DE10002589A1

DE10002589A1 - Optical element, its manufacturing process and metal mold for manufacturing the optical element

Info

Publication number: DE10002589A1
Application number: DE2000102589
Authority: DE
Inventors: Yoshinari Kawashima; Nobuo Suematsu; Akira Koshimura
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2000-08-10
Also published as: GB0001320D0; SG81348A1; GB2347379B; JP4099887B2; JP2000210985A; GB2347379A

Abstract

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein optisches Element (10) bereitzustellen, welches einen komplexen Aufbau eines Beugungsgitters (17), eine geneigte Fläche, einen Höhenunterschied und dgl. und gute optische Kennwerte hat, und dessen Herstellungsverfahren sowie eine Metallform zur Herstellung eines optischen Elements, welche zum Spritzgießen des optischen Elements geeignet sind, sogar das mit der komplexen Struktur. Durch Verwendung einer Metallform (20) zur Herstellung des optischen Elements, welche so aufgebaut ist, daß sie Einsätze (38, 39) hat, welche Spiegelflächen-Formungsbereiche haben, werden zwei angrenzende Paare von Spiegelflächen (12, 14; 13, 15) des optischen Elements durch zwei angrenzende Paare von Spiegelflächen-Formungsbereichen (33, 35; 34, 37) geformt, die auf dem gleichen Einsatz (38) gebildet sind. DOLLAR A Von mehreren Spiegelflächen-Formungsbereichen der Einsätze der Metallform (20) zur Herstellung des optischen Elements sind eine oder mehrere Spiegelflächen-Formungsbereiche durch ein Spiegelflächen-Schliffverfahren gebildet. DOLLAR A Die Metallform zur Herstellung des optischen Elements ist so aufgebaut, daß sie den Einsatz umfaßt, der einen Beugungsgitter-Formungsbereich hat, in welchem ein vorgegebenes Konkav-Konvex-Muster zum Formen (Gießen) des Beugungsgitters (17) des optischen Elements auf einer Fläche eines Substrats gebildet ist.It is an object of the invention to provide an optical element (10) which has a complex structure of a diffraction grating (17), an inclined surface, a height difference and the like. And has good optical characteristics, and its production method and a metal mold for producing an optical one Elements that are suitable for injection molding the optical element, even the one with the complex structure. By using a metal mold (20) to manufacture the optical element which is constructed to have inserts (38, 39) which have mirror surface molding areas, two adjacent pairs of mirror surfaces (12, 14; 13, 15) of the optical element formed by two adjacent pairs of mirror surface forming regions (33, 35; 34, 37) formed on the same insert (38). DOLLAR A One or more mirror surface shaping regions of a plurality of mirror surface shaping regions of the inserts of the metal mold (20) for producing the optical element are formed by a mirror surface grinding process. DOLLAR A The metal mold for manufacturing the optical element is constructed to include the insert which has a diffraction grating molding area in which a predetermined concave-convex pattern for molding (casting) the diffraction grating (17) of the optical element on one Surface of a substrate is formed.

Description

Background of the Invention Field of the Invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Element, welches ein Beugungsgitter und mehrere Spiegelflächen hat und welches durch Kunststofformen oder Kunststoffgießen geformt ist, dessen Herstellungsverfahren und die Metallform zur Herstel lung des optischen Elements, die für die Verwendung geeignet ist, das optische Element her zustellen.The present invention relates to an optical element which a Diffraction grating and several mirror surfaces and which by plastic molds or Plastic molding is molded, its manufacturing process and the metal mold for manufacture development of the optical element suitable for use, the optical element to deliver.

Description of the prior art

Bis heute sind verschiedene Arten von Musterbildungsverfahren, wobei eine Li thographie verwendet wird, bekannt, und optische Elemente, beispielsweise eine optische integrierte Einrichtung, ein Brechungsgitter und dgl., die auf der Basis der Musterbildungs verfahren hergestellt sind, werden gehandelt.To date, various types of pattern formation methods have been used, a Li Thography is used, known, and optical elements, such as an optical integrated device, a diffraction grating and the like, which is based on the pattern formation procedures are manufactured, are traded.

Diese optischen Elemente werden im allgemeinen wie folgt hergestellt. Zunächst wird eine Schutzschicht auf eine Glasfläche aufgebracht, und es wird ein Muster auf der Schutzschicht gezeichnet, um ein Schutzschichtmuster herzustellen. Danach wird unter Ver wendung des Schutzschichtmusters als Master ein Nickelmuster (Stempel) mittels eines Nic kel-Elektroformungsverfahrens erhalten.These optical elements are generally manufactured as follows. First a protective layer is applied to a glass surface and there is a pattern on the Protective layer drawn to create a protective layer pattern. Then under Ver application of the protective layer pattern as master a nickel pattern (stamp) by means of a Nic kel electroforming process obtained.

Dann können unter Verwendung des Nickel-Masters die optischen Elemente durch ein Verfahren erhalten werden, wobei beispielsweise ein Film gegen den Master ge preßt wird, oder durch ein Verfahren (sogenanntes 2-P-Verfahren), wo ultraviolett-aushärtba res Harz auf den Master gegossen wird und dann dieses mittels einer Ultraviolett-Bestrahlung ausgehärtet wird, um eine Kopie zu ziehen.Then, using the nickel master, the optical elements be obtained by a method such as a film against the master is pressed, or by a process (so-called 2-P process), where ultraviolet curable Res resin is poured onto the master and then this by means of ultraviolet radiation is cured to make a copy.

Außerdem gibt es in einigen Fällen Spitzformprodukte, wie diese durch eine all gemeine optische Platte, beispielsweise eine Compact-Disc oder dgl. verkörpert werden, bei denen auf einer Fläche oder auf beiden Flächen ein Muster oder Muster gebildet sind. Solche Produkte können erhalten werden, wenn das Spitzformen oder Spritzgießen von Harz nach dem Einbringen des oben erwähnten Masters in eine Spritzgießmaschine ausgeführt wird. There are also, in some cases, pointed shape products, such as these by an all common optical disc, for example a compact disc or the like. Incorporated a pattern or pattern is formed on one surface or on both surfaces. Such Products can be obtained after the molding or injection molding of resin after the introduction of the above-mentioned master into an injection molding machine.

Tasks and overview of the invention

Bei den oben erwähnten jeweiligen Herstellungsverfahren ist die Oberfläche, auf welcher ein Muster gebildet wird, auf eine Ebene beschränkt. Dadurch wird es schwierig, komplexe Strukturen, beispielsweise eine Struktur herzustellen, die eine geneigte Fläche hat, die in bezug auf eine Hauptfläche in einer Ebene abgewinkelt ist, wo ein Muster existiert, beispielsweise das Foucault-Prisma, und eine Struktur, welche einen Höhenunterschied in einer Ebene hat, wo ein Muster existiert.In the respective manufacturing processes mentioned above, the surface is on which forms a pattern is limited to one level. This makes it difficult complex structures, such as making a structure that has an inclined surface, which is angled with respect to a main surface in a plane where a pattern exists, for example the Foucault prism, and a structure that shows a height difference in on a plane where a pattern exists.

Wenn außerdem ein optisches Element, welches Spiegelflächen hat, mittels eines Spritzformverfahrens und dgl. gebildet wird, ist es notwendig, die vorgegebene Ebenheit wie auch die Rauhigkeit einer Fläche eines Spiegelformungsbereichs in einer Metallform zu er zielen, um eine Spiegelfläche des optischen Elements durch Polierbearbeitung (Polieren) zu bilden, nachdem beispielsweise die Schleifbearbeitung dafür durchgeführt wurde, wobei ein Schleifstein verwendet wird.If, in addition, an optical element, which has mirror surfaces, by means of a Injection molding process and the like. Is formed, it is necessary to like the predetermined flatness also the roughness of a surface of a mirror molding area in a metal mold aim to make a mirror surface of the optical element by polishing (polishing) form after, for example, grinding work has been performed therefor, a Whetstone is used.

Aus diesem Grund ist es im Fall der Herstellung einer Form, wo eine horizontale Fläche und eine geneigte Fläche gemischt existieren, wie beispielsweise bei dem oben er wähnten Foucault-Prisma, notwendig, einen Einsatz in einer Metalldruckgießform (als Me tallform später bezeichnet), welche ein Teil ist, die die Form bildet, in mehrere Einsätze (ne stings) zu unterteilen, beispielsweise in einen, um die Horizontalfläche zu bilden und einen, um die geneigte Fläche zu bilden. Folglich ergibt sich ein Anstieg bezüglich der Anzahl der Teile der Metallform, wodurch nicht nur der Zusammenbau des Metallform kompliziert wird, sondern auch die Gesamtgenauigkeit der Metallform auf Grund der Anhäufung von mechani scher Formgenauigkeit jeder der Einsätze ungenau wird. Daher wird es unmöglich, eine Ab messungsgenauigkeit in der Größenordnung von Mikrons zu erhalten, die für das optische Element als Formprodukt erforderlich ist.For this reason, it is in the case of making a mold where there is a horizontal Surface and an inclined surface exist mixed, such as the one above mentioned Foucault prism, necessary to use in a metal die (as Me tallform later referred to), which is a part that forms the mold, in multiple inserts (ne stings), for example into one, to form the horizontal surface and one, to form the inclined surface. As a result, there is an increase in the number of Parts of the metal mold, which not only complicates the assembly of the metal mold, but also the overall accuracy of the metal mold due to the accumulation of mechani accuracy of shape each of the inserts becomes imprecise. Therefore, it becomes impossible to make an ab to obtain measurement accuracy on the order of microns for optical Element as a molded product is required.

Insbesondere im Fall des Foucault-Prisma, wenn der Einsatz (nesting) der Metall form in mehrere Einsätze unterteilt ist, um das optische Element zu bilden, treten Formungs grate (Gießgrate) an der Verbindungsebene der jeweiligen Einsätze auf. Das optische Ele ment, wo Grate an der Verbindungsebene auftreten, hat das Problem, daß die optischen Ei genschaften verschlechtert werden, wenn ein Laserstrahl durch die Verbindungsebene zwi schen der Horizontalfläche und der geneigten Fläche läuft.Especially in the case of the Foucault prism when the nesting of the metal form is divided into several inserts to form the optical element, shaping occur burrs on the connection level of the respective inserts. The optical ele ment, where burrs occur at the connection level, has the problem that the optical egg properties are deteriorated when a laser beam passes through the connection plane between between the horizontal surface and the inclined surface.

Um die oben erwähnten Schwierigkeiten zu lösen, stellt die vorliegende Erfin dung ein optisches Element bereit, welches einen komplexen Aufbau, beispielsweise das Beugungsgitter, die geneigte Fläche, den Höhenunterschied, eine gekrümmte Fläche und dgl., sowie gute optische Eigenschaften hat, dessen Herstellungsverfahren und eine Metallform zur Herstellung des optischen Elements, mit dem man Spritzformen oder Spritzgießen durchfüh ren kann, sogar wenn das optische Element einen komplexen Aufbau hat.In order to solve the difficulties mentioned above, the present inventions an optical element ready, which has a complex structure, for example Diffraction grating, the inclined surface, the height difference, a curved surface and the like, and has good optical properties, its manufacturing process and a metal mold for Production of the optical element with which injection molding or injection molding is carried out Ren even if the optical element has a complex structure.

Ein optisches Element nach der vorliegenden Erfindung besitzt mehrere Spiegel flächen einschließlich zumindest zwei angrenzende Spiegelflächen und ist durch Kunststoff formen mit einer Metallform gebildet, wobei die Metallform so ausgebildet ist, daß sie zu mindest einen oder mehrere Einsätze hat, wobei jeder einen Spiegelflächen-Formungsbereich hat, und wobei die beiden angrenzenden Spiegelflächen durch die beiden angrenzenden Spie gelflächen-Formungsbereiche geformt sind, die auf dem gleichen Einsatz gebildet sind.An optical element according to the present invention has several mirrors surfaces including at least two adjacent mirror surfaces and is made of plastic Form with a metal mold, the metal mold is designed so that it to has at least one or more inserts, each with a mirror surface forming area has, and wherein the two adjacent mirror surfaces through the two adjacent Spie gel face molding areas are formed which are formed on the same insert.

Gemäß dem optischen Element nach der vorliegenden Erfindung treten, da dieses durch die beiden angrenzenden Spiegelflächen-Formungsbereiche, die im gleichen Einsatz integriert sind, geformt ist, keine Formungsgrate an der Verbindungsebene zwischen den bei den Spiegelflächen sowie keine Verschlechterung der optischen Eigenschaften an der Verbin dungsebene auf.According to the optical element according to the present invention, since this through the two adjacent mirror surface forming areas that are used in the same are integrated, is formed, no burrs on the connecting plane between the at the mirror surfaces and no deterioration in the optical properties at the connector level.

Ein Herstellungsverfahren des optischen Elements nach der vorliegenden Erfin dung ist derart, daß die Metallform zum Ausführen des Kunststofformens zumindest einen oder mehrere Einsätze hat, wobei jeder mehrere angrenzende Spiegelformungsbereiche hat, und die mehreren angrenzenden Spiegelflächen des optischen Elements durch mehrere Spie gelflächen-Formungsbereiche des gleichen Einsatzes geformt werden.A method of manufacturing the optical element according to the present invention is such that the metal mold for performing plastic molding at least one or has multiple inserts, each having multiple adjacent mirror forming areas, and the plurality of adjacent mirror surfaces of the optical element by a plurality of mirrors gel area forming areas of the same insert are formed.

Gemäß dem Herstellungsverfahren des optischen Elements nach der vorliegenden Erfindung kann durch Formen der mehreren angrenzenden Spiegelflächen des optischen Ele ments durch die mehreren angrenzenden Spiegelflächen-Formungsbereiche das optische Ele ment hergestellt werden, ohne Formungsgrate an der Verbindungsebene der mehreren Spie gelflächen zu erzeugen.According to the manufacturing method of the optical element according to the present Invention can be formed by shaping the plurality of adjacent mirror surfaces of the optical el due to the several adjacent mirror surface shaping areas, the optical ele ment can be produced without forming burrs on the connecting plane of the several games to generate gel surfaces.

Das Herstellungsverfahren des optischen Elements nach der vorliegenden Erfin dung ist derart, daß die Metallform zum Ausführen des Kunststofformens zumindest einen oder mehrere Einsätze hat, wobei jeder mehrere Spiegelflächen-Formungsbereiche hat, wobei zumindest ein oder mehrere Spiegelflächen-Formungsbereiche der mehreren Spiegelflächen- Formungsbereiche des Einsatzes durch ein Spiegelflächen-Schliffverfahren gebildet sind und eine Spiegelfläche des optischen Elements durch den Spiegelflächen-Formungsbereich ge formt wird.The manufacturing method of the optical element according to the present invention is such that the metal mold for performing plastic molding at least one or has multiple inserts, each having multiple mirror surface shaping areas, wherein at least one or more mirror surface shaping areas of the plurality of mirror surface Forming areas of the insert are formed by a mirror surface grinding process and a mirror surface of the optical element through the mirror surface forming region is formed.

Gemäß dem oben erwähnten Herstellungsverfahren des optischen Elements nach der vorliegenden Erfindung können durch Bilden zumindest eines oder mehrerer Spiegelflä chen-Formungsbereiche durch das Spiegelflächen-Schliffverfahren eine von zwei Spiegelflä chen, die zwei Spiegelflächen haben, die einen Winkel beispielsweise zwischen einer Hori zontalfläche und einer geneigten Fläche oder einer von zwei Spiegelflächen bilden, die einen Höhenunterschied haben, geformt werden, wobei der Spiegelflächen-Formungsbereich ver wendet wird, der durch das Spiegelflächen-Schliffverfahren gebildet ist. Dadurch wird es möglich, das optische Element herzustellen, das einen komplexen Aufbau hat, wie die ge neigte Fläche, den Höhenunterschied und dgl.According to the manufacturing method of the optical element mentioned above of the present invention can be formed by forming at least one or more mirror surfaces Chen shaping areas by the mirror surface grinding process one of two mirror surfaces chen, which have two mirror surfaces that make an angle, for example, between a Hori zontalfläche and an inclined surface or one of two mirror surfaces that form one Have height difference, are formed, the mirror surface forming area ver is used, which is formed by the mirror surface grinding method. It will possible to manufacture the optical element, which has a complex structure, such as the ge inclined surface, the height difference and the like

Die Metallform zur Herstellung des optischen Elements nach der vorliegenden Er findung ist so aufgebaut, daß diese zumindest einen oder mehrere Einsätze hat, wobei jeder die mehreren angrenzenden Spiegelflächen-Formungsbereiche umfaßt, um die Spiegelflächen des optischen Elements zu formen.The metal mold for manufacturing the optical element according to the present Er The invention is designed so that it has at least one or more inserts, each which includes a plurality of adjacent mirror surface forming regions around the mirror surfaces shape the optical element.

Gemäß der oben erwähnten Metallform zur Herstellung des optischen Elements nach der vorliegenden Erfindung ist es, da der Einsatz die mehreren angrenzenden Spiegelflä chen-Formungsbereiche hat, möglich, das Formen ohne Erzeugung von Formungsgraten an der Verbindungsebene zwischen den Spiegelflächen des optischen Elements, die durch die mehreren Spiegelflächen-Formungsbereiche geformt sind, durchzuführen.According to the above-mentioned metal mold for manufacturing the optical element according to the present invention it is because the insert has the plurality of adjacent mirror surfaces chen molding areas has, possible, molding without creating burrs the plane of connection between the mirror surfaces of the optical element, which by the multiple mirror surface molding areas are formed to perform.

Die Metallform zur Herstellung des optischen Elements nach der vorliegenden Er findung ist so aufgebaut, daß diese zumindest einen oder mehrere Einsätze hat, wobei jeder die mehreren Spiegelflächen-Formungsbereiche hat, um die Spiegelflächen des optischen Elements zu formen, und wobei zumindest ein oder mehrere Spiegelflächen-Formungsberei che der mehreren Spiegelflächen-Formungsbereiche des Einsatzes durch das Spiegelflächen- Schliffverfahren gebildet sind.The metal mold for manufacturing the optical element according to the present Er The invention is designed so that it has at least one or more inserts, each which has multiple mirror surface shaping areas to the mirror surfaces of the optical Form element, and wherein at least one or more mirror surface molding surface of the several mirror surface shaping areas of the insert by the mirror surface Grinding processes are formed.

Gemäß der Metallform zur Herstellung des optischen Elements nach der vorlie genden Erfindung können, da zumindest ein oder mehrere Spiegelflächen-Formungsbereiche durch das Spiegelschliffverfahren von den mehreren Spiegelflächen-Formungsbereichen des Einsatzes gebildet sind, eine der beiden Spiegelflächen, die einen Winkel beispielsweise zwi schen der Horizontalfläche und der geneigten Fläche oder einer der beiden Spiegelflächen haben, die einen Höhenunterschied haben, durch den Spiegelschliffbereich geformt werden, der durch das Spiegelflächenschliffverfahren gebildet ist. Dies macht es möglich, das optische Element mit einem Aufbau herzustellen, der zwei Spiegelflächen hat, die einen Winkel bil den, wobei die beiden Spiegelflächen einen Höhenunterschied und dgl. haben.According to the metal mold for the manufacture of the optical element according to the present ing invention, since at least one or more mirror surface forming areas by the mirror grinding process from the multiple mirror surface forming areas of the Insert are formed, one of the two mirror surfaces, for example, an angle between the horizontal surface and the inclined surface or one of the two mirror surfaces that have a height difference that is shaped by the mirror grinding area, which is formed by the mirror surface grinding process. This makes it possible for the optical Manufacture element with a structure that has two mirror surfaces that bil an angle the, where the two mirror surfaces have a height difference and the like.

Die Metallform zur Herstellung des optischen Elements nach der vorliegenden Er findung ist so aufgebaut, daß diese einen Einsatz umfaßt, der einen Beugungsgitter-For mungsbereich hat, in welchem ein Konkav-Konvex-Muster zum Formen des Beugungsgitters des optischen Elements auf zumindest einer Fläche eines Substrats gebildet ist. The metal mold for manufacturing the optical element according to the present Er The invention is constructed so that it includes an insert that has a diffraction grating has a concave-convex pattern for forming the diffraction grating of the optical element is formed on at least one surface of a substrate.

Gemäß der oben erwähnten Metallform zur Herstellung des optischen Elements ist es, da dieses einen Beugungsgitter-Formungsbereich hat, wo das vorgegebene Konkav- Konvex-Muster auf zumindest einer Fläche des Substrats des Einsatzes in der Metallform gebildet ist, möglich, das Formen des optischen Elements, welches das Beugungsgitter hat, leichter als beim herkömmlichen Formverfahren, bei dem ein Nickel-Master verwendet wird, auszuführen.According to the above-mentioned metal mold for manufacturing the optical element it is because it has a diffraction grating shaping area where the given concave Convex pattern on at least one surface of the substrate of the insert in the metal mold is formed, shaping the optical element having the diffraction grating, lighter than the conventional molding process, which uses a nickel master, to execute.

Brief description of the drawings

Fig. 1A bis 1C sind schematische Strukturdiagramme eines optischen Elements als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; FIGS. 1A to 1C are schematic structural diagrams of an optical element as an embodiment of the present invention;

Fig. 2 ist ein Diagramm, welches eine Form einer Metallform zur Herstellung ei nes optischen Elements zeigt, die zum Spritzformen des optischen Elements in Fig. 1 verwen det wird; Fig. 2 is a diagram showing a shape of a metal mold for manufacturing an optical element used for injection molding the optical element in Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Diagramm, welches Einsatzformen zeigt, die eine feste Metallform in Fig. 2 bilden; Fig. 3 is a diagram showing insert shapes that form a solid metal shape in Fig. 2;

Fig. 4 ist ein teilweise vergrößertes Diagramm eines zweiten Einsatzes in Fig. 3; Fig. 4 is a partially enlarged diagram of a second insert in Fig. 3;

Fig. 5 ist ein Verfahrensdiagramm (vergrößertes Diagramm eines Teils), welches ein Herstellungsverfahren des ersten Einsatzes zeigt; Fig. 5 is a process diagram (enlarged diagram of a portion), showing a manufacturing method of the first insert;

Fig. 6 ist ein Verfahrensdiagramm (vergrößertes Diagramm eines Teils), welches ein Herstellungsverfahren des ersten Einsatzes zeigt; Fig. 6 is a process diagram (enlarged diagram of a portion), showing a manufacturing method of the first insert;

Fig. 7 ist ein Verfahrensdiagramm (vergrößertes Diagramm eines Teils), welches ein Herstellungsverfahren des ersten Einsatzes zeigt; Fig. 7 is a process diagram (enlarged diagram of a part) showing a manufacturing method of the first use;

Fig. 8 ist ein Verfahrensdiagramm (vergrößertes Diagramm eines Teils), welches ein Herstellungsverfahren des ersten Einsatzes zeigt; Fig. 8 is a process diagram (enlarged diagram of a part) showing a manufacturing method of the first use;

Fig. 9 ist ein Verfahrensdiagramm (vergrößertes Diagramm eines Teils), welches ein Herstellungsverfahren des ersten Einsatzes zeigt; Fig. 9 is a process diagram (enlarged diagram of a part) showing a manufacturing method of the first use;

Fig. 10 ist ein Verfahrensdiagramm (vergrößertes Diagramm eines Teils), welches ein Herstellungsverfahren des ersten Einsatzes zeigt; Fig. 10 is a process diagram (enlarged diagram of a part) showing a manufacturing method of the first use;

Fig. 11 ist eine Draufsicht auf ein kreisförmiges Substrat mit einem Beugungsgit ter-Formungsbereich, der darauf gebildet ist; Fig. 11 is a plan view of a circular substrate with a diffraction grating molding region formed thereon;

Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht einer Form des ersten Einsatzes; Fig. 12 is a perspective view of a form of the first insert;

Fig. 13 ist ein Verfahrensdiagramm, welches das Herstellungsverfahren des ersten Einsatzes zeigt; Fig. 13 is a process diagram showing the manufacturing process of the first insert;

Fig. 14 ist ein Verfahrensdiagramm, welches das Herstellungsverfahren des ersten Einsatzes zeigt; Fig. 14 is a process diagram showing the manufacturing process of the first insert;

Fig. 15 ist ein Verfahrensdiagramm, welches das Herstellungsverfahren des ersten Einsatzes zeigt; Fig. 15 is a process diagram showing the first insert manufacturing process;

Fig. 16 ist ein Verfahrensdiagramm, welches das Herstellungsverfahren des ersten Einsatzes zeigt; Fig. 16 is a process diagram showing the first insert manufacturing process;

Fig. 17 ist ein Verfahrensdiagramm, welches das Herstellungsverfahren des ersten Einsatzes zeigt; Fig. 17 is a process diagram showing the first insert manufacturing process;

Fig. 18 ist ein Verfahrensdiagramm, welches das Herstellungsverfahren des ersten Einsatzes zeigt; Fig. 18 is a process diagram showing the manufacturing process of the first insert;

Fig. 19 ist eine perspektivische Ansicht einer Form des zweiten Einsatzes; Fig. 19 is a perspective view of one form of the second insert;

Fig. 20 ist ein Verfahrensdiagramm, welches ein Herstellungsverfahren des zwei ten Einsatzes zeigt; Fig. 20 is a process diagram showing a manufacturing method of the second insert;

Fig. 21 ist ein Verfahrensdiagramm, welches ein Herstellungsverfahren des zwei ten Einsatzes zeigt; Fig. 21 is a process diagram showing a manufacturing method of the second insert;

Fig. 22 ist ein Verfahrensdiagramm, welches ein Herstellungsverfahren des zwei ten Einsatzes zeigt; Fig. 22 is a process diagram showing a manufacturing method of the second insert;

Fig. 23 ist ein Verfahrensdiagramm, welches ein Herstellungsverfahren des zwei ten Einsatzes zeigt; Fig. 23 is a process diagram showing a manufacturing method of the second insert;

Fig. 24 ist ein Verfahrensdiagramm, welches ein Herstellungsverfahren des zwei ten Einsatzes zeigt; Fig. 24 is a process diagram showing a manufacturing method of the second insert;

Fig. 25 ist ein Verfahrensdiagramm, welches ein Herstellungsverfahren des zwei ten Einsatzes zeigt; Fig. 25 is a process diagram showing a manufacturing method of the second insert;

Fig. 26 ist ein Verfahrensdiagramm, welches ein Herstellungsverfahren des zwei ten Einsatzes zeigt; Fig. 26 is a process diagram showing a manufacturing method of the second insert;

Fig. 27 ist ein Verfahrensdiagramm, welches ein Herstellungsverfahren des zwei ten Einsatzes zeigt; Fig. 27 is a process diagram showing a manufacturing method of the second insert;

Fig. 28 ist ein Verfahrensdiagramm, welches ein Herstellungsverfahren des zwei ten Einsatzes zeigt; und Fig. 28 is a process diagram showing a manufacturing method of the second insert; and

Fig. 29 ist ein Verfahrensdiagramm, welches ein Herstellungsverfahren des zwei ten Einsatzes zeigt. Fig. 29 is a process diagram showing a manufacturing method of the two-th insert.

Description of the preferred embodiments

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Element, welches mehrere Spie gelflächen hat, die zumindest zwei angrenzende Spiegelflächen umfassen, und ist durch Kunststoffspritzen mit einer Metallform gebildet, welche so gebildet ist, daß diese zumindest einen oder mehrere Einsätze hat, die jeweils einen Spiegelflächen-Formungsbereich haben und dessen angrenzende Spiegelflächen durch die beiden angrenzenden Spiegelflächen-For mungsbereiche geformt sind, die auf dem gleichen Einsatz gebildet sind.The present invention relates to an optical element which has a plurality of games has gel surfaces that comprise at least two adjacent mirror surfaces, and is through Plastic syringes formed with a metal mold, which is formed so that it at least has one or more inserts, each having a mirror surface forming area and its adjacent mirror surfaces by the two adjacent mirror surface for mation areas are formed, which are formed on the same insert.

Außerdem besteht das oben erwähnte optische Element gemäß der vorliegenden Erfindung aus einem amorphen Polyolefinharz.In addition, the above-mentioned optical element is according to the present Invention from an amorphous polyolefin resin.

Außerdem ist bei dem oben erwähnten optischen Element gemäß der vorliegenden Erfindung ein Beugungsgitter auf zumindest einer Spiegelfläche von mehreren Spiegelflächen gebildet, und das Beugungsgitter ist durch einen Beugungsgitter-Formungsbereich geformt, der ein konkaves-konvexes Muster hat, welches auf dem Einsatz gebildet ist.In addition, in the above-mentioned optical element according to the present Invention a diffraction grating on at least one mirror surface of several mirror surfaces and the diffraction grating is formed by a diffraction grating molding area, which has a concave-convex pattern formed on the insert.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren des opti schen Elements, bei dem Kunststofformen ausgeführt wird, wobei eine Metallform verwendet wird, welche zumindest einen oder mehrere Einsätze hat, die jeweils mehrere angrenzende Spiegelflächen-Formungsbereiche haben und mehrere angrenzende Spiegelflächen des opti schen Elements durch benachbarte Spiegelflächen-Formungsbereiche des gleichen Einsatzes geformt sind.The present invention relates to an opti manufacturing method element in which plastic molding is carried out using a metal mold which has at least one or more bets, each with several adjacent ones Have mirror surface shaping areas and several adjacent mirror surfaces of the opti elements through adjacent mirror surface shaping areas of the same insert are shaped.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren des opti schen Elements, bei dem Kunststofformen mit einer Metallform ausgeführt wird, welche zu mindest einen oder mehrere Einsätze hat, die jeweils mehrere Spiegelflächen-Formungsberei che haben, wobei zumindest eine oder mehrere Spiegelflächen-Formungsbereiche der mehre ren Spiegelflächen-Formungsbereiche des Einsatzes durch ein Spiegelflächen-Formungs schliffverfahren gebildet wird und Spiegelflächen des optischen Elements durch die Spiegel flächen-Formungsbereiche geformt werden.The present invention relates to an opti manufacturing method element in which plastic molding is carried out with a metal mold which has at least one or more inserts, each with several mirror surface shaping areas che, wherein at least one or more mirror surface shaping areas of the plurality Ren mirror surface molding areas of use by a mirror surface molding grinding process is formed and mirror surfaces of the optical element by the mirror surface forming areas are formed.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Metallform zur Herstellung eines opti schen Elements, welche so ausgebildet ist, daß diese einen oder mehrere Einsätze hat, wobei jeder mehrere angrenzende Spiegelflächen-Formungsbereiche aufweist, um die Spiegelflä chen des optischen Elements zu formen.The present invention relates to a metal mold for producing an opti rule, which is designed so that it has one or more inserts, wherein each has a plurality of adjacent mirror surface forming areas to cover the mirror surface Chen form the optical element.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Metallform zur Herstellung eines opti schen Elements, welche so aufgebaut ist, daß diese einen oder mehrere Einsätze aufweist, wobei jeder mehrere Spiegelflächen-Formungsbereiche aufweist, um die Spiegelflächen des optischen Elements zu formen, und wobei zumindest ein oder mehrere Spiegelflächen-For mungsbereiche der mehreren Spiegelflächen-Formungsbereiche des Einsatzes durch das Spiegelflächen-Schleifverfahren gebildet ist.The present invention relates to a metal mold for producing an opti elements, which is constructed so that it has one or more inserts, each having a plurality of mirror surface shaping regions to define the mirror surfaces of the optical element, and wherein at least one or more mirror surface form areas of the several mirror surface shaping areas of the insert by the Mirror surface grinding process is formed.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Metallform zur Herstellung eines opti schen Elements, welche so ausgebaut ist, daß sie einen Einsatz umfaßt, der einen Beugungs gitter-Formungsbereich aufweist, dessen vorgegebenes konkaves-konvexes Muster zum For men der Spiegelfläche des optischen Elements auf zumindest einer Fläche eines Substrats gebildet ist.The present invention relates to a metal mold for producing an opti rule, which is designed so that it includes an insert that diffraction lattice forming area, the predetermined concave-convex pattern to the For men of the mirror surface of the optical element on at least one surface of a substrate is formed.

Auch bei der oben erwähnten Metallform zur Herstellung eines optischen Ele ments nach der vorliegenden Erfindung hat der Einsatz einen Beugungsgitter-Formungsbe reich und Spiegelflächen-Formungsbereiche, um die Spiegelflächen des optischen Elements zu formen, und die Spiegelflächen-Formungsbereiche umfassen einen Spiegelflächen-For mungsbereich, der zumindest durch ein Spiegelflächen-Schliffverfahren gebildet ist. Außerdem ist bei der oben erwähnten Metallform zur Herstellung eines optischen Elements nach der vorliegenden Erfindung ein Material des Substrats des Einsatzes aus einem nichtrostenden Martensit-Stahl oder aus einem Sinterhartmetall.Also in the above-mentioned metal mold for producing an optical ele elements according to the present invention, the insert has a diffraction grating molding rich and mirror surface molding areas to the mirror surfaces of the optical element and the mirror surface molding areas include a mirror surface mold area, which is formed at least by a mirror surface grinding process. In addition, in the above-mentioned metal mold for manufacturing an optical one Element according to the present invention a material of the substrate of the insert from a stainless martensitic steel or a cemented carbide.

Außerdem ist bei der oben erwähnten Metallform zur Herstellung eins optischen Elements nach der vorliegenden Erfindung ein Metall geeignet, welches chemisch und physi kalisch gegenüber der Lithographie widerstandsfähig ist, welches zu einem Trockenätzverfah ren fähig ist, und welches eine Temperatur und einen Druck bei einem Verfahren zum Spritz formen von Filmen des optischen Elements auf einer Fläche des Substrats aushält, auf der der Beugungsgitter-Formungsbereich gebildet ist.In addition, in the above-mentioned metal mold for manufacturing, there is an optical one Elements according to the present invention suitable a metal which is chemically and physi is calically resistant to the lithography, which leads to a dry etching process is capable, and which is a temperature and pressure in a method of spraying forms films of the optical element on a surface of the substrate on which the Diffraction grating shaping area is formed.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Aufbau des optischen Elements als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 shows a schematic structure of the optical element as an embodiment of the present invention.

Fig. 1A zeigt die Ansicht einer oberen Fläche; Fig. 1B zeigt eine Seitenansicht; Fig. 1C zeigt eine Ansicht auf den Boden. Figure 1A shows a top surface view; Fig. 1B is a side view; Fig. 1C is a bottom view.

Dieses optische Element 10 bildet ein komplexes optisches Element, wo ein Beu gungsgitter auf der oberen Fläche eines Aufbaus gebildet ist, der in einer Würfelform ausge bildet ist, und auf der Bodenfläche ein Beugungsgitter und eine optische Fläche, die in bezug auf die Hauptfläche abgewinkelt ist, gebildet sind.This optical element 10 forms a complex optical element where a diffraction grating is formed on the upper surface of a structure which is formed in a cube shape, and on the bottom surface a diffraction grating and an optical surface which is angled with respect to the main surface , are formed.

Das heißt, auf der oberen Fläche ist ein erstes Beugungsgitter 16 auf einer ersten Spiegelfläche 11 gebildet, die eine Stufe von der obersten Fläche abfällt, und auf der gegen überliegenden Bodenfläche ist eine zweite Spiegelfläche 12 gebildet, die parallel zur ersten Spiegelfläche 11 ist und die um eine Stufe von der Bodenfläche ansteigt, ein zweites Beu gungsgitter 17, eine dritte Spiegelfläche 13 und eine vierte Spiegelfläche 14, die in bezug auf eine Kammlinie der zweiten Spiegelfläche 12 abgewinkelt ist, gebildet. Außerdem ist an einer Verbindungsposition zur dritten Spiegelfläche 13 eine fünfte Spiegelfläche 15 angeordnet, die parallel zur zweiten Spiegelfläche 12 ist.That is, on the upper surface, a first diffraction grating 16 is formed on a first mirror surface 11 that falls one step from the uppermost surface, and on the opposite bottom surface, a second mirror surface 12 is formed that is parallel to the first mirror surface 11 and that increases by one step from the bottom surface, a second diffraction grating 17 , a third mirror surface 13 and a fourth mirror surface 14 , which is angled with respect to a ridge line of the second mirror surface 12 , formed. In addition, a fifth mirror surface 15 , which is parallel to the second mirror surface 12, is arranged at a connection position to the third mirror surface 13 .

Die dritte Spiegelfläche 13 und die fünfte Spiegelfläche 15 werden als Foucault- Prisma bezeichnet und haben die Funktion, einen Laserstrahl in beliebige Winkel zu teilen, wobei er durch eine Verbindungsebene von entsprechenden Flächen durchgelassen wird.The third mirror surface 13 and the fifth mirror surface 15 are referred to as a Foucault prism and have the function of dividing a laser beam into any angle, whereby it is transmitted through corresponding surfaces through a connecting plane.

Es ist vorteilhaft, daß das optische Element 10 durch ein Kunststoffspritzformver fahren hergestellt wird, wenn die Komplexität einer Form, die Massenherstellbarkeit und weitere Kosten oder dgl. in Betracht gezogen werden.It is advantageous that the optical element 10 be made by a plastic injection molding method when the complexity of a mold, the mass producibility and other costs or the like are taken into consideration.

Außerdem ist als Kunststoffmaterial, welches als Material für das optische Ele ment 10 verwendet wird, der Kunststoff des amorphen Polyolefin-Systems, der durch ther moplastischen Kunststoff des Norbornen-Systems verkörpert wird und dgl., der einen ausge zeichneten Wärmewiderstand, Formbarkeit, niedrige hygroskopische Eigenschaften und dgl. haben, wünschenswert.In addition, as the plastic material which is used as the material for the optical element 10 , the plastic of the amorphous polyolefin system, which is embodied by thermoplastic plastic of the norbornene system, and the like, which has excellent heat resistance, moldability, low hygroscopic Have properties and the like, desirable.

Anschließend wird eine Form der Metallform zur Herstellung des optischen Ele ments, welche für das Spritzformen des optischen Elements 10 verwendet wird, in Fig. 2 ge zeigt.Subsequently, a shape of the metal mold for manufacturing the optical element used for injection molding the optical element 10 is shown in FIG. 2.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, besteht diese Metallform 20 aus einer bewegbaren Me tallform 21 und einer festen Metallform 22. Wenn die bewegbare Metallform 21 und die feste Metallform 22 so ausgebildet sind, daß sie aneinanderstoßen, wird eine Lücke gebildet, die mit dem Kunststoffmaterial gefüllt werden soll.As shown in FIG. 2, this metal mold 20 consists of a movable metal mold 21 and a solid metal mold 22 . When the movable metal mold 21 and the fixed metal mold 22 are formed to abut each other, a gap is formed which is to be filled with the plastic material.

Die einander gegenüberliegenden Flächen 21a und 22a in der bewegbaren Metall form 21 und in der festen Metallform 22 bilden eine optische Formfläche, die notwendig ist, um zu ermöglichen, daß eine optische Funktion des optischen Elements 10 voll-wirksam ist.The opposing surfaces 21 a and 22 a in the movable metal mold 21 and in the fixed metal mold 22 form an optical mold surface, which is necessary to enable an optical function of the optical element 10 to be fully effective.

In der festen Metallform 22 bildet ein Kollektivkörper 22a von mehreren Flächen, einschließlich einer geneigten Fläche, die in bezug auf eine horizontale Fläche abgewinkelt ist, die optische Formfläche. Bei dieser festen Metallform 22 umfaßt die optische Formfläche beispielsweise einen Bereich, um das Brechungsgitter zu bilden, einen Bereich, um die Spie gelfläche zu bilden, die in bezug auf die horizontale Fläche abgewinkelt ist, oder einen Be reich, um das Foucault-Prisma und dgl. zu bilden.In the solid metal mold 22 forms a collective body 22 a of several surfaces, including an inclined surface that is angled with respect to a horizontal surface, the optical mold surface. In this solid metal mold 22, the optical molding surface includes, for example, an area to form the refraction grating, an area to form the mirror surface angled with respect to the horizontal surface, or a region to the Foucault prism and Like. Form.

In Fig. 2 ist außerdem eine rahmenförmige Metallform, welche um die bewegbare Metallform und die feste Metallform herum angeordnet ist, weggelassen.In Fig. 2, a frame-shaped metal mold which is arranged around the movable metal mold and the fixed metal mold is also omitted.

Eine Art eines Einsatzes, der die feste Metallform 22 in Fig. 2 bildet, ist in Fig. 3 gezeigt. One type of insert that forms the solid metal mold 22 in FIG. 2 is shown in FIG. 3.

Hier ist die feste Metallform 22 in zwei Einsätze bestehend aus einem ersten Ein satz 38 und einem zweiten Einsatz 39 unterteilt.Here the solid metal mold 22 is divided into two inserts consisting of a first insert 38 and a second insert 39 .

Die erste Einsatz 38 umfaßt zwei Flächen eines zweiten Spiegelflächen-For mungsbereichs 32, auf dem ein Beugungsgitter-Formungsbereich 37, welcher ein vorgegebe nes Konkav-Konvex-Muster hat, gebildet ist, und einen vierten Spiegelflächen-Formungsbe reich 34, der zu einer geneigten Fläche wird, die in bezug auf den zweiten Spiegelflächen- Formungsbereich 32 abgewinkelt ist.The first insert 38 includes two surfaces of a second mirror surface For mung portion 32 on which a diffraction grating-forming area 37, which is a pre give nes concave-convex pattern has, is formed, and a fourth mirror surface Formungsbe rich 34 inclined to a Becomes surface that is angled with respect to the second mirror surface shaping region 32 .

Die zweite Spiegelfläche 12 und die vierte Spiegelfläche 14 des optischen Ele ments sind jeweils durch diesen benachbarten zweiten Spiegelflächen-Formungsbereich 32 und den vierten Spiegelflächen-Formungsbereich 34 geformt, und außerdem ist das zweite Beugungsgitter 17 des optischen Elements 10 durch den Brechungsgitter-Formungsbereich 37 geformt.The second mirror surface 12 and the fourth mirror surface 14 of the optical element are respectively formed by this adjacent second mirror surface shaping region 32 and the fourth mirror surface shaping region 34 , and also the second diffraction grating 17 of the optical element 10 is formed by the refraction grating shaping region 37 .

Außerdem sind im zweiten Einsatz 39 ein fünfter Spiegelflächen-Formungsbe reich 35 und ein dritter Spiegelflächen-Formungsbereich 33, der zu einer geneigten Fläche wird, die einen Winkel hat, angrenzend beieinander gebildet.In addition, in the second insert 39, a fifth mirror surface forming region 35 and a third mirror surface forming region 33 , which becomes an inclined surface having an angle, are formed adjacent to each other.

Die dritte Spiegelfläche 13 und die fünfte Spiegelfläche 15 des optischen Ele ments 10 sind durch diesen angrenzenden dritten Spiegelflächen-Formungsbereich 33 und den fünften Spiegelflächen-Formungsbereich 35 geformt, wodurch sie das Foucault-Prisma bil den, welches aus den Spiegelflächen 13, 15 besteht.The third mirror surface 13 and the fifth mirror surface 15 of the optical element 10 are formed by this adjacent third mirror surface shaping region 33 and the fifth mirror surface shaping region 35 , thereby forming the Foucault prism consisting of the mirror surfaces 13 , 15 .

Das heißt, daß die beiden angrenzenden Spiegelflächen, die die Bereiche 33, 35 bilden, um das Foucault-Prisma zu bilden, durch den zweiten Einsatz 39 integriert ausgebildet sind.This means that the two adjacent mirror surfaces, which form the regions 33 , 35 to form the Foucault prism, are designed to be integrated by the second insert 39 .

Der Grund dafür liegt darin, daß bei dem Foucault-Prisma die Unterteilung des Einsatzes an der Verbindungsebene das Auftreten von Formungsgraten verursacht und somit eine Verschlechterung der optischen Eigenschaften, wenn ein Laserstrahl durch die Verbin dungsebene zwischen der horizontalen Fläche und der geneigten Fläche läuft.The reason for this is that the Foucault prism divides the Use at the connection level causes the formation of burrs and thus deterioration in optical properties when a laser beam passes through the connector plane between the horizontal surface and the inclined surface.

Außerdem ist ein Bereich der geneigten Fläche, nämlich der dritte Spiegelfor mungsbereich 33 sehr schwierig auf Grund seiner Form zu polieren. Folglich wird die Form der geneigten Fläche durch ein Spiegelflächen-Schliffverfahren bearbeitet.In addition, an area of the inclined surface, namely the third mirror forming portion 33, is very difficult to polish due to its shape. As a result, the shape of the inclined surface is machined by a mirror surface grinding method.

Insbesondere, wie das teilweise vergrößerte Diagramm des zweiten Einsatzes 39 in Fig. 4 zeigt, sind Minuten-Radien R1, R2 an Verbindungsbereichen an der Verbindungs ebene zwischen dem dritten Spiegelflächen-Formungsbereich 33, der die geneigte Fläche ist, bzw. dem fünften Spiegelflächen-Formungsbereich 35, der die horizontale Fläche ist, spiegel flächen-poliert, so daß sie gleich oder kleiner als 5 µm werden. In particular, as the partially enlarged diagram of the second insert 39 in FIG. 4 shows, minute radii R1, R2 are at connection regions on the connection plane between the third mirror surface forming region 33 , which is the inclined surface, and the fifth mirror surface Forming area 35 , which is the horizontal surface, mirror-polished so that they become equal to or less than 5 microns.

Der dritte Spiegelflächen-Formungsbereich 33 und der fünfte Spiegelflächen- Formungsbereich 35 müssen so ausgebildet werden, daß die Ebenheit λ/10 oder weniger und die Oberflächenrauhigkeit Ra gleich 10 nm oder weniger in einem wirksamen optischen Be reich ist, sogar ohne die Polierbearbeitung durchzuführen.The third mirror surface forming region 33 and the fifth mirror surface forming region 35 must be formed so that the flatness λ / 10 or less and the surface roughness Ra is 10 nm or less in an effective optical range even without performing the polishing processing.

Diese erste Einsatz 38 und zweite Einsatz 39 sind in einer Weise ausgebildet, daß jeder ihrer unteren Bereiche so breit wie das Hintersichherziehen einer Schürze ausgebildet ist, und die breiten Bereiche mit den unteren Bereichen der Außenrahmen 23 und 24 der je weiligen Metallformen in den Pfeilrichtungen kombiniert werden, so daß die Einsätze 38, 39 nicht nach oben in der Darstellung schlüpfen können, wenn die Metallformen montiert wer den.These first insert 38 and second insert 39 are formed in such a way that each of their lower regions is as wide as the rearward pulling of an apron, and the wide regions are combined with the lower regions of the outer frames 23 and 24 of the respective metal molds in the direction of the arrows are so that the inserts 38 , 39 can not slip up in the illustration when the metal molds are assembled who the.

Wenn eine Einrichtung so angeordnet wird, daß die jeweiligen Spiegelflächen- Formungsbereiche 32, 33, 34 und 35 durch die jeweiligen unterschiedlichen Einsätze gebildet sind, treten die Formungsgrate im Formungszeitpunkt wie oben erwähnt auf, und die Einsätze verschieben sich in die Mitte der Form aufgrund des Vorhandenseins einer Lücke eines jeden Einsatzes, wodurch es schwierig wird, vorgegebene optische Charakteristiken und eine Form genauigkeit in der Größenordnung von mehreren Mikron zu erhalten.When a device is arranged so that the respective mirror surface molding areas 32 , 33 , 34 and 35 are formed by the respective different inserts, the molding ridges occur at the time of molding as mentioned above, and the inserts shift to the center of the mold due to the Presence of a gap in each insert, making it difficult to obtain predetermined optical characteristics and shape accuracy on the order of several microns.

Aus diesem Grund sind bei der vorliegenden Ausführungsform die benachbarten Spiegelflächen-Formungsbereiche 32 und 34 mit dem ersten Einsatz 38 mit einem einheitli chen Aufbau ohne unterteilt zu sein integriert, und die beiden Spiegelflächen-Formungsberei che 33 und 35, die das Foucault-Prisma bilden, sind durch den zweiten Einsatz 39 mit einem einheitlichen Aufbau ohne unterteilt zu sein integriert.For this reason, in the present embodiment, the adjacent mirror surface molding areas 32 and 34 are integrated with the first insert 38 with a unitary structure without being divided, and the two mirror surface molding areas 33 and 35 which form the Foucault prism are are integrated by the second insert 39 with a uniform structure without being divided.

Der Herstellungsprozeß des ersten Einsatzes 38 und des zweiten Einsatzes 39 wird nun mit Hilfe der Zeichnungen beschrieben.The manufacturing process of the first insert 38 and the second insert 39 will now be described with the aid of the drawings.

Bei allen Einsätzen 38 und 39 sind die Formen der Einsätze wiederholt bei vorge gebenen Intervallen auf einer Fläche eines Substrats gebildet, welches einen Bereich von mehreren Zehnergruppen bis zu mehreren Tausenden der Größe des Beugungsgitter-For mungsbereichs 37 hat, und weiter wird das Substrat in Richtung der Dicke geschnitten, um eine erforderliche Form des Einsatzes 38 oder 39 zu bilden.In all of the inserts 38 and 39 , the shapes of the inserts are repeatedly formed at predetermined intervals on a surface of a substrate which ranges from several tens to several thousands of the size of the diffraction grating forming region 37 , and further the substrate becomes toward cut to form a required shape of insert 38 or 39 .

Der Formungsprozeß des ersten Einsatzes 38 wird nun beschrieben.The molding process of the first insert 38 will now be described.

Die Fig. 5 bis Fig. 10 zeigen vergrößerte Bereiche, wo ein Muster der Beugungs gitter-Formungsbereiche 37 gebildet ist.The Fig. 5 to Fig. 10 show enlarged areas where a pattern of the diffraction grating-formation areas 37 is formed.

Zu Anfang wird, wie in Fig. 5 gezeigt ist, eine Grundverarbeitung einer Fläche in bezug auf eine Fläche 51a mittels einer Beschichtungsbearbeitung oder einer Vakuumüber ziehung durchgeführt, auf welcher ein Konkav-Konvex-Muster des Beugungsgitters 37 eines Substrats 51 gebildet wird.Initially, as shown in Fig. 5, a basic processing of a surface with respect to a surface 51 a is carried out by means of a coating processing or a vacuum overlay on which a concave-convex pattern of the diffraction grating 37 of a substrate 51 is formed.

Außerdem wird eine Spiegelflächenbearbeitung und dgl. in bezug auf die Fläche, die ein Spiegelflächen-Formungsbereich werden wird, nach der Grundverarbeitung durchge führt, um die Glätte zu erzielen.In addition, mirror surface processing and the like in relation to the surface, which will become a mirror surface forming area after the basic processing leads to achieve the smoothness.

Bezüglich des Materials für das Substrat 51 wird vom Gesichtspunkt einer ausge zeichneten thermischen Leitfähigkeit und eines Korresionswiderstandes für eine Spritzgieß- Metallform, welche für die Spiegelflächenverarbeitung geeignet ist, nichtrostender Marten sit-Stahl, Sinterhartmetall und dgl. bevorzugt.Regarding the material for the substrate 51 , from the viewpoint of excellent thermal conductivity and corrosion resistance for an injection molding metal mold which is suitable for mirror surface processing, stainless Marten sit steel, cemented carbide and the like are preferred.

Bezüglich des Dünnfilmmaterials für die Grundbearbeitung ist ein Material, wel ches eine Härte von HV300 oder mehr bezüglich der Vickers-Härte hat, welches für die Spie gelflächenbearbeitung geeignet ist, oder ein Material, welches physikalisch und chemikalisch die Lithographie aushält, das für einen Trockenätzprozeß geeignet ist, welches die Temperatur und den Druck in einem Zeitpunkt des Spitzgießprozesses des optischen Elements aushält, wünschenswert. Von diesem Gesichtspunkten her sind Materialien wie Ni-P oder Cr, Pt, Ir, Ti und dgl. vorteilhaft. Außerdem können Mischungen, die diesen Materialien äquivalent sind, verwendet werden, wenn sie die oben beschriebenen Eigenschaften haben.Regarding the thin film material for the basic processing is a material which ches a hardness of HV300 or more in Vickers hardness, which is for the game gel surface processing is suitable, or a material that is physically and chemically endures the lithography, which is suitable for a dry etching process, the temperature and withstands the pressure at a time of the molding process of the optical element, desirable. From this point of view, materials such as Ni-P or Cr, Pt, Ir, Ti and the like. Advantageously. In addition, mixtures equivalent to these materials can be used if they have the properties described above.

Anschließend wird, wie in Fig. 6 gezeigt ist, eine Schutzschicht 55 auf die Ober fläche 51a des Substrats 51 aufgebracht, auf welcher eine Oberflächenbehandlung durchge führt wurde.Subsequently, as shown in Fig. 6, a protective layer 55 is applied to the upper surface 51 a of the substrate 51 , on which a surface treatment has been carried out.

Dann werden, wie in Fig. 7 gezeigt ist, vorherbestimmte Flecken der Schutz schicht 55 entsprechend einem Übertragungsmuster einem Licht durch Laserzeichnen ausge setzt, dem Zeichnen durch einen elektronischen Strahl oder einer Abstufungseinrichtung und dgl..Then, as shown in FIG. 7, predetermined spots of the protective layer 55 are exposed to light by laser drawing according to a transmission pattern, drawing by an electronic beam or grading device, and the like.

Danach wird, wie in Fig. 8 gezeigt ist, die Schutzschicht 55 an den nicht benötig ten Bereichen beseitigt.Thereafter, as shown in Fig. 8, the protective layer 55 on the unnecessary areas is removed.

Wenn beispielsweise die Schutzschicht 55 eine positive Schutzschicht (wahr scheinlich: Photo-Schutzschicht) ist, wird die belichtete Schutzschicht 55 entwickelt und dann entfernt.For example, if the protective layer 55 is a positive protective layer (likely: photo protective layer), the exposed protective layer 55 is developed and then removed.

Anschließend ist, wie in Fig. 9 gezeigt ist, die Schutzschicht 55, die ohne beseitigt zu werden verbleibt, als Maske gebildet, um den Trockenätzprozeß gegenüber dem Substrat 51 so tief wie gewünscht durch beispielsweise Ionen-Fräsen und dgl. durchzuführen. Then, as shown in Fig. 9, the protective layer 55 which remains without being removed is formed as a mask to carry out the dry etching process against the substrate 51 as deep as desired by, for example, ion milling and the like.

Schließlich, wie in Fig. 10 gezeigt ist, wird die Schutzschicht, die eine Maske bil dete, durch Waschen beseitigt, und das Konkav-Konvex-Muster des gewünschten Beugungs gitter-Formungsbereichs 37 ist gebildet.Finally, as shown in Fig. 10, the protective layer forming a mask is removed by washing and the concave-convex pattern of the desired diffraction grating shaping region 37 is formed.

In diesem Augenblick werden, da ein Bereich des Substrats 51 mehrere Zehner gruppen bis zu mehreren tausendfachen so groß wie der Beugungsgitter-Formungsbereich 37 ist, mehrere Zehnergruppen bis mehrere hunderte von Beugungsgitter-Formungsbereiche 37, die an konstanten Intervalle auf der Oberfläche 51a angeordnet sind, gebildet.At this moment, since an area of the substrate 51 is several tens groups up to several thousand times as large as the diffraction grating shaping area 37 , several tens groups up to several hundreds of diffraction grating shaping areas 37 which are arranged at constant intervals on the surface 51a , educated.

Dann wird gemäß den Beugungsgitter-Formungsbereichen 37, die in konstanten Intervallen auf der Fläche 51a angeordnet sind, das Substrat 51, auf welchem die Beugungs gitter-Formungsbereiche 37 so gebildet sind, in Richtung der Dicke geschnitten, d. h., in einer vertikalen Richtung in bezug auf die Fläche 51a des Substrats 51.Then, according to the diffraction grating shaping regions 37 which are arranged at constant intervals on the surface 51 a, the substrate 51 on which the diffraction grating shaping regions 37 are thus formed is cut in the thickness direction, that is, in a vertical direction in with respect to the surface 51 a of the substrate 51st

Beispielsweise ist ein kreisförmiges Substrat 51, welches in Fig. 11 gezeigt ist, zu einem Gitter geschnitten. Das gleiche gilt für ein quadratisches Substrat.For example, a circular substrate 51 shown in FIG. 11 is cut into a grid. The same applies to a square substrate.

Damit wird es möglich, den erforderlichen ersten Einsatz 38 herzustellen, dessen Konkav-Konvex-Muster des Beugungsgitter-Formungsbereichs 37 auf der Fläche gebildet ist, oder den zweiten Spiegelflächen-Formungsbereich 32.This makes it possible to produce the required first insert 38 whose concave-convex pattern of the diffraction grating shaping region 37 is formed on the surface, or the second mirror surface shaping region 32 .

Anschließend wird von den Herstellungsprozessen des ersten Einsatzes 38 das Schneiden, das Spiegelflächenschleifen oder Polierverarbeitungen ausführlicher beschrieben.The cutting, mirror surface grinding or polishing processes of the manufacturing processes of the first insert 38 are then described in more detail.

Eine perspektivische Ansicht einer Form des ersten Einsatzes 38 ist in Fig. 12 ge zeigt.A perspective view of a shape of the first insert 38 is shown in Fig. 12 ge.

Bei dem ersten Einsatz 38 sind die optischen Formflächen, d. h., Flächen, die so geformt werden sollen, daß sie vorherbestimmte optische Charakteristiken erfüllen, zwei Flä chen des zweiten Spiegelflächen-Formungsbereichs 32, auf dem das Beugungsgitter 37 gebil det ist, und des vierten Spiegelflächen-Formungsbereichs 34, welcher eine geneigte Fläche ist, der in bezug auf den zweiten Spiegelflächen-Formungsbereich 32 abgewinkelt ist.In the first insert 38 , the optical molding surfaces, that is, surfaces to be shaped so as to satisfy predetermined optical characteristics, are two surfaces of the second mirror surface molding region 32 on which the diffraction grating 37 is formed and the fourth mirror surface -Shaping region 34 , which is an inclined surface that is angled with respect to the second mirror surface shaping region 32 .

Zunächst ist eine graphische Darstellung des Substrats 51 in einem Zustand, wo dieses in bezug auf seine Dicke geschnitten ist, in Fig. 13 gezeigt. Eine vorherbestimmte An zahl von Beugungsgittermustern 37 sind auf dem Substrat angeordnet, welches beispielsweise eine Fläche von 55 mm² bei einer Dicke von beispielsweise 9 mm hat.First, a graphical representation of the substrate 51 in a state where it is cut with respect to its thickness is shown in FIG. 13. A predetermined number of diffraction grating patterns 37 are arranged on the substrate, which has, for example, an area of 55 mm ² with a thickness of, for example, 9 mm.

Wenn diese Muster als Referenz verwendet werden, wird das Substrat 51 so ge schnitten, um ein stabförmiges langgestrecktes Schnittstück 52 zu erhalten. Das Bezugszei chen 52b in der Figur bezeichnet dessen Schnittfläche. When these patterns are used as a reference, the substrate 51 is cut so as to obtain a rod-shaped elongate cut 52 . The reference character Chen 52 b in the figure denotes the sectional area.

In diesem Fall sind vier Musterstücke der Beugungsgitter-Formungsbereiche 37 in der Längsrichtung in Fig. 13 angeordnet, wobei jedoch in Wirklichkeit mehrere Stücke bis mehrere Zehnergruppen von Stücken der Muster 37 in der Längsrichtung angeordnet sind.In this case, four pattern pieces of the diffraction grating shaping regions 37 are arranged in the longitudinal direction in Fig. 13, but in reality several pieces to several tens groups of pieces of the pattern 37 are arranged in the longitudinal direction.

In diesem Zusammenhang ist, um die Bearbeitungstoleranz des Schleifverfahrens gleich oder kleiner als 5 µm nach dem Schneiden zu machen, ein Durchmesser eines Schleif korns eines Schneidschleifsteins vorzugsweise gleich oder kleiner als 50 µm.In this context, the machining tolerance of the grinding process to make equal to or less than 5 µm after cutting, a diameter of a grinding grain of a cutting grindstone preferably equal to or less than 50 microns.

Außerdem kann die Fläche 51a des Substrats eine kreisförmige Form von bei spielsweise einem Durchmesser von 55 mm haben, wie in Fig. 11 gezeigt ist.In addition, the surface 51 a of the substrate may have a circular shape, for example with a diameter of 55 mm, as shown in FIG. 11.

Danach werden, wie in Fig. 14 gezeigt ist, die Schnittflächen 52b, 52g des Schnittstücks 52 geschliffen, um die Breite des Schnittstücks 52 auf eine vorgegebene Ab messung abzuschleifen.Then, as shown in Fig. 14, the cut surfaces 52 b, 52 g of the cut piece 52 are ground to grind the width of the cut piece 52 to a predetermined dimension.

Danach wird, wie in Fig. 15 gezeigt ist, das Schnittstück 52 längs einer gebroche nen Linie in Fig. 14 geschnitten, um zwei Flächen 52e, 52f als äußere Umfangsflächen des ersten Einsatzes 38 zu bilden.Thereafter, as shown in FIG. 15, the cut 52 is cut along a broken line in FIG. 14 to form two surfaces 52 e, 52 f as outer peripheral surfaces of the first insert 38 .

Danach wird, wie in Fig. 16 gezeigt ist, eine Fläche 52d des Schnittstücks 52, welches den vierten Spiegelflächen-Formungsbereich 34 bildet, auf eine vorgegebene Abmes sung durch das Spiegelflächen-Schleifverfahren bearbeitet.Thereafter, as shown in FIG. 16, a surface 52 d of the cut 52 , which forms the fourth mirror surface forming area 34, is machined to a predetermined dimension by the mirror surface grinding method.

Der Durchmesser eines Schleifkorns eines Schleifsteins, der hier verwendet wird, ist vorzugsweise gleich oder kleiner als 5 µm. Dies gilt zum Herstellen der Fläche 52d, so daß deren Ebenheit gleich oder kleiner als λ/10 ist und ihre Oberflächenrauhigkeit Ra gleich oder kleiner als 10 nm in einem wirksamen optischen Bereich liegt, ohne eine Schleifbearbeitung durchzuführen.The diameter of an abrasive grain of a grindstone used here is preferably equal to or less than 5 µm. This applies to the manufacture of the surface 52 d so that its flatness is equal to or less than λ / 10 and its surface roughness Ra is equal to or less than 10 nm in an effective optical range without performing grinding work.

Außerdem besteht die Notwendigkeit, daß die Form des Schleifsteins mit einer extrem hohen Genauigkeit in einer Schleifmaschine reguliert werden muß (bei einem Zu stand, wo dieser auf der Schleifmaschine befestigt wird) oder außerhalb von ihr (ein Zustand, wo dieser von der Schleifmaschine abgenommen wird).There is also a need that the shape of the grindstone with a extremely high accuracy in a grinding machine must be regulated (with a Zu where it is attached to the grinder) or outside of it (a condition where it is removed from the grinding machine).

Zusätzlich kann nach dem Bearbeiten durch das Spiegelflächen-Schleifverfahren ein Fall bestehen, wo eine Polierbearbeitung durchgeführt wird, wenn die Notwendigkeit dazu auftritt.In addition, after processing by the mirror surface grinding process there is a case where polishing is carried out if necessary occurs.

Anschließend werden, wie in Fig. 17 gezeigt ist, das stabförmig-langgestreckte Schnittstück 52 nacheinander zu den ersten Einsätzen 38 geschnitten.Subsequently, as shown in FIG. 17, the elongated rod-shaped cutting piece 52 is cut successively to form the first inserts 38 .

Bei dieser Gelegenheit ist, um die Bearbeitungstoleranz gleich oder kleiner als 5 µm nach dem Schneiden zu machen, der Durchmesser eines Schleifsteins eines Schneid schleifsteins gleich oder kleiner als 50 µm. On this occasion, the machining tolerance is equal to or less than 5 µm after cutting to make the diameter of a grindstone of a cutting grindstones equal to or smaller than 50 µm.

Schließlich wird, wie in Fig. 18 gezeigt ist, durch Polierbearbeitung der Schnitt fläche 38A bei dem Schneideprozeß von Fig. 17, um diese auf eine vorherbestimmte Abmes sung abzuschleifen, der erste Einsatz 38 fertig.Finally, as shown in FIG. 18, by polishing the cut surface 38 A in the cutting process of FIG. 17 to grind it down to a predetermined dimension, the first insert 38 is completed.

Anschließend wird ein Herstellungsverfahren des zweiten Einsatzes 39 beschrie ben.Then a manufacturing process of the second insert 39 is described ben.

Eine perspektivische Ansicht einer Form des zweiten Einsatzes 39 ist in Fig. 19 gezeigt.A perspective view of one form of the second insert 39 is shown in FIG. 19.

Der zweite Einsatz 39 hat zusätzlich zu dem Aufbau des zweiten Ansatzes 39, der in den schematischen Darstellungen von Fig. 3 und 4 gezeigt ist, einen sechsten Spiegelflä chen-Formungsbereich 41 als weitere geneigte Fläche, die weiter in bezug auf den fünften Spiegelflächen-Formungsbereich 35 abgewinkelt ist.The second insert 39 has, in addition to the structure of the second lug 39 shown in the schematic diagrams of FIGS. 3 and 4, a sixth mirror surface forming area 41 as another inclined surface which is further with respect to the fifth mirror surface forming area 35 is angled.

Die optischen Formflächen im zweiten Einsatz 39 sind drei Flächen, die zwei Flä chen umfassen, wo der fünfte Spiegelflächen-Formungsbereich 35 und der dritte Spiegelflä chen-Formungsbereich, der eine geneigte Fläche ist, die in bezug auf den fünften Spiegelflä chen-Formungsbereich 35 abgewinkelt ist, angrenzen, um das Foucault-Prisma zu bilden, wobei der sechste Spiegelflächen-Formungsbereich 41 jedoch eine weitere geneigte Fläche ist.The optical molding surfaces in the second insert 39 are three surfaces that include two surfaces where the fifth mirror surface molding region 35 and the third mirror surface molding region that is an inclined surface that angled with respect to the fifth mirror surface molding region 35 is adjacent to form the Foucault prism, but the sixth mirror surface forming region 41 is another inclined surface.

Obwohl nicht gezeigt wird ein Substrat 53, welches aus dem gleichen Material wie das des Substrats 51 besteht, welches zur Herstellung des ersten Einsatzes 38 verwendet wird, zuerst vorbereitet.Although not shown, a substrate 53 made of the same material as that of the substrate 51 used to make the first insert 38 is first prepared.

Danach werden durch Ausführen der Spiegelflächen-Nutschleifbearbeitung in be zug auf das Substrat 53, wie in Fig. 20 gezeigt ist, die Nuten 42, die zu den fünften Spiegel flächen-Formungsbereichen 35 werden, gebildet.Thereafter, by performing the mirror surface grooving processing with respect to the substrate 53 , as shown in FIG. 20, the grooves 42 that become the fifth mirror surface forming regions 35 are formed.

Die Nuten 42 werden durch Bearbeiten auf der Basis des Spiegelflächen-Schleif verfahrens bei Intervallen von 5 mm auf einer Spiegelfläche des Substrats 53 mit beispiels weise einem Durchmesser von 55 mm oder 55 mm² und der Dicke von ungefähr 9 mm gebil det.The grooves 42 are formed by machining based on the mirror surface grinding method at intervals of 5 mm on a mirror surface of the substrate 53 with, for example, a diameter of 55 mm or 55 mm ² and a thickness of approximately 9 mm.

In diesem Zusammenhang ist der Durchmesser eines Schleitkorns eines Schleif steins, welcher verwendet wird, vorzugsweise gleich oder weniger als 5 µm. Außerdem muß die Form des Schleifsteins mit hoher Genauigkeit wie oben erwähnt reguliert werden.In this context, the diameter of an abrasive grain is a grinding stone which is used, preferably equal to or less than 5 µm. In addition, must the shape of the grindstone can be regulated with high accuracy as mentioned above.

Nun kann es einen Fall geben, wo ein Boden der Nut 42 einer Polierbearbeitung unterworfen wird, um so die Flächenrauhigkeit Ra zu verbessern. Now, there may be a case where a bottom of the groove 42 is subjected to polishing so as to improve the surface roughness Ra.

Anschließend wird, wie in Fig. 21 gezeigt ist, das Substrat 53 in rechten Winkeln zur Nut 42 geschnitten, um Schnittstücke 54 zu erhalten. Das Bezugszeichen 54b in der Figur bezeichnet die Schnittfläche.Subsequently, as shown in FIG. 21, the substrate 53 is cut at right angles to the groove 42 to obtain cut pieces 54 . Reference numeral 54 b in the figure denotes the cut surface.

Außerdem ist bei der Spiegelflächen-Nutschleifbearbeitung mit dem Schleifstein, da die Ebenheit sich verschlechtert, wenn der Schleifstein vom Werkstück während der Nut bearbeitung entweicht, das Schnittstück 54 vorher um ungefähr 2 mm breiter geschnitten.In addition, in mirror surface grooving with the grindstone, since the flatness deteriorates when the grindstone escapes from the workpiece during the grooving, the cut 54 is previously cut about 2 mm wider.

Anschließend werden, wie in Fig. 22 gezeigt ist, Schnittflächen 54b, 54g des Schnittstücks geschliffen, um diese auf die vorgegebene Abmessung abzuschleifen.Subsequently, as shown in FIG. 22, cut surfaces 54 b, 54 g of the cut piece are ground in order to grind them down to the predetermined dimension.

Anschließend werden, wie in Fig. 23 gezeigt ist, um einen Aufbau des Foucault- Prisma (siehe Fig. 19) zu bilden, bei dem der dritte Spiegelflächen-Formungsbereich 33 am fünften Spiegelflächen-Formungsbereich 35 mit einem Winkel in bezug auf den letztgenann ten angrenzt, geneigte Nuten 43 in bezug auf die Horizontalnuten 42 zwischen den vorher gebildetem Nuten 42 gebildet.Then, as shown in Fig. 23, to form a structure of the Foucault prism (see Fig. 19), in which the third mirror surface forming region 33 at the fifth mirror surface forming region 35 is at an angle with respect to the latter adjacent inclined grooves 43 with respect to the horizontal grooves 42 between the previously formed grooves 42 formed.

In diesem Fall wird, da es sehr schwierig ist, auf Grund ihrer Form die geneigte Nut 43 durch Polieren zu bearbeiten, d. h., die geneigte Flächennut 43, die zum dritten Spie gelflächen-Formungsbereich 33 wird, wird diese durch das Spiegelflächen-Schleifverfahren bearbeitet.In this case, since it is very difficult, due to their shape, the inclined groove to be processed by polishing 43, ie, the inclined Flächennut 43 for the third Spie gelflächen-forming region 33, it will be processed by the mirror surface grinding method.

In diesem Hinblick ist der Durchmesser eines Schleifkorns eines Schleifsteins, der verwendet wird, vorzugsweise 5 µm oder weniger.In this regard, the diameter of a grit of a grindstone is that is used, preferably 5 µm or less.

Außerdem muß die Form des Schleifsteins mit extrem hoher Genauigkeit wie oben beschrieben reguliert werden.In addition, the shape of the grindstone must be extremely precise be regulated as described above.

Zusätzlich kann es nach der Bearbeitung durch das Spiegelflächen-Schleifverfah ren einen Fall geben, wo auch die Polierbearbeitung ausgeführt wird, wenn die Notwendigkeit auftritt.In addition, it can be processed by the mirror surface grinding process give a case where polishing is also carried out if necessary occurs.

Insbesondere wird ein Bereich zwischen der Horizontalnut 42 und der geneigten Flächennut 43 durch das Spiegelflächen-Schleifverfahren so bearbeitet, daß die Minuten-Ra dien R1, R2 an Verbindungsstellen der Grenzebene, wie in Fig. 4 gezeigt ist, beispielsweise 5 µm oder weniger sind.Specifically, an area between the horizontal groove 42 and the inclined surface groove 43 is machined by the mirror surface grinding method so that the minute radii R1, R2 at junctions of the boundary plane, as shown in Fig. 4, are 5 µm or less, for example.

Außerdem müssen die Flächen, die zum dritten Spiegelflächen-Formungsbereich 33 und zum fünften Spiegelflächen-Formungsbereich 35 werden, d. h., eine Bodenfläche der geneigten Flächennut 43 und eine Bodenfläche der Horizontalflächennut 42 jeweils so herge stellt werden, daß die Ebenheit zu λ/10 oder weniger und die Oberflächenrauhigkeit 10 nm oder weniger im wirksamen optischen Bereich ohne irgendeine Schleifbearbeitung sein kann. In addition, the surfaces that become the third mirror surface shaping region 33 and the fifth mirror surface shaping region 35 , that is, a bottom surface of the inclined surface groove 43 and a bottom surface of the horizontal surface groove 42 must each be made so that the flatness is λ / 10 or less and the surface roughness can be 10 nm or less in the effective optical range without any grinding.

Durch Bilden der geneigten Flächennut 43 zwischen den Horizontalnuten 42 wird der zweite Einsatz 39, der später gebildet wird, zu einem Aufbau, bei dem die Verbindungs ebene des fünften Spiegelflächen-Formungsbereichs 35 als eine Horizontalfläche und die des dritten Spiegelflächen-Formungsbereichs 33 als eine geneigte Fläche einstückig ausgebildet ist.By forming the inclined surface groove 43 between the horizontal grooves 42 , the second insert 39 , which will be formed later, becomes a structure in which the connection plane of the fifth mirror surface forming region 35 as a horizontal surface and that of the third mirror surface forming region 33 as an inclined one Surface is integrally formed.

Wie oben beschrieben ist es, wenn der dritte Spiegelflächen-Formungsbereich 33 und der fünfte Spiegelflächen-Formungsbereich 35, die aneinander angrenzen, in unter schiedliche Teile getrennt sind, schwierig, die vorgegebene optische Charakteristik und die Formgenauigkeit in der Größenordnung von mehreren Mikron zu erzielen. Damit ist der ein stückige Aufbau dieser Art von Vorteil.As described above, when the third mirror surface forming region 33 and the fifth mirror surface forming region 35 , which are adjacent to each other, are separated into different parts, it is difficult to achieve the predetermined optical characteristic and the shape accuracy on the order of several microns. The one-piece construction of this type is therefore advantageous.

Anschließend wird, wie in Fig. 24 gezeigt ist, eine nicht-notwendiger Bereich von ungefähr 2 mm auf der Schnittfläche 54b des Schnittstücks 54 durch Schneiden bearbeitet.Subsequently, as shown in Fig. 24, there is shown a non-necessary area of about 2 mm on the cutting face 54 b of the cut piece processed by cutting 54.

In bezug darauf ist, um die Bearbeitungstoleranz für ein Polierverfahren nach dem Schneiden gleich oder kleiner als 5 µm zu machen, der Durchmesser eines Schleitkorns eines Schneidschleifsteins vorzugsweise gleich oder kleiner als 50 µm.Regarding this, the machining tolerance for a polishing process according to the To make cutting equal to or smaller than 5 µm, the diameter of a sliver grain Cutting grindstones preferably equal to or less than 50 µm.

Anschließend wird, wie in Fig. 24 gezeigt ist, durch Polieren der Schnittflächen 54b, 54g eine Breite des Schnittstücks 54 auf eine vorgegebene Abmessung abgeschliffen.Subsequently, as shown in Fig. 24 is shown, b by polishing the cut surfaces 54, 54 g of a width of the section piece 54 to a predetermined dimension abraded.

Anschließend wird, wie in Fig. 26 gezeigt ist, das Schnittstück 52 längs der ge brochenen Linie in Fig. 25 geschnitten, und zwei Flächen 54e, 54f sind als äußere Umfangs flächen des zweiten Einsatzes 39 bearbeitet.Then, as shown in Fig. 26, the cut 52 is cut along the broken line in Fig. 25, and two surfaces 54 e, 54 f are machined as the outer peripheral surfaces of the second insert 39 .

Anschließend wird, wie in Fig. 27 gezeigt ist, eine geneigte Fläche, die zum sech sten Spiegelflächen-Formungsbereich 41 wird, gebildet, und die geneigte Fläche wird auf vorgegebene Abmessungen durch das Spiegelflächen-Schleifverfahren bearbeitet.Then, as shown in FIG. 27, an inclined surface that becomes the sixth mirror surface forming region 41 is formed, and the inclined surface is machined to predetermined dimensions by the mirror surface grinding method.

Der Durchmesser eines Schleifkorns eines Schleifsteins, der hier verwendet wird, ist vorzugsweise 5 µm oder kleiner.The diameter of a grit of a grindstone used here is preferably 5 µm or smaller.

Außerdem muß die Form des Schleifsteins mit hoher Genauigkeit wie oben be schrieben reguliert werden.In addition, the shape of the grindstone must be with high accuracy as above be regulated.

Nach dem Bearbeiten durch das Spiegelflächen-Schleifverfahren kann es einen Fall geben, wo die Polierbearbeitung ebenfalls ausgeführt wird, wenn die Notwendigkeit dazu besteht.After processing by the mirror surface grinding process, it can be Give the case where the polishing is also carried out if necessary consists.

Anschließend wird, wie in Fig. 28 gezeigt ist, das stabförmige langgestreckte Schnittstück 54 nacheinander auf die Form des zweiten Einsatzes 39 geschnitten. Subsequently, as shown in FIG. 28, the rod-shaped elongated cutting piece 54 is cut successively to the shape of the second insert 39 .

Bei dieser Gelegenheit ist, um die Bearbeitungstoleranz für das Polierverfahren nach dem Schneiden gleich oder kleiner als 5 µm zu machen, der Durchmesser eines Schleif korns eines Schneidschleifsteins vorzugsweise gleich oder kleiner als 50 µm.On this occasion, the machining tolerance for the polishing process after cutting to make it equal or smaller than 5 µm, the diameter of a grinding grain of a cutting grindstone preferably equal to or less than 50 microns.

Schließlich wird, wie in Fig. 29 gezeigt ist, durch Polierbearbeitung einer Schnitt fläche 39a beim Schnittverfahren von Fig. 28, um diese auf die vorgegebenen Abmessungen abzuschleifen, der zweite Einsatz 39 fertig.Finally, as shown in FIG. 29, the second insert 39 is finished by polishing a cut surface 39 a in the cutting process of FIG. 28 in order to grind it to the specified dimensions.

Unter Verwendung des festen Metallform 22, mit der der erste Einsatz 38 und der zweite Einsatz hergestellt wird, kann das optische Element 10 durch das Kunststoffspritzgieß verfahren hergestellt werden.Using the solid metal mold 22 with which the first insert 38 and the second insert are produced, the optical element 10 can be produced by the plastic injection molding process.

Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform hat, da der erste Einsatz 38 und der zweite Einsatz 39 der festen Metallform 22 zu dem Aufbau gebildet werden, bei dem die mehreren angrenzenden optischen Formflächen 32, 34 und 33, 35, 41 integriert sind, das opti sche Element 10, welches durch Formen durch die feste Metallform 22 erhalten wird, keine Formungsgrate zwischen der zweiten Spiegelfläche 12 einschließlich des Beugungsgitters 17 und der vierten Spiegelfläche 14, die eine ununterbrochen geneigte Fläche ist, und außerdem keine Formungsgrate zwischen der dritten Spiegelfläche 13 und der fünften Spiegelfläche 15, die das Foucault-Prisma bilden.According to the embodiment described above, since the first insert 38 and the second insert 39 of the solid metal mold 22 are formed into the structure in which the plurality of adjacent optical molding surfaces 32 , 34 and 33 , 35 , 41 are integrated, the optical element has 10 , which is obtained by molding through the solid metal mold 22 , no molding burrs between the second mirror surface 12 including the diffraction grating 17 and the fourth mirror surface 14 , which is a continuously inclined surface, and also no molding burrs between the third mirror surface 13 and the fifth mirror surface 15 , which form the Foucault prism.

Es ist daher möglich, ein optisches Element 10 zu erhalten, welches stabil vorge gebene optische Charakteristiken bereitstellen kann und außerdem eine Formgenauigkeit in der Größenordnung von mehreren Mikron hat.It is therefore possible to obtain an optical element 10 which can stably provide predetermined optical characteristics and also has a shape accuracy of the order of several microns.

Außerdem kann, da der erste Einsatz 38 mit dem Beugungsgitter-Formungsbe reich 37 das Übertragungsmuster, welches auf dem harten dünnen Film gebildet ist, mit dem die Fläche Sla des Substrats 51 unmittelbar durch die Lithographie überzogen ist, durch Trockenätzen und dgl. hat, verglichen mit dem Fall gebildet, wo ein Nickel-Master verwendet wird, auf dem das Muster des Beugungsgitters durch herkömmliches Nickel-Elektroformen oder dgl. gebildet wird, der Aufbau der Metallform vereinfacht werden.In addition, since the first insert 38 having the diffraction grating forming region 37 can compare the transfer pattern formed on the hard thin film with which the surface Sla of the substrate 51 is directly coated by the lithography by dry etching and the like with the case where a nickel master is used on which the pattern of the diffraction grating is formed by conventional nickel electroforming or the like, the structure of the metal mold can be simplified.

Weiter ist es möglich, die Flächengenauigkeit des Beugungsgitter-Formungsbe reichs 37 zu verbessern, auf dem das Konkav-Konvex-Muster gebildet ist, und da im Beu gungsgitter-Formungsbereich 37 kein Abrieb von Ansatzbereichen des Substrats 51 aufgrund des Schutzes durch den harten dünnen Film vorkommt, ist es möglich, daß der erste Einsatz 38, d. h., die Metallform 20 eine lange Lebensdauer hat.Furthermore, it is possible to improve the area accuracy of the diffraction grating formation region 37 on which the concave-convex pattern is formed, and since in the diffraction grating formation region 37 there is no abrasion of attachment areas of the substrate 51 due to the protection by the hard thin film occurs, it is possible that the first insert 38 , ie the metal mold 20, has a long service life.

Außerdem ist es durch Verwendung der Metallform 20 zur Herstellung des opti schen Elements, welche den Beugungsgitter-Formungsbereich 37, der das Konkav-Konvex- Muster hat, und die Einsätze 38 und 39 umfaßt, die die Spiegelflächen-Formungsbereiche 32, 33, 34, 35, 41 haben, möglich, das optische Element 10, welches einen Teil mit der geneigten Fläche hat, auf der optischen Formungsfläche herzustellen, beispielsweise das Foucault- Prisma.In addition, by using the metal mold 20 to manufacture the optical element, which includes the diffraction grating molding area 37 having the concave-convex pattern and the inserts 38 and 39 , which form the mirror surface molding areas 32 , 33 , 34 , 35 , 41 have possible to manufacture the optical element 10 , which has a part with the inclined surface, on the optical molding surface, for example the Foucault prism.

Es ist außerdem möglich, ein anderes als das oben erwähnte optische Element mit einer komplexen Struktur herzustellen, wo ein Höhenunterschied auf der optischen For mungsfläche vorhanden ist und dgl., wobei eine Metallform verwendet wird, welche aus Ein sätzen besteht, die mehrere Spiegelflächen-Formungsbereiche haben, die einen Höhenunter schied haben.It is also possible to use an optical element other than the one mentioned above complex structure where there is a height difference on the optical for mung area is present and the like., wherein a metal mold is used, which consists of Ein sets that have multiple mirror surface shaping areas that are one height below have been divorced.

Anders ausgedrückt ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, in einfa cher Weise das Konkav-Konvex-Muster des Beugungsgitter-Formungsbereichs auf dem Ein satz, der die Metallform bildet, unmittelbar durch die Lithographie, durch Trockenätzen und dgl. zu bilden, und den Spiegelflächen-Formungsbereich der geneigten Fläche zu bilden, wo bei unmittelbar das Spiegelflächenschleifen durchgeführt wird.In other words, according to the present invention, it is possible to way the concave-convex pattern of the diffraction grating shaping area on the one set that forms the metal form, directly through lithography, through dry etching and the like., and the mirror surface forming area of the inclined surface where the mirror surface grinding is carried out immediately.

Durch Bestimmen des Zustandes der Fläche des Spiegelflächen-Formungsbe reichs nach dem Spiegelflächenschleifen wie oben beschrieben ist es möglich, den Einsatz mit einer hohen Genauigkeit durch Erhöhen der Formgenauigkeit des Spiegelflächen-Formungs bereichs zu bilden.By determining the state of the surface of the mirror surface forming area Reichs after the mirror surface grinding as described above, it is possible to use with high accuracy by increasing the shape accuracy of the mirror surface molding area to form.

Daher ist es sogar bei einem optischen Element, welches einen komplexen Aufbau hat, welches ein Beugungsgitter, eine geneigte Fläche, einen Höhenunterschied und dgl. hat, durch Ausführen eines Spitzformens mit einer Metallform, welche Einsätze umfaßt, die eine hochgenaue Form haben, um in der Lage zu sein, das Spitzformen einer erforderlichen Struktur eines optischen Elements durchzuführen, möglich, ein optisches Element, welches keine Formungsgrate hat, wie auch stabilisierte optische Eigenschaften zu erhalten.Therefore, it is even an optical element which has a complex structure which has a diffraction grating, an inclined surface, a height difference and the like, by performing a taper with a metal mold comprising inserts that one have high-precision shape in order to be able to shape a required one Structure of an optical element, possible to perform an optical element, which has no burrs as well as to obtain stabilized optical properties.

Das optische Element gemäß der vorliegenden Erfindung kann anders als für das Foucault-Prisma, welches bei der obigen Ausführungsform gezeigt ist, beispielsweise für ein optisches Laser-Nicht-Aberationselement eines monochromatischen Lichts, einen Refe renzwellen-Oberflächenstandard eines optischen Interferenzgeräts oder für verschiedene Ar ten von optischen Elementen, optischen Geräten usw., die sich durch eine asphärische Linse auszeichnen, angewandt werden.The optical element according to the present invention can be different from that for Foucault prism shown in the above embodiment, for example for one optical laser non-aberration element of a monochromatic light, a refe renzwelle surface standard of an optical interference device or for different Ar th of optical elements, optical devices, etc., which are characterized by an aspherical lens award, applied.

Auch in diesen Fällen wird es ausreichend sein, eine Metallform herzustellen, welche den Einsatz einer Form hat, die einem Aufbau eines optischen Elements entspricht, um das Kunststoffspritzformen auszuführen, wobei die Metallform verwendet wird. In these cases too, it will be sufficient to make a metal mold which has the use of a shape that corresponds to a structure of an optical element, to perform plastic injection molding using the metal mold.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann bei verschiedenen weiteren Anordnungen angewandt werden, ohne den Kern der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The present invention is not based on the embodiment described above limited, but can be applied to various other arrangements without to leave the core of the present invention.

Gemäß der vorliegenden Erfindung existieren, wenn das Formen ausgeführt wird, wobei die Metallform verwendet wird, die so aufgebaut ist, daß benachbarte Spiegelflächen- Formungsbereiche im gleichen Einsatz integriert sein können, keine Formungsgrate an der Verbindungsebene von angrenzenden Spiegelflächen des optischen Elements, welches durch Fonmen erhalten wird, wodurch es möglich wird, die vorherbestimmte optische Charakteristik stabil bereitzustellen wie auch das optische Element, welches eine noch höhere Formgenauig keit hat, zu formen.According to the present invention, when the molding is carried out, using the metal mold, which is constructed so that neighboring mirror surface Forming areas can be integrated in the same insert, no forming burrs on the Connection plane of adjacent mirror surfaces of the optical element, which through Fonmen is obtained, which makes it possible to obtain the predetermined optical characteristic to provide stable as well as the optical element, which has an even higher shape has the ability to shape.

Außerdem wird es gemäß der vorliegenden Erfindung durch Bilden der Metall form, bei der die Einsätze verwendet werden, die die mehreren Spiegelflächen-Formungsbe reiche haben, die durch das Spiegelflächen-Schleifverfahren gebildet sind, möglich, das opti sche Element der komplexen Struktur herzustellen, welches aus mehreren Spiegelflächen be steht, die jeweils einen Winkel haben, wobei die mehreren Spiegelflächen einen Höhenunter schied und dgl. haben.In addition, according to the present invention, it is made by forming the metal shape using the inserts that form the multiple mirror surface forming areas have rich, which are formed by the mirror surface grinding process, the opti to produce the cal element of the complex structure, which consists of several mirror surfaces stands, which each have an angle, the plurality of mirror surfaces one height below divorced and the like.

Außerdem hat gemäß der vorliegenden Erfindung eine Fläche des Substrats des Einsatzes der Metallform den Beugungsgitter-Formungsbereich mit dem vorgegebenen Kon kav-Konvex-Muster, welches darauf gebildet ist, und das vorgegebene Konkav-Konvex-Mu ster kann leicht beispielsweise durch Lithographie, Trockenätzen und dgl. gebildet werden, so daß, verglichen mit dem herkömmlichen Fall, wo der Nickel-Master verwendet wird, der durch das herkömmliche Nickel-Elektroformungsverfahren und dgl. gebildet wird, der Auf bau der Metallform vereinfacht werden kann.In addition, according to the present invention, an area of the substrate of the Using the metal mold, the diffraction grating forming area with the given con kav-convex pattern, which is formed thereon, and the given concave-convex-mu ster can easily be formed, for example, by lithography, dry etching and the like that, compared to the conventional case where the nickel master is used, the is formed by the conventional nickel electroforming method and the like construction of the metal mold can be simplified.

Wenn außerdem der Aufbau so angeordnet ist, daß der harte dünne Film auf der Fläche des Substrats des Einsatzes gebildet ist, und der Beugungsgitter-Formungsbereich, der das vorgegebene Konkav-Konvex-Muster hat, darauf gebildet ist, ist es möglich, die Flächen genauigkeit des Beugungsgitter-Formungsbereichs, auf dem das Muster gebildet ist, wie auch die Langzeitdauer des Einsatzes und der Metallform zu verbessern.In addition, if the structure is arranged so that the hard thin film on the Area of the substrate of the insert is formed, and the diffraction grating shaping area that has the given concave-convex pattern, is formed on it, it is possible the surfaces accuracy of the diffraction grating forming area on which the pattern is formed as well to improve the long-term use and the metal shape.

Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen beschrieben wurden, versteht es sich, daß die vorliegende Erfin dung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und daß verschie dene Änderungen und Modifikationen durch den Fachmann durchgeführt werden können, ohne den Kern oder den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er in den an gehängten Patentansprüchen festgelegt ist.Although preferred embodiments of the present invention have been described with the aid of accompanying drawings, it is understood that the present inven is not limited to the above-described embodiments and that various whose changes and modifications can be carried out by a person skilled in the art, without departing from the essence or scope of the present invention as set forth in the attached patent claims is set.

Claims

1. Optical element ( 10 ) which has a plurality of mirror surfaces ( 11 , 12 , 13 , 14 , 15 ) which comprise two adjacent mirror surfaces ( 12 , 14 ; 13 , 15 ) and which are formed by plastic moldings with a metal mold ( 20 ) , characterized in that
the metal mold ( 20 ) is designed such that it has at least one or more sets ( 38 , 39 ) which have a mirror surface shaping region, and
a diffraction grating ( 17 ) is formed on one of these adjacent two mirror surfaces, the diffraction grating being formed by a mirror forming region ( 32 ) having a concave-convex pattern formed on the insert ( 38 ).

2. Optical element according to claim 1, characterized in that the optical element ( 10 ) consists of amorphous polyolefin resin.

3. Optical element according to claim 1, characterized in that the other mirror surface ( 33 ) of the optical element ( 10 ) is shaped as a mirror surface which is angled with respect to a horizontal plane, or as a prism.

4. Manufacturing method of an optical element ( 10 ) by plastic molding with a metal mold, characterized in that
the metal mold ( 20 ) has at least two or more inserts ( 38 , 39 ) having a plurality of adjacent mirror surface forming areas ( 12 , 14 ; 13 , 15 ), and
a diffraction grating ( 17 ) and a plurality of mirror surfaces of the optical element ( 10 ) are formed by the plurality of adjacent mirror surface shaping regions ( 12 , 14 ; 13 , 15 ) of the insert.

5. Manufacturing method of an optical element ( 10 ) by plastic molding with a metal mold ( 20 ), characterized in that
the metal mold has at least one or more inserts ( 38 , 39 ) that have multiple mirror surface shaping areas,
at least one or more mirror surface shaping regions, which are produced by a mirror surface grinding process, are formed from the plurality of mirror surface shaping regions of the insert, and
the mirror surfaces of the optical element are formed by the mirror surface forming regions.

6. Metal mold ( 20 ) for producing an optical element, characterized in that
the metal mold is formed to have at least two or more inserts having a plurality of adjacent mirror surface molding areas to form the mirror surface of the optical element, and
of the plurality of mirror surface shaping regions of the insert, at least one or more mirror surface shaping regions are formed by a mirror surface grinding process.

7. A metal mold for producing an optical element, characterized in that a predetermined concave-convex pattern for forming a diffraction grating ( 17 ) of an optical element ( 10 ) is formed on an insert ( 38 ) which has a diffraction grating forming area, which is formed on at least one surface of a substrate.

8. Metal mold for producing an optical element according to claim 7, characterized in that
the insert has the diffraction grating shaping area and a mirror face shaping area to form a mirror face of the optical element, and
the mirror surface shaping region includes at least one that is formed by a mirror surface grinding process.

9. Metal mold for producing an optical element according to claim 8, there characterized by that a material of the substrate of the insert made of stainless martensitic steel or Sin Tungsten carbide exists.

10. Metal mold for producing an optical element according to claim 8, ge characterized by a material that physically and chemically compared to lithography which is suitable for a dry etching process and which is both a Temperature as well as pressure in a method of injection molding films for the optical element on a surface of the substrate on which the diffraction grating formation area is formed, can endure.