JP2017032875A - 光学装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】筐体部材に設けられる窓部ガラス板でのクラックの発生を防止する。
【解決手段】光学装置(1)は、窓部ガラス板(15)がメタライズ膜(15d)と蓋部材(16)との間の半田層(17)にて蓋部材(16)に固定され、蓋部材(16)の窓部(16a)側の端縁部は、メタライズ膜(15d)の内周側の端縁部よりも、窓部(16a)の中心方向へ突出したオーバーハング部(16c2)を有する。
【選択図】図5
【解決手段】光学装置(1)は、窓部ガラス板(15)がメタライズ膜(15d)と蓋部材(16)との間の半田層(17)にて蓋部材(16)に固定され、蓋部材(16)の窓部(16a)側の端縁部は、メタライズ膜(15d)の内周側の端縁部よりも、窓部(16a)の中心方向へ突出したオーバーハング部(16c2)を有する。
【選択図】図5
Description
本発明は、筐体の内部に光学素子を備え、筐体の窓部にガラス部材が固定されている光学装置に関する。
従来、筐体の内部に光学素子を備えた光学装置では、筐体に開口部である窓部が形成され、筐体の内部に配置された光学素子に対して、上記窓部を介して、外部から光(光信号)を入射させるようになっている。したがって、上記窓部は光を透過するガラス部材にて塞がれている。
特許文献1に記載の光学装置では、筐体の内部に、光学素子として波長可変干渉フィルターを備えている。この光学装置では、筐体の上部にリッドを備え、リッドの上にガラス部材が固定部材により接合されている。リッドには、中央部に円形の開口部からなる窓部が形成され、ガラス部材は上記窓部を塞ぐように設けられている。リッドとガラス部材との間の固定部材は、例えば低融点ガラスからなり、リッドとガラス部材との重なり幅と同じ幅を有している。すなわち、固定部材は、窓部に沿う内周側端縁部がリッドの内周側端縁部と一致し、外周側端縁部がガラス部材の外周側端縁部と一致している。
また、特許文献2に記載の光学装置(光スイッチモジュール)では、筐体の内部に、光学素子としてMEMS(Micro Electro Mechnical System)ミラーアレイチップを備えている。この光学装置では、筐体の上部にリッドフレームを備え、リッドフレームの上にガラス部材(板状のサファイア)が固定部材により接合されている。リッドフレームには、中央部に長方形の開口部からなる窓部が形成され、ガラス部材は上記開口部を塞ぐように設けられている。リッドフレームとガラス部材との間の固定部材は、リッドフレームとガラス部材との重なり幅よりも狭い幅に形成され、開口部に沿う内周側端縁部がリッドフレームの内周側端縁部と一致している。
図10は、内部に光学素子を備え、筐体を構成するフレーム111に開口部としての窓部111aが形成され、この窓部111aが窓部ガラス板112によって塞がれている光学装置101の要部の一例を示す斜視図である。図11の(a)は、図10におけるD−D線矢視断面図である。図11の(b)は、図11の(a)に示したガラス部材にクラックが発生している状態を示す断面図である。図11の(c)は、図11の(b)に示した部分の平面図である。なお、この例では、窓部ガラス板112は、窓部111aを下から塞ぐようにフレーム111に設けられている。
フレーム111の窓部111aを窓部ガラス板112によって塞ぐ構成では、金属製のフレーム111の窓部111aに窓部ガラス板112を固定するための固定部材として、半田(Au−Sn)が多用される。具体的には、図11の(a)に示すように、窓部ガラス板112の周縁部の半田層(固定部材)113を設ける領域に、メタライズ膜114が環状に形成され、その上に半田層113が設けられる。したがって、窓部ガラス板112は、メタライズ膜114とフレーム111との間の半田層113により、すなわち半田層113がメタライズ膜114およびフレーム111と金属結合することにより、フレーム111に固定される。
この場合、溶融した半田層113は、メタライズ膜114の上面全体に濡れ広がる。このため、メタライズ膜114の内周側端縁部114aがフレーム111の窓部側端縁部111bよりも窓部111aの中心側へ突出していると、半田層113の溶融した半田が冷却されて固化する際に、半田層113の半田と窓部ガラス板112との熱膨張係数の違いにより、図11の(b)に示すように、窓部ガラス板112にクラック112aが発生する。あるいは、半田層113の溶融した半田が冷却されて固化した後に、半田層113の半田と窓部ガラス板112との熱膨張係数の違いによって窓部ガラス板112に生じた歪により、窓部ガラス板112にクラック112aが発生する。この場合には、光学装置101の気密性や耐久性が低下する。
すなわち、半田層113が冷却されて固化する際には、半田層113が収縮する。この収縮は、半田層113の上にフレーム111が存在しない領域ではフレーム111により半田の収縮が緩和されないため、顕著となる。したがって、半田層113の上にフレーム111が存在しない領域では、半田層113の収縮によって、メタライズ膜114、すなわちメタライズ膜114が形成されている窓部ガラス板112に対して、メタライズ膜114の外周側端部方向への引っ張り応力が生じる。これにより、窓部ガラス板112にクラック112aが発生する。
また、半田層113の内周側端縁部113aは、メタライズ膜114の内周側端縁部114aよりもさらに窓部111aの中心方向へ突出し易いので、窓部111aの開口領域が狭くなる。
ここで、特許文献1および2に記載の構成では、筐体を構成するフレーム(リッドあるいはリッドフレーム)とガラス部材との間に設けられた固定部材によりガラス部材がフレームに固定されており、固定部材の内周側端縁部(上記内周側端縁部114aに対応)は、フレームの窓部側端縁部(上記窓部側端縁部111bに対応)と一致している。このような構成では、製造時の公差によって、固定部材における内周側端縁部がフレームの窓部に沿う内周側端縁部よりも窓部の中心側へ突出した状態が生じ易い。すなわち、特許文献1および2に記載の構成において、固定部材として半田およびメタライズ膜を使用する場合には、図11の(a)(b)に示した構成と同様、メタライズ膜における内周側端縁部がフレームの窓部側端縁部よりも窓部の中心側へ突出した状態となり、同様に、窓部ガラス板にクラックが発生することになる。
したがって、本発明は、フレームの窓部を塞ぐガラス部材の熱膨張係数と、ガラス部材をフレームに固定する半田の熱膨張係数との差により、ガラス部材にクラックが発生する事態を防止することができる光学装置の提供を目的としている。
上記の課題を解決するために、本発明の光学装置は、開口された窓部を有する筐体部材と、前記筐体部材の内部に設けられ、前記窓部を介して光が入射される光学素子と、前記窓部を塞ぐように設けられた窓部ガラス板とを備えている光学装置において、前記窓部ガラス板は、透光性基材および前記透光性基材の外周部に所定幅に形成されたメタライズ膜を有し、前記窓部ガラス板は、前記メタライズ膜と前記筐体部材との間に設けられた半田層にて前記筐体部材に固定され、前記筐体部材の前記窓部側の端縁部は、前記メタライズ膜の内周側の端縁部よりも、前記窓部の中心方向へ突出している部分であるオーバーハング部を有することを特徴としている。
上記の構成によれば、光学装置の製造において、筐体部材と窓部ガラス板のメタライズ膜との間の、半田層となる半田を溶融させて、筐体部材に窓部ガラス板を固定する場合、溶融した半田は冷却されて収縮する。この場合、半田の熱膨張係数は窓部ガラス板の透光性基材の熱膨張係数よりも大きいので、半田の熱膨張係数と透光性基材の熱膨張係数との差により、透光性基材には、引張荷重(引張応力)が加わる。しかしながら、溶融した半田は、筐体部材のオーバーハング部にも付着するので、オーバーハング部により、半田層の幅方向の中心方向への半田の収縮が抑制され、透光性基材に加わる引張荷重が緩和される。これにより、透光性基材でのクラックの発生を防止することができる。
また、筐体部材はオーバーハング部を有しているので、窓部ガラス板のメタライズ膜上に濡れ広がった半田により形成される半田層の窓部側の端部は、窓部内へ突出し難くなっている(せり出し難くなっている)。これにより、半田層により窓部の開口面積が狭くなる事態を防止することができる。
上記の光学装置において、前記筐体部材は、金属フレームからなり、前記窓部ガラス板は、熱膨張係数が前記金属フレームに対応する封着用ガラスであり、前記半田層は、熱膨張係数が前記筐体部材および前記窓部ガラス板よりも大きい構成としてもよい。
上記の構成によれば、筐体部材は、金属フレームからなり、窓部ガラス板は、熱膨張係数が金属フレームに対応する(熱膨張係数が金属フレームと略等しい)封着用ガラスであり、半田層は、熱膨張係数が筐体部材および窓部ガラス板よりも大きくなっている。したがって、光学装置の製造工程において、半田層となる半田を溶融して窓部ガラス板を半田により筐体部材に固定する場合に、筐体部材が半田層の半田の冷却時に半田とともに収縮することがない。これにより、筐体部材がオーバーハング部を有することによる、窓部ガラス板のクラック発生の防止機能を確実に得ることができる。
上記の光学装置において、前記筐体部材は、コバール(登録商標)からなり、前記窓部ガラス板の前記透光性基材は、コバール(登録商標)ガラスからなる構成としてもよい。
上記の構成によれば、筐体部材にコバール(登録商標)を使用し、窓部ガラス板の透光性基材にコバール(登録商標)ガラスを使用するので、筐体部材の熱膨張係数と窓部ガラス板の熱膨張係数とを確実に略等しくすることができる。これにより、筐体部材がオーバーハング部を有することによる、窓部ガラス板のクラック発生の防止機能をさらに確実に得ることができる。
上記の光学装置において、前記メタライズ膜の幅方向における前記オーバーハング部の寸法は、0.2mm以上、0.5mm以下である構成としてもよい。
上記の構成によれば、筐体部材のオーバーハング部におけるメタライズ膜の幅方向の寸法は、0.2mm以上、0.5mm以下であるから、光学装置の大型化を防止しながら、オーバーハング部を確実に形成し、オーバーハング部により窓部ガラス板のクラックの発生を防止することができる。
すなわち、メタライズ膜の幅方向におけるオーバーハング部の寸法を0.2mm未満とした場合には、例えば人手によって光学装置を組み上げる場合の公差によって、オーバーハング部が形成されない事態が生じる。一方、上記寸法を0.2mm以上とすれば、オーバーハング部を確実に形成することができる。
また、メタライズ膜の幅方向におけるオーバーハング部の寸法を0.5mmよりも大きくした場合には窓部が狭くなる。この事態を回避するには、光学装置を大きくする必要があり、この場合には光学装置の大型化を招来する。そこで、上記寸法を0.5mm以下とすることにより、光学装置の大型化を防止することができる。
本発明の構成によれば、筐体部材の窓部を塞ぐ窓部ガラス板の熱膨張係数と、窓部ガラス板を筐体部材に固定する半田の熱膨張係数との差により、窓部ガラス板にクラックが発生する事態を防止することができる。
本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。図1は、本発明の実施の形態の光学装置1を示す斜視図である。本実施の形態の光学装置1は、光学素子12として例えばLCOS(Liquid Crystal On Silicon)を備えた気密のLCOSパッケージとなっている。
(光学装置1の外観および機能)
図1に示すように、光学装置1は、セラミック基板11の上に光学素子12が設けられ、光学素子12を封止する蓋部材(筐体部材、金属フレーム)16の窓部16aから入射した光を光学素子12によって反射させるようになっている。この場合、光学素子12には液晶層によって回折格子が形成され、光学素子12に印加する電圧を変更することにより、回折格子を変化させ、光の反射角度を変化させる。具体的には、光ファイバから出射された波長多重化された光(光信号)をコリメートし、光学素子12に入射した場合に、光学素子12により波長ごとに反射角度を制御して、反射した光を個々の波長チャンネルに対応した複数の光ファイバに入射させるようになっている。
図1に示すように、光学装置1は、セラミック基板11の上に光学素子12が設けられ、光学素子12を封止する蓋部材(筐体部材、金属フレーム)16の窓部16aから入射した光を光学素子12によって反射させるようになっている。この場合、光学素子12には液晶層によって回折格子が形成され、光学素子12に印加する電圧を変更することにより、回折格子を変化させ、光の反射角度を変化させる。具体的には、光ファイバから出射された波長多重化された光(光信号)をコリメートし、光学素子12に入射した場合に、光学素子12により波長ごとに反射角度を制御して、反射した光を個々の波長チャンネルに対応した複数の光ファイバに入射させるようになっている。
(光学装置1の構成)
図2は、図1に示した光学装置1の個々のパーツを示す分解斜視図である。図3は、図1に示した光学装置1の各パーツ同士の位置関係を示す分解斜視図である。図4は、図3におけるA−A矢視断面図である。
図2は、図1に示した光学装置1の個々のパーツを示す分解斜視図である。図3は、図1に示した光学装置1の各パーツ同士の位置関係を示す分解斜視図である。図4は、図3におけるA−A矢視断面図である。
図2から図4に示すように、光学装置1は、セラミック基板11、光学素子12、ヒータ13、窓部ガラス板(封着用ガラス)15および蓋部材(筐体部材)16を備えている。
セラミック基板11は、例えばアルミナセラミックからなり、上面に光学素子12を配置するための凹部11aを有している。
光学素子12は、シリコン基板12aおよび液晶層12bを備えている。液晶層12bには回折格子が形成され、この回折格子は、印加される電圧が変化することにより、入射光の反射角度を変化させるように変化する。ヒータ13は、アルミナセラミック材中に加熱回路(図示せず)および温度制御回路(図示せず)を含むものであり、光学素子12の下面に設けられている。光学素子12およびヒータ13は、例えばワイヤボンディングによって接続端子(図示せず)と接続され、さらに接続端子は、光学装置1の外面に設けられている、コンデンサやコネクタ等の電子部品(図示せず)と接続されている。
光学素子12は、セラミック基板11の凹部11aに樹脂層18によって固定されている。樹脂層18は、例えば低アウトガスの二液性エポキシ樹脂からなる。
蓋部材16は、外周部16b、突出部16cおよび封止枠体部16dを有し、セラミック基板11の上に設けられている。突出部16cは、外周部16bの内側部分において、上方へ一段突出した状態に形成されている。突出部16cには前記窓部16aが開口されている。封止枠体部16dは、外周部16bの下において、矩形の枠体形状に形成されている。封止枠体部16dは、セラミック基板11の凹部11aを囲むように、セラミック基板11上に位置している。
蓋部材16は、例えば、鉄にニッケルおよびコバルトを配合した合金であるコバール(登録商標)にて形成されている。コバール(登録商標)は、常温付近での熱膨張係数が金属のなかでも低く、硬質ガラスに近いという性質を有する。
窓部ガラス板15は、例えばコバール(登録商標)ガラスからなる透光性基材15aを有する。透光性基材15aの選択には、光学素子12の偏波依存を考慮する必要がある。すなわち、透光性基材15aは、単結晶部材のように、結晶軸が存在すると偏光子の効果が発生するため、信号の偏波方向と結晶軸とのなす角が極力一致したものであることが必要である。したがって、透光性基材15aには、非晶質(アモルファス状、ガラス状)のの部材を使用することが好ましい。
透光性基材15aの下面には反射防止膜15bが設けれ、上面には反射防止膜15cおよびメタライズ膜15dが設けられている。反射防止膜15bは、透光性基材15aの下面の全面に設けられ、反射防止膜15cは、窓部ガラス板15の外周部を除く面に設けられている。メタライズ膜15dと反射防止膜15cとの隙間は、例えば0〜2mmとする。
メタライズ膜15dは、窓部ガラス板15の外周部に環状に設けられ、例えば透光性基材15a側からクロム層、ニッケル層および金層(Cr層/Ni層/Au層)が順次積層された3層構造、あるいはクロム層および金層(Cr層/Au層)が順次積層された2層構造を有する。メタライズ膜15dの幅は、窓部ガラス板15と蓋部材16との接続強度に影響し、例えば0.4mm〜1.0mmとする。メタライズ膜15dが環状に設けられていることにより、メタライズ膜15dに上に濡れ広がる半田層17も環状となる。
窓部ガラス板15におけるメタライズ膜15dの上面と蓋部材16の突出部16cの下面の窓部16aを囲む部分との間には、環状に半田層17が設けられ、この半田層17により蓋部材16と窓部ガラス板15とが接合されている。半田層17は、例えば金とすずとの合金(Au−Sn)からなる。
光学装置1では、上記のように、光学装置1の外部空間に対して、セラミック基板11、蓋部材16、半田層17および窓部ガラス板15にて囲まれた光学装置1の内部空間が密封されている。したがって、光学装置1の内部空間に存在する光学素子12は、密封された状態となっている。また、光学装置1の内部空間には、ヘリウムと窒素との少なくとも一方の気体が外部圧力よりも陽圧な状態で満たされている。
図5の(a)は、図4に示した蓋部材16の突出部16c、窓部ガラス板15のメタライズ膜15dおよび半田層17の位置関係の一例を示す縦断面図、図5の(b)は、図5の(a)に示した部分の平面図である。図6の(a)は、図4に示した蓋部材16の突出部16c、窓部ガラス板15のメタライズ膜15dおよび半田層17の位置関係の他の例を示す縦断面図、図6の(b)は、図6の(a)に示した部分の平面図である。
環状のメタライズ膜15dの内周側端縁部15d1は、図5の(a)(b)に示すように、蓋部材16の突出部16cにおける窓部側端縁部16c1に対し、蓋部材16の窓部16aの中心方向とは反対方向へ退行している。したがって、蓋部材16は、メタライズ膜15dの内周側端縁部15d1よりも蓋部材16の窓部16aの中心方向へ突出している部分であるオーバーハング部16c2を有している。
また、環状のメタライズ膜15dの外周側端縁部15d2は、図5の(a)(b)に示すように、窓部ガラス板15の透光性基材15aにおける外周側端縁部15a1に対し、蓋部材16の窓部16aの中心方向へ退行している。なお、メタライズ膜15dの外周側端縁部15d2は、透光性基材15aの外周側端縁部15a1と同じ位置(面一)であってもよい。
図5の(a)(b)の例において、半田層17の内周側端縁部17aは、蓋部材16の突出部16cにおける窓部側端縁部16c1の位置と、ほぼ同じ位置となっている。一方、半田層17の外周側端縁部17bは、透光性基材15aの周側端縁部15a1に対して、窓部16aの中心方向とは反対の方向へ突出している。
図6の(a)(b)の例における、蓋部材16の突出部16c、窓部ガラス板15のメタライズ膜15dおよび半田層17の位置関係は、図5の(a)(b)の例と同じである。ただし、図6の(a)(b)の例では、半田層17の内周側端縁部17aは、蓋部材16の突出部16cにおける窓部側端縁部16c1に対し、蓋部材16の窓部16aの中心方向へ突出している。
(光学装置1の製造方法)
上記の構成において、光学装置1の製造方法について以下に説明する。図7の(a)は、図4に示した窓部ガラス板15の平面図、図7の(b)は、図4に示した半田層17の形成に使用する半田枠体17pを示す平面図、図7の(c)は、蓋部材16と窓部ガラス板15との間に半田枠体17pを配置した状態を示す縦断面図、図7の(d)は、半田枠体17pにて形成された半田層17により蓋部材16と窓部ガラス板15とが接合された状態を示す縦断面図である。
上記の構成において、光学装置1の製造方法について以下に説明する。図7の(a)は、図4に示した窓部ガラス板15の平面図、図7の(b)は、図4に示した半田層17の形成に使用する半田枠体17pを示す平面図、図7の(c)は、蓋部材16と窓部ガラス板15との間に半田枠体17pを配置した状態を示す縦断面図、図7の(d)は、半田枠体17pにて形成された半田層17により蓋部材16と窓部ガラス板15とが接合された状態を示す縦断面図である。
光学装置1を製造する際には、蓋部材16、窓部ガラス板15(図7の(a)参照)、蓋部材16と窓部ガラス板15との接合に使用する半田枠体17p(図7の(b)参照)、セラミック基板11、光学素子12およびヒータ13を用意する。ヒータ13は予め光学素子12の下面に接着剤にて貼りつけておく。
半田枠体17pは、図7の(b)に示すように、矩形の枠体形状を有するものである。半田枠体17pの寸法は、窓部ガラス板15のメタライズ膜15dの寸法に対応し、メタライズ膜15dとほぼ同じ寸法である。半田枠体17pは、例えば板状の半田から型抜きにより切り出したものである。
光学装置1の製造工程では、まず、蓋部材16と窓部ガラス板15とを接合する。この工程では、図7の(c)に示すように、窓部ガラス板15のメタライズ膜15dの上に半田枠体17pを配置し、その上に蓋部材16を配置する。
次に、図7の(c)の状態にて、蓋部材16、窓部ガラス板15および半田枠体17pを半田枠体17pの溶融温度まで加熱する。この工程は、例えばリフロー半田付けの手法により行う。この場合の加熱は、常圧において空気または窒素の雰囲気下にて行われる。
その後、半田枠体17pの溶融が進行すると、半田枠体17pの半田により窓部ガラス板15のメタライズ膜15dおよび蓋部材16の下面が濡れた状態となり、図7の(d)に示すように、半田層17により窓部ガラス板15と蓋部材16とが接合される。
次に、セラミック基板11の凹部11a上に、接合して一体化された光学素子12およびヒータ13を樹脂層18にて固定する。
最後に、窓部ガラス板15が接合されている蓋部材16を、常圧かつヘリウムと窒素との少なくとも一方の雰囲気下にてセラミック基板11にロウ付けする。
(光学装置1の利点)
図8の(a)は、光学装置1を製造する際の、半田層17により窓部ガラス板15を蓋部材16に固定する工程において、窓部ガラス板15の透光性基材15aに引張荷重が加わっている状態を示す説明である。図8の(b)は、図8の(a)に示した各部の熱膨張係数の一例を示す説明図である。図9は、図8の(a)の構成に対する比較例であって、蓋部材16の窓部側端縁部16c1の位置とメタライズ膜15dの内周側端縁部15d1の位置とが、メタライズ膜15dの幅方向において一致している場合において、窓部ガラス板15の透光性基材15aに上記引張荷重が加わっている状態を示す説明である。
図8の(a)は、光学装置1を製造する際の、半田層17により窓部ガラス板15を蓋部材16に固定する工程において、窓部ガラス板15の透光性基材15aに引張荷重が加わっている状態を示す説明である。図8の(b)は、図8の(a)に示した各部の熱膨張係数の一例を示す説明図である。図9は、図8の(a)の構成に対する比較例であって、蓋部材16の窓部側端縁部16c1の位置とメタライズ膜15dの内周側端縁部15d1の位置とが、メタライズ膜15dの幅方向において一致している場合において、窓部ガラス板15の透光性基材15aに上記引張荷重が加わっている状態を示す説明である。
蓋部材16と窓部ガラス板15のメタライズ膜15dとの間の、半田層17となる半田枠体17pを溶融させて、蓋部材16に窓部ガラス板15を固定する場合、半田枠体17pの溶融した半田は冷却されて収縮する。この場合、半田の熱膨張係数は窓部ガラス板15の透光性基材15aの熱膨張係数よりも大きいので、半田の熱膨張係数と透光性基材15aの熱膨張係数との差により、透光性基材15aには、図8の(a)に示すように、矢印にて示す引張荷重(引張応力)が加わる。
ここで、溶融した半田は、蓋部材16のオーバーハング部16c2にも付着するので、オーバーハング部16c2により、半田層17の幅方向(メタライズ膜15dの幅方向)の中心方向への半田の収縮が抑制され、透光性基材15aに加わる引張荷重が緩和される。これにより、透光性基材15aでのクラックの発生を防止することができる。
一方、蓋部材16の窓部側端縁部16c1の位置とメタライズ膜15dの内周側端縁部15d1の位置とが、メタライズ膜15dの幅方向において一致している場合には、蓋部材16がオーバーハング部16c2を有していないことにより、半田層17の幅方向の中心方向への半田の収縮抑制機能が減少する。このため、図9に示した構成では、図8の(a)に示した構成と比較して、透光性基材15aでのクラック発生の防止機能が低下する。
また、光学装置1では、蓋部材16がオーバーハング部16c2を有しているので、窓部ガラス板15のメタライズ膜15d上に濡れ広がった半田により形成される半田層17の窓部16a側の端部は、窓部16a内へ突出し難くなっている(せり出し難くなっている)。これにより、半田層17により窓部16aの開口面積が狭くなる事態を防止することができる。すなわち、窓部16aの開口面積を大きくするために、蓋部材16すなわち光学装置1を大型化する事態を防止することができる。
また、光学装置1では、蓋部材16をコバール(登録商標)にて形成し、透光性基材15aをコバール(登録商標)ガラスにて形成していることにより、蓋部材16と透光性基材15aとの熱膨張係数が略等しく、蓋部材16の熱膨張係数は半田層17の熱膨張係数よりも小さいなっている。したがって、蓋部材16が半田層17の半田の冷却時に半田とともに収縮することがなく、オーバーハング部16c2を有する蓋部材16によって、透光性基材15aでのクラックの発生を確実に防止することができる。
ここで、蓋部材16、窓部ガラス板15の透光性基材15aおよび半田層17の各熱膨張係数の関係は、蓋部材16の熱膨張係数と透光性基材15aの熱膨張係数とが等しく、蓋部材16の熱膨張係数は半田層17の熱膨張係数よりも小さいことが好ましい。
図8の(a)に示した各部の熱膨張係数は、図8の(b)に示すように、蓋部材16(コバール(登録商標)):5.1ppm/K、透光性基材15a(コバール(登録商標)ガラス):5.0ppm/K、半田層17(Au−Sn半田):16.2ppm/Kである。
なお、蓋部材16の材料と透光性基材15aの材料との好ましい組み合わせは、蓋部材16:コバール(登録商標)と透光性基材15a:コバール(登録商標)ガラスとの組み合わせ以外に、次の組み合わせであってもよい。例えば、蓋部材16(白金):8.8ppm/Kと透光性基材15a(鉛ガラス):8.4〜9.1ppm/Kとの組み合わせであってもよい。または、蓋部材16(タングステン):4.5ppm/Kと透光性基材15a(ホウケイ酸ガラス):4.3〜4.6ppm/K、あるいは(アルミナ硅酸ガラス)4.2〜4.6ppm/Kとの組み合わせであってもよい。または、蓋部材16(炭素鋼):10.8ppm/Kと透光性基材15a(鉛ガラス):10.4ppm/Kとの組み合わせ等であってもよい。
本発明は上述した各実施形態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、異なる実施形態にそれぞれ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、光の光路を切り替えるスイッチとして利用することができる。
1 光学装置
11 セラミック基板
12 光学素子
13 ヒータ
15 窓部ガラス板
15a 透光性基材
15b 反射防止膜
15c 反射防止膜
15d メタライズ膜
15d1 内周側端縁部
15d2 外周側端縁部
16 蓋部材(筐体部材)
16a 窓部
16b 外周部
16c 突出部
16c1 窓部側端縁部
16c2 オーバーハング部
17 半田層
17a 内周側端縁部
17b 外周側端縁部
17p 半田枠体
18 樹脂層
11 セラミック基板
12 光学素子
13 ヒータ
15 窓部ガラス板
15a 透光性基材
15b 反射防止膜
15c 反射防止膜
15d メタライズ膜
15d1 内周側端縁部
15d2 外周側端縁部
16 蓋部材(筐体部材)
16a 窓部
16b 外周部
16c 突出部
16c1 窓部側端縁部
16c2 オーバーハング部
17 半田層
17a 内周側端縁部
17b 外周側端縁部
17p 半田枠体
18 樹脂層
Claims (4)
- 開口された窓部を有する筐体部材と、
前記筐体部材の内部に設けられ、前記窓部を介して光が入射される光学素子と、
前記窓部を塞ぐように設けられた窓部ガラス板とを備えている光学装置において、
前記窓部ガラス板は、透光性基材および前記透光性基材の外周部に所定幅に形成されたメタライズ膜を有し、
前記窓部ガラス板は、前記メタライズ膜と前記筐体部材との間に設けられた半田層にて前記筐体部材に固定され、
前記筐体部材の前記窓部側の端縁部は、前記メタライズ膜の内周側の端縁部よりも、前記窓部の中心方向へ突出している部分であるオーバーハング部を有することを特徴とする光学装置。 - 前記筐体部材は、金属フレームからなり、
前記窓部ガラス板は、熱膨張係数が前記金属フレームに対応する封着用ガラスであり、
前記半田層は、熱膨張係数が前記筐体部材および前記窓部ガラス板よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の光学装置。 - 前記筐体部材はコバール(登録商標)からなり、
前記窓部ガラス板の前記透光性基材は、コバール(登録商標)ガラスからなることを特徴とする請求項2に記載の光学装置。 - 前記メタライズ膜の幅方向における前記オーバーハング部の寸法は、0.2mm以上、0.5mm以下であ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。
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