JP2012128136A

JP2012128136A - 光センサー

Info

Publication number: JP2012128136A
Application number: JP2010278921A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Matsushita; 友紀松下
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-07-05

Abstract

【課題】測定精度を向上させた光センサーを提供すること。
【解決手段】複数の光干渉部５ａと、複数の光干渉部５ａを透過した光の光量を検出する検出部３２と、複数の光干渉部５ａを透過した光を検出部３２に集光させる集光部３１と、を備え、複数の光干渉部５ａは、それぞれ、第一反射膜５６と、第一反射膜５６と反射膜間ギャップを介して対向した第二反射膜５７と、を有することを特徴とする測色センサー３。
【選択図】図５

Description

本発明は、光センサーに関する。

従来、一対の基板の互いに対向する面に、それぞれ反射膜としてのミラーを対向させて配置する干渉フィルターが知られている。このような干渉フィルターは、互いに平行に保持された一対の基板と、この一対の基板上に互いに対向すると共に一定間隔のギャップを有するように設けられた一対のミラー（反射膜）とを備える。
このような干渉フィルターでは、一対のミラー間で光を反射させ、特定波長の光のみを透過させて、その他の波長の光を干渉により打ち消し合わせることで、入射光から特定波長の光のみを透過させる。
例えば、特許文献１には、ギャップを変化させることのできる光フィルター、及び検出素子を備えた光学フィルター装置モジュールが記載されている。検出素子は、光フィルターから選択的に射出された所定の波長の光を検出する。

特開２０１０−８６４４号公報

特許文献１に記載された光学フィルター装置モジュールにおいて、可動部の対向面に配設された反射膜の膜応力によって、基板が撓むことがある。また、可動部やダイヤフラム部（特許文献１では、厚さが薄く弾性を有して変形可能な箇所）の面積を大きくした場合も基板が撓みやすくなる。その結果、ギャップ間の距離が反射膜面で異なり、光フィルターの光学特性が低下し、精度の高い測定が困難である。
このような基板の撓みを低減させたい場合、反射膜の径、可動部、及びダイヤフラムを小さくする方策が考えられる。
しかしながら、反射膜の径が小さくなる分、分光された光の光量も少なくなり、測定に必要な光量が得られないという課題がある。

本発明の目的は、測定精度を向上させた光センサーを提供することである。

本発明の光センサーは、複数の干渉フィルターと、複数の前記干渉フィルターを透過した光の光量を検出する検出部と、複数の前記干渉フィルターを透過した光を前記検出部に集光させる集光部と、を備え、複数の前記干渉フィルターは、それぞれ、第一反射膜と、前記第一反射膜と反射膜間ギャップを介して対向した第二反射膜と、を有することを特徴とする。

本発明の光センサーによれば、基板の撓みを防止するために反射膜の径を小さくして反射膜の面積を小さくした場合でも、複数の干渉フィルターを透過した光を集光部により検出部に集光させることができる。よって、本発明の光センサーは、受光量の低下を防止して、測定精度を向上させることができる。

本発明の光センサーでは、第一基板と、前記第一基板に対向した第二基板と、前記第一基板に設けられた複数の前記第一反射膜と、前記第二基板に設けられ、複数の前記第一反射膜のそれぞれに対して前記反射膜間ギャップを介して対向した複数の前記第二反射膜と、を備えたフィルターモジュールを備え、前記干渉フィルターは、前記フィルターモジュールに設けられ、対向した前記第一反射膜、及び前記第二反射膜により構成されたことが好ましい。

本発明では、第一基板に複数の第一反射膜が設けられ、第二基板に複数の第二反射膜が設けられてフィルターモジュールが構成され、このフィルターモジュールにおいて互いに対向した一対の第一反射膜、及び第二反射膜により複数の干渉フィルターが構成される。そのため、個別に複数の干渉フィルターを製造する場合に比べて、部材数が少なくなって、製造が容易になる。
また、一つの基板に対して所定面積の反射膜を形成する場合、一つの反射膜で所定面積を満たす構成と、複数の反射膜で所定面積を満たす構成とでは、後者の構成の方が基板に対する膜応力が小さくなる。反射膜の面積が大きくなるほど、膜応力が大きくなるためである。
本発明では、後者の構成を採用するため、基板に対する反射膜の膜応力を小さくして基板の撓みを防止できるとともに受光量の低下を防止できる。その結果、本発明の光センサーは、良好な測定精度を得ることができる。

本発明に係る第一実施形態の光センサーを含む測色装置の概略構成を示す図である。前記第一実施形態の干渉フィルターである光干渉部を複数備えたフィルターモジュールの概略構成を示す平面図である。前記第一実施形態のフィルターモジュールの断面図である。図３に示したフィルターモジュールが備える光干渉部の断面を一部拡大した図である。前記第一実施形態の光センサーの概略構成を示す図である。本発明に係る第二実施形態の光センサーの概略構成を示す図である。

＜第一実施形態＞
以下、本発明に係る第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
〔１．測色装置の全体構成〕
図１は、第一実施形態の光センサーを含む測色装置の概略構成を示す図である。
この測色装置１は、分析装置であり、図１に示すように、被検査対象Ａに光を射出する光源装置２と、本発明の光センサーである測色センサー３と、測色装置１の全体動作を制御する制御装置４とを備えている。そして、この測色装置１は、光源装置２から射出される光を被検査対象Ａにて反射させ、反射された検査対象光を測色センサー３にて受光し、測色センサー３から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち被検査対象Ａの色を分析して測定する装置である。

〔２．光源装置の構成〕
光源装置２は、光源２１、複数のレンズ２２（図１には一つのみ記載）を備え、被検査対象Ａに対して白色光を射出する。また、複数のレンズ２２には、コリメーターレンズが含まれており、光源装置２は、光源２１から射出された白色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被検査対象Ａに向かって射出する。
なお、第一実施形態では、光源装置２を備える測色装置１を例示するが、例えば被検査対象Ａが液晶パネルなどの発光部材である場合、光源装置２が設けられない構成としてもよい。

〔３．測色センサーの構成〕
測色センサー３は、図１に示すように、フィルターモジュール５と、集光部３１と、検出部３２と、電圧制御部６とを備えている。第一実施形態では、フィルターモジュール５は、本発明の干渉フィルターである複数の光干渉部を備え、この光干渉部は、波長可変干渉フィルターとしての機能を有する。検出部３２は、複数の光干渉部を透過した光の光量を検出する。集光部３１は、複数の光干渉部を透過した光を検出部３２に集光させる。電圧制御部６は、光干渉部で透過させる光の波長を変更する。
測色センサー３は、フィルターモジュール５に対向する位置に、被検査対象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３は、フィルターモジュール５が備える複数の光干渉部により、入射光学レンズから入射した検査対象光のうち、所定波長の光のみを分光する。分光した光を集光部３１で検出部３２に集光する。
検出部３２は、光電交換素子により構成されており、受光量に応じた電気信号を生成する。そして、検出部３２は、制御装置４に接続されており、生成した電気信号を受光信号として制御装置４に出力する。

（３−１．フィルターモジュールの構成）
図２は、複数の光干渉部を備えるフィルターモジュール５の概略構成を示す平面図であり、図３は、フィルターモジュール５の概略構成を示す断面図である。なお、図１では、フィルターモジュール５に検査対象光が図中下側から入射しているが、図３では、検査対象光が図中上側から入射するものとする。図４は、フィルターモジュール５が備える光干渉部の断面を一部拡大した図である。
図２に示すように、第一実施形態では、フィルターモジュール５が備える複数の光干渉部は、九つの光干渉部５ａで構成される。これらの光干渉部５ａは、第一基板５１、及び第二基板５２からなる一対の基板に対してアレイ状に配置されている。第一実施形態では、３列×３行の配置になっている。なお、第一実施形態では、アレイ状とは、複数のもの（ここでは光干渉部５ａ）が基板平面に対して配列された状態を意味する。
光干渉部５ａは、それぞれ第一反射膜５６、及び第二反射膜５７で構成される一対の反射膜を有する。そのため、フィルターモジュール５は、合計九対の反射膜を有する。
これら九対の反射膜は、第一基板５１、及び第二基板５２からなる一対の基板に設けられている。つまり、第一基板５１には、九つの光干渉部５ａの第一反射膜５６がそれぞれ設けられ、第二基板５２には、九つの光干渉部５ａの第二反射膜５７がそれぞれ設けられる。

第一反射膜５６は、第一基板５１の第二基板５２に対向する面に設けられ、第二反射膜５７は、第二基板５２の第一基板５１に対向する面に設けられている。これらの第一反射膜５６、及び第二反射膜５７は、反射膜間ギャップＧを介して対向配置されている。
さらに、第一基板５１と第二基板５２との間には、第一反射膜５６、及び第二反射膜５７の間の反射膜間ギャップＧの寸法を調整するための静電アクチュエーター５４が設けられている。静電アクチュエーター５４は、第一変位用電極５４１と第二変位用電極５４２とで構成される。
なお、第一実施形態では、図２のように、複数の光干渉部５ａが、平面視正方形状の基板にアレイ状に配置された例を示すが、これに限定されるものではない。例えば、独立した複数の光干渉部５ａが、平面視円形状、平面視多角形状の基板にアレイ状に配置されていてもよい。

第一基板５１、及び第二基板５２は、それぞれ例えば、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、無アルカリガラスなどの各種ガラスや、水晶などにより形成されている。これらの中でも、第一基板５１、及び第二基板５２の構成材料としては、例えばナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）などのアルカリ金属を含有したガラスが好ましい。
このようなガラスにより第一基板５１、及び第二基板５２を形成することで、第一反射膜５６、第二反射膜５７、第一変位用電極５４１、及び第二変位用電極５４２などの密着性や、基板同士の接合強度を向上させることが可能となる。
また、ガラスは、可視光の透過特性が良好であるため、第一実施形態のように、検査対象Ａの色を測定する場合では、第一基板５１、及び第二基板５２での光の吸収を抑えることができ、測色処理に適している。そして、第一基板５１、及び第二基板５２は、外周縁に沿って形成されている接合面５１４，５２４同士がプラズマ重合膜５１４Ａ，５２４Ａにより接合されることで、一体的に構成されている。その他の接合方法としては、例えば、（常温）活性化接合、接着材による接合、陽極接合が挙げられる。

第一基板５１は、厚み寸法が例えば５００μｍに形成されている略正方形状（縦の寸法が約１０ｍｍ、横の寸法が約１０ｍｍ）のガラス基材をエッチングにより加工することで形成される。具体的には、図３や図４に示すように、第一基板５１には、エッチングにより電極形成溝５１１、及び反射膜固定部５１２が形成されている。第一実施形態では、複数の光干渉部５ａのそれぞれについて、電極形成溝５１１、及び反射膜固定部５１２が形成されている。
電極形成溝５１１は、フィルターモジュール５を第一基板５１の厚み方向で見た平面視（以降、モジュール平面視と称する。）において、光干渉部５ａのそれぞれの平面中心点を中心とするリング状に形成されている。
反射膜固定部５１２は、図３に示すように、電極形成溝５１１の中心部から第二基板５２側に突出して形成されている。

電極形成溝５１１には、反射膜固定部５１２の外周縁から、電極形成溝５１１の内周壁面までの間に、リング状の電極固定面５１１Ａが形成されている。
この電極固定面５１１Ａに第一変位用電極５４１が形成されている。

第一基板５１には、複数の光干渉部５ａのそれぞれに対応させて形成した電極形成溝５１１から、第一基板５１の外周縁（例えば図２における左方向）に向かって延出する第一電極引出溝（図示略）が形成されている。この第一電極引出溝に沿って、第一変位用電極引出部５４１Ａが形成されている。

第一変位用電極引出部５４１Ａは、第一変位用電極５４１の外周縁の一部と接続されている。第一実施形態では、図２のように、第一基板５１に３つの第一変位用電極引出部５４１Ａが形成され、３つの光干渉部５ａの第一変位用電極５４１が、一つの第一変位用電極引出部５４１Ａに対して接続されている。
これらの３つの第一変位用電極引出部５４１Ａの先端は、第一変位用電極パッド５４１Ｂに接続されている。第一変位用電極パッド５４１Ｂは、第一基板５１の端部に設けられた第一電極パッド溝５４１Ｃに形成されている。第一電極パッド溝５４１Ｃと前述の第一電極引出溝（図示略）とは、連続している。第一実施形態では、３つの第一変位用電極引出部５４１Ａに対して、第一変位用電極パッド５４１Ｂの共通化が図られている。これらの第一変位用電極パッド５４１Ｂが電圧制御部６に接続されている。
第一変位用電極５４１を構成する材料としては、導電性の材料であればよく、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｒなどの金属やＩＴＯなどの透明導電性酸化物が挙げられる。また、第一変位用電極引出部５４１Ａ、及び第一変位用電極パッド５４１Ｂは、第一変位用電極５４１を構成する材料と同様の材料で構成される。

反射膜固定部５１２は、前述したように、電極形成溝５１１と同軸上で、電極形成溝５１１よりも小さい径寸法となる円柱状に形成されている。なお、第一実施形態では、図４に示すように、反射膜固定部５１２の第二基板５２に対向する反射膜固定面５１２Ａが、電極固定面５１１Ａよりも第二基板５２に近接して形成されている。

第一反射膜５６は、反射膜固定面５１２Ａに固定されている。
第一反射膜５６としては、金属の単層膜により形成されるものであってもよく、誘電体多層膜により形成されるものであってもよく、さらには、誘電体多層膜上にＡｇ合金が形成される構成などとしてもよい。金属単層膜としては、例えばＡｇ合金の単層膜を用いることができ、誘電体多層膜の場合は、例えば高屈折層をＴｉＯ_２、低屈折層をＳｉＯ_２とした誘電体多層膜を用いることができる。ここで、Ａｇ合金の単層など金属単層により第一反射膜５６を形成する場合、光干渉部５ａで分光可能な波長域として可視光全域をカバーできる反射膜を形成することが可能となる。また、誘電体多層膜により第一反射膜５６を形成する場合、光干渉部５ａで分光可能な波長域がＡｇ合金単層膜よりも狭いが、分光された光の透過率が大きく、透過率の半値幅も狭く分解能を良好にできる。第一反射膜５６は、スパッタリングなどの手法により、反射膜固定面５１２Ａに形成されている。第一反射膜５６は、例えば、モジュール平面視で径の長さが０．５〜１ｍｍ程度の円形に形成されている。

第二基板５２には、図２に示すようなモジュール平面視において、光干渉部５ａのそれぞれの平面中心点を中心とした円形の可動部５２１と、可動部５２１と同軸であり可動部５２１を保持する連結保持部５２２と、が形成されている。この連結保持部５２２の外周径寸法は、第一基板５１の電極形成溝５１１の外周径寸法と同一寸法に形成されている。
第二基板５２は、第一基板５１よりも厚み寸法が小さく、第一基板５１と縦、及び横の寸法がほぼ同じに形成されているガラス基板をエッチングにより加工することで形成される。例えば、厚み寸法が２００μｍの略正方形状（縦の寸法が約１０ｍｍ、横の寸法が約１０ｍｍ）のガラス基板をエッチング加工して形成する。

可動部５２１は、連結保持部５２２よりも厚み寸法が大きく形成されている。第一実施形態では、第二基板５２の厚み寸法と同一寸法である２００μｍに形成されている。
可動部５２１は、反射膜固定部５１２に平行な可動面５２１Ａを備える。

第二反射膜５７は、第一反射膜５６と反射膜間ギャップＧを介して可動面５２１Ａに設けられている。第一実施形態では、第二反射膜５７は、前述した第一反射膜５６と同一の構成の反射膜が用いられる。第二反射膜５７は、スパッタリングなどの手法により、可動面５２１Ａに形成されている。第二反射膜５７は、モジュール平面視で第一反射膜５６と同形状に形成されている。例えば、第二反射膜５７は、前述の第一反射膜５６の形状に合わせて、モジュール平面視で径の長さが０．５〜１ｍｍ程度の円形に形成されている。
初期状態における反射膜間ギャップＧは、適宜設定される値である。九つの光干渉部５ａにおいて同一寸法に設定されていることが好ましい。第一実施形態では、初期状態における反射膜間ギャップＧは、４５０ｎｍに設定されている。

連結保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイヤフラムである。連結保持部５２２は、例えば厚み寸法が５０μｍに形成され、連結保持部５２２の厚み方向に対する剛性は、可動部５２１よりも小さく形成されている。
このため、連結保持部５２２は、可動部５２１よりも撓みやすい。そして、僅かな静電引力により、連結保持部５２２を第一基板５１側に撓ませることが可能となる。
可動部５２１は、連結保持部５２２よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、静電引力により第二基板５２を撓ませる力が作用した場合でも、可動部５２１の撓みはほぼなく、可動部５２１に設けられた第二反射膜５７の撓みも防止できる。

連結保持部５２２の第一基板５１に対向する面には、第二反射膜５７を囲うようにリング状の第二変位用電極５４２が設けられている。第二変位用電極５４２と第一変位用電極５４１とは、所定の隙間を介して対向し、第一実施形態では、約１μｍの隙間を介して対向している。

光干渉部５ａの第二変位用電極５４２の外周縁の一部は、モジュール平面視において、第二変位用電極引出部５４２Ａと接続されている。第一実施形態では、図２のように、第二基板５２に九つの第二変位用電極引出部５４２Ａが設けられている。そして、光干渉部５ａの第二変位用電極５４２がそれぞれ異なる第二変位用電極引出部５４２Ａに接続されている。
ここで、前述の第一基板５１には、第二基板５２に設けられる第二変位用電極引出部５４２Ａの位置と対応させた第二電極引出溝（図示略）が形成されている。第一基板５１と第二基板５２とを接合する際に、この第二変位用電極引出部５４２Ａが第一基板５１と接触しないようにするためである。第一実施形態では、第二電極引出溝は、第一電極引出溝とは異なる第一基板５１の外周縁（例えば図２における右方向）に向かって延出する。

第二変位用電極引出部５４２Ａの先端は、第二変位用電極パッド５４２Ｂに接続されている。第二変位用電極パッド５４２Ｂは、前述の第一基板５１の端部に設けられた第二電極パッド溝５４２Ｃに、合計九つ設けられている。第二電極パッド溝５４２Ｃと前述の第二電極引出溝（図示略）とは、連続している。
九つの第二変位用電極引出部５４２Ａの先端は、それぞれ異なる第二変位用電極パッド５４２Ｂに対して接続されている。これらの第二変位用電極パッド５４２Ｂが個別に電圧制御部６に接続されている。
第二変位用電極５４２を構成する材料としては、第一変位用電極５４１と同様に、導電性の材料であればよく、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｒなどの金属やＩＴＯなどの透明導電性酸化物が挙げられる。また、第二変位用電極引出部５４２Ａ、及び第二変位用電極パッド５４２Ｂは、第二変位用電極５４２を構成する材料と同様の材料で構成される。

静電アクチュエーター５４は、前述のとおり、第一変位用電極５４１と第二変位用電極５４２とで構成される。
静電アクチュエーター５４を駆動させる際には、電圧制御部６により、第一変位用電極パッド５４１Ｂ、及び第二変位用電極パッド５４２Ｂに所定の電圧を印加する。電圧が印加されると、光干渉部５ａの第一変位用電極５４１と第二変位用電極５４２との間に静電引力が発生する。この静電引力によって、可動部５２１が基板厚み方向に沿って移動して第二基板５２が変形し、反射膜間ギャップＧの寸法が変化する。
このように、印加する電圧を調整して第一変位用電極５４１、及び第二変位用電極５４２の間に発生する静電引力を制御することで、反射膜間ギャップＧの寸法変化が制御され、検査対象光から分光させる光を選択することが可能となる。

第一実施形態では、複数の光干渉部５ａのそれぞれの第一変位用電極５４１が、第一変位用電極引出部５４１Ａを介して共通の第一変位用電極パッド５４１Ｂに接続され、さらに第一変位用電極パッド５４１Ｂが電圧制御部６に接続されている。また、複数の光干渉部５ａのそれぞれの第二変位用電極５４２が、第二変位用電極引出部５４２Ａを介して個別に第二変位用電極パッド５４２Ｂに接続され、さらに第二変位用電極パッド５４２Ｂが個別に電圧制御部６に接続されている。
そのため、フィルターモジュール５では、九つの光干渉部５ａのそれぞれにおいて、第一変位用電極５４１、及び第二変位用電極５４２の間に印加する電圧を個別に制御できる。そして、複数の光干渉部５ａのそれぞれの反射膜間ギャップＧの寸法は、電圧制御部６にて個別に制御される。反射膜間ギャップＧの寸法を、複数の光干渉部５ａすべてについて同一にして同じ波長を分光できるようにもできるし、光干渉部５ａごとに異なる大きさにすることもできる。例えば、複数の光干渉部５ａのそれぞれについて、印加電圧と透過波長との関係が異なる場合には、各光干渉部５ａにおいて共通の波長の光が透過するように、各光干渉部５ａの電極５４１，５４２に対して個別の電圧を印加することができる。

集光部３１は、複数の光干渉部５ａにより分光されてそれぞれから射出された光を検出部３２に集光させる。集光部３１は、図５に示すように、複数の光干渉部５ａから射出された光の経路であって、フィルターモジュール５と検出部３２との間に配置される。
集光部３１としては、ミラー、レンズ、プリズム、積分球などを用いることができる。

検出部３２は、前述のとおり、光電交換素子により構成されており、受光量に応じた電気信号を生成する。検出部３２には、複数の光干渉部５ａから射出された光が集光部３１によって集光される。検出部３２は、制御装置４に接続されており、生成した電気信号を受光信号として制御装置４に出力する。光電交換素子としては、例えばフォトダイオードが挙げられる。
なお、一つの検出部３２が担当する光干渉部５ａの数は、一つの光干渉部５ａから透過される光量と検出部３２の最低許容受光量の関係から適宜決定される。

（３−２．電圧制御部の構成）
電圧制御部６は、制御装置４からの入力される制御信号に基づいて、複数の光干渉部５ａのそれぞれの第一変位用電極５４１、及び第二変位用電極５４２の間に印加する電圧を制御する。

〔４．制御装置の構成〕
次に図１に戻り、制御装置４の構成について説明する。
制御装置４は、測色装置１の全体動作を制御する。
この制御装置４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４は、図１に示すように、光源制御部４１、測色センサー制御部４２、及び測色処理部４３などを備えて構成されている。

光源制御部４１は、光源装置２に接続されている。そして、光源制御部４１は、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置２に所定の制御信号を出力し、光源装置２から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４２は、測色センサー３に接続されている。そして、測色センサー制御部４２は、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色センサー３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制御信号を測色センサー３に出力する。これにより、測色センサー３の電圧制御部６は、制御信号に基づいて、利用者が所望する光の波長のみを透過させるよう、複数の光干渉部５ａのそれぞれの静電アクチュエーター５４への印加電圧を設定する。

測色処理部４３は、測色センサー制御部４２を制御する。この測色処理部４３による制御によって、複数の光干渉部５ａのそれぞれの反射膜間ギャップＧの寸法を変化させて、それぞれの光干渉部５ａを透過する光の波長を変化させる。また、測色処理部４３は、検出部３２から入力される受光信号に基づいて、複数の光干渉部５ａを透過した光の光量を取得する。そして、測色処理部４３は、上記により得られた各波長の光の受光量に基づいて、被検査対象Ａにより反射された光の色度を算出する。

〔５．フィルターモジュールの製造方法〕
次に、フィルターモジュールの製造方法の一例を説明する。
まず、第一基板５１や第二基板５２を製造素材であるガラス基板にエッチング加工を施すことで形成する。前述のとおり、第一実施形態では、第一基板５１、及び第二基板５２からなる一対の基板に対して複数の光干渉部５ａがアレイ状に配置される。そのため、第一基板５１、及び第二基板５２に対しては、アレイ状の配置に対応する電極形成溝５１１、反射膜固定部５１２、第一電極パッド溝５４１Ｃ、第二電極パッド溝５４２Ｃ、第一電極引出溝、可動部５２１、連結保持部５２２、第二電極引出溝等を形成する。

エッチング加工後の第一基板５１に対して、スパッタリング法で第一反射膜５６を形成する。同様にして、エッチング加工後の第二基板５２に対して、第二反射膜５７を形成する。スパッタリング成膜後の第一反射膜５６、及び第二反射膜５７を所望の形状にパターニングする場合には、ウェットエッチング法が用いられる。

次に、第一基板５１に対して第一変位用電極５４１（第一変位用電極引出部５４１Ａ、及び第一変位用電極パッド５４１Ｂを含む）、並びに第二基板５２に対して第二変位用電極５４２（第二変位用電極引出部５４２Ａ，第二変位用電極パッド５４２Ｂ含む）を形成する。この第一変位用電極５４１、及び第二変位用電極５４２としては、ＩＴＯを用いることができる。第一変位用電極５４１の成膜では、まず、第一基板５１上にＩＴＯ膜を均一成膜し、フォトリソグラフィ法、及びエッチングにより、所望の位置のＩＴＯパターンを形成、つまり第一変位用電極５４１、第一変位用電極引出部５４１Ａ，第一変位用電極パッド５４１Ｂを形成する。第二変位用電極５４２についても、第一変位用電極５４１と同様に形成する。

この後、第一基板５１、及び第二基板５２を接合して、フィルターモジュール５が得られる。接合工程では、例えば、接合面５１４，５２４にそれぞれプラズマ重合膜５１４Ａ，５２４Ａを成膜し、このプラズマ重合膜５１４Ａ，５２４Ａを貼り合わせて、第一基板５１と第二基板５２とを接合する。
このようにしてフィルターモジュール５が製造される。

〔６．第一実施形態の作用効果〕
測色センサー３は、複数の光干渉部５ａの第一反射膜５６、及び第二反射膜５７の径を小さくしても、複数の光干渉部５ａを透過した光を集光部３１により検出部３２に集光させることができる。また、第一反射膜５６、及び第二反射膜５７の径を小さくすると、可動部５２１や連結保持部５２２の面積が大きくならない。その結果、測色センサー３は、基板撓みを防止しつつ、検出部３２にて検出する光量の低下を防止することができるので、測定精度を向上させることができる。

ここで、基板撓みについて従来例と第一実施形態とで比較して説明する。
フィルターモジュール５と同じ反射膜面積となるように、従来の光学フィルター装置モジュールの構造に倣ってフィルターモジュールを構成すると、一つの第一基板５１に一つの第一反射膜を設け、一つの第二基板５２に一つの第二反射膜を設けた構造となる。この場合、各基板５１，５２の面積に対する各反射膜の面積の割合が大きくなるので、膜応力が大きくなり、各基板５１，５２が撓みやすくなる。また、可動部やダイヤフラム部の面積も大きくなるので、第二基板５２が撓みやすい。
一方で、測色センサー３のフィルターモジュール５では、複数の光干渉部５ａの第一反射膜５６や第一変位用電極５４１が同じ第一基板５１に設けられ、複数の光干渉部５ａの第二反射膜５７や第二変位用電極５４２が同じ第二基板５２に設けられる。そのため、従来の光学フィルター装置モジュールの構造と比べて、各基板５１，５２の面積に対する光干渉部５ａごとの各反射膜５６，５７の面積の割合が小さくなる。そのため、フィルターモジュール５では、各基板５１，５２に対する各反射膜５６，５７の膜応力が小さくなり、各基板５１，５２の撓みを防止できる。また、光干渉部５ａごとの可動部５２１や連結保持部５２２の面積も小さくなるので、第二基板５２の撓みを防止できる。

測色センサー３において、複数の光干渉部５ａが第一基板５１、及び第二基板５２からなる一対の基板に対してアレイ状に配置されている。そのため、光干渉部５ａを個別の基板に有する複数の干渉フィルターを製造する場合に比べて、部材数が少なくなって、測色センサー３の製造が容易になる。

＜第二実施形態＞
以下、本発明に係る第二実施形態について、図面に基づいて説明する。
第二実施形態の光センサーとしての測色センサー３Ａは、第一実施形態の測色センサー３Ａと干渉フィルターである光干渉部の構成において相違する。第一実施形態では、測色センサー３が、一対の基板に対して複数の光干渉部５ａをアレイ状に配置したフィルターモジュール５を備えているのに対し、第二実施形態の測色センサー３Ａでは、個別に構成された複数のエタロン５ｂを備えている。

図６は、第二実施形態の測色センサー３Ａの概略構成を示す図である。図中では、電圧制御部を省略してある。なお、以降の説明において、第一実施形態と同様の構成については、同符号を付すとともに、その説明を省略または簡略する。
第二実施形態の測色センサー３Ａでは、図６に示すように、複数のエタロン５ｂが配置され、これらのエタロン５ｂから射出される光を集光部３１で検出部３２に集光する。
エタロン５ｂは、それぞれ、個別に第一基板５１、及び第二基板５２を有し、第一基板５１には、第一反射膜５６が設けられ、第二基板５２には、第二反射膜５７が設けられている。このように、複数のエタロン５ｂは、第一実施形態のように一対の基板に対してアレイ状に配置されていない。それ以外の点では、エタロン５ｂは、光干渉部５ａと略同様の構造である。

〔第二実施形態の作用効果〕
測色センサー３Ａでは、複数のエタロン５ｂにて分光して所定の波長の光を選択的に射出し、それぞれのエタロン５ｂから射出された所定の波長の光を集光部３１にて検出部３２に集光する。そのため、測色センサー３Ａでは、所望の光量を得るために、基板面積を大きくし、それに合わせて反射膜を大きくする必要がなく、所望の光量を得られるだけの複数のエタロン５ｂを配置すればよい。その結果、各エタロン５ｂにおいて反射膜の膜応力による基板の撓みが防止され、検出部３２は、充分な光量を得ることができるので、測色センサー３Ａは、良好な測定精度を得ることができる。

［変形例］
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。

第一実施形態では、光干渉部５ａは、３列×３行の配置になっているが、これに限られない。例えば、４列×４行のようにさらに増やしてもよい。また、３列×４行のように、列、及び行の配置数を同じにしなくてもよい。
さらに、光干渉部５ａは、第一実施形態のようにアレイ状に配置されていなくてもよく、ランダムに配置されていてもよい。

第一反射膜５６、及び第二反射膜５７の形状について、上記実施形態では、円形としたがこれに限られず、楕円や多角形などとしてもよい。

また、上記実施形態では、本発明の干渉フィルターとして、光干渉部５ａやエタロン５ｂを例示し、静電アクチュエーター５４により可動部５２１を変位させて反射膜間ギャップＧを調整して透過光を変更可能な構成としたが、これに限定されない。例えば、予め設定された所定の波長のみを透過させる分光フィルターとしても利用でき、この場合は、静電アクチュエーター５４を設ける必要がなく、また、第二基板５２に連結保持部５２２や可動部５２１を構成するための溝を形成する必要もない。

第一基板５１の第二基板５２と対向する面とは反対側の面に反射防止膜（ＡＲ）が設けられていてもよい。この反射防止膜は、複数の光干渉部５ａやエタロン５ｂの第一反射膜５６それぞれに対応する位置に設けられる。この反射防止膜は、第一反射膜５６に対応する位置に低屈折率膜、及び高屈折率膜を交互に積層することで形成され、第一基板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。
また、可動部５２１は、可動面５２１Ａとは反対側の上面において、複数の光干渉部５ａやエタロン５ｂの第二反射膜５７それぞれに対応する位置に図示略の反射防止膜（ＡＲ）が設けられている。この反射防止膜は、第一基板５１に設けられる反射防止膜と同様の構成を有し、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される。

上記実施形態では、本発明の光センサーとして、測色センサー３を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、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センサーとして用いてもよい。

上記実施形態では、複数の光干渉部５ａのそれぞれの反射膜間ギャップＧの寸法を電圧制御部６にて個別に制御する構成で説明したがこれに限られない。例えば、複数の光干渉部５ａのそれぞれについて、印加電圧に対して同じ波長の光が透過されるのであれば、第二変位用電極パッド５４２Ｂを共通化して一つにしてもよい。

３，３Ａ…測色センサー（光センサー）、５…フィルターモジュール、５ａ…光干渉部（干渉フィルター）、５ｂ…エタロン（干渉フィルター）、３１…集光部、３２…検出部、５１…第一基板、５２…第二基板、５６…第一反射膜、５７…第二反射膜、Ｇ…反射膜間ギャップ。

Claims

複数の干渉フィルターと、
複数の前記干渉フィルターを透過した光の光量を検出する検出部と、
複数の前記干渉フィルターを透過した光を前記検出部に集光させる集光部と、を備え、
複数の前記干渉フィルターは、それぞれ、第一反射膜と、前記第一反射膜と反射膜間ギャップを介して対向した第二反射膜と、を有する
ことを特徴とする光センサー。
請求項１に記載の光センサーにおいて、
第一基板と、
前記第一基板に対向した第二基板と、
前記第一基板に設けられた複数の前記第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、複数の前記第一反射膜のそれぞれに対して前記反射膜間ギャップを介して対向した複数の前記第二反射膜と、を備えたフィルターモジュールを備え、
前記干渉フィルターは、前記フィルターモジュールに設けられ、対向した前記第一反射膜、及び前記第二反射膜により構成された
ことを特徴とする光センサー。