CN104423000A - 光学装置、光学模块、电子设备、光学壳体及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供接合强度强、气密性高的光学装置、光学模块、电子设备、光学壳体及其制造方法。光学滤波器装置(600)具备:波长可变干涉滤波器;具有第二开口部(631)的盖部(630);与盖部(630)共同形成容纳空间的基座;覆盖第二开口部(631)并利用低熔点玻璃(634)接合于盖部(630)的第二玻璃部件(632);以及设置于盖部(630)的金属(633),在从相对于第二开口部(631)的开口面的法线方向观察盖部(630)的俯视观察中,金属(633)设置于从第二玻璃部件(632)的外周缘向远离第二开口部(631)的一侧隔开规定尺寸、且沿着第二玻璃部件(632)的外周缘的线(L)的外侧。
Description
技术领域
本发明涉及光学装置、光学模块、电子设备、光学壳体及光学壳体的制造方法。
背景技术
以往,已知有将干涉滤波器、镜器件(ミラーデバイス)等光学元件收纳在被气密密封的框体内的光学装置(例如,参照专利文献1)。
该专利文献1的光学装置具备容器状的基体、封闭基体的开口且具有光透过用的开口部的金属框体、以及封闭金属框体的开口部的玻璃部件。另外,在金属框体的与玻璃部件相对的区域上设置有低熔点玻璃的接合材料,利用该接合材料接合金属框体和玻璃部件。另外,在金属框体的不与玻璃部件相对的区域上设置有用于防止金属框体生锈的利用镀覆法形成的金属。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-93675号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而,为了通过低熔点玻璃接合玻璃部件和金属框体且确保良好的接合强度和气密性,优选沿玻璃部件的外周形成低熔点玻璃的填角(fillet;嵌条)。
针对此,在上述专利文献1中,因为只在金属框体表面的与玻璃部件相对的区域上设置接合材料,所以有接合强度和气密性不充分的问题。
另外,在上述专利文献1中,如果形成填角,因为在金属框体的不与玻璃部件相对的区域上形成有用镀覆法(メッキ法)形成的金属,所以会在该金属上形成低熔点玻璃的填角。此时,由于金属框体和利用镀覆法形成的金属的热膨胀系数的差,会在利用镀覆法形成的金属上产生裂缝,由于该金属裂缝的原因,也会在低熔点玻璃上产生裂缝。此时,还是会有玻璃部件和金属框体之间的接合强度、气密性降低的问题。
本发明的目的在于,提供接合强度强、气密性高的光学装置、光学模块、电子设备、光学壳体以及光学壳体的制造方法。
用于解决技术问题的方案
本发明的光学装置的特征在于,包括:光学元件;第一部件,被配置为覆盖所述光学元件,且具有开口部;第二部件,被配置为隔着所述光学元件与所述第一部件相对,且与所述第一部件一起容纳所述光学元件;第三部件,覆盖所述开口部,且使光透过;以及金属,覆盖所述第一部件,从所述第三部件观察所述开口部一侧时,在所述第一部件的所述第三部件一侧,所述金属不与所述第三部件重叠。
上述方式的光学装置其特征在于,具备:光学元件,具有光接收面或者光出射面;第一部件,具有开口部;第二部件,与所述第一部件一起形成能容纳所述光学元件的容纳空间;透光部件,覆盖所述开口部且与所述第一部件接合;以及金属,设置于所述第一部件,在从相对于所述开口部的开口面的法线方向观察的俯视观察中,所述金属设置于从所述透光部件的外周缘向远离所述开口部的一侧隔开规定尺寸的位置。
在本发明中,透光部件接合于第一部件,在第一部件中,以向外侧与透光部件的外周缘隔开规定尺寸的方式设置有金属。该金属可用镀覆法形成。即,在从向外侧与透光部件的外周缘隔开规定尺寸的位置至开口部的开口边缘的区域(以下,有时称为第一区域)中未设置有金属,在第一区域以外的区域(以下,有时称为第二区域)中设置有金属。需要说明的是,金属不设置于第一区域内即可,例如,既可以形成于整个第二区域,也可以设于第二区域的局部。
根据上述构成,由于用于接合透光部件与第一部件的接合部件不与金属接触,因此,例如即使金属和接合部件的紧贴性差、或者热膨胀系数不同时,也能抑制金属的裂缝和劣化。如此一来,能够利用金属维持第一部件的耐蚀性。另外,因为不会发生由金属的裂缝引起的接合部件的裂缝,所以能够以强接合强度和高气密性接合第一部件与透光部件。
而且,由于至与透光部件的外周缘隔开规定尺寸的线的位置为止的区域成为第一区域,所以能够在该第一区域中沿透光部件的外周缘形成接合部件的填角。通过形成上述的填角,能够进一步提升第一部件与透光部件的接合强度和气密性。
在本发明的光学装置中,优选利用低熔点玻璃将所述透光部件接合于所述第一部件。
在本发明中,利用低熔点玻璃将透光部件接合到第一部件。通过使用低熔点玻璃进行接合,能够提升透光部件和第一部件的气密性。
在本发明的光学装置中,优选具备树脂部件,所述树脂部件覆盖所述低熔点玻璃的不与所述透光部件和所述第一部件接触的面。
在本发明中,除了利用低熔点玻璃进行接合之外,还进一步用树脂部件覆盖该低熔点玻璃的不与透光部件、第一部件接触的表面。如此一来,能够进一步提升低熔点玻璃的接合强度和气密性。
另外,通过将树脂部件设置成还与透光部件和第一部件接触,从而随着树脂部件固化时的收缩,能够将透光部件压向第一部件侧,也能够提升接合强度。
在本发明的光学装置中,优选为:在从相对于所述开口部的开口面的法线方向观察的俯视观察中,所述金属被设置为覆盖从沿着所述透光部件的外周缘的线至所述开口部的开口边缘为止的区域以外的区域,其中,所述线比所述透光部件的外周缘更向远离所述开口部的一侧隔开所述规定尺寸,所述树脂部件覆盖所述线与所述开口部的开口边缘之间的区域中未设置有所述低熔点玻璃的区域。
在本发明中,第一部件的第二区域被金属覆盖,第一部件的第一区域中的未与低熔点玻璃接触的区域被树脂部件覆盖。即,整个第一部件成为被低熔点玻璃、金属以及树脂部件中任一个均覆盖的构成。通过采用这样的构成,第一部件的表面不向外部露出,能够提升耐蚀性。
在本发明的光学装置中,优选为:所述透光部件具备平面部和斜面部,所述平面部与所述第一部件相对,所述斜面部从所述平面部向所述透光部件的外周缘侧连续地形成、且随着朝向所述透光部件的外周缘,在离开所述第一部件的方向上倾斜,所述低熔点玻璃被设置在所述平面部与所述第一部件之间,所述树脂部件与所述透光部件的所述斜面部接触。
在本发明中,低熔点玻璃被设置在第一部件与平面部之间。根据这样的构成,能够从平面部的端部向第一部件形成低熔点玻璃的填角,与上述发明相同,能够实现提升第一部件与透光部件的接合强度和气密性。
另外,树脂部件与透光部件的斜面部接触。即,树脂部件构成为进入透光部件的斜面部与第一部件之间、或者进入透光部件的斜面部与低熔点玻璃的不与第一部件及透光部件接触的面(非接合面)之间。根据上述构成,通过树脂部件在固化时收缩,从而能够夹着透光部件,将其向第一部件侧按压,能够实现进一步提升接合强度和气密性。
在本发明的光学装置中,优选为:所述透光部件是玻璃,所述第一部件是可伐合金,所述金属包含镍。
在本发明中,可将可伐合金用作第一部件,并可以将含有镍的镀覆材料用作金属。此时,因为镍相对于可伐合金的紧贴性高,所以能够抑制金属的剥离,能够良好地维持可伐合金的耐蚀性。
另外,通过使用热膨胀系数接近的玻璃制的透光部件和可伐合金制的第一部件,从而当使用低熔点玻璃作为接合部件来进行接合时,能够抑制因热膨胀系数的差而在低熔点玻璃上产生裂缝等弊端,能够实现接合强度和气密性的提升。
在本发明的光学装置中,优选为:所述光学元件是具备彼此相对的一对反射膜的干涉滤波器。
在本发明中,用于干涉滤波器的反射膜在例如因为氧化等而出现劣化时,从干涉滤波器射出的光的分辨率会下降。因此,特别需要使光学装置的内部处于减压下(更优选为真空下)并维持气密。另外,作为干涉滤波器,例如当构成为能够通过静电致动器等来变更反射膜间的间隙尺寸时,为了提高驱动时的反应性,优选使光学装置的内部处于减压下(更优选为真空下)并维持气密。
针对此,在本发明中,如上所述,因为以强接合强度和高气密性接合透光部件与第一部件,从而能够将光学装置的内部维持在合适的环境(减压或真空),能够抑制干涉滤波器的性能降低。
本发明的光学模块的特征在于,具备光学装置和受光部,所述光学装置包括:干涉滤波器,具备彼此相对的一对反射膜;第一部件,具有开口部;第二部件,被配置为隔着所述干涉滤波器与所述第一部件相对,且与所述第一部件一起容纳所述干涉滤波器;第三部件,覆盖所述开口部,且使光透过;以及金属,覆盖所述第一部件,所述受光部接收从所述干涉滤波器射出的光,从所述第三部件观察所述开口部一侧时,在所述第一部件的所述第三部件一侧,所述金属不与所述第三部件重叠。
上述光学模块的特征在于,具备光学装置和受光部,所述光学装置具备:干涉滤波器,具有彼此相对的一对反射膜;第一部件,具有开口部;第二部件,与所述第一部件一起形成能容纳所述干涉滤波器的容纳空间;透光部件,覆盖所述开口部且与所述第一部件接合;以及金属,设置于所述第一部件,所述受光部接收从所述干涉滤波器射出的光,在从相对于所述开口部的开口面的法线方向观察的俯视观察中,所述金属设置于从所述透光部件的外周缘向远离所述开口部的一侧隔开规定尺寸的位置。
在本发明中,与上述发明同样地能够实现光学装置中的第一部件和透光部件的接合强度及气密性的提升,能够将光学装置的内部维持在合适的环境。从而,能够抑制干涉滤波器的性能降低,能够以高分辨率使期望波长的光从干涉滤波器射出。如此一来,也能够在光学模块中通过受光部检测出所述期望波长的光的正确的光量。
本发明的电子设备的特征在于,具备光学装置和控制部,所述光学装置包括:干涉滤波器,具备彼此相对的一对反射膜;第一部件,具有开口部;第二部件,被配置为隔着所述干涉滤波器与所述第一部件相对,且与所述第一部件一起容纳所述干涉滤波器;第三部件,覆盖所述开口部,且使光透过;以及金属,覆盖所述第一部件,所述控制部控制所述干涉滤波器,从所述第三部件观察所述开口部一侧时,在所述第一部件的所述第三部件一侧,所述金属不与所述第三部件重叠。
上述电子设备的特征在于,具备光学装置和控制部,所述光学装置具备:干涉滤波器,具有彼此相对的一对反射膜;第一部件,具有开口部;第二部件,与所述第一部件一起形成能容纳所述干涉滤波器的容纳空间;透光部件,覆盖所述开口部且与所述第一部件接合;以及金属,设置于所述第一部件,所述控制部控制所述干涉滤波器,在从相对于所述开口部的开口面的法线方向观察的俯视观察中,所述金属设置于从所述透光部件的外周缘向远离所述开口部的一侧隔开规定尺寸的位置。
在本发明中,与上述发明同样地能够实现光学装置中的第一部件和透光部件的接合强度及气密性的提升,能够将光学装置的内部维持在合适的环境。从而,当通过控制部控制干涉滤波器时,能够执行高精度的控制,能够提高电子设备的设备性能。
本发明的光学壳体的特征在于,包括:第一部件,具有开口部;第二部件,用于与所述第一部件一起容纳光学元件;第三部件,覆盖所述开口部,且使光透过;以及金属,覆盖所述第一部件,从所述第三部件观察所述开口部一侧时,在所述第一部件的所述第三部件一侧,所述金属不与所述第三部件重叠。
上述光学壳体的特征在于,具备:第一部件,具有开口部;透光部件,覆盖所述开口部且与所述第一部件接合;以及金属,设置于所述第一部件,在从相对于所述开口部的开口面的法线方向观察的俯视观察中,所述金属设置于从所述透光部件的外周缘向远离所述开口部的一侧隔开规定尺寸的位置。
在本发明中,与上述发明同样地,透光部件在第一部件的第一区域内通过接合部件而被接合,金属设置于第二区域。因此,不会产生因接合部件与金属接触所引起的金属的裂缝、接合部件的裂缝。另外,也可以使接合部件的填角设置在第一区域内,即使形成有填角,该填角也不会与金属接触。从而,能够利用金属维持第一部件的耐蚀性的同时,能够实现第一部件和透光部件的接合强度及气密性的提升。
本发明的光学壳体的制造方法其特征在于,所述光学壳体包括:第一部件,具有开口部;第二部件,用于与所述第一部件一起容纳光学元件;第三部件,覆盖所述开口部,且使光透过;以及金属,覆盖所述第一部件,从所述第三部件观察所述开口部一侧时,在所述第一部件的所述第三部件一侧,所述金属不与所述第三部件重叠,所述制造方法包括:在所述第一部件的第二区域镀覆金属的工序;以及将所述第三部件接合于所述第一部件的第一区域的工序,从所述第三部件观察所述开口部一侧时,所述第一区域包括所述第三部件的外周缘与所述开口部的开口边缘之间的区域,所述第二区域是所述第一区域以外的区域。
上述光学壳体的制造方法其特征在于,所述光学壳体具备:第一部件,具有开口部;透光部件,覆盖所述开口部且与所述第一部件接合;以及金属,设置于所述第一部件,在从相对于所述开口部的开口面的法线方向观察的俯视观察中,所述第一部件具有第一区域以及所述第一区域以外的第二区域,所述第一区域位于与所述透光部件的外周缘向远离所述开口部的一侧隔开规定尺寸且沿着所述透光部件的外周缘的线与所述开口部的开口边缘之间,在所述制造方法中实施:在所述第一部件的所述第二区域形成所述金属的镀覆工序;以及将覆盖所述开口部的所述透光部件接合于所述第一部件的所述第一区域的工序。
在本发明中,通过镀覆工序在第二区域形成金属。作为该金属的形成方法,例如既可以在整个第一部件形成金属之后,通过蚀刻、研磨等各种方法除去第一区域的所述金属,例如也可以在将对应于第一区域的部分掩盖之后形成所述金属。而且,在接合工序中,在第一区域内利用接合部件接合透光部件和第一部件。这里,第一区域被设定为从向外侧与透光部件的外周缘隔开规定尺寸的线开始至开口部的开口边缘为止的区域。从而,即使沿着透光部件的外周缘形成有填角时,该填角也不会与金属接触,不存在因填角与金属的接触所产生的接合部件的裂缝。如此一来,能够以强接合强度和高气密性接合第一部件与透光部件。
附图说明
图1是示出第一实施方式的光学滤波器装置的概要的俯视观察。
图2是第一实施方式的光学滤波器装置的截面图。
图3是第一实施方式的波长可变干涉滤波器的俯视观察。
图4是第一实施方式的波长可变干涉滤波器的截面图。
图5是将第一实施方式的盖部的局部进行了放大的放大截面图。
图6是示出第一实施方式的光学滤波器装置的制造工序的流程图。
图7是将第二实施方式的盖部的局部进行了放大的放大截面图。
图8是将第三实施方式的盖部的局部进行了放大的放大截面图。
图9是示出各实施方式中的光学滤波器装置的内部压力的变化的图。
图10是示出第四实施方式的测色装置的简要构成的框图。
图11是示出作为电子设备的一个例子的气体检测装置的简要构成的图。
图12是示出图11的气体检测装置的控制系统的构成的框图。
图13是示出作为电子设备的一个例子的食物分析装置的简要构成的图。
图14是示出作为电子设备的一个例子的分光摄像机(分光カメラ)的简要构成的图。
附图标记说明
1测色装置;3测色传感器;4控制装置;5波长可变干涉滤波器;31检测部;54固定反射膜;55可动反射膜;100气体检测装置;137受光元件;138控制部;200食物分析装置;213摄像部;220控制部;300分光摄像机;600、600A、600B光学滤波器装置;610壳体(光学壳体);620基座(第二部件);630盖部(第一部件);631第二开口部;632第二玻璃部件(透光部件);632A相对面;632B侧面;632C上表面;632D相对面(平面部);632D1端部;632E倾斜面(斜面部);633金属;634低熔点玻璃;634A填角;634B填角;635树脂部件;Ar1第一区域;Ar2第二区域;L线。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下,参照附图对本发明涉及的第一实施方式进行说明。
(光学滤波器装置的构成)
图1是示出作为本发明的光学装置的一实施方式的光学滤波器装置600的简要构成的俯视观察。图2是该光学滤波器装置600的截面图。
光学滤波器装置600是从射入的检查对象光中提取规定的目标波长的光并使其射出的装置,其具备壳体610(本发明的光学壳体)、以及收纳在壳体610的内部的波长可变干涉滤波器5。这样的光学滤波器装置600可以组装在例如测色传感器等光学模块、测色装置或气体分析装置等电子设备中。此外,关于具备光学滤波器装置600的光学模块、电子设备的构成将在后面进行详细说明。
(波长可变干涉滤波器的构成)
波长可变干涉滤波器5是本发明的光学元件的一个例子。
图3是示出被容纳于壳体610的内部的波长可变干涉滤波器5的简要构成的俯视观察,图4是在图3的IV-IV线截断的、示出波长可变干涉滤波器5的简要构成的截面图。
如图3所示,波长可变干涉滤波器5具备相当于本发明的基板的固定基板51和可动基板52。上述固定基板51和可动基板52分别由例如苏打玻璃、水晶玻璃、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。而且,如图4所示,上述固定基板51和可动基板52被接合膜53(第一接合膜531和第二接合膜532)接合而构成为一体。具体而言,固定基板51的第一接合部513和可动基板52的第二接合部523被例如由将硅氧烷作为主要成分的等离子体聚合膜等构成的接合膜53接合。
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观察、即从固定基板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的俯视观察称为滤波器俯视观察。
如图4所示,在固定基板51设置有构成本发明的一对反射膜中一个的固定反射膜54。另外,在可动基板52设置有构成本发明的一对反射膜中另一个的可动反射膜55。上述固定反射膜54和可动反射膜55隔着反射膜间间隙G1而相对配置。
另外,在波长可变干涉滤波器5设置有用于调整反射膜间间隙G1的距离(尺寸)的静电致动器56。该静电致动器56被构成为具备设置于固定基板51的固定电极561和设置于可动基板52的可动电极562,且各个电极561、562相对。上述固定电极561、可动电极562隔着电极间间隙相对。这里,上述电极561、562可以是分别直接设置于固定基板51和可动基板52的基板表面的构成,也可以是隔着其它膜部件而被设置的构成。
此外,在本实施方式中,虽然举例示出了反射膜间间隙G1形成得比电极间间隙小的构成,但例如也可以根据被波长可变干涉滤波器5透过的波长范围而将反射膜间间隙G1形成得比电极间间隙大。
另外,在滤波器俯视观察中,固定基板51的边C1-C2比可动基板52的边C1′-C2′更向外侧突出而构成固定侧电装(電装)部514。另外,可动基板52的边C3′-C4′比固定基板51的边C3-C4更向外侧突出而构成可动侧电装部524。
(固定基板的构成)
在固定基板51上利用蚀刻形成有电极配置槽511和反射膜设置部512。该固定基板51被形成为其厚度尺寸比可动基板52的厚度尺寸大,向固定电极561与可动电极562之间施加电压时的静电引力、固定电极561的内部应力不会引起固定基板51的挠曲。
在滤波器俯视观察中,电极配置槽511被形成为以固定基板51的滤波器中心点O为中心的环状。在上述俯视观察中,反射膜设置部512被形成为从电极配置槽511的中心部向可动基板52一侧突出。该电极配置槽511的槽底面成为配置固定电极561的电极设置面511A。另外,反射膜设置部512的突出前端面成为反射膜设置面512A。
另外,在固定基板51上从电极配置槽511至固定侧电装部514为止的区域和从电极配置槽511至边C3-C4为止的区域设置有连接电极槽511B。此外,在本实施方式中,电极设置面511A、连接电极槽511B的底部以及固定侧电装部514的表面成为同一平面。
在电极设置面511A设置有构成静电致动器56的固定电极561。更具体而言,固定电极561被设置在电极设置面511A中的与后述的可动部521的可动电极562相对的区域。另外,也可以构成为在固定电极561上层叠用于确保固定电极561和可动电极562之间的绝缘性的绝缘膜。
另外,在固定基板51设置有与固定电极561的外周缘连接的固定连接电极563。该固定连接电极563从电极配置槽511朝着固定侧电装部514跨连接电极槽511B和固定侧电装部514而设置。该固定连接电极563在固定侧电装部514构成与后述的内侧端子部电连接的固定电极垫(電極パッド)563P。
此外,在本实施方式中,虽然示出了在电极设置面511A设置一个固定电极561的构成,但例如也可以是设置以滤波器中心点O为中心成同心圆的两个电极的构成(双电极构成)等。另外,也可以采用在固定反射膜54上设置透明电极的构成或采用导电性的固定反射膜54而形成从该固定反射膜54至固定侧电装部514的连接电极,此时,作为固定电极561,也可以采用根据连接电极的位置而将其一部分切开的构成等。
如上所述,反射膜设置部512与电极配置槽511在同轴上,且形成为直径尺寸比电极配置槽511的直径尺寸小的大致圆柱状,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,在该反射膜设置部512设置有固定反射膜54。可以使用例如银(Ag)等金属膜、银(Ag)合金等合金膜作为该固定反射膜54。另外,例如也可以使用高折射层为二氧化钛(TiO2)、低折射层为二氧化硅(SiO2)的电介质多层膜。进而,也可以使用在电介质多层膜上层叠了金属膜(或者合金膜)的反射膜、在金属膜(或合金膜)上层叠了电介质多层膜的反射膜、层叠了单层的折射层(TiO2、SiO2等)和金属膜(或者合金膜)的反射膜等。
另外,也可以在固定基板51的光入射面(没有设置固定反射膜54的面)上与固定反射膜54对应的位置形成防反射膜。可通过交替层叠低折射率膜和高折射率膜而形成该防反射膜,该防反射膜使在固定基板51的表面的可见光的反射率下降,且使透过率增大。
另外,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以及连接电极槽511B的面构成第一接合部513。在该第一接合部513设置有第一接合膜531,通过将该第一接合膜531与设置于可动基板52的第二接合膜532接合,从而如上所述,固定基板51与可动基板52相接合。
(可动基板的构成)
可动基板52具备以滤波器中心点O为中心的圆形状的可动部521和与可动部521同轴的且保持可动部521的保持部522。
可动部521被形成为其厚度尺寸比保持部522的厚度尺寸大。该可动部521被形成为在滤波器俯视观察中其直径尺寸至少比反射膜设置面512A的外周缘的直径尺寸大。另外,在该可动部521设置有可动电极562和可动反射膜55。
此外,与固定基板51同样,也可以在可动部521的与固定基板51相反一侧的面形成防反射膜。可通过交替层叠低折射率膜和高折射率膜而形成上述防反射膜,上述防反射膜使在可动基板52的表面的可见光的反射率下降,且使透过率增大。
可动电极562隔着间隙G2与固定电极561相对,形成为与固定电极561相同形状的环状。该可动电极562与固定电极561一起构成静电致动器56。另外,在可动基板52设置有与可动电极562的外周缘连接的可动连接电极564。该可动连接电极564从可动部521跨与设置于固定基板51的边C3-C4侧的连接电极槽511B相对的位置、可动侧电装部524而设置,且在可动侧电装部524构成与内侧端子部电连接的可动电极垫564P。
可动反射膜55隔着间隙G1与固定反射膜54相对地设置在可动部521的可动面521A的中心部。使用与上述固定反射膜54相同的构成的反射膜作为该可动反射膜55。
此外,在本实施方式中,虽然如上所述示出了间隙G2的尺寸比间隙G1的尺寸大的例子,但不限定于此。例如,当使用红外线、远红外线作为测定对象光时等,根据测定对象光的波长范围,也可以是间隙G1的尺寸比间隙G2的尺寸大的构成。
保持部522是围绕可动部521周围的隔膜(ダイアフラム),其厚度尺寸被形成为比可动部521的厚度尺寸小。这样的保持部522比可动部521更容易挠曲,微小的静电引力就能使可动部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的厚度尺寸大而刚性更大,所以即使保持部522因为静电引力被拉向固定基板51一侧,也不会发生可动部521的形状变化。从而,设置于可动部521的可动反射膜55也不会发生挠曲,能够将固定反射膜54和可动反射膜55一直维持在平行状态。
此外,在本实施方式中,虽然举例示出了隔膜状的保持部522,但并不限定于此,例如还可以是设置以滤波器中心点O为中心、以等角度间隔配置的梁状的保持部的构成等。
在可动基板52中与第一接合部513相对的区域成为第二接合部523。在该第二接合部523设置有第二接合膜532,如上所述,通过将第二接合膜532接合于第一接合膜531,从而将固定基板51和可动基板52相接合。
(壳体(筐体)的构成)
如图1和图2所示,壳体610具备相当于本发明的第二部件的基座620和相当于本发明的第一部件的盖部630。通过接合上述基座620和盖部630,从而在内部形成容纳空间,在该容纳空间内容纳波长可变干涉滤波器5。
(基座的构成)
基座620由例如陶瓷等构成。该基座620具备底座部621和侧壁部622。
在滤波器俯视观察中,底座部621被构成为具有例如矩形状的外形的平板状,侧壁部622从该底座部621的外周部向盖部630立起。
底座部621具备沿厚度方向贯通的第一开口部623。该第一开口部623被设置为:在将波长可变干涉滤波器5容纳在底座部621的状态下,在从相对于第一开口部623的开口面的法线方向观察的俯视观察中,包括与反射膜54、55重叠的区域。
另外,在底座部621的与盖部630相反一侧的面(基座外侧面621B)上接合有覆盖第一开口部623的第一玻璃部件627。底座部621和第一玻璃部件627的接合例如可利用使用高温熔解玻璃原料后急速降温而成的玻璃的碎片、即玻璃料(低熔点玻璃)的低熔点玻璃接合、借助环氧树脂等的粘合等。在本实施方式中,以容纳空间内被维持在减压下的状态维持气密。从而,优选使用低熔点玻璃接合来接合底座部621和第一玻璃部件627。
另外,在底座部621的与盖部630相对的内表面(基座内侧面621A)设置有与波长可变干涉滤波器5的各个电极垫563P、564P连接的内侧端子部624。例如通过引线接合(ワイヤーボンディング),使用金(Au)等金属线连接内侧端子部624和各个电极垫563P、564P。需要说明的是,在本实施方式中,虽然举例示出了引线接合,但也可以使用例如FPC(柔性电路板)等。
另外,在底座部621的设有内侧端子部624的位置形成有贯通孔625。内侧端子部624经由贯通孔625与设置于底座部621的基座外侧面621B的外侧端子部626连接。
侧壁部622从底座部621的缘部立起,覆盖被载置于基座内侧面621A的波长可变干涉滤波器5的周围。侧壁部622的与盖部630相对的面(接合端面622A)例如成为与基座内侧面621A平行的平坦面。
另外,使用例如粘合剂等固定材料将波长可变干涉滤波器5固定于基座620。此时,既可以将波长可变干涉滤波器5固定于底座部621,也可以将波长可变干涉滤波器5固定于侧壁部622。作为设置固定材料的位置,可以是多个位置,但为了抑制固定材料的应力传递到波长可变干涉滤波器5,优选在一处固定波长可变干涉滤波器5。
(盖部(リッド)的构成)
图5是将盖部630的局部进行了放大的放大截面图。
在从盖部630的厚度方向观察的俯视观察中,盖部630是具有与底座部621相同的矩形状的外形的板状部件。盖部630例如可由可伐等合金或者金属构成,在本实施方式中,由可伐合金构成。
如图1、图2所示,盖部630具有沿盖部630的厚度方向贯通的第二开口部631(相当于本发明的开口部)。该第二开口部631被设置为:在将波长可变干涉滤波器5载置于基座620的状态下,在从相对于第二开口部631的开口面的法线方向观察的俯视观察中,包括与反射膜54、55重叠的区域。
另外,在盖部630的外周面覆盖第二开口部631地接合有第二玻璃部件632(相当于本发明的透光部件)。
另外,在盖部630的表面覆盖形成有金属633。金属633可利用镀覆法形成。
在图1中,线L是在将第二玻璃部件632接合于盖部630的状态下、在从相对于第二开口部631的开口面的法线方向观察盖部630的俯视观察中、从第二玻璃部件632的外周缘向外侧(离开第二开口部631的一侧)隔开规定尺寸且沿着第二玻璃部件632的外周缘的假想线。在本实施方式中,在从线L至第二开口部631的区域(第一区域Ar1)中,第二玻璃部件632与盖部630接合,在该第一区域Ar1内不设置金属633。金属633被设置在第一区域Ar1以外的区域(第二区域Ar2),优选设置在整个第二区域Ar2。
这里,优选金属633尽可能地覆盖盖部630。从而,优选线L与第二玻璃部件632的外周缘的距离(上述规定尺寸)尽可能地小(线L尽可能地位于第二玻璃部件632的外周缘附近)、且为即使在利用低熔点玻璃634接合了第二玻璃部件632时形成了低熔点玻璃634的填角(fillet)的情况下金属633和低熔点玻璃634也不会发生接触的距离。即,线L以不与低熔点玻璃的填角接触的程度地设定在离第二玻璃部件632的外周缘最近的位置。
另外,第二玻璃部件632在第一区域Ar1内通过低熔点玻璃634而被接合于盖部630。
如图5所示,低熔点玻璃634从第二玻璃部件632的与盖部630相对的相对面632A开始,一直接触形成至第二玻璃部件632的沿着外周缘的侧面632B(与相对面632A正交的面)。即,在整个第二玻璃部件632的外周缘,将低熔点玻璃634的填角634A设置在第一区域Ar1内。
如上所述,因为金属633被设置在第二区域Ar2中,所以设置在第一区域Ar1中的低熔点玻璃634不与金属633接触。
如上所述,金属633被设置为覆盖第二区域Ar2。选择对盖部630紧贴性高的材料作为金属633,在本实施方式中,相对于可伐合金制的盖部630,使用含有镍的金属633。
而且,盖部630接合于基座620的接合端面622A。对于该接合,例如除了可以采用基于金属钎焊等的接合之外,还可以采用接缝接合、激光焊接接合等。如此一来,通过接合基座620和盖部630,从而可将容纳波长可变干涉滤波器5的容纳空间气密密封。
(光学滤波器装置的制造)
对如上所述的光学滤波器装置600的制造方法进行说明。
图6是示出本实施方式的光学滤波器装置600的壳体610的制造工序的流程图。
如图6所示,在本实施方式中,通过基座形成工序、滤波器固定工序、盖部形成工序、壳体接合工序进行制造。
在基座形成工序中,层叠形成有第一开口部623和贯通孔625的开口的陶瓷片,进而,层叠对应于侧壁部622的陶瓷片,对它们进行烧制(焼成)。如此一来,形成具有底座部621和侧壁部622的基座620的基本形状。
之后,用导电性部件(例如金属浆料等)填埋贯通孔625,在底座部621的基座内侧面621A形成内侧端子部624,在基座外侧面621B形成外侧端子部626。如此一来,维持贯通孔625的气密性。
接着,使用低熔点玻璃将覆盖第一开口部623的第一玻璃部件627接合于基座外侧面621B。
在滤波器固定工序中,在基座620的基座内侧面621A或者侧壁部622涂布粘合剂等固定材料。接着,进行校准,使波长可变干涉滤波器5的反射膜54、55配置在第一开口部623的开口区域内,并用固定材料固定波长可变干涉滤波器5。此时,通过利用固定材料固定波长可变干涉滤波器5的固定基板51,从而能够抑制因固定材料的应力而使可动部521倾斜等。
之后,通过引线接合连接波长可变干涉滤波器5的各个电极垫563P、564P与基座620的内侧端子部624。
在盖部形成工序中,首先,通过镀覆法在设有第二开口部631的可伐合金制的盖部630上形成金属633(镀覆工序)。
此时,在盖部630中,在从线L至第二开口部631的开口边缘为止的第一区域Ar1以外的第二区域Ar2形成金属633。具体而言,在将盖部630的第一区域Ar1掩盖(マスク)之后,将金属633涂布在盖部630的整面,之后除去掩模。
需要说明的是,镀覆方法不限定于此,例如,也可以在盖部630的整面形成了金属633之后,利用蚀刻、研磨等而只除去第一区域Ar1的金属633。
之后,在盖部630的第一区域Ar1的与第二玻璃部件632相对的面设置熔融状态的低熔点玻璃634,接合第二玻璃部件632(接合工序)。
此时,通过向盖部630侧按压第二玻璃部件632,从而低熔点玻璃634向第二玻璃部件632的外周缘的外侧溢出(第一区域Ar1内)且沿侧面632B上溢,形成填角634A。
如上,形成盖部630。
在壳体接合工序中,接合基座620和盖部630。例如,在利用真空室装置等而被设定为真空气氛的环境下通过接缝接合来实施基座620与盖部630的接合。此外,作为接合方法,如上所述,可采用使用了金属钎焊的接合、激光焊接接合等各种接合方法。
如上,制造光学滤波器装置600。
(第一实施方式的作用效果)
在本实施方式中,不对盖部630表面的第一区域Ar1设置金属633,而在第二区域Ar2设置金属633。因此,当利用低熔点玻璃634将第二玻璃部件632接合于盖部630时,即使沿第二玻璃部件632的外周缘形成有低熔点玻璃634的填角634A,也不会发生金属633和低熔点玻璃634的接触。从而,不会发生低熔点玻璃634与金属633的接触所引起的金属633的劣化或裂缝、低熔点玻璃634的裂缝等。
另外,通过在用低熔点玻璃634进行接合时形成填角634A,从而能够使盖部630与第二玻璃部件632的接合强度更强,且能够提高气密性。从而,能够维持由基座620和盖部630形成的容纳空间的气密性。
另外,在本实施方式中,在容纳空间内容纳有波长可变干涉滤波器5。
当向静电致动器56施加电压而使其驱动时,如果反射膜54、55之间存在空气,则波长可变干涉滤波器5的反应性降低,在反射膜54、55是金属膜的情况下,还存在氧化等问题。针对此,在本实施方式中,如上所述,能够提高壳体610的内部的气密性,能够长时间维持真空状态。从而,能够抑制波长可变干涉滤波器5的驱动反应性降低,并且,还能够抑制反射膜54、55的劣化。
(第二实施方式)
接下来,参照附图,对本发明涉及的第二实施方式进行说明。
在上述第一实施方式中,在盖部630和第二玻璃部件632的接合中只使用了低熔点玻璃634。针对此,在本实施方式中,在还使用了树脂部件这一点上与上述第一实施方式不同。
图7是将第二实施方式的光学滤波器装置600A中的盖部630的局部进行了放大的放大截面图。此外,在以后的实施方式的说明中,对已经说明了的构成标注相同的符号,并省略或简化其说明。
在本实施方式的光学滤波器装置600A中,如图7所示,对于盖部630和第二玻璃部件632的接合部分,进一步用树脂性的粘合材料(树脂部件635)进行覆盖来提升接合强度。
具体而言,树脂部件635从第二玻璃部件632的上表面632C的外周部覆盖低熔点玻璃634的填角634A的表面和盖部630的第一区域Ar1。从而,盖部630在第二区域Ar2中被金属633覆盖,在第一区域Ar1中被低熔点玻璃634或者树脂部件635覆盖。此时,如图7所示,通过构成为用树脂部件635覆盖金属633的沿线L的端部,从而能够抑制金属633的脱落。
(第二实施方式的作用效果)
在本实施方式中,用树脂部件635覆盖低熔点玻璃634的不与第二玻璃部件632及盖部630接触的面(填角634A的表面)。因此,能够进一步提升通过低熔点玻璃634进行的接合的气密性。
另外,树脂部件635从第二玻璃部件632的上表面覆盖至盖部630的第一区域Ar1。从而,随着树脂部件635固化时的收缩力,第二玻璃部件632被向盖部630侧施力,能够强化接合强度。
进而,树脂部件635覆盖第一区域Ar1。即,金属633、低熔点玻璃634以及树脂部件635中任一个(いずれか)均覆盖盖部630的表面。因此,提升了盖部630的耐蚀性。
(第三实施方式)
下面,根据附图说明本发明涉及的第三实施方式。
在上述第二实施方式中,示出了从第二玻璃部件632的侧面632B形成填角634A并用树脂部件635覆盖填角634A的表面的例子。对此,在第三实施方式中,树脂部件635进入第二玻璃部件632与盖部630之间来实现接合强度的进一步的提升。
图8是将第三实施方式的光学滤波器装置600B的盖部630的局部进行了放大的放大截面图。
如图8所示,本实施方式的第二玻璃部件632被构成为,在第一区域Ar1中包括:与盖部630相对的相对面632D(平面部)、倾斜面632E(斜面部)、侧面632B以及上表面632C,其中,倾斜面632E与相对面632D的端部632D1连续、且随着朝向该第二玻璃部件632的外周缘而在离开盖部630的方向上倾斜。
另外,如图8所示,低熔点玻璃634被设置在相对面632D与盖部630之间,并从端部632D1朝着外侧形成有填角634B,将盖部630和第二玻璃部件632接合。即,在第二玻璃部件632的倾斜面632E与盖部630之间产生有间隙。
而且,本实施方式的树脂部件635从第二玻璃部件632的上表面632C的外周部覆盖侧面632B、倾斜面632E、低熔点玻璃634的填角634B的表面、以及盖部630的第一区域Ar1。
即,树脂部件635构成为在第二玻璃部件632与盖部630之间进入未设置有低熔点玻璃634的区域。
(第三实施方式的作用效果)
在本实施方式中,树脂部件635构成为从第二玻璃部件632的上表面632C夹着倾斜面632E,由于树脂固化时的收缩力,向盖部630侧对第二玻璃部件632施力的施加力变得更大。因此,与第二实施方式相比,能获得更强的接合强度、更高的气密性。
(各实施方式的接合强度)
图9是示出上述各实施方式中的光学滤波器装置600、600A、600B的内部压力的变化的图。在图9中,数据A是在盖部的整面形成金属之后用低熔点玻璃接合了第二玻璃部件的光学滤波器装置的内部压力的变化。数据B示出第一实施方式的光学滤波器装置600的内部压力的变化,数据C示出第二实施方式的光学滤波器装置600A的内部压力的变化,数据D示出第三实施方式的光学滤波器装置600B的内部压力的变化,
如图9所示,如果通过镀覆法在盖部的整面形成金属并利用低熔点玻璃从其上接合第二玻璃部件,则在金属上会产生裂缝,因为该裂缝,气密性大大降低。因此,随着时间的推移,内部压力以10Pa/天的比例变化。对此,在光学滤波器装置600中内部压力的变化量为0.2Pa/天,在光学滤波器装置600A中内部压力的变化量为0.1Pa/天,在光学滤波器装置600B中内部压力的变化量为0.05Pa/天,良好地维持了气密性。
(第四实施方式)
下面,根据附图说明本发明涉及的第四实施方式。
在第四实施方式中,对作为组入了上述第一实施方式的光学滤波器装置600的光学模块的测色传感器3、以及作为组入了光学滤波器装置600的电子设备的测色装置1进行说明。此外,也可以组入第二实施方式和第三实施方式的光学滤波器装置600A、600B来代替光学滤波器装置600。
(测色装置的简要构成)
图10是示出测色装置1的简要构成的框图。
测色装置1是本发明的电子设备。如图10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(光学模块);及用于控制测色装置1的整体动作的控制装置4。并且,该测色装置1通过测色传感器3接收从光源装置2射出并在检查对象X反射的检查对象光。并且,测色装置1是基于从受光的测色传感器3输出的检测信号对检查对象光的色度、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(在图10中仅记载了一个),并向检查对象X射出白色光。此外,在多个透镜22中,可以包含准直透镜,在这种情况下,光源装置2通过准直透镜使从光源21射出的白色光成为平行光,并从未图示的投射透镜向检查对象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,但是,例如在检查对象X是液晶面板等发光部件的情况下,也可以是不设置光源装置2的构成。
(测色传感器的构成)
测色传感器3构成本发明的光学模块,其具备上述第一实施方式的光学滤波器装置600。如图10所示,该测色传感器3具备:光学滤波器装置600;接收透过了光学滤波器装置600的光的检测部31;以及变更波长可变干涉滤波器5的透过光的波长的电压控制部32。
此外,测色传感器3在与波长可变干涉滤波器5相对的位置上具备将检查对象X所反射的反射光(检查对象光)向内部导光的未图示的入射光学透镜。并且,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将从入射光学透镜射入的检查对象光中的规定波长的光进行分光,并由检测部31接收分光后的光。
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例如通过电路基板311与控制装置4连接,将生成的电信号作为光接收信号向控制装置4输出。
此外,形成于壳体610的基座外侧面621B的外侧端子部626与该电路基板311连接,通过形成于电路基板311的电路,外侧端子部626与电压控制部32连接。
在这样的构成中,通过电路基板311,光学滤波器装置600以及检测部31可以一体构成,能够使测色传感器3的构成简化。
电压控制部32通过电路基板311与光学滤波器装置600的外侧端子部626连接。于是,电压控制部32基于从控制装置4输入的控制信号,向固定电极垫563P及可动电极垫564P之间施加规定的步间电压(ステップ電圧),从而来驱动静电致动器56。由此,在电极间间隙产生静电引力,保持部522挠曲,从而可动部521向固定基板51侧位移,可将反射膜间间隙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,例如可以使用通用的个人电脑、便携式信息终端、其它的测色专用电脑等。
并且,如图10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、以及测色处理部43等。
光源控制部41与光源装置2连接。于是,光源控制部41例如基于用户的设定输入,向光源装置2输出规定的控制信号,从光源装置2射出规定亮度的白色光。
测色传感器控制部42与测色传感器3连接。于是,测色传感器控制部42例如基于用户的设定输入,设定由测色传感器3所接收的光的波长,并向测色传感器3输出旨为检测该波长的光的受光量的控制信号。由此,测色传感器3的电压控制部32基于控制信号设定对静电致动器56施加的电压,仅使用户所期望的光的波长透过。
测色处理部43从检测部31检测出的受光量来分析检查对象X的色度。
(第四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,光学滤波器装置600可提高容纳空间的气密性并抑制内部压力的变化。从而,能够将波长可变干涉滤波器5的设置环境维持在减压下,并能够维持驱动波长可变干涉滤波器5时的高反应性。另外,既能抑制反射膜54、55的劣化,还能抑制分辨率的下降。
因此,在具备上述这样的光学滤波器装置600的测色传感器3及测色装置1中,也能抑制性能下降,能够长时间地检测以高分辨率取出的目标波长的光,能够执行正确的颜色分析处理。
(实施方式的变形)
需要说明的是,本发明不限于上述实施方式,在能够达到本发明目的的范围内的变形、改良等均落入本发明。
例如,在上述各实施方式中,示出了在盖部630的整个第二区域Ar2设置有金属633的例子,但并不限定于此。例如,也可以采用在第二区域Ar2的一部分设置有金属633的构成等。
在上述实施方式中,将盖部630作为第一部件、将基座620作为第二部件,但不限定于此。例如,也可以第一部件是设置光学元件的基座,例如由可伐合金等合金或金属构成。此时,堵住设置于第一部件的第一开口部的第一玻璃部件是透光部件,可将本发明应用于其接合中。
在上述实施方式中,示出了用可伐合金构成作为第一部件的盖部630、用玻璃构成作为透光部件的第二玻璃部件632、并镀镍构成金属633的例子,但并不限定于此。透光部件和第一部件可适当选择使用热膨胀系数为相同程度的材料。另外,关于上述金属,可适当选择使用与第一部件的紧贴性良好的金属。
例如,当将红外光作为分析对象光时,可通过能透过红外光的硅构成透光部件。另外,除了可伐合金(コバール)以外,例如还可以通过合金、铝等构成作为第一部件的盖部630。进而,除了基于镀覆法的镍以外,例如还可以使用基于镀覆法的锌作为金属633。
进而,在上述实施方式中,示出了用低熔点玻璃接合作为第一部件的盖部630与作为透光部件的第二玻璃部件632的例子,但并不限定于此。例如,也可以通过环氧树脂等接合部件接合第一部件和透光部件。作为接合部件,优先选择热膨胀系数与第一部件、透光部件为相同程度的材料。
在第三实施方式中,举例示出了第二玻璃部件632具有与相对面632D的端部632D1连续的平面状的倾斜面632E,但并不限定于此。例如,倾斜面632E既可以是曲面状,也可以采用具备多个倾斜面632E的构成等。另外,例如,也可以采用与相对面632D平行且与盖部630的距离不同的多个平坦面设置成阶梯状的构成等。无论哪一种构成,都能够在第二玻璃部件632与盖部630之间填充树脂部件635,实现接合强度和气密性的提升。
在上述各实施方式中,举例示出了在从相对于第二开口部631的开口面的法线方向观察的俯视观察中,作为透光部件的第二玻璃部件632是矩形状的构成,但并不限定于此。例如,第二玻璃部件632也可以形成为圆形、多角形等其它形状,只要是能覆盖第二开口部631的形状,无论是哪种形状都可以。另外,第二开口部631也不限定于矩形状,也可以是圆形、多角形等其它形状。
并且,假想线根据第二玻璃部件632的形状进行设定即可,例如也可以包含曲线。
另外,在上述各实施方式中,作为本发明涉及的光学元件,举例示出了波长可变干涉滤波器、干涉滤波器,但本发明并不限定于此。例如,作为光学元件,可例示出能使光的反射方向精确变化的镜器件(ミラーデバイス)等。
而且,虽然举例示出了波长可变干涉滤波器5作为光学元件,但也可以使用未设置静电致动器56而反射膜54、55之间的间隙尺寸为固定的干涉滤波器。
另外,作为本发明的电子设备,在第四实施方式中举例示出了测色装置1,除此之外,可根据各种各样的领域来使用本发明的光学装置、光学模块、电子设备。
例如,可用作检测特定物质的存在的基于光的系统。作为这样的系统,例如可以例示出:采用使用了本发明的光学装置所具备的波长可变干涉滤波器的分光计量方式来高敏度地检测特定气体的车载用气体泄漏检测器、呼气检查用的光声惰性气体检测器等气体检测装置。
下面,根据附图对上述的气体检测装置的一个例子进行说明。
图11是示出具备波长可变干涉滤波器的气体检测装置的一个例子的概要图。
图12是示出图11的气体检测装置的控制系统的构成的框图。
如图11所示,气体检测装置100构成为具备:传感器芯片110、流路120和主体部130,流路120具备吸引口120A、吸引流路120B、排出流路120C以及排出口120D。
主体部130由检测装置、控制部138、以及电力供给部139等构成,上述检测装置包括:具有可以装卸流路120的开口的传感器部盖131、排出单元133、壳体134、光学部135、滤光器136、光学滤波器装置600、以及受光元件137(检测部)等,控制部138处理所检测到的信号并控制检测部,电力供给部139用于供给电力。需要说明的是,也可以使用第二实施方式和第三实施方式中的光学滤波器装置600A、600B来代替光学滤波器装置600。此外,光学部135由射出光的光源135A、光束分离器135B、以及透镜135C、透镜135D、透镜135E构成,光束分离器135B向传感器芯片110侧反射从光源135A射入的光,并使从传感器芯片侧射入的光透过至受光元件137侧。
此外,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、用于和外部的接口的连接部142、电力供给部139。在电力供给部139是二次电池的情况下,还可以具备用于充电的连接部143。
而且,如图12所示,气体检测装置100的控制部138具备:由CPU等构成的信号处理部144、用于控制光源135A的光源驱动器电路145、用于控制光学滤波器装置600的波长可变干涉滤波器5的电压控制部146、用于接收来自于受光元件137的信号的受光电路147、接收来自于传感器芯片检测器148的信号的传感器芯片检测电路149、以及控制排出单元133的排出驱动器电路150等,其中,传感器芯片检测器148读取传感器芯片110的代码,检测传感器芯片110的有无。
下面,对上述的气体检测装置100的动作进行说明。
在主体部130的上部的传感器部盖131的内部设置有传感器芯片检测器148,通过该传感器芯片检测器148检测传感器芯片110的有无。信号处理部144在检测到来自于传感器芯片检测器148的检测信号时,判断为是安装有传感器芯片110的状态,并向显示部141输出使其显示可实施检测动作的旨意的显示信号。
并且,例如在用户操作操作面板140,从操作面板140向信号处理部144输出旨在开始检测处理的指示信号时,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,使光源135A进行动作。在光源135A被驱动的情况下,从光源135A以单一波长射出直线偏振光的稳定的激光。此外,在光源135A中内置有温度传感器、光量传感器,其信息向信号处理部144输出。并且,信号处理部144在基于从光源135A输入的温度、光量判断为光源135A在稳定动作中的情况下,控制排出驱动器电路150,使排出单元133动作。由此,含有要检测的目标物质(气体分子)的气体样本从吸引口120A被引向吸引流路120B、传感器芯片110内、排出流路120C、排出口120D。
此外,在吸引口120A设置有除尘过滤器120A1,用于去除比较大的粉尘、一部分的水蒸气等。
此外,传感器芯片110是组装有多个金属纳米结构体并利用了局域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结构体之间形成增强电场,如果气体分子进入该增强电场内,则会产生含有分子振动的信息的拉曼散射光以及瑞利散射光。
这些瑞利散射光、拉曼散射光通过光学部135射入滤光器136,瑞利散射光被滤光器136分离,拉曼散射光射入到光学滤波器装置600。于是,信号处理部144控制电压控制部146,调整施加于光学滤波器装置600的波长可变干涉滤波器5的电压,由光学滤波器装置600的波长可变干涉滤波器5使作为检测对象的气体分子所对应的拉曼散射光分光。之后,在分光后的光被受光元件137接收的情况下,与受光量相应的受光信号经由受光电路147被输出至信号处理部144。
信号处理部144将如上所述地获得的作为检测对象的气体分子所对应的拉曼散射光的光谱数据和ROM中存储的数据进行比较,判断是否是目标气体分子,并进行物质的指定。此外,信号处理部144使显示部141显示其结果信息,或从连接部142向外部输出。
需要说明的是,在上述图11以及图12中,例示了由光学滤波器装置600的波长可变干涉滤波器5分光拉曼散射光、且从分光后的拉曼散射光来进行气体检测的气体检测装置100,但是,作为气体检测装置,也可以用作通过检测气体固有的吸光度来指定气体类别的气体检测装置。在这种情况下,将使气体流入传感器内部并检测入射光中被气体吸收的光的气体传感器用作本发明的光学模块。并且,将通过这样的气体传感器来分析、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。在这样的构成中,也可以采用波长可变干涉滤波器来检测气体的成分。
此外,作为用于检测特定物质的存在的系统,并不限定于上述的气体的检测,还可以例示出利用近红外线分光的糖类的非侵入式测定装置、或食物、生物体、矿物等信息的非侵入式测定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个例子,对食物分析装置进行说明。
图13是示出作为利用了光学滤波器装置600的电子设备的一个例子的食物分析装置的概略构成的图。
如图13所示,该食物分析装置200具备检测器210(光学模块)、控制部220、和显示部230。检测器210具备射出光的光源211、被导入来自于测定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213(检测部)。需要说明的是,也可以使用第二实施方式和第三实施方式中的光学滤波器装置600A、600B来代替光学滤波器装置600。
此外,控制部220具备:光源控制部221,实施光源211的亮灯/灭灯控制、亮灯时的亮度控制;电压控制部222,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,控制摄像部213,获取摄像部213所拍摄的分光图像;信号处理部224;以及存储部225。
在该食物分析装置200中,若使系统驱动,则由光源控制部221控制光源211,从光源211对测定对象物照射光。于是,被测定对象物所反射的光通过摄像透镜212射入到光学滤波器装置600。光学滤波器装置600的波长可变干涉滤波器5通过电压控制部222的控制而被施加有可将期望的波长分光的电压,分光后的光被例如由CCD照相机等构成的摄像部213所拍摄。并且,被拍摄的光作为分光图像被存储在存储部225中。此外,信号处理部224控制电压控制部222,使施加于波长可变干涉滤波器5的电压值发生变化,从而获取对应于各波长的分光图像。
并且,信号处理部224对存储部225中存储的各图像中的各像素的数据进行运算处理,求得各像素中的光谱。此外,在存储部225中,存储有例如对应光谱的食物的成分相关的信息,信号处理部224基于存储部225中存储的食物相关的信息对求得的光谱的数据进行分析,求出检测对象所包含的食物成分及其含量。此外,还可以从获得的食物成分及含量算出食物卡路里、新鲜度等。而且,通过分析图像内的光谱分布,还可以实施检查对象食物中新鲜度下降的部分的提取等,进而,还可以实施食物内所含的异物等的检测。
并且,信号处理部224进行使显示部230显示如上所述地获得的检查对象食物的成分、含量、卡路里、新鲜度等信息的处理。
此外,在图13中,示出了食物分析装置200的例子,但是,也可以基于大致相同的构成,用作如上所述的其它的信息的非侵入式测定装置。例如,可以用作血液等体液成分的测定、分析等的进行生物体成分的分析的生物体分析装置。作为这样的生物体分析装置,例如作为测定血液等体液成分的装置,如果是用于检测酒精的装置,则可以用作检测驾驶员的饮酒状态的防酒驾装置。此外,还可以用作具备这样的生物体分析装置的电子内窥镜系统。
而且,还可以用作实施矿物的成分分析的矿物分析装置。
进而,作为本发明的波长可变干涉滤波器、光学模块以及电子设备,可以应用于以下所述的装置。
例如,通过使各波长的光的强度随着时间的推移发生变化,还可以通过各波长的光来传送数据,在这种情况下,通过设于光学模块中的波长可变干涉滤波器对特定波长的光进行分光,并由受光部来接收光,从而可以提取由特定波长的光所传送的数据,通过具备这样的数据提取用光学模块的电子设备来处理各波长的光的数据,从而还可以实施光通信。
此外,作为电子设备,还可以应用于通过波长可变干涉滤波器来对光进行分光、从而拍摄分光图像的分光摄像机、分光分析机等。作为这样的分光摄像机的一个例子,可以列举内置有波长可变干涉滤波器的红外线摄像机。
图14是示出分光摄像机的概略构成的示意图。如图14所示,分光摄像机300具备摄像机主体310、摄像透镜单元320、和摄像部330(检测部)。
摄像机主体310是由用户把持、操作的部分。
摄像透镜单元320设置于摄像机主体310,将射入的图像光引导至摄像部330。此外,如图14所示,该摄像透镜单元320构成为具备物镜321、成像透镜322、以及设置在这些透镜之间的光学滤波器装置600。需要说明的是,也可以使用第二实施方式和第三实施方式中的光学滤波器装置600A、600B来代替光学滤波器装置600。
摄像部330由受光元件构成,用于拍摄被摄像透镜单元320引导的图像光。
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使作为拍摄对象的波长的光透过,从而可以拍摄期望波长的光的分光图像。
而且,还可以作为将波长可变干涉滤波器用作带通滤波器的光学装置加以利用。例如,还可以用作由波长可变干涉滤波器仅对发光元件射出的规定波长范围的光中以规定波长为中心的窄带(狭帯域)的光进行分光并使其透过的光学式激光装置。
此外,还可以将收容于本发明的光学装置中的波长可变干涉滤波器用作生物体认证装置,例如还可应用于利用近红外区域、可见区域的光的、血管、指纹、视网膜、虹膜等的认证装置。
而且,可以将光学模块以及电子设备用作浓度检测装置。在这种情况下,通过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、分析,从而来测定样品中的被检体浓度。
如上所述,本发明的光学装置、光学模块以及电子设备还可以应用于从入射光对规定的光进行分光的任何装置。并且,如上所述,上述光学装置能够以一个装置来对多个波长进行分光,因此,可以高精度地实施多个波长的光谱的测定、对多个成分的检测。因此,与通过多个装置来提取期望波长的现有的装置相比,可以促进光学模块和电子设备的小型化,例如,可适合在便携用、车载用的电子设备中使用。
此外,实施本发明时的具体结构可以在能够达成本发明目的的范围内对上述各实施方式以及变形例适当组合来构成,并且也可以适当变更为其它结构等。
Claims (12)
1.一种光学装置,其特征在于,包括:
光学元件;
第一部件,被配置为覆盖所述光学元件,且具有开口部;
第二部件,被配置为隔着所述光学元件与所述第一部件相对,且与所述第一部件一起容纳所述光学元件;
第三部件,覆盖所述开口部,且使光透过;以及
金属,覆盖所述第一部件,
从所述第三部件观察所述开口部一侧时,在所述第一部件的所述第三部件一侧,所述金属不与所述第三部件重叠。
2.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,
所述第三部件接合于所述第一部件。
3.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,
所述金属通过镀覆法形成。
4.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,
所述第三部件经由低熔点玻璃接合于所述第一部件。
5.根据权利要求4所述的光学装置,其特征在于,还包括:
树脂部件,所述树脂部件覆盖所述低熔点玻璃的不与所述第三部件和所述第一部件接触的面。
6.根据权利要求5所述的光学装置,其特征在于,
所述第三部件具备:
第一面,与所述第一部件相对;以及
第二面,从所述第一面向所述第三部件的外周缘侧连续地形成、且随着朝向所述第三部件的外周缘,在离开所述第一部件的方向上倾斜,
所述低熔点玻璃配置于所述第一面与所述第一部件之间,
所述树脂部件与所述第二面接触。
7.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,
所述第三部件是玻璃,
所述第一部件是可伐合金,
所述金属包含镍。
8.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,
所述光学元件是具备彼此相对的一对反射膜的干涉滤波器。
9.一种光学模块,其特征在于,具备:
光学装置和受光部,
所述光学装置包括:
干涉滤波器,具备彼此相对的一对反射膜;
第一部件,具有开口部;
第二部件,被配置为隔着所述干涉滤波器与所述第一部件相对,且与所述第一部件一起容纳所述干涉滤波器;
第三部件,覆盖所述开口部,且使光透过;以及
金属,覆盖所述第一部件,
所述受光部接收从所述干涉滤波器射出的光,
从所述第三部件观察所述开口部一侧时,在所述第一部件的所述第三部件一侧,所述金属不与所述第三部件重叠。
10.一种电子设备,其特征在于,具备:
光学装置和控制部,
所述光学装置包括:
干涉滤波器,具备彼此相对的一对反射膜;
第一部件,具有开口部;
第二部件,被配置为隔着所述干涉滤波器与所述第一部件相对,且与所述第一部件一起容纳所述干涉滤波器;
第三部件,覆盖所述开口部,且使光透过;以及
金属,覆盖所述第一部件,
所述控制部控制所述干涉滤波器,
从所述第三部件观察所述开口部一侧时,在所述第一部件的所述第三部件一侧,所述金属不与所述第三部件重叠。
11.一种光学壳体,其特征在于,包括:
第一部件,具有开口部;
第二部件,用于与所述第一部件一起容纳光学元件;
第三部件,覆盖所述开口部,且使光透过;以及
金属,覆盖所述第一部件,
从所述第三部件观察所述开口部一侧时,在所述第一部件的所述第三部件一侧,所述金属不与所述第三部件重叠。
12.一种光学壳体的制造方法,其特征在于,
所述光学壳体包括:
第一部件,具有开口部;
第二部件,用于与所述第一部件一起容纳光学元件;
第三部件,覆盖所述开口部,且使光透过;以及
金属,覆盖所述第一部件,
从所述第三部件观察所述开口部一侧时,在所述第一部件的所述第三部件一侧,所述金属不与所述第三部件重叠,
所述制造方法包括:
在所述第一部件的第二区域镀覆金属的工序;以及
将所述第三部件接合于所述第一部件的第一区域的工序,
从所述第三部件观察所述开口部一侧时,所述第一区域包括所述第三部件的外周缘与所述开口部的开口边缘之间的区域,
所述第二区域是所述第一区域以外的区域。
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