JP2006342384A - Manufacturing method, manufacturing apparatus, spherical lens with full-surface filter film, and optical module for spherical lens with full-surface filter film - Google Patents
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Abstract
【課題】 球レンズの表面に,真空蒸着法等を用いてコーティングして無反射フィルタ膜等を形成する従来の方法では,全面に均一なフィルタ膜を成膜するのが困難である,微小外径の球レンズに適用することができない,球レンズに蒸着カス等が付着する等の課題がある。
【解決手段】 そこで本発明では,真空チャンバ1内におけるフィルタ膜材料2の供給源3の上方に球レンズ8の支持容器9を自転運動及び公転運動可能に支持し,自転運動の回転軸13は鉛直方向に対して所定角度θ傾斜させると共に,この支持容器は少なくとも底面側に網状部11を形成し,網状部に球状ガラスを載せて支持容器を回転させることにより,球状ガラスを網状部に対して転動させながら,供給源からフィルタ膜材料を供給して,球状ガラスの全面にフィルタ膜材料のコーティングを施し,成膜する全面フィルタ膜付き球レンズの製造方法を提案する。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To form a non-reflective filter film or the like on a surface of a spherical lens by coating using a vacuum vapor deposition method or the like, it is difficult to form a uniform filter film on the entire surface. There are problems that cannot be applied to a spherical lens having a diameter, and that vapor deposition residue adheres to the spherical lens.
Therefore, in the present invention, a support container 9 of a ball lens 8 is supported above a supply source 3 of a filter membrane material 2 in a vacuum chamber 1 so as to be capable of rotating and revolving. The support container is inclined at a predetermined angle θ with respect to the vertical direction, and the support container is formed with a net-like part 11 at least on the bottom side, and the spherical glass is placed on the net-like part by placing the spherical glass on the mesh part and rotating the support container. We propose a method for manufacturing a spherical lens with a full-surface filter film, in which the filter film material is supplied from a supply source while being rolled and the entire surface of the spherical glass is coated with the filter film material.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は,例えば光や像を変換する画像処理分野や光通信分野において用いられ,LD(レーザダイオード)やPD(フォトダイオード)等の光半導体素子と光導波路又は光ファイバとを高効率で結合させるために用いられる全面フィルタ膜付き球レンズの製造方法,製造装置及び全面フィルタ膜付き球レンズ並びに光モジュールに関するものである。 The present invention is used, for example, in the field of image processing and optical communication for converting light and images, and optical semiconductor elements such as LDs (laser diodes) and PDs (photodiodes) and optical waveguides or optical fibers are coupled with high efficiency. The present invention relates to a manufacturing method, a manufacturing apparatus, a spherical lens with a full filter film, and an optical module.
球レンズの表面に,真空蒸着法等を用いてコーティングして無反射フィルタ膜等を形成する方法が,従来から種々提案されている。 Various methods have been proposed in the past for forming a non-reflective filter film or the like by coating the surface of a spherical lens using a vacuum deposition method or the like.
例えば特許文献1には,真空蒸着法により球レンズにフィルタ膜を形成する方法において,球レンズを,半径の異なる2つの同心円によって接触位置が規定された環状転動面に沿って所定の速度で回転させながら,フィルタ膜材料の供給源から蒸発粒子を供給し,2つの同心円間の空隙を経て球レンズの表面にコーティングすることにより無反射フィルタ膜を形成する方法が記載されている。 For example, in Patent Document 1, in a method of forming a filter film on a spherical lens by vacuum evaporation, the spherical lens is moved at a predetermined speed along an annular rolling surface whose contact position is defined by two concentric circles having different radii. A method of forming an antireflection filter film by supplying evaporated particles from a filter film material supply source while rotating and coating the surface of a spherical lens through a gap between two concentric circles is described.
また特許文献2には,真空チャンバ内の上部に,網目を有する円筒状容器を傾斜状態で回転可能に設置し,多数の被着フィルタ膜体を収納した容器を回転させながら,真空チャンバ内の下部に配置したるつぼから金属材料を蒸発させ,網目を通して被着フィルタ膜体にコーティングする方法と,上側を開口させた鍋状容器を真空チャンバ内の下部に傾斜状態で回転可能に設置すると共に,真空チャンバ内の上部にフィルタ膜材料の供給源,即ちスパッタリングのターゲットを配置し,多数の被着フィルタ膜体を収納した容器を回転させながら,供給源からの金属粒子を,開口を介して被着フィルタ膜体にコーティングする方法が記載されている。
In
また特許文献3には,球レンズの外周につばを設けると共に,球レンズよりも大きく,つばよりも小さな開口の支持穴を有するコーティング用治具を設け,球レンズをつばを以てコーティング用治具の支持穴に支持した状態で片側ずつコーティングを行う構成が記載されている。
In
さらに特許文献4には,ホルダの内部に球レンズを低融点ガラスリング成形体により溶着した後,球レンズ及びガラス溜まりのホルダ開口部を臨む面に物理的気相成長法により耐湿保護フィルタ膜を形成し,その後,ホルダと光半導体素子とを結合して光モジュールを製造する方法が記載されている。
しかしながら以上の従来技術では次に示すような課題がある。 However, the above prior art has the following problems.
まず特許文献1の方法では,環状転動面の内径・外径の半径差により球レンズは全周にわたり連続的に変化させることができ,全面に蒸着することが可能となるということを企図するものであるが,球レンズは固定軌道に沿って移動するものであるため,蒸着フィルタ膜が帯状に付着し易く,コート面に若干の継ぎ目が生じてしまうなど均一性が低下する。また,環状転動面に設置できる球レンズの数は,例えば実施例においては1個というように限られてしまい,生産性が悪い。一方,環状転動面についても,内径・外径の位置を精密に設定しなければならず,成膜時の治工具のばらつきが大きくなり,また内外径差が変化することで球レンズの回転環境が異なり,付着するフィルタ膜厚にばらつきが生じ,均一性が低下する。また,微小外径の球レンズ,例えばφ0.5mm球レンズに対して全周に成膜を行う場合には,環状転動面の内径・外径差は0.5mm以下にしなければならず,微小レンズに対して最適な内径・外径差を持つ環状転動面を製作することは不可能である。 First, in the method of Patent Document 1, it is intended that the spherical lens can be continuously changed over the entire circumference due to the difference in radius between the inner and outer diameters of the annular rolling surface and can be deposited on the entire surface. However, since the spherical lens moves along a fixed trajectory, the vapor deposition filter film easily adheres in a strip shape, and the uniformity is reduced, for example, a slight seam is formed on the coated surface. Further, the number of spherical lenses that can be installed on the annular rolling surface is limited to, for example, one in the embodiment, and productivity is poor. On the other hand, the position of the inner and outer diameters of the annular rolling surface must be set precisely, the variation of jigs and tools during film formation increases, and the difference in inner and outer diameters causes the rotation of the ball lens. The environment is different, the film thickness of the attached filter varies, and the uniformity decreases. In addition, when film formation is performed on the entire circumference of a spherical lens with a small outer diameter, such as a φ0.5 mm spherical lens, the difference between the inner and outer diameters of the annular rolling surface must be 0.5 mm or less. It is impossible to manufacture an annular rolling surface having an optimum inner / outer diameter difference for the lens.
また特許文献2の方法では,多数の被着フィルタ膜体を収納した容器を回転させる回転軸は,所定の傾斜角度で固定されていて,フィルタ膜材料の供給源との相対位置関係が変化しないため,多数の被着フィルタ膜体の夫々とフィルタ膜材料の供給源との相対位置関係が必ずしもランダムにはならず,結果としてコーティングされたフィルタ膜厚の均一性を低下させてしまう。またフィルタ膜材料の供給源が被着フィルタ膜体の容器よりも上方に配置されたものでは,蒸着カス(ゴミ)が球レンズに付着してしまい,球レンズ表面の外観が悪くなる。
In the method of
また特許文献3,4の方法は,球レンズの全面にフィルタ膜をコーティングするものではない。
In addition, the methods of
更に以上の各特許文献1〜4に記載された方法では,微小レンズ,例えばφ0.5mmの球レンズの表面にコーティングを行うのは非常に困難であった。
本発明は以上の課題を解決することを目的とするものである。
Further, in the methods described in the above Patent Documents 1 to 4, it is very difficult to coat the surface of a microlens, for example, a φ0.5 mm spherical lens.
The present invention aims to solve the above problems.
以上の課題を解決するために,本発明では,まず,気相成長法により球レンズの全面にフィルタ膜材料のコーティングを施し,成膜する方法において,真空チャンバ内におけるフィルタ膜材料の供給源の上方に球レンズの支持容器を回転運動可能に支持すると共に,この支持容器は少なくとも底面側に網状部を形成し,網状部に球状ガラスを載せて支持容器を回転させることにより,球状ガラスを網状部に対して転動させながら,供給源からフィルタ膜材料を供給して,球状ガラスの全面にフィルタ膜材料のコーティングを施し,成膜することとした全面フィルタ膜付き球レンズの製造方法を提案する。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, first, a filter film material coating is applied to the entire surface of a spherical lens by vapor deposition, and in the method of forming a film, the supply source of the filter film material in the vacuum chamber is reduced. The support container of the spherical lens is supported so as to be capable of rotating, and the support container is formed with a net-like portion at least on the bottom side, and the spherical glass is formed into a net-like shape by placing the spherical glass on the net-like portion and rotating the support vessel. Proposes a manufacturing method for a spherical lens with a filter film that is formed by coating the filter film material on the entire surface of the spherical glass by supplying the filter film material from the supply source while rolling to the part. To do.
また本発明では,真空チャンバ内におけるフィルタ膜材料の供給源の上方に球レンズの支持容器を自転運動及び公転運動可能に支持し,自転運動の回転軸は鉛直方向に対して所定角度傾斜させると共に,この支持容器は少なくとも底面側に網状部を形成した全面フィルタ膜付き球レンズの製造装置を提案する。 Further, in the present invention, the support container of the spherical lens is supported above the filter membrane material supply source in the vacuum chamber so as to be capable of rotating and revolving, and the rotation axis of the rotation is inclined by a predetermined angle with respect to the vertical direction. , This supporting container proposes an apparatus for producing a spherical lens with a full-surface filter film in which a net-like portion is formed at least on the bottom side.
また本発明では,上記の方法又は装置において,支持容器は,自転運動及び公転運動可能とし,自転運動の回転軸は鉛直方向に対して所定角度傾斜させた全面フィルタ膜付き球レンズの製造方法又は装置を提案する。 Further, in the present invention, in the above method or apparatus, the support container is capable of rotating and revolving, and the rotation axis of the rotating motion is inclined by a predetermined angle with respect to the vertical direction. Propose the device.
そして本発明では,上記の方法又は装置において,網状部は,目開きを球レンズの直径の10〜90%とすることを提案する。 In the present invention, in the above method or apparatus, it is proposed that the mesh portion has an opening of 10 to 90% of the diameter of the spherical lens.
また本発明では,上記の方法又は装置において,網状部は,線状体を編んだ構成としたり,または多数の穴を形成した板体として構成することを提案する。 Further, in the present invention, in the above-described method or apparatus, it is proposed that the mesh portion is configured by knitting a linear body or a plate body in which a large number of holes are formed.
そして本発明では,上記の方法又は装置において,網状部を線状体を編んで構成するものにおいて,線状体の径を0.1〜1mmとすることを提案する。 The present invention proposes that the diameter of the linear body is 0.1 to 1 mm in the above-described method or apparatus in which the mesh portion is formed by knitting a linear body.
また本発明では,上記の方法又は装置において,網状部は,平面状に形成したり,又は凹面状に形成することを提案する。 Further, in the present invention, in the above method or apparatus, it is proposed that the mesh portion is formed in a planar shape or a concave shape.
以上の本発明においては,気相成長法としては,真空蒸着法,イオンプレーティング法,イオンアシスト法,イオンビーム蒸着法等の物理的気相成長法や化学的気相成長法を適用することができる。 In the present invention described above, as the vapor phase growth method, a physical vapor phase growth method such as a vacuum vapor deposition method, an ion plating method, an ion assist method, an ion beam vapor deposition method or a chemical vapor deposition method is applied. Can do.
そして本発明では,以上の方法又は装置によって,球レンズの全面にフィルタ膜材料をコーティングして成る全面フィルタ膜付き球レンズを提案する。 The present invention proposes a spherical lens with an entire filter film formed by coating the entire surface of the spherical lens with a filter film material by the above method or apparatus.
そして本発明では,球レンズの全面にコーティングするフィルタ膜は,屈折率1.3〜2.5の光学フィルタ膜が単層または多層で構成されているものとしたり,反射率0〜95%までの吸収フィルタ膜が単層又は多層で構成されているものとすることを提案する。 In the present invention, the filter film to be coated on the entire surface of the spherical lens is such that an optical filter film having a refractive index of 1.3 to 2.5 is constituted by a single layer or a multilayer, or an absorption filter film having a reflectance of 0 to 95%. Is composed of a single layer or multiple layers.
また本発明では,以上の球レンズを,半導体レーザ又は光導波路に結合して成る光モジュールを提案する。 The present invention also proposes an optical module in which the above spherical lens is coupled to a semiconductor laser or an optical waveguide.
以上の構成において,支持容器の網状部に載せられた球レンズは,鉛直方向に対して所定角度傾斜している回転軸の回りの自転運動により,網状部に対して転動するので,網状部側に位置する球レンズの面が連続的に変化すると共に,支持容器の自転運動と公転運動によって,網状部とフィルタ膜材料の供給源との相対位置関係も連続的に変化するため,フィルタ膜材料の供給源に向いている球レンズの面が連続的に,しかもランダムに変化する。このため,網状部の開口を透過したフィルタ膜材料の粒子を,球レンズの表面に均一に付着させてコーティングを行うことができ,全面に渡って均一なフィルタ膜を形成することができる。 In the above configuration, the spherical lens placed on the mesh portion of the support container rolls with respect to the mesh portion by rotation around a rotation axis inclined at a predetermined angle with respect to the vertical direction. The surface of the spherical lens located on the side changes continuously, and the relative positional relationship between the mesh and the filter film material source changes continuously due to the rotation and revolution of the support container. The surface of the spherical lens facing the material source changes continuously and randomly. For this reason, it is possible to coat the particles of the filter film material that have passed through the openings of the mesh portion uniformly on the surface of the spherical lens, thereby forming a uniform filter film over the entire surface.
支持容器において球レンズは網状部によって支持されるので,網状部の目開きを適切に設定することにより,従来の方法では不可能であった例えばφ0.5mm以下の球レンズに対してもコーティングによる成膜が可能となる。 Since the spherical lens is supported by the mesh part in the support container, by appropriately setting the mesh opening of the mesh part, for example, a spherical lens having a diameter of 0.5 mm or less, which is impossible with the conventional method, is also coated. Film formation is possible.
また網状部には,支持容器の自転による球レンズの転動を阻害しない限り,数多くの球レンズを収納することができ,一度に多数の球レンズに対して成膜することができ,生産性が大幅に向上する。 In addition, the reticulated portion can accommodate many ball lenses as long as the rolling of the ball lens due to the rotation of the support container is not hindered, and a film can be formed on many ball lenses at a time. Is greatly improved.
網状部としては,線状体を編んだ,文字通りの網を用いる他,パンチングメタル等の多数の穴を形成した板体を用いることができ,またその形状としては,運動時に球レンズが落下しない構成であれば,平面状,凹面状等適宜である。 As the net-like part, it is possible to use a plate with a number of holes, such as punching metal, in addition to using a literal net knitted, literally, and the shape does not cause the ball lens to fall during movement. If it is a configuration, a flat shape, a concave shape or the like is appropriate.
以上のように全面にフィルタ膜を成膜した球レンズは,方向性が全くないため,半導体レーザ又は光導波路に結合して光モジュールを組み立てる際,容易に組立が可能であるため,光モジュール化の際の生産性が向上し,安価に製造することができる。 As described above, the spherical lens with the filter film formed on the entire surface has no directionality, so it can be easily assembled when assembling an optical module by coupling to a semiconductor laser or an optical waveguide. Productivity is improved and can be manufactured at low cost.
次に本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る方法を実施する装置の実施例として,イオンアシスト方式の電子ビーム真空蒸着装置の全体構成を示す模式図であり,また図2は要部を拡大して示す模式図である。
図において符号1は真空チャンバであり,この真空チャンバ1内の下部にフィルタ膜材料2を入れた供給源容器3を設置すると共に,この供給源容器3に近接して,電子ビーム4を発生する電子銃5を設置し,更にイオンビーム6を発生されるイオン銃7を設置している。一方,真空チャンバ1の上部には,成膜を行う球レンズ8を支持する支持容器9を設置している。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an ion-assisted electron beam vacuum deposition apparatus as an embodiment of an apparatus for carrying out the method according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing an enlarged main part. is there.
In the figure, reference numeral 1 denotes a vacuum chamber. A
支持容器9は側壁部10と底面部を有するトレイ状に構成されており,底面部は,平面状の網状部11として形成されている。図においては,この網状部11は,多数の穴を開口12として形成した板体,例えばパンチングメタル(打抜金網)により構成しているが,後述するように,線状体を編んだ構成の,文字通りの網により構成することができるものである。また網状部11の材質としては,金属製に限らず,合成樹脂製,ガラス製,セラミックス製等,後述する成膜時における脱ガス性,耐熱性を考慮して,成膜に影響を及ばさない材料であれば適宜である。
The support container 9 is configured in a tray shape having a
この支持容器9は網状部11に垂直な方向の回転軸13の回りに自転運動可能に支持すると共に,鉛直方向の回転軸14の回りに公転運動可能に支持されており,この際,自転運動を行う回転軸13は,鉛直方向に対して所定角度θだけ傾斜している。
The support container 9 is supported so as to be capable of rotating about a
ここで支持容器9を回転軸13の回りに自転運動可能とすると共に,回転軸14の回りに公転運動可能に支持する機構,即ち自公転機構は,例えば回転軸13を支持した支持部材を,円軌跡に沿って運動可能とする機構等,適宜に構成することができる。勿論,この自公転機構の機構要素は,支持容器9の下方の供給源容器3からのフィルタ膜材料2の蒸着を阻害しない位置に配置する。
Here, the support container 9 is capable of rotating around the rotating
以上の構成において,本発明による全面フィルタ膜付き球レンズの製造方法について更に詳しく説明する。
まず,コーティングを施していない球レンズ8を洗浄により表面の異物・油分等を取り除く。次いで洗浄した球レンズ8の所定数を支持容器9内に投入し,これを真空チャンバ1内の所定位置にセットする。そして供給源容器3にはフィルタ膜材料2を入れる。
In the above configuration, the method for manufacturing a spherical lens with a full filter film according to the present invention will be described in more detail.
First, the foreign material, oil, etc. on the surface are removed by cleaning the
この状態で,真空ポンプ(図示省略)にて,例えば真空度10×10-3Pa台まで排気し,電子銃5からの電子ビーム4により蒸着材料としてのフィルタ膜材料2を加熱し,蒸発させる。こうして蒸発した粒子17は,上方の支持容器9方向に飛び出し,イオン銃7から照射されたイオンビーム6からエネルギーを受け取り,支持容器9の網状部11の開口12から支持容器9内に入って,球レンズ8の表面に付着し,薄膜を形成する。
In this state, the vacuum pump (not shown) is evacuated, for example, to a degree of vacuum of 10 × 10 −3 Pa, and the
この際,支持容器9は,図示を省略している自公転機構により,自転運動15と公転運動16を行うので,支持容器9の網状部11に載せられた球レンズ8は,鉛直方向に対して所定角度θ傾斜している回転軸13の回りの自転運動により,網状部11に対して転動するので,網状部11側に位置する球レンズ8の面が連続的に変化すると共に,支持容器9の自転運動15と公転運動16によって,網状部11とフィルタ膜材料2の供給源3との相対位置関係も連続的に変化するため,フィルタ膜材料2の供給源3に向いている球レンズ8の面が連続的に,しかもランダムに変化する。
At this time, since the support container 9 performs the
このため,網状部11の開口12を透過したフィルタ膜材料2の粒子を,球レンズ8の表面に均一に付着させてコーティングを行うことができ,全面に渡って均一なフィルタ膜18を形成することができる。そして付着させたフィルタ膜材料2および膜厚の制御により所望の光学フィルタ膜18を形成することができる。
For this reason, the particles of the
支持容器9において球レンズ8は網状部11によって支持されるので,網状部11の目開きを,例えば球レンズ8の直径の10〜90%の範囲で適切に設定することにより,従来の方法では不可能であった例えばφ0.5mm以下の球レンズ8に対してもコーティングによる成膜が可能となる。
Since the
また網状部11には,支持容器9の自転による球レンズ8の転動を阻害しない限り,数多くの球レンズ8を収納することができ,一度に多数の球レンズ8に対して成膜することができ,生産性が大幅に向上する。
In addition, the
網状部11としては,上述したようにパンチングメタル等の多数の穴を形成した板体を用いる他,図4に示すように,線状体19を編んだ,文字通りの網を用いることができる。またその形状としては,上記運動時に球レンズ8が落下しない構成であれば,図1,図2及び図4に示すように平面状とする他,図5又は図6に示すように凹面状に形成することもできる。
As the
以上のように全面にフィルタ膜18を成膜した球レンズ8は,フィルタ膜18の方向性が全くないため,半導体レーザ又は光導波路に結合して光モジュールを組み立てる際,容易に組立が可能であるため,光モジュール化の際の生産性が向上し,安価に製造することができる。
Since the
本発明において,コーティングの対象となる球レンズ8としては,レンズ外径φ0.3〜10mm,BK7,TaF3などの屈折率1.4〜2.5までの光学ガラス製の球レンズを適用することができる。これらの球レンズ8の種々の屈折率に対して,フィルタ膜18の構成を最適化することで,これらの広い範囲に渡る球レンズ8に対して適切なフィルタコーティングが可能となる。
In the present invention, the
ここで,コーティングとは,無反射コート・高反射コート・バンドパス・エッジフィルタ等の光学フィルタ全般を得るために行うものであり,コーティングを行うフィルタ膜材料としては,シリコン,酸化チタン,酸化タンタル,酸化ハフニウム,酸化亜鉛,酸化ジルコン,酸化アルミ,酸化珪素,フッ化マグネシウム等の,光学フィルタに用いられている材料を適宜に用いることができる。また所望のフィルタ構成に対して,上記材料のうちの1〜5種類を選択し,高精度な計算に基づいて膜設計を行い,単数又は複数の材料による単層又は多層構造とすることで,屈折率1.3〜2.5の任意の光学フィルタ膜18を得ることができる。
Here, the coating is performed in order to obtain all optical filters such as non-reflective coating, high-reflective coating, bandpass, edge filter, and the like. Filter film materials for coating include silicon, titanium oxide, and tantalum oxide. Materials used for optical filters such as hafnium oxide, zinc oxide, zircon oxide, aluminum oxide, silicon oxide, and magnesium fluoride can be appropriately used. In addition, by selecting 1 to 5 types of the above materials for the desired filter configuration, designing the film based on high-precision calculations, and forming a single layer or multiple layers with one or more materials, An arbitrary
また,フィルタとしては,他に,光透過率調整用フィルタがあり,このためには,光学的な吸収膜として,クロム,チタン,アルミニウム,銀,ニッケル,鉄およびこれらの合金膜等をコーティングすれば良い。こうして本発明では,上記材料のうちの1〜数種類を選択し,高精度な計算に基づいて膜設計を行い,単数又は複数の材料による単層又は多層構造とすることで,反射率0〜95%までの任意の光学フィルタ膜18を得ることができる。
In addition, there is a filter for light transmittance adjustment as another filter. For this purpose, chromium, titanium, aluminum, silver, nickel, iron, and an alloy film thereof are coated as an optical absorption film. It ’s fine. Thus, in the present invention, one to several kinds of the above materials are selected, a film design is performed based on highly accurate calculation, and a single layer or a multi-layer structure made of one or a plurality of materials is used. Arbitrary
一方,本発明において,気相成長法としては,上述したような電子ビームによる真空蒸着やスパッタリング等の物理的気相成長法の他,CVD(化学気相成長法)等を適用することができ,これらの汎用装置において,上記支持容器と自公転機構を適用することにより,容易に製造装置を構成することができる。 On the other hand, in the present invention, as the vapor deposition method, CVD (chemical vapor deposition method) or the like can be applied in addition to the above-described physical vapor deposition method such as vacuum deposition or sputtering by electron beam. In these general-purpose devices, the manufacturing device can be easily configured by applying the support container and the self-revolving mechanism.
尚,真空蒸着法を適用する場合,フィルタ膜材料の加熱方法としては,抵抗加熱法,フラッシュ蒸発法・アーク蒸発法・レーザ蒸発法・高周波加熱法等を適用すればよい。また,蒸発した粒子をプラズマ化して球レンズ8に薄膜を形成するイオンプレーティング法も有効である。
When applying the vacuum deposition method, the heating method of the filter film material may be a resistance heating method, a flash evaporation method, an arc evaporation method, a laser evaporation method, a high frequency heating method, or the like. Also effective is an ion plating method in which evaporated particles are turned into plasma to form a thin film on the
図1に示す実施例では,真空チャンバ1内に1つの支持容器9を自公転可能に支持しているが,この他,例えば図7に示すように,複数,この場合,4個の支持容器9(9a,9b,9c,9d)を真空チャンバ1内に自公転可能に支持する構成としても良い。尚,図7において,図1のものと同様な構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 In the embodiment shown in FIG. 1, one support container 9 is supported in the vacuum chamber 1 so as to be able to rotate and revolve, but in addition, for example, as shown in FIG. 9 (9a, 9b, 9c, 9d) may be supported in the vacuum chamber 1 so as to be capable of rotating and revolving. In FIG. 7, the same components as those in FIG.
この実施例においては,同時に多数の球レンズ8にフィルタ膜18を成膜することができる。
In this embodiment, the
次に,本発明の方法により,直径1.5mmのBK7球レンズの全周にフィルタコート(無反射コート)を形成する具体的実施例を説明する。
支持容器9は,網状部11を,金属製網により構成し,この金属製網は,大きさが直径100mmであり,半径200mm程度の球面の凹面状として構成し,その中に,洗浄した直径1.5mmの球レンズ8を約500個投入した。網状部11の目開きは球レンズ8の直径に対して10%〜90%の範囲とし,網の線径は0.1mm〜1mmの範囲とした。
Next, a specific embodiment in which a filter coat (non-reflective coat) is formed on the entire circumference of a BK7 ball lens having a diameter of 1.5 mm by the method of the present invention will be described.
The support container 9 has a
次いで支持容器9を蒸着装置の真空チャンバ1内の所定位置にセットした。蒸着装置の真空チャンバ1内には,鉛直方向の公転軸と,鉛直方向から約30°傾けた自転軸を持つ自公転機構を設けており,球レンズ8を収納した支持容器8を,30°傾けたまま,1rpmの公転速度および0.5rpmの自転速度で回転させながら,上述した真空蒸着を行った。
Next, the support container 9 was set at a predetermined position in the vacuum chamber 1 of the vapor deposition apparatus. In the vacuum chamber 1 of the vapor deposition apparatus, a self-revolution mechanism having a vertical revolution axis and a rotation axis inclined by about 30 ° from the vertical direction is provided, and the
真空蒸着条件は,無反射膜の形成材料の種類と球レンズ8の直径に応じて選定し,この具体例では,Ta2O5/SiO2のマルチコートを採用している。しかしながら,球レンズ8の材質により最適な設計を行うため,MgF2,Al2O3,TiO2等の光学フィルタ用蒸着材料をフィルタ膜材料として使用することもできる。
The vacuum deposition conditions are selected according to the type of material for forming the antireflective film and the diameter of the
この具体例では,網状部11の網のサイズ(目開き・線径)を変えるだけで,直径φ0.3mm〜2.5mmの球レンズ8に対して成膜可能であり,本発明方法及び装置を適用することにより,種々のサイズの球レンズ8の全周コーティングが可能であることを確認した。
In this specific example, it is possible to form a film on the
具体的な数値としては,BK7球レンズへの無反射コーティング後のレンズ透過率は,球レンズ8の全方向に対して98%以上(反射率0.3%以下)であった。また全周にわたり無反射特性が確認できた。(コーティングなしの場合 91%程度)。また成膜後の球レンズ8の表面は,従来からの方法と同等以上の品質が得られた。またコーティングしたフィルタ膜の密着力についても,テープテスト・鉛筆硬度試験を行った結果,表1に示すように,従来品と同等以上であった。更に,光通信用レンズとしての信頼性を評価するため,表2に示す試験を実施し,試験後の透過率および外観を評価した。これらのすべての試験について,全方向に対して透過率98%以上を満足しており,従来法と同等以上の高信頼性が実現できることが分かった。
本発明は以上のとおりであるので,以下に示すような特徴を有し,産業上の利用可能性が大である。
1.支持容器の網状部に載せられた球レンズは,支持容器の自転運動と公転運動によって,フィルタ膜材料の供給源に向いている球レンズの面が連続的に,しかもランダムに変化するため,網状部の開口を透過したフィルタ膜材料の粒子を,球レンズの表面に均一に付着させてコーティングを行うことができ,全面に渡って均一なフィルタ膜を形成することができる。
Since the present invention is as described above, the present invention has the following characteristics and has great industrial applicability.
1. The spherical lens placed on the mesh part of the support container has a mesh-like shape because the surface of the spherical lens facing the filter membrane material source changes continuously and randomly due to the rotation and revolution of the support container. The film of the filter film material that has passed through the opening of the part can be uniformly deposited on the surface of the spherical lens for coating, and a uniform filter film can be formed over the entire surface.
2.支持容器において球レンズは網状部によって支持されるので,網状部の目開きを適切に設定することにより,従来の方法では不可能であった例えばφ0.5mm以下の球レンズに対してもコーティングによる成膜が可能となる。 2. Since the spherical lens is supported by the mesh part in the support container, by appropriately setting the mesh opening of the mesh part, for example, a spherical lens having a diameter of 0.5 mm or less, which is impossible with the conventional method, is also coated. Film formation is possible.
3.網状部には,支持容器の自転による球レンズの転動を阻害しない限り,数多くの球レンズを収納することができ,一度に多数の球レンズに対して成膜することができ,生産性が大幅に向上する。 3. As long as the rotation of the ball lens due to the rotation of the support container is not hindered, the mesh part can accommodate a large number of ball lenses, and can form a film on many ball lenses at a time. Greatly improved.
4.フィルタ膜材料の供給源が,球レンズを収納した支持容器よりも下方に配置されているので,蒸着カス(ゴミ)が球レンズに付着することを防止することができる。 4). Since the supply source of the filter film material is disposed below the support container containing the ball lens, it is possible to prevent vapor deposition debris (dust) from adhering to the ball lens.
5.以上のように全面にフィルタ膜を成膜した球レンズは,方向性が全くないため,半導体レーザ又は光導波路に結合して光モジュールを組み立てる際,容易に組立が可能であるため,光モジュール化の際の生産性が向上し,安価に製造することができる。 5. As described above, the spherical lens with the filter film formed on the entire surface has no directionality, so it can be easily assembled when assembling an optical module by coupling to a semiconductor laser or an optical waveguide. Productivity is improved and can be manufactured at low cost.
1 真空チャンバ
2 フィルタ膜材料
3 供給源容器
4 電子ビーム
5 電子銃
6 イオンビーム
7 イオン銃
8 球レンズ
9 支持容器
10 側壁部
11 網状部
12 開口
13 回転軸(自転軸)
14 回転軸(公転軸)
15 自転運動
16 公転運動
17 蒸発粒子
18 フィルタ膜
19 線状体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
14 Rotating shaft (revolving shaft)
15
Claims (19)
An optical module formed by coupling the spherical lens according to any one of claims 16 to 18 to a semiconductor laser or an optical waveguide.
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