型の成形転写面には対応したくぼみまたは突起が形成されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  34. 前記光学素子の光学面の突起またはくぼみは、等価屈折率領域の微細構造を形成することを特徴とする請求の範囲第３３項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  35. 前記光学素子の光学面の突起またはくぼみは、反射防止効果を発生する微細構造を形成することを特徴とする請求の範囲第３３項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  36. 前記光学素子の光学面の突起またはくぼみは、構造複屈折を発生する微細構造を形成することを特徴とする請求の範囲第３３項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  37. 前記光学素子の光学面の突起またはくぼみは、共鳴領域の微細構造を形成することを特徴とする請求の範囲第３３項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  38. 前記光学素子の光学面の突起またはくぼみが、該光学面の一部に形成されるように、前記マスター型のマスター転写面には、対応した突起又はくぼみが形成され、且つ前記光学素子成型用金型の前記成形転写面に対応したくぼみまたは突起が形成されることを特徴とする請求の範囲第３３項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  39. 前記光学素子の光学面の突起またはくぼみが、少なくとも複数の形状または配置パターンを有するとともに、前記光学素子の光学面の一部に形成されるように、前記マスター型のマスター転写面には、対応した突起又はくぼみが形成され、且つ前記光学素子成型用金型の前記成形転写面に対応したくぼみまたは突起が形成されることを特徴とする請求の範囲第３３項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  40. 前記光学素子成型用金型の成形転写面は、非球面形状のみからなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  41. 前記第１の膜層が、蒸着法により形成されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  42. 前記第１の膜層が、ＣＶＤ処理によって形成されることを特徴とする請求の範囲第４１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  43. 前記第１の膜層が、ＰＶＤ処理によって形成されることを特徴とする請求の範囲第４１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  44. 前記第１の膜層が、スパッタ処理により形成されることを特徴とする請求の範囲第４３項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  45. 前記第１の膜層が、イオンプレーティング処理により形成されることを特徴とする請求の範囲第４３項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  46. 前記第１の膜層が、真空蒸着法により形成されることを特徴とする請求の範囲第４３項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  47. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｐｄを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  48. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂから選ばれる少なくとも１種の元素を、１ｍｏｌ％以上の割合で含有することを特徴とする請求の範囲第４７項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  49. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｚｒを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  50. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｈｆ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂから選ばれる少なくとも１種の元素を、１ｍｏｌ％以上の割合で含有することを特徴とする請求の範囲第４９項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  51. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｔｉを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  52. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｈｆ，Ｚｒ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂから選ばれる少なくとも１種の元素を、１ｍｏｌ％以上の割合で含有することを特徴とする請求の範囲第５１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  53. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｍｇを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  54. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｙ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂから選ばれる少なくとも１種の元素を、１ｍｏｌ％以上の割合で含有することを特徴とする請求の範囲第５３項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  55. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｌａを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  56. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂ，Ｈｆ，Ｚｒから選ばれる少なくとも１種の元素を、１ｍｏｌ％以上の割合で含有することを特徴とする請求の範囲第５５項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  57. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｆｅを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  58. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂから選ばれる少なくとも１種の元素を、１ｍｏｌ％以上の割合で含有することを特徴とする請求の範囲第５７項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  59. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｃｏを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  60. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｎｉ，Ｈｆ，Ｆｅ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂから選ばれる少なくとも１種の元素を、１ｍｏｌ％以上の割合で含有することを特徴とする請求の範囲第５９項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  61. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｎｉを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  62. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｃｏ，Ｈｆ，Ｆｅ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂから選ばれる少なくとも１種の元素を、１ｍｏｌ％以上の割合で含有することを特徴とする請求の範囲第６１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  63. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｍｏを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  64. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｆｅ、Ｃｏ，Ｎｉ、Ｃｕ、Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｗ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂ、Ｐｄから選ばれる少なくとも１種の元素を、１ｍｏｌ％以上の割合で含有することを特徴とする請求の範囲第６３項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  65. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｐｔを２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の割合で含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  66. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ，Ｎｉ、Ｃｕ、Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｗ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｂ、Ｐｄから選ばれる少なくとも１種の元素を、１ｍｏｌ％以上の割合で含有することを特徴とする請求の範囲第６５項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
  67. 前記第１の膜層の過冷却液体領域を有する非晶質合金の組成が、Ｏｓ，Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ，Ａｇ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｒｕから選ばれる少なくとも１種の貴金属元素を、１ｍｏｌ％以上の割合で含有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子成型用金型の製造方法。
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