以下、本発明の実施形態について、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]
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。
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。
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10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10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10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10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10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10を支持している。つまり、ファブリペロー干渉フィルタ10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10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10と一体的に構成されていてもよい。
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10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10のそれぞれに対する電気信号の入出力等が可能である。
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。開口2aは、パッケージ2内に光を入射させる。光検出装置1Aでは、ラインLに平行な方向(すなわち、開口2aの中心線に平行な方向)が、光が入射する方向(すなわち、光の入射方向)である。
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、天壁6の内面6aに気密に接合されている。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は、ラインLに平行な方向において互いに対向する光入射面13a及び光出射面13b、並びに側面13cを含む板状の部材である。光透過部材13は、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。
光透過部材13の光入射面13aには、レンズ部16が設けられている。レンズ部16は、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射させる光を集光する。レンズ部16は、その中心線がラインLに一致するように、光入射面13aのうち開口2aに臨む(対向する)領域に配置されている。レンズ部16は、光入射側(光透過部材13とは反対側)に凸の光入射面を有する凸レンズとして構成されている。レンズ部16の頂部は、開口2aにおいて天壁6の外面よりも光入射側に突出している。レンズ部16は、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。レンズ部16の径及び高さは、例えば数mm程度である。レンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、光入射面13aに設けられたものである。
光透過部材13の光出射面13bには、バンドパスフィルタ14が設けられている。つまり、バンドパスフィルタ14は、パッケージ2内に配置されている。バンドパスフィルタ14は、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射させる光(すなわち、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、TiO2、Ta2O5等の高屈折材料と、SiO2、MgF2等の低屈折材料との組合せからなる誘電体多層膜である。バンドパスフィルタ14は、例えば、蒸着、貼り付け等によって、光出射面13bに設けられたものである。
光検出装置1Aでは、光透過部材13、レンズ部16及びバンドパスフィルタ14によって光透過部100が一体的に構成されている。光透過部100は、開口2aを塞ぐようにパッケージ2の内面(光検出装置1Aでは、天壁6の内面6a)に配置されている。
光透過部材13の厚さT(ラインLに平行な方向における厚さ、光入射面13aと光出射面13bとの距離)は、ファブリペロー干渉フィルタ10と光透過部材13との距離D1(ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過部材13側の表面と、光透過部材13の光出射面13bとの距離)に0.1を乗じた値以上の値(より好ましくは、0.3を乗じた値以上の値)である。また、光透過部材13の厚さTは、ファブリペロー干渉フィルタ10と光検出器8との距離D2(ファブリペロー干渉フィルタ10の光検出器8側の表面と、光検出器8のファブリペロー干渉フィルタ10側の表面との距離)に0.5を乗じた値以上の値(より好ましくは、1.0を乗じた値以上の値)である。また、光透過部材13の厚さTは、天壁6の厚さの2倍以上の厚さ(より好ましくは、天壁6の厚さの3倍以上の厚さ)である。また、天壁6の光入射側の表面(外側の表面)からバンドパスフィルタ14の光出射面までの距離は、バンドパスフィルタ14の光出射面からファブリペロー干渉フィルタ10の光透過部材13側の表面までの距離よりも大きい。なお、ファブリペロー干渉フィルタ10の光検出器8側の表面は、後述する図4に示される例では、遮光層45上に形成された保護層46の光検出器8側の表面である。
ラインLに平行な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、開口2aの中心線、光透過部材13の中心線、レンズ部16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10の光透過領域10aの中心線、及び光検出器8の受光領域の中心線は、ラインLに一致している。開口2aの外縁、レンズ部16の外縁、光透過領域10aの外縁、及び光検出器8の受光領域は、例えば円形状である。光透過部材13の外縁、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10の外縁、及び光検出器8の外縁は、例えば矩形状である。なお、バンドパスフィルタ14の外縁は、後述する図4に示される例では、ラインLに平行な方向から見た場合における基板21の外縁(基板21の側面が対応する)である。
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10の外縁よりも内側に位置しており、光透過領域10aの外縁、及び光検出器8の受光領域の外縁よりも外側に位置している。レンズ部16の外縁は、開口2aの内縁と一致している。光透過部材13の外縁は、バンドパスフィルタ14の外縁と一致しており、ファブリペロー干渉フィルタ10の外縁よりも外側に位置している。光透過領域10aの外縁は、光検出器8の受光領域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。
以上のように構成された光検出装置1Aにおいては、外部から開口2a及び光透過部100(すなわち、レンズ部16、光透過部材13及びバンドパスフィルタ14)を介してパッケージ2内に光が入射する。光透過部100を透過した光がファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射すると、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10の光透過領域10aを透過した光は、光検出器8の受光領域に入射して、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]
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10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10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。
ファブリペロー干渉フィルタ10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、光透過部100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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
以上のように構成されたファブリペロー干渉フィルタ10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10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。
ファブリペロー干渉フィルタ10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。
光検出装置1Aでは、例えば、ファブリペロー干渉フィルタ10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10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10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。
なお、ファブリペロー干渉フィルタ10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10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]
光検出装置1Aでは、開口2aを塞ぐようにパッケージ2の内面に配置された光透過部100が、バンドパスフィルタ14及びレンズ部16を含んで一体的に構成されている。これにより、開口2aからパッケージ2内に入射する光が、光透過部100のレンズ部16によって集光されて、ファブリペロー干渉フィルタ10に入射させられる。したがって、パッケージ2内に入射する光のうちファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射する光の割合を増加させることができる。しかも、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aの周辺領域に光が入射して迷光となるのを抑制することができる。また、開口2aからパッケージ2内に入射する光が、光透過部100のバンドパスフィルタ14を透過させられて、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射させられる。したがって、不要な波長を有する光が光検出器8に入射するのを抑制することができる。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。
また、光検出装置1Aでは、ラインLに平行な方向から見た場合に、ファブリペロー干渉フィルタ10の外縁が開口2aの外縁よりも外側に位置しており、光透過部100の外縁(光検出装置1Aでは、光透過部材13の外縁、及びバンドパスフィルタ14の外縁)がファブリペロー干渉フィルタ10の外縁よりも外側に位置している。これにより、開口2aでの光の入射角、開口2aでの回折等に起因して光透過部100の側面(光検出装置1Aでは、光透過部材13の側面13c)を介して光がパッケージ2内に進入して迷光となるのを抑制することができる。また、例えば光透過部100の外縁がファブリペロー干渉フィルタ10の外縁よりも内側に位置している場合に比べ、光透過部100の熱容量、及び光透過部100とパッケージ2との熱的な接続面積が大きくなるため、結果として、パッケージ2内の温度の均一化を図ることができる。パッケージ2内の温度の均一化を図ることは、温度の変化に起因してファブリペロー干渉フィルタ10に生じる応力の変動を抑制し、第1ミラー部35と第2ミラー部36との距離を精度良く制御する上で、重要である。
また、光検出装置1Aでは、ラインLに平行な方向から見た場合に、バンドパスフィルタ14の外縁がファブリペロー干渉フィルタ10の外縁よりも外側に位置していている。これにより、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射する光がバンドパスフィルタ14を透過したことが保証される。
また、光検出装置1Aでは、レンズ部16が、光透過部材13の光入射面13aに設けられている。これにより、バンドパスフィルタ14とファブリペロー干渉フィルタ10との距離が小さくなるように、光透過部材13の厚さを大きくすることができる。その場合、光透過部材13の熱容量が大きくなる一方でパッケージ2内の空間の体積が小さくなるため、パッケージ2内の温度の更なる均一化を図ることができる。
また、光検出装置1Aでは、レンズ部16を光透過部材13の光入射面13aに設け、バンドパスフィルタ14を光透過部材13の光出射面13bに設けた後に、開口2a内にレンズ部16を配置するように光透過部100を天壁6の内面6aに実装することができるので、光透過部100の位置精度が向上する。一方で、光透過部材13を天壁6の内面6aに実装した後に、開口2a内にレンズ部16が配置されるようにレンズ部16を光透過部材13の光入射面13aに実装すれば、組み立て工程においてレンズ部16の光入射面に損傷が生じるのをより確実に抑制することができる。
光検出器8への迷光の入射の抑制について、より具体的に説明する。パッケージ2の開口2aに入射した光の一部は、開口2aでの光の入射角、開口2aの側面及び出射側角部(開口2aの側面と天壁6の内面6aとが交差する角部)での回折等に起因して、光透過部100の側面からパッケージ2内に出射される可能性がある。このような光がパッケージ2内で多重反射して光検出器8に入射すると、迷光によるノイズとして出力信号に現れてしまい、光検出特性の劣化に繋がる。特に、光透過部材13の側面13cは、光入射面13a及び光出射面13bに比べて粗い面になっている場合が多いため、光透過部材13の側面13cからパッケージ2内に出射される光は、散乱光となって光検出器8に入射し易い。それに対し、光検出装置1Aでは、ファブリペロー干渉フィルタ10の外縁がパッケージ2の開口2aの外縁よりも外側に位置しており、光透過部100の外縁がファブリペロー干渉フィルタ10の外縁よりも外側に位置している。これにより、例えば光透過部100の外縁がファブリペロー干渉フィルタ10の外縁よりも内側に位置している場合に比べ、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10a及び光検出器8から光透過部100の側面が遠ざかる。そのため、光検出器8への迷光の入射が抑制され、S/N比及び分解能が向上する。
パッケージ2内の温度の均一化について、より具体的に説明する。パッケージ2の開口2aが小さくなると、パッケージ2自体の体積が大きくなる。また、光透過部100が大きくなると、光透過部100の熱容量、光透過部100とパッケージ2との熱的な接続面積が大きくなる一方で、パッケージ2内の空間の体積が小さくなる。これにより、次のような作用が奏される。まず、金属からなり、熱伝導率が高く、全体として均一な温度に保たれ易い(全体に熱が広がり易い)パッケージ2自体の体積が大きくなる。また、光透過部100とパッケージ2との熱的な接続面積が大きいため、パッケージ2から光透過部100に熱が伝わり易く、光透過部100もパッケージ2と均一な温度に保たれる。また、パッケージ2内の空間の体積が小さいため、パッケージ2内の空間(及び、そこに配置されたファブリペロー干渉フィルタ10等の構成要素)の温度も、均一な温度に保たれるパッケージ2及び光透過部100の影響で、均一に保たれる。更に、熱容量が大きい光透過部100及びパッケージ2によって、時間的な温度の変化が抑制される。これらの作用により、パッケージ2内の温度が熱的に均一な状態となり、光検出装置1Aの熱的特性が安定化する。
また、光検出装置1Aでは、ラインLに平行な方向から見た場合に、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aの外縁が光検出器8の外縁よりも外側に位置しており、開口2aの外縁が光透過領域10aの外縁よりも外側に位置しており、バンドパスフィルタ14の外縁が開口2aの外縁よりも外側に位置している。これにより、開口2a及びファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aを介して光検出器8に入射する光がバンドパスフィルタ14を透過したことが保証される。
また、光検出装置1Aでは、ラインLに平行な方向から見た場合に、ファブリペロー干渉フィルタ10の外縁が光検出器8の外縁よりも外側に位置している。これにより、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aを透過しない光が迷光として光検出器8に入射するのを抑制することができる。
また、光検出装置1Aでは、光透過部材13の厚さTが、ファブリペロー干渉フィルタ10と光透過部材13との距離D1に0.1を乗じた値以上の値(より好ましくは、0.3を乗じた値以上の値)である。これにより、光透過部材13の熱容量が大きくなる一方でパッケージ2内の空間の体積が小さくなるため、パッケージ2内の温度の更なる均一化を図ることができる。また、光透過部材13がファブリペロー干渉フィルタ10に相対的に近付くことになるため、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aを透過しない光が迷光として光検出器8に入射するのを抑制することができる。
また、光検出装置1Aでは、光透過部材13の厚さTが、ファブリペロー干渉フィルタ10と光検出器8との距離D2に0.5を乗じた値以上の値(より好ましくは、1.0を乗じた値以上の値)である。これにより、光透過部材13の熱容量が大きくなる一方でパッケージ2内の空間の体積が小さくなるため、パッケージ2内の温度の更なる均一化を図ることができる。また、光透過部材13の厚さTは、天壁6の厚さの2倍以上の厚さ(より好ましくは、天壁6の厚さの3倍以上の厚さ)である。また、天壁6の光入射側の表面(外側の表面)からバンドパスフィルタ14の光出射面までの距離は、バンドパスフィルタ14の光出射面からファブリペロー干渉フィルタ10の光透過部材13側の表面までの距離よりも大きい。これにより、光透過部材13の熱容量が大きくなる一方でパッケージ2内の空間の体積が小さくなるため、パッケージ2内の温度の更なる均一化を図ることができる。また、光透過部材13がファブリペロー干渉フィルタ10に相対的に近付くことになるため、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aを透過しない光が迷光として光検出器8に入射するのを抑制することができる。
また、光検出装置1Aでは、バンドパスフィルタ14が光透過部材13の光出射面13bに設けられている。これにより、外部からの物理的干渉に起因してバンドパスフィルタ14に傷等の損傷が生じるのを防止することができる。
また、光検出装置1Aでは、ファブリペロー干渉フィルタ10の各端子25,26と各リードピン11とがワイヤ12によって電気的に接続されている。上述したように、光検出装置1Aでは、ラインLに平行な方向から見た場合に、ファブリペロー干渉フィルタ10の外縁がパッケージ2の開口2aの外縁よりも外側に位置しており、光透過部100の外縁がファブリペロー干渉フィルタ10の外縁よりも外側に位置している。そのため、ワイヤ12が撓んだとしても、ワイヤ12とパッケージ2との接触を防止することができる。
ワイヤ12とパッケージ2との接触の防止について、より具体的に説明する。金属からなるパッケージ2にワイヤ12が接触すると、ファブリペロー干渉フィルタ10を制御するための電気信号がパッケージ2にも流れることになり、ファブリペロー干渉フィルタ10の制御が困難になる。これに対し、絶縁性材料からなる光透過部100にワイヤ12が接触しても、ファブリペロー干渉フィルタ10を制御するための電気信号が光透過部100に流れることはなく、ファブリペロー干渉フィルタ10の高精度な制御が可能である。ワイヤ12とパッケージ2との接触を防止し得る上記構成は重要である。
また、光検出装置1Aでは、シリコン基板をファブリペロー干渉フィルタ10の基板21に適用し、光電変換領域が形成されたInGaAs基板を光検出器8に適用することで、次のような作用及び効果が奏される。光電変換領域が形成されたInGaAs基板を有する光検出器8は、例えば、1200nmよりも短い波長を有する光、及び2100nmよりも長い波長を有する光に比べ、1200nm以上2100nm以下の波長を有する光に対して高い感度を有する。しかし、当該光検出器8は、2100nmよりも長い波長を有する光に比べると、1200nmよりも短い波長を有する光に対しても高い感度を有する。ここで、シリコン基板は、1200nm以上の波長を有する光に比べ、1200nmよりも短い波長を有する光に対して高い吸収性を有する(シリコン基板の製造方法、厚さ、不純物濃度にもよるが、特に1100nmよりも短い波長を有する光に対して高い吸収性を有する)。したがって、上記構成により、例えば、1200nm以上2100nm以下の波長を有する光を検出すべき場合に、ファブリペロー干渉フィルタ10のシリコン基板をハイパスフィルタとして機能させることができ、結果として、バンドパスフィルタ14との相乗効果により、光検出器8がノイズ光(1200nmよりも短い(特に1100nmよりも短い)波長を有する光、及び2100nmよりも長い波長を有する光)を検出するのを確実に抑制することができる。
なお、図5に示されるように、レンズ部16は、光透過部材13の一部として光透過部材13の光入射面13a側に形成されていてもよい。この光検出装置1Aによれば、バンドパスフィルタ14とファブリペロー干渉フィルタ10との距離が小さくなるように、光透過部材13の厚さを大きくすることができる。その場合、光透過部材13の熱容量が大きくなる一方でパッケージ2内の空間の体積が小さくなるため、パッケージ2内の温度の更なる均一化を図ることができる。また、光透過部材13に対して高い位置精度でレンズ部16を形成することができる。
また、図6の(a)に示されるように、レンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光出射面14b(バンドパスフィルタ14の光入射面14aと対向する面)に設けられたものであってもよい。この光検出装置1Aでは、レンズ部16は、光出射側(光透過部材13とは反対側)に凸の光出射面を有する凸レンズとして構成されていている。この光検出装置1Aによれば、バンドパスフィルタ14に入射する光の入射角がレンズ部16による影響を受けないため、バンドパスフィルタ14をより適切に機能させることができる。また、外部からの物理的干渉に起因してレンズ部16に傷等の損傷が生じるのを防止することができる。なお、この場合、バンドパスフィルタ14として誘電体多層膜を形成する際にレンズ部16による影響を受けないため、当該誘電体多層膜を精度良く且つ容易に形成する上で有利である。
また、図6の(b)に示されるように、レンズ部16は、光透過部材13の一部として光透過部材13の光出射面13b側に形成されていてもよい。この光検出装置1Aでは、レンズ部16は、光出射側(光透過部材13とは反対側)に凸の光出射面を有する凸レンズとして構成されており、バンドパスフィルタ14は、レンズ部16の光出射面を覆うように光透過部材13の光出射面13bに形成されている。この光検出装置1Aでは、バンドパスフィルタ14がレンズ部16の光出射面に沿うように形成されているため、バンドパスフィルタ14の厚さ方向に沿ってバンドパスフィルタ14に光が入射することになる。したがって、この光検出装置1Aによれば、バンドパスフィルタ14を適切に機能させることができる。また、光透過部材13に対して高い位置精度でレンズ部16を形成することができる。また、外部からの物理的干渉に起因してレンズ部16に傷等の損傷が生じるのを防止することができる。
また、図7の(a)に示されるように、レンズ部16は、一対設けられていてもよい。この光検出装置1Aでは、一方のレンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、光透過部材13の光入射面13aに設けられたものである。他方のレンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光出射面14bに設けられたものである。この光検出装置1Aによれば、各レンズ部16の高さを抑えつつも、ファブリペロー干渉フィルタ10に入射させる光をより確実に集光し、パッケージ2内に入射する光のうちファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射する光の割合をより一層増加させることができる。
また、図7の(b)に示されるように、レンズ部16は、一対設けられていてもよい。この光検出装置1Aでは、一方のレンズ部16は、光透過部材13の一部として光透過部材13の光入射面13a側に形成されている。他方のレンズ部16は、光透過部材13の一部として光透過部材13の光出射面13b側に形成されており、バンドパスフィルタ14は、他方のレンズ部16の光出射面を覆うように光透過部材13の光出射面13bに形成されている。この光検出装置1Aによれば、各レンズ部16の高さを抑えつつも、ファブリペロー干渉フィルタ10に入射させる光をより確実に集光し、パッケージ2内に入射する光のうちファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射する光の割合をより一層増加させることができる。
なお、図7の(a)に示される光検出装置1Aにおいて、一方のレンズ部16が、光透過部材13の一部として光透過部材13の光入射面13a側に形成されていてもよい。また、図7の(a)に示される光検出装置1Aにおいて、他方のレンズ部16が、光透過部材13の一部として光透過部材13の光出射面13b側に形成されており、バンドパスフィルタ14が、他方のレンズ部16の光出射面を覆うように光透過部材13の光出射面13bに形成されていてもよい。
[第2実施形態]
図8に示されるように、光検出装置1Bは、光透過部100の構成において、上述した光検出装置1Aと相違している。光検出装置1Bにおいては、パッケージ2の内面に配置された光透過部材13が、開口2a内及び側壁5の内面5aに至っている。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。レンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、光透過部材13の光入射面13aに設けられたものである。バンドパスフィルタ14は、光透過部材13の光出射面13bからキャップ4の側壁5の内面5aの一部に至っている。
光検出装置1Bにおいては、光透過部材13の厚さTは、ファブリペロー干渉フィルタ10と光透過部材13との距離D1に0.25を乗じた値以上の値(より好ましくは、0.5を乗じた値以上の値)である。また、光透過部材13の厚さTは、ファブリペロー干渉フィルタ10と光検出器8との距離D2に1.0を乗じた値以上の値(より好ましくは、3.0を乗じた値以上の値)である。また、光透過部材13の厚さTは、天壁6の厚さの2倍以上の厚さ(より好ましくは、天壁6の厚さの3倍以上の厚さ)である。また、天壁6の光入射側の表面(外側の表面)からバンドパスフィルタ14の光出射面までの距離は、バンドパスフィルタ14の光出射面からファブリペロー干渉フィルタ10の光透過部材13側の表面までの距離よりも大きい。これらにより、光透過部材13の熱容量が大きくなる一方でパッケージ2内の空間の体積が小さくなるため、パッケージ2内の温度の更なる均一化を図ることができる。また、光透過部材13がファブリペロー干渉フィルタ10に相対的に近付くことになるため、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aを透過しない光が迷光として光検出器8に入射するのを抑制することができる。また、ラインLに平行な方向から見た場合に、ファブリペロー干渉フィルタ10の外縁は、開口2aの外縁よりも外側に位置している。また、ラインLに平行な方向から見た場合に、光透過部100の外縁(光検出装置1Bでは、光透過部材13の外縁、及びバンドパスフィルタ14の外縁)は、ファブリペロー干渉フィルタ10の外縁よりも外側に位置している。
以上のように構成された光検出装置1Bでも、開口2aを塞ぐようにパッケージ2に設けられた光透過部100が、バンドパスフィルタ14及びレンズ部16を含んで一体的に構成されているため、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。
また、光検出装置1Bでは、光透過部材13の側面13cが側壁5の内面5aに至っている。そのため、開口2aでの光の入射角、開口2aでの回折等に起因して光透過部材13の側面13cを介して光がパッケージ2内に進入して迷光となるのをより確実に抑制することができる。更に、光透過部材13の熱容量、及び光透過部材13とパッケージ2との熱的な接続面積がより大きくなるため、結果として、パッケージ2内の温度の更なる均一化を図ることができる。
また、光検出装置1Bでは、光透過部材13の体積(特に、厚さT)が大きいため、融着ガラスからなる光透過部材13の光入射面13a及び光出射面13bの平面性を向上させることができる。更に、融着ガラスからなる光透過部材13に、形成時に生じた気泡が残存したとしても、光透過部材13の体積(特に、厚さT)が大きいため、その気泡の影響を低減させることができる。
また、光検出装置1Bでは、膜状のバンドパスフィルタ14が光透過部材13の光出射面13b側において、光出射面13b上から、光透過部材13の側面13cに沿う側壁5の内面5c上に渡って、形成されている。そのため、迷光の発生をより確実に抑制することができる。ここで、光透過部材13の光出射面13bの周縁部(側壁5の内面5cとの境界部)は、ラウンド状の内面取り形状を呈することで、側壁5の内面5cに連続的に接続されているため、当該周縁部においてもバンドパスフィルタ14を安定して(切れ目なく)形成することができる。
なお、図9に示されるように、レンズ部16は、光透過部材13の一部として光透過部材13の光入射面13a側に形成されていてもよい。このような光透過部材13及びレンズ部16は、開口2aが下側になるようにキャップ4を配置し、且つレンズ部16を形成するための型を開口2aの下側に配置した状態で、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。この光検出装置1Bよれば、バンドパスフィルタ14とファブリペロー干渉フィルタ10との距離が小さくなるように、光透過部材13の厚さを大きくすることができる。その場合、光透過部材13の熱容量が大きくなる一方でパッケージ2内の空間の体積が小さくなるため、パッケージ2内の温度の更なる均一化を図ることができる。また、部品点数を減少させることができる。また、光透過部材13に対して高い位置精度でレンズ部16を形成することができる。
また、図10の(a)に示されるように、レンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光出射面14b(バンドパスフィルタ14の光入射面14aと対向する面)に設けられたものであってもよい。この光検出装置1Bでは、レンズ部16は、光出射側(光透過部材13とは反対側)に凸の光出射面を有する凸レンズとして構成されていている。この光検出装置1Bによれば、バンドパスフィルタ14に入射する光の入射角がレンズ部16による影響を受けないため、バンドパスフィルタ14をより適切に機能させることができる。また、外部からの物理的干渉に起因してレンズ部16に傷等の損傷が生じるのを防止することができる。なお、この場合、バンドパスフィルタ14として誘電体多層膜を形成する際にレンズ部16による影響を受けないため、当該誘電体多層膜を精度良く且つ容易に形成する上で有利である。
また、図10の(b)に示されるように、レンズ部16は、光透過部材13の一部として光透過部材13の光出射面13b側に形成されていてもよい。この光検出装置1Bでは、レンズ部16は、光出射側(光透過部材13とは反対側)に凸の光出射面を有する凸レンズとして構成されており、バンドパスフィルタ14は、レンズ部16の光出射面を覆うように光透過部材13の光出射面13bに形成されている。この光検出装置1Bでは、バンドパスフィルタ14がレンズ部16の光出射面に沿うように形成されているため、バンドパスフィルタ14の厚さ方向に沿ってバンドパスフィルタ14に光が入射することになる。したがって、この光検出装置1Bによれば、バンドパスフィルタ14を適切に機能させることができる。また、部品点数を減少させることができる。また、光透過部材13に対して高い位置精度でレンズ部16を形成することができる。また、外部からの物理的干渉に起因してレンズ部16に傷等の損傷が生じるのを防止することができる。
また、図11の(a)に示されるように、レンズ部16は、一対設けられていてもよい。この光検出装置1Bでは、一方のレンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、光透過部材13の光入射面13aに設けられたものである。他方のレンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光出射面14bに設けられたものである。この光検出装置1Bによれば、各レンズ部16の高さを抑えつつも、ファブリペロー干渉フィルタ10に入射させる光をより確実に集光し、パッケージ2内に入射する光のうちファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射する光の割合をより一層増加させることができる。
また、図11の(b)に示されるように、レンズ部16は、一対設けられていてもよい。この光検出装置1Bでは、一方のレンズ部16は、光透過部材13の一部として光透過部材13の光入射面13a側に形成されている。他方のレンズ部16は、光透過部材13の一部として光透過部材13の光出射面13b側に形成されており、バンドパスフィルタ14は、他方のレンズ部16の光出射面を覆うように光透過部材13の光出射面13bに形成されている。この光検出装置1Bによれば、各レンズ部16の高さを抑えつつも、ファブリペロー干渉フィルタ10に入射させる光をより確実に集光し、パッケージ2内に入射する光のうちファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射する光の割合をより一層増加させることができる。
なお、図11の(a)に示される光検出装置1Bにおいて、一方のレンズ部16が、光透過部材13の一部として光透過部材13の光入射面13a側に形成されていてもよい。また、図11の(a)に示される光検出装置1Bにおいて、他方のレンズ部16が、光透過部材13の一部として光透過部材13の光出射面13b側に形成されており、バンドパスフィルタ14が、他方のレンズ部16の光出射面を覆うように光透過部材13の光出射面13bに形成されていてもよい。
[第3実施形態]
図12に示されるように、光検出装置1Cは、光透過部100の構成において、上述した光検出装置1Aと相違している。光検出装置1Cにおいては、パッケージ2の内面に配置された光透過部材13が、開口2a内及び側壁5の内面5aに至っている。レンズ部16は、光透過部材13の一部として光透過部材13の光入射面13a側に形成されている。このような光透過部材13及びレンズ部16は、開口2aが下側になるようにキャップ4を配置し、且つレンズ部16を形成するための型を開口2aの下側に配置した状態で、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及びレンズ部16は、融着ガラスからなる。バンドパスフィルタ14は、板状に形成されており、光透過部材13の光出射面13bに接着剤等によって貼り付けられている。板状のバンドパスフィルタ14は、例えば、シリコン、ガラス等からなる光透過部材の表面に誘電体多層膜が形成されたものである。融着ガラスからなる光透過部材13においては、厚さTが大きいことで光出射面13bの平面性が向上しているため、バンドパスフィルタ14を光出射面13bに好適に配置することができる。
光検出装置1Cにおいては、光透過部材13の厚さTは、ファブリペロー干渉フィルタ10と光透過部材13との距離D1に0.3を乗じた値以上の値(より好ましくは、1.0を乗じた値以上の値)である。また、光透過部材13の厚さTは、ファブリペロー干渉フィルタ10と光検出器8との距離D2に1.0を乗じた値以上の値(より好ましくは、1.5を乗じた値以上の値)である。また、光透過部材13の厚さTは、天壁6の厚さの2倍以上の厚さ(より好ましくは、天壁6の厚さの3倍以上の厚さ)である。また、天壁6の光入射側の表面(外側の表面)からバンドパスフィルタ14の光出射面までの距離は、バンドパスフィルタ14の光出射面からファブリペロー干渉フィルタ10の光透過部材13側の表面までの距離よりも大きい。これらにより、光透過部材13の熱容量が大きくなる一方でパッケージ2内の空間の体積が小さくなるため、パッケージ2内の温度の更なる均一化を図ることができる。また、光透過部材13がファブリペロー干渉フィルタ10に相対的に近付くことになるため、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aを透過しない光が迷光として光検出器8に入射するのを抑制することができる。また、ラインLに平行な方向から見た場合に、ファブリペロー干渉フィルタ10の外縁は、開口2aの外縁よりも外側に位置している。また、ラインLに平行な方向から見た場合に、光透過部100の外縁(光検出装置1Cでは、光透過部材13の外縁、及びバンドパスフィルタ14の外縁)は、ファブリペロー干渉フィルタ10の外縁よりも外側に位置している。
以上のように構成された光検出装置1Cでも、開口2aを塞ぐようにパッケージ2に設けられた光透過部100が、バンドパスフィルタ14及びレンズ部16を含んで一体的に構成されているため、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。
また、光検出装置1Cでは、レンズ部16が、光透過部材13の一部として光透過部材13の光入射面13a側に形成されている。これにより、光透過部材13に対して高い位置精度でレンズ部16を形成することができる。
また、光検出装置1Cでは、光透過部材の表面に誘電体多層膜が形成されたバンドパスフィルタ14を準備し、その後に、バンドパスフィルタ14を光透過部材13の光出射面13bに取り付けることができるため、バンドパスフィルタ14において誘電体多層膜を精度良く且つ容易に形成することができる。特に、バンドパスフィルタ14の光透過部材(バンドパスフィルタ14を構成する基板)がシリコンからなる場合には、当該光透過部材自体が、例えば1200nm以上の波長を有する光を透過させるハイパスフィルタとして機能するため、バンドパスフィルタ14において誘電体多層膜を薄くすることができる。
また、光検出装置1Cでは、板状のバンドパスフィルタ14によって熱容量が大きくなり、且つ、パッケージ2内の空間の体積がより小さくなる。そのため、パッケージ2内の温度のより一層の均一化が図られる。更に、板状のバンドパスフィルタ14を構成する光透過部材の厚さの分だけ、バンドパスフィルタ14とファブリペロー干渉フィルタ10との距離が小さくなるため、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射する光がバンドパスフィルタ14を透過したことがより確実に保証される。
なお、図13に示されるように、レンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、光透過部材13の光入射面13aに設けられたものであってもよい。この光検出装置1Cよれば、バンドパスフィルタ14とファブリペロー干渉フィルタ10との距離が小さくなるように、光透過部材13の厚さを大きくすることができる。その場合、光透過部材13の熱容量が大きくなる一方でパッケージ2内の空間の体積が小さくなるため、パッケージ2内の温度の更なる均一化を図ることができる。
また、図14の(a)に示されるように、レンズ部16は、バンドパスフィルタ14の一部としてバンドパスフィルタ14の光出射面14b側に形成されていてもよい。この光検出装置1Cでは、レンズ部16は、光出射側(光透過部材13とは反対側)に凸の光出射面を有する凸レンズとして構成されている。バンドパスフィルタ14の誘電体多層膜がバンドパスフィルタ14の光入射面14a側に形成されている場合には、当該誘電体多層膜に入射する光の入射角がレンズ部16による影響を受けないため、バンドパスフィルタ14をより適切に機能させることができる。また、バンドパスフィルタ14の誘電体多層膜がレンズ部16の光出射面を覆うようにバンドパスフィルタ14の光出射面14b側に形成されている場合には、当該誘電体多層膜の厚さ方向に沿って当該誘電体多層膜に光が入射することになるため、バンドパスフィルタ14を適切に機能させることができる。また、レンズ部16が設けられたバンドパスフィルタ14をウェハプロセスで精度良く且つ容易に製造することができる。また、外部からの物理的干渉に起因してレンズ部16に傷等の損傷が生じるのを防止することができる。
また、図14の(b)に示されるように、レンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光出射面14b(バンドパスフィルタ14の光入射面14aと対向する面)に設けられたものであってもよい。この光検出装置1Cでは、レンズ部16は、光出射側(光透過部材13とは反対側)に凸の光出射面を有する凸レンズとして構成されていている。この光検出装置1Cによれば、バンドパスフィルタ14に入射する光の入射角がレンズ部16による影響を受けないため、バンドパスフィルタ14をより適切に機能させることができる。また、外部からの物理的干渉に起因してレンズ部16に傷等の損傷が生じるのを防止することができる。なお、この場合、バンドパスフィルタ14において誘電体多層膜を形成する際にレンズ部16による影響を受けないため、当該誘電体多層膜を精度良く且つ容易に形成する上で有利である。
また、図15の(a)に示されるように、レンズ部16は、一対設けられていてもよい。この光検出装置1Cでは、一方のレンズ部16は、光透過部材13の一部として光透過部材13の光入射面13a側に形成されている。他方のレンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光出射面14bに設けられたものである。この光検出装置1Cによれば、各レンズ部16の高さを抑えつつも、ファブリペロー干渉フィルタ10に入射させる光をより確実に集光し、パッケージ2内に入射する光のうちファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射する光の割合をより一層増加させることができる。
また、図15の(b)に示されるように、レンズ部16は、一対設けられていてもよい。この光検出装置1Cでは、一方のレンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、光透過部材13の光入射面13aに設けられたものである。他方のレンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光出射面14bに設けられたものである。この光検出装置1Cによれば、各レンズ部16の高さを抑えつつも、ファブリペロー干渉フィルタ10に入射させる光をより確実に集光し、パッケージ2内に入射する光のうちファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射する光の割合をより一層増加させることができる。
なお、図15の(b)に示される光検出装置1Cにおいて、一方のレンズ部16が、光透過部材13の一部として光透過部材13の光入射面13a側に形成されていてもよい。また、図15の(b)に示される光検出装置1Cにおいて、他方のレンズ部16が、バンドパスフィルタ14の一部としてバンドパスフィルタ14の光出射面14b側に形成されていてもよい。
[第4実施形態]
図16に示されるように、光検出装置1Dは、バンドパスフィルタ14を光透過部材13の光出射面13bに固定する接着部材15の構成において、上述した光検出装置1Cと相違している。光検出装置1Dにおいては、バンドパスフィルタ14が、接着部材15によって光透過部材13の光出射面13bに固定されている。つまり、接着部材15は、天壁6の内面6aに接合された光透過部材13を介して、天壁6の内面6aに対してバンドパスフィルタ14を固定している。
バンドパスフィルタ14の形状は、四角形板状である。より具体的には、バンドパスフィルタ14は、ラインLと平行な方向において互いに対向する光入射面14a及び光出射面14b、並びに4つの側面14cを有している。四角形板状のバンドパスフィルタ14は、例えば、シリコン、ガラス等からなる光透過部材の表面に誘電体多層膜が形成されたものである。
接着部材15は、例えば、光透過性材料(例えば、光透過性樹脂等)からなる。接着部材15は、第1部分15aと、第2部分15bと、を有している。第1部分15aは、バンドパスフィルタ14の光入射面14aの全領域に配置されている。つまり、第1部分15aは、接着部材15のうち、互いに対向する光透過部材13の光出射面13bとバンドパスフィルタ14の光入射面14aとの間に配置されている。第2部分15bは、ラインLに平行な方向から見た場合にバンドパスフィルタ14の外縁から外側に突出している。第2部分15bは、側壁5の内面5a、及びバンドパスフィルタ14の側面14cに接触している。
図17に示されるように、ラインLに平行な方向における第2部分15bの厚さは、各側面14cの中央部分に接触している部分において最大となっており、バンドパスフィルタ14の各角部14d(隣り合う側面14cによって形成される角部)に接触している部分において最小となっている。なお、図17では、説明の便宜上、パッケージ2及び光透過部材13のみが断面で示されている。
光検出装置1Dにおいては、光透過部材13の厚さTは、ファブリペロー干渉フィルタ10と光透過部材13との距離D1に0.3を乗じた値以上の値(より好ましくは、1.0を乗じた値以上の値)である。また、光透過部材13の厚さTは、ファブリペロー干渉フィルタ10と光検出器8との距離D2に1.0を乗じた値以上の値(より好ましくは、1.5を乗じた値以上の値)である。また、光透過部材13の厚さTは、天壁6の厚さの2倍以上の厚さ(より好ましくは、天壁6の厚さの3倍以上の厚さ)である。また、天壁6の光入射側の表面(外側の表面)からバンドパスフィルタ14の光出射面14bまでの距離は、バンドパスフィルタ14の光出射面14bからファブリペロー干渉フィルタ10の光透過部材13側の表面までの距離よりも大きい。また、図18に示されるように、ラインLに平行な方向から見た場合に、ファブリペロー干渉フィルタ10の外縁は、開口2aの外縁よりも外側に位置している。また、ラインLに平行な方向から見た場合に、光透過部100の外縁(光検出装置1Dでは、光透過部材13の外縁、及びバンドパスフィルタ14の外縁)は、ファブリペロー干渉フィルタ10の外縁よりも外側に位置している。
以上のように構成された光検出装置1Dでも、開口2aを塞ぐようにパッケージ2に設けられた光透過部100が、バンドパスフィルタ14及びレンズ部16を含んで一体的に構成されているため、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。
また、光検出装置1Dでは、レンズ部16が、光透過部材13の一部として光透過部材13の光入射面13a側に形成されている。これにより、光透過部材13に対して高い位置精度でレンズ部16を形成することができる。
また、光検出装置1Dでは、光透過部材の表面に誘電体多層膜が形成されたバンドパスフィルタ14を準備し、その後に、バンドパスフィルタ14を光透過部材13の光出射面13bに取り付けることができるため、バンドパスフィルタ14において誘電体多層膜を精度良く且つ容易に形成することができる。特に、バンドパスフィルタ14の光透過部材がシリコンからなる場合には、当該光透過部材自体が、例えば1200nm以上の波長を有する光を透過させるハイパスフィルタとして機能するため、バンドパスフィルタ14において誘電体多層膜を薄くすることができる。
また、光検出装置1Dでは、パッケージ2の側壁5の形状が円筒状であるのに対し、バンドパスフィルタ14の形状が四角形板状である。これにより、バンドパスフィルタ14の各側面14cと側壁5の内面5aとの距離に比べて、バンドパスフィルタ14の各角部14dと側壁5の内面5aとの距離が小さくなる。したがって、パッケージ2の天壁6の内面6aに対して固定されたバンドパスフィルタ14は、その各角部14dによって、高精度に位置決めされた状態となる。また、パッケージ2の天壁6の内面6aと熱的に接続されるバンドパスフィルタ14の光入射面14aの面積が、例えばバンドパスフィルタ14の形状が円形板状である場合に比べて小さくなるため、バンドパスフィルタ14がパッケージ2からの熱的な影響を受け難くなる。更に、製造時に接着部材15において気泡が生じたとしても、当該気泡が、バンドパスフィルタ14の各側面14cと側壁5の内面5aとの間から抜け易くなり、その結果、接着部材15での光の散乱及び回折等が抑制される。以上により、光検出装置1Dによれば、バンドパスフィルタ14を適切に機能させることができる。
例えば、バンドパスフィルタ14の形状が円形板状である場合に、バンドパスフィルタ14の高精度な位置決めを実現すべく、バンドパスフィルタ14の側面14cと側壁5の内面5aとの距離が小さくなるようにバンドパスフィルタ14を大径化すると、次のような問題が生じる。すなわち、パッケージ2の天壁6の内面6aと熱的に接続されるバンドパスフィルタ14の光入射面14aの面積が大きくなるため、バンドパスフィルタ14がパッケージ2からの熱的な影響(熱による変形等)を受け易くなる。また、製造時に接着部材15において気泡が生じた場合に、当該気泡が抜け難くなり、その結果、接着部材15での光の散乱及び回折等に繋がるおそれがある。
なお、光透過部材13の光出射面13bのうち開口2aに対向する領域が、開口2a側に凹むように湾曲していると、バンドパスフィルタ14の光入射面14aのうち光が入射する領域が、光透過部材13の光出射面13bに物理的に接触することが回避され、当該領域に損傷が生じることが抑制される。
ここで、ファブリペロー干渉フィルタ10を備える光検出装置1Dにおいてバンドパスフィルタ14を適切に機能させることの重要性について説明する。ファブリペロー干渉フィルタ10では、一般的にλ=2nd/a(n:屈折率、d:第1ミラー部35と第2ミラー部36との間の距離、a:整数)を満たす波長λが光透過領域10aを透過する光のピーク波長となる。同じ距離dでも、整数aの値を大きくすると(高次側にすると)、それに対応したピーク波長が短波長側で出現する。このため、光検出装置1Dでは、ファブリペロー干渉フィルタ10に加えて、所定の波長範囲以外の光(特に短波長側の光)をカットするバンドパスフィルタ14が必要となる。
例えば、二次光(a=2)について分光スペクトルを得るための光検出装置においては、特に短波長側に出現する3次以上の多次光をカットする必要がある。また、光検出器8にInGaAs PINフォトダイオード(単素子フォトダイオード)が使用され、光源に安価な白色光(ハロゲンランプ等)が使用される場合が想定される。このため、光源又は光検出器8の光軸上のいずれかの位置に、バンドパスフィルタを配置する必要がある。バンドパスフィルタを備える光検出装置と、バンドパスフィルタを備えない光検出装置とを比較したところ、バンドパスフィルタを備える光検出装置では、短波長側の高次光がカットされていることが確認された。
以上により、光検出装置1Dがバンドパスフィルタ14を備えることで、ファブリペロー干渉フィルタ10のカスタムを必要としない完成度の高い一般製品として光検出装置1Dを提供することが可能となる。また、光検出器8として単素子フォトダイオードを用いることができるため、光検出装置1Dの製造コストを削減することが可能となる。
次に、パッケージ2の側壁5の形状が円筒状であることのメリットについて説明する。まず、光検出装置1Dでは、パッケージ2の側壁5の形状が円筒状であるため、光検出装置1Dの耐久性が向上する。より具体的には、パッケージ2の側壁5の形状が円筒状であるため、パッケージ2の形状安定性が、例えばパッケージ2の側壁5の形状が多角形筒状である場合に比べて高くなる。
また、光検出装置1Dでは、パッケージ2の側壁5の形状が円筒状であるため、例えばパッケージ2の形状が多角形筒状である場合に比べて、応力集中が生じ難い。パッケージ2の形状が多角形筒状である場合には、パッケージ2に加わった衝撃による応力が角部に集中し易い傾向にあるのに対して、パッケージ2の側壁5の形状が円筒状である場合には、衝撃に応力が一点に集中せずに分散するためである。特に、パッケージ2に収容れているファブリペロー干渉フィルタ10は物理的衝撃に弱い。このため、パッケージ2の側壁5の形状を円筒状にすることにより、ファブリペロー干渉フィルタ10が外部の物理的衝撃から好適に保護される。
また、光検出装置1Dの製造時(接着部材15の熱硬化、ワイヤ12の接続、ステム3の封止等)の熱履歴、及び光検出装置1Dの製造後の温度変化等によって、パッケージ2内に熱応力が発生する場合がある。熱応力は、光検出装置1Dを構成する部材間の熱線膨張係数の差によって発生する。この熱応力が光検出装置1Dの内部の特定の場所又は特定の方向に集中して蓄積されることは避けることが望ましい。特定の場所又は特定の方向に熱応力が集中すると、光検出装置1Dの特性異常又は破損に繋がるためである。光検出装置1Dでは、パッケージ2の側壁5の形状が円筒状であるため、発生した熱応力が一点に集中せずに分散し、その結果、光検出装置1Dに特性異常が発生したり光検出装置1Dが破損したりするのを抑制することができる。
また、光検出装置1Dでは、バンドパスフィルタ14が、接着部材15によって、光透過部材13の光出射面13bに固定されており、接着部材15が、光透過部材13の光出射面13bと対向するバンドパスフィルタ14の光入射面14aの全領域に配置されている。これにより、天壁6の内面6aに対してバンドパスフィルタ14が確実に固定された状態となる。また、製造時に接着部材15中に気泡が生じたとしても、バンドパスフィルタ14の各側面14cと側壁5の内面5aとの間から当該気泡が抜け易いため、接着部材15での光の散乱及び回折等が抑制される。更に、開口2aを塞ぐように天壁6の内面6aに配置された光透過部材13が設けられているため、パッケージ2の気密性が向上する。また、バンドパスフィルタ14が光透過部材13の光出射面13bに固定されているため、パッケージ2からの熱的な影響をより受け難くなる。更に、開口2aからの物理的干渉に起因してバンドパスフィルタ14に傷等の損傷が生じることが抑制される。
また、光検出装置1Dでは、バンドパスフィルタ14の各角部14dと側壁5の内面5aとは接触しておらず、互いに離れている。これにより、各角部14dと側壁5の内面5aとの接触によるバンドパスフィルタ14(特に、各角部14d)の破損が抑制される。また、バンドパスフィルタ14がパッケージ2からの熱的な影響を受け難くなる。更に、バンドパスフィルタ14の各角部14dが、パッケージ2のR部(光透過部材13の光出射面13bと側壁5の内面5aとによって形成されるR部)から離れ、フラットな光透過部材13の光出射面13bにバンドパスフィルタ14が確実に固定される。
また、光検出装置1Dでは、接着部材15が、ラインLに平行な方向から見た場合に、バンドパスフィルタ14の外縁から外側に突出しており、接着部材15のうちバンドパスフィルタ14の外縁から外側に突出した部分が、バンドパスフィルタ14の側面14cに接触している。これにより、バンドパスフィルタ14がより確実に固定された状態となる。
また、光検出装置1Dでは、ラインLに平行な方向における接着部材15の第2部分15bの厚さが、各側面14cの中央部分に接触している部分において最大となっており、バンドパスフィルタ14の各角部14dに接触している部分において最小となっている。これにより、例えば接着部材15の硬化時に、バンドパスフィルタ14の各角部14dに対応する部分で接着部材15にクラックが生じることが抑制される。
ただし、ラインLに平行な方向における第2部分15bの厚さが、例えば、第2部分15bの表面が凸曲面を呈することで、各側面14cの中央部分から各角部14dに近付くにつれて減少していれば、当該第2部分15bの厚さは、各角部14dに接触している部分において最小となっていなくてもよい。各角部14dに接触している部分において当該第2部分15bの厚さが最大とならなければ、バンドパスフィルタ14の各角部14dに対応する部分で接着部材15にクラックが生じることが抑制される。
また、光検出装置1Dでは、ラインLに平行な方向から見た場合に、開口2aの形状が、円形状である。これにより、パッケージ2内に入射する光の強度プロファイルが均一化される。
また、光検出装置1Dでは、バンドパスフィルタ14の形状が、四角形板状である。これにより、ウェハプロセスによってバンドパスフィルタ14を製造することができるため、バンドパスフィルタ14の製造コストが安価となる。
また、光検出装置1Dでは、パッケージ2が、金属材料によって形成されている。これにより、パッケージ2の気密性が、例えばプラスチックによって形成されたパッケージ2に比べて向上する。その結果、パッケージ2の内部に収容された各構成の湿度対策のための処理が不要となり、光検出装置1Dの製造コストが削減される。また、パッケージ2の強度が、例えばプラスチックによって形成されたパッケージ2に比べて向上する。その結果、パッケージ2の内部に収容されている各構成が、外部からの物理的衝撃から保護される。更に、パッケージ2による電気的なシールドが容易に実現される。なお、パッケージ2が金属材料によって形成されていると、パッケージ2の熱伝導率が高くなるものの、上述したように、パッケージ2の側壁5の形状が円筒状であるのに対し、バンドパスフィルタ14の形状が四角形板状であるため、バンドパスフィルタ14がパッケージ2からの熱的な影響を受け難い。
また、光検出装置1Dでは、光透過部材13の厚さTが、ファブリペロー干渉フィルタ10と光透過部材13との距離D1に0.3を乗じた値以上の値(より好ましくは、1.0を乗じた値以上の値)である。これにより、光透過部材13の熱容量が大きくなる一方でパッケージ2内の空間の体積が小さくなるため、パッケージ2内の温度の更なる均一化を図ることができる。また、光透過部材13がファブリペロー干渉フィルタ10に相対的に近付くことになるため、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aを透過しない光が迷光として光検出器8に入射するのを抑制することができる。
また、光検出装置1Dでは、光透過部材13の厚さTが、ファブリペロー干渉フィルタ10と光検出器8との距離D2に1.0を乗じた値以上の値(より好ましくは、1.5を乗じた値以上の値)である。これにより、光透過部材13の熱容量が大きくなる一方でパッケージ2内の空間の体積が小さくなるため、パッケージ2内の温度の更なる均一化を図ることができる。また、光透過部材13の厚さTは、天壁6の厚さの2倍以上の厚さ(より好ましくは、天壁6の厚さの3倍以上の厚さ)である。また、天壁6の光入射側の表面(外側の表面)からバンドパスフィルタ14の光出射面14bまでの距離は、バンドパスフィルタ14の光出射面14bからファブリペロー干渉フィルタ10の光透過部材13側の表面までの距離よりも大きい。これにより、光透過部材13の熱容量が大きくなる一方でパッケージ2内の空間の体積が小さくなるため、パッケージ2内の温度の更なる均一化を図ることができる。また、光透過部材13がファブリペロー干渉フィルタ10に相対的に近付くことになるため、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aを透過しない光が迷光として光検出器8に入射するのを抑制することができる。
なお、図19に示されるように、レンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、光透過部材13の光入射面13aに設けられたものであってもよい。この光検出装置1Dよれば、バンドパスフィルタ14とファブリペロー干渉フィルタ10との距離が小さくなるように、光透過部材13の厚さを大きくすることができる。その場合、光透過部材13の熱容量が大きくなる一方でパッケージ2内の空間の体積が小さくなるため、パッケージ2内の温度の更なる均一化を図ることができる。
また、図20の(a)に示されるように、レンズ部16は、バンドパスフィルタ14の一部としてバンドパスフィルタ14の光出射面14b側に形成されていてもよい。この光検出装置1Dでは、レンズ部16は、光出射側(光透過部材13とは反対側)に凸の光出射面を有する凸レンズとして構成されている。バンドパスフィルタ14の誘電体多層膜がバンドパスフィルタ14の光入射面14a側に形成されている場合には、当該誘電体多層膜に入射する光の入射角がレンズ部16による影響を受けないため、バンドパスフィルタ14をより適切に機能させることができる。また、バンドパスフィルタ14の誘電体多層膜がレンズ部16の光出射面を覆うようにバンドパスフィルタ14の光出射面14b側に形成されている場合には、当該誘電体多層膜の厚さ方向に沿って当該誘電体多層膜に光が入射することになるため、バンドパスフィルタ14を適切に機能させることができる。また、レンズ部16が設けられたバンドパスフィルタ14をウェハプロセスで精度良く且つ容易に製造することができる。また、外部からの物理的干渉に起因してレンズ部16に傷等の損傷が生じるのを防止することができる。
また、図20の(b)に示されるように、レンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光出射面14b(バンドパスフィルタ14の光入射面14aと対向する面)に設けられたものであってもよい。この光検出装置1Dでは、レンズ部16は、光出射側(光透過部材13とは反対側)に凸の光出射面を有する凸レンズとして構成されていている。この光検出装置1Dによれば、バンドパスフィルタ14に入射する光の入射角がレンズ部16による影響を受けないため、バンドパスフィルタ14をより適切に機能させることができる。また、外部からの物理的干渉に起因してレンズ部16に傷等の損傷が生じるのを防止することができる。なお、この場合、バンドパスフィルタ14において誘電体多層膜を形成する際にレンズ部16による影響を受けないため、当該誘電体多層膜を精度良く且つ容易に形成する上で有利である。
また、図21の(a)に示されるように、レンズ部16は、一対設けられていてもよい。この光検出装置1Dでは、一方のレンズ部16は、光透過部材13の一部として光透過部材13の光入射面13a側に形成されている。他方のレンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光出射面14bに設けられたものである。この光検出装置1Dによれば、各レンズ部16の高さを抑えつつも、ファブリペロー干渉フィルタ10に入射させる光をより確実に集光し、パッケージ2内に入射する光のうちファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射する光の割合をより一層増加させることができる。
また、図21の(b)に示されるように、レンズ部16は、一対設けられていてもよい。この光検出装置1Dでは、一方のレンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、光透過部材13の光入射面13aに設けられたものである。他方のレンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光出射面14bに設けられたものである。この光検出装置1Dによれば、各レンズ部16の高さを抑えつつも、ファブリペロー干渉フィルタ10に入射させる光をより確実に集光し、パッケージ2内に入射する光のうちファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射する光の割合をより一層増加させることができる。
なお、図21の(b)に示される光検出装置1Dにおいて、一方のレンズ部16が、光透過部材13の一部として光透過部材13の光入射面13a側に形成されていてもよい。また、図21の(b)に示される光検出装置1Dにおいて、他方のレンズ部16が、バンドパスフィルタ14の一部としてバンドパスフィルタ14の光出射面14b側に形成されていてもよい。
[第5実施形態]
図22及び図23に示されるように、光検出装置1Eは、接着部材15がバンドパスフィルタ14の各角部(隣り合う側面14cによって形成される角部)に対応するように配置されている点で、上述した光検出装置1Dと相違している。光検出装置1Eにおいては、バンドパスフィルタ14の各角部に接着部材15が設けられている。複数の接着部材15は、互いに離れている。光検出装置1Eにおいても、上述した光検出装置1Dと同様に、接着部材15は、天壁6の内面6aに接合された光透過部材13を介して、天壁6の内面6aに対してバンドパスフィルタ14を固定している。
接着部材15の第1部分15aは、バンドパスフィルタ14の光入射面14aのうち各角領域14e(光入射面14aのうち、隣り合う側面14cによって形成される角部を含む領域)に配置されている。つまり、各第1部分15aは、互いに対向する光透過部材13の光出射面13bとバンドパスフィルタ14の角領域14eとの間に配置されている。
接着部材15の第2部分15bは、バンドパスフィルタ14の各角部において、バンドパスフィルタ14の外縁から外側に突出している。各第2部分15bは、側壁5の内面5a、及びバンドパスフィルタ14の側面14cに接触している。更に、各第2部分15bは、バンドパスフィルタ14の光出射面14bのうち角領域14eと対向する領域を覆っている。これにより、バンドパスフィルタ14がより確実に固定された状態となる。バンドパスフィルタ14において、角領域14eの位置は、開口2aから最も遠くなるため、角領域14eと対向する領域を覆っている第2部分15bが、光出射面14bのうち光透過領域10aと対向する領域を覆うことが抑制される。
このように、光検出装置1Eにおいては、接着部材15は、バンドパスフィルタ14の光入射面14aのうち各角領域14eを除く領域に配置されておらず、各角領域14eに配置されている。なお、光透過部材13の光出射面13bは、開口2aに対向する領域よりもそれを包囲する領域が盛り上がるように湾曲する傾向がある。そのため、バンドパスフィルタ14の各角部に対応するように配置された接着部材15が、開口2aに対向する領域に入り込むことが抑制される。また、バンドパスフィルタ14の光入射面14aのうち光が入射する領域が、光透過部材13の光出射面13bに物理的に接触することが回避され、当該領域に損傷が生じることが抑制される。
以上のように構成された光検出装置1Eでも、開口2aを塞ぐようにパッケージ2に設けられた光透過部100が、バンドパスフィルタ14及びレンズ部16を含んで一体的に構成されているため、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。
また、光検出装置1Eでは、レンズ部16が、光透過部材13の一部として光透過部材13の光入射面13a側に形成されている。これにより、光透過部材13に対して高い位置精度でレンズ部16を形成することができる。
また、光検出装置1Eでは、光透過部材の表面に誘電体多層膜が形成されたバンドパスフィルタ14を準備し、その後に、バンドパスフィルタ14を光透過部材13の光出射面13bに取り付けることができるため、バンドパスフィルタ14において誘電体多層膜を精度良く且つ容易に形成することができる。特に、バンドパスフィルタ14の光透過部材がシリコンからなる場合には、当該光透過部材自体が、例えば1200nm以上の波長を有する光を透過させるハイパスフィルタとして機能するため、バンドパスフィルタ14において誘電体多層膜を薄くすることができる。
また、光検出装置1Eによれば、上述した光検出装置1Dと同様に、バンドパスフィルタ14を適切に機能させることができる。また、光検出装置1Eでは、上述した光検出装置1Dと同様に、光検出特性が高くなる。
また、光検出装置1Eでは、接着部材15が、光透過部材13の光出射面13bと対向するバンドパスフィルタ14の光入射面14aのうち角領域14eを除く領域に配置されておらず、角領域14eに配置されている。これにより、接着部材15での光の散乱及び回折等がより確実に抑制される。接着部材15の使用量が削減され、パッケージ2内でのアウトガスの発生量が少なくなる。その結果、ファブリペロー干渉フィルタ10及び光検出器8の特性の変化及び劣化等が起こり難くなる。
なお、図24に示されるように、レンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、光透過部材13の光入射面13aに設けられたものであってもよい。この光検出装置1Eよれば、バンドパスフィルタ14とファブリペロー干渉フィルタ10との距離が小さくなるように、光透過部材13の厚さを大きくすることができる。その場合、光透過部材13の熱容量が大きくなる一方でパッケージ2内の空間の体積が小さくなるため、パッケージ2内の温度の更なる均一化を図ることができる。
また、図25の(a)に示されるように、レンズ部16は、バンドパスフィルタ14の一部としてバンドパスフィルタ14の光出射面14b側に形成されていてもよい。この光検出装置1Eでは、レンズ部16は、光出射側(光透過部材13とは反対側)に凸の光出射面を有する凸レンズとして構成されている。バンドパスフィルタ14の誘電体多層膜がバンドパスフィルタ14の光入射面14a側に形成されている場合には、当該誘電体多層膜に入射する光の入射角がレンズ部16による影響を受けないため、バンドパスフィルタ14をより適切に機能させることができる。また、バンドパスフィルタ14の誘電体多層膜がレンズ部16の光出射面を覆うようにバンドパスフィルタ14の光出射面14b側に形成されている場合には、当該誘電体多層膜の厚さ方向に沿って当該誘電体多層膜に光が入射することになるため、バンドパスフィルタ14を適切に機能させることができる。また、レンズ部16が設けられたバンドパスフィルタ14をウェハプロセスで精度良く且つ容易に製造することができる。また、外部からの物理的干渉に起因してレンズ部16に傷等の損傷が生じるのを防止することができる。
また、図25の(b)に示されるように、レンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光出射面14b(バンドパスフィルタ14の光入射面14aと対向する面)に設けられたものであってもよい。この光検出装置1Eでは、レンズ部16は、光出射側(光透過部材13とは反対側)に凸の光出射面を有する凸レンズとして構成されていている。この光検出装置1Eによれば、バンドパスフィルタ14に入射する光の入射角がレンズ部16による影響を受けないため、バンドパスフィルタ14をより適切に機能させることができる。また、外部からの物理的干渉に起因してレンズ部16に傷等の損傷が生じるのを防止することができる。なお、この場合、バンドパスフィルタ14において誘電体多層膜を形成する際にレンズ部16による影響を受けないため、当該誘電体多層膜を精度良く且つ容易に形成する上で有利である。
また、図26の(a)に示されるように、レンズ部16は、一対設けられていてもよい。この光検出装置1Eでは、一方のレンズ部16は、光透過部材13の一部として光透過部材13の光入射面13a側に形成されている。他方のレンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光出射面14bに設けられたものである。この光検出装置1Eによれば、各レンズ部16の高さを抑えつつも、ファブリペロー干渉フィルタ10に入射させる光をより確実に集光し、パッケージ2内に入射する光のうちファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射する光の割合をより一層増加させることができる。
また、図26の(b)に示されるように、レンズ部16は、一対設けられていてもよい。この光検出装置1Eでは、一方のレンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、光透過部材13の光入射面13aに設けられたものである。他方のレンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光出射面14bに設けられたものである。この光検出装置1Eによれば、各レンズ部16の高さを抑えつつも、ファブリペロー干渉フィルタ10に入射させる光をより確実に集光し、パッケージ2内に入射する光のうちファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射する光の割合をより一層増加させることができる。
なお、図26の(b)に示される光検出装置1Eにおいて、一方のレンズ部16が、光透過部材13の一部として光透過部材13の光入射面13a側に形成されていてもよい。また、図26の(b)に示される光検出装置1Eにおいて、他方のレンズ部16が、バンドパスフィルタ14の一部としてバンドパスフィルタ14の光出射面14b側に形成されていてもよい。
[第6実施形態]
図27及び図28に示されるように、光検出装置1Fは、光透過部100が光透過部材13を含んでいない点で、上述した光検出装置1Dと相違している。光検出装置1Fにおいては、バンドパスフィルタ14が、接着部材15によって、天壁6の内面6aに直接的に固定されている。つまり、光検出装置1Fにおいては、接着部材15が、他の部材(天壁6の内面6aに接合された光透過部材13等)を介することなく、天壁6の内面6aに対してバンドパスフィルタ14を固定している。
接着部材15の第1部分15aは、天壁6の内面6aと対向するバンドパスフィルタ14の光入射面14aのうち開口2aに臨む領域14fを除く領域に配置されている。つまり、第1部分15aは、互いに対向する天壁6の内面6aと当該領域(すなわち、バンドパスフィルタ14の光入射面14aのうち領域14fを除く領域)との間に配置されている。
接着部材15の第2部分15bは、ラインLに平行な方向から見た場合にバンドパスフィルタ14の外縁から外側に突出している。第2部分15bは、側壁5の内面5a、及びバンドパスフィルタ14の側面14cに接触している。
レンズ部16は、バンドパスフィルタ14の光入射面14aに設けられている。レンズ部16は、その中心線がラインLに一致するように、光入射面14aのうち開口2aに臨む領域14fに配置されている。レンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、光入射面14aに設けられたものである。
以上のように構成された光検出装置1Fでも、開口2aを塞ぐようにパッケージ2に設けられた光透過部100が、バンドパスフィルタ14及びレンズ部16を含んで一体的に構成されているため、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。
また、光検出装置1Fでは、レンズ部16が、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光入射面14aに設けられたものである。この場合、バンドパスフィルタ14において誘電体多層膜を形成する際にレンズ部16による影響を受けないため、当該誘電体多層膜を精度良く且つ容易に形成する上で有利である。
また、光検出装置1Fでは、レンズ部16をバンドパスフィルタ14の光入射面14aに設けた後に、開口2a内にレンズ部16を配置するように光透過部100を天壁6の内面6aに実装することができるので、光透過部100の位置精度が向上する。
また、光検出装置1Fによれば、上述した光検出装置1Dと同様に、バンドパスフィルタ14を適切に機能させることができる。また、光検出装置1Fでは、上述した光検出装置1Dと同様に、光検出特性が高くなる。
また、光検出装置1Fでは、接着部材15が、天壁6の内面6aと対向するバンドパスフィルタ14の光入射面14aのうち開口2aに臨む領域14fを除く領域に配置されている。これにより、天壁6の内面6aに対してバンドパスフィルタ14が確実に固定された状態となる。また、製造時に接着部材15に気泡が生じたとしても、バンドパスフィルタ14の各側面14cと側壁5の内面5aとの間だけでなく開口2aからも当該気泡が抜け易いため、接着部材15での光の散乱及び回折等が抑制される。
なお、図29に示されるように、レンズ部16は、バンドパスフィルタ14の一部としてバンドパスフィルタ14の光入射面14a側に形成されていてもよい。この光検出装置1Fによれば、バンドパスフィルタ14とファブリペロー干渉フィルタ10との距離が小さくなるように、バンドパスフィルタ14の厚さを大きくすることができる。その場合、バンドパスフィルタ14の熱容量が大きくなる一方でパッケージ2内の空間の体積が小さくなるため、パッケージ2内の温度の更なる均一化を図ることができる。また、バンドパスフィルタ14に対して高い位置精度でレンズ部16を形成することができる。
また、図30の(a)に示されるように、レンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光出射面14b(バンドパスフィルタ14の光入射面14aと対向する面)に設けられたものであってもよい。この光検出装置1Fでは、レンズ部16は、光出射側(バンドパスフィルタ14とは反対側)に凸の光出射面を有する凸レンズとして構成されていている。この光検出装置1Fによれば、バンドパスフィルタ14に入射する光の入射角がレンズ部16による影響を受けないため、バンドパスフィルタ14をより適切に機能させることができる。また、外部からの物理的干渉に起因してレンズ部16に傷等の損傷が生じるのを防止することができる。なお、この場合、バンドパスフィルタ14において誘電体多層膜を形成する際にレンズ部16による影響を受けないため、当該誘電体多層膜を精度良く且つ容易に形成する上で有利である。
また、図30の(b)に示されるように、レンズ部16は、バンドパスフィルタ14の一部としてバンドパスフィルタ14の光出射面14b側に形成されていてもよい。この光検出装置1Fでは、レンズ部16は、光出射側(バンドパスフィルタ14とは反対側)に凸の光出射面を有する凸レンズとして構成されている。バンドパスフィルタ14の誘電体多層膜がバンドパスフィルタ14の光入射面14a側に形成されている場合には、当該誘電体多層膜に入射する光の入射角がレンズ部16による影響を受けないため、バンドパスフィルタ14をより適切に機能させることができる。また、バンドパスフィルタ14の誘電体多層膜がレンズ部16の光出射面を覆うようにバンドパスフィルタ14の光出射面14b側に形成されている場合には、当該誘電体多層膜の厚さ方向に沿って当該誘電体多層膜に光が入射することになるため、バンドパスフィルタ14を適切に機能させることができる。また、バンドパスフィルタ14に対して高い位置精度でレンズ部16を形成することができる。また、外部からの物理的干渉に起因してレンズ部16に傷等の損傷が生じるのを防止することができる。
また、図31の(a)に示されるように、レンズ部16は、一対設けられていてもよい。この光検出装置1Fでは、一方のレンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光入射面14aに設けられたものである。他方のレンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光出射面14bに設けられたものである。この光検出装置1Fによれば、各レンズ部16の高さを抑えつつも、ファブリペロー干渉フィルタ10に入射させる光をより確実に集光し、パッケージ2内に入射する光のうちファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射する光の割合をより一層増加させることができる。
また、図31の(b)に示されるように、レンズ部16は、一対設けられていてもよい。この光検出装置1Fでは、一方のレンズ部16は、バンドパスフィルタ14の一部としてバンドパスフィルタ14の光入射面14a側に形成されている。他方のレンズ部16は、バンドパスフィルタ14の一部としてバンドパスフィルタ14の光出射面14b側に形成されている。この光検出装置1Fによれば、各レンズ部16の高さを抑えつつも、ファブリペロー干渉フィルタ10に入射させる光をより確実に集光し、パッケージ2内に入射する光のうちファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射する光の割合をより一層増加させることができる。
なお、図31の(a)に示される光検出装置1Fにおいて、一方のレンズ部16が、バンドパスフィルタ14の一部としてバンドパスフィルタ14の光入射面14a側に形成されていてもよい。また、図31の(a)に示される光検出装置1Fにおいて、他方のレンズ部16が、バンドパスフィルタ14の一部としてバンドパスフィルタ14の光出射面14b側に形成されていてもよい。
[第7実施形態]
図32及び図33に示されるように、光検出装置1Gは、光透過部100が光透過部材13を含んでいない点で、上述した光検出装置1Eと相違している。光検出装置1Gにおいては、バンドパスフィルタ14が、接着部材15によって、天壁6の内面6aに直接的に固定されている。つまり、光検出装置1Gにおいては、接着部材15が、他の部材(天壁6の内面6aに接合された光透過部材13等)を介することなく、天壁6の内面6aに対してバンドパスフィルタ14を固定している。
接着部材15の第1部分15aは、バンドパスフィルタ14の光入射面14aのうち各角領域14eに配置されている。つまり、第1部分15aは、互いに対向する天壁6の内面6aとバンドパスフィルタ14の各角領域14eとの間に配置されている。
接着部材15の第2部分15bは、バンドパスフィルタ14の各角部において、バンドパスフィルタ14の外縁から外側に突出している。各第2部分15bは、側壁5の内面5a、及びバンドパスフィルタ14の側面14cに接触している。更に、各第2部分15bは、バンドパスフィルタ14の光出射面14bのうち角領域14eと対向する領域を覆っている。
レンズ部16は、バンドパスフィルタ14の光入射面14aに設けられている。レンズ部16は、その中心線がラインLに一致するように、光入射面14aのうち開口2aに臨む領域14fに配置されている。レンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、光入射面14aに設けられたものである。
以上のように構成された光検出装置1Gでも、開口2aを塞ぐようにパッケージ2に設けられた光透過部100が、バンドパスフィルタ14及びレンズ部16を含んで一体的に構成されているため、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。
また、光検出装置1Gでは、レンズ部16が、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光入射面14aに設けられたものである。この場合、バンドパスフィルタ14において誘電体多層膜を形成する際にレンズ部16による影響を受けないため、当該誘電体多層膜を精度良く且つ容易に形成する上で有利である。
また、光検出装置1Gでは、レンズ部16をバンドパスフィルタ14の光入射面14aに設けた後に、開口2a内にレンズ部16を配置するように光透過部100を天壁6の内面6aに実装することができるので、光透過部100の位置精度が向上する。
また、光検出装置1Gによれば、上述した光検出装置1Dと同様に、バンドパスフィルタ14を適切に機能させることができる。また、光検出装置1Gでは、上述した光検出装置1Dと同様に、光検出特性が高くなる。
また、光検出装置1Gでは、接着部材15が、天壁6の内面6aと対向するバンドパスフィルタ14の光入射面14aのうち角領域14eを除く領域に配置されておらず、角領域14eに配置されている。これにより、接着部材15での光の散乱及び回折等がより確実に抑制される。
なお、図34に示されるように、レンズ部16は、バンドパスフィルタ14の一部としてバンドパスフィルタ14の光入射面14a側に形成されていてもよい。この光検出装置1Gによれば、バンドパスフィルタ14とファブリペロー干渉フィルタ10との距離が小さくなるように、バンドパスフィルタ14の厚さを大きくすることができる。その場合、バンドパスフィルタ14の熱容量が大きくなる一方でパッケージ2内の空間の体積が小さくなるため、パッケージ2内の温度の更なる均一化を図ることができる。また、バンドパスフィルタ14に対して高い位置精度でレンズ部16を形成することができる。
また、図35の(a)に示されるように、レンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光出射面14b(バンドパスフィルタ14の光入射面14aと対向する面)に設けられたものであってもよい。この光検出装置1Gでは、レンズ部16は、光出射側(バンドパスフィルタ14とは反対側)に凸の光出射面を有する凸レンズとして構成されていている。この光検出装置1Gによれば、バンドパスフィルタ14に入射する光の入射角がレンズ部16による影響を受けないため、バンドパスフィルタ14をより適切に機能させることができる。また、外部からの物理的干渉に起因してレンズ部16に傷等の損傷が生じるのを防止することができる。なお、この場合、バンドパスフィルタ14において誘電体多層膜を形成する際にレンズ部16による影響を受けないため、当該誘電体多層膜を精度良く且つ容易に形成する上で有利である。
また、図35の(b)に示されるように、レンズ部16は、バンドパスフィルタ14の一部としてバンドパスフィルタ14の光出射面14b側に形成されていてもよい。この光検出装置1Gでは、レンズ部16は、光出射側(バンドパスフィルタ14とは反対側)に凸の光出射面を有する凸レンズとして構成されている。バンドパスフィルタ14の誘電体多層膜がバンドパスフィルタ14の光入射面14a側に形成されている場合には、当該誘電体多層膜に入射する光の入射角がレンズ部16による影響を受けないため、バンドパスフィルタ14をより適切に機能させることができる。また、バンドパスフィルタ14の誘電体多層膜がレンズ部16の光出射面を覆うようにバンドパスフィルタ14の光出射面14b側に形成されている場合には、当該誘電体多層膜の厚さ方向に沿って当該誘電体多層膜に光が入射することになるため、バンドパスフィルタ14を適切に機能させることができる。また、バンドパスフィルタ14に対して高い位置精度でレンズ部16を形成することができる。また、外部からの物理的干渉に起因してレンズ部16に傷等の損傷が生じるのを防止することができる。
また、図36の(a)に示されるように、レンズ部16は、一対設けられていてもよい。この光検出装置1Gでは、一方のレンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光入射面14aに設けられたものである。他方のレンズ部16は、例えば、貼り付け、樹脂ポッティング等によって、バンドパスフィルタ14の光出射面14bに設けられたものである。この光検出装置1Gによれば、各レンズ部16の高さを抑えつつも、ファブリペロー干渉フィルタ10に入射させる光をより確実に集光し、パッケージ2内に入射する光のうちファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射する光の割合をより一層増加させることができる。
また、図36の(b)に示されるように、レンズ部16は、一対設けられていてもよい。この光検出装置1Gでは、一方のレンズ部16は、バンドパスフィルタ14の一部としてバンドパスフィルタ14の光入射面14a側に形成されている。他方のレンズ部16は、バンドパスフィルタ14の一部としてバンドパスフィルタ14の光出射面14b側に形成されている。この光検出装置1Gによれば、各レンズ部16の高さを抑えつつも、ファブリペロー干渉フィルタ10に入射させる光をより確実に集光し、パッケージ2内に入射する光のうちファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域10aに入射する光の割合をより一層増加させることができる。
なお、図36の(a)に示される光検出装置1Gにおいて、一方のレンズ部16が、バンドパスフィルタ14の一部としてバンドパスフィルタ14の光入射面14a側に形成されていてもよい。また、図36の(a)に示される光検出装置1Gにおいて、他方のレンズ部16が、バンドパスフィルタ14の一部としてバンドパスフィルタ14の光出射面14b側に形成されていてもよい。
[変形例]
以上、本発明の第1〜第7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。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。例えば、上述した全ての例において、レンズ部16は、フレネルレンズとして構成されていてもよい。特に、レンズ部16を光透過部100の光出射側(ファブリペロー干渉フィルタ10側)に設ける場合には、当該レンズ部16をフレネルレンズとして構成することで、光透過部100とファブリペロー干渉フィルタ10との距離を小さくすることができる。これにより、パッケージ2内の空間の体積が小さくなるため、パッケージ2内の温度の更なる均一化を図ることができる。
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。また、誘電体多層膜が基板(光透過部材13とは別の光透過部材)の表面に形成されることでバンドパスフィルタ14が構成される場合(例えば、光検出装置1C,1E,1Dの場合)、誘電体多層膜は、基板の光入射面又は光出射面のいずれか一方に形成されてもよい、基板の光入射面及び光出射面の両方に形成されてもよい。誘電体多層膜が基板の光入射面及び光出射面の両方に形成されることで構成されたバンドパスフィルタ14では、一方の誘電体多層膜をロングパスフィルタとして構成し、他方の誘電体多層膜をショートパスフィルタとして構成することで、所望の波長帯域の光を透過させることができる。
また、ファブリペロー干渉フィルタ10において、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。また、ファブリペロー干渉フィルタ10は、第2層構造体40を備えていなくてもよい。
また、光検出装置1D〜1Gにおいては、接着部材15は、バンドパスフィルタ14の外縁から外側に突出していなくてもよい。また、光検出装置1D〜1Gにおいては、接着部材15のうちバンドパスフィルタ14の外縁から外側に突出した第2部分15bは、側壁5の内面5aに至っておらず、側壁5の内面5aから離れていてもよい。例えば、接着部材15の材料が光透過性樹脂である場合には、天壁6の内面6aに対するバンドパスフィルタ14の固定強度を向上させる観点から、第2部分15bは、側壁5の内面5aに至っていることが好ましい。しかし、例えば、接着部材15の材料が、例えば硬度が大きい樹脂である場合には、側壁5から接着部材15に応力が作用することによって接着部材15にクラックが生じるのを防止する観点から、第2部分15bは、側壁5の内面5aに至っていないことが好ましい。
また、光検出装置1D,1Fにおいては、ラインLに平行な方向における第2部分15bの厚さは、接着部材15の粘度によって、側壁5の内面5aに接触している部分において最大となっていてもよい。これにより、例えば接着部材15の硬化時に、バンドパスフィルタ14の各角部14dに対応する部分で接着部材15にクラックが生じることを抑制することができる。また、接着部材15がバンドパスフィルタ14の光出射面14b上へ回り込むことが防止される。
また、光検出装置1E〜1Gにおいては、ラインL上において開口2aと対向する領域に接着部材15が配置されていないため、接着部材15の材料は、光を透過させない材料であってもよい。
また、光検出装置1D〜1Gにおいては、バンドパスフィルタ14の形状は、四角形板状に限定されず、多角形板状であればよい。その場合にも、各角部によってバンドパスフィルタ14が高精度に位置決めされた状態となり、また、バンドパスフィルタ14がパッケージ2からの熱的な影響を受け難くなる。よって、バンドパスフィルタ14の形状が多角形板状である場合にも、バンドパスフィルタ14を適切に機能させることができる。
また、光検出器8として用いられる受光素子の種類によっては、バンドパスフィルタ14は、短波長側に出現する3次光以降の多次光をカットするだけではなく、長波長(例えば、a=1)側に出現する光をカットする必要がある場合がある。つまり、A次光(a=A)について分光スペクトルを得るための光検出装置においては、短波長側に出現する高次光(a>A)、及び長波長側に出現する低次光(a<A)の双方をカットする必要がある場合がある。
また、パッケージ2は、上述したようなCANパッケージに限定されず、次のようなものであればよい。すなわち、パッケージ2は、開口2aが形成された第1壁部、ファブリペロー干渉フィルタ10、バンドパスフィルタ14及び光検出器8を挟んで第1壁部と対向する第2壁部、並びに、ファブリペロー干渉フィルタ10、バンドパスフィルタ14及び光検出器8を包囲する側壁部を有するものであればよい。