知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6053179
(24)【登録日】2016年12月9日
(45)【発行日】2016年12月27日
(54)【発明の名称】光学素子、光学薄膜形成装置、及び光学薄膜形成方法
(51)【国際特許分類】
G02B 1/115 20150101AFI20161219BHJP
C23C 14/34 20060101ALI20161219BHJP
C23C 14/08 20060101ALI20161219BHJP
【ＦＩ】
G02B1/115
C23C14/34 S
C23C14/08 N
【請求項の数】6
【全頁数】32
(21)【出願番号】特願2013-551864(P2013-551864)
(86)(22)【出願日】2012年12月28日
(86)【国際出願番号】JP2012084172
(87)【国際公開番号】WO2013100145
(87)【国際公開日】20130704
【審査請求日】2014年10月14日
(31)【優先権主張番号】特願2011-290468(P2011-290468)
(32)【優先日】2011年12月30日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000113263
【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000279
【氏名又は名称】特許業務法人ウィルフォート国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】川岸 秀一朗
(72)【発明者】
【氏名】山下 照夫
【審査官】
加藤 昌伸
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００１−３５５０６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１０−０２５５６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００１−２１４２６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００６−１６９６１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００５−１４６３６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−２４９８７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００５−５０２７８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０８−１５７２９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０７−３１５９９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０７−０５８０２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０５−１１７８５８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｃ２３Ｃ １４／００ − １４／５８
Ｃ２３Ｃ １６／００ − １６／５６
Ｇ０２Ｂ １／１０ − １／１８
Ｇ０２Ｂ １／００ − １／０８
Ｇ０２Ｂ ３／００ − ３／１４
Ｇ０２Ｃ １／００ − １３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
処理室を有し、曲面状表面を有する被成膜材に光学薄膜を前記処理室において形成する光学薄膜形成装置において、
前記処理室内の空気を排気する排気部と、
真空状態に保持された前記処理室内に活性ガスおよび不活性ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に設けられ、前記被成膜材が配置される配置部と、
前記処理室内において前記配置部に対向配置されたターゲットと、
前記ターゲットの粒子であるターゲット粒子が出るよう前記ターゲットに電圧を印加する電源と、
前記処理室内に、前記処理室内の空間の一部分であって前記ターゲットと前記配置部との間の空間である特定空間を取り囲むことで、ガス粒子を跳ね返し、前記ターゲット粒子、または、前記活性ガスと反応した前記ターゲット粒子である化合物粒子を、前記被成膜材の前記曲面状表面に堆積させることが可能に設けられている遮蔽部と、
を備える、光学薄膜形成装置。
前記処理室内の空気を排気する排気部と、
真空状態に保持された前記処理室内に活性ガスおよび不活性ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に設けられ、前記被成膜材が配置される配置部と、
前記処理室内において前記配置部に対向配置されたターゲットと、
前記ターゲットの粒子であるターゲット粒子が出るよう前記ターゲットに電圧を印加する電源と、
前記処理室内に、前記処理室内の空間の一部分であって前記ターゲットと前記配置部との間の空間である特定空間を取り囲むことで、ガス粒子を跳ね返し、前記ターゲット粒子、または、前記活性ガスと反応した前記ターゲット粒子である化合物粒子を、前記被成膜材の前記曲面状表面に堆積させることが可能に設けられている遮蔽部と、
を備える、光学薄膜形成装置。
【請求項2】
前記遮蔽部の最下部の位置は、前記配置部に配置された前記被成膜材の最も高い位置と同じかそれよりも低い、
請求項１記載の光学薄膜形成装置。
請求項１記載の光学薄膜形成装置。
【請求項3】
前記被成膜材は、光学素子であり、
前記曲面状表面は、凹面形状を有し、
前記光学素子を前記配置部上に配置した状態において、前記曲面状表面の面径を前記凹面形状における球欠長さで除した値を、前記ターゲット表面から前記凹面形状の最も遠い位置までの距離でさらに除したときの値が０．０１０〜１０の範囲となるように前記配置部及び前記ターゲットが配置されている、
請求項１または２記載の光学薄膜形成装置。
前記曲面状表面は、凹面形状を有し、
前記光学素子を前記配置部上に配置した状態において、前記曲面状表面の面径を前記凹面形状における球欠長さで除した値を、前記ターゲット表面から前記凹面形状の最も遠い位置までの距離でさらに除したときの値が０．０１０〜１０の範囲となるように前記配置部及び前記ターゲットが配置されている、
請求項１または２記載の光学薄膜形成装置。
【請求項4】
第１の変更と第２の変更のうちの少なくとも一方を行う位置変更部を更に備え、
前記第１の変更は、前記遮蔽部の前記配置部に対する相対的な位置を、前記特定空間を取り囲む第１の位置から、前記第１の位置よりも前記配置部と前記遮蔽部とが離れた第２の位置へと変更することであり、
前記第２の変更は、前記相対的な位置を、前記第２の位置から前記第１の位置へと変更することである、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学薄膜形成装置。
前記第１の変更は、前記遮蔽部の前記配置部に対する相対的な位置を、前記特定空間を取り囲む第１の位置から、前記第１の位置よりも前記配置部と前記遮蔽部とが離れた第２の位置へと変更することであり、
前記第２の変更は、前記相対的な位置を、前記第２の位置から前記第１の位置へと変更することである、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学薄膜形成装置。
【請求項5】
曲面状表面を有する被成膜材に光学薄膜を形成する光学薄膜形成方法において、
処理室内の配置部上に前記被成膜材を配置する配置工程と、
前記被成膜材が前記処理室内に配置された状態で、前記処理室内を真空排気する排気工程と、
真空排気した後に前記処理室内に活性ガスおよび不活性ガスを供給するガス供給工程と、
前記配置部に対向配置されたターゲットに電圧を印加することにより、前記不活性ガスが前記ターゲットに衝突して前記ターゲットから前記ターゲットの粒子であるターゲット粒子を出すスパッタ工程と、
前記処理室内の空間の一部分であって前記ターゲットと前記配置部との間の空間である特定空間を取り囲み前記処理室内に設けられた遮蔽部によって、ガス粒子が跳ね返り、前記スパッタ工程により得られる前記ターゲット粒子、または、前記活性ガスと反応した前記ターゲット粒子である化合物粒子が、前記被成膜材の前記曲面状表面に堆積する光学薄膜形成工程と
を有する光学薄膜形成方法。
処理室内の配置部上に前記被成膜材を配置する配置工程と、
前記被成膜材が前記処理室内に配置された状態で、前記処理室内を真空排気する排気工程と、
真空排気した後に前記処理室内に活性ガスおよび不活性ガスを供給するガス供給工程と、
前記配置部に対向配置されたターゲットに電圧を印加することにより、前記不活性ガスが前記ターゲットに衝突して前記ターゲットから前記ターゲットの粒子であるターゲット粒子を出すスパッタ工程と、
前記処理室内の空間の一部分であって前記ターゲットと前記配置部との間の空間である特定空間を取り囲み前記処理室内に設けられた遮蔽部によって、ガス粒子が跳ね返り、前記スパッタ工程により得られる前記ターゲット粒子、または、前記活性ガスと反応した前記ターゲット粒子である化合物粒子が、前記被成膜材の前記曲面状表面に堆積する光学薄膜形成工程と
を有する光学薄膜形成方法。
【請求項6】
前記光学薄膜形成工程において、前記被成膜材は、前記特定空間の中の前記ターゲットの粒子の平均自由行程と、前記遮蔽部の内側面の距離との比で求められるクヌーセン数が０．３より小さい領域に配置されている、
請求項５記載の光学薄膜形成方法。
請求項５記載の光学薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、曲面基板、光学レンズなどの被成膜材の曲面状表面に光学薄膜が形成された光学素子、その光学薄膜を形成する光学薄膜形成装置、及び光学薄膜形成方法に関する。【背景技術】
【0002】
光学薄膜の一種として、例えば、反射防止膜が知られている。デジタルカメラなどに組み込まれる撮像レンズ、液晶プロジェクタなどに組み込まれる投射用レンズ、光学機器のカバーガラス等の表面には、透過光量の損失低減、ゴースト・フレア等の発生を防止するために、多層の反射防止膜が設けられている。反射防止膜は、所期の反射防止特性が得られるように光学的膜厚の膜厚分布が発生しないように成膜する必要がある。レンズ面に反射防止膜を形成する場合には、通常の平面基板などの平坦な表面に成膜する場合と異なり、レンズ面が凸状あるいは凹状の曲面となっているので、レンズ面中心と周辺とで物理膜厚の膜厚分布が発生しやすい。例えば、カメラ用レンズとして用いられる凹メニスカスレンズの凹面に成膜する場合に、その周辺部では成膜されにくく、中心部に比べて物理膜厚が薄くなりやすい。このため、レンズ面中心部と、その周辺とでは、光学的膜厚の分布により反射率に許容範囲を超える差が生じやすい。【0003】
特許文献１（特開２０１１−８４７６０号公報）には、スパッタリング法を用いて反射防止膜を凹面レンズ面に形成する成膜方法が提案されている。この成膜方法は、曲率半径の小さな凹面レンズに成膜される反射防止膜等の膜厚分布を改善することを目的とし、ターゲットとの間に配置した膜厚調整用のマスクを介して、スパッタ法によって凹面レンズの凹球面に均一な膜厚の薄膜を成膜する。この成膜方法では、マスクの円形の開口部の開口径および位置を調整することで、レンズ中心部にカゲを生じるのを防ぎ、曲率半径の小さな凹面レンズに成膜される反射防止膜等の膜厚ムラを改善するようにしている（特許文献１：特開２０１１−８４７６０号公報の段落０００８〜００１０）。【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１１−８４７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年においては、光学系に要求される光学性能が高くなっており、これに伴って反射防止膜などの光学薄膜にも性能の更なる向上が要求されている。また、レンズの大口径化、広角化が進み、曲率半径のより小さな凹面レンズ、凸面レンズ、非球面レンズ、自由曲面レンズなどが多用されている。【0006】
例えば、高性能デジタルカメラレンズには、凹面の最大面角度が４０度以上の凹メニスカス形状の非球面レンズが用いられている。このような最大面角度の大きな凹面レンズ面に形成した反射防止膜において、レンズ中心部と周辺部に膜厚分布があると、それに起因する反射率差により、実写像にゴーストが生じやすい。ゴーストが生じると、カメラレンズ系の性能や光学レンズ設計に大きく影響するので好ましくない。【0007】
ここで上記特許文献１において、凹面レンズに対して反射防止膜を成膜する場合には、膜厚調整用のマスクを設けなければならず、レンズの被成膜面全体に亘って同時に反射防止膜を形成することが難しく、膜厚のバラつきを十分に抑えることが困難であった。【0008】
また、面角度の変化する部分、特に、面角度が大きく変化する面周辺部では、レンズ面への光線角度が大きくなるため、反射光の強度が強くなりやすく、反射した光が撮像面の一部に集中してゴーストとなり、撮像画像の画質が大幅に劣化することがある。そのため、膜厚分布をより均一にする必要がある。しかし、従来の成膜方法では、周辺部まで光学的多層膜の光学的膜厚を同じに成膜できないので面角度の変化する部分、特に、面角度が大きくなる面周辺部について、膜厚分布を均一に成膜することは、困難である。【0009】
このように、上記特許文献１におけるスパッタリング法を用いてレンズ面などの曲面状表面に成膜する方法では、レンズ面の全体に亘って光学的膜厚が実質的に同じになる光学薄膜を形成することが困難である。また、上記特許文献１における成膜方法では、複数枚のレンズに対して成膜を行う場合に、レンズ間において光学的膜厚にバラツキのない光学薄膜を得ることも困難である。【0010】
上記の問題は、レンズ以外の例えば、曲面型ミラー（反射型光学素子）、曲面型フィルター、アレー状光学素子（レンズアレー、プリズムアレー）、ファインダー素子、回折型光学素子、フレネルレンズなどの被成膜材についてもあり得る。【0011】
本発明の一実施形態の目的は、被成膜材の曲面状表面全域に光学的膜厚が実質的に同じ光学薄膜が形成された光学素子を提供することにある。また、本発明の一実施形態の目的は、被成膜材の曲面状表面全域に光学的膜厚が実質的に同じ光学薄膜を形成可能な光学薄膜形成装置及び光学薄膜形成方法を提供することにある。【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の一実施形態に係る光学素子は、曲面状に形成された曲面状表面と、曲面状表面上に形成された光学薄膜とを備える。曲面状表面は、曲面状表面の中心を含む第１の部位と、第１の部位から離れた第２の部位とを有する。第１の部位上の光学薄膜の光学的膜厚と、第２の部位上の光学薄膜の光学的膜厚は、実質的に同じである。【0013】
本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成装置は、処理室を有し、曲面状表面を有する被成膜材に光学薄膜を処理室において形成する装置である。この装置は、処理室内の空気を排気する排気部と、真空状態に保持された処理室内に活性ガスおよび不活性ガスを供給するガス供給部とを有する。また、この装置は、処理室内に設けられ、被成膜材が配置される配置部と、処理室内において配置部に対向配置されたターゲットとを有する。また、この装置は、ターゲットの粒子が出るようターゲットに電圧を印加する電源と、処理室内に設けられ、処理室内の空間の一部分であってターゲットと配置部との間の空間である特定空間を取り囲むことが可能である遮蔽部とを有する。【0014】
本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法は、曲面状表面を有する被成膜材に光学薄膜を形成する方法である。この方法は、処理室内の配置部上に被成膜材を配置する配置工程と、被成膜材が処理室内に配置された状態で、処理室内を真空排気する排気工程とを有する。また、この方法は、真空排気した後に処理室内に活性ガスおよび不活性ガスを供給するガス供給工程を有する。また、この方法は、活性ガス及び不活性ガスが供給されている処理室内に設けられており配置部に対向配置されているターゲットに電圧を印加することにより、不活性ガスがターゲットに衝突してターゲットからターゲットの粒子を出すスパッタ工程を有する。また、この方法は、処理室内の空間の一部分であってターゲットと配置部との間の空間である特定空間を遮蔽部により取り囲んだ状態で、スパッタ工程により得られるターゲットの粒子、または、活性ガスと反応した粒子が、被成膜材の曲面状表面に堆積する光学薄膜形成工程を有する。【発明の効果】
【0015】
本発明の一実施形態に係る光学素子は、曲面状表面全域に光学的膜厚が実質的に同じ光学薄膜を有するので、光学特性が実質的に同じ（均一）であることが期待できる。【0016】
本発明の一実施形態に係る装置及び方法は、光学的膜厚が実質的に同じ光学薄膜を被成膜材の曲面状表面全域に形成することができる。【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の一実施形態に係る反応性スパッタリング装置の概念図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る光学レンズの構成例、及び、本発明の一実施形態においてターゲット粒子が光学レンズに堆積した様子を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態に係るレンズ面における反射率の測定部位を示す図である。
【図5】実施例１における反射防止膜の膜構成および反応性スパッタリングによる成膜条件を示す図である。
【図6】実施例１における被成膜対象の光学レンズのレンズ面を示す断面図、および、レンズ面に形成された反射防止膜の分光反射特性を示す図である。
【図7】実施例１における被成膜対象の光学レンズのレンズ面の一部の測定位置における反射防止膜の分光反射特性を示す図である。
【図8】実施例２における反射防止膜の膜構成および反応性スパッタリングによる成膜条件を示す図である。
【図9】実施例２における被成膜対象の光学レンズのレンズ面を示す断面図、および、レンズ面に形成された反射防止膜の分光反射特性を示す図である。
【図10】実施例２における被成膜対象の光学レンズのレンズ面の一部の測定位置における反射防止膜の分光反射特性を示す図である。
【図11】実施例３における反射防止膜の膜構成および反応性スパッタリングによる成膜条件を示す図である。
【図12】実施例３における被成膜対象の光学レンズのレンズ面を示す断面図、および、レンズ面に形成された反射防止膜の分光反射特性を示す図である。
【図13】実施例３における被成膜対象の光学レンズのレンズ面の一部の測定位置における反射防止膜の分光反射特性を示す図である。
【図14】実施例４における反射防止膜の膜構成および反応性スパッタリングによる成膜条件を示す図である。
【図15】実施例４における被成膜対象の光学レンズのレンズ面を示す断面図、および、レンズ面に形成された反射防止膜の分光反射特性を示す図である。
【図16】実施例４における被成膜対象の光学レンズのレンズ面の径方向に並ぶ一部の測定位置における反射防止膜の分光反射特性を示す図である。
【図17】実施例５における反射防止膜の膜構成および反応性スパッタリングによる成膜条件を示す図である。
【図18】実施例５における被成膜対象の光学レンズのレンズ面を示す断面図、および、レンズ面に形成された反射防止膜の分光反射特性を示す図である。
【図19】実施例５における被成膜対象の光学レンズのレンズ面の一部の測定位置における反射防止膜の分光反射特性を示す図である。
【図20】実施例６における反射防止膜の膜構成および反応性スパッタリングによる成膜条件を示す図である。
【図21】実施例６における被成膜対象の光学レンズのレンズ面を示す断面図、および、レンズ面に形成された反射防止膜の分光反射特性を示す図である。
【図22】実施例６における被成膜対象の光学レンズのレンズ面の一部の測定位置における反射防止膜の分光反射特性を示す図である。
【図23】比較例１における反射防止膜の膜構成および蒸着法による成膜条件を示す図である。
【図24】比較例１における被成膜対象の光学レンズのレンズ面を示す断面図、および、レンズ面に形成された反射防止膜の分光反射特性を示す図である。
【図25】比較例１における被成膜対象の光学レンズのレンズ面の一部の測定位置における反射防止膜の分光反射特性を示す図である。
【図26】比較例２における反射防止膜の膜構成およびスパッタ法による成膜条件を示す図である。
【図27】比較例２における被成膜対象の光学レンズのレンズ面を示す断面図、および、レンズ面に形成された反射防止膜の分光反射特性を示す図である。
【図28】比較例２における被成膜対象の光学レンズのレンズ面の一部の測定位置における反射防止膜の分光反射特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。【0019】
また、以下の説明において、「光学的膜厚が実質的に均一または実質的に同じ」とは、光学薄膜におけるある分光特性（以下において、反射防止膜の分光反射率を例に説明する。一般的に「分光反射率」とは、反射率を波長の関数として表したものをいう（非特許文献：「光用語辞典Ｐ２３７、発行元：オーム社）。また、本明細書においては、「分光反射率」を「分光反射特性」や「特性曲線」とも表記する。）の所定値において、レンズの中心位置と周辺部とにおける波長差が小さく、具体的には所定値の範囲内になるこという。ここで、光学的膜厚は、屈折率ｎと物理膜厚ｄとの積で表される。【0020】
図１は、本発明の一実施形態に係る反応性スパッタリング装置の概念図であり、図２は、図１の反応性スパッタリング装置の処理室内のターゲット粒子がレンズに堆積する様子を示す図であり、図３は、本発明の一実施形態に係る光学レンズの構成例、及び、本発明の一実施形態においてターゲット粒子が光学レンズに堆積した様子を示す図である。【0021】
図１〜３を参照して説明すると、反応性スパッタリング装置１は所定の真空状態を形成可能な処理室２を備える。処理室２の内部には、成膜対象の光学レンズ３（ワーク）を設置するためのワークホルダー４が配置される。ワークホルダー４のワーク設置面４ａに１個あるいは複数個の光学レンズ３が設置される。ワーク設置面４ａに対して、一定の距離で、スパッタ用のターゲット５が平行に対向配置されている。ターゲット５の背面には電極、例えばスパッタ電極６が配置されており、このスパッタ電極６には例えば電源７から電圧が印加される。【0022】
ターゲット５とワーク設置面４ａとの間の空間である特定空間８は、処理室２内の空間における一部の空間であるが、反応性スパッタリング装置１は、特定空間８の周囲（ここでは、ターゲット５からワークホルダー４に向かう方向に対して垂直な方向の範囲）を取り囲むことができる遮蔽部９を有する。【0023】
遮蔽部９は、特定空間８の全周又はその大部分を取り囲むことができる。遮蔽部９は、一枚のシートが折られる或いは曲げられる等により構成された筒状部材でも良いし、複数の部材（例えば、円弧状又は平板状の部材）の組合せにより構成された部材であっても良い。遮蔽部９の材質は、ＳＵＳ製またはセラミック製であることが好ましい。【0024】
遮蔽部９の最下部９ａ（ワーク設置面４ａ側の端部）の位置は、ワークホルダー４に配置された光学レンズ３の最も高いターゲット５側の面（図１では、光学レンズ３の上面）と同じ高さ位置か、それよりも低い位置である。このため、特定空間（特に、光学レンズ３の上面からターゲット５の表面５ａにかけた空間）８は、処理室２内において特定空間８の周囲の空間から遮蔽される。このとき、特定空間８は閉空間となっている。このような構成をとることにより、特定空間８から周囲へのターゲット原子あるいはその化合物粒子の拡散を抑制することができ、特定空間８における導入ガス（Ａｒガス及びＯ２ガス）及びそれらガスのイオン（Ａｒイオンや酸素イオン）を含む物質からなるプラズマのプラズマ濃度（密度）を高めることができ、プラズマの濃度が高まるとプラズマは一様に分布する。特定空間８において、ターゲット原子、化合物粒子の粘性流領域を形成でき、光学レンズ３の非球面レンズ面３ａ全域に、実質的に均一な光学的膜厚の反射防止膜を形成することができる。【0025】
また、反応性スパッタリング装置１は、位置変更部１５を有する。位置変更部１５は、第１の変更と第２の変更のうちの少なくとも一方を行う。第１の変更は、遮蔽部９のワークホルダー４に対する相対的な位置を、第１の位置（図１に示されるように、遮蔽部９が特定空間８を取り取り囲んで閉空間を形成することのできる位置、言い換えると、光学レンズ３に反射防止膜１４の光学的膜厚の膜厚分布が所望の分布になるように形成できる位置）から第２の位置（第２の位置とは、例えば、ワークホルダー４へ光学レンズ３を配置すること、及び、ワークホルダー４から光学レンズ３を取り出すことのうちの少なくとも一方の作業が可能となる程度に遮蔽部９がワークホルダー４に対して相対的に離れた位置である。）へと変更することである。第２の変更は、遮蔽部９のワークホルダー４に対する相対的な位置を、上記第２の位置から上記第１の位置へと変更することである。本実施形態では、位置変更部１５は、遮蔽部９を、上下に昇降させる等の方法により、上記第１の変更と上記第２の変更の両方を行うことができる。【0026】
処理室２は、真空ポンプ１０を備えた排気機構１１によって真空引き可能となっている。また、処理室２には、不活性ガス供給機構１２からＡｒガスなどの不活性ガスが供給され、活性ガス供給機構１３からＯ２ガス或いはＮ２ガスなどの活性ガスが供給される。不活性ガス供給機構１２は、不図示の不活性ガス供給源から、バルブ１２ａ、マスフローコントローラー１２ｂ、及びバルブ１２ｃを介して処理室２に不活性ガスを供給する。活性ガス供給機構１３は、不図示の活性ガス供給源からバルブ１３ａ、マスフローコントローラー１３ｂ、及びバルブＩ３ｃを介して処理室２に活性ガスを供給する。【0027】
被成膜材の一例である光学レンズ３は、図３に示すように、例えば非球面凹レンズであり、その凹状の非球面レンズ面３ａが成膜対象の曲面状表面である。この非球面レンズ面３ａに、例えば多層の反射防止膜１４が、上述した本発明の反応性スパッタリングによる成膜形成方法によって形成される。非球面レンズ面３ａは、例えばその最大面角度θが４０度以上の非球面からなる。面角度θは、非球面レンズ面３ａに引いた法線とレンズ光軸３Ａとのなす角である。非球面レンズ面３ａの外周縁３ｂの外径は、レンズ有効径よりも大きい。非球面レンズ面３ａの外周縁３ｂには、レンズ光軸３Ａに直交する方向に、一定幅の円環状のランド面３ｃが連続している。ここで、この光学レンズ３における球欠長さＺは、光学レンズ３のランド面３ｃの高さ位置から光学レンズ３のセンターＰの高さ位置までのレンズ光軸３Ａに沿った方向の長さである。【0028】
ここで、本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法では、反応性スパッタリングによる成膜が行われる処理室２内において、特定空間８内を飛散するターゲット粒子（プラズマ放電によってターゲット５からスパッタされた粒子、及び、その粒子と活性ガスの化合物である化合物粒子）が粘性流状態となる粘性流領域内に光学レンズ３の非球面レンズ面３ａが位置するように、ワークホルダー４とターゲット５の相対的な位置が設定される。すなわち、光学レンズ３が設置されるワークホルダー４のワーク設置面４ａの高さ位置（ターゲット５との距離）が、粘性流領域内に光学レンズ３の非球面レンズ面３ａが位置するように設定される。なお、粘性流状態とは、粒子同士の衝突が大半を占め、圧力が高く平均自由行程の短い状態である。例えば、光学レンズ３は、ターゲット粒子の平均自由行程と、遮蔽部９の内側面の距離との比で求められるクヌーセン数が０．０１より小さい領域に配置されている。また、ワークホルダー４及びターゲット５は、光学レンズ３をワークホルダー４上に配置した状態において、曲面状表面の面径Ｄを凹面形状における球欠長さＺで除した値を、ターゲット５表面から光学レンズ３の凹面形状の最も遠い位置までの距離Ｌでさらに除したときの値が０．０１０〜１０の範囲となるように配置されている。【0029】
反応性スパッタリング装置１における反応性スパッタリングによる成膜動作においては、図２に示すように、成膜対象の光学レンズ３がワークホルダー４に設置された後に、処理室２内が所定の真空状態に保持され、不活性ガス及び活性ガスが処理室２内に供給される。このように供給された不活性ガスの原子によってターゲット５の表面から粒子（ターゲットオリジナル粒子）１６がはじき出される（スパッタされる）。スパッタされたターゲットオリジナル粒子１６は、特定空間８に存在するターゲット粒子（他のターゲットオリジナル粒子、及び、化合物粒子の少なくとも一方）１６や、ガスの粒子１７（Ａｒ粒子、Ｏ２粒子、Ａｒイオン粒子、またはＯ２イオン粒子）と繰り返し衝突することとなる。この過程において、ターゲットオリジナル粒子１６は、活性ガスによって酸化物などの化合物としての粒子（化合物粒子）になる。また、ガスの粒子１７は、持っているエネルギーが大きいため、遮蔽部９に衝突した場合には、遮蔽部９で跳ね返る。そして、この過程で生成された化合物粒子１６は、光学レンズ３の非球面レンズ面３ａに付着堆積して、光学薄膜１４が形成される。【0030】
図２に示すように、本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法では、ターゲット粒子（ターゲットオリジナル粒子及び化合物粒子）の粘性流領域内に光学レンズ３の非球面レンズ面３ａが位置するよう、ターゲット５に対するワークホルダー４の相対的な位置が定められている。粘性流領域内においては、光学レンズ３の非球面レンズ面３ａの各部に化合物粒子が回り込み、非球面レンズ面３ａの中心部から周辺部の全てに対してほぼ均等にその法線方向から粒子が衝突する。【0031】
この結果、図２を用いて説明したように、化合物粒子１６がレンズ面３ａに堆積すると、各光学レンズ３において、図３に示すように、非球面レンズ面３ａの全域に、実質的に均一な光学的膜厚の反射防止膜１４が形成される。また、複数の光学レンズ３のレンズ面３ａを同時に成膜した場合において、複数の光学レンズ３間において、光学的膜厚のバラツキが実質的になく、複数の光学レンズ３に、実質的に均一な光学的膜厚の反射防止膜１４が形成される。これに加えて、レンズ面径外側の平坦なランド面３ｃにおいても、非球面レンズ面３ａと同様に、光学的膜厚が実質的に同じ（均一な）反射防止膜１４がランド面３ｃの端部まで形成される。この部分の成膜は光学レンズを使用する際の光学レンズ３自体の光学特性には影響しないが、レンズとして使用した際、ランド面３ｃへ入射する迷光に起因する影響や光学レンズ３の反射防止膜１４の耐候性が改善されるという優れた効果が得られる。また、本実施形態では、物理膜厚と屈折率の積からなる光学的膜厚が実質的に同じ（均一）である反射防止膜１４を形成することができる。この反射防止膜１４の光学的膜厚は、１つの光学レンズ３及び複数の光学レンズ３間において実質的に同じに形成することができる。【0032】
光学レンズ３の非球面レンズ面３ａをターゲット原子、その化合物粒子の粘性流領域内に配置するためには、ターゲット５に対して非球面レンズ面３ａを近接配置する。具体的には、非球面レンズ面３ａからターゲット５の表面５ａまでの最大距離Ｌが、０．１ｍｍ〜２００ｍｍの範囲内の値となるように設定することが望ましい。また、非球面レンズ面３ａからターゲット５の表面５ａまでの最大距離Ｌが、３０ｍｍから５０ｍｍの範囲内の値となるように設定することが望ましい。図１に示す非球面凹レンズの場合には、ターゲット表面５ａからレンズ面中心位置までの距離が最大距離Ｌである。【0033】
なお、０．１ｍｍよりも接近させた位置にも配置できるが、成膜中の基板（レンズ）やターゲットの熱膨張による接触、ターゲット面の面精度（表面粗さ）、成膜装置の機械精度などを考慮すると、０．１ｍｍ以上の距離とすることが望ましい。【0034】
また、本発明者等の実験によれば、光学レンズ３の球面凸レンズ面、球面凹レンズ面、非球面凸レンズ面、非球面凹レンズ面に対して、反射防止膜などの光学薄膜を形成する場合には、表１に示す成膜条件に従って反射防止膜の形成を行うことが好ましいことが確認された。【0035】
具体的には、ターゲット表面５ａと光学レンズ３のレンズ面３ａの最大距離Ｌを０．１ｍｍ〜２００ｍｍの範囲内に設定し、表１に示す成膜条件に従って本発明による成膜を行って、表１に列記の構成の膜材料からなる光学薄膜を形成したところ、光学的膜厚が実質的に同じ（均一な）光学薄膜を形成できることが確認された（後述の実施例１〜６）。なお、表１においては投入パワーとしてＳｉＯ２薄膜、Ｎｂ２Ｏ５薄膜を形成する場合の条件（成膜条件）を記載しているが、これら以外の種類の光学薄膜については、ＳｉＯ２薄膜の場合と同一範囲の投入パワーとすることができる。【表1】
【0036】
なお、上記表１において、下記の点に注意すべきである。屈折率表記（λ＝５５０ｎｍ）
Ｍ＝１．５５〜１．８０
Ｈ＝１．８０〜２．６０
Ｌ＝１．３０〜１．５５
【0037】
以下に、本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法の効果を確認するために本発明者等が行った実施例１〜６および比較例の一部を説明する。なお、比較例１は真空蒸着法により反射防止膜を形成したものであり、比較例２は、スパッタ法により反射防止膜を形成したものである。【0038】
まず、実施例１〜６、比較例１〜２のレンズ形状、基材の硝種名、反射防止膜の層数は次の通りである。なお、硝種「Ｂ２７０」はＳＣＨＯＴＴ社製のものであり、それ以外の硝種はＨＯＹＡ株式会社製のものである。【0039】
＜一覧＞＜＜実施例一覧＞＞
（実施例１）凹半球レンズ、Ｂ２７０、７層
（実施例２）凹半球レンズ、Ｂ２７０、７層
（実施例３）凹非球面レンズ、Ｍ−ＴＡＦ１０１、７層
（実施例４）凹非球面レンズ、Ｍ−ＴＡＦＤ３０５、７層
（実施例５）凹非球面レンズ、Ｍ−ＴＡＦＤ３０５、７層
（実施例６）凹非球面レンズ、Ｍ−ＴＡＦＤ３０５、１層（ＳｉＯ２）
＜＜比較例一覧＞＞
（比較例１）凹非球面レンズ、Ｍ−ＴＡＦＤ３０５、１層（ＳｉＯ２）
（比較例２）凹非球面レンズ、Ｍ−ＴＡＦＤ３０５、１層（ＳｉＯ２）
【0040】
表２に、実施例１〜６、比較例１、２で使用した膜構成材料、ターゲット材料（蒸発材料）および適用屈折率を示す。【表2】
【0041】
なお、上記表２において、下記の点に注意すべきである。屈折率はλ=550nmにおける屈折率である。
【0043】
実施例１〜６および比較例１、２においては、反射率の測定位置は、光学レンズ３のレンズ面３ａのレンズ光軸３Ａ上のセンター（レンズ中心位置）Ｐと、センターＰから離れている複数の位置（Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４、Ｃ１〜Ｃ４）である。具体的には、反射率の測定位置Ａ１〜Ａ４は、レンズ光軸３Ａを中心とする半径ＲＡの同一周上に均等な間隔で配置されている。反射率の測定位置Ｂ１〜Ｂ４は、レンズ光軸３Ａを中心とする半径ＲＢの同一周上に均等な間隔で配置されている。反射率の測定位置Ｃ１〜Ｃ４は、レンズ光軸３Ａを中心とする半径ＲＣの同一周上に均等な間隔で配置されている。また、反射率の測定位置Ａｉ―Ｃｉ（ｉ＝１、２、３、４）は、同一の径上に配置されている。【0044】
より具体的には、レンズ面３ａのレンズ光軸３Ａ上のセンターＰと、レンズ面３ａにおける第１の面角度（例えば、３０度）であるレンズ面３ａの同一周（レンズ光軸３Ａを中心とする半径ＲＡの円周）上の複数位置（Ａ１〜Ａ４）と、第１の面角度よりも大きい第２の面角度（例えば、４０度）であるレンズ面の同一周（レンズ光軸３Ａを中心とする半径ＲＢの円周）上の複数位置（Ｂ１〜Ｂ４）と、第２の面角度よりも大きい第３の面角度（例えば、５０度）であるレンズ面の同一周（レンズ光軸３Ａを中心とする半径ＲＣの円周）上の複数位置（Ｃ１〜Ｃ４）とを反射率を測定する位置としている。同一周上の各測定位置は、円周方向に９０度の角度間隔をもった位置である。また、図４の光学レンズの上面図に示すように、位置Ａ１、Ｂ１、及びＣ１と、位置Ａ２、Ｂ２、及びＣ２と、位置Ａ３、Ｂ３、及びＣ３と、位置Ａ４、Ｂ４、及びＣ４とは、それぞれ、同一の径上に位置している。【0045】
（実施例１）【0046】
図５に示す条件（膜構成、成膜条件）で、図６（ａ）に示す形状の凹半球レンズの凹半球レンズ面（面径φＤ＝３７．６ｍｍ、球欠長さＺ＝１３．１８ｍｍ）に７層からなる反射防止膜を形成した（図６（ａ）に示すレンズの曲率半径Ｒは２０ｍｍである）。形成された反射防止膜の分光反射率を、図４に示す各測定位置で測定した。測定位置は、レンズ中心位置Ｐと、レンズ光軸を中心とした円周方向に９０度の角度間隔をもった４方向の位置とであり、これら円周方向の各測定位置としては、径方向に面角度が３０度、４０度、および５０度の３箇所の位置を測定位置とした。本例の場合には、面角度が３０度の位置は、レンズ光軸を中心とする直径が１５．２ｍｍの位置であり、面角度が４０度の位置はレンズ光軸を中心とする直径が２２．２ｍｍの位置であり、面角度が５０度の位置はレンズ光軸を中心とする直径が３１．４ｍｍの位置である。なお、「分光反射率」とは、反射率を波長の関数として表したものをいう（非特許文献：「光用語辞典Ｐ２３７、発行者：オーム社）。本明細書においては、「分光反射率」を同じ意味として「分光反射特性」や「特性曲線」とも表記する。
【0047】
なお、本明細書においては、基準波長λ０＝５５０ｎｍにおける光学的膜厚係数ｋに相当する記号として、ｘ、ｙを用いる。具体的には、光学的膜厚係数ｋをｘ１〜ｘ４及びｙ１〜ｙ３を用いて示す。膜構成を示す光学的膜厚係数ｘ、ｙの数値は、以下の数値範囲を適用可能である。なお、光学的膜厚は、屈折率ｎと物理膜厚ｄとの積で表され、具体的には、ｎｄ＝ｋ×λ０／４と表される。これらは実施例２乃至５の多層（７層）の反射防止膜についても同様である。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
【0048】
ここで、反応性スパッタリングによる成膜時には、ターゲット５の表面と凹半球レンズの凹半球レンズ面との間の最大距離Ｌ（図１参照）を、３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内の値に設定した。また、各層の成膜速度を、０．０１〜２．００ｎｍ／ｓｅｃの範囲内となるように制御した。【0049】
図６（ｂ）には、形成された７層の反射防止膜の各測定位置における分光反射特性を示している。分光反射特性を表す各曲線（特性曲線）は、反射防止膜を形成した凹半球レンズ面（光学面）に光線が入射角０度で入射したときの分光反射特性を、縦軸に光の反射率（％）、横軸に波長（ｎｍ）をとった場合の測定値である。以下の実施例２〜６、比較例１〜２に対応する分光反射特性についても同様である。【0050】
図６（ｂ）に示す特性曲線から分かるように、これらは可視光の各波長帯域において特性に分布は存在する。しかしながら、形成された反射防止膜１４がレンズ面の中心部分および周辺部分において生じている程度の光学特性分布ではレンズとして使用したときに実写像にゴーストは生じておらず光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜１４が形成されていると言える。【0051】
ここで、反射防止膜１４の光学特性を評価する指標として、Δλ、Δλ１、及びΔλ２を用いる。ここで、Δλとは、反射率ｎ％（ｎは、任意の値）となる場合における、センターＰでの波長と、センターＰ以外の測定位置での波長のうちでセンターＰでの波長から最も離れている波長との波長差である。また、Δλ１とは、最も短波長側のΔλを示し、Δλ２とは、最も長波長側のΔλを示す。ここで、Δλの値が小さいほど、センターＰ以外の各測定位置での反射率と、センターＰでの反射率とのバラツキが小さいこと、すなわち、センターＰとそれ以外の測定位置との光学的膜厚の均一の度合いが高い（分布の程度が小さい）ことを意味している。このΔλを用いることにより、センターＰの光学的膜厚と、それ以外の測定位置の光学的膜厚とが、実質的に同じであるか否かを判定することができる。【0052】
なお、発明者らは、実施例１〜６において説明する反射防止膜１４を形成し、光学特性（分光反射率）について測定した結果に基づき、波長差Δλ１及びΔλ２の基準値を算出している。実施例１〜６において、波長差が基準値以下である場合には、本発明により反射防止膜１４を形成したレンズを使用したときにゴーストは生じていないことが確認された。【0053】
実施例１〜６および比較例１〜２においては、反射率が、例えば、１．０％としたときのΔλ１が３０ｎｍ以下である場合、及び／又は、Δλ２が６０ｎｍ以下である場合には、センターＰでの反射率に対するセンターＰ以外の測定位置での反射率についてのバラツキがない、すなわち、各測定位置での光学的膜厚が実質的に同じ（均一）であるものとして考えている。なお、光学的膜厚が実質的に同じ（均一）であるか否かの判定に用いる基準値は、上記に限られず、光学レンズ３に要求されている性能等に応じて変更するようにしても良い。【0054】
図６（ｂ）に示す特性曲線から分かるように、実施例１において形成された反射防止膜については、反射率１．０％におけるΔλ１は、６ｎｍであって３０ｎｍより短いので、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜が形成されていることを表しており、また、反射率１．０％におけるΔλ２は、１６ｎｍであって６０ｎｍより短いので、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜が形成されていることを表している。【0055】
図７は、実施例１における被成膜対象の光学レンズのレンズ面の一部の測定位置における反射防止膜の分光反射特性を示す図である。図７（ａ）は、センターＰと、径方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ａ１、Ｂ１、Ｃ１）とにおける分光反射特性を示し、図７（ｂ）は、センターＰと、周方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）とにおける分光反射特性を示す。【0056】
図７（ａ）に示すように、実施例１において形成された反射防止膜については、径方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ａ１、Ｂ１、Ｃ１）についての反射率１．０％におけるΔλ１は、２ｎｍであって３０ｎｍより短く、また、Δλ２は、１４ｎｍであって６０ｎｍより短いので、センターＰと、径方向に並ぶ複数の測定位置とでは、反射防止膜の光学的膜厚のバラツキが小さいことを表している。【0057】
また、図７（ｂ）に示すように、実施例１において形成された反射防止膜については、周方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）についての反射率１．０％におけるΔλ１は、４ｎｍであって３０ｎｍ以下であり、また、Δλ２は、１４ｎｍであって６０ｎｍ以下であるので、センターＰと、周方向に並ぶ複数の測定位置とでは、反射防止膜の光学的膜厚のバラツキが小さいことを表している。【0058】
（実施例２）【0059】
図８に示す条件（膜構成、成膜条件）で、図９（ａ）に示す形状の凹半球レンズの凹半球レンズ面（面径φＤ＝１８．８ｍｍ、球欠長さＺ＝６．５９ｍｍ）に７層からなる反射防止膜を形成した（図９（ａ）に示すレンズの曲率半径Ｒは１０ｍｍである）。実施例２で使用した凹半球レンズは、実施例１で使用した凹半球レンズ（図６（ａ）参照）よりも面径が小さい。形成された反射防止膜の分光反射率を、実施例１の場合と同様な各位置において測定した（図４参照）。本例では、面角度が３０度の測定位置は、レンズ光軸を中心とする直径が７．６ｍｍの位置であり、面角度が４０度の測定位置はレンズ光軸を中心とする直径が１１．１ｍｍの位置であり、面角度が５０度の測定位置はレンズ光軸を中心とする直径が１５．７ｍｍの位置である。
【0060】
本例においても、反応性スパッタリングによる成膜時には、ターゲットの表面と凹半球レンズの凹半球レンズ面との間の最大距離Ｌ（図１参照）を、３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内の値に設定した。また、成膜時の投入パワーはＳｉＯ２膜の場合には３ｋｗ、Ｎｂ２Ｏ５膜の場合には２ｋｗとし、各層の成膜速度を、０．０１〜２．００ｎｍ／ｓｅｃの範囲内となるように制御した。【0061】
図９（ｂ）には、形成された７層の反射防止膜の各測定位置における分光反射特性を示している。これらの特性曲線は可視光の各波長帯域において特性に分布は存在する。しかしながら、形成された反射防止膜１４がレンズ面の中心部分および周辺部分において生じている程度の光学特性分布では、レンズとして使用したときに実写像にゴーストは発生せず、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜が形成されていることを表している。【0062】
より具体的には、図９（ｂ）に示す特性曲線から分かるように、実施例２において形成された反射防止膜については、反射率１．０％におけるΔλ１は、１５ｎｍであって３０ｎｍより短く、光学的膜厚が極めて均一（実施的に同じ）な膜が形成されていることを表しており、また、反射率１．０％におけるΔλ２は、２９ｎｍであって６０ｎｍより短いので、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜が形成されていることを表している。【0063】
図１０は、実施例２における被成膜対象の光学レンズのレンズ面の一部の測定位置における反射防止膜の分光反射特性を示す図である。図１０（ａ）は、センターＰと、径方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ａ１、Ｂ１、Ｃ１）とにおける分光反射特性を示し、図１０（ｂ）は、センターＰと、周方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）とにおける分光反射特性を示す。【0064】
図１０（ａ）に示すように、実施例２において形成された反射防止膜については、径方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ａ１、Ｂ１、Ｃ１）についての反射率１．０％におけるΔλ１は、１１ｎｍであって３０ｎｍより短く、また、Δλ２は、２０ｎｍであって６０ｎｍより短いので、センターＰと、径方向に並ぶ複数の測定位置とでは、反射防止膜の光学的膜厚のバラツキが小さいことを表している。【0065】
また、図１０（ｂ）に示すように、実施例２において形成された反射防止膜については、周方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）についての反射率１．０％におけるΔλ１は、１５ｎｍであって３０ｎｍより短く、また、Δλ２は、２９ｎｍであって６０ｎｍより短いので、センターＰと、周方向に並ぶ複数の測定位置とでは、反射防止膜の光学的膜厚のバラツキが小さいことを表している。【0066】
（実施例３）【0067】
図１１に示す条件（膜構成、成膜条件）で、図１２（ａ）に示す形状の凹非球面レンズの凹非球面レンズ面（面径φＤ＝１１．３１５ｍｍ、球欠長さＺ＝２．８７ｍｍ、凹Ｒ（近軸曲率中心における曲率半径）＝６．９７ｍｍ、最大面角度θ＝４９．２度）に７層からなる反射防止膜を形成した。実施例３で使用した凹非球面レンズは、実施例２で使用した凹半球レンズ（図９（ａ）参照）よりも面径が小さい。形成された反射防止膜の分光反射率を、実施例１の場合と同様に、レンズ面中心位置および、レンズ光軸回りに９０度間隔の４か所の各周方向の位置において測定した。各周方向の位置では、それぞれ、面角度が２８度の測定位置（レンズ光軸を中心とする直径が約６．３ｍｍの位置）および、面角度が４２度の測定位置（レンズ光軸を中心とする直径が約９．５ｍｍの位置）の２箇所で測定した。ここで、面角度２８度の各測定位置をＡ１〜Ａ４とし、面角度が４２度の各測定位置をＢ１〜Ｂ４とし、位置Ａ１及びＢ１、位置Ａ２及びＢ２、位置Ａ３及びＢ３、位置Ａ４及びＢ４のそれぞれを同一の径上の位置であるとする。
【0068】
本例においても、反応性スパッタリングによる成膜時には、ターゲットの表面と凹非球面レンズの凹非球面レンズ面との間の最大距離Ｌ（図１参照）を、３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内の値に設定した。また、成膜時の投入パワーはＳｉＯ２膜の場合には３ｋｗ、Ｎｂ２Ｏ５膜の場合には２ｋｗとし、各層の成膜速度を、０．０１〜２．００ｎｍ／ｓｅｃの範囲内となるように制御した。【0069】
図１２（ｂ）には、形成された７層の反射防止膜の各測定位置における分光反射特性を示してある。これらの特性曲線は可視光の各波長帯域において特性に分布は存在する。しかしながら、形成された反射防止膜がレンズ面の中心部分および周辺部分において生じている程度の光学特性分布では、レンズとして使用したときに実写像にゴーストは発生せず、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜が形成されていることを表している。【0070】
より具体的には、図１２（ｂ）に示す特性曲線から分かるように、実施例３において形成された反射防止膜については、反射率１．０％におけるΔλ１は、１２ｎｍであって３０ｎｍより短く、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜が形成されていることを表しており、また、反射率１．０％におけるΔλ２は、１５ｎｍであって６０ｎｍより短いので、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜が形成されていることを表している。【0071】
図１３は、実施例３における被成膜対象の光学レンズのレンズ面の一部の測定位置における反射防止膜の分光反射特性を示す図である。図１３（ａ）は、センターＰと、径方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ａ１、Ｂ１）とにおける分光反射特性を示し、図１３（ｂ）は、センターＰと、周方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）における分光反射特性を示す。【0072】
図１３（ａ）に示すように、実施例３において形成された反射防止膜については、径方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ａ１、Ｂ１）についての反射率１．０％におけるΔλ１は、１１ｎｍであって３０ｎｍより短く、また、Δλ２は、１５ｎｍであって６０ｎｍより短いので、センターＰと、径方向に並ぶ複数の測定位置とでは、反射防止膜の光学的膜厚のバラツキが小さいことを表している。【0073】
また、図１３（ｂ）に示すように、実施例３において形成された反射防止膜については、周方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）についての反射率１．０％におけるΔλ１は、１２ｎｍであって３０ｎｍより短く、また、Δλ２は、１５ｎｍであって６０ｎｍより短いので、センターＰと、周方向に並ぶ複数の測定位置とでは、反射防止膜の光学的膜厚のバラツキが小さいことを表している。【0074】
（実施例４）【0075】
図１４に示す条件（膜構成、成膜条件）で、図１５（ａ）に示す形状の凹非球面レンズの凹非球面レンズ面（面径φＤ＝１０．９５ｍｍ、球欠長さＺ＝２．６２ｍｍ、凹Ｒ（近軸曲率中心における曲率半径）＝７．４１ｍｍ、最大面角度θ＝５１．７度）に７層からなる反射防止膜を形成した。形成された反射防止膜の分光反射率を、実施例１の場合と同様に、レンズ面中心位置Ｐおよび、レンズ光軸回りに９０度間隔の４か所の各周方向の位置において測定した。各周方向の位置では、面角度が４０度の位置（レンズ光軸を中心とする直径が約９．４ｍｍの位置）で測定した。ここで、面角度４０度の各測定位置を位置Ｂ１〜Ｂ４とする。【0076】
本例においても、反応性スパッタリングによる成膜時には、ターゲットの表面と凹非球面レンズの凹非球面レンズ面との間の最大距離Ｌ（図１参照）を、１００ｍｍ〜２００ｍｍの範囲内の値に設定した。また、成膜時の投入パワーはＳｉＯ２膜の場合には３ｋｗ、Ｎｂ２Ｏ５膜の場合には２ｋｗとし、各層の成膜速度を、０．０１〜２．００ｎｍ／ｓｅｃの範囲内となるように制御した。【0077】
図１５（ｂ）には、形成された７層の反射防止膜の各測定位置における分光反射特性を示してある。レンズ面中心位置と周辺位置の間での可視光の各波長帯域における分光反射率は実用上差支えない程度（レンズとして使用したときに実写像にゴーストが発生しない程度）のバラツキに抑制されおり、全体として光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜が形成されていることが確認された。【0078】
より具体的には、図１５（ｂ）に示す特性曲線から分かるように、実施例４において形成された反射防止膜については、反射率１．０％におけるΔλ１は、２３ｎｍであって３０ｎｍより短いので、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜が形成されていることを表しており、また、反射率１．０％におけるΔλ２は、５２ｎｍであって６０ｎｍより短いので、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜が形成されていることを表している。【0079】
図１６は、実施例４における被成膜対象の光学レンズのレンズ面の一部の測定位置における反射防止膜の分光反射特性を示す図である。図１６は、センターＰと、径方向に並ぶ測定位置（位置Ｂ１）における分光反射特性を示す。【0080】
図１６に示すように、実施例４において形成された反射防止膜については、径方向の測定位置（位置Ｂ１）についての反射率１．０％におけるΔλ１は、２２ｎｍであって３０ｎｍより短く、また、Δλ２は、５２ｎｍであって６０ｎｍより短いので、センターＰと、径方向の測定位置とでは、反射防止膜の光学的膜厚のバラツキが小さいことを表している。【0081】
（実施例５）【0082】
図１７に示す条件（膜構成、成膜条件）で、図１８（ａ）に示す形状の凹非面レンズの凹非球面レンズ面（面径φＤ＝９．５１ｍｍ、球欠ｄ＝２．６５ｍｍ、凹Ｒ（近軸曲率中心における曲率半径）＝４．９０ｍｍ、最大面角度θ＝４９．４度）に７層からなる反射防止膜を形成した。形成された反射防止膜の分光反射率を、実施例１の場合と同様に、レンズ面中心位置および、レンズ光軸回りに９０度間隔の４か所の各周方向の位置において測定した。各周方向の位置では、それぞれ、面角度が２８度の測定位置（レンズ光軸を中心とする直径が約５．０ｍｍの位置）および、面角度が４２度の測定位置（レンズ光軸を中心とする直径が約７．６ｍｍの位置）の２箇所で測定した。ここで、面角度２８度の各測定位置をＡ１〜Ａ４とし、面角度が４２度の各測定位置をＢ１〜Ｂ４とし、位置Ａ１及びＢ１、位置Ａ２及びＢ２、位置Ａ３及びＢ３、位置Ａ４及びＢ４のそれぞれを同一の径上の位置であるとする。【0083】
本例においても、反応性スパッタリングによる成膜時には、ターゲットの表面と凹非球面レンズの凹非球面レンズ面との間の最大距離Ｌ（図１参照）を、３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内の値に設定した。また、成膜時の投入パワーはＳｉＯ２膜の場合には３ｋｗ、Ｎｂ２Ｏ５膜の場合には２ｋｗとし、各層の成膜速度を、０．０１〜２．００ｎｍ／ｓｅｃの範囲内となるように制御した。【0084】
図１８（ｂ）には、形成された７層の反射防止膜の各測定位置における分光反射特性を示してある。これらの特性曲線は可視光の各波長帯域において特性に分布は存在する。しかしながら、形成された反射防止膜１４がレンズ面の中心部分および周辺部分において生じている程度の光学特性分布では、レンズとして使用したときに実写像にゴーストは発生せず、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜が形成されていることを表している。【0085】
より具体的には、図１８（ｂ）に示す特性曲線から分かるように、実施例５において形成された反射防止膜については、反射率１．０％におけるΔλ１は、１０ｎｍであって３０ｎｍより短いので、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜が形成されていることを表しており、また、反射率１．０％におけるΔλ２は、１１ｎｍであって６０ｎｍより短いので、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜が形成されていることを表している。【0086】
図１９は、実施例５における被成膜対象の光学レンズのレンズ面の一部の測定位置における反射防止膜の分光反射特性を示す図である。図１９（ａ）は、センターＰと、径方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ａ１、Ｂ１）とにおける分光反射特性を示し、図１９（ｂ）は、センターＰと、周方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）とにおける分光反射特性を示す。【0087】
図１９（ａ）に示すように、実施例５において形成された反射防止膜については、径方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ａ１、Ｂ１）についての反射率１．０％におけるΔλ１は、８ｎｍであって３０ｎｍより短く、また、Δλ２は、１１ｎｍであって６０ｎｍより短いので、センターＰと、径方向に並ぶ複数の測定位置とでは、反射防止膜の光学的膜厚のバラツキが小さいことを表している。【0088】
また、図１９（ｂ）に示すように、実施例５において形成された反射防止膜については、周方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）についての反射率１．０％におけるΔλ１は、１０ｎｍであって３０ｎｍより短く、また、Δλ２は、１１ｎｍであって６０ｎｍより短いので、センターＰと、周方向に並ぶ複数の測定位置とでは、反射防止膜の光学的膜厚のバラツキが小さいことを表している。【0089】
（実施例６）【0090】
図２０に示す条件（膜構成、成膜条件）で、図２１（ａ）に示す形状の凹非球面レンズの凹非球面レンズ面（面径φＤ＝９．５１ｍｍ、球欠長さＺ＝２．６５ｍｍ、凹Ｒ（近軸曲率中心における曲率半径）＝４．９０ｍｍ、最大面角度θ＝４９．４度）に１層の反射防止膜を形成した。形成された反射防止膜の分光反射率を、実施例１の場合と同様に、レンズ面中心位置および、レンズ光軸回りに９０度間隔の４か所の各円周方向の位置において測定した。各円周方向の位置では、それぞれ、面角度が２８度の測定位置（レンズ光軸を中心とする直径が約５．０ｍｍの位置）および、面角度が４２度の測定位置（レンズ光軸を中心とする直径が約７．６ｍｍの位置）の２箇所で測定した。ここで、面角度２８度の各測定位置をＡ１〜Ａ４とし、面角度が４２度の各測定位置をＢ１〜Ｂ４とし、位置Ａ１及びＢ１、位置Ａ２及びＢ２、位置Ａ３及びＢ３、位置Ａ４及びＢ４のそれぞれを同一の径上の位置であるとする。【0091】
なお、上述の実施例１と同様に、本実施例においても基準波長λ０＝５５０ｎｍにおける光学的膜厚係数ｋに相当する記号として、膜構成を示す記号ｘ１を用いる。膜構成を示す光学的膜厚係数ｘの数値は、以下の数値範囲を適用可能である。光学的膜厚は、屈折率ｎと物理膜厚ｄとの積で表され、具体的には、ｎｄ＝ｋ×λ０／４で表される。ｘ１＝０．７０〜１．３０
【0092】
また、本例においても、反応性スパッタリングによる成膜時には、ターゲットの表面と凹非球面レンズの凹非球面レンズ面との間の最大距離Ｌ（図１参照）を、３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内の値に設定した。また、成膜時の投入パワーは３ｋｗとし、成膜速度を、０．０１〜２．００ｎｍ／ｓｅｃの範囲内となるように制御した。【0093】
図２１（ｂ）には、形成された１層構成の反射防止膜の各測定位置における分光反射特性を示してある。これらの特性曲線は可視光の各波長帯域において特性に分布は存在する。しかしながら、、形成された反射防止膜がレンズ面の中心部分および周辺部分において生じている程度の光学特性分布では、レンズとして使用したときに実写像にゴーストは発生せず、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜が形成されていることを表している。【0094】
より具体的には、図２１（ｂ）に示す特性曲線から分かるように、実施例６において形成された反射防止膜については、反射率１．０％におけるΔλ１は、１２ｎｍであって３０ｎｍより短いので、光学的膜厚が実施的に同じ反射防止膜が形成されていることを表しており、また、反射率１．０％におけるΔλ２は、３８ｎｍであって６０ｎｍより短いので、光学的膜厚が実施的に同じ反射防止膜が形成されていることを表している。【0095】
図２２は、実施例６における被成膜対象の光学レンズのレンズ面の一部の測定位置における反射防止膜の分光反射特性を示す図である。図２２（ａ）は、センターＰと、径方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ａ１、Ｂ１）とにおける分光反射特性を示し、図２２（ｂ）は、センターＰと、周方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）とにおける分光反射特性を示す。【0096】
図２２（ａ）に示すように、実施例６において形成された反射防止膜については、径方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ａ１、Ｂ１）についての反射率１．０％におけるΔλ１は、２ｎｍであって３０ｎｍより短く、また、Δλ２は、１６ｎｍであって６０ｎｍより短いので、センターＰと、径方向に並ぶ複数の測定位置とでは、反射防止膜の光学的膜厚のバラツキが小さいことを表している。【0097】
また、図２２（ｂ）に示すように、実施例６において形成された反射防止膜については、周方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）についての反射率１．０％におけるΔλ１は、１１ｎｍであって３０ｎｍより短く、また、Δλ２は、３０ｎｍであって６０ｎｍより短いので、センターＰと、周方向に並ぶ複数の測定位置とでは、反射防止膜の光学的膜厚のバラツキが小さいことを表している。【0098】
（比較例１）【0099】
本発明の一実施形態における実施例１〜６との比較のために、図２３に示す条件（膜構成、成膜条件）で、蒸着法により、凹非球面レンズ（M-TAFD305、SiO2シングル）の凹非球面レンズ面（面径φＤ＝１０．９５ｍｍ、球欠長さＺ＝２．６２ｍｍ、凹Ｒ（近軸曲率中心における曲率半径）＝７．４１ｍｍ、最大面角度θ＝５１．７度）に１層からなる反射防止膜を形成した。形成された反射防止膜の分光反射率を、実施例６の場合と同様に、レンズ面中心位置および、レンズ光軸回りに９０度間隔の４か所の各円周方向の位置で測定した。各円周方向の測定位置では、それぞれ、面角度が２８度の測定位置（レンズ光軸を中心とする直径が約６．８ｍｍの位置）および、面角度が４２度の測定位置（レンズ光軸を中心とする直径が約９．６ｍｍの位置）の２箇所で測定した。ここで、面角度２８度の各測定位置をＡ１〜Ａ４とし、面角度が４２度の各測定位置をＢ１〜Ｂ４とし、位置Ａ１及びＢ１、位置Ａ２及びＢ２、位置Ａ３及びＢ３、位置Ａ４及びＢ４のそれぞれを同一の径上の位置であるとする。【0100】
なお、膜構成を示す光学的膜厚係数ｘ１の数値は以下の数値範囲を適用可能である。光学的膜厚ｎｄは、上述の実施例と同じようにして表せる。ｘ１＝０．７０〜１．３０
【0101】
図２４（ｂ）には、形成された反射防止膜の各測定位置における分光反射特性を示している。これらの特性曲線から分かるように、レンズ面中心、レンズ面の周辺部およびこれらの間のレンズ面位置において相互に特性が大きく乖離している。【0102】
比較例１は、実施例６との比較である。実施例６と比較例１とは、基材の構成材料、反射防止膜が１層（ＳｉＯ２）から形成される点で共通し、膜の形成方法の点で相違する。【0103】
より具体的には、図２４（ｂ）に示す特性曲線から分かるように、比較例１において形成された反射防止膜については、反射率１．０％におけるΔλ１は、１０８ｎｍであって３０ｎｍより大きく、また、反射率１．０％におけるΔλ２は、１１７ｎｍであって６０ｎｍより大きいので、レンズとして使用したときに、ゴーストが生じた。つまり、光学的膜厚が実質的に同じではないことが言える。これに比べて、本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法によりレンズ面に反射防止膜を形成した実施例６では、反射防止膜の反射率１．０％におけるΔλ１は、１２ｎｍであり、また、反射率１．０％におけるΔλ２は、３８ｎｍであって、光学的膜厚が実質的に同じとなる反射防止膜が形成されており、本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法により反射防止膜を形成することの優位性を確認できる。【0104】
図２５は、比較例１における被成膜対象の光学レンズのレンズ面の一部の測定位置における反射防止膜の分光反射特性を示す図である。図２５（ａ）は、センターＰと、径方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ａ１、Ｂ１）とにおける分光反射特性を示し、図２５（ｂ）は、センターＰと、周方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）とにおける分光反射特性を示す。【0105】
図２５（ａ）に示すように、比較例１において形成された反射防止膜については、径方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ａ１、Ｂ１）についての反射率１．０％におけるΔλ１は、７０ｎｍであって３０ｎｍより大きく、また、Δλ２は、７５ｎｍであって６０ｎｍより大きく、センターＰと、径方向に並ぶ複数の測定位置とでは、反射防止膜の光学的膜厚のバラツキが大きいことを表している。これに比べて、本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法によりレンズ面に反射防止膜を形成した実施例６では、径方向に並ぶ複数の測定位置についての反射防止膜の反射率１．０％におけるΔλ１は、２ｎｍであり、また、反射率１．０％におけるΔλ２は、１６ｎｍであって、光学的膜厚が実質的に同じとなる反射防止膜が形成されており、本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法により反射防止膜を形成することの優位性を確認することができる。【0106】
また、図２５（ｂ）に示すように、比較例１において形成された反射防止膜については、周方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）についての反射率１．０％におけるΔλ１は、１０８ｎｍであって３０ｎｍより大きく、また、Δλ２は、１１７ｎｍであって６０ｎｍより大きいので、センターＰと、周方向に並ぶ複数の測定位置とでは、反射防止膜の光学的膜厚のバラツキが大きいことを表している。これに比べて、本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法によりレンズ面に反射防止膜を形成した実施例６では、周方向に並ぶ複数の測定位置についての反射防止膜の反射率１．０％におけるΔλ１は、１１ｎｍであり、また、反射率１．０％におけるΔλ２は、３０ｎｍであって、光学的膜厚が実質的に同じとなる反射防止膜が形成されており、本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法により反射防止膜を形成することの優位性を確認することができる。【0107】
以上のように、図２５（ｂ）に示すように、蒸着法では、光学的膜厚が実質的に同じとなる反射防止膜を形成することができないが、本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法によれば、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜を形成することができる。【0108】
（比較例２）【0109】
図２６に示す条件（膜構成、成膜条件）で、スパッタ法により、図２７（ａ）に示す凹非球面レンズ（M-TAFD305、SiO2シングル）の凹非球面レンズ面（面径φＤ＝８．６４ｍｍ、球欠長さＺ＝２．５ｍｍ、凹Ｒ（近軸曲率中心における曲率半径）＝４．９２ｍｍ、最大面角度θ＝５１．８度）に１層の反射防止膜を形成した。形成された反射防止膜の分光反射率を、実施例６の場合と同様に、レンズ面中心位置および、レンズ光軸回りに９０度間隔の４か所の各円周方向の位置で測定した。各円周方向の測定位置では、それぞれ、面角度が２８度の測定位置（レンズ光軸を中心とする直径が約４．５ｍｍの位置）および、面角度が４２度の測定位置（レンズ光軸を中心とする直径が約６．６ｍｍの位置）の２箇所で測定した。ここで、面角度２８度の各測定位置をＡ１〜Ａ４とし、面角度が４２度の各測定位置をＢ１〜Ｂ４とし、位置Ａ１及びＢ１、位置Ａ２及びＢ２、位置Ａ３及びＢ３、位置Ａ４及びＢ４のそれぞれを同一の径上の位置であるとする。【0110】
なお、膜構成を示す光学的膜厚係数ｘ１の数値は以下の数値範囲を適用可能である。光学的膜厚ｎｄは、上述の実施例、比較例１と同じようにして表せる。ｘ１＝０．７０〜１．３０
【0111】
図２７（ｂ）には、形成された反射防止膜の各測定位置における分光反射特性を示してある。これらの特性曲線から分かるように、レンズ面中心、レンズ面の周辺部およびこれらの間のレンズ面位置の間で特性が大きく乖離している。【0112】
より具体的には、図２７（ｂ）に示す特性曲線から分かるように、比較例２において形成された反射防止膜については、反射率１．０％におけるΔλ１は、存在しない。また、反射率１．０％におけるΔλ２も同様に存在しない。つまり、比較例２においては、スパッタ法により反射防止膜を形成しているが、図２７（ｂ）に示す特性曲線からも分かるように、センターＰにおける分光反射特性でさえ、所望の値に形成できていないことを示している。これらのことからわかるように、比較例２は、各測定位置において明らかに光学的膜厚が異なっている（実質的に同じにならない）ことを表している。【0113】
これに比べて、本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法によりレンズ面に反射防止膜を形成した実施例６では、反射防止膜の反射率１．０％におけるΔλ１は、１２ｎｍであり、また、反射率１．０％におけるΔλ２は、３８ｎｍであって、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜が形成されており、本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法により反射防止膜を形成することの優位性を確認することができる。【0114】
比較例２は、実施例６との比較である。実施例６と比較例１とは、基材の構成材料、反射防止膜が１層（ＳｉＯ２）から形成される点で共通し、膜の形成方法の点で相違する。【0115】
図２８は、比較例２における被成膜対象の光学レンズのレンズ面の一部の測定位置における反射防止膜の分光反射特性を示す図である。図２８（ａ）は、センターＰと、径方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ａ１、Ｂ１）とにおける分光反射特性を示し、図２８（ｂ）は、センターＰと、周方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）とにおける分光反射特性を示す。【0116】
図２８（ａ）に示すように、比較例２において形成された反射防止膜については、径方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ａ１、Ｂ１）についての反射率１．０％におけるΔλ１は、図２８（ａ）から、明らかに３０ｎｍより大きく、また、Δλ２は、図２８（ａ）から、明らかに５５ｎｍより大きく、センターＰと、径方向に並ぶ複数の測定位置とでは、反射防止膜の光学的膜厚のバラツキが大きいことを表している。これに比べて、本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法によりレンズ面に反射防止膜を形成した実施例６では、径方向に並ぶ複数の測定位置についての反射防止膜の反射率１．０％におけるΔλ１は、２ｎｍであり、また、反射率１．０％におけるΔλ２は、１６ｎｍであって、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜が形成されており、本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法により反射防止膜を形成することの優位性を確認することができる。【0117】
また、図２８（ｂ）に示すように、比較例２において形成された反射防止膜については、周方向に並ぶ複数の測定位置（位置Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）についての反射率１．０％におけるΔλ１は、図２８（ｂ）から、明らかに３０ｎｍより大きく、また、Δλ２は、図２８（ｂ）から、明らかに６０ｎｍより大きいので、センターＰと、周方向に並ぶ複数の測定位置とでは、反射防止膜の光学的膜厚のバラツキが大きいことを表している。これに比べて、本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法により同一形状のレンズ面に反射防止膜を形成した実施例６では、周方向に並ぶ複数の測定位置についての反射防止膜の反射率１．０％におけるΔλ１は、１１ｎｍであり、また、反射率１．０％におけるΔλ２は、３０ｎｍであって、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜が形成されており、本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法により反射防止膜を形成することの優位性を確認することができる。【0119】
以上のように、従来のスパッタ法では、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜を形成することができないが、本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法によれば、光学的膜厚が実質的に同じ反射防止膜を形成することができる。【0120】
最後に、本発明の一実施形態を、図等を用いて総括する。【0121】
本発明の一実施形態にかかる光学レンズ３は、曲面状に形成された非球面レンズ面３ａと、非球面レンズ面３ａに形成された反射防止膜１４とを備える。非球面レンズ面３ａは、非球面レンズ面３ａのセンターＰを含む第１の部位と、第１の部位から離れた第２の部位とを有する。第１の部位上の反射防止膜１４の光学的膜厚と、第２の部位上の反射防止膜１４の光学的膜厚は、実質的に同じである。【0122】
ここで、第１の部位上の反射防止膜１４の光学的膜厚と、第２の部位上の反射防止膜１４の光学的膜厚が実質的に同じとは、光学的膜厚（ｎｄ）が実質的に同じとは、光の干渉が同じであることを意味し、第１の部位上の反射防止膜１４と第２の部位上の反射防止膜１４における反射率、屈折率、透過率などの光学特性が実質的に同じになることを言う。換言すれば、レンズとして使用したときに、実写像にゴーストが生じない程度の光学特性分布であれば、光学的膜厚が実質的に同じであると言える。また、第１の部位上の反射防止膜１４と、第２の部位上の反射防止膜１４とを入れ替えたとしても、光学特性が実質的に同じであるとも言える。【0123】
また、第２の部位は、例えば、光学レンズ３の曲面状表面の面角度が大きくなる部位とすることができるが、例えば、面角度が２５度以上となる部位であっても良く、面角度が２８度以上、３０度以上、４０度以上、４８度以上、５０度以上のように、任意の面角度の部位としても良い。第２の部位は、光学レンズ３として、第１の部位と実質的に同じであることが好ましい部位とすれば良い。なお、光学レンズ３は、いずれの面角度の部位であっても、第１の部位の光学薄膜の光学的膜厚と実質的に同じにすることができる。【0124】
好ましくは、光学レンズ３において、分光反射特性において所定の反射率を満たす、第１の部位（センターＰ）上に形成される反射防止膜１４の最も短波長側の波長と、第２の部位上に形成される反射防止膜１４の最も短波長側の波長との第１の波長差（Δλ１）は５０ｎｍ以下である、または、第１の部位（センターＰ）上に形成される反射防止膜１４の最も長波長側の波長と、第２の部位上に形成される反射防止膜１４の最も長波長側の波長との第２の波長差（Δλ２）は１００ｎｍ以下である。【0125】
さらに、好ましくは、光学レンズ３において、紫外領域から近赤外領域の分光反射特性において反射率１．０％を満たす場合に、第１の波長差（Δλ１）は３０ｎｍ以下である、または、第２の波長差（Δλ２）は６０ｎｍ以下である。【0126】
また、好ましくは、光学レンズ３において、第２の部位は複数あり、複数の第２の部位は、非球面レンズ３ａの周方向に配置された複数の部位（例えば、位置Ａ１〜Ａ４をそれぞれ有する４つの部位）を含み、第２の部位の各々に対する第２の波長差（Δλ２）は、６０ｎｍ以下である。
【0127】
また、好ましくは、光学レンズ３において、第２の部位は複数あり、複数の第２の部位は、非球面レンズ３ａの径方向に配置された複数の部位（例えば、位置Ａ１、Ｂ１、Ｃ１をそれぞれ含む３つの部位）を含み、第２の部位の各々に対する第２の波長差（Δλ２）は、６０ｎｍ以下である。
【0128】
また、好ましくは、光学レンズ３において、反射防止膜１４は、図２０に示すように、単層膜であり、光学レンズ３の表面に、酸化シリコンにより形成される。【0130】
また、さらに、好ましくは、光学レンズ３において、反射防止膜１４は、図５、図８、図１１、図１４、または図１７に示すように、光学レンズ３の表面に、酸化シリコンにより形成される層と、酸化ニオブにより形成される層とを交互に積層した多層膜である。【0131】
また、さらに別の他の局面では以下のように捉えることができる。本発明の一実施形態に係る反応性スパッタリング装置１は、処理室２を有し、非球面レンズ面３ａを有する光学レンズ３に反射防止膜１４を処理室２において形成する装置である。反応性スパッタリング装置１は、処理室２内の空気を排気する排気機構１１と、真空状態に保持された処理室２内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構１２と、真空状態に保持された処理室２内に活性ガスを供給する活性ガス供給機構１３とを有する。また、反応性スパッタリング装置１は、処理室２内に設けられ、光学レンズ３が配置されるワークホルダー４と、処理室２内においてワークホルダー４に対向配置されたターゲット５とを有する。また、反応性スパッタリング装置１は、ターゲット５の粒子が出るようターゲット５に電圧を印加する電源７と、処理室２内に設けられ、処理室２内の空間の一部分であってターゲット５とワークホルダー４との間の空間である特定空間８を取り囲むことが可能である遮蔽部９とを有する。【0132】
好ましくは、反応性スパッタリング装置１において、遮蔽部９の最下部の位置は、ワークホルダー４に配置された光学レンズ３の最も高い位置と同じかそれよりも低い。【0133】
また、好ましくは、反応性スパッタリング装置１において、非球面レンズ面３ａが凹面形状を有する。反応性スパッタリング装置１において、光学レンズ３をワークホルダー４上に配置した状態において、レンズ面表面の面径Ｄを凹面形状における球欠長さＺで除した値を、ターゲット５表面から凹面形状の最も遠い位置までの距離Ｌでさらに除したときの値が０．０１０〜１０の範囲となるようにワークホルダー４及びターゲット５が配置されている。つまり、ワークホルダー４及びターゲット５は、Ｄ／Ｚ／Ｌにより算出される値の範囲内に配置されている。また、好ましくは、反応性スパッタリング装置１が、第１の変更と第２の変更のうちの少なくとも一方を行う位置変更部１５を更に備える。第１の変更は、遮蔽部９のワークホルダー４に対する相対的な位置を、特定空間８を取り囲む第１の位置から、第１の位置よりもワークホルダー４と遮蔽部９とが離れた第２の位置へと変更することである。第２の変更は、相対的な位置を、第２の位置から第１の位置へと変更することである。【0134】
また、さらに別の他の局面では以下のように捉えることができる。本発明の一実施形態に係る光学薄膜形成方法は、非球面レンズ面３ａを有する光学レンズ３に反射防止膜１４を形成する反射防止膜形成方法である。反射防止膜形成方法は、処理室２内のワークホルダー４上に光学レンズ３を配置する配置工程と、光学レンズ３が処理室２内に配置された状態で、処理室２内を真空排気する排気工程とを有する。また、反射防止膜形成方法は、真空排気した後に処理室２内に活性ガスおよび不活性ガスを供給するガス供給工程と、ワークホルダー４に平行な状態で対向配置されたターゲット５に対して電圧を印加することにより、不活性ガスがターゲット５に衝突してターゲット５からターゲット５の粒子を引き出すスパッタ工程とを有する。また反射防止膜形成方法は、特定空間８を遮蔽部９により取り囲んだ状態で、スパッタ工程により得られるターゲットの粒子、または、活性ガスと反応した粒子が、光学レンズ３）の曲面状表面に堆積する光学薄膜形成工程を有する。【0135】
また、好ましくは、反射防止膜形成方法において、光学薄膜形成工程で、光学レンズ３は、特定空間８の中のターゲットの粒子の平均自由行程と、遮蔽部９の内側面の距離との比で求められるクヌーセン数が０．３より小さい領域に配置されている。【0136】
また、好ましくは、反射防止膜形成方法において、光学レンズ３の非球面レンズ面３ａが粘性流状態となる粘性流領域内に位置するように、ターゲット５に対してワークホルダー４が配置されている。【0137】
また、別の他の局面では以下のように捉えることができる。本発明の一実施形態にかかる光学レンズ３は、光学薄膜の分光反射率の所定の反射率または光学薄膜の分光透過率の所定の透過率において、第１の部位上の最も短波長側の波長に対して、第２の部位上の最も短波長側の波長差は、±５０ｎｍ以下である、または、分光反射率の所定の反射率または分光透過率の所定の透過率において、第１の部位上の最も長波長側の波長に対して、第２の部位上の最も長波長側の波長差は、±１００ｎｍ以下である。また、さらに別の他の局面では以下のように捉えることができる。本発明の一実施形態にかかる光学素子（光学レンズ３）は曲面状に形成された曲面状表面と、曲面状表面上に形成された光学薄膜と備え。曲面状表面は、曲面状表面の中心を含む第１の部位と、第１の部位から離れて、同一直線状に並んで設けられる複数の第２の部位とを有し、光学薄膜の分光反射率の所定の反射率または光学薄膜の分光透過率の所定の透過率における最も短波長側の波長において、複数の第２の部位上における最も短波長となる第１の波長と、複数の第２の部位上における最も長波長となる第２の波長との波長差は、３０ｎｍ以下である、または、光学薄膜の分光反射率の所定の反射率または光学薄膜の分光透過率の所定の透過率における最も長波長側の波長において、複数の第２の部位上における最も短波長となる第３の波長と、複数の第２の部位上における最も長波長となる第４の波長との波長差は、６０ｎｍ以下である。【0138】
また、さらに別の他の局面では以下のように捉えることができる。本発明の一実施形態にかかる光学素子（光学レンズ３）は、曲面状に形成された曲面状表面と、曲面状表面上に形成された光学薄膜とを備える。曲面状表面は、曲面状表面の中心を含む第１の部位と、第１の部位から離れて、同一円周状に並んで設けられる複数の第２の部位とを有し、光学薄膜の分光反射率の所定の反射率または光学薄膜の分光透過率の所定の透過率における最も短波長側の波長において、複数の第２の部位上における最も短波長となる第１の波長と、複数の第２の部位上における最も長波長となる第２の波長との波長差は、３０ｎｍ以下である、または、光学薄膜の分光反射率の所定の反射率または光学薄膜の分光透過率の所定の透過率における最も長波長側の波長において、複数の第２の部位上における最も短波長となる第３の波長と、複数の第２の部位上における最も長波長となる第４の波長との波長差は、６０ｎｍ以下である。【0139】
以上、本発明の一実施形態、幾つかの実施例及び比較例を説明したが、これらは、本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこれらにのみ限定する趣旨ではない。すなわち、本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。例えば、曲面状は、自由曲面状であっても良い。被成膜材は、光学素子に限られない。光学素子は、光学レンズ３に限られない。また、被成膜材として、１つの被成膜材に対して１つの凹状レンズ面及びレンズ面の外周にランド面が形成された形態について説明したが、１つの被成膜材に対して複数の凹状レンズ面が形成され、各レンズ面間をランド面により接続した形状の被成膜材を用いてもよい。また、被成膜対象とする面は、凹状表面に限られず、曲面と平面からなる表面や複数の平面から構成される面を対象とすることもでき、被成膜面が曲面や平面であっても光学的膜厚が実質的に同じ光学薄膜を形成することができる。【0140】
また、粘性流領域内にレンズを配置して反射防止膜を形成する態様について説明したが、これに限られず、中間流領域にレンズを配置して反射防止膜を形成するようにしてもよく、この場合には、クヌーセン数を０．０１〜０．３の範囲で設定すればよい。【0141】
また、被成膜材が凸状レンズの場合に、遮蔽部の最下部の位置は、配置部上に配置された凸状レンズの少なくともレンズ面の最も低い位置と同じかそれよりも低く配置することができる。また、本発明の一実施形態において、分光反射率を例に説明したが、これに限られない。例えば、反射率と表裏一体の関係にある透過率を指標にして分光透過率についても本発明を適用することができる。【0142】
また、光学薄膜としては、単層及び多層膜とすることができ、多層膜の場合には、５層、１０層、数十層、１００層以上とすることができる。【0143】
また、レンズ以外の例えば、曲面型ミラー（反射型光学素子）、曲面型フィルター、アレー状光学素子（レンズアレー、プリズムアレー）、ファインダー素子、回折型光学素子、フレネルレンズなどの被成膜材に対しても本発明を用いることができる。【符号の説明】
【0144】
１ 反応性スパッタリング装置２ 処理室
３ 光学レンズ
３ａ レンズ面
３ｂ 外周縁
３ｃ ランド面
４ ワークホルダー
４ａ ワーク設置面
５ ターゲット
５ａ ターゲット表面
６ スパッタ電極
７ 電源
８ 空間
９ 遮蔽部
１１ 排気機構
１２ 不活性ガス供給機構
１３ 活性ガス供給機構
１４ 反射防止膜
Ｌ ターゲット表面とレンズ面の間の最大距離