(57)【要約】【課題】広帯域の光に対して安定した位相差特性を与える位相差素子を製造することができるワーク支持部材、位相差素子及び偏光ビームスプリッタを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の基板支持部材６は、蒸着チャンバ１内に配置される蒸着源４から蒸発した材料を蒸着させる基板Ｗを固定保持するワークフレーム２１と、ワークフレーム２１を、蒸着チャンバ１内に固定するドーム取付部７と、ドーム取付部７に対して任意の角度で傾斜するように、ワークフレーム２１を傾斜させる傾斜機構８と、傾斜機構８に対してワークフレーム２１を任意の角度で回転させる回転機構９と、を備えている。傾斜機構８と回転機構９とにより、傾斜方向及び回転方向の２方向に基板Ｗの傾斜角度を自由に設定することができる。【選択図】  図２
2009161843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着チャンバ内に配置される蒸着源から蒸発した材料を蒸着させるワークを固定保持するワークホルダと、
前記ワークホルダを、前記蒸着チャンバ内に固定する固定手段と、
前記固定手段に対して任意の角度で傾斜するように、前記ワークホルダを傾斜させるワーク傾斜手段と、
前記ワーク傾斜手段に対して、前記ワークホルダを任意の角度で回転させるワーク回転手段と、
を備えたこと、を特徴とするワーク支持部材。
【請求項２】
前記ワークは平板状の薄板であり、
前記ワークホルダは、
前記ワークの外周を保持するフレーム部材と、
前記フレーム部材に一体的に形成され、前記ワークの蒸着面を固定する蒸着面固定部と、
前記フレーム部材に着脱可能に設けられ、前記フレーム部材に装着したときに、前記ワークの背面を押圧して固定する背面固定部材と、
前記フレーム部材に着脱可能に設けられ、前記フレーム部材に装着したときに、前記ワークの背面を遮蔽する遮蔽部材と、
を備えたこと、を特徴とする請求項１記載のワーク支持部材。
【請求項３】
前記ワークは三角プリズムであり、
前記ワークホルダは、
前記三角プリズムの蒸着面の外周を固定する外周固定部材と、
前記三角プリズムの前記蒸着面を固定する前面固定部材と、
前記蒸着面の反対側の稜線に弾性力を作用させて押圧する弾性押圧部材と、
前記外面固定部材を連結するフレーム部材に着脱可能に設けられ、前記フレーム部材に装着したときに、前記ワークの背面を遮蔽する遮蔽部材と、
を備えたこと、を特徴とする請求項１記載のワーク支持部材。
【請求項４】
請求項１乃至３何れか１項に記載のワーク支持部材を用いて製造された位相差素子。
【請求項５】
第１の斜方蒸着膜と第２の斜方蒸着膜とを有し、
前記第１の斜方蒸着膜の光学軸の方向と前記第２の斜方蒸着膜の光学軸の方向とは、蒸着面の法線方向に対して傾斜および／または回転しており、
前記第１の斜方蒸着膜の光学軸の方向と前記第２の斜方蒸着膜の光学軸の方向とは異なっていること、を特徴とする位相差素子。
【請求項６】
前記第１の斜方蒸着膜と前記第２の斜方蒸着膜とは三角プリズムの蒸着面に蒸着されていること、を特徴とする請求項５記載の位相差素子。
【請求項７】
三角プリズムの蒸着面に、光学軸の方向が前記蒸着面の法線方向に対して傾斜および／または回転している第１の斜方蒸着膜と、光学軸の方向が前記蒸着面の法線方向に対して傾斜および／または回転し、且つ前記第１の斜方蒸着膜の光学軸の方向と異なる第２の斜方蒸着膜と、を形成した位相差プリズムと、
三角プリズムの一面に偏光方向によって透過と反射とを分ける偏光分離膜を形成した偏光分離プリズムと、を有し、
前記位相差プリズムの前記第１の斜方蒸着膜と第２の斜方蒸着膜とを形成している面と、前記偏光プリズムの前記偏光分離膜を形成した面とを接合して構成したこと、を特徴とする偏光ビームスプリッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの一面に材料を蒸着させるときに用いられるワーク支持部材、位相差素子及び偏光ビームスプリッタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板の一面に斜方蒸着膜を蒸着して位相差機能を発揮する位相差素子を製造する技術がある。斜方蒸着膜は、蒸着チャンバ内で蒸着源に対して基板を傾斜した状態で配置することにより、蒸着面の法線方向に対して光学軸が所定角度傾斜した斜め柱状構造を有する薄膜である。光学システムにおいては、位相差素子を配置するときに、入射光の進行方向と位相差素子の蒸着面の法線方向とが一致するように配置するようにしている。このため、位相差素子に入射した光の偏光面が斜方蒸着膜の光学軸に対して平行ではなくなるため、入射光に対して複屈折性を作用し、位相差を発生させる。例えば、このような位相差素子は、光ピックアップや液晶プロジェクタに代表される投射型表示装置等のように、任意の光学システムに適用できる。
【０００３】
斜方蒸着膜を形成した位相差素子を製造するためには、ワークの蒸着面を蒸着源に対して所定角度傾斜した状態で材料を蒸着させるための機構が必要になる。そのための技術が特許文献１に開示されている。この技術では、蒸着源に対してのワークの傾斜角度を適宜変化させるための傾斜角度調整機構を用いて、ワークの傾斜角度を自由に調整することにより、蒸着条件に応じた均一な蒸着膜を形成している。
【特許文献１】実登３００７９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、傾斜プレートの傾斜角をコントロールすることにより蒸着源に対してのワークの傾斜角度を変化させている。従って、特許文献１の技術を用いれば、光学軸が１方向に傾斜した斜方蒸着膜を形成することはできる。ここで、光学軸が１方向にのみ傾斜した斜方蒸着膜では、入射光に対して複屈折性を作用させることができるが、特定の波長域の光に対して所定の位相差特性を与えることができても、広帯域の光に対して所定の位相差特性を満足させることができないということが知られている。
【０００５】
近年の光ピックアップや液晶プロジェクタ等の光学システムでは、短波長の光を取り扱うようになってきている一方で、長波長の光にも対応しなければならず、位相差素子に対しても、広帯域の光に対して安定した位相差特性を持つ製品の要請が高い。そうすると、特許文献１のようにワークの傾斜角度を１方向にのみ傾斜させることができる機構を用いて製造される位相差素子では、前記の要請を満足することができない。
【０００６】
そこで、本発明は、広帯域の光に対して安定した位相差特性を与える位相差素子を製造することができるワーク支持部材、位相差素子及び偏光ビームスプリッタ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】
【０００７】
本発明の請求項１記載のワーク支持部材は、蒸着チャンバ内に配置される蒸着源から蒸発した材料を蒸着させるワークを固定保持するワークホルダと、前記ワークホルダを、前記蒸着チャンバ内に固定する固定手段と、前記固定手段に対して任意の角度で傾斜するように、前記ワークホルダを傾斜させるワーク傾斜手段と、前記ワーク傾斜手段に対して、前記ワークホルダを任意の角度で回転させるワーク回転手段と、を備えたこと、を特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２記載のワーク支持部材は、請求項１記載のワーク支持部材において、前記ワークは平板状の薄板であり、前記ワークホルダは、前記ワークの外周を保持するフレーム部材と、前記フレーム部材に一体的に形成され、前記ワークの蒸着面を固定する蒸着面固定部と、前記フレーム部材に着脱可能に設けられ、前記フレーム部材に装着したときに、前記ワークの背面を押圧して固定する背面固定部材と、前記フレーム部材に着脱可能に設けられ、前記フレーム部材に装着したときに、前記ワークの背面を遮蔽する遮蔽部材と、を備えたこと、を特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３記載のワーク支持部材は、請求項１記載のワーク支持部材において、前記ワークは三角プリズムであり、前記ワークホルダは、前記三角プリズムの蒸着面の外周を固定する外周固定部材と、前記三角プリズムの前記蒸着面を固定する前面固定部材と、前記蒸着面の反対側の稜線に弾性力を作用させて押圧する弾性押圧部材と、前記外面固定部材を連結するフレーム部材に着脱可能に設けられ、前記フレーム部材に装着したときに、前記ワークの背面を遮蔽する遮蔽部材と、を備えたこと、を特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４の位相差素子は、請求項１乃至３何れか１項に記載のワーク支持部材を用いて製造された位相差素子である。
【００１１】
本発明の請求項５記載の位相差素子は、第１の斜方蒸着膜と第２の斜方蒸着膜とを有し、前記第１の斜方蒸着膜の光学軸の方向と前記第２の斜方蒸着膜の光学軸の方向とは、蒸着面の法線方向に対して傾斜および／または回転しており、前記第１の斜方蒸着膜の光学軸の方向と前記第２の斜方蒸着膜の光学軸の方向とは異なっていること、を特徴とする。
【００１２】
また、請求項６記載の位相差素子は、請求項５記載の位相差素子において、前記第１の斜方蒸着膜と前記第２の斜方蒸着膜とは三角プリズムの蒸着面に蒸着されていること、を特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項７記載の偏光ビームスプリッタは、三角プリズムの蒸着面に、光学軸の方向が前記蒸着面の法線方向に対して傾斜および／または回転している第１の斜方蒸着膜と、光学軸の方向が前記蒸着面の法線方向に対して傾斜および／または回転し、且つ前記第１の斜方蒸着膜の光学軸の方向と異なる第２の斜方蒸着膜と、を形成した位相差プリズムと、三角プリズムの一面に偏光方向によって透過と反射とを分ける偏光分離膜を形成した偏光分離プリズムと、を有し、前記位相差プリズムの前記第１の斜方蒸着膜と第２の斜方蒸着膜とを形成している面と、前記偏光プリズムの前記偏光分離膜を形成した面とを接合して構成したこと、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のワーク支持部材は、ワークホルダを傾斜させるための傾斜機構とワークホルダを回転させるための回転機構とを備えているため、ワークの蒸着面を傾斜方向及び回転方向の２方向において自由な角度に調整することができる。このワーク支持部材を用いて、夫々異なる方向に傾いた第１の斜方蒸着膜と第２の斜方蒸着膜とをワークの蒸着面に蒸着させることができるため、広帯域の光に対して所定の位相差特性を発揮させる位相差素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明のワーク支持部材を取り付けることが可能な蒸着装置の一例として真空蒸着装置を示している。ワーク支持部材に取り付けられるワークとしては、正方形の平板状のガラス薄板である基板Ｗを適用する。勿論、基板Ｗの形状としては、蒸着膜を形成するものであれば、三角形や長方形等の正方形以外の任意の形状を採用でき、また透明性を有しない任意の基板を採用することもできる。
【００１６】
また、真空蒸着装置を例示して説明しているが、例えばイオンアシスト法等の蒸着方法を行う装置にも適用することが可能である。また、本実施形態において、真空蒸着装置を適用して製造する素子は、位相差素子であるものとして説明するが、ワークの蒸着面に対して角度を持たせて蒸着膜を形成するものであれば、任意の素子を適用することができる。ワークに蒸着させる材料としては、誘電体物質や金属酸化物等があるが、位相差素子の場合には、蒸着源から蒸発させる材料としては金属又は誘電性金属酸化膜が好適であるため、蒸着材料として誘電性金属酸化物を適用するものとして説明する。
【００１７】
図１において、真空蒸着装置は、真空チャンバ１とドーム２と回転軸３と蒸着源４と装着部５とを有して概略構成している。真空チャンバ１は、内部を真空状態に維持する比較的大型のチャンバである。ドーム２は、真空チャンバ１の上部位置に配置される回転型のドームであり、その形状は任意のものを採用することができる。図１では、ドーム形状をしているものを示している。ドーム２の回転中心には垂直方向に設けた回転軸３が取り付けられており、回転軸３の回転によりドーム２全体が回転する。
【００１８】
真空チャンバ１の下部には基板に蒸着させる蒸着源４を配置しており、蒸着源４から材料を蒸発して各基板に対して材料を蒸着させるようにしている。前述したように、蒸着材料は単層の金属酸化物としているため、蒸着源４には１種類の金属酸化物を充填する。ドーム２には、複数の装着部５を設けている。装着部５は、ドーム２の斜面において、円周方向に複数個所配列しており、且つ斜面の傾斜方向に複数段配置している。
【００１９】
図２に、ドーム２の装着部５に装着されるワーク支持部材としての基板支持部材６を示している。基板支持部材６は、主にドーム取付部７と傾斜機構８と回転機構９とを有して構成している。ドーム取付部７は、ドーム２の装着部５に対して装着することにより真空チャンバ１の内部で基板支持部材６を固定する固定手段であり、ドーム固定部７Ｓを有している。ドーム２の装着部５はドーム取付部７を嵌合させて取り付けるための嵌合部となっており、この嵌合部にドーム取付部７のドーム固定部７Ｓを取り付けて固定する。装着部５はその大部分が貫通されている構造となっているため、基板支持部材６の本体はドーム２の下方側に向けられる。
【００２０】
傾斜機構８について説明する。傾斜機構８は、傾斜テーブル１３と第１のアジャスタ部材１４と第２のアジャスタ部材１５とアジャスタ固定ネジ１６とを有して概略構成している。傾斜テーブル１３は、回転機構９の全体を傾斜させるときの台座となる部材であり、第１のアジャスタ部材１４と第２のアジャスタ部材１５とアジャスタ固定ネジ１６とを調整することにより、傾斜テーブル１３の傾斜角を任意の角度に調整することができる。傾斜テーブル１３には両端に第１のテーブル傾斜軸１３Ａと第２のテーブル傾斜軸１３Ｂとを夫々取り付けており、第１のテーブル傾斜軸１３Ａはドーム取付部７に、第２のテーブル傾斜軸は第１のアジャスタ部材１４に回転自在に取り付けている。
【００２１】
第１のアジャスタ部材１４は板状の部材であり、一端が第２のテーブル傾斜軸１３Ｂに回転自在に取り付けられており、他端において第２のアジャスタ部材１５と接続されている。第２のアジャスタ部材１５も同様に板状の部材であり、一端がドーム取付部７のアジャスタ調整軸１５Ａに回転自在に取り付けられており、他端において第１のアジャスタ部材１４と接続されている。第１のアジャスタ部材１４には所定の長さにわたる貫通領域１４Ａを設けており、第２のアジャスタ部材１５の先端（第１のアジャスタ部材１４との接続側）にはアジャスタ固定ネジ１６を設けている。第１のアジャスタ部材１４と第２のアジャスタ部材１５との接続位置を変えることにより、第１のアジャスタ部材１４と第２のアジャスタ部材１５とのなす角度を自由に設定することができる。これにより、傾斜テーブル１３をドーム取付部７に対して任意の角度にコントロールすることができる。図３は、図２の状態から傾斜テーブル１３を大きく傾けた状態を示している。そして、傾斜テーブル１３を所定の角度に設定したときに、アジャスタ固定ネジ１６により第１のアジャスタ部材１４と第２のアジャスタ部材１５とをネジ固定して、設定した角度を確実に維持する。
【００２２】
次に、回転機構９について説明する。回転機構９は、ワークフレーム２１と遮蔽板保持部２２と基板固定部材２３と遮蔽板２４とを一体的に構成した回転構成体を回転させるための機構である。まず、図４及び図５を用いて、回転構成体について説明する。図４に示すように、ワークホルダとしてのワークフレーム２１は基板Ｗを収納して、その外周を保持するための部材である。基板Ｗの形状は正方形であるため、ワークフレーム２１の形状も概略正方形である。ワークフレーム２１の上面側２１Ｕ及び下面側２１Ｄは、ほぼ全面が開口しており、下面側２１Ｄは基板Ｗの蒸着面側となる。下面側２１Ｄの外周端部には、図５（ａ）に示すような、蒸着面固定部２１Ａを複数箇所に形成している。蒸着面固定部２１Ａは、ワークフレーム２１に一体的に形成された一部の狭小な領域であり、ワークフレーム２１に基板Ｗを収納したときに、基板Ｗが蒸着面固定部２１Ａに当接して、基板Ｗの蒸着面側を保持する。
【００２３】
基板固定部材２３は基板Ｗを押圧して固定するための弾性を有する部材であり、基板Ｗの蒸着面側の反対側（背面側）を固定する。背面固定部材として機能する基板固定部材２３の形状はワークフレーム２１とほぼ同サイズの形状をしており、その殆どの部分はワークフレーム２１の内周側とほぼ同じサイズ又は若干小さいサイズとなっているが、部分的にワークフレーム２１の内周側よりも大きい形状となっている。基板固定部材２３には凹部２３Ｃを設けており、凹部２３Ｃに指掛けをして、弾性部材である基板固定部材２３全体に収縮力を作用させると、ワークフレーム２１の内周側よりも大きくなっている部分が収縮して、基板固定部材２３がワークフレーム２１に収納可能なサイズになる。この状態でワークフレーム２１に収納して、基板Ｗに当接する位置で収縮力を解放すると、復元力により基板固定部材２３はその位置で確実に固定される。
【００２４】
基板固定部材２３は全体として基板Ｗに当接するのではなく、周囲４箇所に設けた突起部２３Ｔが基板Ｗに当接して、その位置を固定する。この突起部２３Ｔは、基板固定部材２３の対向する２辺の両端部に設けておくことで、基板Ｗを当接するポイントを分散させることができる。突起部２３Ｔの当接面は基板Ｗと比べて極めて小さいものとなるが、分散した４箇所で基板Ｗを固定しているため、固定強度の安定性を確保できる。また、基板Ｗと突起部２３Ｔとの当接する面積は極めて小さいものであるため、基板Ｗの接触面積を最小限なものにすることができ、基板Ｗを固定するための部材が当接することによって生じる傷等が付くことを抑制することができる。これにより、基板Ｗは蒸着面固定部２１Ａと基板固定部材２３の突起部２３Ｔとにより、位置が確実に固定される。
【００２５】
遮蔽板２４は、ワークフレーム２１の上面側２１Ｕの両端部に設けた遮蔽板保持部２２に挟持される板部材であり、遮蔽板２４は遮蔽板保持部２２にスライドするように装着される。ワークフレーム２１には遮蔽板２４のスライド方向の位置を規制する規制部２１Ｓが２箇所に形成されており、遮蔽板保持部２２にスライドして装着される遮蔽板２４は規制部２１Ｓに当接してその位置が規制される。図５（ａ）のＸ−Ｘ断面図を示す図５（ｂ）に示すように、各部材をワークフレーム２１に収納した状態において、基板Ｗは蒸着面固定部２１Ａと基板固定部材２３とにより挟まれて、その位置が確実に固定されており、基板固定部材２３と遮蔽板２４との間には若干の間隙を設けている。この隙間を設けている理由は、基板Ｗやワークフレーム２１の厚み誤差が生じた場合に、その誤差分を調整するためである。当該隙間を設けることが好ましいが、基板固定部材２３と遮蔽板２４とが密着しているものであってもよい。
【００２６】
遮蔽板２４は、基板Ｗの背面に材料が蒸着されないようにするという機能を有している。図２及び図３に示すように、基板Ｗを固定するワークフレーム２１はドーム取付部７に対して傾斜した状態となるため、基板Ｗの背面（蒸着面の反対面）とドーム２の装着部５との間には隙間が発生する。材料の蒸着時には、この隙間に蒸着源４から蒸発した材料の一部が回り込み、基板Ｗの背面に付着することがある。基板Ｗの背面に回り込んだ材料が蒸着すると、光学素子の特性に影響を与える。そこで、遮蔽板２４をワークフレーム２１に装着することで、基板Ｗの背面側を保護し、材料が蒸着されないようにしている。
【００２７】
ところで、図５（ａ）に示すように、ワークフレーム２１の１辺側には蒸着面固定部２１Ａを３箇所に形成し、この辺と反対辺の側には蒸着面固定部２１Ａを２箇所に形成している。蒸着面固定部２１Ａが基板Ｗの蒸着面を固定する機能を有するという点においては、両辺側共に蒸着面固定部２１Ａの数は同じでもよいが、蒸着面固定部２１Ａの数を異ならせることにより、方向性の判別が可能な基板Ｗを得ることができる。つまり、基板Ｗの蒸着面に材料を蒸着したときに、蒸着面固定部２１Ａに当接している基板Ｗの領域には材料が蒸着されず、この領域は視認可能になる。そうすると、基板Ｗをワークフレーム２１から取り出したときに、材料が蒸着されていない領域の数を容易に識別することができるため、基板Ｗに蒸着したときの方向性を判別することができる。
【００２８】
以上説明したワークフレーム２１と遮蔽板保持部２２と基板固定部材２３と遮蔽板２４とを一体的に構成した回転構成体を回転させる回転機構９について説明する。この回転機構９は、傾斜機構８と回転構成体との接続部分となる。図６に示すように、傾斜テーブル１３には半円形状に貫通された回転孔１３Ｈを形成している。図７に示すように、傾斜テーブル１３の内側にはテーブル支持部材３０を設けてあり、テーブル支持部材３０は遮蔽板２４に取り付けられる。テーブル支持部材３０は比較的厚みのある部材であり、遮蔽板２４に取り付けるためのネジ孔を複数箇所に形成している。テーブル支持部材３０を遮蔽板２４に取り付けるためにテーブル固定ネジ３１Ｎを３箇所に設け、テーブル固定ネジ３１Ｎをテーブル支持部材３０のネジ孔にネジ締めして両者を固定している。
【００２９】
テーブル支持部材３０に傾斜テーブル１３を取り付けるために、傾斜テーブル１３の中心に中心ネジ３１を設けて、テーブル支持部材３０のネジ孔にネジ締めしている。そして、もう１箇所においてネジ締めをして固定するための角度調整ネジ３２を設けている。中心ネジ３１と角度調整ネジ３２とにより、傾斜テーブル１３をテーブル支持部材３０に固定している。これにより、傾斜テーブル１３とテーブル支持部材３０と遮蔽板２４とは確実に固定される。
【００３０】
ここで、角度調整ネジ３２は、傾斜テーブル１３の回転孔１３Ｈの任意の箇所で固定することが可能になる。従って、図６の状態から所定角度回転させた位置で角度調整ネジ３２を固定させると、テーブル支持部材３０も所定角度回転した位置で固定され、図８に示すように、傾斜テーブル１３に対して遮蔽板２４は相対的に回転した位置で固定される。このとき、遮蔽板２４は同一平面内（傾斜した状態の面内）で自由な角度で回転していることになる。
【００３１】
つまり、傾斜機構８により傾斜テーブル１３をドーム取付部７に対して任意の角度で傾斜させることができ、回転機構９により傾斜テーブル１３に対して遮蔽板２４を、つまり回転構成体を任意の角度で回転させることができる。回転構成体のワークフレーム２１に基板Ｗは固定されているため、基板Ｗを任意の角度で傾斜及び回転させることができ、２方向の角度設定を自由に行うことができる。
【００３２】
ところで、図１に示すように、ドーム２には斜面の傾斜方向に複数段の装着部５を配置しており、各装着部５に夫々基板支持部材６を取り付けるようにしている。各基板支持部材６の蒸着源４に対しての角度は、ドーム２の中の配置される段によって異なるため、傾斜機構８による傾斜角は、ドーム２に取り付けられている位置によって、夫々異なる。このため、傾斜機構８の傾斜角は、ドーム２に取り付けられる基板支持部材６の位置によって、夫々適切な角度となるように設定する。
【００３３】
次に、前述してきたワーク支持部材を用いて製造される位相差板について説明する。図９に位相差素子５０を示す。位相差素子５０は、入射光に対して所定の位相差を与える素子であり、基板Ｗの蒸着面に第１の斜方蒸着膜５１と第２の斜方蒸着膜５２とを蒸着した素子である。位相差素子５０は、通常は入射光に対して直交する方向に配置する。つまり、位相差素子５０の法線方向と光の進行方向とが一致するように光学システム内に配置する。
【００３４】
第１の斜方蒸着膜５１と第２の斜方蒸着膜５２とは、基板Ｗの法線方向に対して斜めの方向から材料を蒸着させることによって斜め柱状構造に光学軸を成長させた蒸着膜である。光学軸が基板Ｗの法線方向に対して傾斜することにより、基板Ｗの法線方向から入射した光には複屈折性が作用され、入射光に対して位相差が与えられる。第１の斜方蒸着膜５１と第２の斜方蒸着膜５２とでは材料を蒸着させる方向が異なり、このため光学軸の方向も異なることになる。第１の斜方蒸着膜５１の光学軸の方向は基板Ｗの法線方向に対して傾斜した状態となし、第２の斜方蒸着膜５２の光学軸の方向は基板Ｗの法線方向に対して傾斜及び回転した状態とする。
【００３５】
基板Ｗを傾斜した状態で蒸着させて斜め柱状構造を成長させると、第１の斜方蒸着膜５１の光学軸は基板Ｗの法線方向に対して傾いた状態になる。そして、第１の斜方蒸着膜を蒸着させた状態から、さらに基板Ｗを回転させて第２の斜方蒸着膜５２を蒸着すると、第２の斜方蒸着膜５２の光学軸は基板Ｗの法線方向に対して傾斜及び回転の２方向に傾くことになる。つまり、位相差素子５０に入射した光は、光学軸が光の進行方向に対して傾斜した第１の斜方蒸着膜５１を透過し、次に光学軸が光の進行方向に対して傾斜及び回転した第２の斜方蒸着膜５２を透過することになる。そうすると、第１の斜方蒸着膜５１と第２の斜方蒸着膜５２とで、夫々異なる方向の光学軸を有する２つの斜方蒸着膜の作用により、光には夫々異なる方向の複屈折性が作用されることになる。これにより、単に光に対して位相差が与えられるだけではなく、広帯域の光に対して安定的な位相差特性を発揮することができる。
【００３６】
本発明では、第１の斜方蒸着膜５１と第２の斜方蒸着膜５２との相互に光学軸の方向が異なる２つの斜方蒸着膜を用いているが、このうち１つの斜方蒸着膜だけでも入射光に対して位相差を与えることができる。ただし、光学軸がある１方向にのみ傾いている状態となるため、入射光の特定の波長域の光に対しては所定の位相差を与えることができるものの、それ以外の波長域の光に対して与える位相差の特性が劣化する。そこで、前述したように、相互に光学軸の方向が異なる第１の斜方蒸着膜５１と第２の斜方蒸着膜５２とを蒸着させることにより、広帯域の光に対して安定的な位相差特性を発揮することができる。
【００３７】
基板Ｗに第１の斜方蒸着膜５１と第２の斜方蒸着膜５２とを蒸着させるために、前述した基板支持部材６をドーム２に取り付けて、基板Ｗに第１の斜方蒸着膜５１を蒸着させる。第１のアジャスタ部材１４及び第２のアジャスタ部材１５の調整を行い、アジャスタ固定ネジ１６で締め付けることにより傾斜テーブル１３を所定角度（角度Ｔ）傾斜させる。そして、基板Ｗをワークフレーム２１に装着して、基板固定部材２３で背面側を固定して、遮蔽板２４をワークフレーム２１に装着する。この状態で、第１の斜方蒸着膜５１を蒸着させる。これにより、第１の斜方蒸着膜５１の光学軸を基板Ｗの法線方向に対して角度Ｔ傾けることができる。
【００３８】
次に、基板Ｗをワークフレーム２１から一度取り外して、回転孔１３Ｈの中で所定角度（角度θ）回転させるために、角度θとなる位置に調整して固定を行って、角度調整ネジ３２を用いて、その位置で遮蔽板２４を固定させる。そして、再度、基板Ｗをワークフレーム２１に装着して、基板固定部材２３で背面側を固定し、遮蔽板２４をワークフレーム２１に装着する。この状態で、第２の斜方蒸着膜５２を蒸着させる。これにより、第２の斜方蒸着膜５２の光学軸を基板Ｗの法線方向に対して傾斜方向に角度Ｔ、回転方向に角度θの分だけ、傾斜及び回転させることができ、第２の斜方蒸着膜５２の光学軸を基板Ｗの法線方向に対して２方向に傾斜させることができる。
【００３９】
以上において、第１の斜方蒸着膜５１と第２の斜方蒸着膜５２とは１枚の基板Ｗ上に蒸着されるものについて説明したが、第１の斜方蒸着膜５１と第２の斜方蒸着膜５２とは別個独立の基板に蒸着されるものであってもよい。つまり、第１の斜方蒸着膜５１を第１の基板に対して蒸着させ、第２の斜方蒸着膜５２を第２の基板に対して蒸着させて、第１の基板と第２の基板とを接合させて位相差素子を得ることもできる。この位相差素子も広帯域の光に対応した位相差素子となる。
【００４０】
なお、第１の斜方蒸着膜５１は基板Ｗの法線方向に対して傾斜させ、第２の斜方蒸着膜は基板Ｗの法線方向に対して傾斜及び回転させているが、第１の斜方蒸着膜５１は基板Ｗの法線方向に対して傾斜及び回転させ、第２の斜方蒸着膜も基板Ｗの法線方向に対して傾斜及び回転させるものであってもよい。ただし、この場合には、第１の斜方蒸着膜５１と第２の斜方蒸着膜５２とは、少なくとも回転方向については、光学軸の方向を異ならせなくてはならない。このため、第１の斜方蒸着膜５１、第２の斜方蒸着膜５２を基板Ｗに蒸着させるときに、少なくとも回転角度θについては異ならせるようにする。
【００４１】
ここで、位相差素子としては基板に位相差フィルムを貼り付けたものがあり、１軸に延伸させた２枚の光学フィルムを、光学軸が相互に交差するように貼り合わせて、広帯域の光に対応しているものもある。この位相差フィルムにおいても、広帯域の光に対して安定した位相差特性を示すが、そもそもフィルムにより素子を形成しているため、耐熱性や耐湿性、耐光性等の問題があり、また高い面精度や信頼性が得られないといった問題もある。例えば、液晶プロジェクタ等では、温度変化や湿度変化、光劣化等が急激であるため、位相差フィルムの性能劣化といった問題が顕著になる。本発明の位相差素子５０は、斜方蒸着膜により位相差素子を形成しているため、耐熱性や耐湿性等に優れ、高い面精度を持つ位相差素子を得ることができ、同時に２方向に傾いた光学軸を有する斜方蒸着膜であるため、広帯域の光に対して安定した位相差特性を発揮する。
【００４２】
次に、三角プリズムの一面に斜方蒸着膜を蒸着するためのプリズム支持部材について説明する。このプリズム支持部材は、基本的には前述した基板支持部材６と共通しているが、基板Ｗを保持する機構が相違している。図１０に示すように、プリズム支持部材６０はワークフレーム６１とプリズム支承板６２と位置決め板６３と連結ネジ６４と板バネ６５と取付ネジ６６とを有して概略構成している。また、遮蔽板２４は前述したものと同じものである。
【００４３】
ワークとしてのプリズムＰは三角柱状のガラス部材であり、蒸着面ＰＶに材料を蒸着させる。蒸着させる材料としては、前述したものと同様に誘電性金属酸化物である。ワークフレーム６１は遮蔽板２４を挟持するための遮蔽板保持部を有しており、プリズム支承板６２に連結している。プリズム支承板６２はプリズムＰの端部を支承するための部材となり、プリズムＰの蒸着面ＰＶよりも若干狭い開口部を有している。プリズム支承板６２は位置決め板６３と連結ネジ６４により連結固定している。位置決め板６３はプリズムＰを位置決めして固定するための部材である。位置決め板６３はプリズムＰの蒸着面ＰＶと同じサイズの開口部を有しており、この開口部にプリズムＰを嵌合させると、プリズムＰはプリズム支承板６２に当接した状態になり、しかも位置決め板６３により蒸着面ＰＶの外周が位置決めされた状態になる。
【００４４】
板バネ６５は取付ネジ６６により位置決め板６３にネジ固定している。板バネ６５はプリズムＰの蒸着面ＰＶの背面側の稜線ＰＬを押圧する弾性部材である。従って、板バネ６５とプリズム支承板６２と位置決め板６３とにより、プリズムＰは完全に固定される。また、板バネ６５を固定する取付ネジ６６を緩めることにより板バネ６５を自由に回転させることができ、プリズムＰを容易に取り外すことができる。これにより、プリズムＰは着脱可能な構成となっている。
【００４５】
プリズムＰを板バネ６５により固定した状態で、傾斜テーブル１３を傾斜させて蒸着面ＰＶに第１の斜方蒸着膜５１を蒸着し、さらに回転させた状態で蒸着面ＰＶに第２の斜方蒸着膜５２を蒸着することで、光学軸の傾き方向が異なる第１の斜方蒸着膜５１と第２の斜方蒸着膜５２とをプリズムＰの蒸着面ＰＶに蒸着させることができる。これにより、広帯域の光に対して所定の位相差を与える機能を有する位相差膜が一面に蒸着されたプリズムを得ることができる。
【００４６】
ところで、プリズム支承板６２には厚みの薄い板を用い、さらにこの板の開口部をテーパ部６０Ｔとしている。蒸着面ＰＶに対しては斜方から材料を蒸着させているため、プリズム支承板６２が厚い板材の場合には、蒸着面ＰＶに蒸着されるべき材料の一部が、厚い板材に付着してしまい、蒸着面ＰＶの一部に材料が蒸着されなくなる。光学素子としてプリズムを用いる場合には、蒸着面の殆どを有効領域として利用することが望まれている。このため、プリズム支承板６２には薄い板材を用いて、プリズム支承板６２の開口部をテーパ部６０Ｔとすることにより、斜方から材料を蒸着させた場合でも、プリズムＰの蒸着面ＰＶのほぼ全面に材料を蒸着させることができる。
【００４７】
第１の斜方蒸着膜５１と第２の斜方蒸着膜５２とを蒸着したプリズムＰは、単品の光学素子としても使用することができるが、光学システムとしての光ピックアップの構成部品である偏光ビームスプリッタ等に適用することもできる。図１１に示す偏光ビームスプリッタ７０は、入射光Ｌを偏光方向によって透過と反射とを分ける光学素子である。入射光Ｌは、偏光ビームスプリッタ７０により、Ｐ偏光成分の光（Ｐ偏光光）を透過し、Ｓ偏光成分の光（Ｓ偏光光）を反射する。
【００４８】
図１１において、偏光ビームスプリッタ７０は、偏光分離プリズム７１と位相差プリズム７２とを接着剤７３を用いて接着させて構成している。偏光分離プリズム７１は第１の三角プリズム７４の蒸着面に偏光分離膜７５を蒸着したプリズムであり、位相差プリズム７２は第２の三角プリズム７６の蒸着面に、前述した第１の斜方蒸着膜５１と第２の斜方蒸着膜５２との２つの斜方蒸着膜を位相差膜７７として蒸着したプリズムである。第１の三角プリズム７４と第２の三角プリズム７６とは同一形状の三角プリズムである。偏光分離膜７５は、入射光を偏光方向によって透過と反射とに分解する誘電体多層膜であり、偏光ビームスプリッタの機能を発揮するものである。
【００４９】
偏光分離プリズム７１と位相差プリズム７２とを接着させるときには、偏光分離膜７５が形成されている面と位相差膜７７が形成されている面とを接合するように接着を行う。また、偏光分離膜７５及び位相差膜７７は入射光Ｌに対して４５度の角度をなすように配置している。このため、偏光分離プリズム７１及び位相差プリズム７２の形状は直角二等辺三角形となる。
【００５０】
図１１に示すように、偏光ビームスプリッタ７０に入射する光ＬはＰ偏光光又はＳ偏光光の何れかの直線偏光の光となっており、ここではＰ偏光光（ＬＰ）になっているものとする。Ｐ偏光光ＬＰは偏光分離膜７５に入射するが、偏光分離膜７５はＰ偏光光を透過する誘電体多層膜であるため、Ｐ偏光光ＬＰはそのまま透過する。このＰ偏光光ＬＰは、次に位相差膜７７に入射する。位相差膜７７ではＰ偏光光ＬＰに対して所定の位相差を与える。ここでは、位相差膜７７はＰ偏光光ＬＰに対して複屈折性を作用して、９０度の位相差を与えるものとする。従って、位相差膜７７はλ／４波長板としての機能を果たすことになり、位相差膜７７に入射したＰ偏光光ＬＰは円偏光となってディスクＤＣに入射する。そして、ディスクＤＣで反射した光ＬＣは、再び位相差膜７７に入射して、９０度の位相差が与えられて（Ｐ偏光光ＬＰのときから合計１８０度の位相差が与えられている）Ｓ偏光光ＬＳとなる。偏光分離膜７５はＳ偏光光を反射するため、偏光分離膜７５で光ＬＳは反射して、光検出器であるディテクタＰＤに入射する。
【００５１】
光ピックアップの構成としては、偏光ビームスプリッタの他にλ／４波長板を用いて、偏光ビームスプリッタを透過又は反射した光の一方をλ／４波長板で円偏光にしている。つまり、偏光ビームスプリッタとλ／４波長板とは、夫々別個独立の部品として光ピックアップのシステム内に設けておく必要がある。しかし、図１１に示すように、偏光ビームスプリッタの内部にλ／４波長板として機能する位相差膜７７を設けているため、λ／４波長板を単体でシステム内に配置する必要がなくなる。このため、部品点数の削減を図ることができ、コスト削減を達成することできることは勿論、光ピックアップのシステム全体のコンパクト化を達成できる。
【００５２】
しかも、位相差膜７７は、夫々光学軸の方向が異なる第１の斜方蒸着膜と第２の斜方蒸着膜とをプリズム７６に蒸着させたものであり、広帯域の光に対して安定した位相差特性を発揮することができる。近年の光ピックアップは、大容量の情報を取り扱うために短波長の光を用いている一方で、長波長の光を取り扱うシステムとの互換性も要求されている。従って、光ピックアップの構成部品は広帯域の波長の光に対応する必要があり、安定した光学特性を満たすことが要求されている。そこで、第１の斜方蒸着膜５１と第２の斜方蒸着膜５２とを位相差膜７７として蒸着させた位相差プリズム７６を有する偏光ビームスプリッタ７０を用いれば、システム全体のコンパクト化や低コスト化を達成しつつ、広帯域の光に対応することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】真空チャンバの概要を説明する図である。
【図２】基板支持部材の側面図である。
【図３】傾斜テーブルの傾斜角を変化させたときの基板支持部材の側面図である。
【図４】回転機構の各部材を説明する図である。
【図５】回転機構の平面図及び断面図である。
【図６】傾斜テーブルと遮蔽板との連結部分を説明した図である。
【図７】傾斜テーブルと遮蔽板との連結部分の断面図である。
【図８】遮蔽板を回転させたときの傾斜テーブルと遮蔽板との連結部分を説明した図である。
【図９】位相差板の外観図である。
【図１０】三角プリズムの場合の回転機構の断面図である。
【図１１】偏光ビームスプリッタの構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    真空チャンバ                ２    ドーム
４    蒸着源                    ５    装着部
６    基板支持部材                ７    ドーム取付部
８    傾斜機構                ９    回転機構
１３    傾斜テーブル                １３Ｈ    回転孔
１４    第１のアジャスタ部材            １５    第２のアジャスタ部材
２１    ワークフレーム            ２１Ａ    蒸着面固定部
２４    遮蔽板                    ３０    テーブル支持部材
５０    位相差素子                ５１    第１の斜方蒸着膜
５２    第２の斜方蒸着膜            ６０    プリズム支持部材
６２    プリズム支承板            ６５    板バネ
７０    偏光ビームスプリッタ
【図１】
2009161843.tif 000003
【図２】
2009161843.tif 000004
【図３】
2009161843.tif 000005
【図４】
2009161843.tif 000006
【図５】
2009161843.tif 000007
【図６】
2009161843.tif 000008
【図７】
2009161843.tif 000009
【図８】
2009161843.tif 000010
【図９】
2009161843.tif 000011
【図１０】
2009161843.tif 000012
【図１１】
2009161843.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月3日(2008.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着チャンバ内に配置される蒸着源から蒸発した材料を蒸着させるワークを固定保持するワークホルダと、
前記ワークホルダを、前記蒸着チャンバ内に固定する固定手段と、
前記固定手段に対して任意の角度で傾斜するように、前記ワークホルダを傾斜させるワーク傾斜手段と、
前記ワーク傾斜手段に対して、前記ワークホルダを任意の角度で回転させるワーク回転手段と、
を備えたこと、を特徴とするワーク支持部材。
【請求項２】
前記ワークホルダは、
前記ワークを保持するフレーム部材と、
前記フレーム部材に着脱可能に設けられ、前記フレーム部材に装着したときに、前記ワークの背面を遮蔽する遮蔽部材と、
を備えたこと、を特徴とする請求項１記載のワーク支持部材。
【請求項３】
前記ワークは平板状の薄板であり、
前記ワークホルダは、
前記ワークの外周を保持するフレーム部材と、
前記フレーム部材に一体的に形成され、前記ワークの蒸着面を固定する蒸着面固定部と、
前記フレーム部材に着脱可能に設けられ、前記フレーム部材に装着したときに、前記ワークの背面を押圧して固定する背面固定部材と、
前記フレーム部材に着脱可能に設けられ、前記フレーム部材に装着したときに、前記ワークの背面を遮蔽する遮蔽部材と、
を備えたこと、を特徴とする請求項１記載のワーク支持部材。
【請求項４】
前記ワークは三角プリズムであり、
前記ワークホルダは、
前記三角プリズムの蒸着面の外周を固定する外周固定部材と、
前記三角プリズムの前記蒸着面を固定する前面固定部材と、
前記蒸着面の反対側の稜線に弾性力を作用させて押圧する弾性押圧部材と、
前記外面固定部材を連結するフレーム部材に着脱可能に設けられ、前記フレーム部材に装着したときに、前記ワークの背面を遮蔽する遮蔽部材と、
を備えたこと、を特徴とする請求項１記載のワーク支持部材。
【請求項５】
請求項１乃至４何れか１項に記載のワーク支持部材を用いて製造された光学素子。
【請求項６】
第１の斜方蒸着膜と第２の斜方蒸着膜とを有し、
前記第１の斜方蒸着膜の光学軸の方向と前記第２の斜方蒸着膜の光学軸の方向とは、蒸着面の法線方向に対して傾斜および／または回転しており、
前記第１の斜方蒸着膜の光学軸の方向と前記第２の斜方蒸着膜の光学軸の方向とは異なっており、
前記第１の斜方蒸着膜と前記第２の斜方蒸着膜とは三角プリズムの蒸着面に蒸着されていること、を特徴とする位相差素子。
【請求項７】
三角プリズムの蒸着面に、光学軸の方向が前記蒸着面の法線方向に対して傾斜および／または回転している第１の斜方蒸着膜と、光学軸の方向が前記蒸着面の法線方向に対して傾斜および／または回転し、且つ前記第１の斜方蒸着膜の光学軸の方向と異なる第２の斜方蒸着膜と、を形成した位相差プリズムと、
三角プリズムの一面に偏光方向によって透過と反射とを分ける偏光分離膜を形成した偏光分離プリズムと、を有し、
前記位相差プリズムの前記第１の斜方蒸着膜と第２の斜方蒸着膜とを形成している面と、前記偏光プリズムの前記偏光分離膜を形成した面とを接合して構成したこと、を特徴とする偏光ビームスプリッタ。
【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】
本発明は、ワークの一面に材料を蒸着させるときに用いられるワーク支持部材、光学素子、位相差素子及び偏光ビームスプリッタに関するものである。
【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】
そこで、本発明は、広帯域の光に対して安定した位相差特性を与える位相差素子等の光学素子を製造することができるワーク支持部材、光学素子、位相差素子及び偏光ビームスプリッタ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】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の請求項２記載のワーク支持部材は、請求項１記載のワーク支持部材において、前記ワークホルダは、前記ワークを保持するフレーム部材と、前記フレーム部材に着脱可能に設けられ、前記フレーム部材に装着したときに、前記ワークの背面を遮蔽する遮蔽部材と、を備えたこと、を特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の請求項３記載のワーク支持部材は、請求項１記載のワーク支持部材において前記ワークは平板状の薄板であり、前記ワークホルダは、前記ワークの外周を保持するフレーム部材と、前記フレーム部材に一体的に形成され、前記ワークの蒸着面を固定する蒸着面固定部と、前記フレーム部材に着脱可能に設けられ、前記フレーム部材に装着したときに、前記ワークの背面を押圧して固定する背面固定部材と、前記フレーム部材に着脱可能に設けられ、前記フレーム部材に装着したときに、前記ワークの背面を遮蔽する遮蔽部材と、を備えたこと、を特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の請求項４記載のワーク支持部材は、請求項１記載のワーク支持部材において、前記ワークは三角プリズムであり、前記ワークホルダは、前記三角プリズムの蒸着面の外周を固定する外周固定部材と、前記三角プリズムの前記蒸着面を固定する前面固定部材と、前記蒸着面の反対側の稜線に弾性力を作用させて押圧する弾性押圧部材と、前記外面固定部材を連結するフレーム部材に着脱可能に設けられ、前記フレーム部材に装着したときに、前記ワークの背面を遮蔽する遮蔽部材と、を備えたこと、を特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の請求項５記載の光学素子は、請求項１乃至４何れか１項に記載のワーク支持部材を用いて製造されたことを特徴とする。
【手続補正９】
【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】
本発明の請求項６記載の位相差素子は、第１の斜方蒸着膜と第２の斜方蒸着膜とを有し、前記第１の斜方蒸着膜の光学軸の方向と前記第２の斜方蒸着膜の光学軸の方向とは、蒸着面の法線方向に対して傾斜および／または回転しており、前記第１の斜方蒸着膜の光学軸の方向と前記第２の斜方蒸着膜の光学軸の方向とは異なっており、前記第１の斜方蒸着膜と前記第２の斜方蒸着膜とは三角プリズムの蒸着面に蒸着されていること、を特徴とする。