WO2016203813A1 - 光学装置及び光スイッチ - Google Patents

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optical device
optical element
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大輔 淡路
真一 阪本
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Definitions

  • the present invention relates to an optical device in which an optical element is fixed to a heater substrate via a resin layer, and an optical switch provided with the optical device.
  • optical switches using optical elements such as LCOS (Liquid Crystal On Silicon) elements and MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror elements (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • the LCOS element and the MEMS mirror element are spatial light modulation elements having a function of controlling the angle of reflected light.
  • a configuration in which the LCOS element is fixed to a heater substrate with a resin layer interposed therebetween and the LCOS element is heated using the heater substrate may be employed.
  • JP 2011-8105 released on January 13, 2011
  • Japanese Patent Publication “Special Table 2007-524112” released on August 23, 2007”
  • the LCOS element when the LCOS element is fixed to the heater substrate with a resin layer interposed, if the surface of the heater substrate facing the LCOS element (boundary surface with the resin layer) has undulation, foreign matter, scratches, etc., this unevenness
  • the LCOS element may be distorted along the line.
  • the central region of the LCOS element is easily affected by the unevenness of the heater substrate. This will be described.
  • the LCOS element Since the LCOS element is configured by stacking different materials having different expansion coefficients, it is often curved into a spherical shape so that the center of the incident surface is depressed. Therefore, as shown in FIG. 5, in the conventional optical device 100 in which the LCOS element 30 curved in a spherical shape is fixed to the heater substrate 20 via the resin layer 40, the layer thickness of the resin layer 4 in the central region of the LCOS element 30. Is small (thin), the central region of the LCOS element 30 is easily distorted along the unevenness of the heater substrate 20.
  • the active region (the region where the liquid crystal layer is formed) of the LCOS element 30 is usually disposed in the central region of the LCOS element 30.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize an optical device that does not cause a significant decrease in optical performance even when unevenness is present on the surface of the heater substrate. .
  • an optical device includes an optical element, a heater substrate that heats the optical element, and a resin layer interposed between the optical element and the heater substrate.
  • the apparatus is characterized in that a layer thickness of the resin layer in a central region of the optical element is larger than a layer thickness of the resin layer in a peripheral region of the optical element.
  • the present invention it is possible to realize an optical device that does not cause a significant decrease in optical performance even when unevenness is present on the surface of the heater substrate.
  • (A) is sectional drawing of the optical apparatus of one Embodiment of this invention
  • (b) is a perspective view of the optical switch with which the said optical apparatus was used.
  • (A) is a top view of a heater substrate used in the optical device of one embodiment of the present invention
  • (b) is a cross-sectional view in which the unevenness of the surface of the heater substrate is omitted
  • It is sectional drawing of the optical apparatus of one Embodiment of this invention, and is the figure which expanded and showed the unevenness
  • (A)-(c) is sectional drawing of the modification of the optical apparatus of one Embodiment of this invention. It is sectional drawing of the conventional optical apparatus.
  • an optical device 10 including an LCOS (Liquid Crystal On Silicon) element 3 as an optical element will be described.
  • LCOS Liquid Crystal On Silicon
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing an optical device 10 of the present embodiment.
  • the optical device 10 includes an LCOS element 3, a heater substrate 2, and a resin layer 4 interposed therebetween.
  • the LCOS element 3 is a spatial light modulation element having a function of controlling the angle of reflected light, and is configured by laminating a glass layer 3c on a silicon layer 3b so as to sandwich a liquid crystal layer 3a.
  • the LCOS element 3 has a configuration in which the silicon layer 3b and the glass layer 3c having different expansion coefficients are laminated, as shown in FIG. 1 (a), the spherical shape is formed so that the center of the incident surface is depressed. Easy to bend.
  • the silicon layer 3b is obtained by forming a drive circuit for driving the LCOS element 3 on a silicon substrate, and a boundary surface with the liquid crystal layer 3a is formed in a mirror shape.
  • the liquid crystal layer 3a is a light receiving portion of the LCOS element 3, and includes an alignment film in addition to the liquid crystal.
  • a region where the liquid crystal layer 3a exists functions as an active region.
  • the LCOS element 3 changes the orientation of the liquid crystal according to a change in the voltage applied to the liquid crystal layer 3a, and changes the reflection angle of the light incident on the liquid crystal layer 3a. That is, the reflection angle can be controlled by controlling the voltage.
  • the heater substrate 2 is a heating (heating) device, and in this embodiment, a ceramic heater in which a heating base (not shown) and a temperature control circuit (not shown) are provided on a heater base made of a ceramic material.
  • a ceramic heater in which a heating base (not shown) and a temperature control circuit (not shown) are provided on a heater base made of a ceramic material.
  • the ceramic material used for the heater base include alumina, aluminum nitride, silicon nitride, and barium titanate.
  • copper, iron, SUS, NCF can also be used, for example.
  • the alignment speed of the liquid crystal can be increased from room temperature. Therefore, when the optical device 10 is used as an optical switch as will be described later, the switching speed can be increased.
  • FIG. 2A is a top view of the heater substrate 2
  • FIG. 2B is a cross-sectional view of the heater substrate.
  • the heater substrate 2 has a concave portion 24 formed on the surface facing the LCOS element 3 and is formed in a mortar shape having a depressed center.
  • the LCOS element 3 and the heater substrate 2 are connected to an electrode terminal (not shown) by, for example, wire bonding to establish electrical continuity with the outside.
  • an electrode terminal not shown
  • description thereof is omitted.
  • the resin layer 4 is a layer for fixing the LCOS element 3 to the heater substrate 2 and is made of resin.
  • the resin used for the resin layer 4 in order to efficiently transfer the heat of the heater substrate 2 to the LCOS element 3, a resin having good thermal conductivity and hardly deteriorated by the heat of the heater substrate 2 is preferable.
  • an epoxy resin or an acrylic resin is preferably used. These resins fix the LCOS element 3 to the heater substrate 2 by thermosetting.
  • the layer thickness of the resin layer 4 in the central region of the LCOS element 3 is the layer of the resin layer 4 in the peripheral region of the LCOS element 3. It is larger than the thickness. Therefore, as shown in FIG. 3, even if the surface of the heater substrate 2 (the boundary surface with the resin layer 4) is uneven due to undulation, foreign matter, scratches, etc., the central region of the LCOS element 3 is affected by the influence. Is more difficult to receive than the peripheral area. That is, in the central region of the LCOS element 3, the influence of the unevenness of the heater substrate 2 is absorbed by the thick (thick) resin layer 4, so that the central region of the LCOS element 3 is distorted along the unevenness. Can be suppressed.
  • an active region is present in the central region of the LCOS element 3, since the distortion along the unevenness is suppressed, a significant decrease in optical performance can be avoided.
  • the layer thickness of the resin layer 4 in the peripheral region of the LCOS element 3 is smaller than the layer thickness of the resin layer in the central region, so that the resin layer 4 is thicker in the entire region of the LCOS element 3.
  • the heater heat for improving the functionality of the LCOS element 3 is easily transmitted to the LCOS element 3. That is, it is possible to avoid a significant decrease in optical performance without hindering the heat supply from the heater substrate 2 to the LCOS element 3.
  • the unevenness due to the swell, foreign matter, scratches, etc. of the heater substrate 2 is often 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less. Therefore, when the thickness of the resin layer 4 laminated thereon is 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, the unevenness of the heater substrate can be sufficiently absorbed, and the performance of the optical element can be guaranteed.
  • the thickness of the resin layer 4 is continuously increased from the peripheral region to the central region of the LCOS element 3.
  • the optical device 10 is housed in a package (housing) 21 and used as an optical switch 23, for example, as shown in FIG.
  • An optical window 22 in which optical glass is fitted is provided in the package 21 illustrated in FIG. 1B, and light is incident on the optical device 10 from the optical window and reflected.
  • a conventionally known package can be used according to the type and application of the optical device to be accommodated. Therefore, explanation is omitted. Also, a method for using the optical switch 23 is omitted because it is possible to use a conventionally known technique.
  • the plate-shaped ceramic material is cut so as to be recessed from the periphery toward the center, that is, in a mortar shape, thereby forming a heater base material.
  • a heater circuit and a temperature control circuit are arranged on the heater base material formed in this way, and the heater substrate 2 is formed.
  • the resin is applied on the heater substrate 2 formed as described above, and the LCOS element 3 is mounted thereon, and the resin is thermally cured. A resin cured by heat is formed as the resin layer 4.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of an optical device 10 that is a modification of the optical device 10.
  • the optical device 10a is different from the heater substrate 2 in the shape of the heater substrate 2a, as shown in FIG.
  • the configuration other than the shape of the heater substrate 2a is the same as that of the optical device 10.
  • the heater substrate 2 a has a shape in which the central region is recessed one step lower than the peripheral region at the boundary surface with the resin layer 4.
  • it is a shape in which the peripheral region is one step higher than the central region, or a shape in which a frame portion is formed in the peripheral region.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of an optical device 10b that is another modification of the optical device 10.
  • the optical device 10b is different from the heater substrate 2 in the shape of the heater substrate 2b, as shown in FIG.
  • the configuration other than the shape of the heater substrate 2b is the same as that of the optical device 10.
  • the heater substrate 2b has a shape in which the central region is one step lower than the peripheral region at the boundary surface with the resin layer 4, and the step is inclined. .
  • the heater substrate 2b has one step, but may have a plurality of steps.
  • FIG. 4C is a cross-sectional view of an optical device 10 c that is still another modification of the optical device 10.
  • the optical device 10c is different from the heater substrate 2 in the shape of the heater substrate 2c, as shown in FIG.
  • the configuration other than the shape of the heater substrate 2b is the same as that of the optical device 10.
  • the heater substrate 2 c has a shape that is gradually depressed from the peripheral region to the central region at the boundary surface with the resin layer 4 at the boundary surface with the resin layer 4. There is no limitation on the number of stages. Since the heater substrate 2c is depressed stepwise from the peripheral region to the central region, the thickness of the resin layer increases stepwise from the peripheral region to the central region.
  • the layer thickness of the resin layer 4 in the central region of the LCOS element 3 is larger than the layer thickness of the resin layer 4 in the peripheral region. Therefore, even if there are irregularities on the surfaces of the heater substrates 2a, 2b, 2c, the central region of the LCOS element 3 is not easily distorted, so that a significant decrease in optical performance can be avoided. Therefore, the high-quality optical devices 10a, 10b, and 10c in which the performance of the LCOS element 3 is guaranteed can be realized.
  • the frame-shaped ceramic material is formed on the plate-shaped ceramic material.
  • the heater base material may be formed by forming (stacking a plurality of different frame-shaped ceramic materials in Modification 3).
  • the frame-shaped ceramic material may be circular or polygonal. In deformability 1 and 2, since there is one frame-shaped ceramic material, it is easy to process.
  • the optical element provided in the optical device according to the present invention is not limited to this. That is, the optical element included in the optical device according to the present invention may be an optical element used together with the heater substrate, and may be, for example, a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror element.
  • MEMS Micro Electro Mechanical System
  • the optical device is an optical device that includes an optical element, a heater substrate that heats the optical element, and a resin layer that is interposed between the optical element and the heater substrate.
  • the layer thickness of the resin layer in the region is larger than the layer thickness of the resin layer in the peripheral region of the optical element.
  • the thickness of the resin layer in the central region of the optical element is larger than the thickness of the resin layer in the peripheral region of the optical element, the surface of the heater substrate facing the optical element (with the resin layer) Even if unevenness occurs on the boundary surface due to waviness, foreign matter, scratches, etc., the central region of the optical element is less susceptible to the influence than the peripheral region. That is, in the central region of the optical element, the influence of the unevenness of the heater substrate is absorbed by the thick (thick) resin layer, so that the central region of the optical element can be prevented from being distorted along the unevenness. it can.
  • the active area responsible for the optical function does not exist in the peripheral area of the optical element but exists in the central area of the optical element. For this reason, distortion generated in the central region of the optical element results in a decrease in optical performance.
  • the optical device according to this embodiment since it is difficult for distortion to occur in the central region of the optical element, it is possible to avoid a significant decrease in optical performance.
  • the thickness of the resin layer in the peripheral area of the optical element is smaller than the thickness of the resin layer in the central area, so that the resin layer is thicker in the entire area of the optical element.
  • the thickness of the resin layer in the central region of the optical element is reduced by a recess formed on the surface of the heater substrate facing the optical element. It is preferable that it is larger than the thickness of the resin layer in the peripheral region of the optical element.
  • the thickness of the resin layer in the central region of the optical element is set to the thickness of the resin layer in the peripheral region of the optical element by an easy method of forming a recess in the surface of the heater substrate facing the optical element. It can be larger than the layer thickness.
  • the thickness of the resin layer in the central region is preferably 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • Irregularities due to undulation, foreign matter, scratches, etc. of the heater substrate are usually 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less. Therefore, if the thickness of the resin layer laminated thereon is 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, the unevenness of the heater substrate can be sufficiently absorbed by the resin layer, so that the performance degradation of the optical element can be avoided more effectively. .
  • the optical element is provided with an active region in the central region.
  • the optical element may be an optical element configured by stacking different materials, for example, an LCOS element.
  • the optical element such as an LCOS element in which different kinds of materials are stacked
  • the optical element is often bent due to a difference in expansion coefficient of each layer.
  • the central region is closer to the surface of the heater substrate than the peripheral region, so that distortion along the unevenness of the heater substrate is likely to occur in the central region of the optical element.
  • the layer thickness of the resin layer in the central region of the optical element is larger than the layer thickness of the resin layer in the peripheral region, the heater substrate in the central region of the optical element. Distortion along the concavo-convex of the film becomes difficult to occur. Therefore, according to the above configuration, it is possible to effectively avoid the performance degradation of an optical element such as LCOS configured by stacking different materials.
  • the thickness of the resin layer is continuously increased from the peripheral region to the central region.
  • the thickness of the resin layer be increased stepwise from the peripheral region to the central region.
  • optical switch according to the present embodiment is characterized by including any one of the optical devices described above.
  • the present invention can be used for, for example, an optical device in which an optical element such as an LCOS element or a MEMS mirror element is fixed to a heater substrate with a resin layer interposed therebetween, and an optical switch including the optical device.
  • an optical element such as an LCOS element or a MEMS mirror element

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Abstract

ＬＣＯＳ素子（３）と、ヒータ基板（２）と、これらの間に介在した樹脂層（４）と、を備えた光学装置（１０）では、ＬＣＯＳ素子（３）の中央領域での樹脂層（４）の層厚が、ＬＣＯＳ素子（３）の周縁領域での樹脂層（４）の層厚よりも大きくなっている。

Description

光学装置及び光スイッチ
　本発明は、光学素子がヒータ基板に樹脂層を介在して固定される光学装置、及びこれを備えた光スイッチに関する。
　従来から、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）素子やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラー素子等の光学素子を用いた光スイッチが存在する（例えば、特許文献１及び２参照）。ＬＣＯＳ素子やＭＥＭＳミラー素子は、反射光の角度を制御する機能を有する空間光変調素子である。
　ここで、ＬＣＯＳ素子のスイッチング速度を速めるためには、ＬＣＯＳ素子を高温（常温よりも高い温度）で使用するのが望ましいことが知られている。このため、ＬＣＯＳ素子を備えた光スイッチにおいては、ＬＣＯＳ素子をヒータ基板に樹脂層を介在させて固定し、このヒータ基板を用いてＬＣＯＳ素子を加熱する構成が採用されることがある。
日本国公開特許公報「特開２０１１－８１０５号」（２０１１年１月１３日公開） 日本国公開特許公報「特表２００７－５２４１１２号」（２００７年８月２３日公開）」
　ところで、ＬＣＯＳ素子をヒータ基板に樹脂層を介在させて固定する場合、ＬＣＯＳ素子と対向するヒータ基板の表面（樹脂層との境界面）にうねり、異物、傷等による凹凸が存在すると、この凹凸に沿ってＬＣＯＳ素子が歪んでしまうことがある。特に、ＬＣＯＳ素子の中央領域がヒータ基板の上記凹凸の影響を受けやすい。これについて説明する。
　ＬＣＯＳ素子は、膨張係数が異なる異種材料を積層することにより構成されているため、しばしば、入射面の中央が窪むように球面形状に湾曲している。そのため、図５に示すように、球面形状に湾曲したＬＣＯＳ素子３０を樹脂層４０を介してヒータ基板２０に固定した従来の光学装置１００では、ＬＣＯＳ素子３０の中央領域における樹脂層４の層厚が小さい（薄い）ため、ＬＣＯＳ素子３０の中央領域がヒータ基板２０の上記凹凸に沿って歪み易い。ＬＣＯＳ素子３０のアクティブ領域（液晶層が形成された領域）は、通常、ＬＣＯＳ素子３０の中央領域に配置される。このため、ＬＣＯＳ素子３０の中央領域における歪みは、その光学性能の低下を帰結する。ＬＣＯＳ素子３０の中央領域における歪みが大きい場合には、所望の角度に反射光を出射させる制御が行えなくなるといった事態も生じ得る。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒータ基板の表面に凹凸が存在しても、光学性能の大幅な低下を生じることのない光学装置を実現することにある。
　上記の課題を解決するために、本発明に係る光学装置は、光学素子と、当該光学素子を加熱するヒータ基板と、当該光学素子と当該ヒータ基板とに介在した樹脂層と、を備えた光学装置において、前記光学素子の中央領域での前記樹脂層の層厚は、前記光学素子の周縁領域での前記樹脂層の層厚よりも大きいことを特徴としている。
　本発明によると、ヒータ基板の表面に凹凸が存在しても、光学性能の大幅な低下を生じることのない光学装置を実現することができる。
（ａ）は、本発明の実施の一形態の光学装置の断面図であり、（ｂ）は、当該光学装置が用いられた光スイッチの斜視図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態の光学装置に用いられるヒータ基板の上面図であり、（ｂ）は、当該ヒータ基板の表面の凹凸が省略された断面図であり、 本発明の一実施形態の光学装置の断面図であり、ヒータ基板の表面の凹凸を拡大して示した図である。 （ａ）～（ｃ）は、本発明の実施の一形態の光学装置の変形例の断面図である。 従来の光学装置の断面図である。
　〔実施の形態〕
　本発明を実施するための形態について図を参照に以下に説明する。本実施の形態では、光学素子として、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）素子３を備えた光学装置１０について説明する。
　（光学装置の構成）
　図１の（ａ）は、本実施の形態の光学装置１０を示す断面図である。光学装置１０は、図１の（ａ）に示すように、ＬＣＯＳ素子３、ヒータ基板２、及びこれらの間に介在する樹脂層４を備える。
　ＬＣＯＳ素子３は、反射光の角度を制御する機能を有する空間光変調素子であり、液晶層３ａを挟み込むようにシリコン層３ｂにガラス層３ｃを積層することにより構成されている。このように、ＬＣＯＳ素子３は、膨張係数の異なるシリコン層３ｂとガラス層３ｃとが積層された構成であるため、図１の（ａ）に示すように、入射面の中央が窪むように球面形状に湾曲し易い。
　シリコン層３ｂは、ＬＣＯＳ素子３を駆動するための駆動回路をシリコン基板に形成したものであり、液晶層３ａとの境界面がミラー状に形成されている。液晶層３ａは、ＬＣＯＳ素子３の受光部であり、液晶に加え、配向膜等を有している。ＬＣＯＳ素子３において液晶層３ａが存在する領域がアクティブ領域として機能する。ＬＣＯＳ素子３は、液晶層３ａに印加される電圧の変化に応じて、液晶の配向を変化させ、液晶層３ａへ入射してきた光の反射角度を変更する。つまり、電圧を制御することで、反射角度を制御することができる。
　ヒータ基板２は、加熱（加温）装置であり、本実施形態では、セラミック材から成るヒータ基材に加熱回路（図示せず）および温度制御回路（図示せず）が設けられたセラミックヒータを用いる。ヒータ基材に用いられるセラミック材としては、例えば、アルミナ、窒化アルミ、窒化珪素、チタン酸バリウムが挙げられる。また、ヒータ基材として、例えば、銅、鉄、ＳＵＳ、ＮＣＦを用いることもできる。
　ＬＣＯＳ素子３をヒータ基板２にて加熱して（例えば、６０℃）使用することで、液晶の配向速度を、常温よりも速めることができる。よって、光学装置１０を後述の様に光スイッチ として用いた場合に、スイッチング速度を速めることができる。
　図２の（ａ）は、ヒータ基板２の上面図、（ｂ）はヒータ基板の断面図である。ヒータ基板２は、図２の（ａ）及び（ｂ）示すように、ＬＣＯＳ素子３に対向する面に凹部２４が形成されており、中央が窪んだすり鉢状に形成されている。
　ＬＣＯＳ素子３およびヒータ基板２は、例えば、ワイヤボンディングによって電極端子（図示せず）と接続し、外部との導通を取るが、公知技術を利用できるため、説明は省略する。
　樹脂層４は、ＬＣＯＳ素子３をヒータ基板２に固定するための層であり、樹脂から成る。樹脂層４に用いる樹脂としては、ヒータ基板２の熱をＬＣＯＳ素子３に効率よく伝えるために、熱伝導性がよいものであって、かつ、ヒータ基板２の熱により劣化され難いものが好ましい。例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が好適に用いられる。これらの樹脂は、熱硬化によってＬＣＯＳ素子３をヒータ基板２に固定する。
　ここで、図１の（ａ）を見て分かるように、光学装置１０では、ＬＣＯＳ素子３の中央領域での樹脂層４の層厚は、ＬＣＯＳ素子３の周縁領域での樹脂層４の層厚よりも大きくなっている。そのため、図３に示すように、ヒータ基板２の表面（樹脂層４との境界面）に、うねり、異物、傷等により凹凸が生じていたとしても、ＬＣＯＳ素子３の中央領域は、その影響を周縁領域よりも受けにくい。つまり、ＬＣＯＳ素子３の中央領域では、層厚が大きい（厚い）樹脂層４によりヒータ基板２の上記凹凸の影響が吸収されるため、この凹凸に沿ってＬＣＯＳ素子３の中央領域が歪むことを抑制することができる。ここで、ＬＣＯＳ素子３の中央領域にはアクティブ領域が存在しているが、上記凹凸に沿った歪みは抑制されているので、光学性能の大幅な低下を回避することができる。
　さらに、ＬＣＯＳ素子３の周縁領域では樹脂層４の層厚が中央領域での樹脂層の層厚よりも小さくなっていることで、樹脂層４をＬＣＯＳ素子３の全領域において厚くする場合よりも、ＬＣＯＳ素子３の機能性を向上させるためのヒータ熱をＬＣＯＳ素子３に伝えやすい。すなわち、ヒータ基板２からＬＣＯＳ素子３への熱供給を阻害することなく、光学性能の大幅な低下を回避することができる。
　ところで、ヒータ基板２のうねり、異物、傷等による凹凸は、多くは、１０μｍ以上１００μｍ以下である。そのため、その上に積層する樹脂層４の層厚が、１０μｍ以上１００μｍ以下であると、十分にヒータ基板の凹凸を吸収でき、光学素子の性能を保証することができる。
　さらに、本実施の形態では、樹脂層４の層厚は、ＬＣＯＳ素子３の周縁領域から中央領域まで連続的に大きくなっている。
　以上から分かるように、光学装置１０では、ＬＣＯＳ素子３の中央領域に歪みが生じ難いので、光学性能の大幅な低下を回避することができる。よって、ＬＣＯＳ素子３の性能が保証された高品質の光学装置１０を実現することができる。
　光学装置１０は、例えば、図１の（ｂ）に示すように、パッケージ（筐体）２１に収容されて光スイッチ２３として使用される。図１の（ｂ）に例示するパッケージ２１には、光学ガラスが嵌められた光学窓２２が設けられており、この光学窓から光学装置１０に対して光を入射させ、反射させる。このようなパッケージは、収容される光学装置の種類や用途に応じて、従来公知のものを用いることができる。そのため、説明は省略する。また、光スイッチ２３の使用方法についても、従来公知の技術を利用できるため、説明を省略する。
　（光学装置の製造方法）
　まず、板状のセラミック材を、図２の（ｂ）に示すように、周囲から中央に向かって窪むように、すなわち、すり鉢状になるように、切削加工しヒータ基材を形成する。このように形成されたヒータ基材に、加熱回路及び温度制御回路を配置し、ヒータ基板２を形成する。
　上記の様に形成したヒータ基板２上に樹脂を塗布し、その上にＬＣＯＳ素子３を搭載して樹脂を熱硬化させる。熱により硬化された樹脂が樹脂層４として形成される。
　以下に、光学装置１０の変形例について説明する。
　（変形例１）
　図４の（ａ）は、光学装置１０の変形例である光学装置１０の断面図である。光学装置１０ａは、図４の（ａ）に示すように、ヒータ基板２ａの形状がヒータ基板２と異なっている。ヒータ基板２ａの形状以外の構成は、光学装置１０と同様である。
　ヒータ基板２ａは、図４の（ａ）に示すように、樹脂層４との境界面において、中央領域が周縁領域よりも一段低く窪んだ形状である。言い換えれば、中央領域よりも周縁領域が一段高い形状、あるいは、周縁領域に枠部が形成された形状である。
　（変形例２）
　図４の（ｂ）は、光学装置１０の別の変形例である光学装置１０ｂの断面図である。光学装置１０ｂは、図４の（ｂ）に示すように、ヒータ基板２ｂの形状がヒータ基板２と異なっている。ヒータ基板２ｂの形状以外の構成は、光学装置１０と同様である。
　ヒータ基板２ｂは、図４の（ｂ）に示すように、樹脂層４との境界面において、中央領域が周縁領域よりも１段低い形状であり、段差に傾斜が設けられている形状である。ヒータ基板２ｂは、段差は１段であるが、複数段であっても構わない。
　（変形例３）
　図４の（ｃ）は、光学装置１０のさらに別の変形例である光学装置１０ｃの断面図である。光学装置１０ｃは、図４の（ｃ）に示すように、ヒータ基板２ｃの形状がヒータ基板２と異なっている。ヒータ基板２ｂの形状以外の構成は、光学装置１０と同様である。
　ヒータ基板２ｃは、図４の（ｃ）に示すように、樹脂層４との境界面において、樹脂層４との境界面において、周縁領域から中央領域まで段階的に窪んだ形状である。なお、段数の限定はない。ヒータ基板２ｃが周縁領域から中央領域まで段階的に窪んでいるため、樹脂層の層厚は、前記周縁領域から前記中央領域まで段階的に大きくなっている。
　これら変形例の光学装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃにおいても、ＬＣＯＳ素子３の中央領域での樹脂層４の層厚が、周縁領域での樹脂層４の層厚よりも大きくなっている。そのため、ヒータ基板２ａ，２ｂ，２ｃの表面に凹凸が存在しても、ＬＣＯＳ素子３の中央領域に歪みが生じ難いので、光学性能の大幅な低下を回避することができる。よって、ＬＣＯＳ素子３の性能が保証された高品質の光学装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃを実現することができる。
　これら変形例の光学装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃの製造方法では、板状のセラミック材の中央領域を切削加工してヒータ基材を形成しても、板状のセラミック材に枠状のセラミック材を積み上げる（変形例３では複数の異なる枠状セラミック材を積み上げる）成形加工にて、ヒータ基材を形成してもよい。なお、枠状のセラミック材は、円状でも多角形状であってもよい。変形性１及び２では、枠状のセラミック材が１つであるため加工し易い。
　上記した実施の形態及びその変形例では、光学素子としてＬＣＯＳ素子を備えた光学装置について説明した。しかしながら、本発明に係る光学装置が備える光学素子は、これに限定されない。すなわち、本発明に係る光学装置が備える光学素子は、ヒータ基板と共に用いられる光学素子であればよく、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラー素子であってもよい。
　（まとめ）
　本実施形態に係る光学装置は、光学素子と、当該光学素子を加熱するヒータ基板と、当該光学素子と当該ヒータ基板とに介在した樹脂層と、を備えた光学装置において、前記光学素子の中央領域での前記樹脂層の層厚は、前記光学素子の周縁領域での前記樹脂層の層厚よりも大きいことを特徴としている。
　上記構成によると、光学素子の中央領域での樹脂層の層厚が、光学素子の周縁領域での樹脂層の層厚よりも大きいため、光学素子と対向するヒータ基板の表面（樹脂層との境界面）に、うねり、異物、傷等により凹凸が生じていたとしても、光学素子の中央領域は、その影響を周縁領域よりも受けにくい。つまり、光学素子の中央領域では、層厚が大きい（厚い）樹脂層によりヒータ基板の上記凹凸の影響が吸収されるため、この凹凸に沿って光学素子の中央領域が歪むことを抑制することができる。
　ここで、大概の光学素子において、光学的な機能を担うアクティブ領域は、光学素子の周縁領域には存在せず、光学素子の中央領域に存在する。このため、光学素子の中央領域に生じた歪みは、光学性能の低下を帰結する。これに対して、本実施形態に係る光学装置では、光学素子の中央領域に歪みが生じ難いので、光学性能の大幅な低下を回避することができる。
　さらに、上記構成によると、光学素子の周縁領域では樹脂層の層厚が中央領域での樹脂層の層厚よりも小さくなっていることで、樹脂層を光学素子の全領域において厚くする場合よりも、ヒータ基板からの熱を光学素子に伝えやすい。すなわち、ヒータ基板から光学素子への熱供給を阻害することなく、光学性能の大幅な低下を回避することができる。
　また、本実施形態に係る光学装置は、上記構成に加え、前記ヒータ基板の前記光学素子に対向する面に形成された凹部により、前記光学素子の中央領域での前記樹脂層の層厚が、前記光学素子の周縁領域での前記樹脂層の層厚よりも大きくなっているのが好ましい。
　上記構成によると、ヒータ基板の光学素子に対向する面に凹部を形成するという容易な方法にて、光学素子の中央領域での樹脂層の層厚を、光学素子の周縁領域での樹脂層の層厚よりも大きくすることができる。
　また、本実施形態に係る光学装置では、上記構成に加え、前記中央領域での前記樹脂層の層厚は、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
　ヒータ基板のうねり、異物、傷等による凹凸は、通常、１０μｍ以上１００μｍ以下である。そのため、その上に積層する樹脂層の層厚が１０μｍ以上１００μｍ以下であると、その樹脂層により十分にヒータ基板の凹凸を吸収できるので、光学素子の性能低下をより有効に回避することができる。
　また、本実施形態に係る光学装置では、上記構成に加え、前記光学素子は、前記中央領域にアクティブ領域が設けられていることが好ましい。
　上記構成によれば、光学素子のアクティブ領域に歪みが生じ難いので、光学素子の性能低下をより有効に回避することができる。
　また、本実施形態に係る光学装置では、上記構成に加え、前記光学素子は、異種材料を積層することにより構成された光学素子、例えば、ＬＣＯＳ素子であってもよい。
　異種材料が積層されたＬＣＯＳ素子等の光学素子では、各層の膨張係数の違いにより湾曲することが多い。光学素子が湾曲すると、中央領域が周辺領域に比べてヒータ基板の表面に近づくため、光学素子の中央領域においてヒータ基板の凹凸に沿った歪みが生じやすくなる。これに対して、本実施形態に係る光学装置では、光学素子の中央領域での樹脂層の層厚が、周縁領域での樹脂層の層厚よりも大きいため、光学素子の中央領域においてヒータ基板の凹凸に沿った歪みが生じ難くなる。よって、上記構成によると、異種材料を積層することにより構成されたＬＣＯＳ等の光学素子の性能低下を有効に回避することができる。
　また、本実施形態に係る光学装置では、上記構成に加え、前記樹脂層の層厚は、前記周縁領域から前記中央領域まで連続的に大きくなっていることが好ましい。
　また、本実施形態に係る光学装置では、前記樹脂層の層厚は、前記周縁領域から前記中央領域まで段階的に大きくなっていることが好ましい。
　また、本実施形態に係る光スイッチは、上記いずれかの光学装置を備えていることを特徴としている。
　上記構成によると、性能が保証された光スイッチを提供することが可能となる。
　（付記事項）
　本発明は上述した実施形態や各変形例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態または実施例に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　本発明は、例えば、ＬＣＯＳ素子やＭＥＭＳミラー素子といった光学素子が、ヒータ基板に樹脂層を介在して固定される光学装置、及びこれを備えた光スイッチに利用することができる。
　２　　　ヒータ基板
　３　　　ＬＣＯＳ素子（光学素子）
　３ａ　　液晶層
　３ｂ　　シリコン層
　４　　　樹脂層
　１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ　光学装置
　２３　　光スイッチ 
　２１　　パッケージ
　１００　従来の光学装置

Claims (9)

  1. 　光学素子と、当該光学素子を加熱するヒータ基板と、当該光学素子と当該ヒータ基板とに介在した樹脂層と、を備えた光学装置において、
    　前記光学素子の中央領域での前記樹脂層の層厚は、前記光学素子の周縁領域での前記樹脂層の層厚よりも大きいことを特徴とする光学装置。
  2. 　前記ヒータ基板の前記光学素子に対向する面に形成された凹部により、前記光学素子の中央領域での前記樹脂層の層厚が、前記光学素子の周縁領域での前記樹脂層の層厚よりも大きくなっている、ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
  3. 　前記中央領域での前記樹脂層の層厚は、１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
  4. 　前記光学素子は、前記中央領域にアクティブ領域が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光学装置。
  5. 　前記光学素子は、異種材料を積層することにより構成された光学素子であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学装置。
  6. 　前記光学素子は、ＬＣＯＳ素子であることを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
  7. 　前記樹脂層の層厚は、前記周縁領域から前記中央領域まで連続的に大きくなっていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光学装置。
  8. 　前記樹脂層の層厚は、前記周縁領域から前記中央領域まで段階的に大きくなっていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光学装置。
  9. 　請求項１から８のいずれか１項に記載の光学装置を備えたことを特徴とする光スイッチ。
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