JP2013147752A - 光学素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第1の観点による光学素子(OE)は、基板を真空チャンバー内に配設し、基板保持部が有する複数の保持枠に基板を保持させ、基板を中央部から周辺部にかけて均一に加熱し、中央部から周辺部にかけて基板を均一に加熱している状態において蒸着源から蒸着材料を放出し、基板に蒸着材料を蒸着する光学薄膜成膜方法によって成膜された光学薄膜を含む光学素子である。そして光学薄膜の光学膜厚ndは、光学素子の中央部から周辺部の表面にかけて形成され、周辺部の光学膜厚ndと中央部の光学膜厚ndとが、均一である。なお、光学膜厚ndは、屈折率n×物理的膜厚dである。
【選択図】図10
Description
これまで物理的膜厚dを均一することしかできなかったが、この構成により基板の温度を均一にして屈折率nも均一にすることができる。このため、光学膜厚ndを基板の中央部から周辺部にかけて均一にすることができる。
図1は光学薄膜成膜装置10を示す概略断面図である。
本実施形態に係る光学薄膜成膜装置10は、図1に示すように、蒸着チャンバー12内の底部側でかつ中心から偏った位置に配設された2つの第1蒸着源17及び第2蒸着源18と、ガラス又は水晶などの光学素子OEを保持する基板保持部である蒸着ドーム19とを備えている。蒸着チャンバー12は10−4Pa程度まで真空にすることができる。第1蒸着源17は例えばTiO2を含み、電子ビームが照射されることでTiO2が蒸発する。また第2蒸着源18は例えばSiO2を含み、電子ビームが照射されることでSiO2が蒸発する。
次に、本実施形態に係る光学薄膜成膜装置10により40層の光学薄膜を有する光学フィルタを成膜する成膜方法について説明する。図4は、光学フィルタを成膜するフローチャートである。
ステップS11において、光学薄膜成膜方法は、図4に示すように、光学素子OEを保持枠33に取り付け、さらにその光学素子OEを保持した保持枠33を蒸着ドーム19に装着する。
ステップS13において、駆動モータ26により蒸着ドーム19を所定の速度で回転させる。
ステップS16では、光学素子OEの第1層目に第1蒸着源17を蒸着させる際には、第1シャッター21を閉状態から開状態にして所定時間経過後に再び閉状態にする。これにより第1層目の蒸着層が形成される。そしてステップS17に進む。
ステップS18では、光学素子OEの第2層目に第2蒸着源18を蒸着させるため、第2シャッター22を閉状態から開状態にして所定時間経過後に再び閉状態にする。これにより第2層目の蒸着層が形成される。そしてステップS17に進む。ステップS16とステップS18とを交互に繰り返すことにより、40層の光学薄膜を有する光学フィルタを形成する。
光学素子OEの性能を決める光学膜厚ndは、屈折率n×物理的膜厚dで示される。物理的膜厚dが一定であっても屈折率nが下がってしまうと光学膜厚ndが下がってしまう。例えば、赤外線カットフィルタにおいて光学膜厚ndが下がってしまうと、赤外線カットの波長領域が下がることになる。
グラフから理解できるように温度が上がれば同じ波長においてTiO2の屈折率nが上がっている。このため発明者は、光学素子OEの周辺部の温度が中央部の温度と同じようにすれば光学膜厚ndは一定になることを見出した。単に、光学薄膜成膜装置10内で加熱ヒータ24の温度を上げるだけでは光学素子OEの中央部も温度を上げてしまうため、以下に示す実施例では、光学素子OEの周辺部の温度と中央部の温度とを同じように、又は周辺部の温度を中央部の温度より高くなるようにした。
実施例3及び実施例4によると、赤外線カットフィルタの周辺部が中央部よりも赤外線カットフィルタの波長が高いフィルタを製造することができた。このような赤外線カットフィルタはレンズなどを介して入射する光束を受光する際には、有効な赤外線カットフィルタとして使用することができる。
凸レンズ41を通った光束は、周辺部で大きく屈折され中央部で小さく屈折される。光学フィルタ43は入射する光束が垂直入射でない場合、光束の入射角度に比例して短波長側にシフトする。このため、光学フィルタ43を図11の右図に示すように周辺部が中央部よりも波長が長いフィルタに形成しておけば、光電変換部45に入射する光束は中央部から周辺部まで同じ波長が入射することになる。つまり、光電変換部45は中央部と周辺部とで同じ色再現性を実現できる。
12 … 蒸着チャンバー
17 … 第1蒸着源
18 … 第2蒸着源
19 … 蒸着ドーム
21 … 第1シャッター
22 … 第2シャッター
24 … 加熱ヒータ
26 … 駆動モータ
27 … 第1拡散板
28 … 第2拡散板
31 … 矩形開口部
33 … 保持枠(33A … 第1保持枠,33B … 第2保持枠)
35 … 第1孔
36 … 第2孔
37 … 電熱ヒータ(37A … コード)
39 … 保熱カバー(39A … 孔部)
41 … 凸レンズ
45 … 光電変換部
43 … 光学フィルタ
OE … 光学素子
nd … 光学膜厚
n … 屈折率
d … 物理的膜厚
Claims (1)
- 基板を真空チャンバー内に配設し、基板保持部が有する複数の保持枠に前記基板を保持させ、前記基板を中央部から周辺部にかけて均一に加熱し、前記中央部から前記周辺部にかけて前記基板を均一に加熱している状態において蒸着源から蒸着材料を放出し、前記基板に前記蒸着材料を蒸着する光学薄膜成膜方法によって成膜された光学薄膜を含む光学素子であって、
前記光学薄膜の光学膜厚ndは、前記光学素子の前記中央部から前記周辺部の表面にかけて形成され、前記周辺部の前記光学膜厚ndが前記中央部の前記光学膜厚ndよりも大きい光学素子。
なお、光学膜厚ndは、屈折率n×物理的膜厚dである。
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