CN104076504A - 光学滤波器装置、光模块及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了光学滤波器装置、光模块及电子设备,该光学滤波器装置具备:波长可变干涉滤波器,具备设置有各电极垫(各电极垫563P、564P、551P、541P)的可动基板;底部基板,与可动基板相对,载置有所述波长可变干涉滤波器;固定部件7,配置于可动基板和底部基板之间,将这些基板固定,在俯视滤波器时,固定部件7配置于与上述各电极垫重叠的位置。
Description
技术领域
本发明涉及光学滤波器装置、光模块及电子设备。
背景技术
以往已知一种干涉滤光器,其分别将反射膜隔开规定的间隙而相对配置于一对基板的相互相对的面。并且,已知将这种干涉滤光器收纳于壳体内的光学滤波器装置(例如,参照专利文献1及专利文献2)。
专利文献1中记载有红外线式气体检测器(光学滤波器装置),其具备:具有板状的底座(底部基板)及圆筒状的盖的组件(壳体)。该壳体中,底部基板的周缘部分和盖的圆筒一端部通过被焊接或接合而被连接,在底部基板和盖之间,设置有收纳法布里-珀罗标准具(干涉滤波器)的空间。此外,干涉滤光器接合固定于检测部,该检测部接合固定于罐状组件的底座上。
专利文献2中记载有光学滤波器装置(光电子仪器),其将可调谐的光学滤光器(干涉滤波器)固定及收纳于组件(壳体)的内部。在该光学滤波器装置中,干涉滤光器配置于壳体的端板(底部基板)上面安装的垂直组套(stack)内。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1:日本特开2008-70163号公报
专利文献2:日本特表2005-510756号公报
如上所述,专利文献1及专利文献2中记载了将干涉滤波器收纳以及固定于壳体内部的内容,但是没有记载具体的方法。
这里,存在如下情况:将用于变更例如反射膜间的间隙尺寸的驱动电极、用于除去反射膜的带电的带电除去电极设置于干涉滤波器的情况。设置有这种电极的情况下,存在如下问题:由于对电极进行配线时的按压力,而出现干涉滤波器倾斜或基板上产生挠曲的情况,其影响波及干涉滤波器的光学特性。
发明内容
本发明的目的在于提供能够抑制光学特性下降的光学滤波器装置、光模块及电子设备。
本发明的光学滤波器装置其特征在于具备:干涉滤波器,具备设置有连接端子的基板;底部基板,与所述基板相对,所述底部基板载置有所述干涉滤波器;以及固定部件,配置于所述基板和所述底部基板之间,将所述基板固定于所述底部基板,所述固定部件在从基板的厚度方向俯视观察所述基板及所述底部基板时,配置于与所述连接端子重叠的位置。
这里,在本发明中,作为干涉滤光器,能够例示至少具备如下构成:上述基板;第一反射膜,设置于上述基板,使入射光的一部分反射且至少使一部分透过;以及第二反射膜,与上述第一反射膜相对,使入射光的一部分反射且至少使一部分透过。
此外,能够例示如下构成:电极设置于上述基板,上述连接端子与该电极电连接。
在本发明中,在将干涉滤光器的基板固定于底部基板时,在从基板的厚度方向俯视观察基板及底部基板时,固定基板和底部基板的固定部件配置于与设置于基板的连接端子重叠的位置。
在这种构成中,由于固定部件设置于与该连接端子重叠的位置,因此,向连接端子连接配线时,即便在按压力施加于连接端子的情况下,也能够抑制该按压力导致的干涉滤光器的倾斜。
在本发明的光学滤波器装置中,优选所述光学滤波器装置具备壳体,所述壳体具备所述底部基板,所述壳体收纳固定于所述底部基板的所述干涉滤波器,所述壳体具备通过引线接合而与所述连接端子电连接的壳体侧端子。
根据本发明,通过引线接合而电连接连接端子和壳体侧端子。在这种引线接合中,例如以钢丝钳保持前端形成有空气球的引线,按压钢丝钳而使空气球接触作为目标的连接端子而焊接。在这种引线接合中,即使在连接端子以微小尺寸形成的情况下,也能够精度良好地将接线连接于期望的位置。另一方面,将钢丝钳向连接端子按压时,向干涉滤光器施加压力,但如上所述,由于固定部件设置于俯视中与连接端子重叠的位置,因此能够抑制该按压力导致的干涉滤光器的倾斜或基板的翘曲以及挠曲。
在本发明的光学滤波器装置中,优选所述连接端子设置有多个,这些所述连接端子沿一方向配置,在所述俯视观察时,所述固定部件跨越多个所述连接端子而配置。
在本发明中,在俯视观察时,固定部件跨越多个所述连接端子而配置。
由此,由于通过对于多个连接端子配置一个固定部件,从而能够固定基板和底部基板,因此能够使制造工序简略化。
在本发明的光学滤波器装置中,优选所述连接端子设置有多个,在所述俯视观察时,所述固定部件单个配置于与多个的所述连接端子各自重叠的位置。
在本发明中,在俯视观察时,固定部件分别配置于与多个所述连接端子分别重叠的位置。
由此,由于能够在确保上述倾斜抑制效果的同时,减小固定部件所占的固定面积,因此,能够进一步减小上述的热膨胀系数之差产生的应力、粘结剂固化时的收缩应力,进一步抑制应力对于基板的影响,进一步抑制基板的翘曲。
在本发明的光学滤波器装置中,优选所述基板具有大致矩形状的外形,在所述矩形的一边侧具备端子设置部,所述端子设置部具有设置有所述连接端子的端子设置区域,与所述矩形的一边平行的第一方向上的所述端子设置区域的长度是所述端子设置部的长度的30%以下。
在本发明中,在大致矩形状的基板的一边侧设置端子设置部,在该端子设置部,沿着沿上述矩形的一边的第一方向设置所述多个连接端子。并且,沿作为与所述连接端子重叠的区域的端子设置区域的第一方向的长度是沿端子设置部的第一方向的长度的30%以下。
由此,由于能够在确保上述的倾斜抑制效果的同时,减小固定部件所占的固定面积,因此,能够进一步减小上述的热膨胀系数之差产生的应力、粘结剂固化时的收缩应力,进一步抑制应力对于基板的影响。
本发明的光学滤波器装置,优选所述固定部件是Ag膏。
干涉滤光器被收纳于壳体内部的情况下,通过将该壳体内部减压至例如大气压以下,能够有效地抑制大气中包含的气体等导致的反射膜的劣化、异物的附着。在这种情况下,通过将Ag膏用于固定部件,能够抑制固定部件的排出气体的产生(排气),能够更切实地将壳体内部维持为减压状态。
本发明的光模块其特征在于具备:干涉滤波器,具备设置有连接端子的基板;底部基板,与所述基板相对,所述底部基板载置有所述干涉滤波器;固定部件,配置于所述基板和所述底部基板之间,将所述基板固定于所述底部基板;以及检测部,检测由所述干涉滤波器取出的光,所述固定部件在从基板的厚度方向俯视观察所述基板及所述底部基板时,配置于与所述连接端子重叠的位置。
在本发明中,与上述发明同样地,由于将固定部件设置于与连接端子重叠的位置,因此当向连接端子连接配线时,即便在按压力施加于连接端子的情况下,也能够抑制该按压力导致的干涉滤光器的倾斜,能够更切实地提供具有期望性能的光模块。
本发明的电子设备其特征在于具备:干涉滤波器,具备设置有连接端子的基板;底部基板,与所述基板相对,所述底部基板载置有所述干涉滤波器;固定部件,配置于所述基板和所述底部基板之间,将所述基板固定于所述底部基板;以及控制部,控制所述干涉滤波器,所述固定部件在从基板的厚度方向俯视观察所述基板及所述底部基板时,配置于与所述连接端子重叠的位置。
在本发明中,与上述发明同样地,由于将固定部件设置于与连接端子重叠的位置,因此当向连接端子连接配线时,即便在按压力施加于连接端子的情况下,也能够抑制该按压力导致的干涉滤光器的倾斜,能够更切实地提供具有期望性能的电子设备。
附图说明
图1是表示本发明涉及的第一实施方式的光学滤波器装置的概略构成的立体图。
图2是表示前述实施方式的光学滤波器装置的概略构成的截面图。
图3是表示前述实施方式的波长可变干涉滤波器的概略构成的俯视图。
图4是表示前述实施方式的波长可变干涉滤波器的概略构成的截面图。
图5是说明前述实施方式中的固定部件的位置的图。
图6是表示前述实施方式的光学滤波器装置的制造工序的工序图。
图7是说明第二实施方式中的固定部件的位置的图。
图8是表示第三实施方式中的测色装置的概略构成的框图。
图9是在本发明涉及的光学滤波器装置的一变形例中,表示配置于底部基板的波长可变干涉滤波器的概略构成的俯视图。
图10是表示作为本发明的电子设备的一例的气体检测装置的概略图。
图11是表示图10的气体检测装置的控制系统的构成的框图。
图12是表示作为本发明的电子设备的一例的食物分析装置的概略构成的图。
图13是表示作为本发明的电子设备的一例的分光照相机的概略构成的模式图。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下,基于附图说明本发明涉及的第一实施方式。
[光学滤波器装置的构成]
图1是表示本发明涉及的第一实施方式的光学滤波器装置600的概略构成的立体图。图2是表示光学滤波器装置600的截面图。
光学滤波器装置600是从入射的检查对象光中取出规定的目的波长的光并射出的装置,光学滤波器装置600具备壳体601、收纳于壳体601的内部的波长可变干涉滤波器5(参照图2及图3)。这种光学滤波器装置600能够组装于例如测色传感器等的光模块、测色装置或气体分析装置等的电子设备。此外,将于后述的第三实施方式说明具备光学滤波器装置600的光模块、电子设备的构成。
[波长可变干涉滤波器的构成]
波长可变干涉滤波器5构成本发明的干涉滤波器。图3是表示设置于光学滤波器装置600的波长可变干涉滤波器5的概略构成的俯视图。图4是表示通过图3中的IV-IV线切开为截面时的波长可变干涉滤波器5的概略构成的截面图。
如图3所示,波长可变干涉滤波器5例如为矩形板状的光学部件。该波长可变干涉滤波器5具备固定基板51及作为本发明的基板的可动基板52。这些固定基板51、及可动基板52,分别例如由钠玻璃、结晶性玻璃、石英玻璃、铅玻璃、钾玻璃、硼硅玻璃、无碱玻璃等各种玻璃、水晶等形成。并且,通过例如以硅氧烷为主要成分的等离子体聚合膜等构成的接合膜53(第一接合膜531及第一接合膜532),接合固定基板51的第一接合部531、及可动基板的第二接合部523,从而固定基板51及可动基板52被一体地构成。
此外,在以后的说明中,将从固定基板51或者可动基板52的基板厚度方向观察的俯视,即将从固定基板51、接合膜53以及可动基板52的层叠方向观察波长可变干涉滤波器5的俯视称为俯视滤波器。
如图4所示,固定反射膜54(相当于第二反射膜)设置于固定基板51。此外,可动反射膜55(相当于第一反射膜)设置于可动基板52。这些固定反射膜54及可动反射膜55隔着反射膜间间隙G1相对配置。
并且,用于调整反射膜间间隙G1的距离(尺寸)的静电致动器56设置于波长可变干涉滤波器5。该静电致动器56具备:设置于固定基板51的固定电极561、以及设置于可动基板52的可动电极562,该静电致动器56通过各电极561、562相对而构成(图3的斜线所示的区域)。这些固定电极561、可动电极562隔着电极间间隙而相对。这里,这些电极561、562可以为分别设置于固定基板51及可动基板52的基板表面的构成,也可以为经由其他模部件而设置的构成。
这里,在本实施方式中,例示了形成为反射膜间间隙G1小于电极间间隙的构成,根据例如透过波长可变干涉滤波器5的波段,也可以将反射膜间间隙G1形成为大于电极间间隙。
在俯视滤波器时,可动基板52的边的一边侧(例如,图3中的边C3-C4)从固定基板51向外侧突出。该可动基板52的突出部分是不与固定基板51接合的非接合部526。该可动基板52的非接合部526中的从固定基板51侧观察波长可变干涉滤波器5时露出的面,构成相当于本发明的端子设置部的电气安装面524。
(固定基板的构成)
固定基板51通过加工厚度形成为例如500μm的玻璃基材而形成。具体而言,如图4所示,通过蚀刻在固定基板51形成电极配置槽511及反射膜设置部512。该固定基板51相比可动基板52,其厚度尺寸较大地形成,不会发生向固定电极561及可动电极562间施加电压时的静电引力、由固定电极561的内部应力导致的固定基板51的挠曲。
在俯视滤波器时,电极配置槽511形成为以波长可变干涉滤波器5的平面中心点O为中心的环状。反射膜设置部512从所述俯视观察时的电极配置槽511的中心部向图4所示的可动基板52侧突出而形成。这里,该电极配置槽511的槽底面成为配置有固定电极561的电极设置面511A。此外,反射膜设置部512的突出前端面成为反射膜设置面512A。
并且,在固定基板51设置有从电极配置槽511向电气安装面524延伸的电极引出槽511B。
在电极配置槽511的电极设置面511A,在反射膜设置部512的周围设置有固定电极561。该固定电极561设置于电极设置面511A中的后述的可动部521的与可动电极562相对的区域,固定电极561形成为在图3所示的边C1-C2侧具有开口的大致C字状。此外,可以构成为在固定电极561上层叠用于确保固定电极561及可动电极562之间的绝缘性的绝缘膜。
并且,在固定基板51,设置有从固定电极561的C字开口部附近的外周缘向图3所示的顶点C3-顶点C4间的边延伸的固定引出电极563A。该固定引出电极563A的延伸前端部(位于固定基板51的边C3-C4的部分),经由凸点电极563C而电连接于设置于可动基板52侧的固定连接电极563B。该固定连接电极563B通过电极引出槽511B而延伸至电气安装面524,在电气安装面524构成相当于本发明的连接端子的固定电极垫563P。固定电极垫563P连接于后述的设置于底部基板610的内侧端子615。
此外,在本实施方式中,表示了一个固定电极561设置于电极设置面511A的构成,例如,也可以构成为设置成为以平面中心点O为中心的同心圆的两个电极(双重电极构成)等。
如上所述,反射膜设置部512在与电极配置槽511同轴上,形成为小于电极配置槽511的直径尺寸的大致圆柱状,反射膜设置部512具备该反射膜设置部512的与可动基板52相对的反射膜设置面512A。
如图4所示,固定反射膜54设置于该反射膜设置部512。作为该固定反射膜54,例如能够使用Ag等金属膜、Ag合金等合金膜。并且,可以使用例如使高折射层为TiO2、使低折射层为SiO2的电介体多层膜。此外,可以使用在电介体多层膜上层叠了金属膜(或者合金膜)的反射膜、在金属膜(或者合金膜)上层叠了电介体多层膜的反射膜、层叠了单层折射层(TiO2、SiO2等)和金属膜(或者合金膜)的反射膜等。
并且,固定基板51具备固定镜(mirror)电极541A,该固定镜电极541A连接于固定反射膜54,通过固定电极561的C字开口部、向边C1-C2延伸后向边C3-C4延伸。该固定镜电极541A例如在由Ag合金等的金属膜构成固定反射膜54的情况下,能够与固定反射膜54同时形成。
该固定镜电极541A的延伸前端部(位于固定基板51的边C3-C4的部分),经由凸点电极541C,电连接于设置于可动基板52侧的固定镜连接电极541B。该固定镜连接电极541B,通过电极引出槽511B延伸至电气安装面524,在电气安装面524构成相当于本发明的连接端子的固定镜电极垫541P。此外,固定镜电极垫541P连接于后述的设置于底部基板610的内侧端子615,进一步连接于未图示的接地电路。由此,固定反射膜54设定于接地电位(0V)。
并且,如图4所示,固定基板51的未设置有固定反射膜54的面是光入射面516。在光入射面516,可以在对应于固定反射膜54的位置形成防止反射膜。该防止反射膜能够通过交互地层叠低折射率膜及高折射率膜而形成,使固定基板51的表面的可见光的反射率下降,使透过率增大。
此外,如图4所示,在固定基板51的光入射面516设置有例如Cr等形成的非透光性部件515(此外,在图3中,省略非透光性部件515的图示)。该非透光性部件515形成为环状,优选形成为圆环状。并且,非透光性部件515的环内周直径设定为用于通过固定反射膜54及可动反射膜55发生光干涉的有效直径。由此,非透光性部件515作为使入射至光学滤波器装置600的入射光汇聚的孔径而发挥作用。
并且,在固定基板51的与可动基板52相对的面中,未通过蚀刻形成电极配置槽511、反射膜设置部512及电极引出槽511B的面,构成第一接合部513。第一接合膜531设置于该第一接合部513,通过第一接合膜531接合于可动基板52上设置的第二接合膜532,从而如上所述,固定基板51及可动基板52被接合。
(可动基板的构成)
可动基板52通过加工厚度形成为例如200μm的玻璃基材而形成。
具体而言,在如图3所示的俯视滤波器时,可动基板52具备:以平面中心点O为中心的圆形状的可动部521、设置于可动部521的外侧并保持可动部521的保持部522、以及设置于保持部522的外侧的基板外周部525。
可动部521的厚度尺寸形成为大于保持部522,例如,在本实施方式中,形成为与可动基板52的厚度尺寸为相同尺寸。该可动部521,在俯视滤波器时,形成为至少比反射膜设置面512A的外周缘的直径尺寸大的直径尺寸。并且,可动电极562及可动反射膜55设置于该可动部521。
此外,与固定基板51同样地,防止反射膜也可以形成于可动部521的与固定基板51的相反侧的面。该防止反射膜能够通过交互地层叠低折射率膜及高折射率膜而形成,使可动基板52的表面的可见光的反射率下降,使透过率增大。此外,在本实施方式中,可动部521的与固定基板51相对的面为可动面521A。
可动电极562隔着电极间间隙与固定电极561相对,在与固定电极561相对的位置,形成为在图3所示的边C3-C4侧具有开口的大致C字状。并且,在可动基板52,具备从可动电极562的C字开口部附近的外周缘向电气安装面524延伸的可动引出电极564。该可动引出电极564的延伸前端部在电气安装面524构成相当于本发明的连接端子的可动电极垫564P。可动电极垫564P连接于后述的设置于底部基板610的内侧端子615。
如图4所示,可动反射膜55在可动部521的可动面521A的中心部,隔着反射膜间间隙G1与固定反射膜54相对设置。作为该可动反射膜55,可以使用与上述的固定反射膜54相同构成的反射膜。
可动基板52与固定镜电极541A同样地,具备可动镜电极551。该可动镜电极551连接于可动反射膜55,通过可动电极562的C字开口部而向电气安装面524延伸。该可动镜电极551的延伸前端部在电气安装面524,构成相当于本发明的连接端子的可动镜电极垫551P。此外,可动镜电极垫551P连接于后述的设置于底部基板610的内侧端子615,进一步与固定镜电极垫541P同样地,连接于未图示的接地电路。由此,可动反射膜55被设定为接地电位(0V)。
保持部522是包围可动部521的周围的隔膜(diaphragm),保持部522的厚度尺寸形成得比可动部521的厚度尺寸小。
这样的保持部522比可动部521更易于挠曲,通过微小的静电引力就能够使可动部521向固定基板51侧位移。此时,由于可动部521的厚度尺寸比保持部522的厚度尺寸大,刚性变大。因此,即使保持部522由于静电引力而被拉向固定基板51侧的情况下,也可以抑制可动部521的形状变化。因此,设在可动部521上的可动反射膜55的挠曲得以抑制,进而能够将固定反射膜54及可动反射膜55维持为平行状态。
此外,在本实施方式中,虽然例示隔膜状的保持部522,但不限定于此,例如,也可以形成为设有以平面中心点O为中心、以等角度间隔配置的梁状的保持部的结构等。
如上所述,在俯视滤波器时,基板外周部525设置于保持部522的外侧。该基板外周部525的与固定基板51相对的面具备与第一接合部513相对的第二接合部523。并且,第二接合膜532设置于该第二接合部523,如上所述,通过第二接合膜532接合于第一接合膜531,从而固定基板51及可动基板52被接合。
[壳体的构成]
返回图1及图2,壳体601具备底部基板610、盖板(lid)620、底部侧玻璃基板630(透光基板)、以及盖板侧玻璃基板640(透光基板)。
底部基板610例如由单层陶瓷基板构成。波长可变干涉滤波器5的可动基板52设置于该底部基板610。
可动基板52通过配置于其与底部基板610之间的固定部件7,相对于底部基板610固定。
图5是从固定基板51侧观察可动基板52的电气安装面524的设置有各电极垫541P、551P、563P、564P的区域(端子设置区域)时的、各电极垫541P、551P、563P、564P与固定部件7的位置关系的示意图。
如图5所示,在俯视滤波器时,固定部件7跨越各电极垫541P、551P、563P、564P,配置于与配置有各电极垫541P、551P、563P、564P的区域相重叠的区域。此外,在图5中,固定部件7配置于相比与各电极垫541P、551P、563P、564P的区域相重叠的区域稍大的区域。
作为固定部件7,使用为了将内部空间650维持为真空状态而排气(气体排出)少的Ag膏(Ag paste)。此外,作为固定部件7,只要是能够固定可动基板52和底部基板610的部件,不限于Ag膏,例如可以使用环氧类、硅酮类的粘结剂。
此外,作为固定部件7,除此之外,还可以为例如物理性地卡合、嵌合可动基板52和底部基板610的部件。
此外,电气安装面524的长度方向L(即,平行于可动基板52的边C3-C4的方向)中的端子设置区域的尺寸L1优选为电气安装面的尺寸L2(参照图3)的30%以下。
例如,各电极垫541P、551P、563P、564P的尺寸为0.2mm且各电极垫541P、551P、563P、564P之间的间隔为0.4mm的情况下,端子设置区域的尺寸L1为约2.0mm。而电气安装面524的尺寸L2(即,可动基板52的一边的尺寸)为例如约10mm。这种情况下,端子设置区域的尺寸L1为电气安装面的尺寸L2的20%。
此外,本发明人制作使端子设置区域的长度方向L的尺寸为电气安装面524的尺寸L2的35%的光学滤波器装置,在连接各电极垫和内侧端子前和连接后进行实验。其结果,相比连接前,在连接后得到作为分光特性的指标的半值宽度为2倍的结果。基于该实验结果,明确得知:优选使端子设置区域的长度方向L的尺寸为电气安装面524的尺寸L2的30%以下。
在底部基板610,在与波长可变干涉滤波器5的反射膜(固定反射膜54、可动反射膜55)相对的区域,开口形成有光通过孔611。
在该底部基板610的与盖板620相对的底内侧面612(盖相对面),设置有分别单个与波长可变干涉滤波器5的电气安装面524上的各电极垫541P、551P、563P、564P连接的四个内侧端子615。
各电极垫541P、551P、563P、564P例如通过引线接合,使用Au等的接线615A与各内侧端子615连接。
此外,底部基板610对应于设置有各内侧端子615的位置,形成有贯通孔614。各内侧端子615经由贯通孔614,分别与设置于底部基板610的底内侧面612相反侧的底外侧面613的各外侧端子部616连接。这里,连接内侧端子615及外侧端子部616的金属部件(例如Ag膏等)填充于贯通孔614,维持壳体601的内部空间650的气密性。
并且,在底部基板610的外周部设置有接合于盖板620的底接合部617。
如图1及图2所示,盖板620具备:接合于底部基板610的底接合部617的盖接合部624;从盖接合部624连续且向远离底部基板610的方向立起的侧壁部625;从侧壁部625连续且覆盖波长可变干涉滤波器5的固定基板51侧的顶面部626。该盖板620例如能够由科瓦铁镍钴合金等的合金或者金属形成。
该盖板620通过接合盖接合部624和底部基板610的底接合部617,而紧贴接合于底部基板610。
作为该接合方法,例如,除了激光焊接以外,还可以列举出:使用了银钎焊等的焊锡、使用了共晶合金层(eutectic alloy layer)的密封、使用了低熔点玻璃的熔敷、玻璃粘接(glass adhesion)、玻璃介质键合(glass fritbonding)、环氧树脂的粘结等。这些接合方法能够根据底部基板610以及盖板620的材料或者接合环境等不同,适当地选择。
在本实施方式中,在底部基板610的底接合部617上,例如形成通过Ni、Au等构成的接合用图案617A。并且,对于该形成的接合用图案617A及盖接合部624,照射高输出激光(例如YAG激光等)而进行激光接合。
盖板620的顶面部626具有:作为盖板620的内侧(底部基板610侧)的侧面的盖内侧面622、以及作为外侧的侧面的盖外侧面623,顶面部626相对于底部基板610平行。在该顶面部626,在与波长可变干涉滤波器5的各反射膜54、55相对的区域,开口形成有光通过孔621。
这里,在本实施方式中,光从盖板620的光通过孔621入射,由波长可变干涉滤波器5取出的光从底部基板610的光通过孔611出射。在这种构成中,在从光通过孔621入射的光中,仅设置于波长可变干涉滤波器5的光入射面516的非透光性部件515的有效直径的光入射至固定反射膜54、可动反射膜55。特别是,波长可变干涉滤波器5的各基板51、52进行通过蚀刻的形状形成,蚀刻部分由于侧蚀(side etching)的影响而形成曲面部。光入射至这种曲面部时,存在该光成为杂射光而从光通过孔611射出的情况。针对于此,在本实施方式中,能够通过非透光性部件515防止这种杂射光的发生,能够取出期望的目的波长的光。
底部侧玻璃基板630为覆盖光通过孔611而接合于底部基板610的底外侧面613侧的玻璃基板。底部侧玻璃基板630形成为大于光通过孔611的尺寸。该底部侧玻璃基板630的平面中心点O以与光通过孔611的平面中心点O一致的方式而配置。此外,该平面中心点O与波长可变干涉滤波器5的平面中心点O一致,与固定反射膜54及可动反射膜55、非透光性部件515的环内周缘的平面中心点O一致。并且,底部侧玻璃基板630在从底部基板610(底部侧玻璃基板630)的厚度方向俯视观察光学滤波器装置600时,相比光通过孔611的外周缘611A的外侧的区域(从外周缘611A至底部侧玻璃基板630的基板端缘631为止的区域)接合于底部基板610。
盖板侧玻璃基板640为覆盖光通过孔621而接合于盖板620的盖外侧面623侧的玻璃基板。盖板侧玻璃基板640形成为大于光通过孔621的尺寸。该盖板侧玻璃基板640的平面中心点O以与光通过孔621的平面中心点O一致的方式而配置。并且,盖板侧玻璃基板640在从底部基板610(盖板侧玻璃基板640)的厚度方向俯视观察光学滤波器装置600时,相比光通过孔621的外周缘621A的外侧的区域(从外周缘621A至盖板侧玻璃基板640的基板端缘641为止的区域),接合于盖板620。
作为底部基板610及底部侧玻璃基板630的接合、以及盖板620及盖板侧玻璃基板640的接合,例如能够使用玻璃料接合。这种玻璃料接合,可以使用以高温将玻璃原料熔解,并使用作为骤冷后的玻璃碎片的玻璃料(frit)的玻璃料接合。在这种玻璃料接合中,不会在接合部分产生间隙,并且,由于使用排气(气体放出)少的玻璃料,因此能够将内部空间650维持为真空状态。此外,不限于玻璃料接合,也可以进行通过使用低熔点玻璃的熔敷、通过玻璃密封等的接合。此外,以下方法虽然不适于内部空间650的真空状态的维持,但是例如仅以抑制异物向内部空间650的侵入为目的的话,可以进行通过环氧树脂等的接合。
如上所述,在本实施方式的光学滤波器装置600中,壳体601通过底部基板610及盖板620的接合、底部基板610及底部侧玻璃基板630的接合、以及盖板620及盖板侧玻璃基板640的接合,壳体601的内部空间650被维持为密封。并且,在本实施方式中,内部空间650被维持为真空状态。
如此,通过将内部空间650维持为真空状态,因此使波长可变干涉滤波器5的可动部521移动时,不产生空气阻力,能够使应答性良好。
[光学滤波器装置的制造方法]
下面,基于附图说明上述的光学滤波器装置600的制造方法。
图6是表示制造光学滤波器装置600的制造工序的工序图。
在光学滤波器装置600的制造中,首先,分别实施:制造构成光学滤波器装置600的波长可变干涉滤波器5的滤光器准备工序(S1)、底部基板准备工序(S2)、盖准备工序(S3)。
(滤光器准备工序)
在S1的滤光器准备工序中,首先制造波长可变干涉滤波器5。
该滤光器准备工序S1中,通过适宜蚀刻处理等形成固定基板51及可动基板52。并且,对于固定基板51,将固定电极561及固定引出电极563A成膜后,成膜非透光性部件515,其后,成膜固定反射膜54。此外,对于可动基板52,成膜可动电极562后,成膜可动反射膜55。
之后,通过经由接合膜53接合固定基板51及可动基板52,从而得到波长可变干涉滤波器5。并且,以形成非接合部526的方式,接合固定基板51及可动基板52。
(底部基板准备工序)
在S2的底部基板准备工序中,首先,实施底外形形成工序(S21)。在该S21中,对于层叠作为陶瓷基板的形成材料的片材而成的烧结前基板进行适宜切削等,成形具有光通过孔611的底部基板610的形状。并且,通过烧结烧结前基板,形成底部基板610。
此外,对于烧结形成的底部基板610,可以通过例如使用YAG激光等的高输出的激光的加工,形成光通过孔611。
接着,实施将贯通孔614形成于底部基板610的贯通孔形成工序(S22)。该S22中,为了形成微细的贯通孔614,实施例如使用YAG激光等的激光加工。此外,将对于底部基板610紧贴性高的导电性部件填充于形成的贯通孔614。
之后,实施将内侧端子615、外侧端子部616形成于底部基板610的配线形成工序(S23)。
在该S23中,例如实施使用Ni/Au等金属的电镀加工,形成内侧端子615及外侧端子部616。此外,通过激光焊接而接合底接合部617及盖接合部624的情况下,对于底接合部617进行Ni等的电镀,形成接合用图案617A。
之后,实施将覆盖光通过孔611的底部侧玻璃基板630接合于底部基板610的光学窗接合工序(S24)。
在S24中,以底部侧玻璃基板630的平面中心和光通过孔611的平面中心一致的方式,实施对准调整,通过使用玻璃料的玻璃料接合,将底部侧玻璃基板630接合于底部基板610。
(盖板准备工序)
在S3的盖板准备工序中,首先,实施形成盖板620的盖形成工序(S31)。该S31中,冲压加工由科瓦铁镍钴合金等构成的金属基板,形成具有光通过孔621的盖板620。
之后,实施覆盖光通过孔621的盖板侧玻璃基板640接合于盖板620的光学窗接合工序(S32)。
在S32中,以盖板侧玻璃基板640的平面中心和光通过孔621的平面中心一致的方式,实施对准调整,通过使用玻璃料的玻璃料接合,将盖板侧玻璃基板640接合于盖板620。
(设备组装工序)
下面,实施接合通过上述S1~S3得到的波长可变干涉滤波器5、底部基板610、盖板620而形成光学滤波器装置600的设备组装工序(S4)。
在该S4中,首先,实施通过固定部件7将波长可变干涉滤波器5固定于底部基板610的滤光器固定工序(S41)。在本实施方式中,如上所述,在图2及图3所示的位置,使用固定部件7,将可动基板52的基板外周部525固定于底部基板610。作为固定部件7,在本实施方式中,使用Ag膏。在俯视滤波器时,固定部件配置于与底部基板610的端子设置区域重叠的位置。并且,以固定反射膜54、可动反射膜55的平面中心点O与光通过孔611的平面中心点O一致的方式,实施对准调整。该对准调整后,将可动基板52贴合于底部基板610,使Ag膏固化。如此,将波长可变干涉滤波器5固定于底部基板610。
之后,实施配线连接工序(S42)。在该S42中,通过引线接合,通过接线615A,分别连接波长可变干涉滤波器5的各电极垫541P、551P、563P、564P和各内侧端子615。即,使接线插通毛细管(capillary),在接线615A的前端形成空气球(FAB:Free Air Ball,无空气焊球)。在该状态下,移动毛细管,使空气球接触固定电极垫563P,形成焊点(bond)615B。并且,移动毛细管,使接线也连接于内侧端子615后,切断接线。对于其他的电极垫541P、551P、564P,也实施同样的连接工序。
此外,说明了使用空气球焊接作为引线接合而进行连接的例子,也可以使用楔形焊接等。
之后,实施接合底部基板610及盖板620的接合工序(S43)。在该S43中,例如在真空腔装置等,在设定为真空气氛的环境下,使底部基板610及盖板620重合,通过使用例如YAG激光等的激光接合而接合底部基板610及盖板620。在这种激光接合中,由于仅使接合部局部高温化而接合,因此能够抑制内部空间650的温度上升。从而,能够防止波长可变干涉滤波器5的各反射膜54、55由于高温而发生劣化的不良情况。
如上,光学滤波器装置600被制造。
[第一实施方式的作用效果]
在本实施方式中,在光学滤波器装置600中,在俯视滤波器时,固定部件7配置于波长可变干涉滤波器5的与设置有各电极垫541P、551P、563P、564P的端子设置区域重叠的位置。
在如上构成的光学滤波器装置600中,使用引线接合,经由导电性部件,电连接设置于可动基板52的各电极垫541P、551P、563P、564P和设置于底部基板610的内侧端子615。如此接合导电性部件时,各电极垫541P、551P、563P、564P通过毛细管而被按压。
这里,在固定部件7设置于在俯视滤波器时不与设置有各电极垫541P、551P、563P、564P的端子设置区域重叠的位置的情况下,当各电极垫541P、551P、563P、564P如上被按压时,波长可变干涉滤波器5有可能以设置有固定部件7的位置为支点而相对于底部基板610发生倾斜。
然而,根据如上构成的光学滤波器装置600,在俯视滤波器时,固定部件7配置于与设置有各电极垫541P、551P、563P、564P的端子设置区域重叠的位置。由此,在俯视滤波器时,由于固定部件7以与按压位置重叠的方式被配置,因此能够抑制按压时的波长可变干涉滤波器5的倾斜。此外,由于能够抑制波长可变干涉滤波器5的倾斜,因此能够将波长可变干涉滤波器5配置于规定的配置位置,能够抑制光学滤波器装置600的分光性能的下降。
此外,在进行引线接合时,若波长可变干涉滤波器5倾斜,则不能进行毛细管对于各电极垫541P、551P、563P、564P的充分地按压,因此不能形成具有期望的接合强度的焊点615B,有可能发生接合不良。与此对比,在本实施方式的光学滤波器装置600中,由于能够抑制波长可变干涉滤波器5的倾斜,因此能够获得形成具有期望接合强度的焊点615B所必要的按压力,能够抑制上述接合不良的发生。
此外,接合时若波长可变干涉滤波器5倾斜,则可动基板52离开固定部件7,固定于底部基板610的波长可变干涉滤波器5有可能脱离。与此对比,在本实施方式的光学滤波器装置600中,由于能够抑制波长可变干涉滤波器5的倾斜,因此能够抑制波长可变干涉滤波器5的脱离。
在将固定部件7配置于可动基板52及底部基板610之间的整面、或者配置于与端子设置区域重叠的位置以外的光学滤波器装置中,由于可动基板52和固定部件7的热膨胀系数之差、底部基板610和固定部件7的热膨胀系数之差产生的应力,易于作用于整个可动基板52。此外,使用粘结剂作为固定部件7的情况下,使其固化时收缩产生的应力也易于作用于整个可动基板52。此外,由于可动基板52接合于固定基板51,因此应力也易于作用于固定基板51。当应力作用时,固定基板51的固定反射膜54、可动基板52的可动反射膜55发生倾斜、翘曲、挠曲等变形,波长可变干涉滤波器5的分光性能有下降的可能。
然而,根据上述构成的光学滤波器装置600,固定部件7配置于在俯视滤波器时与端子设置区域重叠的位置,与固定部件7配置于可动基板52及底部基板610之间的整面的情况相比,固定部件7的量及固定面积变小。因此,能够减小热膨胀系数之差产生的应力或粘结剂固化时的收缩应力,能够抑制应力对于可动基板52、固定基板51的影响。因此,能够抑制可动基板52、固定基板51的翘曲,能够抑制分光性能的下降。
在光学滤波器装置600中,通过引线接合而使各电极垫541P、551P、563P、564P和内侧端子615电连接。
在如此的引线接合中,即使连接端子以微小尺寸形成的情况下,也能够精度良好地将接线连接于期望的位置。另一方面,当将毛细管(钢丝钳)按压至各电极垫541P、551P、563P、564P时,按压力施加于波长可变干涉滤波器5,如上所述,由于固定部件7设置于在俯视滤波器时与各电极垫541P、551P、563P、564P重叠的位置,因此能够抑制该按压力导致的波长可变干涉滤波器5的倾斜或可动基板52的挠曲。
在光学滤波器装置600中,在俯视滤波器时,固定部件7,跨越设置于端子设置区域的多个各电极垫541P、551P、563P、564P而配置。由此,能够通过对于多个各电极垫541P、551P、563P、564P配置一个固定部件7而固定可动基板52和底部基板610,因此能够实现制造工序的简略化。
在光学滤波器装置600中,可动基板52具有大致矩形形状的外形,在该矩形的一边侧,具备能够设置各电极垫541P、551P、563P、564P的端子设置部。并且,设置有各电极垫541P、551P、563P、564P的端子设置区域的沿上述一边方向(第一方向)的长度是端子设置部的长度的30%以下。
由此,在担保上述的倾斜抑制效果的同时,能够减小固定部件7的固定面积,能够更加确实地减小热膨胀系数之差产生的应力、粘结剂固化时的收缩应力,能够更加确实地抑制应力对于可动基板52、固定基板51的影响。因此,能够更加确实地抑制各基板51、52的翘曲,能够更加确实地抑制各反射膜54、55的翘曲。
在光学滤波器装置600中,可动基板52具有大致矩形状的外形,从固定基板51侧观察,在该矩形的一边侧露出,并且,具备能够设置各电极垫541P、551P、563P、564P的电气安装面524。并且,在电气安装面524的长度方向L,设置有各电极垫541P、551P、563P、564P的端子设置区域的尺寸L1是电气安装面524的尺寸L2的30%以下。
从固定部件7向底部基板610和可动基板52的应力,根据固定部件7的量、固定面积(固定部件7和各基板52、610的接触面积)而变化,这些增大的话,应力也增大。可动基板52和底部基板610的基板间隔、电气安装面524的短方向的尺寸,基本上为设计时等预先决定的值,因此,固定部件7的量及固定面积与长度方向L的尺寸成正比。从而,通过减小端子设置区域的长度方向L的尺寸,能够降低上述的热膨胀系数的差产生的应力或粘结剂固化时的收缩应力。
在如上所述构成的光学滤波器装置600中,通过使端子设置区域的长度方向L的尺寸为电气安装面524的尺寸L2的30%以下,在担保上述的倾斜抑制效果的同时,能够更加确实地减小热膨胀系数之差产生的应力或粘结剂固化时的收缩应力,能够更加确实地抑制应力对于可动基板52、固定基板51的影响。从而,能够更加确实地抑制各基板51、52的翘曲,能够更加确实地抑制各反射膜54、55的翘曲。
在光学滤波器装置600中,由于波长可变干涉滤波器5被收纳于壳体601内,因此能够抑制大气中包含的气体等导致的反射膜的劣化或异物的附着。
此外,通过将壳体601的内部空间650减压至例如大气压以下,能够抑制大气中包含的气体等导致的反射膜的劣化或异物的附着。在这种情况下,通过将Ag膏用于固定部件7,能够抑制固定部件7产生的排气,能够确实地将壳体601内部维持为减压状态。
[第二实施方式]
下面,基于附图说明本发明涉及的第二实施方式。
在本实施方式中,与上述第一实施方式的不同在于,在俯视滤波器时,固定部件分别被配置于与各电极垫541P、551P、563P、564P分别重叠的位置。
图7是在本发明涉及的第二实施方式的光学滤波器装置中,在俯视滤波器时,各电极垫541P、551P、563P、564P与固定部件7A的位置关系的示意图。此外,除上述不同点之外,基本上与第一实施方式具有同样的构成。在以后的实施方式的说明中,对于已经说明的构成,赋予相同的符号,省略或简化其说明。
如图7所示,在俯视滤波器时,固定部件7A在与各电极垫541P、551P、563P、564P分别重叠的位置,固定部件7A分别被配置。固定部件7A与第一实施方式同样地,可以为物理性地卡合、嵌合可动基板52和底部基板610的部件。
在本实施方式中,设置有固定部件7A的端子设置区域是覆盖配列于长度方向L的全固定部件7A的区域。
在本实施方式中,同样优选,长度方向L中的端子设置区域的尺寸L1是电气安装面的尺寸L2的30%以下。
[第二实施方式的作用效果]
在本发明中,在俯视滤波器时,固定部件7A分别被配置于与设置于端子设置区域的多个电极垫分别重叠的位置。
由此,在确保上述的倾斜抑制效果的同时,能够通过各固定部件7A减小固定面积,因此,能够进一步减小热膨胀系数之差产生的应力、粘结剂固化时的收缩应力,能够进一步抑制应力对于可动基板52、固定基板51的影响。从而,能够进一步抑制各反射膜54、55的翘曲。
[第三实施方式]
下面,基于附图说明本发明涉及的第三实施方式。
在第三实施方式中,说明作为组装有上述第一实施方式的光学滤波器装置600的光模块的测色传感器3、以及作为组装有光学滤波器装置600的电子设备的测色装置1。
[测色装置的概略构成]
图8是测色装置1的概略构成的框图。
该测色装置1是本发明的电子设备。如图8所示,该测色装置1具备:向检查对象X射出光的光源装置2、测色传感器3、控制测色装置1的整体动作的控制装置4。并且,该测色装置1通过检查对象X使从光源装置2射出的光发生发射,通过测色传感器3接收被反射的检查对象光,基于从测色传感器3输出的检测信号,对于检查对象光的色度、即检查对象X的颜色进行分析、测定的装置。
[光源装置的构成]
光源装置2具备:光源21、多个透镜22(图8中仅记载一个),向检查对象X射出白色光。此外,多个透镜22中可以包含准直透镜,这种情况下,光源装置2将从光源21射出的白色光通过准直透镜变为平行光,从未图示的投射透镜朝向检查对象X射出。此外,在本实施方式中,例示了具备光源装置2的测色装置1,例如检查对象X为液晶板等的发光部件的情况下,也可以为不设置光源装置2的构成。
[测色传感器的构成]
测色传感器3构成本发明的光模块,具备上述第一实施方式的光学滤波器装置600。如图8所示,该测色传感器3具备:光学滤波器装置600、接收透过光学滤波器装置600的波长可变干涉滤波器5的光的检测部31、使由波长可变干涉滤波器5透过的光的波长可变的电压控制部32。
此外,测色传感器3在与波长可变干涉滤波器5相对的位置,具备将通过检查对象X反射的反射光(检查对象光)导入内部的未图示的入射光学透镜。然后,该测色传感器3通过光学滤波器装置600内的波长可变干涉滤波器5,从自入射光学透镜入射的检查对象光中,对规定波长的光进行分光,由检测部31接收分光的光。
检测部31由多个光电转换元件构成,生成对应于受光量的电信号。这里,检测部31经由例如电路基板311,连接于控制装置4,将生成的电信号作为受光信号向控制装置4输出。
此外,形成于底部基板610的底外侧面613的外侧端子部616连接于该电路基板311,经由形成于电路基板311的电路,连接于电压控制部32。
在这种构成中,经由电路基板311而能够一体地构成光学滤波器装置600及检测部31,能够使测色传感器3的构成简略化。
电压控制部32经由电路基板311而连接于光学滤波器装置600的外侧端子部616。并且,电压控制部32基于从控制装置4输入的控制信号,将规定的步进电压施加于固定电极垫563P及可动电极垫564P之间,从而驱动静电致动器56。由此,在电极间间隙产生静电引力,保持部522发生挠曲,从而可动部521向固定基板51侧位移,能够将反射膜间间隙G1设定为期望的尺寸。
[控制装置的构成]
控制装置4控制测色装置1的整体动作。
作为该控制装置4,能够使用例如通用个人电脑、携带信息终端、其他能够使用测色专用计算机等。
而且,如图8所示,控制装置4构成为具备光源控制部41、测色传感器控制部42及测色处理部43等。
光源控制部41连接于光源装置2。并且,光源控制部41基于例如使用者的设定输入,向光源装置2输出规定的控制信号,使规定的亮度的白色光从光源装置2射出。
测色传感器控制部42连接于测色传感器3。并且,测色传感器控制部42基于例如使用者的设定输入,设定通过测色传感器3接收的光的波长,将以检测该波长的光的受光量为内容的控制信号输出至测色传感器3。由此,测色传感器3的电压控制部32基于控制信号,设定向静电致动器56的施加电压,使得仅使用者所期望的光的波长透过。
测色处理部43从由检测部31检测到的受光量,分析检查对象X的色度。
[第三实施方式的作用效果]
本实施方式的测色装置1具备上述第一实施方式的光学滤波器装置600。如上所述,根据光学滤波器装置600,即便使用固定部件7固定可动基板52和底部基板610,热膨胀系数之差产生的应力等也难以作用于可动基板52、固定基板51。因此,能够抑制固定基板51的固定反射膜54、可动基板52的可动反射膜55的翘曲。因此,能够防止这些反射膜54、55的翘曲导致的波长可变干涉滤波器5的光学特性的变化。此外,光学滤波器装置600由于内部空间650的气密性高、水粒子等的异物不会侵入,因此也能够防止这些异物导致的波长可变干涉滤波器5的光学特性的变化。从而,在测色传感器3中,能够通过检测部31检测以高分辨率取出的目的波长的光,能够对于期望的目的波长的光进行正确的光量检测。由此,测色装置1能够实施检查对象X的正确的颜色分析。
此外,检测部31与底部基板610相对设置,该检测部31及设置于底部基板610的底外侧面613的外侧端子部616连接于一个电路基板311。即,由于光学滤波器装置600的底部基板610配置于光射出侧,因此能够接近检测从光学滤波器装置600射出的光的检测部31而配置。从而,如上所述,通过配线于一个电路基板311,从而能够使配线构造简化,也能够削减基板数量。
此外,也可以将电压控制部32配置于电路基板311上,这种情况下,能够追求进一步的构成的简化。
[实施方式的变形]
此外,本发明并不限定于上述的实施方式,能够达成本发明目的的范围内的变形、改良等也包含于本发明中。
例如,在上述各实施方式中,构成为具备一个电气安装面524,但本发明不限于此。即,可以构成为具备多个电气安装面,分别具有端子设置区域。
图9是在本发明涉及的光学滤波器装置的一变形例中,从固定基板侧观察配置于底部基板610上的波长可变干涉滤波器的俯视图。此外,除了上述不同点和电极构造以外,基本上具有与第一实施方式同样的构成。
如图9所示,波长可变干涉滤波器5A具备固定基板51A及可动基板52A。
在俯视滤波器时,可动基板52A的一对边侧(例如,图9中的边C1-C2、及边C3-C4),从固定基板51A向外侧突出。该可动基板52A的突出部分是不与固定基板51A接合的非接合部526A、526B,从固定基板51A侧观察时露出的面分别构成第一电气安装面524A、第二电气安装面524B。
静电致动器86设置于波长可变干涉滤波器5A。该静电致动器86具备:设置于固定基板51A的固定电极861、设置于可动基板52A的可动电极862。
在固定基板51A,设置从固定电极861的外周缘向顶点C1方向延伸至第一电气安装面524A附近的固定引出电极863A。此外,在可动基板52A,设置有从与固定引出电极863A的延伸前端部相对的位置向第一电气安装面524A延伸的固定连接电极863B,与固定引出电极863A通过凸点电极863C连接。该固定连接电极863B的延伸前端部(位于固定基板51A的顶点C1的部分),在第一安装面524A构成固定电极垫863P。
在可动基板52A,具备从可动电极862的外周缘向第二电气安装面524B延伸的可动引出电极864。该可动引出电极864的延伸前端部(位于可动基板52A的顶点C3的部分),在第二电气安装面524B构成可动电极垫864P。
各电极垫863P、864P分别通过接线615A连接于设置于底部基板610的内侧端子615。通过引线接合进行经接线615A的连接。
固定部件7B在波长可变干涉滤波器5A的可动基板52A和底部基板610之间的俯视滤波器时,配置于与设置有各电极垫863P、864P的端子设置区域重叠的位置。
在本变形例中,由于固定部件7B也配置于在俯视滤波器时与端子设置区域重叠的位置,因此能够取得与上述第一及第二实施方式同样的效果。
此外,在变形例中,具备多个电气安装面524A、524B,将端子设置区域设置于各电气安装面,将固定部件7B以在俯视滤波器时与各端子设置区域重叠的方式配置。通过这种构成,能够将多个电极垫分开设置于各电气安装面,能够缩小端子设置区域对于一个电气安装面的尺寸,能够缩小固定部件7B所占的固定面积。从而,减小从一个电气安装面中的固定部件7B对于可动基板52A的应力,同时,能够分散被付与来自固定部件7B的应力的位置,能够避免大的应力集中于可动基板52A的一处。
此外,在本变形例中,在俯视滤波器时,多个设置区域相对于矩形状的波长可变干涉滤波器5A的中心,设置于呈对称关系的位置。从而,在一方的设置区域进行配线连接工序时,能够更为良好地抑制波长可变干涉滤波器5A相对于底部基板610的倾斜。
在上述的第一及第二实施方式中,在俯视滤波器时,固定部件7、7A配置于与各电极垫541P、551P、563P、564P重叠的区域,但本发明不限于此。即,至少可以构成为,固定部件设置于与设置配线时的按压区域重叠的区域,更具体而言,与焊点615B重叠的区域。
在上述的第一及第二实施方式中,各电极垫541P、551P、563P、564P与各内侧端子615的连接,通过引线接合而进行,也可以使用例如Ag膏、FPC(Flexible Printed Circuits,柔性印刷线路板)、ACF(AnisotropicConductive Film,异方性导电膜)及ACP(Anisotropic Conductive Paste,异方性导电膏)等而接合。
在上述的第一及第二实施方式中,将多个电极垫541P、551P、563P、564P设置于一个电气安装面,如图9的变形例所示,也可以构成为设置一个电极垫。
此外,在上述第一实施方式中,为对于一个电气安装面设置一个覆盖多个电极垫的端子设置区域的构成,也可以构成为对于一个电气安装面设置多个端子设置区域。这种情况下,在俯视滤波器时,固定部件配置于与各端子设置区域重叠的位置。
此外,在上述的第一及第二实施方式中,为电极垫设置于可动基板52的构成,也可以为设置于固定基板51的构成。这种情况下,既可以设置于固定基板51的可动基板52侧,也可以设置于相反侧。
在上述的第一及第二实施方式中,固定反射膜54通过固定镜电极541A、固定镜连接电极541B及凸点电极563C连接于未图示的接地电路,设定为接地电位,可动反射膜55也同样地,通过可动镜电极551连接于未图示的接地电路,设定为接地电位。即,例示了将用于防止反射膜带电的带电防止电极电连接于本发明的连接端子的构成,但本发明不限于此。
例如,可以构成为将静电电容检测用的电极连接于本发明的连接端子。具体而言,能够例示如下构成:代替接地电路而将固定反射膜54及可动反射膜55连接于静电电容检测电路,通过该静电电容检测电路,将高频电压施加于固定反射膜54及可动反射膜55之间。由此,能够检测反射膜54、55间的静电电容,即反射膜54、55间的间隙G1的尺寸。
在上述的第一及第二实施方式中,作为波长可变干涉滤波器,例示了如下构成:在作为本发明基板的可动基板52上设置作为第一反射膜的可动反射膜55,在固定基板51上设置作为第二反射膜的固定反射膜54,但不限于此。例如,可以为不设置固定基板51的构成。这种情况下,例如构成为:将第一反射膜、间隙衬垫及第二反射膜层叠形成于基板的一面,第一反射膜和第二反射膜经由间隙而相对。在该构成中,成为由一片基板形成的构成,能够使分光元件更为薄型化。
在上述各实施方式中,通过在真空中接合底部基板610及盖板620,制造内部空间650被维持为真空状态的光学滤波器装置600,但不限于此。例如,将连通内部空间和外部的孔部预先形成于盖或底部基板。在大气压下接合盖和底部基板后,从内部空间抽出空气而使其成为真空状态,通过密封部件密封该孔部。作为密封部件,例如能够例举金属球。通过金属球的密封,优选在使金属球嵌入孔部内后,在孔部内使其高温化,使金属球熔敷于孔部的内壁。
此外,作为收纳于光学滤波器装置600的波长可变干涉滤波器5,不限于上述实施方式所示的例子。在上述实施方式中,示出了波长可变干涉滤波器5通过向固定电极561及可动电极562施加电压,通过静电引力而能够使反射膜间间隙G1的大小变更的类型。除了这种种类外,例如作为变更反射膜间间隙G1的大小的驱动器,可以构成为使用电介驱动器,所述电介驱动器配置第一电介线圈代替固定电极561,配置第二电介线圈或永磁铁代替可动电极562。
进一步,代替静电致动器56,可以构成为使用压电驱动器。这种情况下,使下部电极层、压电膜及上部电极层层叠配置于保持部522,作为输入值使施加于下部电极层及上部电极层之间的电压可变,从而使压电膜伸缩,使保持部522挠曲。
此外,作为收纳于内部空间650的干涉滤光器例示了波长可变干涉滤波器5,但是也可以为例如反射膜间间隙G1被固定的干涉滤光器。这种情况下,没有必要通过蚀刻形成用于使可动部521挠曲的保持部522、用于设置固定电极561的电极配置槽511等,能够使干涉滤光器的构成简化。此外,由于反射膜间间隙G1的大小固定,因此没有应答性的问题,没有必要将内部空间650维持为真空,能够追求构成的简化、制造性的提高。不过,在这种情况下,例如在温度变化大的地方使用光学滤波器装置600的情况下,由于内部空间650内的空气膨胀等,底部侧玻璃基板630、盖板侧玻璃基板640有受到应力而发生挠曲的可能。从而,即便在使用这种干涉滤光器的情况下,也优选将内部空间650维持为真空或者减压状态。
此外,盖板620例示了如下构成:具备盖接合部624、侧壁部625及顶面部626,顶面部626平行于底部基板610,但不限于此。作为盖板620的形状只要是在与底部基板610之间形成能够收纳波长可变干涉滤波器5A的内部空间650的话,可以为任何形状,例如顶面部626可以形成为曲面形状。不过,这种情况下,考虑到制造变得复杂。这是由于,例如,为了维持内部空间650的气密性,需要将接合于盖板620的盖板侧玻璃基板640配合盖板620而形成为曲面状,并且,仅闭塞光通过孔621的部分为了不产生折射等而需要形成为平面状。从而,优选如上述第一实施方式那样,使用顶面部626平行于底部基板610的盖板620。
在上述实施方式中,示出了底部侧玻璃基板630及盖板侧玻璃基板640接合于壳体601的外面、即接合于底部基板610的底外侧面613及盖板620的盖外侧面623的例子,但不限于此。例如,可以构成为接合于壳体601的内部空间650侧。
此外,作为干涉滤光器,将使通过第一反射膜及第二反射膜而多重干涉的光发生反射的反射型滤光器收纳于内部空间650的情况下,可以为不设置光通过孔611及底部侧玻璃基板630的构成。
这种情况下,构成为:通过与光学滤波器装置600的光通过孔611相对而设置例如分光器等,分离为向光学滤波器装置600的入射光和从光学滤波器装置600射出的射出光的构成,从而能够通过检测部检测分离的射出光。
在上述实施方式中,例示了经由导电性部件将内侧端子615及外侧端子部616连接于设置于底部基板610的贯通孔614内的构成,但不限于此。例如,可以构成为将棒状的端子压入底部基板610的贯通孔614,连接端子的前端部和固定电极垫563P、可动电极垫564P等。
在上述实施方式中,构成为将非透光性部件515设置于固定基板51的光入射面,例如,也可以构成为将非透光性部件515设置于作为入射侧的透光基板的盖板侧玻璃基板640等。
此外,在上述实施方式中,例示了如下光学滤波器装置600:使从盖板620侧入射的光经波长可变干涉滤波器5而发生多重干涉,使透过波长可变干涉滤波器5的光从底部侧玻璃基板630射出。但可以构成为例如使光从底部基板610侧入射。这种情况下,可以构成为:将作为孔径而发挥作用的非透光性部件设置于可动基板52,或者将设置有非透光性部件的固定基板51固定于底部基板610等。
此外,作为本发明的电子设备,在第三实施方式中例示了测色装置1,除此之外,根据领域的不同,能够使用本发明的光学滤波器装置、光模块、电子设备。
例如,可以使用用于检测指定物质存在的光基板的系统。作为这种系统,例如,能够例示采用本发明的光学滤波器装置所具备的波长可变干涉滤波器的的分光测量方式而高灵敏度检测指定气体的车载用漏气检测器或者呼吸检查用的光声稀有气体检测器等气体检测装置。
以下,基于附图说明这种气体检测装置的一例。
图10是示出具备本发明的波长可变干涉滤波器的气体检测装置的一例的概略图。
图11是示出图10的气体检测装置的控制系统的构成的框图。
如图10所示,该气体检测装置100构成为包括传感器芯片110、流道120以及主体部130,该流道120具备吸引口120A、吸引流道120B、排出流道120C以及排出口120D。
主体部130由检测装置、处理被检测的信号并控制检测部的控制部138、以及供电的供电部139等构成,其中,该检测装置包括:具有可装卸流道120的开口的传感器部盖131、排出单元133、壳体134、光学部135、滤波器136、光学滤波器装置600以及受光元件137(受光部)。另外,光学部135构成为包括:射出光的光源135A;将从光源135A射入的光向传感器芯片110侧反射,并使从传感器芯片侧射入的光向受光元件137侧透过的光束分离器135B;以及透镜135C、透镜135D、透镜135E。
另外,如图11所示,在气体检测装置100的表面上设置有操作面板140、显示部141、用于与外部的接口的连接部142、供电部139。在供电部139是蓄电池的情况下,也可以具备用于充电的连接部143。
并且,如图11所示,气体检测装置100的控制部138具备如下部件等:信号处理部144,由CPU等构成;光源驱动器电路145,用于控制光源135A;电压控制部146,用于控制光学滤波器装置600的波长可变干涉滤波器5;受光电路147,接收来自受光元件137的信号;传感器芯片检测电路149,接收来自传感器芯片检测器148的信号,该传感器芯片检测器148读取传感器芯片110的代码,并检测有无传感器芯片110;以及排出驱动器电路150,控制排出单元133。
接下来,将在下面说明上述那样的气体检测装置100的动作。
在主体部130的上部传感器部盖131的内部设置有传感器芯片检测器148,并通过该传感器芯片检测器148检测有无传感器芯片110。信号处理部144如果检测到来自传感器芯片检测器148的检测信号,则判断处于安装有传感器芯片110的状态,并向显示部141发出表示能实施检测操作的显示信号。
并且,当例如通过使用者操作操作面板140,并将来自操作面板140的表示开始检测处理的指示信号输出给信号处理部144时,首先,信号处理部144向光源驱动器电路145输出光源动作的信号以使光源135A动作。如果驱动光源135A,则从光源135A输出单波长且直线偏振的稳定的激光。此外,在光源135A中内置有温度传感器和光量传感器,该信息被输出给信号处理部144。然后,信号处理部144根据从光源135A输入的温度和光量,判断光源135A已稳定操作,从而控制排出驱动器电路150以使排出单元133动作。由此,包括应该检测的目标物质(气体分子)的气体试样从吸引口120A被导向吸引流道120B、传感器芯片110内、排出流道120C、排出口120D。。此外,在吸引口120A设置有除尘过滤器120A1,比较大的粉尘、一部分水蒸气等被除去。
此外,传感器芯片110是安装有多个金属纳米构造体、利用了局部表面等离子体共振的传感器。在这样的传感器芯片110中,通过激光在金属纳米构造体间形成增强电场,当气体分子进入该增强电场内时,会产生包括分子振动信息的拉曼散射光及瑞利散射光。
这些瑞利散射光、拉曼散射光通过光学部135入射到滤波器136,通过滤波器136分离瑞利散射光,从而拉曼散射光入射到波长可变干涉滤波器5。并且,信号处理部144控制电压控制部146,调整施加给光学滤波器装置600的波长可变干涉滤波器5的电压,通过光学滤波器装置600的波长可变干涉滤波器5分光与作为检测对象的气体分子相对应的拉曼散射光。然后,当通过受光元件137接收到分光后的光时,通过受光电路147将与受光量相对应的受光信号输出至信号处理部144。
信号处理部144将上述获得的与作为检测对象的气体分子相对应的拉曼散射光的光谱数据和存储在ROM中的数据进行比较,并判断是否是目标气体分子,从而指定物质。然后,信号处理部144在显示部141上显示该结果信息、或从连接部142向外部输出。
此外,在上述图10及图11中,虽然例示了通过光学滤波器装置600的波长可变干涉滤波器5分光拉曼散射光并根据分光后的拉曼散射光进行气体检测的气体检测装置100的例子,但作为气体检测装置,还可以用作通过检测气体固有的吸光度以指定气体种类的气体检测装置。在这种情况下,可以使用在传感器内部流入气体且检测入射光中的被气体吸收的光的气体传感器作为本发明的光模块。此外,可以将通过这样的气体传感器分析、判断流入传感器内的气体的气体检测装置作为本发明的电子设备。即使在这样的结构中,也可以使用波长可变干涉滤波器来检测气体成分。
此外,作为用于检测指定物质存在的系统,并不仅限于检测上述这样的气体,还可以例示基于红外线分光的糖类的非侵入式测量装置、食物和生物、矿物等的信息的非侵入式测量装置等物质成分分析装置。
下面,作为上述物质成分分析装置的一例,将说明食品分析装置。
图12是表示作为利用了光学滤波器装置600的电子设备的一例的食品分析装置的概略结构的图。
如图12所示,该食物分析装置200包括检测器(光模块)210、控制部220、显示部230。检测器210包括用于射出光的光源211、导入来自检测对象物的光的摄像透镜212、对从摄像透镜212导入的光进行分光的光学滤波器装置600、以及检测分光后的光的摄像部(检测部)213。
并且,控制部220包括:光源控制部221,用于实施光源211的点灯、灭灯控制、点灯时的亮度控制;电压控制部222,用于控制光学滤波器装置600的波长可变干涉滤波器5;检测控制部223,用于控制摄像部213,并取得通过摄像部213拍摄到的分光图像;信号处理部224以及存储部225。
该食物分析装置200当驱动系统时,通过光源控制部221控制光源211,从光源211向检测对象物照射光。并且,被检测对象物反射的光通过摄像透镜212入射到光学滤波器装置600。光学滤波器装置600的波长可变干涉滤波器5在电压控制部222的控制下被施加可对想要的波长进行分光的电压,分光的光通过例如CDD摄像机等构成的摄像部213对取出的光进行拍摄。并且,将拍摄到的光作为分光图像存储在存储部225中。并且,信号处理部224控制电压控制部222使施加给波长可变干涉滤波器5的电压值变化,并取得针对各波长的分光图像。
并且,信号处理部224对存储部225存储的各图像中的各像素的数据进行运算处理,以求得各像素中的光谱。并且,在存储部225中存储有例如与光谱相对的有关食物成分的信息,信号处理部224根据存储部225所存储的有关食物的信息,对求得的光谱的数据进行分析,并求得检测对象中包括的食物成分及其含量。并且,可以根据获得的食物成分及含量计算食物卡路里和新鲜度等。此外,通过分析图像内的光谱分布,从而可以实施检查对象的食物中新鲜度降低的部分的提取出等,且可进一步实施食物内所包括的异物等的检测。
此外,信号处理部224进行以下的处理:在显示部230上显示获得的检查对象的食物成分和含量、卡路里和新鲜度等信息。
并且,在图12中,虽然例示了食物分析装置200的例子,但通过大致相同的结构也能够用作上述那样的其他信息的非侵入式测量装置。例如,可以用作进行血液等体液成分的测量、分析等的分析生物成分的生物分析装置。作为这样的生物分析装置,例如作为对血液等体液成分进行测量的装置,如果是检测乙醇的装置,则可以用作检测驾驶员的饮酒状态的防止酒后驾驶装置。此外,也可以用作包括这样的生物分析装置的电子内视镜系统。
此外,还可以用作实施矿物成分分析的矿物分析装置。
并且,作为本发明的波长可变干涉滤波器、光模块、电子设备,能够适用于如下这样的装置。
例如,通过经时变化各波长的光强度,从而还可以通过各波长的光传送数据,在这种情况下,通过设置在光模块中的波长可变干涉滤波器对指定波长的光进行分光,并通过受光部接收,从而可以提取出通过指定波长的光传送的数据,并可通过包括这样的数据选出用光模块的电子设备处理各波长的光的数据,从而可以实施光通信。
另外,作为其他电子设备,也能够适用于通过利用本发明的光学滤波器装置具备的波长可变干涉滤波器将光进行分光并拍摄分光图像的分光照相机、分光分析仪等。作为这样的分光照相机的一例,可以列举有内置了波长可变干涉滤波器的红外线照相机。
图13是示出分光摄像机的简要构成的模式图。如图13所示,分光摄像机300包括照相机主体310、摄像透镜单元320以及摄像部330(检测部)。
摄像机主体310是由使用者把持、操作的部分。
摄像透镜单元320设置在摄像机主体310上,其将入射的图像光导向摄像部330。并且,如图13所示,该摄像透镜单元320构成为包括物镜321、成像透镜322以及设置在这些透镜间的光学滤波器装置600。
摄像部330由受光元件构成,其对通过摄像透镜单元320导入的图像光进行拍摄。
在这样的分光摄像机300中,通过光学滤波器装置600的波长可变干涉滤波器5使作为摄像对象的波长的光透过,从而可以对想要的波长的光的分光图像进行拍摄。
此外,也可以将本发明的光学滤波器装置具备的波长可变干涉滤波器用作带通滤波器,例如,也可以被用作仅将发光元件输出的规定波段的光中的以规定波长为中心的狭窄波段的光通过波长可变干涉滤波器进行分光并使其透过的光学式激光装置。
并且,也可以将本发明的光学滤波器装置具备的波长可变干涉滤波器用作生物认证装置,例如,可以适用于使用近红外区域或可见光区域的光的血管、指纹、视网膜和虹膜等的认证装置。
并且,能够将光模块和光分析装置用作浓度检测装置。在该情况下,利用波长可变干涉滤波器,对从物质射出的红外能量(红外光)进行分光后分析,并测量采样中的被检体浓度。
如上所述,本发明的光学滤波器装置以及电子设备还可以适用于从入射光中分光规定的光的任意装置。并且,如上所述,本发明的波长可变干涉滤波器由于可以通过一台设备对多个波长进行分光,所以可以高精度地实施多个波长的光谱的测量、对多个成分进行检测。因此,与通过多台设备取出想要的波长的现有的装置相比,可以促进光模块、电子设备的小型化,且可例如优选用于便携用途、车载用途。
在上述的测色装置1、气体检测装置100、食物分析装置200及分光照相机300的说明中,示出了适用第一实施方式的光学滤波器装置600的例子,但不限于此。当然,其他实施方式的光学滤波器装置、其他的本发明的光学滤波器装置也能够同样地适用于测色装置1等。
此外,本发明实施时的具体构造在能够达成本发明目的的范围内,可以通过适宜组合上述各实施方式及变形例而构成,并且也可以适宜地变更为其他构造等。
Claims (8)
1.一种光学滤波器装置,其特征在于,具备:
干涉滤波器,具备设置有连接端子的基板;
底部基板,与所述基板相对,所述底部基板载置有所述干涉滤波器;以及
固定部件,配置于所述基板和所述底部基板之间,将所述基板固定于所述底部基板,
在从基板的厚度方向俯视观察所述基板及所述底部基板时,所述固定部件配置于与所述连接端子重叠的位置。
2.根据权利要求1所述的光学滤波器装置,其特征在于,
所述光学滤波器装置具备壳体,所述壳体具备所述底部基板,所述壳体收纳固定于所述底部基板的所述干涉滤波器,
所述壳体具备通过引线接合而与所述连接端子电连接的壳体侧端子。
3.根据权利要求1所述的光学滤波器装置,其特征在于,
所述连接端子设置有多个,这些所述连接端子沿一方向配置,
在所述俯视观察时,所述固定部件跨越多个所述连接端子而配置。
4.根据权利要求1所述的光学滤波器装置,其特征在于,
所述连接端子设置有多个,
在所述俯视观察时,所述固定部件单个配置于与多个的所述连接端子各自重叠的位置。
5.根据权利要求1所述的光学滤波器装置,其特征在于,
所述基板具有大致矩形状的外形,在所述矩形的一边侧具备端子设置部,所述端子设置部具有设置有所述连接端子的端子设置区域,
与所述矩形的一边平行的第一方向上的所述端子设置区域的长度是所述端子设置部的长度的30%以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学滤波器装置,其特征在于,
所述固定部件是Ag膏。
7.一种光模块,其特征在于,具备:
干涉滤波器,具备设置有连接端子的基板;
底部基板,与所述基板相对,所述底部基板载置有所述干涉滤波器;
固定部件,配置于所述基板和所述底部基板之间,将所述基板固定于所述底部基板;以及
检测部,检测由所述干涉滤波器取出的光,
在从基板的厚度方向俯视观察所述基板及所述底部基板时,所述固定部件配置于与所述连接端子重叠的位置。
8.一种电子设备,其特征在于,具备:
干涉滤波器,具备设置有连接端子的基板;
底部基板,与所述基板相对,所述底部基板载置有所述干涉滤波器;
固定部件,配置于所述基板和所述底部基板之间,将所述基板固定于所述底部基板;以及
控制部,控制所述干涉滤波器,
在从基板的厚度方向俯视观察所述基板及所述底部基板时,所述固定部件配置于与所述连接端子重叠的位置。
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