JP2014164019A - 波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1駆動電極36の厚み寸法は、第1反射膜35の厚み寸法と第1導電膜37の厚み寸法との和よりも大きく形成され、第1駆動電極36は固定基板30の表面から第1導電膜37の外縁部の表面に延出して接触し、第2駆動電極46の厚み寸法は、第2反射膜45の厚み寸法と第2導電膜47の厚み寸法との和よりも大きく形成され、第2接続電極46は可動基板40の表面から第2導電膜47の外縁部の表面に延出して接触している。
【選択図】図3
Description
特許文献1に記載の可変干渉装置は、反射膜を駆動用電極として機能させる構成、及び反射膜を静電容量モニター用電極として機能させる構成が開示されている。
反射膜は光の透過特性と反射特性を兼ね備えるために厚み寸法が、接続電極に対して薄く形成される。
しかしながら、厚い膜厚の接続電極と薄い膜厚の反射膜とを重ねて形成した場合、熱などの外的要因や経時変化により、薄い膜厚の反射膜の金属原子が接続電極側に拡散して断線するおそれがある。
また、第2接続電極は第2基板の表面から第2導電膜の外縁部の表面に延出して接触され、第2反射膜と第2導電膜との厚み寸法の和よりも第2接続電極の厚み寸法は大きい。
このように、厚み寸法の小さい第1反射膜、第2反射膜と厚み寸法の大きい第1接続電極、第2接続電極とが第1導電膜、第2導電膜を介して接続されている。
この第1導電膜、第2導電膜を設けることで、接続部における第1反射膜、第2反射膜と第1反射膜、第2反射膜との電気的接続を確保できる。そして、第1導電膜、第2導電膜が接続部における第1反射膜、第2反射膜から第1接続電極、第2接続電極への金属原子の拡散を防止し、配線の断線を抑制することができる。
このことから、第1反射膜と第1接続電極との導通及び、第2反射膜と第2接続電極との導通を確実にし、配線の接続信頼性を向上することができる。
このことから、配線の接続における電気抵抗を下げることができ、良好な接続をすることができる。
このことから、第1反射膜及び第2反射膜の光透過特性を阻害することなく導電膜を形成することができる。
第1導電膜及び第2導電膜として、これらの材料を用いることで、第1反射膜、第2反射膜から第1接続電極、第2接続電極への拡散を効果的に防止できる。また、これらの材料を用いることで製造工程における薬液から第1反射膜、第2反射膜を保護することができる。
第1反射膜及び第2反射膜としてAgまたはAgを主成分とする合金を用いることで、光の透過特性、反射特性の両者に優れた特性を得ることができる。
この構造では、外力により保持部が撓むことで可動部を変位させることができる。そして、この変位により第1反射膜と第2反射膜の間のギャップを変化させることができ、反射膜間のギャップを可変とする波長可変干渉フィルターを容易に構成できる。
この導電膜を設けることで、接続部における反射膜と反射膜との電気的接続を確保できる。そして、導電膜が接続部における反射膜から接続電極への金属原子の拡散を防止し、配線の断線を抑制することができる。
このことから、反射膜と接続電極との導通を確実にし、配線の接続信頼性を向上することができる。
また、第2接続電極は第2基板の表面から第2導電膜の外縁部の表面に延出して接触され、第2反射膜と第2導電膜との厚み寸法の和よりも第2接続電極の厚み寸法は大きい。
このように、厚み寸法の小さい第1反射膜、第2反射膜と厚み寸法の大きい第1接続電極、第2接続電極とが第1導電膜、第2導電膜を介して接続されている。
この第1導電膜、第2導電膜が第1反射膜、第2反射膜から第1接続電極、第2接続電極への原子の拡散を防止することができ、配線の断線を抑制することができる。
このことから、第1反射膜と第1接続電極との導通及び、第2反射膜と第2接続電極との導通を確実にし、配線の接続信頼性を向上することができ、光学フィルターデバイスの信頼性を向上させることができる。
また、波長可変干渉フィルターが筐体に収容される構成であるため、例えば運搬時における衝撃などから波長可変干渉フィルターを保護することができる。また波長可変干渉フィルターの第1反射膜、第2反射膜に異物が付着するのを防止することができる。
また、第2接続電極は第2基板の表面から第2導電膜の外縁部の表面に延出して接触され、第2反射膜と第2導電膜との厚み寸法の和よりも第2接続電極の厚み寸法は大きい。
このように、厚み寸法の小さい第1反射膜、第2反射膜と厚み寸法の大きい第1接続電極、第2接続電極とが第1導電膜、第2導電膜を介して接続されている。
この第1導電膜、第2導電膜が第1反射膜、第2反射膜から第1接続電極、第2接続電極への原子の拡散を防止することができ、配線の断線を抑制することができる。
このことから、第1反射膜と第1接続電極との導通及び、第2反射膜と第2接続電極との導通を確実にし、配線の接続信頼性を向上することができ、光学モジュールの信頼性を向上させることができる。したがって、光学モジュールにより精度の高い光量検出を実施することができる。
また、第2接続電極は第2基板の表面から第2導電膜の外縁部の表面に延出して接触され、第2反射膜と第2導電膜との厚み寸法の和よりも第2接続電極の厚み寸法は大きい。
このように、厚み寸法の小さい第1反射膜、第2反射膜と厚み寸法の大きい第1接続電極、第2接続電極とが第1導電膜、第2導電膜を介して接続されている。
この第1導電膜、第2導電膜が第1反射膜、第2反射膜から第1接続電極、第2接続電極への原子の拡散を防止することができ、配線の断線を抑制することができる。
このことから、第1反射膜と第1接続電極との導通及び、第2反射膜と第2接続電極との導通を確実にし、配線の接続信頼性を向上することができ、電子機器の信頼性を向上させることができる。したがって、電子機器は波長可変干渉フィルターにより取り出された光に基づいた精度の高い処理を実施することができる。
[第1実施形態]
図1は、本発明に係る第1実施形態の分光測定装置の構成を示す概略図である。
分光測定装置1は、本発明の電子機器であり、測定対象Xで反射された測定対象光に基づいて、測定対象光のスペクトルを測定する装置である。なお、本実施形態では、測定対象Xで反射した測定対象光を測定する例を示すが、測定対象Xとして、例えば液晶パネル等の発光体を用いる場合、発光体から発光された光を測定対象光としてもよい。
この分光測定装置1は、図1に示すように、光学モジュール10と、制御部20と、を備えている。
光学モジュール10は、波長可変干渉フィルター5と、ディテクター11と、I−V変換器12と、アンプ13と、A/D変換器14と、電圧制御部15とを備えて構成される。
I−V変換器12は、ディテクター11から入力された検出信号を電圧値に変換し、アンプ13に出力する。
アンプ13は、I−V変換器12から入力された検出信号に応じた電圧(検出電圧)を増幅する。
A/D変換器14は、アンプ13から入力された検出電圧(アナログ信号)をデジタル信号に変換し、制御部20に出力する。
電圧制御部15は、波長可変干渉フィルター5の後述する駆動電極に電圧を印加する。そして、波長可変干渉フィルター5から印加電圧に応じた目的波長の光を透過させる。
図2は本実施形態に係る波長可変干渉フィルターの平面図であり、図3は図2のA−A断線に沿う断面図である。図4は図3のB部拡大図である。
本実施形態の波長可変干渉フィルター5は、いわゆるファブリーペローエタロンである。この波長可変干渉フィルター5は、固定基板(第1基板)30と、可動基板(第2基板)40とを備えている。これらの固定基板30及び可動基板40は、それぞれ例えば石英ガラス、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や、水晶、シリコンなどにより形成されている。
そして、これらの固定基板30と可動基板40とは、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜などにより構成された接合膜49により接合され、一体に構成されている。
第1反射膜35として、AgまたはAgを主成分とする合金を用いることで、光の透過特性、反射特性の両者に優れた特性を得ることができる。
第1導電膜37はインジウム系酸化物、スズ系酸化物、亜鉛系酸化物などの透明導電膜で形成されている。具体的にはITO、ICO(セリウムドープ酸化インジウム)、AZO(アルミドープ酸化亜鉛)、SnOなどが用いられる。また、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)を利用することもできる。そして、第1導電膜37の厚み寸法は5nm〜30nmである。
このようにして、第1反射膜35の光透過特性を阻害することなく第1導電膜37を形成することができる。
このため、第1駆動電極36が第1導電膜37の上から覆っても固定基板30との段差が小さいため、第1駆動電極36が第1導電膜37の端部に形成でき断線することがない。
このように、第1反射膜35、第1導電膜37と第1駆動電極36とが電気的に接続され導通が図られている。
第2導電膜47はインジウム系酸化物、スズ系酸化物、亜鉛系酸化物などの透明導電膜で形成されている。具体的にはITO、ICO(セリウムドープ酸化インジウム)、AZO(アルミドープ酸化亜鉛)、SnOなどが用いられる。また、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)を利用することもできる。そして、第2導電膜47の厚み寸法は5nm〜30nmである。
このようにして、第2反射膜45の光透過特性を阻害することなく第2導電膜47を形成することができる。
このため、第2駆動電極46が第2導電膜47の上から形成しても可動基板40との段差が小さいため、第2駆動電極46が第2導電膜47の端部に十分に形成でき断線することがない。
このように、第2反射膜45、第2導電膜47と第2駆動電極46とが電気的に接続され導通が図られている。
図5は、固定基板30を可動基板40側から見た平面図である。
固定基板30は、静電アクチュエーターによる静電引力や、固定基板30上に形成される膜部材の内部応力により、固定基板30に撓みが生じないように充分な厚みで形成されている。
この固定基板30は、図5に示すように、例えばエッチング等により形成された凹部31および第1反射膜35が配置される凸部32を備える。また、固定基板30の外周縁の一部(頂点C3)には、切欠部33が設けられており、この切欠部33から後述する可動基板40の電極パッド48bが波長可変干渉フィルター5の表面に露出される構成となる。
この凹部31の底面は、静電アクチュエーターの第1駆動電極36が配置される電極設置面となる。また、凸部32の突出先端面は、第1反射膜35が配置される反射膜設置面となる。
そして、固定基板30には、第1駆動電極36の外周縁から、頂点C2に向かう電極引出溝31aに沿って、頂点C2まで延出する引出電極38aが設けられている。この引出電極38aの先端部は、電圧制御部15に接続される電極パッド38bを構成する。
電極層としてAu膜を用いる場合、波長可変干渉フィルター5を電圧制御部15に接続する際の端子接続性が良好となり、また、導電性が良好であるため、電気抵抗の増大を抑えることができる。また、下地層として、Auとの密着性、及びガラス基板(固定基板30)との密着性が高いCr膜を用いることで、第1駆動電極36、引出電極38a、電極パッド38bの剥離を防止できる。
なお、本実施形態では、下地層をCr膜、電極層をAu膜とした2層構成の電極を例示したが、ガラス基板に対して密着性があり、かつ導電性を有する他の金属膜(Alなど)を単層で用いてもよい。
なお、本実施形態では、凹部31の底面に1つの第1駆動電極36が設けられる構成を示すが、例えば、フィルター中心点Oを中心とした同心円となる2つの電極が設けられる構成(二重電極構成)などとしてもよい。
この反射膜設置面から凹部31の底面に延出して第1反射膜35が設置されている。この第1反射膜35の上に第1導電膜37が形成されている。
そして、第1駆動電極36が第1反射膜35の上に形成された第1導電膜37の外周の外縁部の全周において接続され、第1反射膜35、第1導電膜37と第1駆動電極36とが電気的に接続されて導通が図られている。このように、第1駆動電極36は第1導電膜37の外縁部の全周において接触していることから、配線の接続における電気抵抗を下げることができ、良好な接続をすることができる。
図6は、可動基板40を固定基板30側から見た平面図である。なお、図6における可動基板40の各頂点C1,C2,C3,C4は、図5に示す固定基板30の各頂点C1,C2,C3,C4に対応する。
可動基板40は、図3及び図6に示すように、可動基板40の厚み方向の平面視で、フィルター中心点Oを中心とした円形状の可動部41と、可動部41と同軸であり可動部41を保持する保持部42と、を備えている。
また、可動基板40には、図6に示すように、頂点C2に切欠部43が設けられ、上述したように、この切欠部43から固定基板30の電極パッド38bが露出する。
なお、可動部41の固定基板30と対向する面とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。
そして、第2駆動電極46には、頂点C3方向に延出する引出電極48aが設けられている。この引出電極48aの先端部は、電圧制御部15に接続される電極パッド48bを構成する。
上述したような電極構成では、図3に示すように、第1駆動電極36及び第2駆動電極46が重なる円弧領域により、静電アクチュエーターが構成されている。
電極層としてAu膜を用いる場合、波長可変干渉フィルター5を電圧制御部15に接続する際の端子接続性が良好となり、また、導電性が良好であるため、電気抵抗の増大を抑えることができる。また、下地層として、Auとの密着性、及びガラス基板(可動基板40)との密着性が高いCrを用いることで、第2駆動電極46、引出電極48a、電極パッド48bの剥離を防止できる。
なお、本実施形態では、下地層をCr膜、電極層をAu膜とした2層構成の電極を例示したが、ガラス基板に対して密着性があり、かつ導電性を有する他の金属膜(Alなど)を単層で用いてもよい。
なお、本実施形態では、1つの第2駆動電極46が設けられる構成を示すが、例えば、フィルター中心点Oを中心とした同心円となる2つの電極が設けられる構成(二重電極構成)としてもよい。
そして、第2駆動電極46が第2反射膜45の上に形成された第2導電膜47の外周の外縁部の全周において接続され、第2反射膜45、第2導電膜47と第2駆動電極46とが電気的に接続されて導通が図られている。このように、第2駆動電極46は第2導電膜47の外縁部の全周において接触していることから、配線の接続における電気抵抗を下げることができ、良好な接続をすることができる。
なお、本実施形態では、ダイヤフラムの保持部42を例示するが、これに限定されず、例えば、フィルター中心点Oを中心として、等角度間隔で配置された梁状の保持部が設けられる構成などとしてもよい。
図1に戻り、電圧制御部15は、上述の波長可変干渉フィルター5の電極パッド38b、48bに接続されている。
そして、電圧制御部15は、制御部20から測定対象波長に対応した電圧指令信号を受信すると、対応する電圧を電極パッド38b、48b間に印加する。これにより、波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター(第1駆動電極36及び第2駆動電極46間)に、印加電圧に基づいた静電引力が発生し、可動部41が固定基板30側に変位して、反射膜間ギャップのギャップ量が変化する。
制御部20は、例えばCPUやメモリー等が組み合わされることで構成され、分光測定装置1の全体動作を制御する。この制御部20は、図1に示すように、波長設定部21と、光量取得部22と、分光測定部23と、を備える。
また、制御部20は、各種データを記憶する記憶部24を備え、記憶部24には、静電アクチュエーターを制御するためのV−λ(電圧−波長)データが記憶される。
このV−λデータは、静電アクチュエーターに印加する電圧(V)に対する、波長可変干渉フィルター5を透過する光のピーク波長(λ)の関係を示すデータである。
光量取得部22は、ディテクター11により取得された光量に基づいて、波長可変干渉フィルター5を透過した目的波長の光の光量を取得する。
分光測定部23は、光量取得部22により取得された光量に基づいて、測定対象光のスペクトル特性を測定する。
分光スペクトルを推定する方法としては、例えば、複数の測定対象波長に対する光量のそれぞれを行列要素とした計測スペクトル行列を生成し、この計測スペクトル行列に対して、所定の変換行列を作用させることで、測定対象となる光の分光スペクトルを推定する。この場合、分光スペクトルが既知である複数のサンプル光を、分光測定装置1により測定し、測定により得られた光量に基づいて生成される計測スペクトル行列に変換行列を作用させた行列と、既知の分光スペクトルとの偏差が最小となるように、変換行列を設定する。
次に、上述した波長可変干渉フィルター5の製造方法について、図面に基づいて説明する。波長可変干渉フィルター5の製造は、固定基板の製造工程、可動基板の製造工程、基板の接合工程から成り立っている。
図7は、固定基板の製造工程を示す説明図である。
まず、図7(a)に示すように、固定基板30の材料である石英ガラス基板などで形成された第1基材30aを用意し、第1基材30aの両面を、表面粗さRaが1nm以下となるまで精密研磨する。
具体的には、第1基材30aの基板表面にレジストを塗布して、塗布されたレジストをフォトリソグラフィ法により露光・現像することで、凹部31と凸部32を形成するための開口部をパターニングする。
そして、第1基材30aの両面に対して、例えばフッ酸系溶液を用いたウェットエッチングを施す。この時、凸部32の上面までの深さのエッチングを行う。この後、凹部31の所定の深さまでエッチングするための開口部をレジストでパターニングし、ウェットエッチングを実施する。
これにより、図7(b)に示すように、固定基板30の外形状が決定された第1基材30aが形成される。
本実施形態では、第1反射膜35として、Ag膜またはAg合金膜を用いる。第1反射膜35として、Ag膜やAg合金膜を用いる場合、第1基材30aの凹部31に、真空蒸着法やスパッタリング法により第1反射膜35の膜層を形成する。この後、フォトリソグラフィ法を用いて第1反射膜35の形状を形成する。Ag膜またはAg合金膜のエッチングには、リン硝酢酸水溶液が用いられる。
本実施形態では、第1導電膜37としてITO膜を用いる。第1基材30aの凹部31にスパッタリング法により第1導電膜37の膜層を形成する。この後、フォトリソグラフィ法を用いて第1導電膜37の形状を形成する。なお、ITO膜のエッチングには、酸性の溶液が用いられる。
Au膜のエッチングにおいては、ヨウ素とヨウ化カリウムの混合液が用いられ、Cr膜のエッチングには硝酸セリウムアンモニウム水溶液が用いられる。
なお、図7(e)において、引出電極38a、電極パッド38bの図示は省略している。
ここで、第1駆動電極36の厚み寸法は、第1反射膜35の厚み寸法よりも大きいため、第1反射膜35による固定基板30との段差をカバーして、この段差の部分での断線を防止することができる。
また、第1反射膜35の上に第1導電膜37が形成されているため、第1駆動電極36を形成する工程における薬液などによる第1反射膜35の損傷を防止することができる。
このようにして、固定基板30が製造される。
次に、可動基板の製造工程について説明する。図8は、可動基板の製造工程を示す説明である。
まず、図8(a)に示すように、可動基板40の材料である石英ガラス基板などで形成された第2基材40aを用意し、第2基材40aの両面を、表面粗さRaが1nm以下となるまで精密研磨する。
そして、第2基材40aの全面にレジストを塗布し、塗布されたレジストをフォトリソグラフィ法により露光・現像して、保持部42が形成される箇所をパターニングする。
次に、第1基材30aと同様にフッ酸系溶液を用いて、第2基材40aをウェットエッチングすることで、図8(b)に示すように、可動部41、保持部42を形成する。これにより、可動基板40の基板形状が決定された第2基材40aが製造される。
本実施形態では、第2反射膜45として、Ag膜またはAg合金膜を用いる。第2反射膜45として、Ag膜やAg合金膜を用いる場合、真空蒸着法やスパッタリング法により第2反射膜45の膜層を形成する。この後、フォトリソグラフィ法を用いて第2反射膜45の形状を形成する。Ag膜またはAg合金膜のエッチングには、リン硝酢酸水溶液が用いられる。
本実施形態では、第2導電膜47としてITO膜を用いる。第2基材40aにスパッタリング法により第2導電膜47の膜層を形成する。この後、フォトリソグラフィ法を用いて第2導電膜47の形状を形成する。なお、ITO膜のエッチングには、酸性の溶液が用いられる。
Au膜のエッチングにおいては、ヨウ素とヨウ化カリウムの混合液が用いられ、Cr膜のエッチングには硝酸セリウムアンモニウム水溶液が用いられる。
なお、図8(e)において、引出電極48a、電極パッド48bの図示は省略している。
ここで、第2駆動電極46の厚み寸法は、第2反射膜45の厚み寸法よりも大きいため、第2反射膜45による可動基板40との段差をカバーして、この段差の部分での断線を防止することができる。
また、第2反射膜45の上に第2導電膜47が形成されているため、第2駆動電極46を形成する工程における薬液などによる第2反射膜45の損傷を防止することができる。
このようにして、可動基板40が製造される。
次に、基板の接合工程について説明する。図9は、固定基板と可動基板との接合工程を示す説明図である。
まず、固定基板30と可動基板40の接合膜49に対して活性化エネルギーを付与するために、O2プラズマ処理、N2プラズマ処理またはUV処理を行う。
プラズマ重合膜に活性化エネルギーを付与した後、これらの固定基板30と可動基板40のアライメント調整を行い、接合膜49を介して固定基板30と可動基板40を重ね合わせ、接合部分に荷重をかける。これにより、固定基板30と可動基板40が接合される。
このような工程を経て、波長可変干渉フィルター5が製造される。
以上、本実施形態に係る波長可変干渉フィルター5は、第1反射膜35を覆う第1導電膜37が形成され、第1反射膜35と第1導電膜37との厚み寸法の和よりも厚み寸法の大きい第1駆動電極36が第1導電膜37の上から形成されている。
このように、第1駆動電極36の厚み寸法は、第1反射膜35の厚み寸法よりも大きいため、第1反射膜35による固定基板30との段差をカバーして、この段差の部分での断線を防止することができる。
また、第2反射膜45を覆う第2導電膜47が形成され、第2反射膜45と第2導電膜47との厚み寸法の和よりも厚み寸法の大きい第2駆動電極46が第2導電膜47の上から形成されている。
このように、第2駆動電極46の厚み寸法は、第2反射膜45の厚み寸法よりも大きいため、第2反射膜45による可動基板40との段差をカバーして、この段差の部分での断線を防止することができる。
さらに、第1導電膜37、第2導電膜47を設けることで第1反射膜35、第2反射膜45のAg原子が第1駆動電極36、第2駆動電極46のCr膜、Au膜への拡散を防止することができ、配線の断線を抑制することができる。
このことから、第1反射膜35と第1駆動電極36との導通及び、第2反射膜45と第2駆動電極46との導通を確実にし、配線の接続信頼性を向上することができる。
第1導電膜37及び第2導電膜47として、これらの材料を用いることで、第1反射膜35、第2反射膜45から第1駆動電極36、第2駆動電極46への拡散を効果的に防止できる。また、これらの材料を用いることで製造工程における薬液から第1反射膜35、第2反射膜45を保護することができる。
次に、波長可変干渉フィルター5における、駆動電極(第1駆動電極、第2駆動電極)と反射膜(第1反射膜、第2反射膜)の上に設けられた導電膜(第1導電膜、第2導電膜)の接続状態の変形例について説明する。固定基板30と可動基板40にそれぞれ駆動電極と反射膜、導電膜を有するが、ここでは、固定基板30側について説明する。そして、第1実施形態と同様な構成については、同符号を付し説明を省略する。
本変形例では第1実施形態と第1駆動電極の形状が異なる。
固定基板30に形成された第1駆動電極36は、リング状の内周縁から延出する複数の延出部36aが形成され、このそれぞれの延出部36aが第1導電膜37と接触している。
このように、上記の形状の第1駆動電極36を用いて、第1導電膜37との導通をとっても良く、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
図11(a)に示すように、第1反射膜35および第1導電膜37は固定基板30の中央から凹部31の底面にかけて円形状に形成されている。そして、第1導電膜37の外周部に沿ってリング状の第1駆動電極36が、第1導電膜37の上に載った状態で形成されている。このように、第1駆動電極36と第1導電膜37との接触面積を大きくすることで配線の接続における電気抵抗を下げることができ、良好な接続をすることができる。
また、第1反射膜と接続する第1接続電極として第1駆動電極、第2反射膜と接続する第2接続電極として第2駆動電極、を説明したが、この例に限らず、反射膜と接続する接続電極として、静電容量を測定するモニター電極などと接続する構成であっても良い。
[第2実施形態]
上記第1実施形態の分光測定装置1では、光学モジュール10に対して、波長可変干渉フィルター5が直接設けられる構成とした。しかしながら、光学モジュールとしては、複雑な構成を有するものもあり、特に小型化された光学モジュールに対して、波長可変干渉フィルター5を直接設けることが困難な場合がある。本実施形態では、そのような光学モジュールに対しても、波長可変干渉フィルター5を容易に設置可能にする光学フィルターデバイスについて、以下に説明する。
図12は、本発明に係る第2実施形態の光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図である。
筐体61は、ベース基板62と、リッド70と、ベース側ガラス基板75と、リッド側ガラス基板76と、を備える。
また、ベース基板62は、各内側端子部67が設けられる位置に対応して、貫通孔66が形成されており、各内側端子部67は、貫通孔66に充填された導電性部材を介して、ベース基板62のベース内側面64とは反対側のベース外側面65に設けられた外側端子部68に接続されている。
そして、ベース基板62の外周部には、リッド70に接合されるベース接合部69が設けられている。
このリッド70は、リッド接合部72と、ベース基板62のベース接合部69とが、接合されることで、ベース基板62に密着接合されている。
この接合方法としては、例えば、レーザー溶着の他、銀ロウ等を用いた半田付け、共晶合金層を用いた封着、低融点ガラスを用いた溶着、ガラス付着、ガラスフリット接合、エポキシ樹脂による接着等が挙げられる。これらの接合方法は、ベース基板62及びリッド70の素材や、接合環境等により、適宜選択することができる。
[第3実施形態]
図13は測色装置の構成を示す概略図である。
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。
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。
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、波長可変干渉フィルター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波長可変干渉フィルター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。
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。
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への印加電圧を設定する。
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、波長可変干渉フィルター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]
図15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14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、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。
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、波長可変干渉フィルター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。
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。
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、ラマン散乱光が波長可変干渉フィルター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、波長可変干渉フィルター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波長可変干渉フィルター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。
[第5実施形態]
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波長可変干渉フィルター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、波長可変干渉フィルター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。
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。
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。
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波長可変干渉フィルター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]
図17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17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波長可変干渉フィルター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、波長可変干渉フィルター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。
また、本発明の波長可変干渉フィルター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。
Claims (10)
- 第1基板と、
前記第1基板に対向する第2基板と、
前記第1基板に設けられ、入射した光の一部を反射し一部を透過する第1反射膜と、
前記第2基板に設けられ、入射した光の一部を反射し一部を透過する前記第1反射膜に対向して配置された第2反射膜と、
前記第1反射膜に積層される導電性の第1導電膜と、
前記第2反射膜に積層される導電性の第2導電膜と、
前記第1基板に設けられ、前記第1基板上で前記第1導電膜と電気的に接続される第1接続電極と、
前記第2基板に設けられ、前記第2基板上で前記第2導電膜と電気的に接続される第2接続電極と、を備え、
前記第1接続電極の厚み寸法は、前記第1反射膜の厚み寸法と前記第1導電膜の厚み寸法との和よりも大きく形成され、
前記第1接続電極は前記第1基板の表面から前記第1導電膜の外縁部の表面に延出して接触し、
前記第2接続電極の厚み寸法は、前記第2反射膜の厚み寸法と前記第2導電膜の厚み寸法との和よりも大きく形成され、
前記第2接続電極は前記第2基板の表面から前記第2導電膜の外縁部の表面に延出して接触している
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、
少なくとも前記第1接続電極及び前記第2接続電極の一方は、前記第1導電膜または前記第2導電膜の外縁部の全周において接触している
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 - 請求項1または2に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第1導電膜及び前記第2導電膜は透明導電膜である
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第1導電膜及び前記第2導電膜の材料はインジウム系酸化物、スズ系酸化物、亜鉛系酸化物及びこれらの混合物から選択される材料である
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第1反射膜及び前記第2反射膜の材料は、AgまたはAgを主成分とする合金である
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の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反射膜が設けられた可動部と、
前記第2基板を基板厚み方向から見た平面視において前記可動部の外側に設けられ、前記可動部の厚み寸法より小さく、前記可動部を進退可能に保持する保持部と、を備えている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 - 入射した光の一部を反射し一部を透過する反射膜と、
前記反射膜に積層される導電性の導電膜と、
前記導電膜と電気的に接続される接続電極と、を備え、
前記接続電極の厚み寸法は、前記反射膜の厚み寸法と前記導電膜の厚み寸法との和よりも大きく形成され、
前記接続電極は前記導電膜の外縁部の表面に重なって接触している
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 - 第1基板と、
前記第1基板に対向する第2基板と、
前記第1基板に設けられ、入射した光の一部を反射し一部を透過する第1反射膜と、
前記第2基板に設けられ、入射した光の一部を反射し一部を透過する前記第1反射膜に対向して配置された第2反射膜と、
前記第1反射膜に積層される導電性の第1導電膜と、
前記第2反射膜に積層される導電性の第2導電膜と、
前記第1基板に設けられ、前記第1基板上で前記第1導電膜と電気的に接続される第1接続電極と、
前記第2基板に設けられ、前記第2基板上で前記第2導電膜と電気的に接続される第2接続電極と、を備えた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収納する筐体と、を備え、
前記第1接続電極の厚み寸法は、前記第1反射膜の厚み寸法と前記第1導電膜の厚み寸法との和よりも大きく形成され、
前記第1接続電極は前記第1基板の表面から前記第1導電膜の外縁部の表面に延出して接触し、
前記第2接続電極の厚み寸法は、前記第2反射膜の厚み寸法と前記第2導電膜の厚み寸法との和よりも大きく形成され、
前記第2接続電極は前記第2基板の表面から前記第2導電膜の外縁部の表面に延出して接触している
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。 - 第1基板と、
前記第1基板に対向する第2基板と、
前記第1基板に設けられ、入射した光の一部を反射し一部を透過する第1反射膜と、
前記第2基板に設けられ、入射した光の一部を反射し一部を透過する前記第1反射膜に対向して配置された第2反射膜と、
前記第1反射膜に積層される導電性の第1導電膜と、
前記第2反射膜に積層される導電性の第2導電膜と、
前記第1基板に設けられ、前記第1基板上で前記第1導電膜と電気的に接続される第1接続電極と、
前記第2基板に設けられ、前記第2基板上で前記第2導電膜と電気的に接続される第2接続電極と、
前記第1反射膜及び前記第2反射膜により取り出された光を検出する検出部と、を備え、
前記第1接続電極の厚み寸法は、前記第1反射膜の厚み寸法と前記第1導電膜の厚み寸法との和よりも大きく形成され、
前記第1接続電極は前記第1基板の表面から前記第1導電膜の外縁部の表面に延出して接触し、
前記第2接続電極の厚み寸法は、前記第2反射膜の厚み寸法と前記第2導電膜の厚み寸法との和よりも大きく形成され、
前記第2接続電極は前記第2基板の表面から前記第2導電膜の外縁部の表面に延出して接触している
ことを特徴とする光学モジュール。 - 第1基板と、
前記第1基板に対向する第2基板と、
前記第1基板に設けられ、入射した光の一部を反射し一部を透過する第1反射膜と、
前記第2基板に設けられ、入射した光の一部を反射し一部を透過する前記第1反射膜に対向して配置された第2反射膜と、
前記第1反射膜に積層される導電性の第1導電膜と、
前記第2反射膜に積層される導電性の第2導電膜と、
前記第1基板に設けられ、前記第1基板上で前記第1導電膜と電気的に接続される第1接続電極と、
前記第2基板に設けられ、前記第2基板上で前記第2導電膜と電気的に接続される第2接続電極と、を備えた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制御する制御部と、を備え、
前記第1接続電極の厚み寸法は、前記第1反射膜の厚み寸法と前記第1導電膜の厚み寸法との和よりも大きく形成され、
前記第1接続電極は前記第1基板の表面から前記第1導電膜の外縁部の表面に延出して接触し、
前記第2接続電極の厚み寸法は、前記第2反射膜の厚み寸法と前記第2導電膜の厚み寸法との和よりも大きく形成され、
前記第2接続電極は前記第2基板の表面から前記第2導電膜の外縁部の表面に延出して接触している
ことを特徴とする電子機器。
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