光学素子成形用金型および光学素子
【課題】Bi含有光学素子を成形する際に、光学特性を満足するものを作製することができる光学素子成形用金型を提供すること、および、この光学素子成形用金型で作製され光学特性を満足する光学素子を提供することを目的としている。
【解決手段】光学素子を成形するために用いられる光学素子成形用金型１において、金型母材２の成形部２ａ側の表面に、Bi及びBi酸化物のうちの少なくとも一方を主成分とする成形面層４が設けられるとともに、金型母材２と成形面層４との間に、金型母材２側から成形面層４側に向かって金属の単体から該金属の酸化物へと漸次変化する傾斜膜層３が設けられている。
【解決手段】光学素子を成形するために用いられる光学素子成形用金型１において、金型母材２の成形部２ａ側の表面に、Bi及びBi酸化物のうちの少なくとも一方を主成分とする成形面層４が設けられるとともに、金型母材２と成形面層４との間に、金型母材２側から成形面層４側に向かって金属の単体から該金属の酸化物へと漸次変化する傾斜膜層３が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Bi（ビスマス）含有光学素子を成形するのに適した光学素子成形用金型、およびその光学素子成形用金型を用いて成形された光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学レンズ等の光学素子を加熱・プレス成形する際に使用される金型には、硬度や耐熱性、離型性、鏡面加工性等の特性が優れていることが要求される。従来の光学素子成形用金型としては、超硬合金や炭化珪素などからなる導電性金型母材の表面に貴金属被膜が施されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、従来の光学素子成形用金型としては、タングステンカーバイドやサーメット、ジルコニア、SiC、Si3N4等からなる金型母材の表面に炭素を主たる構成元素とする被膜が施されたものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００１−３２２８２７号公報
【特許文献２】特許第２５０５８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記した従来の光学素子成形用金型では、高屈折率特性を持つBi含有ガラスを成形する際に、成形対象の硝材に含まれるBiが金型表面に移行し、成形面に堆積する。そして、成形面に堆積したBiが金型内部へ拡散して化学的な浸食を起こす。これによって、金型の成形面の保護被膜が劣化して成形面の形状崩れが生じる。また、成形面の崩れた形状が成形品に転写されたり、成形面に堆積された堆積物（Bi）が成形品に付着されたりすることにより、成形される光学素子の透過率が低下する。このように、上記した従来の光学素子成形用金型では、Bi含有光学素子を成形する際に、光学特性を満足するものを作製することができないという問題が存在する。
【０００４】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、Bi含有光学素子を成形する際に、光学特性を満足するものを作製することができる光学素子成形用金型を提供すること、および、この光学素子成形用金型で作製され光学特性を満足する光学素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る光学素子成形用金型は、光学素子を成形するために用いられる光学素子成形用金型において、金型母材の成形部側の表面に、Bi及びBi酸化物のうちの少なくとも一方を主成分とする成形面層が、前記表面の略全面に、または、その全投影面積の前記表面の面積に対する比率が２０％以上となるような島状構造を有して設けられるとともに、前記金型母材と前記成形面層との間に、前記金型母材側から前記成形面層側に向かって金属の単体から該金属の酸化物へと漸次変化する傾斜膜層が設けられていることを特徴としている。
【０００６】
このような特徴により、金型母材と成形面層との間に設けられた傾斜膜層は、金型母材に対して十分な密着強度を有しているため、金型母材と傾斜膜層との間に中間層を必要としない。また、傾斜膜層は金属の単体から該金属の共有結合酸化物へと変化した層であるため、傾斜膜層の成形面層側表面が熱力学的に最も安定した状態となる。また、その表面には、BiやBi酸化物を主成分とする成形面層が設けられているため、成形面層の表面（成形面）はBiやBi酸化物が飽和状態、或いはそれに近い状態になる。これにより、Bi含有光学素子を成形する際、当該光学素子と成形面との間におけるBiやBi酸化物の移行が平衡状態、或いはそれに近い状態となり、Bi含有光学素子から金型表面へ移行し偏析するBiやBi酸化物が阻害される。
ここで、成形面層は、傾斜膜層の成形面層側表面の略全面に設けられていてもよいが、その全投影面積の前記表面の面積に対する比率が２０％以上となるような島状構造を有して設けられていてもよい。また、島状構造の個々の島に当たるものには、成形面層の厚さに対し投影径が十分に大きいもの以外に、成形面層の厚さと投影径とが同程度のものも含まれる。
なお、上記したBiはビスマスであり、Bi酸化物はビスマス酸化物である。
【０００７】
また、本発明に係る光学素子成形用金型は、前記成形面層に、ホウ素（以下、Bと記す。）が含有されていることが好ましい。
【０００８】
このように、成形面層にBが含まれることによって、成形品の光学素子と金型の成形面との摺動性が向上する。
【０００９】
また、本発明に係る光学素子成形用金型は、前記金属が、Cr、Ta、Ir、Al及びSiのうちのいずれかであることが好ましい。
【００１０】
上記した金属材料（Cr、Ta、Ir、Al、Si）は、金型母材との密着性が良好であり、また、これらの酸化物は、共有結合で熱力学的に安定している。また、上記した金属材料（Cr、Ta、Ir、Al、Si）は、単体から酸化物へ変化する傾斜膜層を形成する際に、一度の成膜工程で形成することが可能である。
なお、上記したCrはクロムであり、Taはタンタルであり、Irはイリジウムであり、Alはアルミニウムであり、Siは珪素である。
【００１１】
また、本発明に係る光学素子は、上記した光学素子成形用金型を用いて成形されていることを特徴としている。
【００１２】
このような特徴により、光学素子成形用金型を用いて光学素子の成形加工を施した際に、化学的浸食で崩れた形状が光学素子に転写されることがなく、また、光学素子の転写面に堆積物が付着することがない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る光学素子成形用金型によれば、Bi含有光学素子の成分であるBiやBi酸化物が金型の成形面に予め設けられて平衡状態となっており、Bi含有光学素子を成形する際の当該光学素子からのBiやBi酸化物の移行、偏析が阻害されるため、光学素子成形用金型が化学的な浸食を受けることがなく、成形面の形状崩れやBiやBi酸化物の堆積を防止することができる。そのため、成形品（Bi含有光学素子）に堆積物が付着したり化学的な浸食によって崩れた成形面の形状が成形品に転写されたりすることを防止することができ、光学特性を満足するBi含有光学素子を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る光学素子成形用金型および光学素子の第１〜第４の実施の形態について、図面に基いて説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
まず、本発明の第１の実施の形態である光学素子成形用金型１について説明する。図１は光学素子成形用金型１の断面図である。
【００１６】
図１に示すように、光学素子成形用金型１は、例えば超硬合金などからなる金型母材２と、金型母材２の成形部２ａの表面２ｂに設けられた傾斜膜層３と、傾斜膜層３の表面に設けられた成形面層４とから構成されている。成形面層４の表面が成形面５である。
【００１７】
金型母材２は、所望の成形品の形状に応じて加工された部材であり、その成形面５側の表面２ｂは、例えばダイヤモンド砥石を用いた研削加工等により、所望の成形品形状に合わせて加工される。また、金型母材２の表面２ｂには、鏡面研磨処理が施され、例えば面粗度Ryが0.05μｍ程度になるように仕上げられる。
【００１８】
傾斜膜層３は、金型母材２側から成形面層４側に向かって厚みＤ方向に金属単体であるTaからその酸化物であるTa酸化物Ta2O5（金属酸化物）へと漸次変化する傾斜膜である。この傾斜膜層３は、公知の薄膜形成方法によって金型母材２の表面２ｂに成膜することが可能である。例えば、鏡面研磨処理が完了した金型母材２の表面２ｂに対して、スパッタ法によりTaを付着させていく。このとき、雰囲気中の酸素濃度を段階的に上昇させることで、TaからTa酸化物へと変化する傾斜膜を形成することができる。
【００１９】
上記した傾斜膜層３は、金型母材２（の表面２ｂ）に対して十分な密着強度を有しているため、金型母材２と傾斜膜層３との間に中間層を必要としない。また、上記した傾斜膜層３の成形面層４側の表面は、共有結合のTa酸化物（Ta2O5）であるため、熱力学的に最も安定した状態となる。
【００２０】
成形面層４は、Bi酸化物（Bi2O3）からなる薄膜である。この成形面層４は、光学素子成形用金型１の最表層として形成されており、その表面が光学素子成形用金型１の成形面５となる。この成形面層４は、公知の方法によって傾斜膜層３の表面に形成することが可能である。例えば、金型母材２の表面２ｂに傾斜膜層３を成膜した後、Biを１０mol％以上含有する硝材を傾斜膜層３に対して非接触な状態でセットし、上記したBiを含有する硝材と傾斜膜層３が設けられた金型母材２とを図示せぬ炉の中に入れ、大気雰囲気でアニール処理する。これにより、傾斜膜層３の表面にBi酸化物（Bi2O3）が形成される。アニール処理後に、光電子分光装置（XPS：X-ray photoelectron Spectroscopy）によって分析すると、傾斜膜層３の表面にBi酸化物が形成されていることが確認できる。
【００２１】
上記したように、光学素子成形用金型１の最表層としてBi酸化物（Bi2O3）からなる成形面層４が予め形成されていると、その表面である成形面５はBiが飽和状態或いはそれに近い状態になる。これによって、BiやBi酸化物（Bi2O3）が含有されたBi含有光学素子を成形する際、当該光学素子と成形面５との間におけるBiやBi酸化物（Bi2O3）の移行が平衡状態、或いはそれに近い状態となり、Bi含有光学素子から光学素子成形用金型１へ移行し偏析するBiや Bi酸化物（Bi2O3）が阻害される。
【００２２】
このため、光学素子成形用金型１が化学的な浸食を受けることがなく、成形面５の形状崩れやBiや Bi酸化物（Bi2O3）の成形面５への堆積を防止することができる。これにより、成形品（Bi含有光学素子）に堆積物が付着したり化学的な浸食によって崩れた成形面の形状が成形品に転写されたりすることを防止することができ、光学特性を満足するBi含有光学素子を作製することができる。
【００２３】
具体的に説明すると、上記した傾斜膜層３や成形面層４が設けられていない従来の光学素子成形用金型を用いてBi含有硝材を酸素濃度100ppm以下の窒素雰囲気下で560℃に加熱してプレス成形すると、10shot以降から成形品表面のクモリや金型成形面への焼付きなどが発生し、外観規格上の良品を得ることができなかった。一方、上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型１を用いて、成形対象のBi含有硝材を同様の条件下で加熱・プレス成形したところ、1000shot以上でも良品を得ることができ、十分な金型耐久性を有することが確認できた。
【００２４】
また、上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型１によれば、傾斜膜層３の成形面層４側の表面が熱力学的に最も安定した状態となるため、成形面層４のBi酸化物（Bi2O3）が傾斜膜層３の内部へ侵入拡散することを防止することができる。これにより、光学素子成形用金型１が化学的な浸食を受けず、所望の光学特性を満足するBi含有光学素子を作製することができる。
【００２５】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態である光学素子成形用金型１０１について説明する。なお、第２の実施の形態における光学素子成形用金型１０１の構成を、第１の実施の形態の説明でも用いた図１に基づいて説明する。
【００２６】
光学素子成形用金型１０１の傾斜膜層１０３は、金型母材２側から成形面層１０４側に向かって厚みＤ方向に金属単体であるIrからその酸化物であるIr酸化物IrO2（金属酸化物）へと漸次変化する傾斜膜である。この傾斜膜層１０３は、公知の薄膜形成方法によって金型母材２の表面２ｂに成膜することが可能であり、上述した第１の実施の形態における傾斜膜層３の成膜方法と同様の方法で成膜することができる。
【００２７】
上記した傾斜膜層１０３は、金型母材２（の表面２ｂ）に対して十分な密着強度を有しているため、金型母材２と傾斜膜層１０３との間に中間層を必要としない。また、上記した傾斜膜層１０３の成形面層１０４側の表面は、共有結合のIr酸化物（IrO2）であるため、熱力学的に最も安定した状態となる。
【００２８】
光学素子成形用金型１０１の成形面層１０４は、Bi及びBi酸化物（Bi2O3）からなる薄膜である。この成形面層１０４は、公知の方法によって傾斜膜層１０３の表面に形成することが可能である。例えば、金型母材２の表面２ｂに傾斜膜層１０３を成膜した後、Biを１０mol％以上含有する硝材を傾斜膜層１０３に対して非接触な状態でセットし、荷重をかけずに成形機に投入しヒートサイクルを施す。これにより、傾斜膜層１０３の表面にBiとBi酸化物（Bi2O3）とが形成される。アニール処理後に、XPSによって光学素子成形用金型１０１を分析することで、最表層の部分にBi及びBi酸化物が存在することを確認できる。
【００２９】
また、アニール処理後にオージェ分析を行うことで傾斜膜層１０３の表面におけるBi分布を確認できる。図２は代表的なオージェ分析のピークを表すグラフである。図２に示すように、オージェ分析の結果、Biを含有する硝材から移行したBi及びO（酸素）が検出されたが、Irは検出されず、スパッタにより形成したIr酸化物からなる傾斜膜層１０３の表面全域に、均一にムラ無くBi及びBi酸化物からなる薄い層が形成されていることが確認できる。
【００３０】
上記したように、光学素子成形用金型１０１の最表層としてBi及びBi酸化物（Bi2O3）からなる成形面層１０４が予め形成されていると、その成形面５はBi及びBi酸化物（Bi2O3）が飽和状態或いはそれに近い状態になる。これによって、上述した第１の実施の形態と同様に、Bi含有光学素子から光学素子成形用金型１０１へ移行し偏析するBi及びBi酸化物（Bi2O3）が阻害される。
【００３１】
上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型１０１によれば、上述した第１の実施の形態と同様に、成形品（Bi含有光学素子）に堆積物が付着したり化学的な浸食によって崩れた成形面の形状が成形品に転写されたりすることを防止することができ、光学特性を満足するBi含有光学素子を作製することができる。
【００３２】
具体的に説明すると、傾斜膜層１０３や成形面層１０４が設けられた上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型１０１を用いてBi含有硝材を酸素濃度100ppm以下の窒素雰囲気下で560℃に加熱してプレス成形したところ、1500shot以上でも良品を得ることができ、十分な金型耐久性を有することが確認できた。
【００３３】
また、上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型１０１によれば、傾斜膜層１０３の成形面層１０４側の表面が熱力学的に最も安定した状態となるため、成形面層１０４のBiやBi酸化物（Bi2O3）が傾斜膜層１０３の内部へ侵入拡散することを防止することができる。これにより、光学素子成形用金型１０１が化学的な浸食を受けず、所望の光学特性を満足するBi含有光学素子を作製することができる。
【００３４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態である光学素子成形用金型２０１について説明する。なお、第３の実施の形態における光学素子成形用金型２０１の構成は、第１の実施の形態の光学素子成形用金型１と同様であり、第１の実施の形態の光学素子成形用金型１と比較すると、成形面層２０４の形成方法が異なる。具体的に説明すると、上記した第１の実施の形態では、非接触状態でセットされたBi含有硝材と金型母材２とを大気雰囲気でアニール処理することで、傾斜膜層３の表面にBi酸化物（Bi2O3）からなる成形面層４を形成しているが、第３の実施の形態における光学素子成形用金型２０１の成形面層２０４は、図３に示すプラズマ成膜装置１０を用いて形成される。
【００３５】
まず、プラズマ成膜装置１０の構成について説明する。
図３に示すように、プラズマ成膜装置１０は、真空チャンバー１１と、真空チャンバー１１内を減圧するための真空ポンプ１２およびターボ分子ポンプ１３と、真空チャンバー１１内にプラズマを発生させるプラズマ源１４と、被処理体２２（傾斜膜層３が設けられた金型母材２）を保持する試料台２１とが備えられている。真空ポンプ１２およびターボ分子ポンプ１３は、図示せぬ制御装置によって動作が制御されている。
【００３６】
プラズマ源１４は、ターゲット１５とトリガー電極１６とアーク電源１７とから構成されている。ターゲット１５は、金属Bi単体からなる棒状の部材である。トリガー電極１６は、ターゲット１５に対し図示しない絶縁体を介して配置されており、アーク電源１７は、ターゲット１５の中心軸と同軸上に、トリガー電極１６およびターゲット１５に対し空間を介して配置されている。ターゲット１５とトリガー電極１６にはトリガー電源１８が接続されており、また、ターゲット１５とアーク電源１７にはアーク電源１９が接続されている。アーク電源１９の正極と負極とは、例えば８８００μFの電解コンデンサー２０を介してプラズマ源１４に接続されている。また、トリガー電源１８は、図示せぬ制御装置により、設定された電圧を、設定された時間で印加するように制御されている。
【００３７】
試料台２１は、真空チャンバー１１内に設けられており、ターゲット１５の中心軸の延長線上に被処理体２２が配置されるような位置に配設されている。
また、真空チャンバー１１には、酸素ボンベ２３から真空チャンバー１１内へ酸素ガスを送るガス導入管２４が接続されており、このガス導入管２４には、図示せぬ制御装置で制御されて酸素ガスの流量をコントロールするマスフローコントローラ２５が設置されている。
【００３８】
上記した構成からなるプラズマ成膜装置１０を用いて被処理体２２の表面（金型母材２に設けられた傾斜膜層３の表面）に対してBi酸化物（Bi2O3）からなる成膜を施す。具体的に説明すると、試料台２１に被処理体２２を保持させる。また、真空ポンプ１２およびターボ分子ポンプ１３によって真空チャンバー１１内の気圧を所定圧（例えば、1×10−4Pa）まで減圧させる。その後、酸素ボンベ２３からガス導入管２４を介して真空チャンバー１１内に酸素ガスを導入する。このとき、酸素ガスの流量が所定流量（例えば、50sccm）となるように図示せぬ制御装置によりマスフローコントローラ２５を制御し、酸素ガスの流量を設定する。
【００３９】
その後、アーク電源１９を所定電圧（例えば、90V）に設定して電解コンデンサー２０を充電し、トリガー電源１８に図示せぬ制御装置により所定電圧（3.5kV）、所定時間（10μ秒）の電力を印加する。その瞬間、トリガー電極１６とターゲット１５との間に沿面放電により瞬間的に放電が起き、ターゲット１５の表面から僅かにプラズマ化されたBiが放出される。その結果、ターゲット１５とアーク電源１７との間の真空絶縁が破れて電気回路が形成され、ターゲット１５とアーク電源１７との間でアーク放電が約600μ秒起きる。このアーク放電で、ターゲット１５のBiがプラズマ化され、且つターゲット１５に流れる電流により発生する磁場によってターゲット１５の軸延長線上にある被処理体２２の方向へプラズマが放出され、雰囲気の酸素と反応してBi酸化物（Bi2O3）として被処理体２２へ到達し付着する。このときの付着量は僅かであり、１回の放電により被処理体２２の表面にはBi酸化物（Bi2O3）の分子が点在する程度である。したがって、上述した放電処理を繰り返し複数回行うことで、被処理体２２に付着するBi酸化物（Bi2O3）の量が徐々に増え、島状構造を経た後に一様な膜となる。
【００４０】
ここで、上記したプラズマ成膜装置１０を用いて被処理体２２の表面にBi酸化物（Bi2O3）の膜を形成する実験の実験結果について説明する。本実験では、目的とする表面状態を、Bi酸化物（Bi2O3）からなる島状構造であって、その全投影面積の被処理体２２の表面積に対する比率を20％とし、そのために放電処理を500回行った。その後、XPSを用いて被処理体２２の表面分析を行ったところ、Bi酸化物（Bi2O3）が21原子％であった。また、電子顕微鏡で被処理体２２の表面を観察したところ、斑模様が確認された。このように、上記した実験では、目的とする表面状態を実現することができた。
【００４１】
上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型２０１によれば、上述した第１、第２の実施の形態と同様に、成形品（Bi含有光学素子）に堆積物が付着したり化学的な浸食によって崩れた成形面の形状が成形品に転写されたりすることを防止することができ、光学特性を満足するBi含有光学素子を作製することができる。
【００４２】
具体的に説明すると、傾斜膜層３や成形面層２０４が設けられた上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型２０１を用いてBi含有硝材を酸素濃度100ppm以下の窒素雰囲気下で550℃に加熱してプレス成形したところ、2000shot以上でも良品を得ることができ、十分な金型耐久性を有することが確認できた。
【００４３】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態である光学素子成形用金型３０１について説明する。なお、第４の実施の形態における光学素子成形用金型３０１の構成を、第１〜第３の実施の形態の説明でも用いた図１に基づいて説明する。
【００４４】
光学素子成形用金型３０１の成形面層３０４は、Bi及びBからなる薄膜である。この成形面層３０４は、公知の方法によって傾斜膜層３の表面に形成することが可能である。例えば、金型母材２の表面２ｂに傾斜膜層３を成膜した後、Biを１０mol％以上、およびB酸化物（B2O3）を３mol％以上含有する硝材を傾斜膜層３に接触させた状態でセットし、上記したBi およびB酸化物（B2O3）を含有する硝材と傾斜膜層３が設けられた金型母材２とを大気雰囲気でアニール処理する。これにより、傾斜膜層３の表面にBiおよびBを含む層が形成される。アニール処理後に、XPSによって分析すると、傾斜膜層３の表面にBiおよびBが形成されていることが確認できる。
【００４５】
上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型３０１によれば、上述した第１〜第３の実施の形態と同様に、成形品（Bi含有光学素子）に堆積物が付着したり化学的な浸食によって崩れた成形面の形状が成形品に転写されたりすることを防止することができ、光学特性を満足するBi含有光学素子を作製することができる。
【００４６】
具体的に説明すると、傾斜膜層３や成形面層３０４が設けられた上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型３０１を用いてBi含有硝材を酸素濃度100ppm以下の窒素雰囲気下で485℃に加熱してプレス成形したところ、1000shot以上でも良品を得ることができ、十分な金型耐久性を有することが確認できた。
【００４７】
また、上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型３０１によれば、成形面層３０４にBが含有されているため、BiやBi酸化物（Bi2O3）のみからなる成形面層４、１０４、２０４に比べて、成形品の光学素子と光学素子成形用金型３０１の成形面５との摺動性が向上する。これにより、成形時のプレストルクを低減させることができる。
【００４８】
上記した第１〜第４の実施の形態の光学素子成形用金型１、１０１、２０１、３０１を用いて、公知の加熱・プレス成形方法を行うことにより、非球面レンズや球面レンズ、自由曲面レンズ、マイクロレンズアレイ等の種々の形状の光学素子を成形することができる。また、この光学素子には、Biの他に、ガラス形成成分（P、B、Si、Ge等）や、ガラス修飾成分（Na、K等）、中間酸化物成分（Ba等）などが、光学素子が失透しない範囲内で含有されていてもよい。
【００４９】
以上、本発明に係る光学素子成形用金型および光学素子の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した第１、第２、第４の実施の形態における傾斜膜層３は、金型母材２側から成形面層４、１０４、３０４側に向かって厚みＤ方向に金属単体であるTaからその酸化物であるTa酸化物Ta2O5（金属酸化物）へと漸次変化する傾斜膜であり、第３の実施の形態における傾斜膜層１０３は、金型母材２側から成形面層２０４側に向かって厚みＤ方向に金属単体であるIrからその酸化物であるIr酸化物IrO2（金属酸化物）へと漸次変化する傾斜膜であるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、金型母材２側から成形面層４、１０４、２０４、３０４側に向かって厚みＤ方向に金属単体であるCrからその酸化物であるCr酸化物Cr2O3へと漸次変化する傾斜膜であってもよく、或いは、金型母材２側から成形面層４、１０４、２０４、３０４側に向かって厚みＤ方向に金属単体であるAlからその酸化物であるAl酸化物Al2O3へと漸次変化する傾斜膜であってもよく、また、金型母材２側から成形面層４、１０４、２０４、３０４側に向かって厚みＤ方向に金属単体であるSiからその酸化物であるSi酸化物SiO2へと漸次変化する傾斜膜であってもよい。
【００５０】
また、上記した実施の形態では、炉や成形機を用いた非接触加熱方法、接触加熱方法或いはプラズマ成膜方法等によってBi、Bi酸化物（Bi2O3）、又はBi及びBからなる成形面層４、１０４、２０４、３０４が形成されているが、本発明は、他の方法でBi等からなる成形面層を形成してもよい。例えば、真空蒸着法や、反応性スパッタ法、イオンプレーティング法、電子ビーム照射法などの各種の公知手法を用いることができる。
【００５１】
その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための光学素子成形用金型の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態を説明するための代表的なオージェ分析のピークを表すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態を説明するためのプラズマ成膜装置を表す模式図である。
【符号の説明】
【００５３】
１、１０１、２０１、３０１ 光学素子成形用金型
２ 金型母材
２ａ 成形部
３、１０３ 傾斜膜層
４、１０４、２０４、３０４ 成形面層
５ 成形面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Bi（ビスマス）含有光学素子を成形するのに適した光学素子成形用金型、およびその光学素子成形用金型を用いて成形された光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学レンズ等の光学素子を加熱・プレス成形する際に使用される金型には、硬度や耐熱性、離型性、鏡面加工性等の特性が優れていることが要求される。従来の光学素子成形用金型としては、超硬合金や炭化珪素などからなる導電性金型母材の表面に貴金属被膜が施されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、従来の光学素子成形用金型としては、タングステンカーバイドやサーメット、ジルコニア、SiC、Si3N4等からなる金型母材の表面に炭素を主たる構成元素とする被膜が施されたものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００１−３２２８２７号公報
【特許文献２】特許第２５０５８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記した従来の光学素子成形用金型では、高屈折率特性を持つBi含有ガラスを成形する際に、成形対象の硝材に含まれるBiが金型表面に移行し、成形面に堆積する。そして、成形面に堆積したBiが金型内部へ拡散して化学的な浸食を起こす。これによって、金型の成形面の保護被膜が劣化して成形面の形状崩れが生じる。また、成形面の崩れた形状が成形品に転写されたり、成形面に堆積された堆積物（Bi）が成形品に付着されたりすることにより、成形される光学素子の透過率が低下する。このように、上記した従来の光学素子成形用金型では、Bi含有光学素子を成形する際に、光学特性を満足するものを作製することができないという問題が存在する。
【０００４】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、Bi含有光学素子を成形する際に、光学特性を満足するものを作製することができる光学素子成形用金型を提供すること、および、この光学素子成形用金型で作製され光学特性を満足する光学素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る光学素子成形用金型は、光学素子を成形するために用いられる光学素子成形用金型において、金型母材の成形部側の表面に、Bi及びBi酸化物のうちの少なくとも一方を主成分とする成形面層が、前記表面の略全面に、または、その全投影面積の前記表面の面積に対する比率が２０％以上となるような島状構造を有して設けられるとともに、前記金型母材と前記成形面層との間に、前記金型母材側から前記成形面層側に向かって金属の単体から該金属の酸化物へと漸次変化する傾斜膜層が設けられていることを特徴としている。
【０００６】
このような特徴により、金型母材と成形面層との間に設けられた傾斜膜層は、金型母材に対して十分な密着強度を有しているため、金型母材と傾斜膜層との間に中間層を必要としない。また、傾斜膜層は金属の単体から該金属の共有結合酸化物へと変化した層であるため、傾斜膜層の成形面層側表面が熱力学的に最も安定した状態となる。また、その表面には、BiやBi酸化物を主成分とする成形面層が設けられているため、成形面層の表面（成形面）はBiやBi酸化物が飽和状態、或いはそれに近い状態になる。これにより、Bi含有光学素子を成形する際、当該光学素子と成形面との間におけるBiやBi酸化物の移行が平衡状態、或いはそれに近い状態となり、Bi含有光学素子から金型表面へ移行し偏析するBiやBi酸化物が阻害される。
ここで、成形面層は、傾斜膜層の成形面層側表面の略全面に設けられていてもよいが、その全投影面積の前記表面の面積に対する比率が２０％以上となるような島状構造を有して設けられていてもよい。また、島状構造の個々の島に当たるものには、成形面層の厚さに対し投影径が十分に大きいもの以外に、成形面層の厚さと投影径とが同程度のものも含まれる。
なお、上記したBiはビスマスであり、Bi酸化物はビスマス酸化物である。
【０００７】
また、本発明に係る光学素子成形用金型は、前記成形面層に、ホウ素（以下、Bと記す。）が含有されていることが好ましい。
【０００８】
このように、成形面層にBが含まれることによって、成形品の光学素子と金型の成形面との摺動性が向上する。
【０００９】
また、本発明に係る光学素子成形用金型は、前記金属が、Cr、Ta、Ir、Al及びSiのうちのいずれかであることが好ましい。
【００１０】
上記した金属材料（Cr、Ta、Ir、Al、Si）は、金型母材との密着性が良好であり、また、これらの酸化物は、共有結合で熱力学的に安定している。また、上記した金属材料（Cr、Ta、Ir、Al、Si）は、単体から酸化物へ変化する傾斜膜層を形成する際に、一度の成膜工程で形成することが可能である。
なお、上記したCrはクロムであり、Taはタンタルであり、Irはイリジウムであり、Alはアルミニウムであり、Siは珪素である。
【００１１】
また、本発明に係る光学素子は、上記した光学素子成形用金型を用いて成形されていることを特徴としている。
【００１２】
このような特徴により、光学素子成形用金型を用いて光学素子の成形加工を施した際に、化学的浸食で崩れた形状が光学素子に転写されることがなく、また、光学素子の転写面に堆積物が付着することがない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る光学素子成形用金型によれば、Bi含有光学素子の成分であるBiやBi酸化物が金型の成形面に予め設けられて平衡状態となっており、Bi含有光学素子を成形する際の当該光学素子からのBiやBi酸化物の移行、偏析が阻害されるため、光学素子成形用金型が化学的な浸食を受けることがなく、成形面の形状崩れやBiやBi酸化物の堆積を防止することができる。そのため、成形品（Bi含有光学素子）に堆積物が付着したり化学的な浸食によって崩れた成形面の形状が成形品に転写されたりすることを防止することができ、光学特性を満足するBi含有光学素子を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る光学素子成形用金型および光学素子の第１〜第４の実施の形態について、図面に基いて説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
まず、本発明の第１の実施の形態である光学素子成形用金型１について説明する。図１は光学素子成形用金型１の断面図である。
【００１６】
図１に示すように、光学素子成形用金型１は、例えば超硬合金などからなる金型母材２と、金型母材２の成形部２ａの表面２ｂに設けられた傾斜膜層３と、傾斜膜層３の表面に設けられた成形面層４とから構成されている。成形面層４の表面が成形面５である。
【００１７】
金型母材２は、所望の成形品の形状に応じて加工された部材であり、その成形面５側の表面２ｂは、例えばダイヤモンド砥石を用いた研削加工等により、所望の成形品形状に合わせて加工される。また、金型母材２の表面２ｂには、鏡面研磨処理が施され、例えば面粗度Ryが0.05μｍ程度になるように仕上げられる。
【００１８】
傾斜膜層３は、金型母材２側から成形面層４側に向かって厚みＤ方向に金属単体であるTaからその酸化物であるTa酸化物Ta2O5（金属酸化物）へと漸次変化する傾斜膜である。この傾斜膜層３は、公知の薄膜形成方法によって金型母材２の表面２ｂに成膜することが可能である。例えば、鏡面研磨処理が完了した金型母材２の表面２ｂに対して、スパッタ法によりTaを付着させていく。このとき、雰囲気中の酸素濃度を段階的に上昇させることで、TaからTa酸化物へと変化する傾斜膜を形成することができる。
【００１９】
上記した傾斜膜層３は、金型母材２（の表面２ｂ）に対して十分な密着強度を有しているため、金型母材２と傾斜膜層３との間に中間層を必要としない。また、上記した傾斜膜層３の成形面層４側の表面は、共有結合のTa酸化物（Ta2O5）であるため、熱力学的に最も安定した状態となる。
【００２０】
成形面層４は、Bi酸化物（Bi2O3）からなる薄膜である。この成形面層４は、光学素子成形用金型１の最表層として形成されており、その表面が光学素子成形用金型１の成形面５となる。この成形面層４は、公知の方法によって傾斜膜層３の表面に形成することが可能である。例えば、金型母材２の表面２ｂに傾斜膜層３を成膜した後、Biを１０mol％以上含有する硝材を傾斜膜層３に対して非接触な状態でセットし、上記したBiを含有する硝材と傾斜膜層３が設けられた金型母材２とを図示せぬ炉の中に入れ、大気雰囲気でアニール処理する。これにより、傾斜膜層３の表面にBi酸化物（Bi2O3）が形成される。アニール処理後に、光電子分光装置（XPS：X-ray photoelectron Spectroscopy）によって分析すると、傾斜膜層３の表面にBi酸化物が形成されていることが確認できる。
【００２１】
上記したように、光学素子成形用金型１の最表層としてBi酸化物（Bi2O3）からなる成形面層４が予め形成されていると、その表面である成形面５はBiが飽和状態或いはそれに近い状態になる。これによって、BiやBi酸化物（Bi2O3）が含有されたBi含有光学素子を成形する際、当該光学素子と成形面５との間におけるBiやBi酸化物（Bi2O3）の移行が平衡状態、或いはそれに近い状態となり、Bi含有光学素子から光学素子成形用金型１へ移行し偏析するBiや Bi酸化物（Bi2O3）が阻害される。
【００２２】
このため、光学素子成形用金型１が化学的な浸食を受けることがなく、成形面５の形状崩れやBiや Bi酸化物（Bi2O3）の成形面５への堆積を防止することができる。これにより、成形品（Bi含有光学素子）に堆積物が付着したり化学的な浸食によって崩れた成形面の形状が成形品に転写されたりすることを防止することができ、光学特性を満足するBi含有光学素子を作製することができる。
【００２３】
具体的に説明すると、上記した傾斜膜層３や成形面層４が設けられていない従来の光学素子成形用金型を用いてBi含有硝材を酸素濃度100ppm以下の窒素雰囲気下で560℃に加熱してプレス成形すると、10shot以降から成形品表面のクモリや金型成形面への焼付きなどが発生し、外観規格上の良品を得ることができなかった。一方、上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型１を用いて、成形対象のBi含有硝材を同様の条件下で加熱・プレス成形したところ、1000shot以上でも良品を得ることができ、十分な金型耐久性を有することが確認できた。
【００２４】
また、上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型１によれば、傾斜膜層３の成形面層４側の表面が熱力学的に最も安定した状態となるため、成形面層４のBi酸化物（Bi2O3）が傾斜膜層３の内部へ侵入拡散することを防止することができる。これにより、光学素子成形用金型１が化学的な浸食を受けず、所望の光学特性を満足するBi含有光学素子を作製することができる。
【００２５】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態である光学素子成形用金型１０１について説明する。なお、第２の実施の形態における光学素子成形用金型１０１の構成を、第１の実施の形態の説明でも用いた図１に基づいて説明する。
【００２６】
光学素子成形用金型１０１の傾斜膜層１０３は、金型母材２側から成形面層１０４側に向かって厚みＤ方向に金属単体であるIrからその酸化物であるIr酸化物IrO2（金属酸化物）へと漸次変化する傾斜膜である。この傾斜膜層１０３は、公知の薄膜形成方法によって金型母材２の表面２ｂに成膜することが可能であり、上述した第１の実施の形態における傾斜膜層３の成膜方法と同様の方法で成膜することができる。
【００２７】
上記した傾斜膜層１０３は、金型母材２（の表面２ｂ）に対して十分な密着強度を有しているため、金型母材２と傾斜膜層１０３との間に中間層を必要としない。また、上記した傾斜膜層１０３の成形面層１０４側の表面は、共有結合のIr酸化物（IrO2）であるため、熱力学的に最も安定した状態となる。
【００２８】
光学素子成形用金型１０１の成形面層１０４は、Bi及びBi酸化物（Bi2O3）からなる薄膜である。この成形面層１０４は、公知の方法によって傾斜膜層１０３の表面に形成することが可能である。例えば、金型母材２の表面２ｂに傾斜膜層１０３を成膜した後、Biを１０mol％以上含有する硝材を傾斜膜層１０３に対して非接触な状態でセットし、荷重をかけずに成形機に投入しヒートサイクルを施す。これにより、傾斜膜層１０３の表面にBiとBi酸化物（Bi2O3）とが形成される。アニール処理後に、XPSによって光学素子成形用金型１０１を分析することで、最表層の部分にBi及びBi酸化物が存在することを確認できる。
【００２９】
また、アニール処理後にオージェ分析を行うことで傾斜膜層１０３の表面におけるBi分布を確認できる。図２は代表的なオージェ分析のピークを表すグラフである。図２に示すように、オージェ分析の結果、Biを含有する硝材から移行したBi及びO（酸素）が検出されたが、Irは検出されず、スパッタにより形成したIr酸化物からなる傾斜膜層１０３の表面全域に、均一にムラ無くBi及びBi酸化物からなる薄い層が形成されていることが確認できる。
【００３０】
上記したように、光学素子成形用金型１０１の最表層としてBi及びBi酸化物（Bi2O3）からなる成形面層１０４が予め形成されていると、その成形面５はBi及びBi酸化物（Bi2O3）が飽和状態或いはそれに近い状態になる。これによって、上述した第１の実施の形態と同様に、Bi含有光学素子から光学素子成形用金型１０１へ移行し偏析するBi及びBi酸化物（Bi2O3）が阻害される。
【００３１】
上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型１０１によれば、上述した第１の実施の形態と同様に、成形品（Bi含有光学素子）に堆積物が付着したり化学的な浸食によって崩れた成形面の形状が成形品に転写されたりすることを防止することができ、光学特性を満足するBi含有光学素子を作製することができる。
【００３２】
具体的に説明すると、傾斜膜層１０３や成形面層１０４が設けられた上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型１０１を用いてBi含有硝材を酸素濃度100ppm以下の窒素雰囲気下で560℃に加熱してプレス成形したところ、1500shot以上でも良品を得ることができ、十分な金型耐久性を有することが確認できた。
【００３３】
また、上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型１０１によれば、傾斜膜層１０３の成形面層１０４側の表面が熱力学的に最も安定した状態となるため、成形面層１０４のBiやBi酸化物（Bi2O3）が傾斜膜層１０３の内部へ侵入拡散することを防止することができる。これにより、光学素子成形用金型１０１が化学的な浸食を受けず、所望の光学特性を満足するBi含有光学素子を作製することができる。
【００３４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態である光学素子成形用金型２０１について説明する。なお、第３の実施の形態における光学素子成形用金型２０１の構成は、第１の実施の形態の光学素子成形用金型１と同様であり、第１の実施の形態の光学素子成形用金型１と比較すると、成形面層２０４の形成方法が異なる。具体的に説明すると、上記した第１の実施の形態では、非接触状態でセットされたBi含有硝材と金型母材２とを大気雰囲気でアニール処理することで、傾斜膜層３の表面にBi酸化物（Bi2O3）からなる成形面層４を形成しているが、第３の実施の形態における光学素子成形用金型２０１の成形面層２０４は、図３に示すプラズマ成膜装置１０を用いて形成される。
【００３５】
まず、プラズマ成膜装置１０の構成について説明する。
図３に示すように、プラズマ成膜装置１０は、真空チャンバー１１と、真空チャンバー１１内を減圧するための真空ポンプ１２およびターボ分子ポンプ１３と、真空チャンバー１１内にプラズマを発生させるプラズマ源１４と、被処理体２２（傾斜膜層３が設けられた金型母材２）を保持する試料台２１とが備えられている。真空ポンプ１２およびターボ分子ポンプ１３は、図示せぬ制御装置によって動作が制御されている。
【００３６】
プラズマ源１４は、ターゲット１５とトリガー電極１６とアーク電源１７とから構成されている。ターゲット１５は、金属Bi単体からなる棒状の部材である。トリガー電極１６は、ターゲット１５に対し図示しない絶縁体を介して配置されており、アーク電源１７は、ターゲット１５の中心軸と同軸上に、トリガー電極１６およびターゲット１５に対し空間を介して配置されている。ターゲット１５とトリガー電極１６にはトリガー電源１８が接続されており、また、ターゲット１５とアーク電源１７にはアーク電源１９が接続されている。アーク電源１９の正極と負極とは、例えば８８００μFの電解コンデンサー２０を介してプラズマ源１４に接続されている。また、トリガー電源１８は、図示せぬ制御装置により、設定された電圧を、設定された時間で印加するように制御されている。
【００３７】
試料台２１は、真空チャンバー１１内に設けられており、ターゲット１５の中心軸の延長線上に被処理体２２が配置されるような位置に配設されている。
また、真空チャンバー１１には、酸素ボンベ２３から真空チャンバー１１内へ酸素ガスを送るガス導入管２４が接続されており、このガス導入管２４には、図示せぬ制御装置で制御されて酸素ガスの流量をコントロールするマスフローコントローラ２５が設置されている。
【００３８】
上記した構成からなるプラズマ成膜装置１０を用いて被処理体２２の表面（金型母材２に設けられた傾斜膜層３の表面）に対してBi酸化物（Bi2O3）からなる成膜を施す。具体的に説明すると、試料台２１に被処理体２２を保持させる。また、真空ポンプ１２およびターボ分子ポンプ１３によって真空チャンバー１１内の気圧を所定圧（例えば、1×10−4Pa）まで減圧させる。その後、酸素ボンベ２３からガス導入管２４を介して真空チャンバー１１内に酸素ガスを導入する。このとき、酸素ガスの流量が所定流量（例えば、50sccm）となるように図示せぬ制御装置によりマスフローコントローラ２５を制御し、酸素ガスの流量を設定する。
【００３９】
その後、アーク電源１９を所定電圧（例えば、90V）に設定して電解コンデンサー２０を充電し、トリガー電源１８に図示せぬ制御装置により所定電圧（3.5kV）、所定時間（10μ秒）の電力を印加する。その瞬間、トリガー電極１６とターゲット１５との間に沿面放電により瞬間的に放電が起き、ターゲット１５の表面から僅かにプラズマ化されたBiが放出される。その結果、ターゲット１５とアーク電源１７との間の真空絶縁が破れて電気回路が形成され、ターゲット１５とアーク電源１７との間でアーク放電が約600μ秒起きる。このアーク放電で、ターゲット１５のBiがプラズマ化され、且つターゲット１５に流れる電流により発生する磁場によってターゲット１５の軸延長線上にある被処理体２２の方向へプラズマが放出され、雰囲気の酸素と反応してBi酸化物（Bi2O3）として被処理体２２へ到達し付着する。このときの付着量は僅かであり、１回の放電により被処理体２２の表面にはBi酸化物（Bi2O3）の分子が点在する程度である。したがって、上述した放電処理を繰り返し複数回行うことで、被処理体２２に付着するBi酸化物（Bi2O3）の量が徐々に増え、島状構造を経た後に一様な膜となる。
【００４０】
ここで、上記したプラズマ成膜装置１０を用いて被処理体２２の表面にBi酸化物（Bi2O3）の膜を形成する実験の実験結果について説明する。本実験では、目的とする表面状態を、Bi酸化物（Bi2O3）からなる島状構造であって、その全投影面積の被処理体２２の表面積に対する比率を20％とし、そのために放電処理を500回行った。その後、XPSを用いて被処理体２２の表面分析を行ったところ、Bi酸化物（Bi2O3）が21原子％であった。また、電子顕微鏡で被処理体２２の表面を観察したところ、斑模様が確認された。このように、上記した実験では、目的とする表面状態を実現することができた。
【００４１】
上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型２０１によれば、上述した第１、第２の実施の形態と同様に、成形品（Bi含有光学素子）に堆積物が付着したり化学的な浸食によって崩れた成形面の形状が成形品に転写されたりすることを防止することができ、光学特性を満足するBi含有光学素子を作製することができる。
【００４２】
具体的に説明すると、傾斜膜層３や成形面層２０４が設けられた上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型２０１を用いてBi含有硝材を酸素濃度100ppm以下の窒素雰囲気下で550℃に加熱してプレス成形したところ、2000shot以上でも良品を得ることができ、十分な金型耐久性を有することが確認できた。
【００４３】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態である光学素子成形用金型３０１について説明する。なお、第４の実施の形態における光学素子成形用金型３０１の構成を、第１〜第３の実施の形態の説明でも用いた図１に基づいて説明する。
【００４４】
光学素子成形用金型３０１の成形面層３０４は、Bi及びBからなる薄膜である。この成形面層３０４は、公知の方法によって傾斜膜層３の表面に形成することが可能である。例えば、金型母材２の表面２ｂに傾斜膜層３を成膜した後、Biを１０mol％以上、およびB酸化物（B2O3）を３mol％以上含有する硝材を傾斜膜層３に接触させた状態でセットし、上記したBi およびB酸化物（B2O3）を含有する硝材と傾斜膜層３が設けられた金型母材２とを大気雰囲気でアニール処理する。これにより、傾斜膜層３の表面にBiおよびBを含む層が形成される。アニール処理後に、XPSによって分析すると、傾斜膜層３の表面にBiおよびBが形成されていることが確認できる。
【００４５】
上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型３０１によれば、上述した第１〜第３の実施の形態と同様に、成形品（Bi含有光学素子）に堆積物が付着したり化学的な浸食によって崩れた成形面の形状が成形品に転写されたりすることを防止することができ、光学特性を満足するBi含有光学素子を作製することができる。
【００４６】
具体的に説明すると、傾斜膜層３や成形面層３０４が設けられた上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型３０１を用いてBi含有硝材を酸素濃度100ppm以下の窒素雰囲気下で485℃に加熱してプレス成形したところ、1000shot以上でも良品を得ることができ、十分な金型耐久性を有することが確認できた。
【００４７】
また、上記した構成からなる本実施の形態の光学素子成形用金型３０１によれば、成形面層３０４にBが含有されているため、BiやBi酸化物（Bi2O3）のみからなる成形面層４、１０４、２０４に比べて、成形品の光学素子と光学素子成形用金型３０１の成形面５との摺動性が向上する。これにより、成形時のプレストルクを低減させることができる。
【００４８】
上記した第１〜第４の実施の形態の光学素子成形用金型１、１０１、２０１、３０１を用いて、公知の加熱・プレス成形方法を行うことにより、非球面レンズや球面レンズ、自由曲面レンズ、マイクロレンズアレイ等の種々の形状の光学素子を成形することができる。また、この光学素子には、Biの他に、ガラス形成成分（P、B、Si、Ge等）や、ガラス修飾成分（Na、K等）、中間酸化物成分（Ba等）などが、光学素子が失透しない範囲内で含有されていてもよい。
【００４９】
以上、本発明に係る光学素子成形用金型および光学素子の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した第１、第２、第４の実施の形態における傾斜膜層３は、金型母材２側から成形面層４、１０４、３０４側に向かって厚みＤ方向に金属単体であるTaからその酸化物であるTa酸化物Ta2O5（金属酸化物）へと漸次変化する傾斜膜であり、第３の実施の形態における傾斜膜層１０３は、金型母材２側から成形面層２０４側に向かって厚みＤ方向に金属単体であるIrからその酸化物であるIr酸化物IrO2（金属酸化物）へと漸次変化する傾斜膜であるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、金型母材２側から成形面層４、１０４、２０４、３０４側に向かって厚みＤ方向に金属単体であるCrからその酸化物であるCr酸化物Cr2O3へと漸次変化する傾斜膜であってもよく、或いは、金型母材２側から成形面層４、１０４、２０４、３０４側に向かって厚みＤ方向に金属単体であるAlからその酸化物であるAl酸化物Al2O3へと漸次変化する傾斜膜であってもよく、また、金型母材２側から成形面層４、１０４、２０４、３０４側に向かって厚みＤ方向に金属単体であるSiからその酸化物であるSi酸化物SiO2へと漸次変化する傾斜膜であってもよい。
【００５０】
また、上記した実施の形態では、炉や成形機を用いた非接触加熱方法、接触加熱方法或いはプラズマ成膜方法等によってBi、Bi酸化物（Bi2O3）、又はBi及びBからなる成形面層４、１０４、２０４、３０４が形成されているが、本発明は、他の方法でBi等からなる成形面層を形成してもよい。例えば、真空蒸着法や、反応性スパッタ法、イオンプレーティング法、電子ビーム照射法などの各種の公知手法を用いることができる。
【００５１】
その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための光学素子成形用金型の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態を説明するための代表的なオージェ分析のピークを表すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態を説明するためのプラズマ成膜装置を表す模式図である。
【符号の説明】
【００５３】
１、１０１、２０１、３０１ 光学素子成形用金型
２ 金型母材
２ａ 成形部
３、１０３ 傾斜膜層
４、１０４、２０４、３０４ 成形面層
５ 成形面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子を成形するために用いられる光学素子成形用金型において、
金型母材の成形部側の表面に、Bi及びBi酸化物のうちの少なくとも一方を主成分とする成形面層が、前記表面の略全面に、または、その全投影面積の前記表面の面積に対する比率が２０％以上となるような島状構造を有して設けられるとともに、
前記金型母材と前記成形面層との間に、前記金型母材側から前記成形面層側に向かって金属の単体から該金属の酸化物へと漸次変化する傾斜膜層が設けられていることを特徴とする光学素子成形用金型。
【請求項２】
請求項１記載の光学素子成形用金型において、
前記成形面層に、ホウ素が含有されていることを特徴とする光学素子成形用金型。
【請求項３】
請求項１または２記載の光学素子成形用金型において、
前記金属が、Cr、Ta、Ir、Al及びSiのうちのいずれかであることを特徴とする光学素子成形用金型。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか記載の光学素子成形用金型を用いて成形されていることを特徴とする光学素子。
【請求項１】
光学素子を成形するために用いられる光学素子成形用金型において、
金型母材の成形部側の表面に、Bi及びBi酸化物のうちの少なくとも一方を主成分とする成形面層が、前記表面の略全面に、または、その全投影面積の前記表面の面積に対する比率が２０％以上となるような島状構造を有して設けられるとともに、
前記金型母材と前記成形面層との間に、前記金型母材側から前記成形面層側に向かって金属の単体から該金属の酸化物へと漸次変化する傾斜膜層が設けられていることを特徴とする光学素子成形用金型。
【請求項２】
請求項１記載の光学素子成形用金型において、
前記成形面層に、ホウ素が含有されていることを特徴とする光学素子成形用金型。
【請求項３】
請求項１または２記載の光学素子成形用金型において、
前記金属が、Cr、Ta、Ir、Al及びSiのうちのいずれかであることを特徴とする光学素子成形用金型。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか記載の光学素子成形用金型を用いて成形されていることを特徴とする光学素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２１４１１４（Ｐ２００８−２１４１１４Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５１０２４（Ｐ２００７−５１０２４）
【出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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