JP2012163912A - 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 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】波長可変干渉フィルター5は、固定ミラー55を有する第一基板51と、第一基板51に接合され、可動部522および可動部522に固定される可動ミラー56を備えた第二基板52と、第一基板51とは反対側で第二基板52に接合される第三基板53と、可動部522を基板対向方向に変位させる静電アクチュエーター54とを備え、第一基板51と第二基板52との間の射出側空間581および第二基板52と第三基板53との間の入射側空間582を外部に連通する貫通孔517が形成され、貫通孔517は各空間581,582を減圧状態に密閉する封止材で封止される。
【選択図】図3
Description
また、基板の接合を大気圧雰囲気下で行うことができるので、プラズマ重合膜や金属膜などを用いた接合方法を採用でき、各基板間の接合品質を確保できる。
以下、本発明に係る第一実施形態の光分析装置としての測色装置について、図面を参照して説明する。
〔1.測色装置の全体構成〕
図1は、本発明に係る第一実施形態の測色装置の概略構成を示す図である。
この測色装置1は、図1に示すように、検査対象Aに光を射出する光源装置2と、本発明の光モジュールとしての測色センサー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、すなわち検査対象Aの色を分析して測定する装置である。
光源装置2は、光源21、複数のレンズ22(図1には1つのみ記載)を備え、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検査対象Aに向かって射出する。
測色センサー3は、図1に示すように、本発明の波長可変干渉フィルターを構成するエタロン5と、エタロン5を透過する光を受光する受光手段としての受光素子31と、エタロン5で透過させる光の波長を可変する電圧制御手段6とを備えている。また、測色センサー3は、エタロン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3は、エタロン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、分光した光を受光素子31にて受光する。
受光素子31は、複数の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、受光素子31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。
図2は、本発明の波長可変干渉フィルターを構成するエタロン5の概略構成を示す平面図であり、図3は、エタロン5の断面図である。なお、図1では、エタロン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。
さらに、第一基板51と第二基板52との間には、固定ミラー55および可動ミラー56の間のミラー間ギャップ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。
図4は、第一基板51を第二基板52側から見た平面図である。
第一基板51は、厚みが例えば1mmに形成される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および図4に示すように、第一基板51には、エッチングによりミラー固定部511および電極形成溝512が形成される。
ミラー固定部511は、第一基板51の基板厚み方向から第一基板51を見た平面視において、平面中心点を中心とした円形に形成されている。電極形成溝512は、前記平面視において、電極形成溝512と同心円で電極形成溝512よりも径寸法が大きい円形に形成されている。
なお、本実施形態では、固定ミラー55としてはAg合金やAl合金等の金属合金膜を用いるが、これに限定されず、例えば、SiO2−TiO2系膜誘電体多層膜や、AgC単層の固定ミラーを用いる構成としてもよい。
なお、本実施形態では、第一変位用電極541および第一変位用電極引出部542してはAu/Cr膜を用いるが、これに限定されず、他の金属やITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)を用いてもよい。
なお、各貫通電極514A,514Bは、第一変位用電極541、第一変位用電極引出部542、およびバンプ電極516の形成後に、ダイヤモンドドリルやサンドブラスト等によって貫通孔を形成し、貫通孔を金等のメッキで封止することにより形成される。
第二基板52は、厚みが例えば600μmに形成される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2および図3に示すように、第二基板52には、エッチングにより変位部521が形成される。この変位部521は、第二基板52の基板厚み方向から第二基板52を見た平面視において、平面中心点を中心とした円形の可動部522と、可動部522と同軸であり可動部522を保持する連結保持部523とを備えている。
なお、本実施形態では、第二変位用電極544および第二変位用電極引出部545は、第一変位用電極541および第一変位用電極引出部542と同様に、Au/Cr膜を用いて形成されるが、これに限定されず、他の金属やITOを用いてもよい。
第三基板53は、上記第一基板51および第二基板52と同様に、厚みが例えば1mmに形成される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、第三基板53には、第二基板52の変位部521に対向して、この変位部521と同一径寸法のギャップ形成溝531が形成されている。
また、第三基板53の両面には、特定範囲外の波長の光を反射または吸収する光学膜533が、固定ミラー55および可動ミラー56と同心円状に形成されている。測色センサー3の入射光学レンズから入射した検査対象光は、この光学膜533を通って第二基板52の可動部522に入射する。
電圧制御手段6は、上記エタロン5とともに、本発明の波長可変干渉フィルターを構成する。この電圧制御手段6は、制御装置4からの入力される制御信号に基づいて、静電アクチュエーター54の第一変位用電極541および第二変位用電極544に印加する電圧を制御する。
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、および分析処理部としての測色処理部43などを備えて構成されている。
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の電圧制御手段6は、制御信号に基づいて、利用者が所望する光の波長を透過させるよう、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、検査対象光を構成する各波長成分の受光量を、例えばディスプレイなどの表示装置やプリンターなどの印刷装置に出力し、検査対象光を構成する各色成分値を表示させる制御をする。
〔5.エタロンの製造方法〕
なお、各基板51,52,53の接合では、上記接合方法以外にも、例えば、粘着性薄膜(接着剤)による接合方法や、金属膜による接合方法などを利用することもできる。
上述したように、上記第一実施形態のエタロン5では、第一基板51と第二基板52とにより挟まれた射出側空間581を外部に連通する第一貫通孔517が、第一基板51に形成されている。また、第二基板52および第三基板53に挟まれた入射側空間582と射出側空間581とを連通する第二貫通孔526が、第二基板52に形成されている。
このため、第一貫通孔517を介して射出側空間581および入射側空間582を大気圧より減圧状態とすることができるので、各基板51,52,53の接合後に射出側空間581および入射側空間582を減圧した状態で封止することできる。従って、基板51,52,53の接合を大気圧雰囲気下で行うことができるので、プラズマ重合膜や金属膜などを用いた接合方法を採用でき、各基板51,52,53間の接合品質を確保できる。特に、接合層571,572の一例であるプラズマ重合膜は、基板51,52,53表面の凹凸などを吸収できるため、基板51,52,53同士を密閉接合でき、接合品質が良好である。このため、プラズマ重合膜を用いて基板を接合できる本発明の利点は大きい。
また、第一貫通孔517のみを封止することで、射出側空間581および入射側空間582を減圧状態で封止することができるので、封止材518の数や量が少なくてすむ。
また、このようなエタロン5を用いた測色センサー3および測色装置1では、エタロン5の可動ミラー56の応答性を向上することができるので、検査対象光を速やかに受光したり、検査対象光の各色成分の強度を速やかに分析することができる。
次に、本発明に係る第二実施形態の波長可変干渉フィルターについて説明する。
図5は、第二実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図である。なお、第二実施形態以降の説明にあたり、第一実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略または簡略する。
すなわち、第一実施形態のエタロン5では、第二基板52に第二貫通孔526が設けられる例を示したが、第二実施形態のエタロン5Aでは、第二基板52Aには第二貫通孔526が形成されず、第三基板53Aに第三貫通孔534が形成される。
すなわち、各基板51,52,53同士を接合した後に、各貫通孔517,534を介して、射出側空間581および入射側空間582内の空気を真空ポンプ等の吸引装置で吸引し、射出側空間581および入射側空間582を減圧状態とする。この状態で、各貫通孔517,534を封止材518,535で封止することにより、射出側空間581および入射側空間582が減圧状態で封止されて、エタロン5Aが形成される。
第二実施形態のエタロン5Aでは、次のような作用効果を奏することができる。
すなわち、射出側空間581に連通する第一貫通孔517が第一基板51に形成され、入射側空間582に連通する第三貫通孔534が第三基板53Aに形成されている。このため、射出側空間581および入射側空間582内の空気をそれぞれ独立して吸引することができる。従って、射出側空間581および入射側空間582内の空気を同時に吸引することができるので、各空間581,582を減圧状態にする時間を短縮することができ、エタロン5Aの製造効率を向上できる。特に、前記第一実施形態で示した連結保持部523への第二貫通孔526の形成が、剛性等の理由により難しい場合には、本実施形態のエタロン5Aように、第三基板53Aに第三貫通孔534を形成することで、入射側空間582を減圧状態にすることができる。
次に、本発明に係る第三実施形態の波長可変干渉フィルターについて説明する。
図6は、第三実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図であり、図7は、第三実施形態のエタロンの内部空間の封止工程を説明するための概略図である。
これに対して、第三実施形態では、各貫通電極514C,514Dの形成用に第一基板51Aを貫通する第一電極形成孔517Aおよび第二電極形成孔517Bが形成され、この電極形成孔517A,517Bに貫通電極514C,514Dを形成することで、入射側空間582および射出側空間581の減圧状態での封止と各貫通電極514C,514Dの形成とを行う。
先ず、第一基板51Aに、第一変位用電極541、第一変位用電極引出部542、各外部端子515C,515D、およびダミー電極519を形成する。また、第二基板52に、第二変位用電極544、第二変位用電極引出部545、およびダミー電極527を形成する。なお、ダミー電極519,527は、駆動には関与せず、各貫通電極514C,514Dと第一基板51Aとの密着性や、射出側空間581の密閉性を確保するために設ける。
そして、ダイヤモンドドリルやサンドブラスト等により、各外部端子515C,515D、第一基板51A、第一変位用電極引出部542、およびダミー電極519に、電極形成孔517A,517Bを含む各電極形成孔を形成する。
第三実施形態のエタロン5Bでは、第一基板51Aを貫通する第一電極形成孔517Aに挿通されて第一変位用電極541に当接した低融点金属ワイヤー591と、第一基板51Aを貫通する第二電極形成孔517Bに挿通されて第二変位用電極引出部545に当接した低融点金属ワイヤー592とが、それぞれ溶融して各電極形成孔517A,517Bが封止される。このような構成によれば、各貫通電極514C,514Dの形成用の電極形成孔517A,517Bが、射出側空間581および入射側空間582を減圧状態にするための第一貫通孔517A,517Bを兼ね、各貫通電極514C,514Dが封止材518を兼ねる。このため、各変位用電極541,544と導通する貫通電極514C,514Dの形成と、射出側空間581および入射側空間582の減圧状態での封止とを、同時に行うことができる。従って、エタロン5Bの製造プロセスを簡略化でき、エタロン5Bの製造効率を向上できる。
また、各変位用電極541,544や、各変位用電極541,544と導通する貫通電極514C,514Dが第一基板51A側に集中して形成されているため、各電極を接続するための配線を簡略化でき、基板への各電極の実装を容易に行うことができる。
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。
さらに、前記第三実施形態では、ダミー電極519,527が設けられていたが、ダミー電極519,527は必須ではなく、ダミー電極519,527を設けずに各貫通電極514C,514Dを形成してもよい。
また、変位用電極も同様であり、例えば、変位用電極が可動部522を均等に変位させる位置に設けられていればよい。例えば、第一基板51の固定ミラー55を挟んで点対称となる位置に一対の第一変位用電極541が形成され、この第一変位用電極541に対向して、第二基板52の連結保持部523に一対の第二変位用電極544が形成され、これらの電極により静電アクチュエーター54が構成されてもよい。
Claims (10)
- 透光性を有する第一基板と、
前記第一基板の一面側に対向し、前記第一基板に接合される透光性の第二基板と、
前記第二基板の前記第一基板が設けられる側とは反対側に対向して、前記第二基板に接合される透光性の第三基板と、
前記第二基板に設けられ、前記第一基板に対向する可動面を有する可動部と、
前記第二基板に設けられ、前記可動部を基板厚み方向に移動可能に保持する連結保持部と、
前記可動部の前記可動面および前記第一基板の前記第二基板側の面に、所定のミラー間ギャップを介して対向配置される一対のミラーと、
前記第一基板および前記第二基板の互いに対向する面に、それぞれ互いに対向する一対の変位用電極を有し、これらの変位用電極に所定の電圧が印加されることで、静電引力により前記可動部を前記基板厚み方向に変位させる静電アクチュエーターとを備え、
前記第一基板と前記第二基板、前記第二基板と前記第三基板間は、それぞれ環状の接合層により接合され、
前記第一基板と前記第二基板とにより挟まれた第一内部空間および前記第二基板と前記第三基板とに挟まれた第二内部空間を有し、
前記第一内部空間と前記第二空間が外部に連通する貫通孔が形成され、
前記貫通孔は、前記第一内部空間および前記第二内部空間を大気圧より減圧された状態に密閉する封止材で封止されている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 - 請求項1に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記貫通孔は、
前記第一基板に形成され、前記第一内部空間と基板外部とを連通する第一貫通孔と、
前記第二基板に形成され、前記第一内部空間と前記第二内部空間とを連通する第二貫通孔とを備え、
前記第一貫通孔が前記封止材で封止されている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 - 請求項1に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記貫通孔は、
前記第一基板に形成され、前記第一内部空間と基板外部とを連通する第一貫通孔と、
前記第三基板に形成され、前記第二内部空間と基板外部とを連通する第三貫通孔とを備え、
前記第一貫通孔および前記第三貫通孔が前記封止材で封止されている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記一対の変位用電極は、前記第一基板に設けられた第一変位用電極と、前記第二基板に設けられた第二変位用電極とを備え、
前記第一基板には、前記第一基板を貫通し前記第一変位用電極に接続された第一貫通電極と、前記第一基板を貫通する第二貫通電極とが形成され、
前記第一基板または前記第二基板の前記第一内部空間に臨む面には、前記第二貫通電極と前記第二変位用電極とを接続するバンプ電極が設けられている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記封止材は、接着剤、低融点ガラス、または低融点金属により構成されている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第一基板には、前記一対の変位用電極に接続された貫通電極と、前記貫通電極の形成用に前記第一基板を貫通する電極形成孔が形成され、
前記電極形成孔は、前記貫通孔を兼ね、
前記貫通電極は、前記封止材を兼ねている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第三基板には、特定範囲外の波長の光を反射または吸収する光学膜が形成される
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 - 請求項1から請求項7のいずれかに記載の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透過した検査対象光を受光する受光手段とを備える
ことを特徴とする光モジュール。 - 請求項8に記載の光モジュールと、
前記光モジュールの前記受光手段により受光された光に基づいて、光の光特性を分析する分析処理部とを備える
ことを特徴とする光分析装置。 - 透光性を有する第一基板と、前記第一基板の一面側に対向し前記第一基板に接合される透光性の第二基板と、前記第二基板の前記第一基板が設けられる側とは反対側に対向して前記第二基板に接合される透光性の第三基板と、前記第一基板と前記第二基板とにより挟まれた第一内部空間および前記第二基板と前記第三基板とに挟まれた第二内部空間を有し、前記第一内部空間と前記第二空間が外部に連通する貫通孔が形成され、前記第一内部空間および前記第二内部空間を大気圧より減圧された状態に密閉する封止材を備えた波長可変干渉フィルターの製造方法であって、
前記第一基板、前記第二基板および前記第三基板を互いに接合する工程と、
前記貫通孔を介して前記第一内部空間および前記第二内部空間を大気圧より減圧する工程と、
前記第一内部空間および前記第二内部空間を大気圧より減圧した状態で、前記貫通孔を前記封止材で封止する工程とを備える
ことを特徴とする波長可変干渉フィルターの製造方法。
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