CN104066867A - 光学元件、光学薄膜形成装置及光学薄膜形成方法 - Google Patents

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Abstract

在被成膜材(3)的曲面状表面(3a)上形成光学薄膜(14)时，对于作为处理室(2)内的空间的一部分的配置部(4)和靶材(5)之间的特定空间(8)，预先利用遮蔽部(9)来包围该特定空间(8)。若在该状态下利用下述溅射工序进行成膜，则在曲面状表面上形成有光学膜厚实质相同的光学薄膜，所述溅射工序中，在为真空状态且供给有活性气体以及惰性气体的处理室(2)内对靶材(5)施加电压。

Description

光学元件、光学薄膜形成装置及光学薄膜形成方法
技术领域
本发明涉及光学元件、形成其光学薄膜的光学薄膜形成装置以及光学薄膜形成方法，所述光学元件在曲面基板、光学透镜等被成膜材的曲面状表面上形成有光学薄膜。
背景技术
作为光学薄膜的一种，例如，防反射膜是众所周知的。为了防止透过光量的损失降低、鬼影光斑等的发生，在安装至数码相机等的摄像透镜、安装至液晶投影机等的投射用透镜、光学机器的覆盖玻璃等的表面上，设置有多层的防反射膜。对于防反射膜而言，需要按照能够得到所期望的防反射特性、且不会产生光学膜厚的膜厚分布的方式来进行成膜。在透镜面上形成防反射膜的情况下，与在通常的平面基板等平坦的表面上进行成膜的情况相异，由于透镜面为凸状或者凹状的曲面，因此在透镜面中心和周边处容易产生物理膜厚的膜厚分布。例如，在作为照相机用透镜而使用的凹弯月透镜的凹面上进行成膜的情况下，在其周边部难以成膜，相较于中心部，物理膜厚容易变薄。因此，在透镜面中心部和其周边容易因光学膜厚的分布而使反射率产生超过容许范围的差。
在专利文献1(日本特开2011-84760号公报)中，提案有一种使用溅射法而在凹面透镜面上形成防反射膜的成膜方法。该成膜方法的目的在于，改善成膜在曲率半径小的凹面透镜上的防反射膜等的膜厚分布，其中，隔着配置在其与靶材之间的膜厚调整用掩膜，利用溅射法在凹面透镜的凹球面上成膜均匀膜厚的薄膜。在该成膜方法中，通过对掩膜的圆形的开口部的开口径以及位置进行调整，从而防止在透镜中心部产生阴影，改善成膜在曲率半径小的凹面透镜上的防反射膜等的膜厚不均(专利文献1：日本特开2011-84760号公报的段落0008～0010)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-84760号公报
发明内容
发明要解决的问题
近年来，光学系统所要求的光学性能日益提高，伴随于此，对于防反射膜等光学薄膜要求性能更进一步的提升。另外，透镜的大口径化、广角化日益进展，多使用曲率半径更小的凹面透镜、凸面透镜、非球面透镜、自由曲面透镜等。
例如，在高性能数码相机透镜中，使用了凹面的最大面角度为40度以上的凹弯月形状的非球面透镜。对于形成于这种最大面角度大的凹面透镜面上的防反射膜而言，若在透镜中心部和周边部存在有膜厚分布，则起因于此所产生的反射率差会导致在实际拍照中容易产生鬼影。若产生鬼影，则会对照相机透镜系统的性能或光学透镜设计造成很大的影响，因此不优选。
此处，在上述专利文献1中，在凹面透镜上进行防反射膜的成膜的情况下，必须设置膜厚调整用的掩膜，难以在整个透镜的被成膜面同时形成防反射膜，难以充分抑制膜厚的偏差。
另外，在面角度有所变化的部分、特别是在面角度会大幅度变化的面周边部，由于朝向透镜面的光线角度变大，因此反射光的强度容易变强，反射的光会集中在拍照面的一部分而形成鬼影，有时会使拍照画像的画质大幅度劣化。因此，需要使膜厚分布更加均匀。但是，在现有的成膜方法中，由于无法使周边部也形成同样的光学性多层膜的光学膜厚，因此对于面角度有所变化的部分、特别是面角度变大的面周边部，难以以均匀的膜厚分布来进行成膜。
如此，在上述专利文献1的使用溅射法在透镜面等的曲面状表面上成膜的方法中，难以在整个透镜面上形成光学膜厚实质相同的光学薄膜。另外，在上述专利文献1的成膜方法中，在对2个以上的透镜进行成膜的情况下，难以在透镜间得到光学膜厚不存在偏差的光学薄膜。
除了透镜以外，上述问题例如在曲面型反射镜(反射型光学元件)、曲面型滤镜、阵列状光学元件(透镜阵列、棱镜阵列)、取景器元件、折射型光学元件、菲涅尔透镜等的被成膜材上也有可能发生。
本发明的一个实施方式的目的在于提供一种光学元件，该光学元件中，在被成膜材的曲面状表面的整个区域形成有光学膜厚实质相同的光学薄膜。另外，本发明的另一个实施方式的目的在于提供一种能够在被成膜材的曲面状表面的整个区域形成光学膜厚实质相同的光学薄膜的光学薄膜形成装置以及光学薄膜形成方法。
用于解决问题的手段
本发明的一个实施方式的光学元件具备形成为曲面状的曲面状表面、和形成在曲面状表面上的光学薄膜。曲面状表面具有包含曲面状表面的中心的第1部位、和与第1部位分离的第2部位。第1部位上的光学薄膜的光学膜厚、和第2部位上的光学薄膜的光学膜厚实质相同。
本发明的一个实施方式的光学薄膜形成装置为下述装置：具有处理室，并且在处理室内将光学薄膜形成于具有曲面状表面的被成膜材。该装置具有将处理室内的空气排出的排气部、和向保持为真空状态的处理室内供给活性气体以及惰性气体的气体供给部。另外，该装置具有设置在处理室内并用于配置被成膜材的配置部、和在处理室内与配置部相向配置的靶材。另外，该装置具有对靶材施加电压以使靶材的颗粒射出的电源、和设置在所述处理室内且能够将特定空间包围的遮蔽部，该特定空间为处理室内的空间的一部分、且为靶材和配置部之间的空间。
本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法为将光学薄膜形成于具有曲面状表面的被成膜材的方法。该方法具有将被成膜材配置在处理室内的配置部上的配置工序、和在将被成膜材配置于处理室内的状态下对处理室内进行真空排气的排气工序。另外，该方法具有在进行真空排气之后向处理室内供给活性气体以及惰性气体的气体供给工序。另外，该方法具有溅射工序，该溅射工序中，通过对设置在供给有活性气体以及惰性气体的处理室内、且与配置部相向配置的靶材施加电压，由此惰性气体与靶材碰撞而从靶材放出靶材的颗粒。另外，该方法具有光学薄膜形成工序，该光学薄膜形成工序中，在利用遮蔽部将作为处理室内的空间的一部分并且作为靶材和配置部之间的空间的特定空间包围的状态下，使由溅射工序得到的靶材颗粒或与活性气体进行了反应的颗粒堆积于被成膜材的曲面状表面上。
发明效果
本发明的一个实施方式的光学元件在曲面状表面的整个区域具有光学膜厚实质相同的光学薄膜，因此能够期待其光学特性实质相同(均一)。
本发明的一个实施方式的装置以及方法能够在被成膜材的曲面状表面的整个区域形成光学膜厚实质相同的光学薄膜。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的反应性溅射装置的概念图。
图2是表示图1的反应性溅射装置的处理室内的靶材颗粒堆积于透镜上的模样的图。
图3是表示图1的一个实施方式的光学透镜的构成例以及本发明的一个实施方式中的靶材颗粒在光学透镜上堆积的模样的图。
图4是表示本发明的一个实施方式的透镜面处的反射率的测定部位的图。
图5是表示实施例1中的防反射膜的膜构成以及利用反应性溅射的成膜条件的图。
图6是表示实施例1中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的截面图、以及表示形成在透镜面上的防反射膜的光谱反射特性的图。
图7是表示实施例1中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的一部分的测定位置处的防反射膜的光谱反射特性的图。
图8是表示实施例2中的防反射膜的膜构成以及利用反应性溅射的成膜条件的图。
图9是表示实施例2中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的截面图、以及表示形成在透镜面上的防反射膜的光谱反射特性的图。
图10是表示实施例2中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的一部分的测定位置处的防反射膜的光谱反射特性的图。
图11是表示实施例3中的防反射膜的膜构成以及利用反应性溅射的成膜条件的图。
图12是表示实施例3中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的截面图、以及表示形成在透镜面上的防反射膜的光谱反射特性的图。
图13是表示实施例3中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的一部分的测定位置处的防反射膜的光谱反射特性的图。
图14是表示实施例4中的防反射膜的膜构成以及利用反应性溅射的成膜条件的图。
图15是表示实施例4中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的截面图、以及表示形成在透镜面上的防反射膜的光谱反射特性的图。
图16是表示实施例4中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的一部分的测定位置处的防反射膜的光谱反射特性的图。
图17是表示实施例5中的防反射膜的膜构成以及利用反应性溅射的成膜条件的图。
图18是表示实施例5中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的截面图、以及表示形成在透镜面上的防反射膜的光谱反射特性的图。
图19是表示实施例5中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的一部分的测定位置处的防反射膜的光谱反射特性的图。
图20是表示实施例6中的防反射膜的膜构成以及利用反应性溅射的成膜条件的图。
图21是表示实施例6中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的截面图、以及表示形成在透镜面上的防反射膜的光谱反射特性的图。
图22是表示实施例6中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的一部分的测定位置处的防反射膜的光谱反射特性的图。
图23是表示比较例1中的防反射膜的膜构成以及利用蒸镀法的成膜条件的图。
图24是表示比较例1中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的截面图、以及表示形成在透镜面上的防反射膜的光谱反射特性的图。
图25是表示比较例1中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的一部分的测定位置处的防反射膜的光谱反射特性的图。
图26是表示比较例2中的防反射膜的膜构成以及利用溅射法的成膜条件的图。
图27是表示比较例2中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的截面图、以及表示形成在透镜面上的防反射膜的光谱反射特性的图。
图28是表示比较例2中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的一部分的测定位置处的防反射膜的光谱反射特性的图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。另外，以下的实施方式并非用于限定权利要求书中的发明，另外，在实施方式中所说明的诸要素及其组合并不一定全部为本发明的解决手段中所必须的。
另外，在以下的说明中，所谓“光学膜厚实质均匀或实质相同”是指在光学薄膜中的某一分光特性(以下，以防反射膜的光谱反射率为例来作说明。一般而言，所谓的“光谱反射率”是按照将反射率作为波长的函数来进行表现的(非专利文献：“光用语辞典”P237、发行者：Ohmsha,Ltd.)。另外，在本说明书中，也将“光谱反射率”标记为“光谱反射特性”或“特性曲线”)的规定值中，透镜的中心位置和周边部的波长差小，具体而言为规定值的范围内。此处，光学膜厚是由折射率n和物理膜厚d的乘积来表示的。
图1是本发明的一个实施方式的反应性溅射装置的概念图，图2是表示图1的反应性溅射装置的处理室内的靶材颗粒堆积于透镜上的模样的图，图3是表示本发明的一个实施方式的光学透镜的构成例以及本发明的一个实施方式中的靶材颗粒在光学透镜上堆积的模样的图。
若是参考图1～3来进行说明，则反应性溅射装置1具备能够形成规定的真空状态的处理室2。在处理室2的内部配置有用于设置成膜对象的光学透镜3(工件)的工件支持器4。在工件支持器4的工件设置面4a处，设置有1个或2个以上的光学透镜3。对于工件设置面4a，隔着一定的距离而平行且相向地配置有溅射用的靶材5。在靶材5的背面处配置有电极、例如溅射电极6，在该溅射电极6处，例如从电源7施加有电压。
作为靶材5和工件设置面4a之间的空间的特定空间8为处理室2内的空间中的一部分的空间，反应性溅射装置1具有遮蔽部9，该遮蔽部9能够将特定空间8的周围(此处为相对于从靶材5而朝向工件支持器4的方向为垂直方向的范围)包围。
遮蔽部9能够将特定空间8的全周或其大部分包围。遮蔽部9可以为通过将一枚薄片弯折或弯曲等而构成的筒状部件，也可以为由2个以上的部件(例如圆弧状或平板状的部件)的组合而构成的部件。遮蔽部9的材质优选为SUS制或陶瓷制。
遮蔽部9的最下部9a(工件设置面4a侧的端部)的位置为与配置在工件支持器4处的光学透镜3的最高的靶材5侧的面(在图1中，为光学透镜3的上面)相同高度的位置，或者为与配置在工件支持器4处的光学透镜3的最高的靶材5侧的面相比更低的位置。因此，特定空间(特别是，从光学透镜3的上面起到靶材5的表面5a的空间)8在处理室2内从特定空间8的周围的空间进行遮蔽。此时，特定空间8为封闭空间。通过采用这种构成，能够抑制靶材原子或其化合物颗粒从特定空间8向周围的扩散，并且能够提高特定空间8中的导入气体(Ar气以及O2气)以及由包含这些气体的离子(Ar离子或氧离子)的物质所成的等离子体的等离子体浓度(密度)，若等离子体的浓度增高，则等离子体均匀地分布。在特定空间8中，能够形成靶材原子、化合物颗粒的粘性流区域，能够在光学透镜3的非球面透镜面3a的整个区域形成光学膜厚实质均匀的防反射膜。
另外，反应性溅射装置1具有位置变更部15。位置变更部15用于进行第1变更和第2变更中的至少一方。第1变更中，将遮蔽部9的相对于工件支持器4的相对性位置从第1位置(如图1所示，能够使遮蔽部9包围特定空间8而形成封闭空间的位置，换言之，能够在光学透镜3以使防反射膜14的光学膜厚的膜厚分布成为所期望的分布的方式来形成的位置)变更至第2位置(所谓第2位置例如为按照能够进行将光学透镜3配置在工件支持器4以及将光学透镜3从工件支持器4取出中的至少一方的作业的程度，使遮蔽部9相对于工件支持器4而相对性地进行远离的位置)。第2变更中，将遮蔽部9的相对于工件支持器4的相对性位置从上述第2位置变更至上述第1位置。在本实施方式中，位置变更部15能够通过使遮蔽部9在上下方向进行升降等的方法来进行上述第1变更和上述第2变更这两种变更。
处理室2能够通过具备真空泵10的排气机构11而进行真空抽气。另外，在处理室2中，从惰性气体供给机构12供给Ar气等惰性气体，并从活性气体供给机构13供给O2气或N2气等活性气体。惰性气体供给机构12中，从未图示的惰性气体供给源经由阀门12a、质量流量控制器12b以及阀门12c向处理室2供给惰性气体。活性气体供给机构13中，从未图示的活性气体供给源经由阀门13a、质量流量控制器13b以及阀门13c来向处理室2供给活性气体。
如图3所示，作为被成膜材的一例的光学透镜3例如为非球面凹透镜，该凹状的非球面透镜面3a为成膜对象的曲面状表面。在该非球面透镜面3a处，例如利用上述的基于本发明的反应性溅射所进行的成膜形成方法形成2层以上的防反射膜14。非球面透镜面3a例如由其最大面角度θ为40度以上的非球面形成。面角度θ为非球面透镜面3a处所引出的法线和透镜光轴3A所成的角度。非球面透镜面3a的外周缘3b的外径大于透镜有效直径。在非球面透镜面3a的外周缘3b处，在与透镜光轴3A相正交的方向上连续有一定宽度的圆环状的凸面3c。此处，该光学透镜3中的球截形长度Z为从光学透镜3的凸面3c的高度位置到光学透镜3的中心P的高度位置为止的沿着透镜光轴3A的方向的长度。
此处，在本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法中，在基于反应性溅射进行成膜的处理室2内，按照光学透镜3的非球面透镜面3a位于特定空间8内所飞散的靶材颗粒(藉由等离子体放电而从靶材5所溅射出来的颗粒、以及该颗粒与活性气体的化合物的化合物颗粒)为粘性流状态的粘性流区域内的方式，设定工件支持器4和靶材5的相对性位置。即，设置有光学透镜3的工件支持器4的工件设置面4a的高度位置(与靶材5的距离)是按照光学透镜3的非球面透镜面3a位于粘性流区域内的方式来设定的。需要说明的是，所谓粘性流状态是指颗粒彼此的碰撞占据大部分、压力高且平均自由程短的状态。例如，光学透镜3配置在根据靶材颗粒的平均自由程和遮蔽部9的内侧面的距离之比所求出的克努森数小于0.01的区域中。另外，在将光学透镜3配置于工件支持器4的状态下，按照曲面状表面的面直径D除以凹面形状中的球截形长度Z并且更进而除以从靶材5表面到光学透镜3的凹面形状的最远的位置为止的距离L后的值为0.010～10的范围的方式，配置工件支持器4以及靶材5。
在反应性溅射装置1处的基于反应性溅射的成膜动作中，如图2所示，在将成膜对象的光学透镜3设置于工件支持器4处之后，处理室2内保持为规定的真空状态，并向处理室2内供给惰性气体以及活性气体。通过如此供给的惰性气体的原子，颗粒(靶材来源颗粒)16从靶材5的表面弹出(溅射)。溅射出的靶材来源颗粒16与存在于特定空间8中的靶材颗粒(其它的靶材来源颗粒以及化合物颗粒的至少一种)16或气体的颗粒17(Ar颗粒、O2颗粒、Ar离子颗粒或O2离子颗粒)反复发生碰撞。在此过程中，靶材来源颗粒16因活性气体而成为氧化物等化合物的颗粒(化合物颗粒)。另外，气体的颗粒17由于所具有的能量大，因此，与遮蔽部9相碰撞的情况下，被遮蔽部9弹回。并且，在此过程中所产生的化合物颗粒16附着堆积于光学透镜3的非球面透镜面3a，从而形成光学薄膜14。
如图2所示，在本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法中，按照使光学透镜3的非球面透镜面3a位于靶材颗粒(靶材来源颗粒以及化合物颗粒)的粘性流区域内的方式，确定工件支持器4相对于靶材5的相对性位置。在粘性流区域内，化合物颗粒在光学透镜3的非球面透镜面3a的各部分处环绕，颗粒对于非球面透镜面3a的从中心部到所有周边部是几乎均等地从其法线方向进行碰撞的。
其结果，如使用图2所示那样，若化合物颗粒16堆积在透镜面3a上，则如图3所示，对于各光学透镜3而言，在非球面透镜面3a的全区域形成有光学膜厚实质均匀的防反射膜14。另外，当对2个以上的光学透镜3的透镜面3a同时进行成膜的情况下，在2个以上的光学透镜3之间，实质上不存在光学膜厚的偏差，在2个以上的光学透镜3上形成有光学膜厚实质均匀的防反射膜14。除此之外，在透镜面直径外侧的平坦的凸面3c处，也与非球面透镜面3a相同，一直到凸面3c的端部为止形成有光学膜厚实质相同(均匀)的防反射膜14。此部分的成膜对于使用光学透镜时的光学透镜3自身的光学特性并不会造成影响，但是在作为透镜使用时，能够得到下述优良效果：即，能够改善起因于射入至凸面3c处的杂散光所导致的影响、以及光学透镜3的防反射膜14的耐候性。另外，在本实施方式中，能够形成由物理膜厚和折射率的乘积所得到的光学膜厚实质相同(均匀)的防反射膜14。该防反射膜14的光学膜厚能够在1个光学透镜3以及2个以上的光学透镜3中实质形成为相同膜厚。
为了将光学透镜3的非球面透镜面3a配置在靶材原子和其化合物颗粒的粘性流区域内，按照靶材5与非球面透镜面3a近邻相接的方式进行配置。具体而言，期望的是，按照从非球面透镜面3a到靶材5的表面5a为止的最大距离L为0.1mm～200mm的范围内的值的方式来进行设定。另外，更期望的是，按照从非球面透镜面3a到靶材5的表面5a为止的最大距离L为30mm～50mm的范围内的值的方式来进行设定。在图1中所示的非球面凹透镜的情况下，从靶材表面5a到透镜面中心位置为止的距离为最大距离L。
需要说明的是，虽然也能够配置在与0.1mm相比而更为接近的位置，但是，若考虑到成膜中的基板(透镜)或靶材的热膨涨所导致的接触、靶材面的面精确度(表面粗糙度)、成膜装置的机械精确度等，则期望为0.1mm以上的距离。
另外，根据本发明人的实验，则确认到：在光学透镜3的球面凸透镜面、球面凹透镜面、非球面凸透镜面、非球面凹透镜面上形成防反射膜等光学薄膜的情况下，优选根据表1所示的成膜条件来进行防反射膜的形成。
具体而言，在将靶材表面5a和光学透镜3的透镜面3a的最大距离L设定为0.1mm～200mm的范围内，并根据表1所示的成膜条件来进行基于本发明的成膜，从而形成了由表1中所列记的构成的膜材料所形成的光学薄膜，结果确认到能够形成光学膜厚实质相同(均匀)的光学薄膜(后述的实施例1～6)。需要说明的是，在表1中，作为输入功率，虽记载有形成SiO2薄膜、Nb2O5薄膜的情况下的条件(成膜条件)，但是对于其它种类的光学薄膜，也能够设定为与SiO2薄膜的情况相同范围的输入功率。
[表1]
需要说明的是，在上述表1中，请注意下述各点。
折射率标记(λ＝550nm)
M＝1.55～1.80
H＝1.80～2.60
L＝1.30～1.55
以下，为了确认本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法的效果，针对本发明人所进行的实施例1～6以及比较例的一部分进行说明。另外，比较例1中，利用真空蒸镀法形成了防反射膜；比较例2中，利用溅射法形成了防反射膜。
首先，实施例1～6、比较例1～2的透镜形状、基材的玻璃种类名、防反射膜的层数如下所述。需要说明的是，玻璃种类“B270”为SCHOTT公司制，除此之外的玻璃种类为HOYA株式会社制。
<一览>
<<实施例一览>>
(实施例1)凹半球透镜、B270、7层
(实施例2)凹半球透镜、B270、7层
(实施例3)凹非球面透镜、M-TAF101、7层
(实施例4)凹非球面透镜、M-TAFD305、7层
(实施例5)凹非球面透镜、M-TAFD305、7层
(实施例6)凹非球面透镜、M-TAFD305、1层(SiO2)
<<比较例一览>>
(比较例1)凹非球面透镜、M-TAFD305、1层(SiO2)
(比较例2)凹非球面透镜、M-TAFD305、1层(SiO2)
在表2中，对于在实施例1～6、比较例1、2中所使用的膜构成材料、靶材材料(蒸发材料)以及适用折射率作展示。
[表2]
需要说明的是，在上述表2中，请注意下述各点。
折射率为在λ＝550nm时的折射率。
图4是表示透镜面处的反射率的测定部位的图。图4是表示实施例1～6以及比较例1、2中的对反射率进行测定的对象的凹面透镜的俯视图和凹面透镜的截面图。
在实施例1～6以及比较例1、2中，反射率的测定位置为光学透镜3的透镜面3a的透镜光轴3A上的中心(透镜中心位置)P、和与中心P相离的2处以上的位置(A1～A4、B1～B4、C1～C4)。具体而言，反射率的测定位置A1～A4是在以透镜光轴3A为中心的半径RA的同一圆周上以均等的间隔来配置的。反射率的测定位置B1～B4是在以透镜光轴3A为中心的半径RB的同一圆周上以均等的间隔来配置的。反射率的测定位置C1～C4是在以透镜光轴3A为中心的半径RC的同一圆周上以均等的间隔来配置的。另外，反射率的测定位置Ai～Ci(i＝1、2、3、4)配置在同一直径上。
更具体而言，将透镜面3a的透镜光轴3A上的中心P、透镜面3a中的为第1面角度(例如30度)的透镜面3a的同一圆周(以透镜光轴3A作为中心的半径RA的圆周)上的2处以上的位置(A1～A4)、为大于第1面角度的第2面角度(例如40度)的透镜面的同一圆周(以透镜光轴3A作为中心的半径RB的圆周)上的2处以上的位置(B1～B4)、和为大于第2面角度的第3面角度(例如50度)的透镜面的同一圆周(以透镜光轴3A作为中心的半径RC的圆周)上的2处以上的位置(C1～C4)作为测定反射率的位置。同一周上的各测定位置，是为在圆圆周方向上具有90度的角度间隔的位置。另外，如图4的光学透镜的俯视图中所示的那样，位置A1、B1以及C1，位置A2、B2以及C2，位置A3、B3以及C3，位置A4、B4以及C4分别位于相同的直径上。
(实施例1)
在图5所示的条件(膜构成、成膜条件)下，在图6(a)所示的形状的凹半球透镜的凹半球透镜面(面径球截形长度Z＝13.18mm)上形成了由7层构成的防反射膜(图6(a)中所示的透镜的曲率半径R为20mm)。针对所形成的防反射膜的光谱反射率，在图4中所示的各测定位置进行测定。测定位置为透镜中心位置P、和以透镜光轴作为中心的于圆周方向上具有90度的角度间隔的4个方向的位置，作为这些圆周方向的各测定位置，将在径方向上面角度为30度、40度以及50度这3处位置作为测定位置。在本例的情况下，面角度为30度的位置是以透镜光轴作为中心而直径为15.2mm的位置，面角度为40度的位置是以透镜光轴作为中心而直径为22.2mm的位置，面角度为50度的位置是以透镜光轴作为中心而直径为31.4mm的位置。
另外，所谓“光谱反射率”是指将反射率作为波长的函数来进行表现的参数(非专利文献：“光用语辞典”P237、发行者：Ohmsha,Ltd.)。在本说明书中，也将“光谱反射率”标记为具有相同意义的“光谱反射特性”或“特性曲线”。
另外，在本说明书中，作为相当于在基准波长λ0＝550nm处的光学膜厚系数k的记号，使用x、y。具体而言，使用x1～x4以及y1～y3来表示光学膜厚系数k。对表示膜构成的光学膜厚系数x、y的数值可适用以下的数值范围。需要说明的是，光学膜厚由折射率n和物理膜厚d的乘积来表示，具体而言，表示为nd＝k×λ0/4。这些内容对于实施例2至5的多层(7层)的防反射膜也是相同的。
x1＝0.01～0.50
x2＝0.01～0.60
x3＝0.01～0.50
x4＝0.70～1.30
y1＝0.30～1.00
y2＝0.80～1.50
y3＝0.40～1.00
此处，在利用反应性溅射进行成膜时，将靶材5的表面和凹半球透镜的凹半球透镜面之间的最大距离L(参考图1)设定为30mm～50mm的范围内的值。另外，将各层的成膜速度控制在0.01～2.00nm/sec的范围内。
在图6(b)中，示出了所形成的7层的防反射膜的各测定位置处的光谱反射特性。表示光谱反射特性的各曲线(特性曲线)为对于光线以0度的射入角入射至形成有防反射膜的凹半球透镜面(光学面)时的光谱反射特性而将纵轴设为光的反射率(％)、将横轴设为波长(nm)的情况下的测定值。关于与以下的实施例2～6、比较例1～2相对应的光谱反射特性也是相同的。
由图6(b)所示的特性曲线可知，在可见光的各波长带宽中特性存在有分布。然而，对于所形成的防反射膜14在透镜面的中心部分以及周边部分产生的一定程度的光学特性分布而言，当作为透镜使用时，该光学特性分布并不会导致在实际影像中产生鬼影，可以说是形成了光学膜厚实质相同的防反射膜14。
此处，作为对于用于评价防反射膜14的光学特性的指标，使用Δλ、Δλ1以及Δλ2。此处，所谓Δλ是指当反射率为n％(n为任意值)的情况下，中心P处的波长、与中心P以外的测定位置处的波长中的与中心P处的波长相离最远的波长的波长差。另外，所谓Δλ1是指最短波长侧的Δλ，所谓Δλ2是指最长波长侧的Δλ。此处，若是Δλ的值越小，则表示在中心P以外的各测定位置处的反射率与中心P处的反射率的偏差越小，即，表示在中心P和其以外的测定位置处的光学膜厚的均匀程度越高(分布程度越小)。通过使用该Δλ，能够判定中心P的光学膜厚和其以外的测定位置的光学膜厚是否实质相同。
另外，发明者人形成了实施例1～6中所说明的防反射膜14，并针对光学特性(光谱反射率)进行了测定，根据该测定结果，算出波长差Δλ1以及Δλ2的基准值。在实施例1～6中，在波长差为基准值以下的情况下，确认到：当使用通过本发明而形成了防反射膜14的透镜时，并未产生鬼影。
在实施例1～6以及比较例1～2中，在将反射率设为例如1.0％时而Δλ1为30nm以下的情况和/或Δλ2为60nm以下的情况下，中心P以外的测定位置处的反射率相对于中心P处的反射率并不存在有偏差，即，可以推测在各测定位置处的光学膜厚是实质相同(均匀)的。需要说明的是，用于判断光学膜厚是否为实质相同(均匀)的判定的基准值并不限于上述，也可根据光学透镜3所要求的性能等来进行变更。
由图6(b)中所示的特性曲线可知，对于在实施例1中所形成的防反射膜，在反射率1.0％处的Δλ1为6nm、短于30nm，因此表示形成有光学膜厚实质相同的防反射膜，另外，在反射率1.0％处的Δλ2为16nm、短于60nm，因此表示形成有光学膜厚实质相同的防反射膜。
图7是表示实施例1中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的一部分的测定位置处的防反射膜的光谱反射特性的图。图7(a)表示在中心P和于径方向上并排的2个以上的测定位置(位置A1、B1、C1)处的光谱反射特性，图7(b)表示在中心P和于圆周方向上并排的2个以上的测定位置(位置C1、C2、C3、C4)处的光谱反射特性。
如图7(a)所示，对于在实施例1中所形成的防反射膜，在径方向上并排的2个以上的测定位置(位置A1、B1、C1)的反射率1.0％处的Δλ1为2nm、短于30nm，另外，Δλ2为14nm、短于60nm，因此，这表示在中心P和于径方向上并排的2个以上的测定位置处，防反射膜的光学膜厚的偏差小。
另外，如图7(b)所示，对于在实施例1中所形成的防反射膜，在圆周方向上并排的2个以上的测定位置(位置C1、C2、C3、C4)的反射率1.0％处的Δλ1是4nm、为30nm以下，另外，Δλ2是14nm、为60nm以下，因此这表示在中心P和于圆周方向上并排的2个以上的测定位置处，防反射膜的光学膜厚的偏差小。
(实施例2)
在图8所示的条件(膜构成、成膜条件)下，在图9(a)所示的形状的凹半球透镜的凹半球透镜面(面径球截形长度Z＝6.59mm)上形成了由7层构成的防反射膜(图9(a)中所示的透镜的曲率半径R为10mm)。相较于在实施例1中所使用的凹半球透镜(参考图6(a))，在实施例2中所使用的凹半球透镜的面径更小。针对所形成的防反射膜的光谱反射率，在与实施例1的情况相同的各位置处进行测定(参考图4)。在本例中，面角度为30度测定的位置是以透镜光轴作为中心而直径为7.6mm的位置，面角度为40度测定的位置是以透镜光轴作为中心而直径为11.1mm的位置，面角度为50度测定的位置是以透镜光轴作为中心而直径为15.7mm的位置。
在本例中，在利用反应性溅射进行成膜时，将靶材的表面和凹半球透镜的凹半球透镜面之间的最大距离L(参考图1)设定为30mm～50mm的范围内的值。另外，关于成膜时的输入功率，当SiO2膜的情况下设为3kw、当Nb2O5膜的情况下设为2kw，并将各层的成膜速度成控制为0.01～2.00nm/sec的范围内。
在图9(b)中，示出了所形成的7层的防反射膜的各测定位置处的光谱反射特性。这些特性曲线中，在可见光的各波长带宽处特性存在有分布。然而，对于形成的防反射膜14在透镜面的中心部分以及周边部分处产生的一定程度的光学特性分布而言，当作为透镜使用时，该光学特性分布并不会导致在实际影像中产生鬼影，表示形成有光学膜厚实质相同的防反射膜。
更具体而言，由图9(b)所示的特性曲线可知，对于在实施例2中所形成的防反射膜，在反射率1.0％处的Δλ1为15nm、短于30nm，因此表示形成有光学膜厚极为均匀(实质相同)的膜，另外，在反射率1.0％处的Δλ2为29nm、短于60nm，因此表示形成有光学膜厚实质相同的防反射膜。
图10是表示实施例2中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的一部分的测定位置处的防反射膜的光谱反射特性的图。图10(a)表示在中心P和于径方向上并排的2个以上的测定位置(位置A1、B1、C1)处的光谱反射特性，图10(b)表示在中心P和于圆周方向上并排的2个以上的测定位置(位置C1、C2、C3、C4)处的光谱反射特性。
如图10(a)所示，对于在实施例2中所形成的防反射膜，在径方向上并排的2个以上的测定位置(位置A1、B1、C1)的反射率1.0％处的Δλ1为11nm、短于30nm，另外，Δλ2为20nm、短于60nm，因此，这表示在中心P和于径方向上并排的2个以上的测定位置处，防反射膜的光学膜厚的偏差小。
另外，如图10(b)所示，对于在实施例2中所形成的防反射膜，在圆周方向上并排的2个以上的测定位置(位置C1、C2、C3、C4)的反射率1.0％处的Δλ1为15nm、短于30nm，另外，Δλ2为29nm、短于60nm，因此，这表示在中心P和于圆周方向上并排的2个以上的测定位置处，防反射膜的光学膜厚的偏差小。
(实施例3)
在图11所示的条件(膜构成、成膜条件)下，在图12(a)中所示的形状的凹非球面透镜的凹非球面透镜面(面径球截形长度Z＝2.87mm、凹R(近轴曲率中心处的曲率半径)＝6.97mm、最大面角度θ＝49.2度)上形成了由7层构成的防反射膜。相较于在实施例2中所使用的凹半球透镜(参考图9(a))，在实施例3中所使用的凹半球透镜的面径更小。对于所形成的防反射膜的光谱反射率，与实施例1的情况同样，在透镜面中心位置以及透镜光轴周围的90度间隔的4个地方的各圆周方向的位置处进行测定。在各圆周方向的位置处，分别在面角度为28度的测定位置(以透镜光轴为中心的直径约6.3mm处的位置)以及面角度为42度的测定位置(以透镜光轴为中心的直径约9.5mm处的位置)的2个地方进行了测定。此处，将面角度28度的各测定位置设为A1～A4、将面角度为42的各测定位置设为B1～B4，分别使位置A1以及B1、位置A2以及B2、位置A3以及B3、位置A4以及B4为同一直径上的位置。
在本例中，在利用反应性溅射进行成膜时，将靶材的表面和凹非球面透镜的凹非球面透镜面之间的最大距离L(参考图1)设定为30mm～50mm的范围内的值。另外，成膜时的输入功率，当SiO2膜的情况下设为3kw、当Nb2O5膜的情况下设为2kw，将各层的成膜速度成控制为0.01～2.00nm/sec的范围内。
在图12(b)中，表示所形成的7层的防反射膜的各测定位置处的光谱反射特性作。这些特性曲线中，在可见光的各波长带宽处特性存在有分布。然而，对于形成的防反射膜在透镜面的中心部分以及周边部分处产生的一定程度的光学特性分布而言，当作为透镜使用时，该光学特性分布并不会导致在实际影像中产生鬼影，表示形成有光学膜厚实质相同的防反射膜。
更具体而言，由图12(b)所示的特性曲线可知，对于在实施例3中所形成的防反射膜，在反射率1.0％处的Δλ1为12nm、短于30nm，因此表示形成有光学膜厚实质相同的防反射膜，另外，在反射率1.0％处的Δλ2为15nm、短于60nm，因此表示形成有光学膜厚实质相同的防反射膜。
图13是表示实施例3中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的一部分的测定位置处的防反射膜的光谱反射特性的图。图13(a)表示在中心P和于径方向上并排的2个以上的测定位置(位置A1、B1)处的光谱反射特性，图13(b)表示在中心P和于圆周方向上并排的2个以上的测定位置(位置B1、B2、B3、B4)处的光谱反射特性。
如图13(a)所示，对于在实施例3中所形成的防反射膜，在径方向上并排的2个以上的测定位置(位置A1、B1)的反射率1.0％处的Δλ1为11nm、短于30nm，另外，Δλ2为15nm、短于60nm，因此表示在中心P和于径方向上并排的2个以上的测定位置处，防反射膜的光学膜厚的偏差小。
另外，如图13(b)所示，对于在实施例3中所形成的防反射膜，在圆周方向上并排的2个以上的测定位置(位置B1、B2、B3、B4)的反射率1.0％处的Δλ1为12nm、短于30nm，另外，Δλ2为15nm、短于60nm，因此表示在中心P和于圆周方向上并排的2个以上的测定位置处，防反射膜的光学膜厚的偏差小。
(实施例4)
在图14所示的条件(膜构成、成膜条件)下，在图15(a)中所示的形状的凹非球面透镜的凹非球面透镜面(面径球截形长度Z＝2.62mm、凹R(近轴曲率中心处的曲率半径)＝7.41mm、最大面角度θ＝51.7度)上形成了由7层构成的防反射膜。对于所形成的防反射膜的光谱反射率，与实施例1的情况同样，在透镜面中心位置P以及透镜光轴周围的90度间隔的4个地方的各圆周方向的位置处进行测定。在各圆周方向的位置处，于面角度为40度的位置(以透镜光轴作为中心而直径为约9.4mm的位置)处进行了测定。此处，将面角度40度的各测定位置设为位置B1～B4。
在本例中，在利用反应性溅射进行成膜时，将靶材的表面和凹非球面透镜的凹非球面透镜面之间的最大距离L(参考图1)设定为100mm～200mm的范围内的值。另外，成膜时的输入功率，当SiO2膜的情况下设为3kw、当Nb2O5膜的情况下设为2kw，将各层的成膜速度成控制为0.01～2.00nm/sec的范围内。
在图15(b)中，表示所形成的7层的防反射膜的各测定位置处的光谱反射特性。在透镜面中心位置和周边位置之间的于可见光的各波长带宽处的光谱反射率被抑制为在实用上不会产生问题的程度(当作为透镜使用时不会在实际影像中产生鬼影的程度)的偏差，确认到整体形成了光学膜厚实质相同的防反射膜。
更具体而言，由图15(b)所示的特性曲线可知，对于在实施例4中所形成的防反射膜，在反射率1.0％处的Δλ1为23nm、短于30nm，因此表示形成有光学膜厚为实质性相同的防反射膜，另外，在反射率1.0％处的Δλ2为52nm、短于60nm，因此，表示形成有光学膜厚实质相同的防反射膜。
图16是表示实施例4中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的一部分的测定位置处的防反射膜的光谱反射特性的图。图16表示在中心P和于径方向上并排的测定位置(位置B1)处的光谱反射特性。
如图16所示，对于在实施例4中所形成的防反射膜，径方向的测定位置(位置B1)的反射率1.0％处的Δλ1为22nm、短于30nm，另外，Δλ2为52nm、短于60nm，因此，表示在中心P和径方向的测定位置处，防反射膜的光学膜厚的偏差小。
(实施例5)
在图17所示的条件(膜构成、成膜条件)下，在图18(a)中所示的形状的凹非球面透镜的凹非球面透镜面(面径球截形d＝2.65mm、凹R(近轴曲率中心处的曲率半径)＝4.90mm、最大面角度θ＝49.4度)上形成了由7层构成的防反射膜。对于所形成的防反射膜的光谱反射率，与实施例1的情况同样，在透镜面中心位置以及透镜光轴周围的90度间隔的4个地方的各圆周方向的位置处进行测定。在各圆周方向的位置处，分别在面角度为28度的测定位置(以透镜光轴为中心的直径约5.0mm处的位置)以及面角度为42度的测定位置(以透镜光轴为中心的直径约7.6mm处的位置)这2个地方进行了测定。此处，将面角度28度的各测定位置设为A1～A4、将面角度为42度的各测定位置设为B1～B4，分别使位置A1以及B1、位置A2以及B2、位置A3以及B3、位置A4以及B4为同一直径上的位置。
在本例中，在利用反应性溅射进行成膜时，将靶材的表面和凹非球面透镜的凹非球面透镜面之间的最大距离L(参考图1)设定为30mm～50mm的范围内的值。另外，对于成膜时的输入功率，当SiO2膜的情况下设为3kw、当Nb2O5膜的情况下设为2kw，将各层的成膜速度控制为0.01～2.00nm/sec的范围内。
在图18(b)中，表示所形成的7层的防反射膜的各测定位置处的光谱反射特性。这些特性曲线中，在可见光的各波长带宽处特性存在有分布。然而，对于所形成的防反射膜14在透镜面的中心部分以及周边部分处产生的一定程度的光学特性分布而言，当作为透镜使用时，该光学特性分布并不会导致在实际影像中产生鬼影，表示形成有光学膜厚实质相同的防反射膜。
更具体而言，由图18(b)所示的特性曲线可知，对于在实施例5中所形成的防反射膜，在反射率1.0％处的Δλ1为10nm、短于30nm，因此，表示形成有光学膜厚实质相同的防反射膜，另外，在反射率1.0％处的Δλ2为11nm、短于60nm，因此，表示形成有光学膜厚实质相同的防反射膜。
图19是表示实施例5中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的一部分的测定位置处的防反射膜的光谱反射特性的图。图19(a)表示在中心P和于径方向上并排的2个以上的测定位置(位置A1、B1)处的光谱反射特性，图19(b)表示在中心P和于圆周方向上并排的2个以上的测定位置(位置B1、B2、B3、B4)处的光谱反射特性。
如图19(a)所示，对于在实施例5中所形成的防反射膜，在径方向上并排的2个以上的测定位置(位置A1、B1)的反射率1.0％处的Δλ1为8nm、短于30nm，另外，Δλ2为11nm、短于60nm，因此，这表示在中心P和于径方向上并排的2个以上的测定位置处，防反射膜的光学膜厚的偏差小。
另外，如图19(b)所示，对于在实施例5中所形成的防反射膜，在圆周方向上并排的2个以上的测定位置(位置B1、B2、B3、B4)的反射率1.0％处的Δλ1为10nm、短于30nm，另外，Δλ2为11nm、短于60nm，因此，这表示在中心P和于圆周方向上并排的2个以上的测定位置处，防反射膜的光学膜厚的偏差小。
(实施例6)
在图20所示的条件(膜构成、成膜条件)下，在图21(a)中所示的形状的凹非球面透镜的凹非球面透镜面(面径球截形长度Z＝2.65mm、凹R(在近轴曲率中心处的曲率半径)＝4.90mm、最大面角度θ＝49.4度)上形成了1层的防反射膜。对于所形成的防反射膜的光谱反射率，与实施例1的情况同样，在透镜面中心位置以及透镜光轴周围的90度间隔的4个地方的各圆周方向的位置处进行测定。在各圆周方向的位置处，分别在面角度为28度的测定位置(以透镜光轴为中心的直径约5.0mm处的位置)以及面角度为42度的测定位置(以透镜光轴为中心的直径约7.6mm处的位置)的2个地方进行了测定。此处，将面角度28度的各测定位置设为A1～A4、将面角度为42度的各测定位置设为B1～B4，分别使位置A1以及B1、位置A2以及B2、位置A3以及B3、位置A4以及B4为同一直径上的位置。
另外，与上述的实施例1同样，在本实施例中，作为相当于在基准波长λ0＝550nm处的光学膜厚系数k的记号，使用表示膜构成的记号x1。对表示膜构成的光学膜厚系数x的数值可适用以下的数值范围。光学膜厚是由折射率n和物理膜厚d的乘积来表示的，具体而言，表示为nd＝k×λ0/4。
x1＝0.70～1.30
另外，在本例中，在利用反应性溅射进行成膜时，将靶材的表面和凹非球面透镜的凹非球面透镜面之间的最大距离L(参考图1)设定为30mm～50mm的范围内的值。另外，将成膜时的输入功率设为3kw，并将成膜速度控制为0.01～2.00nm/sec的范围内。
在图21(b)中，表示所形成的1层构成的防反射膜的各测定位置处的光谱反射特性。这些特性曲线中，在可见光的各波长带宽处特性存在有分布。然而，对于所形成的防反射膜所在透镜面的中心部分以及周边部分处而产生的一定程度的光学特性分布而言，当作为透镜使用时，该光学特性分布并不会导致在实际影像中产生鬼影，表示形成有光学膜厚实质相同的防反射膜。
更具体而言，由图21(b)所示的特性曲线可知，对于在实施例6中所形成的防反射膜，在反射率1.0％处的Δλ1为12nm、短于30nm，因此，这表示形成有光学膜厚实质相同的防反射膜，另外，在反射率1.0％处的Δλ2为38nm、短于60nm，因此，这表示形成有光学膜厚实质相同的防反射膜。
图22是表示实施例6中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的一部分的测定位置处的防反射膜的光谱反射特性的图。图22(a)表示在中心P和于径方向上并排的2个以上的测定位置(位置A1、B1)处的光谱反射特性，图22(b)表示在中心P和于圆周方向上并排的2个以上的测定位置(位置B1、B2、B3、B4)处的光谱反射特性作。
如图22(a)所示，对于在实施例6中所形成的防反射膜，在径方向上并排的2个以上的测定位置(位置A1、B1)的反射率1.0％处的Δλ1为2nm、短于30nm，另外，Δλ2为16nm、短于60nm，因此，这表示在中心P和于径方向上并排的2个以上的测定位置处，防反射膜的光学膜厚的偏差小。
另外，如图22(b)所示，对于在实施例6中所形成的防反射膜，在圆周方向上并排的2个以上的测定位置(位置B1、B2、B3、B4)的反射率1.0％处的Δλ1为11nm、短于30nm，另外，Δλ2为30nm、短于60nm，因此，这表示在中心P和于圆周方向上并排的2个以上的测定位置处，防反射膜的光学膜厚的偏差小。
(比较例1)
为了与本发明的一个实施方式中的实施例1～6进行比较，在图23所示的条件(膜构成、成膜条件)下，利用蒸镀法而在凹非球面透镜(M-TAFD305，SiO2单层)的凹非球面透镜面(面径球截形长度Z＝2.62mm、凹R(近轴曲率中心处的曲率半径)＝7.41mm、最大面角度θ＝51.7度)上形成了由1层构成的防反射膜。对于所形成的防反射膜的光谱反射率，与实施例6的情况同样，在透镜面中心位置以及透镜光轴周围的90度间隔的4个地方的各圆周方向的位置处进行测定。在各圆周方向的测定位置处，分别在面角度为28度的测定位置(以透镜光轴为中心的直径约6.8mm处的位置)以及面角度为42度的测定位置(以透镜光轴为中心的直径约9.6mm处的位置)这2个地方进行了测定。此处，将面角度28度的各测定位置设为A1～A4、将面角度为42度的各测定位置设为B1～B4，分别使位置A1以及B1、位置A2以及B2、位置A3以及B3、位置A4以及B4为同一直径上的位置。
另外，表示膜构成的光学膜厚系数x1的数值可适用以下的数值范围。光学膜厚nd按照与上述实施例相同的方式表示。
x1＝0.70～1.30
在图24(b)中，表示所形成的防反射膜的各测定位置处的光谱反射特性。由这些特性曲线可知，在透镜面中心、透镜面的周边部以及它们之间的透镜面位置处，特性相互有大幅度的背离。
比较例1是为与实施例6进行比较。对于实施例6和比较例1而言，在基材的构成材料、防反射膜由1层(SiO2)形成的各方面上共通，但膜的形成方法不同。
更具体而言，由图24(b)所示的特性曲线可知，对于在比较例1中所形成的防反射膜，反射率1.0％处的Δλ1为108nm、大于30nm，并且，反射率1.0％处的Δλ2为117nm、大于60nm，因此，作为透镜来使用时，产生了鬼影。即，可以说光学膜厚并非为实质相同。相比与此，在通过本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法而在透镜面上形成了防反射膜的实施例6中，防反射膜的反射率1.0％处的Δλ1为12nm，另外，反射率1.0％处的Δλ2为38nm，从而形成有光学膜厚为实质相同的防反射膜，能够确认到通过本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法来形成防反射膜的优点。
图25是表示比较例1中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的一部分的测定位置处的防反射膜的光谱反射特性的图。图25(a)表示在中心P和于径方向上并排的2个以上的测定位置(位置A1、B1)处的光谱反射特性，图25(b)表示在中心P和于圆周方向上并排的2个以上的测定位置(位置B1、B2、B3、B4)处的光谱反射特性。
如图25(a)所示，对于在比较例1中所形成的防反射膜，在径方向上并排的2个以上的测定位置(位置A1、B1)的反射率1.0％处的Δλ1为70nm、大于30nm，另外，Δλ2为75nm、大于60nm，因此，这表示在中心P和于径方向上并排的2个以上的测定位置处，防反射膜的光学膜厚的偏差大。相比与此，在通过本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法而在透镜面上形成了防反射膜的实施例6中，在径方向上并排的2个以上的测定位置处的防反射膜的在反射率1.0％处的Δλ1为2nm，另外，在反射率1.0％处的Δλ2为16nm，从而形成有光学膜厚为实质相同的防反射膜，能够确认到通过本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法来形成防反射膜的优点。
另外，如图25(b)所示，对于在比较例1中所形成的防反射膜，在圆周方向上并排的2个以上的测定位置(位置B1、B2、B3、B4)的反射率1.0％处的Δλ1为108nm、大于30nm，另外，Δλ2为117nm、大于60nm，因此，这表示在中心P和于圆周方向上并排的2个以上的测定位置处，防反射膜的光学膜厚的偏差大。相比与此，在通过本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法而在透镜面上形成了防反射膜的实施例6中，在圆周方向上并排的2个以上的测定位置处的防反射膜的反射率1.0％处的Δλ1为11nm，另外，在反射率1.0％处的Δλ2为30nm，而形成有光学膜厚为实质相同的防反射膜，能够确认到通过本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法来形成防反射膜的优点。
如上所述，在图25(b)中所示出的那样，利用蒸镀法无法形成光学膜厚为实质相同的防反射膜，但是，若根据本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法，则能够形成光学膜厚为实质相同的防反射膜。
(比较例2)
在图26所示的条件(膜构成、成膜条件)下，利用溅射法在图27(a)中所示的凹非球面透镜(M-TAFD305，SiO2单层)的凹非球面透镜面(面径球截形长度Z＝2.5mm、凹R(近轴曲率中心处的曲率半径)＝4.92mm、最大面角度θ＝51.8度)上形成了1层的防反射膜。对于所形成的防反射膜的光谱反射率，与实施例6的情况同样，在透镜面中心位置以及透镜光轴周围的90度间隔的4个地方的各圆周方向的位置处进行测定。在各圆周方向的测定位置处，分别在面角度为28度的测定位置(以透镜光轴为中心的直径约4.5mm处的位置)以及面角度为42度的测定位置(以透镜光轴为中心的直径约6.6mm处的位置)这2个地方进行了测定。此处，将面角度28度的各测定位置设为A1～A4、将面角度为42度的各测定位置设为B1～B4，分别使位置A1以及B1、位置A2以及B2、位置A3以及B3、位置A4以及B4为同一直径上的位置。
另外，表示膜构成的光学膜厚系数x1的数值可适用以下的数值范围。光学膜厚nd是按照与上述实施例、比较例1同样的方式来表示的。
x1＝0.70～1.30
在图27(b)中，表示所形成的防反射膜的各测定位置处的光谱反射特性。由这些特性曲线可知，在透镜面中心、透镜面的周边部以及它们之间的透镜面位置处，特性相互有大幅度的背离。
更具体而言，由图27(b)所示的特性曲线可知，对于在比较例2中所形成的防反射膜，反射率1.0％处的Δλ1并不存在。另外，反射率1.0％处的Δλ2也同样不存在。即，在比较例2中，虽是利用溅射法而形成防反射膜，但是，由图27(b)中所示的特性曲线可知，即使是中心P处的光谱反射特性也无法形成为所期望的值。由上述内容可知，比较例2表示在各测定位置处光学膜厚明显不同的情况(不会为实质相同)。
相比与此，在通过本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法而在透镜面上形成了防反射膜的实施例6中，防反射膜的反射率1.0％处的Δλ1为12nm，另外，在反射率1.0％处的Δλ2为38nm，从而形成有光学膜厚为实质相同的防反射膜，能够确认到通过本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法来形成防反射膜的优点。
比较例2是为与实施例6进行比较。对于实施例6和比较例1而言，在基材的构成材料、防反射膜由1层(SiO2)所形成的各点上相通，但是膜的形成方法不同。
图28是表示比较例2中的被成膜对象的光学透镜的透镜面的一部分的测定位置处的防反射膜的光谱反射特性的图。图28(a)表示在中心P和于径方向上并排的2个以上的测定位置(位置A1、B1)处的光谱反射特性，图28(b)表示在中心P和于圆周方向上并排的2个以上的测定位置(位置B1、B2、B3、B4)处的光谱反射特性。
如图28(a)所示，对于在比较例2中所形成的防反射膜，根据图28(a)可以得知，在径方向上并排的2个以上的测定位置(位置A1、B1)的反射率1.0％处的Δλ1明显大于30nm，另外，根据图28(a)可以得知，Δλ2明显大于55nm，这表示在中心P和于径方向上并排的2个以上的测定位置处，防反射膜的光学膜厚的偏差大。相比与此，在通过本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法而在透镜面上形成了防反射膜的实施例6中，在径方向上并排的2个以上的测定位置处的防反射膜的反射率1.0％处的Δλ1为2nm，另外，在反射率1.0％处的Δλ2为16nm，从而形成有光学膜厚为实质相同的防反射膜，能够确认到通过本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法来形成防反射膜的优点。
另外，如图28(b)所示，对于在比较例2中所形成的防反射膜，根据图28(b)可以得知，在圆周方向上并排的2个以上的测定位置(位置B1、B2、B3、B4)的反射率1.0％处的Δλ1明显大于30nm，另外，根据图28(b)可以得知，Δλ2明显大于60nm，因此，这表示在中心P和于圆周方向上并排的2个以上的测定位置处，防反射膜的光学膜厚的偏差大。相比与此，在通过本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法而在同一形状的透镜面上形成了防反射膜的实施例6中，在圆周方向上并排的2个以上的测定位置处的防反射膜的反射率1.0％处的Δλ1为11nm，另外，在反射率1.0％处的Δλ2为30nm，从而形成有光学膜厚为实质相同的防反射膜，能够确认到通过本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法来形成防反射膜的优点。
另外，在比较例2的图27(b)、图28(a)以及图28(b)中，由于中心P的光谱反射特性与反射率1.0％并不具有交点，因此，Δλ1以及Δλ2未在图中示出。
如上所述，利用现有的溅射法无法形成光学膜厚为实质相同的防反射膜，但是，若根据本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法，则能够形成光学膜厚为实质相同的防反射膜。
最后，使用附图等对本发明的一个实施方式进行总结。
本发明的一个实施方式的光学透镜3具备形成为曲面状的非球面透镜面3a、和形成在非球面透镜面3a上的防反射膜14。非球面透镜面3a具备包含非球面透镜面3a的中心P的第1部位、和从第1部位分离的第2部位。第1部位上的防反射膜14的光学膜厚、和第2部位上的防反射膜14的光学膜厚实质相同。
此处，所谓在第1部位上的防反射膜14的光学膜厚和在第2部位上的防反射膜14的光学膜厚实质性相同、即光学膜厚(nd)实质性相同，意味着光的干涉相同，是指在第1部位上的防反射膜14和第2部位上的防反射膜14的反射率、折射率、透过率等光学特性实质性相同。换言之，只要为在作为透镜使用时于实际像中不会产生鬼影的程度的光学特性分布，则可以说光学膜厚实质性相同。另外，也可以说，即使将第1部位上的防反射膜14和第2部位上的防反射膜14交换，光学特性也实质性相同。
另外，第2部位例如是可设为光学透镜3的曲面状表面的面角度变大的部位，但是，例如也可为面角度为25度以上的部位、也可以为如面角度为28度以上、30度以上、40度以上、48度以上、50度以上那样的任意的面角度的部位。第2部位只要为当作为光学透镜3时优选与第1部位为实质性相同的部位即可。需要说明的是，光学透镜3中，可以使任一面角度的部位均为与第1部位的光学薄膜的光学膜厚实质性相同。
优选的是，在光学透镜3中，光谱反射特性满足规定的反射率，形成在第1部位(中心P)上的防反射膜14的最短波长侧的波长、和形成在第2部位上的防反射膜14的最短波长侧的波长的第1波长差(Δλ1)为50nm以下，或者，形成在第1部位(中心P)上的防反射膜14的最长波长侧的波长、和形成在第2部位上的防反射膜14的最长波长侧的波长的第2波长差(Δλ2)为100nm以下。
进而，优选的是，在光学透镜3中，在紫外区域到近红外区域的光谱反射特性中满足反射率1.0％的情况下，第1波长差(Δλ1)为30nm以下，或者，第2波长差(Δλ2)为60nm以下。
另外，优选的是，在光学透镜3中，第2部位存在有2个以上，2个以上的第2部位包含配置在非球面透镜3a的径方向上的2个以上的部位(例如，分别具有位置A1～A4的4个部位)，对于每个第2部位，第2波长差(Δλ2)为60nm以下。
另外，优选的是，在光学透镜3中，第2部位存在有2个以上，2个以上的第2部位包含配置在非球面透镜3a的圆周方向上的2个以上的部位(例如分别包含位置A1、B1、C1的3个部位)，对于每个第2部位，第2波长差(Δλ2)为60nm以下。
另外，优选的是，在光学透镜3中，防反射膜14如图20所示那样为单层膜，并在光学透镜3的表面上由氧化硅而形成。
另外，优选的是，在光学透镜3中，防反射膜14如图5、图8、图11、图14或图17中所示那样为多层膜。
另外，进一步优选的是，在光学透镜3中，如图5、图8、图11、图14或图17所示的那样，防反射膜14为通过在光学透镜3的表面上对由氧化硅所形成的层和由氧化铌所形成的层进行交替层积而得到的多层膜。
另外，进而，在其它的情况下，可掌握下述内容。本发明的一个实施方式的反应性溅射装置1具有处理室2，其为在处理室2内将防反射膜14形成于具有非球面透镜面3a的光学透镜3的装置。反应性溅射装置1具有：将处理室2内的空气排出的排气机构11、和向保持为真空状态的处理室2内供给惰性气体的惰性气体供给机构12、和向保持为真空状态的处理室2内而供给活性气体的活性气体供给机构13。另外，反应性溅射装置1具有：设置在处理室2内且用于配置光学透镜3的工件支持器4、和在处理室2内与工件支持器4相向配置的靶材5。另外，反应性溅射装置1具有：对靶材5施加电压以使靶材5的颗粒射出的电源7、和设置在处理室2内且能够将特定空间8包围的遮蔽部9，该特定空间8是作为处理室2内的空间的一部分并且作为靶材5和工件支持器4之间的空间。
优选的是，在反应性溅射装置1中，遮蔽部9的最下部的位置与配置在工件支持器4的光学透镜3的最高的位置相同，或是较其更低。
另外，优选的是，在反应性溅射装置1中，非球面透镜面3a具有凹面形状。在反应性溅射装置1中，工件支持器4以及靶材5是按照在将光学透镜3配置于工件支持器4上的状态下，将透镜面表面的面直径D除以凹面形状中的球截形长度Z并且进而除以从靶材5表面到凹面形状的最远的位置处为止的距离L之后的值为0.010～10的范围的方式来进行配置。即，工件支持器4以及靶材5配置在由D/Z/L所算出的值的范围内。另外，优选的是，反应性溅射装置1进一步具备进行第1变更和第2变更中的至少一方的位置变更部15。第1变更中，将遮蔽部9的相对于工件支持器4的相对性位置从包围特定空间8的第1位置变更至工件支持器4和遮蔽部9相较于第1位置进一步分离的第2位置。第2变更中，将相对性位置从第2位置变更至第1位置。
另外，进而，在其它的情况下，可掌握下述内容。本发明的一个实施方式的光学薄膜形成方法为在具有非球面透镜面3a的光学透镜3上形成防反射膜14的防反射膜形成方法。防反射膜形成方法具有将光学透镜3配置在处理室2内的工件支持器4上的配置工序、和在将光学透镜3配置在处理室2内的状态下对处理室2内进行真空排气的排气工序。另外，防反射膜形成方法具有在进行了真空排气后向处理室2内供给活性气体以及惰性气体的气体供给工序、和通过向与工件支持器4相向配置的靶材5施加电压而使惰性气体与靶材5发生碰撞由此从靶材5释放出靶材5的颗粒的溅射工序。另外，防反射膜形成方法具有在将特定空间8利用遮蔽部9进行包围的状态下，使通过溅射工序得到的靶材的颗粒或与活性气体进行了反应的颗粒堆积于光学透镜3的曲面状表面上的光学薄膜形成工序。
另外，优选的是，在防反射膜形成方法中，于光学薄膜形成工序中，光学透镜3配置在克努森数小于0.3的区域中，所述克努森数是由特定空间8中的根据靶材颗粒的平均自由程和遮蔽部9的内侧面的距离之比所求出的。
另外，优选的是，在防反射膜形成方法中，按照光学透镜3的非球面透镜面3a位于为粘性流状态的粘性流区域内的方式，相对于靶材5来配置工件支持器4。
另外，在其它的情况下，可掌握下述内容。对于本发明的一个实施方式的光学透镜3而言，在光学薄膜的光谱反射率的规定的反射率或光学薄膜的光谱透过率的规定的透过率下，相对于第1部位上的最短波长侧的波长，第2部位上的最短波长侧的波长差为±50nm以下，或者，在光谱反射率的规定的反射率或者光谱透过率的规定的透过率下，相对于第1部位上的最长波长侧的波长，第2部位上的最长波长侧的波长差为±100nm以下。另外，进而，在其它的情况下，可掌握下述内容。本发明的一个实施方式的光学元件(光学透镜3)具备被形成为曲面状的曲面状表面、和形成在曲面状表面上的光学薄膜。曲面状表面具有包含曲面状表面的中心的第1部位、和从第1部位分离且以同一直线状并排设置的2个以上的第2部位，在光学薄膜的光谱反射率的规定的反射率或者光学薄膜的光谱透过率的规定的透过率下，于最短波长侧的波长处，在2个以上的第2部位上为最短波长的第1波长、和在2个以上的第2部位上为最长波长的第2波长的波长差为30nm以下，或者，在光学薄膜的光谱反射率的规定的反射率或者光学薄膜的光谱透过率的规定的透过率下，于最长波长侧的波长处，在2个以上的第2部位上为最短波长的第3波长、和在2个以上的第2部位上为最长波长的第4波长的波长差为60nm以下。
另外，进而，在其它的情况下，可掌握下述内容。本发明的一个实施方式的光学元件(光学透镜3)具备形成为曲面状的曲面状表面、和形成在曲面状表面上的光学薄膜。曲面状表面具有包含曲面状表面的中心的第1部位、和从第1部位分离并且以同一圆周状并排设置的2个以上的第2部位，在光学薄膜的光谱反射率的规定的反射率或者光学薄膜的光谱透过率的规定的透过率下，于最短波长侧的波长处，在2个以上的第2部位上为最短波长的第1波长、和在2个以上的第2部位上为最长波长的第2波长的波长差为30nm以下，或者，在光学薄膜的光谱反射率的规定的反射率或者光学薄膜的光谱透过率的规定的透过率下，于最长波长侧的波长处，在2个以上的第2部位上为最短波长的第3波长、和在2个以上的第2部位上为最长波长的第4波长的波长差为60nm以下。
以上，虽是针对本发明的一个实施方式、数个实施例以及比较例进行了说明，但是，这些仅为用于说明本发明的例示，本发明的范围并非仅限于这些内容。即，本发明也可通过其它的各种方式来实施。例如，曲面状也可为自由曲面状。被成膜材不限于光学元件。光学元件不限于光学透镜3。另外，作为被成膜材，虽是针对对于1个被成膜材而为1个凹状透镜面以及在透镜面的外周处形成有凸面的方式进行了说明，但是，也可使用对于1个被成膜材而形成有2个以上的凹状透镜面并且以凸面将各透镜面间连接的形状的被成膜材。另外，作为被成膜对象的面并不限于凹状表面，也可将由曲面和平面构成的表面或者由2个以上的平面构成的面作为对象，无论被成膜面为曲面还是为平面，均能够形成光学膜厚实质相同的光学薄膜。
另外，虽是针对在粘性流区域内配置透镜并形成防反射膜的方式进行了说明，但并不限于此，也可为在中间流区域处配置透镜然后形成防反射膜，此时，只要将克努森数设定为0.01～0.3的范围内即可。
另外，当被成膜材为凸状透镜的情况下，遮蔽部的最下部的位置可按照与配置在配置部上的凸状透镜的至少透镜面的最低的位置相同、或较其更低的方式进行配置。另外，在本发明的一个实施方式中，虽是以光谱反射率为例来进行说明，但并不限于此。例如，将与反射率为正反两面的关系的透过率作为指标，光谱透过率也可适用本发明。
另外，作为光学薄膜，可设为单层以及多层膜，在多层膜的情况下，可以为5层、10层、数十层、100层以上。
另外，除了透镜以外，例如曲面型反射镜(反射型光学元件)、曲面型滤镜、阵列状光学元件(透镜阵列、棱镜阵列)、取景器元件、折射型光学元件、菲涅尔透镜等被成膜材也能够适用本发明。
符号说明
1：反应性溅射装置
2：处理室
3：光学透镜
3a：透镜面
3b：外周缘
3c：凸面
4：工件支持器
4a：工件设置面
5：靶材
5a：靶材表面
6：溅射电极
7：电源
8：空间
9：遮蔽部
11：排气机构
12：惰性气体供给机构
13：活性气体供给机构
14：防反射膜
L：靶材表面和透镜面之间的最大距离

Claims (14)

1.一种光学元件，其中，
该光学元件具备形成为曲面状的曲面状表面、和形成于所述曲面状表面上的光学薄膜，
所述曲面状表面具有包含所述曲面状表面的中心的第1部位、和与所述第1部位分离的第2部位，
所述第1部位上的光学薄膜的光学膜厚与所述第2部位上的光学薄膜的光学膜厚实质相同。
2.如权利要求1所述的光学元件，其中，
在所述光学薄膜的光谱反射率的规定的反射率或所述光学薄膜的光谱透过率的规定的透过率下，所述第1部位上的最短波长侧的波长和所述第2部位上的最短波长侧的波长的第1波长差为50nm以下，
或者，在所述光学薄膜的光谱反射率的规定的反射率或所述光学薄膜的光谱透过率的规定的透过率下，所述第1部位上的最长波长侧的波长和所述第2部位上的最长波长侧的波长的第2波长差为100nm以下。
3.如权利要求2所述的光学元件，其中，
所述光学薄膜为防反射膜，
在紫外区域到近红外区域的光谱反射特性中满足光谱反射率1.0％的情况下，
所述第1波长差为30nm以下，或者，
所述第2波长差为60nm以下。
4.如权利要求2或3所述的光学元件，其中，
所述第2部位存在有2个以上，
2个以上的所述第2部位分别配置在所述曲面状表面的径方向上，
对于每个所述2个以上的第2部位，所述第2波长差为60nm以下。
5.如权利要求2～4任一项所述的光学元件，其中，
所述第2部位存在有2个以上，
2个以上的所述第2部位分别配置在所述曲面状表面的圆周方向上，
对于每个所述2个以上的第2部位，所述第2波长差为60nm以下。
6.如权利要求1～5任一项所述的光学元件，其中，
所述光学薄膜为单层膜，
所述单层膜为在所述光学元件的表面上由氧化硅所形成的层。
7.如权利要求1～5任一项所述的光学元件，其中，所述光学薄膜为多层膜。
8.如权利要求7所述的光学元件，其中，
所述光学薄膜为在所述光学元件的表面上将由氧化硅形成的层和由氧化铌形成的层交替地层积而得到的多层膜。
9.一种光学薄膜形成装置，其是具有处理室的光学薄膜形成装置，并且在所述处理室中将光学薄膜形成于具有曲面状表面的被成膜材上，其中，
该光学薄膜形成装置具备：
排气部，其用于将所述处理室内的空气排出；和
气体供给部，其用于向保持为真空状态的所述处理室内供给活性气体以及惰性气体；和
配置部，其设置在所述处理室内、并且用于配置所述被成膜材；和
靶材，其在所述处理室内与所述配置部相向地配置；和
电源，其用于向所述靶材施加电压以使所述靶材的颗粒射出；和
遮蔽部，其设置在所述处理室内、并且用于将特定空间包围，该特定空间为所述处理室内的空间的一部分、并且为所述靶材和所述配置部之间的空间。
10.如权利要求9所述的光学薄膜形成装置，其中，
所述遮蔽部的最下部的位置与配置在所述配置部的所述被成膜材的最高的位置相同、或所述遮蔽部的最下部的位置低于配置在所述配置部的所述被成膜材的最高的位置。
11.如权利要求9或10所述的光学薄膜形成装置，其中，
所述被成膜材为光学元件，
所述曲面状表面具有凹面形状，
在将所述光学元件配置于所述配置部上的状态下，按照如下方式配置着所述配置部以及所述靶材：将所述曲面状表面的面径除以所述凹面形状中的球截形长度，所得到的值再除以从所述靶材表面起到所述凹面形状的最远的位置为止的距离后的值为0.010～10的范围。
12.如权利要求9～11任一项所述的光学薄膜形成装置，其中，
所述光学薄膜形成装置进一步具备用于进行第1变更和第2变更中的至少一者的位置变更部，
所述第1变更中，将所述遮蔽部相对于所述配置部的相对性位置从包围所述特定空间的第1位置变更至与所述第1位置相比所述配置部和所述遮蔽部分开的第2位置，
所述第2变更中，将所述相对性位置从所述第2位置变更至所述第1位置。
13.一种光学薄膜形成方法，其是在具有曲面状表面的被成膜材上形成光学薄膜的光学薄膜形成方法，其中，
该光学薄膜形成方法具有下述工序：
配置工序，其中，将所述被成膜材配置在处理室内的配置部上；和
排气工序，其中，在将所述被成膜材配置于所述处理室内的状态下，对所述处理室内进行真空排气；和
气体供给工序，其中，在进行真空排气后，向所述处理室内供给活性气体以及惰性气体；和
溅射工序，其中，通过对与所述配置部相向配置的靶材施加电压，由此所述惰性气体与所述靶材碰撞而从所述靶材放出所述靶材的颗粒；和
光学薄膜形成工序，其中，在利用遮蔽部将作为所述处理室内的空间的一部分并且为所述靶材和所述配置部之间的空间的特定空间包围的状态下，使由所述溅射工序得到的所述靶材的颗粒或与所述活性气体进行了反应的所述颗粒堆积于所述被成膜材的所述曲面状表面上。
14.如权利要求13所述的光学薄膜形成方法，其中，
在所述光学薄膜形成工序中，所述被成膜材配置在克努森数为小于0.3的区域中，该克努森数是根据所述特定空间中的所述靶材的颗粒的平均自由程和所述遮蔽部的内侧面的距离之比求出的。
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