(57)【要約】【課題】光学素子同士の貼り付きを防止して着脱を容易にし、かつ光学面の損傷のおそれのない光学素子保持方法を提供する。【解決手段】光学面３１Ａと外周面３１Ｂとを有する光学素子３１の外周面３１Ｂに薄膜を成膜するときの光学素子保持方法は、光軸方向にそって配列された複数の光学素子３１の互いの光学面３１Ａの間に、各々の光学面３１Ａに対向する接触面３２Ａが鏡面とならないように微小凹凸を有するダミー部材３２を介在させる工程を有することを特徴とする。【選択図】図２
2010007136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学面と外周面とを有する光学素子の前記外周面に薄膜を成膜するときの光学素子保持方法であって、
光軸方向にそって配列された複数の前記光学素子の互いの前記光学面の間に、各々の前記光学面に対向する接触面が鏡面とならないように微小凹凸を有するダミー部材を介在させる工程を有することを特徴とする光学素子保持方法。
【請求項２】
前記ダミー部材の接触面は、微小凹凸を有する砂目に加工されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子保持方法。
【請求項３】
前記砂目が、８００番以上３０００番以下であることを特徴とする請求項２に記載の光学素子保持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の周壁に薄膜を形成する際の光学素子保持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学素子の周壁に均一な薄膜を形成する装置として、装置内に設けた回転駆動機構により、光学素子を重ね合わせて保持した保持装置が連動して回転されて、保持された光学素子の周壁が、蒸着源に対向された状態で回転されながら周壁に薄膜が形成される装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載の装置では、第１及び第２のレンズ支持部材の間に薄膜が形成される複数のレンズが重ねて保持されている。このとき、各光学素子は、その光学面同士が接触した状態で第１及び第２のレンズ支持部材によって押圧保持されている。
【特許文献１】特開２００６−２０００１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような方法で光学素子を保持して、真空法によって薄膜を成膜する場合、互いに接触した光学素子の光学面上の隙間も真空状態となる。そのため、成膜後に大気解放すると、光学面においてオプチカルコンタクトが発生し、光学素子同士が強固に貼り付いて着脱が非常に困難になる場合があるという問題がある。
また、光学素子を回転駆動する際に、光学面においてすべりが生じ、光学面が損傷されるおそれがあるという問題もある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、光学素子同士の貼り付きを防止して着脱を容易にし、かつ光学面の損傷のおそれのない光学素子保持方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、光学面と外周面とを有する光学素子の前記外周面に薄膜を成膜するときの光学素子保持方法であって、光軸方向にそって配列された複数の前記光学素子の互いの前記光学面の間に、各々の前記光学面に対向する接触面が鏡面とならないように微小凹凸を有するダミー部材を介在させる工程を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の光学素子保持方法によれば、光学素子の光学面とダミー部材の接触面との間に常に微小間隙が確保され、真空環境下における成膜後、光学面と接触面との間に空気が進入してオプチカルコンタクトによる貼り付きが防止される。
【０００８】
前記ダミー部材の接触面は、微小凹凸を有する砂目に加工されてもよい。この場合、すべりによって光学面を損傷せずに貼り付きを好適に防ぐことができる。
【０００９】
前記砂目が、８００番以上３０００番以下であってもよい。この場合、光学面の損傷の発生をより低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光学素子保持方法によれば、光学素子同士の貼り付きを防止して着脱を容易にし、かつ光学面の損傷のおそれのない光学素子保持方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の第１実施形態について、図１から図３を参照して説明する。図１は、本実施形態の光学素子保持方法が適用される薄膜形成装置の一例の構成を示す図である。
図１に示す薄膜形成装置１は、薄膜形成槽２と、薄膜形成槽２の内部に配置されて光学素子が取付けられるドーム部３と、ドーム部３に取付けられる光学素子保持部４と、ドーム部３の下方に設置された蒸着源５とを備えて構成されている。
【００１２】
薄膜形成槽２は公知の構成からなり、薄膜の成膜時には、内部が真空状態にされて蒸着法によって成膜が行われる。
【００１３】
ドーム部３は、略球面状の天井部６と、略円筒状の側壁部７とを有している。
天井部６の内面には、複数の凹部６Ａが形成されている。各凹部６Ａには、光学素子保持部４が、その軸線（具体的には、後述する挟持軸部材１３Ｂ）が側壁部７の中心軸を通る天井部６の断面に対する接線と略平行となるように取付けられる。
【００１４】
側壁部７は、中心軸が薄膜形成槽２の中心軸と一致するように配置されている。側壁部７の下端７Ａには、リング状の歯車８が周方向に沿って設けられており、歯車８は駆動歯車９を介してモータ等の駆動機構１０の回転軸１０Ａと噛み合わされている。これによって、ドーム部３は、駆動機構１０によって側壁部７の中心軸回りに回転可能に構成されている。
なお、側壁部７を略円筒形に形成するのに代えて、天井部６を複数の支柱で支え、各支柱間にカバーを設けて側壁部７が形成されてもよい。
【００１５】
図２は、光学素子保持部４の拡大図である。光学素子保持部４は、凹部６Ａに着脱自在に固定される支持部材１１と、支持部材１１に取付けられて光学素子を挟持して保持する第１挟持部１２及び第２挟持部１３と、挟持された光学素子を回転させる従動歯車１４とを備えて構成されている。
【００１６】
支持部材１１は棒状の部材であり、一端に突起部１１Ａが設けられている。光学素子保持部４は、天井部６の凹部６Ａの内面に設けられた穴に支持部材の一端を嵌合することによって、自重で突起部１１Ａと凹部６Ａの内面とが係合し、凹部６Ａ内に位置決めされた状態で着脱自在に固定される。
【００１７】
第１挟持部１２及び第２挟持部１３は、それぞれ支持部材１１に取付けられる固定部１２Ａ、１３Ａと、固定部１２Ａ、１３Ａに取付けられる挟持軸部材１２Ｂ，１３Ｂとを備えて構成されている。固定部１２Ａ、１３Ａには、孔が設けられている。挟持軸部材１２Ｂ，１３Ｂは当該孔に挿入され、それぞれベアリング１５によって回転自在に固定されて対向配置されている。突起部１１Ａ側の第１挟持部１２は、突起部１１Ａと固定部１２Ａとの間に配置されたバネ等の付勢手段１６によって、第２挟持部１３に向かって付勢されている。
【００１８】
従動歯車１４は、挟持軸部材１３Ｂの第１挟持部１２と反対側の端部に、挟持軸部材１３Ｂと同軸に取付けられている。従動歯車１４は、天井部６の上方に設けられたリング状の固定歯車１７と噛み合い、側壁部７の回転に伴って回転して挟持軸部材１３Ｂを回転させる。
固定歯車１７は、複数の支柱１８によって吊り下げられ、支柱１８は、連結部材１９で連結された状態で、薄膜形成槽２の内面上部に取付けられている。
【００１９】
蒸着源５は、側壁部７の軸線上の位置に、天井部６の凹部６Ａと対向するように配置されている。そして、天井部６の曲面上のどの位置においても蒸着源５との距離が等しいように天井部６の形状が設定されている。蒸着源５の材料は、成膜する薄膜によって適宜選択される。
蒸着源５の付近には公知の電子銃２０が配置されており、電子銃２０から放出された電子ビームが蒸着源５の成膜材料を加熱して蒸発させるようになっている。
【００２０】
蒸着源５と凹部６Ａとの間には、シャッター２１が設けられている。シャッター２１は回転軸２１Ａに固定されており、回転軸２１Ａを回転させることによって、蒸着源５と凹部６Ａとの間から退避可能に構成されている。
【００２１】
上記のように構成された薄膜形成装置１を用いて成膜を行う際に、本発明の光学素子保持方法を行う手順を説明する。
まず、図３に示すように、光学素子３１と、光学素子３１とほぼ同じ径のダミー部材３２を、それぞれ複数用意する。
【００２２】
本実施形態の光学素子３１は、ガラス材質、例えばサファイアからなる径４ミリメートル（ｍｍ）、厚さ１．５ｍｍの円盤状の素子であり、軸線方向の光学面３１Ａ、外周面３１Ｂ共に研磨されて全面が鏡面状態になっている。なお、これは一例であり、本発明で使用する光学素子については、材質、形状共に制限はない。
【００２３】
ダミー部材３２は、白板からなる円盤状の部材で、径及び厚さは光学素子と同一に設定されている。そして、後述するように光学素子３１の光学面３１Ａと接触する軸線方向両端の接触面３２Ａは、表面に微小凹凸を有する２０００番（＃２０００）の砂目に加工されている。
【００２４】
接触面３２Ａの加工は、＃８００以上＃３０００以下が好ましい。接触面３２Ａが＃８００より粗いと光学面３１Ａにキズが生じる恐れがあり、＃３０００より細かいと、オプチカルコンタクトに準じた状態となり、ダミー部材３２が光学素子３１に貼り付く可能性がある。
【００２５】
上記の光学素子３１とダミー部材３２とを、軸線（光学素子３１においては光軸）方向に交互にかつ同軸に並べ、密着させる。これによって、隣り合う光学素子３１の間にダミー部材３２が介装され、光学素子３１の光学面３１Ａとダミー部材３２の接触面３２Ａとが接触する（ダミー部材介在工程）。このとき、並べた光学素子３１及びダミー部材３２の両端は、第１挟持部１２及び第２挟持部１３の挟持軸部材１２Ｂ，１３Ｂと接触するため、ダミー部材３２としておくのが好ましい。
【００２６】
次に、図２に示すように、光学素子３１及びダミー部材３２を第１挟持部１２及び第２挟持部１３の挟持軸部材１２Ｂと１３Ｂとの間に挟む。このとき、挟持された光学素子３１及びダミー部材３２が、挟持軸部材１２Ｂ及び１３Ｂと同軸になるように設置する。第１挟持部１２は付勢手段１６によって、第２挟持部１３に向かって付勢され、第１挟持部１２と第２挟持部１３との間に光学素子３１及びダミー部材３２が挟持される。付勢手段１６の付勢力は、挟持された光学素子３１及びダミー部材３２と挟持軸部材１２Ｂ、１３Ｂとが相対回転しないように保持できる程度の強さに設定される。
【００２７】
光学素子３１及びダミー部材３２が挟持された光学素子保持部４は、支持部材１１を天井部６の凹部６Ａに固定することによって、凹部６Ａ内に取付けられる。このとき、光学素子３１及びダミー部材３２の回転軸、すなわち、挟持軸部材１２Ｂ、１３Ｂが、天井部６の曲面の接線と一致するように光学素子保持部４が配置され、光学素子３１の外周面３１Ｂが下方の蒸着源５に対向する。
【００２８】
駆動機構１０を駆動して駆動歯車９を回転させると、歯車８が回転し、ドーム部３が側壁部７の中心軸回りに回転する。ドーム部３の天井部６に取付けられた光学素子保持部４は、ドーム部３と共に回転する。このとき、従動歯車１４が固定歯車１７と噛み合って回転し、従動歯車１４が取付けられた第２挟持部１３の挟持軸部材１３Ｂが回転する。それにともなって、同軸に支持された光学素子３１、ダミー部材３２、及び第１挟持部１２の挟持軸部材１２Ｂが軸線回りに回転する。すなわち、光学素子３１及びダミー部材３２は、軸線回りに回転しつつ蒸着源５に対して公転する。
【００２９】
ついで、電子銃２０から蒸着源５に向けて電子ビームを放出させると、蒸着源５の成膜材料が加熱されて蒸発する。シャッター２１の回転軸２１Ａを回転させてシャッターを蒸着源５と凹部６Ａとの間から退避させると、蒸発した成膜材料が天井部６に向かって直進し、光学素子３１およびダミー部材３２の外周面に到達する。このようにして、光学素子３１の外周面３１Ｂに均一な厚さの薄膜が形成される。
【００３０】
上記の手順で、薄膜形成槽２内の温度を３００℃、到達真空度２×１０−４Ｐａの条件下で蒸着源５として金を用い、厚さ１００ナノメートル（ｎｍ）の薄膜を成膜したところ、光学素子３１とダミー部材３２との間にオプチカルコンタクトによる貼り付きは発生しなかった。そして、光学素子保持部から光学素子３１及びダミー部材３２を取り外す際に、光学素子３１の光学面３１Ａを損傷することなく容易に着脱することができた。
【００３１】
本発明の光学素子保持方法によれば、光軸方向に配列された複数の光学素子３１の隣り合う光学面３１Ａの間に接触面３２Ａが鏡面でなく微小凹凸を有するダミー部材３２が介装されるので、接触面３２Ａと光学面３１Ａとの間に常に微小間隙が確保される。したがって、真空環境下で成膜を行った場合でも、成膜後、接触面３２Ａと光学面３１Ａとの間に空気が進入してオプチカルコンタクトによる貼り付きが防止され、容易に着脱することができる。
【００３２】
また、接触面が＃２０００の砂目に加工されているので、すべりによって光学面３１Ａを損傷せずに貼り付きを好適に防ぐことができる。
【００３３】
次に本発明の第２実施形態の光学素子保持方法について、図４及び図５を参照して説明する。本実施形態の光学素子保持方法と、上記第１実施形態の光学素子保持方法との異なる点は、光学素子及びダミー部材の形状である。
なお、上記第１実施形態に既出の各構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３４】
図４は、本実施形態において使用される光学素子４１及びダミー部材４２を示す図である。光学素子４１は、ガラス材質（商品名Ｓ−ＬＡＨ５８：株式会社オハラ製）からなる径１０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの素子であり、光学面４１Ａが凹状の球面（Ｒ１０凹、Ｒ２０凹）となっている。
【００３５】
ダミー部材４２は、ダミー部材３２と同様白板から形成されており、接触面４２Ａは、球面創成機によって光学面４１Ａに対応する凸状の球面（Ｒ１０凸、Ｒ２０凸）に加工されている。ダミー部材４２の径及び厚さは光学素子４１と同一であり、接触面４２Ａの表面は＃２０００程度の砂目状となっている。
【００３６】
上述の光学素子４１及びダミー部材４２を、光軸方向に並べて、図５に示すように第１実施形態と同様の手順で光学素子保持部４に挟持して保持する。このとき、図５に示すように、挟持軸部材１２Ｂ、１３Ｂに接触するダミー部材として、片面が平面に加工されたものを用いてもよい。このようにすると、光学素子４１及びダミー部材４２をより安定した状態で保持することができる。
【００３７】
上記の手順で、薄膜形成槽２内の温度を２７０℃、到達真空度２×１０−４Ｐａの条件下で蒸着源５としてフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）を用い、厚さ１３０ナノメートル（ｎｍ）の薄膜を成膜したところ、光学素子４１とダミー部材４２との間にオプチカルコンタクトによる貼り付きは発生しなかった。そして、光学素子保持部から光学素子４１及びダミー部材４２を取り外す際に、光学素子４１の光学面４１Ａを損傷することなく容易に着脱することができた。
【００３８】
本実施形態の光学素子保持方法においても上述の第１実施形態の光学素子保持方法と同様の効果を得ることができる。
そして、ダミー部材４２の接触面４２Ａが、光学素子４１の光学面４１Ａの形状に対応する球面に加工されているので、球面状の光学面を有する光学素子であっても、好適に保持することができる。
【００３９】
本実施形態においては、光学素子の光学面が凹状でダミー部材の接触面が凸状である例を説明したが、光学素子の光学面が凸状である場合も、ダミー部材の接触面を対応する凹状に形成することによって、同様に好適な保持を行うことができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述の実施例においては、ダミー部材が白板で形成されている例を説明したが、これに代えて、他のガラス素材や金属等を用いてダミー部材が形成されてもよい。ただし、光学素子の光学面を損傷しにくくする観点からは、光学素子の硬度より低い硬度を有する材料を用いてダミー部材が形成されることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態の光学素子保持方法が適用される薄膜形成装置の一例の構成を示す図である。
【図２】同薄膜形成装置の光学素子保持部の構成を示す図である。
【図３】同光学素子保持部に挟持される光学素子及びダミー部材を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態の光学素子保持方法において使用される光学素子及びダミー部材を示す側面図である。
【図５】同光学素子及び同ダミー部材が光学素子保持部に挟持された状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
３１、４１  光学素子
３１Ａ、４１Ａ  光学面
３１Ｂ  外周面
３２、４２  ダミー部材
３２Ａ、４２Ａ  接触面
【図１】
2010007136.tif 000003
【図２】
2010007136.tif 000004
【図３】
2010007136.tif 000005
【図４】
2010007136.tif 000006
【図５】
2010007136.tif 000007