JP2003050341A - 光学部品複合体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属ホルダと光学部品を半田や低融点ガラス
で接合しても、光学部品に光学特性の劣化や損傷を生じ
ない光学部品複合体を得られるようにする。 【解決手段】 本発明の光学部品複合体１０は、光学部
品１１が金属ホルダ１２に接合されて固定されている。
この光学部品１１の光の入射面あるいは出射面の少なく
とも一方の一端部は半田１３を介して金属ホルダ１２に
接合し、かつこの一端部の端縁は金属ホルダ１２に接合
しないように、光学部品１１と金属ホルダ１２とが半田
１３の溶融接合により固定されている。このように、光
学部品１１の一端部の端縁が金属ホルダ１２に固定され
ていないと、金属ホルダ１２との接合後に、光学部品１
１に熱応力に基づく歪みが発生するのを防止できるよう
になる。この結果、光学特性が劣化するのが防止できる
ようになるとともに、光学部品に割れやクラックが発生
するのを防止できるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学フィルタまた
は波長板等に用いられる光学ガラスあるいは光学結晶な
どからなる光学部品が金属ホルダに接合により固定され
た光学部品複合体およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学フィルターまたは波長板等に
用いられる光学ガラスあるいはアルミナ、ルチル（酸化
チタン）、ガーネット等の光学結晶などからなる光学部
品は、金属ホルダに接合されて固定されるようになされ
ている。そして、これらの光学部品を金属ホルダに接合
するに際しては、低温半田、高温半田あるいは低融点ガ
ラスが使用されて接合、一体化されて固定されるように
なされている。この場合、一般的には金属ホルダは比較
的熱膨張率が小さい鉄−ニッケル合金あるいは鉄−ニッ
ケル−コバルト合金（商品名：コバール（Ｋｏｖａ
ｒ））、あるいはＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ
４５０等のステンレス鋼が使用される。

【０００３】ところで、この種の光学部品と金属ホルダ
とを低温半田、高温半田あるいは低融点ガラスで接合す
ると、これらの材質の熱膨張係数の差に起因する熱応力
が接合後に光学部品に発生し、光学部品の光学特性を劣
化させたり、場合によっては光学部品が損傷するという
問題が生じた。そこで、光学部品と金属ホルダとを接合
しても光学部品に熱応力が発生しないようにしたもの
が、例えば、特開平１２−１０６４０７号公報にて提案
されるようになった。

【０００４】この特開平１２−１０６４０７号公報にて
提案されたものにおいては、ホウケイ酸系の非晶質ガラ
スからなる光透過性部材（光学部品）を、これと熱膨張
係数が近似する鉄−ニッケル合金からなる固定部材（金
属ホルダ）にロウ付けにより接合して一体化するように
している。これにより、両者の熱膨張係数の差に起因す
る熱応力が光透過性部材に発生することが防止できるよ
うになって、光透過性部材の光学特性の劣化を防止でき
るようになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平１２−１０６４０７号公報にて提案された方法
により、光学部品とこれと熱膨張係数が近似する金属ホ
ルダとをロウ付けにより接合して一体化しても、接合後
に光学部品に歪みが生じて、光学部品の光学特性を劣化
させたり、光学部品に割れやクラックが発生して、光学
部品が損傷するという問題を生じた。

【０００６】そこで、本発明者等は、接合後に光学部品
に歪みが生じる原因や、光学部品に割れやクラックが発
生する原因を追及したところ、これらの光学部品は熱膨
張係数が大きいものがあったり、あるいは特定方向（例
えば、結晶軸の方向）に熱膨張係数が大きいものがあっ
て、熱膨張係数の差に起因する熱応力が金属ホルダとの
接合後に光学部品に生じたことが明らかになった。ま
た、これらの光学部品は端縁が切断された切断縁を有す
るものがあって、切断縁を有するものにあっては、切断
縁に存在する微少なクラックやひび割れに接合後に熱応
力が作用して、微少なクラックやひび割れが生長し、光
学部品が損傷することが明らかになった。

【０００７】本発明は上述したような問題点を解消する
ためになされものであって、金属ホルダに光学部品を接
合しても、光学部品に光学特性の劣化や損傷を生じない
光学部品複合体を得られるようにすることを目的とする
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光学部品が金属ホルダに接合されてこの光
学部品が金属ホルダに固定された光学部品複合体は、光
学部品の光の入射面あるいは出射面の少なくとも一方の
一端部は半田あるいは低融点ガラスを介して金属ホルダ
に接合し、かつこの一端部の端縁は金属ホルダに接合し
ないように、光学部品と金属ホルダとが半田あるいは低
融点ガラスの溶融接合により固定されている。このよう
に、光学部品の光の入射面あるいは出射面の少なくとも
一方の一端部の端縁が金属ホルダに固定されていない
と、金属ホルダとの接合後に光学部品の一端部の端縁に
生じる熱応力に起因する歪みの発生を未然に防止するこ
とが可能になる。これにより、光学特性の劣化を防止で
きるようになるとともに、光学部品に割れやクラックが
発生するのを防止できるようになる。

【０００９】この場合、光学部品の半田あるいは低融点
ガラスの溶融接合により固定された部位の最縁部の位置
が端縁に近すぎると、熱応力に基づく歪みの発生を防止
する効果が小さくなるが、この最縁部の位置が端縁から
２０μｍ以上離れた位置であれば充分に歪みの発生を防
止する効果があることが実験により確認できた。このこ
とから、光学部品の半田あるいは低融点ガラスの溶融接
合により固定された部位の最縁部は、光学部品の光の入
射面あるいは出射面の少なくとも一方の一端部の端縁か
ら少なくとも２０μｍ以上離れた位置に形成するのが望
ましいということができる。また、その上限値について
は特に限定する必要はなく、光学特性に悪影響を及ぼさ
ない範囲にするのが望ましい。

【００１０】そして、上述のように金属ホルダに接合さ
れた光学部品としては、特に、結晶性の光学レンズある
いは光学フィルターであって、これらの端縁が切断縁と
なっているものであると、接合後の熱応力に基づく歪み
の発生を効果的に防止できるようになる。これは、端縁
が切断縁となっている結晶性の光学レンズあるいは光学
フィルターにあっては、切断時に端縁に微少なクラック
や歪みが生じて、これらが熱応力により生長することに
より、接合後に割れやクラックが発生すると考えられる
が、本発明のように端縁から２０μｍ以上離れた位置ま
では金属ホルダに接合されない非接合部となるため、こ
の非接合部（この場合、この非接合部は予め微少なクラ
ックや歪みが生じている部分となる）には熱応力が作用
しにくくなるためと考えられる。

【００１１】また、結晶性の光学レンズあるいは光学フ
ィルターからなる光学部品は半田で接合できないため、
金属ホルダに光学部品を半田により接合するためには、
少なくとも光学部品が金属ホルダに接合される面は接合
性が良好な金属からなるメタライズ層を備えるようにす
るのが望ましい。この場合、光学部品との接合強度が大
きい金属のメタライズ層とするためには、最表面層との
間に接合強度を高める複数の金属を積層した積層構造と
するのが望ましい。なお、光学部品を低融点ガラスで金
属ホルダに接合する場合は、低融点ガラスは光学部品に
直接、良好に接合するため、光学部品が金属ホルダに接
合される面にメタライズ層を設けなくてもよい。

【００１２】一方、金属ホルダにあっては、光学部品と
熱膨張係数が近似する材質により構成する必要がある
が、Ｆｅ−Ｎｉを主成分とする合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ
を主成分とする合金あるいはステンレスなどは光学部品
と熱膨張係数がほぼ近似するので望ましい。そして、Ｆ
ｅ−Ｎｉを主成分とする合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏを主成
分とする合金あるいはステンレスなどが腐食などにより
劣化する恐れがある場合あるいは半田との接合性を良好
にするためには、この金属ホルダの少なくとも接合面は
耐食性に優れ、かつ接合部での接合強度が大きい複数の
金属のメッキ層を備えるのが望ましい。なお、低融点ガ
ラスを用いる場合は、低融点ガラスは金属ホルダに直
接、良好に接合するため、メッキ層を設ける必要がない
が、金属ホルダの腐食が懸念される場合は、最表面をニ
ッケル（Ｎｉ）とするメッキを施すようにすれば良い。

【００１３】さらに、上述のように金属ホルダに光学部
品を接合する半田としては、これらの両部材を強固に接
合する半田を用いるのが望ましいが、Ａｕ−Ｓｎ合金、
Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕ合金あるいはＳｎ−Ａｇ合金からなる
半田は、金属ホルダと光学部品とを強固に接合するとと
もに信頼性に優れた半田であるので、これらのＡｕ−Ｓ
ｎ合金、Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕ合金あるいはＳｎ−Ａｇ合金
からなる半田を用いるのが望ましい。

【００１４】そして、上述のような光学部品複合体を製
造するに際しては、光学部品の光の入射面あるいは出射
面の少なくとも一方の一端部の端縁は金属ホルダに接合
されないように半田あるいは低融点ガラスを該端縁から
ずらして該半田あるいは低融点ガラスを光学部品と金属
ホルダとの間に狭持させる狭持工程と、光学部品と金属
ホルダとの間に狭持された半田あるいは低融点ガラスを
溶融させる溶融工程とを備えるようにすればよい。この
ような各工程を備えることにより、光学部品の光の入射
面あるいは出射面の少なくとも一方の一端部は半田ある
いは低融点ガラスを介して金属ホルダに固定され、かつ
この一端部の端縁は金属ホルダに固定されなくすること
が可能となる。

【００１５】なお、溶融工程により半田あるいは低融点
ガラスを溶融させた際に、溶融した半田あるいは低融点
ガラスが光学部品の一端部の端縁側に垂れて、光学部品
の一端部の端縁側の表面あるいは光学部品の一端部の端
縁側に対向する金属ホルダの表面を薄く覆う場合も生じ
るが、このように光学部品あるいは金属ホルダの表面を
覆った半田あるいは低融点ガラスは、光学部品と金属ホ
ルダとを接合するようには作用しないため、この部分で
光学部品が金属ホルダに固定されることはない。即ち、
本明細書において使用する「接合」あるいは「固定」な
る用語は、半田あるいは低融点ガラスが接合材料の機能
を充分に発揮して、光学部品が金属ホルダに充分に接合
して、かつ強固に固定されたことを意味する。

【００１６】

【発明の実施の形態】ついで、本発明の実施の形態を図
１〜図３に基づいて説明する。なお、図１は実施例１の
光学部品複合体を模式的に示す図であり、図１（ａ）は
金属ホルダと光学部品を接合する状態を模式的に示す斜
視図であり、図１（ｂ）は接合後の断面を模式的に示す
断面図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ部を拡大し
て示す拡大断面図である。図２は実施例２の光学部品複
合体を模式的に示す図であり、図２（ａ）は金属ホルダ
と光学部品を接合する状態を模式的に示す斜視図であ
り、図２（ｂ）は接合後の断面を模式的に示す断面図で
あり、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＢ部を拡大して示す拡
大断面図である。図３は実施例３の光学部品複合体を模
式的に示す図であり、図３（ａ）は金属ホルダと光学部
品を接合する状態を模式的に示す斜視図であり、図３
（ｂ）は接合後の断面を模式的に示す断面図であり、図
３（ｃ）は図３（ｂ）のＣ部を拡大して示す拡大断面図
である。

【００１７】１．実施例１ まず、実施例１を図１に基づいて説明する。本実施例１
の光学部品複合体１０は、光学部品となる光学フィルタ
１１と、この光学フィルタ１１を固定する金属ホルダ１
２と、これらを溶融接合する半田１３とから構成される
ものである。ここで、本実施例１の光学部品複合体１０
の特徴的な点は、光学フィルタ１１の下端部の端縁から
ｔ₁μｍの部位までは金属ホルダに接合しない非接合部
（非固定部）ｘを有することにある。

【００１８】そして、光学フィルタ１１はアルミナ（Ａ
ｌ₂Ｏ₃）、ルチル（ＴｉＯ₂）などの光学結晶を、平板
状で平面形状が四角形状、長方形状、円形状等の所定形
状になるように切断して形成されている。また、金属ホ
ルダ１２はフェルニコ系のＦｅ５４％，Ｎｉ２９％，Ｃ
ｏ１７％の合金（商品名：コバール（Ｋｏｖａｒ））又
はＦｅ５８％，Ｎｉ４２％の合金（商品名：４２アロ
イ）、あるいはＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ４
５０等のステンレス鋼などの金属を所定形状に形成して
構成されている。さらに、半田１３はＡｕ−Ｓｎ合金、
Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金などで構成され
ている。

【００１９】ついで、このような非接合部（非固定部）
ｘを有する光学部品複合体１０の製造工程について説明
する。まず、光学フィルタ１１を所定の部分（図１
（ａ）において、１１ａが形成される部分）が成膜され
るようなマスクあるいは治具に取り付け、これを図示し
ないスパッタ蒸着装置にセットした後、光学フィルタ１
１の下端部の端縁からＴ₁μｍまでの部位に、膜厚が
０．０１μｍになるまでチタン（Ｔｉ）を蒸着してＴｉ
層を成膜した。この後、膜厚が０．２μｍになるまでニ
ッケル（Ｎｉ）を蒸着してＮｉ層を成膜し、ついで、膜
厚が０．５μｍになるまで金（Ａｕ）を蒸着してＡｕ層
を成膜し、最後に、マスクあるいは治具を除去して、光
学フィルタ１１の下端部の端縁からＴ₁μｍの部位に接
合性が良好で、接合部での接合強度が大きい複数の金属
からなる３層構造のメタライズ層１１ａを形成した。な
お、メタライズ層１１ａは、光学フィルタ１１への接着
強度、光学フィルタ１１の光学特性への影響等を考慮し
て、各膜の膜厚、材質、成膜法を適宜選択するようにす
ればよい。

【００２０】一方、金属ホルダ１２を図示しないメッキ
槽に浸漬して、電解メッキ法により、まず、膜厚が５．
０μｍになるようにニッケル（Ｎｉ）メッキを施した
後、膜厚が１．０μｍになるように金（Ａｕ）メッキを
施して、金属ホルダ１２がＡｕ−Ｓｎ合金からなる半田
１３により接合されやすくした。なお、このメッキ処理
による膜厚、メッキ金属の材質はこれに限られることは
なく、金属ホルダ１２への接合強度等を考慮して適宜選
択するようにすればよい。

【００２１】ついで、図示しないセラミック製治具に光
学フィルタ１１と金属ホルダ１２とを載置するととも
に、これらの間に幅が（Ｔ₁−ｔ₁）μｍで薄板状のＡｕ
−Ｓｎ合金からなる半田１３を介在させた。なおこのと
き、光学フィルタ１１の下端縁からｔ₁μｍの部位まで
はＡｕ−Ｓｎ合金からなる半田１３が存在しないよう
に、光学フィルタ１１の下端縁からｔ₁μｍだけずらし
て半田１３を配置した。この後、この治具を４０％の水
素（Ｈ₂）を含む窒素（Ｎ₂）ガスの雰囲気のリフロー炉
中で、移動速度が１００ｍｍ／分のベルト上に配置し、
最高温度が３００℃で１０分間加熱されるようなリフロ
ー条件（昇温プロファイル）で加熱処理して、Ａｕ−Ｓ
ｎ合金からなる半田１３を溶解した。これにより、金属
ホルダ１２の上端部に光学フィルタ１１の下端部が接合
され、かつ光学フィルタ１１の下端部の端縁に非接合部
（非固定部）ｘを有する光学部品複合体１０を作製し
た。

【００２２】なお、半田１３により光学フィルタ１１と
金属ホルダ１２とを溶融接合するに際して、溶融した半
田１３が、接合部から光学フィルタ１１の端縁に向けて
（非接合部ｘの部位まで）垂れて広がらないような半田
１３の使用量にするのが望ましい。しかしながら、非接
合部ｘの光学フィルタ１１の表面あるいは金属ホルダ１
２の表面が溶融して垂れた半田１３により薄く覆われた
しても、このように表面を覆った半田１３は、光学フィ
ルタ１１と金属ホルダ１２とを接合するような作用を生
じないため、この部分で光学フィルタ１１が金属ホルダ
１２に固定されることはない。

【００２３】ここで、非接合部（非固定部）ｘの部位
（光学フィルタ１１の半田１３の溶融接合により固定さ
れた部位の最縁部）が光学フィルタ１１の下端部の端縁
から１０μｍ（ｔ₁＝１０μｍ）になるように接合した
光学部品複合体１０を複合体ａ１とした。同様に、２０
μｍ（ｔ₁＝２０μｍ）になるように接合した光学部品
複合体１０を複合体ａ２とし、３０μｍ（ｔ₁＝３０μ
ｍ）になるように接合した光学部品複合体１０を複合体
ａ３とし、５０μｍ（ｔ₁＝５０μｍ）になるように接
合した光学部品複合体１０を複合体ａ４とした。また、
比較のために、光学フィルタ１１の下端部の端縁まで
（ｔ₁＝０μｍ）金属ホルダ１２に接合した光学部品複
合体１０を作製し、これを複合体ａ５とした。

【００２４】２．実施例２ ついで、実施例２を図２に基づいて説明する。本実施例
２の光学部品複合体２０は、上述した実施例１と同様
に、光学部品となる光学フィルタ２１と、この光学フィ
ルタ２１を固定する金属ホルダ２２と、これらを接合す
る半田２３とから構成されるものである。ここで、本実
施例２の光学部品複合体２０においても、光学フィルタ
２１の下端縁からｔ₂μｍの部位までは非接合部（非固
定部）ｙを有するが、この非接合部ｙに対向する光学フ
ィルタ２１の表面にはメタラズ層２１ａがないことに特
徴がある。

【００２５】なお、光学フィルタ２１は上述した実施例
１と同様に、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ルチル（Ｔｉ
Ｏ₂）などの光学結晶を、平板状で平面形状が四角形
状、長方形状、円形状等の所定形状になるように切断し
て形成されている。また、金属ホルダ２２も実施例１と
同様に、フェルニコ系のＦｅ５４％，Ｎｉ２９％，Ｃｏ
１７％の合金（商品名：コバール（Ｋｏｖａｒ））又は
Ｆｅ５８％，Ｎｉ４２％の合金（商品名：４２アロ
イ）、あるいはＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ４
５０等のステンレス鋼などの金属を所定形状に形成して
構成されている。さらに、半田２３も実施例１と同様
に、Ａｕ−Ｓｎ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ａ
ｇ合金などで構成されている。

【００２６】ついで、このような非接合部（非固定部）
ｙを有する光学部品複合体２０の製造工程について説明
する。まず、光学フィルタ２１を所定の部分（図２
（ａ）において、２１ａが形成される部分）が成膜され
るようなマスクあるいは治具に取り付け、これを図示し
ないスパッタ蒸着装置にセットした後、光学フィルタ２
１の下端部の端縁からｔ₂μｍまでの部位を除くＴ₂μｍ
までの部位に、膜厚が０．０１μｍになるまでチタン
（Ｔｉ）を蒸着してＴｉ層を成膜した。この後、膜厚が
０．２μｍになるまでニッケル（Ｎｉ）を蒸着してＮｉ
層を成膜し、ついで、膜厚が０．５μｍになるまで金
（Ａｕ）を蒸着してＡｕ層を成膜し、最後に、マスクあ
るいは治具を除去して、光学フィルタ２１の下端部の端
縁からｔ₂μｍまでを除くＴ₂μｍまでの部位に接合性が
良好で、接合部での接合強度が大きい複数の金属からな
る３層構造のメタライズ層２１ａを形成した。なお、メ
タライズ層２１ａは、光学フィルタ２１への接着強度、
光学フィルタ２１の光学特性への影響等を考慮して、各
膜の膜厚、材質、成膜法を適宜選択するようにすればよ
い。

【００２７】一方、金属ホルダ２２を図示しないメッキ
槽に浸漬して、電解メッキ法により、まず、膜厚が５．
０μｍになるようにニッケル（Ｎｉ）メッキを施した
後、膜厚が１．０μｍになるように金（Ａｕ）メッキを
施して、金属ホルダ２２がＡｕ−Ｓｎ系半田２３により
接合されやすくした。なお、このメッキによる膜厚、メ
ッキ金属の材質はこれに限ることはなく、金属ホルダ２
２への接合強度等を考慮して適宜選択するようにすれば
よい。

【００２８】ついで、図示しないセラミック製治具に光
学フィルタ２１と金属ホルダ２２とを載置するととも
に、これらの間に幅がＴ₂μｍのＡｕ−Ｓｎ合金からな
る薄板状のＡｕ−Ｓｎ合金からなる半田２３を介在させ
た。なおこのとき、光学フィルタ２１の下端部の端縁か
らｔ₂μｍまでの部分はＡｕ−Ｓｎ合金からなる半田２
３が存在しないように、光学フィルタ２１の下端部の端
縁からｔ₂μｍだけずらして半田２３を配置した。この
後、この治具を４０％の水素（Ｈ₂）を含む窒素（Ｎ₂）
ガスの雰囲気のリフロー炉中で、移動速度が１００ｍｍ
／分のベルト上に配置し、最高温度が３００℃で１０分
間加熱されるようなリフロー条件（昇温プロファイル）
で加熱処理して、Ａｕ−Ｓｎ合金からなる半田２３を溶
解した。これにより、金属ホルダ２２の上端部に光学フ
ィルタ２１の下端部が接合され、かつ光学フィルタ２１
の下端部の端縁に非接合部（非固定部）ｙを有する光学
部品複合体２０を作製した。

【００２９】なお、半田２３により光学フィルタ２１と
金属ホルダ２２とを溶融接合するに際して、溶融した半
田２３が、接合部から光学フィルタ２１の端縁に向けて
（非接合部ｙの部位まで）垂れて広がらないような半田
２３の使用量にするのが望ましい。しかしながら、非接
合部ｙの光学フィルタ２１の表面あるいは金属ホルダ２
２の表面が溶融して垂れた半田２３により薄く覆われた
しても、このように表面を覆った半田２３は、光学フィ
ルタ２１と金属ホルダ２２とを接合するような作用を生
じないため、この部分で光学フィルタ２１が金属ホルダ
２２に固定されることはない。

【００３０】ここで、メタライズ層２１ａの非形成部お
よび非接合部（非固定部）ｙの部位（光学フィルタ２１
の半田２３の溶融接合により固定された部位の最縁部）
が１０μｍ（ｔ₂＝１０μｍ）になるように接合した光
学部品複合体２０を複合体ｂ１とした。同様に、２０μ
ｍ（ｔ₂＝２０μｍ）になるように接合した光学部品複
合体２０を複合体ｂ２とし、３０μｍ（ｔ₂＝３０μ
ｍ）になるように接合した光学部品複合体２０を複合体
ｂ３とし、５０μｍ（ｔ₂＝５０μｍ）になるように接
合した光学部品複合体２０を複合体ｂ４とした。また、
比較のために、光学フィルタ２１の下端部の端縁にメタ
ライズ層２１ａを形成しない部分をなくし（ｔ₂＝０μ
ｍ）、かつ光学フィルタ２１の下端部の端縁まで（ｔ₂
＝０μｍ）金属ホルダ２２に接合した光学部品複合体２
０を作製し、これを複合体ｂ５とした。

【００３１】３．実施例３ ついで、実施例３を図３に基づいて説明する。本実施例
３の光学部品複合体３０は、光学部品となる光学フィル
タ３１と、この光学フィルタ３１を固定する金属ホルダ
３２と、これらを接合する低融点ガラス３３とから構成
されるものである。ここで、本実施例３の光学部品複合
体３０の特徴的な点は、光学フィルタ３１にメタライズ
層を、金属ホルダ３２にメッキ層をそれぞれ形成するこ
となく、光学フィルタ３１が金属ホルダ３２に低融点ガ
ラス３３により接合されていることと、光学フィルタ３
１の下端部の端縁からｔ₃μｍの部位までは金属ホルダ
に接合しない非接合部（非固定部）ｚを有することにあ
る。但し、金属ホルダ３２の腐食が懸念される場合はニ
ッケル（Ｎｉ）を最表面とするメッキを施すようにすれ
ばよい。

【００３２】なお、光学フィルタ３１は上述した実施例
１と同様に、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ルチル（Ｔｉ
Ｏ₂）などの光学結晶を、平板状で平面形状が四角形
状、長方形状、円形状等の所定形状になるように切断し
て形成されている。また、金属ホルダ３２も実施例１と
同様に、フェルニコ系のＦｅ５４％，Ｎｉ２９％，Ｃｏ
１７％の合金（商品名：コバール（Ｋｏｖａｒ））又は
Ｆｅ５８％，Ｎｉ４２％の合金（商品名：４２アロ
イ）、あるいはＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ４
５０等のステンレス鋼などの金属を所定形状に形成して
構成されている。さらに、低融点ガラス３３は酸化鉛
（ＰｂＯ）系低融点ガラス（融点が４５０℃のもの）で
構成されている。

【００３３】ついで、このような非接合部（非固定部）
ｚを有する光学部品複合体３０の製造工程について説明
する。まず、図示しないセラミック製治具に光学フィル
タ３１と金属ホルダ３２とを載置するとともに、これら
の間に幅がＴ₃μｍで薄板状のＰｂＯ系低融点ガラス３
３を介在させた。なおこのとき、光学フィルタ３１の下
端部の端縁からｔ₃μｍの部位まではＰｂＯ系低融点ガ
ラス３３が存在しないように、光学フィルタ３１の下端
部の端縁からｔ₃μｍだけてずらしてＰｂＯ系低融点ガ
ラス３３を配置した。この後、この治具を１００％の窒
素（Ｎ₂）ガス雰囲気のリフロー炉中で、移動速度が１
００ｍｍ／分のベルト上に配置し、最高温度が４８０℃
で１０分間加熱されるようなリフロー条件（昇温プロフ
ァイル）で加熱処理して、ＰｂＯ系低融点ガラス３３を
溶解した。これにより、金属ホルダ３２に光学フィルタ
３１が接合され、かつ光学フィルタ３１の下端部の端縁
に非接合部（非固定部）ｚを有する光学部品複合体３０
を作製した。

【００３４】なお、ＰｂＯ系低融点ガラス３３で光学フ
ィルタ３１と金属ホルダ３２とを接合するに際して、溶
融したＰｂＯ系低融点ガラス３３が、接合部から光学フ
ィルタ３１の端縁に向けて（非接合部ｚの部位まで）垂
れて広がらないような低融点ガラス３３の使用量にする
のが望ましい。しかしながら、非接合部ｚの光学フィル
タ３１の表面あるいは金属ホルダ３２の表面が溶融して
垂れた低融点ガラス３３により薄く覆われたしても、こ
のように表面を覆った低融点ガラス３３は、光学フィル
タ３１と金属ホルダ３２とを接合するような作用を生じ
ないため、この部分で光学フィルタ３１が金属ホルダ３
２に固定されることはない。

【００３５】そして、非接合部ｚの部位（光学フィルタ
３１の低融点ガラス３３の溶融接合により固定された部
位の最縁部）を光学フィルタ３１の下端部の端縁から１
０μｍ（ｔ₃＝１０μｍ）になるように接合した光学部
品複合体３０を複合体ｃ１とした。同様に、２０μｍ
（ｔ₃＝２０μｍ）になるように接合した光学部品複合
体３０を複合体ｃ２とし、３０μｍ（ｔ₃＝３０μｍ）
になるように接合した光学部品複合体３０を複合体ｃ３
とし、５０μｍ（ｔ₃＝５０μｍ）になるように接合し
た光学部品複合体３０を複合体ｃ４とした。また、比較
のために、光学フィルタ３１の下端部の端縁（ｔ₃＝０
μｍ）まで金属ホルダ３２に接合した光学部品複合体３
０を作製し、これを複合体ｃ５とした。

【００３６】４．熱冷試験 ついで、上述のように作製した各光学部品複合体１０
（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５），２０（ｂ１，ｂ
２，ｂ３，ｂ４，ｂ５），３０（ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ
４，ｃ５）を１００個づつ用いて、これらを−４０℃に
冷却してこの状態を３０分間維持し、さらに＋８５℃ま
で加熱してこの状態を３０分間維持するというサイクル
を繰り返す熱冷試験を行い、各複合体ａ１，ａ２，ａ
３，ａ４，ａ５、ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５、ｃ
１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５に割れが発生した割合（割
れの発生率（％））を測定すると下記の表１に示すよう
な結果となった。

【００３７】

【表１】

【００３８】上記表１の結果から明らかなように、光学
部品複合体１０，２０，３０を実施例１〜３のいずれの
方法により作製しても、光学フィルタ１１（２１，３
１）と金属ホルダ１２（２２，３２）との非接合部ｘ
（ｙ，ｚ）が光学フィルタ１１（２１，３１）の下端部
の端縁から０μｍ（ｔ₁（ｔ₂，ｔ₃）＝０μｍ）、即ち
非接合部ｘ（ｙ，ｚ）がない複合体ａ５，ｂ５，ｃ５に
おいては、光学フィルタ１１（２１，３１）の割れの発
生率が９２％、９５％、９８％と高率であることが分か
る。これは、光学フィルタ１１（２１，３１）と金属ホ
ルダ１２（２２，３２）が接合されたときに、光学フィ
ルタ１１（２１，３１）に熱応力に起因する歪みが生
じ、この歪みが加熱、冷却を繰り返す毎に拡大して、や
がては光学フィルタ１１（２１，３１）に割れが生じた
ためであると考えられる。

【００３９】一方、複合体ａ１〜ａ４、複合体ｂ１〜ｂ
４、複合体ｃ１〜ｃ４のように、光学フィルタ１１（２
１，３１）が金属ホルダ１２（２２，３２）に接合され
ない非接合部ｘ（ｙ，ｚ）が、光学フィルタ１１（２
１，３１）の下端部の端縁からｔ₁（ｔ₂，ｔ₃）μｍだ
け離れていると、光学フィルタ１１（２１，３１）の割
れの発生率が減少することが分かる。これは、非接合部
ｘ（ｙ，ｚ）が光学フィルタ１１（２１，３１）の下端
部の端縁からｔ₁（ｔ₂，ｔ₃）μｍだけ離れていること
により、光学フィルタ１１（２１，３１）が金属ホルダ
１２（２２，３２）に接合されたときに、光学フィルタ
１１（２１，３１）に生じる熱応力に起因する歪みの発
生を効果的に防止できるようになったためと考えられ
る。

【００４０】しかしながら、非接合部ｘ（ｙ，ｚ）を設
けるようにしても、複合体ａ１，ｂ１，ｃ１のように、
非接合部ｘ（ｙ，ｚ）が光学フィルタ１１（２１，３
１）の下端部の端縁から１０μｍ（ｔ₁（ｔ₂，ｔ₃）＝
１０μｍ）と小さいと、光学フィルタ１１（２１，３
１）の割れの発生率が５０％、６２％、７１％と大きく
なることが分かる。これは、特に、端縁が切断縁となる
結晶性の光学レンズあるいは光学フィルター１１（２
１，３１）にあっては、切断時に切断縁に微少なクラッ
クや歪みが生じているため、非接合部ｘ（ｙ，ｚ）が光
学フィルタ１１（２１，３１）の下端部の端縁から短す
ぎると、金属ホルダ１２（２２，３２）に光学フィルタ
１１（２１，３１）を接合したときに、これらの微少な
クラックや歪みに熱応力が作用して生長し、これが加
熱、冷却を繰り返す毎に拡大して、割れの発生率が増大
したと考えられる。

【００４１】一方、複合体ａ２〜ａ４、複合体ｂ２〜ｂ
４、複合体ｃ２〜ｃ４のように、非接合部ｘ（ｙ，ｚ）
が光学フィルタ１１（２１，３１）の下端部の端縁から
２０μｍ（ｔ₁（ｔ₂，ｔ₃）＝２０μｍ）以上になる
と、割れの発生率が５％，７％，３％あるいは０％に減
少することが分かる。これは、光学フィルタ１１（２
１，３１）の下端部の端縁から２０μｍ以上にわたって
非接合部が存在すると、金属ホルダ１２（２２，３２）
に光学フィルタ１１（２１，３１）が接合したときに、
切断時に切断縁に生じた微少なクラックや歪みに熱応力
が作用しにくくなっためと考えられる。このことから、
非接合部の距離（光学フィルタ１１（２１，３１）が半
田１３，２３あるいは低融点ガラス３３の溶融接合によ
り固定された部位の最縁部までの距離）は光学フィルタ
１１（２１，３１）の下端部の端縁から２０μｍ以上に
するのが望ましいということができる。

【００４２】

【発明の効果】以上に詳述したように、本発明において
は、光学フィルタ１１（２１，３１）が金属ホルダ１２
（２２，３２）に接合されて固定されており、かつ光学
フィルタ１１（２１，３１）の下端部は金属ホルダ１２
（２２，３２）に半田１３，２３あるいは低融点ガラス
３３で接合されて固定されているとともに、光学フィル
タ１１（２１，３１）の下端部の端縁から２０μｍ以上
の部位までは、金属ホルダ１２（２２，３２）に接合さ
れない非接合部ｘ（ｙ，ｚ）を備えるようにしている。
このため、光学フィルタ１１（２１，３１）が金属ホル
ダ１２（２２，３２）に接合された際の熱応力に起因す
る光学フィルタ１１（２１，３１）の歪みの発生を未然
に防止することが可能となる。この結果、光学特性の劣
化を防止できるようになるとともに、光学部品に割れや
クラックが発生するのを防止できるようになる。

【００４３】なお、上述した各実施例においては、平面
形状が四角形状で板状の光学フィルタを用いて、この光
学フィルタの下端部を金属ホルダの上端部に接合するに
際して、光学フィルタの下端部の端縁から所定の距離だ
け非接合部を設ける例について説明したが、本発明はこ
れに限らず各種の変形が可能である。例えば、平面形状
が四角形状の光学フィルタを用いる場合には、光学フィ
ルタの上端部を金属ホルダの下端部に接合するとともに
光学フィルタの上端部の端縁から所定の距離だけ非接合
部を設けたり、光学フィルタの右端部を金属ホルダの左
端部に接合するとともに光学フィルタの右端部の端縁か
ら所定の距離だけ非接合部を設けたり、光学フィルタの
左端部を金属ホルダの右端部に接合するとともに光学フ
ィルタの左端部の端縁から所定の距離だけ非接合部を設
けたりすればよい。

【００４４】また、平面形状が円形状の光学フィルタを
用いる場合には、円周部の一部を金属ホルダに接合する
とともに、周端縁から所定の距離だけ非接合部を設ける
ようにすればよい。要するに、光学フィルタの少なくと
もに端部を金属ホルダに接合するとともに、端縁から所
定の距離だけ非接合部を設けるようにすればよい。さら
に、光学フィルタの平面形状としては四角形状、円形状
に限らず、各種の平面形状のものを用いることができ
る。また、平板状で球面あるいは凹面を有するものを用
いることができる。さらに、平板状に限らず、柱状、三
角錐状、円錐状、球状などの各種形状のものを用いるこ
とができる。また、本発明を適用できる光学部品として
は上述した光学フィルタに限らず、波長板、光学レンズ
などの各種の光学部品に適用できることも明らかであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の光学部品複合体を模式的に示す図
であり、図１（ａ）は金属ホルダと光学部品を接合する
状態を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は接合後
の断面を模式的に示す断面図であり、図１（ｃ）は図１
（ｂ）のＡ部を拡大して示す拡大断面図である。

【図２】 実施例２の光学部品複合体を模式的に示す図
であり、図２（ａ）は金属ホルダと光学部品を接合する
状態を模式的に示す斜視図であり、図２（ｂ）は接合後
の断面を模式的に示す断面図であり、図２（ｃ）は図２
（ｂ）のＢ部を拡大して示す拡大断面図である。

【図３】 実施例３の光学部品複合体を模式的に示す図
であり、図３（ａ）は金属ホルダと光学部品を接合する
状態を模式的に示す斜視図であり、図３（ｂ）は接合後
の断面を模式的に示す断面図であり、図３（ｃ）は図３
（ｂ）のＣ部を拡大して示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１０…光学部品複合体、１１…光学フィルタ、１１ａ…
メタライズ層、１２…金属ホルダ、１３…半田、２０…
光学部品複合体、２１…光学フィルタ、２１ａ…メタラ
イズ層、２２…金属ホルダ、２３…半田、３０…光学部
品複合体、３１…光学フィルタ、３２…金属ホルダ、３
３…低融点ガラス

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学部品が金属ホルダに接合されて該光
   学部品が前記金属ホルダに固定された光学部品複合体で
   あって、 前記光学部品の光の入射面あるいは出射面の少なくとも
   一方の一端部は半田あるいは低融点ガラスを介して前記
   金属ホルダに接合し、かつ該一端部の端縁は前記金属ホ
   ルダに接合しないように、前記光学部品と前記金属ホル
   ダとが前記半田あるいは低融点ガラスの溶融接合により
   固定されていることを特徴とする光学部品複合体。
2. 【請求項２】 前記光学部品の前記半田あるいは低融点
   ガラスの溶融接合により固定された部位の最縁部は前記
   端縁から少なくとも２０μｍ以上離れた位置であること
   を特徴とする請求項１に記載の光学部品複合体。
3. 【請求項３】 前記光学部品は結晶性の光学レンズある
   いは光学フィルターであって、前記光学部品の端縁は切
   断縁となっていることを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載の光学部品複合体。
4. 【請求項４】 前記光学部品の少なくとも前記半田ある
   いは低融点ガラスの溶融により接合される部位の表面は
   該光学部品と接合性が良好で接合強度が大きい複数の金
   属からなるメタライズ層を備えたことを特徴とする請求
   項１から請求項３のいずれかに記載の光学部品複合体。
5. 【請求項５】 前記金属ホルダは熱膨張係数が前記光学
   部品と近似するＦｅ−Ｎｉを主成分とする合金、Ｆｅ−
   Ｎｉ−Ｃｏを主成分とする合金あるいはステンレスから
   なり、該金属ホルダの少なくとも前記半田あるいは低融
   点ガラスに接合される部位の表面は耐食性が良好で接合
   強度が大きい複数の金属からなるメッキ層を備えたこと
   を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の
   光学部品複合体。
6. 【請求項６】 前記半田はＡｕ−Ｓｎ合金、Ａｕ−Ａｇ
   −Ｃｕ合金あるいはＳｎ−Ａｇ合金であることを特徴と
   する請求項１から請求項５のいずれかに記載の光学部品
   複合体。
7. 【請求項７】 光学部品を金属ホルダに接合して該光学
   部品を前記金属ホルダに固定させた光学部品複合体の製
   造方法であって、 前記光学部品の光の入射面あるいは出射面の少なくとも
   一方の一端部の端縁は前記金属ホルダに接合されないよ
   うに半田あるいは低融点ガラスを該端縁からずらして前
   記光学部品と前記金属ホルダとの間に狭持させる狭持工
   程と、 前記光学部品と前記金属ホルダとの間に狭持された前記
   半田あるいは低融点ガラスを溶融させる溶融工程とを備
   え、 前記光学部品の光の入射面あるいは出射面の少なくとも
   一方の一端部は前記半田あるいは低融点ガラスを介して
   前記金属ホルダに固定され、かつ該一端部の端縁は前記
   金属ホルダに固定されないようにしたことを特徴とする
   光学部品複合体の製造方法。
8. 【請求項８】 前記光学部品の少なくとも前記半田ある
   いは低融点ガラスの溶融により接合される部位の表面
   に、予め該光学部品と接合性が良好で接合強度が大きい
   複数の金属からなるメタライズ層を形成するメタライズ
   工程を備えるようにしたことを特徴とする請求項７に記
   載の光学部品複合体の製造方法。
9. 【請求項９】 前記金属ホルダの少なくとも前記半田あ
   るいは低融点ガラスの溶融により接合される部位の表面
   に、予め耐食性が良好で接合強度が大きい複数の金属か
   らなるメッキ層を形成するメッキ工程を備えるようにし
   たことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の光
   学部品複合体の製造方法。