波长可变光学滤波器的制作方法

1.本发明涉及一种波长可变光学滤波器。


背景技术：

2.例如，在专利文献1中公开了一种波长可变滤波器，该波长可变滤波器具备：相向配置的一对基板、配置于一对基板的彼此相向的面的一对反射膜、以及接合一对基板的接合膜。波长可变滤波器能够选择性提取与一对反射膜之间的间隙对应的波长的光。
3.专利文献1：日本特开2019-45599号公报
4.然而，在接合膜作为波长可变滤波器发挥作用的情况下，存在有可能来自接合膜的规定的波长的光变成杂散光而射入一对反射膜之间的缺陷，从而存在波长可变滤波器的可靠性下降的问题。


技术实现要素：

5.波长可变光学滤波器具备：第一基板，具有第一滤波器区域和第一接合区域；第二基板，具有第二滤波器区域和第二接合区域；以及接合膜，位于所述第一基板的所述第一接合区域与所述第二基板的所述第二接合区域之间，所述第一滤波器区域和所述第二滤波器区域与波长可变滤波器对应，所述第一基板具有第一基体和至少一个第一反射膜，至少一个所述第一反射膜在所述第一滤波器区域内和所述第一接合区域内位于所述第一基体上，所述第二基板具有第二基体和至少一个第二反射膜，至少一个所述第二反射膜在所述第二滤波器区域内和所述第二接合区域内位于所述第二基体上，所述接合膜通过与所述第一反射膜和所述第二反射膜接触而与所述第一基板和所述第二基板接合，所述接合膜相对于规定的波长段的光具有透射性，贯穿所述第一反射膜、所述接合膜以及所述第二反射膜的光路相对于规定波长段的光具有透射性，且相对于使用所述波长可变滤波器测量的波长范围不具有透射率的峰值。
附图说明
6.图1是表示光学模块的结构的立体图。
7.图2是表示光学模块的结构的立体图。
8.图3是表示第一实施方式的波长可变光学滤波器的结构的剖视图。
9.图4是表示波长可变光学滤波器的一部分的结构的剖视图。
10.图5是表示接合部的结构的剖视图。
11.图6是表示接合部的波长与透射率之间的关系的图表。
12.图7是表示接合部的膜厚与透射光谱的峰值之间的关系的图表。
13.图8是表示接合部的光的透射状态的剖视图。
14.图9是表示第二实施方式的波长可变光学滤波器的结构的剖视图。
15.图10是表示变形例的波长可变光学滤波器的结构的剖视图。
16.附图标记说明
[0017]1…
光学模块；2
…
筐体；2a
…
第一孔；2b
…
第二孔；3
…
第一盖体；4
…
第一低熔点玻璃；5
…
第一端子；6
…
第二端子；7
…
第3端子；8
…
第二盖体；9
…
第二低熔点玻璃；10
…
内部空间；11
…
波长可变光学滤波器；11a
…
波长可变滤波器；12
…
第一基板；12a
…
第一基体；12a1
…
槽；12b
…
反射膜设置部；12c
…
电极膜设置槽；12d
…
第一接合部；13
…
第二基板；13a
…
第二基体；13b
…
槽；13c
…
可动部；14
…
接合膜；15、15a、15b
…
第一反射膜；21
…
第二反射膜；31a
…
固定电极；31b
…
可动电极；32a
…
第一电极；32b
…
第二电极；40
…
接合区域；40a
…
第一接合区域；40b
…
第二接合区域；41
…
滤波器区域；41a
…
第一滤波器区域；41b
…
第二滤波器区域；42
…
可动区域；51
…
对准基板；52
…
对准标记；53
…
金属膜；111、211
…
波长可变光学滤波器。
具体实施方式
[0018]
对第一实施方式进行说明。
[0019]
首先，参照图1以及图2，对具有波长可变光学滤波器11的光学模块1的结构进行说明。图1是从光学模块1的第一盖体3侧观察到的立体图。图2是从光学模块1的第二盖体8侧观察到的立体图。
[0020]
如图1所示，光学模块1呈大致长方体的形状。此外，在图1中，将光学模块1的下方作为z方向，将与z方向正交的两个方向作为x方向以及y方向。x方向、y方向、z方向是分别沿着光学模块1的边的方向，且正交的方向。
[0021]
光学模块1具备有底方筒状的筐体2。在筐体2的中央形成有圆形的第一孔2a。在筐体2上配置有第一盖体3以封闭第一孔2a。筐体2与第一盖体3通过第一低熔点玻璃4而接合。在筐体2的x方向侧设置有第一端子5、第二端子6以及第3端子7。在筐体2的z方向侧配置有第二盖体8。筐体2与第二盖体8通过第二低熔点玻璃9而接合。
[0022]
第一盖体3以及第二盖体8通过具有光透射性的硅酸玻璃形成。筐体2的材质只要是线膨胀率与第一盖体3以及第二盖体8接近的材质即可，例如，陶瓷。
[0023]
如图2所示，在筐体2的z方向侧形成有四方形的第二孔2b。第二孔2b是比第一孔2a大的孔。在筐体2的z方向侧配置有第二盖体8以封闭第二孔2b。由筐体2、第一盖体3以及第二盖体8围成的内部空间10为密闭的空间。在内部空间10配置有波长可变光学滤波器11。即，通过筐体2、第一盖体3以及第二盖体8形成收纳部，在收纳部的内部收纳有波长可变光学滤波器11。
[0024]
光学模块1的尺寸例如z方向的厚度为3mm左右，x方向的宽度为15mm左右，y方向的宽度为15mm左右。第二盖体8的厚度为1mm左右。波长可变光学滤波器11的尺寸例如z方向的厚度为0.7mm～1.5mm左右，x方向以及y方向的宽度为11mm～12mm左右。
[0025]
接下来，参照图3，对波长可变光学滤波器11的结构进行说明。
[0026]
如图3所示，波长可变光学滤波器11具备：具有第一基体12a以及至少一个第一反射膜15的第一基板12；具有第二基体13a以及至少一个第二反射膜21的第二基板13；以及配置于第一基板12与第二基板13之间的接合膜14。
[0027]
具体而言，波长可变光学滤波器11具有作为光学滤波器发挥作用的滤波器区域41、位于滤波器区域41周围的可动区域42、以及位于波长可变光学滤波器11的最外周的接
合区域40。
[0028]
在位于第一基体12a的中央部的滤波器区域41设置有朝向-z方向突出的圆柱状的反射膜设置部12b。在反射膜设置部12b周围的可动区域42设置有呈圆环状凹陷的电极膜设置槽12c。在电极膜设置槽12c周围的接合区域40设置有朝向-z方向突出的第一接合部12d。
[0029]
此外，在第一基板12中，将相当于滤波器区域41的区域作为第一滤波器区域41a。并且，在第一基板12中，将相当于接合区域40的区域作为第一接合区域40a。
[0030]
并且，在第二基板13中，将相当于滤波器区域41的区域作为第二滤波器区域41b。并且，在第二基板13中，将相当于接合区域40的区域作为第二接合区域40b。
[0031]
在此，接合膜14配置于第一基板12的第一接合区域40a与第二基板13的第二接合区域40b之间。并且，第一滤波器区域41a和第二滤波器区域41b与构成波长可变滤波器11a的区域对应。
[0032]
第一基体12a的材质只要是透射光l的材质即可，例如，硅酸玻璃。硅酸玻璃例如包括钠玻璃、结晶性玻璃、石英玻璃、铅玻璃、钾玻璃、硼硅玻璃、无碱玻璃等各种玻璃或者水晶等。第一基板12的厚度例如是500μm～1000μm。
[0033]
在第一基体12a的-z方向侧的表面，遍及整个表面配置有第一反射膜15。关于第一反射膜15的说明在下文详细叙述。
[0034]
在第一基体12a的第一滤波器区域41a配置有固定电极31a以覆盖第一反射膜15。在第一基体12a的可动区域42配置有第一电极32a。
[0035]
在第二基体13a的z方向侧的表面的整个表面范围内配置有第二反射膜21。关于第二反射膜21的说明在下文详细叙述。
[0036]
在第二基体13a的与配置有第二反射膜21的一侧相反的一侧，以包围滤波器区域41的方式设置有槽13b。将第二基体13a中的被槽13b包围的部分作为可动部13c。可动部13c以与第一基板12的反射膜设置部12b相向的方式配置。
[0037]
如此一来，第二基板13的形成有槽13b的部分只有第二基体13a的厚度变薄。因此，可动部13c能够容易地沿z方向移动。第二基体13a的材质只要透射光l且具有强度即可，不作特别限定，例如，是与第一基体12a相同的材质。
[0038]
在第二基体13a的第二滤波器区域41b配置有可动电极31b以覆盖第二反射膜21。在第二基体13a的可动区域42配置有第二电极32b。
[0039]
固定电极31a以及可动电极31b的材质例如是ito(indium tin oxide，氧化铟锡)。此外，不限定于ito，也可以使用igo(indium gallium oxide，氧化铟镓)、ico(indium doped cadmium oxide，铟掺杂氧化镉)等透明的具有导电性的材质。
[0040]
第一电极32a以及第二电极32b的材质只要是具有导电性且容易成膜的材质即可，例如ito。此外，不限定于ito，也可以使用氮化钨(tiw)等金属膜。
[0041]
接下来，参照图4以及图5，对波长可变光学滤波器11的接合部45的结构进行说明。
[0042]
如图4所示，如上所述，波长可变光学滤波器11具备第一基体12a、第一反射膜15、第二基体13a、第二反射膜21、以及接合第一基板12与第二基板13的接合膜14。
[0043]
如图5所示，接合部45具备配置于第一基体12a侧的多个第一反射膜15、配置于第二基体13a侧的多个第二反射膜21、以及为了接合第一基板12和第二基板1而与第一反射膜15和第二反射膜21接触的接合膜14。
[0044]
多个第一反射膜15以及多个第二反射膜21是氧化硅(sio2)与氧化钛(tio2)交替层叠而成的多层膜镜。在本实施方式中，多个第一反射膜15例如由9层构成。多个第二反射膜21例如由9层构成。接合膜14例如是ppssi膜(例如，使sio2活化的膜)。
[0045]
在此，将接合膜14的膜厚设为q、将在接合膜14中透射的光l的峰值波长设为λ、将接合膜14的折射率设为n。根据下述式1以下述方式设定接合膜14的膜厚q：在未被滤波器区域41中提取的光l的峰值波长的可变范围包含的波长波段中具有波长λ的光l的峰值，优选地，设定为波长λ相对于使用波长可变滤波器11a测量的波长范围不具有透射率的峰值。
[0046]
【式1】
[0047]
q＝λ/4n。
[0048]
具体而言，例如，在使用波长可变滤波器11a进行测量时，将在滤波器区域41中提取的光l的峰值波长设为1000nm。由于在接合部45中不希望透射1000nm的峰值波长的光l，因此以在接合膜14透射的光l的波长为除了1000nm以外的波长波段的方式进行设定。
[0049]
接下来，参照图6～图8，对求出接合部45的接合膜14的膜厚的方法进行说明。图6是表示改变了接合膜14的膜厚时的接合部45的光l的波长与透射率之间的关系的图表。图7是表示接合膜14的厚度与透射光谱的峰值之间的关系的图表。图8是表示波长可变光学滤波器11的光l的透射状态的图。
[0050]
图6的图表的横轴表示光l的波长(nm)，随着从左侧到右侧，从可见光区域变为红外光区域。并且，纵轴是接合部45的透射率，随着从下到上，透射光l的比例逐渐变高。
[0051]
具体而言，示出使接合膜14的厚度在“0”、“0.5q”、“q”、“1.5q”、“2q”这五种中变化时的透射接合部45的光l的波长与透射率之间的关系。
[0052]
例如，假设波长可变滤波器11a的波长波段为900nm～1100nm的情况。将该情况下的设计波长的中心设为1000nm(λ0＝1000nm)。接合部45的结构如图5所示。此时按照接合膜14的厚度的透射光谱为图6所示的图表。
[0053]
如图6所示，若将接合膜14的厚度例如设为0，则在波长1000nm时为透射光谱的峰值。例如，若将接合膜14的厚度设为0.5q，则在波长1100nm时为透射光谱的峰值。如此一来，能够通过改变接合膜14的厚度而大幅度降低分光波段(900nm～1100nm)的透射率。
[0054]
并且，如图7所示，优选参照接合膜14的厚度q与透射光谱的峰值之间的关系，以不与1次光、2次光以及3次光的峰值重叠的方式设定接合膜14的厚度。
[0055]
即，以光l的峰值位于未被波长可变滤波器11a的峰值波长的可变范围包含的波长波段的方式设定接合膜14的膜厚，如图8所示，能够防止希望利用波长可变滤波器11a测量的(换言之，希望提取的)波长的光l在接合部45中透射，能够抑制利用波长可变滤波器11a提取的波长的光l变为杂散光而射入接合区域40至滤波器区域41。即，能够抑制杂散光射入拍摄元件50。此外，能够将与各波长波段对应的波长可变光学滤波器11设计为最优。
[0056]
如上所述，第一实施方式的波长可变光学滤波器11具备：具有第一滤波器区域41a和第一接合区域40a的第一基板12；具有第二滤波器区域41b和第二接合区域40b的第二基板13；以及位于第一基板12的第一接合区域40a与第二基板13的第二接合区域40b之间的接合膜14，第一滤波器区域41a和第二滤波器区域41b与波长可变滤波器11a对应，第一基板12具有第一基体12a和至少一个第一反射膜15，至少一个第一反射膜15在第一滤波器区域41a内和第一接合区域40a内位于第一基体12a上，第二基板13具有第二基体13a和至少一个第
二反射膜21，至少一个第二反射膜21在第二滤波器区域41b内和第二接合区域40b内位于第二基体13a上，接合膜14通过与第一反射膜15和第二反射膜21接触而接合第一基板12与第二基板13，接合膜14相对于规定的波长段的光l具有透射性，贯穿第一反射膜15、接合膜14、第二反射膜21的光路相对于规定波长段的光l具有透射性，且相对于使用波长可变滤波器11a测量的波长范围不具有透射率的峰值。
[0057]
根据该结构，由于包含第一反射膜15、接合膜14以及第二反射膜21的接合区域40的光路相对于使用波长可变滤波器11a测量的波长范围不具有透射率的峰值，因此能够抑制利用波长可变滤波器11a提取的波长的光l变为杂散光而射入接合区域40至滤波器区域41。因此，能够提供一种可靠性高的波长可变光学滤波器11。
[0058]
并且，在将接合膜14的膜厚设为q、将光l的峰值波长设为λ、将接合膜14的折射率设为n的情况下，接合膜14的膜厚优选根据公式：q＝λ/4n，以在未被波长可变滤波器11a的峰值波长的可变范围包含的波长波段具有光l的峰值的方式设定膜厚。
[0059]
根据该结构，通过根据上述公式进行计算，能够将接合膜14的厚度设为防止利用波长可变滤波器11a提取的波长的光l透射的厚度，能够抑制利用波长可变滤波器11a提取的波长的光l变为杂散光射入接合区域40至滤波器区域41。
[0060]
接下来，参照图9，对第二实施方式的波长可变光学滤波器111的结构进行说明。
[0061]
如图9所示，第二实施方式的波长可变光学滤波器111的在接合区域40设置用于目视观察对准标记52的槽12a1的部分与第一实施方式的波长可变光学滤波器11不同。其他结构大致相同。因此在第二实施方式中，对与第一实施方式不同的部分进行详细说明，其他重复的部分适当省略说明。
[0062]
第二实施方式的波长可变光学滤波器111为了以配置在对准基板51上的对准标记52为基准进行对位，在第一基体12a中在俯视观察下与对准标记52(在图9中从纸面上侧向下侧观察的方向)重叠的区域设置有作为深挖而形成的凹部的槽12a1。在第一基体12a的表面形成有第一反射膜15。具体而言，在槽12a1中形成有第一反射膜15a。比第一反射膜15a靠内侧的位置例如是空腔(换言之，空气层)。
[0063]
通过在第一基体12a设置有槽12a1，且设定了第一基体12a的厚度，除了波段以外的光l能够透射，换言之，由于能够改变与其他区域的外观，因此能够通过目视或者摄像头视觉确认对准标记52。因此，能够进行将接合区域40作为对准的对位。如图6所示，槽12a1中透射的光l的波长为波长600nm～800nm的可见光区域。
[0064]
如此一来，在对准时，能够使用可见光进行对准。由此，在对准基板51与波长可变光学滤波器111的对位中，能够进行高精度的对准。其后，只要波长可变光学滤波器11截止可见光(除了波段以外的光l)并进行测量，就能够实现降低了杂散光的测量。此外，也可以在第二基体13a的接合区域设置槽12a1。
[0065]
并且，如图9所示，也可以预先在第一基体12a的槽12a1的滤波器区域41侧埋入第一反射膜15b。据此，能够防止从接合区域40射入的光l透射到靠滤波器区域41侧。即，能够抑制光l射入到光接收元件(未图示)。
[0066]
如上所述，第二实施方式的波长可变光学滤波器111在第一基板12以及第二基板13中的至少一个基板的在俯视观察下与接合膜14重叠的区域中，在与对准标记52重叠的区域设置有槽12a1。
[0067]
根据该结构，由于在接合膜14与对准标记52重叠的区域设置有槽12a1，因此不会影响波长可变滤波器11a，例如，能够根据对准标记52进行第一基板12或者第二基板13的对位。
[0068]
以下，对上述实施方式的变形例进行说明。
[0069]
此外，第二实施方式的波长可变光学滤波器111不限定于上述的结构，也可以是图10所示的结构。图10是表示变形例的波长可变光学滤波器211的结构的剖视图。
[0070]
如图10所示，变形例的波长可变光学滤波器211在第一基体12a的槽12a1的底部配置有金属膜53。金属膜53的厚度例如设计为能够视觉确认对准标记52的程度。据此，能够进一步抑制因槽12a1导致光l漫反射，光l突破第一基体12a而射入到滤波器区域41。
[0071]
并且，虽然没有图示，但是在波长可变光学滤波器11中，为了进行第一基板12和第二基板13的对位，也可以在第一基体12a以及第二基体13a中的至少一个基体的接合区域40设置对准标记。在该情况下，也优选以能够在可见光中视觉确认对准标记的方式设置有槽等。
[0072]
如此一来，优选在第一基板12以及第二基板13中的至少一个基板的在俯视观察下与接合膜14重叠的区域设置有对准标记。根据该结构，由于在与接合膜14重叠的位置设置有对准标记，因此不会影响波长可变滤波器11a，例如，能够根据对准标记进行第一基板12与第二基板13的对位。
[0073]
并且，如图9以及图10所示，不限定于将槽12a1中设为空腔，也可以在能够透射可见光的光l的范围内配置与第一反射膜15a不同的膜。