JP2014106269A - Wavelength variable interference filter, optical filter device, optical module, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器に関する。 The present invention relates to a wavelength tunable interference filter, an optical filter device, an optical module, and an electronic apparatus.
従来、一対の基板の互いに対向する面に、それぞれ反射膜を対向配置した波長可変干渉フィルターが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の波長可変干渉フィルターは、固定基板と可動基板とを接合した波長可変干渉フィルターであり、固定基板の可動基板に対向する面に固定反射膜が設けられ、可動基板の固定基板に対向する面に固定反射膜と対向する可動反射膜が設けられている。
また、この波長可変干渉フィルターには静電アクチュエーターが設けられ、静電アクチュエーターに電圧を印加することで、固定反射膜及び可動反射膜の間の寸法を変化可能な構成が採られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a wavelength variable interference filter is known in which a reflective film is disposed opposite to each other on a pair of substrates facing each other (see, for example, Patent Document 1).
The wavelength tunable interference filter described in Patent Document 1 is a wavelength tunable interference filter in which a fixed substrate and a movable substrate are joined. A fixed reflective film is provided on a surface of the fixed substrate facing the movable substrate, and the fixed substrate of the movable substrate. A movable reflective film facing the fixed reflective film is provided on the surface facing the surface.
In addition, the variable wavelength interference filter is provided with an electrostatic actuator, and by applying a voltage to the electrostatic actuator, it is possible to change the dimension between the fixed reflective film and the movable reflective film.
ところで、上記のような波長可変干渉フィルターにより、例えば可視光域を含む広い波長域をカバーするためには、反射膜として当該波長域に対して適正な反射特性及び透過特性を有する素材を用いる必要がある。このような素材として、例えばAg等の金属膜や、AgC等の金属合金膜が用いられることが望ましい。
このような反射膜を基板に成膜するためには、基板に対してスパッタ等により反射膜を成膜した後、反射膜の形状に応じたパターンのレジストを形成してエッチングを行う。この後、レジスト除去液(例えばアルカリ溶液等)でレジストを除去することで、所定の形状の反射膜が形成される。
By the way, in order to cover a wide wavelength range including, for example, the visible light range by the wavelength variable interference filter as described above, it is necessary to use a material having appropriate reflection characteristics and transmission characteristics for the wavelength range as the reflection film. There is. As such a material, for example, a metal film such as Ag or a metal alloy film such as AgC is preferably used.
In order to form such a reflective film on a substrate, after forming the reflective film on the substrate by sputtering or the like, a resist having a pattern corresponding to the shape of the reflective film is formed and etched. Thereafter, the resist is removed with a resist removing liquid (for example, an alkaline solution), whereby a reflective film having a predetermined shape is formed.
しかしながら、レジストを除去する際に、反射膜の中央部では、レジストの上面からのみレジスト除去液によりレジストが除去されるが、反射膜の周端部では、レジストの上面に加えて側面からもレジスト除去液によるレジストの除去が起こる。このため、反射膜の外周部は、中央部よりもレジストの除去速度が速く、反射膜にレジスト除去液が長い時間晒されることになり、膜劣化により光学特性が変化した粗膜部が形成されてしまう。
ここで、波長可変干渉フィルターを面分光用のデバイスとして用いる場合、反射膜の光学特性が同一であり、均一な分解能の光を透過可能な有効領域として設定する。この際、有効領域内に粗膜部が含まれると、波長可変干渉フィルターの光学特性が低下するので、粗膜部が含まれないように有効領域を設定する必要があり、有効領域が狭くなるという課題がある。
However, when removing the resist, the resist is removed only from the upper surface of the resist by the resist removing liquid at the central portion of the reflective film. However, the resist is also removed from the side surface in addition to the upper surface of the resist at the peripheral edge portion of the reflective film. The resist is removed by the removing solution. For this reason, the outer peripheral portion of the reflective film has a higher resist removal rate than the central portion, and the resist removal solution is exposed to the reflective film for a long time, and a rough film portion whose optical characteristics have changed due to film deterioration is formed. End up.
Here, when the wavelength tunable interference filter is used as a device for surface spectroscopy, the reflection film has the same optical characteristics and is set as an effective region that can transmit light with uniform resolution. At this time, if the rough film portion is included in the effective region, the optical characteristics of the tunable interference filter are deteriorated. Therefore, it is necessary to set the effective region so that the rough film portion is not included, and the effective region becomes narrow. There is a problem.
本発明は、広い有効領域を設定可能な波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a variable wavelength interference filter, an optical filter device, an optical module, and an electronic apparatus that can set a wide effective region.
本発明の波長可変干渉フィルターは、第一基板と、前記第一基板に対向して配置された第二基板と、前記第一基板に設けられ、入射光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜と、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜と、を備え、前記第一基板は、前記第二基板に対向する第一平面部、及び前記第一基板及び前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において前記第一平面部の外周を囲う溝部を有し、前記第一反射膜は、前記第一平面部、及び少なくとも前記溝部の一部の領域に連続して設けられていることを特徴とする。 The wavelength tunable interference filter of the present invention is provided on the first substrate, the second substrate disposed to face the first substrate, and the first substrate, and reflects a part of incident light and transmits a part thereof. A first reflective film, and a second reflective film provided on the second substrate, facing the first reflective film, reflecting a part of incident light and transmitting a part thereof. Includes a first flat portion facing the second substrate, and a groove portion that surrounds an outer periphery of the first flat portion in a plan view of the first substrate and the second substrate viewed from the substrate thickness direction. The one reflective film is provided continuously in the first flat portion and at least a partial region of the groove.
本発明では、第一反射膜が、第一平面部から、第一平面部の外周の溝部の少なくとも一部に連続して設けられている。つまり、第一反射膜は、第一平面部から溝部の一部に亘って設けられ、その外周縁が溝部内に位置することになる。このような構成では、第一反射膜の外周部が第一平面部の外周を囲う溝部内に位置するので、第一反射膜の形成時に外周部に膜劣化による粗膜部が形成された場合でも、当該粗膜部が溝部内に位置することになる。したがって、第一反射膜のうち、膜劣化が生じにくい中央部が第一平面部の広い領域に設けられることになり、この領域を有効領域として設定することができる。つまり、本発明では、広い有効領域を設定することが可能となる。 In the present invention, the first reflective film is continuously provided from the first plane portion to at least a part of the groove portion on the outer periphery of the first plane portion. That is, the first reflective film is provided from the first flat surface portion to a part of the groove portion, and the outer peripheral edge thereof is located in the groove portion. In such a configuration, since the outer peripheral portion of the first reflective film is located in the groove portion surrounding the outer periphery of the first flat surface portion, when the rough film portion due to film deterioration is formed on the outer peripheral portion when the first reflective film is formed. However, the rough film portion is located in the groove portion. Accordingly, the central portion of the first reflective film that is unlikely to cause film deterioration is provided in a wide region of the first plane portion, and this region can be set as an effective region. That is, in the present invention, a wide effective area can be set.
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記溝部から前記第二基板までの距離は、前記第一平面部から前記第二基板までの距離より長いことが好ましい。
本発明では、溝部から第二基板までの距離は、第一平面部から第二基板までの距離よりも長い。また、反射膜に粗膜部が形成されると、形状変化によって凹凸ができる場合がある。この場合、粗膜部の凸部が第二基板側に突出すると、反射膜間のギャップ寸法を狭めると、第一反射膜と第二反射膜とが接触するリスクが生じる。これに対して、本発明では、粗膜部が第一平面部よりも第二基板からの距離が長い溝部内に形成されるので、粗膜部の凸部が第一平面部より第二基板側に突出することがなく、上記のような反射膜同士の接触を抑制できる。
In the wavelength tunable interference filter according to the aspect of the invention, it is preferable that a distance from the groove portion to the second substrate is longer than a distance from the first flat portion to the second substrate.
In the present invention, the distance from the groove part to the second substrate is longer than the distance from the first flat part to the second substrate. In addition, when a rough film portion is formed on the reflective film, unevenness may occur due to a shape change. In this case, if the convex portion of the rough film portion protrudes toward the second substrate, there is a risk that the first reflective film and the second reflective film come into contact with each other if the gap dimension between the reflective films is narrowed. On the other hand, in the present invention, since the rough film portion is formed in the groove portion having a longer distance from the second substrate than the first flat portion, the convex portion of the rough film portion is formed on the second substrate than the first flat portion. It does not protrude to the side, and the contact between the reflection films as described above can be suppressed.
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記溝部は、前記第二基板に対向する平坦部と、前記平坦部及び前記第一平面部の間に設けられた曲面部と、を備え、前記第一反射膜の外周縁は、前記曲面部及び前記平坦部の境界、又は当該境界より外に位置することが好ましい。 In the wavelength tunable interference filter according to the aspect of the invention, the groove portion may include a flat portion facing the second substrate, and a curved surface portion provided between the flat portion and the first plane portion, and the first reflection. It is preferable that the outer peripheral edge of the film is located at the boundary between the curved surface portion and the flat portion or outside the boundary.
本発明では、溝部は、第二基板及び第一平面部と平行な平坦部と、平坦部から第一平面部との間を繋ぐ曲面部とを備えており、第一反射膜は、少なくとも第一平面部及び曲面部を覆って設けられている。このような構成では、第一反射膜の粗膜部が第一平面部上に発生する可能性がより低くなる。したがって、第一平面部上に粗膜部が形成される可能性を低くすることができ、有効領域を広げることができる。 In the present invention, the groove part includes a flat part parallel to the second substrate and the first flat part, and a curved part connecting the flat part to the first flat part, and the first reflective film includes at least the first reflective film. One flat surface portion and a curved surface portion are covered. In such a configuration, the possibility that the rough film portion of the first reflective film is generated on the first flat surface portion becomes lower. Therefore, the possibility that the rough film portion is formed on the first plane portion can be reduced, and the effective area can be expanded.
本発明の波長可変干渉フィルターは、前記第一基板に設けられた第一電極と、前記第二基板に設けられ、前記第一電極に対向する第二電極と、を備え、前記第一電極は、前記平坦部に設けられていることが好ましい。
本発明では、第一基板に設けられた第一電極と第二基板に設けられた第二電極との間に電圧を印加することで、第一反射膜及び第二反射膜の間のギャップ寸法を変化させることができる。ここで、第一電極を溝部の平坦部に設けることで、第一電極及び第二電極の間に作用する静電引力のバランスが良好となり、第一反射膜及び第二反射膜の平行度が損なわれることなく、精度よく前記ギャップ寸法を変化させることができる。
また、第一電極が平坦部に設けられるので、第一反射膜及び第二反射膜のギャップ(反射膜間ギャップ)が、第一電極及び第二電極のギャップ(電極間ギャップ)よりも小さくなる。このような構成では、反射膜間ギャップの変動可能領域を大きくでき、さらに、第一電極及び第二電極間での静電引力の制御が容易となり、反射膜間ギャップの寸法をより精度よく、所望の値に設定することができる。
そして、溝部に第一電極を設けることで、別途第一電極を配置するための溝を形成する必要がなく、構成の簡略化を図れる。すなわち、本発明では、溝部を、第一電極配置用の溝、及び第一反射膜の外周部の粗膜部を逃がすための溝の双方として機能させることができる。
The wavelength tunable interference filter of the present invention comprises a first electrode provided on the first substrate, and a second electrode provided on the second substrate and facing the first electrode, wherein the first electrode is It is preferable that the flat portion is provided.
In the present invention, by applying a voltage between the first electrode provided on the first substrate and the second electrode provided on the second substrate, the gap dimension between the first reflective film and the second reflective film. Can be changed. Here, by providing the first electrode on the flat portion of the groove, the balance of the electrostatic attractive force acting between the first electrode and the second electrode is improved, and the parallelism of the first reflective film and the second reflective film is improved. The gap dimension can be accurately changed without being damaged.
In addition, since the first electrode is provided on the flat portion, the gap between the first reflective film and the second reflective film (interreflection film gap) is smaller than the gap between the first electrode and the second electrode (interelectrode gap). . In such a configuration, the variable region of the gap between the reflective films can be increased, and the electrostatic attraction between the first electrode and the second electrode can be easily controlled. It can be set to a desired value.
By providing the first electrode in the groove, it is not necessary to separately form a groove for arranging the first electrode, and the configuration can be simplified. That is, in this invention, a groove part can be functioned as both a groove | channel for escaping the groove | channel for 1st electrode arrangement | positioning, and the rough film part of the outer peripheral part of a 1st reflective film.
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記溝部は、前記平面視において、前記第一平面部を囲う環状に設けられていることが好ましい。
本発明では、溝部が環状となり第一平面部を囲っている。このような構成では、第一反射膜において、粗膜部が形成される可能性がある外周部全体が溝部内に位置することになる。したがって、第一平面部上に粗膜部が形成されて有効領域が狭まる不都合を回避できるとともに、粗膜部の凸部が第二反射膜に接触する不都合もより確実に抑制できる。
In the variable wavelength interference filter according to the aspect of the invention, it is preferable that the groove portion is provided in an annular shape surrounding the first flat surface portion in the plan view.
In the present invention, the groove portion is annular and surrounds the first flat surface portion. In such a configuration, in the first reflective film, the entire outer peripheral part where the rough film part may be formed is located in the groove part. Therefore, it is possible to avoid the inconvenience that the rough film portion is formed on the first plane portion and the effective area is narrowed, and the inconvenience that the convex portion of the rough film portion contacts the second reflective film can be more reliably suppressed.
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第二反射膜は、前記平面視において、前記第二基板の前記第一平面部に対向する第一平面部対向領域、及び少なくとも前記溝部に対向する溝部対向領域の一部に連続して設けられていることが好ましい。
本発明では、第二反射膜の外周縁が、溝部対向領域内に位置する。このため、第二反射膜において、成膜時に粗膜部が形成される可能性がある外周部が、溝部対向領域に位置することになる。したがって、第一平面部全体を有効領域とした場合に、第二反射膜の粗膜部が当該有効領域内に発生する可能性が低く、波長可変干渉フィルターの光学特性の低下を抑制できる。
また、第二反射膜の外周部に凹凸を有する粗膜部が形成された場合でも、当該粗膜部が溝部に対向する位置にあるため、第一反射膜及び第二反射膜の接触を抑制することができる。
In the wavelength tunable interference filter according to the aspect of the invention, the second reflective film may have a first plane portion facing region that faces the first plane portion of the second substrate and a groove portion facing at least the groove portion in the plan view. It is preferable to be provided continuously in a part of the region.
In the present invention, the outer peripheral edge of the second reflective film is located in the groove facing region. For this reason, in the second reflective film, an outer peripheral portion where a rough film portion may be formed at the time of film formation is located in the groove facing region. Therefore, when the entire first plane portion is used as the effective region, there is a low possibility that the rough film portion of the second reflective film is generated in the effective region, and the deterioration of the optical characteristics of the wavelength variable interference filter can be suppressed.
In addition, even when a rough film portion having irregularities is formed on the outer peripheral portion of the second reflective film, the contact between the first reflective film and the second reflective film is suppressed because the rough film portion is in a position facing the groove portion. can do.
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記溝部は、前記第二基板に対向する平坦部と、前記平坦部及び前記第一平面部の間に設けられた曲面部と、を備え、前記溝部対向領域は、前記平坦部に対向する平坦部対向領域と、前記曲面部に対向する曲面部対向領域と、を備え、前記第二反射膜の外周縁は、前記平坦部対向領域及び前記曲面部対向領域の境界、又は当該境界より外に位置することが好ましい。
本発明では、さらに、第二反射膜の外周縁が平坦部対向領域及び曲面部対向領域の境界、又はその境界より外に位置するので、第二反射膜の粗膜部が第一平面部に対向する領域に発生する可能性がより低くなる。つまり、波長可変干渉フィルターにおいて、第一平面部と重なる領域全体を有効領域とした場合でも、第二反射膜の粗膜部が当該有効領域内に発生する可能性が低く、波長可変干渉フィルターの光学特性の低下を抑制できる。粗膜部の凸部により反射膜同士が接触する不都合もより確実に抑えられる。
In the wavelength tunable interference filter according to the aspect of the invention, the groove portion may include a flat portion facing the second substrate, and a curved surface portion provided between the flat portion and the first flat surface portion, and the groove portion facing region. Comprises a flat portion facing region facing the flat portion and a curved portion facing region facing the curved portion, and the outer peripheral edge of the second reflective film has the flat portion facing region and the curved portion facing region. It is preferable to be located outside the boundary or outside the boundary.
In the present invention, further, the outer peripheral edge of the second reflective film is located at the boundary between the flat portion facing region and the curved surface facing region, or outside the boundary, so that the rough film portion of the second reflective film becomes the first plane portion. It is less likely to occur in opposing areas. That is, in the wavelength tunable interference filter, even when the entire region overlapping the first plane portion is the effective region, the possibility that the rough film portion of the second reflective film is generated in the effective region is low. A decrease in optical characteristics can be suppressed. The inconvenience that the reflective films come into contact with each other due to the convex portions of the rough film portion can be more reliably suppressed.
本発明の光学フィルターデバイスは、第一基板、前記第一基板に対向して配置された第二基板、前記第一基板に設けられ、入射光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜、前記第二基板に設けられ、及び前記第一反射膜に対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜を備えた波長可変干渉フィルターと、前記波長可変干渉フィルターを収納する筐体と、を備え、前記第一基板は、前記第二基板に対向する第一平面部、及び前記第一基板及び前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において前記第一平面部の外周を囲う溝部を有し、前記第一反射膜は、前記第一平面部、及び少なくとも前記溝部の一部の領域に連続して設けられていることを特徴とする。 An optical filter device of the present invention is provided on a first substrate, a second substrate disposed opposite to the first substrate, and the first substrate, and reflects a part of incident light and transmits a part thereof. A wavelength tunable interference filter provided with a reflective film, a second reflective film provided on the second substrate, and facing the first reflective film, reflecting a part of incident light and transmitting a part thereof, and the wavelength tunable filter A housing for storing an interference filter, and the first substrate is a first flat portion facing the second substrate, and the first substrate and the second substrate in a plan view when viewed from the substrate thickness direction. It has a groove part which encloses the perimeter of the 1st plane part, and the 1st reflective film is continuously provided in the 1st plane part and at least a partial field of the groove part.
本発明では、上記発明と同様、有効領域を広く設定することができ、さらに、第一反射膜及び第二反射膜の接触も抑制することができる。また、波長可変干渉フィルターが筐体内に収納されているため、大気に含まれるガス等による反射膜の劣化や、異物の付着を抑制することができる。 In the present invention, as in the case of the above-described invention, the effective area can be set wide, and contact between the first reflective film and the second reflective film can also be suppressed. In addition, since the variable wavelength interference filter is housed in the casing, it is possible to suppress deterioration of the reflective film due to gas contained in the atmosphere and adhesion of foreign substances.
本発明の光学モジュールは、第一基板と、前記第一基板に対向して配置された第二基板と、前記第一基板に設けられ、入射光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜と、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜と、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間に入射した光が干渉して選択された波長の光を検出する検出部と、を備え、前記第一基板は、前記第二基板に対向する第一平面部、及び前記第一基板及び前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において前記第一平面部の外周を囲う溝部を有し、前記第一反射膜は、前記第一平面部、及び少なくとも前記溝部の一部の領域に連続して設けられていることを特徴とする。 An optical module of the present invention is provided on a first substrate, a second substrate disposed to face the first substrate, and the first substrate, and reflects a part of incident light and transmits a part thereof. A second reflection film provided on the second substrate, facing the first reflection film, reflecting a part of incident light and transmitting a part thereof; the first reflection film; and the second reflection film. A detection unit that detects light having a wavelength selected by interference of light incident between the reflection film and the first substrate, the first plane unit facing the second substrate, and the first substrate A planar view of the first substrate and the second substrate as viewed from the thickness direction of the substrate, the groove surrounding the outer periphery of the first planar portion; and the first reflective film includes at least one of the first planar portion and the groove portion. It is characterized by being provided continuously in the region of the part.
本発明では、上記発明と同様、第一反射膜のうち、膜劣化が生じにくい中央部が第一平面部の広い領域に設けられるので、波長可変干渉フィルターにおける有効領域を大きくでき、検出部で検出する光の光量を増加させることができる。 In the present invention, as in the case of the above-described invention, since the central portion of the first reflective film that is unlikely to deteriorate is provided in a wide area of the first flat surface portion, the effective area in the tunable interference filter can be increased, The amount of light to be detected can be increased.
本発明の電子機器は、第一基板、前記第一基板に対向して配置された第二基板、前記第一基板に設けられ、入射光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜、前記第二基板に設けられ、及び前記第一反射膜に対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜を備えた波長可変干渉フィルターと、前記波長可変干渉フィルターを制御する制御部と、を備え、前記第一基板は、前記第二基板に対向する第一平面部、及び前記第一基板及び前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において前記第一平面部の外周を囲う溝部を有し、前記第一反射膜は、前記第一平面部、及び少なくとも前記溝部の一部の領域に連続して設けられていることを特徴とする。 The electronic device according to the present invention includes a first substrate, a second substrate disposed opposite to the first substrate, and a first reflection that is provided on the first substrate and reflects part of incident light and transmits part of the incident light. A wavelength tunable interference filter provided with a second reflective film that is provided on the second substrate and faces the first reflective film and reflects part of incident light and transmits part of the incident light; and the wavelength tunable interference A control unit that controls the filter, wherein the first substrate is a first planar portion that faces the second substrate, and the first substrate and the second substrate in a plan view when viewed from the substrate thickness direction. It has a groove part which encloses the perimeter of the 1st plane part, and the 1st above-mentioned reflective film is continuously provided in the 1st plane part and a partial field of the above-mentioned groove part.
本発明では、上記発明と同様、第一反射膜のうち、膜劣化が生じにくい中央部が第一平面部の広い領域に設けられるので、波長可変干渉フィルターにおける有効領域を大きくでき、第一反射膜及び第二反射膜の間で多重干渉されて選択された波長の光を高精度に取り出すことができる。したがって、電子機器における取り出された光を用いた各種処理においても精度の高い処理を実現できる。 In the present invention, as in the case of the above-described invention, the central portion of the first reflective film, which is unlikely to deteriorate, is provided in a wide area of the first flat surface portion. Light having a wavelength selected by multiple interference between the film and the second reflective film can be extracted with high accuracy. Therefore, highly accurate processing can be realized in various processing using the extracted light in the electronic device.
[第一実施形態]
以下、本発明に係る第一実施形態を図面に基づいて説明する。
[分光測定装置の構成]
図1は、本発明に係る一実施形態の分光測定装置の概略構成を示すブロック図である。
分光測定装置1は、本発明の電子機器であり、測定対象Xで反射された測定対象光に基づいて、測定対象光のスペクトルを測定する装置である。なお、本実施形態では、測定対象Xで反射した測定対象光を測定する例を示すが、測定対象Xとして、例えば液晶パネル等の発光体を用いる場合、当該発光体から発光された光を測定対象光としてもよい。
この分光測定装置1は、図1に示すように、光学モジュール10と、制御部20と、を備えている。
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of Spectrometer]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a spectrometer according to an embodiment of the present invention.
The spectroscopic measurement device 1 is an electronic apparatus according to the present invention, and is a device that measures the spectrum of the measurement target light based on the measurement target light reflected by the measurement target X. In this embodiment, an example of measuring the measurement target light reflected by the measurement target X is shown. However, when a light emitter such as a liquid crystal panel is used as the measurement target X, the light emitted from the light emitter is measured. The target light may be used.
As shown in FIG. 1, the spectrometer 1 includes an
[光学モジュールの構成]
次に、光学モジュール10の構成について、以下に説明する。
光学モジュール10は、図1に示すように、波長可変干渉フィルター5と、ディテクター11と、I−V変換器12と、アンプ13と、A/D変換器14と、電圧制御部15とを備えて構成される。
[Configuration of optical module]
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 1, the
ディテクター11は、光学モジュール10の波長可変干渉フィルター5を透過した光を受光し、受光した光の光強度に応じた検出信号(電流)を出力する。
I−V変換器12は、ディテクター11から入力された検出信号を電圧値に変換し、アンプ13に出力する。
アンプ13は、I−V変換器12から入力された検出信号に応じた電圧(検出電圧)を増幅する。
A/D変換器14は、アンプ13から入力された検出電圧(アナログ信号)をデジタル信号に変換し、制御部20に出力する。
The
The
The
The A /
(波長可変干渉フィルターの構成)
図2は、波長可変干渉フィルター5の概略構成を示す平面図である。図3は、図2のIII-III線における波長可変干渉フィルター5の断面図である。
本実施形態の波長可変干渉フィルター5は、いわゆるファブリーペローエタロンである。この波長可変干渉フィルター5は、図2に示すように、固定基板51と、可動基板52とを備えている。これらの固定基板51及び可動基板52は、それぞれ例えば各種ガラスや、水晶、シリコンなどにより形成されている。そして、これらの固定基板51及び可動基板52は、固定基板51の第一接合部513及び可動基板52の第二接合部523が、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜などにより構成された接合膜53により接合されることで、一体的に構成されている。
(Configuration of wavelength variable interference filter)
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the variable
The variable
固定基板51には、固定反射膜54(第一反射膜)が設けられ、可動基板52には、可動反射膜55(第二反射膜)が設けられており、これらの固定反射膜54及び可動反射膜55は、反射膜間ギャップG1を介して対向配置されている。そして、波長可変干渉フィルター5には、この反射膜間ギャップG1の大きさ(ギャップ寸法)を調整するのに用いられる静電アクチュエーター56が設けられている。この静電アクチュエーター56は、固定基板51に設けられた固定電極561(第一電極)と、可動基板52に設けられた可動電極562(第二電極)とにより構成されている。ここで、これらの固定電極561,可動電極562は、それぞれ固定基板51及び可動基板52の基板表面に直接設けられる構成であってもよく、他の膜部材を介して設けられる構成であってもよい。
The fixed
(固定基板の構成)
図4は、固定基板51を可動基板52側から見た平面図である。
固定基板51は、可動基板52に対して厚み寸法が大きく形成されており、静電アクチュエーター56による静電引力や、固定基板51上に形成される膜部材(例えば固定反射膜54等)の内部応力による固定基板51の撓みはない。
この固定基板51は、図3及び図4に示すように、例えばエッチングにより形成された電極配置溝511(本発明の溝部)及び反射膜設置部512(本発明の第一平面部)を備える。また、固定基板51の外周縁の一部(頂点C2)には、図2及び図4に示すように、切欠部514が設けられており、この切欠部514から後述する可動電極パッド564Pが波長可変干渉フィルター5の表面に露出される構成となる。
(Configuration of fixed substrate)
FIG. 4 is a plan view of the fixed
The fixed
As shown in FIGS. 3 and 4, the fixed
反射膜設置部512は、可動基板52に対向する反射膜設置面512Aを有する。この反射膜設置面512Aは、フィルター平面視で、固定基板51のフィルター中心点Oを中心とした半径R1の円形状の平面であり、可動基板52の固定基板51に対向する面(可動面521A)と平行な面となる。なお、本実施形態では、円形状の反射膜設置面512Aを例示するが、これに限定されず、例えば八角形状や六角形状等の多角形状であってもよく、楕円形状であってもよい。
電極配置溝511は、フィルター平面視において、反射膜設置部512の外に設けられ、フィルター中心点Oを中心とした環状に形成されている。また、電極配置溝511における可動基板52に対向する面は、反射膜設置面512Aよりも、可動基板52からの距離が長い。この電極配置溝511は、可動基板52及び反射膜設置面512Aと平行な電極設置面511A(本発明の平坦部)と、電極設置面511Aから反射膜設置面512Aに向かって曲面状となる曲面部511Bとを備える。ここで、フィルター平面視において、フィルター中心点Oから電極設置面511A及び曲面部511Bの境界Lまでの寸法(境界Lの半径)をR2とする。
また、固定基板51には、電極配置溝511から、固定基板51の頂点C1,C2に向かって延出する電極引出溝511C(図4参照)が設けられている。
The reflective
The
Further, the fixed
電極設置面511Aには、静電アクチュエーター56を構成する固定電極561が設けられている。この固定電極561としては、フィルター中心点Oを中心とした略環状に形成されていることが好ましく、円環状に形成されていることがより好ましい。なお、ここで述べる環状とは、一部が切り欠かれて、例えばC字形状等になる構成も含まれる。
また、固定基板51には、固定電極561の外周縁から、頂点C1に向かう電極引出溝511Cに沿って、頂点C1まで延出する固定引出電極563が設けられている。この固定引出電極563の延出先端部(固定基板51の頂点C1に位置する部分)は、電圧制御部15に接続される固定電極パッド563Pを構成する。
この固定電極561としては、導電性を有していればいかなる素材により構成されていてもよい。具体的には、固定電極561は、金属膜や合金膜に対して密着性が良好な金属酸化物により構成されており、例えばITO(Indium Tin Oxide)膜や、Cr層及びAu層の積層体等により構成されている。
また、固定電極561上に、固定電極561及び可動電極562の間の絶縁性を確保するための絶縁膜が積層される構成としてもよい。
なお、本実施形態では、電極設置面511Aに1つの固定電極561が設けられる構成を示すが、例えば、フィルター中心点Oを中心とした同心円となる2つの電極が設けられる構成(二重電極構成)などとしてもよい。
A fixed
The fixed
The fixed
In addition, an insulating film for ensuring insulation between the fixed
In the present embodiment, a configuration in which one fixed
反射膜設置部512は、固定反射膜54が設けられる。この固定反射膜54は、反射膜設置面512Aから電極配置溝511の曲面部511Bに連続して設けられる。具体的には、フィルター平面視において、固定反射膜54は、フィルター中心点Oから半径R2となる領域、つまり境界Lの内側の反射膜設置面512A及び曲面部511Bを覆うように設けられている。
この固定反射膜54としては、可視波長域を含む広い波長域に対して反射特性及び透過特性を有する膜が好ましい。このような固定反射膜54として、例えばAg等の金属膜や、AgC合金等の合金膜等、を用いることが好ましく、本実施形態では、AgC合金膜を用いる。
The reflective
The fixed
固定基板51の光入射面(固定反射膜54が設けられない面)には、固定反射膜54に対応する位置に反射防止膜を形成してもよい。この反射防止膜は、低屈折率膜及び高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、固定基板51の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。
An antireflection film may be formed at a position corresponding to the fixed
そして、固定基板51の可動基板52に対向する面のうち、電極配置溝511、反射膜設置部512、及び引出電極配置溝が形成されない面は、第一接合部513を構成する。この第一接合部513は、接合膜53により、可動基板52の第二接合部523に接合される。
Of the surfaces of the fixed
(可動基板の構成)
図5は、可動基板52を固定基板51側から見た平面図である。
可動基板52は、図2、図3及び図5に示すように、フィルター平面視で、フィルター中心点Oを中心とした円形状の可動部521と、可動部521と同軸であり可動部521を保持する保持部522と、保持部522の外側に設けられた基板外周部525と、を備えている。
また、可動基板52には、図2及び図5に示すように、頂点C1に切欠部524が設けられ、この切欠部524から固定電極パッド563Pの先端部が露出する。
なお、固定基板51と同様に、可動部521の固定基板51とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。
(Configuration of movable substrate)
FIG. 5 is a plan view of the
As shown in FIGS. 2, 3, and 5, the
Further, as shown in FIGS. 2 and 5, the
Similar to the fixed
可動部521は、保持部522よりも厚み寸法が大きく形成され、例えば、本実施形態では、可動基板52(基板外周部525)の厚み寸法と同一寸法に形成されている。この可動部521は、フィルター平面視において、少なくとも反射膜設置面512Aの外周縁の径寸法よりも大きい径寸法に形成されている。
The
そして、この可動部521の固定基板51に対向する可動面521Aには、可動反射膜55、及び可動電極562が設けられている。ここで、フィルター平面視において、可動面521Aの反射膜設置面512Aに対向する領域を第一対向領域521B(第一平面部対向領域)、曲面部511Bに対向する領域を第二対向領域521C(曲面部対向領域)、電極設置面511Aに対向する領域を第三対向領域521D(平坦部対向領域)とする。したがって、第二対向領域521C及び第三対向領域521Dにより、本発明の溝部対向領域が構成される。
A movable
可動電極562は、図2、図3及び図5に示すように、フィルター平面視において、可動反射膜55の外で、固定電極561に対向する領域、つまり第三対向領域521Dに設けられている。
また、可動電極562には、頂点C2方向に延出し、固定基板51の頂点C2に向かう電極引出溝511Cに対向して配置される可動引出電極564が設けられている。この可動引出電極564の延出先端部(可動基板52の頂点C1に位置する部分)は、電圧制御部15に接続される可動電極パッド564Pを構成する。この可動電極562としては、固定電極561と同様に、導電性を有していればよく、例えばITO膜や、Cr層にAu層を積層した積層体等を用いることができる。
As shown in FIGS. 2, 3, and 5, the
Further, the
可動反射膜55は、固定反射膜54と同様の素材(本実施形態ではAgC合金膜)により構成される。
また、可動反射膜55は、固定基板51と同様に、フィルター平面視において、フィルター中心点Oから半径R2の領域に設けられている。つまり、可動反射膜55は、第一対向領域521B及び第二対向領域521Cを覆って設けられている。
The movable
Similarly to the fixed
保持部522は、可動部521の周囲を囲うダイヤフラムであり、可動部521よりも厚み寸法が小さく形成されている。このような保持部522は、可動部521よりも撓みやすく、僅かな静電引力により、可動部521を固定基板51側に変位させることが可能となる。
なお、本実施形態では、ダイヤフラム状の保持部522を例示するが、これに限定されず、例えば、フィルター中心点Oを中心として、等角度間隔で配置された梁状の保持部が設けられる構成などとしてもよい。
The holding
In this embodiment, the diaphragm-
基板外周部525は、上述したように、フィルター平面視において保持部522の外側に設けられている。この基板外周部525の固定基板51に対向する面には、第一接合部513に対向する第二接合部523が設けられ、接合膜53を介して第一接合部513に接合される。
As described above, the substrate outer
(電圧制御部の構成)
電圧制御部15は、波長可変干渉フィルター5の固定引出電極563(固定電極パッド563P)、可動引出電極564(可動電極パッド564P)に接続されている。
そして、電圧制御部15は、制御部20から測定対象波長に対応した電圧指令信号を受信すると、対応する電圧を固定引出電極563及び可動引出電極564間に印加する。これにより、波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56(固定電極561及び可動電極562間)に、印加電圧に基づいた静電引力が発生し、可動部521が固定基板51側に変位して、反射膜間ギャップG1の大きさが変化する。
(Configuration of voltage controller)
The
When the
(制御部の構成)
制御部20は、例えばCPUやメモリー等が組み合わされることで構成され、分光測定装置1の全体動作を制御する。この制御部20は、図1に示すように、フィルター駆動部21と、光量取得部22と、分光測定部23と、を備える。
また、制御部20は、各種データを記憶する記憶部(図示略)を備え、記憶部には、静電アクチュエーター56を制御するためのV−λデータが記憶される。
このV−λデータには、静電アクチュエーター56に印加する電圧に対する、波長可変干渉フィルター5を透過する光のピーク波長が記録されている。
(Configuration of control unit)
The
The
In this V-λ data, the peak wavelength of light transmitted through the wavelength
フィルター駆動部21は、波長可変干渉フィルター5により取り出す光の目的波長を設定するとともに、記憶部に記憶されたV−λデータから設定した目的波長に対応する目標電圧値を読み込む。そして、フィルター駆動部21は、読み込んだ目標電圧値を印加させる旨の制御信号を電圧制御部15に出力する。これにより、電圧制御部15から静電アクチュエーター56に目標電圧値の電圧が印加される。
光量取得部22は、ディテクター11により取得された光量に基づいて、波長可変干渉フィルター5を透過した目的波長の光の光量を取得する。
分光測定部23は、光量取得部22により取得された光量に基づいて、測定対象光のスペクトル特性を測定する。
分光測定部23における分光測定方法としては、例えば、測定対象波長に対してディテクター11により検出された光量を、当該測定対象波長の光量として分光スペクトルを測定する方法や、複数の測定対象波長の光量に基づいて分光スペクトルを推定する方法等が挙げられる。
分光スペクトルを推定する方法としては、例えば、複数の測定対象波長に対する光量のそれぞれを行列要素とした計測スペクトル行列を生成し、この計測スペクトル行列に対して、所定の変換行列を作用させることで、測定対象となる光の分光スペクトルを推定する。この場合、分光スペクトルが既知である複数のサンプル光を、分光測定装置1により測定し、測定により得られた光量に基づいて生成される計測スペクトル行列に変換行列を作用させた行列と、既知の分光スペクトルとの偏差が最小となるように、変換行列を設定する。
The
The light
The spectroscopic measurement unit 23 measures the spectral characteristics of the light to be measured based on the light amount acquired by the light
As a spectroscopic measurement method in the spectroscopic measurement unit 23, for example, a method of measuring a spectroscopic spectrum using a light amount detected by the
As a method of estimating a spectral spectrum, for example, by generating a measurement spectrum matrix having matrix elements as light amounts for a plurality of measurement target wavelengths, a predetermined conversion matrix is applied to this measurement spectrum matrix, Estimate the spectrum of the light to be measured. In this case, a plurality of sample lights whose spectral spectra are known are measured by the spectroscopic measurement apparatus 1, and a matrix obtained by applying a conversion matrix to a measurement spectrum matrix generated based on the amount of light obtained by the measurement, and a known The transformation matrix is set so that the deviation from the spectral spectrum is minimized.
[波長可変干渉フィルターの製造方法]
次に、上述したような波長可変干渉フィルター5の製造方法について、図面に基づいて説明する。
図6は、波長可変干渉フィルター5の製造工程を示すフローチャートである。
波長可変干渉フィルター5の製造では、まず、固定基板51を形成するための第一ガラス基板M1、可動基板52を形成するための第二ガラス基板M2を用意し、固定基板形成工程S1及び可動基板形成工程S2を実施する。この後、基板接合工程S3を実施し、固定基板形成工程S1により加工された第一ガラス基板M1と、可動基板形成工程S2により加工された第二ガラス基板M2とを接合し、チップ単位で波長可変干渉フィルター5を切り出す。
以下、各工程S1〜S3について、図面に基づいて説明する。
[Manufacturing method of tunable interference filter]
Next, a method for manufacturing the wavelength
FIG. 6 is a flowchart showing a manufacturing process of the wavelength
In the manufacture of the variable
Hereinafter, each process S1-S3 is demonstrated based on drawing.
(固定基板形成工程)
図7は、固定基板形成工程S1における第一ガラス基板M1の状態を示す図である。
固定基板形成工程S1では、まず、図7(A)に示すように、固定基板51の製造素材である第一ガラス基板M1(例えば厚み寸法が1mm)の両面を、表面粗さRaが1nm以下となるまで両面を精密研磨する。
(Fixed substrate formation process)
FIG. 7 is a diagram showing a state of the first glass substrate M1 in the fixed substrate forming step S1.
In the fixed substrate forming step S1, first, as shown in FIG. 7A, both surfaces of the first glass substrate M1 (for example, the thickness dimension is 1 mm), which is a manufacturing material of the fixed
次に、第一ガラス基板M1の基板表面をエッチングにより加工する。
具体的には、第一ガラス基板M1の基板表面にレジストを塗布して、塗布されたレジストをフォトリソグラフィ法により露光・現像することで、電極設置面511A及び反射膜設置面512Aの形成箇所が開口するようにパターニングする。ここで、本実施形態では、1つの第一ガラス基板M1から複数の固定基板51を形成する。したがって、この工程では、第一ガラス基板M1に、複数の固定基板51がアレイ状に並列配置された状態で製造されるよう、レジストパターンを形成する。
そして、第一ガラス基板M1の両面に対して、例えばフッ酸系(BHF等)を用いたウェットエッチングを施す。この時、反射膜設置面512Aの深さ寸法までエッチングを行う。
Next, the substrate surface of the first glass substrate M1 is processed by etching.
Specifically, a resist is applied to the substrate surface of the first glass substrate M1, and the applied resist is exposed and developed by a photolithography method, whereby the
Then, wet etching using, for example, hydrofluoric acid (BHF or the like) is performed on both surfaces of the first glass substrate M1. At this time, etching is performed up to the depth of the reflection
この後、レジストパターンを除去し、再度、第一ガラス基板M1の基板表面にレジストRE1を塗布する。そして、塗布されたレジストをフォトリソグラフィ法により露光・現像することで、電極設置面511A及び電極引出溝511Cに対応する領域が開口するようにパターニングする。ここで、図7(B)に示すように、フィルター中心点Oから半径R2の位置に開口パターンの内周縁が位置するように、レジストRE1をパターニングする。
Thereafter, the resist pattern is removed, and a resist RE1 is applied again to the substrate surface of the first glass substrate M1. Then, the applied resist is exposed and developed by a photolithography method, so that patterning is performed so that regions corresponding to the
この後、第一ガラス基板M1に対してウェットエッチングを実施する。これにより固定電極561を設置する電極設置面511Aが平坦となり、電極設置面511Aの境界Lから反射膜設置面512Aまでが、サイドエッチングにより曲面状となることで、曲面部511Bが形成される。つまり、図7(C)に示すように、固定基板51の基板形状が決定された第一ガラス基板M1が形成される。
なお、フィルター平面視において、曲面部511Bが形成される領域の幅(半径R2−半径R1)は、反射膜設置面512A及び電極設置面511Aとの深さ寸法の差と略同一となる。従って、固定反射膜54のレジストを除去(後述)する際に、固定反射膜54に粗膜部が形成される可能性がある領域(外周部)が曲面部511B内となるように、電極設置面511Aの深さ寸法の差を決定する。なお、本実施形態では、反射膜設置面512A及び電極設置面511Aとの深さ寸法の差は、100μm程度に形成される。
この後、レジストRE1を除去する。
Thereafter, wet etching is performed on the first glass substrate M1. Thereby, the
In the filter plan view, the width (radius R2−radius R1) of the region where the
Thereafter, the resist RE1 is removed.
次に、第一ガラス基板M1に固定電極561、固定引出電極563を形成する電極材料(例えばITO)を、蒸着法やスパッタリング法等を用いて成膜する。そして、第一ガラス基板M1にレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法を用いて固定電極561及び固定引出電極563の形状に合わせてレジストをパターニングする。そして、ITOエッチング液(例えば塩酸、硝酸、水の混合液)によりエッチングを実施した後、レジストを除去する。これにより、図7(D)に示すように、固定電極561及び固定引出電極563を形成する。なお、図7において、固定引出電極563の図示は省略している。
また、固定電極561上に絶縁層を成膜する場合、固定電極561の形成後、例えばプラズマCVD等により固定基板51の可動基板52に対向する面全体に、例えば100nm程度の厚みのSiO2を成膜する。そして、固定電極パッド563P上のSiO2を、例えばドライエッチング等により除去する。
Next, an electrode material (for example, ITO) for forming the fixed
Further, when an insulating layer is formed on the fixed
次に、反射膜設置面512A上に固定反射膜54を形成する。具体的には、第一ガラス基板M1の電極配置溝511や反射膜設置部512が形成された面に、真空蒸着法やスパッタリング法により固定反射膜54の膜層を形成する。
この後、レジストRE2を塗布し、フォトリソグラフィ法を用いてフィルター平面視において、フィルター中心点Oから半径R2の領域のみにレジストRE2が残るように、パターニングする。なお、塗布されるレジストRE2は、1μm程度となる。この後、エッチングにより不要部分の膜材を除去することで、図7(E)に示すように、固定反射膜54が形成される。
Next, the fixed
Thereafter, a resist RE2 is applied and patterned using a photolithography method so that the resist RE2 remains only in a region having a radius R2 from the filter center point O in a plan view of the filter. The applied resist RE2 is about 1 μm. Thereafter, unnecessary portions of the film material are removed by etching, whereby the fixed
この後、固定反射膜54上のレジストRE2を除去する。
ここで、図7(E)の矢印で示すように、固定反射膜54の中央部では、上面からレジストRE2が除去されるのに対し、固定反射膜54の外周部では、上面及び側面からレジストRE2が除去される。したがって、固定反射膜54の外周部におけるレジストRE2がより早く除去されることになり、中央部のレジストRE2が除去されるまで、外周部がレジスト除去液に晒されることになる。また、固定反射膜54の外周縁の端面は、レジスト除去液に直接晒される。レジストRE2を除去するためのレジスト除去液はアルカリ溶液となるため、固定反射膜54が長時間レジスト除去液に接すると、膜劣化が生じ、粗膜部(凹凸)が発生してしまう。ここで、レジストRE2の厚み寸法は、上述したように、1μm程度であるため、これを除去する際に、固定反射膜54は、外周縁から1μm程度の範囲に粗膜部が形成される可能性がある。
本実施形態では、上述したように、曲面部511Bの幅寸法が100μm程度であるため、粗膜部が形成される可能性がある領域は、曲面部511B内となる。したがって、レジスト除去の工程において、粗膜部が形成され、固定反射膜54の外周部に凹凸が発生した場合でも、当該凹凸が反射膜設置面512Aより上方(可動基板52側)に突出することがない。
以上により、図7(F)に示すように、固定基板51が複数アレイ状に配置された第一ガラス基板M1が形成される。
Thereafter, the resist RE2 on the fixed
Here, as indicated by an arrow in FIG. 7E, the resist RE2 is removed from the upper surface at the central portion of the fixed
In the present embodiment, as described above, since the width of the
As a result, as shown in FIG. 7F, the first glass substrate M1 in which the fixed
(可動基板形成工程)
次に、可動基板形成工程S2について説明する。図8は、可動基板形成工程S2における第二ガラス基板M2の状態を示す図である。
可動基板形成工程S2では、まず、図8(A)に示すように、第二ガラス基板M2(例えば厚み寸法が0.5mm)の表面粗さRaが1nm以下となるまで両面を精密研磨する。
そして、第二ガラス基板M2の表面にCr/Au層を形成し、このCr/Au層をエッチングマスクとし、例えばフッ酸系(BHF等)を用いて、保持部522に相当する領域をエッチングする。この後、エッチングマスクとして使用したCr/Au層を除去することで図8(B)に示すように、可動基板52の基板形状が決定された第二ガラス基板M2が製造される。
(Movable substrate formation process)
Next, the movable substrate forming step S2 will be described. FIG. 8 is a diagram illustrating a state of the second glass substrate M2 in the movable substrate forming step S2.
In the movable substrate forming step S2, first, as shown in FIG. 8A, both surfaces are precisely polished until the surface roughness Ra of the second glass substrate M2 (for example, the thickness dimension is 0.5 mm) is 1 nm or less.
Then, a Cr / Au layer is formed on the surface of the second glass substrate M2, and using this Cr / Au layer as an etching mask, a region corresponding to the holding
次に、図8(C)に示すように、可動電極562及び可動引出電極564を形成する。この可動電極562及び可動引出電極564の形成では、上記固定基板51における固定電極561の形成と同様の方法を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 8C, a
この後、図8(D)に示すように、可動面521Aに可動反射膜55を形成する。この可動反射膜55の形成も、固定反射膜54と同様の方法により形成することができる。
この際、固定反射膜54と同様、可動反射膜55をフィルター中心点Oから半径R2の領域内、つまり、第一対向領域521B及び第二対向領域521Cに成膜する。これにより、可動反射膜55上のレジストを除去する際に、反射膜設置面512Aに対向する第一対向領域521B上に粗膜部が形成されることがない。
以上により、可動基板52が複数アレイ状に配置された第二ガラス基板M2が製造される。
Thereafter, as shown in FIG. 8D, a movable
At this time, like the fixed
Thus, the second glass substrate M2 in which the
(基板接合工程)
次に、基板接合工程S3について説明する。図9は、基板接合工程S3における第一ガラス基板M1及び第二ガラス基板M2の状態を示す図である。
この基板接合工程S3では、まず、第一ガラス基板M1の第一接合部513と、第二ガラス基板M2の第二接合部523とに、ポリオルガノシロキサンを主成分としたプラズマ重合膜(接合膜53)を、例えばプラズマCVD法等により成膜する。接合膜53の厚みとしては、例えば10nmから1000nmとすればよい。
(Board bonding process)
Next, the substrate bonding step S3 will be described. FIG. 9 is a diagram illustrating a state of the first glass substrate M1 and the second glass substrate M2 in the substrate bonding step S3.
In this substrate bonding step S3, first, a plasma polymerized film (bonding film) mainly composed of polyorganosiloxane is formed on the
そして、第一ガラス基板M1及び第二ガラス基板M2のプラズマ重合膜に対して活性化エネルギーを付与するために、O2プラズマ処理またはUV処理を行う。O2プラズマ処理の場合は、O2流量1.8×10−3(m3/h)、圧力27Pa、RFパワー200Wの条件で30秒間実施する。また、UV処理の場合は、UV光源としてエキシマUV(波長172nm)を用いて3分間処理する。
プラズマ重合膜に活性化エネルギーを付与した後、これらの第一ガラス基板M1及び第二ガラス基板M2のアライメント調整を行い、プラズマ重合膜を介して第一ガラス基板M1及び第二ガラス基板M2を重ね合わせ、接合部分に例えば98(N)の荷重を10分間かける。これにより、第一ガラス基板M1及び第二ガラス基板M2同士が接合される。
Then, in order to providing the activation energy to the plasma-polymerized film of the first glass substrate M1 and the second glass substrate M2, performing the O 2 plasma treatment or UV treatment. In the case of O 2 plasma treatment, the treatment is performed for 30 seconds under conditions of an O 2 flow rate of 1.8 × 10 −3 (m 3 / h), a pressure of 27 Pa, and an RF power of 200 W. In the case of UV treatment, the treatment is performed for 3 minutes using excimer UV (wavelength 172 nm) as a UV light source.
After applying activation energy to the plasma polymerized film, the alignment of the first glass substrate M1 and the second glass substrate M2 is adjusted, and the first glass substrate M1 and the second glass substrate M2 are stacked via the plasma polymerized film. In addition, a load of 98 (N), for example, is applied to the joint portion for 10 minutes. Thereby, the 1st glass substrate M1 and the 2nd glass substrate M2 are joined.
この後、各波長可変干渉フィルター5をチップ単位で取り出す切断工程を実施する。具体的には、図9に示すラインB1に沿って第一ガラス基板M1及び第二ガラス基板M2の接合体を切断する。切断には、例えばレーザー切断等を利用することができる。以上により、チップ単位の波長可変干渉フィルター5が製造される。
Thereafter, a cutting step of taking out each wavelength
[第一実施形態の作用効果]
本実施形態の波長可変干渉フィルター5は、固定反射膜54が反射膜設置面512Aから、電極配置溝511に亘って設けられている。したがって、反射膜設置面512Aよりも可動基板52からの距離が長い電極配置溝511に、固定反射膜54の外周部が位置することになる。
一般に、フィルター平面視において、反射膜設置面512Aと重なる領域内に、固定反射膜54及び可動反射膜55を設ける場合、粗膜部が形成された領域は膜特性が悪化してしまうため、波長可変干渉フィルター5において目的波長の光を精度よく透過可能な有効径(有効領域)は、半径R1よりも小さくなる。これに対して、本実施形態では、フィルター平面視において反射膜設置面512Aと重なる領域に粗膜部が形成されないので、有効径を反射膜設置面512Aの全域(半径R1の領域)に設定することができ、波長可変干渉フィルター5を透過する光の光量が増加する。したがって、ディテクター11において、検出される光量も増大し、分光測定装置1において、精度の高い分光測定処理を実施することができる。
[Operational effects of the first embodiment]
In the wavelength
In general, when the fixed
また、固定反射膜54を形成する際に、固定反射膜54の外周部に凹凸を有する粗膜部が生じたとしても、当該粗膜部の凹凸が反射膜設置面512Aより可動基板52側に突出しない。したがって、静電アクチュエーター56に電圧を印加して、反射膜間ギャップG1のギャップ寸法を小さくした場合でも、固定反射膜54と可動反射膜55との接触を抑制できる。
Further, when forming the fixed
可動反射膜55も同様であり、反射膜設置面512Aに対向する第一対向領域521Bから、電極配置溝511に対向する溝部対向領域(第二対向領域521C及び第三対向領域521Dを含む領域)に亘って形成されている。
したがって、上記のように有効径を反射膜設置面512Aの全域(半径R1の領域)に設定した場合でも、当該有効径内に粗膜部が発生する可能性が低く、波長可変干渉フィルター5の光学特性の低下を抑制できる。
また、固定基板51及び可動基板52の間の寸法が、反射膜間ギャップG1よりも溝部対向領域に、可動反射膜55の外周部が位置することになるので、固定反射膜54と可動反射膜55との接触をより確実に抑制できる。
The same applies to the movable
Therefore, even when the effective diameter is set to the entire area of the reflection
In addition, since the outer peripheral portion of the movable
本実施形態では、固定反射膜54の外周縁が、電極設置面511Aと曲面部511Bとの境界L上に位置する。このような構成では、反射膜設置面512A上の固定反射膜54に粗膜部が形成されてしまう可能性がより低く、反射膜同士の接触をより確実に抑制することができる。
可動反射膜55においても同様であり、可動反射膜55の外周縁が、第二対向領域521Cと第三対向領域521Dの境界Lに位置するため、第一対向領域521B上の可動反射膜55に粗膜部が形成されてしまう可能性がより低くなり、反射膜同士の接触をより確実に抑制することができる。
In the present embodiment, the outer peripheral edge of the fixed
The same applies to the movable
本実施形態では、本発明の溝部を電極配置溝511としている。このような構成とすることで、例えば、反射膜設置面512A上の固定反射膜54上に粗膜部が形成されることを防ぐための溝と、固定電極561設置用の溝とを、それぞれ設ける構成などに比べて、構成の簡略化を図れ、波長可変干渉フィルター5の小型化に対応することができる。
また、平坦な電極設置面511Aに固定電極561を設けることで、固定電極561及び可動電極562の電極間ギャップを均一にでき、不均一な静電引力が作用する不都合を抑制できる。
In the present embodiment, the groove portion of the present invention is an
Further, by providing the fixed
本実施形態では、電極配置溝511は、反射膜設置面512Aを囲う環状に形成されている。したがって、固定反射膜54のうち、粗膜部が形成される可能性がある外周部全体が、電極配置溝511内に位置することになり、より確実に反射膜同士の接触を抑制することができる。
In the present embodiment, the
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態について、図面に基づいて説明する。
上記第一実施形態の分光測定装置1では、光学モジュール10に対して、波長可変干渉フィルター5が直接設けられる構成とした。しかしながら、光学モジュールとしては、複雑な構成を有するものもあり、特に小型化の光学モジュールに対して、波長可変干渉フィルター5を直接設けることが困難な場合がある。本実施形態では、そのような光学モジュールに対しても、波長可変干渉フィルター5を容易に設置可能にする光学フィルターデバイスについて、以下に説明する。
図10は、本発明に係る第二実施形態の光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
In the spectroscopic measurement device 1 of the first embodiment, the wavelength
FIG. 10 is a sectional view showing a schematic configuration of the optical filter device according to the second embodiment of the present invention.
図10に示すように、光学フィルターデバイス600は、波長可変干渉フィルター5と、当該波長可変干渉フィルター5を収納する筐体601と、を備えている。
筐体601は、ベース基板610と、リッド620と、ベース側ガラス基板630と、リッド側ガラス基板640と、を備える。
As shown in FIG. 10, the
The
ベース基板610は、例えば単層セラミック基板により構成される。このベース基板610には、波長可変干渉フィルター5の固定基板51が設置される。ベース基板610への固定基板51の設置としては、例えば接着層等を介して配置されるものであってもよく、他の固定部材等に嵌合等されることで配置されるものであってもよい。また、ベース基板610には、光通過孔611が開口形成される。そして、この光通過孔611を覆うように、ベース側ガラス基板630が接合される。ベース側ガラス基板630の接合方法としては、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たガラスフリット接合、エポキシ樹脂等による接着などを利用できる。
The
このベース基板610のリッド620に対向するベース内側面612には、波長可変干渉フィルター5の各引出電極563,564のそれぞれに対応して内側端子部615が設けられている。なお、各引出電極563,564と内側端子部615との接続は、例えばFPC615Aを用いることができ、例えばAgペースト、ACF(Anisotropic Conductive Film)、ACP(Anisotropic Conductive Paste)等により接合する。また、FPC615A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。
また、ベース基板610は、各内側端子部615が設けられる位置に対応して、貫通孔614が形成されており、各内側端子部615は、貫通孔614に充填された導電性部材を介して、ベース基板610のベース内側面612とは反対側のベース外側面613に設けられた外側端子部616に接続されている。
そして、ベース基板610の外周部には、リッド620に接合されるベース接合部617が設けられている。
On the base
In addition, the
A base joint 617 that is joined to the
リッド620は、図10に示すように、ベース基板610のベース接合部617に接合されるリッド接合部624と、リッド接合部624から連続し、ベース基板610から離れる方向に立ち上がる側壁部625と、側壁部625から連続し、波長可変干渉フィルター5の可動基板52側を覆う天面部626とを備えている。このリッド620は、例えばコバール等の合金または金属により形成することができる。
このリッド620は、リッド接合部624と、ベース基板610のベース接合部617とが、接合されることで、ベース基板610に密着接合されている。
この接合方法としては、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、ガラス付着、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610及びリッド620の素材や、接合環境等により、適宜選択することができる。
As shown in FIG. 10, the
The
As this joining method, for example, in addition to laser welding, soldering using silver brazing, sealing using a eutectic alloy layer, welding using low melting glass, glass adhesion, glass frit bonding, epoxy resin Adhesion etc. are mentioned. These bonding methods can be appropriately selected depending on the materials of the
リッド620の天面部626は、ベース基板610に対して平行となる。この天面部626には、光通過孔621が開口形成されている。そして、この光通過孔621を覆うように、リッド側ガラス基板640が接合される。リッド側ガラス基板640の接合方法としては、ベース側ガラス基板630の接合と同様に、例えばガラスフリット接合や、エポキシ樹脂等による接着などを用いることができる。
The
上述したような本実施形態の光学フィルターデバイス600では、筐体601により波長可変干渉フィルター5が保護されているため、外的要因による波長可変干渉フィルター5の破損を防止できる。また、光学フィルターデバイス600の内部が密閉された構成となるため、水滴や帯電物質等の異物の侵入を抑制でき、固定反射膜54や可動反射膜55にこれらの異物が付着する不都合も抑制することができる。
In the
[その他の実施形態]
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
[Other Embodiments]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
例えば、上記第一実施形態では、本発明の第一基板を固定基板51とし、固定基板51が、第一平面部である反射膜設置面512Aと、反射膜設置面512Aよりも可動基板52からの距離が長い電極配置溝511とを備え、固定反射膜54が反射膜設置面512Aから電極配置溝511に亘って設けられる例を示したが、これに限定されない。例えば、図11に示すように、可動基板52において、第一対向領域521Bを囲う第二対向領域521C及び第三対向領域521Dが、溝部として構成されていてもよい。このような構成とすることで、可動反射膜55における粗膜部が形成される可能性がある外周部が、第一対向領域521Bよりも固定基板51側に突出しない。したがって、上記実施形態と同様に、第一平面部である反射膜設置面512Aと重なる領域(フィルター中心点Oから半径R1の領域)を有効径として設定することができ、かつ、固定反射膜54及び可動反射膜55の接触を抑制することができる。
なお、図11において、固定基板51に、電極配置溝511及び反射膜設置部512が設けられ、反射膜設置面512Aと電極設置面511Aと異なる高さ寸法となる例を示すが、例えば、反射膜設置面512A及び電極設置面511Aが同一面となる構成などとしてもよい。
For example, in the first embodiment, the first substrate of the present invention is the fixed
11 shows an example in which the fixed
上記実施形態では、固定電極561及び可動電極562により構成される静電アクチュエーター56により、反射膜間ギャップG1の寸法を可変させる構成を例示したが、これに限定されない。
例えば、固定基板51に設けられる第一誘電コイルと、可動基板52に設けられる第二誘電コイルまたは永久磁石とにより構成される誘電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。
さらに、静電アクチュエーター56の代わりに圧電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。この場合、例えば保持部522に下部電極層、圧電膜、及び上部電極層を積層配置させ、下部電極層及び上部電極層の間に印加する電圧を入力値として可変させることで、圧電膜を伸縮させて保持部522を撓ませることができる。
さらには、電圧印加により反射膜間ギャップG1の大きさを変化させる構成に限られず、例えば、波長可変干渉フィルター5の外の空気圧に対する、固定基板51及び可動基板52の間の空気圧を変化させることで、反射膜間ギャップG1の大きさを調整する構成なども例示できる。
In the above-described embodiment, the configuration in which the dimension of the inter-reflective film gap G1 is changed by the
For example, a configuration may be used in which a dielectric actuator including a first dielectric coil provided on the fixed
Further, a piezoelectric actuator may be used instead of the
Furthermore, the configuration is not limited to the configuration in which the size of the gap G1 between the reflection films is changed by voltage application. For example, the air pressure between the fixed
上記実施形態において、固定反射膜54の外周縁が境界Lに位置する例を示したが、これに限定されない。本発明では、粗膜部が形成される可能性がある領域が反射膜設置面512Aの外の電極配置溝511内にある構成であればよく、例えば、反射膜形成時のレジストの厚み寸法等によっては、曲面部511Bの中間部に固定反射膜54の外周縁が位置していてもよい。また、境界Lよりも外に固定反射膜54の外周縁が位置していてもよく、この場合、より確実に粗膜部の凹凸が可動反射膜55に接触する不都合を抑制できる。可動反射膜55においても同様である。
In the said embodiment, although the outer periphery of the fixed
本実施形態では、本発明の溝部が電極配置溝511であり、反射膜設置部512を囲う環状に設けられる例を示したが、これに限定されない。例えば電極配置溝511が円弧状であり、反射膜設置部512の外に、フィルター中心点Oに対して回転対称(等間隔配置)に設けられていてもよい。この場合でも、反射膜設置面512Aと重なる領域に粗膜部が形成されないので、フィルター平面視において、反射膜設置面512Aと重なる領域(フィルター中心点Oから半径R1の領域)を有効領域として設定することができる。また、上記実施形態に比べて、反射膜同士が接触するリスクは増大するが、固定反射膜54全体が同一平面上に設けられる構成に比べて、そのリスクを低減できる。
また、可動反射膜55が第一対向領域521B内に設けられる構成としてもよい。この場合、可動反射膜55に形成される粗膜部の凹凸が固定反射膜54に接触する可能性があるが、この粗膜部に対向する領域に、固定反射膜54の粗膜部が形成される可能性が低い。したがって、反射膜54,55のうち、対向する基板側に突出する粗膜部の凸部がそれぞれ異なる位置に設けられることになり、反射膜同士の接触を抑制できる。
In this embodiment, although the groove part of this invention was the electrode arrangement | positioning groove |
Alternatively, the movable
また、本発明の電子機器として、上記各実施形態では、分光測定装置1を例示したが、その他、様々な分野により本発明の波長可変干渉フィルター5、光学モジュール、及び電子機器を適用することができる。
Moreover, although the spectroscopic measurement apparatus 1 has been exemplified as the electronic apparatus of the present invention in each of the above embodiments, the wavelength
例えば、図12に示すように、本発明の電子機器を、色を測定するための測色装置に適用することもできる。
図12は、波長可変干渉フィルター5を備えた測色装置400の一例を示すブロック図である。
この測色装置400は、図12に示すように、検査対象Aに光を射出する光源装置410と、測色センサー420(光学モジュール)と、測色装置400の全体動作を制御する制御装置430(制御部)とを備える。そして、この測色装置400は、光源装置410から射出される光を検査対象Aにて反射させ、反射された検査対象光を測色センサー420にて受光し、測色センサー420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Aの色を分析して測定する装置である。
For example, as shown in FIG. 12, the electronic apparatus of the present invention can also be applied to a color measuring device for measuring color.
FIG. 12 is a block diagram illustrating an example of a
As shown in FIG. 12, the
光源装置410は、光源411、複数のレンズ412(図12には1つのみ記載)を備え、検査対象Aに対して例えば基準光(例えば、白色光)を射出する。また、複数のレンズ412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410は、光源411から射出された基準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Aに向かって射出する。なお、本実施形態では、光源装置410を備える測色装置400を例示するが、例えば検査対象Aが液晶パネルなどの発光部材である場合、光源装置410が設けられない構成としてもよい。
The
測色センサー420は、図12に示すように、波長可変干渉フィルター5と、波長可変干渉フィルター5を透過する光を受光するディテクター11と、波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56への印加電圧を制御する電圧制御部15とを備える。なお、波長可変干渉フィルター5の代わりに、光学フィルターデバイス600を用いてもよい。また、測色センサー420は、波長可変干渉フィルター5に対向する位置に、検査対象A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420は、波長可変干渉フィルター5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、分光した光をディテクター11にて受光する。
As shown in FIG. 12, the
制御装置430は、本発明の制御部であり、測色装置400の全体動作を制御する。
この制御装置430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。そして、制御装置430は、図12に示すように、光源制御部431、測色センサー制御部432、及び測色処理部433などを備えて構成されている。
光源制御部431は、光源装置410に接続され、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置410に所定の制御信号を出力して、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432は、測色センサー420に接続され、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色センサー420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指令信号を測色センサー420に出力する。これにより、測色センサー420の電圧制御部15は、制御信号に基づいて、静電アクチュエーター56に電圧を印加し、波長可変干渉フィルター5を駆動させる。
測色処理部433は、ディテクター11により検出された受光量から、検査対象Aの色度を分析する。また、測色処理部433は、上記第一と同様、ディテクター11により得られた光量を計測スペクトルDとして、推定行列Msを用いて分光スペクトルSを推算することで検査対象Aの色度を分析してもよい。
The
As the
The light
The colorimetric
The
また、本発明の電子機器の他の例として、特定物質の存在を検出するための光ベースのシステムが挙げられる。このようなシステムとしては、例えば、本発明の波長可変干渉フィルター5を用いた分光計測方式を採用して特定ガスを高感度検出する車載用ガス漏れ検出器や、呼気検査用の光音響希ガス検出器等のガス検出装置を例示できる。
このようなガス検出装置の一例を以下に図面に基づいて説明する。
Another example of the electronic device of the present invention is a light-based system for detecting the presence of a specific substance. As such a system, for example, an in-vehicle gas leak detector that detects a specific gas with high sensitivity by adopting a spectroscopic measurement method using the wavelength
An example of such a gas detection device will be described below with reference to the drawings.
図13は、波長可変干渉フィルター5を備えたガス検出装置の一例を示す概略図である。
図14は、図13のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。
このガス検出装置100は、図13に示すように、センサーチップ110と、吸引口120A、吸引流路120B、排出流路120C、及び排出口120Dを備えた流路120と、本体部130と、を備えて構成されている。
本体部130は、流路120を着脱可能な開口を有するセンサー部カバー131、排出手段133、筐体134、光学部135、フィルター136、波長可変干渉フィルター5、及び受光素子137(検出部)等を含む検出装置と、検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部138、電力を供給する電力供給部139等から構成されている。なお、波長可変干渉フィルター5の代わりに、光学フィルターデバイス600を用いてもよい。また、光学部135は、光を射出する光源135Aと、光源135Aから入射された光をセンサーチップ110側に反射し、センサーチップ側から入射された光を受光素子137側に透過するビームスプリッター135Bと、レンズ135C,135D,135Eと、により構成されている。
また、図14に示すように、ガス検出装置100の表面には、操作パネル140、表示部141、外部とのインターフェイスのための接続部142、電力供給部139が設けられている。電力供給部139が二次電池の場合には、充電のための接続部143を備えてもよい。
さらに、ガス検出装置100の制御部138は、図14に示すように、CPU等により構成された信号処理部144、光源135Aを制御するための光源ドライバー回路145、波長可変干渉フィルター5を制御するための電圧制御部146、受光素子137からの信号を受信する受光回路147、センサーチップ110のコードを読み取り、センサーチップ110の有無を検出するセンサーチップ検出器148からの信号を受信するセンサーチップ検出回路149、及び排出手段133を制御する排出ドライバー回路150などを備えている。また、ガス検出装置100には、V−λデータを記憶する記憶部(図示略)を備える。
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example of a gas detection apparatus including the wavelength
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a control system of the gas detection device of FIG.
As shown in FIG. 13, the
The
As shown in FIG. 14, an
Further, as shown in FIG. 14, the
次に、上記のようなガス検出装置100の動作について、以下に説明する。
本体部130の上部のセンサー部カバー131の内部には、センサーチップ検出器148が設けられており、このセンサーチップ検出器148でセンサーチップ110の有無が検出される。信号処理部144は、センサーチップ検出器148からの検出信号を検出すると、センサーチップ110が装着された状態であると判断し、表示部141へ検出動作を実施可能な旨を表示させる表示信号を出す。
Next, operation | movement of the above
A
そして、例えば利用者により操作パネル140が操作され、操作パネル140から検出処理を開始する旨の指示信号が信号処理部144へ出力されると、まず、信号処理部144は、光源ドライバー回路145に光源作動の信号を出力して光源135Aを作動させる。光源135Aが駆動されると、光源135Aから単一波長で直線偏光の安定したレーザー光が射出される。また、光源135Aには、温度センサーや光量センサーが内蔵されており、その情報が信号処理部144へ出力される。そして、信号処理部144は、光源135Aから入力された温度や光量に基づいて、光源135Aが安定動作していると判断すると、排出ドライバー回路150を制御して排出手段133を作動させる。これにより、検出すべき標的物質(ガス分子)を含んだ気体試料が、吸引口120Aから、吸引流路120B、センサーチップ110内、排出流路120C、排出口120Dへと誘導される。なお、吸引口120Aには、除塵フィルター120A1が設けられ、比較的大きい粉塵や一部の水蒸気などが除去される。
For example, when the
また、センサーチップ110は、金属ナノ構造体が複数組み込まれ、局在表面プラズモン共鳴を利用したセンサーである。このようなセンサーチップ110では、レーザー光により金属ナノ構造体間で増強電場が形成され、この増強電場内にガス分子が入り込むと、分子振動の情報を含んだラマン散乱光、及びレイリー散乱光が発生する。
これらのレイリー散乱光やラマン散乱光は、光学部135を通ってフィルター136に入射し、フィルター136によりレイリー散乱光が分離され、ラマン散乱光が波長可変干渉フィルター5に入射する。そして、信号処理部144は、電圧制御部146に対して制御信号を出力する。これにより、電圧制御部146は、上記第一実施形態に示すように、記憶部から測定対象波長に対応する電圧値を読み込み、その電圧を波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56に印加し、検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光を波長可変干渉フィルター5で分光させる。この後、分光した光が受光素子137で受光されると、受光量に応じた受光信号が受光回路147を介して信号処理部144に出力される。この場合、波長可変干渉フィルター5から目的とするラマン散乱光を精度よく取り出すことができる。
信号処理部144は、上記のようにして得られた検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光のスペクトルデータと、ROMに格納されているデータとを比較し、目的のガス分子か否かを判定し、物質の特定をする。また、信号処理部144は、表示部141にその結果情報を表示させたり、接続部142から外部へ出力したりする。
The
These Rayleigh scattered light and Raman scattered light enter the
The
なお、上記図13及び図14において、ラマン散乱光を波長可変干渉フィルター5により分光して分光されたラマン散乱光からガス検出を行うガス検出装置100を例示したが、ガス検出装置として、ガス固有の吸光度を検出することでガス種別を特定するガス検出装置として用いてもよい。この場合、センサー内部にガスを流入させ、入射光のうちガスにて吸収された光を検出するガスセンサーを本発明の光学モジュールとして用いる。そして、このようなガスセンサーによりセンサー内に流入されたガスを分析、判別するガス検出装置を本発明の電子機器とする。このような構成でも、波長可変干渉フィルター5を用いてガスの成分を検出することができる。
13 and 14 exemplify the
また、特定物質の存在を検出するためのシステムとして、上記のようなガスの検出に限られず、近赤外線分光による糖類の非侵襲的測定装置や、食物や生体、鉱物等の情報の非侵襲的測定装置等の、物質成分分析装置を例示できる。
以下に、上記物質成分分析装置の一例として、食物分析装置を説明する。
In addition, the system for detecting the presence of a specific substance is not limited to the detection of the gas as described above, but a non-invasive measuring device for saccharides by near-infrared spectroscopy and non-invasive information on food, living body, minerals, etc. A substance component analyzer such as a measuring device can be exemplified.
Hereinafter, a food analyzer will be described as an example of the substance component analyzer.
図15は、波長可変干渉フィルター5を利用した電子機器の一例である食物分析装置の概略構成を示す図である。
この食物分析装置200は、図15に示すように、検出器210(光学モジュール)と、制御部220と、表示部230と、を備えている。検出器210は、光を射出する光源211と、測定対象物からの光が導入される撮像レンズ212と、撮像レンズ212から導入された光を分光する波長可変干渉フィルター5と、分光された光を検出する撮像部213(検出部)と、を備えている。なお、波長可変干渉フィルター5の代わりに、光学フィルターデバイス600を用いてもよい。
また、制御部220は、光源211の点灯・消灯制御、点灯時の明るさ制御を実施する光源制御部221と、波長可変干渉フィルター5を制御する電圧制御部222と、撮像部213を制御し、撮像部213で撮像された分光画像を取得する検出制御部223と、信号処理部224と、記憶部225と、を備えている。
FIG. 15 is a diagram illustrating a schematic configuration of a food analyzer that is an example of an electronic apparatus using the wavelength
As shown in FIG. 15, the
In addition, the
この食物分析装置200は、システムを駆動させると、光源制御部221により光源211が制御されて、光源211から測定対象物に光が照射される。そして、測定対象物で反射された光は、撮像レンズ212を通って波長可変干渉フィルター5に入射する。波長可変干渉フィルター5は電圧制御部222の制御により、波長可変干渉フィルター5が駆動される。これにより、波長可変干渉フィルター5から精度よく目的波長の光を取り出すことができる。そして、取り出された光は、例えばCCDカメラ等により構成される撮像部213で撮像される。また、撮像された光は分光画像として、記憶部225に蓄積される。また、信号処理部224は、電圧制御部222を制御して波長可変干渉フィルター5に印加する電圧値を変化させ、各波長に対する分光画像を取得する。
In the
そして、信号処理部224は、記憶部225に蓄積された各画像における各画素のデータを演算処理し、各画素におけるスペクトルを求める。また、記憶部225には、例えばスペクトルに対する食物の成分に関する情報が記憶されており、信号処理部224は、求めたスペクトルのデータを、記憶部225に記憶された食物に関する情報を基に分析し、検出対象に含まれる食物成分、及びその含有量を求める。また、得られた食物成分及び含有量から、食物カロリーや鮮度等をも算出することができる。さらに、画像内のスペクトル分布を分析することで、検査対象の食物の中で鮮度が低下している部分の抽出等をも実施することができ、さらには、食物内に含まれる異物等の検出をも実施することができる。
そして、信号処理部224は、上述のようにして得られた検査対象の食物の成分や含有量、カロリーや鮮度等の情報を表示部230に表示させる処理をする。
Then, the
Then, the
また、図15において、食物分析装置200の例を示すが、略同様の構成により、上述したようなその他の情報の非侵襲的測定装置としても利用することができる。例えば、血液等の体液成分の測定、分析等、生体成分を分析する生体分析装置として用いることができる。このような生体分析装置としては、例えば血液等の体液成分を測定する装置として、エチルアルコールを検知する装置とすれば、運転者の飲酒状態を検出する酒気帯び運転防止装置として用いることができる。また、このような生体分析装置を備えた電子内視鏡システムとしても用いることができる。
さらには、鉱物の成分分析を実施する鉱物分析装置としても用いることができる。
FIG. 15 shows an example of the
Furthermore, it can also be used as a mineral analyzer for performing component analysis of minerals.
さらには、本発明の波長可変干渉フィルター、光学モジュール、電子機器としては、以下のような装置に適用することができる。
例えば、各波長の光の強度を経時的に変化させることで、各波長の光でデータを伝送させることも可能であり、この場合、光学モジュールに設けられた波長可変干渉フィルター5により特定波長の光を分光し、受光部で受光させることで、特定波長の光により伝送されるデータを抽出することができ、このようなデータ抽出用光学モジュールを備えた電子機器により、各波長の光のデータを処理することで、光通信を実施することもできる。
Furthermore, the variable wavelength interference filter, the optical module, and the electronic apparatus of the present invention can be applied to the following apparatuses.
For example, it is possible to transmit data using light of each wavelength by changing the intensity of light of each wavelength with time. In this case, the wavelength
また、電子機器としては、本発明の波長可変干渉フィルターにより光を分光することで、分光画像を撮像する分光カメラ、分光分析機などにも適用できる。このような分光カメラの一例として、波長可変干渉フィルター5を内蔵した赤外線カメラが挙げられる。
図16は、分光カメラの概略構成を示す模式図である。分光カメラ300は、図16に示すように、カメラ本体310と、撮像レンズユニット320と、撮像部330(検出部)とを備えている。
カメラ本体310は、利用者により把持、操作される部分である。
撮像レンズユニット320は、カメラ本体310に設けられ、入射した画像光を撮像部330に導光する。また、この撮像レンズユニット320は、図16に示すように、対物レンズ321、結像レンズ322、及びこれらのレンズ間に設けられた波長可変干渉フィルター5を備えて構成されている。
撮像部330は、受光素子により構成され、撮像レンズユニット320により導光された画像光を撮像する。
このような分光カメラ300では、波長可変干渉フィルター5により撮像対象となる波長の光を透過させることで、所望波長の光の分光画像を撮像することができる。
Further, the electronic apparatus can be applied to a spectroscopic camera, a spectroscopic analyzer, or the like that captures a spectroscopic image by dispersing light with the variable wavelength interference filter of the present invention. As an example of such a spectroscopic camera, an infrared camera having a built-in variable
FIG. 16 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the spectroscopic camera. As shown in FIG. 16, the
The
The
The
In such a
さらには、本発明の波長可変干渉フィルターをバンドパスフィルターとして用いてもよく、例えば、発光素子が射出する所定波長域の光のうち、所定の波長を中心とした狭帯域の光のみを波長可変干渉フィルター5で分光して透過させる光学式レーザー装置としても用いることができる。
また、本発明の波長可変干渉フィルターを生体認証装置として用いてもよく、例えば、近赤外領域や可視領域の光を用いた、血管や指紋、網膜、虹彩などの認証装置にも適用できる。
Furthermore, the wavelength tunable interference filter of the present invention may be used as a bandpass filter. For example, only light in a narrow band centered on a predetermined wavelength out of light in a predetermined wavelength range emitted from the light emitting element can be wavelength-variable. It can also be used as an optical laser device that spectrally transmits through the
In addition, the tunable interference filter of the present invention may be used as a biometric authentication device, and can be applied to authentication devices such as blood vessels, fingerprints, retinas, and irises using light in the near infrared region and visible region.
さらには、光学モジュール及び電子機器を、濃度検出装置として用いることができる。この場合、波長可変干渉フィルター5により、物質から射出された赤外エネルギー(赤外光)を分光して分析し、サンプル中の被検体濃度を測定する。
Furthermore, an optical module and an electronic device can be used as a concentration detection device. In this case, the infrared energy (infrared light) emitted from the substance is spectrally analyzed by the wavelength
上記に示すように、本発明の波長可変干渉フィルター、光学モジュール、及び電子機器は、入射光から所定の光を分光するいかなる装置にも適用することができる。そして、本発明の波長可変干渉フィルターは、上述のように、1デバイスで複数の波長を分光させることができるため、複数の波長のスペクトルの測定、複数の成分に対する検出を精度よく実施することができる。したがって、複数デバイスにより所望の波長を取り出す従来の装置に比べて、光学モジュールや電子機器の小型化を促進でき、例えば、携帯用や車載用の光学デバイスとして好適に用いることができる。 As described above, the tunable interference filter, the optical module, and the electronic device of the present invention can be applied to any device that splits predetermined light from incident light. Since the wavelength tunable interference filter according to the present invention can split a plurality of wavelengths with one device as described above, it is possible to accurately measure a spectrum of a plurality of wavelengths and detect a plurality of components. it can. Therefore, compared with the conventional apparatus which takes out a desired wavelength with a plurality of devices, it is possible to promote downsizing of the optical module and the electronic apparatus, and for example, it can be suitably used as a portable or in-vehicle optical device.
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等に適宜変更できる。 In addition, the specific structure for carrying out the present invention can be appropriately changed to other structures and the like within a range in which the object of the present invention can be achieved.
1…分光測定装置(電子機器)、5…波長可変干渉フィルター、10…光学モジュール、11…ディテクター(検出部)、20…制御部、51…固定基板(第一基板)、52…可動基板(第二基板)、54…固定反射膜(第一反射膜)、55…可動反射膜(第二反射膜)、100…ガス検出装置(電子機器)、137…受光素子(検出部)、138…制御部、200…食物分析装置(電子機器)、213…撮像部(検出部)、220…制御部、300…分光カメラ(電子機器)、330…撮像部(検出部)、400…測色装置(電子機器)、430…制御装置(制御部)、511…電極配置溝(溝部)、511A…電極設置面(平坦部)、511B…曲面部、512…反射膜設置部、512A…反射膜設置面(第一面)、521A…可動面、521B…第一対向領域(第一平面部対向領域)、521C…第二対向領域(曲面部対向領域、溝部対向領域)、521D…第三対向領域(平坦部対向領域、溝部対向領域)、522…保持部、561…固定電極(第一電極)、562…可動電極(第二電極)、G1…反射膜間ギャップ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spectrometer (electronic device), 5 ... Wavelength variable interference filter, 10 ... Optical module, 11 ... Detector (detection part), 20 ... Control part, 51 ... Fixed board | substrate (1st board | substrate), 52 ... Movable board | substrate ( Second substrate), 54 ... Fixed reflective film (first reflective film), 55 ... Movable reflective film (second reflective film), 100 ... Gas detector (electronic device), 137 ... Light receiving element (detector), 138 ... Control unit, 200 ... food analysis device (electronic device), 213 ... imaging unit (detection unit), 220 ... control unit, 300 ... spectral camera (electronic device), 330 ... imaging unit (detection unit), 400 ... colorimetry device (Electronic equipment) 430 ... Control device (control part) 511 ... Electrode placement groove (groove part) 511A ... Electrode installation surface (flat part) 511B ...
Claims (10)
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
前記第一基板に設けられ、入射光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜と、を備え、
前記第一基板は、前記第二基板に対向する第一平面部、及び前記第一基板及び前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において前記第一平面部の外周を囲う溝部を有し、
前記第一反射膜は、前記第一平面部、及び少なくとも前記溝部の一部の領域に連続して設けられた
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 A first substrate;
A second substrate disposed opposite the first substrate;
A first reflective film that is provided on the first substrate and reflects a part of incident light and transmits a part thereof;
A second reflective film provided on the second substrate, facing the first reflective film, reflecting a part of incident light and transmitting a part thereof;
The first substrate has a first flat portion facing the second substrate, and a groove portion surrounding the outer periphery of the first flat portion in a plan view of the first substrate and the second substrate viewed from the substrate thickness direction. And
The tunable interference filter according to claim 1, wherein the first reflective film is continuously provided on the first flat surface portion and at least a partial region of the groove portion.
前記溝部から前記第二基板までの距離は、前記第一平面部から前記第二基板までの距離より長い
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 The tunable interference filter according to claim 1,
The distance from the said groove part to said 2nd board | substrate is longer than the distance from said 1st plane part to said 2nd board | substrate. The variable wavelength interference filter characterized by the above-mentioned.
前記溝部は、前記第二基板に対向する平坦部と、前記平坦部及び前記第一平面部の間に設けられた曲面部と、を備え、
前記第一反射膜の外周縁は、前記曲面部及び前記平坦部の境界、又は当該境界より外に位置する
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 In the wavelength tunable interference filter according to claim 1 or 2,
The groove part includes a flat part facing the second substrate, and a curved part provided between the flat part and the first flat part,
An outer peripheral edge of the first reflective film is located at a boundary between the curved surface portion and the flat portion or outside the boundary.
前記第一基板に設けられた第一電極と、
前記第二基板に設けられ、前記第一電極に対向する第二電極と、を備え、
前記第一電極は、前記平坦部に設けられている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 The tunable interference filter according to claim 3,
A first electrode provided on the first substrate;
A second electrode provided on the second substrate and facing the first electrode;
The wavelength variable interference filter, wherein the first electrode is provided on the flat portion.
前記溝部は、前記平面視において、前記第一平面部を囲う環状に設けられている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 In the wavelength variable interference filter according to any one of claims 1 to 4,
The groove portion is provided in an annular shape surrounding the first flat surface portion in the plan view.
前記第二反射膜は、前記平面視において、前記第二基板の前記第一平面部に対向する第一平面部対向領域、及び少なくとも前記溝部に対向する溝部対向領域の一部に連続して設けられた
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 In the wavelength tunable interference filter according to any one of claims 1 to 5,
The second reflective film is continuously provided in a first planar portion facing region facing the first planar portion of the second substrate and at least a part of the groove facing region facing the groove in the plan view. A tunable interference filter characterized by
前記溝部は、前記第二基板に対向する平坦部と、前記平坦部及び前記第一平面部の間に設けられた曲面部と、を備え、
前記溝部対向領域は、前記平坦部に対向する平坦部対向領域と、前記曲面部に対向する曲面部対向領域と、を備え、
前記第二反射膜の外周縁は、前記平坦部対向領域及び前記曲面部対向領域の境界、又は当該境界より外に位置する
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 The tunable interference filter according to claim 6,
The groove part includes a flat part facing the second substrate, and a curved part provided between the flat part and the first flat part,
The groove facing region includes a flat portion facing region facing the flat portion, and a curved surface facing region facing the curved portion,
An outer peripheral edge of the second reflective film is located at a boundary between the flat portion facing region and the curved surface facing region or outside the boundary.
前記波長可変干渉フィルターを収納する筐体と、を備え、
前記第一基板は、前記第二基板に対向する第一平面部、及び前記第一基板及び前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において前記第一平面部の外周を囲う溝部を有し、
前記第一反射膜は、前記第一平面部、及び少なくとも前記溝部の一部の領域に連続して設けられた
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。 A first substrate, a second substrate disposed opposite the first substrate, a first reflective film provided on the first substrate and reflecting a part of incident light and transmitting a part thereof; A wavelength tunable interference filter provided with a second reflection film facing the first reflection film and reflecting a part of incident light and transmitting a part thereof;
A housing for housing the variable wavelength interference filter,
The first substrate has a first flat portion facing the second substrate, and a groove portion surrounding the outer periphery of the first flat portion in a plan view of the first substrate and the second substrate viewed from the substrate thickness direction. And
The optical filter device, wherein the first reflective film is continuously provided on the first flat surface portion and at least a partial region of the groove portion.
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
前記第一基板に設けられ、入射光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜と、
前記第一反射膜と前記第二反射膜との間に入射した光が干渉して選択された波長の光を検出する検出部と、を備え、
前記第一基板は、前記第二基板に対向する第一平面部、及び前記第一基板及び前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において前記第一平面部の外周を囲う溝部を有し、
前記第一反射膜は、前記第一平面部、及び少なくとも前記溝部の一部の領域に連続して設けられた
ことを特徴とする光学モジュール。 A first substrate;
A second substrate disposed opposite the first substrate;
A first reflective film that is provided on the first substrate and reflects a part of incident light and transmits a part thereof;
A second reflective film provided on the second substrate, facing the first reflective film, reflecting a part of incident light and transmitting a part thereof;
A detector that detects light having a wavelength selected by interference of light incident between the first reflective film and the second reflective film; and
The first substrate has a first flat portion facing the second substrate, and a groove portion surrounding the outer periphery of the first flat portion in a plan view of the first substrate and the second substrate viewed from the substrate thickness direction. And
The optical module, wherein the first reflective film is continuously provided on the first flat surface portion and at least a partial region of the groove portion.
前記波長可変干渉フィルターを制御する制御部と、を備え、
前記第一基板は、前記第二基板に対向する第一平面部、及び前記第一基板及び前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において前記第一平面部の外周を囲う溝部を有し、
前記第一反射膜は、前記第一平面部、及び少なくとも前記溝部の一部の領域に連続して設けられた
ことを特徴とする電子機器。 A first substrate, a second substrate disposed opposite the first substrate, a first reflective film provided on the first substrate and reflecting a part of incident light and transmitting a part thereof; A wavelength tunable interference filter provided with a second reflection film facing the first reflection film and reflecting a part of incident light and transmitting a part thereof;
A control unit for controlling the wavelength variable interference filter,
The first substrate has a first flat portion facing the second substrate, and a groove portion surrounding the outer periphery of the first flat portion in a plan view of the first substrate and the second substrate viewed from the substrate thickness direction. And
The electronic apparatus according to claim 1, wherein the first reflective film is continuously provided on the first flat surface portion and at least a partial region of the groove portion.
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