光学部件的制造方法和光学部件的制作方法

xiaoxiao2020-7-2  2

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专利名称:光学部件的制造方法和光学部件的制作方法
技术领域
本发明涉及光学部件的制造方法和光学部件。
背景技术
现在,作为用于光通信领域等的光的聚光等的光学部件的一种,已知有具有球形透镜的光学部件。在这样的光学部件中,为了抑制在球形透镜的表面的光的反射引起的透光率的降低,因此在球形透镜的表面上,一般形成有反射抑制膜等的光学性功能膜。但是,球形透镜,与通常的透镜相比具有非常大的曲率,因此难以在球形透镜的表面上形成光学性功能膜。鉴于这样的情况,在下述的专利文献1 3等中,提案有各种在球形透镜的表面上形成光学性功能膜的方法。具体来讲,在专利文献1记载有通过相对于能够公转或自公转的元件支承机构配置多个蒸镀源,针对支承于元件支承机构的曲率大的透镜,形成均一厚度的光学性功能膜的方法。在专利文献2记载有通过以向铅直方向倾斜的自转轴为中心,使球形透镜自转并公转地进行成膜,在球形透镜的表面上形成均一厚度的光学性功能膜(滤光膜)的方法。在专利文献3记载有当一边自转并一边公转的成膜用夹具位于成膜区域内时, 通过维持成膜材料向球形透镜的中央部分飞行的状态,在球形透镜的表面上形成周缘部的膜厚比中央部的膜厚薄的光学性功能膜的方法。现有技术文献专利文献1 日本特开平11-106901号公报专利文献2 日本特开2006-342384号公报专利文献3 日本特开2007-108425号公报

发明内容
发明想要解决的问题但是,如专利文献1、2记载的方式,当在球形透镜的表面上形成有均一厚度的光学性功能膜时,有时难以获得所期望的光学特性。同样,如专利文献3记载的方式,即使在球形透镜的表面上形成有周缘部的膜厚比中央部的膜厚薄的光学性功能膜时,有时也难以获得所期望的光学特性。本发明是鉴于该点而完成的,其目的是提供具有所期望的光学特性的光学部件的制造方法和具有所期望的光学特性的光学部件。用于解决课题的方法本发明涉及的光学部件的制造方法涉及具有球形透镜和形成于球形透镜的表面上的光学性功能膜的光学部件的制造方法。在本发明涉及的光学部件的制造方法中,一边使所述球形透镜围绕绕着第一中心轴旋转并相对于所述第一中心轴倾斜的第二中心轴旋转,ー边利用气相沉淀法形成光学性功能膜。此外,在本发明中,“旋转”是指以不通过物体中的轴为中心进行圆周运动。另一方面,“回转”是指以通过物体中的轴为中心进行圆周运动。光学性功能膜的光学特性依存于向光学性功能膜的光的入射角。详细来讲,光学性功能膜的光学特性,随着向光学性功能膜的光的入射角变大进行短波长位移。例如当光学性功能膜是抑制规定的截止波长以下的波长区域的光的反射的反射抑制膜时,截止波长随着向光学性功能膜的光的入射角变大进行短波长位移。另外,光学性功能膜的光学特性也依存于光学性功能膜的膜厚。详细来讲,光学性功能膜的光学特性,随着光学性功能膜的膜厚变厚进行长波长位移。例如当光学性功能膜是抑制规定的截止波长以下的波长区域的光的反射的反射抑制膜时,截止波长随着光学性功能膜的膜厚变厚进行长波长位移。此外,在本发明中,“光学性功能膜的膜厚”是指形成有光学性功能膜的部分的球形透镜的表面的法线方向的膜厚。在此,当准直光(collimated light)或扩散光入射形成于球形透镜的表面上的光学性功能膜吋,位于球形透镜的光轴上的部分的光的入射角为0°。另ー方面,随着从球形透镜的光轴离开,光的入射角变大。因此,在光学性功能膜的膜厚均一的情况下,从球形透镜的光轴离开的部分的光学性功能膜的光学特性,与位于球形透镜的光轴上的部分的光学特性相比进行了短波长位移。即,当以位于球形透镜的光轴上的部分为基准,以发现所期望的光学特性的方式,设计均一的光学性功能膜时,从球形透镜的光轴离开的部分的光学特性与所期望的光学特性不同。其結果,作为整体,难以制作具有所期望的光学特性的光学部件。例如,当光学性功能膜是抑制规定的截止波长以下的波长区域的光的反射的反射抑制膜时,从球形透镜的光轴离开的部分的反射抑制膜的截止波长变得比使用光的波长短,存在从球形透镜的光轴离开的部分的光的反射率变得过高的问题。在该情况下,难以制作具有所期望的透光率的光学部件。如上述专利文献3记载的方式,当在球形透镜的表面上形成有周缘部的膜厚比中央部的膜厚薄的光学性功能膜吋,通过光的入射角较小且作为厚膜的中央部,与光的入射角较大且作为薄膜的周边部,光学特性变得差异很大。其結果,更加难以制作所期望的光学特性的光学部件。对此,在本发明中,如上述方式,ー边使所述球形透镜围绕绕着第一中心轴旋转并相对于所述第一中心轴倾斜的第二中心轴旋转,ー边利用气相沉淀法光学性功能膜。因此, 光学性功能膜中的膜厚变得最厚的部分,不是位于球形透镜的光轴上的部分,在光学性功能膜的中央部,随着从球形透镜的光轴离开,膜厚变厚。在这样的情况下,与光学性功能膜的膜厚在光学性功能膜的中央部是均一的情况相比,能够减小光学特性的偏差。特別是,能够减小从球形透镜的光轴离开的部分的光学特性的偏差。其結果,能够获得具有所期望的光学特性的光学部件。例如,当光学性功能膜是抑制规定的截止波长以下的波长区域的光的反射的反射抑制膜吋,能够防止离开球形透镜的光轴的部分的截止波长变得过短的状況。所以,能够抑制离开球形透镜的光轴的部分的光的反射率的増大。其結果,能够获得所期望的具有高透光率的光学部件。另外,“球形透镜”是指光的射入射出面的至少一面是球面状的透镜,其他部分的形状并不特别限定于球面状。“球形透镜”例如也包括具有设置于光的射入射出面的球面状的透镜主体和具有设置于透镜主体以外的部分的边缘(flange)或者凹部的部件。在本发明中,第一中心轴和第二中心轴所形成的角度Qtl,优选比0°大,为形成有光学性功能膜的区域的中心角Q1WlA以下。当角度θ ^比中心角大时,有时位于光学性功能膜的光轴上的部分的膜厚变得过薄,反而不能获得所期望的光学性能。另外,在本发明中,气相沉淀法的种类未特别限定。例如能够利用化学的气相沉淀法(CVD =Chemical Vapor Deposition)或者物理的气相沉淀法(PVD =Physical Vapor Deposition)形成光学性功能膜。特别是,物理的气相沉淀法与化学的气相沉淀法相比,容易在球形透镜的表面上形成二维的光学性功能膜,因此优选。此外,物理的气相沉淀法也称为溅射法或真空蒸镀法。本发明涉及的光学部件能够通过上述本发明涉及的光学部件的制造方法适当制造。本发明涉及的光学部件,具有球形透镜和光学性功能膜。光学性功能膜形成于球形透镜的表面上。在本发明涉及的光学部件中,当从球形透镜的光轴的延伸的方向观看时的光学性功能膜的中央部的膜厚,随着从球形透镜的光轴离开变大。因此,本发明涉及的光学部件,与在光学性功能膜的中央部光学性功能膜的膜厚为均一的情况相比,光学特性的偏差减小。其结果,本发明涉及的光学部件,能够实现更高的光学特性。例如当光学性功能膜是抑制规定的截止波长以下的波长区域的光的反射的反射抑制膜时,与光学性功能膜的膜厚是均一的情况相比,离开球形透镜的光轴的部分的截止波长较长。因此,能够抑制光学部件中的、离开球形透镜的光轴的部分中的光的反射率的増大。所以,能够获得高的透光率。此外,当从球形透镜的光轴的延伸的方向观看时的光学性功能膜的位于中央部的外侧的外周部的膜厚,并不一定需要随着离开球形透镜的光轴变厚。即,在光学性功能膜的整体中,不需要膜厚随着离开球形透镜的光轴变厚。外周部的膜厚也可以随着离开球形透镜的光轴变薄。在本发明中,优选光学性功能膜的中央部的任何部分都包含球形透镜的光轴与光学性功能膜的交点,并且位于比相对于球形透镜的光轴垂直的平面更靠球形透镜的中心侧的位置。这是因为,当含有球形透镜的光轴与光学性功能膜的交点并且位于比相对于球形透镜的光轴垂直的平面更靠与球形透镜的中心相反一侧的位置的部分存在于光学性功能膜的中央部时,有时光学特性反而降低。在本发明中,球形透镜的材质并未特别限定。球形透镜例如也可以为玻璃制,也可以为树脂制。光学性功能膜,只要是具有光学功能的膜,就并未特别限定。光学性功能膜,例如也可以为抑制规定波长区域的光的反射的反射抑制膜、或具有波长选择功能的滤光膜、主要通过吸收光而使光衰减的衰减膜、反射规定波长区域的光的反射膜等。光学性功能膜,例如能够由折射率相对低的低折射率层与折射率相对高的高折射率层交替叠层所形成的叠层膜构成。低折射率层,例如能够由氧化硅、氧化铝、氟化钙等氟化碱土金属等形成。另一方面,高折射率层,例如能够由二氧化钛、氧化铌、氧化镧、氧化钽、 氧化钨等形成。


图1是本发明的一个实施方式中的光学部件的制造装置的模式图。图2是支承部件的模式的俯视图。图3是将支承板的一部分放大的模式截面图。图4是本发明的一个实施方式制造的光学部件的模式截面图。图5是表示本发明的实施例中的光学性功能膜(1310nm和1490·的波长选择滤光膜、48层膜)的膜厚的图表。在图5所示的图表中,横轴表示向光学性功能膜的光的入射角度。纵轴表示光学性功能膜的膜厚。图6是表示本发明的比较例中的光学性功能膜(1310nm和1490nm的波长选择滤光膜、48层膜)的膜厚的图表。在图6所示的图表中,横轴表示向光学性功能膜的光的入射角度。纵轴表示光学性功能膜的膜厚。图7是表示本发明的实施例中的光学性功能膜的中央部的透光率和本发明的比较例中的光学性功能膜的对应部分的透光率的图表。
具体实施例方式以下,对本发明的优选实施方式的一个例子进行说明。图1是本实施方式中的光学部件的制造装置的模式图。图1所示的制造装置1是用于制造图4所示的本实施方式的光学部件的装置。具体来讲,制造装置1是进行电子束蒸镀的成膜装置。如图1所示,制造装置1,具有分隔形成成膜室IOa的装置主体10。成膜室IOa 与减压泵等的减压机构14连接。成膜室IOa通过该减压机构14能够减压。在成膜室IOa设置有作为供给源的靶子13 ;电子枪12 ;和支承机构20。支承机构20具有支承盘21。支承盘21设置为相对于成膜室IOa能够以第一中心轴Cl为中心回转。支承盘21的下表面21a形成为圆顶状。如图1和图2所示,在支承盘21的下表面21a安装有多个平板状的支承板22。各支承板22设置于支承盘21的与第一中心轴Cl不同的位置。各支承板22能够以第二中心轴C2为中心回转。第二中心轴C2相对于第一中心轴Cl傾斜。在本实施方式中,第一中心轴Cl与第二中心轴C2形成的角度θ ^是在形成有图4所示光学性功能膜33的区域中心角Q1的1/2以下。支承盘21和支承板22与驱动机构11连接。驱动机构11,使支承盘21绕第一中心轴Cl回转,并使多个支承板22的各个相对干支承盘21绕第二中心轴C2相对回转。因此,各支承板22,通过驱动机构11绕第一中心轴Cl旋转,绕相对于第一中心轴Cl倾斜的第 ニ中心轴C2回转。如图2和图3所示,多个光学部件主体30以第二中心轴C2为中心矩阵状地安装干支承板22。但是,在支承板22的第二中心轴C2上不安装光学部件主体30。如图3所示,光学部件主体30包括保持器31 ;和球形透镜32。保持器31,只要能够保持球形透镜32,就并未特別限定。保持器31例如能够由金属制或树脂制的筒状部件构成。
球形透镜32例如是由玻璃或树脂等形成的球形的透镜。球形透镜32固定于保持器31。未特别限定球形透镜32固定于保持器31的方法。例如能够利用玻璃粉(glass frit)将球形透镜32固定于保持器31。接着,对使用上述制造装置1的光学部件34(参照图4)的制造方法进行说明。首先,将多个光学部件主体30安装于支承板22。接着,如图2所示,将支承板22 安装于支承盘21。接着,通过减压机构14使成膜室10a(参照图1)为减压气氛,并根据需要,从未图示的气体供给机构向成膜室IOa供给成膜需要的气体。接着,通过一边利用驱动机构11,驱动支承盘21和支承板22,一边驱动电子枪12, 使粒子从靶子13飞散,由此,在球形透镜32的表面上进行成膜。因此,向球形透镜32的表面上的成膜,是通过一边使球形透镜32围绕绕着第一中心轴Cl旋转并相对于第一中心轴 Cl倾斜的第二中心轴C2旋转,一边利用物理气相沉淀法等的气相沉淀法进行的。因此,如图4所示,这样形成的光学性功能膜33,外周部33b的膜厚随着离开球形透镜32的光轴A变薄,中央部33a的膜厚随着离开球形透镜32的光轴A变厚。所以,如上所述,与光学性功能膜33的膜厚在光学性功能膜33的中央部33a为均一的情况相比,能够减少光学特性的偏差。其结果,能够获得具有所期望的光学特性的光学部件34。此外,优选光学性功能膜33的中央部33a的任一部分都比相对于包含球形透镜 32的光轴A与光学性功能膜33的交点的球形透镜32的光轴垂直的平面P位于更靠球形透镜32的中心侧的位置。这是因为当比平面P位于更靠与球形透镜32的中心相反一侧的部分存在于光学性功能膜33的中央部33a时,光学特性有时反而降低。另外,优选支承盘21的旋转角速度和绕支承板22的第二中心轴C2的旋转角速度相互不同。(实施例)根据上述的制造方法,以下述的设计参数制作图4所示的光学部件。然后,用透过性扫描显微镜测定光学部件的光学性功能膜的膜厚。图5表示该结果。此外,在图5所示的图表中,横轴表示向光学性功能膜的光的入射角度。纵轴表示光学性功能膜的膜厚。在光射出口使用一般的单模光纤(SMF),使用折射率Ndl. 8、球径Φ2. Omm的玻璃材质的球形透镜。另外,使光线入射光学性功能膜的中央部,使用可调谐激光器和功率表,测定出光学部品的透光率。同样,也测定出形成光学性功能膜前的光学部件主体的透光率。根据这些结果,得到光学性功能膜的中央部的透光率。图7表示该结果。光学性功能膜的膜结构下述表1所示的膜结构表 权利要求
1.ー种光学部件的制造方法,所述光学部件具有球形透镜;和形成于所述球形透镜的表面上的光学性功能膜,该光学部件的制造方法的特征在于ー边使所述球形透镜围绕绕着第一中心轴旋转并相对于所述第一中心轴倾斜的第二中心轴旋转,ー边利用气相沉淀法在所述球形透镜的表面上形成所述光学性功能膜。
2.如权利要求1所述的光学部件的制造方法,其特征在于所述第一中心轴和所述第二中心轴所形成的角度θ ^为形成有所述光学性功能膜的区域的中心角Q1的1/2以下。
3.如权利要求1或2所述的光学部件的制造方法,其特征在于利用化学气相沉淀法或物理气相沉淀法形成所述光学性功能膜。
4.ー种光学部件,具有球形透镜和形成于所述球形透镜的表面上的光学性功能膜, 该光学部件的特征在干,包括从所述球形透镜的光轴的延伸的方向观看时的所述光学性功能膜的中央部的膜厚,随着离开所述球形透镜的光轴而变厚。
5.如权利要求4所述的光学部件,其特征在干所述光学性功能膜的中央部的任何部分都包含所述光轴与所述光学性功能膜的交点, 并且位于比相对于所述光轴垂直的平面更靠所述球形透镜的中心侧的位置。
6.如权利要求4或5所述的光学部件,其特征在干从所述球形透镜的光轴的延伸的方向观看时的所述光学性功能膜的位于中央部的外侧的外周部的膜厚,随着离开所述球形透镜的光轴而变薄。
7.如权利要求4 6中的任一项所述的光学部件,其特征在于所述光学性功能膜为具有波长选择功能的滤光膜或抑制光的反射的反射抑制膜。
全文摘要
提供具有所期望的光学特性的光学部件的制造方法和具有所期望的光学特性的光学部件。一边使球形透镜(32)围绕绕着第一中心轴(C1)旋转并相对于第一中心轴(C1)倾斜的第二中心轴(C2)旋转,一边利用气相沉淀法形成光学性功能膜(33)。
文档编号G02B1/11GK102575340SQ201080048238
公开日2012年7月11日 申请日期2010年11月25日 优先权日2009年12月21日
发明者山口义正, 角见昌昭 申请人:日本电气硝子株式会社

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