波長可変干渉フィルター、光モジュール、及び光分析装置
【課題】電極間の絶縁を維持しつつ、低コストで、構造を簡素化できる波長可変干渉フィルター、光モジュール、及び光分析装置を提供すること。
【解決手段】第１基板５１に設けられた固定ミラー５４と、第２基板５２に設けられ、固定ミラー５４と所定のギャップＧを介して対向する可動ミラー５５と、第１基板５１に設けられた第１電極５６１と、第２基板５２に設けられ、第１電極５６１に対向する第２電極５６２と、を備える。第１基板５１は、第２基板５２に接合される第１接合面５１３を有し、第２基板５２は、第１接合面５１３に接合される第２接合面５２４を有する。第１基板５１には、第１接合面５１３、及び第１電極５６１の第２電極５６２に対向する面に絶縁性を有する第１接合膜５３１が形成され、第１接合面５１３及び第２接合面５２４は、第１接合膜５３１により接合された。
【解決手段】第１基板５１に設けられた固定ミラー５４と、第２基板５２に設けられ、固定ミラー５４と所定のギャップＧを介して対向する可動ミラー５５と、第１基板５１に設けられた第１電極５６１と、第２基板５２に設けられ、第１電極５６１に対向する第２電極５６２と、を備える。第１基板５１は、第２基板５２に接合される第１接合面５１３を有し、第２基板５２は、第１接合面５１３に接合される第２接合面５２４を有する。第１基板５１には、第１接合面５１３、及び第１電極５６１の第２電極５６２に対向する面に絶縁性を有する第１接合膜５３１が形成され、第１接合面５１３及び第２接合面５２４は、第１接合膜５３１により接合された。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変干渉フィルター、この波長可変干渉フィルターを備える光モジュール、及びこの光モジュールを備える光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに金属層を介して接合された一対の基板の互いに対向する面に、それぞれ反射膜を所定のギャップを介して対向配置した干渉フィルターが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のファブリペロー型素子（干渉フィルター）では、互いに対向する第１の基板および第２の基板を備えている。第１の基板の中心部には、第１の光学反射膜が設けられ、両端部にシリコン膜と第１の金属膜の積層体が設けられている。また、第２の基板には、第１の光学反射膜に対向する第２の光学反射膜と、第１の金属膜に対向する第２の金属膜が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０７６７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１のような波長では、互いに対向する反射膜のギャップ寸法が一定であり、予め設定された一定の波長のみ取り出す構成となる。
これに対して、例えば互いに対向する基板間に互いに対向する電極を設け、これらの電極間に電圧を印加することで静電引力により反射膜間のギャップ寸法を変更し、所望の波長を取り出すことが可能な波長可変干渉フィルターがある。このような波長可変干渉フィルターでは、ギャップを調整した際に、ギャップが小さくなって、対向する駆動電極同士が近接すると、電極間の放電やリーク等が発生するおそれがある。このため、駆動電極の表面に絶縁膜が形成されることが一般的である。これにより、電極間の放電やリーク等の発生を防止している。
しかしながら、上述したように、一対の基板を接合するための金属層を形成し、さらに、絶縁膜を形成する構成では、波長可変干渉フィルターの製造工程に絶縁膜を形成するための工程が別途必要となり、構造が複雑化し、製造コストがかかるという課題がある。
【０００６】
本発明の目的は、低コストで、構造を簡素化できる波長可変干渉フィルター、光モジュール、及び光分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の波長可変干渉フィルターは、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基板に設けられ、前記第１反射膜と所定のギャップを介して対向する第２反射膜と、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電極と、前記第２基板に設けられ、前記第１電極と対向する第２電極と、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接合領域、および前記第２基板の前記第１接合領域に対向する第２接合領域を接合する第１接合膜と、備え、前記第１接合膜は、絶縁性を有し、前記第１接合領域および前記第１電極の前記第２電極に対向する面に設けられたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、第１基板と第２基板とを接合する絶縁性の第１接合膜が、第１接合領域だけでなく、第１電極の第２電極に対向する面にも形成される。このため、この第１接合膜は、第１基板および第２基板の接合の他、電極間の絶縁も兼ねることができる。従って、第１電極及び第２電極間の放電やリークを確実に防止でき、静電引力による反射膜間のギャップの調整を高精度に行うことができる。また、絶縁層および接合膜をそれぞれ別構成の膜を形成する場合に比べて、一度の工程で、絶縁層および接合膜として機能する第１接合膜を形成することができるため、製造コストを低減でき、かつ構造を簡素化できる。
【０００９】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第２基板には、前記第２接合領域、及び前記第２電極の前記第１電極に対向する面に絶縁性を有する第２接合膜が設けられ、前記第１接合領域及び前記第２接合領域は、前記第１接合膜及び前記第２接合膜により接合されたことが好ましい。
【００１０】
本発明によれば、各接合面が第１接合膜及び第２接合膜により接合されるので、接合する前の接合膜表面に例えば凹凸ムラが生じていたとしても、双方を接合することで接合面を均一にでき、第１基板および第２基板の接合信頼性を高めることができる。また、第２電極上にも絶縁性の第２接合膜が積層されることで、第１電極及び第２電極間の放電やリークをより確実に防止することができる。
【００１１】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第１接合膜及び前記第２接合膜は、シロキサン接合により接合されたことが好ましい。
【００１２】
本発明によれば、第１接合膜及び第２接合膜は、シロキサン接合により接合されている。このようなシロキサン接合は、紫外線照射やプラズマ等、活性エネルギー照射線により第１接合膜および第２接合膜の表面を活性化させて接合することで容易に接合膜同士を接合することができ、かつ各接合面同士の接合信頼性も高くなる。このため、接合信頼性が低いと生じる接合面の剥離が発生することがない。従って、反射膜間のギャップを高精度に維持できる。
【００１３】
本発明の光モジュールは、上述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部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、上述したように、波長可変干渉フィルターにおいて、構造を簡単にできるため、光モジュールの構造の簡略化にも貢献できる。さらに、接合膜をシロキサン接合により接合させる場合では、上述のように、ギャップを高精度に維持することができるので、このような波長可変干渉フィルターを備えた光モジュールにおいても、受光部により精度の高い光量測定を実施することができる。
【００１５】
本発明の光分析装置は、上述の光モジュールと、前記光モジュールの前記受光部により受光された光に基づいて、前記検査対象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。
【００１６】
本発明によれば、上述した波長可変干渉フィルターを有する光モジュールを備えるので、精度の高い測定を実施でき、この測定結果に基づいて光分析処理を実施することで、正確な分光特性を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る第１実施形態の測色装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】前記第１実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図３】前記第１実施形態のエタロンの第１基板の製造工程を示す図。
【図４】前記第１実施形態のエタロンの第２基板の製造工程を示す図。
【図５】本発明に係る第２実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図６】他の実施の形態における光分析装置の一例であるガス検出装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１実施形態］
以下、本発明に係る第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔１．測色装置の概略構成〕
図１は、第１実施形態の測色装置１（光分析装置）の概略構成を示すブロック図である。
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、測色センサー３（光モジュール）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３にて受光し、測色センサー３から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち検査対象Ａの色を分析して測定する装置である。
【００１９】
〔２．光源装置の構成〕
光源装置２は、光源２１、複数のレンズ２２（図１には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もよく、この場合、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。なお、本実施形態では、光源装置２を備える測色装置１を例示するが、例えば検査対象Ａが液晶パネルなどの発光部材である場合、光源装置２が設けられない構成としてもよい。
【００２０】
〔３．測色センサーの構成〕
測色センサー３は、図１に示すように、エタロン５（波長可変干渉フィルター）と、エタロン５を透過する光を受光する受光素子３１（受光部）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部６とを備える。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、所定波長の光のみを分光し、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。
【００２１】
（３−１．エタロンの構成）
図２は、エタロン５の概略構成を示す断面図である。なお、図１と同様に、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２においても、検査対象光が図中下側から入射するものとする。
エタロン５は、平面視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５は、図３に示すように、第１基板５１、及び第２基板５２を備えている。これらの２つの基板５１，５２は、第１接合面５１３（第１接合領域）及び第２接合面５２４（第２接合領域）が後述する絶縁性の接合膜５３１，５３２により接合されることで、一体的に構成されている。そして、これらの２枚の基板５１，５２は、それぞれ例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラスなどの各種ガラスや、水晶などにより形成されている。
【００２２】
また、第１基板５１と第２基板５２との間には、固定ミラー５４（第１反射膜）、及び可動ミラー５５（第２反射膜）が設けられる。ここで、固定ミラー５４は、第１基板５１の第２基板５２に対向する面に固定され、可動ミラー５５は、第２基板５２の第１基板５１に対向する面に固定されている。また、これらの固定ミラー５４及び可動ミラー５５は、ミラー間ギャップＧを介して対向配置されている。
さらに、第１基板５１と第２基板５２との間には、固定ミラー５４及び可動ミラー５５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５６が設けられている。
【００２３】
（３−１−１．第１基板の構成）
第１基板５１は、厚みが例えば５００μｍの石英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。この第１基板５１には、図２に示すように、エッチングにより電極形成溝５１１及びミラー固定部５１２が形成される。そして、第１基板５１において、電極形成溝５１１及びミラー固定部５１２が形成されていない部分が第１基板５１の第１接合面５１３となる。
【００２４】
電極形成溝５１１には、ミラー固定部５１２の外周縁から、電極形成溝５１１の内周壁面までの間に、リング状の電極固定面５１１Ａが形成される。この電極固定面５１１Ａには、リング状の第１電極５６１が形成される。
この第１電極５６１は、導電性を有し、後述する第２基板５２の第２電極５６２との間で電圧を印加することで、第１電極５６１及び第２電極５６２間に静電引力を発生させることが可能なものであればよい。ここで、詳細は後述するが、本実施形態では、第１電極５６１を第１接合膜５３１で覆う構成となる。したがって、第１電極５６１の材料としては、第１接合膜５３１と密着性の高い材料である事が望ましい。第１接合膜５３１として、ポリオルガノシロキサンを主材料として用いたプラズマ重合膜を用いる場合、一般に金属よりも金属酸化物との方が密着性は高くなり、第１接合膜５３１を絶縁膜として機能させる上で、絶縁性確保に対する信頼性が高くなる。この場合、第１電極５６１として、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）等を用いることができる。
【００２５】
ミラー固定部５１２は、図２に示すように、電極形成溝５１１と同軸上で、電極形成溝５１１よりも小さい径寸法となる略円柱状に形成され、第２基板５２に対向する側の面にミラー固定面５１２Ａを備えている。
そして、ミラー固定面５１２Ａには、直径が約３ｍｍで円形状のＴｉＯ２−ＳｉＯ２系の誘電体多層膜により形成された固定ミラー５４が固定されている。なお、本実施形態では、固定ミラー５４として、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２系の誘電体多層膜のミラーを用いる例を示すが、誘電体多層膜を構成する材料としてＡｌ２Ｏ３等、他の誘電体材料を用いてもよく、また、分光可能な波長域として可視光全域をカバーできるＡｇ合金単層のミラーや、Ａｇ合金と誘電体材料とを積層した複合膜を用いる構成としてもよい。
【００２６】
第１接合面５１３には、絶縁性を有する第１接合膜５３１が設けられている。この第１接合膜５３１は、主材料としてポリオルガノシロキサンが用いられたプラズマ重合膜であり、後述する第２基板５２の第２接合面５２４に形成された第２接合膜５３２に、シロキサン接合により接合されている。
この第１接合膜５３１は、第１接合面５１３から電極形成溝５１１の内周壁面を辿って、第１電極５６１の上面（第２電極５６２に対向する面）まで延びて形成されている。これにより、第１接合膜５３１は、第１電極５６１の第２電極５６２に対向する面全体を覆うことになり、第１電極５６１および第２電極５６２間の放電等によるリークを防止する。
【００２７】
（３−１−２．第２基板の構成）
第２基板５２は、厚みが例えば２００μｍの石英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。
第２基板５２には、例えば平面視で基板中心点を中心とした円形の変位部５２１が形成される。この変位部５２１は、第１基板５１に向けて進退可能に移動する円柱状の可動部５２２と同軸であり、エタロン平面視で円環状に形成されて可動部５２２を第２基板５２の厚み方向に移動可能に保持する連結保持部５２３を備える。また、第２基板５２の第１基板５１に対向する面において、第１基板５１の第１接合面５１３と対向する領域が、第２基板５２における第２接合面５２４となる。
【００２８】
変位部５２１は、第２基板５２の第１基板５１に対向しない面に、連結保持部５２３を形成するための円環状の円環溝部５２３Ａをエッチング形成することで形成されている。
【００２９】
可動部５２２は、連結保持部５２３よりも厚み寸法が大きく形成され、例えば、本実施形態では、第２基板５２の厚み寸法と同一寸法である２００μｍに形成されている。この可動部５２２の径寸法は、第１基板５１のミラー固定部５１２の径寸法よりも大きく形成されている。
可動部５２２の第１基板５１に対向する面には、第１基板５１のミラー固定面５１２Ａに平行な可動面５２２Ａを備え、この可動面５２２Ａには、固定ミラー５４と同一構成の可動ミラー５５が形成される。
【００３０】
連結保持部５２３は、可動部５２２の周囲を囲うダイヤフラムであり、厚み寸法が例えば５０μｍに形成されている。連結保持部５２３の第１基板５１に対向する面には、リング状の第２電極５６２が形成される。この第２電極５６２は、第１電極５６１と必ずしも同材料である必要はないが、第１電極５６１の場合と同様の理由で、第２接合膜５３２と密着性の高い金属酸化物を材料として用いることが好ましい。本実施形態においては、第２電極５６２は、第１電極５６１と同じＩＴＯで形成され、第１電極５６１とで、静電アクチュエーター５６が構成される。
【００３１】
第２接合面５２４には、主材料としてポリオルガノシロキサンが用いられたプラズマ重合膜である絶縁性の第２接合膜５３２が形成されている。このため、第２接合膜５３２は、上述したように、第１基板５１の第１接合面５１３に形成された第１接合膜５３１と、シロキサン接合により接合される。
この第２接合膜５３２は、第２接合面５２４から第２電極５６２の上面（第１電極５６１に対向する面）まで延びて形成されている。これにより、第２接合膜５３２は、第２電極５６２の第１電極５６１に対向する面全体を覆い、第１電極５６１および第２電極５６２間の放電等によるリークを防止する。
【００３２】
（３−２．電圧制御部の構成）
電圧制御部６は、制御装置４からの入力される制御信号に基づいて、静電アクチュエーター５６の第１電極５６１及び第２電極５６２に印加する電圧を制御する。
【００３３】
〔４．制御装置の構成〕
制御装置４は、測色装置１の全体動作を制御する。この制御装置４としては、例えば汎用パーソナルコンピューターや、携帯情報端末、その他、測色専用コンピューターなどを用いることができる。
そして、制御装置４は、図１に示すように、光源制御部４１、測色センサー制御部４２、及び測色処理部４３（分析処理部）などを備えて構成されている。
【００３４】
光源制御部４１は、光源装置２に接続されている。そして、光源制御部４１は、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置２に所定の制御信号を出力し、光源装置２から所定の明るさの白色光を射出させる。
測色センサー制御部４２は、測色センサー３に接続されている。そして、測色センサー制御部４２は、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色センサー３にて受光させる光の波長を設定し、この波長の光の受光量を検出する旨の制御信号を測色センサー３に出力する。これにより、測色センサー３の電圧制御部６は、制御信号に基づいて、利用者が所望する光の波長のみを透過させるよう、静電アクチュエーター５６への印加電圧を設定する。
測色処理部４３は、測色センサー制御部４２を制御して、エタロン５のミラー間ギャップを変動させて、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４３は、受光素子３１から入力される受光信号に基づいて、エタロン５を透過した光の光量を取得する。そして、測色処理部４３は、上記により得られた各波長の光の受光量に基づいて、検査対象Ａにより反射された光の色度を算出する。
【００３５】
〔５．エタロンの製造方法〕
次に、上記エタロン５の製造方法について、図３及び図４に基づいて説明する。
エタロン５を製造するためには、第１基板５１及び第２基板５２をそれぞれ製造し、製造された第１基板５１と第２基板５２とを貼り合わせる。
【００３６】
（５−１．第１基板製造工程）
まず、第１基板５１の製造素材である厚み寸法が５００μｍの石英ガラス基板を用意し、この石英ガラス基板の表面粗さＲａが１ｎｍ以下となるまで両面を精密研磨する。そして、第１基板５１の第２基板５２に対向する面に電極形成溝５１１形成用のレジスト６１を塗布して、塗布されたレジスト６１をフォトリソグラフィ法により露光・現像して、図３（Ａ）に示すように、電極形成溝５１１が形成される箇所をパターニングする。
次に、図３（Ｂ）に示すように、電極形成溝５１１を所望の深さにエッチングし、電極固定面５１１Ａを形成する。なお、ここでのエッチングとしては、ＨＦ等のエッチング液を用いたウェットエッチングが用いられる。
そして、第１基板５１の第２基板５２に対向する面にミラー固定面５１２Ａ形成用のレジスト６１を塗布して、塗布されたレジスト６１をフォトリソグラフィ法により露光・現像して、図３（Ｂ）に示すように、ミラー固定面５１２Ａが形成される箇所をパターニングする。
次に、ミラー固定面５１２Ａが所望の位置までエッチングした後、図３（Ｃ）に示すように、レジスト６１を除去することで、電極固定面５１１Ａ及びミラー固定面５１２Ａが形成され、第１基板５１の基板形状が決定される。
【００３７】
次に、図３（Ｄ）に示すように、電極固定面５１１Ａに第１電極５６１を形成し、ミラー固定面５１２Ａに固定ミラー５４を形成する。
具体的に、電極固定面５１１ＡにＩＴＯ膜をスパッタリング法により成膜する。そして、ＩＴＯ膜の上に、所望の電極パターンとなるレジストを形成し、ＩＴＯ膜をフォトエッチングすることで、図３（Ｄ）に示すように、電極固定面５１１Ａに第１電極５６１が形成される。この後、第１基板５１の第２基板５２に対向する面に残ったレジストを除去する。
さらに、固定ミラー５４は、リフトオフプロセスにより成膜される。すなわち、フォトリソグラフィ法などにより、第１基板５１上のミラー形成部分以外にレジスト（リフトオフパターン）を形成し、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２系の薄膜をスパッタリング法または蒸着法により成膜する。そして、固定ミラー５４を成膜した後、リフトオフにより、ミラー固定面５１２Ａ以外の薄膜を除去する。
【００３８】
次に、図３（Ｅ）に示すように、フォトリソグラフィ法などにより、第１基板５１上の第１接合膜５３１形成部分以外にレジスト６１（リフトオフパターン）を形成し、厚さ約１００ｎｍのポリオルガノシロキサンが用いられたプラズマ重合膜をプラズマＣＶＤ法等により成膜する。そして、レジスト６１を除去することで、図３（Ｆ）に示すように、第１接合膜５３１が第１接合面５１３から第１電極５６１の上面に亘る領域に形成される。
以上により、第１基板５１が形成される。
【００３９】
（５−２．第２基板製造工程）
まず、第２基板５２の形成素材である厚み寸法が２００μｍの石英ガラス基板を用意し、このガラス基板の表面粗さＲａが１ｎｍ以下となるまで両面を精密研磨する。そして、第２基板５２の全面にレジスト６２を塗布し、塗布されたレジスト６２をフォトリソグラフィ法により露光・現像して、図４（Ａ）に示すように、連結保持部５２３が形成される箇所をパターニングする。
次に、石英ガラス基板をウェットエッチングすることで、図４（Ｂ）に示すように、厚さ５０μｍの連結保持部５２３が形成されるとともに、可動部５２２が形成される。そして、図４（Ｃ）に示すように、レジスト６２を除去することで、可動部５２２及び連結保持部５２３が形成された第２基板５２の基板形状が決定される。
【００４０】
次に、図４（Ｄ）に示すように、連結保持部５２３の第１基板５１に対向する側の面に第２電極５６２を形成し、可動面５２２Ａに可動ミラー５５を形成する。
具体的に、第２基板５２の第１基板５１に対向する面にＩＴＯ膜をスパッタリング法により成膜する。そして、ＩＴＯ膜の上に、所望の電極パターンとなるレジストを形成し、ＩＴＯ膜をフォトエッチングすることで、図４（Ｄ）に示すように、連結保持部５２３の第１基板５１に対向する側の面に第２電極５６２が形成される。この後、第２基板５２の第１基板５１に対向する面に残ったレジストを除去する。
さらに、可動ミラー５５は、リフトオフプロセスにより成膜される。すなわち、フォトリソグラフィ法などにより、第２基板５２上のミラー形成部分以外にレジスト（リフトオフパターン）を形成し、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２系の薄膜をスパッタリング法または蒸着法により成膜する。そして、可動ミラー５５を成膜した後、リフトオフにより、可動面５２２Ａ以外の薄膜を除去する。
【００４１】
次に、図４（Ｅ）に示すように、フォトリソグラフィ法などにより、第２基板５２上の第２接合膜５３２形成部分以外にレジスト６２（リフトオフパターン）を形成し、厚さ約１００ｎｍのポリオルガノシロキサンが用いられたプラズマ重合膜をプラズマＣＶＤ法により成膜する。そして、レジスト６２を除去することで、図４（Ｆ）に示すように、第２接合膜５３２が第２接合面５２４から第２電極５６２の上面に亘る領域に形成される。
以上により、第２基板５２が形成される。
【００４２】
（５−３．接合工程）
次に、前述の第１基板製造工程及び第２基板製造工程で形成された各基板５１，５２を接合する。具体的には、各基板５１，５２の接合面５１３，５２４に形成された第１接合膜５３１及び第２接合膜５３２を構成するプラズマ重合膜に活性化エネルギーを付与するために、Ｏ２プラズマ処理またはＵＶ処理を行う。Ｏ２プラズマ処理は、Ｏ２流量３０ｃｃ／分、圧力２７Ｐａ、ＲＦパワー２００Ｗの条件で３０秒間実施する。また、ＵＶ処理は、ＵＶ光源としてエキシマＵＶ（波長１７２ｎｍ）を用いて３分間処理を行う。プラズマ重合膜に活性化エネルギーを付与した後、２つの基板５１，５２のアライメントを行い、各接合膜５３１，５３２を介して各接合面５１３，５２４を重ね合わせて、接合部分に荷重をかけることにより、基板５１，５２同士を接合させる。
以上により、エタロン５が製造される。
【００４３】
〔６．第１実施形態の作用効果〕
上述の第１実施形態に係るエタロン５によれば、以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、第１基板５１の第１接合面５１３と第２基板５２の第２接合面５２４とを接合する第１接合膜５３１が第１電極５６１の第２電極５６２の対向する面に形成される。そして、この第１接合膜５３１は、絶縁性を有するので、各接合面５１３，５２４の接合の他、各電極５６１，５６２間の絶縁も兼ねることができる。従って、第１電極５６１及び第２電極５６２間の放電やリークを確実に防止でき、静電引力によるミラー間ギャップＧの調整を高精度に行うことができる。さらに、上述した従来の接合膜及び絶縁膜をそれぞれ成膜形成する必要がなく、いずれかの膜を成膜形成すればよいので、低コストで、かつ構造を簡素化できる。
【００４４】
また、各接合面５１３，５２４が第１接合膜５３１及び第２接合膜５３２により接合されるので、各接合面５１３，５２４同士の接合信頼性を高めることができる。また、第２電極５６２上にも絶縁性の第２接合膜５３２が積層されることで、第１電極５６１及び第２電極５６２間の放電やリークをより確実に防止することができる。
さらに、第１接合膜５３１及び第２接合膜５３２にポリオルガノシロキサンを用いたので、Ｏ２プラズマ処理またはＵＶ処理により容易に第１接合膜５３１及び第２接合膜５３２同士を接合でき、かつ各接合面５１３，５２４同士の接合信頼性も高くなる。そのため、接合信頼性が低いと生じる接合面の剥離が発生することがない。従って、反射膜間のミラー間ギャップＧを高精度に維持できる。
【００４５】
［第２実施形態］
図５は、第２実施形態に係るエタロン５Ａの概略断面図である。
第２実施形態での第２接合膜５３２は、次の方法により、図５に示すように、第２接合面５２４にのみ形成されており、第２電極５６２に形成されていない。まず、フォトリソグラフィ法などにより、第２基板５２上の第２接合膜５３２形成部分以外にレジスト（リフトオフパターン）を形成し、次に、厚さ約１００ｎｍのポリオルガノシロキサンが用いられたプラズマ重合膜をプラズマＣＶＤ法等により成膜する。そして、レジストを除去する。
【００４６】
上述した第２実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の効果を奏する他、以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、第２電極５６２には、第２接合膜５３２が形成されていないため、連結保持部５２３の第１基板５１に対向する側の面には第２電極５６２のみが形成される。これによれば、第２接合膜５３２を成膜形成する際に生じる膜応力が連結保持部５２３に生じないため、前記第１実施形態のエタロン５に比べて、連結保持部５２３の撓みを抑制できる。従って、ミラー間ギャップＧが膜応力により変動することを防止でき、所望のギャップに精度良く設定できる。
【００４７】
［実施形態の変形］
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。
【００４８】
例えば、上記各実施形態において、ミラー固定部５１２の可動基板５２に対向するミラー固定面５１２Ａが、電極固定面５１１Ａよりも可動基板５２に近接して形成される例を示したが、これに限らない。電極固定面５１１Ａおよびミラー固定面５１２Ａの高さ位置は、ミラー固定面５１２Ａに固定される固定ミラー５４、および可動基板５２に形成される可動ミラー５５の間のギャップの寸法、第１電極５６１および第２電極５６２の間の寸法、固定ミラー５４や可動ミラー５５の厚み寸法等により適宜設定される。したがって、例えば、電極固定面５１１Ａとミラー固定面５１２Ａとが同一面に形成される構成や、電極固定面５１１Ａの中心部に、円筒凹溝上のミラー固定溝が形成され、このミラー固定溝の底面にミラー固定面が形成される構成などとしてもよい。
【００４９】
また、電極５６１，５６２間のギャップ（電極間ギャップ）が、ミラー５４，５５間のギャップ（ミラー間ギャップ）よりも大きい場合、ミラー間ギャップを変化させるために大きな駆動電圧を必要となる。これに対して、上記のように、ミラーギャップが、電極間ギャップよりも大きくなる場合、ミラー間ギャップを変化させるための駆動電圧を小さくでき、省電力化を図ることができる。また、このような構成の波長可変干渉フィルターは、ミラー間ギャップが大きいため、特に長波長域の分光特性測定に対して有効であり、例えば、上述したようなガス分析等に用いる赤外光分析や、光通信を実施するためのモジュールに組み込むことができる。
【００５０】
前記実施形態では、本発明の光モジュールとして、測色センサー３を例示し、光分析装置として、測色センサー３を備えた測色装置１を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、センサー内部にガスを流入させ、入射光のうちガスにて吸収された光を検出するガスセンサーを本発明の光モジュールとして用いてもよく、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を本発明の光分析装置としてもよい。さらに、光分析装置は、このような光モジュールを備えた分光カメラ、分光分析器などであってもよい。
また、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、光モジュールに設けられたエタロン５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モジュールを備えた光分析装置により、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。
【００５１】
その他、本発明の波長可変干渉フィルターを備えた装置の一例として、図６に示すようなガス検出装置が挙げられる。
図６は、波長可変干渉フィルターを備えたガス検出装置の一例を示す概略図である。
【００５２】
このガス検出装置１００は、センサーチップ１１０と、吸引流路１２０等の検出の度に交換する消耗品と、繰り返し使用可能な本体部１３０と、から構成されている。
本体部１３０は、消耗品を格納及び交換できるように開閉可能なセンサー部カバー１３１、排出手段１３３、筐体１３４、光源１３５、レンズ１３６、１３７、１３９、フィルター１４０、エタロン５、受光素子１４１等を含む検出部（光モジュール）と、検出された信号を処理し、検出部を制御する信号処理制御部１４２、電力を供給する電力供給部１４３、外部とのインターフェイスを取るための接続部１４４等から構成されている。
【００５３】
このガス検出装置１００では、排出手段１３３を作動させると、吸引流路１２０、センサーチップ１１０内に、被検出物質を含んだガスが吸引される。このセンサーチップは、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り、光源１３５からの光により金属ナノ構造体間に増強電場が形成される。そして、増強電場内に検出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が発生する。
センサーチップ１１０で発生した散乱光は、フィルター１４０に入射し、フィルター１４０によりレイリー散乱光が分離されて、ラマン散乱光がエタロン５に入射する。そして、エタロン５により検出ガス分子に対応したラマン散乱光を分光し、分光した光を受光素子１４１で受光して光量を取得する。
【００５４】
その他、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できる。
【符号の説明】
【００５５】
１…測色装置（光分析装置）、３…測色センサー（光モジュール）、５，５Ａ…エタロン（波長可変干渉フィルター）、３１…受光素子（受光部）、４３…測色処理部（分析処理部）、５１…第１基板、５２…第２基板、５４…固定ミラー（第１反射膜）、５５…可動ミラー（第２反射膜）、１００…ガス検出装置（光分析装置）、５１３…第１接合面、５２４…第２接合面、５３１…第１接合膜、５３２…第２接合膜、５６１…第１電極、５６２…第２電極。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変干渉フィルター、この波長可変干渉フィルターを備える光モジュール、及びこの光モジュールを備える光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに金属層を介して接合された一対の基板の互いに対向する面に、それぞれ反射膜を所定のギャップを介して対向配置した干渉フィルターが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のファブリペロー型素子（干渉フィルター）では、互いに対向する第１の基板および第２の基板を備えている。第１の基板の中心部には、第１の光学反射膜が設けられ、両端部にシリコン膜と第１の金属膜の積層体が設けられている。また、第２の基板には、第１の光学反射膜に対向する第２の光学反射膜と、第１の金属膜に対向する第２の金属膜が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０７６７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１のような波長では、互いに対向する反射膜のギャップ寸法が一定であり、予め設定された一定の波長のみ取り出す構成となる。
これに対して、例えば互いに対向する基板間に互いに対向する電極を設け、これらの電極間に電圧を印加することで静電引力により反射膜間のギャップ寸法を変更し、所望の波長を取り出すことが可能な波長可変干渉フィルターがある。このような波長可変干渉フィルターでは、ギャップを調整した際に、ギャップが小さくなって、対向する駆動電極同士が近接すると、電極間の放電やリーク等が発生するおそれがある。このため、駆動電極の表面に絶縁膜が形成されることが一般的である。これにより、電極間の放電やリーク等の発生を防止している。
しかしながら、上述したように、一対の基板を接合するための金属層を形成し、さらに、絶縁膜を形成する構成では、波長可変干渉フィルターの製造工程に絶縁膜を形成するための工程が別途必要となり、構造が複雑化し、製造コストがかかるという課題がある。
【０００６】
本発明の目的は、低コストで、構造を簡素化できる波長可変干渉フィルター、光モジュール、及び光分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の波長可変干渉フィルターは、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基板に設けられ、前記第１反射膜と所定のギャップを介して対向する第２反射膜と、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電極と、前記第２基板に設けられ、前記第１電極と対向する第２電極と、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接合領域、および前記第２基板の前記第１接合領域に対向する第２接合領域を接合する第１接合膜と、備え、前記第１接合膜は、絶縁性を有し、前記第１接合領域および前記第１電極の前記第２電極に対向する面に設けられたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、第１基板と第２基板とを接合する絶縁性の第１接合膜が、第１接合領域だけでなく、第１電極の第２電極に対向する面にも形成される。このため、この第１接合膜は、第１基板および第２基板の接合の他、電極間の絶縁も兼ねることができる。従って、第１電極及び第２電極間の放電やリークを確実に防止でき、静電引力による反射膜間のギャップの調整を高精度に行うことができる。また、絶縁層および接合膜をそれぞれ別構成の膜を形成する場合に比べて、一度の工程で、絶縁層および接合膜として機能する第１接合膜を形成することができるため、製造コストを低減でき、かつ構造を簡素化できる。
【０００９】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第２基板には、前記第２接合領域、及び前記第２電極の前記第１電極に対向する面に絶縁性を有する第２接合膜が設けられ、前記第１接合領域及び前記第２接合領域は、前記第１接合膜及び前記第２接合膜により接合されたことが好ましい。
【００１０】
本発明によれば、各接合面が第１接合膜及び第２接合膜により接合されるので、接合する前の接合膜表面に例えば凹凸ムラが生じていたとしても、双方を接合することで接合面を均一にでき、第１基板および第２基板の接合信頼性を高めることができる。また、第２電極上にも絶縁性の第２接合膜が積層されることで、第１電極及び第２電極間の放電やリークをより確実に防止することができる。
【００１１】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第１接合膜及び前記第２接合膜は、シロキサン接合により接合されたことが好ましい。
【００１２】
本発明によれば、第１接合膜及び第２接合膜は、シロキサン接合により接合されている。このようなシロキサン接合は、紫外線照射やプラズマ等、活性エネルギー照射線により第１接合膜および第２接合膜の表面を活性化させて接合することで容易に接合膜同士を接合することができ、かつ各接合面同士の接合信頼性も高くなる。このため、接合信頼性が低いと生じる接合面の剥離が発生することがない。従って、反射膜間のギャップを高精度に維持できる。
【００１３】
本発明の光モジュールは、上述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部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、上述したように、波長可変干渉フィルターにおいて、構造を簡単にできるため、光モジュールの構造の簡略化にも貢献できる。さらに、接合膜をシロキサン接合により接合させる場合では、上述のように、ギャップを高精度に維持することができるので、このような波長可変干渉フィルターを備えた光モジュールにおいても、受光部により精度の高い光量測定を実施することができる。
【００１５】
本発明の光分析装置は、上述の光モジュールと、前記光モジュールの前記受光部により受光された光に基づいて、前記検査対象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。
【００１６】
本発明によれば、上述した波長可変干渉フィルターを有する光モジュールを備えるので、精度の高い測定を実施でき、この測定結果に基づいて光分析処理を実施することで、正確な分光特性を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る第１実施形態の測色装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】前記第１実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図３】前記第１実施形態のエタロンの第１基板の製造工程を示す図。
【図４】前記第１実施形態のエタロンの第２基板の製造工程を示す図。
【図５】本発明に係る第２実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図６】他の実施の形態における光分析装置の一例であるガス検出装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１実施形態］
以下、本発明に係る第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔１．測色装置の概略構成〕
図１は、第１実施形態の測色装置１（光分析装置）の概略構成を示すブロック図である。
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、測色センサー３（光モジュール）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３にて受光し、測色センサー３から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち検査対象Ａの色を分析して測定する装置である。
【００１９】
〔２．光源装置の構成〕
光源装置２は、光源２１、複数のレンズ２２（図１には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もよく、この場合、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。なお、本実施形態では、光源装置２を備える測色装置１を例示するが、例えば検査対象Ａが液晶パネルなどの発光部材である場合、光源装置２が設けられない構成としてもよい。
【００２０】
〔３．測色センサーの構成〕
測色センサー３は、図１に示すように、エタロン５（波長可変干渉フィルター）と、エタロン５を透過する光を受光する受光素子３１（受光部）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部６とを備える。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、所定波長の光のみを分光し、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。
【００２１】
（３−１．エタロンの構成）
図２は、エタロン５の概略構成を示す断面図である。なお、図１と同様に、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２においても、検査対象光が図中下側から入射するものとする。
エタロン５は、平面視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５は、図３に示すように、第１基板５１、及び第２基板５２を備えている。これらの２つの基板５１，５２は、第１接合面５１３（第１接合領域）及び第２接合面５２４（第２接合領域）が後述する絶縁性の接合膜５３１，５３２により接合されることで、一体的に構成されている。そして、これらの２枚の基板５１，５２は、それぞれ例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラスなどの各種ガラスや、水晶などにより形成されている。
【００２２】
また、第１基板５１と第２基板５２との間には、固定ミラー５４（第１反射膜）、及び可動ミラー５５（第２反射膜）が設けられる。ここで、固定ミラー５４は、第１基板５１の第２基板５２に対向する面に固定され、可動ミラー５５は、第２基板５２の第１基板５１に対向する面に固定されている。また、これらの固定ミラー５４及び可動ミラー５５は、ミラー間ギャップＧを介して対向配置されている。
さらに、第１基板５１と第２基板５２との間には、固定ミラー５４及び可動ミラー５５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５６が設けられている。
【００２３】
（３−１−１．第１基板の構成）
第１基板５１は、厚みが例えば５００μｍの石英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。この第１基板５１には、図２に示すように、エッチングにより電極形成溝５１１及びミラー固定部５１２が形成される。そして、第１基板５１において、電極形成溝５１１及びミラー固定部５１２が形成されていない部分が第１基板５１の第１接合面５１３となる。
【００２４】
電極形成溝５１１には、ミラー固定部５１２の外周縁から、電極形成溝５１１の内周壁面までの間に、リング状の電極固定面５１１Ａが形成される。この電極固定面５１１Ａには、リング状の第１電極５６１が形成される。
この第１電極５６１は、導電性を有し、後述する第２基板５２の第２電極５６２との間で電圧を印加することで、第１電極５６１及び第２電極５６２間に静電引力を発生させることが可能なものであればよい。ここで、詳細は後述するが、本実施形態では、第１電極５６１を第１接合膜５３１で覆う構成となる。したがって、第１電極５６１の材料としては、第１接合膜５３１と密着性の高い材料である事が望ましい。第１接合膜５３１として、ポリオルガノシロキサンを主材料として用いたプラズマ重合膜を用いる場合、一般に金属よりも金属酸化物との方が密着性は高くなり、第１接合膜５３１を絶縁膜として機能させる上で、絶縁性確保に対する信頼性が高くなる。この場合、第１電極５６１として、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）等を用いることができる。
【００２５】
ミラー固定部５１２は、図２に示すように、電極形成溝５１１と同軸上で、電極形成溝５１１よりも小さい径寸法となる略円柱状に形成され、第２基板５２に対向する側の面にミラー固定面５１２Ａを備えている。
そして、ミラー固定面５１２Ａには、直径が約３ｍｍで円形状のＴｉＯ２−ＳｉＯ２系の誘電体多層膜により形成された固定ミラー５４が固定されている。なお、本実施形態では、固定ミラー５４として、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２系の誘電体多層膜のミラーを用いる例を示すが、誘電体多層膜を構成する材料としてＡｌ２Ｏ３等、他の誘電体材料を用いてもよく、また、分光可能な波長域として可視光全域をカバーできるＡｇ合金単層のミラーや、Ａｇ合金と誘電体材料とを積層した複合膜を用いる構成としてもよい。
【００２６】
第１接合面５１３には、絶縁性を有する第１接合膜５３１が設けられている。この第１接合膜５３１は、主材料としてポリオルガノシロキサンが用いられたプラズマ重合膜であり、後述する第２基板５２の第２接合面５２４に形成された第２接合膜５３２に、シロキサン接合により接合されている。
この第１接合膜５３１は、第１接合面５１３から電極形成溝５１１の内周壁面を辿って、第１電極５６１の上面（第２電極５６２に対向する面）まで延びて形成されている。これにより、第１接合膜５３１は、第１電極５６１の第２電極５６２に対向する面全体を覆うことになり、第１電極５６１および第２電極５６２間の放電等によるリークを防止する。
【００２７】
（３−１−２．第２基板の構成）
第２基板５２は、厚みが例えば２００μｍの石英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。
第２基板５２には、例えば平面視で基板中心点を中心とした円形の変位部５２１が形成される。この変位部５２１は、第１基板５１に向けて進退可能に移動する円柱状の可動部５２２と同軸であり、エタロン平面視で円環状に形成されて可動部５２２を第２基板５２の厚み方向に移動可能に保持する連結保持部５２３を備える。また、第２基板５２の第１基板５１に対向する面において、第１基板５１の第１接合面５１３と対向する領域が、第２基板５２における第２接合面５２４となる。
【００２８】
変位部５２１は、第２基板５２の第１基板５１に対向しない面に、連結保持部５２３を形成するための円環状の円環溝部５２３Ａをエッチング形成することで形成されている。
【００２９】
可動部５２２は、連結保持部５２３よりも厚み寸法が大きく形成され、例えば、本実施形態では、第２基板５２の厚み寸法と同一寸法である２００μｍに形成されている。この可動部５２２の径寸法は、第１基板５１のミラー固定部５１２の径寸法よりも大きく形成されている。
可動部５２２の第１基板５１に対向する面には、第１基板５１のミラー固定面５１２Ａに平行な可動面５２２Ａを備え、この可動面５２２Ａには、固定ミラー５４と同一構成の可動ミラー５５が形成される。
【００３０】
連結保持部５２３は、可動部５２２の周囲を囲うダイヤフラムであり、厚み寸法が例えば５０μｍに形成されている。連結保持部５２３の第１基板５１に対向する面には、リング状の第２電極５６２が形成される。この第２電極５６２は、第１電極５６１と必ずしも同材料である必要はないが、第１電極５６１の場合と同様の理由で、第２接合膜５３２と密着性の高い金属酸化物を材料として用いることが好ましい。本実施形態においては、第２電極５６２は、第１電極５６１と同じＩＴＯで形成され、第１電極５６１とで、静電アクチュエーター５６が構成される。
【００３１】
第２接合面５２４には、主材料としてポリオルガノシロキサンが用いられたプラズマ重合膜である絶縁性の第２接合膜５３２が形成されている。このため、第２接合膜５３２は、上述したように、第１基板５１の第１接合面５１３に形成された第１接合膜５３１と、シロキサン接合により接合される。
この第２接合膜５３２は、第２接合面５２４から第２電極５６２の上面（第１電極５６１に対向する面）まで延びて形成されている。これにより、第２接合膜５３２は、第２電極５６２の第１電極５６１に対向する面全体を覆い、第１電極５６１および第２電極５６２間の放電等によるリークを防止する。
【００３２】
（３−２．電圧制御部の構成）
電圧制御部６は、制御装置４からの入力される制御信号に基づいて、静電アクチュエーター５６の第１電極５６１及び第２電極５６２に印加する電圧を制御する。
【００３３】
〔４．制御装置の構成〕
制御装置４は、測色装置１の全体動作を制御する。この制御装置４としては、例えば汎用パーソナルコンピューターや、携帯情報端末、その他、測色専用コンピューターなどを用いることができる。
そして、制御装置４は、図１に示すように、光源制御部４１、測色センサー制御部４２、及び測色処理部４３（分析処理部）などを備えて構成されている。
【００３４】
光源制御部４１は、光源装置２に接続されている。そして、光源制御部４１は、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置２に所定の制御信号を出力し、光源装置２から所定の明るさの白色光を射出させる。
測色センサー制御部４２は、測色センサー３に接続されている。そして、測色センサー制御部４２は、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色センサー３にて受光させる光の波長を設定し、この波長の光の受光量を検出する旨の制御信号を測色センサー３に出力する。これにより、測色センサー３の電圧制御部６は、制御信号に基づいて、利用者が所望する光の波長のみを透過させるよう、静電アクチュエーター５６への印加電圧を設定する。
測色処理部４３は、測色センサー制御部４２を制御して、エタロン５のミラー間ギャップを変動させて、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４３は、受光素子３１から入力される受光信号に基づいて、エタロン５を透過した光の光量を取得する。そして、測色処理部４３は、上記により得られた各波長の光の受光量に基づいて、検査対象Ａにより反射された光の色度を算出する。
【００３５】
〔５．エタロンの製造方法〕
次に、上記エタロン５の製造方法について、図３及び図４に基づいて説明する。
エタロン５を製造するためには、第１基板５１及び第２基板５２をそれぞれ製造し、製造された第１基板５１と第２基板５２とを貼り合わせる。
【００３６】
（５−１．第１基板製造工程）
まず、第１基板５１の製造素材である厚み寸法が５００μｍの石英ガラス基板を用意し、この石英ガラス基板の表面粗さＲａが１ｎｍ以下となるまで両面を精密研磨する。そして、第１基板５１の第２基板５２に対向する面に電極形成溝５１１形成用のレジスト６１を塗布して、塗布されたレジスト６１をフォトリソグラフィ法により露光・現像して、図３（Ａ）に示すように、電極形成溝５１１が形成される箇所をパターニングする。
次に、図３（Ｂ）に示すように、電極形成溝５１１を所望の深さにエッチングし、電極固定面５１１Ａを形成する。なお、ここでのエッチングとしては、ＨＦ等のエッチング液を用いたウェットエッチングが用いられる。
そして、第１基板５１の第２基板５２に対向する面にミラー固定面５１２Ａ形成用のレジスト６１を塗布して、塗布されたレジスト６１をフォトリソグラフィ法により露光・現像して、図３（Ｂ）に示すように、ミラー固定面５１２Ａが形成される箇所をパターニングする。
次に、ミラー固定面５１２Ａが所望の位置までエッチングした後、図３（Ｃ）に示すように、レジスト６１を除去することで、電極固定面５１１Ａ及びミラー固定面５１２Ａが形成され、第１基板５１の基板形状が決定される。
【００３７】
次に、図３（Ｄ）に示すように、電極固定面５１１Ａに第１電極５６１を形成し、ミラー固定面５１２Ａに固定ミラー５４を形成する。
具体的に、電極固定面５１１ＡにＩＴＯ膜をスパッタリング法により成膜する。そして、ＩＴＯ膜の上に、所望の電極パターンとなるレジストを形成し、ＩＴＯ膜をフォトエッチングすることで、図３（Ｄ）に示すように、電極固定面５１１Ａに第１電極５６１が形成される。この後、第１基板５１の第２基板５２に対向する面に残ったレジストを除去する。
さらに、固定ミラー５４は、リフトオフプロセスにより成膜される。すなわち、フォトリソグラフィ法などにより、第１基板５１上のミラー形成部分以外にレジスト（リフトオフパターン）を形成し、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２系の薄膜をスパッタリング法または蒸着法により成膜する。そして、固定ミラー５４を成膜した後、リフトオフにより、ミラー固定面５１２Ａ以外の薄膜を除去する。
【００３８】
次に、図３（Ｅ）に示すように、フォトリソグラフィ法などにより、第１基板５１上の第１接合膜５３１形成部分以外にレジスト６１（リフトオフパターン）を形成し、厚さ約１００ｎｍのポリオルガノシロキサンが用いられたプラズマ重合膜をプラズマＣＶＤ法等により成膜する。そして、レジスト６１を除去することで、図３（Ｆ）に示すように、第１接合膜５３１が第１接合面５１３から第１電極５６１の上面に亘る領域に形成される。
以上により、第１基板５１が形成される。
【００３９】
（５−２．第２基板製造工程）
まず、第２基板５２の形成素材である厚み寸法が２００μｍの石英ガラス基板を用意し、このガラス基板の表面粗さＲａが１ｎｍ以下となるまで両面を精密研磨する。そして、第２基板５２の全面にレジスト６２を塗布し、塗布されたレジスト６２をフォトリソグラフィ法により露光・現像して、図４（Ａ）に示すように、連結保持部５２３が形成される箇所をパターニングする。
次に、石英ガラス基板をウェットエッチングすることで、図４（Ｂ）に示すように、厚さ５０μｍの連結保持部５２３が形成されるとともに、可動部５２２が形成される。そして、図４（Ｃ）に示すように、レジスト６２を除去することで、可動部５２２及び連結保持部５２３が形成された第２基板５２の基板形状が決定される。
【００４０】
次に、図４（Ｄ）に示すように、連結保持部５２３の第１基板５１に対向する側の面に第２電極５６２を形成し、可動面５２２Ａに可動ミラー５５を形成する。
具体的に、第２基板５２の第１基板５１に対向する面にＩＴＯ膜をスパッタリング法により成膜する。そして、ＩＴＯ膜の上に、所望の電極パターンとなるレジストを形成し、ＩＴＯ膜をフォトエッチングすることで、図４（Ｄ）に示すように、連結保持部５２３の第１基板５１に対向する側の面に第２電極５６２が形成される。この後、第２基板５２の第１基板５１に対向する面に残ったレジストを除去する。
さらに、可動ミラー５５は、リフトオフプロセスにより成膜される。すなわち、フォトリソグラフィ法などにより、第２基板５２上のミラー形成部分以外にレジスト（リフトオフパターン）を形成し、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２系の薄膜をスパッタリング法または蒸着法により成膜する。そして、可動ミラー５５を成膜した後、リフトオフにより、可動面５２２Ａ以外の薄膜を除去する。
【００４１】
次に、図４（Ｅ）に示すように、フォトリソグラフィ法などにより、第２基板５２上の第２接合膜５３２形成部分以外にレジスト６２（リフトオフパターン）を形成し、厚さ約１００ｎｍのポリオルガノシロキサンが用いられたプラズマ重合膜をプラズマＣＶＤ法により成膜する。そして、レジスト６２を除去することで、図４（Ｆ）に示すように、第２接合膜５３２が第２接合面５２４から第２電極５６２の上面に亘る領域に形成される。
以上により、第２基板５２が形成される。
【００４２】
（５−３．接合工程）
次に、前述の第１基板製造工程及び第２基板製造工程で形成された各基板５１，５２を接合する。具体的には、各基板５１，５２の接合面５１３，５２４に形成された第１接合膜５３１及び第２接合膜５３２を構成するプラズマ重合膜に活性化エネルギーを付与するために、Ｏ２プラズマ処理またはＵＶ処理を行う。Ｏ２プラズマ処理は、Ｏ２流量３０ｃｃ／分、圧力２７Ｐａ、ＲＦパワー２００Ｗの条件で３０秒間実施する。また、ＵＶ処理は、ＵＶ光源としてエキシマＵＶ（波長１７２ｎｍ）を用いて３分間処理を行う。プラズマ重合膜に活性化エネルギーを付与した後、２つの基板５１，５２のアライメントを行い、各接合膜５３１，５３２を介して各接合面５１３，５２４を重ね合わせて、接合部分に荷重をかけることにより、基板５１，５２同士を接合させる。
以上により、エタロン５が製造される。
【００４３】
〔６．第１実施形態の作用効果〕
上述の第１実施形態に係るエタロン５によれば、以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、第１基板５１の第１接合面５１３と第２基板５２の第２接合面５２４とを接合する第１接合膜５３１が第１電極５６１の第２電極５６２の対向する面に形成される。そして、この第１接合膜５３１は、絶縁性を有するので、各接合面５１３，５２４の接合の他、各電極５６１，５６２間の絶縁も兼ねることができる。従って、第１電極５６１及び第２電極５６２間の放電やリークを確実に防止でき、静電引力によるミラー間ギャップＧの調整を高精度に行うことができる。さらに、上述した従来の接合膜及び絶縁膜をそれぞれ成膜形成する必要がなく、いずれかの膜を成膜形成すればよいので、低コストで、かつ構造を簡素化できる。
【００４４】
また、各接合面５１３，５２４が第１接合膜５３１及び第２接合膜５３２により接合されるので、各接合面５１３，５２４同士の接合信頼性を高めることができる。また、第２電極５６２上にも絶縁性の第２接合膜５３２が積層されることで、第１電極５６１及び第２電極５６２間の放電やリークをより確実に防止することができる。
さらに、第１接合膜５３１及び第２接合膜５３２にポリオルガノシロキサンを用いたので、Ｏ２プラズマ処理またはＵＶ処理により容易に第１接合膜５３１及び第２接合膜５３２同士を接合でき、かつ各接合面５１３，５２４同士の接合信頼性も高くなる。そのため、接合信頼性が低いと生じる接合面の剥離が発生することがない。従って、反射膜間のミラー間ギャップＧを高精度に維持できる。
【００４５】
［第２実施形態］
図５は、第２実施形態に係るエタロン５Ａの概略断面図である。
第２実施形態での第２接合膜５３２は、次の方法により、図５に示すように、第２接合面５２４にのみ形成されており、第２電極５６２に形成されていない。まず、フォトリソグラフィ法などにより、第２基板５２上の第２接合膜５３２形成部分以外にレジスト（リフトオフパターン）を形成し、次に、厚さ約１００ｎｍのポリオルガノシロキサンが用いられたプラズマ重合膜をプラズマＣＶＤ法等により成膜する。そして、レジストを除去する。
【００４６】
上述した第２実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の効果を奏する他、以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、第２電極５６２には、第２接合膜５３２が形成されていないため、連結保持部５２３の第１基板５１に対向する側の面には第２電極５６２のみが形成される。これによれば、第２接合膜５３２を成膜形成する際に生じる膜応力が連結保持部５２３に生じないため、前記第１実施形態のエタロン５に比べて、連結保持部５２３の撓みを抑制できる。従って、ミラー間ギャップＧが膜応力により変動することを防止でき、所望のギャップに精度良く設定できる。
【００４７】
［実施形態の変形］
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。
【００４８】
例えば、上記各実施形態において、ミラー固定部５１２の可動基板５２に対向するミラー固定面５１２Ａが、電極固定面５１１Ａよりも可動基板５２に近接して形成される例を示したが、これに限らない。電極固定面５１１Ａおよびミラー固定面５１２Ａの高さ位置は、ミラー固定面５１２Ａに固定される固定ミラー５４、および可動基板５２に形成される可動ミラー５５の間のギャップの寸法、第１電極５６１および第２電極５６２の間の寸法、固定ミラー５４や可動ミラー５５の厚み寸法等により適宜設定される。したがって、例えば、電極固定面５１１Ａとミラー固定面５１２Ａとが同一面に形成される構成や、電極固定面５１１Ａの中心部に、円筒凹溝上のミラー固定溝が形成され、このミラー固定溝の底面にミラー固定面が形成される構成などとしてもよい。
【００４９】
また、電極５６１，５６２間のギャップ（電極間ギャップ）が、ミラー５４，５５間のギャップ（ミラー間ギャップ）よりも大きい場合、ミラー間ギャップを変化させるために大きな駆動電圧を必要となる。これに対して、上記のように、ミラーギャップが、電極間ギャップよりも大きくなる場合、ミラー間ギャップを変化させるための駆動電圧を小さくでき、省電力化を図ることができる。また、このような構成の波長可変干渉フィルターは、ミラー間ギャップが大きいため、特に長波長域の分光特性測定に対して有効であり、例えば、上述したようなガス分析等に用いる赤外光分析や、光通信を実施するためのモジュールに組み込むことができる。
【００５０】
前記実施形態では、本発明の光モジュールとして、測色センサー３を例示し、光分析装置として、測色センサー３を備えた測色装置１を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、センサー内部にガスを流入させ、入射光のうちガスにて吸収された光を検出するガスセンサーを本発明の光モジュールとして用いてもよく、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を本発明の光分析装置としてもよい。さらに、光分析装置は、このような光モジュールを備えた分光カメラ、分光分析器などであってもよい。
また、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、光モジュールに設けられたエタロン５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モジュールを備えた光分析装置により、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。
【００５１】
その他、本発明の波長可変干渉フィルターを備えた装置の一例として、図６に示すようなガス検出装置が挙げられる。
図６は、波長可変干渉フィルターを備えたガス検出装置の一例を示す概略図である。
【００５２】
このガス検出装置１００は、センサーチップ１１０と、吸引流路１２０等の検出の度に交換する消耗品と、繰り返し使用可能な本体部１３０と、から構成されている。
本体部１３０は、消耗品を格納及び交換できるように開閉可能なセンサー部カバー１３１、排出手段１３３、筐体１３４、光源１３５、レンズ１３６、１３７、１３９、フィルター１４０、エタロン５、受光素子１４１等を含む検出部（光モジュール）と、検出された信号を処理し、検出部を制御する信号処理制御部１４２、電力を供給する電力供給部１４３、外部とのインターフェイスを取るための接続部１４４等から構成されている。
【００５３】
このガス検出装置１００では、排出手段１３３を作動させると、吸引流路１２０、センサーチップ１１０内に、被検出物質を含んだガスが吸引される。このセンサーチップは、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り、光源１３５からの光により金属ナノ構造体間に増強電場が形成される。そして、増強電場内に検出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が発生する。
センサーチップ１１０で発生した散乱光は、フィルター１４０に入射し、フィルター１４０によりレイリー散乱光が分離されて、ラマン散乱光がエタロン５に入射する。そして、エタロン５により検出ガス分子に対応したラマン散乱光を分光し、分光した光を受光素子１４１で受光して光量を取得する。
【００５４】
その他、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できる。
【符号の説明】
【００５５】
１…測色装置（光分析装置）、３…測色センサー（光モジュール）、５，５Ａ…エタロン（波長可変干渉フィルター）、３１…受光素子（受光部）、４３…測色処理部（分析処理部）、５１…第１基板、５２…第２基板、５４…固定ミラー（第１反射膜）、５５…可動ミラー（第２反射膜）、１００…ガス検出装置（光分析装置）、５１３…第１接合面、５２４…第２接合面、５３１…第１接合膜、５３２…第２接合膜、５６１…第１電極、５６２…第２電極。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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基板に設けられ、前記第１反射膜と所定のギャップを介して対向する第２反射膜と、
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電極と、
前記第２基板に設けられ、前記第１電極と対向する第２電極と、
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接合領域、および前記第２基板の前記第１接合領域に対向する第２接合領域を接合する第１接合膜と、備え、
前記第１接合膜は、絶縁性を有し、前記第１接合領域および前記第１電極の前記第２電極に対向する面に設けられた
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項２】
請求項１に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第２基板には、前記第２接合領域、及び前記第２電極の前記第１電極に対向する面に絶縁性を有する第２接合膜が設けられ、
前記第１接合領域及び前記第２接合領域は、前記第１接合膜及び前記第２接合膜により接合された
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項３】
請求項２に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第１接合膜及び前記第２接合膜は、シロキサン接合により接合された
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項４】
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部と、を備えた
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の光モジュールと、
前記光モジュールの前記受光部により受光された光に基づいて、前記検査対象光の光特性を分析する分析処理部と、を備えた
ことを特徴とする光分析装置。
【請求項１】
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基板に設けられ、前記第１反射膜と所定のギャップを介して対向する第２反射膜と、
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電極と、
前記第２基板に設けられ、前記第１電極と対向する第２電極と、
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接合領域、および前記第２基板の前記第１接合領域に対向する第２接合領域を接合する第１接合膜と、備え、
前記第１接合膜は、絶縁性を有し、前記第１接合領域および前記第１電極の前記第２電極に対向する面に設けられた
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項２】
請求項１に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第２基板には、前記第２接合領域、及び前記第２電極の前記第１電極に対向する面に絶縁性を有する第２接合膜が設けられ、
前記第１接合領域及び前記第２接合領域は、前記第１接合膜及び前記第２接合膜により接合された
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項３】
請求項２に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第１接合膜及び前記第２接合膜は、シロキサン接合により接合された
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項４】
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部と、を備えた
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の光モジュールと、
前記光モジュールの前記受光部により受光された光に基づいて、前記検査対象光の光特性を分析する分析処理部と、を備えた
ことを特徴とする光分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１５９５６４（Ｐ２０１２−１５９５６４Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７６２６（Ｐ２０１１−１７６２６）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]