[发明专利]模具的制造方法

说明书

提供一种制造光学元件的模具的方法，该光学元件提供具有清晰的边界的像，由大致平坦的面的第一部分和使光线产生衍射、漫射等的光学结构的第二部分构成。本发明的光学元件用模具的制造方法包括如下步骤：通过抗蚀剂构图和蚀刻在衬底表面的第一区域形成具有2微米以上的宽度的大致平坦的底面的第一槽；以及将该衬底的表面的包围该第一区域的第二区域机械加工成由与该底面不平行的面构成的形状。

技术领域

本发明涉及模具的制造方法，尤其涉及光学元件用模具的制造方法。

背景技术

已知一种光学元件，其具备使光线透过的第一部分和遮蔽光线的第二部分，该光学元件使光线穿过该光学元件照射到某个面上而在该面上利用光线形成具有与第一部分的形状对应的形状的照度比周围高的区域。上述光学元件的现有制造方法的一个例子是用金属膜覆盖光学元件的第二部分的表面的方法。在该以往的制造方法中，仅在第二部分的表面上形成金属膜，或者在整个表面上形成金属膜之后通过激光等除去第一部分的金属膜。因此，上述制造方法不适于批量生产。

因此，为了批量生产，考虑利用模具来制造上述光学元件。在光学元件中，考虑使第一部分为大致平坦的面，使第二部分为使光线产生衍射、漫射等的光学结构。当使光线穿过这样的光学元件向某个面照射时，光线几乎以原状态透过第一部分，并在第二部分中产生衍射、漫射等而不会以原状态透过，因此在该面上形成具有与第一部分的形状对应的形状的比周围照度高的区域。

这样的光学元件用的模具由与光学元件的第一部分对应的大致平坦的区域和与光学元件的第二部分的的光学结构对应的区域构成。在此，将与光学元件的第一部分对应的大致平坦的区域称为模具的第一区域，将与光学元件的第二部分的光学结构对应的区域称为模具的第二区域。为了使由穿过光学元件的光线形成的比周围照度高的区域的边界清晰，优选在模具的第一区域与模具第二区域的边界存在阶梯差。另外，优选阶梯差的上升边缘的角(corner)的圆角R尽可能小。

在光学元件用模具中，透镜等模具通常通过使用球头立铣刀的机械加工来制造。通过球头立铣刀，能够形成例如与非球面、自由曲面等对应的各种光学面的形状。但是，在通过球头立铣刀制造光学元件用的模具的情况下，圆角R不能小于球头立铣刀的刀尖的曲率半径。由于球头立铣刀的刀尖的曲率半径的最小值约为15微米，因此圆角R的最小值约为15微米。

光学元件用模具中的二元衍射光栅等模具有时通过抗蚀剂构图和蚀刻来制造。通过抗蚀剂构图和蚀刻，例如，可以将二元衍射光栅的圆角R设定为1微米以下。但是，通过抗蚀剂构图和蚀刻，难以形成与非球面、自由曲面等对应的各种光学面的形状。

这样，在模具的制造方法中，使用球头立铣刀等的机械加工与抗蚀剂构图以及蚀刻属于不同的技术领域，很少组合两者。

专利文献1公开了具有使光线透过的部分和遮蔽光线或使光线漫射的部分的光学元件。但是，专利文献1没有详细公开这种光学元件的制造方法。另外，专利文献1的光学元件是对显微镜的光量进行控制的光学元件，与使利用穿过光学元件的光线在面上形成的比周围照度高的区域的边界清晰这样的技术课题无关。

这样，以往没有开发出高精度且高效率地制造如下光学元件的模具的方法，该光学元件能够使由通过光学元件的光线在面上形成的比周围照度高的区域的边界清晰，由作为大致平坦的面的第一部分和作为使光线产生衍射、漫射等的光学结构的第二部分构成。

在先技术文献

专利文献

日本特开2007-033790号公报

发明内容

发明要解决的课题