JP2010008644A - 光フィルタとその製造方法及び光学フィルタ装置モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】製造時において特に基板間の接合の際にミラー間や電極間が接合してしまうのが防止され、さらに動作時においてもミラー間や電極間が接合してしまうのが防止された光フィルタとその製造方法、光学フィルタ装置モジュールを提供する。
【解決手段】対向面の一部が当接し、残部が離間して配設された第１基板１４及び第２基板１５と、これら基板の対向面側の離間した部位に第１のギャップＧ１を介して配置された一対のミラー２Ａ、２Ｂと、第２のギャップＧ２を介して配置された一対の電極１６Ａ、１６Ｂとを備え、第１基板１４に、電極１６Ａ、１６Ｂ間の静電力によって変位し、第１のギャップＧ１を変化させる可動部１３を有する光フィルタ１である。第１基板１４と第２基板１５との間に、一対のミラー２Ａ、２Ｂが当接するのに干渉し、あるいは一対の電極１６Ａ、１６Ｂが当接するのに干渉する突起２０（２５）が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、エタロン素子からなる光フィルタとその製造方法、及び光学フィルタ装置モジュールに関する。

入射した光のうち、目標波長の光を選択して射出する光フィルタとして、エタロン素子が知られている。このようなエタロン素子としては、ギャップを介して対向する一対のミラーを有し、このギャップを例えば一対の電極間の静電力で調整することにより、透過し射出する光の波長を選択して目標波長とする、エアギャップ型で静電駆動型のものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

このようなエタロン素子では、例えば第１基板及び第２基板のそれぞれの内面（対向面）にミラーと電極とを形成しておき、これら基板の内面を互いに対向させた状態でその一部を接合させ、製造している。すなわち、基板の一部を当接させた際、ミラー間及び電極間にはそれぞれギャップを設けておき、また、一方の基板には、ミラーの配置箇所が電極間の静電力によって変位し、ミラー間のギャップを変化させるように可動部を形成しておく。
特開２００２−２１４４２９号公報 特開２００３−５７４３８号公報 特開２００５−６２３８４号公報

ところで、前記のエアギャップ型のエタロン素子では、一対のミラー間のギャップ（エアーギャップ）を精度良く維持させ、かつ、所望のギャップ量に制御することが重要である。しかし、ミラー間のギャップがサブミクロンから数ミクロンと非常に狭く、一方、ミラーや電極が配置される基板内面上の領域は、その幅が数ミリと相対的に非常に大きいため、ミラー間のギャップを精度良くしかも所望のギャップ量に形成するのが非常に困難になっている。

このような課題に対し、特許文献１では、犠牲層をエッチングによって除去し、ギャップを形成するようにしている。しかしながら、このようにすると、犠牲層をエッチングした際に一対のミラー間がエッチング液の表面張力で貼り付いてしまい、エッチング後もミラー間が離間せず、したがってミラー間を離間させて所望のギャップにするのが非常に困難になってしまう。

また、特許文献２では、スペーサーによって基板間にギャップを形成し、このギャップによってミラー間を所望のギャップ量にしており、特許文献３では、基板に凹部を加工しておき、この基板を他方の基板に接合することで、凹部に対応するギャップによってミラー間を所望のギャップ量にしている。しかしながら、このようにして基板間にギャップを形成した場合、一対の基板を接合した際に加えられる荷重（圧）により、特に一方の基板に形成した可動部やその周辺が撓んでしまうため、接合させる箇所以外の、離間させるべき箇所も接合してしまう。すると、例えばミラー間や電極間が接合して離間しなくなってしまい、その結果、やはりミラー間や電極間を離間させて所望のギャップにするのが非常に困難になってしまう。

また、このようなエアギャップ型で静電駆動型のエタロン素子からなる光フィルタでは、所定のギャップを有しているはずのミラー間や電極間が、動作時において密着して離間しなくなってしまい、フィルタとしての機能が損なわれるおそれもある。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、製造時において特に基板間の接合の際にミラー間や電極間が接合してしまうのが防止され、さらに動作時においてもミラー間や電極間が接合してしまうのが防止された光フィルタと、この光フィルタの製造方法、及びこの光フィルタを用いた光学フィルタ装置モジュールを提供することにある。

前記目的を達成するため本発明の光フィルタは、互いに対向した状態で対向した面の一部が当接し、残部が離間して配設された第１基板及び第２基板と、これら基板の対向面側の離間した部位に第１のギャップを介して対向して配置された一対のミラーと、前記基板の対向面側の離間した部位に第２のギャップを介して対向して配置された一対の電極と、を備え、前記第１基板に、前記電極間の静電力によって変位し、前記第１のギャップを変化させる可動部を有する光フィルタであって、
前記第１基板と第２基板との間に、前記一対のミラーが互いに当接するのに干渉し、あるいは前記一対の電極が互いに当接するのに干渉する突起が設けられたことを特徴としている。

この光フィルタによれば、第１基板と第２基板との間に、一対のミラーが互いに当接するのに干渉し、あるいは一対の電極が互いに当接するのに干渉する突起を設けたので、該突起がスペーサーとして機能することにより、動作時においてはもちろん、製造時において基板間を接合する際にも、ミラー間や電極間が接合してしまうのを防止することができる。

また、前記光フィルタにおいては、前記一対のミラーが互いに当接するのに干渉する第１の突起と、前記一対の電極が互いに当接するのに干渉する第２の突起とが設けられているのが好ましい。
このようにすれば、動作時や製造時においてミラー間が接合してしまう不都合と、電極間が接合してしまう不都合の両方を確実に防止することができる。

また、前記光フィルタにおいては、前記一対のミラーが平面視した状態で円形に形成され、前記一対の電極が平面視した状態で前記一対のミラーを囲んだ円環状に形成されており、前記突起は、前記ミラーの円形の周方向に沿って複数配設され、又は、前記電極の円環状の周方向に沿って複数配設されているのが好ましい。
このようにすれば、ミラーや電極の周方向において、これらミラーや電極に対して偏ることなく均等に突起が配設されることになり、したがって動作時や製造時においてミラー間や電極間が接合してしまうのをより良好に防止することができる。

また、前記光フィルタにおいては、前記一対のミラーが平面視した状態で円形に形成され、前記一対の電極が平面視した状態で前記一対のミラーを囲んだ円環状に形成されており、前記突起は、前記ミラーの円形の半径方向に沿って複数配設され、又は、前記電極の円環における外周円の半径方向に沿って複数配設されているのが好ましい。
このようにすれば、ミラーや電極の半径方向において、これらミラーや電極に対して偏ることなく均等に突起が配設されることになり、したがって動作時や製造時においてミラー間や電極間が接合してしまうのをより良好に防止することができる。

なお、この光フィルタにおいては、前記ミラーの円形の半径方向に沿って複数配設されてなる突起の列が、放射状に複数設けられ、又は、前記電極の円環における外周円の半径方向に沿って複数配設されてなる突起の列が、放射状に複数設けられているのが好ましい。
このようにすれば、ミラーや電極の半径方向、周方向の両方において、これらミラーや電極に対して偏ることなく均等に突起が配設されることになり、したがって動作時や製造時においてミラー間や電極間が接合してしまうのをより良好に防止することができる。

また、前記光フィルタにおいては、前記第１基板及び第２基板がいずれも透明材料からなるのが好ましい。
このようにすれば、入射光として可視光を用いることができる。

また、前記光フィルタにおいては、前記第１基板及び第２基板がいずれもシリコンからなるのが好ましい。
このようにすれば、入射光として近赤外光を用いることができる。

また、前記光フィルタにおいては、前記一対の電極が互いに当接するのに干渉する突起が設けられてなり、該突起は、絶縁材料からなっているのが好ましい。
このようにすれば、動作時に突起が一対の電極の両方に通じても、電極間でショートを起こすことがない。

また、前記光フィルタにおいては、前記突起は、前記第１基板あるいは前記第２基板の一部からなっているのが好ましい。
このようにすれば、例えば第１基板あるいは前記第２基板に対し、ミラーや電極を配置するための凹部などを形成する際、同じ工程で突起を形成することができ、したがって製造工程を簡略化することができる。

また、前記光フィルタにおいては、前記一対のミラーが互いに当接するのに干渉する突起が設けられてなり、該突起は、前記電極の形成材料からなっているのが好ましい。
このようにすれば、製造時において電極を形成する際、同じ工程で前記突起を形成することができ、したがって製造工程を簡略化することができる。

また、本発明の光フィルタの製造方法は、第１基板の一方の面にミラーと電極とを設ける工程と、
第２基板の一方の面にミラーと電極とを設ける工程と、
前記第１基板と第２基板とを、それぞれの一方の面が対向するようにして一部を当接させ、残部を離間させるとともに、これら基板の対向する面間の離間した部位に、第１のギャップを介して前記ミラーを対向して配置し、かつ、第２のギャップを介して前記電極を対向して配置する工程と、
前記第１基板に、前記電極間の静電力によって変位し、前記第１のギャップを変化させる可動部を形成する工程と、を備え、
前記第１基板と第２基板との間に、前記一対のミラーが互いに当接するのに干渉し、あるいは前記一対の電極が互いに当接するのに干渉する突起を設ける工程を有することを特徴としている。

この光フィルタの製造方法によれば、第１基板と第２基板との間に、一対のミラーが互いに当接するのに干渉し、あるいは一対の電極が互いに当接するのに干渉する突起を設ける工程を有しているので、基板間を接合する際に、ミラー間や電極間が接合してしまうのを防止することができる。また、得られる光フィルタは、前記突起によってミラー間や電極間が動作時に接合してしまうのが防止されたものとなる。

また、前記光フィルタの製造方法においては、前記基板に前記ミラーと前記電極とを設け、さらに前記第２のギャップを介して前記電極を対向して配置する際に、前記一対のミラーが互いに当接するのに干渉する前記突起を、前記電極の形成材料で形成するのが好ましい。
このようにすれば、電極を形成配置する際に、同じ工程で突起を形成することができ、したがって製造工程を簡略化することができる。

また、前記光フィルタの製造方法においては、前記突起を、前記第１基板あるいは前記第２基板の一部で形成するのが好ましい。
このようにすれば、第１基板あるいは前記第２基板に対してミラーや電極を配置するための凹部などを形成する際に、同じ工程で突起を形成することができ、したがって製造工程を簡略化することができる。

本発明の光学フィルタ装置モジュールは、前記の光フィルタを備えたことを特徴としている。
この光学フィルタ装置モジュールによれば、動作時や製造時においてミラー間や電極間が接合してしまうのが防止された光フィルタを備えているので、モジュール自体として、ミラー間や電極間の接合に起因する不都合が回避された良好なものとなる。

以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。
なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明することがある。その場合に、水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。

図１、図２は、本発明の光フィルタの第１実施形態を示す図であり、図１は光フィルタの平面図、図２は側断面図である。これらの図において符号１は光フィルタであり、この光フィルタ１はエアギャップ型で静電駆動型のエタロン素子からなっている。この光フィルタ１は、異なる波長を有する複数の入射光のうち、所定波長の光（干渉光）を干渉作用によって波長選択的に透過し射出するものである。すなわち、図２に示すように一方のミラー２Ａと他方のミラー２Ｂとの間の第１のギャップＧ１に光が入射すると、干渉作用により、第１のギャップＧ１の大きさに対応した波長の光のみを選択的に透過し、射出するものである。したがって、光フィルタ１から射出される光の波長は、第１のギャップＧ１の大きさに対応して変化することになる。

この光フィルタ１は、一方のミラー２Ａを保持する第１基板１４と、他方のミラー２Ｂを保持する第２基板１５とを有してなるものである。第１基板１４は、第２基板１５に対向する対向面（内面）１４Ａの中央部に円形状のミラー２Ａを配設し、このミラー２Ａの周囲に円環状の電極１６Ａを配設したものである。第２基板１５は、第１基板１４と対向する対向面（内面）１５Ａの中央部に第１凹部１１を形成し、この第１凹部１１の周囲に該第１凹部１１より浅い深さの第２凹部１２を形成したもので、第１凹部１１内に円形状のミラー２Ｂを配設し、第１凹部１１の外側で第２凹部１２内に円環状の電極１６Ｂを配設したものである。

第１基板１４、第２基板１５は、共に光透過性で絶縁性の材料からなる矩形状（正方形状）のもので、特にガラス等の透明材料からなっているのが好ましい。具体的には、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ナトリウムガラス、無アルカリガラス等が好適に用いられる。このように第１基板１４、第２基板１５を共に透明材料とすることにより、入射光として可視光を用いることができる。なお、第１基板１４、第２基板１５については、例えばこれらを共にシリコンで形成してもよく、その場合には、入射光として近赤外光を用いることができる。

また、第１基板１４には、前記対向面１４Ａと反対側の面（外面）に、図１に示すように平面視円環状の溝部１４Ｂが形成されている。これによって第１基板１４では、図２に示すように該溝部１４Ｂが形成された箇所１４Ｄが、形成されていない箇所１４Ｃに比べて厚さが薄くなっている。このような構成のもとに厚さが薄い箇所１４Ｄは、弾性（可撓性）を有して変形可能（変位可能）になっており、これによってこの箇所１４Ｄとこれに囲まれた箇所１４Ｃ１は、第１のギャップＧ１を変化させる可動部１３となっている。

すなわち、前記の箇所１４Ｄに囲まれた箇所１４Ｃ１に対応する対向面１４Ａの領域内には、ミラー２Ａが配置されている。したがって、可動部１３が変形（変位）することにより、Ｚ軸方向に関する第１基板１４の対向面１４Ａと第２基板１５の対向面１５Ａとの距離が変化し、対向面１４Ａ上に配設されたミラー２Ａと対向面１５Ａ上に配設されたミラー２Ｂとが、第１のギャップＧ１の大きさを変化させるようになっているのである。

ミラー２Ａ、２Ｂは、本実施形態では高屈折率層と低屈折率層とが交互に複数積層されてなる、誘電体多層膜からなっている。ただし、本発明のミラーは誘電体多層膜に限定されることなく、他に例えば、炭素を含有する銀の合金膜などを用いることもできる。なお、以下の説明では、変形可能な第１基板１４に保持されている一方のミラー２Ａを可動ミラー２Ａと記し、第２基板１５に保持されている他方のミラー２Ｂを固定ミラー２Ｂと記すことがある。

本実施形態の光フィルタ１を可視光領域、赤外光領域で用いる場合、誘電体多層膜における高屈折率層を形成する材料としては、例えばＴｉ_２Ｏ、Ｔａ_２Ｏ_５、酸化ニオブ等が用いられる。また、光フィルタ１を紫外光領域で用いる場合、高屈折率層を形成する材料としては、例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、ＺｒＯ_２、ＴｈＯ_２等が用いられる。一方、誘電体多層膜における低屈折率層を形成する材料としては、例えばＭｇＦ_２、ＳｉＯ_２等が用いられる。高屈折率層及び低屈折率層の層数、厚さについては、必要とする光学特性に基づいて適宜に設定される。一般に、誘電体多層膜によって反射膜（ミラー）を形成する場合、その光学特性を得るために必要な層数は１２層以上であり、誘電体多層膜によって反射防止膜を形成する場合、その光学特性に必要な層数は４層程度である。

一対の電極１６Ａ、１６Ｂは、互いに対向し、第２のギャップＧ２を介して配置されたもので、入力される駆動電圧に応じてこれら電極１６Ａ、１６Ｂ間に静電力を発生し、ミラー２を相対移動させるものである。このような構成によって電極１６Ａ、１６Ｂは、前記可動部１３を上下（変位）させてミラー２Ａ、２Ｂ間の第１のギャップＧ１を変化させ、これを調整するものとなっている。ここで、一方の電極１６Ａは、第１基板１４の前記溝部１４Ｂに対応する箇所とその外側に配置されている。したがって、可動部１３の上下動をより容易になさせるようになっている。なお、本実施形態では基板１４の対向面１４Ａと基板１５の対向面１５Ａとはほぼ平行になっており、したがって電極１６Ａ、１６Ｂもほぼ平行に配置されている。

これら電極１６Ａ、１６Ｂを形成する材料としては、導電性であれば特に限定されず、例えば、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｔｉなどの金属、カーボン、チタン等を分散した樹脂、多結晶シリコン（ポリシリコン）、アモルファスシリコン等のシリコン、窒化シリコン、ＩＴＯのような透明導電材料、Ａｕ等が用いられる。

これら電極１６Ａ、１６Ｂには、図１に示すように配線１７Ａ（１７Ｂ）が接続されており、これら配線１７Ａ（１７Ｂ）を介して電極１６Ａ、１６Ｂは、別に用意された電源（図示せず）に接続されるようになっている。なお、これら配線１７Ａ、１７Ｂは、第１基板１４に形成された配線溝１８Ａ、あるいは第２基板１５に形成された配線溝１８Ｂ内に形成され、したがって第１基板１４と第２基板１５との接合に干渉しないようになっている。

電源は、駆動信号として、電極１６Ａ、１６Ｂに電圧を印加し、これによって前記したように電極１６Ａ、１６Ｂを駆動させ、これらの間に所望の静電力を発生させるものである。なお、この電源には制御装置（図示せず）が接続されており、この制御装置によって電源を制御することにより、電極１６Ａと電極１６Ｂとの間の電位差を調整することができるようになっている。

電極１６Ａ、１６Ｂに電圧が印加されることにより、電極１６Ａと電極１６Ｂとの間には、電圧（電位差）に応じた静電力が発生する。制御装置は、電源を制御することで電極１６Ａ、１６Ｂに電圧を印加し、電極１６Ａと電極１６Ｂとの間に所定の静電力を発生させる。このようにして所定の静電力が発生すると、第１基板１４が変形し、可動部１３が所定量変位する。したがって、このように可動部１３が予め設定された所定の量変位することにより、第１のギャップＧ１の大きさが設定された通りに調整される。

また、本実施形態では、前記一対のミラー２Ａ、２Ｂの間に第１の突起２０が複数設けられ、前記一対の電極１６Ａ、１６Ｂの間に第２の突起２５が複数設けられている。第１の突起２０は、第２基板１５側のミラー２Ｂ上に設けられた円柱状のもので、一対のミラー２Ａ、２Ｂが互いに当接するのに干渉し、これによってこれら一対のミラー２Ａ、２Ｂが互いに当接するのを防止するものである。ただし、第１の突起２０は、後述するように可動部１３が上下することにより、第１のギャップＧ１が設定された範囲内で最も狭められた際に、その先端がミラー２Ａに当接することなく、したがって可動部１３の下降に干渉しない高さになっている。具体的には、第１のギャップＧ１が１〜２μｍ程度であるのに対し、０．５μｍ程度となっている。

また、第１の突起２０は、本実施形態では図１に示すように円形のミラー２Ｂの外周部に、その周方向に沿って等間隔で４つ形成されている。このような構成によって第１の突起２０は、ミラー２Ａ、２Ｂ間において一方に偏ることなく配設されることになり、したがって動作時や製造時においてミラー２Ａ、２Ｂ間が接合してしまうのを、より良好に防止するものとなっている。
なお、第１の突起２０の形成材料については、特に限定されることなく、種々のものが使用可能である。

第２の突起２５は、第２基板１５側の電極１６Ｂ上に設けられた円柱状のもので、一対の電極１６Ａ、１６Ｂが互いに当接するのに干渉し、これによってこれら一対の電極１６Ａ、１６Ｂが互いに当接するのを防止するものである。ただし、第２の突起２５も、後述するように電極１６Ａ、１６Ｂがその静電力によって互いに引きつけられ、第２のギャップＧ２が設定された範囲内で最も狭められた際に、その先端が電極１６Ａに当接することなく、したがって可動部１３の下降に干渉しない高さ、例えば０．５μｍ程度になっている。

また、第２の突起２５は、本実施形態では円環状の電極１６Ｂの内周部に、その周方向に沿って等間隔で４つ形成されている。このような構成によって第２の突起２５も、電極１６Ａ、１６Ｂ間において一方に偏ることなく配設されることになり、したがって動作時や製造時において電極１６Ａ、１６Ｂ間が接合してしまうのを、より良好に防止するものとなっている。
なお、第２の突起２５の形成材料については、絶縁材料であれば、特に限定されることなく種々のものが使用可能である。

このような構成の光フィルタ１にあっては、例えば第１基板１４側より一方のミラー２Ａに入射させた光から、第１のギャップＧ１の大きさに対応した波長の光を選択的に取り出し、第２基板１５の射出面１５Ｂより射出させることができる。すなわち、電極１６Ａ、１６Ｂ間に所望の電圧を印加し、これら電極１６Ａ、１６Ｂ間に所望の静電力を発生させ、可動部１３を動作させることで第１のギャップＧ１を予め設定した所定の大きさ（間隔）にする。すると、第１基板１４を通ってこの第１のギャップＧ１に入射した光は、可動ミラー２Ａと固定ミラー２Ｂとの間で複数回反射する。そして、可動ミラー２Ａと固定ミラー２Ｂとの間での干渉効果により、第１のギャップＧ１の大きさに対応した特定の波長の光が強められ、選択的に透過し、射出面１５Ｂより射出する。

図３（ａ）、（ｂ）は、光フィルタ１の作用を説明するためのもので、図３（ａ）は可視光（ＢＧＲ）から赤色光（Ｒ）を選択的に取り出す場合を示し、図３（ｂ）は可視光（ＢＧＲ）から緑色光（Ｇ）を選択的に取り出す場合を示している。すなわち、この例では、図３（ａ）に示すように電極１６Ａ、１６Ｂ間に電圧を印加せず、したがって第１のギャップＧ１を予め設定された大きさにすることにより、赤色光（Ｒ）の波長域の光を選択的に射出させることができる。また、図３（ｂ）に示すように電極１６Ａ、１６Ｂ間に所定の電圧を印加し、可動部１３を変位させて第１のギャップＧ１を予め設定された大きさに狭めることにより、緑色光（Ｇ）の波長域の光を選択的に射出させることができる。よって、この光フィルタ１は、入射した光に対して分光機能を有するものとなる。

このように波長を選択して射出する際、不測の外力が可動部１３等に加わっても、第１の突起２０や第２の突起２５が設けられていることにより、ミラー２Ａ、２Ｂ間や電極１６Ａ、１６Ｂ間が接合してしまうのが防止されている。また、初期電圧など、設定値より大きな電圧が電極１６Ａ、１６Ｂ間に瞬間的に印加され、設定以上に可動部１３が動作（下降）しても、第１の突起２０や第２の突起２５が設けられていることにより、やはりミラー２Ａ、２Ｂ間や電極１６Ａ、１６Ｂ間が接合してしまうのが防止されている。

また、このような光フィルタ１を製造するには、図４（ａ）に示すように第１基板１４と第２基板１５とを用意する。これら各基板１４、１５については、予め所定の加工を施しておく。第１基板１４には、溝部１４Ｂを形成して可動部１３を形成するとともに、配線溝１８Ａを形成しておく。第２基板１５には、第１凹部１１と第２凹部１２とを形成するとともに、配線溝１８Ｂを形成しておく。そして、これら各基板にそれぞれミラー２Ａ（２Ｂ）と電極１６Ａ（１６Ｂ）とを設けておく。すなわち、第１基板１４には、溝部１４Ｂを形成した面と反対側の面（対向面１４Ａ）の、前記溝部１４Ｂに囲まれた箇所１４Ｃ１に対応する領域に、円形のミラー２Ａを形成する。また、前記溝部１４Ｂに対応する領域とその外側に、円環状の電極１６Ａを形成し、さらにこの電極１６Ａに接続する配線１７Ａを配線溝１８Ａ内に形成する。

また、第２基板１５には、前記第１凹部１１内に円形のミラー２Ｂを形成し、この第１凹部１１の外側の第２凹部１２内に、円環状の電極１６Ｂを形成する。そして、この電極１６Ｂに接続する配線１７Ｂを、配線溝１８Ｂ内に形成する。
また、このようにして第２基板１５にミラー２Ｂ、電極１６Ｂ、配線１７Ｂを形成したら、ミラー２Ｂ上に第１の突起２０を形成し、さらに電極１６Ｂ上に第２の突起２５を形成する。これら第１の突起２０、第２の突起２５については同じ材料で形成してもよく、異なる材料で形成してもよい。

ただし、電極１６Ａ、１６Ｂ間に形成する第２の突起２５については、絶縁材料で形成するものとする。具体的には、ＳｉＯ_２などの無機絶縁材料を成膜しエッチングでパターニングすることなどにより、これら第１の突起２０、第２の突起２５を形成することができる。なお、第１の突起２０については、金属を成膜しこれをパターニングすることにより、形成することもできる。

また、これら第１の突起２０や第２の突起２５については、ミラー２Ｂや電極１６Ｂの上に形成するのに代えて、第２基板１５に直接形成してもよい。すなわち、このように第１の突起２０や第２の突起２５を形成した第２基板１５上に、ミラー２Ｂや電極１６Ｂを形成してもよい。その場合に、当然ながら第１の突起２０や第２の突起２５を、ミラー２Ｂや電極１６Ｂの表面上に突出させる。

このようにしてミラー２Ａ（２Ｂ）や電極１６Ａ（１６Ｂ）を設けた基板１４、１５を用意したら、これら基板１４、１５を、図４（ｂ）に示すように互いに接合させる。すなわち、それぞれの一方の面（対向面１４Ａ、１５Ａ）が対向するようにして、第２基板１５の第２凹部１２の外側を第１基板１４に当接させ、第２凹部１２の内部を第１基板１４から離間させる。このようにして第１基板１４と第２基板１５とを接合することにより、これら基板１４、１５の対向する面間の離間した部位、つまり第１凹部１１に対応する部位に、第１のギャップＧ１を介して前記ミラー２Ａ、２Ｂを対向配置し、第２凹部１２に対応する部位に、第２のギャップＧ２を介して前記電極１６Ａ、１６Ｂを対向配置する。

その後、これら基板１４、１５間を所定の荷重で加圧し、基板１４、１５間の接合箇所を例えば融着や接着等によって固定することにより、光フィルタ１を得る。その際、特に第１基板１４の可動部１３やその周辺に荷重が加わると、図４（ｃ）に示すように該箇所が撓んでしまうことにより、第２凹部１２内、さらには第１凹部１１内に形成された第２のギャップＧ２や第１のギャップＧ１が狭められる。

このとき、従来では第１の突起２０や第２の突起２５が無いので、ミラー２Ａとミラー２Ｂとが接合したり、電極１６Ａと電極１６Ｂとが接合してしまうことにより、その後これらが接合したまま離間しなくなるといったおそれがあった。
これに対して本実施形態では、ミラー２Ａ、２Ｂ間に第１の突起２０を設け、電極１６Ａ、１６Ｂ間に第２の突起２５を設けたので、可動部１３やその周辺が撓んで第２のギャップＧ２や第１のギャップＧ１が狭められても、第１の突起２０が干渉してスペーサーとして機能することにより、ミラー２Ａ、２Ｂが互いに当接してしまうのを防止することができ、また、第２の突起２５が干渉してスペーサーとして機能することにより、電極１５Ａ、１６Ｂが互いに当接してしまうのを防止することができる。

したがって、本実施形態の光フィルタ１によれば、前述したように動作時において不測の外力が可動部１３等に加わっても、第１の突起２０や第２の突起２５を設けたことにより、ミラー２Ａ、２Ｂ間や電極１６Ａ、１６Ｂ間が接合してしまうのを防止することができる。また、製造時においても、ミラー２Ａ、２Ｂ間や電極１６Ａ、１６Ｂ間が接合してしまうのを防止することができる。よって、ミラー２Ａ、２Ｂ間や電極１６Ａ、１６Ｂ間が接合してしまうことによる不都合を回避し、ミラー２Ａ、２Ｂ間や電極１６Ａ、１６Ｂ間のギャップを設定通りの所望のギャップにすることができる。

なお、前記実施形態では、ミラー２Ａ、２Ｂ間に第１の突起２０を設け、電極１６Ａ、１６Ｂ間に第２の突起２５を設けたが、これら第１の突起２０、第２の突起２５については、両方設けることなく、いずれか一方を設けるようにしてもよい。その場合にも、ミラー２Ａ、２Ｂと電極１６Ａ、１６Ｂとは隣り合って配置されているので、ミラー２Ａ、２Ｂ間と電極１６Ａ、１６Ｂ間とのうちの一方に設けた突起により、他方の部材が互いに当接してしまうことを防止することができる。

また、前記実施形態では、第１の突起２０や第２の突起２５を円柱状に形成したが、これら突起２０、２５については特にその形状について限定されることなく、任意の形状のものを用いることができる。例えば、図５に示すように、その平面視形状が円弧状である柱状のものを用いることもできる。すなわち、例えば第２の突起２５の平面視形状を円弧状に形成する場合、その円弧を、円環状に形成された電極１６Ｂの湾曲形状に沿わせて、円弧状に形成する。このようにすることにより、電極１６Ａ、１６Ｂ間において第２の突起２５が一方に偏ることなく、より均等に配置することが可能になる。

図６は、本発明の光フィルタの第２実施形態の、概略構成を示す側断面図であり、図６において符号３０は光フィルタである。この光フィルタ３０が前記の光フィルタ１と主に異なるところは、第１の突起２０、第２の突起２５の形成材料についてである。
この光フィルタ３０では、第１の突起２０はこれが形成される第１基板１５に形成された電極１６Ｂの形成材料と、同じ材料によって形成されている。すなわち、第１の突起２０は、前記した製造時において基板１５に電極１６Ｂを形成する際、この電極１６Ｂの形成と同じ工程で形成されている。

また、第２の突起２５は、第２基板１５の一部からなっている。すなわち、第２の突起２５は、前記した製造時において第２基板１５に第２凹部１２などを形成する際、この工程と同じ工程で形成されている。
また、本実施形態では、第１基板１４の外面の、前記箇所１４Ｃ１に反射防止膜２８が設けられており、同様に第２基板１５の外面の、前記第１凹部１１に対応する領域に反射防止膜２９が設けられている。これら反射防止膜２８、２９は、例えば誘電体多層膜からなるものである。そして、これら反射防止膜２８、２９は、それぞれ同じ基板に設けられたミラー２Ａ（２Ｂ）の外側を覆って配置されており、これによって光フィルタ３０内に入射させる光や光フィルタ３０から射出する光を、反射させることなく効率良く入射させ、あるいは射出させるようになっている。

このような構成からなる光フィルタ３０にあっては、第１の突起２０を電極１６Ｂの形成材料によって形成し、第２の突起２５を第２基板１５の一部によって形成しているので、電極１６Ｂを形成する際に同じ工程で第１の突起２０を形成することができ、また、第２基板１５に第２凹部１２などを形成する際に同じ工程で第２の突起２５を形成することができる。したがって、製造工程を簡略化して製造コストを低く抑えることができる。
なお、本実施形態においても、前記したように第１の突起２０、第２の突起２５のうちのいずれか一方のみを設けるようにしてもよく、また、これら第１の突起２０、第２の突起２５の形状を、平面視形状が円弧状である柱状に形成してもよい。

図７、図８は、本発明の光フィルタの第３実施形態を示す図であり、図７は光フィルタの平面図、図８は図７のＡ−Ａ線矢視断面図である。これらの図において符号４０は光フィルタである。この光フィルタ４０が前記の光フィルタ１と主に異なるところは、第１基板１４、第２基板１５の形状と、第１の突起２０、第２の突起２５の数やその配置についてである。

この光フィルタ４０において第１基板１４には、図８に示すように対向面１４Ａに凹部４１が形成されており、この凹部４１内に、ミラー２Ａ、電極１６Ａが設けられている。また、第２基板１５では、第２凹部１２が第１凹部１１より深く形成されている。

また、この光フィルタ４０には、図７に示すように第２の突起２５が、電極１６Ａ（１６Ｂ）の円環状の周方向に沿って複数配設されており、かつ、電極１６Ａ（１６Ｂ）の円環における外周円の半径方向に沿って複数配設されている。すなわち、円環状に形成された電極１６Ａ（１６Ｂ）における、外周縁によって形成される円形（外周円）の半径方向に沿って、第２の突起２５が４個ずつ配列されており、さらに、このように４個が配列してなる第２の突起２５の列が、前記外周円の中心から放射状に１６列、等間隔で形成されている。

これら第２の突起２５は、図８に示すように第２基板１５の一部からなっており、第２凹部１２内に形成されたものである。すなわち、これら第２の突起２５は、製造時において第２基板１５に一旦第１凹部１１に対応する凹部が形成された後、さらに第２凹部１２がエッチング等で形成された際に、第２の突起２５に対応する部位のみがエッチングされることなく、その周囲がエッチングされて第２凹部１２が形成されたことにより、この第２凹部１２の形成とともに同時に形成されたものである。

また、この光フィルタ４０では、図８に示すように、第１基板１４側のミラー２Ａが第２基板１５側のミラー２Ｂより一回り小さい円形状に形成されている。そして、第１基板１４側の小さいミラー２Ａの外側に、第１の突起２０が設けられている。第１の突起２０は、図７に示すように平面視形状が円弧状である柱状のもので、ミラー２Ａの外側に、該ミラー２Ａの周方向に沿って８個形成されている。

また、これら第１の突起２０は、図８に示すように第１基板１４の一部からなっている。すなわち、これら第１の突起２０は、製造時において第１基板１４に凹部４１がエッチング等で形成された際に、第１の突起２０に対応する部位のみがエッチングされることなく、その周囲がエッチングされて凹部４１が形成されたことにより、この凹部４１の形成とともに同時に形成されたものである。

また、本実施形態の光フィルタ４０では、図７に示すように、各電極１６Ａ、１６Ｂに接続する配線１７Ａ、１７Ｂの端部に、幅が広げられてなる接続部１９が形成されており、これによって電源（図示せず）に接続するための接続配線（図示せず）との接続が容易になっている。

このような構成からなる光フィルタ４０にあっては、第１の突起２０を第１基板１４の一部によって形成し、第２の突起２５を第２基板１５の一部によって形成しているので、第１基板１４や第２基板１５に凹部を加工形成する際に、同じ工程で第１の突起２０や第２の突起２５を形成することができる。したがって、製造工程を簡略化して製造コストを低く抑えることができる。
また、第１の突起２０をミラー２Ａの周方向に沿って形成しており、さらに前記した第２の突起２５の列を、前記外周円の中心から放射状に１６列、等間隔で形成しているので、これら第１の突起２０、第２の突起２５を、ミラー２Ａ、２Ｂや電極１６Ａ、１６Ｂに対して偏ることなく均等に配設することができ、したがって動作時や製造時においてミラー間や電極間が接合してしまうのをより確実に防止することができる。

次に、本実施形態に係る光フィルタ１（３０、４０）の応用例として、該光フィルタ１（３０、４０）を備えた光学フィルタ装置モジュールについて説明する。
図９は、本発明の光学フィルタ装置モジュールの一実施形態を示す図であって、図９中符号５０は光学フィルタ装置モジュールである。この光学フィルタ装置モジュール５０は、前記光フィルタ１（３０、４０）からなるフィルタ部５１を備えたもので、検体に対して特定の帯域の光を照射し、この検体の反射光から予め設定した波長の光を選択的に取り出し（分光し）、その強度を測定するようにしたものである。

すなわち、この光学フィルタ装置モジュール５０は、光源５２とレンズ５３とを有し、検体Ｗに対して所定の光、例えば可視光や赤外光を照射する光源光学系５４と、前記フィルタ部５１と検出素子５５とを有し、前記検体Ｗからの反射光を検出する検出部光学系５６と、前記光源５２の照度等を制御する光源制御回路５７と、前記フィルタ部５１を制御するフィルタ制御回路５８と、前記検出素子５５で検出された検出信号を受信し、さらに前記光源制御回路５７、フィルタ制御回路５８に接続するプロセッサ５９と、を備えて構成されたものである。

このような光学フィルタ装置モジュール５０では、検体Ｗに対して可視光や赤外光などの特定の帯域の光を照射する。すると、例えば検体Ｗの表面状態などに対応して反射光が生じ、これがフィルタ部５１に入射する。フィルタ部５１では、前記電極１６Ａ、１６Ｂへの電圧印加（あるいは無印加）により、予め設定した波長の光を選択的に取り出す（分光する）ようにしておく。これにより、反射光から特定の波長域のみが選択的に取り出され、検出素子５５で検出されるようになる。したがって、例えば検出素子５５としてフィルタ部５１で取り出される光を選択的に検出するものを用いることにより、感度良く反射光を検出することが可能になる。

よって、この光学フィルタ装置モジュール５０によれば、検体Ｗの表面状態等を感度良く検出することができる。
また、フィルタ部５１を構成する光フィルタとして、前述したように動作時や製造時においてミラー間や電極間が接合してしまうのが防止された光フィルタ１（３０、４０）を用いているので、モジュール自体として、ミラー間や電極間の接合に起因する不都合が回避された良好なものとなる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、例えば第１の突起や第２の突起の数や形状、配設位置、形成材料など、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本発明の光フィルタの実施形態の概略構成を示す平面図である。 図１に示した光フィルタの側断面図である。 （ａ）、（ｂ）は光フィルタの作用を説明するための図である。 （ａ）〜（ｂ）は光フィルタの製造工程を説明するための図である。 本発明の光フィルタの実施形態の概略構成を示す平面図である。 本発明の光フィルタの実施形態の概略構成を示す側断面図である。 本発明の光フィルタの実施形態の概略構成を示す平面図である。 図７に示した光フィルタのＡ−Ａ線矢視断面図である。 本発明の光学フィルタ装置モジュールの一実施形態の概略構成図である。

符号の説明

１、３０、４０…光フィルタ、２…ミラー、２Ａ…ミラー（可動ミラー）、２Ｂ…ミラー（固定ミラー）、１１…第１凹部、１２…第２凹部、１３…可動部、１４…第１基板、１４Ａ…対向面、１４Ｂ…溝部、１５…第２基板、１５Ａ…対向面、１６Ａ…電極、１６Ｂ…電極、２０…第１の突起、２５…第２の突起、Ｇ１…第１のギャップ、Ｇ２…第２のギャップ、５０…光学フィルタ装置モジュール、５１…フィルタ部（光フィルタ）

Claims (14)

1. 互いに対向した状態で対向した面の一部が当接し、残部が離間して配設された第１基板及び第２基板と、これら基板の対向面側の離間した部位に第１のギャップを介して対向して配置された一対のミラーと、前記基板の対向面側の離間した部位に第２のギャップを介して対向して配置された一対の電極と、を備え、前記第１基板に、前記電極間の静電力によって変位し、前記第１のギャップを変化させる可動部を有する光フィルタであって、
   前記第１基板と第２基板との間に、前記一対のミラーが互いに当接するのに干渉し、あるいは前記一対の電極が互いに当接するのに干渉する突起が設けられたことを特徴とする光フィルタ。
2. 前記一対のミラーが互いに当接するのに干渉する第１の突起と、前記一対の電極が互いに当接するのに干渉する第２の突起とが設けられたことを特徴とする請求項１記載の光フィルタ。
3. 前記一対のミラーが平面視した状態で円形に形成され、前記一対の電極が平面視した状態で前記一対のミラーを囲んだ円環状に形成されており、
   前記突起は、前記ミラーの円形の周方向に沿って複数配設され、又は、前記電極の円環状の周方向に沿って複数配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光フィルタ。
4. 前記一対のミラーが平面視した状態で円形に形成され、前記一対の電極が平面視した状態で前記一対のミラーを囲んだ円環状に形成されており、
   前記突起は、前記ミラーの円形の半径方向に沿って複数配設され、又は、前記電極の円環における外周円の半径方向に沿って複数配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光フィルタ。
5. 前記ミラーの円形の半径方向に沿って複数配設されてなる突起の列が、放射状に複数設けられ、又は、前記電極の円環における外周円の半径方向に沿って複数配設されてなる突起の列が、放射状に複数設けられていることを特徴とする請求項４のいずれか一項に記載の光フィルタ。
6. 前記第１基板及び第２基板がいずれも透明材料からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光フィルタ。
7. 前記第１基板及び第２基板がいずれもシリコンからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光フィルタ。
8. 前記一対の電極が互いに当接するのに干渉する突起が設けられてなり、該突起は、絶縁材料からなっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光フィルタ。
9. 前記突起は、前記第１基板あるいは前記第２基板の一部からなっていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光フィルタ。
10. 前記一対のミラーが互いに当接するのに干渉する突起が設けられてなり、該突起は、前記電極の形成材料からなっていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光フィルタ。
11. 第１基板の一方の面にミラーと電極とを設ける工程と、
    第２基板の一方の面にミラーと電極とを設ける工程と、
    前記第１基板と第２基板とを、それぞれの一方の面が対向するようにして一部を当接させ、残部を離間させるとともに、これら基板の対向する面間の離間した部位に、第１のギャップを介して前記ミラーを対向して配置し、かつ、第２のギャップを介して前記電極を対向して配置する工程と、
    前記第１基板に、前記電極間の静電力によって変位し、前記第１のギャップを変化させる可動部を形成する工程と、を備え、
    前記第１基板と第２基板との間に、前記一対のミラーが互いに当接するのに干渉し、あるいは前記一対の電極が互いに当接するのに干渉する突起を設ける工程を有することを特徴とする光フィルタの製造方法。
12. 前記基板に前記ミラーと前記電極とを設け、さらに前記第２のギャップを介して前記電極を対向して配置する際に、前記一対のミラーが互いに当接するのに干渉する前記突起を、前記電極の形成材料で形成することを特徴とする請求項１１記載の光フィルタの製造方法。
13. 前記突起を、前記第１基板あるいは前記第２基板の一部で形成することを特徴とする請求項１１記載の光フィルタの製造方法。
14. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光フィルタを備えた光学フィルタ装置モジュール。

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