JP7842811B2 - Filter device - Google Patents

Filter device

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JP7842811B2 JP2024093821A JP2024093821A JP7842811B2 JP 7842811 B2 JP7842811 B2 JP 7842811B2 JP 2024093821 A JP2024093821 A JP 2024093821A JP 2024093821 A JP2024093821 A JP 2024093821A JP 7842811 B2 JP7842811 B2 JP 7842811B2
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Description

本発明は、ファブリペロー干渉フィルタを備えるフィルタ装置に関する。 This invention relates to a filtering device equipped with a Fabry-Perot interference filter.

窓部が設けられたパッケージと、パッケージ内において、窓部から入射した光を透過させるファブリペロー干渉フィルタと、パッケージ内において、ファブリペロー干渉フィルタを透過した光を検出する光検出器と、を備える光検出装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A photodetector is known that comprises a package with a window, a Fabry-Perot interference filter that transmits light incident through the window, and a photodetector that detects the light transmitted through the Fabry-Perot interference filter (see, for example, Patent Document 1).

特開2016-211860号公報Japanese Patent Publication No. 2016-211860

上述したような光検出装置においては、ファブリペロー干渉フィルタを透過した光が光検出器によって効率良く検出されることが望ましい。特に、汎用的な光源を用いて、被測定物からの反射光を分析するような場合には、反射光の光量が小さくなり易いことから、光を効率良く検出することが重要となる。 In the photodetector described above, it is desirable that the light transmitted through the Fabry-Perot interference filter be efficiently detected by the photodetector. In particular, when analyzing reflected light from an object under measurement using a general-purpose light source, the amount of reflected light tends to be small, making efficient detection of the light crucial.

光を効率良く検出するために、受光領域の大きいフォトダイオード等の光検出器を用いることが考えられる。しかし、受光領域の大きい光検出器を用いると、光検出器から出力される信号においてノイズ成分が大きくなるおそれがある。 To efficiently detect light, it is conceivable to use photodetectors such as photodiodes with large light-receiving areas. However, using photodetectors with large light-receiving areas may increase the noise component in the signal output from the photodetector.

本発明は、高感度且つ高精度な検出が可能な光検出装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a light detection device capable of high sensitivity and high accuracy detection.

本発明の光検出装置は、光を入射させる窓部が設けられたパッケージと、パッケージ内に配置され、窓部から入射した光を透過させるファブリペロー干渉フィルタと、ファブリペロー干渉フィルタから離れた状態でパッケージ内に配置され、ファブリペロー干渉フィルタを透過した光を検出する光検出器と、を備え、ファブリペロー干渉フィルタは、窓部側の第1表面及び光検出器側の第2表面を有する基板と、第1表面に配置され、空隙を介して互いに対向し且つ互いの距離が可変とされた第1ミラー部及び第2ミラー部が設けられた第1層構造体と、第2表面側に一体的に設けられ、第1ミラー部及び第2ミラー部を透過した光を光検出器に集光するレンズ部と、を有する。 The present invention provides a photodetector comprising: a package with a window for injecting light; a Fabry-Perot interference filter disposed within the package and transmitting light incident through the window; and a photodetector disposed within the package, away from the Fabry-Perot interference filter, for detecting light transmitted through the Fabry-Perot interference filter. The Fabry-Perot interference filter comprises: a substrate having a first surface on the window side and a second surface on the photodetector side; a first layer structure disposed on the first surface, with a first mirror portion and a second mirror portion facing each other via an air gap and having a variable distance between them; and a lens portion integrally provided on the second surface side, for focusing light transmitted through the first mirror portion and the second mirror portion onto the photodetector.

上述した光検出装置では、ファブリペロー干渉フィルタが、第1ミラー部及び第2ミラー部を透過した光を光検出器に集光するレンズ部を有している。これにより、受光領域の小さい光検出器を用いたとしても、当該受光領域に、第1ミラー部及び第2ミラー部を透過した光を効率良く入射させることができる。つまり、受光領域の小さい光検出器を用いて、光検出器から出力される信号においてノイズ成分を小さくしつつ、ファブリペロー干渉フィルタを透過した光を効率良く検出することができる。ここで、光検出器の受光領域が小さくなると、光検出器に対するレンズ部の位置(特に、光軸に垂直な方向における位置)に高い精度が要求される。上述した光検出装置では、第1ミラー部及び第2ミラー部の後段にレンズ部が位置しているため、第1ミラー部及び第2ミラー部の前段にレンズ部が位置している場合に比べ、レンズ部と光検出器との距離が小さくなり、光検出器に対するレンズ部の位置に要求される精度が緩和される。また、レンズ部が、ファブリペロー干渉フィルタを構成する基板の第2表面側に一体的に設けられているため、レンズ部がファブリペロー干渉フィルタとは別体で支持部材(例えば、パッケージ内において、ファブリペロー干渉フィルタが光検出器から離れた状態でファブリペロー干渉フィルタを支持する支持部材)に取り付けられている場合に比べ、光検出器に対するレンズ部の位置にずれが生じ難い。以上により、上述した光検出装置によれば、高感度且つ高精度な検出が可能となる。 In the photodetector described above, the Fabry-Perot interference filter has a lens that focuses the light transmitted through the first and second mirrors onto the photodetector. This allows even a photodetector with a small light-receiving area to efficiently receive the light transmitted through the first and second mirrors into that area. In other words, by using a photodetector with a small light-receiving area, it is possible to efficiently detect the light transmitted through the Fabry-Perot interference filter while reducing the noise component in the signal output from the photodetector. However, when the light-receiving area of the photodetector becomes smaller, high precision is required in the position of the lens relative to the photodetector (especially in the direction perpendicular to the optical axis). In the photodetector described above, since the lens is located after the first and second mirrors, the distance between the lens and the photodetector is smaller compared to the case where the lens is located before the first and second mirrors, thus relaxing the precision required for the position of the lens relative to the photodetector. Furthermore, since the lens portion is integrally provided on the second surface side of the substrate constituting the Fabry-Perot interference filter, the positional displacement of the lens portion relative to the photodetector is less likely to occur compared to cases where the lens portion is attached separately to a support member (for example, a support member that supports the Fabry-Perot interference filter while it is separated from the photodetector within the package). Therefore, the above-described photodetector enables highly sensitive and accurate detection.

本発明の光検出装置では、レンズ部は、基板のうち第2表面側の部分に形成されていてもよい。この構成では、基板とレンズ部との間に界面が存在しないため、光学的なロスを抑制することができると共に、レンズ部の剥がれ等を防止することができる。また、半導体製造プロセスにおいて、レンズ部を高い位置精度で容易に形成することができる。 In the optical detection device of the present invention, the lens portion may be formed on the second surface side of the substrate. In this configuration, since there is no interface between the substrate and the lens portion, optical loss can be suppressed, and peeling of the lens portion can be prevented. Furthermore, the lens portion can be easily formed with high positional accuracy during the semiconductor manufacturing process.

本発明の光検出装置では、レンズ部は、第2表面に直接的又は間接的に設けられていてもよい。この構成によれば、レンズ部が基板の一部分に形成されている場合に比べ、ファブリペロー干渉フィルタの応力バランスを向上させることができる。また、レンズ部が採り得る形状(レンズ面の曲率等)の自由度を大きくすることができる。 In the light detection device of the present invention, the lens portion may be provided directly or indirectly on the second surface. This configuration improves the stress balance of the Fabry-Perot interference filter compared to the case where the lens portion is formed on a part of the substrate. Furthermore, it allows for greater freedom in the shape (such as the curvature of the lens surface) that the lens portion can adopt.

本発明の光検出装置では、ファブリペロー干渉フィルタは、第2表面に配置され、第1層構造体に対応するように構成された第2層構造体を更に有し、第2層構造体には、第1ミラー部及び第2ミラー部を透過した光が通過する開口が形成されており、レンズ部は、開口内に配置されていてもよい。この構成によれば、レンズ部が基板とは別体であったとしても、レンズ部の位置にずれが生じるのを抑制することができる。また、ファブリペロー干渉フィルタの厚さが大きくなるのを抑制しつつ、例えば、レンズ部が開口内に配置されている分だけレンズ部の厚さを大きくすることで、レンズ部の集光機能を向上させることができる。更に、レンズ部の全体を開口内に配置することで、レンズ部の破損及び汚染を防止することができる。 In the photodetector of the present invention, the Fabry-Perot interference filter further comprises a second layer structure arranged on the second surface and configured to correspond to the first layer structure. The second layer structure has an aperture through which light transmitted through the first and second mirror portions passes, and the lens portion may be positioned within the aperture. This configuration suppresses displacement of the lens portion even if it is separate from the substrate. Furthermore, while suppressing an increase in the thickness of the Fabry-Perot interference filter, the light-gathering function of the lens portion can be improved by increasing its thickness, for example, by the amount the lens portion is positioned within the aperture. Moreover, by positioning the entire lens portion within the aperture, damage and contamination of the lens portion can be prevented.

本発明の光検出装置では、ファブリペロー干渉フィルタは、第2表面に配置され、第1層構造体に対応するように構成された第2層構造体を更に有し、第2層構造体には、第1ミラー部及び第2ミラー部を透過した光が通過する開口が形成されており、レンズ部は、開口を塞ぐように第2層構造体に取り付けられていてもよい。この構成によれば、ファブリペロー干渉フィルタにおいて、基板の第1表面側と第2表面側との間の応力バランスを向上させることができる。また、レンズ部50が採り得る形状(レンズ面の曲率等)の自由度を大きくすることができる。 In the photodetector of the present invention, the Fabry-Perot interference filter further comprises a second layer structure disposed on the second surface and configured to correspond to the first layer structure. The second layer structure has an opening through which light transmitted through the first and second mirror portions passes, and the lens portion may be attached to the second layer structure so as to close the opening. This configuration improves the stress balance between the first and second surface sides of the substrate in the Fabry-Perot interference filter. Furthermore, it increases the degree of freedom in the shape (such as the curvature of the lens surface) that the lens portion 50 can take.

本発明の光検出装置では、光の入射方向から見た場合に、レンズ部の外縁は、窓部の外縁よりも内側に位置しており、光検出器の受光領域の外縁よりも外側に位置していてもよい。この構成によれば、第1ミラー部及び第2ミラー部を透過した光を光検出器の受光領域に効率良く入射させることができる。 In the light detection device of the present invention, when viewed from the direction of light incidence, the outer edge of the lens portion may be located inward from the outer edge of the window portion and outward from the outer edge of the light-receiving area of the photodetector. This configuration allows light transmitted through the first mirror portion and the second mirror portion to be efficiently incident onto the light-receiving area of the photodetector.

本発明によれば、高感度且つ高精度な検出が可能な光検出装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light detection device capable of high sensitivity and high accuracy detection.

第1実施形態の光検出装置の断面図である。This is a cross-sectional view of the photodetector according to the first embodiment. 図1に示される光検出装置の平面図である。Figure 1 is a plan view of the light detection device shown. 図1に示される光検出装置のファブリペロー干渉フィルタの平面図である。Figure 1 is a plan view of the Fabry-Perot interference filter of the photodetector shown. 図3に示されるIV-IV線に沿ってのファブリペロー干渉フィルタの断面図である。Figure 3 is a cross-sectional view of a Fabry-Perot interference filter along the IV-IV line. 図4に示されるファブリペロー干渉フィルタの変形例の断面図である。Figure 4 is a cross-sectional view of a modified Fabry-Perot interference filter. 第2実施形態の光検出装置の断面図である。This is a cross-sectional view of the light detection device according to the second embodiment. 図6に示される光検出装置のファブリペロー干渉フィルタの断面図である。Figure 6 is a cross-sectional view of the Fabry-Perot interference filter of the photodetector shown. 図7に示されるファブリペロー干渉フィルタの変形例の断面図である。Figure 7 is a cross-sectional view of a modified Fabry-Perot interference filter. 第3実施形態の光検出装置の断面図である。This is a cross-sectional view of the photodetector according to the third embodiment. 図9に示される光検出装置のファブリペロー干渉フィルタの断面図である。Figure 9 is a cross-sectional view of the Fabry-Perot interference filter of the photodetector shown. 図10に示されるファブリペロー干渉フィルタの変形例の断面図である。Figure 10 is a cross-sectional view of a modified Fabry-Perot interference filter. 図10に示されるファブリペロー干渉フィルタの変形例の断面図である。Figure 10 is a cross-sectional view of a modified Fabry-Perot interference filter. 図10に示されるファブリペロー干渉フィルタの変形例の断面図である。Figure 10 is a cross-sectional view of a modified Fabry-Perot interference filter. 図10に示されるファブリペロー干渉フィルタの変形例の断面図である。Figure 10 is a cross-sectional view of a modified Fabry-Perot interference filter. 図10に示されるファブリペロー干渉フィルタの変形例の断面図である。Figure 10 is a cross-sectional view of a modified Fabry-Perot interference filter. ファブリペロー干渉フィルタの参考例の断面図である。This is a cross-sectional view of a reference example of a Fabry-Perot interference filter.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する部分を省略する。
[第1実施形態]
[光検出装置の構成]
Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and duplicate parts are omitted.
[First Embodiment]
[Configuration of the light detection device]

図1に示されるように、光検出装置1Aは、パッケージ2を備えている。パッケージ2は、ステム3と、キャップ4と、を有するCANパッケージである。キャップ4は、側壁5及び天壁6によって一体的に構成されている。天壁6は、ラインLに平行な方向においてステム3と対向している。ステム3及びキャップ4は、例えば金属からなり、互いに気密に接合されている。 As shown in Figure 1, the photodetector 1A comprises a package 2. Package 2 is a CAN package having a stem 3 and a cap 4. The cap 4 is integrally formed by side walls 5 and a top wall 6. The top wall 6 faces the stem 3 in a direction parallel to line L. The stem 3 and cap 4 are made of, for example, metal and are hermetically joined to each other.

ステム3の内面3aには、配線基板7が例えば接着剤によって固定されている。配線基板7の基板材料としては、例えば、シリコン、セラミック、石英、ガラス、プラスチック等を用いることができる。配線基板7には、光検出器8、及びサーミスタ等の温度補償用素子(図示省略)が実装されている。光検出器8は、パッケージ2内においてラインL上に配置されている。より具体的には、光検出器8は、その受光領域の中心線がラインLに一致するようにパッケージ2内に配置されている。光検出器8は、例えば、InGaAs等が用いられた量子型センサ、サーモパイル又はボロメータ等が用いられた熱型センサ等の赤外線検出器である。紫外、可視、近赤外の各波長域の光を検出する場合には、光検出器8として、例えば、シリコンフォトダイオード等を用いることができる。なお、光検出器8の受光領域は、1つの受光部によって構成されていてもよいし、或いは、複数の受光部によって構成されていてもよい。複数の受光部によって構成された受光領域を有する光検出器8は、例えば、フォトダイオードアレイ、CCDイメージセンサ、CMOSイメージセンサ等である。また、複数の光検出器8が配線基板7に実装されていてもよい。その場合、複数の光検出器8の受光部の集合を受光領域と捉えることができる。 A wiring board 7 is fixed to the inner surface 3a of the stem 3, for example, by adhesive. The substrate material of the wiring board 7 can be, for example, silicon, ceramic, quartz, glass, or plastic. A photodetector 8 and a temperature compensation element such as a thermistor (not shown) are mounted on the wiring board 7. The photodetector 8 is arranged on a line L within the package 2. More specifically, the photodetector 8 is arranged within the package 2 such that the center line of its light-receiving area coincides with line L. The photodetector 8 is an infrared detector such as a quantum sensor using InGaAs, a thermopile, or a bolometer. When detecting light in the ultraviolet, visible, and near-infrared wavelength ranges, a silicon photodiode can be used as the photodetector 8. The light-receiving area of the photodetector 8 may consist of one light-receiving section or multiple light-receiving sections. The photodetector 8, which has a light-receiving area composed of multiple light-receiving units, can be, for example, a photodiode array, a CCD image sensor, or a CMOS image sensor. Alternatively, multiple photodetectors 8 may be mounted on a wiring board 7. In that case, the collection of light-receiving units of the multiple photodetectors 8 can be considered as the light-receiving area.

配線基板7上には、複数のスペーサ(支持部)9が例えば接着剤によって固定されている。複数のスペーサ9は、光検出器8及び温度補償用素子を挟むように或いは囲むように、パッケージ2内に配置されている。各スペーサ9の材料としては、例えば、シリコン、セラミック、石英、ガラス、プラスチック等を用いることができる。複数のスペーサ9上には、ファブリペロー干渉フィルタ10Aが例えば接着剤によって固定されている。ファブリペロー干渉フィルタ10Aは、パッケージ2内においてラインL上に配置されている。より具体的には、ファブリペロー干渉フィルタ10Aは、その光透過領域10aの中心線がラインLに一致するようにパッケージ2内に配置されている。スペーサ9は、ファブリペロー干渉フィルタ10Aが光検出器8から離れた状態で(すなわち、ファブリペロー干渉フィルタ10Aと光検出器8との間に空間が形成された状態で)ファブリペロー干渉フィルタ10Aを支持している。つまり、ファブリペロー干渉フィルタ10Aと光検出器8とは、互いに離れた状態でパッケージ2内に配置されている。なお、スペーサ9は、配線基板7と一体的に構成されていてもよい。また、ファブリペロー干渉フィルタ10Aは、複数のスペーサ9によってではなく、1つのスペーサ9によって支持されていてもよい。また、スペーサ9は、ファブリペロー干渉フィルタ10Aと一体的に構成されていてもよい。 Multiple spacers (supports) 9 are fixed to the wiring board 7, for example, by adhesive. The multiple spacers 9 are arranged within the package 2 so as to sandwich or surround the photodetector 8 and the temperature compensation element. As the material for each spacer 9, for example, silicon, ceramic, quartz, glass, plastic, etc., can be used. The Fabry-Perot interference filter 10A is fixed to the multiple spacers 9, for example, by adhesive. The Fabry-Perot interference filter 10A is arranged on a line L within the package 2. More specifically, the Fabry-Perot interference filter 10A is arranged within the package 2 such that the center line of its light-transmitting region 10a coincides with line L. The spacers 9 support the Fabry-Perot interference filter 10A in a state where it is separated from the photodetector 8 (i.e., a space is formed between the Fabry-Perot interference filter 10A and the photodetector 8). In other words, the Fabry-Perot interference filter 10A and the photodetector 8 are arranged within the package 2 in a state where they are separated from each other. Furthermore, the spacer 9 may be integrally formed with the wiring board 7. Also, the Fabry-Perot interference filter 10A may be supported by a single spacer 9, rather than multiple spacers 9. Additionally, the spacer 9 may be integrally formed with the Fabry-Perot interference filter 10A.

ステム3には、複数のリードピン11が固定されている。より具体的には、各リードピン11は、ステム3との間の電気的な絶縁性及び気密性が維持された状態で、ステム3を貫通している。各リードピン11には、配線基板7に設けられた電極パッド、光検出器8の端子、温度補償用素子の端子、及びファブリペロー干渉フィルタ10Aの端子のそれぞれが、ワイヤ12によって電気的に接続されている。これにより、光検出器8、温度補償用素子、及びファブリペロー干渉フィルタ10Aのそれぞれに対する電気信号の入出力等が可能である。 Multiple lead pins 11 are fixed to the stem 3. More specifically, each lead pin 11 penetrates the stem 3 while maintaining electrical insulation and airtightness between it and the stem 3. Each lead pin 11 is electrically connected by wires 12 to the electrode pads on the wiring board 7, the terminals of the photodetector 8, the terminals of the temperature compensation element, and the terminals of the Fabry-Perot interference filter 10A. This allows for the input and output of electrical signals to the photodetector 8, the temperature compensation element, and the Fabry-Perot interference filter 10A, respectively.

パッケージ2には、開口2aが形成されている。より具体的には、開口2aは、その中心線がラインLに一致するようにキャップ4の天壁6に形成されている。天壁6の内面6aには、開口2aを塞ぐように光透過部材13が配置されている。光透過部材13は、開口2a内及び側壁5の内面5aに至っており、開口2aを気密に封止している。光透過部材13は、少なくとも光検出装置1Aの測定波長範囲の光を透過させる。光透過部材13の光入射面13aは、開口2aにおいて天壁6の外面と略面一となっている。このような光透過部材13は、開口2aを下側にした状態でキャップ4の内側にガラスペレットを配置し、そのガラスペレットを溶融させることで、形成される。つまり、光透過部材13は、融着ガラスからなる。パッケージ2では、光透過部材13のうち開口2a内に位置する部分が、外部からパッケージ2内に光を入射させる窓部15として機能する。なお、例えば、ガラス、石英、シリコン、ゲルマニウム、プラスチック等からなる板状の光透過部材13が、開口2aを塞ぐように天壁6の内面6aに気密に接合されていてもよい。その場合、開口2a内の領域が窓部15として機能する。つまり、光透過部材13の有無にかかわらず、開口2a内の領域が窓部15として機能する。 Package 2 has an opening 2a. More specifically, the opening 2a is formed in the top wall 6 of the cap 4 such that its centerline coincides with line L. A light-transmitting member 13 is positioned on the inner surface 6a of the top wall 6 so as to close the opening 2a. The light-transmitting member 13 extends into the opening 2a and to the inner surface 5a of the side wall 5, hermetically sealing the opening 2a. The light-transmitting member 13 transmits light within the measurement wavelength range of the light detection device 1A. The light incident surface 13a of the light-transmitting member 13 is substantially flush with the outer surface of the top wall 6 at the opening 2a. Such a light-transmitting member 13 is formed by placing glass pellets inside the cap 4 with the opening 2a facing downwards and melting the glass pellets. In other words, the light-transmitting member 13 is made of fused glass. In package 2, the portion of the light-transmitting member 13 located inside the opening 2a functions as a window 15 that allows light to enter package 2 from the outside. Furthermore, a plate-shaped light-transmitting member 13 made of, for example, glass, quartz, silicon, germanium, or plastic may be airtightly bonded to the inner surface 6a of the top wall 6 so as to close the opening 2a. In that case, the area within the opening 2a functions as a window 15. In other words, the area within the opening 2a functions as a window 15 regardless of the presence or absence of the light-transmitting member 13.

光透過部材13の光出射面13b(ラインLに平行な方向において光入射面13aと対向する面)には、板状のバンドパスフィルタ14が例えば接着剤によって固定されている。バンドパスフィルタ14は、光検出装置1Aの測定波長範囲の光を選択的に透過させる。バンドパスフィルタ14は、例えば、TiO、Ta等の高屈折材料と、SiO、MgF等の低屈折材料との組合せからなる誘電体多層膜を有する。なお、バンドパスフィルタ14は、例えば蒸着等によって光透過部材13の光出射面13bに形成されていてもよい。 A plate-shaped bandpass filter 14 is fixed to the light-emitting surface 13b of the light-transmitting member 13 (the surface facing the light-incident surface 13a in a direction parallel to the line L) by means of an adhesive, for example. The bandpass filter 14 selectively transmits light within the measurement wavelength range of the photodetector 1A. The bandpass filter 14 has a dielectric multilayer film made of a combination of a high refractive index material such as TiO2 or Ta2O5 and a low refractive index material such as SiO2 or MgF2 . The bandpass filter 14 may also be formed on the light-emitting surface 13b of the light-transmitting member 13 by means of vapor deposition, for example.

ラインLに平行な方向(窓部15に対する光の入射方向)から見た場合における各部の位置関係及び大小関係は、次のとおりである。図2に示されるように、窓部15の中心線(すなわち、開口2aの中心線)、光透過部材13の中心線、バンドパスフィルタ14の中心線、ファブリペロー干渉フィルタ10Aの光透過領域10aの中心線、及び光検出器8の受光領域8aの中心線は、ラインLに一致している。窓部15の外縁、光透過部材13の外縁、光透過領域10aの外縁、及び受光領域8aの外縁は、例えば円形状である。バンドパスフィルタ14の外縁、ファブリペロー干渉フィルタ10Aの外縁、及び光検出器8の外縁は、例えば矩形状である。 The positional and relative sizes of each part when viewed from a direction parallel to line L (the direction of light incidence to the window portion 15) are as follows. As shown in Figure 2, the centerline of the window portion 15 (i.e., the centerline of the aperture 2a), the centerline of the light-transmitting member 13, the centerline of the bandpass filter 14, the centerline of the light-transmitting region 10a of the Fabry-Perot interference filter 10A, and the centerline of the light-receiving region 8a of the photodetector 8 coincide with line L. The outer edges of the window portion 15, the light-transmitting member 13, the light-transmitting region 10a, and the light-receiving region 8a are, for example, circular in shape. The outer edges of the bandpass filter 14, the Fabry-Perot interference filter 10A, and the photodetector 8 are, for example, rectangular in shape.

窓部15の外縁(すなわち、開口2aの内縁)は、光透過部材13の外縁、バンドパスフィルタ14の外縁、及びファブリペロー干渉フィルタ10Aの外縁よりも内側に位置しており、光透過領域10aの外縁、及び受光領域8aの外縁よりも外側に位置している。受光領域8aの外縁は、光透過領域10aの外縁よりも内側に位置している。バンドパスフィルタ14の外縁は、光透過部材13の外縁よりも内側に位置しており、ファブリペロー干渉フィルタ10Aの外縁よりも外側に位置している。なお、「所定の方向から見た場合に一の外縁が他の外縁よりも内側に位置している」とは、「所定の方向から見た場合に他の外縁が一の外縁を囲んでいる」、「所定の方向から見た場合に他の外縁が一の外縁を含んでいる」との意味である。また、「所定の方向から見た場合に一の外縁が他の外縁よりも外側に位置している」とは、「所定の方向から見た場合に一の外縁が他の外縁を囲んでいる」、「所定の方向から見た場合に一の外縁が他の外縁を含んでいる」との意味である。 The outer edge of the window portion 15 (i.e., the inner edge of the opening 2a) is located inside the outer edge of the light-transmitting member 13, the outer edge of the bandpass filter 14, and the outer edge of the Fabry-Perot interference filter 10A, and outside the outer edge of the light-transmitting region 10a and the outer edge of the light-receiving region 8a. The outer edge of the light-receiving region 8a is located inside the outer edge of the light-transmitting region 10a. The outer edge of the bandpass filter 14 is located inside the outer edge of the light-transmitting member 13 and outside the outer edge of the Fabry-Perot interference filter 10A. Note that "when viewed from a predetermined direction, one outer edge is located inside the other outer edges" means "when viewed from a predetermined direction, the other outer edges surround one outer edge" and "when viewed from a predetermined direction, the other outer edges include one outer edge." Furthermore, "when viewed from a given direction, one outer edge is located outside the other outer edges" means "when viewed from a given direction, one outer edge surrounds the other outer edges" or "when viewed from a given direction, one outer edge includes the other outer edges."

以上のように構成された光検出装置1Aにおいては、外部から、窓部15、光透過部材13及びバンドパスフィルタ14を介して、ファブリペロー干渉フィルタ10Aの光透過領域10aに光が入射すると、所定の波長を有する光が選択的に透過させられる。ファブリペロー干渉フィルタ10Aの光透過領域10aを透過した光は、光検出器8の受光領域8aに入射して、光検出器8によって検出される。
[ファブリペロー干渉フィルタの構成]
In the light detection device 1A configured as described above, when light is incident from the outside through the window 15, the light-transmitting member 13, and the bandpass filter 14 onto the light-transmitting region 10a of the Fabry-Perot interference filter 10A, light having a predetermined wavelength is selectively transmitted. The light that has passed through the light-transmitting region 10a of the Fabry-Perot interference filter 10A is incident onto the light-receiving region 8a of the photodetector 8 and detected by the photodetector 8.
[Configuration of a Fabry-Perot interference filter]

図3及び図4に示されるように、ファブリペロー干渉フィルタ10Aでは、第1ミラー部と第2ミラー部との距離に応じた光を透過させる光透過領域10aがラインL上に設けられている。光透過領域10aは、例えば円柱状の領域である。光透過領域10aにおいては、第1ミラー部と第2ミラー部との距離が極めて精度良く制御される。つまり、光透過領域10aは、ファブリペロー干渉フィルタ10Aのうち、所定の波長を有する光を選択的に透過させるために第1ミラー部と第2ミラー部との距離を所定の距離に制御することが可能な領域であって、第1ミラー部と第2ミラー部との距離に応じた所定の波長を有する光が透過可能な領域である。 As shown in Figures 3 and 4, the Fabry-Perot interference filter 10A has a light-transmitting region 10a on the line L that transmits light corresponding to the distance between the first mirror and the second mirror. The light-transmitting region 10a is, for example, a cylindrical region. Within the light-transmitting region 10a, the distance between the first mirror and the second mirror is controlled with extremely high precision. In other words, the light-transmitting region 10a is a region within the Fabry-Perot interference filter 10A where the distance between the first mirror and the second mirror can be controlled to a predetermined distance in order to selectively transmit light having a predetermined wavelength, and is a region through which light having a predetermined wavelength corresponding to the distance between the first mirror and the second mirror can be transmitted.

ファブリペロー干渉フィルタ10Aは、矩形板状の基板21を備えている。基板21は、ラインLに平行な方向において互いに対向する第1表面21a及び第2表面21bを有している。第1表面21aは、窓部15側(すなわち、光入射側)の表面である。第2表面21bは、光検出器8側(すなわち、光出射側)の表面である。第1表面21aには、第1層構造体30が配置されている。第2表面21bには、第2層構造体40が配置されている。 The Fabry-Perot interference filter 10A comprises a rectangular plate-shaped substrate 21. The substrate 21 has a first surface 21a and a second surface 21b that face each other in a direction parallel to the line L. The first surface 21a is the surface on the window portion 15 side (i.e., the light incident side). The second surface 21b is the surface on the photodetector 8 side (i.e., the light emission side). A first layer structure 30 is arranged on the first surface 21a. A second layer structure 40 is arranged on the second surface 21b.

第1層構造体30は、第1反射防止層31、第1積層体32、第1中間層33及び第2積層体34がこの順で第1表面21aに積層されることで、構成されている。第1積層体32と第2積層体34との間には、枠状の第1中間層33によって空隙(エアギャップ)Sが形成されている。基板21は、例えば、シリコン、石英、ガラス等からなる。基板21がシリコンからなる場合には、第1反射防止層31及び第1中間層33は、例えば、酸化シリコンからなる。第1中間層33の厚さは、例えば、数十nm~数十μmである。 The first layer structure 30 is constructed by laminating a first anti-reflective layer 31, a first laminate 32, a first intermediate layer 33, and a second laminate 34 on the first surface 21a in this order. An air gap S is formed between the first laminate 32 and the second laminate 34 by the frame-shaped first intermediate layer 33. The substrate 21 is made of, for example, silicon, quartz, glass, etc. If the substrate 21 is made of silicon, the first anti-reflective layer 31 and the first intermediate layer 33 are made of, for example, silicon oxide. The thickness of the first intermediate layer 33 is, for example, several tens of nanometers to several tens of micrometers.

第1積層体32のうち光透過領域10aに対応する部分は、第1ミラー部35として機能する。第1積層体32は、複数のポリシリコン層と複数の窒化シリコン層とが一層ずつ交互に積層されることで、構成されている。第1ミラー部35を構成するポリシリコン層及び窒化シリコン層のそれぞれの光学厚さは、中心透過波長の1/4の整数倍であることが好ましい。なお、第1ミラー部35は、第1反射防止層31を介することなく、第1表面21aに直接的に配置されていてもよい。 The portion of the first laminate 32 corresponding to the light-transmitting region 10a functions as the first mirror portion 35. The first laminate 32 is constructed by alternately stacking multiple polysilicon layers and multiple silicon nitride layers one layer at a time. Preferably, the optical thickness of each polysilicon layer and silicon nitride layer constituting the first mirror portion 35 is an integer multiple of 1/4 of the central transmission wavelength. The first mirror portion 35 may be directly disposed on the first surface 21a without the first anti-reflective layer 31.

第2積層体34のうち光透過領域10aに対応する部分は、第2ミラー部36として機能する。第2ミラー部36は、ラインLに平行な方向において、空隙Sを介して第1ミラー部35と対向している。第2積層体34は、複数のポリシリコン層と複数の窒化シリコン層とが一層ずつ交互に積層されることで、構成されている。第2ミラー部36を構成するポリシリコン層及び窒化シリコン層のそれぞれの光学厚さは、中心透過波長の1/4の整数倍であることが好ましい。 The portion of the second laminate 34 corresponding to the light-transmitting region 10a functions as the second mirror portion 36. The second mirror portion 36 faces the first mirror portion 35 via an air gap S in a direction parallel to the line L. The second laminate 34 is constructed by alternately stacking multiple polysilicon layers and multiple silicon nitride layers one layer at a time. Preferably, the optical thickness of each polysilicon layer and silicon nitride layer constituting the second mirror portion 36 is an integer multiple of 1/4 of the central transmission wavelength.

第1積層体32及び第2積層体34では、窒化シリコン層の代わりに酸化シリコン層が配置されていてもよい。また、第1積層体32及び第2積層体34を構成する各層の材料としては、上述した材料の他に、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、フッ化マグネシウム、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、シリコン、ゲルマニウム、硫化亜鉛等を用いることができる。 In the first laminate 32 and the second laminate 34, a silicon oxide layer may be placed instead of a silicon nitride layer. Furthermore, in addition to the materials mentioned above, titanium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, magnesium fluoride, aluminum oxide, calcium fluoride, silicon, germanium, zinc sulfide, and the like can be used as materials for each layer constituting the first laminate 32 and the second laminate 34.

第2積層体34において空隙Sに対応する部分には、第2積層体34における第1中間層33とは反対側の表面34aから空隙Sに至る複数の貫通孔34bが形成されている。複数の貫通孔34bは、第2ミラー部36の機能に実質的に影響を与えない程度に形成されている。複数の貫通孔34bは、エッチングによって第1中間層33の一部を除去して空隙Sを形成するために用いられたものである。 In the second laminate 34, multiple through-holes 34b are formed in the portion corresponding to the void S, extending from the surface 34a opposite to the first intermediate layer 33 to the void S. These multiple through-holes 34b are formed to such an extent that they do not substantially affect the function of the second mirror portion 36. The multiple through-holes 34b were used to remove a portion of the first intermediate layer 33 by etching, thereby forming the void S.

第1ミラー部35には、光透過領域10aを囲むように第1電極22が形成されている。第1ミラー部35には、光透過領域10aを含むように第2電極23が形成されている。第1電極22及び第2電極23は、第1積層体32のうち空隙Sに最も近いポリシリコン層に不純物をドープして低抵抗化することで、形成されている。第2ミラー部36には、第3電極24が形成されている。第3電極24は、ラインLに平行な方向において、空隙Sを介して第1電極22及び第2電極23と対向している。第3電極24は、第2積層体34のうち空隙Sに最も近いポリシリコン層に不純物をドープして低抵抗化することで、形成されている。なお、第2電極23の大きさは、光透過領域10aの全体を含む大きさであることが好ましいが、光透過領域10aの大きさと略同一であってもよい。 A first electrode 22 is formed on the first mirror portion 35 so as to surround the light-transmitting region 10a. A second electrode 23 is formed on the first mirror portion 35 so as to include the light-transmitting region 10a. The first electrode 22 and the second electrode 23 are formed by doping the polysilicon layer closest to the void S in the first laminate 32 with impurities to reduce its resistance. A third electrode 24 is formed on the second mirror portion 36. The third electrode 24 faces the first electrode 22 and the second electrode 23 across the void S in a direction parallel to the line L. The third electrode 24 is formed by doping the polysilicon layer closest to the void S in the second laminate 34 with impurities to reduce its resistance. The size of the second electrode 23 is preferably such that it includes the entire light-transmitting region 10a, but it may be approximately the same size as the light-transmitting region 10a.

第1層構造体30には、一対の第1端子25及び一対の第2端子26が設けられている。一対の第1端子25は、光透過領域10aを挟んで互いに対向している。各第1端子25は、第2積層体34の表面34aから第1積層体32に至る貫通孔内に配置されている。各第1端子25は、配線22aを介して第1電極22と電気的に接続されている。一対の第2端子26は、一対の第1端子25が互いに対向する方向に垂直な方向において、光透過領域10aを挟んで互いに対向している。各第2端子26は、第2積層体34の表面34aから第1中間層33の内部に至る貫通孔内に配置されている。各第2端子26は、配線23aを介して第2電極23と電気的に接続されていると共に、配線24aを介して第3電極24と電気的に接続されている。 The first layer structure 30 is provided with a pair of first terminals 25 and a pair of second terminals 26. The pair of first terminals 25 face each other across a light-transmitting region 10a. Each first terminal 25 is located within a through-hole extending from the surface 34a of the second laminate 34 to the first laminate 32. Each first terminal 25 is electrically connected to the first electrode 22 via wiring 22a. The pair of second terminals 26 face each other across the light-transmitting region 10a in a direction perpendicular to the direction in which the pair of first terminals 25 face each other. Each second terminal 26 is located within a through-hole extending from the surface 34a of the second laminate 34 to the interior of the first intermediate layer 33. Each second terminal 26 is electrically connected to the second electrode 23 via wiring 23a and to the third electrode 24 via wiring 24a.

第1積層体32における第1中間層33側の表面32aには、トレンチ27,28が設けられている。トレンチ27は、配線23aにおける第2端子26との接続部分を囲むように環状に延在している。トレンチ27は、第1電極22と配線23aとを電気的に絶縁している。トレンチ28は、第1電極22の内縁に沿って環状に延在している。トレンチ28は、第1電極22と第1電極22の内側の領域(すなわち、第2電極23が存在する領域)とを電気的に絶縁している。第2積層体34の表面34aには、トレンチ29が設けられている。トレンチ29は、第1端子25を囲むように環状に延在している。トレンチ29は、第1端子25と第3電極24とを電気的に絶縁している。各トレンチ27,28,29内の領域は、絶縁材料であっても、空隙であってもよい。 Trenches 27 and 28 are provided on the surface 32a of the first laminate 32 on the side of the first intermediate layer 33. Trench 27 extends in an annular shape to surround the connection portion between the wiring 23a and the second terminal 26. Trench 27 electrically insulates the first electrode 22 from the wiring 23a. Trench 28 extends in an annular shape along the inner edge of the first electrode 22. Trench 28 electrically insulates the first electrode 22 from the region inside the first electrode 22 (i.e., the region where the second electrode 23 exists). Trench 29 is provided on the surface 34a of the second laminate 34. Trench 29 extends in an annular shape to surround the first terminal 25. Trench 29 electrically insulates the first terminal 25 from the third electrode 24. The regions within each of the trenches 27, 28, and 29 may be made of insulating material or may be voids.

第2層構造体40は、第2反射防止層41、第3積層体42、第2中間層43及び第4積層体44がこの順で第2表面21bに積層されることで、構成されている。第2反射防止層41、第3積層体42、第2中間層43及び第4積層体44は、それぞれ、第1反射防止層31、第1積層体32、第1中間層33及び第2積層体34と同様の構成を有している。このように、第2層構造体40は、基板21を基準として第1層構造体30と対称の積層構造を有している。つまり、第2層構造体40は、第1層構造体30と対応するように構成されている。第2層構造体40は、基板21の反り等を抑制する機能を有している。 The second layer structure 40 is constructed by laminating the second anti-reflective layer 41, the third laminate 42, the second intermediate layer 43, and the fourth laminate 44 on the second surface 21b in this order. The second anti-reflective layer 41, the third laminate 42, the second intermediate layer 43, and the fourth laminate 44 each have the same configuration as the first anti-reflective layer 31, the first laminate 32, the first intermediate layer 33, and the second laminate 34, respectively. Thus, the second layer structure 40 has a laminated structure symmetrical to the first layer structure 30 with respect to the substrate 21. In other words, the second layer structure 40 is configured to correspond to the first layer structure 30. The second layer structure 40 has the function of suppressing warping of the substrate 21.

第3積層体42、第2中間層43及び第4積層体44には、光透過領域10aを含むように開口40aが形成されている。開口40aの中心線は、ラインLに一致している。開口40aは、例えば円柱状の領域であり、光透過領域10aと略同一の径を有している。開口40aは、光出射側に開口しており、開口40aの底面は、第2反射防止層41に至っている。開口40aは、第1ミラー部35及び第2ミラー部36を透過した光を通過させる。 The third laminate 42, the second intermediate layer 43, and the fourth laminate 44 have openings 40a formed to include the light-transmitting region 10a. The center line of the opening 40a coincides with line L. The opening 40a is, for example, a cylindrical region and has approximately the same diameter as the light-transmitting region 10a. The opening 40a opens on the light-emitting side, and the bottom surface of the opening 40a extends to the second anti-reflective layer 41. The opening 40a allows light transmitted through the first mirror portion 35 and the second mirror portion 36 to pass through.

第4積層体44の光出射側の表面には、遮光層45が形成されている。遮光層45は、例えばアルミニウム等からなる。遮光層45の表面及び開口40aの内面には、保護層46が形成されている。保護層46は、例えば酸化アルミニウムからなる。なお、保護層46の厚さを1~100nm(好ましくは、30nm程度)にすることで、保護層46による光学的な影響を無視することができる。 A light-shielding layer 45 is formed on the light-emitting surface of the fourth laminate 44. The light-shielding layer 45 is made of, for example, aluminum. A protective layer 46 is formed on the surface of the light-shielding layer 45 and on the inner surface of the opening 40a. The protective layer 46 is made of, for example, aluminum oxide. By setting the thickness of the protective layer 46 to 1 to 100 nm (preferably about 30 nm), the optical influence of the protective layer 46 can be ignored.

基板21の第2表面21b側には、レンズ部50が一体的に設けられている。レンズ部50は、基板21のうち第2表面21b側の部分に形成されている。レンズ部50の光出射面50aは、第2表面21bの一部によって構成されている。レンズ部50の中心線(すなわち、光出射面50aの中心線)は、ラインLに一致している。ラインLに平行な方向から見た場合に、レンズ部50の外縁は、パッケージ2の窓部15の外縁よりも内側に位置しており、光検出器8の受光領域8aの外縁よりも外側に位置している(図2参照)。ここでは、レンズ部50は、光透過領域10aと略同一の径を有している。光出射面50aは、開口40aの底面において第2反射防止層41及び保護層46に覆われている。レンズ部50は、第1ミラー部35及び第2ミラー部36を透過した光を光検出器8の受光領域8aに集光する。 A lens portion 50 is integrally provided on the second surface 21b side of the substrate 21. The lens portion 50 is formed on the portion of the substrate 21 on the second surface 21b side. The light-emitting surface 50a of the lens portion 50 is formed by a part of the second surface 21b. The center line of the lens portion 50 (i.e., the center line of the light-emitting surface 50a) coincides with line L. When viewed from a direction parallel to line L, the outer edge of the lens portion 50 is located inside the outer edge of the window portion 15 of the package 2 and outside the outer edge of the light-receiving area 8a of the photodetector 8 (see Figure 2). Here, the lens portion 50 has approximately the same diameter as the light-transmitting area 10a. The light-emitting surface 50a is covered by a second anti-reflective layer 41 and a protective layer 46 at the bottom surface of the opening 40a. The lens portion 50 focuses the light transmitted through the first mirror portion 35 and the second mirror portion 36 onto the light-receiving area 8a of the photodetector 8.

レンズ部50は、フレネルレンズとして構成されている。一例として、レンズ部50の直径は750μm程度であり、基板21がシリコンからなる場合には、レンズ部50の屈折率は3.5である。また、フレネルレンズの円の本数は3~60本であり、凹凸の高さは1~25μmであり、円と円との間隔は5~150μmである。このようなレンズ部50は、3Dマスク等を利用して基板21の第2表面21bにレジストをパターニングし、エッチバックすることで、形成される。 The lens portion 50 is configured as a Fresnel lens. For example, the diameter of the lens portion 50 is approximately 750 μm, and when the substrate 21 is made of silicon, the refractive index of the lens portion 50 is 3.5. Furthermore, the number of circles in the Fresnel lens is 3 to 60, the height of the irregularities is 1 to 25 μm, and the spacing between circles is 5 to 150 μm. Such a lens portion 50 is formed by patterning a resist onto the second surface 21b of the substrate 21 using a 3D mask or the like, and then performing etch-back.

なお、図5に示されるように、レンズ部50は、光出射側に凸の光出射面50aを有する凸レンズとして構成されていてもよい。一例として、レンズ部50の直径は750μm程度であり、基板21がシリコンからなる場合には、レンズ部50の屈折率は3.5である。また、光出射側に凸の光出射面50aの高さは60~80μmである。このようなレンズ部50は、3Dマスク等を利用して基板21の第2表面21bにレジストをパターニングし、エッチバックすることで、形成される。 As shown in Figure 5, the lens portion 50 may be configured as a convex lens having a light-emitting surface 50a that is convex on the light-emitting side. For example, the diameter of the lens portion 50 is approximately 750 μm, and when the substrate 21 is made of silicon, the refractive index of the lens portion 50 is 3.5. Furthermore, the height of the light-emitting surface 50a, which is convex on the light-emitting side, is 60 to 80 μm. Such a lens portion 50 is formed by patterning a resist on the second surface 21b of the substrate 21 using a 3D mask or the like, and then performing etch-back.

以上のように構成されたファブリペロー干渉フィルタ10Aにおいては、一対の第1端子25及び一対の第2端子26を介して第1電極22と第3電極24との間に電圧が印加されると、当該電圧に応じた静電気力が第1電極22と第3電極24との間に発生する。当該静電気力によって、第2ミラー部36が、基板21に固定された第1ミラー部35側に引き付けられ、第1ミラー部35と第2ミラー部36との距離が調整される。このように、ファブリペロー干渉フィルタ10Aでは、第1ミラー部35と第2ミラー部36との距離が可変とされている。 In the Fabry-Perot interference filter 10A configured as described above, when a voltage is applied between the first electrode 22 and the third electrode 24 via the pair of first terminals 25 and the pair of second terminals 26, an electrostatic force corresponding to the voltage is generated between the first electrode 22 and the third electrode 24. This electrostatic force attracts the second mirror portion 36 towards the first mirror portion 35 fixed to the substrate 21, thereby adjusting the distance between the first mirror portion 35 and the second mirror portion 36. Thus, in the Fabry-Perot interference filter 10A, the distance between the first mirror portion 35 and the second mirror portion 36 is variable.

ファブリペロー干渉フィルタ10Aを透過する光の波長は、光透過領域10aにおける第1ミラー部35と第2ミラー部36との距離に依存する。したがって、第1電極22と第3電極24との間に印加する電圧を調整することで、透過する光の波長を適宜選択することができる。このとき、第2電極23は、第3電極24と同電位である。したがって、第2電極23は、光透過領域10aにおいて第1ミラー部35及び第2ミラー部36を平坦に保つための補償電極として機能する。 The wavelength of light transmitted through the Fabry-Perot interference filter 10A depends on the distance between the first mirror portion 35 and the second mirror portion 36 in the light transmission region 10a. Therefore, by adjusting the voltage applied between the first electrode 22 and the third electrode 24, the wavelength of transmitted light can be appropriately selected. At this time, the second electrode 23 is at the same potential as the third electrode 24. Therefore, the second electrode 23 functions as a compensating electrode to maintain the flatness of the first mirror portion 35 and the second mirror portion 36 in the light transmission region 10a.

光検出装置1Aでは、例えば、ファブリペロー干渉フィルタ10Aに印加する電圧を変化させながら(すなわち、ファブリペロー干渉フィルタ10Aにおいて第1ミラー部35と第2ミラー部36との距離を変化させながら)、ファブリペロー干渉フィルタ10Aの光透過領域10aを透過した光を光検出器8において検出することで、分光スペクトルを得ることができる。このとき、ファブリペロー干渉フィルタ10Aでは、第1ミラー部35及び第2ミラー部36を透過した光が、レンズ部50によって光検出器8の受光領域8aに集光される。 In the photodetector 1A, for example, by changing the voltage applied to the Fabry-Perot interference filter 10A (i.e., changing the distance between the first mirror section 35 and the second mirror section 36 in the Fabry-Perot interference filter 10A), the light transmitted through the light-transmitting region 10a of the Fabry-Perot interference filter 10A is detected by the photodetector 8, thereby obtaining a spectral spectrum. At this time, in the Fabry-Perot interference filter 10A, the light transmitted through the first mirror section 35 and the second mirror section 36 is focused by the lens section 50 onto the light-receiving region 8a of the photodetector 8.

なお、ファブリペロー干渉フィルタ10Aでは、光透過領域10a(上述したように、ファブリペロー干渉フィルタ10Aのうち、所定の波長を有する光を選択的に透過させるために第1ミラー部35と第2ミラー部36との距離を所定の距離に制御することが可能な領域であって、第1ミラー部35と第2ミラー部36との距離に応じた所定の波長を有する光が透過可能な領域)を、ラインLに平行な方向から見た場合に第1電極22の内側の領域(すなわち、補償電極として機能する第2電極23が存在する領域)に対応する領域と捉えることもできるし、或いは、ラインLに平行な方向から見た場合に開口40aに対応する領域と捉えることもできる。
[作用及び効果]
In the Fabry-Perot interference filter 10A, the light transmission region 10a (as described above, the region of the Fabry-Perot interference filter 10A in which the distance between the first mirror portion 35 and the second mirror portion 36 can be controlled to a predetermined distance in order to selectively transmit light having a predetermined wavelength, and the region in which light having a predetermined wavelength corresponding to the distance between the first mirror portion 35 and the second mirror portion 36 can be transmitted) can be considered as the region inside the first electrode 22 (i.e., the region in which the second electrode 23, which functions as a compensating electrode, exists) when viewed from a direction parallel to the line L, or it can be considered as the region corresponding to the aperture 40a when viewed from a direction parallel to the line L.
[Mechanism of Action and Effects]

光検出装置1Aでは、ファブリペロー干渉フィルタ10Aが、第1ミラー部35及び第2ミラー部36を透過した光を光検出器8に集光するレンズ部50を有している。これにより、受光領域8aの小さい光検出器8を用いたとしても、当該受光領域8aに、第1ミラー部35及び第2ミラー部36を透過した光を効率良く入射させることができる。つまり、受光領域8aの小さい光検出器8を用いて、光検出器8から出力される信号においてノイズ成分を小さくしつつ、ファブリペロー干渉フィルタ10Aを透過した光を効率良く検出することができる。ここで、光検出器8の受光領域8aが小さくなると、光検出器8に対するレンズ部50の位置(特に、光軸に垂直な方向における位置)に高い精度が要求される。光検出装置1Aでは、第1ミラー部35及び第2ミラー部36の後段にレンズ部50が位置しているため、第1ミラー部35及び第2ミラー部36の前段にレンズ部50が位置している場合に比べ、レンズ部50と光検出器8との距離が小さくなり、光検出器8に対するレンズ部50の位置に要求される精度が緩和される。また、レンズ部50が、ファブリペロー干渉フィルタ10Aを構成する基板21の第2表面21b側に一体的に設けられているため、レンズ部50がファブリペロー干渉フィルタ10Aとは別体でスペーサ9に取り付けられている場合に比べ、光検出器8に対するレンズ部50の位置にずれが生じ難い。以上により、光検出装置1Aによれば、高感度且つ高精度な検出が可能となる。 In the photodetector 1A, the Fabry-Perot interference filter 10A has a lens portion 50 that focuses the light transmitted through the first mirror portion 35 and the second mirror portion 36 onto the photodetector 8. This allows even a photodetector 8 with a small light-receiving area 8a to efficiently receive the light transmitted through the first mirror portion 35 and the second mirror portion 36 into the light-receiving area 8a. In other words, by using a photodetector 8 with a small light-receiving area 8a, it is possible to efficiently detect the light transmitted through the Fabry-Perot interference filter 10A while reducing the noise component in the signal output from the photodetector 8. Here, when the light-receiving area 8a of the photodetector 8 is small, high precision is required in the position of the lens portion 50 relative to the photodetector 8 (especially in the direction perpendicular to the optical axis). In the photodetector 1A, since the lens section 50 is located downstream of the first mirror section 35 and the second mirror section 36, the distance between the lens section 50 and the photodetector 8 is reduced compared to the case where the lens section 50 is located upstream of the first mirror section 35 and the second mirror section 36. This reduces the required precision for the position of the lens section 50 relative to the photodetector 8. Furthermore, since the lens section 50 is integrally provided on the second surface 21b side of the substrate 21 constituting the Fabry-Perot interference filter 10A, the position of the lens section 50 relative to the photodetector 8 is less likely to shift compared to the case where the lens section 50 is attached to the spacer 9 separately from the Fabry-Perot interference filter 10A. Therefore, the photodetector 1A enables highly sensitive and accurate detection.

一例として、ファブリペロー干渉フィルタ10Aの光透過領域10aの径が750μmであり、光検出器8の受光領域8aの径が100μmである場合について、説明する。この場合、ファブリペロー干渉フィルタ10Aにレンズ部50が設けられていないと、ファブリペロー干渉フィルタ10Aの光透過領域10aを透過した光のうち、100μmの径の範囲しか、光検出器8の受光領域8aに入射しない。つまり、ファブリペロー干渉フィルタ10Aの光透過領域10aを透過した光の一部しか利用することができない。 As an example, let's consider a case where the diameter of the light-transmitting region 10a of the Fabry-Perot interference filter 10A is 750 μm, and the diameter of the light-receiving region 8a of the photodetector 8 is 100 μm. In this case, if the Fabry-Perot interference filter 10A is not provided with a lens portion 50, only the light with a diameter of 100 μm will enter the light-receiving region 8a of the photodetector 8 from the light-transmitting region 10a of the Fabry-Perot interference filter 10A. In other words, only a portion of the light that passes through the light-transmitting region 10a of the Fabry-Perot interference filter 10A can be utilized.

これに対し、ファブリペロー干渉フィルタ10Aにレンズ部50が設けられていると、ファブリペロー干渉フィルタ10Aの光透過領域10aを透過した光の略全てが光検出器8の受光領域8aに入射する。つまり、ファブリペロー干渉フィルタ10Aの光透過領域10aを透過した光の略全てを利用することができる。特に、汎用的な光源を用いて、被測定物からの反射光を分析するような場合には、反射光の光量が小さくなり易いことから、このように光を効率良く検出することは極めて重要である。 In contrast, when the Fabry-Perot interference filter 10A is equipped with a lens 50, almost all of the light transmitted through the light-transmitting region 10a of the Fabry-Perot interference filter 10A enters the light-receiving region 8a of the photodetector 8. In other words, almost all of the light transmitted through the light-transmitting region 10a of the Fabry-Perot interference filter 10A can be utilized. This is particularly important when analyzing reflected light from an object being measured using a general-purpose light source, as the amount of reflected light tends to be small. Therefore, efficiently detecting light in this manner is extremely important.

ただし、光検出器8の受光領域8aの径が100μmであると、レンズ部50によって集光される光の集光位置に±50μm以下の精度が必要となり、すなわち、光検出器8の受光領域8aに対するレンズ部50の位置にも同様の精度が必要となる。ファブリペロー干渉フィルタ10Aでは、基板21の第2表面21b側にレンズ部50が一体的に設けられることで、そのような精度の実現が可能となっている。 However, if the diameter of the light-receiving area 8a of the photodetector 8 is 100 μm, then the focusing position of the light collected by the lens portion 50 requires an accuracy of ±50 μm or less. In other words, the position of the lens portion 50 relative to the light-receiving area 8a of the photodetector 8 also requires similar accuracy. In the Fabry-Perot interference filter 10A, such accuracy can be achieved by integrally providing the lens portion 50 on the second surface 21b side of the substrate 21.

なお、パッケージ2の窓部15にレンズ機能を持たせることで、光検出装置1Aにおいて高感度な検出を実現することも可能である。しかし、窓部15の径は、ステム3に対するキャップ4の実装精度を考慮すると、例えば1500μmというように、ファブリペロー干渉フィルタ10Aの光透過領域10aの径よりも十分に大きい必要がある。また、光検出器8の受光領域8aに対する窓部15の位置に±50μm程度の精度が必要となる。そのため、ステム3に対するキャップ4の実装においてアクティブアライメントを実施しないと、光検出器8の受光領域8aに光が入射しないおそれがある。このように、レンズ部が大型化し、アクティブアライメントが必要になることから、窓部15がレンズ機能を有する構成は、基板21の第2表面21b側にレンズ部50が一体的に設けられた構成に比べ、コスト的なメリットが小さい。 Furthermore, by providing a lens function to the window portion 15 of package 2, it is possible to achieve high-sensitivity detection in the photodetector 1A. However, considering the mounting accuracy of the cap 4 on the stem 3, the diameter of the window portion 15 needs to be sufficiently larger than the diameter of the light transmission area 10a of the Fabry-Perot interference filter 10A, for example, 1500 μm. Also, an accuracy of approximately ±50 μm is required for the position of the window portion 15 relative to the light-receiving area 8a of the photodetector 8. Therefore, if active alignment is not performed during the mounting of the cap 4 on the stem 3, there is a risk that light will not enter the light-receiving area 8a of the photodetector 8. Thus, because the lens portion becomes larger and active alignment is required, the configuration in which the window portion 15 has a lens function offers less cost advantage compared to the configuration in which the lens portion 50 is integrally provided on the second surface 21b side of the substrate 21.

また、光検出装置1Aでは、レンズ部50が、ファブリペロー干渉フィルタ10Aを構成する基板21の第2表面21b側に一体的に設けられているため、ファブリペロー干渉フィルタ10Aを実装する際に光検出器8に対するアライメントのみを考慮すればよい。したがって、レンズ部50をファブリペロー干渉フィルタ10Aとは別体でスペーサ9に取り付ける場合に比べ、アセンブリを著しく容易にすることができる。また、半導体製造プロセスにおいて、ファブリペロー干渉フィルタ10Aをウェハレベルで製造するような場合には、レンズ部50もウェハレベルで基板21の第2表面21b側に一体的に設けることが可能となるため、小型で且つ位置精度が高いレンズ部50を有するファブリペロー干渉フィルタ10Aを容易に製造することができる。 Furthermore, in the photodetector 1A, since the lens portion 50 is integrally provided on the second surface 21b side of the substrate 21 constituting the Fabry-Perot interference filter 10A, only alignment with respect to the photodetector 8 needs to be considered when mounting the Fabry-Perot interference filter 10A. Therefore, assembly can be significantly simplified compared to the case where the lens portion 50 is attached to the spacer 9 separately from the Fabry-Perot interference filter 10A. Also, in semiconductor manufacturing processes where the Fabry-Perot interference filter 10A is manufactured at the wafer level, the lens portion 50 can also be integrally provided on the second surface 21b side of the substrate 21 at the wafer level. This allows for the easy manufacture of a Fabry-Perot interference filter 10A with a compact lens portion 50 that offers high positional accuracy.

また、光検出装置1Aでは、レンズ部50が、基板21のうち第2表面21b側の部分に形成されている。この構成では、基板21とレンズ部50との間に界面が存在しないため、光学的なロスを抑制することができると共に、レンズ部50の剥がれ等を防止することができる。また、半導体製造プロセスにおいて、レンズ部50を高い位置精度で容易に形成することができる。また、基板21がシリコンからなる場合には、レンズ部50の屈折率が3.5となる。このように、レンズ部50を高屈折率材料によって形成することができるため、光検出器8とファブリペロー干渉フィルタ10Aとの距離を短くして、光検出装置1Aの小型化を図ることが可能となる。更に、レンズ部50の光出射面50aが開口40aの底面に位置しているため、光出射面50aの破損及び汚染を防止することができる。 Furthermore, in the photodetector 1A, the lens portion 50 is formed on the second surface 21b side of the substrate 21. In this configuration, since there is no interface between the substrate 21 and the lens portion 50, optical loss can be suppressed, and peeling of the lens portion 50 can be prevented. Also, the lens portion 50 can be easily formed with high positional accuracy during the semiconductor manufacturing process. Furthermore, when the substrate 21 is made of silicon, the refractive index of the lens portion 50 becomes 3.5. Because the lens portion 50 can be formed from a high refractive index material in this way, the distance between the photodetector 8 and the Fabry-Perot interference filter 10A can be shortened, making it possible to miniaturize the photodetector 1A. Moreover, since the light-emitting surface 50a of the lens portion 50 is located at the bottom surface of the aperture 40a, damage and contamination of the light-emitting surface 50a can be prevented.

また、光検出装置1Aでは、光の入射方向から見た場合に、レンズ部50の外縁が、窓部15の外縁よりも内側に位置しており、光検出器8の受光領域8aの外縁よりも外側に位置している。この構成により、第1ミラー部35及び第2ミラー部36を透過した光を光検出器8の受光領域8aに効率良く入射させることができる。例えば、光検出器8の受光領域8a上にレンズが一体的に設けられた構成では、このような効果を得ることは困難である。ファブリペロー干渉フィルタ10Aの光透過領域10aと同等か或いはそれ以上の大きさを有するレンズ部50をファブリペロー干渉フィルタ10A側に一体的に設けることで、ファブリペロー干渉フィルタ10Aを透過した光の検出効率を最大化することができる。
[第2実施形態]
Furthermore, in the light detection device 1A, when viewed from the direction of light incidence, the outer edge of the lens portion 50 is located inward from the outer edge of the window portion 15 and outward from the outer edge of the light-receiving area 8a of the photodetector 8. This configuration allows light transmitted through the first mirror portion 35 and the second mirror portion 36 to be efficiently incident onto the light-receiving area 8a of the photodetector 8. For example, it is difficult to obtain such an effect in a configuration in which the lens is integrally provided on the light-receiving area 8a of the photodetector 8. By integrally providing the lens portion 50, which has a size equal to or greater than the light-transmitting area 10a of the Fabry-Perot interference filter 10A, on the Fabry-Perot interference filter 10A side, the detection efficiency of light transmitted through the Fabry-Perot interference filter 10A can be maximized.
[Second Embodiment]

図6に示されるように、光検出装置1Bは、ファブリペロー干渉フィルタ10Bの構成において、上述した光検出装置1Aと主に相違している。図7に示されるように、ファブリペロー干渉フィルタ10Bでは、レンズ部50が基板21とは別体で構成されている。レンズ部50は、光出射側に凸の光出射面50a、及び平坦な光入射面50bを有している。レンズ部50の光入射面50bは、開口40aを塞いだ状態で、保護層46における光検出器8側の表面に例えば接着剤によって固定されている。つまり、レンズ部50は、開口40aを塞ぐように第2層構造体40に取り付けられている。なお、レンズ部50を第2層構造体40に取り付けるための接着剤に光学樹脂を用いて、当該光学樹脂を開口40a内に満たしてもよい。 As shown in Figure 6, the photodetector 1B differs primarily from the photodetector 1A described above in the configuration of the Fabry-Perot interference filter 10B. As shown in Figure 7, in the Fabry-Perot interference filter 10B, the lens portion 50 is constructed separately from the substrate 21. The lens portion 50 has a light-emitting surface 50a that is convex towards the light-emitting side, and a flat light-incident surface 50b. The light-incident surface 50b of the lens portion 50 is fixed to the surface of the protective layer 46 on the photodetector 8 side, for example, by adhesive, while closing the opening 40a. In other words, the lens portion 50 is attached to the second layer structure 40 so as to close the opening 40a. Alternatively, an optical resin may be used as the adhesive for attaching the lens portion 50 to the second layer structure 40, and this optical resin may be filled into the opening 40a.

レンズ部50の中心線は、ラインLに一致している。ラインLに平行な方向から見た場合に、レンズ部50の外縁は、パッケージ2の窓部15の外縁よりも内側に位置しており、光検出器8の受光領域8aの外縁よりも外側に位置している。ここでは、レンズ部50は、光透過領域10aよりも大きい径を有している。一例として、レンズ部50の直径は1000μm程度であり、レンズ部50がシリコンからなる場合には、レンズ部50の屈折率は3.5である。また、光出射側に凸の光出射面50aの高さは50~400μmである。 The center line of the lens portion 50 coincides with line L. When viewed from a direction parallel to line L, the outer edge of the lens portion 50 is located inside the outer edge of the window portion 15 of the package 2, and outside the outer edge of the light-receiving area 8a of the photodetector 8. Here, the lens portion 50 has a diameter larger than the light-transmitting area 10a. For example, the diameter of the lens portion 50 is approximately 1000 μm, and if the lens portion 50 is made of silicon, its refractive index is 3.5. Furthermore, the height of the light-emitting surface 50a, which is convex towards the light-emitting side, is 50 to 400 μm.

なお、図8に示されるように、レンズ部50は、フレネルレンズとして構成されていてもよい。一例として、レンズ部50の直径は1000μm程度であり、レンズ部50の基板の厚さは200μmであり、レンズ部50がシリコンからなる場合には、レンズ部50の屈折率は3.5である。また、フレネルレンズの円の本数は10本以上であり、凹凸の高さは40μm以下であり、円と円との間隔は50μm以下である。 Furthermore, as shown in Figure 8, the lens portion 50 may be configured as a Fresnel lens. For example, the diameter of the lens portion 50 is approximately 1000 μm, the thickness of the substrate of the lens portion 50 is 200 μm, and if the lens portion 50 is made of silicon, the refractive index of the lens portion 50 is 3.5. Also, the number of circles in the Fresnel lens is 10 or more, the height of the irregularities is 40 μm or less, and the spacing between circles is 50 μm or less.

以上のように構成された光検出装置1Bでも、基板21の第2表面21b側にレンズ部50が一体的に設けられているので、上述した光検出装置1Aと同様に、高感度且つ高精度な検出が可能となる。 In the light detection device 1B configured as described above, the lens portion 50 is integrally provided on the second surface 21b side of the substrate 21. Therefore, similar to the light detection device 1A described above, high-sensitivity and high-precision detection is possible.

また、光検出装置1Bでは、レンズ部50が、開口40aを塞ぐように第2層構造体40に取り付けられている。この構成により、ファブリペロー干渉フィルタ10Bにおいて、基板21の第1表面21a側と第2表面21b側との間の応力バランスを向上させることができる。また、レンズ部50が採り得る形状(光出射面50a等のレンズ面の曲率等)の自由度を大きくすることができる。なお、レンズ部50によって開口40aが完全に塞がれず、開口40aの内部と外部とが連通するように構成されていてもよい。その場合、開口40a内の空気の膨張及び収縮による応力の発生を抑制することができる。 Furthermore, in the light detection device 1B, the lens portion 50 is attached to the second layer structure 40 so as to close the opening 40a. This configuration improves the stress balance between the first surface 21a and the second surface 21b of the substrate 21 in the Fabry-Perot interference filter 10B. It also increases the degree of freedom in the shape that the lens portion 50 can take (such as the curvature of the lens surface, including the light-emitting surface 50a). Note that the lens portion 50 may not completely close the opening 40a, and the inside and outside of the opening 40a may be in communication. In that case, the generation of stress due to the expansion and contraction of air inside the opening 40a can be suppressed.

また、光検出装置1Bでは、レンズ部50が複数のスペーサ9の間に位置し(図6参照)、ファブリペロー干渉フィルタ10Bの重心が低くなるため、ファブリペロー干渉フィルタ10Bの安定性を向上させることができる。 Furthermore, in the light detection device 1B, the lens section 50 is positioned between multiple spacers 9 (see Figure 6), which lowers the center of gravity of the Fabry-Perot interference filter 10B, thereby improving the stability of the Fabry-Perot interference filter 10B.

また、レンズ部50を第2層構造体40に取り付ける際に、開口40aをアライメントの基準とすることができるので、レンズ部50を精度良く且つ容易に実装することができる。 Furthermore, when attaching the lens portion 50 to the second layer structure 40, the opening 40a can be used as the alignment reference, allowing the lens portion 50 to be mounted accurately and easily.

また、半導体製造プロセスにおいて、ファブリペロー干渉フィルタ10Bをウェハレベルで製造するような場合には、レンズ部50もウェハレベルで実装することで、小型で且つ位置精度が高いレンズ部50を有するファブリペロー干渉フィルタ10Bを容易に製造することができる。
[第3実施形態]
Furthermore, in semiconductor manufacturing processes, if the Fabry-Perot interference filter 10B is manufactured at the wafer level, the lens portion 50 can also be mounted at the wafer level, making it easy to manufacture a Fabry-Perot interference filter 10B having a small lens portion 50 with high positional accuracy.
[Third Embodiment]

図9に示されるように、光検出装置1Cは、ファブリペロー干渉フィルタ10Cの構成において、上述した光検出装置1Aと主に相違している。図10に示されるように、ファブリペロー干渉フィルタ10Cでは、レンズ部50が基板21とは別体で構成されている。レンズ部50は、開口40a内に配置されており、保護層46上に設けられている。つまり、レンズ部50は、第2反射防止層41及び保護層46を介して基板21の第2表面21bに間接的に設けられている。なお、レンズ部50は、第2反射防止層41及び保護層46を介することなく基板21の第2表面21bに直接的に設けられていてもよい。 As shown in Figure 9, the photodetector 1C differs primarily from the photodetector 1A described above in the configuration of the Fabry-Perot interference filter 10C. As shown in Figure 10, in the Fabry-Perot interference filter 10C, the lens portion 50 is configured separately from the substrate 21. The lens portion 50 is positioned within the opening 40a and is provided on the protective layer 46. In other words, the lens portion 50 is indirectly provided on the second surface 21b of the substrate 21 via the second anti-reflective layer 41 and the protective layer 46. Alternatively, the lens portion 50 may be directly provided on the second surface 21b of the substrate 21 without the second anti-reflective layer 41 and the protective layer 46.

レンズ部50は、フレネルレンズとして構成されている。一例として、レンズ部50の直径は750μm程度である。また、フレネルレンズの円の本数は10~50本であり、凹凸の高さは5~40μmであり、円と円との間隔は5~50μmである。このようなレンズ部50は、3Dマスクを利用してレジスト(樹脂)をパターニングする方法、型を利用した方法等によって、形成される。 The lens portion 50 is configured as a Fresnel lens. For example, the diameter of the lens portion 50 is approximately 750 μm. The number of circles in the Fresnel lens is 10 to 50, the height of the irregularities is 5 to 40 μm, and the spacing between circles is 5 to 50 μm. Such a lens portion 50 is formed by methods such as patterning a resist (resin) using a 3D mask, or by using a mold.

なお、図11に示されるように、レンズ部50は、光出射側に凸の光出射面50aを有する凸レンズとして構成されていてもよい。一例として、レンズ部50の直径は750μm程度である。また、光出射側に凸の光出射面50aの高さは100~400μmである。このようなレンズ部50は、3Dマスクを利用してレジスト(樹脂)をパターニングする方法、通常のマスクを利用してレジスト(樹脂)をパターニングし、キュアする方法、型を利用した方法等によって、形成される。 As shown in Figure 11, the lens portion 50 may be configured as a convex lens having a light-emitting surface 50a that is convex on the light-emitting side. For example, the diameter of the lens portion 50 is approximately 750 μm. The height of the light-emitting surface 50a, which is convex on the light-emitting side, is 100 to 400 μm. Such a lens portion 50 can be formed by methods such as patterning the resist (resin) using a 3D mask, patterning and curing the resist (resin) using a conventional mask, or using a mold.

また、図12及び図13に示されるように、基板21とは別体で構成されたレンズ部50が、開口40a内に例えば接着剤によって固定されていてもよい。この場合にも、レンズ部50は、第2反射防止層41及び保護層46を介して基板21の第2表面21bに間接的に設けられていてもよいし、或いは、第2反射防止層41及び保護層46を介することなく基板21の第2表面21bに直接的に設けられていてもよい。 Furthermore, as shown in Figures 12 and 13, the lens portion 50, which is constructed separately from the substrate 21, may be fixed within the opening 40a, for example, by adhesive. In this case as well, the lens portion 50 may be indirectly provided on the second surface 21b of the substrate 21 via the second anti-reflective layer 41 and the protective layer 46, or it may be directly provided on the second surface 21b of the substrate 21 without the second anti-reflective layer 41 and the protective layer 46.

図12に示されるように、レンズ部50がフレネルレンズとして構成されている場合、一例として、レンズ部50の直径は750μm程度であり、レンズ部50の基板の厚さは200μmであり、レンズ部50がシリコンからなる場合には、レンズ部50の屈折率は3.5である。また、フレネルレンズの円の本数は5本以上であり、凹凸の高さは30μm以下であり、円と円との間隔は80μm以下である。 As shown in Figure 12, when the lens portion 50 is configured as a Fresnel lens, for example, the diameter of the lens portion 50 is approximately 750 μm, the thickness of the substrate of the lens portion 50 is 200 μm, and if the lens portion 50 is made of silicon, the refractive index of the lens portion 50 is 3.5. Furthermore, the number of circles in the Fresnel lens is five or more, the height of the irregularities is 30 μm or less, and the spacing between circles is 80 μm or less.

図13に示されるように、レンズ部50が凸レンズとして構成されている場合、一例として、レンズ部50の直径は750μm程度であり、レンズ部50がシリコンからなる場合には、レンズ部50の屈折率は3.5である。また、光出射側に凸の光出射面50aの高さは50~400μmである。 As shown in Figure 13, when the lens portion 50 is configured as a convex lens, for example, the diameter of the lens portion 50 is approximately 750 μm, and when the lens portion 50 is made of silicon, the refractive index of the lens portion 50 is 3.5. Furthermore, the height of the light-emitting surface 50a, which is convex towards the light-emitting side, is 50 to 400 μm.

以上のように構成された光検出装置1Cでも、基板21の第2表面21b側にレンズ部50が一体的に設けられているので、上述した光検出装置1Aと同様に、高感度且つ高精度な検出が可能となる。 In the light detection device 1C configured as described above, the lens portion 50 is integrally provided on the second surface 21b side of the substrate 21. Therefore, similar to the light detection device 1A described above, high-sensitivity and high-precision detection is possible.

また、光検出装置1Cでは、レンズ部50が、基板21の第2表面21bに直接的又は間接的に設けられている。この構成により、レンズ部50が基板21の一部分に形成されている場合に比べ、ファブリペロー干渉フィルタ10Cの応力バランスを向上させることができる。また、レンズ部50が採り得る形状(光出射面50a等のレンズ面の曲率等)の自由度を大きくすることができる。 Furthermore, in the light detection device 1C, the lens portion 50 is provided directly or indirectly on the second surface 21b of the substrate 21. This configuration improves the stress balance of the Fabry-Perot interference filter 10C compared to the case where the lens portion 50 is formed on a portion of the substrate 21. It also allows for greater freedom in the shape of the lens portion 50 (such as the curvature of the lens surface, including the light emission surface 50a).

また、光検出装置1Cでは、レンズ部50が、開口40a内に配置されている。この構成により、レンズ部50が基板21とは別体であったとしても、レンズ部50の位置にずれが生じるのを抑制することができる。また、ファブリペロー干渉フィルタ10Cの厚さが大きくなるのを抑制しつつ、例えば、レンズ部50が開口40a内に配置されている分だけレンズ部50の厚さを大きくすることで、レンズ部50の集光機能を向上させることができる。更に、レンズ部50の全体を開口40a内に配置することで、レンズ部50の破損及び汚染を防止することができる。 Furthermore, in the light detection device 1C, the lens portion 50 is positioned within the aperture 40a. This configuration suppresses misalignment of the lens portion 50, even if it is separate from the substrate 21. Additionally, while suppressing an increase in the thickness of the Fabry-Perot interference filter 10C, the light-gathering function of the lens portion 50 can be improved by increasing its thickness, for example, by the amount by which it is positioned within the aperture 40a. Moreover, by positioning the entire lens portion 50 within the aperture 40a, damage and contamination of the lens portion 50 can be prevented.

また、レンズ部50を基板21の第2表面21bに取り付ける場合には、開口40aに収めるように開口40aをアライメントの基準とすることができるので、レンズ部50を精度良く且つ容易に実装することができる。 Furthermore, when attaching the lens portion 50 to the second surface 21b of the substrate 21, the opening 40a can be used as the alignment reference so that the lens portion 50 fits within the opening 40a, allowing for accurate and easy mounting.

また、半導体製造プロセスにおいて、ファブリペロー干渉フィルタ10Cをウェハレベルで製造するような場合には、レンズ部50もウェハレベルで実装することで、小型で且つ位置精度が高いレンズ部50を有するファブリペロー干渉フィルタ10Cを容易に製造することができる。 Furthermore, in semiconductor manufacturing processes, when the Fabry-Perot interference filter 10C is manufactured at the wafer level, the lens portion 50 can also be mounted at the wafer level, making it easy to manufacture a Fabry-Perot interference filter 10C with a compact lens portion 50 that has high positional accuracy.

なお、図14及び図15に示されるように、基板21の第2表面21bに第2層構造体40が構成されていなくてもよい。この場合にも、レンズ部50が基板21の一部分に形成されている場合に比べ、ファブリペロー干渉フィルタ10Cの応力バランスを向上させることができる。また、レンズ部50が採り得る形状(光出射面50a等のレンズ面の曲率等)の自由度を大きくすることができる。 Furthermore, as shown in Figures 14 and 15, the second layer structure 40 does not necessarily have to be formed on the second surface 21b of the substrate 21. Even in this case, the stress balance of the Fabry-Perot interference filter 10C can be improved compared to the case where the lens portion 50 is formed on a part of the substrate 21. Additionally, the degree of freedom in the shape that the lens portion 50 can take (such as the curvature of the lens surface, including the light-emitting surface 50a) can be greatly increased.

図14に示されるように、レンズ部50が凸レンズとして構成されている場合、一例として、レンズ部50の直径は1000μm程度であり、レンズ部50がシリコンからなる場合には、レンズ部50の屈折率は3.5である。また、光出射側に凸の光出射面50aの高さは50~400μmである。なお、基板21の第2表面21b側に、レンズ部50を囲むように遮光層45が形成されていてもよい。 As shown in Figure 14, when the lens portion 50 is configured as a convex lens, for example, the diameter of the lens portion 50 is approximately 1000 μm, and when the lens portion 50 is made of silicon, the refractive index of the lens portion 50 is 3.5. Furthermore, the height of the light-emitting surface 50a, which is convex towards the light-emitting side, is 50 to 400 μm. Note that a light-shielding layer 45 may be formed on the second surface 21b side of the substrate 21, surrounding the lens portion 50.

図15に示されるように、レンズ部50がフレネルレンズとして構成されている場合、一例として、レンズ部50の直径は1000μm程度であり、レンズ部50の基板の厚さは200μmであり、レンズ部50がシリコンからなる場合には、レンズ部50の屈折率は3.5である。また、フレネルレンズの円の本数は10本以上であり、凹凸の高さは40μm以下であり、円と円との間隔は50μm以下である。なお、基板21の第2表面21b側に、レンズ部50を囲むように遮光層45が形成されていてもよい。
[変形例]
As shown in Figure 15, when the lens portion 50 is configured as a Fresnel lens, for example, the diameter of the lens portion 50 is about 1000 μm, the thickness of the substrate of the lens portion 50 is 200 μm, and if the lens portion 50 is made of silicon, the refractive index of the lens portion 50 is 3.5. Also, the number of circles in the Fresnel lens is 10 or more, the height of the irregularities is 40 μm or less, and the spacing between circles is 50 μm or less. In addition, a light-shielding layer 45 may be formed on the second surface 21b side of the substrate 21 so as to surround the lens portion 50.
[Variations]

以上、本発明の第1実施形態、第2実施形態及び第3実施形態について説明したが、本発明は、上述した各実施形態に限定されない。例えば、各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。 Although the first, second, and third embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the embodiments described above. For example, the materials and shapes of each component are not limited to those described above; various materials and shapes can be used.

また、レンズ部50は、基板21の第2表面21b側に一体的に設けられていればよい。つまり、レンズ部50は、各ファブリペロー干渉フィルタ10A,10B,10Cの製造の時点において、各ファブリペロー干渉フィルタ10A,10B,10Cの一部として第1ミラー部35及び第2ミラー部36の後段に設けられていればよい。 Furthermore, the lens portion 50 may be integrally provided on the second surface 21b side of the substrate 21. In other words, at the time of manufacturing each of the Fabry-Perot interference filters 10A, 10B, and 10C, the lens portion 50 may be provided as part of each Fabry-Perot interference filter 10A, 10B, and 10C, downstream of the first mirror portion 35 and the second mirror portion 36.

第2層構造体40は、第1層構造体30と対応するように構成されていれば、基板21を基準として第1層構造体30と対称の積層構造を有していなくてもよい。第2層構造体40が設けられていない場合に比べ、基板21の反り等を抑制することができる層構造を第2層構造体40が有していれば、当該第2層構造体40は、第1層構造体30と対応するように構成されているといえる。 The second layer structure 40 does not need to have a symmetrical laminated structure with respect to the substrate 21, as long as it is configured to correspond to the first layer structure 30. If the second layer structure 40 has a layer structure that can suppress warping of the substrate 21 compared to the case where the second layer structure 40 is not provided, then the second layer structure 40 can be said to be configured to correspond to the first layer structure 30.

また、バンドパスフィルタ14は、光透過部材13の光入射面13aに設けられていてもよいし、光透過部材13の光入射面13a及び光出射面13bの両方に設けられていてもよい。 Furthermore, the bandpass filter 14 may be provided on the light incident surface 13a of the light-transmitting member 13, or it may be provided on both the light incident surface 13a and the light emission surface 13b of the light-transmitting member 13.

また、ラインLに平行な方向から見た場合に、各ファブリペロー干渉フィルタ10A,10B,10Cの光透過領域10aの外縁が窓部15の外縁よりも外側に位置していてもよい。この場合、窓部15から入射した光のうち光透過領域10aに入り込む光の割合が増し、窓部15から入射した光の利用効率が高くなる。また、光透過領域10aに対する窓部15の位置が多少ずれたとしても、窓部15から入射した光が光透過領域10aに入り込むため、光検出装置1A,1B,1Cの組立時における位置精度の要求が緩和される。
[参考例]
Furthermore, when viewed from a direction parallel to line L, the outer edge of the light-transmitting region 10a of each Fabry-Perot interference filter 10A, 10B, and 10C may be located outside the outer edge of the window portion 15. In this case, the proportion of light that enters the light-transmitting region 10a from the light incident from the window portion 15 increases, and the utilization efficiency of the light incident from the window portion 15 improves. Also, even if the position of the window portion 15 relative to the light-transmitting region 10a is slightly misaligned, the light incident from the window portion 15 will still enter the light-transmitting region 10a, thus relaxing the positional accuracy requirements during the assembly of the light detection devices 1A, 1B, and 1C.
[Reference example]

図16に示されるように、ファブリペロー干渉フィルタ100は、第1基板101と、第2基板102と、第1ミラー部103と、第2ミラー部104と、第1電極105と、第2電極106と、レンズ部107と、を備えている。ファブリペロー干渉フィルタ100には、例えば、ラインLを中心線として光透過領域110aが設定されている。 As shown in Figure 16, the Fabry-Perot interference filter 100 comprises a first substrate 101, a second substrate 102, a first mirror section 103, a second mirror section 104, a first electrode 105, a second electrode 106, and a lens section 107. The Fabry-Perot interference filter 100 has, for example, a light transmission region 110a with line L as its centerline.

第1基板101と第2基板102とは、ラインLに平行な方向において、互いに重ねられている。第1基板101の表面101aは、第2基板102の表面102aに接合されている。第1ミラー部103は、第1基板101のうち光透過領域110aに対応する部分に設けられている。第2ミラー部104は、第2基板102のうち光透過領域110aに対応する部分に設けられている。第1ミラー部103と第2ミラー部104とは、ラインLに平行な方向において、空隙Sを介して互いに対向している。第1電極105は、ラインLに平行な方向から見た場合に第1ミラー部103を囲むように第1基板101に設けられている。第2電極106は、ラインLに平行な方向から見た場合に第2ミラー部104を囲むように第2基板102に設けられている。第1電極105と第2電極106とは、ラインLに平行な方向において、空隙Sを介して互いに対向している。 The first substrate 101 and the second substrate 102 are stacked on top of each other in a direction parallel to line L. The surface 101a of the first substrate 101 is bonded to the surface 102a of the second substrate 102. The first mirror portion 103 is provided in the portion of the first substrate 101 corresponding to the light-transmitting region 110a. The second mirror portion 104 is provided in the portion of the second substrate 102 corresponding to the light-transmitting region 110a. The first mirror portion 103 and the second mirror portion 104 face each other with an air gap S in a direction parallel to line L. The first electrode 105 is provided on the first substrate 101 so as to surround the first mirror portion 103 when viewed from a direction parallel to line L. The second electrode 106 is provided on the second substrate 102 so as to surround the second mirror portion 104 when viewed from a direction parallel to line L. The first electrode 105 and the second electrode 106 face each other with an air gap S in a direction parallel to the line L.

第2基板102における第1基板101とは反対側の表面102bには、ラインLに平行な方向から見た場合に第2ミラー部104及び第2電極106を囲むように溝102cが形成されている。第2基板102のうち溝102cに囲まれた部分は、溝102cが形成された部分をダイヤフラム状の保持部102dとして、ラインLに平行な方向に変位可能である。なお、第2基板102の表面102aに、ラインLに平行な方向から見た場合に第2ミラー部104及び第2電極106を囲むように溝が形成されることで、ダイヤフラム状の保持部102dが構成されていてもよい。また、第1基板101における第2基板102とは反対側の表面101b、又は第1基板101の表面101aに、ラインLに平行な方向から見た場合に第1ミラー部103及び第1電極105を囲むように溝が形成されることで、ダイヤフラム状の保持部が構成されていてもよい。その場合、第1基板101のうち当該溝に囲まれた部分が、当該溝が形成された部分をダイヤフラム状の保持部として、ラインLに平行な方向に変位可能である。また、ダイヤフラム状の保持部に代えて、ラインLを中心として放射状に配置された複数の梁によって保持部が構成されていてもよい。 On the surface 102b of the second substrate 102 opposite to the first substrate 101, a groove 102c is formed so as to surround the second mirror portion 104 and the second electrode 106 when viewed from a direction parallel to line L. The portion of the second substrate 102 surrounded by the groove 102c is a diaphragm-shaped retaining portion 102d, which is displaceable in a direction parallel to line L. Alternatively, the diaphragm-shaped retaining portion 102d may be formed by forming a groove on the surface 102a of the second substrate 102 so as to surround the second mirror portion 104 and the second electrode 106 when viewed from a direction parallel to line L. Furthermore, the diaphragm-shaped retaining portion may be formed by forming a groove on the surface 101b or surface 101a of the first substrate 101 so as to surround the first mirror portion 103 and the first electrode 105 when viewed from a direction parallel to line L. In this case, the portion of the first substrate 101 surrounded by the groove can be displaced in a direction parallel to line L, with the grooved portion acting as a diaphragm-shaped retaining part. Alternatively, instead of the diaphragm-shaped retaining part, the retaining part may be composed of multiple beams arranged radially around line L.

ファブリペロー干渉フィルタ100では、第1電極105と第2電極106との間に電圧が印加されると、当該電圧に応じた静電気力が第1電極105と第2電極106との間に発生する。当該静電気力によって、第2基板102のうち溝102cに囲まれた部分が第1基板101側に引き付けられ、第1ミラー部103と第2ミラー部104との距離が調整される。そして、第1ミラー部103と第2ミラー部104との距離に応じた波長を有する光が、第1基板101側から第2基板102側に第1ミラー部103及び第2ミラー部104を透過する。 In the Fabry-Perot interference filter 100, when a voltage is applied between the first electrode 105 and the second electrode 106, an electrostatic force corresponding to that voltage is generated between the first electrode 105 and the second electrode 106. This electrostatic force attracts the portion of the second substrate 102 surrounded by the groove 102c towards the first substrate 101, adjusting the distance between the first mirror portion 103 and the second mirror portion 104. Then, light having a wavelength corresponding to the distance between the first mirror portion 103 and the second mirror portion 104 passes through the first mirror portion 103 and the second mirror portion 104 from the first substrate 101 to the second substrate 102.

レンズ部107は、第2基板102の表面102b側に一体的に設けられている。レンズ部107は、第1ミラー部103及び第2ミラー部104を透過した光を集光する。レンズ部107は、フレネルレンズとして、表面102bに直接的又は間接的に設けられている。なお、レンズ部107は、凸レンズとして、表面102bに直接的又は間接的に設けられていてもよい。また、レンズ部107は、フレネルレンズ又は凸レンズとして、第2基板102のうち表面102b側の部分に形成されていてもよい。 The lens portion 107 is integrally provided on the surface 102b side of the second substrate 102. The lens portion 107 focuses the light transmitted through the first mirror portion 103 and the second mirror portion 104. The lens portion 107 is provided directly or indirectly on the surface 102b as a Fresnel lens. Alternatively, the lens portion 107 may be provided directly or indirectly on the surface 102b as a convex lens. Furthermore, the lens portion 107 may be formed as either a Fresnel lens or a convex lens on the portion of the second substrate 102 facing the surface 102b.

一例として、第1ミラー部103及び第2ミラー部104を透過した光は、ファブリペロー干渉フィルタ100を収容するパッケージ内、又は当該パッケージ外に配置された光検出器(ファブリペロー干渉フィルタ100から離れた状態で配置された光検出器)に、レンズ部107によって集光される。以上のように構成されたファブリペロー干渉フィルタ100によれば、第2基板102の表面102b側にレンズ部107が一体的に設けられているので、後段の光検出器において高感度且つ高精度な検出が可能となる。 As an example, light transmitted through the first mirror section 103 and the second mirror section 104 is focused by the lens section 107 to a photodetector located inside or outside the package housing the Fabry-Perot interference filter 100 (a photodetector positioned away from the Fabry-Perot interference filter 100). With the Fabry-Perot interference filter 100 configured as described above, since the lens section 107 is integrally provided on the surface 102b side of the second substrate 102, high-sensitivity and high-precision detection is possible in the subsequent photodetector.

以下、ファブリペロー干渉フィルタ100の具体的構成について説明する。第1基板101及び第2基板102は、例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、若しくは無アルカリガラス等の各種ガラス、又は水晶等によって、それぞれ、矩形板状に形成されている。第1基板101の厚さは、例えば500μm程度である。第2基板102の厚さは、例えば200μm程度である。第1基板101の表面101aと第2基板102の表面102aとは、例えばプラズマ重合膜等によって互いに接合されている。 The specific configuration of the Fabry-Perot interference filter 100 will be described below. The first substrate 101 and the second substrate 102 are each formed in a rectangular plate shape using various types of glass, such as soda-lime glass, crystalline glass, quartz glass, lead glass, potassium glass, borosilicate glass, or alkali-free glass, or quartz. The thickness of the first substrate 101 is, for example, about 500 μm. The thickness of the second substrate 102 is, for example, about 200 μm. The surface 101a of the first substrate 101 and the surface 102a of the second substrate 102 are joined to each other by, for example, a plasma polymerization film.

第1基板101には、ラインLに平行な方向において、空隙Sを介して第2基板102の表面102aと対向する表面101c及び表面101dが形成されている。表面101cは、ラインLを中心線として円形状に形成されている。表面101dは、ラインLに平行な方向から見た場合に表面101cを囲むように、ラインLを中心線として円環状に形成されている。第1基板101の表面101cと第2基板102の表面102aとの距離は、第1基板101の表面101dと第2基板102の表面102aとの距離よりも小さい。第2基板102においてダイヤフラムを構成するための溝102cは、ラインLを中心線として円環状に形成されている。第1基板101の表面101c及び表面101dは、表面101a側から第1基板101にエッチングを施すことで形成される。第2基板102の溝102cは、表面102b側から第2基板102にエッチングを施すことで形成される。 The first substrate 101 has surfaces 101c and 101d formed on it, facing the surface 102a of the second substrate 102 via a gap S in a direction parallel to line L. Surface 101c is formed in a circular shape with line L as its centerline. Surface 101d is formed in an annular shape with line L as its centerline, surrounding surface 101c when viewed from a direction parallel to line L. The distance between surface 101c of the first substrate 101 and surface 102a of the second substrate 102 is smaller than the distance between surface 101d of the first substrate 101 and surface 102a of the second substrate 102. The groove 102c for forming the diaphragm on the second substrate 102 is formed in an annular shape with line L as its centerline. Surfaces 101c and 101d of the first substrate 101 are formed by etching the first substrate 101 from the surface 101a side. The groove 102c of the second substrate 102 is formed by etching the second substrate 102 from the surface 102b side.

第1ミラー部103は、第1基板101の表面101cに形成されている。第2ミラー部104は、第2基板102の表面102aに形成されている。第1ミラー部103及び第2ミラー部104は、例えば、金属膜、誘電体多層膜、又はそれらの複合膜であり、それぞれ、ラインLを中心線として円形膜状に形成されている。 The first mirror portion 103 is formed on the surface 101c of the first substrate 101. The second mirror portion 104 is formed on the surface 102a of the second substrate 102. The first mirror portion 103 and the second mirror portion 104 are, for example, a metal film, a dielectric multilayer film, or a composite film thereof, and are each formed in a circular film shape with line L as the center line.

第1電極105は、第1基板101の表面101dに形成されている。第2電極106は、第2基板102の表面102aに形成されている。第1電極105及び第2電極106は、例えば金属材料によって形成されており、それぞれ、ラインLを中心線として円環状に延在している。第1電極105は、例えば、第1基板101のうち外部からアクセス可能な領域に設けられた電極パッド(図示省略)に配線(図示省略)を介して電気的に接続されている。当該配線は、例えば、第1基板101の表面101aに形成された溝内に設けられている。第2電極106は、例えば、第2基板102のうち外部からアクセス可能な領域に設けられた電極パッド(図示省略)に配線(図示省略)を介して電気的に接続されている。当該配線は、例えば、第2基板102の表面102aに形成された溝内に設けられている。 The first electrode 105 is formed on the surface 101d of the first substrate 101. The second electrode 106 is formed on the surface 102a of the second substrate 102. The first electrode 105 and the second electrode 106 are formed of, for example, a metallic material, and each extends in an annular shape with line L as its centerline. The first electrode 105 is electrically connected via wiring (not shown) to an electrode pad (not shown) provided in an externally accessible area of the first substrate 101. This wiring is, for example, provided in a groove formed in the surface 101a of the first substrate 101. The second electrode 106 is electrically connected via wiring (not shown) to an electrode pad (not shown) provided in an externally accessible area of the second substrate 102. This wiring is, for example, provided in a groove formed in the surface 102a of the second substrate 102.

レンズ部107は、例えば、シリコン、樹脂、ガラス等によって形成されている。レンズ部107は、第2基板102の表面102aのうち溝102cの内側の領域に、例えば光学樹脂によって接合されている。ラインLに平行な方向から見た場合に、レンズ部107の外縁は、第1ミラー部103の外縁及び第2ミラー部104の外縁を含んでいる。 The lens portion 107 is formed from, for example, silicon, resin, or glass. The lens portion 107 is bonded to the area inside the groove 102c on the surface 102a of the second substrate 102, for example, by an optical resin. When viewed from a direction parallel to line L, the outer edge of the lens portion 107 includes the outer edge of the first mirror portion 103 and the outer edge of the second mirror portion 104.

第1基板101の表面101bには、開口108aを有する遮光層108が形成されている。遮光層108は、例えば金属材料によって形成されている。開口108aは、ラインLを中心線として円形状に形成されており、光透過領域110aに入射する光を絞るアパーチャとして機能する。第1基板101の表面101bのうち少なくとも第1ミラー部103と対向する領域(すなわち、少なくとも開口108aの内側の領域)、及び第2基板102の表面102bのうち少なくとも第2ミラー部104と対向する領域(すなわち、少なくともレンズ部107と対向する領域)に、それぞれ、反射防止層が形成されていてもよい。 A light-shielding layer 108 having an opening 108a is formed on the surface 101b of the first substrate 101. The light-shielding layer 108 is formed of, for example, a metallic material. The opening 108a is formed in a circular shape with line L as its centerline and functions as an aperture that focuses the light incident on the light-transmitting region 110a. An anti-reflective layer may be formed on at least the region of the surface 101b of the first substrate 101 facing the first mirror portion 103 (i.e., at least the region inside the opening 108a), and on at least the region of the surface 102b of the second substrate 102 facing the second mirror portion 104 (i.e., at least the region facing the lens portion 107).

1A,1B,1C…光検出装置、2…パッケージ、8…光検出器、8a…受光領域、9…スペーサ(支持部)、10A,10B,10C…ファブリペロー干渉フィルタ、15…窓部、21…基板、21a…第1表面、21b…第2表面、30…第1層構造体、35…第1ミラー部、36…第2ミラー部、40…第2層構造体、40a…開口、50…レンズ部、S…空隙。 1A, 1B, 1C…Photodetector; 2…Package; 8…Photodetector; 8a…Light-receiving area; 9…Spacer (support); 10A, 10B, 10C…Fabry-Perot interference filter; 15…Window; 21…Substrate; 21a…First surface; 21b…Second surface; 30…First layer structure; 35…First mirror section; 36…Second mirror section; 40…Second layer structure; 40a…Aperture; 50…Lens section; S…Gap.

Claims (13)

光を入射させる窓部が設けられたパッケージと、
前記パッケージ内に配置され、前記窓部から入射した前記光を透過させるファブリペロー干渉フィルタと、
前記ファブリペロー干渉フィルタを支持するスペーサと、を備え、
前記ファブリペロー干渉フィルタは、
前記窓部側の第1表面及び前記窓部とは反対側の第2表面を有する基板と、
前記第1表面に配置され、空隙を介して互いに対向し且つ互いの距離が可変とされた第1ミラー部及び第2ミラー部が設けられた第1層構造体と、
前記第2表面側に一体的に設けられ、前記第1ミラー部及び前記第2ミラー部を透過した前記光を集光するレンズ部と、を有し、
前記第1層構造体は、前記第1ミラー部を含む第1積層体と、中間層と、前記第2ミラー部を含む第2積層体とが前記第1表面に積層されることで構成され、
前記スペーサは、前記第2表面側から前記ファブリペロー干渉フィルタを支持しており、
前記スペーサは、前記光の入射方向から見た場合に、前記レンズ部から離間すると共に、前記レンズ部を挟むように或いは囲むように配置されている、フィルタ装置。
A package with a window for allowing light to enter,
A Fabry-Perot interference filter is placed inside the package and transmits the light incident from the window portion,
The system comprises a spacer that supports the aforementioned Fabry-Perot interference filter,
The aforementioned Fabry-Perot interference filter is
A substrate having a first surface on the window side and a second surface on the opposite side of the window ,
A first layer structure is provided with a first mirror portion and a second mirror portion arranged on the first surface, facing each other with a gap between them and having a variable distance between them,
It comprises a lens portion integrally provided on the second surface side, which collects the light that has passed through the first mirror portion and the second mirror portion,
The first layer structure is configured such that a first laminate including the first mirror portion, an intermediate layer, and a second laminate including the second mirror portion are laminated on the first surface.
The spacer supports the Fabry-Perot interference filter from the second surface side,
The filter device wherein the spacer is positioned so as to be spaced apart from the lens portion and so as to sandwich or surround the lens portion when viewed from the direction of incidence of the light .
前記パッケージの内面に配置され、前記窓部から入射した前記光を透過させるバンドパスフィルタを更に備える、請求項1に記載のフィルタ装置。 The filter device according to claim 1, further comprising a bandpass filter disposed on the inner surface of the package for transmitting the light incident through the window. 前記光の入射方向から見た場合に、前記バンドパスフィルタの外縁は、前記ファブリペロー干渉フィルタの外縁よりも外側に位置している、請求項2に記載のフィルタ装置。 The filter apparatus according to claim 2, wherein, when viewed from the direction of incidence of the light, the outer edge of the bandpass filter is located outside the outer edge of the Fabry-Perot interference filter. 前記パッケージの前記内面と前記バンドパスフィルタとの間に配置された光透過部材を更に備え、
前記光の入射方向から見た場合に、前記バンドパスフィルタの外縁は、前記光透過部材の外縁よりも内側に位置している、請求項2又は3に記載のフィルタ装置。
The package further comprises a light-transmitting member disposed between the inner surface of the package and the bandpass filter,
The filter device according to claim 2 or 3, wherein, when viewed from the direction of incidence of the light, the outer edge of the bandpass filter is located inward from the outer edge of the light-transmitting member.
前記光の入射方向から見た場合に、前記窓部の外縁は、前記光透過部材の前記外縁、前記バンドパスフィルタの前記外縁、及び前記ファブリペロー干渉フィルタの前記外縁よりも内側に位置している、請求項4に記載のフィルタ装置。 The filter device according to claim 4, wherein, when viewed from the direction of incidence of the light, the outer edge of the window portion is located inward from the outer edge of the light-transmitting member, the outer edge of the bandpass filter, and the outer edge of the Fabry-Perot interference filter. 前記パッケージは、側壁及び天壁を含み、
前記天壁には、前記窓部として機能する開口が形成されており、
前記光透過部材は、前記天壁の前記開口内及び前記側壁の内面に至っており、
前記光透過部材の光入射面は、前記天壁の前記開口において前記天壁の外面と略面一となっている、請求項4又は5に記載のフィルタ装置。
The package includes side walls and a top wall,
An opening that functions as a window is formed in the aforementioned ceiling wall.
The light-transmitting member extends to the opening in the top wall and to the inner surface of the side wall.
The filter device according to claim 4 or 5, wherein the light incident surface of the light-transmitting member is substantially flush with the outer surface of the ceiling wall at the opening of the ceiling wall.
前記光の入射方向から見た場合に、前記レンズ部は、前記空隙の内側に位置している、請求項1~6のいずれか一項に記載のフィルタ装置。 The filter device according to any one of claims 1 to 6, wherein, when viewed from the direction of incidence of the light, the lens portion is located inside the gap. 前記ファブリペロー干渉フィルタは、前記第1層構造体に設けられた第1端子及び第2端子を有し、
前記光の入射方向から見た場合に、前記第1端子及び前記第2端子は、前記レンズ部の外側に位置している、請求項1~7のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
The Fabry-Perot interference filter has a first terminal and a second terminal provided on the first layer structure,
The filter device according to any one of claims 1 to 7, wherein, when viewed from the direction of incidence of the light, the first terminal and the second terminal are located outside the lens portion.
前記レンズ部は、前記基板のうち前記第2表面側の部分に形成されている、請求項1~8のいずれか一項に記載のフィルタ装置。 The lens portion is formed on the second surface side of the substrate, as described in any one of claims 1 to 8. 前記レンズ部は、前記第2表面に直接的又は間接的に設けられている、請求項1~8のいずれか一項に記載のフィルタ装置。 The filter device according to any one of claims 1 to 8, wherein the lens portion is provided directly or indirectly on the second surface. 前記ファブリペロー干渉フィルタは、
前記第2表面に配置され、前記第1層構造体に対応するように構成された第2層構造体を更に有し、
前記第2層構造体には、前記第1ミラー部及び前記第2ミラー部を透過した前記光が通過する開口が形成されており、
前記レンズ部は、前記開口内に配置されている、請求項10に記載のフィルタ装置。
The aforementioned Fabry-Perot interference filter is
The second layer structure is further disposed on the second surface and configured to correspond to the first layer structure,
The second layer structure has an opening through which the light that has passed through the first mirror portion and the second mirror portion passes.
The filter device according to claim 10, wherein the lens portion is arranged within the aperture.
前記ファブリペロー干渉フィルタは、
前記第2表面に配置され、前記第1層構造体に対応するように構成された第2層構造体を更に有し、
前記第2層構造体には、前記第1ミラー部及び前記第2ミラー部を透過した前記光が通過する開口が形成されており、
前記レンズ部は、前記開口を塞ぐように前記第2層構造体に取り付けられている、請求項1~8のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
The aforementioned Fabry-Perot interference filter is
The second layer structure is further disposed on the second surface and configured to correspond to the first layer structure,
The second layer structure has an opening through which the light that has passed through the first mirror portion and the second mirror portion passes.
The filter device according to any one of claims 1 to 8, wherein the lens portion is attached to the second layer structure so as to close the opening.
前記光の入射方向から見た場合に、前記レンズ部の外縁は、前記窓部の外縁よりも内側に位置している、請求項1~12のいずれか一項に記載のフィルタ装置。 The filter device according to any one of claims 1 to 12, wherein, when viewed from the direction of incidence of the light, the outer edge of the lens portion is located inward from the outer edge of the window portion.
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