JP2007310172A - 光学フィルタ及び光検知器 - Google Patents

Abstract

【課題】 中空の円柱形状のパッケージであって一方の底面に円形状の窓穴が貫設されたパッケージに窓穴を閉塞するように収納された場合に、パッケージの外径に対する窓穴の径の比を大きくすることができる光学フィルタ並びに該光学フィルタを用いた光検知器を提供する。
【解決手段】 光学フィルタとしての赤外フィルタ１は、赤外光センサが実装されるステムとともに全体として中空の円筒形状のパッケージを構成する有底円筒形状のキャップ３２に収納されてその底面に貫設された円形状の窓穴３２ｃを閉塞する。赤外フィルタ１を、５個以上の角を有する正多角形の平板とした。５個以上の角を有する正多角形は、外接円の径に対する内接円の径の比が正方形よりも大きいから、赤外フィルタ１を正方形の平板とする場合に比べ、パッケージ３の外径に対する窓穴３２ｃの径の比を大きくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学フィルタ及び該光学フィルタを備える光検知器に関するものである。

従来から、赤外光を検知する光検知器である赤外光検知器が提供され、赤外光を放射する物体の温度を非接触で測定する用途などに用いられている（例えば、特許文献１参照）。

この種の赤外光検知器を図５〜図７に示す。この赤外光検知器は、受光した赤外光の光量に応じた電気信号を生成する（すなわち、受光した赤外光を電気信号に変換する）光センサとしてのサーモパイル２と、サーモパイル２が実装されたステム３１と、サーモパイル２を覆う形でステム３１に被着されてステム３１とともに不透明なパッケージ３を構成するキャップ３２とを備える。以下、上下方向は図６を基準とし、図５〜図７の赤外光検知器について詳しく説明する。

ステム３１は、厚さ方向を上下方向に向けた円板形状であって上面にサーモパイル２が実装された本体部３１ａと、本体部３１ａの下端部から径方向外向きに突設された鍔部３１ｂとを有する。また、ステム３１の本体部３１ａの上面には、サーモパイル２のほか、温度補償用のサーミスタ４が実装されている。さらに、ステム３１には、金属のような導電材料からなる実装用の複数本（図では４本）の端子ピン５が、それぞれ長さ方向を上下方向に向けて下端部を本体部３１ａの下方に突出させる形で保持されている。図６の例では、端子ピン５のうち３本のそれぞれ上端部がステム３１の上方に突出し、うち２本の上端部はそれぞれサーモパイル２に、残り１本の上端部はサーミスタ４に、それぞれワイヤボンディングにより電気的に接続されている。

赤外光用の光センサとしては、熱起電力効果を利用した上記のサーモパイル２に代えて、焦電効果を利用した焦電センサが用いられることもある。なお、上記各種の光センサ、サーミスタ４、並びに、サーミスタ４を用いた温度補償回路は、それぞれ周知技術で実現可能であるから、詳細な説明は省略する。

キャップ３２は、軸方向を上下方向に向けて下面が開口した有底円筒形状の本体部３２ａと、本体部３２ａの下端部から径方向外向きに突設された鍔部３２ｂとを有する。ステム３１とキャップ３２とは、ステム３１の本体部３１ａをキャップ３２の本体部３２ａに嵌合させ、互いの鍔部３１ｂ，３２ｂを重ねる形で互いに結合しており、パッケージ３は全体として中空の円柱形状となっている。

また、キャップ３２の本体部３２ａの底面（図５における上面）には本体部３２ａの底面と同心の円形状の窓穴３２ｃが上下に貫設されており、窓穴３２ｃは、キャップ３２の内底面に固着された光学フィルタとしての赤外フィルタ１により閉塞されている。

赤外フィルタ１は、例えば単結晶のシリコンからなる、いわゆる干渉フィルタであって、可視光を阻止するとともに赤外光を選択的に透過させる。すなわち、赤外光は、赤外フィルタ１を通じてサーモパイル２に入射する。
特開２０００−３４０８４８号公報

ここで、赤外フィルタ１は、図８に示すように、赤外フィルタ１の材料からなり赤外フィルタ１の厚さ寸法と同じ厚さ寸法の平板形状のウェハＷを格子状に切ることにより、１枚のウェハＷから複数枚が製造され、この結果、赤外フィルタ１は図９に示すように正方形の平板となっていた。図８において、ハッチング部は赤外フィルタ１となる部位を示す。

ここで、赤外フィルタ１はキャップ３２に収納されるから、キャップ３２の本体部３２ａの内径（以下、単に「キャップ３２の内径」という。）は赤外フィルタ１の厚さ方向から見た正方形の対角線の長さより大きくなければならない。また、窓穴３２ｃは赤外フィルタ１によって閉塞されなければならないから、窓穴３２ｃは赤外フィルタ１を厚さ方向から見た正方形の内接円よりも小さくなければならない。以上より、従来の赤外フィルタ１を用いた赤外光検知器では、キャップ３２の内径にキャップ３２の肉厚の２倍が加わったキャップ３２の外径（すなわち、パッケージ３の外径）に対する窓穴３２ｃの径の比が小さくなっていた。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、中空の円柱形状のパッケージであって一方の底面に円形状の窓穴が貫設されたパッケージに窓穴を閉塞するように収納された場合に、パッケージの外径に対する窓穴の径の比を大きくすることができる光学フィルタ並びに該光学フィルタを用いた光検知器を提供することにある。

請求項１の発明は、特定の波長域の光を選択的に透過させる材料からなり、５個以上の角を有する正多角形の平板であることを特徴とする。

この発明によれば、５個以上の角を有する正多角形は、外接円の径に対する内接円の径の比が正方形よりも大きいから、中空の円柱形状のパッケージであって一方の底面に円形状の窓穴が貫設されたパッケージに窓穴を閉塞するように収納された場合に、正方形の平板とする場合に比べ、パッケージの外径に対する窓穴の径の比を大きくすることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、角の個数は偶数であることを特徴とする。

この発明によれば、光学フィルタの材料からなるウェハから個々の光学フィルタを分離するという方法による製造時に、ある一辺を形成する切り目と同じ向きの切り目で、反対側の辺を形成することができるから、光学フィルタの角の個数の割に切り目の向きの変更回数を少なくすることができる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、正六角形の平板であることを特徴とする。

この発明によれば、光学フィルタの材料からなるウェハから個々の光学フィルタを分離するという方法による製造時に、平行な切り目の間隔を全ての向きについて等間隔とすることができるから、角の個数を８個以上とする場合に比べて製造が容易である。

請求項４の発明は、中空の円柱形状であって一方の底面に円形状の窓穴が貫設されたパッケージと、パッケージに収納されて窓穴を閉塞する請求項１〜３のいずれか記載の光学フィルタと、パッケージに収納され、光学フィルタを通じてパッケージ内に入射した光を受光し、受光した光を電気信号に変換する光センサとを備える。

本発明は、５個以上の角を有する正多角形の平板であり、５個以上の角を有する正多角形は、外接円の径に対する内接円の径の比が正方形よりも大きいから、中空の円柱形状のパッケージであって一方の底面に円形状の窓穴が貫設されたパッケージに窓穴を閉塞するように収納された場合に、正方形の平板とする場合に比べ、パッケージの外径に対する窓穴の径の比を大きくすることができる。

本実施形態の光学フィルタである赤外フィルタ１は、図１に示すように、正六角形平板であることを特徴とする。このような赤外フィルタ１は、図２に示すように、例えば単結晶シリコンのような赤外フィルタ１の材料からなる平板形状のウェハＷに、それぞれ６０°ずつ方向が異なる３通りの方向の切り目を入れて個々に切り離すダイシングにより製造することができる。なお、図２において、各ハッチング部はそれぞれ赤外フィルタ１となる部位を示す。

上記構成によれば、本実施形態の赤外フィルタ１の形状である正六角形の外接円の径（すなわち、キャップ３２の内径の最小値）に対する内接円の径（すなわち、窓穴３２ｃの径の最大値）の比の値（約０．８７）は、従来の赤外フィルタ１の形状である正方形の場合での値（約０．７１）よりも大きいから、赤外フィルタ１をキャップ３２に収納可能かつ赤外フィルタ１によって窓穴３２ｃを閉塞可能という条件を満たしつつ、パッケージ３の外径に対する窓穴３２ｃの径の比を大きくすることができる。

なお、赤外フィルタ１は、多角形状であれば本実施形態のような正六角形に限られず、例えば図３に示すような正八角形であってもよい。この場合、ウェハＷの切断は図４のようにそれぞれ方向が４５°ずつ異なる４通りの方向の切り目により行う。図４において、各ハッチング部はそれぞれ赤外フィルタ１となる部位を示す。この構成を採用すれば、外接円の径に対する内接円の径の比は、正八角形の場合（約０．９２）には正六角形の場合（約０．８７）よりもさらに大きいから、パッケージ３の外径に対する窓穴３２ｃの径の比をさらに大きくすることができる。但し、図２のように赤外フィルタ１を正六角形とした場合には、図３のように赤外フィルタ１を正八角形とした場合と違い、互いに平行な切り目が等間隔に並ぶから製造が比較的に容易であるという利点がある。また、赤外フィルタ１の角の個数は奇数としてもよいが、偶数とすれば、赤外フィルタ１の一辺を形成する切り目と同じ向きの切り目で反対側の辺を形成することができることにより、赤外フィルタ１の角の個数を奇数とする場合に比べて角の個数の割に製造時の切り目の向きの変更回数を減らすことができるから望ましい。

上記のような赤外フィルタ１が、従来例において図５〜図７を用いて説明したような光検知器としての赤外光検知器に用いることができることは言うまでもない。

本発明の実施形態が固着されたキャップを示す下面図である。 同上の製造方法を示す説明図である。 同上の別の形態が固着されたキャップを示す下面図である。 図３の形態の製造方法を示す説明図である。 赤外光検知器の一例を示す斜視図である。 同上を示す分解斜視図である。 同上の要部を示す断面図である。 従来の赤外フィルタの製造方法を示す説明図である。 同上が固着されたキャップを示す下面図である。

符号の説明

１ 赤外フィルタ
２ サーモパイル
３ パッケージ
３２ｃ 窓穴

Claims (4)

1. 特定の波長域の光を選択的に透過させる材料からなり、５個以上の角を有する正多角形の平板であることを特徴とする光学フィルタ。
2. 角の個数は偶数であることを特徴とする請求項１記載の光学フィルタ。
3. 正六角形の平板であることを特徴とする請求項２記載の光学フィルタ。
4. 中空の円柱形状であって一方の底面に円形状の窓穴が貫設されたパッケージと、パッケージに収納されて窓穴を閉塞する請求項１〜３のいずれか記載の光学フィルタと、パッケージに収納され、光学フィルタを通じてパッケージ内に入射した光を受光し、受光した光を電気信号に変換する光センサとを備えることを特徴とする光検知器。

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