CN103676135A - 波长可变干涉滤波器及其制造方法、光模块及电子设备 - Google Patents

波长可变干涉滤波器及其制造方法、光模块及电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN103676135A
CN103676135A CN201310384238.4A CN201310384238A CN103676135A CN 103676135 A CN103676135 A CN 103676135A CN 201310384238 A CN201310384238 A CN 201310384238A CN 103676135 A CN103676135 A CN 103676135A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
inner space
wavelength variable
gap
interference filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310384238.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103676135B (zh
Inventor
广久保望
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of CN103676135A publication Critical patent/CN103676135A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103676135B publication Critical patent/CN103676135B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/26Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/001Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on interference in an adjustable optical cavity
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • G02B5/284Interference filters of etalon type comprising a resonant cavity other than a thin solid film, e.g. gas, air, solid plates
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y10T156/1052Methods of surface bonding and/or assembly therefor with cutting, punching, tearing or severing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

本发明提供了波长可变干涉滤波器及其制造方法、光模块及电子设备。波长可变干涉滤波器(5)具备:具有固定反射膜(55)的第一基板(51)、与第一基板(5)1接合且具备可动部(522)及固定于可动部(522)的可动反射膜(56)的第二基板(52)、以及在第一基板(51)的相反侧与第二基板(52)接合的第三基板(53),且波长可变干涉滤波器(5)还包括:通过第一基板(51)和第二基板(52)夹着的第一内部空间(581)、连通第一内部空间(581)和外部的第一间隙(591)、通过第二基板(52)和第三基板(53)夹着的第二内部空间(582)、连通第二内部空间(582)和外部的第二间隙(592),第一间隙(591)和第二间隙(592)通过密封材料(518)密封。

Description

波长可变干涉滤波器及其制造方法、光模块及电子设备
技术领域
本发明涉及从入射光选择想要的目标波长的光并射出的波长可变干涉滤波器、具备该波长可变干涉滤波器的光模块、具备该光模块的电子设备以及波长可变干涉滤波器的制造方法。
背景技术
以往,公知有如下的光谱滤波器:使光在一对反射膜之间反射,使指定波长的光透过,干涉其他波长的光以抵消,从而从入射光取得指定波长的光。并且,作为这样的光谱滤波器,公知有通过调整反射膜之间的距离,从而对射出的光进行选择并射出的波长可变干涉滤波器。
在专利文献1中记载的波长可变干涉滤波器中,具备形成在透光性基板上的固定反射膜(mirror)以及与固定反射膜相对配置的可动反射膜。该波长可变干涉滤波器通过静电引力驱动可动反射膜,从而调整反射膜间的距离,选择射出的光。
这样的波长可变干涉滤波器担心由于湿度、异物等环境因素而使驱动特性、光学特征劣化,可靠性降低。因此,为了提高波长可变干涉滤波器的可靠性,公知有将波长可变干涉滤波器密封在封装件(package)内的方法(例如参考专利文献2)。
在专利文献2中记载的封装件具备头部(header)、多个导电销、具有光学窗的盖,在其内部内置波长可变干涉滤波器,且形成通过盖和头部被密封的内部。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1:日本特开昭62-257032号公报
专利文献2:日本特表2005-510756号公报
但是,在专利文献2中记载的封装件内,需要独立于波长可变干涉滤波器另外准备封装件,并分别组装。因此,为了确保波长可变干涉滤波器的可靠性,需要另外的封装件以及组装所需较多的成本和时间。并且,另外的封装件由于具有用于收容波长可变干涉滤波器且密封其周围的隔壁,所以存在具有封装件的波长可变干涉滤波器的尺寸变大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小型、能以低成本构造且确保可靠性的波长可变干涉滤波器、光模块以及电子设备。
本发明为了解决上述问题的至少一部分而提出,能作为以下的方式或适用例而实现。
[适用例1]本适用例涉及的波长可变干涉滤波器具备:第一基板,具有透光性;第二基板,与所述第一基板相对,与所述第一基板接合且具有透光性;第三基板,与所述第二基板的设置有所述第一基板侧的相反侧相对,与所述第二基板接合且具有透光性;可动部,设置于所述第二基板,具有与所述第一基板相对的可动面;保持部,设置于所述第二基板,保持所述可动部能沿所述第二基板的厚度方向移动;两个反射膜,在所述可动部的所述可动面以及所述第一基板的第二基板侧的面,隔着规定的反射膜间间隔相对配置;以及静电致动器,在所述第一基板和所述第二基板相互相对的面上,具有分别相互相对的两个位移用电极,通过对这些所述位移用电极施加规定的电压,从而通过静电引力使所述可动部向基板厚度方向位移,在所述第一基板和所述第二基板、所述第二基板和所述第三基板之间分别通过接合层接合,具有通过所述第一基板和所述第二基板夹着的第一内部空间、及所述第二基板和所述第三基板夹着的第二内部空间,在所述第一基板和所述第二基板之间具有连通所述第一内部空间和外部的第一间隙,在所述第二基板和所述第三基板之间具有连通所述第二内部空间和外部的第二间隙,所述第一间隙及所述第二间隙通过密封所述第一内部空间和所述第二内部空间的密封材料而被密封。
在本适用例中,通过密封材料密封形成在第一基板和第二基板间的连通了第一内部空间和外部的第一间隙、以及形成在第二基板和第三基板间的连通了第二内部空间和外部的第二间隙,从而密封由第一基板和第二基板夹着的第一内部空间、以及由第二基板及第三基板夹着的第二内部空间。在这种情况下,可以将设置有反射膜的可动部配置在密封的内部空间内,可以防止由于外部的湿度、异物引起的驱动特征、光学特征的劣化。因此,可以确保波长可变干涉滤波器的可靠性。并且,无需另外设置封装件就可以将设置有反射膜的可动部配置在密封的空间,所以可以进行小型化、低成本化。并且,由于通过密封材料密封接合层的周围,所以不依靠接合方法就可以通过密封材料确保密封品质。并且,由于可以在大气压环境和减压环境中任一个环境下进行基板的接合,所以可以使用采用了等离子体聚合膜、金属膜等的各种接合方法,且可确保各基板间的接合品质。
[适用例2]在上述适用例涉及的波长可变干涉滤波器中,优选所述第一间隙和所述第二间隙在所述第一内部空间和所述第二内部空间相对于外部处于减压状态下,被所述密封材料密封。
在本适用例中,所述第一间隙和所述第二间隙在第一内部空间和第二内部空间处于减压状态下,被密封材料密封。在这种情况下,可以防止在设置有反射膜的可动部配置在减压状态的内部空间内,驱动时空气阻力向可动反射膜作用,可以提高可动反射膜的响应性,且可充分地确保可动反射膜的响应性。
[适用例3]在上述适用例涉及的波长可变干涉滤波器中,优选具备连通所述第一内部空间和所述第二内部空间的贯通孔,所述第一间隙和所述第二间隙通过所述密封材料密封。
在本适用例中,连通第一内部空间和第二内部空间的贯通孔形成于第二基板,在各内部空间处于减压状态下,通过密封材料密封各基板间的间隙。在这种情况下,由于通过贯通孔连通第一内部空间和第二内部空间,所以可以设定第一内部空间和第二内部空间内为减压状态且均匀的压力。因此,可以抑制由于第一内部空间和第二内部空间的压差而引起的可动反射膜的变动,且可以高精度地驱动可动反射膜。
[适用例4]在上述适用例涉及的波长可变干涉滤波器中,优选所述第一具备所述位移用电极的引出电极,且当从第二基板的厚度方向俯视观察时,在所述第二基板的与所述引出电极重叠的区域具备第一贯通部,在所述俯视观察时在所述第三基板的与所述引出电极重叠的区域具备第二贯通部,在所述第一基板和所述第二基板间的所述第一间隙的外周部具备与所述第一贯通部和所述第二贯通部连通的第一密封槽,在所述第二基板和所述第三基板间的所述第二间隙的外周部具备与所述第一贯通部和所述第二贯通部连通的第二密封槽,所述第一间隙和所述第二间隙通过所述密封材料被密封。
在本适用例中,在第一基板形成有位移用电极的引出电极,在从基板厚度方向俯视观察时与第二基板的引出电极重叠的区域形成有第一贯通部,在从基板厚度方向俯视观察时与第三基板的引出电极重叠的区域形成有第二贯通部。并且,在各间隙的外周具备与第一贯通部及第二贯通部连通的第一密封槽、第二密封槽,第一内部空间、第二内部空间通过第一间隙、第一密封槽、第一贯通部、第二间隙、第二密封槽、第二贯通部与外部连通。并且,密封材料通过第一贯通部、第二贯通部以及第一密封槽、第二密封槽密封各基板间的第一间隙和第二间隙,从而可以将各内部空间密封设为减压状态。因此,可以通过第一贯通部、第二贯通部、第一密封槽、第二密封槽,使密封材料有效地浸透间隙,且可以确保密封品质。并且,即使在将元件多个排列为阵列的状态下,也可以通过各贯通部和各密封槽高效地一并密封各元件的各间隙。因此,可以提高制造效率。
[适用例5]在上述适用例涉及的波长可变干涉滤波器中,优选所述密封材料是合成树脂。
在本适用例中,适用以石油等作为原料制造的粘结剂等合成树脂作为密封材料,在各基板的接合工序后,密封各基板间的第一间隙及第二间隙。此时,通过使用合成树脂作为密封材料,从而可以在各种环境下进行密封工序。因此,可以封入用于防止反射膜、可动部的劣化的干燥空气、氮气等气体。并且,由于可以在常温下进行密封工序,所以可以降低残留应力,且可以确保可动反射膜的驱动精度。因此,可以确保波长可变干涉滤波器的可靠性。
[适用例6]在上述适用例涉及的波长可变干涉滤波器中,优选所述合成树脂是对二甲苯类聚合物。
在本适用例中,适用对二甲苯类聚合物(聚对二甲苯)作为密封材料,在各基板的接合工序后,通过在减压状态下对各基板间的各间隙成膜聚对二甲苯,从而以减压状态密封各内部空间。因此,不依靠接合方法,就可以通过减压状态密封各内部空间。因此,可以防止将设置有反射膜的可动部配置在减压状态的内部空间而在驱动时空气阻力对可动反射膜作用,可以提高可动反射膜的响应性,且可充分地确保可动反射膜的响应性。并且,由于使用聚对二甲苯作为密封材料,所以可以向微细的间隙的内部形成密封材料,且可以确保密封距离。因此,可以确保较高的密封品质。此外,由于可以一并密封多个元件,所以可以提高生产性。并且,由于可以在室温下形成使用了聚对二甲苯的密封材料,所以可以抑制由于加热而引起的施加给波长可变干涉滤波器的应力、反射膜的劣化。
[适用例7]在上述适用例涉及的波长可变干涉滤波器中,优选所述密封材料是无机薄膜。
在本适用例中,通过在基板间的间隙形成密封性高的无机薄膜,以密封各内部空间。因此,可以确保高密封品质。
[适用例8]本适用例涉及的光模块具备:第一基板,具有透光性;第二基板,与所述第一基板相对,与所述第一基板接合且具有透光性;第三基板,与所述第二基板的设置有所述第一基板侧的相反侧相对,与所述第二基板接合且具有透光性;可动部,设置于所述第二基板,具有与所述第一基板相对的可动面;保持部,设置于所述第二基板,保持所述可动部能沿所述第二基板的厚度方向移动;两个反射膜,在所述可动部的所述可动面及所述第一基板的所述第二基板侧的面上,隔着规定的反射膜间间隔而相对配置;静电致动器,在所述第一基板及所述第二基板相互相对的面上,具有分别相互相对的两个位移用电极,通过对这些所述位移用电极施加规定的电压,从而通过静电引力使所述可动部向基板厚度方向位移;以及检测部,检测光,所述第一基板和所述第二基板、所述第二基板和所述第三基板之间分别通过接合层接合,具有由所述第一基板和所述第二基板夹着的第一内部空间和由所述第二基板和所述第三基板夹着的第二内部空间,在所述第一基板和所述第二基板之间具有连通所述第一内部空间和外部的第一间隙,在所述第二基板和所述第三基板之间具有连通所述第二内部空间和外部的第二间隙,在所述第一间隙及所述第二间隙具有密闭第一内部空间和第二内部空间的密封材料,通过所述一对反射膜构成光干涉区域,所述检测部检测通过光干涉区域取出的光。
在本适用例中,可以防止将设置有反射膜的可动部配置在密封的内部空间内,由于外部的湿度、异物引起的驱动特性、光学特性的劣化。因此,可以确保波长可变干涉滤波器的可靠性。因此,在光模块可以稳定地进行被测定对象的光的检测。
[适用例9]本适用例涉及的电子设备具备:第一基板,具有透光性;第二基板,与所述第一基板相对,与所述第一基板接合且具有透光性;第三基板,与所述第二基板的设置所述第一基板侧的相反侧相对,与所述第二基板接合且具有透光性;可动部,设置于所述第二基板,具有与所述第一基板相对的可动面;保持部,设置于所述第二基板,保持所述可动部能沿所述第二基板的厚度方向移动;两个反射膜,在所述可动部的所述可动面及所述第一基板的所述第二基板侧的面上,隔着规定的反射膜间间隔而相对配置;静电致动器,在所述第一基板及所述第二基板相互相对的面上,具有分别相互相对的两个位移用电极,通过对这些所述位移用电极施加规定的电压,从而通过静电引力使所述可动部向基板厚度方向位移;第一内部空间,由所述第一基板和所述第二基板夹着;第二内部空间,由所述第二基板和所述第三基板夹着;第一间隙,连通所述第一基板和所述第二基板间的所述第一内部空间与外部;第二间隙,连通所述第二基板和所述第三基板间的所述第二内部空间与外部;密封材料,密封第一间隙及所述第二间隙;检测部,检测光;以及控制部,控制所述静电致动器。
在本适用例中,可以防止将设置有反射膜的可动部配置在密封的内部空间内,由于外部的湿度、异物引起的驱动特性、光学特性的劣化。因此,可以确保波长可变干涉滤波器的可靠性。因此,即使在电子设备中,通过控制部控制静电致动器,从而可以稳定地使可动反射膜动作,且可以稳定地分析测定对象光的成分强度。
[适用例10]本适用例涉及的波长可变干涉滤波器包括:第一基板;第二基板,与所述第一基板相对配置,包括可动部及保持部,所述保持部保持所述可动部能向所述第一基板的厚度方向位移;第三基板,在所述第二基板的配置所述第一基板的面的相反面,与所述第二基板相对配置;第一反射膜,配置在所述可动部的与所述第一基板相对的面上;第二反射膜,设置于所述第一基板,隔着间隔与所述第一反射膜相对配置;以及致动器,使所述间隔位移,所述第一基板和所述第二基板、所述第二基板和所述第三基板通过接合层接合,在所述第一基板和所述第二基板之间形成有第一凹部,在所述第二基板和所述第三基板之间形成有第二凹部,在连通所述第一凹部和外部的第一间隙、连通第二凹部和外部的第二间隙配置有密封材料。
在本适用例中,通过密封材料密封形成在第一基板和第二基板间的连通了第一内部空间和外部的第一间隙、以及形成在第二基板和第三基板间的连通了第二内部空间和外部的第二间隙,从而密封由第一基板和第二基板夹着的第一内部空间、以及由第二基板及第三基板夹着的第二内部空间。在这种情况下,可以将设置有反射膜的可动部配置在密封的内部空间内,可以防止由于外部的湿度、异物引起的驱动特征、光学特征的劣化。因此,可以确保波长可变干涉滤波器的可靠性。并且,无需另外使用封装件就可以将设置有反射膜的可动部配置在密封的空间,所以可以进行小型化、低成本化。
[适用例11]本适用例涉及的波长可变干涉滤波器的制造方法包括:与具有第一凹部的第一基板相对地配置第二基板,在所述第一基板和所述第二基板之间形成由所述第一凹部形成的所述第一内部空间、以及连通所述第一内部空间和外部的第一间隙的工序;在所述第二基板的与配置了所述第一基板的面的相反面上,与具有第二凹部的第二基板相对地配置第三基板,在所述第二基板和所述第三基板之间形成由所述第二凹部形成的第二内部空间、以及连通所述第二内部空间和外部的第二间隙的工序;通过接合层接合所述第一基板和所述第二基板、所述第二基板和所述第三基板,从而获得接合体的工序;以及通过密封材料密封所述第一间隙及所述第二间隙的工序。
在本适用例中,与具有第一凹部的第一基板相对地配置第二基板,从而在第一基板和第二基板之间,形成由第一凹部形成第一内部空间、连通第一内部空间和外部的第一间隙,在第二基板的与配置了第一基板的面相反的面上,通过与第二基板相对地配置具有第二凹部的第三基板,从而在第二基板和第三基板之间,形成由第二凹部形成第二内部空间、以及连通第二内部空间和外部的第二间隙,通过接合层接合第一基板和第二基板、第二基板和第三基板,从而获得接合体。并且,通过密封材料密封第一间隙和第二间隙,从而可以制造各内部空间被密封的波长可变干涉滤波器。并且,由于接合各基板的工序、以及密封各内部空间的工序不同,所以不依靠接合方法就可以密封各内部空间。也就是说,由于不限定接合方法,所以可以采用等离子体聚合膜、金属膜等的各种接合方法,且可确保各基板间的接合品质。
[适用例12]在上述适用例涉及的波长可变干涉滤波器的制造方法中,优选还包括:使所述第一内部空间和所述第二内部空间设为减压状态的工序。
在本适用例中,使第一内部空间和第二内部空间处于减压状态、通过密封材料密封。在这种情况下,可以防止将设置有反射膜的可动部配置在减压状态的内部空间,从而可以防止在驱动时空气阻力对可动反射膜作用,可以提高可动反射膜的响应性,且可充分地确保可动反射膜的响应性。
[适用例13]在上述适用例涉及的波长可变干涉滤波器的制造方法中,优选所述接合体将多个波长可变干涉滤波器配置为阵列状,该波长可变干涉滤波器的制造方法还包括:在所述第二基板形成与所述第一间隙连通的第一贯通部的工序;在所述第三基板形成与所述第二间隙连通的第二贯通部的工序;在所述第一基板形成连通所述第一间隙和所述第一贯通部的第一密封槽的工序;以及在所述第三基板形成连通所述第二间隙和所述第二贯通部的第二密封槽的工序。
在本适用例中,在将波长可变干涉滤波器配置为阵列状的状态下,在第二基板形成与第一间隙连通的第一贯通部,在第三基板形成与第二间隙连通的第二贯通部,在第一基板形成连通第一间隙和第一贯通部的第一密封槽,在第三基板形成连通第二间隙和第二贯通部的第二密封槽,通过接合层接合第一基板和第二基板、第二基板和第三基板。并且,通过第一贯通部、第二贯通部、第一密封槽、第二密封槽,在第一间隙及第二间隙形成密封材料,通过将接合体切断为单片,从而可以制造各内部空间被密封的波长可变干涉滤波器。由于可以在阵列状态下一并制造,所以可以提高制造效率。
附图说明
图1是表示第一实施方式的分光测定装置的概略结构的框图。
图2是表示第一实施方式的波长可变干涉滤波器的概略结构的俯视图。
图3是图2的波长可变干涉滤波器的A-A’线的截面图。
图4是图2的波长可变干涉滤波器的B-B’线的截面图。
图5是从第二基板侧观察第一实施方式的第一基板的俯视图。
图6是从第一基板侧观察第一实施方式的第二基板的俯视图。
图7是从第二基板侧观察第一实施方式的第三基板的俯视图。
图8的(A)~(E)是表示第一实施方式的接合工序后的制造工序的图。
图9是表示第二实施方式的波长可变干涉滤波器的概略结构的俯视图。
图10是图9的波长可变干涉滤波器的A-A’线的截面图。
图11是图9的波长可变干涉滤波器的B-B’线的截面图。
图12是从第一基板侧观察第二实施方式的第二基板的俯视图。
图13是表示具备本发明的波长可变干涉滤波器的气体检测装置(电子设备)的概略图。
图14是表示图13的气体检测装置的控制系统的结构的框图。
图15是具备本发明的波长可变干涉滤波器的食物分析装置(电子设备)的概略结构的示意图。
图16是具备本发明的波长可变干涉滤波器的分光照相机(电子设备)的概略结构的示意图。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外,在以下的各图中,为了提高能识别各层、各部件的程度而使各层、各部件的尺度与实际不同。
[第一实施方式]
下面,根据附图对本发明涉及的第一实施方式进行说明。
[分光测定装置的结构]
图1是表示第一实施方式的分光测定装置的概略结构的框图。
分光测定装置1是例如对被测定对象X反射的测定对象光中的各波长的光强度进行分析并测定分光光谱的装置。此外,在本实施方式中,虽然示出了对被测定对象X反射的测定对象光进行测定的例子,但是在使用例如液晶面板等发光体作为测定对象X的情况下,也可以将从该发光体发出的光作为测定对象光。
并且,如图1所示,该分光测定装置1具备光模块10、以及对从光模块10输出的信号进行处理的控制部20。
[光模块的结构]
光模块10具备波长可变干涉滤波器5、检测部11、I-V转换器12、放大器13、A/D转换器14以及电压控制部15。
该光模块10将被测定对象X反射的测定对象光通过入射光学系统(省略图示)导向波长可变干涉滤波器5,并通过检测器11接收透过了波长可变干涉滤波器5的光。并且,从检测部11输出的检测信号通过I-V转换器12、放大器13、A/D转换器14输出至控制部20。
[波长可变干涉滤波器的结构]
下面,对组装到光模块中的波长可变干涉滤波器进行说明。
图2是表示波长可变干涉滤波器5的概略结构的俯视图。图3是图2的波长可变干涉滤波器的A-A’线的截面图。图4是图2的波长可变干涉滤波器的B-B’线的截面图。
如图2所示,波长可变干涉滤波器5是俯视正方形状的板状的光学部件,其一边形成为例如10mm。如图3、图4所示,波长可变干涉滤波器5具备第一基板51、第二基板52以及第三基板53。这三个基板51、52、53分别通过例如钠玻璃、结晶性玻璃、石英玻璃、铅玻璃、钾玻璃、硼硅玻璃、无碱玻璃等各种玻璃或者水晶等形成。其中,作为各基板51、52、53的构成材料,优选含有例如钠(Na)、钾(K)等碱金属的玻璃,通过这样的玻璃形成三个基板51、52、53,从而可以提高后述的固定反射膜55、可动反射膜56以及各电极的贴紧性、基板彼此的接合强度。并且,在从基板厚度方向俯视观察时,这三个基板51、52、53的接合区域57A、57B、57C、57D的接合面513、524、525、532通过接合层571、572接合,从而构成为一体。
并且,在第一基板51和第二基板52之间设置有构成本发明的一对反射膜的固定反射膜55及可动反射膜56。这里,固定反射膜55被固定在第一基板51的与第二基板52相对面上,可动反射膜56被固定在的第二基板52与第一基板51相对面上。并且,这些固定反射膜55及可动反射膜56隔着反射膜间间隔G而相对配置。此外,在第一基板51及第二基板52之间,设置有用于调整固定反射膜55及可动反射膜56之间的反射膜间间隔G的尺寸的静电致动器54。
[第一基板的结构]
图5是从第二基板52侧观察第一基板51的俯视图。
第一基板51通过蚀刻对厚度形成为例如1mm的玻璃基材进行加工而形成。具体而言,如图2、图3及图4所示,在第一基板51上通过蚀刻形成有反射膜固定部511及电极形成槽512。
反射膜固定部511在从第一基板51的基板厚度方向俯视观察第一基板51时,形成为以平面中心点为中心的圆形。电极形成槽512在上述俯视时,形成为与反射膜固定部511同心圆且直径尺寸比反射膜固定部511大的圆形。
反射膜固定部511从第一基板51的表面被蚀刻,深度形成为例如500nm。反射膜固定部511的深度尺寸通过固定在反射膜固定部511的表面(反射膜固定面511A)上的固定反射膜55与形成在第二基板52上的可动反射膜56之间的反射膜间间隔G的尺寸、固定反射膜55和可动反射膜56的厚度尺寸而适当设定。并且,反射膜固定部511优选考虑透过波长可变干涉滤波器5的波段来设计深度。
并且,在反射膜固定面511A固定有形成为圆形状的固定反射膜55。该固定反射膜55是可以获得高反射率的Ag合金、Al合金等的金属合金膜,固定反射膜55通过溅射等方法被形成在反射膜固定部511上。
此外,在本实施方式中,虽然使用Ag合金、Al合金等的金属合金膜作为固定反射膜55,但是并不限于此,例如,也可以是使用例如SiO2-TiO2类膜电介质多层膜、AgC单层的固定反射膜的结构。
电极形成槽512从第一基板51的表面被蚀刻,深度被形成为例如1μm。在电极形成槽512,在从反射膜固定部511的外周缘到电极形成槽512的内周壁面之间形成有环状的电极固定底面512C,在该电极固定底面512C形成有第一位移用电极541。并且,在第一基板51,形成有槽深度分别是与电极固定底面512C相同深度尺寸的第一电极配线槽512A及第二电极配线槽512B。第一电极配线槽512A及第二电极配线槽512B从电极形成槽512的外周缘,从第一基板51的平面中心点相对于第一电极引出部585A及第二电极引出部585B而延伸形成。
在第一电极配线槽512A及第一电极引出部585A,形成有从第一位移用电极541的外周缘的一部分延伸的第一位移用电极配线542A及第一位移用引出电极546A。第一位移用电极541、第一位移用电极配线542A及第一位移用引出电极546A使用Au/Cr膜(以铬膜为底层,在其上形成金膜(gold film)而形成的膜)形成,通过溅射等方法,形成为例如100nm的厚度。
此外,在本实施方式中,虽然使用Au/Cr膜作为第一位移用电极541及第一位移用电极配线542A,但并不限于此,也可以使用其他金属或ITO(Indium Tin Oxide:氧化铟锡)。
在第二电极配线槽512B,在与从第二位移用电极544的外周缘的一部分延伸的第二位移用电极上部配线545相对的位置,将环氧树脂等树脂作为芯(core),形成在芯的周围用金等进行电镀的凹凸电极(bumpelectrode)516,且形成有从凹凸电极516向第二电极引出部585B延伸的第二位移用电极下部配线542B。此外,在第二电极引出部585B形成有第二位移用引出电极546B。
第二位移用电极544、第二位移用电极上部配线545、第二位移用电极下部配线542B及第二位移用引出电极546B使用Au/Cr膜(以铬膜为底层,在其上形成金膜而形成的膜)形成,通过溅射等方法,形成为例如100nm的厚度。
此外,在本实施方式中,虽然使用Au/Cr膜作为第二位移用电极544、第二位移用电极下部配线542B及第二位移用引出电极546B,但并不限于此,也可以使用其他金属或ITO(Indium Tin Oxide:氧化铟锡)。并且,在本实施方式中,虽然使用以环氧树脂等树脂作为芯并对金等进行电镀的凹凸电极作为凹凸电极516,但并不限于此,也可以使用通过电镀等形成为凸形状的其他金属。
此外,在第一基板51,形成有连接第一电极引出部585A及第二电极引出部585B的第一密封槽(本发明的第一密封槽)517。
[第二基板的结构]
图6是从第一基板51侧观察第二基板52的俯视图。
第二基板52通过蚀刻对厚度被形成为例如600μm的玻璃基材进行加工而形成。
具体而言,如图2、图3及图4所示,在第二基板52通过蚀刻形成有位移部521。在从第二基板52的基板厚度方向俯视观察第二基板52时,该位移部521具备以平面中心点为中心的圆形的可动部522、以及与可动部522同轴且保持可动部522的保持部523。
第二基板52通过在第一电极引出部585A及第二电极引出部585B俯视时重叠的区域,对第二基板52的一部分被除去的第一贯通部583进行蚀刻、激光等而形成。
可动部522与保持部523相比厚度尺寸形成得较大,例如,在本实施方式中,形成为与第二基板52的厚度尺寸相同尺寸的600μm。并且,可动部522被形成为与反射膜固定部511的直径尺寸大致相同尺寸的圆柱状。此外,可动部522具备与反射膜固定部511平行的可动面522A,在该可动面522A上固定有可动反射膜56。这里,通过该可动反射膜56和上述固定反射膜55构成本发明的一对反射膜。
可动反射膜56与固定反射膜55同样地被形成为圆形状。并且,可动反射膜56使用与固定反射膜55相同的薄膜,在本实施方式中,可以使用Ag合金、Al合金等金属合金膜。
保持部523是包围可动部522的周围的隔膜(diaphragm),例如其厚度尺寸被形成为30μm。并且,在保持部523的与第一基板51相对的面上形成有隔着静电间隔与第一位移用电极541相对的环状的第二位移用电极544。这里,根据第一基板51的电极形成槽512的深度尺寸、各位移用电极541、544的厚度以及接合层571的厚度来确定静电间隔。并且,第二位移用电极544及上述第一位移用电极541是本发明的一对位移用电极,其构成本发明的静电致动器54。
而且,第二位移用电极上部配线545从第二位移用电极544的外周缘的一部分向平面正方形状的第二基板52的两个顶点,更为具体地说,在如图2所示的俯视时,向左上的顶点和右下的顶点延伸形成。
此外,在本实施方式中,第二位移用电极544及第二位移用电极上部配线545、与第一位移用电极541及第一位移用电极引出部542同样地使用Au/Cr膜形成,但不限于此,也可以使用其他金属或ITO。
在这样的第二基板52和第一基板51接合时,第二位移用电极上部配线545与形成于第一基板51的凹凸电极516抵接,并维持该抵接状态。也就是说,第二位移用电极上部配线545通过凹凸电极516及第二位移用电极下部配线542B而与第二位移用引出电极546B连接。由此,可以确保从第二位移用电极上部配线545到第二位移用引出电极546B的导通。第二位移用引出电极546B及上述第一位移用引出电极546A与例如光模块10的电压控制部15连接,通过电压控制部15向第一位移用电极541及第二位移用电极544之间施加规定的电压。由此,通过静电引力,这些第一位移用电极541及第二位移用电极544被拉伸,保持部523挠曲,可动部522向第一基板51侧位移。通过对施加到该第一位移用电极541及第二位移用电极544之间的电压进行控制,从而可以调整可动部522的可动反射膜56和第一基板51的固定反射膜55之间的反射膜间间隔G,且可以对与反射膜间间隔G相对应的波长的光进行分光。
[第三基板的结构]
图7是从第二基板52侧观察第三基板53的俯视图。
第三基板53与上述第一基板51及第二基板52同样地通过对厚度形成为例如1mm的玻璃基材进行蚀刻加工而形成。具体而言,在第三基板53上,与第二基板52的位移部521相对地形成有与该位移部521相同直径尺寸的间隔形成槽531。
并且,在第二基板53上,通过金刚石钻或喷砂器(sand blast)分别从俯视时第一电极引出部585A和第二电极引出部585B重叠的区域、即波长可变干涉滤波器5的平面正方形状的四个顶点除去第三基板53的一部分而形成有第二贯通部584。而且,在第三基板53形成有连接第二贯通部584的本发明的第二密封槽534。
并且,在第三基板53的双面,反射或吸收指定范围外的波长的光的光学膜533形成为与固定反射膜55和可动反射膜56同心的圆状。入射光模块10的测定对象光通过该光学膜533入射第二基板52的可动部522。
如图3所示,上述这样的第一基板51、第二基板52以及第三基板53通过接合在位移部521的外周侧形成的接合区域57A、58B、57C、57D的接合面513、524、525、532而形成为一体结构。此时,在接合面513、524之间、以及接合面525、532之间形成有未接合的第一间隙591、第二间隙592。第一间隙591、第二间隙592在第一基板51和第二基板52之间的第一内部空间581、第二基板52和第三基板53之间的第二内部空间582处于减压状态下,通过密封材料518被密封。作为密封材料518,可以使用对二甲苯(paraxylene)类聚合物(聚对二甲苯(parylene))的聚对二甲苯C、聚对二甲苯N、聚对二甲苯D、聚对二甲苯HT、通过ALD法(原子层沉积法)、CVD法(化学气相沉淀法)等成膜的无机薄膜SiO2、SiN、Al2O3、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚偏氯乙烯、聚乙烯醇、尼龙、乙烯-乙烯醇(ethylene vinyl alcohol)等树脂。
[检测部的结构]
下面,返回图1,对光模块10的检测部11进行说明。
检测部11接收(检测)透过波长可变干涉滤波器5的光干涉区域Ar0的光,输出与受光量相对应的检测信号。
[I-V转换器、放大器、A/D转换器以及电压控制部的结构]
I-V转换器12将从检测器11输入的检测信号转换为电压值并输出给放大器13。
放大器13放大与从I-V转换器12输入的检测信号相对应的电压(检测电压)。
A/D转换器14将从放大器13输入的检测电压(模拟信号)转换为数字信号并输出给控制部20。
电压控制部15根据控制部20的控制,对波长可变干涉滤波器5的静电致动器54施加电压。由此,在静电致动器54的第一位移用电极541及第二位移用电极544之间产生静电引力,可动部522向第一基板51侧位移,反射膜间间隔G被设定为固定值。
[控制部的结构]
下面,对分光测定装置1的控制部20进行说明。
控制部20通过组合例如CPU、存储器等而构成,控制部20用于控制分光测定装置1的整体动作。如图1所示,该控制部20具备波长设定部21、光量取得部22以及分光测定部23。
并且,控制部20具备存储各种数据的存储部30,在存储部30中存储有用于控制静电致动器54的V-λ数据。该V-λ数据记录相对于施加给静电致动器54的电压的、透过了波长可变干涉滤波器5的光的峰值波长。
光量取得部22取得通过检测器11检测的光量并存储于存储部30。
分光测定部23根据通过光量取得部22取得的存储于存储部30的与各波长相对的光量,测定测定对象光的分光光谱。
[波长可变干涉滤波器的驱动方法]
下面,对上述那样的波长可变干涉滤波器的制造方法进行说明。
首先,形成上述各基板51、52、53。此外,第一基板51及第三基板53在将第一内部空间581及第二内部空间582设定为减压状态时,形成为可以确保不挠曲程度的刚性的厚度。
然后,接合各基板51、52、53。这里,对于接合接合面513、524、525、532的接合层571、572,可以使用例如等离子体聚合膜。具体而言,各基板51、52、53在各基板51、52、53的接合面513、524、525、532,俯视时在接合区域57A、57B、57C、57D的区域通过等离子体聚合法等形成等离子体聚合膜,在对等离子体聚合膜进行了紫外线照射或等离子体处理之后,通过聚合而接合各基板51、52、53。等离子体聚合膜优选使用聚硅氧烷为主要材料,其平均厚度是约10nm到约100nm之间。
这样,通关实施基于硅氧烷的等离子体聚合膜的活性化接合,从而可以不依赖温度地通过紫外线照射或等离子体处理来容易地接合等离子体聚合膜。并且,如果使用基于硅氧烷的等离子体聚合膜,则即使在使用任何材料的基板作为各基板51、52、53的情况下,也可以显示出良好的贴紧性,获得较强的接合强度。
此外,在各基板51、52、53的接合中,除上述接合方法以外,还可以利用例如基于粘着性薄膜(粘结剂)的接合方法、基于金属膜的接合方法等。
[密封工序]
图8是表示接合了各基板51、52、53后的密封以及切削形成工序的图。这里,对将各基板51、52、53分别形成为一个基材、分别对该基材进行接合、最后使单个的波长可变干涉滤波器单片化的制造方法进行说明。
图8的(A)示出了接合了各基板51、52、53的状态。接合了各基板51、52、53之后,通过真空泵等吸引装置将第一内部空间581及第二内部空间582内的空气从第一间隙591、第二间隙592吸引,将第一内部空间581及第二内部空间582设为比大气压减压的状态。并且,在第一内部空间581及第二内部空间582被减压的状态下,通过密封材料518密封第一间隙591、第二间隙592(图8的(B))。此时,可以使用例如对二甲苯类聚合物(聚对二甲苯)作为密封材料518。对于聚对二甲苯,将波长可变干涉滤波器5放入真空容器中,通过导入聚对二甲苯的单体气体(monomer gas),从而在波长可变干涉滤波器5的表面以室温成膜均匀的聚对二甲苯薄膜。聚对二甲苯由于在微细的间隙就可以成膜,所以聚对二甲苯通过第一贯通部583、第一密封槽517、第二贯通部584、第二密封槽534在第一间隙591、第二间隙592的内部也成膜,从而形成密封材料518。由此,可以密封第一间隙591、第二间隙592。此时,由于在减压状态下进行聚对二甲苯的成膜,所以波长可变干涉滤波器5的内部的第一内部空间581、第二内部空间582在减压状态下被密封。聚对二甲苯优选使用具有氯气作为置换基的聚对二甲苯C,其平均膜厚是约10nm到约100μm之间。
此外,在本实施方式中,虽然在减压状态下密封第一内部空间581、第二内部空间582,但并不限于此,也可以使用粘结剂在大气压状态下进行密封。
在通过密封材料518进行密封之后,通过反应式离子蚀刻(RIE)等等离子体处理,沿基板的厚度方向进行各向异性的蚀刻,除去在与波长可变干涉滤波器5的周围的基板厚度方向垂直的面上成膜的密封材料518、以及在第一位移用引出电极546A、第二位移用引出电极546B、光学膜533上成膜的密封材料518(图8的(C))。例如,在使用聚对二甲苯作为密封材料518的情况下,可以通过使用O2的等离子体处理来进行去除。
在去除了第一位移用引出电极546A、第二位移用引出电极546B、光学膜533上的密封材料518之后,通过沿图8的(D)的虚线所示那样的切断线L1、L2进行切断而形成单片,从而可以形成片状(chip)(图8的(E))。此时,可以使用刻模、激光、划线等进行单片化。
[第一实施方式的作用效果]
如上所述,在上述第一实施方式的波长可变干涉滤波器5中,在接合面513、524之间、以及接合面525、532之间形成有未接合的第一间隙591、第二间隙592。并且,各间隙将波长可变干涉滤波器5的第一基板51和第二基板52之间的第一内部空间581、第二基板52和第三基板53之间的第二内部空间582与外部连通。因此,通过密封材料518密封第一间隙591、第二间隙592,从而可以密闭第一内部空间581、第二内部空间582。由此,固定反射膜55、可动反射膜56以及可动部522由于配置在密封后的第一内部空间581和第二内部空间582,所以可以防止由于外部的湿度、异物引起的驱动特征、光学特征的劣化。因此,可以确保波长可变干涉滤波器5的可靠性。此外,由于不适用另外设置的封装体,所以可以实现小型化和低成本化。并且,在使用这样的波长可变干涉滤波器5的光模块10及分光测定装置1中,由于可以确保波长可变干涉滤波器5的可靠性,所以可以稳定地接收测定对象光,且可以稳定地分析测定对象光的各成分的强度。
此外,由于通过第一间隙591、第二间隙592将第一内部空间581、第二内部空间582设为比大气压减压的状态,所以在各基板51、52、53接合后对第一内部空间581和第二内部空间582能在减压状态下进行密封。因此,设置有可动反射膜56的可动部522由于分别被配置在减压状态的第一内部空间581及第二内部空间582之间,所以防止驱动时空气阻力向可动反射膜56作用。因此,可以提高可动反射膜56的响应性,且可充分地确保可动反射膜56的响应性。
此外,由于在大气压环境下进行基板51、52、53的接合,所以可以采用等离子体聚合膜、金属膜等的接合方法,且可以确保各基板51、52、53间的接合品质。尤其,作为接合层571、572的一例的等离子体聚合膜,由于可以吸收基板51、52、53表面的凹凸等,所以可以接合基板51、52、53彼此,且接合品质良好。
此外,在密封工序可以使用聚对二甲苯、SiO2、SiN、Al2O3等的薄膜成膜工序,且以薄板(wafer)状态一并密封多个波长可变干涉滤波器5。因此,可以提高制造效率,且可以降低成本。
而且,作为密封材料518一例的聚对二甲苯能以微细间隙成膜,且可以形成密封材料直至间隙的最深处。因此,可以增加密封距离,可以获得良好的密封品质。此外,聚对二甲苯C由于具有良好的气体阻隔(gasbarrier)性,所以可以进一步提高密封品质。并且,聚对二甲苯可通过室温成膜,所以可以抑制由于加热引起施加给波长可变干涉滤波器的应力、反射膜的劣化。
[第二实施方式]
下面,对本发明涉及的第二实施方式的波长可变干涉滤波器进行说明。
图9是表示第二实施方式的波长可变干涉滤波器的概略结构的俯视图。图10是图9的波长可变干涉滤波器的A-A’线的截面图。图11是图9的波长可变干涉滤波器的B-B’线的截面图。此外,在第二实施方式以后的说明中,对于第一实施方式相同的结构标注了相同的符号,并省略或简化了对其的说明。
第二实施方式的分光测定装置具有与第一实施方式大致相同的结构,其构成为具备光模块10、控制部20,与第一实施方式相比,在设置于光模块10的波长可变干涉滤波器5的结构这点不同。
也就是说,在第一实施方式的波长可变干涉滤波器5中,虽然示出了在第二基板52未设置有贯通孔的例子,但在第二实施方式的波长可变干涉滤波器5A中,在第二基板52A形成有贯通孔526。
具体而言,如图12所示,在第二实施方式的波长可变干涉滤波器5A中,在第二基板52A的保持部523形成有贯通孔526。贯通孔526连通第一基板51和第二基板52A之间的第一内部空间581、以及第二基板52A和第三基板53之间的第二内部空间582。该贯通孔526通过蚀刻、激光加工等形成。
这样的波长可变干涉滤波器5A可以使用与第一实施方式相同的制造方法形成。也就是说,在接合了各基板51、52A、53彼此之后,各基板51、52、53间的第一间隙591、第二间隙592在波长可变干涉滤波器5A的第一基板51和第二基板52A间的第一内部空间581、第二基板52A和第三基板53间的第二内部空间582处于减压状态或干燥空气、氮气环境的状态下,通过密封材料518密封,从而形成波长可变干涉滤波器5A。
[第二实施方式的作用效果]
在第二实施方式的波长可变干涉滤波器5A中,可以发挥如下这样的作用效果。
也就是说,连通第一内部空间581和第二内部空间582的贯通孔526形成于第二基板52A。因此,在减压状态或干燥空气、氮气环境的状态下对第一内部空间581和第二内部空间582进行了密封时,可以使第一内部空间581和第二内部空间582的压力均匀。因此,可以抑制由于各内部空间的压差而引起的可动反射膜56的变动,且可以高精度地驱动可动反射膜56。
并且,在使用这样的波长可变干涉滤波器5A的光模块10以及分光测定装置1中,可以提高波长可变干涉滤波器5A的可动反射膜56的驱动精度,所以可以高精度地接收测定对象光,且可高精度地分析测定对象光的各色成分的强度。
[其他实施方式]
此外,本发明并不仅限于上述实施方式,在可以达成本发明的目的的范围内的变形、改良等也包括在本发明中。
作为本发明的电子设备,在上述各实施方式中,虽然例示了分光测定装置1,但其他在各种领域中,可以适用本发明的波长可变干涉滤波器的驱动方法、光模块以及电子设备。
例如,可以使用作为用于检测指定物质存在的光基板的系统。作为这种系统,例如,能够例示采用使用了本发明的波长可变干涉滤波器的分光测量方式而高灵敏度检测指定气体的车载用漏气检测器或者呼吸检查用的光声稀有气体检测器等气体检测装置。
根据下面的附图,对这样的气体检测装置的一例进行说明。
图13是表示具备波长可变干涉滤波器的气体检测装置的一例的概略图。
图14是表示图13的气体检测装置的控制系统的结构的框图。
如图13所示,该气体检测装置100构成为包括传感器芯片110、流道120以及主体部130,该流道120具备吸引口120A、吸引流道120B、排出流道120C以及排出口120D。
主体部130由检测装置(光模块)、处理被检测的信号并控制检测部的控制部138(处理部)、以及供电的供电部139等构成,其中,该检测装置包括:具有可装卸流道120的开口的传感器部盖131、排出单元133、框体134、光学部135、滤光器136、波长可变干涉滤波器5以及受光元件137(检测部)。另外,光学部135构成为包括:射出光的光源135A;将从光源135A射入的光向传感器芯片110侧反射,并使从传感器芯片侧射入的光向受光元件137侧透过的光束分离器135B;以及透镜135C、135D、135E。
另外,如图14所示,在气体检测装置100的表面上设置有操作面板140、显示部141、用于与外部的接口的连接部142、供电部139。在供电部139是蓄电池的情况下,也可以具备用于充电的连接部143。
并且,如图14所示,气体检测装置100的控制部138具备如下部件等:信号处理部144,由CPU等构成;光源驱动器电路145,用于控制光源135A;电压控制部146,用于控制波长可变干涉滤波器5;受光电路147,接收来自受光元件137的信号;传感器芯片检测电路149,接收来自传感器芯片检测器148的信号,该传感器芯片检测器148读取传感器芯片110的代码,并检测有无传感器芯片110;以及排出驱动器电路150,控制排出单元133。
接下来,将在下面说明上述那样的气体检测装置100的动作。
在主体部130的上部传感器部盖131的内部设置有传感器芯片检测器148,并通过该传感器芯片检测器148检测有无传感器芯片110。信号处理部144如果检测到来自传感器芯片检测器148的检测信号,则判断处于安装有传感器芯片110的状态,并向显示部141发出表示能实施检测操作的显示信号。
并且,当例如通过使用者操作操作面板140,并将来自操作面板140的表示开始检测处理的指示信号输出给信号处理部144时,首先,信号处理部144向光源驱动器电路145输出光源动作的信号以使光源135A动作。如果驱动光源135A,则从光源135A输出单波长且直线偏振的稳定的激光。此外,在光源135A中内置有温度传感器和光量传感器,该信息被输出给信号处理部144。然后,信号处理部144根据从光源135A输入的温度和光量,判断光源135A已稳定操作,从而控制排出驱动器电路150以使排出单元133动作。由此,包括应该检测的目标物质(气体分子)的气体试样从吸引口120A被导向吸引流道120B、传感器芯片110内、排出流道120C、排出口120D。此外,在吸引口120A设置有除尘过滤器120A1,除去比较大的粉尘、一部分水蒸气等。
此外,传感器芯片110是安装有多个金属纳米构造体、利用了局部表面等离子体共振的传感器。在这样的传感器芯片110中,通过激光在金属纳米构造体间形成增强电场,当气体分子进入该增强电场内时,会产生包括分子振动信息的拉曼散射光及瑞利散射光。
这些瑞利散射光、拉曼散射光通过光学部135入射到滤波器136,通过滤波器136分离瑞利散射光,从而拉曼散射光入射到波长可变干涉滤波器5。并且,信号处理部144对电压控制部146输出控制信号。由此,电压控制部146通过与第一实施方式同样的驱动方法使波长可变干涉滤波器5驱动,通过波长可变干涉滤波器5分光与作为检测对象的气体分子相对应的拉曼散射光。然后,当通过受光元件137接收到分光后的光时,通过受光电路147将与受光量相对应的受光信号输出给信号处理部144。在这种情况下,可以高精度地从波长可变干涉滤波器5取出目标拉曼散射光。
信号处理部144将上述获得的与作为检测对象的气体分子相对应的拉曼散射光的光谱数据和存储在ROM中的数据进行比较,并判断是否是目标气体分子,从而指定物质。然后,信号处理部144在显示部141上显示该结果信息、或从连接部142向外部输出。
此外,在上述图13及图14中,虽然例示了通过波长可变干涉滤波器5分光拉曼散射光并根据分光后的拉曼散射光进行气体检测的气体检测装置100的例子,但作为气体检测装置,还可以用作通过检测气体固有的吸光度以指定气体种类的气体检测装置。在这种情况下,可以使用在传感器内部流入气体且检测入射光中的被气体吸收的光的气体传感器作为本发明的光模块。此外,可以将通过这样的气体传感器分析、判断流入传感器内的气体的气体检测装置作为本发明的电子设备。即使在这样的结构中,也可以使用波长可变干涉滤波器来检测气体成分。
此外,作为用于检测指定物质存在的系统,并不仅限于检测上述这样的气体,还可以例示基于红外线分光的糖类的非侵入式测量装置、食物和生物、矿物等的信息的非侵入式测量装置等物质成分分析装置。
下面,作为上述物质成分分析装置的一例,将说明食品分析装置。
图15是表示作为利用了波长可变干涉滤波器5的电子设备的一例的食品分析装置的概略结构的图。
如图15所示,该食物分析装置200包括检测器(光模块)210、控制部220、显示部230。检测器210包括用于射出光的光源211、导入来自检测对象物的光的摄像透镜212、对从摄像透镜212导入的光进行分光的波长可变干涉滤波器5、以及检测分光后的光的摄像部(检测部)213。
并且,控制部220包括:光源控制部221,用于实施光源211的点灯、灭灯控制、点灯时的亮度控制;电压控制部222,用于控制波长可变干涉滤波器5;检测控制部223,用于控制摄像部213,并取得通过摄像部213拍摄到的分光图像;信号处理部224以及存储部225。
该食物分析装置200当驱动系统时,通过光源控制部221控制光源211,从光源211向检测对象物照射光。并且,被检测对象物反射的光通过摄像透镜212入射到波长可变干涉滤波器5。波长可变干涉滤波器5在电压控制部222的控制下,波长可变干涉滤波器5通过上述第一实施方式所示的驱动方法被驱动。由此,可以高精度地从波长可变干涉滤波器5取出目标波长的光。并且,通过例如CDD摄像机等构成的摄像部213对取出的光进行拍摄。并且,将拍摄到的光作为分光图像存储在存储部225中。并且,信号处理部224控制电压控制部222使施加给波长可变干涉滤波器5的电压值变化,并取得针对各波长的分光图像。
并且,信号处理部224对存储部225存储的各图像中的各像素的数据进行运算处理,以求得各像素中的光谱。并且,在存储部225中存储有例如与光谱相对的有关食物成分的信息,信号处理部224根据存储部225所存储的有关食物的信息,对求得的光谱的数据进行分析,并求得检测对象中包括的食物成分及其含量。并且,可以根据获得的食物成分及含量计算食物卡路里和新鲜度等。此外,通过分析图像内的光谱分布,从而可以实施检查对象的食物中新鲜度降低的部分的提取出等,且可进一步实施食物内所包括的异物等的检测。
此外,信号处理部224进行以下的处理:在显示部230上显示上述获得的检查对象的食物成分和含量、卡路里和新鲜度等信息。
并且,在图15中,虽然例示了食物分析装置200的例子,但通过大致相同的结构也能够用作上述那样的其他信息的非侵入式测量装置。例如,可以用作进行血液等体液成分的测量、分析等的分析生物成分的生物分析装置。作为这样的生物分析装置,例如作为对血液等体液成分进行测量的装置,如果是检测乙醇的装置,则可以用作检测驾驶员的饮酒状态的防止酒后驾驶装置。此外,也可以用作包括这样的生物分析装置的电子内视镜系统。
此外,还可以用作实施矿物成分分析的矿物分析装置。
并且,作为本发明的波长可变干涉滤波器、光模块、电子设备,能够适用于如下这样的装置。
例如,通过经时变化各波长的光强度,从而还可以通过各波长的光传送数据,在这种情况下,通过设置在光模块中的波长可变干涉滤波器对指定波长的光进行分光,并通过受光部接收,从而可以提取出通过指定波长的光传送的数据,并可通过包括这样的数据选出用光模块的电子设备处理各波长的光的数据,从而可以实施光通信。
另外,作为电子设备,也能够适用于通过利用本发明的波长可变干涉滤波器将光进行分光并拍摄分光图像的分光照相机、分光分析仪等。作为这样的分光照相机的一例,可以列举有内置了波长可变干涉滤波器的红外线照相机。
图16是示出分光摄像机的简要构成的模式图。如图15所示,分光摄像机300包括照相机主体310、摄像透镜单元320以及摄像部(检测部)330。
摄像机主体310是由使用者把持、操作的部分。
摄像透镜单元320设置在摄像机主体310上,其将入射的图像光导向摄像部330。并且,如图16所示,该摄像透镜单元320构成为包括物镜321、成像透镜322以及设置在这些透镜间的波长可变干涉滤波器5。
摄像部330由受光元件构成,其对通过摄像透镜单元320导入的图像光进行拍摄。
在这样的分光摄像机300中,通过波长可变干涉滤波器5使作为摄像对象的波长的光透过,从而可以对想要的波长的光的分光图像进行拍摄。此时,对于各波长,电压控制部(省略图示)通过上述第一实施方式所示的本发明的驱动方法驱动波长可变干涉滤波器5,从而可以高精度地取出目标波长的分光图像的图像光。
此外,也可以将本发明的波长可变干涉滤波器用作带通滤波器,例如,也可以被用作仅将发光元件输出的规定波段的光中的以规定波长为中心的狭窄波段的光通过波长可变干涉滤波器进行分光并使其透过的光学式激光装置。
并且,也可以将本发明的波长可变干涉滤波器用作生物认证装置,例如,可以适用于使用近红外区域或可见光区域的光的血管、指纹、视网膜和虹膜等的认证装置。
并且,能够将光模块和光分析装置用作浓度检测装置。在该情况下,利用波长可变干涉滤波器,对从物质射出的红外能量(红外光)进行分光后分析,并测量采样中的被检体浓度。
如上所述,本发明的波长可变干涉滤波器、光模块以及电子设备还可以适用于从入射光中分光规定的光的任意装置。并且,如上所述,本发明的波长可变干涉滤波器由于可以通过一台设备对多个波长进行分光,所以可以高精度地实施多个波长的光谱的测量、对多个成分进行检测。因此,与通过多台设备取出想要的波长的现有的装置相比,可以促进光模块、电子设备的小型化,且可例如优选作为便携用或车载用的光学设备。
此外,本发明实施时的具体的结构在能够达到本发明的目的的范围内能够适当地变更为其它结构等。
符号说明
51  第一基板          52  第二基板
53  第三基板          522  可动部
522A  可动面          523  保持部
54  静电致动器        55  固定反射膜
56  可动反射膜        541  第一位移用电极
544  第二位移用电极   571、572  接合层
581  第一内部空间     582  第二内部空间
591  第一间隙         592  第二间隙
518  密封材料         526  贯通孔
583  第一贯通部       584  第二贯通部
517  第一密封槽       534  第二密封槽

Claims (13)

1.一种波长可变干涉滤波器,其特征在于,具备:
第一基板,具有第一反射膜;
第二基板,具有可动部,所述可动部设置有与所述第一反射膜相对的第二反射膜,所述第二基板接合于所述第一基板;
第三基板,与所述第二基板的设置有所述第一基板侧的相反侧相对,所述第三基板接合于所述第二基板;
第一内部空间,设置在所述第一基板和所述第二基板之间;
第一间隙,连通所述第一内部空间和外部;
第二内部空间,设置在所述第二基板和所述第三基板之间;以及
第二间隙,连通所述第二内部空间和外部,
其中,在所述第一间隙设置有密封所述第一内部空间的密封材料,
在所述第二间隙设置有密封所述第二内部空间的所述密封材料。
2.根据权利要求1所述的波长可变干涉滤波器,其特征在于,
所述第一内部空间及所述第二内部空间相对于外部处于减压状态。
3.根据权利要求1或2所述的波长可变干涉滤波器,其特征在于,
连通所述第一内部空间和所述第二内部空间的贯通孔被设置于所述第二基板。
4.根据权利要求1所述的波长可变干涉滤波器,其特征在于,
所述第一基板和所述第二基板具备相互相对的位移用电极和与所述位移用电极导通的引出电极,
所述波长可变干涉滤波器还具备:第一贯通部,当从基板厚度方向俯视观察时,在所述第二基板的与所述引出电极重叠的区域除去所述第二基板的一部分而形成;
第二贯通部,在所述俯视观察时,在所述第三基板的与所述引出电极重叠的区域除去所述第三基板的一部分而形成;
第一密封槽,在所述第一间隙的外周部与所述第一贯通部及所述第二贯通部连通;以及
第二密封槽,在所述第二间隙的外周部与所述第一贯通部及所述第二贯通部连通,
所述第一密封槽被所述密封材料密闭,所述第二密封槽被所述密封材料密封。
5.根据权利要求1所述的波长可变干涉滤波器,其特征在于,
所述密封材料是合成树脂。
6.根据权利要求5所述的波长可变干涉滤波器,其特征在于,
所述合成树脂是对二甲苯类聚合物。
7.根据权利要求1所述的波长可变干涉滤波器,其特征在于,
所述密封材料是无机薄膜。
8.一种光模块,其特征在于,具有:
根据权利要求1至7中任一项所述的波长可变干涉滤波器;以及
检测部,检测光,
其中,通过所述一对反射膜构成光干涉区域,所述检测部检测通过所述光干涉区域取出的光。
9.一种电子设备,其特征在于,包括:
根据权利要求1至7中任一项所述的波长可变干涉滤波器;以及
检测部,检测光,
其中,通过所述一对反射膜构成光干涉区域,所述检测部检测通过所述光干涉区域取出的光。
10.一种波长可变干涉滤波器,其特征在于,具备:
第一基板;
第二基板,与所述第一基板相对配置,所述第二基板包括可动部及保持部,所述保持部保持所述可动部能向所述第一基板的厚度方向位移;
第三基板,在所述第二基板的与配置有所述第一基板的面相反的面上,所述第三基板与所述第二基板相对配置;
第一反射膜,配置在所述可动部的与所述第一基板相对的面上;
第二反射膜,设置在所述第一基板上,所述第二反射膜隔着间隔与所述第一反射膜相对配置;以及
致动器,使所述间隔位移,
其中,所述第一基板和所述第二基板、所述第二基板和所述第三基板通过接合层被接合,
在所述第一基板和所述第二基板之间形成有第一凹部,
在所述第二基板和所述第三基板之间形成有第二凹部,
在连通所述第一凹部和外部的第一间隙、连通第二凹部和外部的第二间隙配置有密封材料。
11.一种波长可变干涉滤波器的制造方法,其特征在于,包括:
与具有第一凹部的第一基板相对地配置第二基板,在所述第一基板和所述第二基板之间,形成由所述第一凹部形成的所述第一内部空间、以及连通所述第一内部空间和外部的第一间隙的工序;
在所述第二基板的与配置了所述第一基板的面相反的面上,与所述第二基板相对地配置具有第二凹部的第三基板,在所述第二基板和所述第三基板之间,形成由所述第二凹部形成的第二内部空间、以及连通所述第二内部空间和外部的第二间隙的工序;
通过接合层接合所述第一基板和所述第二基板、及所述第二基板和所述第三基板,从而获得接合体的工序;以及
通过密封材料密封所述第一间隙及所述第二间隙的工序。
12.根据权利要求11所述的波长可变干涉滤波器的制造方法,其特征在于,
所述波长可变干涉滤波器的制造方法还包括:使所述第一内部空间和所述第二内部空间处于减压状态的工序。
13.根据权利要求11所述的波长可变干涉滤波器的制造方法,其特征在于,
所述接合体将多个波长可变干涉滤波器配置为阵列状,
所述波长可变干涉滤波器的制造方法还包括:在所述第二基板形成与所述第一间隙连通的第一贯通部的工序;
在所述第三基板形成与所述第二间隙连通的第二贯通部的工序;
在所述第一基板形成与所述第一间隙和所述第一贯通部连通的第一密封槽的工序;
在所述第三基板形成与所述第二间隙和所述第二贯通部连通的第二密封槽的工序;以及
将所述接合体切断成单片的工序。
CN201310384238.4A 2012-08-30 2013-08-29 波长可变干涉滤波器及其制造方法、光模块及电子设备 Active CN103676135B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012189626A JP6244616B2 (ja) 2012-08-30 2012-08-30 波長可変干渉フィルター、光学モジュール、電子機器、および波長可変干渉フィルターの製造方法
JP2012-189626 2012-08-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103676135A true CN103676135A (zh) 2014-03-26
CN103676135B CN103676135B (zh) 2017-09-19

Family

ID=50187168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310384238.4A Active CN103676135B (zh) 2012-08-30 2013-08-29 波长可变干涉滤波器及其制造方法、光模块及电子设备

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9372293B2 (zh)
JP (1) JP6244616B2 (zh)
CN (1) CN103676135B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111606297A (zh) * 2020-04-28 2020-09-01 诺思(天津)微系统有限责任公司 器件结构及其制造方法、滤波器、电子设备
CN113375797A (zh) * 2017-07-06 2021-09-10 浜松光子学株式会社 反射镜组件和光模块

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5881577B2 (ja) * 2012-10-05 2016-03-09 オリンパス株式会社 撮像装置、該撮像装置を具備する内視鏡
JP2014182170A (ja) 2013-03-18 2014-09-29 Seiko Epson Corp 封止構造、干渉フィルター、光学モジュール、及び電子機器
JP6403369B2 (ja) 2013-09-18 2018-10-10 ローム株式会社 光検出装置およびセンサパッケージ
CH713151B1 (fr) * 2016-11-23 2020-09-30 Swatch Group Res & Dev Ltd Lame flexible pour l'horlogerie, et procédé de fabrication.
WO2018139253A1 (en) * 2017-01-26 2018-08-02 Sony Semiconductor Solutions Corporation Laminated lens structure and method of manufacturing the same, and electronic apparatus
JP6987518B2 (ja) 2017-01-26 2022-01-05 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 積層レンズ構造体およびその製造方法、並びに電子機器
JP7001084B2 (ja) 2018-11-28 2022-01-19 Jfeスチール株式会社 異常監視機能付き放射線式厚さ計および放射線式厚さ計の異常監視方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060183644A1 (en) * 2005-01-28 2006-08-17 Ryosuke Nakamura Optical tunable filter and method of manufacturing the same
US20060282343A1 (en) * 2005-05-05 2006-12-14 Honeywell International Inc. Paper manufacturing system and method
US20070171530A1 (en) * 2006-01-19 2007-07-26 Seiko Epson Corporation Optical device

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2186708B (en) * 1985-11-26 1990-07-11 Sharp Kk A variable interferometric device and a process for the production of the same
JPS62257032A (ja) 1986-04-30 1987-11-09 Sharp Corp 可変干渉装置
JP2001277198A (ja) 2000-03-29 2001-10-09 Seiko Epson Corp 画像表示デバイス、微細構造体の製造方法および微細構造体
JP2002116390A (ja) 2000-10-06 2002-04-19 Seiko Epson Corp 光スイッチングデバイスの製造方法および光スイッチングデバイス
WO2003012531A1 (en) 2001-08-02 2003-02-13 Aegis Semiconductor Tunable optical instruments
US6985281B2 (en) 2001-11-28 2006-01-10 Aegis Semiconductor, Inc. Package for optical components
JP2005055790A (ja) 2003-08-07 2005-03-03 Seiko Epson Corp 波長可変光フィルタ及びその製造方法
JP2005062386A (ja) 2003-08-11 2005-03-10 Seiko Epson Corp 波長可変光フィルタ及びその製造方法
JP3786106B2 (ja) 2003-08-11 2006-06-14 セイコーエプソン株式会社 波長可変光フィルタ及びその製造方法
JP2005309099A (ja) 2004-04-21 2005-11-04 Seiko Epson Corp 波長可変フィルタ及びその製造方法
JP2005309174A (ja) 2004-04-23 2005-11-04 Seiko Epson Corp 波長可変フィルタ及びその製造方法
JP2006071601A (ja) 2004-09-06 2006-03-16 Denso Corp 赤外線センサ、赤外線式ガス検出器、及び赤外線光源
JP2006090983A (ja) 2004-09-27 2006-04-06 Univ Of Tokyo 面状素子モジュールおよびその製造方法並びに面状素子装置
US7573547B2 (en) * 2004-09-27 2009-08-11 Idc, Llc System and method for protecting micro-structure of display array using spacers in gap within display device
US20060076631A1 (en) * 2004-09-27 2006-04-13 Lauren Palmateer Method and system for providing MEMS device package with secondary seal
JP4534794B2 (ja) 2005-02-24 2010-09-01 セイコーエプソン株式会社 電子部品
JP2006245098A (ja) 2005-03-01 2006-09-14 Seiko Epson Corp 電子部品及びその製造方法、並びに電子機器
JP4802681B2 (ja) 2005-11-25 2011-10-26 セイコーエプソン株式会社 電子部品及びその製造方法、並びに電子機器
CN100538432C (zh) * 2006-01-19 2009-09-09 精工爱普生株式会社 波长可变滤波器、波长可变滤波器模块及光谱分析器
FR2911403B1 (fr) 2007-01-16 2010-01-15 Commissariat Energie Atomique Realisation de cavites remplies par un materiau fluidique dans un compose microtechnologique optique
US7733552B2 (en) 2007-03-21 2010-06-08 Qualcomm Mems Technologies, Inc MEMS cavity-coating layers and methods
US20090323170A1 (en) * 2008-06-30 2009-12-31 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Groove on cover plate or substrate
JP2011053510A (ja) * 2009-09-03 2011-03-17 Seiko Epson Corp 波長可変干渉フィルター、測色センサー、測色モジュール、および波長可変干渉フィルターの制御方法
JP5381884B2 (ja) * 2010-04-16 2014-01-08 セイコーエプソン株式会社 波長可変干渉フィルターの製造方法
JP5845588B2 (ja) 2011-02-09 2016-01-20 セイコーエプソン株式会社 波長可変干渉フィルター、光モジュール、光分析装置および波長可変干渉フィルターの製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060183644A1 (en) * 2005-01-28 2006-08-17 Ryosuke Nakamura Optical tunable filter and method of manufacturing the same
US20060282343A1 (en) * 2005-05-05 2006-12-14 Honeywell International Inc. Paper manufacturing system and method
US20070171530A1 (en) * 2006-01-19 2007-07-26 Seiko Epson Corporation Optical device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113375797A (zh) * 2017-07-06 2021-09-10 浜松光子学株式会社 反射镜组件和光模块
CN114755817A (zh) * 2017-07-06 2022-07-15 浜松光子学株式会社 光学器件
CN111606297A (zh) * 2020-04-28 2020-09-01 诺思(天津)微系统有限责任公司 器件结构及其制造方法、滤波器、电子设备
CN111606297B (zh) * 2020-04-28 2021-04-16 诺思(天津)微系统有限责任公司 器件结构及其制造方法、滤波器、电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
JP6244616B2 (ja) 2017-12-13
US20140063501A1 (en) 2014-03-06
US9372293B2 (en) 2016-06-21
CN103676135B (zh) 2017-09-19
JP2014048366A (ja) 2014-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103676135A (zh) 波长可变干涉滤波器及其制造方法、光模块及电子设备
CN104062699A (zh) 密封结构、干涉滤波器、光学模块以及电子设备
CN104007498A (zh) 测定装置
CN104656176B (zh) 光学滤波器装置、光学模块以及电子设备
CN103576311A (zh) 波长可变干涉滤波器、滤光器设备、光模块及电子设备
CN102798972B (zh) 滤光器、滤光器模块以及光分析装置
CN103245998A (zh) 滤光器器件及滤光器器件的制造方法
CN103424865A (zh) 光模块、电子设备、食物分析装置以及分光照相机
CN103676136B (zh) 分光装置、波长可变干涉滤波器、光学模块及电子设备
CN102645742A (zh) 光模块及电子设备
CN103116208A (zh) 滤光器装置、光模块及电子设备
CN104049358A (zh) 干涉滤波器及其制造方法、光学模块、及接合基板
CN104007497A (zh) 波长可变干涉滤波器、滤光器设备、光模块及电子设备
CN104049293A (zh) 光学滤波器装置、光学模块以及电子设备
CN103376544B (zh) 波长可变干涉滤波器、光滤波器装置、光模块及电子设备
CN103913836A (zh) 波长可变干涉滤波器及制造方法、光学模块以及电子设备
CN105334561A (zh) 波长可变干涉滤波器、光模块以及电子设备
CN104516040A (zh) 干涉滤波器、光学滤波器装置、光模块以及电子设备
CN103969726A (zh) 光学滤波器器件、光学模块以及电子设备
CN103675977A (zh) 光学模块、电子设备以及驱动方法
CN104345365A (zh) 光学滤波器装置、光学模块、电子设备及 mems设备
CN102540312A (zh) 波长可变干涉滤波器、光学组件以及电子设备
CN103217732A (zh) 干涉滤波器、光学模块以及电子设备
CN104076504A (zh) 光学滤波器装置、光模块及电子设备
CN103424864A (zh) 波长可变干涉滤波器、光学滤波器装置、光学模块及设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant