JP2003172805A - 反射防止膜付き屈折率分布レンズ - Google Patents
反射防止膜付き屈折率分布レンズInfo
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- JP2003172805A JP2003172805A JP2001371876A JP2001371876A JP2003172805A JP 2003172805 A JP2003172805 A JP 2003172805A JP 2001371876 A JP2001371876 A JP 2001371876A JP 2001371876 A JP2001371876 A JP 2001371876A JP 2003172805 A JP2003172805 A JP 2003172805A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光学的に安定で波面収差の少ない反射防止膜
付き屈折率分布レンズを提供する。 【解決手段】 屈折率分布型レンズ１の入射面或いは出
射面となる端面には多層構造の反射防止膜２がスパッタ
リング法にて形成されている。この反射防止膜２はＴi
Ｏ2／ＳiＯ2／ＴiＯ2／ＳiＯ2の４層構造となってい
る。そして、レンズ表面に接するＴiＯ2層（第１層）中
の１価イオン濃度（レンズ１中の１価イオン濃度に対す
る相対濃度）は１０％以下となっている。この条件を満
たす反射防止膜を形成するには、１７５℃以下、好まし
くは１５０℃以下の雰囲気温度でスパッタリング法によ
って形成する。
付き屈折率分布レンズを提供する。 【解決手段】 屈折率分布型レンズ１の入射面或いは出
射面となる端面には多層構造の反射防止膜２がスパッタ
リング法にて形成されている。この反射防止膜２はＴi
Ｏ2／ＳiＯ2／ＴiＯ2／ＳiＯ2の４層構造となってい
る。そして、レンズ表面に接するＴiＯ2層（第１層）中
の１価イオン濃度（レンズ１中の１価イオン濃度に対す
る相対濃度）は１０％以下となっている。この条件を満
たす反射防止膜を形成するには、１７５℃以下、好まし
くは１５０℃以下の雰囲気温度でスパッタリング法によ
って形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、入射端面及び／ま
たは出射端面に反射防止膜を形成した屈折率分布レンズ
に関する。
たは出射端面に反射防止膜を形成した屈折率分布レンズ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザからの光を他の光学系に適
合させるためのカップリングレンズとして屈折率分布型
レンズ（セルフォックレンズ）が知られている。この屈
折率分布型レンズは通常ロッド状をなし、屈折率が光軸
と直交する方向に分布するとともに平行な両端面のうち
一方を入射面、他方を出射面としている。
合させるためのカップリングレンズとして屈折率分布型
レンズ（セルフォックレンズ）が知られている。この屈
折率分布型レンズは通常ロッド状をなし、屈折率が光軸
と直交する方向に分布するとともに平行な両端面のうち
一方を入射面、他方を出射面としている。
【０００３】上記の屈折率分布型レンズをカップリング
レンズとして用いる場合、端面からの反射光が発光部に
戻ると発光光量の変動を来たすため、レンズを中心光線
に対して傾けて配置している。しかしながら、レンズを
傾けると波面収差が劣化する。
レンズとして用いる場合、端面からの反射光が発光部に
戻ると発光光量の変動を来たすため、レンズを中心光線
に対して傾けて配置している。しかしながら、レンズを
傾けると波面収差が劣化する。
【０００４】そこで、特開平１０−３０１０４７号公報
には、屈折率分布型レンズの少なくとも出射側端面に反
射防止膜をコーティングすることが開示されている。上
記の反射防止膜の形成方法としては成膜速度において優
れるイオンアシスト蒸着法が一般的であるが、最近では
特開平１１−３０７０３号公報に開示されるようにスパ
ッタリング法も適用されている。
には、屈折率分布型レンズの少なくとも出射側端面に反
射防止膜をコーティングすることが開示されている。上
記の反射防止膜の形成方法としては成膜速度において優
れるイオンアシスト蒸着法が一般的であるが、最近では
特開平１１−３０７０３号公報に開示されるようにスパ
ッタリング法も適用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、屈折
率分布型レンズの入射端面または出射端面に反射防止膜
を設けることで、ある程度波面収差の改善が図れるが、
実用上支障を来たさないとされるλ／２（ＲＭＳ）以下
にすることが困難である。
率分布型レンズの入射端面または出射端面に反射防止膜
を設けることで、ある程度波面収差の改善が図れるが、
実用上支障を来たさないとされるλ／２（ＲＭＳ）以下
にすることが困難である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、多層構造
の反射防止膜にあっては、レンズ表面に直接接触する第
１層中の１価イオンのレンズ中の１価イオンに対する割
合（相対濃度）が、波面収差に大きく影響するとの知見
を得た。
の反射防止膜にあっては、レンズ表面に直接接触する第
１層中の１価イオンのレンズ中の１価イオンに対する割
合（相対濃度）が、波面収差に大きく影響するとの知見
を得た。
【０００７】Ａｇ（銀）イオンの相対濃度と波面収差と
の関係について実験した結果を図１に示す。この図１か
ら明らかなように、第１層中の１価イオン（Ａｇ+）濃
度がレンズ中の１価イオン濃度の１０％以下であれば、
波面収差をλ／２（ＲＭＳ）以下に抑えることができ
る。
の関係について実験した結果を図１に示す。この図１か
ら明らかなように、第１層中の１価イオン（Ａｇ+）濃
度がレンズ中の１価イオン濃度の１０％以下であれば、
波面収差をλ／２（ＲＭＳ）以下に抑えることができ
る。
【０００８】そこで、本発明に係る反射防止膜付き屈折
率分布レンズは、入射端面及び／または出射端面に形成
した多層構造の反射防止膜のレンズ端面に接する層中の
1価イオン濃度をレンズ中の1価イオン濃度に対して１０
％以下とした。
率分布レンズは、入射端面及び／または出射端面に形成
した多層構造の反射防止膜のレンズ端面に接する層中の
1価イオン濃度をレンズ中の1価イオン濃度に対して１０
％以下とした。
【０００９】前記反射防止膜のレンズ端面に接する層中
の1価イオン濃度は、具体的には１５０℃、９０％Ｒ
Ｈ、１０時間の加速テストによる測定値とする。また、
前記１価イオンとしては、Ａｇ、ＮａまたはＫが挙げら
れる。
の1価イオン濃度は、具体的には１５０℃、９０％Ｒ
Ｈ、１０時間の加速テストによる測定値とする。また、
前記１価イオンとしては、Ａｇ、ＮａまたはＫが挙げら
れる。
【００１０】前記条件を満たす反射防止膜を形成するに
は、１７５℃以下、好ましくは１５０℃以下の雰囲気温
度でスパッタリング法によって形成する。図２は反射防
止膜の形成温度と第１層中のＡｇ濃度との関係を示すグ
ラフである。このグラフから明らかなように１７５℃で
はＡｇ濃度（相対濃度）は５％であるが、２００℃にな
ると１２％まで急激に上昇してしまう。イオンアシスト
蒸着法による場合は、成膜速度は速いが成膜温度が高く
なるため屈折率分布型レンズの表面に反射防止膜を形成
する手段として不適であり、低温でも成膜可能なスパッ
タリング法が適当である。
は、１７５℃以下、好ましくは１５０℃以下の雰囲気温
度でスパッタリング法によって形成する。図２は反射防
止膜の形成温度と第１層中のＡｇ濃度との関係を示すグ
ラフである。このグラフから明らかなように１７５℃で
はＡｇ濃度（相対濃度）は５％であるが、２００℃にな
ると１２％まで急激に上昇してしまう。イオンアシスト
蒸着法による場合は、成膜速度は速いが成膜温度が高く
なるため屈折率分布型レンズの表面に反射防止膜を形成
する手段として不適であり、低温でも成膜可能なスパッ
タリング法が適当である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図３は本発明に係る屈折率分布型レンズ表面の拡
大断面図であり、屈折率分布型レンズ１の入射面或いは
出射面となる端面には多層構造の反射防止膜２がスパッ
タリング法にて形成されている。
する。図３は本発明に係る屈折率分布型レンズ表面の拡
大断面図であり、屈折率分布型レンズ１の入射面或いは
出射面となる端面には多層構造の反射防止膜２がスパッ
タリング法にて形成されている。
【００１２】この反射防止膜２はＴiＯ2／ＳiＯ2／Ｔi
Ｏ2／ＳiＯ2の４層構造となっている。そして、レンズ
表面に接するＴiＯ2層（第１層）中の１価イオン濃度
（レンズ１中の１価イオン濃度に対する相対濃度）は１
０％以下となっている。
Ｏ2／ＳiＯ2の４層構造となっている。そして、レンズ
表面に接するＴiＯ2層（第１層）中の１価イオン濃度
（レンズ１中の１価イオン濃度に対する相対濃度）は１
０％以下となっている。
【００１３】次に、具体的な実施例と比較例について述
べる。 （実施例１）スパッタリング装置内に端面をターゲット
に対向させたＧＲＩＮレンズを装着し、室温にて、チタ
ンターゲットおよびボロンドープシリコンターゲットの
反応性スパッタリングにより、順次ＴiＯ2／ＳiＯ2／Ｔ
iＯ2／ＳiＯ2の４層膜を形成した。膜厚は順に、４０〜
６０ｎｍ／４０〜６０ｎｍ／１８０〜２２０ｎｍ／２３
０〜２６０ｎｍの範囲に収まるようにした。このように
して得られたＧＲＩＮレンズのａｓ−ｄｅｐｏ膜（成膜
直後の未処理膜）の第１層目の膜中に含まれる１価イオ
ンの量（濃度）をＥＳＣＡ（Ｘ線光電子分光分析装置：
アルバック・ファイ（株）製）を用いて深さ方向組成分
析により測定したところ、濃度５％であった。また、波
面収差は、λ／４（ＲＭＳ）であった。更に、このレン
ズを１５０℃、９０％ＲＨの恒温高湿試験機にて、１０
時間の加速試験後も、第１層目の１価イオンの量（濃
度）は５％以下であり、膜が十分な緻密さを有してい
る。加速試験前後での波面収差はいずれもλ／４（ＲＭ
Ｓ）と変化はなかった。また、分光反射率の波長シフト
もなかった。
べる。 （実施例１）スパッタリング装置内に端面をターゲット
に対向させたＧＲＩＮレンズを装着し、室温にて、チタ
ンターゲットおよびボロンドープシリコンターゲットの
反応性スパッタリングにより、順次ＴiＯ2／ＳiＯ2／Ｔ
iＯ2／ＳiＯ2の４層膜を形成した。膜厚は順に、４０〜
６０ｎｍ／４０〜６０ｎｍ／１８０〜２２０ｎｍ／２３
０〜２６０ｎｍの範囲に収まるようにした。このように
して得られたＧＲＩＮレンズのａｓ−ｄｅｐｏ膜（成膜
直後の未処理膜）の第１層目の膜中に含まれる１価イオ
ンの量（濃度）をＥＳＣＡ（Ｘ線光電子分光分析装置：
アルバック・ファイ（株）製）を用いて深さ方向組成分
析により測定したところ、濃度５％であった。また、波
面収差は、λ／４（ＲＭＳ）であった。更に、このレン
ズを１５０℃、９０％ＲＨの恒温高湿試験機にて、１０
時間の加速試験後も、第１層目の１価イオンの量（濃
度）は５％以下であり、膜が十分な緻密さを有してい
る。加速試験前後での波面収差はいずれもλ／４（ＲＭ
Ｓ）と変化はなかった。また、分光反射率の波長シフト
もなかった。
【００１４】（実施例２）回転ドラム式のスパッタリン
グ装置を用いて成膜した。ワークホルダーは回転可能と
なっており、ターゲットは２種類配置できるようになっ
ている。スパッタ室には、チタンターゲットおよびボロ
ンドープシリコンターゲットをセットした。屈折率分布
レンズをチャンバー内にセッティングし、ロータリーポ
ンプ及びクライオポンプで１．３３×１０-3Ｐａ（１×
１０-5Torrに相当）以下まで排気した。その後、スパッ
タ室にＡｒガス６０ＳＣＣＭ、Ｏ2ガス４０ＳＣＣＭを
導入し、圧力を１．０６４Ｐａ（８ｍTorrに相当）に調
節した。室温のまま、Ｔｉターゲットに所定のパワーを
印加しグロー放電を起こし、５０ｎｍ膜厚のＴiＯ2を成
膜した。次に、Ｓｉターゲットに所定のパワーを印加し
てグロー放電を起こし、５０ｎｍ膜厚のＳiＯ2を成膜し
た。同様にして、３層（ＴiＯ2：２００ｎｍ）、４層
（ＳiＯ2：２００ｎｍ）の反射防止膜を順次成膜した。
この反射防止膜付きレンズの膜中へのイオン拡散量（濃
度）をＥＳＣＡにより測定したところ、第１層目の膜中
のイオン拡散量（濃度）は、レンズの拡散量（濃度）に
対して５％以下であった。このレンズの波面収差をマッ
ハツェンダ干渉計により測定したところ、λ／４（ＲＭ
Ｓ）であった。これらのサンプルを１５０℃、９０％Ｒ
Ｈの恒温高湿試験機にて１０時間の加速試験を行い、同
様の測定を行ったところ５％以下であった。また、この
ときの波面収差は、λ／４と変わらなかった。
グ装置を用いて成膜した。ワークホルダーは回転可能と
なっており、ターゲットは２種類配置できるようになっ
ている。スパッタ室には、チタンターゲットおよびボロ
ンドープシリコンターゲットをセットした。屈折率分布
レンズをチャンバー内にセッティングし、ロータリーポ
ンプ及びクライオポンプで１．３３×１０-3Ｐａ（１×
１０-5Torrに相当）以下まで排気した。その後、スパッ
タ室にＡｒガス６０ＳＣＣＭ、Ｏ2ガス４０ＳＣＣＭを
導入し、圧力を１．０６４Ｐａ（８ｍTorrに相当）に調
節した。室温のまま、Ｔｉターゲットに所定のパワーを
印加しグロー放電を起こし、５０ｎｍ膜厚のＴiＯ2を成
膜した。次に、Ｓｉターゲットに所定のパワーを印加し
てグロー放電を起こし、５０ｎｍ膜厚のＳiＯ2を成膜し
た。同様にして、３層（ＴiＯ2：２００ｎｍ）、４層
（ＳiＯ2：２００ｎｍ）の反射防止膜を順次成膜した。
この反射防止膜付きレンズの膜中へのイオン拡散量（濃
度）をＥＳＣＡにより測定したところ、第１層目の膜中
のイオン拡散量（濃度）は、レンズの拡散量（濃度）に
対して５％以下であった。このレンズの波面収差をマッ
ハツェンダ干渉計により測定したところ、λ／４（ＲＭ
Ｓ）であった。これらのサンプルを１５０℃、９０％Ｒ
Ｈの恒温高湿試験機にて１０時間の加速試験を行い、同
様の測定を行ったところ５％以下であった。また、この
ときの波面収差は、λ／４と変わらなかった。
【００１５】（比較例１）イオンアシスト蒸着法によっ
て、顆粒状のＴiＯ2とＳiＯ2を蒸着源とし、基材（レン
ズ）温度を２５０℃に保ち、同様の反射防止膜を屈折率
分布レンズ上に成膜した。実施例１と同様、ＥＳＣＡを
用いて、第１層目の膜中へのイオン拡散量（濃度）は、
基材中の１価イオン濃度に対して２０％であった。波面
収差を測定したところ、λ／４（ＲＭＳ）であった。こ
のレンズについて実施例１と同様の加速試験を行った
後、ＥＳＣＡで第１層目の膜中へのイオン拡散量（濃
度）を測定したところ２５％であった。また波面収差
は、λ／２（ＲＭＳ）であり、実用に耐え得るものでは
なかった。
て、顆粒状のＴiＯ2とＳiＯ2を蒸着源とし、基材（レン
ズ）温度を２５０℃に保ち、同様の反射防止膜を屈折率
分布レンズ上に成膜した。実施例１と同様、ＥＳＣＡを
用いて、第１層目の膜中へのイオン拡散量（濃度）は、
基材中の１価イオン濃度に対して２０％であった。波面
収差を測定したところ、λ／４（ＲＭＳ）であった。こ
のレンズについて実施例１と同様の加速試験を行った
後、ＥＳＣＡで第１層目の膜中へのイオン拡散量（濃
度）を測定したところ２５％であった。また波面収差
は、λ／２（ＲＭＳ）であり、実用に耐え得るものでは
なかった。
【００１６】（比較例２）イオンアシスト蒸着法によっ
て、顆粒状のＴiＯ2とＳiＯ2を蒸着源とし、基材（レン
ズ）温度を２００℃に保ち、同様の反射防止膜を屈折率
分布レンズ上に成膜した。実施例１と同様、ＥＳＣＡを
用いて、第１層目の膜中へのイオン拡散量（濃度）は、
基材中の１価イオン濃度に対して２０％であった。波面
収差を測定したところ、λ／４（ＲＭＳ）であった。こ
のレンズについて実施例１と同様の加速試験を行った
後、ＥＳＣＡで第１層目の膜中へのイオン拡散量（濃
度）を測定したところ５０％であった。また波面収差
は、λ／２（ＲＭＳ）であり、実用に耐え得るものでは
なかった。
て、顆粒状のＴiＯ2とＳiＯ2を蒸着源とし、基材（レン
ズ）温度を２００℃に保ち、同様の反射防止膜を屈折率
分布レンズ上に成膜した。実施例１と同様、ＥＳＣＡを
用いて、第１層目の膜中へのイオン拡散量（濃度）は、
基材中の１価イオン濃度に対して２０％であった。波面
収差を測定したところ、λ／４（ＲＭＳ）であった。こ
のレンズについて実施例１と同様の加速試験を行った
後、ＥＳＣＡで第１層目の膜中へのイオン拡散量（濃
度）を測定したところ５０％であった。また波面収差
は、λ／２（ＲＭＳ）であり、実用に耐え得るものでは
なかった。
【００１７】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
屈折率分布型レンズの表面に接する反射防止膜の第１層
中の1価イオン濃度を低くしたことで波面収差を小さく
することができ、光通信システムに組み込むカップリン
グレンズ等として極めて信頼のたかい製品を提供するこ
とができる。
屈折率分布型レンズの表面に接する反射防止膜の第１層
中の1価イオン濃度を低くしたことで波面収差を小さく
することができ、光通信システムに組み込むカップリン
グレンズ等として極めて信頼のたかい製品を提供するこ
とができる。
【００１８】また本発明では、低温のスパッタリング法
を適用して反射防止膜を形成したので、レンズの表面と
反射防止膜との密着性を高めることができ、また反射防
止膜の緻密性が向上するため経時的に大気中の水分を吸
収して反射防止膜の屈折率が変化することを抑制でき
る。
を適用して反射防止膜を形成したので、レンズの表面と
反射防止膜との密着性を高めることができ、また反射防
止膜の緻密性が向上するため経時的に大気中の水分を吸
収して反射防止膜の屈折率が変化することを抑制でき
る。
【図１】Ａｇ（銀）イオンの相対濃度と波面収差との関
係を示すグラフ
係を示すグラフ
【図２】温度とＡｇ（銀）イオンの相対濃度との関係を
示すグラフ
示すグラフ
【図３】本発明に係る屈折率分布型レンズ表面の拡大断
面図
面図
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 安崎 利明
大阪府大阪市中央区北浜四丁目７番28号
日本板硝子株式会社内
(72)発明者 仲間 健一
大阪府大阪市中央区北浜四丁目７番28号
日本板硝子株式会社内
(72)発明者 円城寺 勝久
大阪府大阪市中央区北浜四丁目７番28号
日本板硝子株式会社内
Ｆターム(参考） 2K009 AA07 BB02 CC03 DD04 EE00
FF01
4K029 BA46 BA48 BB02 BC08 BD00
CA06
Claims (4)
- 【請求項１】 屈折率が光軸と直交する方向に分布する
屈折率分布レンズであって、入射端面及び／または出射
端面には多層構造の反射防止膜が形成され、この反射防
止膜のレンズ端面に接する層中の1価イオン濃度はレン
ズ中の1価イオン濃度に対して１０％以下であることを
特徴とする反射防止膜付き屈折率分布レンズ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の反射防止膜付き屈折率
分布レンズにおいて、前記反射防止膜のレンズ端面に接
する層中の1価イオン濃度は、１５０℃、９０％ＲＨ、
１０時間の加速テストの後でも１０％以下であることを
特徴とする反射防止膜付き屈折率分布レンズ。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の反射防
止膜付き屈折率分布レンズにおいて、前記１価イオン
は、Ａｇ、ＮａまたはＫであることを特徴とする反射防
止膜付き屈折率分布レンズ。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３に記載の反射防止
膜付き屈折率分布レンズにおいて、前記反射防止膜は１
７５℃以下の雰囲気温度でスパッタリング法により成膜
されていることを特徴とする反射防止膜付き屈折率分布
レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001371876A JP2003172805A (ja) | 2001-12-05 | 2001-12-05 | 反射防止膜付き屈折率分布レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001371876A JP2003172805A (ja) | 2001-12-05 | 2001-12-05 | 反射防止膜付き屈折率分布レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003172805A true JP2003172805A (ja) | 2003-06-20 |
Family
ID=19180859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001371876A Pending JP2003172805A (ja) | 2001-12-05 | 2001-12-05 | 反射防止膜付き屈折率分布レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003172805A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4433086B2 (ja) * | 2006-12-07 | 2010-03-17 | コニカミノルタオプト株式会社 | 光学素子および光ピックアップ装置 |
| CN113278950A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-20 | 中国建筑材料科学研究总院有限公司 | 渐变折射率减反薄膜及其制备方法和应用 |
-
2001
- 2001-12-05 JP JP2001371876A patent/JP2003172805A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4433086B2 (ja) * | 2006-12-07 | 2010-03-17 | コニカミノルタオプト株式会社 | 光学素子および光ピックアップ装置 |
| JPWO2008069031A1 (ja) * | 2006-12-07 | 2010-03-18 | コニカミノルタオプト株式会社 | 光学素子および光ピックアップ装置 |
| CN113278950A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-20 | 中国建筑材料科学研究总院有限公司 | 渐变折射率减反薄膜及其制备方法和应用 |
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