JP2014182170A - 封止構造、干渉フィルター、光学モジュール、及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】固定反射膜54が設けられた第一基板51と、第一基板51に対向し、可動反射膜55が設けられた第二基板52と、第一基板51及び第二基板52を接合する第一接合膜571と、第一基板51及び第二基板52間において第一基板51及び第二基板52により挟まれた第一内部空間581を外部と連通させる第一間隙部573に配置され、第一内部空間581を封止する封止材575と、を備え、第一間隙部573における第一基板51及び第二基板52の基板間距離は、基板厚み方向から見た平面視において、基板の外周縁から内側に向かうにしたがって小さくなる。
【選択図】図3
Description
これに対して、特許文献1に記載の波長可変干渉フィルターは、固定反射面が形成された第一基板と、この第一基板に対向して接合され、可動反射面が形成された第二基板と、第二基板の第一基板と反対側にスペーサーを介して接合されたガラス基板とを備えている。そして、第一基板と第二基板、及び第二基板とガラス基板のそれぞれの間に形成された内部空間が封止されている。
一方、プラズマ重合膜や樹脂を用いた接合は、接合面の平坦性の影響を受けにくく、十分に接合強度を得ることができる。しかしながら、封止性能の維持は困難であった。
これにより、接合と封止とを別々の材料、方法で行うことができる。従って、接合部によって接合強度を確保するとともに、封止部によって封止性能を得ることができ、接合強度と封止性能の両立を容易に実現できる。
また、間隙部は、外周縁から内側に向かうにつれて、基板間距離が小さくなるように構成されている。これにより、封止材を基板外周縁から内側に向かって浸透させることで封止部を形成する際に、封止材の浸透膜距離、すなわち封止部により封止される封止距離を長くすることができ、封止性能を向上させることができる。
本発明では、間隙部は、基板間距離が外周縁から内側に向かうにつれて小さくなるように複数の段差を設けることで構成されている。このような段差は、例えばエッチング等により容易に形成することができる。従って、間隙部を容易に形成することができる。
本発明では、間隙部は、基板間距離が外周縁から内側に向かうにつれて小さくなるような傾斜面を第一基板及び第二基板の少なくともいずれかに設けることで構成されている。これにより、封止材を基板間に浸透させる際に、封止材をより内側まで浸透させることができ、封止部の封止性能を向上させることができる。
これにより、接合部によって接合強度を確保するとともに、封止部によって封止性能を得ることができ、接合強度と封止性能の両立を容易に実現できる。
また、第一間隙部は、外周縁から内側に向かうにつれて、基板間距離が小さくなるように構成されているので、上述のように、封止部による封止距離を長くすることができ、封止性能を向上させることができる。
また、封止性能を向上させることができるので、第一内部空間に外部からの異物の混入を抑制することができ、環境要因による各反射膜の劣化を抑制できる。従って、駆動特性や光学特性の劣化を抑制でき、長期間にわたり信頼性を維持できる干渉フィルターを提供することができる。
本発明では、第一間隙部は、第一基板及び第二基板の少なくともいずれかにおいて複数の段差を設けることで構成されている。このような段差は、例えばエッチング等により容易に形成することができる。従って、良好な封止性能を有する干渉フィルターを容易に製造することができる。
本発明では、第一間隙部は、基板間距離が外周縁から内側に向かうにつれて小さくなるように傾斜面を第一基板及び第二基板の少なくともいずれかに設けることで構成されている。これにより、封止材をより内側まで浸透させることが可能となるので、封止部の封止距離をより長くすることができ、封止性能を向上させることができる。
本発明では、第二基板及び第三基板は、第一間隙部と同様の第二間隙部を備えており、この第二間隙部に封止部が設けられている。
これにより、第二基板と第三基板との間でも接合強度及び封止性能の向上の両立を図れる。
また、第二内部空間の封止性能を向上させることができるので、第二内部空間の圧力変動を抑制することができ、圧力変動による干渉フィルターの分光精度の低下を抑制できる。
本発明では、第二間隙部は、第一間隙部同様に、基板間距離が外周縁から内側に向かうにつれて小さくなるように複数の段差を設けることで構成されている。このような段差は、例えばエッチング等により容易に形成することができる。従って、第二間隙部を容易に形成することができ、第二内部空間の圧力変動の抑制を容易に実現できる。
本発明では、第二間隙部は、基板間距離が外周縁から内側に向かうにつれて小さくなるように傾斜面を第二基板及び第三基板の少なくともいずれかに設けることで構成されている。これにより、封止材を第二間隙部のより内側まで浸透させることが可能となるので、封止部の封止距離をより長くすることができ、封止性能を向上させることができる。従って、第二内部空間の圧力変動をより効果的に抑制できる。
このように、第一内部空間及び前記第二内部空間内の圧力を減圧することで、第一反射膜及び前記第二反射膜間のギャップの寸法を変更する場合、移動する反射膜に対する抵抗を低減でき、良好の応答性を得ることができる。
本発明では、第二基板に第一内部空間及び第二内部空間を連通する貫通孔が設けられている。これにより、第一内部空間と第二内部空間との圧力を均一にできる。従って、ギャップ変更部により反射膜間のギャップの寸法を変更する際に、各内部空間の圧力差が生じず、第二基板を精度良く撓ませることができる。
本発明では、封止部を形成する封止材としてパラキシリレン系ポリマー(パリレン)を用いる。パリレンは、微細な間隙の内部に浸透させることができ、間隙の奥深くまで封止材を成膜させることができる。従って、封止距離を長くすることができ、封止性能の向上を図ることができる。
また、パリレンは室温で成膜することができ、熱による干渉フィルターへの影響、すなわち熱膨張による応力の発生や、反射膜の劣化等を抑制できる。
このように、原子層堆積法や、化学気相成長法によって封止部を形成することにより、例えばウェハ上に複数の干渉フィルターが並ぶように形成し、これらを個片化して複数の干渉フィルターを同時に製造する際に、これらを同時に封止することができるので、製造効率を向上させることができる。
これにより、基板の製造時において複数の加工プロセスにより接合面の面精度が悪化した場合でも、プラズマ重合膜は、表面の凹凸を吸収することができる。これにより、表面を平坦化しなくとも、基板同士を強い接合強度で接合させることができる。
また、本発明の光学モジュールでは、第一間隙部は、外周縁から内側に向かうにつれて、基板間距離が小さくなるように構成されているので、上述のように、封止部による封止距離を長くすることができ、封止性能を向上させることができる。
また、封止性能を向上させることができるので、第一内部空間に外部からの異物の混入を抑制することができ、環境要因による各反射膜の劣化を抑制できる。従って、駆動特性や光学特性の劣化を抑制でき、長期間にわたり信頼性を維持できる光学モジュールを提供できる。
また、本発明の光学モジュールでは、第一間隙部は、外周縁から内側に向かうにつれて、基板間距離が小さくなるように構成されているので、上述のように、封止部による封止距離を長くすることができ、封止性能を向上させることができる。
また、封止性能を向上させることができるので、第一内部空間に外部からの異物の混入を抑制することができ、環境要因による各反射膜の劣化を抑制できる。従って、駆動特性や光学特性の劣化を抑制でき、長期間にわたり信頼性を維持できる電子機器を提供できる。
以下、本発明に係る第一実施形態を図面に基づいて説明する。
[分光測定装置の構成]
図1は、本発明の第一実施形態に係る分光測定装置の概略構成を示すブロック図である。
分光測定装置1は、測定対象Xで反射された測定対象光における各波長の光強度を分析し、分光スペクトルを測定する電子機器である。なお、測定対象Xとして、例えば液晶ディスプレイ等の発光体を用いる場合、当該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、光学モジュール10を制御する制御部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、検出部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、を備えている。
光学モジュール10は、測定対象光を入射光学系(図示省略)を介して波長可変干渉フィルター5に導き、波長可変干渉フィルター5により測定対象光から所定波長の光を透過させ、透過した光を検出部11で受光する。検出部11からの検出信号は、I−V変換器12、アンプ13、及びA/D変換器14を介して制御部20に出力される。
図2は、波長可変干渉フィルター5の概略構成を示す平面図であり、図3は、図2におけるIII−III’線で切断した際の波長可変干渉フィルター5の概略構成を示す断面図である。図4は、図2におけるIV−IV’線で切断した際の波長可変干渉フィルター5の概略構成を示す断面図である。
これらの各基板51,52,53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、無アルカリガラス等の各種ガラスや、水晶等により形成されている。
なお、以降の説明に当たり、各基板51,52,53の基板厚み方向から見た平面視、つまり、第一基板51、第二基板52、及び第三基板53の積層方向から波長可変干渉フィルター5を見た平面視を、フィルター平面視と称する。
図5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、図3〜図5に示すように、電極配置溝511及び反射膜設置部514が形成されている。この第一基板51は、第二基板52に対して厚み寸法が大きく形成されており、静電アクチュエーター56を構成する固定電極561及び可動電極562間に電圧を印加した際の静電引力や、固定電極561の内部応力による第一基板51の撓みはない。
反射膜設置部514は、前記平面視において、電極配置溝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。反射膜設置部514の突出先端面は、反射膜設置面514Aとなり、固定反射膜54が設置されている。
また、第一基板51には、電極配置溝511から、第一電極引出部513Aに向かって第一電極引出溝512Aが、第二電極引出部513Bに向かって第二電極引出溝512Bが設けられている。
そして、第一基板51には、固定電極561の外周縁から、第一電極引出溝512Aを通り、第一電極引出部513Aまで延出する固定引出電極563が設けられている。この固定引出電極563の延出先端部は、第一電極引出部513Aにおいて固定電極パッド563Pを構成する。
なお、本実施形態では、電極設置面511Aに1つの固定電極561が設けられる構成を示すが、例えば、平面中心点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。
また、第一可動引出電極564Aの延出先端部は、第二電極引出部513Bにおいて可動電極パッド564Pを構成する。
第一平面部515は、フィルター平面視において、内縁が電極配置溝511に沿って形成されている。
第二平面部516は、フィルター平面視において、正方形状の基板の頂点に位置する各電極引出部513A,513Bが形成された領域を除く、八角形状の外縁を有し、外縁から所定距離D1の位置に内縁を有する平面である。第二平面部516は、第一平面部515よりも基板の厚みが小さくなっており、第一平面部515と第二平面部516との間に段差が設けられている。
図6は、第二基板52を第一基板51側から見た平面図である。
第二基板52は、図6に示すようなフィルター平面視において、平面中心点Oを中心とした円形状の可動部521と、可動部521の外側に設けられ、可動部521を保持する保持部522とを備えている。
また、第二基板52は、第一電極引出部513A及び第二電極引出部513Bに対向する領域、すなわち、正方形状の4つの頂点に対応する領域に、切欠きが形成されており、フィルター平面視において八角形状の外形を有する。
可動反射膜55は、可動部521の可動面521Aの中心部に、固定反射膜54と反射膜間ギャップGを介して対向して設けられる。
保持部522には、基板厚み方向に、第二基板52の両側に形成された空間を連通させる貫通孔522Aが形成されている。
また、第二基板52には、可動電極562の外周縁から第二基板52の二つの頂点、具体的には、可動電極パッド564Pが設けられた第一基板51の頂点に対向する2つの頂点に向かって延出する第二可動引出電極564Bが形成されている。第二可動引出電極564Bは、一部が第一可動引出電極564Aと対向するように形成される。第一基板51及び第二基板52の接合時には、第一基板51側に設けられたバンプ電極565が第二可動引出電極564Bに当接することで、可動電極562が可動電極パッド564Pに電気的に接続される。
第三平面部523は、フィルター平面視において、内縁が保持部522の形成領域に沿って形成されている。
第四平面部524は、フィルター平面視において、八角形状の第二基板52の外周を外縁とし、外縁から所定距離D2の位置に内縁を有する平面である。
第五平面部525は、第四平面部524の各電極引出溝512A,512Bに対向する領域に形成され、上記外縁から所定距離D1の位置に内縁を有する平面である。
また、第五平面部525は、第四平面部524よりも基板の厚みが小さくなっており、第四平面部524と第五平面部525との間に段差が設けられている。
図7は、第三基板53を第二基板52側から見た平面図である。
第三基板53は、図7に示すようなフィルター平面視において、平面中心点Oを中心とし、第二基板52の保持部522と対向する領域に、保持部522と同一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は、第一電極引出部513A及び第二電極引出部513Bに対向する領域、すなわち、正方形状の4つの頂点に対応する領域に、切欠きが形成されており、フィルター平面視において八角形状の外形を有する。
また、第三基板53の両面には所定範囲外の波長の光を反射又は吸収する光学膜532が、固定反射膜54及び可動反射膜55と同心円状に形成されている。
第六平面部533は、フィルター平面視において、内縁がギャップ形成溝531に沿って形成されている。
第七平面部534は、フィルター平面視において、第三基板53の八角形状の外縁から所定距離D2の位置を内縁とし、所定距離D1の位置を外縁とする平面を有する。
第八平面部535は、フィルター平面視において、第三基板53の八角形状の外縁から所定距離D1の位置に内縁を有する平面である。
また、第八平面部535は、第七平面部534よりも基板の厚みが小さくなっており、第七平面部534と第八平面部535との間に段差が設けられている。
第一基板51及び第二基板52は、フィルター平面視において、第一平面部515の電極配置溝511(第三平面部523の保持部522)の形成領域に沿った円環状の領域(接合領域Ar1)に配置された第一接合膜571によって接合される。
第二基板52及び第三基板53は、フィルター平面視において、第二基板の上面526の保持部522、及び第六平面部533のギャップ形成溝531に沿った円環状の領域(接合領域Ar1)に配置された第二接合膜572によって接合される。
第一接合膜571及び第二接合膜572としては、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜等を例示できる。これら各接合膜571,572は、本発明の接合部に相当する。
上述したような第一基板51、第二基板52、及び第三基板53は、図3及び図4に示すように、接合領域Ar1において、第一接合膜571及び第二接合膜572によって接合される。
その結果、フィルター平面視において、接合領域Ar1の外側には、各基板51,52,53がそれぞれ対向する領域の外周から内側に向かって、各基板間の距離d(以下、基板間距離dとも称する、図3及び図4参照)が小さくなる間隙が形成される。すなわち、第一基板51及び第二基板52の間に第一間隙部573が、第二基板52及び第三基板53の間に第二間隙部574が形成される。これらの各間隙部573,574を、本発明の封止部に相当する封止材575によって封止して、波長可変干渉フィルター5が形成される。各間隙部573,574が形成された領域を封止領域Ar2とする。
なお、基板間距離dは、対向する各基板51,52,53のそれぞれの対向面の間の距離であり、各反射膜54,55に垂直な方向に沿って測定した差異の各基板間の距離である。
検出部11は、波長可変干渉フィルター5の各反射膜54,55が対向する光干渉領域Ar0を透過した光を受光(検出)し、受光量に基づいた検出信号を出力する。
I−V変換器12は、検出部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、制御部20の制御に基づいて、波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56に対して電圧を印加する。これにより、静電アクチュエーター56の固定電極及び可動電極間で静電引力が発生し、可動部521が第一基板51側に変位して、反射膜間ギャップGの寸法が所定値に設定される。
図1に戻り、分光測定装置1の制御部20について説明する。
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、フィルター駆動部と、光量取得部22と、分光測定部23と、を備えている。
また、制御部20は、各種データを記憶する記憶部30を備える。この記憶部30は、波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56に印加する駆動電圧に対する、当該波長可変干渉フィルター5を透過する光の波長の関係を示すV−λデータを記憶する。
ここで、フィルター駆動部は、記憶部30に記憶されたV−λデータから、測定対象である目的波長に対応した駆動電圧を読み出し、読み出した駆動電圧を静電アクチュエーター56に印加する。
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。
次に、波長可変干渉フィルター5の製造方法について説明する。
まず、上述の各基板51,52,53を形成する。なお、第一基板51及び第三基板53は、第一内部空間581及び第二内部空間582を減圧状態とした際に、撓まない程度の剛性を確保できる厚さに形成する。
また、シロキサンによるプラズマ重合膜を用いることにより、接合対象となる各基板51,52,53の素材によらず、又、表面の平坦度が良好でない場合でも、良好な接合強度を得ることができる。
なお、各基板51,52,53の接合は、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できる。
図8は、各基板51,52,53を接合した後の封止及びチップ形成工程を示す図である。ここでは、各基板51,52,53を一枚の基材にそれぞれ形成し、この基材をそれぞれ接合して、最後に個別の波長可変干渉フィルター5に個片化する製造方法について説明する。
封止材575には、例えばパラキシリレン系ポリマー(パリレン)を用いる。具体的には、接合された各基板51,52,53が配置された真空チャンバー内に、パリレンのモノマーガスを導入することで、接合された各基板51,52,53の表面に均一なパリレン薄膜が室温で成膜される。
パリレンは、微細な間隙にも浸透する。従って、第一間隙部573及び第二間隙部574の内部にもパリレンが浸透し、成膜されて封止材575が形成される。これにより、第一間隙部573及び第二間隙部574が封止される。
次に、図8(D)の破線に示す切断ラインL1,L2に沿って切断することにより個片化され、複数の波長可変干渉フィルター5が形成される(図8(E)参照)。
本実施形態では、第一基板51及び第二基板52は、その外周縁から内側に向かうにつれて、基板間距離dが小さくなる第一間隙部573を形成している。そして、フィルター平面視において、第一間隙部573よりも内側に第一接合膜571が配置され、各基板51,52が接合されており、第一間隙部573が封止材575により封止されている。
これにより、接合と封止とを別々の材料、方法で行うことができる。従って、第一接合膜571は、封止性能を考慮せず、所望の接合強度を得られるように接合を行うことができる。一方で、封止材575による封止は、接合強度を考慮せずに、所望の封止性能を得られる材料や方法を選択できる。これにより、接合強度と封止性能の向上の両立を容易に実現できる。
また、接合の後に封止を行うため、接合方法の自由度が向上する。例えば、大気圧雰囲気下で接合を行うことができ、接合工程の簡略化を行うことができる。
これにより、間隙のより内側まで封止材575を成膜させることができる。これにより、封止距離を長くすることができ、封止性能の向上を図ることができる。
すなわち、本実施形態のように、真空チャンバー内部に充填された、封止材575の材料を蒸着により成膜させる場合、封止距離は、間隙の基板厚み方向の寸法(高さ)に応じて決まる。すなわち、高さが大きいと、封止距離は長くなり、小さいと、封止距離は短くなる。
従って、接合領域Ar1よりも外側に複数の段差を設けることにより、単に、接合領域Ar1と同じ高さの間隙を設ける場合よりも、内側まで封止材575を成膜させることができ、封止距離を延ばすことができる。これにより、封止性能の向上を図ることができる。
すなわち、接合方法では、適切な接合強度を得る方法であることはもちろんのこと、基板間を平行かつ適切な距離(設計値)で接合できる必要がある。従って、使用可能な方法が制限され、このような制限の下で、併せて封止性能を満足させることは容易ではなかった。これに対して、本実施形態のように、接合領域Ar1の外側に基板間距離dが外側から内側に向かうにつれて小さくなるような封止領域Ar2を設け、当該封止領域Ar2を封止することにより、接合強度及び封止性能の向上を両立させることが容易となる。
また、本実施形態では、封止性能を向上させることができるので、第一内部空間581及び第二内部空間582に外部からの異物の混入を抑制することができ、環境要因による静電アクチュエーター56や各反射膜54,55の劣化を抑制できる。従って、駆動特性や光学特性の劣化を抑制でき、長期間にわたり信頼性を維持できる波長可変干渉フィルター5を提供することができる。
さらに、光学モジュール10及び分光測定装置1は、このような波長可変干渉フィルター5を備えることにより、長期間にわたり高い精度での測定が可能となる。
すなわち、パリレンは、微細な間隙に成膜でき、間隙の奥深くまで封止材を成膜させることができる。従って、封止距離を長くすることができ、封止性能の向上を図ることができる。
また、パリレンは室温で成膜することができ、熱による波長可変干渉フィルター5への影響、すなわち熱膨張による応力の発生や、ミラーの劣化等を抑制でき、高い性能を有する波長可変干渉フィルター5を製造できる。
また、大きな基板上に複数の波長可変干渉フィルター5を形成し、これらを個片化して複数の波長可変干渉フィルター5を製造する場合に、これらを同時に封止することができるので、製造効率を向上させることができる。
なお、特にパリレンCは、高いガスバリア性を有するので、このパリレンCを封止材として用いることにより、封止性能をより向上させることができる。
このように、ALDやCVDにより封止材575を成膜することにより、上述のように複数の波長可変干渉フィルター5を同時に封止することができるので、製造効率を向上させることができる。
これにより、第一内部空間581と第二内部空間582との圧力を均一にできる。従って、各内部空間の圧力差による可動反射膜55に対する外力の変化を抑制でき、精度良く可動反射膜55を移動させることができる。
また、このような波長可変干渉フィルター5を用いた光学モジュール10及び分光測定装置1では、波長可変干渉フィルター5の可動反射膜55を精度よく移動させることができるので、測定対象光を高精度に分光して受光し、測定対象光を高精度に分析できる。
また、本実施形態では、第一内部空間581及び第二内部空間582の内部圧力は、大気圧よりも低い。このように、第一内部空間581及び第二内部空間582内の圧力を減圧することで、可動部521の応答性を良好にできる。
次に、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。
図9は、本発明の第二実施形態である波長可変干渉フィルター5Aの概略構成を示す断面図である。なお、以降の説明では、第一実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
上記第一実施形態の波長可変干渉フィルター5は、封止領域Ar2において、複数の段差によって形成された、外縁から内部に向かうにつれて基板間距離dが小さくなる第一間隙部573及び第二間隙部574を有している。
これに対して、本実施形態の波長可変干渉フィルター5Aは、傾斜面によって形成された第一間隙部573A及び第二間隙部574Aを有している。
波長可変干渉フィルター5Aは、図9に示すように、第一基板51A、第二基板52A、及び第三基板53Aを備えている。
第一基板51Aの第二基板52Aに対向する面のうち、電極配置溝511、反射膜設置部514、各電極引出溝512A,512B、各電極引出部513A,513Bが形成された面を除く面は、第一平面部515及び第一傾斜部516Aを構成する。
第一平面部515は、フィルター平面視において、内縁が電極配置溝511に沿って形成されている。
第一傾斜部516Aは、フィルター平面視において、八角形状の外周をその外縁とし、外縁から所定距離D1の位置に向かって、第一基板51Aの厚みが大きくなるように傾斜する傾斜面を有する。
第二傾斜部524Aは、フィルター平面視において、八角形状の基板の外周を外縁とし、外縁から所定距離D2の位置に向かって、第二基板52Aの厚みが大きくなるように傾斜する傾斜面を有する。
第六平面部533は、フィルター平面視において、内縁がギャップ形成溝531に沿って形成されている。
第三傾斜部534Aは、フィルター平面視において、八角形状の第三基板53の外周を外縁とし、外縁から所定距離D2の位置に向かって、第三基板53Aの厚みが大きくなるように傾斜する傾斜面を有する。
また、フィルター平面視において、接合領域Ar1の外側には、各基板51A,52A,53Aがそれぞれ対向する領域の外周から内側に向かって、基板間距離dが小さくなる封止領域Ar2が形成される。すなわち、第一基板51A及び第二基板52Aの間に第一間隙部573Aが、第二基板52A及び第三基板53Aの間に第二間隙部574Aが形成される。これらの各間隙部573A,574Aを封止材575によって封止して、波長可変干渉フィルター5Aが形成される。
このように構成された波長可変干渉フィルター5Aも第一実施形態の波長可変干渉フィルター5と同様の方法で製造される。
本実施形態においても、第一実施形態同様に、フィルター平面視において、その外周縁から内側に向かうにつれて、基板間距離dが小さくなる封止領域Ar2が形成され、封止材575により封止されている。これにより、接合強度と封止性能の向上の両立を容易に実現できる。
特に本実施形態では、第一傾斜部516A、第二傾斜部524A、及び第三傾斜部534Aによって封止領域Ar2が構成されることにより、基板間距離dを連続的に変化させることができる。これにより、封止材575を第一間隙部573A及び第二間隙部574Aの、より内側まで形成することができ、封止距離をより長くすることができ、封止性能を向上させることができる。
なお、本発明は前述の各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。
例えば、上記各実施形態では、第二基板52上に可動反射膜55,52Aが設けられる波長可変干渉フィルター5,5Aを例示したが、これに限定されない。本発明は、一対の基板のそれぞれに反射膜が設けられた構成に限定されず、1つの基板上に一対の反射膜が対向して設けられるファブリーペローエタロンに対して適用してもよい。
図10に示すように、第一基板601上に固定反射膜602が設けられている。この固定反射膜602上には犠牲層603が設けられ、この犠牲層603に支持されて可動反射膜604が設けられている。なお、可動反射膜604には、可動反射膜604の両側の空間を連通させる貫通孔(不図示)が設けられている。
固定反射膜602には固定電極605が設けられ、可動反射膜604の固定電極605に対向する領域には可動電極606が設けられている。
このようにして、固定反射膜602と可動反射膜604とが対向して、ファブリーペローエタロンを形成する。
第二基板608は、第一実施形態の第三基板53と同様に、ギャップ形成溝608Aが形成されており、このギャップ形成溝608Aに沿って接合領域が形成されている。この接合領域に接合膜609が設けられ、第一基板601と第二基板608とが接合されている。
また、第二基板608は、第一実施形態の第三基板53と同様に、接合領域の外側に、複数段の段差を有し、外側から内側に向かって第一基板601と第二基板608との距離である基板間距離dが小さくなる封止領域が形成されている。この封止領域に封止材610が成膜され、ギャップ形成溝608Aによって形成された内部空間611が封止される。
なお、第二基板608は、第一実施形態と同様に複数の段差によって封止領域が形成される構成について説明したが、これに限定されず、第二実施形態と同様に傾斜部によって封止領域が形成される構成としもよい。
上記各実施形態では、ダイヤフラム状の保持部522を例示するが、これに限定されず、例えば、平面中心点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としてもよい。この場合、貫通孔522Aは不要である。
上記各実施形態では、第一内部空間581及び第二内部空間582が減圧状態である構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、第一内部空間581及び第二内部空間582に不活性ガスが充填され、第一内部空間581及び第二内部空間582が大気圧や加圧状態である構成としてもよい。
例えば、図11に示すように、本発明の電子機器を、色を測定するための測色装置に適用することもできる。
図11は、波長可変干渉フィルターを備えた測色装置400の一例を示すブロック図である。
この制御装置430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430は、図11に示すように、光源制御部431、測色センサー制御部432、及び測色処理部433などを備えて構成されている。
光源制御部431は、光源装置410に接続され、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置410に所定の制御信号を出力して、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432は、測色センサー420に接続され、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色センサー420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420に出力する。これにより、測色センサー420の電圧制御部15は、制御信号に基づいて、静電アクチュエーター56に電圧を印加し、波長可変干渉フィルター5を駆動させる。
測色処理部433は、検出部11により検出された受光量から、測定対象Xの色度を分析する。
図12は、光学フィルターデバイスを備えたガス検出装置の一例を示す概略図である。
図13は、図12に示すガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。
ガス検出装置100は、図12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、及び排出口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、及び受光素子137(検出部)等を含む検出装置と、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。
また、図12に示すように、ガス検出装置100の表面には、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、図13に示すように、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、及び排出手段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。
以下に、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。
この食物分析装置200は、図14に示すように、検出器210(光学モジュール)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213(検出部)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、上述のようにして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、本発明の干渉フィルターを備える光学モジュールにおいて、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。
図15は、分光カメラの概略構成を示す模式図である。分光カメラ300は、図15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(検出部)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、図15に示すように、対物レンズ321、結像レンズ322、及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、本発明の干渉フィルターを備える光学フィルターデバイス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、血管や指紋、網膜、虹彩などの認証装置にも適用できる。
Claims (16)
- 第一基板と、
前記第一基板に対向する第二基板と、
前記第一基板及び前記第二基板を接合する接合部と、
前記第一基板及び前記第二基板間において前記第一基板及び前記第二基板により挟まれた内部空間を外部と連通させる間隙部に配置され、前記内部空間を封止する封止部と、を備え、
前記間隙部における前記第一基板及び前記第二基板の基板間距離は、前記第一基板及び前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において、前記第一基板及び前記第二基板の外周縁から内側に向かうにしたがって小さくなる
ことを特徴とする封止構造。 - 請求項1に記載の封止構造において、
前記間隙部は、前記第一基板及び前記第二基板の少なくともいずれかに形成された複数の段差により構成された
ことを特徴とする封止構造。 - 請求項1又は請求項2に記載の封止構造において、
前記間隙部は、前記第一基板及び前記第二基板の少なくともいずれかに形成された傾斜面により構成された
ことを特徴とする封止構造。 - 第一基板と、
前記第一基板に対向する第二基板と、
前記第一基板に設けられ、入射光の一部を反射し少なくとも一部を透過する第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対向し、入射光の一部を反射し少なくとも一部を透過する第二反射膜と、
前記第一基板及び前記第二基板を接合する接合部と、
前記第一基板及び前記第二基板間において前記第一基板及び前記第二基板により挟まれた第一内部空間を外部と連通させる第一間隙部に配置され、前記第一内部空間を封止する封止部と、を備え、
前記第一間隙部における前記第一基板及び前記第二基板の基板間距離は、前記第一基板及び前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において、前記第一基板及び前記第二基板の外周縁から内側に向かうにしたがって小さくなる
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項4に記載の干渉フィルターにおいて、
前記第一間隙部は、前記第一基板及び前記第二基板の少なくともいずれかに形成された複数の段差により構成された
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項4又は請求項5に記載の干渉フィルターにおいて、
前記第一間隙部は、前記第一基板及び前記第二基板の少なくともいずれかに形成された傾斜面により構成された
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項4から請求項6のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
前記第二基板の前記第一基板とは反対側に対向配置された第三基板と、
前記第二基板と前記第三基板とを接合する第二接合部と、を備え、
前記封止部は、前記第二基板及び前記第三基板間において前記第二基板及び前記第三基板により挟まれる第二内部空間を外部と連通させる第二間隙部に配置され、前記第二内部空間を封止し、
前記第二間隙部における前記第二基板及び前記第三基板の基板間距離は、前記平面視において、前記第二基板及び前記第三基板の外周縁から内側に向かうにしたがって小さくなる
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項7に記載の干渉フィルターにおいて、
前記第二間隙部は、前記第二基板及び前記第三基板の少なくともいずれかに形成された複数の段差により構成された
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項7又は請求項8に記載の干渉フィルターにおいて、
前記第二間隙部は、前記第二基板及び前記第三基板の少なくともいずれかに形成された傾斜面により構成された
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項7から請求項9のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
前記第一内部空間及び前記第二内部空間の内部圧力は、大気圧よりも低い
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項7から請求項10のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜間のギャップの寸法を変更するギャップ変更部を備え、
前記第二基板は、前記第一内部空間及び前記第二内部空間を連通する貫通孔を有する
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項4から請求項11のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
前記封止部は、パラキシリレン系ポリマーである
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項4から請求項11のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
前記封止部は、原子層堆積法又は化学気相成長法によって形成された
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項4から請求項13のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
前記接合部は、プラズマ重合膜である
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 第一基板と、
前記第一基板に対向する第二基板と、
前記第一基板に設けられ、入射光の一部を反射し少なくとも一部を透過する第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対向し、入射光の一部を反射し少なくとも一部を透過する第二反射膜と、
前記第一基板及び前記第二基板を接合する接合部と、
前記第一基板及び前記第二基板間において前記第一基板及び前記第二基板により挟まれた第一内部空間を外部と連通させる第一間隙部に配置され、前記第一内部空間を封止する封止部と、
前記第一反射膜及び前記第二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、
前記第一間隙部における前記第一基板及び前記第二基板の基板間距離は、前記第一基板及び前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において、前記第一基板及び前記第二基板の外周縁から内側に向かうにしたがって小さくなる
ことを特徴とする光学モジュール。 - 第一基板、前記第一基板に対向する第二基板、前記第一基板に設けられ、入射光の一部を反射し少なくとも一部を透過する第一反射膜、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対向し、入射光の一部を反射し少なくとも一部を透過する第二反射膜、前記第一基板及び前記第二基板を接合する接合部、並びに、前記第一基板及び前記第二基板間において前記第一基板及び前記第二基板により挟まれた第一内部空間を外部と連通させる第一間隙部に配置され、前記第一内部空間を封止する封止部、を備えた干渉フィルターと、
前記干渉フィルターを制御する制御部と、を備え、
前記第一間隙部における前記第一基板及び前記第二基板の基板間距離は、前記第一基板及び前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において、前記第一基板及び前記第二基板の外周縁から内側に向かうにしたがって小さくなる
ことを特徴とする電子機器。
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