[发明专利]制作光学元件成形模子的方法以及光学元件成形模子

说明书

技术领域

本发明涉及制作光学元件成形模子的方法，该光学元件成形模子是在通过使玻璃材料压制成形来制作光学元件（诸如透镜和棱镜）时使用的。

背景技术

通过在不要求执行玻璃抛光步骤的情况下使玻璃材料压制成形来制作透镜的技术已经消除了在制作光学元件成形模子的传统方法中必需的复杂步骤，由此使得能够以更低成本更容易地制作透镜。用于玻璃光学元件的这种压制成形的模子材料所要求的性能包括在硬度、耐热性、可释放性（releasability）、镜面加工性能等方面的优点。

传统地，作为这种模子材料，已经提出了许多材料，诸如金属、陶瓷、以及其上均涂敷有金属或者陶瓷的材料。特别地，通过形成碳膜（诸如金刚石状碳膜、氢化非晶碳膜（a-C:H膜）、硬碳膜或者四面体非晶碳膜（ta-C膜））制作的模子在模子与玻璃之间的可释放性方面较好，并且因此该模子有以下好处，即不太可能出现碳膜与玻璃之间的融熔接合（fusion-bonding）。

然而，该模子一般具有较低的与碳膜的粘附性，并且在玻璃压制成形操作被重复多于几百次之后，碳膜被部分地剥离，并且因此偶尔没有给予模子足够的可成形性。也就是说，该模子具有耐久性的问题，导致压制成形的产品的高成本。此外，在随着数字式照相机等的小型化的发展而对于高折射率玻璃的压制成形的需求增大时，以高至650℃或更高的成形温度执行的高折射率玻璃的压制成形涉及较大问题，即通过使用金刚石状碳膜、a-C:H膜和硬碳膜中的任何一种制作的模子具有较差的耐久性。

然后，作为具有良好的耐热性的碳膜，已知的是如在专利文献1中所公开的通过使用过滤阴极真空电弧工艺（FCVA工艺）获得的ta-C膜。通过使用基于甲烷的气体来制作的传统的金刚石状碳膜（硬碳膜）包含氢原子，并且因此，当在高温下形成该膜时，碳原子和氢原子之间的接合（bond）可能被切断，结果得到碳原子之间的石墨接合（sp²接合）并且导致该膜的硬度降低。另一方面，在通过使用石墨作为材料的FCVA工艺制作ta-C膜时，可以获得无氢的金刚石状碳膜（具有高强度的sp³接合）。

然而，根据上述的通过FCVA工艺形成ta-C膜的方法，在等离子体磁性传输期间正在俘获和去除与从阴极点释放离子同时出现的阴极材料的微粒时，仅仅碳离子被允许到达模子基体（matrix）（成形模子基板），由此形成膜。上面描述的FCVA工艺具有如下的问题，即结果得到的模子的倾斜周边部分具有低耐热性。特别地，具有在主要迹线（principal trace）之间有较大角度（在模子的光轴中心与光学有效直径位置处的法线方向之间构成的角度）的形状的模子的倾斜周边部分与模子的顶部相比倾向于具有较差的耐热性。因此，随着压制成形的次数增加，ta-C膜变得在模子的周边部分处容易被剥离，结果得到耐久性的劣化。

引文列表

专利文献

PTL 1：日本专利申请公开No.2004-075529

发明内容

技术问题

本发明的一个目的在于，提供一种制作光学元件成形模子的方法，通过该方法可以制作包括从模子的顶部直到模子的周边部分具有均匀质量的ta-C膜的光学元件成形模子。

问题的解决方案

为了解决上述问题，本发明提供一种制作光学元件成形模子的方法，所述光学元件成形模子用于使光学元件压制成形，所述方法包括如下步骤：在使用于光学元件成形模子的模子基体保持在浮置电位时在成膜室中布置模子基体；在相对于模子基体的成膜表面的法线方向上形成磁场；以及在将电压施加到用于保持模子基体的保持部件时，通过使用过滤阴极真空电弧工艺在模子基体的成膜表面上形成四面体非晶碳膜。

本发明的有利效果

通过使用上面描述的FCVA工艺形成ta-C膜，可以防止膜的质量在模子的周边部分处劣化，结果形成具有均匀质量的ta-C膜。结果，光学元件成形模子的压制成形耐久性次数可以被增加，由此能显著地减少光学元件的制作成本。

从以下参考附图的示例性实施例的描述中本发明更多的特征将变得清晰。

附图说明

[图1A]图1A是第一实施例中的成膜设备的示意图。

[图1B]图1B是第一实施例中的光学元件成形模子的截面图。

[图2]图2是示出在第二实施例中如何在环形模子上形成膜的示意图。

[图3A]图3A是示出第二实施例中的环形磁体的位置和环形模子的位置的示意图。