JPH05134115A

JPH05134115A - 複屈折部材

Info

Publication number: JPH05134115A
Application number: JP29434691A
Authority: JP
Inventors: Toshimichi Nasukawa; 利通名須川; Kazuhiro Umeki; 和博梅木
Original assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Current assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Priority date: 1991-11-11
Filing date: 1991-11-11
Publication date: 1993-05-28

Abstract

(57)【要約】【目的】安価で大きさに制限がなく任意のリターデーシ
ョンを有する複屈折部材を提供する。【構成】被蒸着基板１に金属酸化物からなる蒸着物質を
該基板の法線方向（Ｚ方向）に対して斜め方向から入射
させて蒸着し、被蒸着基板１上に複屈折膜２を形成して
なることを特徴とする。【効果】金属酸化膜を基板に対して斜め蒸着し、斜め蒸
着時に蒸着膜の膜厚を制御することにより、蒸着膜の複
屈折量を任意に分布させることができる。従って、安価
で大きさに制限がなく任意のリターデーションを有する
新規な複屈折部材（偏光板、位相差板、フィルター等）
を容易かつ良好な精度で製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種光学機器に用いら
れる複屈折板、位相差板等の複屈折部材に関し、特に、
金属酸化物等で光に対して透明な材料を基板に対して斜
め蒸着して蒸着膜を形成してなる複屈折部材で、制御可
能な複屈折量を有する人工的に製作した複屈折媒質から
なる複屈折部材に関する。また、本発明は、基板を回転
または移動させて目的に応じた複屈折量を自由に得るこ
とができるか、あるいはまた、使用光学機器や設計目的
に応じた複屈折量分布を予め基板に持たせて成膜してな
る複屈折部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複屈折の現象は、結晶内の原子の配列に
関係し、例えば熱膨張する割合や電気伝導度、熱伝導度
等の物理的性質が結晶の向きによって異なる性質、すな
わち結晶異方性から起こるものである。これは屈折率が
偏光面の方向によって異なり、屈折率の相違は光が進む
方向に関係して、光の進む速さが変わることを意味して
いる。このような複屈折の性質を有する複屈折部材は、
光に対する異方性を利用して各種の光学部品や光学機器
に用いられる。例えば、各種撮像装置に用いられる光学
的ローパスフィルターや光学式ビデオディスク装置の光
学ピックアップ等に内蔵される波長板や偏光子等はその
代表的なものである。特に波長板は任意のリターデーシ
ョンを有する複屈折板を用いて例えば１／４波長板、１
／８波長板等の偏光面を任意に変調する変調素子として
利用されている。尚、上記リターデーションとは、直交
する各直線偏光間に生じる光路長差のことである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した複屈折を有す
る結晶の典型的なものは水晶や方解石である。従来、高
精度を有する波長板や偏光子等には水晶や方解石を薄く
研摩したものが用いられてきた。しかし、水晶や方解石
を研摩した複屈折板では精度の高い研摩工程を必要と
し、製造コストが非常に高いという問題があり、さら
に、水晶や方解石の大きさに限度があるため、得られる
複屈折板の大きさも限定されてしまい、面積の大きなも
のを得ることは不可能であった。また、結晶板を研摩し
て製作する場合には単に厚さだけコントロールすると位
相差の精度を高くすることが出来難いために、厚さに位
相差のある２枚の結晶板を接合して、接合時に光学軸の
方向を調整して高精度の位相差板を得ていた。しかし、
この方法では、位相差の精度や透過波面の精度が高いも
のが製作できるが、波長や温度によって位相差の誤差を
生じる点で後述のプラスチックを用いたものと同じ欠点
を有している。

【０００４】上述のように高価で大きさに制限の有る水
晶等に代わるものとして、高分子フィルムを延伸して分
子配向させたものが考案されている。この高分子フィル
ムによる複屈折板は、高分子フィルムを一定方向に延伸
し、フィルムを構成する分子を特定の方向に配向させて
結晶化し、水晶や方解石と同様に結晶の異方性を持たせ
たものである。このため、製造コストが低減し安価なも
のとなると共に表面積の広い複屈折板を得ることができ
るようになった。しかしながら、高分子フィルムの複屈
折板では、任意のリターデーションを有する複屈折板を
精度良く製造することが非常に困難であると同時に、高
分子材料の劣化により長期使用に耐えないのが現状であ
る。

【０００５】ところで、複屈折を示す結晶を用いて、任
意の位相差や光路変化を行なう方法をバビネ補正器とい
い、これを図５に示した。これは２つの複屈折結晶１
１，１２を光学軸と直交させて楔型に研摩し、図のよう
に配置したものである。この２つの楔型の複屈折結晶１
１，１２は固定されていなくて、マイクロメータヘッド
の様なもので見かけ上の厚さが変化するように動くこと
が可能なように構成されている。この場合には、被検物
体の位相差をマイクロメータ等の送り量からの読みで測
定することが可能となるのが特徴である。一方バビネ補
正器では視野内の位相差が一様ではないために、これを
修正し視野内の位相差が一様でしかも位相差を任意の量
に調節できるように改善した補正器が図６に示すソレイ
ユ補正器である。これは、光学軸を同一の方向にした楔
型の複屈折結晶１４，１５をマイクロメータ等で移動さ
せることにより、その厚みを変化させて一様な位相差板
を形成するものである。しかし、これらの補正器は何れ
も複屈折結晶を高度に研摩し、さらに２個組み合わせて
いるために非常に高価なものとなっている。

【０００６】本発明は、上述した従来の複屈折部材の欠
点を解消するために提案されたものであって、その目的
とするところは、特に基板に対して斜め方向から蒸着す
ることにより、安価で大きさに制限がなく任意のリター
デーションを有する複屈折部材を提供することにある。
また、本発明では、従来は高精度の位相差板を得るのに
必要としていた高価な結晶や高精度の研摩を必要とせ
ず、容易に複屈折量を変更できる安価な位相差板を供給
することを目的とする。上記内容を実現するために、本
発明では、複屈折性を有する物質を蒸着して、基板上で
の蒸着膜厚をある方向に分布させるか、または任意に分
布させることによって、基板上の蒸着膜の複屈折量に分
布を持たせた複屈折量分布蒸着品を提供することを目的
とする。また、場合によっては、反射防止機能を有する
複屈折量分布蒸着品を提供することを目的としているも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の複屈折部材は、被蒸着基板に金属酸化物
からなる蒸着物質を該基板の法線方向に対して斜め方向
から入射させて蒸着し、被蒸着基板上に複屈折膜を形成
してなることを特徴とする。また、請求項２の複屈折部
材は、被蒸着基板に金属酸化物からなる蒸着物質を該基
板の法線方向に対して斜め方向から入射させて蒸着膜を
形成し、被蒸着基板上に複屈折膜を第１工程として成膜
し、その後前記複屈折膜との組み合わせで反射防止効果
を発揮するための蒸着膜を形成する第２工程を実施し、
前記被蒸着基板上に反射防止機能付き蒸着膜を形成して
なることを特徴とする。

【０００８】請求項３の複屈折部材は、請求項１、請求
項２の複屈折部材において、被蒸着基板面において蒸着
膜の膜厚を任意に制御することによって、蒸着膜の複屈
折量を任意に分布させた複屈折量分布蒸着膜を形成して
なることを特徴とする。また、請求項４の複屈折部材
は、請求項１、請求項２記載の複屈折部材において、被
蒸着基板面において蒸着膜の膜厚をある一定の方向に分
布させることによって、基板内の蒸着膜の複屈折量に方
向性を持たせた複屈折量分布蒸着膜を形成してなること
を特徴とする。また、請求項５の複屈折部材は、請求項
１〜４の複屈折部材において、被蒸着基板として平行平
板もしくは曲率を有するレンズを用い、該平行平板もし
くはレンズ上に蒸着膜を形成してなることを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】以下、本発明の構成・動作及び作用について詳
細に説明する。前述した目的を達成するため、本発明は
金属酸化物を蒸着物質として基板の法線方向に対して斜
め方向から入射させて蒸着することを特徴とするもので
ある。金属酸化膜を斜め蒸着して形成した時の複屈折効
果は次のような機構で生じるものと考えられる。即ち、
図１に示すように基板１の法線方向（図中Ｚ方向）に対
して蒸発源３から金属酸化物質を入射角θで蒸着する
と、成膜された蒸着膜２は、図中Ｘ方向の膜の粒子間の
つながりが大きいために密度が高く、屈折率（光の速
度）がＹ方向の屈折率（光の速度）よりも大きく（遅
く）なる。また、この基板に対する蒸着方向が金属酸化
膜結晶（複屈折媒体）の光学軸となる。この場合、上記
蒸着膜２を光がＺ方向に通過する時、光は位相速度の最
も遅い成分の振動方向すなわちＸ方向の直線偏光成分
（光の進相軸）と、それに直角な位相速度の最も速い振
動方向すなわちＹ方向の直線偏光成分（光の遅相軸）に
分かれて進む。この時の各直線偏光の間に生じる光路長
差Γをリターデーションという。

【００１０】ここで、Ｎｘ，ＮｙをそれぞれＸ方向，Ｙ
方向に振動方向を持つ直線偏光成分に対する屈折率、ま
たｄを蒸着膜（複屈折媒体）２の厚さとすると、リター
デーションΓは、次式で表される。 Γ＝(Ｎｘ−Ｎｙ)ｄ・・・(１) 上記リターデーションΓを図２(Ａ)，(Ｂ)で説明する
と、光が上記蒸着膜２を通過した場合（Ｘ方向の光の速
度が遅いために）Ｘ方向の直線偏光成分４の位相とＹ方
向の直線偏光成分５の位相との間に図２(Ｂ)に示すよう
な位相遅れを生じる。この位相遅れを長さ（単位：Å）
で表したのがリターデーションΓである。従って、ある
リターデーションを有する複屈折膜（この場合は金属酸
化膜）２は、ある特定の光の波長に対して１／４波長板
や１／８波長板としての作用をおよぼす。

【００１１】斜め蒸着で得られるこの複屈折効果は、次
のような機構によって生じると考えられている。すなわ
ち、真空蒸着の核成長でいうself-shadow 効果によって
蒸着粒子の成長方向が規制され、粒子間のつながりが入
射面に垂直なＸ方向に較べてＹ方向では生じ難く、この
構造が光の波長に較べて十分小さいために、Ｘ方向の屈折率Ｎｘ＞Ｙ方向の屈折率Ｎｙとなって複屈折が生じると考えられている。また、上記
方法で成膜した偏光板を使用する際は、複屈折膜の光学
軸方向に対して＋４５°方向（すなわち、Ｘ，Ｙ軸のそ
れぞれ４５°の角度）に直線偏光している光を入射させ
ると、Ｎｘ，Ｎｙの光の方向成分（Ｘ，Ｙ方向各々のベ
クトル成分）の差が最も大きくなるため、直線偏光を円
偏光に変換する等の偏光効果は最も大きくなる。

【００１２】斜め蒸着の蒸着角度θは、３０°以上とす
ることにより効果が得られるが、実用的な複屈折板とす
るには４５°以上とすることが望ましく、蒸着材料とし
ては金属酸化膜が最も複屈折効果が大きく、膜強度、耐
環境性等に優れている。この金属酸化物を用いて斜め蒸
着することにより、非常に容易に複屈折板を得ることが
できると共に、大きさや形状を任意のものとすることが
可能となる。更に、任意のリターデーションを持つ複屈
折板を膜厚制御用センサーで制御しながら高精度に製造
することが可能となる。また、被蒸着基板としては、透
明な材料であればよく、ガラス基板やプラスチック基板
上にも成膜できる。

【００１３】本発明による斜め蒸着膜の形成方法として
は、蒸着装置内に基板を配置して、蒸発源方向から飛来
する蒸着材料の蒸着方向に対して上記基板に投影した角
度αが０°〜１０°の蒸着方向になるように上記基板及
び蒸発源の一方を相対的に移動させるか、または、上記
の投影角度を満たすように製作した蒸着用ドーム上に基
板を配置して成膜する（第１斜め蒸着膜を基板上に形成
する）第１工程と、上記第１斜め蒸着膜上にあらかじめ
第１斜め蒸着膜の膜厚と屈折率からシミュレーションし
た反射防止膜を形成する第２工程からなることを特徴と
している。この斜め蒸着膜においては、蒸着材料を入射
させる入射角度は４５°〜８０°であるのが好ましい。
これは、この角度において複屈折効果が大きいからで、
特に７０°が最も好ましい。

【００１４】尚、上記複屈折膜のリターデーションは、
蒸発材料、該蒸発材料の飛来方向と基板表面に対する法
線とのなす角度θ及び膜厚により規定される。また、偏
光効果を十分に引き出すためには、複屈折膜の結晶方向
を規則正しく揃えることが必要で、蒸着膜の蒸着方向に
対して蒸着基板に投影した角度αを、０°〜１０°の精
度で制御する必要がある。この制御を行なわない場合に
は、蒸着基板に投影した角度が大きくなるに従って実際
の使用時には、光の方向に対して結晶方向が揃うように
基板を傾ける必要が生じる。本発明を実施するための蒸
着法としては、公知の真空蒸着法、スパッタ蒸着法、プ
ラズマ蒸着法（特公平１−５３３５１号等）、ＲＦプラ
ズマ蒸着法などを用いて成膜することができる。また、
プラズマ蒸着法で複屈折膜を成膜する場合には、蒸着膜
の蒸着方向に対して蒸着基板に投影した角度αは、０〜
３０°の比較的広い範囲で制御できるので、この方法が
好ましい。

【００１５】

【実施例】以下、具体的な実施例により本発明を説明す
る。図３は本発明の実施例に用いられる蒸着装置の一例
を示すプラズマ蒸着装置の側面図であり、図４は同じく
プラズマ蒸着装置の正面図である。図３、図４に示すプ
ラズマ蒸着装置１０について説明すると、このプラズマ
蒸着装置１０は、図示しない排気ポンプにより内部を真
空に排気されるベルジャー７と、各種蒸着材料を蒸発す
るための蒸発源３と、蒸発源３からの蒸気の方向に対し
て角度を変更可能に設けられる基板取付け部（基板ホル
ダー）８と、ジャマ板６、及び、膜厚制御センサー９、
グリッド２０、熱電子発生用のフィラメント２１等から
構成されている。

【００１６】上記蒸発源３には各種蒸着材料を蒸発させ
るための加熱手段が設けられており（図示せず）、この
加熱手段は、蒸発源の種類によって抵抗加熱、電子ビー
ムやレーザービーム、赤外線等を用いて局部的に加熱し
たりするものである。また、ベルジャー７の内部は、排
気孔２２を介して図示しない排気ポンプと連結されてお
り、排気ポンプによって１／１０⁶Ｔorr以下の真空度に
排気できるようになっている。また、ベルジャー７内に
はガス導入部２３より酸素（Ｏ₂)ガス等の活性ガスや不
活性ガス等の種々のガスを必要に応じて導入できるよう
になっている。また、上記基板ホルダー８の一側面に
は、蒸着物質が蒸着されるガラス基板等の基板１が取り
付けられ、該基板１表面が蒸発源３と角度θをなすよう
に対向されている。

【００１７】さて、図４、図５に示す蒸着装置１０にお
いては、先ず、基板１を基板ホルダー８に取付け、蒸着
材料を蒸発源３にセットした後、ベルジャー７の内部は
図示しない排気ポンプによって１／１０⁶Ｔorr以下の高
真空度に排気される。次に、ベルジャー７内に反応性の
酸素ガス等を導入した後、フィラメット２１に通電して
熱電子を発生させると共に、グリッド−フィラメント
間、グリッド−蒸発源間、グリッド−基板ホルダー間を
所定の電位関係として電界を発生させ、ベルジャー内に
プラズマ空間を形成し、次に、蒸発源３を加熱して蒸発
材料を蒸発させると、蒸発源３から発生した蒸気が真空
中であるために直線的に上昇し、上記基板方向に向けて
直線的に上昇し、基板表面の垂直方向に対して角度θ方
向から、すなわち蒸着入射角θで基板に斜め蒸着され、
付着する。尚、蒸着時の真空度が低く蒸着圧力が高い場
合には、真空蒸着の核成長で言うself-shadow 効果によ
って成長するが、蒸気プラズマ蒸着法の場合には、活性
なプラズマ状態中で正イオンにイオン化された蒸着物質
が、上記電界の作用によって被蒸着基板に高速で衝突す
るために、一般の他の成膜方法に比較して蒸着圧力が高
い場合でもボイドが少ないのが特徴である。

【００１８】次に、具体的な実施例について述べる。［実施例１］上述したプラズマ蒸着装置１０を使用し
て、以下のようにして斜め蒸着膜を形成した。先ず、被
蒸着基板１としてガラス基板を基板ホルダー８に取付
け、蒸着源材料として金属スズ（Ｓｎ）を用い、蒸発源
３に金属スズを入れる。この蒸発源３を加熱手段として
の電子ビームで局部的に加熱して蒸着を行なう。そして
この場合には、基板１表面が蒸発源３と角度θ＝７０°
をなすように対向されている。また、θの角度を７０°
に維持してかつ蒸着膜の蒸着方向に対して蒸着基板１に
投影した角度αを、０°〜１０°の精度で制御してい
る。また、この構成を満たすように全ての被蒸着基板１
は配置されている。また、この時ガラス基板の中心から
片側半分は治具によってマスクされているため、蒸着膜
は付着しないようになっている。

【００１９】以上の条件にベルジャー７内をセットし真
空状態に排気した後、反応性の酸素ガスをベルジャー７
内に導入してプラズマ状態を形成する。この状態中に電
子ビームを使って蒸発源３を加熱し、金属スズを蒸発さ
せ上記基板上の最下部、すなわち最も蒸発源３に近い部
分での酸化スズ膜厚が約１．６μｍの厚みになるように
第１蒸着膜として成膜する。この膜厚の複屈折板はλ／
４波長板として使用できるので、ガラス基板の端部は、
λ／４波長板の性質を有することになる。これに対して
ガラス基板中央部では蒸着膜厚が薄いためにλ／４波長
板よりも小さな位相差効果しか発揮しない。しかし、ガ
ラス基板中央部での蒸着膜厚は、基板の大きさ、蒸着方
法、成膜条件によって変更することができるために、任
意の位相差効果を持たせることができる。次に、治具に
よって上記基板１を回転軸方向に１８０°回転させてマ
スクで覆われていた反対側を同様に蒸着する。さらに、
第２工程として、基板ホルダー８を図４の矢印方向に移
動させて上記第１蒸着膜の上に第２蒸着膜としてＳｉＯ
₂またはＭｇＦ₂を約１９５ｎｍ成膜して反射防止効果を
持たせる。

【００２０】本実施例のように高精度に制御した蒸着角
度で蒸着して酸化スズ複屈折膜を形成することにより、
酸化スズの光学軸に対して４５°方向に光を入射させた
場合には、複屈折板を傾けることなく入射光の偏光が実
現できる。これを応用してレーザー光を使用したプラス
チックレンズ光学系に適用すると、プラスチック内に存
在する複屈折を補正し、プラスチック部品内の複屈折に
よる不具合を解消できる。また、上記基板としては、ガ
ラスまたはプラスチックの平面基板（平行平板）でもよ
いし、レンズ面に成膜しても同じ効果が発揮できること
が特徴である。さらに本実施例では、反射防止膜性能も
備えているので、入射光の光利用効率が向上している。
特に使用光がレーザー光の場合には、表面の反射防止に
よってレーザー光の発振波長やパワーのバラツキが無く
なる効果も併せて発揮できる。尚、基板がプラスチック
の場合には、酸化スズ複屈折膜の成膜前に酸化珪素系の
アンダーコート膜を配置しても良い。また、本実施例に
よれば、蒸着にプラズマ蒸着法を用いているが、他の蒸
着法による酸化スズ膜でも同様の効果が得られた。

【００２１】［実施例２］前述したプラズマ蒸着装置１
０を使用して、以下のようにして斜め蒸着膜を形成し
た。先ず、被蒸着基板１を基板ホルダー８に取付け、蒸
着源材料として酸化スズ（ＳｎＯ₂)を用い、蒸発源３に
酸化スズを入れる。この蒸発源３を加熱手段としての電
子ビームで局部的に加熱して蒸着を行なう。そしてこの
場合には、基板１表面が蒸発源３と角度θ＝７０°をな
すように対向されている。また、θの角度を７０°に維
持してかつ蒸着膜の蒸着方向に対して蒸着基板１に投影
した角度αを、０°〜２０°の精度で制御している。ま
た、この構成を満たすように全ての被蒸着基板１は配置
されている。

【００２２】以上の条件にベルジャー７内をセットし真
空状態に排気した後、反応性の酸素ガスをベルジャー７
内に導入してプラズマ状態を形成する。この状態中に電
子ビームを使って蒸発源３を加熱し酸化スズを蒸発さ
せ、上記基板上に酸化スズ膜を所定の厚みになるように
第１蒸着膜として成膜する。この時、被蒸着基板１にド
ーナツ状基板を用い、専用のマスク治具及び回転機構付
き治具を使用して、ドーナツ状基板の中心を回転軸に一
致させ、蒸着時間と共にドーナツ状基板の回転速度を制
御すると、ドーナツ基板状の膜厚は円周方向に添って比
例かつ連続的に変化した回転型複屈折板（サーキュラウ
エッジ偏光板）となる。また、上記専用治具を回転移動
治具から平行移動治具に変更し平行平板を被蒸着基板１
として横方向あるいは縦方向に移動させると、基板の端
面から他端面まで膜厚を順次連続変化させたスライド型
複屈折板（レクタンギュラーウエッジ偏光板）となる。

【００２３】このように斜め蒸着膜で得られる複屈折板
は、成膜の方法や基板の移動方法等にによって各種複屈
折量分布型の複屈折板を製作できる。しかも、これらの
結晶方向は、ドーナツ状基板の回転中心方向や平行平板
の或る一定方向に揃っているので、実使用時に使用が容
易である。これらの複屈折量分布型の複屈折板は、基板
内の任意の複屈折量が得られる位相差板として使用でき
る。また、上記複屈折量分布型複屈折板で、最も膜厚の
厚い部分の膜厚が約３．２μｍであると、この複屈折板
は、複屈折量が零からλ／２波長板までの連続した複屈
折板（偏光板）として使用できる。また、最も膜厚の厚
い部分の膜厚が約１．６μｍであると、この複屈折板
は、複屈折量が零からλ／４波長板までの連続した複屈
折板（偏光板）として使用できる。

【００２４】本実施例においては、蒸発源材料として酸
化スズを使用しているために、蒸着時の圧力の制御が容
易で、蒸発物質の直進性が良く複屈折効果がより大きく
なると共に蒸着速度が非常に大きくて良く、生産効率が
高く安価に製造できるのが特徴である。尚、本実施例で
は、蒸着法としてプラズマ蒸着法を用いているが、他の
蒸着法による酸化スズ膜でも同様の効果が得られた。さ
て、斜め蒸着法により複屈折膜を第１蒸着膜として成膜
した後、さらに、第２工程として、基板ホルダー８を移
動させて上記第１蒸着膜の上に第２蒸着膜としてＳｉＯ
₂またはＭｇＦ₂を約１９５ｎｍ成膜して反射防止効果を
持たせても良い。このように、反射防止膜性能をも備え
た場合には、入射光の光利用効率が向上される。尚、基
板がプラスチックの場合には、酸化スズ複屈折膜の成膜
前に酸化珪素系のアンダーコート膜を配置しても良い。
また上記基板は、ガラスまたはプラスチックの平面基板
でも良いし、レンズ面に成膜しても同じ効果が発揮でき
る。

【００２５】［実施例３］前述したプラズマ蒸着装置１
０を使用して、以下のようにして斜め蒸着膜を形成し
た。先ず、被蒸着基板１を基板ホルダー８に取付け、蒸
着源材料として五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）を用い、蒸
発源３に五酸化タンタルを入れる。この蒸発源３を加熱
手段としての電子ビームで局部的に加熱して蒸着を行な
う。そしてこの場合には、基板１表面が蒸発源３と角度
θ＝７０°をなすように対向されている。また、θの角
度を７０°に維持してかつ蒸着膜の蒸着方向に対して蒸
着基板１に投影した角度αを、０°〜２０°の精度で制
御している。また、この構成を満たすように全ての被蒸
着基板１は配置されている。

【００２６】以上の条件にベルジャー７内をセットし真
空状態に排気した後、反応性の酸素ガスをベルジャー７
内に導入してプラズマ状態を形成する。この状態中に電
子ビームを使って蒸発源３を加熱し五酸化タンタルを蒸
発させ、上記基板上に五酸化タンタル膜を所定の厚みに
なるように第１蒸着膜として成膜する。この時、被蒸着
基板１にドーナツ状基板を用い、専用のマスク治具及び
回転機構付き治具を使用して、ドーナツ状基板の中心を
回転軸に一致させ、蒸着時間と共にドーナツ状基板の回
転速度を段階的に制御すると、ドーナツ基板状の膜厚は
円周方向に添って段階的に変化した回転型ステップ複屈
折板（偏光板）となる。また、上記専用治具を回転移動
治具から平行移動治具に変更し平行平板を被蒸着基板１
として横方向あるいは縦方向に移動させると、基板の端
面から他端面まで膜厚を段階的に変化させたスライド型
ステップ複屈折板（偏光板）となる。

【００２７】このように斜め蒸着膜で得られる複屈折板
は、成膜の方法や基板の移動方法等によって各種複屈折
量分布型の複屈折板を製作できる。しかも、これらの結
晶方向は、ドーナツ状基板の回転中心方向や平行平板の
或る一定方向に揃っているので、実使用時に使用が容易
である。これらの複屈折量分布型複屈折板（偏光板）
は、基板内の任意の複屈折量が得られる位相差板として
使用できる。また、上記複屈折量分布型複屈折板で、最
も膜厚の厚い部分の膜厚が約３．０μｍであると、この
複屈折板は、複屈折量がλ／２波長板までの段階的複屈
折板（偏光板）として使用できる。また、最も膜厚の厚
い部分の膜厚が約１．５μｍであると、この複屈折板
は、複屈折量がλ／４波長板までの段階的複屈折板（偏
光板）として使用できる。尚、本実施例では、蒸着法と
してプラズマ蒸着法を用いているが、他の蒸着法による
五酸化タンタル膜でも同様の効果が得られた。

【００２８】さて、斜め蒸着法により五酸化タンタル複
屈折膜を第１蒸着膜として成膜した後、さらに、第２工
程として、基板ホルダー８を移動させて上記第１蒸着膜
の上に第２蒸着膜としてＳｉＯ₂またはＭｇＦ₂を約１９
５ｎｍ成膜して反射防止効果を持たせても良い。このよ
うに、反射防止膜性能をも備えた場合には、入射光の光
利用効率が向上される。尚、基板がプラスチックの場合
には、五酸化タンタル複屈折膜の成膜前に酸化珪素系の
アンダーコート膜を配置しても良い。また上記基板とし
ては、ガラスまたはプラスチックの平面基板でも良い
し、レンズ面に成膜しても同じ効果が発揮できることが
特徴である。また、本実施例のように、斜め蒸着法によ
り複屈折膜を高精度に制御した蒸着角度で蒸着すること
によって、五酸化タンタルの光学軸に対して４５°方向
に光を入射させた場合には、複屈折板を傾けることなく
入射光の偏光が実現できる。

【００２９】［実施例４］前述したプラズマ蒸着装置１
０を使用して、以下のようにして斜め蒸着膜を形成し
た。先ず、被蒸着基板１を基板ホルダー８に取付け、蒸
着源材料としてタングステン（Ｗ）を用い、蒸発源３に
タングステンを入れる。この蒸発源３を加熱手段として
の電子ビームで局部的に加熱して蒸着を行なう。そして
この場合は蒸発源材料の融点が高いために、蒸発源付近
を差動排気している。一方この場合にも、基板１表面が
蒸発源３と角度θ＝７０°をなすように対向されてい
る。また、θの角度を７０°に維持してかつ蒸着膜の蒸
着方向に対して蒸着基板１に投影した角度αを、０°〜
２０°の精度で制御している。また、この構成を満たす
ように全ての被蒸着基板１は配置されている。

【００３０】以上の条件にベルジャー７内をセットし真
空状態に排気した後、反応性の酸素ガスをベルジャー７
内に導入してプラズマ状態を形成する。この状態中に電
子ビームを使って蒸発源３を加熱しタングステンを蒸発
させ、上記基板上に酸化タングステン膜を所定の厚みに
なるように第１蒸着膜として成膜する。この時、被蒸着
基板１に円板状基板を用い、専用のマスク治具を使用し
て円板状基板の中心をマスク軸に一致させ、蒸着時間と
共にマスク治具の開き量を連続的に制御すると、円板状
基板上の蒸着膜の膜厚は円周方向に沿って連続的に変化
し、基板の中心から周辺に行くに従って複屈折量の少な
い複屈折板（グラリエント偏光板）となる。しかもこの
マスク治具の移動方法や速度を任意に制御することで、
使用目的に応じた任意の複屈折量を有する複屈折板を得
ることができる。また、ドーナツ状基板を使用すること
によって上記実施例とは反対に、基板の中心から周辺に
行くに従って複屈折量の大きい複屈折板（グラリエント
偏光板）となる。

【００３１】このように斜め蒸着膜で得られる複屈折板
は、成膜の方法や治具の移動方法等によって各種複屈折
量分布型の複屈折板を製作できる。しかも、これらの結
晶方向は、円板状基板の或る一定方向に揃っている。こ
れらの複屈折量分布型複屈折板（偏光板）は、基板内の
任意の段階的複屈折量が得られる位相差板として使用で
きる。また、上記複屈折量分布型複屈折板で、最も膜厚
の厚い部分の膜厚が約３．２μｍであると、この複屈折
板は複屈折量がλ／２波長板までの連続的複屈折板（偏
光板）として使用できる。また、最も膜厚の厚い部分の
膜厚が約１．６μｍであると、この複屈折板は、複屈折
量がλ／４波長板までの連続的複屈折板（偏光板）とし
て使用できる。

【００３２】さて、斜め蒸着法により酸化タングステン
複屈折膜を第１蒸着膜として成膜した後、さらに、第２
工程として、基板ホルダー８を移動させて上記第１蒸着
膜の上に第２蒸着膜としてＳｉＯ₂またはＭｇＦ₂を約１
９５ｎｍ成膜して反射防止効果を持たせても良い。この
ように、反射防止膜性能も備えた場合には、入射光の光
利用効率が向上される。尚、基板がプラスチックの場合
には、酸化タングステン複屈折膜の成膜前に酸化珪素系
のアンダーコート膜を配置しても良い。また上記基板と
しては、ガラスまたはプラスチックの平面基板でも良い
し、レンズ面に成膜しても同じ効果が発揮できることが
特徴である。

【００３３】

【発明の効果】以上、実施例に基づいて説明したよう
に、本発明は斜め蒸着法を使用した蒸着方法を用いて、
金属酸化膜を基板に対して斜め方向から入射させて蒸着
することを特徴としており、このために安価で大きさに
制限がなく任意のリターデーションを有する新規な複屈
折部材（偏光板、位相差板、フィルター等）を容易かつ
良好な精度で製造することができる。従って、本発明を
応用することによって、実施例で述べたように次のよう
な光学機器用複屈折部材を製作できる。被蒸着基板内で任意の位相差効果を持たせることがで
きる複屈折板を製作できる。ドーナツ基板上の膜厚が円周方向に沿って比例かつ連
続的に変化した回転型複屈折板（サーキュラウエッジ偏
光板）を製作できる。基板の端面から他端面まで膜厚を順次連続変化させた
スライド型複屈折板（レクタンギュラーウエッジ偏光
板）を製作できる。ドーナツ基板上の膜厚が円周方向に沿って段階的に変
化した回転型ステップ複屈折板（偏光板）を製作でき
る。基板の端面から他端面まで膜厚を段階的に変化させた
スライド型ステップ複屈折板（偏光板）を製作できる。円板状基板上の膜厚が円周方向に沿って連続的に変化
し、基板の中心から周辺に行くに従って複屈折量の少な
い複屈折板（グラリエント偏光板）を製作できる。ドーナツ基板上の膜厚が基板の中心から周辺に行くに
従って複屈折量の大きい複屈折板（グラリエント偏光
板）を製作できる。ＮＤフィルター等として使用できる。

【００３４】このように、斜め蒸着膜で得られる複屈折
板は、基板の移動方法やマスク治具の移動方法、あるい
は移動速度を任意に制御したり、成膜の方法を選択する
ことによって各種複屈折量分布型の複屈折板を製作でき
る。これらの複屈折量分布型の複屈折板は、使用目的に
応じて任意の複屈折量が得られる位相差板として使用で
きる。本発明による複屈折部材は、成膜条件等によって
複屈折量をあらかじめ任意の複屈折量に分布させること
で、高分子材料等、他の光学材料内に存する複屈折量を
打ち消す偏光板や、任意の複屈折量を有する位相差板、
フィルター等の光学部品に応用できる。例えば、各種撮
像装置に用いられる光学的ローパスフィルターや光学式
ビデオディスク装置の光学ピックアップ等に内蔵される
波長板や偏光子等はその代表的なものである。特に波長
板としては、任意のリターデーションを有する複屈折板
を用いれば、１／４波長板、１／８波長板等の偏光面を
任意に変調する変調素子として利用できる。また、本発
明では、複屈折膜上に反射防止膜を設けているので入射
光の光利用効率もよく、使用光がレーザー光の場合に
は、表面の反射防止によってレーザー光の発振波長やパ
ワーのバラツキが無くなる効果も併せて発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により得られる複屈折板を示す斜視図で
ある。

【図２】(Ａ)，(Ｂ)は、リターデーションを説明するグ
ラフである。

【図３】本発明の実施例に用いられる蒸着装置の一例を
示すプラズマ蒸着装置の側面図である。

【図４】同上プラズマ蒸着装置の正面図である。

【図５】バビネ補正器の模式図である。

【図６】ソレイユ補正器の模式図である。

【符号の説明】

１・・・被蒸着基板２・・・複屈折膜３・・・蒸発源４・・・Ｘ方向の直線偏光成分５・・・Ｙ方向の直線偏光成分６・・・ジャマ板７・・・ベルジャー８・・・基板ホルダー９・・・膜厚制御センサー１０・・・プラズマ蒸着装置１１・・・光学軸と楔の方向が一致した楔型結晶１２・・・光学軸と楔の方向が直交した楔形結晶１３・・・光学軸と平行方向に切り出され光学軸と光線方
向が垂直な方向に置かれた波長板１４・・・光学軸と楔の方向が直交した楔型結晶１５・・・光学軸と楔の方向が直交した楔型結晶２０・・・グリッド２１・・・フィラメント２２・・・排気孔２３・・・ガス導入部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被蒸着基板に金属酸化物からなる蒸着物質
を該基板の法線方向に対して斜め方向から入射させて蒸
着し、被蒸着基板上に複屈折膜を形成してなることを特
徴とする複屈折部材。
【請求項２】被蒸着基板に金属酸化物からなる蒸着物質
を該基板の法線方向に対して斜め方向から入射させて蒸
着膜を形成し、被蒸着基板上に複屈折膜を第１工程とし
て成膜し、その後前記複屈折膜との組み合わせで反射防
止効果を発揮するための蒸着膜を形成する第２工程を実
施し、前記被蒸着基板上に反射防止機能付き蒸着膜を形
成してなることを特徴とする複屈折部材。
【請求項３】請求項１、請求項２記載の複屈折部材にお
いて、被蒸着基板面において蒸着膜の膜厚を任意に制御
することによって、蒸着膜の複屈折量を任意に分布させ
た複屈折量分布蒸着膜を形成してなることを特徴とする
複屈折部材。
【請求項４】請求項１、請求項２記載の複屈折部材にお
いて、被蒸着基板面において蒸着膜の膜厚をある一定の
方向に分布させることによって、基板内の蒸着膜の複屈
折量に方向性を持たせた複屈折量分布蒸着膜を形成して
なることを特徴とする複屈折部材。
【請求項５】請求項１〜４記載の複屈折部材において、
被蒸着基板として平行平板もしくは曲率を有するレンズ
を用い、該平行平板もしくはレンズ上に蒸着膜を形成し
てなることを特徴とする複屈折部材。