JP2013167844A - Wavelength variable interference filter, optical module, electronic equipment and method for manufacturing wavelength variable interference filter - 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に関する。 The present invention relates to a wavelength tunable interference filter, an optical module, an electronic apparatus, and a method for manufacturing the wavelength tunable interference filter.
ギャップを介して二つの反射膜を対向させ、入射した光から特定の波長の光を選択して射出する波長可変干渉フィルター(以下、エタロンと呼ぶことがある)が知られている。
特許文献1には、固定基板と可動基板とを備え、可動基板にダイヤフラムを有し、一対の反射膜間のギャップ寸法を可変とするファブリペローフィルター(波長可変干渉フィルター)が開示されている。
2. Description of the Related Art A variable wavelength interference filter (hereinafter sometimes referred to as an etalon) is known in which two reflective films are opposed to each other through a gap, and light having a specific wavelength is selected from incident light and emitted.
特許文献1に示すダイヤフラムは、基板をエッチングして薄肉部を形成している。このため、薄肉部の厚みにばらつきが生じることがある。特に、エッチング量が大きい場合には薄肉部の厚みばらつきは大きくなり、エッチング加工量に限界がある。
例えば、静電アクチュエーターなどのギャップ寸法設定手段を用いて反射膜間のギャップ寸法を調整する場合、薄肉部の厚みにばらつきが生ずると薄肉部の撓みが不均一となり、反射膜間のギャップ寸法がばらつき、分光精度が低下するという課題がある。
In the diaphragm shown in
For example, when adjusting the gap dimension between the reflective films using a gap dimension setting means such as an electrostatic actuator, if the thickness of the thin part varies, the deflection of the thin part becomes non-uniform, and the gap dimension between the reflective films is There is a problem that variation and spectral accuracy are lowered.
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例にかかる波長可変干渉フィルターは、透光性の第1基材を有する第1基板と、前記第1基板と対向しダイヤフラムを備えた透光性の第2基材を有する第2基板と、前記第1基板の前記第2基板に対向する面に設けられた第1反射膜と、前記第2基板の前記ダイヤフラムに設けられ、前記第1反射膜とギャップを介して対向する第2反射膜と、前記ギャップの寸法を設定するギャップ寸法設定手段と、を備え、前記ダイヤフラムは、前記第1反射膜に近づく方向または遠ざかる方向に可動で前記第2反射膜が配置される可動部と、前記可動部を支持し前記第2基材の厚みと同じ寸法の深さの凹部が形成された薄肉部と、を有し、前記薄肉部にスピンオングラス膜が設けられていることを特徴とする。 Application Example 1 A tunable interference filter according to this application example includes a first substrate having a light-transmitting first base material, and a light-transmitting second base material having a diaphragm facing the first substrate. A first reflection film provided on a surface of the first substrate facing the second substrate, and provided on the diaphragm of the second substrate, through the gap with the first reflection film. And a gap dimension setting means for setting the dimension of the gap, and the diaphragm is movable in a direction toward or away from the first reflection film, and the second reflection film is disposed. A movable portion that is supported, and a thin-walled portion that supports the movable portion and is formed with a recess having a depth that is the same as the thickness of the second base material, and a spin-on-glass film is provided on the thin-walled portion. It is characterized by being.
この構成によれば、第2基板におけるダイヤフラムの薄肉部にスピンオングラス膜が設けられている。この薄肉部には、第2基材が設けられておらず、スピンオングラス膜が主な厚みを形成している。このため薄肉部の厚みが、ばらつきなく形成できる。そして、薄肉部の撓みが均一となり、反射膜間のギャップ寸法を精度よく設定することができ、分光精度に優れた波長可変干渉フィルターを提供できる。 According to this configuration, the spin-on glass film is provided on the thin portion of the diaphragm in the second substrate. The thin part is not provided with the second base material, and the spin-on-glass film forms the main thickness. For this reason, the thickness of the thin portion can be formed without variation. And the bending of a thin part becomes uniform, the gap dimension between reflection films can be set with sufficient accuracy, and a wavelength variable interference filter excellent in spectral accuracy can be provided.
[適用例2]上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターにおいて、前記第2基板は、前記第2基材の一面に前記スピンオングラス膜と、前記第2基材をエッチングする溶液に対して耐性を有する耐エッチング膜と、を備え、前記薄肉部には前記第1基板に面して前記スピンオングラス膜が形成され、前記第1基板に面する面とは反対の面に前記耐エッチング膜が露出して設けられていることが好ましい。 Application Example 2 In the wavelength tunable interference filter according to the application example, the second substrate is resistant to the spin-on-glass film on one surface of the second base material and a solution for etching the second base material. The thin-walled portion is formed with the spin-on-glass film facing the first substrate, and the etching resistant film is exposed on a surface opposite to the surface facing the first substrate. Are preferably provided.
この構成によれば、薄肉部には第1基板に面してスピンオングラス膜が形成され、第1基板に面する面とは反対の面に耐エッチング膜が露出して設けられている。
このため、第2基材の第1基板と面する面とは反対の面側からエッチング加工を施すことで、耐エッチング膜がエッチングストップ膜として機能し、エッチング加工による薄肉部の厚みに影響を与えない。
According to this configuration, the spin-on glass film is formed on the thin portion so as to face the first substrate, and the etching resistant film is exposed on the surface opposite to the surface facing the first substrate.
For this reason, by performing the etching process from the surface opposite to the surface facing the first substrate of the second base material, the etching resistant film functions as an etching stop film, and affects the thickness of the thin portion by the etching process. Don't give.
[適用例3]上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターにおいて、前記可動部は前記第2基材の一面に前記耐エッチング膜と前記スピンオングラス膜とが積層され、前記第2基材の厚み方向の平面視において、前記第2光学膜と重なる部分の一部には前記耐エッチング膜が形成されていないことが好ましい。 Application Example 3 In the wavelength tunable interference filter according to the application example, the movable portion includes the etching resistant film and the spin-on-glass film laminated on one surface of the second base material, and the thickness direction of the second base material In the plan view, it is preferable that the etching-resistant film is not formed on a part of the portion overlapping the second optical film.
この構成によれば、第2基材の厚み方向の平面視において、第2光学膜と重なる部分の一部には耐エッチング膜が形成されていない。
この構造では、耐エッチング膜として光を通さない材料であっても、光が通過する部分に形成しないことで利用でき、設計の自由度が広がる。また、耐エッチング膜が金属材料などの不透明膜である場合、迷光を遮るアパチャー膜として機能させることができる。
According to this configuration, the etching resistant film is not formed on a part of the portion overlapping the second optical film in a plan view in the thickness direction of the second base material.
In this structure, even a material that does not allow light to pass through as an etching resistant film can be used by not forming it in a portion through which light passes, and the degree of freedom in design is widened. Further, when the etching resistant film is an opaque film such as a metal material, it can function as an aperture film that blocks stray light.
[適用例4]上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターにおいて、前記ギャップ寸法設定手段として前記第1基板の前記第2基板に対向する面に設けられた第1駆動電極と、前記第2基板の前記第1基板に対向する面に設けられ前記第1駆動電極と対向する第2駆動電極と、を備えることが好ましい。 Application Example 4 In the wavelength tunable interference filter according to the application example described above, a first drive electrode provided on a surface of the first substrate facing the second substrate as the gap dimension setting unit, and the second substrate It is preferable that a second drive electrode provided on a surface facing the first substrate and facing the first drive electrode is provided.
この構成によれば、ギャップ寸法設定手段として第1基板に第1駆動電極と、第2基板に第2駆動電極が対向して配置されている。
第1駆動電極と第2駆動電極に電圧を印加することで静電アクチュエーターとして機能し、第1反射膜と第2反射膜との間に働く静電力を利用して、反射膜間のギャップ寸法を設定することができる。
According to this configuration, the first drive electrode is disposed on the first substrate and the second drive electrode is disposed opposite to the second substrate as the gap dimension setting means.
The gap dimension between the reflective films functions as an electrostatic actuator by applying a voltage to the first drive electrode and the second drive electrode, and utilizes the electrostatic force acting between the first reflective film and the second reflective film. Can be set.
[適用例5]本適用例にかかる光学モジュールは、透光性の第1基材を有する第1基板と、前記第1基板と対向しダイヤフラムを備えた透光性の第2基材を有する第2基板と、前記第1基板の前記第2基板に対向する面に設けられた第1反射膜と、前記第2基板の前記ダイヤフラムに設けられ、前記第1反射膜とギャップを介して対向する第2反射膜と、前記ギャップの寸法を設定するギャップ寸法設定手段と、前記反射膜を透過した光が受光される受光部と、を備え、前記ダイヤフラムは、前記第1反射膜に近づく方向または遠ざかる方向に可動で前記第2反射膜が配置される可動部と、前記可動部を支持し前記第2基材の厚みと同じ寸法の深さの凹部が形成された薄肉部と、を有し、前記薄肉部にスピンオングラス膜が設けられていることを特徴とする。 Application Example 5 An optical module according to this application example includes a first substrate having a light-transmitting first base material, and a light-transmitting second base material having a diaphragm facing the first substrate. A second substrate, a first reflective film provided on a surface of the first substrate facing the second substrate, and a diaphragm provided on the diaphragm of the second substrate, facing the first reflective film via a gap A second reflective film, a gap dimension setting means for setting the dimension of the gap, and a light receiving unit for receiving light transmitted through the reflective film, wherein the diaphragm approaches the first reflective film Or a movable part that is movable in a direction away from the second reflection film and a thin-walled part that supports the movable part and has a recess having the same depth as the thickness of the second substrate. However, a spin-on-glass film is provided on the thin part. The features.
この構成によれば、ダイヤフラムの薄肉部にスピンオングラス膜が形成されていることから薄肉部の厚みが、ばらつきなく形成でき、反射膜間のギャップ寸法を精度よく設定することができる。
このことから、分光精度に優れた光モジュールを提供できる。
According to this configuration, since the spin-on-glass film is formed on the thin portion of the diaphragm, the thickness of the thin portion can be formed without variation, and the gap dimension between the reflective films can be set with high accuracy.
Thus, an optical module with excellent spectral accuracy can be provided.
[適用例6]本適用例にかかる電子機器は、透光性の第1基材を有する第1基板と、前記第1基板と対向しダイヤフラムを備えた透光性の第2基材を有する第2基板と、前記第1基板の前記第2基板に対向する面に設けられた第1反射膜と、前記第2基板の前記ダイヤフラムに設けられ、前記第1反射膜とギャップを介して対向する第2反射膜と、前記ギャップの寸法を設定するギャップ寸法設定手段と、前記反射膜を透過した光が受光される受光部と、前記受光部により受光された光に基づいて、前記光の特性が分析される分析処理部と、を備え、前記ダイヤフラムは、前記第1反射膜に近づく方向または遠ざかる方向に可動で前記第2反射膜が配置される可動部と、前記可動部を支持し前記第2基材の厚みと同じ寸法の深さの凹部が形成された薄肉部と、を有し、前記薄肉部にスピンオングラス膜が設けられていることを特徴とする。 Application Example 6 An electronic apparatus according to this application example includes a first substrate having a light-transmitting first base material, and a light-transmitting second base material having a diaphragm facing the first substrate. A second substrate, a first reflective film provided on a surface of the first substrate facing the second substrate, and a diaphragm provided on the diaphragm of the second substrate, facing the first reflective film via a gap Based on the light received by the light receiving unit, the light receiving unit that receives the light transmitted through the reflective film, the gap size setting unit that sets the size of the gap, An analysis processing unit for analyzing characteristics, and the diaphragm supports the movable unit, a movable unit movable in a direction approaching or moving away from the first reflective film, and the second reflective film is disposed. A recess having a depth the same as the thickness of the second substrate is formed. It has a thin portion which is, and wherein the spin-on-glass film is formed on the thin portion.
この構成によれば、ダイヤフラムの薄肉部にスピンオングラス膜が形成されていることから薄肉部の厚みが、ばらつきなく形成でき、反射膜間のギャップ寸法を精度よく設定することができる。
このことから、分光精度に優れた電子機器を提供できる。
According to this configuration, since the spin-on-glass film is formed on the thin portion of the diaphragm, the thickness of the thin portion can be formed without variation, and the gap dimension between the reflective films can be set with high accuracy.
Thus, an electronic device having excellent spectral accuracy can be provided.
[適用例7]本適用例にかかる波長可変干渉フィルターの製造方法は、第1基材の表面にエッチングマスクを形成する工程と、前記エッチングマスクをマスクとしてエッチングし凹部を形成する工程と、前記第1基材の前記凹部に第1駆動電極を形成する工程と、前記第1基材に第1反射膜を形成する工程と、第2基材の一面にエッチング溶液に対して耐性を有する耐エッチング膜を形成する工程と、前記耐エッチング膜の上にスピンオングラス膜を形成する工程と、前記第2基材の前記スピンオングラス膜を形成した面とは反対の面にエッチングマスクを形成する工程と、前記エッチングマスクをマスクとしてエッチングし薄肉部を形成する工程と、前記第2基材に第2駆動電極を形成する工程と、前記第2基材に第2反射膜を形成する工程と、前記第1駆動電極および前記第1反射膜を形成した前記第1基材と、前記第2駆動電極および前記第2反射膜を形成した前記第2基材とを接合する工程と、を有することを特徴とする。 Application Example 7 A method of manufacturing a wavelength tunable interference filter according to this application example includes a step of forming an etching mask on the surface of the first base material, a step of etching the etching mask as a mask to form a recess, Forming a first drive electrode in the recess of the first substrate; forming a first reflective film on the first substrate; and having resistance to an etching solution on one surface of the second substrate. Forming an etching film; forming a spin-on-glass film on the etching-resistant film; and forming an etching mask on a surface of the second substrate opposite to the surface on which the spin-on-glass film is formed. Etching the etching mask as a mask to form a thin portion, forming a second drive electrode on the second base material, and forming a second reflective film on the second base material Bonding the first base material on which the first drive electrode and the first reflective film are formed and the second base material on which the second drive electrode and the second reflective film are formed, and It is characterized by having.
この波長可変干渉フィルターの製造方法によれば、スピンオングラス膜に耐エッチング膜を設けることで、スピンオングラス膜がエッチングされず、また、エッチングは耐エッチング膜で止まるため、エッチング時間の管理が容易である。そして、薄肉部の厚みが、ばらつきなく形成でき、分光精度に優れた波長可変干渉フィルターを製造できる。 According to this method of manufacturing a wavelength tunable interference filter, by providing an etch-resistant film on the spin-on-glass film, the spin-on-glass film is not etched, and etching is stopped by the etch-resistant film, so that the etching time can be easily managed. is there. And the thickness of a thin part can be formed without dispersion | variation, and the wavelength variable interference filter excellent in spectral accuracy can be manufactured.
[適用例8]上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターの製造方法において、前記耐エッチング膜を形成した後、前記第2反射膜に対応する部分の前記耐エッチング膜の一部を除去する工程を含むことが好ましい。 Application Example 8 In the method of manufacturing the wavelength tunable interference filter according to the application example, after forming the etching resistant film, a step of removing a part of the etching resistant film corresponding to the second reflective film. It is preferable to include.
この波長可変干渉フィルターの製造方法によれば、第2基材の一面に形成した耐エッチング膜の一部を除去する。
このため、耐エッチング膜として光を通さない材料であっても利用することができ、波長可変干渉フィルターにおける設計の自由度が広がる。
According to this method of manufacturing a wavelength tunable interference filter, a part of the etching resistant film formed on one surface of the second substrate is removed.
For this reason, even a material that does not transmit light can be used as the etching resistant film, and the degree of freedom in designing the wavelength variable interference filter is increased.
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の寸法の割合を適宜変更している。
[第1実施形態]
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings used for the following description, the ratio of dimensions of each member is appropriately changed so that each member has a recognizable size.
[First Embodiment]
図1は本実施形態のエタロンの構成を示す平面図である。図2は図1のA−A断線に沿う断面図である。
(エタロン1の構成)
図1に示すように、エタロン1は、平面視で正方形状の板状の光学部材であり、一辺が例えば10mmに形成されている。このエタロン1は、図2に示すように、第1基板10、第2基板20を備えている。
第1基板10は、例えば、石英ガラス、ソーダガラス、結晶性ガラス、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、水晶などの透光性を備えた第1基材11を有し、第1基材11をエッチングすることにより形成されている。同様に第2基板20は、例えば、石英ガラス、ソーダガラス、結晶性ガラス、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、水晶などの透光性を備えた第2基材21を有し、第2基材21をエッチングすることにより形成されている。
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the etalon of this embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
(Configuration of Etalon 1)
As shown in FIG. 1, the
The
そして、エタロン1は、第1基板10と第2基板20とが接合されて一体に構成される。この接合には、第1基板10、第2基板20の接合部分に設けられた接合膜19,29が結合することにより固定される。接合膜19,29としては、ポリオルガノシロキサンを主材料としたプラズマ重合膜が採用されている。
また、上記以外の接合方法では、接着剤などの粘着性材料による接合、金属膜による接合などが利用できる。
The
Moreover, in joining methods other than those described above, joining using an adhesive material such as an adhesive, joining using a metal film, or the like can be used.
第1基板10は、厚みが例えば500μmの第1基材11が用いられる。この第1基板10には、エッチングにより第1基板10の中央に円形の第1凹部12が設けられ、中央部が一段窪んだ段つきの形状である。
また、第1基板10の外縁には、第2基板20との接合において第2基板20を支持する支持部13が設けられている。
For the
In addition, a
第1凹部12の中央部には第1反射膜17が形成されている。この第1反射膜17は光の反射特性と透過特性とを有し、AgやAg合金などの金属膜により例えば50nmの厚みで形成されている。なお、第1反射膜17を誘電体多層膜で構成しても良い。
そして、平面視で第1反射膜17を取り巻くようにリング状の第1駆動電極18が形成されている。第1駆動電極18は第1凹部12の中央部より一段上の段に形成されている。また、第1駆動電極18は引き出し電極18aに接続されている。
第1駆動電極18および引き出し電極18aは導電膜であり、例えばITO(Indium Tin Oxide)膜が用いられる。また、これらの導電膜はCr膜を下地とし、その上にAu膜を積層したCr/Au膜などを用いても良い。
A first
A ring-shaped
The
引き出し電極18aは第1基板10の四隅のうちの一つの隅部に形成された接続パッド16aに接続されている。
このようにして、第1駆動電極18は引き出し電極18aを介して接続パッド16aと電気的導通が図られている。
また、支持部13の上面には接合膜19が形成されている。
The lead electrode 18 a is connected to a
In this way, the
A
第2基板20は、正方形状の第2基材21を用い、例えば、厚みが200μmの第2基材21の一面をエッチングにより加工することで形成される。
この第2基板20には、ダイヤフラム23を有している。ダイヤフラム23は基板中央を中心とする円柱状の可動部23aと、その周りに可動部23aを保持し、可動部23aの厚みよりも厚みの薄い薄肉部23bと、から構成されている。
The
The
薄肉部23bは、第1基板10と対向する面とは反対の面に、第2基材21がエッチングされて円環状の第2凹部22が形成されている。この第2凹部22は第2基材21の厚みと同じ寸法の深さであり、薄肉部23bには第2基材21が厚み方向にエッチングされて、第2基材21が存在しない状態である。
そして、この薄肉部23bは第2凹部22の底面に露出する耐エッチング膜25と、第1基板10に面する側に形成されたスピンオングラス膜(Spin On Glass膜:以下、SOG膜と呼ぶことがある)26を有している。
耐エッチング膜25は、第2基材21をエッチングする溶液に対して耐性を有する。
SOG膜26は、液状のスピンオングラス剤(SOG剤)を基板などに塗布し、さらに焼成することによって得られるガラス膜のことである。そして、このSOG膜26は膜厚寸法を制御してばらつきの少ない膜を形成することができる。
In the
The thin-
The etching
The
なお、耐エッチング膜25およびSOG膜26は、薄肉部23bから延長されて第2基板20の一面を覆うように形成されている。
耐エッチング膜25はエポキシ樹脂、アモルファスフッ素系樹脂などで約1μmの厚みで形成され、SOG膜26は約30μmの厚みに形成されている。
このように、第2基板20はダイヤフラム23を有し、可動部23aが第2基板20の厚み方向に移動しやすいように構成されている。
The etching
The etching
As described above, the
そして、第2基板20の第1基板10に対向するSOG膜26上には、第2反射膜27および第2駆動電極28が形成されている。
第2反射膜27は光の反射特性と透過特性とを有し、第1反射膜17と対向し可動部23aに円形状に設けられている。第2反射膜27の材料として第1反射膜17と同様に、AgまたはAg合金が用いられる。なお、第2反射膜27は例えば50nmの厚みに形成されている。このように、第1基板10の第1反射膜17と第2基板20の第2反射膜27とでエタロン1における対向する一対の反射膜が構成される。なお、第2反射膜27を誘電体多層膜で構成しても良い。
A second
The
第2駆動電極28は第1駆動電極18と対向する薄肉部23bに設けられている。この第2駆動電極28は第2反射膜27を取りまくように、リング状に形成されている。このように、第1基板10の第1駆動電極18と第2基板20の第2駆動電極28とが対向し、両者でエタロン1における静電アクチュエーター40が構成され、反射膜間のギャップ寸法の調整が可能である。
The
また、第2駆動電極28は引き出し電極28aに接続されている。
第2駆動電極28、引き出し電極28aは導電膜であり、例えばITO膜が用いられる。また、これらの導電膜はCr膜を下地とし、その上にAu膜を積層したCr/Au膜などを用いても良い。
さらに、引き出し電極28aは、Agペーストなどの導電性接着剤(図示せず)により第1基板10の四隅のうちの一つの隅部に形成された接続パッド16bに接続され、第1基板10と第2基板20との間の電気的導通が図られている。
そして、第2基板20の第1基板10との接合面には接合膜29が形成されている。また、第2基板20には対角となる角部に切り欠き部21aが設けられ、第1基板10と接合した際に、第1基板10の接続パッド16a,16bが上面から露出するように構成されている。
The
The
Further, the
A
上記のエタロン1では、対向する第1反射膜17と第2反射膜27とのギャップ寸法を変えるために、静電アクチュエーター40を駆動させると、静電力により第1駆動電極18と第2駆動電極28とが引き合い、第2基板20の薄肉部23bが撓んで、可動部23aが第1基板10に近づくように変位する。可動部23aには第2反射膜27が設けられ、第1反射膜17と第2反射膜27との間のギャップ寸法を調整することができる。
In the
なお、本実施形態のエタロン5は、第1駆動電極18と第2駆動電極28との距離が第1反射膜17と第2反射膜27との距離より小さく形成されている。この構成に限らず、第1駆動電極18と第2駆動電極28との距離を第1反射膜17と第2反射膜27との距離より大きく形成してもよい。このような構成であれば、第1駆動電極18と第2駆動電極28との間のギャップ寸法が微小となったときに急激に引っ張る力が増加するプルイン現象を抑制することができる。
The
また、ギャップ寸法設定手段として、静電アクチュエーター40により、反射膜間のギャップ寸法を調整可能な構成を例示したが、例えば、電磁コイルと永久磁石とを有する電磁アクチュエーターや、電圧印加により伸縮可能な圧電素子を用いる構成としてもよい。
Further, as the gap dimension setting means, the configuration in which the gap dimension between the reflecting films can be adjusted by the
(エタロン1の製造方法)
次にエタロン1の製造方法について説明する。
図3〜図7はエタロン1の製造方法を説明する製造工程図である。
まず、第1基板の製造工程について図3、図4を用いて説明する。
石英ガラスなどの第1基材11の両面を鏡面研磨し、その後、図3(a)に示すように、第1基材11の両面にレジストを塗布してレジスト膜50を形成する。
次に、第1基材11の片面に第1凹部を作りこむためにレジスト膜50をパターニングする(図3(b))。
そして、第1基材11をフッ酸水溶液に浸漬してエッチングし、凹部53aを形成する(図3(c))。その後、第1基材11からレジスト膜50を剥離する。
続いて、第1基材11の両面にレジストを塗布してレジスト膜50を形成し、第1凹部の2段目を作りこむためのパターニングをする。そして、フッ酸水溶液に浸漬してエッチングし、凹部53bを形成する(図3(d))。
(Method for producing etalon 1)
Next, a method for manufacturing the
3 to 7 are manufacturing process diagrams for explaining the manufacturing method of the
First, the manufacturing process of a 1st board | substrate is demonstrated using FIG. 3, FIG.
Both surfaces of the
Next, the resist
Then, the
Subsequently, a resist is applied to both surfaces of the
そして、図4(a)に示すように、第1基材11からレジスト膜50を剥離する。このようにして、第1基材11に第1凹部12を形成する。
次に、第1基材11に作り込んだ第1凹部12の全面に、ITO膜をスパッタリングにより成膜する。そして、ITO膜の上にレジストを塗布し、第1駆動電極部のレジストパターニングを施し、酸性の溶液でITO膜をエッチングする。その後、第1基材11からレジスト膜を剥離する。このようにして、図4(b)に示すように、第1基材11の第1凹部12に第1駆動電極18を形成する。
Then, as illustrated in FIG. 4A, the resist
Next, an ITO film is formed on the entire surface of the
続いて、第1基材11に作り込んだ第1凹部12の全面に、Ag合金膜をスパッタリングにより成膜する。そして、Ag合金膜の上にレジストを塗布し、第1反射膜部のレジストパターニングを施し、例えばりん硝酢酸水溶液でAg合金膜をエッチングする。その後、第1基材11からレジスト膜を剥離する。このようにして、図4(c)に示すように、第1基材11の第1凹部12に第1反射膜17を形成する。
そして、図4(d)に示すように、第1反射膜17、第1駆動電極18が形成された第1基材11において、支持部13の上面部分が開口されたメタルマスクを第1基材11に密着させ、プラズマ重合膜をプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により成膜して接合膜19を形成する。
このように、上記の工程を経て第1基板10を形成する。
Subsequently, an Ag alloy film is formed on the entire surface of the
Then, as shown in FIG. 4D, in the
Thus, the 1st board |
次に、第2基板の製造工程について図5、図6を用いて説明する。
石英ガラスなどの第2基材21の両面を鏡面研磨し、その後、図5(a)に示すように、第2基材21の片面の全面にエポキシ樹脂をスピンコーターなど用いて塗布し、硬化させて耐エッチング膜25を形成する。
続いて、耐エッチング膜25の上にSOG剤を塗布して焼成し、SOG膜26を形成する(図5(b))。なお、SOG膜26はSOG剤を複数回の塗布により所定の厚みになるように形成する。
Next, the manufacturing process of a 2nd board | substrate is demonstrated using FIG. 5, FIG.
Both surfaces of the
Subsequently, an SOG agent is applied on the etching
次に、耐エッチング膜25およびSOG膜26を形成した第2基材21の両面にエッチングマスク膜を成膜する。このエッチングマスク膜は、下地に厚み約50nmのCr膜とし、その上に厚み約500nmのAu膜が成膜されて構成されている。
そして、第2基材21の両面にレジストを塗布して片面にダイヤフラムの第2凹部を作り込むためのレジストのパターニングをする。その後、Au膜をヨウ素とヨウ化カリウムの混合液でエッチングし、Cr膜を硝酸セリウムアンモニウム水溶液でエッチングする。その後、第2基材21からレジストを剥離する。このようにして、図5(c)に示すような、エッチングマスク52を第2基材21に形成する。
Next, an etching mask film is formed on both surfaces of the
Then, a resist is applied to both surfaces of the
次に、第2基材21をフッ酸水溶液に浸漬してエッチングし、第2凹部22を形成する(図5(d))。ここで、エッチングは第2基材21の片面に形成された耐エッチング膜25までエッチングされ、第2基材21の厚み方向へはそれ以上の深さにエッチングが進むことがない。このように、耐エッチング膜25がエッチングストップ層として機能する。そして、第2凹部22では第2基材21の厚み寸法分がエッチングされ、第2基材21の厚み寸法と同じ深さとなっている。
Next, the
そして、図6(a)に示すように、第2基材21からエッチングマスク52を剥離する。このようにして、第2基材21に第2凹部22を形成することで、可動部23aと薄肉部23bを備えるダイヤフラム23を形成する。
次に、SOG膜26を形成した第2基材21の片面の全面にITO膜をスパッタリングにより成膜する。そして、ITO膜の上にレジストを塗布し、第2駆動電極部のレジストパターニングを施し、酸性の溶液でITO膜をエッチングする。その後、第2基材21からレジスト膜を剥離する。このようにして、図6(b)に示すように、第2基材21のSOG膜26の上に第2駆動電極28を形成する。
Then, as shown in FIG. 6A, the
Next, an ITO film is formed by sputtering on the entire surface of one side of the
続いて、第2基材21の第2駆動電極28を形成した面の全面に、Ag合金膜をスパッタリングにより成膜する。そして、Ag合金膜の上にレジストを塗布し、第2反射膜部のレジストパターニングを施し、例えばりん硝酢酸水溶液でAg合金膜をエッチングする。その後、第2基材21からレジスト膜を剥離する。このようにして、図6(c)に示すように、第2基材21のSOG膜26の上に第2反射膜27を形成する。
そして、図6(d)に示すように、第2反射膜27、第2駆動電極28が形成された第2基材21において、第1基板10との接合部分が開口されたメタルマスクを第2基材21に密着させ、プラズマ重合膜をプラズマCVD法により成膜して接合膜29を形成する。
このように、上記の工程を経て第2基板20を形成する。
Subsequently, an Ag alloy film is formed on the entire surface of the
Then, as shown in FIG. 6D, in the
In this way, the
次に第1基板10と第2基板20との接合工程について、図7を用いて説明する。
図7(a)、(b)に示すように、プラズマ重合膜で構成された第1基板10の接合膜19および第2基板20の接合膜29に、O2プラズマまたはUV(Ultraviolet)光を照射して活性化エネルギーを与える。なお、接合膜19,29に活性化エネルギーを与える際に、第1反射膜17および第2反射膜27に活性化エネルギーが加わるとダメージが発生するため、メタルマスクなどを用いて接合膜19,29のみに活性化エネルギーが加わるようにする。
そして、接合膜19,29に活性化エネルギーを与えた後、第1基板10と第2基板20のアライメントを行い、図7(c)に示すように、両者を重ね合わせて荷重をかけることにより第1基板10と第2基板20との接合が完了する。
このようにして、本実施形態のエタロン1を製造する。
Next, the joining process of the 1st board |
As shown in FIGS. 7A and 7B, O 2 plasma or UV (Ultraviolet) light is applied to the
Then, after applying activation energy to the
In this way, the
以上、本実施形態のエタロン1は、第2基板20におけるダイヤフラム23の薄肉部23bにSOG膜26が設けられている。この薄肉部23bには、第2基材21が設けられておらず、SOG膜26が主な厚みを形成している。このため、薄肉部23bの厚みが、ばらつきなく形成できる。そして、薄肉部23bの撓みが均一となり、反射膜間のギャップ寸法を精度よく設定することができ、分光精度に優れたエタロン1を提供できる。
As described above, in the
また、薄肉部23bには第1基板10に面してSOG膜26が形成され、第1基板10に面する面とは反対の面に耐エッチング膜25が露出して設けられている。
このため、第2基材21の第1基板10と面する面とは反対の面側からエッチング加工を施すことで、耐エッチング膜25がエッチングストップ膜として機能し、ダイヤフラム23の形成が容易であり、エッチング加工による薄肉部23bの厚みに影響を与えない。
[第2実施形態]
Further, an
For this reason, by performing etching from the surface opposite to the surface facing the
[Second Embodiment]
次に、第2実施形態のエタロンについて説明する。
本実施形態では、第2基板における耐エッチング膜の構成のみが第1実施形態と異なる。このため、第1基板については同じ符号を付し説明を省略し、第2基板について詳細に説明する。
(エタロン2の構成)
図8は本実施形態のエタロンの構成を示す断面図である。
図8に示すように、エタロン2は、第1基板10、第2基板30を備えている。
これらの第1基板10、第2基板30は、透光性の第1基材11、第2基材31からなり、板状の第1基材11、第2基材31をエッチングすることにより形成されている。
そして、エタロン2は、第1基板10と第2基板30とが接合されて一体に構成される。この接合には、第1基板10、第2基板30の接合部分に設けられた接合膜19,39が結合することにより固定される。
Next, the etalon of the second embodiment will be described.
In the present embodiment, only the configuration of the etching resistant film on the second substrate is different from that of the first embodiment. For this reason, the same reference numerals are given to the first substrate and the description thereof is omitted, and the second substrate will be described in detail.
(Configuration of Etalon 2)
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the etalon of this embodiment.
As shown in FIG. 8, the
The
The
第2基板30には、ダイヤフラム33を有している。ダイヤフラム33は基板中央を中心とする円柱状の可動部33aと、その周りに可動部33aを保持し、可動部33aより厚みの薄い薄肉部33bと、から構成されている。
薄肉部33bは、第1基板10と対向する面とは反対の面に、第2基材31がエッチングされて円環状の第2凹部32が形成されている。この第2凹部32は第2基材31の厚みと同じ寸法の深さであり、薄肉部33bには第2基材31が厚み方向にエッチングされて、第2基材31が存在しない状態である。
そして、この薄肉部33bは第2凹部32の底面に露出する耐エッチング膜35と、第1基板10に面する側に形成されたスピンオングラス膜(SOG膜)36を有している。
耐エッチング膜35は、第2基材31をエッチングする溶液に対して耐性を有する。
SOG膜36は、液状のスピンオングラス剤を基板などに塗布し、さらに焼成することによって得られるガラス膜のことである。そして、このSOG膜36は膜厚寸法を制御して厚みばらつきの少ない膜を形成することができる。
The
The
The
The etching
The
耐エッチング膜35は薄肉部33bから延長されて、第2基板30の一面を覆うように形成されているが、可動部33aの中央部に位置する部分には開口部35aが設けられ、耐エッチング膜35が形成されていない。
SOG膜36は、薄肉部33bから延長されて第2基板30の一面を覆うように形成され、耐エッチング膜35の開口部35aにもSOG膜が形成されている。
耐エッチング膜35は、光の透過率の低い窒化シリコン膜や、光を透過しないCr/Au膜などの光を透過しない材料が用いられ、スパッタリングにより1〜3μmの膜厚にて形成されている。また、SOG膜36は約30μmの厚みに形成されている。
The etching
The
The etching
そして、第2基板30の第1基板10に対向するSOG膜36上には、第2反射膜37および第2駆動電極38が形成されている。
第2反射膜37は光の反射特性と透過特性とを有し、第1反射膜17と対向し可動部33aに円形状に設けられている。第2反射膜37の材料として第1反射膜17と同様に、AgまたはAg合金が用いられる。なお、第2反射膜37は例えば50nmの厚みに形成されている。このように、第1基板10の第1反射膜17と第2基板30の第2反射膜37とでエタロン2における対向する一対の反射膜が構成される。なお、第2反射膜37を誘電体多層膜で構成しても良い。
A second
The
第2駆動電極38は第1駆動電極18と対向する薄肉部33bに設けられている。この第2駆動電極38は第2反射膜37を取りまくように、リング状に形成されている。このように、第1基板10の第1駆動電極18と第2基板30の第2駆動電極38とが対向し、両者でエタロン2における静電アクチュエーター40が構成され、反射膜間のギャップ寸法の調整が可能である。
The
上記のエタロン2では、対向する第1反射膜17と第2反射膜37とのギャップ寸法を変えるために、静電アクチュエーター40を駆動させると、静電力により第1駆動電極18と第2駆動電極38とが引き合い、第2基板30の薄肉部33bが撓んで、可動部33aが第1基板10に近づくように変位する。可動部33aには第2反射膜37が設けられ、第1反射膜17と第2反射膜37との間のギャップ寸法を調整することができる。
In the
(エタロン2の製造方法)
次にエタロン2の製造方法について説明する。
図9〜図11はエタロン2の製造方法を説明する製造工程図である。
第1基板の製造工程については第1実施形態と同様のため省略する。
第2基板の製造工程について図9、図10を用いて説明する。
石英ガラスなどの第2基材31の両面を鏡面研磨し、その後、図9(a)に示すように、第2基材31の片面の全面にCr/Au膜をスパッタリングにて成膜し、耐エッチング膜35を形成する。
そして、耐エッチング膜35の上にレジストを塗布し、開口部を作るためのレジストのパターニングをする。その後、Au膜をヨウ素とヨウ化カリウムの混合液でエッチングし、Cr膜を硝酸セリウムアンモニウム水溶液でエッチングする。そしてレジストを剥離することで、図9(b)に示すように、耐エッチング膜35に開口部35aを形成する。
続いて、耐エッチング膜35の上にSOG剤を塗布し焼成してSOG膜36を形成する(図9(c))。なお、SOG膜36はSOG剤を複数回の塗布により所定の厚みになるように形成する。
(Method of manufacturing etalon 2)
Next, a method for manufacturing the
9 to 11 are manufacturing process diagrams for explaining the manufacturing method of the
Since the manufacturing process of the first substrate is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
The manufacturing process of the second substrate will be described with reference to FIGS.
Both surfaces of the
Then, a resist is applied on the etching
Subsequently, an SOG agent is applied on the etching
次に、耐エッチング膜35およびSOG膜36を形成した第2基材31の両面にエッチングマスク膜を成膜する。このエッチングマスク膜は、下地に厚み約50nmのCr膜とし、その上に厚み約500nmのAu膜が成膜されて構成されている。
そして、第2基材31の両面にレジストを塗布して片面にダイヤフラムの第2凹部を作り込むためにレジストのパターニングをする。その後、Au膜をヨウ素とヨウ化カリウムの混合液でエッチングし、Cr膜を硝酸セリウムアンモニウム水溶液でエッチングする。その後、第2基材31からレジストを剥離する。このようにして、図9(d)に示すような、エッチングマスク52を第2基材31に形成する。
Next, an etching mask film is formed on both surfaces of the
Then, a resist is applied to both surfaces of the
次に、第2基材31をフッ酸水溶液に浸漬してエッチングし、第2凹部32を形成する(図9(e))。ここで、エッチングは第2基材31の片面に形成された耐エッチング膜35までエッチングされ、第2基材31の厚み方向へはそれ以上の深さにエッチングが進むことがない。このように、耐エッチング膜35がエッチングストップ層として機能する。そして、第2凹部32では第2基材31の厚み寸法分がエッチングされ、第2基材31の厚み寸法と同じ深さとなっている。
Next, the
そして、図10(a)に示すように、第2基材31からエッチングマスク52を剥離する。ここで、エッチングマスク52の剥離は、パターニング時と同じようにヨウ素とヨウ化カリウムの混合液、硝酸セリウムアンモニウム水溶液の順に行うと、耐エッチング膜35のCr膜が除去される。
このようにして、第2基材31に第2凹部32を形成することで、可動部33aと薄肉部33bを備えるダイヤフラム33を形成する。
次に、SOG膜36を形成した第2基材31の片面の全面にITO膜をスパッタリングにより成膜する。そして、ITO膜の上にレジストを塗布し、第2駆動電極部のレジストパターニングを施し、酸性の溶液でITO膜をエッチングする。その後、第2基材31からレジスト膜を剥離する。このようにして、図10(b)に示すように、第2基材31のSOG膜36の上に第2駆動電極38を形成する。
Then, as shown in FIG. 10A, the
Thus, the
Next, an ITO film is formed on the entire surface of one side of the
続いて、第2基材31の第2駆動電極38を形成した面の全面に、Ag合金膜をスパッタリングにより成膜する。そして、Ag合金膜の上にレジストを塗布し、第2反射膜部のレジストパターニングを施し、例えばりん硝酢酸水溶液でAg合金膜をエッチングする。その後、第2基材31からレジスト膜を剥離する。このようにして、図10(c)に示すように、第2基材31のSOG膜36の上に第2反射膜37を形成する。
そして、図10(d)に示すように、第2反射膜37、第2駆動電極38が形成された第2基材31において、第1基板10との接合部分が開口されたメタルマスクを密着させ、プラズマ重合膜をプラズマCVD法により成膜して接合膜39を形成する。
このように、上記の工程を経て第2基板30を形成する。
Subsequently, an Ag alloy film is formed on the entire surface of the
Then, as shown in FIG. 10D, in the
In this way, the
次に第1基板10と第2基板30との接合工程について、図11を用いて説明する。
図11(a)、(b)に示すように、プラズマ重合膜で構成された第1基板10の接合膜19および第2基板30の接合膜39に、O2プラズマまたはUV(Ultraviolet)光を照射して活性化エネルギーを与える。なお、接合膜19,39に活性化エネルギーを与える際に、第1反射膜17および第2反射膜37に活性化エネルギーが加わるとダメージが発生するため、メタルマスクなどを用いて接合膜19,39のみに活性化エネルギーが加わるようにする。
そして、接合膜19,39に活性化エネルギーを与えた後、第1基板10と第2基板30のアライメントを行い、図11(c)に示すように、両者を重ね合わせて荷重をかけることにより第1基板10と第2基板30との接合が完了する。
このようにして、本実施形態のエタロン2を製造する。
Next, the joining process of the 1st board |
As shown in FIGS. 11A and 11B, O 2 plasma or UV (Ultraviolet) light is applied to the
Then, after applying activation energy to the
In this way, the
以上、本実施形態のエタロン2は、第2基板30におけるダイヤフラム33の薄肉部33bにSOG膜36が設けられている。この薄肉部33bには、第2基材31が設けられておらず、SOG膜36が主な厚みを形成している。このため、薄肉部33bの厚みが、ばらつきなく形成できる。
そして、薄肉部33bの撓みが均一となり、反射膜間のギャップ寸法を精度よく設定することができ、分光精度に優れたエタロン2を提供できる。
可動部33aの第2基材31の一面に形成された耐エッチング膜35の一部が除去されている。この構造では、耐エッチング膜35として光を通さない材料であっても利用することができ、設計の自由度が広がる。また、第2基材31との密着性が高い金属材料を利用することができ、エタロン2の信頼性を向上させることができる。
As described above, in the
And the bending of the
A part of the etching
さらに、薄肉部33bには第1基板10に面してSOG膜36が形成され、第1基板10に面する面とは反対の面に耐エッチング膜35が露出して設けられている。
このため、第2基材31の第1基板10と面する面とは反対の面側からエッチング加工を施すことで、耐エッチング膜35がエッチングストップ膜として機能し、ダイヤフラム33の形成が容易であり、エッチング加工による薄肉部33bの厚みに影響を与えない。
[第3実施形態]
Furthermore, an
For this reason, by performing etching from the surface opposite to the surface facing the
[Third Embodiment]
次に、上記第1,2実施形態で説明したエタロンを使用した、光学モジュールおよび電子機器について説明する。第3実施形態では、測定物の色度を測定する測色装置を例にとって説明する。
図12は測色装置の構成を示すブロック図である。
測色装置80は、検査対象Aに光を照射する光源装置82と、測色センサー84(光学モジュール)と、測色装置80の全体動作を制御する制御装置86とを備える。
この測色装置80は、検査対象Aに光源装置82から光を照射し、検査対象Aから反射された検査対象光を測色センサー84にて受光し、測色センサー84から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度を分析して測定する装置である。
Next, an optical module and an electronic device using the etalon described in the first and second embodiments will be described. In the third embodiment, a color measurement device that measures the chromaticity of a measurement object will be described as an example.
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the color measuring device.
The
The
光源装置82は、光源91、複数のレンズ92(図12には1つのみ図示)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92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82は、光源91から射出された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82を備える測色装置80を例示するが、例えば検査対象Aが発光部材である場合、光源装置82を設けずに測色装置を構成してもよい。
The
In the present embodiment, the
光学モジュールとしての測色センサー84は、エタロン(波長可変干渉フィルター)5と、静電アクチュエーター40に印加する電圧を制御し、エタロン5で透過させる光の波長を変える電圧制御部94と、エタロン5を透過した光を受光する受光部93(検出部)と、を備える。
また、測色センサー84は、検査対象Aで反射された反射光(検査対象光)を、エタロン5に導光する光学レンズ(図示せず)を備えている。そして、この測色センサー84は、光学レンズに入射した検査対象光をエタロン5で所定波長帯域の光に分光し、分光した光が受光部93にて受光される。
受光部93は、検出部としてフォトダイオードなどの光電変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、受光部93は制御装置86に接続され、生成した電気信号を受光信号として制御装置86に出力する。
The
The
The
電圧制御部94は、制御装置86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40に印加する電圧を制御する。
The
制御装置86は、測色装置80の全体動作を制御する。この制御装置86としては、例えば汎用パーソナルコンピューター、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86は、光源制御部95、測色センサー制御部97、および測色処理部96(分析処理部)などを備えて構成されている。
The
The
光源制御部95は、光源装置82に接続されている。そして、光源制御部95は、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置82に所定の制御信号を出力し、光源装置82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97は、測色センサー84に接続されている。そして、測色センサー制御部97は、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色センサー84にて受光させる光の波長を設定し、この波長の受光量を検出する旨の制御信号を測色センサー84に出力する。これにより、測色センサー84の電圧制御部94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40への印加電圧を設定する。
The light
The colorimetric
測色処理部96は、測色センサー制御部97を制御して、エタロン5の反射膜間のギャップ寸法を変動させて、エタロン5を透過する光の波長を変化させる。また、測色処理部96は、受光部93から入力される受光信号に基づいて、エタロン5を透過した光量を取得する。そして、測色処理部96は、上記により得られた各波長の受光量に基づいて、検査対象Aから反射された光の色度を算出する。
The
このように、本実施形態の電子機器としての測色装置80および光学モジュールとしての測色センサー84は、反射膜間のギャップ寸法を精度よく設定することができ、分光精度に優れたエタロン5を有していることから、精度のよい測色センサーを得ることができる。
以上、第3実施形態では、電子機器として測色装置80を例示したが、その他、様々な分野に波長可変干渉フィルター、光学モジュール、電子機器を用いることができる。
例えば、特定物質の存在を検出するための光ベースのシステムとして用いることができる。このようなシステムとしては、例えば、エタロン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などのガス検出装置を例示できる。
[第4実施形態]
As described above, the
As described above, in the third embodiment, the
For example, it can be used as a light-based system for detecting the presence of a specific substance. As such a system, for example, a gas detection device such as a vehicle-mounted gas leak detector that detects a specific gas with high sensitivity by adopting a spectroscopic measurement method using an etalon, or a photoacoustic rare gas detector for a breath test Can be illustrated.
[Fourth Embodiment]
以下、ガス検出装置の一例を以下に図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an example of the gas detection device will be described with reference to the drawings.
図13は、エタロンを備えたガス検出装置の一例を示す断面図である。
図14は、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、および排出口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、エタロン(波長可変干渉フィルター)5、および受光素子137(受光部)等を含む検出部(光学モジュール)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。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。
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating an example of a gas detection device including an etalon.
FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of a control system of the gas detection device.
As shown in FIG. 13, the
The
また、図14に示すように、ガス検出装置100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、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、エタロン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、および排出手段133を制御する排出ドライバー回路150などを備えている。
As shown in FIG. 14, the
Further, the
次に、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
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、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および光量に基づいて、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。
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、およ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、ラマン散乱光がエタロン5に入射する。そして、信号処理部144は、電圧制御部146を制御し、エタロン5に印加する電圧を調整し、検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光をエタロン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。
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、図13、図14において、ラマン散乱光をエタロン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100を本発明の電子機器とする。このような構成でも、本発明のエタロン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、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。
[第5実施形態]
In addition, the system for detecting the presence of a specific substance is not limited to the detection of the gas as described above, and is 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.
[Fifth Embodiment]
次に、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。 Next, a food analyzer will be described as an example of the substance component analyzer.
図15は、エタロン5を利用した電子機器の一例である食物分析装置の構成を示すブロック図である。
この食物分析装置200は、検出器(光学モジュール)210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エタロン5と、分光された光を検出する撮像部(受光部)213と、を備えている。
また、制御部220は、光源211の点灯・消灯制御、点灯時の明るさの制御を実施する光源制御部221と、エタロン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 block diagram illustrating a configuration of a food analysis apparatus which is an example of an electronic apparatus using the
The
Further, the
この食物分析装置200は、装置を駆動させると、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を通ってエタロン5に入射する。エタロン5は電圧制御部222の制御により所望の波長を分光可能な電圧が印加されており、分光された光が、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を制御してエタロン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、およびその含有量を求める。また、得られた食物成分および含有量から、食物カロリー、鮮度等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、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、自動車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エタロン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。
[第6実施形態]
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 over time. In this case, light of a specific wavelength is dispersed by an etalon provided in the optical module. By receiving light at the light receiving unit, data transmitted by light of a specific wavelength can be extracted, and light data of each wavelength is processed by an electronic device equipped with such an optical module for data extraction. Thus, optical communication can be performed.
[Sixth Embodiment]
また、他の電子機器として、本発明のエタロン(波長可変干渉フィルター)により光を分光して、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、エタロンを内蔵した赤外線カメラが挙げられる。
図16は、分光カメラの構成を示す斜視図である。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、対物レンズ321、結像レンズ322、およびこれらのレンズ間に設けられたエタロン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、エタロン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, as other electronic devices, the present invention can also be applied to a spectroscopic camera, a spectroscopic analyzer, and the like that spectrally divide light with the etalon (wavelength variable interference filter) of the present invention to capture a spectroscopic image. An example of such a spectroscopic camera is an infrared camera incorporating an etalon.
FIG. 16 is a perspective view showing the configuration of the spectroscopic camera. As shown in FIG. 16, the
The
The
The
In such a
さらには、本発明のエタロン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、本発明のエタロン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、指紋、網膜、虹彩などの認証装置にも適用できる。
Furthermore, the etalon of the present invention may be used as a bandpass filter. For example, among the light in a predetermined wavelength range emitted from the light emitting element, only light in a narrow band centered on a predetermined wavelength is spectrally transmitted. It can also be used as an optical laser device.
Further, the etalon of the present invention may be used as a biometric authentication device, and can also 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、光学モジュールおよび電子機器を、濃度検出装置として用いることができる。この場合、エタロンにより、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 separated and analyzed by the etalon, and the analyte concentration in the sample is measured.
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、および電子機器は、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、本発明のエタロンは、上述のように、1つの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、携帯用途、車載用途として好適に用いることができる。 As described above, the variable wavelength interference filter, the optical module, and the electronic apparatus of the present invention can be applied to any device that splits predetermined light from incident light. And since the etalon of this invention can disperse | distribute a some wavelength with one device as mentioned above, the measurement of the spectrum of a some wavelength and the detection with respect to a some component can be implemented accurately. Therefore, compared with the conventional apparatus which takes out a desired wavelength with several devices, size reduction of an optical module or an electronic device can be accelerated | stimulated, for example, it can use suitably for a portable use and a vehicle-mounted use.
本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更することができる。そして、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有するものにより可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and the specific structure and procedure for carrying out the present invention can be appropriately changed to other structures and the like as long as the object of the present invention can be achieved. it can. Many modifications can be made by those skilled in the art within the technical idea of the present invention.
1,2,5…波長可変干渉フィルター(エタロン)、10…第1基板、11…第1基材、12…第1凹部、13…支持部、16a,16b…接続パッド、17…第1反射膜、18…第1駆動電極、18a…引き出し電極、19…接合膜、20…第2基板、21…第2基材、21a…切り欠き部、22…第2凹部、23…ダイヤフラム、23a…可動部、23b…薄肉部、25…耐エッチング膜、26…スピンオングラス膜(SOG膜)、27…第2反射膜、28…第2駆動電極、28a…引き出し電極、29…接合膜、30…第2基板、31…第2基材、32…第2凹部、33…ダイヤフラム、33a…可動部、33b…薄肉部、35…耐エッチング膜、35a…開口部、36…スピンオングラス膜(SOG膜)、37…第2反射膜、38…第2駆動電極、39…接合膜、40…静電アクチュエーター、50…レジスト膜、52…エッチングマスク、53a,53b…凹部、80…電子機器としての測色装置、82…光源装置、84…光学モジュールとしての測色センサー、86…制御装置、91…光源、92…レンズ、93…受光部、94…電圧制御部、95…光源制御部、96…測色処理部、97…測色センサー制御部、100…電子機器としてのガス検出装置、200…電子機器としての食物分析装置、300…電子機器としての分光カメラ。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1基板と対向しダイヤフラムを備えた透光性の第2基材を有する第2基板と、
前記第1基板の前記第2基板に対向する面に設けられた第1反射膜と、
前記第2基板の前記ダイヤフラムに設けられ、前記第1反射膜とギャップを介して対向する第2反射膜と、
前記ギャップの寸法を設定するギャップ寸法設定手段と、を備え、
前記ダイヤフラムは、前記第1反射膜に近づく方向または遠ざかる方向に可動で前記第2反射膜が配置される可動部と、前記可動部を支持し前記第2基材の厚みと同じ寸法の深さの凹部が形成された薄肉部と、を有し、
前記薄肉部にスピンオングラス膜が設けられている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 A first substrate having a translucent first substrate;
A second substrate having a translucent second base material facing the first substrate and having a diaphragm;
A first reflective film provided on a surface of the first substrate facing the second substrate;
A second reflective film provided on the diaphragm of the second substrate and facing the first reflective film via a gap;
Gap dimension setting means for setting the dimension of the gap,
The diaphragm is movable in a direction approaching or moving away from the first reflective film, the movable part where the second reflective film is disposed, and a depth that is the same as the thickness of the second base material that supports the movable part. A thin-walled portion formed with a recess of
A variable wavelength interference filter, wherein a spin-on-glass film is provided on the thin-walled portion.
前記第2基板は、前記第2基材の一面に前記スピンオングラス膜と、前記第2基材をエッチングする溶液に対して耐性を有する耐エッチング膜と、を備え、
前記薄肉部には前記第1基板に面して前記スピンオングラス膜が形成され、前記第1基板に面する面とは反対の面に前記耐エッチング膜が露出して設けられている
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 1,
The second substrate includes the spin-on-glass film on one surface of the second base material, and an etching resistant film having resistance to a solution for etching the second base material,
The thin-walled portion is formed with the spin-on-glass film facing the first substrate, and the etching-resistant film is exposed on a surface opposite to the surface facing the first substrate. Wavelength variable interference filter.
前記可動部は前記第2基材の一面に前記耐エッチング膜と前記スピンオングラス膜とが積層され、
前記第2基材の厚み方向の平面視において、前記第2光学膜と重なる部分の一部には前記耐エッチング膜が形成されていない
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 2,
The movable part is formed by laminating the etching resistant film and the spin-on-glass film on one surface of the second base material,
The wavelength tunable interference filter, wherein the etching resistant film is not formed in a part of a portion overlapping the second optical film in a plan view in the thickness direction of the second base material.
前記ギャップ寸法設定手段として
前記第1基板の前記第2基板に対向する面に設けられた第1駆動電極と、
前記第2基板の前記第1基板に対向する面に設けられ、前記第1駆動電極と対向する第2駆動電極と、を備える
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 3,
A first drive electrode provided on a surface of the first substrate facing the second substrate as the gap dimension setting means;
A wavelength tunable interference filter, comprising: a second drive electrode provided on a surface of the second substrate facing the first substrate and facing the first drive electrode.
前記第1基板と対向しダイヤフラムを備えた透光性の第2基材を有する第2基板と、
前記第1基板の前記第2基板に対向する面に設けられた第1反射膜と、
前記第2基板の前記ダイヤフラムに設けられ、前記第1反射膜とギャップを介して対向する第2反射膜と、
前記ギャップの寸法を設定するギャップ寸法設定手段と、
前記反射膜を透過した光が受光される受光部と、を備え、
前記ダイヤフラムは、前記第1反射膜に近づく方向または遠ざかる方向に可動で前記第2反射膜が配置される可動部と、前記可動部を支持し前記第2基材の厚みと同じ寸法の深さの凹部が形成された薄肉部と、を有し、
前記薄肉部にスピンオングラス膜が設けられている
ことを特徴とする光学モジュール。 A first substrate having a translucent first substrate;
A second substrate having a translucent second base material facing the first substrate and having a diaphragm;
A first reflective film provided on a surface of the first substrate facing the second substrate;
A second reflective film provided on the diaphragm of the second substrate and facing the first reflective film via a gap;
Gap dimension setting means for setting the dimension of the gap;
A light receiving portion that receives light transmitted through the reflective film,
The diaphragm is movable in a direction approaching or moving away from the first reflective film, the movable part where the second reflective film is disposed, and a depth that is the same as the thickness of the second base material that supports the movable part. A thin-walled portion formed with a recess of
An optical module characterized in that a spin-on glass film is provided on the thin portion.
前記第1基板と対向しダイヤフラムを備えた透光性の第2基材を有する第2基板と、
前記第1基板の前記第2基板に対向する面に設けられた第1反射膜と、
前記第2基板の前記ダイヤフラムに設けられ、前記第1反射膜とギャップを介して対向する第2反射膜と、
前記ギャップの寸法を設定するギャップ寸法設定手段と、
前記反射膜を透過した光が受光される受光部と、
前記受光部により受光された光に基づいて、前記光の特性が分析される分析処理部と、を備え、
前記ダイヤフラムは、前記第1反射膜に近づく方向または遠ざかる方向に可動で前記第2反射膜が配置される可動部と、前記可動部を支持し前記第2基材の厚みと同じ寸法の深さの凹部が形成された薄肉部と、を有し、
前記薄肉部にスピンオングラス膜が設けられている
ことを特徴とする電子機器。 A first substrate having a translucent first substrate;
A second substrate having a translucent second base material facing the first substrate and having a diaphragm;
A first reflective film provided on a surface of the first substrate facing the second substrate;
A second reflective film provided on the diaphragm of the second substrate and facing the first reflective film via a gap;
Gap dimension setting means for setting the dimension of the gap;
A light receiving unit that receives light transmitted through the reflective film;
An analysis processing unit that analyzes the characteristics of the light based on the light received by the light receiving unit,
The diaphragm is movable in a direction approaching or moving away from the first reflective film, the movable part where the second reflective film is disposed, and a depth that is the same as the thickness of the second base material that supports the movable part. A thin-walled portion formed with a recess of
An electronic apparatus, wherein a thin film portion is provided with a spin-on-glass film.
前記エッチングマスクをマスクとしてエッチングし凹部を形成する工程と、
前記第1基材の前記凹部に第1駆動電極を形成する工程と、
前記第1基材に第1反射膜を形成する工程と、
第2基材の一面にエッチング溶液に対して耐性を有する耐エッチング膜を形成する工程と、
前記耐エッチング膜の上にスピンオングラス膜を形成する工程と、
前記第2基材の前記スピンオングラス膜を形成した面とは反対の面にエッチングマスクを形成する工程と、
前記エッチングマスクをマスクとしてエッチングし薄肉部を形成する工程と、
前記第2基材に第2駆動電極を形成する工程と、
前記第2基材に第2反射膜を形成する工程と、
前記第1駆動電極および前記第1反射膜を形成した前記第1基材と、前記第2駆動電極および前記第2反射膜を形成した前記第2基材とを接合する工程と、を有する
ことを特徴とする波長可変干渉フィルターの製造方法。 Forming an etching mask on the surface of the first substrate;
Etching the etching mask as a mask to form a recess;
Forming a first drive electrode in the recess of the first substrate;
Forming a first reflective film on the first substrate;
Forming an etching resistant film having resistance to an etching solution on one surface of the second substrate;
Forming a spin-on-glass film on the etching resistant film;
Forming an etching mask on the surface of the second substrate opposite to the surface on which the spin-on-glass film is formed;
Etching the etching mask as a mask to form a thin portion; and
Forming a second drive electrode on the second substrate;
Forming a second reflective film on the second substrate;
Bonding the first base material on which the first drive electrode and the first reflective film are formed and the second base material on which the second drive electrode and the second reflective film are formed. A method of manufacturing a wavelength tunable interference filter characterized by the above.
前記耐エッチング膜を形成した後、前記第2反射膜に対応する部分の前記耐エッチング膜の一部を除去する工程を含む
ことを特徴とする波長可変干渉フィルターの製造方法。 In the manufacturing method of the wavelength variable interference filter according to claim 7,
A method of manufacturing a wavelength tunable interference filter, comprising: forming a part of the etching resistant film corresponding to the second reflective film after forming the etching resistant film.
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JP2012032459A JP2013167844A (en) | 2012-02-17 | 2012-02-17 | Wavelength variable interference filter, optical module, electronic equipment and method for manufacturing wavelength variable interference filter |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111355007A (en) * | 2020-02-15 | 2020-06-30 | 杭州电子科技大学 | Y3Fe5O12Magneton waveguide spin wave band-pass filter and regulation and control method thereof |
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CN111355007A (en) * | 2020-02-15 | 2020-06-30 | 杭州电子科技大学 | Y3Fe5O12Magneton waveguide spin wave band-pass filter and regulation and control method thereof |
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