WO2011077892A1 - 光学部品の製造方法及び光学部品 - Google Patents

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optical functional
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昌昭 角見
義正 山口
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日本電気硝子株式会社
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    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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Definitions

  • the present invention relates to an optical component manufacturing method and an optical component.
  • an optical component including a spherical lens is known as a kind of optical component used for condensing light in the field of optical communication.
  • an optical functional film such as a reflection suppressing film is formed on the surface of the spherical lens for the purpose of suppressing a decrease in light transmittance caused by light reflection on the surface of the spherical lens. It is generally done.
  • the spherical lens has a very large curvature compared to a normal lens, it is difficult to form an optical functional film on the surface of the spherical lens.
  • Patent Documents 1 to 3 various methods for forming an optical functional film on the surface of a spherical lens have been proposed in the following Patent Documents 1 to 3 and the like.
  • Patent Document 1 by arranging a plurality of vapor deposition sources on an element support mechanism that can revolve or rotate, it is uniform for a lens with a large curvature supported by the element support mechanism. A method of forming an optical functional film having a thickness is described.
  • an optical functional film (filter film) having a uniform thickness is formed on the surface of a spherical lens by performing film formation while revolving while rotating the spherical lens around a rotation axis inclined in the vertical direction. ) Is described.
  • Patent Document 3 when a film-forming jig that revolves while rotating is positioned in the film-forming area, the state in which the film-forming material flies toward the central portion of the spherical lens is maintained. Describes a method of forming an optically functional film having a film thickness at the peripheral edge thinner than that at the center on the surface of the spherical lens.
  • Patent Documents 1 and 2 when an optical functional film having a uniform thickness is formed on the surface of a spherical lens, it may be difficult to obtain desired optical characteristics. Similarly, as described in Patent Document 3, it may be difficult to obtain desired optical characteristics even when an optical functional film having a thinner peripheral film thickness than the central film thickness is formed on the surface of the spherical lens. is there.
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a method of manufacturing an optical component having desired optical characteristics and an optical component having desired optical characteristics.
  • the method for manufacturing an optical component according to the present invention relates to a method for manufacturing an optical component including a spherical lens and an optical functional film formed on the surface of the spherical lens.
  • a spherical lens is provided around a second central axis that is tilted with respect to the first central axis, the central axis turning around the first central axis. While rotating, an optical functional film is formed by a vapor phase growth method.
  • turning means a circular motion around an axis that does not pass through an object.
  • rotation means a circular motion around an axis passing through an object.
  • the optical characteristics of the optical functional film depend on the incident angle of light on the optical functional film. Specifically, the optical characteristics of the optical functional film shift by a shorter wavelength as the incident angle of light on the optical functional film increases. For example, when the optical functional film is a reflection suppressing film that suppresses reflection of light in a wavelength region equal to or shorter than a predetermined cutoff wavelength, the cutoff wavelength becomes shorter as the incident angle of light on the optical functional film increases. Wavelength shift.
  • the optical characteristics of the optical functional film also depend on the thickness of the optical functional film. More specifically, the optical characteristics of the optical functional film shift with a longer wavelength as the thickness of the optical functional film increases. For example, when the optical functional film is a reflection suppressing film that suppresses reflection of light in a wavelength region equal to or shorter than a predetermined cutoff wavelength, the cutoff wavelength is shifted by a longer wavelength as the thickness of the optical functional film increases. .
  • the “film thickness of the optical functional film” means the film thickness in the normal direction of the surface of the spherical lens where the optical functional film is formed.
  • the incident angle of light at the portion located on the optical axis of the spherical lens is 0 °.
  • the incident angle of light increases.
  • the optical characteristic of the optical functional film in the part away from the optical axis of the spherical lens is more than the optical characteristic in the part located on the optical axis of the spherical lens. Short wavelength shift.
  • the optical characteristic in the part away from the optical axis of the spherical lens is The desired optical characteristics will be different. As a result, it becomes difficult to produce an optical component having desired optical characteristics as a whole.
  • the optical functional film is a reflection suppression film that suppresses reflection of light in a wavelength range equal to or less than a predetermined cutoff wavelength
  • the cutoff wavelength of the reflection suppression film in a portion away from the optical axis of the spherical lens is used.
  • the reflectance of light in the portion away from the optical axis of the spherical lens becomes too high because it becomes shorter than the wavelength of light. In this case, it becomes difficult to produce an optical component having a desired light transmittance.
  • the central axis is turning around the first central axis and is around the second central axis that is inclined with respect to the first central axis.
  • An optical functional film is formed by vapor phase growth while rotating the spherical lens. For this reason, the thickest part of the optical functional film is not the part located on the optical axis of the spherical lens, and the central part of the optical functional film is separated from the optical axis of the spherical lens.
  • the film thickness increases. In such a case, variations in optical characteristics can be reduced compared to the case where the film thickness of the optical functional film is uniform in the central portion of the optical functional film. In particular, it is possible to reduce variations in optical characteristics in a portion away from the optical axis of the spherical lens. As a result, an optical component having desired optical characteristics can be obtained.
  • the optical functional film is a reflection suppression film that suppresses reflection of light in the wavelength range below the predetermined cutoff wavelength
  • the situation where the cutoff wavelength in the part away from the optical axis of the spherical lens becomes too short is prevented. can do. Accordingly, it is possible to suppress an increase in light reflectance at a portion away from the optical axis of the spherical lens. As a result, an optical component having a desired high light transmittance can be obtained.
  • the “spherical lens” means a lens in which at least one of the light entrance / exit surfaces is spherical, and the shape of the other part is not particularly limited to spherical.
  • the “spherical lens” includes, for example, a spherical lens body provided with a light entrance / exit surface and a flange portion or a recess provided in a portion other than the lens body.
  • the angle ⁇ 0 formed by the first central axis and the second central axis is greater than 0 ° and is 1 ⁇ 2 or less of the central angle ⁇ 1 of the region where the optical functional film is formed. It is preferable. If the angle ⁇ 0 is larger than 1 ⁇ 2 of the central angle ⁇ 1 , the film thickness of the portion located on the optical axis of the optical functional film becomes too thin, and the desired optical performance may not be obtained. .
  • the type of vapor phase growth method is not particularly limited.
  • the optical functional film can be formed by a chemical vapor deposition (CVD) method or a physical vapor deposition (PVD) method.
  • the physical vapor deposition method is preferable because a two-dimensional optical functional film is more easily formed on the surface of the spherical lens than the chemical vapor deposition method.
  • the physical vapor deposition method is sometimes called a sputtering method or a vacuum deposition method.
  • the optical component according to the present invention can be suitably manufactured by the method for manufacturing an optical component according to the present invention.
  • the optical component according to the present invention includes a spherical lens and an optical functional film.
  • the optical functional film is formed on the surface of the spherical lens.
  • the thickness of the central portion of the optical functional film when viewed from the direction in which the optical axis of the spherical lens extends increases as the distance from the optical axis of the spherical lens increases. Therefore, in the optical component according to the present invention, variations in optical characteristics are reduced in the central portion of the optical functional film as compared with the case where the film thickness of the optical functional film is uniform.
  • the optical component according to the present invention can achieve higher optical characteristics.
  • the optical functional film is a reflection suppressing film that suppresses reflection of light in a wavelength region equal to or less than a predetermined cutoff wavelength
  • the spherical functional lens has a uniform thickness compared to the case where the optical functional film has a uniform thickness.
  • the cut-off wavelength in the part away from the optical axis is long. For this reason, the increase in the reflectance of the light in the part away from the optical axis of the spherical lens among optical components can be suppressed. Therefore, high light transmittance can be obtained.
  • the film thickness of the outer peripheral part located outside the center part of the optical functional film when viewed from the direction in which the optical axis of the spherical lens extends is not necessarily increased as the distance from the optical axis of the spherical lens increases. . That is, in the entire optical functional film, the film thickness does not need to increase as the distance from the optical axis of the spherical lens increases. The film thickness of the outer peripheral portion may become thinner as the distance from the optical axis of the spherical lens increases.
  • any part of the central portion of the optical functional film includes the intersection of the optical axis of the spherical lens and the optical functional film, and the spherical lens has a plane perpendicular to the optical axis of the spherical lens. It is preferable that it is located in the center side.
  • the material of the spherical lens is not particularly limited.
  • the spherical lens may be made of glass or resin, for example.
  • the optical functional film is not particularly limited as long as it is a film having an optical function.
  • the optical functional film is, for example, a reflection suppressing film that suppresses reflection of light in a predetermined wavelength range, a filter film having a wavelength selection function, an attenuation film that mainly attenuates light by absorption, or light in a predetermined wavelength range.
  • a reflective film or the like that reflects may be used.
  • the optical functional film can be composed of, for example, a laminated film in which a low refractive index layer having a relatively low refractive index and a high refractive index layer having a relatively high refractive index are alternately laminated.
  • the low refractive index layer can be formed of, for example, an alkaline earth metal fluoride such as silicon oxide, aluminum oxide, or calcium fluoride.
  • the high refractive index layer can be formed of, for example, titanium oxide, niobium oxide, lanthanum oxide, tantalum oxide, tungsten oxide, or the like.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an optical component manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the support member.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view in which a part of the support plate is enlarged.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an optical component manufactured in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing the film thickness of the optical functional film (wavelength selective filter films of 1310 nm and 1490 nm, 48-layer film) in the example of the present invention. In the graph shown in FIG. 5, the horizontal axis represents the incident angle of light on the optical functional film. The vertical axis represents the film thickness of the optical functional film.
  • FIG. 5 is a graph showing the film thickness of the optical functional film (wavelength selective filter films of 1310 nm and 1490 nm, 48-layer film) in the example of the present invention. In the graph shown in FIG. 5, the horizontal axis represents the incident angle of light on the
  • FIG. 6 is a graph showing the film thickness of the optical functional film (wavelength selective filter films of 1310 nm and 1490 nm, 48-layer film) in a comparative example of the present invention.
  • the horizontal axis represents the incident angle of light on the optical functional film.
  • the vertical axis represents the film thickness of the optical functional film.
  • FIG. 7 is a graph showing the light transmittance of the central portion of the optical functional film in the example of the present invention and the light transmittance of the corresponding part of the optical functional film in the comparative example of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an optical component manufacturing apparatus according to this embodiment.
  • a manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 is an apparatus for manufacturing the optical component of the present embodiment shown in FIG.
  • the manufacturing apparatus 1 is a film forming apparatus that performs electron beam evaporation.
  • the manufacturing apparatus 1 includes an apparatus main body 10 that partitions and forms a film forming chamber 10a.
  • a pressure reducing mechanism 14 such as a pressure reducing pump is connected to the film forming chamber 10a.
  • the film forming chamber 10 a can be depressurized by the depressurization mechanism 14.
  • the film forming chamber 10a is provided with a target 13 as a supply source, an electron gun 12, and a support mechanism 20.
  • the support mechanism 20 includes a support board 21.
  • the support plate 21 is provided to be rotatable about the first central axis C1 with respect to the film forming chamber 10a.
  • the lower surface 21a of the support board 21 is formed in a dome shape.
  • a plurality of flat support plates 22 are attached to the lower surface 21 a of the support board 21.
  • Each support plate 22 is provided at a position different from the first central axis C ⁇ b> 1 of the support board 21.
  • Each support plate 22 is rotatable about the second central axis C2.
  • the second central axis C2 is inclined with respect to the first central axis C1.
  • the angle ⁇ 0 formed by the first central axis C1 and the second central axis C2 is 1 / of the central angle ⁇ 1 of the region where the optical functional film 33 shown in FIG. 4 is formed. 2 or less.
  • the support board 21 and the support plate 22 are connected to the drive mechanism 11.
  • the drive mechanism 11 rotates the support plate 21 around the first central axis C1 and rotates each of the plurality of support plates 22 relative to the support plate 21 around the second central axis C2. For this reason, each support plate 22 is turned around the first central axis C1 by the drive mechanism 11, and rotates around the second central axis C2 inclined with respect to the first central axis C1.
  • a plurality of optical component main bodies 30 are attached to the support plate 22 in a matrix with the second central axis C2 as the center. However, the optical component main body 30 is not attached on the second central axis C2 of the support plate 22.
  • the optical component body 30 includes a folder 31 and a spherical lens 32.
  • the folder 31 is not particularly limited as long as it can hold the spherical lens 32.
  • the folder 31 can be constituted by a cylindrical member made of metal or resin, for example.
  • the spherical lens 32 is a spherical lens made of, for example, glass or resin.
  • the spherical lens 32 is fixed to the folder 31.
  • the method for fixing the spherical lens 32 to the folder 31 is not particularly limited.
  • the spherical lens 32 can be fixed to the folder 31 with a glass frit.
  • a plurality of optical component bodies 30 are attached to the support plate 22.
  • the support plate 22 is attached to the support board 21.
  • the film forming chamber 10a (see FIG. 1) is brought into a reduced pressure atmosphere by the pressure reducing mechanism 14, and a gas necessary for film forming is supplied to the film forming chamber 10a from a gas supply mechanism (not shown) as necessary. .
  • the electron gun 12 is driven and particles are scattered from the target 13, thereby forming a film on the surface of the spherical lens 32.
  • the film formation on the surface of the spherical lens 32 is a second axis that is tilted with respect to the first central axis C1 and that is centered around the first central axis C1. This is performed by a vapor phase growth method such as a physical vapor phase growth method while turning the spherical lens 32 around the axis C2.
  • the film thickness of the outer peripheral part 33b becomes thinner as it goes away from the optical axis A of the spherical lens 32, and the film of the central part 33a.
  • the thickness increases as the distance from the optical axis A of the spherical lens 32 increases. Therefore, as described above, variations in optical characteristics can be reduced in the central portion 33a of the optical function film 33 as compared with the case where the film thickness of the optical function film 33 is uniform. As a result, the optical component 34 having desired optical characteristics can be obtained.
  • any part of the central portion 33a of the optical functional film 33 is more than the plane P perpendicular to the optical axis of the spherical lens 32 including the intersection of the optical axis A of the spherical lens 32 and the optical functional film 33. It is preferably located on the center side of the spherical lens 32. This is because if the portion located on the opposite side of the center of the spherical lens 32 from the plane P is present in the central portion 33a of the optical function film 33, the optical characteristics may be deteriorated.
  • the turning angular velocity of the support board 21 and the turning angular velocity around the second central axis C2 of the support plate 22 are different from each other.
  • the optical component shown in FIG. 4 was manufactured with the following design parameters. And the film thickness of the optical function film
  • a general single mode optical fiber (SMF) is used for the light exit port, and a spherical lens made of a glass material having a refractive index Nd of 1.8 and a spherical diameter of 2.0 mm is used.
  • SMF single mode optical fiber
  • Film structure of optical functional film Film structure shown in Table 1 below
  • the support plate 22 was not rotated about the second central axis C2, but only the support plate 21 was rotated about the first central axis C1, as in the above example.
  • An optical component was produced, and the film thickness and light transmittance of the optical functional film were measured. The results are shown in FIGS.
  • the horizontal axis represents the incident angle of light on the optical functional film.
  • the vertical axis represents the film thickness of the optical functional film.
  • a general SMF is used for the light exit port, and a spherical lens made of glass having a Nd of 1.8 and a spherical diameter of 2.0 mm is used.
  • the second central axis C2 that is pivoted about the first central axis C1 and that is inclined with respect to the first central axis C1. It can be seen that by forming the optical functional film while rotating the spherical lens around, an optical functional film can be formed in which the thickness of the central portion increases as the distance from the optical axis A of the spherical lens increases.
  • the thickness of the central portion of the optical functional film as it is away from the optical axis A of the spherical lens, high optical characteristics can be obtained.
  • the optical characteristics of the light incident obliquely on the film surface are shifted to a short wavelength.
  • the short wavelength shift can be corrected and the optical axis can be corrected. The same optical characteristics can be obtained.

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Abstract

　所望の光学特性を有する光学部品の製造方法及び所望の光学特性を有する光学部品を提供する。　第１の中心軸Ｃ１回りに旋回している中心軸であって、第１の中心軸Ｃ１に対して傾斜している第２の中心軸Ｃ２回りに球状レンズ３２を旋回させながら、気相成長法により光学的機能膜３３を形成する。

Description

光学部品の製造方法及び光学部品
　本発明は、光学部品の製造方法及び光学部品に関する。
　従来、光通信分野等における光の集光等に用いられる光学部品の一種として、球状レンズを備える光学部品が知られている。このような光学部品においては、球状レンズの表面における光の反射に起因する光透過率の低下を抑制する目的等のため、球状レンズの表面上に、反射抑制膜等の光学的機能膜を形成することが一般的になされている。
　しかしながら、球状レンズは、通常のレンズと比べて非常に大きな曲率を有するため、球状レンズの表面上に光学的機能膜を形成することが困難である。
　このような状況に鑑み、下記の特許文献１～３等において、球状レンズの表面上に光学的機能膜を形成する方法が種々提案されている。
　具体的には、特許文献１には、公転または自公転可能な素子支持機構に対して複数の蒸着源を配置することにより、素子支持機構に支持された曲率の大きなレンズに対して、均一な厚みの光学的機能膜を形成する方法が記載されている。
　特許文献２には、鉛直方向に傾斜した自転軸を中心として、球状レンズを自転させつつ公転させながら成膜を行うことにより、球状レンズの表面上に均一な厚みの光学的機能膜（フィルタ膜）を形成する方法が記載されている。
　特許文献３には、自転しながら公転している成膜用治具が成膜エリア内に位置しているときに、球状レンズの中央部分に向かって成膜材料が飛行する状態を維持することにより、球状レンズの表面上に、中央部の膜厚よりも周縁部の膜厚が薄い光学的機能膜を形成する方法が記載されている。
特開平１１－１０６９０１号公報 特開２００６－３４２３８４号公報 特開２００７－１０８４２５号公報
　しかしながら、特許文献１，２に記載のように、球状レンズの表面上に均一な厚みの光学的機能膜を形成した場合、所望の光学特性を得難い場合がある。同様に、特許文献３に記載のように、中央部の膜厚よりも周縁部の膜厚が薄い光学的機能膜を球状レンズの表面上に形成した場合も、所望の光学特性を得難い場合がある。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、所望の光学特性を有する光学部品の製造方法及び所望の光学特性を有する光学部品を提供することにある。
　本発明に係る光学部品の製造方法は、球状レンズと、球状レンズの表面上に形成されている光学的機能膜とを備える光学部品の製造方法に関する。本発明に係る光学部品の製造方法では、第１の中心軸回りに旋回している中心軸であって、第１の中心軸に対して傾斜している第２の中心軸回りに球状レンズを旋回させながら、気相成長法により光学的機能膜を形成する。
　なお、本発明において、「旋回」とは、物体中を通過しない軸を中心とする円運動を意味する。一方、「回転」とは、物体中を通過する軸を中心とする円運動を意味する。
　光学的機能膜の光学特性は、光学的機能膜への光の入射角に依存している。詳細には、光学的機能膜の光学特性は、光学的機能膜への光の入射角が大きくなるに従って短波長シフトする。例えば、光学的機能膜が所定のカットオフ波長以下の波長域の光の反射を抑制する反射抑制膜である場合、カットオフ波長は、光学的機能膜への光の入射角が大きくなるに従って短波長シフトする。
　また、光学的機能膜の光学特性は、光学的機能膜の膜厚にも依存している。詳細には、光学的機能膜の光学特性は、光学的機能膜の膜厚が厚くなるに従って長波長シフトする。例えば、光学的機能膜が所定のカットオフ波長以下の波長域の光の反射を抑制する反射抑制膜である場合、カットオフ波長は、光学的機能膜の膜厚が厚くなるに従って長波長シフトする。
　なお、本発明において、「光学的機能膜の膜厚」とは、光学的機能膜が形成されている部分の球状レンズの表面の法線方向における膜厚を意味する。
　ここで、球状レンズの表面上に形成されている光学的機能膜にコリメート光や拡散光が入射する場合、球状レンズの光軸上に位置する部分における光の入射角は０°となる。一方、球状レンズの光軸から離れるに従って、光の入射角は大きくなる。
　従って、光学的機能膜の膜厚が均一である場合は、球状レンズの光軸から離れた部分における光学的機能膜の光学特性は、球状レンズの光軸上に位置する部分における光学特性よりも短波長シフトしたものとなる。すなわち、球状レンズの光軸上に位置する部分を基準にして、所望の光学特性が発現するように、均一な光学的機能膜を設計すると、球状レンズの光軸から離れた部分における光学特性は、所望の光学特性とは異なるものになってしまう。その結果、全体として、所望の光学特性を有する光学部品を作製し難くなる。
　例えば、光学的機能膜が所定のカットオフ波長以下の波長域の光の反射を抑制する反射抑制膜である場合、球状レンズの光軸から離れた部分における反射抑制膜のカットオフ波長が、使用光の波長よりも短くなってしまい、球状レンズの光軸から離れた部分における光の反射率が高くなりすぎるおそれがある。この場合、所望の光透過率を有する光学部品を作製し難くなる。
　上記特許文献３に記載のように、球状レンズの表面上に、中央部の膜厚よりも周縁部の膜厚が薄い光学的機能膜を形成した場合は、光の入射角が小さく、且つ厚膜である中央部と、光の入射角が大きく、且つ薄膜である周辺部とで、光学特性が大幅に相違することになる。その結果、所望の光学特性の光学部品をさらに作製し難くなる。
　これに対して、本発明では、上記のように、第１の中心軸回りに旋回している中心軸であって、第１の中心軸に対して傾斜している第２の中心軸回りに球状レンズを旋回させながら、気相成長法により光学的機能膜を形成する。このため、光学的機能膜のうち、最も膜厚が厚くなる部分は、球状レンズの光軸上に位置する部分ではなくなり、光学的機能膜の中央部においては、球状レンズの光軸から離れるに従って膜厚が厚くなる。このような場合、光学的機能膜の中央部において、光学的機能膜の膜厚が均一である場合と比較して、光学特性のばらつきを少なくすることができる。特に、球状レンズの光軸から離れた部分における光学特性のばらつきを少なくすることができる。その結果、所望の光学特性を有する光学部品を得ることができる。
　例えば、光学的機能膜が所定のカットオフ波長以下の波長域の光の反射を抑制する反射抑制膜である場合、球状レンズの光軸から離れた部分におけるカットオフ波長が短くなりすぎる事態を防止することができる。従って、球状レンズの光軸から離れた部分における光の反射率の増大を抑制することができる。その結果、所望の高い光透過率を有する光学部品を得ることができる。
　また、「球状レンズ」とは、光入出面の少なくとも一方が球面状であるレンズをいい、それ以外の部分の形状は、球面状に特に限定されない。「球状レンズ」には、例えば、光入出面が設けられた球面状のレンズ本体と、レンズ本体以外の部分に設けられたフランジ部または凹部を有するものも含まれる。
　本発明において、第１の中心軸と第２の中心軸とのなす角度θ０は、０°より大きく、光学的機能膜が形成されている領域の中心角θ１の１／２以下であることが好ましい。角度θ０が中心角θ１の１／２より大きいと、光学的機能膜の光軸上に位置する部分の膜厚が薄くなりすぎて、かえって所望の光学的性能が得られなくなる場合がある。
　また、本発明において、気相成長法の種類は特に限定されない。例えば、化学的気相成長法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）または物理的気相成長法（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により光学的機能膜を形成することができる。特に、物理的気相成長法は、化学的気相成長法よりも球状レンズの表面上に二次元的な光学機能膜を形成しやすいため、好ましい。なお、物理的気相成長法は、スパッタ法や真空蒸着法と呼ばれることもある。
　本発明に係る光学部品は、上記本発明に係る光学部品の製造方法により好適に製造することができる。本発明に係る光学部品は、球状レンズと、光学的機能膜とを備えている。光学的機能膜は、球状レンズの表面上に形成されている。本発明に係る光学部品において、球状レンズの光軸の延びる方向から視た際の光学的機能膜の中央部の膜厚は、球状レンズの光軸から離れるに従って大きくなっている。よって、本発明に係る光学部品では、光学的機能膜の中央部において、光学的機能膜の膜厚が均一である場合と比較して、光学特性のばらつきが少なくなる。結果として、本発明に係る光学部品では、より高い光学特性を実現することができる。例えば、光学的機能膜が所定のカットオフ波長以下の波長域の光の反射を抑制する反射抑制膜である場合、光学的機能膜の膜厚が均一である場合と比較して、球状レンズの光軸から離れた部分におけるカットオフ波長が長い。このため、光学部品のうち、球状レンズの光軸から離れた部分における光の反射率の増大を抑制することができる。従って、高い光透過率を得ることができる。
　なお、球状レンズの光軸の延びる方向から視た際の光学的機能膜の中央部の外側に位置する外周部の膜厚は、球状レンズの光軸から離れるに従って厚くなっている必要は必ずしもない。すなわち、光学的機能膜の全体において、膜厚が球状レンズの光軸から離れるに従って厚くなっている必要はない。外周部の膜厚は、球状レンズの光軸から離れるに従って薄くなっていてもよい。
　本発明において、光学的機能膜の中央部のいずれの部分も、球状レンズの光軸と光学的機能膜との交点を含み、且つ球状レンズの光軸に対して垂直な平面よりも球状レンズの中心側に位置していることが好ましい。球状レンズの光軸と光学的機能膜との交点を含み、且つ球状レンズの光軸に対して垂直な平面よりも球状レンズの中心とは反対側に位置している部分が光学的機能膜の中央部に存在すると、光学特性がかえって低下する場合があるためである。
　本発明において、球状レンズの材質は、特に限定されない。球状レンズは、例えば、ガラス製であってもよいし、樹脂製であってもよい。
　光学的機能膜は、光学的機能を有する膜である限り、特に限定されない。光学的機能膜は、例えば、所定の波長域の光の反射を抑制する反射抑制膜や、波長選択機能を有したフィルタ膜、主として光を吸収により減衰させる減衰膜、所定の波長域の光を反射する反射膜等であってもよい。
　光学的機能膜は、例えば、相対的に屈折率が低い低屈折率層と、相対的に屈折率が高い高屈折率層とが交互に積層されてなる積層膜により構成することができる。低屈折率層は、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム等のフッ化アルカリ土類金属等により形成することができる。一方、高屈折率層は、例えば、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ランタン、酸化タンタル、酸化タングステン等により形成することができる。
図１は、本発明の一実施形態における光学部品の製造装置の模式図である。 図２は、支持部材の模式的平面図である。 図３は、支持プレートの一部を拡大した模式的断面図である。 図４は、本発明の一実施形態において製造される光学部品の模式的断面図である。 図５は、本発明の実施例における光学的機能膜（１３１０ｎｍと１４９０ｎｍの波長選択フィルタ膜、４８層膜）の膜厚を表すグラフである。図５に示すグラフにおいて、横軸は、光学的機能膜への光の入射角度を表している。縦軸は、光学的機能膜の膜厚を表している。 図６は、本発明の比較例における光学的機能膜（１３１０ｎｍと１４９０ｎｍの波長選択フィルタ膜、４８層膜）の膜厚を表すグラフである。図６に示すグラフにおいて、横軸は、光学的機能膜への光の入射角度を表している。縦軸は、光学的機能膜の膜厚を表している。 図７は、本発明の実施例における光学的機能膜の中央部の光透過率と、本発明の比較例における光学的機能膜の対応する部分の光透過率を表すグラフである。
　以下、本発明の好ましい実施形態の一例について説明する。
　図１は、本実施形態における光学部品の製造装置の模式図である。図１に示す製造装置１は、図４に示す本実施形態の光学部品を製造するための装置である。具体的には、製造装置１は、電子ビーム蒸着を行う成膜装置である。
　図１に示すように、製造装置１は、成膜室１０ａを区画形成している装置本体１０を備えている。成膜室１０ａには、減圧ポンプ等の減圧機構１４が接続されている。成膜室１０ａは、この減圧機構１４により、減圧可能となっている。
　成膜室１０ａには、供給源としてのターゲット１３と、電子銃１２と、支持機構２０とが設けられている。支持機構２０は、支持盤２１を備えている。支持盤２１は、成膜室１０ａに対して、第１の中心軸Ｃ１を中心に回転可能に設けられている。支持盤２１の下面２１ａは、ドーム状に形成されている。
　図１及び図２に示すように、支持盤２１の下面２１ａには、複数の平板状の支持プレート２２が取り付けられている。各支持プレート２２は、支持盤２１の第１の中心軸Ｃ１とは異なる位置に設けられている。各支持プレート２２は、第２の中心軸Ｃ２を中心に回転可能である。第２の中心軸Ｃ２は、第１の中心軸Ｃ１に対して傾斜している。本実施形態においては、第１の中心軸Ｃ１と第２の中心軸Ｃ２とのなす角度θ０は、図４に示す光学的機能膜３３が形成されている領域の中心角θ１の１／２以下である。
　支持盤２１と、支持プレート２２とは、駆動機構１１に接続されている。駆動機構１１は、支持盤２１を、第１の中心軸Ｃ１回りに回転させると共に、複数の支持プレート２２のそれぞれを支持盤２１に対して第２の中心軸Ｃ２回りに相対的に回転させる。このため、各支持プレート２２は、駆動機構１１により、第１の中心軸Ｃ１回りに旋回しており、第１の中心軸Ｃ１に対して傾斜した第２の中心軸Ｃ２回りに回転する。
　図２及び図３に示すように、支持プレート２２には、複数の光学部品本体３０が第２の中心軸Ｃ２を中心としてマトリクス状に取り付けられる。但し、支持プレート２２の第２の中心軸Ｃ２上には、光学部品本体３０は取り付けられない。
　図３に示すように、光学部品本体３０は、フォルダ３１と、球状レンズ３２とを備えている。フォルダ３１は、球状レンズ３２を保持可能なものである限り、特に限定されない。フォルダ３１は、例えば、金属製や樹脂製の筒状部材により構成することができる。
　球状レンズ３２は、例えば、ガラスや樹脂等からなる球状のレンズである。球状レンズ３２は、フォルダ３１に固定されている。フォルダ３１に対する球状レンズ３２の固定方法は特に限定されない。例えば、ガラスフリットにより球状レンズ３２をフォルダ３１に固定することができる。
　次に、上記製造装置１を用いた光学部品３４（図４を参照）の製造方法について説明する。
　まず、複数の光学部品本体３０を支持プレート２２に取り付ける。次に、図２に示すように、支持プレート２２を支持盤２１に取り付ける。次に、減圧機構１４により成膜室１０ａ（図１を参照）を減圧雰囲気とすると共に、必要に応じて、図示しないガス供給機構から、成膜に必要なガスを成膜室１０ａに供給する。
　次に、駆動機構１１により、支持盤２１及び支持プレート２２を駆動させながら、電子銃１２を駆動し、ターゲット１３から粒子を飛散させることにより、球状レンズ３２の表面上に成膜を行う。このため、球状レンズ３２の表面上への成膜は、第１の中心軸Ｃ１回りに旋回している中心軸であって、第１の中心軸Ｃ１に対して傾斜している第２の中心軸Ｃ２回りに球状レンズ３２を旋回させながら、物理的気相成長法等の気相成長法により行うこととなる。
　このため、図４に示すように、このようにして形成された光学的機能膜３３は、外周部３３ｂの膜厚が、球状レンズ３２の光軸Ａから離れるに従って薄くなり、中央部３３ａの膜厚が、球状レンズ３２の光軸Ａから離れるに従って厚くなる。従って、上記の通り、光学的機能膜３３の中央部３３ａにおいて、光学的機能膜３３の膜厚が均一である場合と比較して、光学特性のばらつきを少なくすることができる。その結果、所望の光学特性を有する光学部品３４を得ることができる。
　なお、光学的機能膜３３の中央部３３ａのいずれの部分も、球状レンズ３２の光軸Ａと光学的機能膜３３との交点を含む球状レンズ３２の光軸に対して垂直な平面Ｐよりも球状レンズ３２の中心側に位置していることが好ましい。平面Ｐよりも球状レンズ３２の中心とは反対側に位置している部分が光学的機能膜３３の中央部３３ａに存在すると、光学特性がかえって低下する場合があるためである。
　また、支持盤２１の旋回角速度と、支持プレート２２の第２の中心軸Ｃ２まわりの旋回角速度とは、相互に異なっていることが好ましい。
（実施例）
　上記の製造方法により、下記の設計パラメータで図４に示す光学部品を作製した。そして、光学部品の光学的機能膜の膜厚を透過型走査顕微鏡で測定した。その結果を図５に示す。なお、図５に示すグラフにおいて、横軸は、光学的機能膜への光の入射角度を表している。縦軸は、光学的機能膜の膜厚を表している。光出射口には、一般的なシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）を用い、屈折率Ｎｄ１．８、球径φ２．０ｍｍのガラス材質の球状レンズを用いている。
　また、光学的機能膜の中央部に、光線を入射させて、チューナブルレーザーとパワーメーターを用いて光学部品の光透過率を測定した。同様にして、光学的機能膜を形成する前の光学部品本体についても、光透過率を測定した。これらの結果から、光学的機能膜の中央部の光透過率を得た。その結果を図７に示す。
　光学的機能膜の膜構成：下記表１に示す膜構成
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（比較例）
　成膜の際に、支持プレート２２を第２の中心軸Ｃ２まわりに旋回させずに、支持盤２１のみを第１の中心軸Ｃ１まわりに旋回させたこと以外は、上記実施例と同様にして光学部品を作製し、光学的機能膜の膜厚及び光透過率を測定した。その結果を図６、７に示す。なお、図６に示すグラフにおいて、横軸は、光学的機能膜への光の入射角度を表している。縦軸は、光学的機能膜の膜厚を表している。光出射口には一般的なＳＭＦを用い、Ｎｄ１．８、球径φ２．０ｍｍのガラス材質の球状レンズを用いている。
　図５、７に示す結果から、本発明に従い、第１の中心軸Ｃ１回りに旋回している中心軸であって、第１の中心軸Ｃ１に対して傾斜している第２の中心軸Ｃ２回りに球状レンズを旋回させながら光学的機能膜の成膜を行うことにより、中央部の膜厚が球状レンズの光軸Ａから離れるに従って厚くなる光学的機能膜を形成できることが分かる。
　また、光学的機能膜の中央部の膜厚を球状レンズの光軸Ａから離れるに従って厚くすることにより、高い光学特性が得られる。つまり、光ファイバから出射された拡散光の内、膜面へ斜めに入射する光の光学特性は短波長へシフトするが、膜厚を厚くすることで短波長シフト分を補正でき、光軸上と同じ光学特性を得ることができる。
１…製造装置
１０…装置本体
１０ａ…成膜室
１１…駆動機構
１２…電子銃
１３…ターゲット
１４…減圧機構
２０…支持機構
２１…支持盤
２１ａ…支持盤の下面
２２…支持プレート
３０…光学部品本体
３１…フォルダ
３２…球状レンズ
３３…光学的機能膜
３３ａ…光学的機能膜の中央部
３３ｂ…光学的機能膜の外周部
３４…光学部品
Ｃ１…第１の中心軸
Ｃ２…第２の中心軸

Claims (7)

  1. 　球状レンズと、前記球状レンズの表面上に光学的機能膜が形成された光学部品の製造方法において、
    　第１の中心軸回りに旋回している中心軸であって、前記第１の中心軸に対して傾斜している第２の中心軸回りに前記球状レンズを旋回させながら、気相成長法により前記球状レンズの表面上に前記光学的機能膜を形成する光学部品の製造方法。
  2. 　前記第１の中心軸と前記第２の中心軸とのなす角度θ０が、前記光学的機能膜が形成されている領域の中心角θ１の１／２以下である請求項１に記載の光学部品の製造方法。
  3. 　前記光学的機能膜を化学的気相成長法または物理的気相成長法により形成する請求項１または２に記載の光学部品の製造方法。
  4. 　球状レンズと、前記球状レンズの表面上に形成されている光学的機能膜とを備える光学部品において、
    　前記球状レンズの光軸の延びる方向から視た際の前記光学的機能膜の中央部の膜厚が、前記球状レンズの光軸から離れるに従って厚くなっている光学部品。
  5. 　前記光学的機能膜の中央部のいずれの部分も、前記光軸と前記光学的機能膜との交点を含み、且つ前記光軸に対して垂直な平面よりも前記球状レンズの中心側に位置している請求項４に記載の光学部品。
  6. 　前記球状レンズの光軸の延びる方向から視た際の前記光学的機能膜の中央部の外側に位置する外周部の膜厚が、前記球状レンズの光軸から離れるに従って薄くなっている請求項４または５に記載の光学部品。
  7. 　前記光学的機能膜が、波長選択機能を有したフィルタ膜または光の反射を抑制する反射抑制膜である、請求項４～６のいずれか一項に記載の光学部品。
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