【手続補正書】
【提出日】平成16年10月28日(2004.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】光学薄膜成膜装置、光学薄膜成膜方法およびこの方法により表面に薄膜が成膜された光学素子
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉可能に形成された成膜室内に、光学素子を支持するとともにこの光学素子を公転もしくは自公転運動させる素子支持部、光学素子の表面に薄膜を形成させるための蒸着粒子を発生させる蒸着源、および前記素子支持部に支持された光学素子と前記蒸着源との間に配設される補正板を有し、
この補正板が、前記素子支持部に支持された光学素子の表面三次元形状、および前記素子支持部に支持された光学素子の公転軌道位置と前記蒸着源との三次元位置関係に基づいて、前記光学素子表面の成膜厚さを均一化するために最適な形状の一つの蒸着粒子通過口を有していることを特徴とする光学薄膜成膜装置。
【請求項２】
平面状もしくは曲率の小さな表面形状を有した光学素子を前記素子支持部により支持するとともに前記補正板を取り外した状態で成膜したときの前記光学素子の表面薄膜厚さ分布に基づいて、薄膜厚さを均一化するために必要な前記蒸着粒子通過口の基本形状を設定し、
この基本形状を、成膜対象となる光学素子の表面三次元形状および前記素子支持部に支持された光学素子の公転軌道位置と前記蒸着源との三次元位置関係に基づいて決まる重み付け関数を用いて修正し、前記補正板が、このように修正された形状の蒸着粒子通過口を有していることを特徴とする請求項１に記載の光学薄膜成膜装置。
【請求項３】
前記重み付け関数が、前記素子支持部に支持された光学素子の公転軌道位置と前記蒸着源との距離（ｄ）の二乗に逆比例し、前記素子支持部に支持された光学素子の公転軌道位置と前記蒸着源とを結ぶ線と前記公転軌道位置における光学素子表面の法線とのなす角（α）の余弦に比例し、前記素子支持部に支持された光学素子の公転軌道位置と前記蒸着源とを結ぶ線と前記蒸着源からの垂線とのなす角（β）の余弦に比例する関数であることを特徴とする請求項２に記載の光学薄膜成膜装置。
【請求項４】
前記基本形状が前記重み付け関数を用いて修正された形状の蒸着粒子通過口を有した補正板を用いて光学素子の成膜処理を行ったときのこの光学素子の表面薄膜厚さ分布に基づいて、蒸着粒子通過口の形状が追加修正されてなることを特徴とする請求項２もしくは請求項３に記載の光学薄膜成膜装置。
【請求項５】
前記素子支持部の公転軸に直角な面内において前記公転軸から放射状に広がるようにして設けられた複数の補正羽根からなる羽根状補正板が、前記素子支持部に支持された光学素子と前記蒸着源との間に配設されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の光学薄膜成膜装置。
【請求項６】
前記羽根状補正板が、前記補正板と密着して配設されていることを特徴とする請求項５に記載の光学薄膜成膜装置。
【請求項７】
密閉可能に形成された成膜室内に光学素子を支持して、この支持された光学素子を公転運動もしくは自公転運動させ、前記光学素子の表面に薄膜を形成させるための蒸着源から蒸着粒子を発生させ、前記光学素子と前記蒸着源との間に配設された補正板によって前記光学素子表面への粒子の付着を調整して、前記光学素子の表面に薄膜を成膜する成膜工程と、
前記支持された光学素子の表面三次元形状、および前記光学素子の公転軌道位置と前記蒸着源との三次元位置関係に基づいて、一つの蒸着粒子通過口を前記補正板に形成する蒸着粒子通過口形成工程とを備えることを特徴とする光学薄膜成膜方法。
【請求項８】
前記成膜室内に平面状もしくは曲率の小さな表面形状を有した光学素子を支持して、前記補正板を取り外した状態で成膜したときの前記光学素子の表面薄膜厚さ分布に基づいて、薄膜厚さを均一化するために必要な前記蒸着粒子通過口の基本形状を設定する設定工程と、
この基本形状を、成膜対象となる光学素子の表面三次元形状および前記素子支持部に支持された光学素子の公転軌道位置と前記蒸着源との三次元位置関係に基づいて決まる重み付け関数を用いて修正する修正工程とを含むことを特徴とする請求項７に記載の光学薄膜成膜方法。
【請求項９】
前記重み付け関数は、前記支持された光学素子の公転軌道位置と前記蒸着源との距離（ｄ）の二乗に逆比例し、前記支持された光学素子の公転軌道位置と前記蒸着源との間とを結ぶ線と前記公転軌道位置における光学素子表面の法線との成す角（α）の余弦に比例し、前記支持された光学素子の公転軌道位置と前記蒸着源とを結ぶ線と垂線との成す角（β）の余弦に比例する関数であることを特徴とする請求項８に記載の光学薄膜成膜方法。
【請求項１０】
前記重み付け関数を用いて基本形状が修正された前記補正板を用いて前記成膜工程を行い、このとき前記光学素子の表面に成膜された膜厚分布に基づいて、前記補正板形状を追加修正する追加修正工程を含むことを特徴とする請求項８もしくは９に記載の光学薄膜成膜方法。
【請求項１１】
前記光学素子の公転軸に直角な面内において前記公転軸から放射状に広がるようにして設けられた複数の補正羽根からなる羽根状補正板を、前記支持された光学素子と前記蒸着源との間に配設する羽根状補正板配設工程をさらに含むことを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれかに記載の光学薄膜成膜方法。
【請求項１２】
前記羽根状補正板配設工程では、前記羽根状補正板を前記補正板と密着させて、前記支持された光学素子と前記蒸着源との間に配設することを特徴とする請求項１１に記載の光学薄膜成膜方法。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれかに記載の光学薄膜成膜方法によって表面に薄膜が成膜されることを特徴とする光学素子。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学レンズ、プリズム等のような光学素子の表面に光学薄膜（例えば、反射膜、反射防止膜等）を成膜させるための光学薄膜成膜装置、光学薄膜成膜方法およびこの方法により表面に薄膜が成膜された光学素子に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
このような問題に鑑み、本発明は、曲率の大きなレンズの場合においても膜厚むらを小さく抑えることができるような光学薄膜成膜装置、光学薄膜成膜装置、光学薄膜成膜方法およびこの方法により表面に薄膜が成膜された光学素子を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的達成のため、本発明においては、成膜室内に、光学素子を支持して公転もしくは自公転運動させる素子支持部、薄膜形成用の蒸着粒子を発生させる蒸着源および光学素子と蒸着源との間に配設されて蒸着粒子の付着むらを調整する一つの蒸着粒子通過口を有した補正板を有し、このとき、この補正板の蒸着粒子通過口が、素子支持部に支持された光学素子の表面三次元形状、およびこの光学素子の公転軌道位置と蒸着源との三次元位置関係に基づいて、光学素子表面の成膜厚さを均一化するために最適な形状に形成されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、上記の光学薄膜成膜装置においては、素子支持部の公転軸に直角な面内において、公転軸から放射状に広がるようにして設けられた複数の補正羽根からなる羽根状補正板を光学素子と蒸着源との間に配設することが好ましい。これにより、光学素子への成膜厚さをより均一化させることができる。さらに、このような羽根状補正板を設けるときは、羽根状補正板と補正板とを密着させて配設することが好ましく、これにより、成膜厚さを均一化するために最適な補正板の形状設定を簡単に行うことができる。また、本発明の光学薄膜成膜方法は、密閉可能に形成された成膜室内に光学素子を支持して、この支持された光学素子を公転運動もしくは自公転運動させ、前記光学素子の表面に薄膜を形成させるための蒸着源から蒸着粒子を発生させ、前記光学素子と前記蒸着源との間に配設された補正板によって前記光学素子表面への蒸着粒子の付着を調整して、前記光学素子の表面に薄膜を成膜する成膜工程と、前記支持された光学素子の表面三次元形状、および前記光学素子の公転軌道位置と前記蒸着源との三次元位置関係に基づいて、一つの蒸着粒子通過口を前記補正板に形成する蒸着粒子通過口形成工程とを備える。なお、前記成膜室内に平面状もしくは曲率の小さな表面形状を有した光学素子を支持して、前記補正板を取り外した状態で成膜したときの前記光学素子の表面薄膜厚さ分布に基づいて、薄膜厚さを均一化するために必要な前記蒸着粒子通過口の基本形状を設定する設定工程と、この基本形状を、成膜対象となる光学素子の表面三次元形状および前記素子支持部に支持された光学素子の公転軌道位置と前記蒸着源との三次元位置関係に基づいて決まる重み付け関数を用いて修正する修正工程とを含むことが好ましい。また、前記重み付け関数は、前記支持された光学素子の公転軌道位置と前記蒸着源との距離（ｄ）の二乗に逆比例し、前記支持された光学素子の公転軌道位置と前記蒸着源との間とを結ぶ線と前記公転軌道位置における光学素子表面の法線との成す角（α）の余弦に比例し、前記支持された光学素子の公転軌道位置と前記蒸着源とを結ぶ線と垂線との成す角（β）の余弦に比例する関数であることが好ましい。また、前記重み付け関数を用いて基本形状が修正された前記補正板を用いて前記成膜工程を行い、このとき前記光学素子の表面に成膜された膜厚分布に基づいて、前記補正板形状を追加修正する追加修正工程を含むことが好ましい。さらに、前記光学素子の公転軸に直角な面内において前記公転軸から放射状に広がるようにして設けられた複数の補正羽根からなる羽根状補正板を、前記支持された光学素子と前記蒸着源との間に配設する羽根状補正板配設工程をさらに含むことが好ましい。なお、前記羽根状補正板配設工程では、前記羽根状補正板を前記補正板と密着させて、前記支持された光学素子と前記蒸着源との間に配設することが好ましい。また、本発明の光学素子は、上記のいずれかに記載の光学薄膜成膜方法によって表面に薄膜が成膜される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
補正板１５は平面視で図２に示すような形状をしており、公転軸Ｘを中心として円板状に形成されている。補正板１５は、その中央部に十角形の開口（蒸着粒子通過口）１５ａが形成されている（蒸着粒子通過口形成工程）。この開口１５ａは、正十角形ではなく一方（図２においては右方）に大きく開口して形成されている
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
このように構成された補正板１５は、蒸着源１２とレンズＬとの間に配設されるため、蒸着源１２から拡散された蒸着粒子は開口１５ａを通ってレンズＬの表面（図１においては下面）に付着する。このとき、開口１５ａ外に拡散した蒸着粒子は、補正板１５によって阻止されるため、この補正板１５により蒸着源１２から拡散されてレンズＬの表面に至る蒸着粒子の量を調整し、レンズＬの表面に均一な光学薄膜を形成させるようになっている（成膜工程）。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
なお、補正板１５の直径および開口１５ａの形状および開口面積は以下のようにして設定される。まず、レンズＬの代わりに平面基板を配置し、さらに補正板１５を取り外した状態で、成膜室１１内を真空排気し、蒸着源１２から蒸着物質を蒸発させる。このとき、支持機構１３によりレンズＬの位置に配設した平面基板を自公転させる。そして、平面基板の成膜厚さを測定し、この測定結果を用いて補正板１５における開口の基本形状を設定する（設定工程）。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
次に、この基本形状を開口を形成する各開口位置Ｃ１〜Ｃ１０およびレンズＬの形状に対応した重み付け関数Ｆを用いて修正する（修正工程）。この重み付け関数Ｆは、蒸着源１２の蒸着粒子発生位置ａからレンズＬの表面位置ｂまでの距離ｄの二乗に逆比例し、蒸着粒子発生位置ａとレンズＬの表面位置ｂとを結ぶ線Ｓ１とレンズＬの表面位置ｂにおけるレンズ表面に対する法線Ｓ２とのなす角αの余弦に比例し、線Ｓ１と蒸着粒子発生位置ａからの垂線Ｓ３とのなす角βの余弦に比例する関数であり、式（１）で表される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
このようにして開口１５ａの形状および位置が決められた補正板１５を作成して成膜室１１内に配設し、実際に成膜対象となるレンズＬを支持機構１３により保持して成膜処理が行われる。このようにして成膜されたレンズＬの場合には均一な膜厚分布（表面薄膜厚さ分布）を有する光学薄膜がレンズＬの表面に形成される。なお、このようにして成膜されたレンズＬの表面の膜厚分布を測定し、そのばらつきに基づいて開口１５ａの形状をさらに修正し、試行錯誤的に最適な開口形状を設定するのが好ましい（追加修正工程）。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
羽根状補正板２５は、公転軸Ｘから水平方向に放射状に広がる複数（補正板２６においては６本）のフレーム２６と、各フレーム２６に取り付けられた補正羽根２７ａ〜２７ｆとから構成されている。そして、これらの各補正羽根２７ａ〜２７ｆにより蒸着源１２から拡散されてレンズＬの表面に至る蒸着粒子の量を調整し、レンズＬの表面に均一な光学薄膜を形成させるようになっている（成膜工程）。すなわち、レンズＬに対して垂直入射に近い方向の蒸着粒子の付着（光学素子の中央部経の付着量）をある程度制限し、斜入射方向の蒸着粒子の付着（光学素子周辺部近傍）については制限を小さくして、膜厚分布を均一化させるようになっている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
このように構成された羽根状補正板２５は、補正板１５と密着させた状態で公転軸Ｘを中心として成膜室１１内において蒸着源１２とレンズＬとの間に配設される（羽根状補正板配設工程）。これにより、レンズＬに対して高角度の入射角度で入射する蒸着粒子をカットすることができる。なお、図４においては、羽根状補正板２５の構成を明らかにする便宜上、補正板１５と羽根状補正板２５とを若干ずらした状態を表している。