JP2014082348A - 光学素子収納用パッケージ、光学フィルターデバイス、光学モジュール、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】内部気密性を、より良好に維持できる光学素子収納用パッケージを提供する。
【解決手段】光学素子収納用パッケージ１００は、光学素子１を収納する空洞部１２を備える光学素子収納用パッケージであって、空洞部１２を形成するケース部材と、前記ケース部材に含まれ、空洞部１２が開口する開口部４１を備える筐体部材（リッド１０）と、開口部４１を空洞部１２の外側から覆い、開口部４１に接合された第１窓部材（光透過性基板２１）と、開口部４１を空洞部１２の内側から覆い、開口部４１に接合された第２窓部材（光透過性基板２２）と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学素子収納用パッケージ、光学フィルターデバイス、光学モジュール、および電子機器に関する。

従来、光学素子として、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を用いた撮像素子、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）などの表示素子、エタロンフィルターなどの光学フィルターが知られている。これら光学素子は、一般に、外部からの機械的衝撃や水分の浸入を防いだり、減圧環境下での良好な素子特性を得たりするために、光透過部を備えた蓋体により密閉された収納容器（光学素子収納用パッケージ）に収納される。
これら光学素子は、様々な環境下で使用される様々な電子機器に搭載されるため、その収納容器に対しては、小型化、軽量化、高信頼性化、および高い耐環境性能が求められる。例えば、特許文献１には、蓋体を構成する金属枠体と窓部材との接合部分の形状を工夫することにより、金属枠体と窓部材との間に大きな熱応力が発生しても、窓部材が破壊したり接合部の低融点ガラスの破損が起こったりすることがなく、金属枠体と窓部材との間が剥離することなく気密信頼性が良好な封止が得られるとする技術が提案されている。

特開２００５−７９１４６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の収納容器では、金属枠体と窓部材との熱膨張係数が大きく異なる場合など、より大きな熱応力が発生した場合には、接合部の低融点ガラスが破損してしまうという課題があった。また、低融点ガラスが破損しないまでも熱応力により蓋体が変形してしまうという課題や、熱衝撃により蓋体が変形を繰り返すことにより、金属枠体と窓部材との間が剥離してしまうという課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。

［適用例１］ 本適用例に係る光学素子収納用パッケージは、光学素子を収納する空洞部を備える光学素子収納用パッケージであって、前記空洞部を形成するケース部材と、前記ケース部材に含まれ、前記空洞部が開口する開口部を備える筐体部材と、前記開口部を前記空洞部の外側から覆い、前記開口部に接合された第１窓部材と、前記開口部を前記空洞部の内側から覆い、前記開口部に接合された第２窓部材と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、筐体部材に設けられ空洞部が開口する開口部は、開口部に接合される第１窓部材と第２窓部材とによって空洞部の外側と内側から覆われている。換言すると、開口部において、第１窓部材と第２窓部材とは、筐体部材を挟むように接合されている。このように構成することで、筐体部材に用いられる材料と、窓部材（第１窓部材と第２窓部材）に用いられる材料との熱膨張係数が異なったことにより、熱応力が発生した場合であっても、筐体部材の表裏に筐体部材を挟むように接合される窓部材によって、熱応力がバランスされるため、筐体部材の変形が抑制される。筐体部材の変形が抑制されることにより、筐体部材と窓部材との接合部に発生する応力が軽減され、接合部の剥離が抑制される。その結果、内部気密性をより良好に維持できる光学素子収納用パッケージを提供することができる。

［適用例２］ 上記適用例に係る光学素子収納用パッケージにおいて、前記筐体部材の平均厚みをＴ１とし、前記筐体部材と前記第１窓部材とが接合される面と、前記筐体部材と前記第２窓部材とが接合される面との距離をＴ２としたときに、Ｔ１＞Ｔ２の関係を満たすことを特徴とする。

本適用例によれば、第１窓部材と第２窓部材とが筐体部材を挟む部分の筐体部材の厚みＴ２は、筐体部材の平均厚みＴ１より薄く構成されている。このため、筐体部材に用いられる材料と、窓部材（第１窓部材と第２窓部材）に用いられる材料との熱膨張係数が異なったことにより、熱応力が発生した場合であっても、筐体部材の表裏に接合される窓部材によって、熱応力がより容易にバランスされる。つまり、第１窓部材と第２窓部材とが筐体部材に接合される部分において、筐体部材の厚みがより薄く形成されているため、窓部材が筐体部材から受ける熱応力をより小さくすることができる。その結果、筐体部材と窓部材との接合部に発生する応力がより軽減され、接合部の剥離がより抑制される。
また、第１窓部材と第２窓部材とが筐体部材を挟み重なる領域において、筐体部材の厚みが薄く構成されるため、より薄型の光学素子収納用パッケージを提供することができる。

［適用例３］ 上記適用例に係る光学素子収納用パッケージにおいて、前記第２窓部材は、前記第１窓部材が形成される材料で形成されていることが好ましい。

本適用例のように、第１窓部材と第２窓部材とを同じ材料で形成することにより、筐体部材の表裏を挟む窓部材の熱膨張係数が同じとなり、筐体部材の表裏で、熱応力をより良くバランスさせることができる。

［適用例４］ 上記適用例に係る光学素子収納用パッケージにおいて、前記空洞部は、前記ケース部材と前記第１窓部材とによって気密封止されており、大気圧をＰ１とし、前記空洞部の気圧をＰ２としたときに、Ｐ１＞Ｐ２の関係を満たすことを特徴とする。

本適用例によれば、光学素子を空洞部に収納する工程において、空洞部内を減圧状態に維持して光学素子を収納し、気密封止することにより、光学素子が減圧環境で機能するパッケージデバイスを提供することができる。その結果、例えば、光学素子がＭＥＭＳ構造体などの可動部を含んでいる場合や、光学素子が受ける光が、空洞部内の気体により影響を受ける場合などにおいて、光学素子の特性をより良好なものとすることができる。

［適用例５］ 上記適用例に係る光学素子収納用パッケージにおいて、前記筐体部材と、前記筐体部材に接合された前記第１窓部材と前記第２窓部材とにより構成された気室は、気密封止されており、前記気室の気圧をＰ３としたときに、Ｐ２＞Ｐ３あるいはＰ２＝Ｐ３の関係を満たすことを特徴とする。

本適用例によれば、筐体部材と第１窓部材と第２窓部材とに囲まれた気室の気圧Ｐ３は、大気圧Ｐ１および空洞部の気圧Ｐ２より低い、あるいは、空洞部の気圧Ｐ２と等しい。従って、それぞれの気圧差により、第１窓部材は、筐体部材に対して押圧される方向に圧力を受ける。また、第２窓部材は、少なくとも筐体部材から剥がされる方向に力を受けない。その結果、第１窓部材、第２窓部材は、それぞれ筐体部材からより剥離しにくくなる。

［適用例６］ 上記適用例に係る光学素子収納用パッケージにおいて、前記筐体部材と、前記筐体部材に接合された前記第１窓部材と前記第２窓部材とにより構成された気室が、前記空洞部と連通する連通孔を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、筐体部材と、筐体部材に接合された第１窓部材と第２窓部材とにより構成された気室が、空洞部と連通する連通孔を備えているため、気室の気圧と空洞部の気圧とは、同じ圧力に維持される。その結果、気室と空洞部の気圧差により、第２窓部材が剥離する方向に圧力を受けることが無いので、空洞部内を減圧状態にした場合であっても、第２窓部材が剥離しにくくなる。

［適用例７］ 上記適用例に係る光学素子収納用パッケージにおいて、前記筐体部材は、金属材料を含み構成され、前記第１窓部材および前記第２窓部材は、光透過性材料を含み構成されていることを特徴とする。

本適用例によれば、筐体部材は、金属材料を含み構成され、第１窓部材および第２窓部材は、光透過性材料を含み構成されているため、内部に収容する光学素子には、選択的に光を導入することができる。具体的には、筐体部材に含まれる金属材料によって、遮光することなどにより、光透過性材料を通して、所定の光路の光を選択的に光学素子に導入することができる。
また、金属材料と光透過性材料との熱膨張係数が異なる場合であっても、本適用例のパッケージ形態によれば、熱膨張係数の差による熱応力の影響を抑制することができるため、筐体部材と窓部材との接合部に発生する応力が軽減され、接合部の剥離が抑制される。その結果、内部気密性を良好に維持できる光学素子収納用パッケージを提供することができる。

［適用例８］ 本適用例に係る光学フィルターデバイスは、上記に記載の光学素子収納用パッケージに収納された光学フィルターを備えることを特徴とする。

本適用例によれば、光学フィルターが、熱ストレスを受けても内部気密性がより良好に維持できる光学素子収納用パッケージに収納されているため、より高信頼性で、より高い耐環境性能を有する光学フィルターデバイスを提供することができる。

［適用例９］ 本適用例に係る光学モジュールは、上記に記載の光学素子収納用パッケージに収納された光学素子を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、光学素子が、熱ストレスを受けても内部気密性がより良好に維持できる光学素子収納用パッケージに収納されているため、より高信頼性で、より高い耐環境性能を有する光学モジュールを提供することができる。

［適用例１０］ 本適用例に係る電子機器は、上記に記載の光学素子収納用パッケージに収納された光学素子を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、電子機器が備える光学素子が、熱ストレスを受けても内部気密性がより良好に維持できる光学素子収納用パッケージに収納されている。そのため、より高信頼性で、より高い耐環境性能を有する電子機器を提供することができる。

（ａ）実施形態１に係る光学素子収納用パッケージ、および光学フィルターデバイスを示す断面図、（ｂ）外壁面の側から開口部周辺の接合部を見た平面図、（ｃ）内壁面の側から開口部周辺の接合部を見た平面図。 （ａ），（ｂ）開口部における、窓部材（光透過性基板）の取り付け方法を、従来の方法と比較して説明する断面図。 実施形態２に係る光学素子収納用パッケージの天面部に形成された開口部周辺を示す断面図。 測色装置の概略構成を示すブロック図。 （ａ）〜（ｄ）変形例１に係る光学素子収納用パッケージを示す断面図。 （ａ）変形例３に係る光学素子収納用パッケージの天面部に形成された開口部周辺を示す断面図、（ｂ）変形例４に係る光学素子収納用パッケージの天面部に形成された開口部周辺を示す断面図、（ｃ）変形例５に係る光学素子収納用パッケージの天面部に形成された開口部周辺を示す断面図。

以下に本発明を具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。以下は、本発明の一実施形態であって、本発明を限定するものではない。なお、以下の各図においては、説明を分かりやすくするため、実際とは異なる尺度で記載している場合がある。

（実施形態１）
まず、実施形態１に係る光学素子収納用パッケージ１００、および光学フィルターデバイス２００について説明する。
図１（ａ）は、光学フィルターデバイスの例として、エタロンフィルターを光学素子収納用パッケージ１００に収納した光学フィルターデバイス２００を示す断面図である。
光学フィルターデバイス２００は、入射した光から、所定の目的波長の光を取り出して射出させる装置であり、光学素子としてのエタロンフィルター（以下エタロン１）、エタロン１を内部に収納する光学素子収納用パッケージ１００から構成されている。このような光学フィルターデバイス２００は、例えば測色センサー等の光学モジュールや、測色装置やガス分析装置等の電子機器に組み込むことができる。なお、光学フィルターデバイス２００を備えた光学モジュールや電子機器の構成については、後述の実施形態３において説明する。

エタロン１は、波長可変干渉フィルター（optical element with parallel surfaces used to increase the coherent length of a laser）であり、矩形板状の光学素子である。エタロン１についての説明は省略する。
光学素子収納用パッケージ１００は、筐体部材としてのリッド１０、ベース基板１１、リッド１０に接合される第１窓部材としての光透過性基板２１、第２窓部材としての光透過性基板２２、ベース基板１１に接合される光透過性基板２３、接合部材１３，３０、接合用パターン１５などから構成されている。
リッド１０、ベース基板１１、接合部材１３，３０、接合用パターン１５は、ケース部材であり、これらのケース部材により、内部にエタロン１が収納される空洞部１２が構成される。
なお、本実施形態における光学素子収納用パッケージ１００は、光学素子の例としてエタロンフィルターを収納しているが、エタロンフィルターに限定するものではなく、他の光学素子であっても良い。

リッド１０は、図１（ａ）に示すように、ベース基板１１の周縁部に接合されるリッド接合部１０ｘと、リッド接合部１０ｘから連続し、ベース基板１１から離れる方向に立ち上がる側壁部１０ｚと、側壁部１０ｚから連続し、エタロン１を覆う天面部１０ｙとを備えている。
リッド１０は、例えばコバール、４２アロイ、アルミ、銅、ジュラルミンなどの金属、またはそれらのいずれかを含む合金により形成することができ、リッド接合部１０ｘと、ベース基板１１の周縁部とが、接合部材１３により接合されることで、ベース基板１１に密着接合されている。接合方法としては、例えば、レーザー溶着の他、銀ロウ等を用いた半田付け、共晶合金層を用いた封着、低融点ガラスを用いた溶着、ガラス封着、ガラスフリット接合、エポキシ樹脂による接着等が挙げられる。これらの接合方法は、ベース基板１１およびリッド１０の素材や、接合環境等により、適宜選択することができる。

本実施形態では、ベース基板１１の周縁部上に、例えばＮｉやＡｕ等により構成された接合用パターン１５を形成し、接合用パターン１５およびリッド接合部１０ｘに対して、高出力レーザー（例えばＹＡＧレーザー等）を照射してレーザー接合している。
リッド１０の天面部１０ｙは、ベース基板１１に対して略平行となる。この天面部１０ｙには、エタロン１に対向する領域に、光を通過させる円形の開口部４１が形成されている。なお、本実施形態では、開口部４１の形状を円形としているが、これに限定するものではなく、三角形、矩形、多角形、またはこれらを組み合わせた形状であっても良い。

ベース基板１１は、例えば単層セラミック基板により構成される平板である。このベース基板１１には、エタロン１が設置される。エタロン１は、ベース基板１１に、例えば接着剤を介して固定されている。なお、接着剤による固定ではなく、他の固定部材に嵌合される、あるいは挟持されることで固定されるなどの方法であってもよい。
ベース基板１１のエタロン１が搭載される面には、エタロン１の電装面と接続される導電パターン１４が設けられている。エタロン１の電装面と導電パターン１４との具体的な接続に係る図示は省略しているが、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）などを用い、Ａｇペースト、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）、ＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）などにより接続することができる。なお、空洞部１２を減圧状態に維持するためにガスの放出が少ないＡｇペーストを用いることが好ましい。また、ＦＰＣによる接続に限られず、例えばワイヤーボンディング等による配線接続を実施してもよい。

ベース基板１１には、エタロン１に対向する領域に、光を通過させる円形の開口部４２が形成されている。なお、本実施形態では、開口部４２の形状を円形としているが、これに限定するものではなく、三角形、矩形、多角形、またはこれらを組み合わせた形状であっても良い。
ベース基板１１の外側の面（エタロン１が搭載される面とは反対側の面）には、外部接続端子１６が形成されている。導電パターン１４と外部接続端子１６とは、ベース基板１１の内部に形成された配線パターンにより接続されている。

光透過性基板２１は、開口部４１を空洞部１２の外側から覆い、開口部４１を形成する天面部１０ｙの外壁面１０ａに接合されるガラス基板である。
光透過性基板２２は、開口部４１を空洞部１２の内側から覆い、開口部４１を形成する天面部１０ｙの内壁面１０ｂに接合されるガラス基板である。
光透過性基板２３は、開口部４２を空洞部１２の外側から覆い、開口部４２を形成するベース基板１１の外壁面１１ａに接合されるガラス基板である。
光透過性基板２１，２２は、開口部４１よりも大きいサイズに形成され、光透過性基板２３は、開口部４２よりも大きいサイズに形成されている。
光透過性基板２１，２２，２３の平面中心点は、開口部４１，４２、およびエタロン１の平面中心点を通り、ベース基板１１に垂直な直線Ａ−Ａの線上に位置するように配置されている。また、光透過性基板２１，２２，２３を構成するガラス基板は、同じ材料により形成されている。
このような構成において、リッド１０の開口部４１から光が入射し、エタロン１により取り出された所望の目的波長の光はベース基板１１の開口部４２から射出される。
なお、光透過性基板２１〜２３は、ガラス基板に限定するものではなく、透過させる光の波長により、水晶、シリコン、ゲルマニウムなどの基板であっても良い。

リッド１０と光透過性基板２１，２２との接合、およびベース基板１１と光透過性基板２３との接合は、接合部材３０により行なわれている。接合部材３０としては、例えば、ガラス原料を高温で熔解し、急冷したガラスのかけらであるガラスフリットを用いることができる。ガラスフリットを焼成して行なう接合（ガラスフリット接合）では、接合部分に隙間が生じることがなく、また、ガス放出の少ないガラスフリットを用いることで、空洞部１２を減圧状態に維持することができる。なお、ガラスフリット接合に限られず、低融点ガラスを用いた溶着、ガラス封着などによる接合を行ってもよい。

図１（ｂ）に、外壁面１０ａの側から開口部４１周辺の接合部を見た平面図を、図１（ｃ）に、内壁面１０ｂの側から開口部４１周辺の接合部を見た平面図を示す。なお、分かりやすくするために、光透過性基板２１，２２は破線で示している。
図１（ｂ）に示すように、リッド１０と光透過性基板２１との接合は、隙間なく配置された接合部材３０により、気密封止されている。また、図示していないが、ベース基板１１と光透過性基板２３との接合も同様に気密封止されている。
エタロン１の収納、およびこれらの気密封止は、所定の減圧環境で行なう。そのため、空洞部１２の気圧は大気圧と比較して減圧された状態に保たれる。
リッド１０と光透過性基板２２との接合は、図１（ｃ）に示すように、接合部材３０の配置において、隙間３０ｓを設けている。この隙間により、リッド１０と、リッド１０に接合された光透過性基板２１と光透過性基板２２とにより構成された空間４１ｓは、空洞部１２と連通する。そのため、空間４１ｓの気圧は、減圧された空洞部１２の気圧に等しくなる。
なお、隙間３０ｓは、図１（ｃ）に示す位置や数に限定するものではないが、リッド１０と光透過性基板２２との充分な接合強度が得られる必要があるため、必要最小限の範囲とすることが好ましい。

図２（ａ），（ｂ）は、開口部４１における、窓部材（光透過性基板）の取り付け方法を、従来の方法と比較して説明する断面図である。
従来は、一般的に、図２（ａ）に示すように、光透過性基板２１のみを、天面部１０ｙの外壁面１０ａに接合する方法で構成していた。

一般的に、リッド１０には、パッケージ筐体としての剛性、遮光性、耐熱性、耐湿性、気密性などが求められる。そのため、上述したように金属を用いる場合が多い。また、窓部材としての光透過性基板には、対象とする光を透過させる材料であり、かつ、剛性、耐熱性、耐湿性、気密性などが求められる。そのため、上述したようにガラス、水晶、シリコン、ゲルマニウムなどが用いられる。その結果、それぞれを構成する材料の熱膨張係数が大きく異なる場合が多い。例えば、リッド１０を構成するコバール材料の熱膨張係数は、５．１ｐｐｍ／℃であり、光透過性基板２１〜２３に用いられるガラス材料（硼珪酸ガラス）の熱膨張係数は、７．２ｐｐｍ／℃である。

光学フィルターデバイスは、光源から受ける熱ストレスなど、様々な温度環境で使用される。そのため、従来の方法によると、開口部４１と光透過性基板２１との接合部分に、熱膨張係数の違いによる熱応力が働き、バイメタルのようにリッド１０が反ってしまったり、使用環境の温度サイクルによって反りが繰り返されたりすることにより、接合部分にクラックが入ってしまったり、破壊してしまったりするという問題があった。

これに対し、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、開口部４１の表裏両側から光透過性基板２１，２２により、リッド１０を挟むように接合している。
そのため、熱膨張係数の差による熱応力は働くものの、上下から同様の熱膨張係数を有する材料により、リッド１０を挟む構造であるため、その変形を抑えることができる。

以上述べたように、本実施形態による光学素子収納用パッケージ１００によれば、以下の効果を得ることができる。
リッド１０に設けられ空洞部１２が開口する開口部４１は、開口部４１に接合される光透過性基板２１と光透過性基板２２とによって空洞部１２の外側と内側から覆われている。換言すると、開口部４１において、光透過性基板２１と光透過性基板２２とは、リッド１０を挟むように接合されている。このように構成することで、リッド１０に用いられる材料と、窓部材（光透過性基板２１と光透過性基板２２）に用いられる材料との熱膨張係数が異なったことにより、熱応力が発生した場合であっても、リッド１０の表裏にリッド１０を挟むように接合される窓部材によって、熱応力がバランスされるため、リッド１０の変形が抑制される。リッド１０の変形が抑制されることにより、リッド１０と窓部材との接合部に発生する応力が軽減され、接合部にクラックが入ってしまったり、接合部が剥離してしまったりすることが抑制される。その結果、内部気密性をより良好に維持できる光学素子収納用パッケージを提供することができる。

また、従来、熱膨張係数の違いによる変形などで、互いに接合させて使用することができなかった材料であっても、本実施形態によれば、その変形が抑制されるため、使用できる機会を新たに提供することができる。

また、エタロン１などの光学素子を空洞部１２に収納する工程において、空洞部１２内を減圧状態に維持して光学素子を収納し、気密封止することにより、光学素子が減圧環境で機能するパッケージデバイスを提供することができる。その結果、例えば、光学素子がＭＥＭＳ構造体などの可動部を含んでいる場合や、光学素子が受ける光が、空洞部１２内の気体により影響を受ける場合などにおいて、光学素子の特性をより良好なものとすることができる。

また、リッド１０と、リッド１０に接合された光透過性基板２１と光透過性基板２２とにより構成された空間４１ｓが、空洞部１２と連通する連通孔（隙間３０ｓ）を備えているため、空間４１ｓの気圧と空洞部１２の気圧とは、同じ圧力に維持される。その結果、空間４１ｓと空洞部１２の気圧差により、光透過性基板２２が剥離する方向に圧力を受けることが無いので、空洞部１２内を減圧状態にした場合であっても、光透過性基板２２が剥離しやすくなることが無くなる。

また、リッド１０は、金属材料で構成され、光透過性基板２１および光透過性基板２２は、光透過性材料で構成されているため、内部に収容する光学素子には、選択的に光を導入することができる。具体的には、リッド１０に含まれる金属材料によって、遮光することなどにより、光透過性材料を通して、所定の光路の光を選択的に光学素子に導入することができる。

また、本実施形態による、光学フィルターデバイス２００よれば、エタロン１が、熱ストレスを受けても内部気密性がより良好に維持できる光学素子収納用パッケージ１００に収納されているため、より高信頼性で、より高い耐環境性能を有する光学フィルターデバイスを提供することができる。

（実施形態２）
次に、実施形態２に係る光学素子収納用パッケージ１０１について説明する。なお、説明にあたり、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。

図３は、光学素子収納用パッケージ１０１の天面部に形成された開口部周辺を示す断面図である。
光学素子収納用パッケージ１０１は、光透過性基板２１と光透過性基板２２とによって挟まれる開口部分のリッド部材の厚みが薄くなっていることを特徴としている。
光学素子収納用パッケージ１０１は、筐体部材としてのリッド１０ｍ、ベース基板１１、リッド１０ｍに接合される第１窓部材としての光透過性基板２１、第２窓部材としての光透過性基板２２、ベース基板１１に接合される光透過性基板２３、接合部材１３，３０、接合用パターン１５などから構成されている（ベース基板１１、光透過性基板２３、接合部材１３、接合用パターン１５については、図１（ａ）参照）。
リッド１０ｍは、図３に示すように、光透過性基板２１と光透過性基板２２とが接合される部分を含む領域１０ｍｃにおいて、薄く形成されている。リッド１０ｍの平均厚みをＴ１とし、領域１０ｍｃの厚み（リッド１０ｍと光透過性基板２１とが接合される面１０ｍａと、リッド１０ｍと光透過性基板２２とが接合される面１０ｍｂとの距離）をＴ２としたときに、Ｔ１＞Ｔ２の関係を満たすように形成されている。この点を除き、光学素子収納用パッケージ１０１は、光学素子収納用パッケージ１００と同じである。

本実施形態による光学素子収納用パッケージによれば、上述した実施形態の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
領域１０ｍｃの厚みＴ２は、リッド１０ｍの平均厚みＴ１より薄く構成されている。このため、リッド１０ｍに用いられる材料と、窓部材（光透過性基板２１と光透過性基板２２）に用いられる材料との熱膨張係数が異なったことにより、熱応力が発生した場合であっても、リッド１０ｍの表裏に接合される窓部材によって、熱応力がより容易にバランスされる。つまり、光透過性基板２１と光透過性基板２２とがリッド１０ｍに接合される部分において、リッド１０ｍの厚みがより薄く形成されているため、光透過性基板２１と光透過性基板２２とがリッド１０ｍから受ける熱応力の影響をより小さくすることができる。その結果、リッド１０ｍと、光透過性基板２１、光透過性基板２２それぞれとの接合部に発生する応力がより軽減され、接合部にクラックが入ってしまったり、接合部が剥離してしまったりすることがより抑制される。
また、光透過性基板２１と光透過性基板２２とがリッド１０ｍを挟み重なる領域において、リッド１０ｍの厚みが薄く構成されるため、より薄型の光学素子収納用パッケージを提供することができる。
また、光透過性基板２１，２２をリッド１０ｍに接合する際には、リッド１０ｍの厚みが薄く構成された凹部（領域１０ｍｃ）に光透過性基板２１，２２を嵌め込むようにすれば良いため、位置合わせがより容易となる。

（実施形態３）
次に、実施形態３に係る光学モジュール、および電子機器について説明する。なお、説明にあたり、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。

実施形態３では、光学フィルターデバイス２００が組み込まれた光学モジュールとしての測色センサー１０００、および光学フィルターデバイス２００が組み込まれた電子機器としての測色装置２０００を説明する。
図４は、測色装置２０００の概略構成を示すブロック図である。
測色装置２０００は、図４に示すように、検査対象Ｘに光を射出する光源装置１１００と、測色センサー１０００と、測色装置２０００の全体動作を制御する制御装置１２００とを備える。測色装置２０００は、光源装置１１００から射出される光を検査対象Ｘにて反射させ、反射された検査対象光を測色センサー１０００にて受光し、測色センサー１０００から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち検査対象Ｘの色を分析して測定する装置である。

光源装置１１００は、光源２１０、複数のレンズ２２０（図４には１つのみ記載）を備え、検査対象Ｘに対して白色光を射出する。また、複数のレンズ２２０には、コリメーターレンズが含まれてもよく、この場合、光源装置１１００は、光源２１０から射出された白色光をコリメーターレンズにより平行光とし、図示しない投射レンズから検査対象Ｘに向かって射出する。なお、本実施形態では、光源装置１１００を備える測色装置２０００を例示するが、例えば検査対象Ｘが液晶パネルなどの発光部材である場合、光源装置１１００を含まない構成としてもよい。

測色センサー１０００は、光学フィルターデバイス２００を備えている。この測色センサー１０００は、図４に示すように、光学フィルターデバイス２００と、光学フィルターデバイス２００のエタロン１を透過した光を受光する検出部３１０と、エタロン１で透過させる光の波長を可変する電圧制御部３２０とを備える。
また、測色センサー１０００は、エタロン１に対向する位置に、検査対象Ｘで反射された反射光（検査対象光）を、内部に導光する図示しない入射光学レンズを備えている。そして、この測色センサー１０００は、光学フィルターデバイス２００内のエタロン１により、入射光学レンズから入射した検査対象光のうち、所定波長の光を分光し、分光した光を検出部３１０にて受光する。

検出部３１０は、複数の光電交換素子により構成されており、受光量に応じた電気信号を生成する。ここで、検出部３１０は、例えば回路基板３１１を介して、制御装置１２００に接続されており、生成した電気信号を受光信号として制御装置１２００に出力する。
また、この回路基板３１１には、ベース基板１１の外壁面１１ａ（図１（ａ）参照）に形成された外部接続端子１６（図１（ａ）参照）が接続されており、回路基板３１１に形成された回路を介して、電圧制御部３２０に接続されている。
このような構成では、回路基板３１１を介して、光学フィルターデバイス２００および検出部３１０を一体的に構成でき、測色センサー１０００の構成を簡略化することができる。

電圧制御部３２０は、回路基板３１１を介して光学フィルターデバイス２００の外部接続端子１６に接続される。そして、電圧制御部３２０は、制御装置１２００からの入力される制御信号に基づいて、エタロン１に所定のステップ電圧を印加することで、分光する所定の波長を設定することが可能となる。

制御装置１２００は、測色装置２０００の全体動作を制御する。
制御装置１２００としては、例えば汎用パーソナルコンピューターや、携帯情報端末、その他、測色専用コンピューターなどを用いることができる。
制御装置１２００は、図４に示すように、光源制御部４１０、測色センサー制御部４２０、および測色処理部４３０などを備えて構成されている。
光源制御部４１０は、光源装置１１００に接続されており、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置１１００に所定の制御信号を出力し、光源装置１１００から所定の明るさの白色光を射出させる。
測色センサー制御部４２０は、測色センサー１０００に接続されており、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色センサー１０００にて受光させる光の波長を設定し、この波長の光の受光量を検出する旨の制御信号を測色センサー１０００に出力する。これにより、測色センサー１０００の電圧制御部３２０は、制御信号に基づいて、利用者が所望する光の波長のみを透過させるよう、エタロン１への印加電圧を設定する。
測色処理部４３０は、検出部３１０により検出された受光量から、検査対象Ｘの色度を分析する。

以上述べたように、本実施形態による光学モジュールとしての測色センサー１０００、および電子機器としての測色装置２０００によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態の測色装置２０００は、光学フィルターデバイス２００を備えている。上述したように、光学フィルターデバイス２００は、空洞部１２（図１（ａ）参照）の気密性が高く、水粒子等の異物の侵入がないため、これらの異物によるエタロン１の光学特性の変化を防止することができる。したがって、測色センサー１０００においても、高分解能で取り出された目的波長の光を検出部３１０により検出することができ、所望の目的波長の光に対する正確な光量を検出することができる。これにより、測色装置２０００は、検査対象Ｘの正確な色分析を実施することができる。

また、検出部３１０は、ベース基板１１に対向して設けられ、検出部３１０およびベース基板１１の外壁面１１ａに設けられた外部接続端子１６は、１つの回路基板３１１に接続されている。すなわち、光学フィルターデバイス２００のベース基板１１は光射出側に配置されているため、光学フィルターデバイス２００から射出された光を検出する検出部３１０と近接して配置することができる。したがって、上述のように、１つの回路基板３１１に配線することで、配線構造を簡略化でき、基板数も削減することができる。
また、電圧制御部３２０を回路基板３１１上に配置してもよく、この場合、さらなる構成の簡略化を図ることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。ここで、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略している。

（変形例１）
図５（ａ）〜（ｄ）は、変形例１に係る光学素子収納用パッケージ１０２〜１０５を示す断面図である。なお、これらの図において、光学素子の図示は省略している。
実施形態１では、図１（ａ）に示すように、リッド１０に形成された開口部４１の表裏両側から窓部材（光透過性基板２１，２２）により挟むように接合しているとして説明したが、この構成に限定するものではない。すなわち、本発明の特徴である開口部の表裏両側から挟むように窓部材を接合する構成は、開口部を構成する材料と窓部材の材料それぞれの熱膨張係数に考慮すべき差がある場合にその効果があるため、リッド部分に限定するものではない。

図５（ａ）に示す光学素子収納用パッケージ１０２は、リッド１０とベース基板１１の両方の開口部に表裏両側から窓部材Ｗを挟む構成を採用した例である。リッド１０と窓部材Ｗ、およびベース基板１１と窓部材Ｗの熱膨張係数に考慮すべき差がある場合にその効果がある。
図５（ｂ）に示す光学素子収納用パッケージ１０３は、ベース基板１１の開口部に表裏両側から窓部材Ｗを挟む構成を採用した例である。ベース基板１１と窓部材Ｗの熱膨張係数に考慮すべき差がある場合にその効果がある。
図５（ｃ）に示す光学素子収納用パッケージ１０４は、ベース基板１１に開口部を備えていない場合（ベース基板１１ｖ）の例である。例えば、光学素子として、光学センサーや撮像素子などの場合には、リッド１０あるいはベース基板１１のいずれかに開口部を備えていれば良い場合が多い。このように、光を通過させないパッケージの場合であっても、リッド１０と窓部材Ｗの熱膨張係数に考慮すべき差がある場合に、リッド１０の開口部に表裏両側から窓部材Ｗを挟む構成を採用することで、同様の効果が得られる。
図５（ｄ）に示す光学素子収納用パッケージ１０５は、リッド１０に開口部を備えていない場合（リッド１０ｖ）の例である。このように、光を通過させないパッケージの場合であっても、ベース基板１１と窓部材Ｗの熱膨張係数に考慮すべき差がある場合に、ベース基板１１の開口部に表裏両側から窓部材Ｗを挟む構成を採用することで、同様の効果が得られる。

（変形例２）
図６（ａ）は、変形例２に係る光学素子収納用パッケージ１０６の天面部に形成された開口部周辺を示す断面図である。
実施形態１では、図１（ａ），（ｃ）に示すように、接合部材３０に隙間３０ｓを設けることにより、空間４１ｓと空洞部１２とを連通させていたが、連通させる方法は、これに限定するものではなく、例えば、図６（ａ）に示すように、光透過性基板２２に連通孔２２ｖａを設ける方法であっても良い。
この変形例によれば、接合部材３０を隙間無く配置することができるため、光透過性基板２２とリッド１０との接合強度を下げることなく密着固定させることができる。その結果、リッド１０の表裏における熱応力のバランスがより良く保たれるため、より変形しにくい、またその結果として気密性が良好に保たれる光学素子収納用パッケージを提供することができる。

（変形例３）
変形例３に係る光学素子収納用パッケージ（図示省略）は、空間４１ｓと空洞部１２とを連通させる連通孔を備えていない。それ以外は、実施形態１と同じである。
実施形態１、および変形例２では、図１（ａ），（ｃ）、および図６（ａ）に示すように、空間４１ｓと空洞部１２とを連通させることにより、空洞部１２内を減圧しても、光透過性基板２２が剥離しやすくなるようなことがないようにしたが、必ずしも、連通させる必要はない。
大気圧をＰ１、空洞部１２の気圧をＰ２、空間４１ｓの気圧をＰ３としたときに、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３の関係を満たすように空間４１ｓの内部を減圧し気密封止することで、同様の効果を得ることができる。すなわち、空洞部１２の気圧Ｐ２が、空間４１ｓの気圧Ｐ３に比べて高いので、気圧差により、光透過性基板２２が剥離する方向に力が働くことを防ぐことができる。その結果、内部気密性を、より良好に維持できる光学素子収納用パッケージを提供することができる。
なお、光透過性基板２１および光透過性基板２２をリッド１０に接合する工程において、空間４１ｓの気圧Ｐ３が空洞部１２の気圧Ｐ２より低くなるように気密封止する必要がある。

（変形例４）
図６（ｂ）は、変形例４に係る光学素子収納用パッケージ１０７の天面部に形成された開口部周辺を示す断面図である。
実施形態２では、図３に示すように、光透過性基板２１と光透過性基板２２とが接合される部分を含む領域１０ｍｃにおいてリッド１０ｍが薄く形成され、光透過性基板２１と光透過性基板２２とは、面１０ｍａと面１０ｍｂとに接合されている。
これに対し、光学素子収納用パッケージ１０７は、リッド１０ｍを薄く形成することによって形成される側面１０ｍｄにも接合面を形成し接合部材３０によって接合している。

このように構成することで、例えば、リッド１０ｍに比較して窓部材（光透過性基板２１、光透過性基板２２）の熱膨張係数が大きい場合には、想定される使用環境の最低温度以下の温度環境において図６（ｂ）のように窓部材の側面とリッド１０ｍの側面１０ｍｄとが、接合部材３０を介して当接するように接合することで、使用環境における熱応力は、窓部材の側面に働く圧縮応力として働くようにすることができる。一般に、接合面の破壊は、せん断応力による破壊に比較して圧縮応力による破壊のほうが起こりにくいため、本変形例の構成によれば、より熱応力に対して強度を高くすることができる。その結果、内部気密性を、より良好に維持できる光学素子収納用パッケージを提供することができる。

（変形例５）
図６（ｃ）は、変形例５に係る光学素子収納用パッケージ１０８の天面部に形成された開口部周辺を示す断面図である。
変形例４では、天面部に形成された開口部の内側を向く側面１０ｍｄによる接合で、接合強度を高くしたが、光学素子収納用パッケージ１０８では、側面１０ｍｄに対向する面においても接合されるようにしている。
光学素子収納用パッケージ１０８は、リッド１０ｍｖ、ベース基板１１、リッド１０ｍｖに接合される光透過性基板２１ｗ、光透過性基板２２ｗ、ベース基板１１に接合される光透過性基板２３、接合部材１３，３０、接合用パターン１５などから構成されている（ベース基板１１、光透過性基板２３、接合部材１３、接合用パターン１５については、図１（ａ）参照）。
図６（ｃ）に示すように、リッド１０ｍｖは、開口部４１において、表裏から形成された溝部１０ｍｃｖを備え、光透過性基板２１ｗおよび光透過性基板２２ｗは、溝部１０ｍｃｖに嵌合する溝部２１ｗｖ，２２ｗｖを備えている。
変形例４では、効果が期待される製造方法として、熱膨張係数の相対関係と、接合時の温度と想定される使用環境の温度との関係を考慮する必要があった。これに対し、本変形例における光学素子収納用パッケージ１０８のように構成することで、溝部１０ｍｃｖが形成する側面１０ｍｄと側面１０ｍｅの両面で圧縮応力として熱応力を受ける構成とすることが可能となるため、熱応力の方向を考慮する必要がなくなる。また、溝部１０ｍｃｖおよび溝部２１ｗｖ，２２ｗｖとの嵌合により、より接合強度を高くすることができる。
以上により、内部気密性を、より良好に維持できる光学素子収納用パッケージを提供することができる。

１…エタロン、１０ａ…外壁面、１０ｂ…内壁面、１０ｘ…リッド接合部、１０ｙ…天面部、１０ｚ…側壁部、１１…ベース基板、１１ａ…外壁面、１２…空洞部、１３，３０…接合部材、１４…導電パターン、１５…接合用パターン、１６…外部接続端子、２１，２２，２３…光透過性基板、３０ｓ…隙間、４１，４２…開口部、４１ｓ…空間、１００〜１０８…光学素子収納用パッケージ、２００…光学フィルターデバイス、２１０…光源、２２０…複数のレンズ、３１０…検出部、３１１…回路基板、３２０…電圧制御部、４１０…光源制御部、４２０…測色センサー制御部、４３０…測色処理部、１０００…測色センサー、１１００…光源装置、１２００…制御装置、２０００…測色装置。

Claims (10)

1. 光学素子を収納する空洞部を備える光学素子収納用パッケージであって、
   前記空洞部を形成するケース部材と、
   前記ケース部材に含まれ、前記空洞部が開口する開口部を備える筐体部材と、
   前記開口部を前記空洞部の外側から覆い、前記開口部に接合された第１窓部材と、
   前記開口部を前記空洞部の内側から覆い、前記開口部に接合された第２窓部材と、
   を備えることを特徴とする光学素子収納用パッケージ。
2. 前記筐体部材の平均厚みをＴ１とし、
   前記筐体部材と前記第１窓部材とが接合される面と、前記筐体部材と前記第２窓部材とが接合される面との距離をＴ２としたときに、
   Ｔ１＞Ｔ２の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学素子収納用パッケージ。
3. 前記第２窓部材は、前記第１窓部材が形成される材料で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学素子収納用パッケージ。
4. 前記空洞部は、前記ケース部材と前記第１窓部材とによって気密封止されており、
   大気圧をＰ１とし、
   前記空洞部の気圧をＰ２としたときに、
   Ｐ１＞Ｐ２の関係を満たすことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の光学素子収納用パッケージ。
5. 前記筐体部材と、前記筐体部材に接合された前記第１窓部材と前記第２窓部材とにより構成された気室は、気密封止されており、
   前記気室の気圧をＰ３としたときに、
   Ｐ２＞Ｐ３あるいはＰ２＝Ｐ３の関係を満たすことを特徴とする請求項４に記載の光学素子収納用パッケージ。
6. 前記筐体部材と、前記筐体部材に接合された前記第１窓部材と前記第２窓部材とにより構成された気室が、前記空洞部と連通する連通孔を備えていることを特徴とする請求項４に記載の光学素子収納用パッケージ。
7. 前記筐体部材は、金属材料を含み構成され、前記第１窓部材および前記第２窓部材は、光透過性材料を含み構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の光学素子収納用パッケージ。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の光学素子収納用パッケージに収納された光学フィルターを備えることを特徴とする光学フィルターデバイス。
9. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の光学素子収納用パッケージに収納された光学素子を備えることを特徴とする光学モジュール。
10. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の光学素子収納用パッケージに収納された光学素子を備えることを特徴とする電子機器。

Images