波長可変干渉フィルター、測色センサー、測色モジュール
【課題】基板同士を加圧して接合させた場合でも、基板間のミラーが損傷しない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た測色センサー、およびこの測色センサーを備えた測色モジュールを提供する。
【解決手段】エタロン５は、透光性を有する第一基板５１と、第一基板５１の一面側に対向するとともに、第一基板５１に加圧接合される透光性の第二基板５２と、第一基板５１および第二基板５２の互いに対向する面にそれぞれ設けられ、互いに対向配置される一対のミラー５６，５７と、一対のミラー５６，５７の間の寸法を可変する静電アクチュエーター５４と、第二基板５２の可動ミラー５７の内周側に設けられるとともに、第一基板５１に向かって突出する支持突出部５２４と、を具備した。
【解決手段】エタロン５は、透光性を有する第一基板５１と、第一基板５１の一面側に対向するとともに、第一基板５１に加圧接合される透光性の第二基板５２と、第一基板５１および第二基板５２の互いに対向する面にそれぞれ設けられ、互いに対向配置される一対のミラー５６，５７と、一対のミラー５６，５７の間の寸法を可変する静電アクチュエーター５４と、第二基板５２の可動ミラー５７の内周側に設けられるとともに、第一基板５１に向かって突出する支持突出部５２４と、を具備した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光から所望の目的波長の光を選択して射出する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た測色センサー、およびこの測色センサーを備えた測色モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の基板の互いに対向する面に、それぞれ高反射ミラーを対向配置する波長可変干渉フィルターが知られている。このような波長可変干渉フィルターでは、一対のミラー間で光を反射させ、特定波長の光のみを透過させて、その他の波長の光を干渉により打ち消し合わせることで、入射光から特定波長の光のみを透過させる。
また、このような波長可変干渉フィルターを製造する場合には、一対の基板の互いに対向する面にそれぞれ、前記ミラーを形成した後、基板に圧力を加えて接合する（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の波長可変干渉フィルターは、固定基板と可動基板とを接合した波長可変干渉フィルターである。この波長可変干渉フィルターの固定基板には、可動基板に対向する面に２つの筒状の凹部が形成されている。このうち、第１の凹部は、第２の凹部の中央部に形成されており、底面にミラーである固定反射膜が形成され、第２の凹部の底面には導電層が形成されている。また、可動基板は導電性を有し、略中央に配置される可動部と、可動部を変位可能の保持する支持部と、可動部に通電を行う通電部とを備えている。また、可動部は、第１の凹部に対向し、固定基板に対向する面には、ミラーである可動反射膜が形成される構成が採られている。
そして、この特許文献１に記載の波長可変干渉フィルターは、固定基板の加工工程、ＳＯＩ(Silicon on Insulator)基板の加工工程、固定基板とＳＯＩ基板の接合工程、および可動基板の加工工程を実施することで製造されている。すなわち、固定基板の加工工程において、固定基板に第１および第２の凹部、固定反射膜、および導電層を形成し、ＳＯＩ基板の加工工程において、ＳＯＩ基板に可動反射膜を形成する。そして、接合工程において、これらの固定基板およびＳＯＩ基板を、陽極接合により接合し、可動基板の加工工程において、ＳＯＩ基板を加工して可動基板を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２３６０６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では、可動基板として導電性のシリコンを用い、ガラス基板である固定基板とＳＯＩ基板から形成される可動基板とを陽極接合により接合している。可動基板として、導電性のシリコンを用いる場合では、上述のような陽極結合により強固な接合が得られるが、この陽極接合を行うためには、固定基板および可動基板のうち、いずれか一方が導電性を有する素材で形成される必要があり、その選択肢が限られる。または、非導電性の基材上に導電性の被膜を形成することで陽極接合が可能となるが、この場合、別途導電性の被膜を形成する必要があり製造が煩雑になるという問題がある。
【０００６】
これに対して、例えばガラス基材同士を接合する接合方法としては、常温活性化接合などの接合方法がある。この常温活性化接合では、固定基板および可動基板の接合面を精密研磨などにより活性化させ、活性化された面同士を重ね合わせ、加圧することで基板同士を接合する接合方法である。しかしながら、このような接合時に基板に圧力を加える方法では、加圧時に基板が撓み、互いに対向配置されたミラー面同士が接触して貼りついてしまう場合がある。この場合、一対のミラーを平行に維持できなくなったり、損傷してしまったりするという問題があり、所望波長のみを透過させる波長可変干渉フィルターとして機能しなくなる。
【０００７】
本発明は、上述のような問題に鑑み、基板同士を加圧して接合させた場合でも、基板間のミラーが損傷しない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た測色センサー、およびこの測色センサーを備えた測色モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の波長可変干渉フィルターは、透光性を有する第一基板と、前記第一基板の一面側に対向するとともに、前記第一基板に加圧接合される透光性の第二基板と、前記第一基板および第二基板の互いに対向する面にそれぞれ設けられ、互いに対向配置される一対のミラーと、前記一対のミラーの間の寸法を可変する可変手段と、前記第一基板および第二基板のうち、少なくともいずれか一方の基板の前記ミラーの内周側に設けられるとともに、他方の基板に向かって突出する支持突出部と、を具備したことを特徴とする。
【０００９】
この発明では、波長可変干渉フィルターは、一対にミラーのうち少なくともいずれか一方の内周側に支持突出部が設けられている。このため、波長可変干渉フィルターの製造時に、第一基板および第二基板が重ね合わされ、厚み方向に加圧された際、圧力により基板が撓み、一対のミラーが互いに近接する方向に移動するが、ミラー同士が接触する前に支持突出部がミラーに接触することで、ミラー同士が接触して貼り付くことがなく、ミラーの損傷、すなわち一対のミラーが平行でなくなったり、ミラーが損傷したりする不都合を防止できる。
また、波長可変干渉フィルターは、可変手段によりミラー間のギャップを調整することで、分光させる光を可変させることが可能であるが、この時、可変手段にミラー間ギャップを小さくしすぎた場合でも、支持突出部が設けられているため、ミラー同士の接触を防止することができ、通常使用時におけるミラー接触によるミラーの損傷や、一対のミラーの平行関係が維持できなくなる不都合を防止することができる。
【００１０】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記ミラーを厚み方向から見る平面視において、前記支持突出部が占める面積は、ミラーの全面積に対して、１／１０００００から１／１００に形成されることが好ましい。
【００１１】
この発明では、ミラー平面視において、支持突出部が占める面積はミラー全面積に対して１／１０００００から１／１００の割合となるように形成されている。
ここで、ミラー全面積に対する支持突出部の占める面積が１／１０００００よりも小さくなる場合、支持突出部の形成が困難となる。また、支持突出部が小さすぎる場合、ミラー同士の接触防止範囲が狭くなり、貼り付き防止として十分に機能しないおそれがある。すなわち、支持突出部の周囲の僅かな範囲のみで、ミラー同士の貼り付きを防止することができるが、その他の範囲でのミラー同士の貼り付きを防止することができず、より多くの支持突出部を設ける必要が生じる。
さらに、ミラー全面積に対する支持突出部の占める面積が１／１００よりも大きくなる場合、支持突出部により波長可変干渉フィルターを透過する光の透過量が減少し、分光された光の透過率が悪化するという問題がある。
これに対して、上記のように、ミラー全面積に対する支持突出部の占める面積を１／１０００００から１／１００に設定することで、支持突出部の製造が容易となるとともに、ミラー間の接触を広範囲で防止することができ、かつ、波長可変干渉フィルターにより分光された光の透過量の減少を抑えることができる。
【００１２】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第一基板および第二基板のうち、少なくともいずれか一方の基板の前記ミラーの外周側で、ミラー外周縁の少なくとも一部に沿って設けられるとともに、他方の基板に向かって突出する外周突出部を備えることが好ましい。
【００１３】
ここで、外周突出部が設けられる位置としては、一対のミラーの双方に対して設けられるものであってもよく、いずれか一方に設けられるものであってもよい。また、外周突出部の形状は、ミラー外周縁の全周に亘ってリング状の外周突出部が設けられる構成であってもよく、ミラー外周縁の一部に円弧状の外周突出部が設けられる構成であってもよく、ミラー外周縁に沿って所定間隔を開けて複数の外周突出部が設けられる構成としてもよい。
この発明では、上記発明の支持突出部の他に、ミラー外周部に外周突出部が設けられる。支持突出部のみでミラーの貼り付きを防止する場合、例えば第一および第二基板を接合する際の圧力が大きく、各基板の厚み寸法が小さい場合などでは、支持突出部近傍でのミラーの貼り付きを防止することができるが、支持突出部からの距離が遠い位置のミラー外周部近傍では、基板の撓みなどによりミラー同士が接触するおそれがある。また、支持突出部をミラー内に複数設置することで、ミラー貼り付きを防止することも可能であるが、この場合、支持突出部により波長可変干渉フィルターにより分光されて透過する光の光量が減少してしまう。
これに対して、本発明のように、ミラー外周縁に沿って外周突出部を設けることで、上記のように、基板接合時の圧力が大きく、ミラーが大きく撓む場合であっても、支持突出部によりミラー内周側、特にミラー中心部分の貼り付きを防止することができ、外周突出部によりミラーの外周縁近傍の貼り付きを防止することができる。
【００１４】
本発明の測色センサーは、上述し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透過した検査対象光を受光する受光手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明では、上述した発明と同様に、波長可変干渉フィルターの製造における基板接合時に、支持突出部によりミラーの貼り付きが防止される。また、可変手段により、波長可変干渉フィルターのミラー間のギャップを小さくした場合においてもミラー同士が接触しない。このため、波長可変干渉フィルターにおけるミラー貼り付きに起因する透過率の悪化や分解能の低下が防止される。
このような波長可変干渉フィルターから射出される射出光を受光手段により受光することで、測色センサーは、検査対象光に含まれる所望波長の光成分の正確な光量を測定することができる。
【００１６】
本発明の測色モジュールは、上述した測色センサーと、前記測色センサーの前記受光手段により受光された光に基づいて、測色処理を実施する測色処理部と、を具備したことを特徴とすることを特徴とする。
【００１７】
この発明では、上述した発明と同様に、波長可変干渉フィルターの一対のミラー間の貼り付きが防止されるため、ミラー貼り付きによる波長可変干渉フィルターを透過する光の透過率や分解能の悪化がなく、測色センサーの受光手段において、検査対象光に含まれる所望波長光の光量を正確に検出することができる。したがって、処理手段においても、検査対象光に含まれる所望波長の光の正確な光量に基づいて、検査対象光の各色成分の強度を精度よく分析できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る一実施形態の測色モジュールの概略構成を示す図である。
【図２】前記実施形態の波長可変干渉フィルターを構成するエタロンの概略構成を示す平面図である。
【図３】図２においてエタロンをIII-III線で断面した際の断面図である。
【図４】前記実施形態の可動部の可動面近傍を拡大した拡大平面図である。
【図５】前記実施形態のエタロンの製造における第一基板の製造構成を示す図であり、（Ａ）は、第一基板５１にミラー固定面５１２Ａ形成用のレジストを形成するレジスト形成工程の概略図、（Ｂ）は、ミラー固定面５１２Ａを形成する第一溝形成工程の概略図、（Ｃ）は、電極固定面５１１Ａを形成する第二溝形成工程の概略図、（Ｄ）は、ＡｇＣ層を形成するＡｇＣ形成工程の概略図、（Ｅ）は、ＡｇＣ除去工程を示す概略図である。
【図６】第二基板の製造工程の概略を示す図であり、（Ａ）は、第二基板に支持突出部および外周突出部形成用のレジストを形成する第二レジスト形成工程の概略図、（Ｂ）は、支持突出部および外周突出部を形成する突出部形成工程の概略図、（Ｃ）は、ＡｇＣ層を形成する第二ＡｇＣ形成工程の概略図、（Ｄ）は、第二ＡｇＣ除去工程を示す概略図である。
【図７】エタロンの製造工程を示す図であり、（Ａ）は、接合工程を示す概略図、（Ｂ）は、接合工程において、加重が加えられた際の可動部近傍を示す概略図、（Ｃ）は、ダイヤフラム形成工程を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る一実施形態の測色モジュールについて、図面を参照して説明する。
〔１．測色モジュールの全体構成〕
図１は、本発明に係る第一実施形態の測色モジュールの概略構成を示す図である。
この測色モジュール１は、図１に示すように、被検査対象Ａに光を射出する光源装置２と、本発明の測色センサー３と、測色モジュール１の全体動作を制御する制御装置４とを備えている。そして、この測色モジュール１は、光源装置２から射出される光を被検査対象Ａにて反射させ、反射された検査対象光を測色センサーにて受光し、測色センサー３から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち被検査対象Ａの色を分析して測定するモジュールである。
【００２０】
〔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、被検査対象Ａに対して白色光を射出する。また、複数のレンズ２２には、コリメーターレンズが含まれており、光源装置２は、光源２１から射出された白色光をコリメーターレンズにより平行光とし、図示しない投射レンズから被検査対象Ａに向かって射出する。
【００２１】
〔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、本発明の波長可変干渉フィルターを構成するエタロン５と、エタロン５を透過する光を受光する受光手段としての受光素子３１と、エタロン５で透過させる光の波長を可変する電圧制御手段６と、を備えている。また、測色センサー３は、エタロン５に対向する位置に、被検査対象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。
【００２２】
（３−１．エタロンの構成）
図２は、本発明の波長可変干渉フィルターを構成するエタロン５の概略構成を示す平面図であり、図３は、エタロン５の概略構成を示す断面図である。なお、図１では、エタロン５に検査対象光が図中下側から入射しているが、図３では、検査対象光が図中上側から入射するものとする。
エタロン５は、図２に示すように、平面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、第一基板５１、および第二基板５２を備えている。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。これらの中でも、各基板５１，５２の構成材料としては、例えばナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）などのアルカリ金属を含有したガラスが好ましく、このようなガラスにより各基板５１，５２を形成することで、後述するミラー５６，５７や、各電極の密着性や、基板同士の接合強度を向上させることが可能となる。そして、これらの２つの基板５１，５２は、外周部近傍に形成される接合面５１３，５２３が、例えば常温活性化接合など、加圧接合されることで、一体的に構成されている。
【００２３】
また、第一基板５１と、第二基板５２との間には、本発明の一対のミラーを構成する固定ミラー５６および可動ミラー５７が設けられる。ここで、固定ミラー５６は、第一基板５１の第二基板５２に対向する面に固定され、可動ミラー５７は、第二基板５２の第一基板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５６および可動ミラー５７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、第一基板５１と第二基板５２との間には、固定ミラー５６および可動ミラー５７の間のミラー間ギャップＧの寸法を調整するための静電アクチュエーター５４が設けられている。
【００２４】
（３−１−１．第一基板の構成）
第一基板５１は、厚みが例えば５００μｍに形成されるガラス基材をエッチングにより加工することで形成される。具体的には、図３に示すように、第一基板５１には、エッチングにより電極形成溝５１１およびミラー固定部５１２が形成される。
電極形成溝５１１は、図２に示すようなエタロン５を厚み方向から見た平面視（以降、エタロン平面視と称す）において、平面中心点を中心とした円形に形成されている。ミラー固定部５１２は、前記平面視において、電極形成溝５１１の中心部から第二基板５２側に突出して形成される。
【００２５】
電極形成溝５１１は、ミラー固定部５１２の外周縁から、当該電極形成溝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、この電極固定面５１１Ａに第一変位用電極５４１が形成される。また、第一変位用電極５４１の外周縁の一部からは、図２に示すようなエタロン平面視において、エタロン５の右下方向および左上方向に向かって、第一変位用電極引出部５４１Ａがそれぞれ延出して形成されている。さらに、これらの第一変位用電極引出部５４１Ａの先端には、それぞれ第一変位用電極パッド５４１Ｂが形成され、これらの第一変位用電極パッド５４１Ｂが電圧制御手段６に接続される。
ここで、静電アクチュエーター５４を駆動させる際には、電圧制御手段６により、一対の第一変位用電極パッド５４１Ｂのうちのいずれか一方にのみに電圧が印加される。そして、他方の第一変位用電極パッド５４１Ｂは、第一変位用電極５４１の電荷保持量を検出するための検出端子として用いられる。
【００２６】
また、電極固定面５１１Ａには、複数の接触防止ピン５１１Ｂが、第二基板５２に向かって突出形成されている。具体的には、これらの接触防止ピン５１１Ｂは、エタロン平面視において、円筒状のミラー固定部５１２の径方向に伸び、互いに４５度間隔となる複数の仮想放射線５１１Ｃ上に沿って、均等間隔で形成されている。
【００２７】
ミラー固定部５１２は、上述したように、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円柱状に形成されている。なお、本実施形態では、図３に示すように、ミラー固定部５１２の第二基板５２に対向するミラー固定面５１２Ａが、電極固定面５１１Ａよりも第二基板５２に近接して形成される例を示すが、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５６、および第二基板５２に形成される可動ミラー５７の間のミラー間ギャップＧの寸法、第一変位用電極５４１および第二基板５２に形成される後述の第二変位用電極５４２の間の寸法、固定ミラー５６や可動ミラー５７の厚み寸法により適宜設定されるものであり、上記のような構成に限られない。例えばミラー５６，５７として、誘電体多層膜ミラーを用い、その厚み寸法が増大する場合、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、円柱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５１２Ａが形成される構成などとしてもよい。
【００２８】
また、ミラー固定部５１２のミラー固定面５１２Ａは、エタロン５を透過させる波長域をも考慮して、溝深さが設計されることが好ましい。例えば、本実施形態では、固定ミラー５６および可動ミラー５７の間のミラー間ギャップＧの初期値（第一変位用電極５４１および第二変位用電極５４２間に電圧が印加されていない状態のミラー間ギャップＧの寸法）が４５０ｎｍに設定され、第一変位用電極５４１および第二変位用電極５４２間に電圧を印加することにより、ミラー間ギャップＧが例えば２５０ｎｍになるまで可動ミラー５７を変位させることが可能となっており、これにより、第一変位用電極５４１および第二変位用電極５４２間の電圧を可変することで、可視光全域の波長の光を選択的に分光させて透過させることが可能となる。この場合、固定ミラー５６および可動ミラー５７の膜厚およびミラー固定面５１２Ａや電極固定面５１１Ａの高さ寸法は、ミラー間ギャップＧを２５０ｎｍ〜４５０ｎｍの間で変位可能な値に設定されていればよい。
【００２９】
そして、ミラー固定面５１２Ａには、直径が約３ｍｍの円形状に形成される固定ミラー５６が固定されている。この固定ミラー５６は、ＡｇＣ単層により形成されるミラーであり、スパッタリングなどの手法によりミラー固定面５１２Ａに形成される。
なお、本実施形態では、固定ミラー５６として、エタロン５で分光可能な波長域として可視光全域をカバーできるＡｇＣ単層のミラーを用いる例を示すが、これに限定されず、例えば、エタロン５で分光可能な波長域が狭いが、ＡｇＣ単層ミラーよりも、分光された光の透過率が大きく、透過率の半値幅も狭く分解能が良好な、例えばＴｉＯ２−ＳｉＯ２系誘電体多層膜ミラーを用いる構成としてもよい。ただし、この場合、上述したように、第一基板５１のミラー固定面５１２Ａや電極固定面５１１Ａの高さ位置を、固定ミラー５６や可動ミラー５７、分光させる光の波長選択域などにより、適宜設定する必要がある。
【００３０】
さらに、第一基板５１は、第二基板５２に対向する上面とは反対側の下面において、固定ミラー５６に対応する位置に図示略の反射防止膜（ＡＲ）が形成されている。この反射防止膜は、低屈折率膜および高屈折率膜を交互に積層することで形成され、第一基板５１の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。
【００３１】
（３−１−２．第二基板の構成）
第二基板５２は、厚みが例えば２００μｍに形成されるガラス基材をエッチングにより加工することで形成される。
具体的には、第二基板５２には、図２に示すような平面視において、基板中心点を中心とした円形の可動部５２１と、可動部５２１と同軸であり可動部５２１を保持する連結保持部５２２と、を備えている。
【００３２】
図４は、可動部５２１の可動面５２１Ａを拡大した平面図である。
可動部５２１は、連結保持部５２２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、第二基板５２の厚み寸法と同一寸法である２００μｍに形成されている。また、可動部５２１は、ミラー固定部５１２に平行な可動面５２１Ａを備え、この可動面５２１Ａに可動ミラー５７が固定されている。ここで、この可動ミラー５７と、上記した固定ミラー５６とにより、本発明の一対のミラーが構成される。また、本実施形態では、可動ミラー５７と固定ミラー５６との間のミラー間ギャップＧは、初期状態において、４５０ｎｍに設定されている。
ここで、この可動ミラー５７は、上述した固定ミラー５６と同一の構成のミラーが用いられ、本実施形態では、ＡｇＣ単層ミラーが用いられる。また、ＡｇＣ単層ミラーの膜厚寸法は、例えば０．０３μｍに形成されている。
【００３３】
また、可動面５２１Ａには、エタロン平面視における可動面５２１Ａの中心位置に、第一基板５１側に突出する支持突出部５２４が設けられており、可動ミラー５７は、この支持突出部５２４の外側に形成されている。この支持突出部５２４は、例えば、第二基板５２と同様の素材であるガラスにより形成されている。また、この支持突出部５２４は、円柱状に形成され、断面円の径寸法が例えば３０μｍに形成される。また、支持突出部５２４は、可動面５２１Ａから支持突出部５２４の突出先端までの突出寸法が例えば０．１５μｍに形成され、可動ミラー５７のミラー面よりも第一基板５１側に突出形成されている。このような支持突出部５２４は、断面径寸法が突出寸法よりも十分に大きく形成されているため、外部から力が加わった場合でも折れるなど破損することがない。
【００３４】
そして、この支持突出部５２４は、可動部５２１が第一基板５１側に移動された際に、可動ミラー５７と、第一基板５１に形成される固定ミラー５６との接触による貼り付きを防止する。
より詳細に説明すると、エタロン５の製造では、第一基板５１および第二基板５２を、常温活性化接合などの接合方法により接合させる接合工程を実施する必要がある。この時、第一基板５１および第二基板５２には、接合面５１３，５２３に直交する方向に加重が印加され、その圧力により接合面５１３，５２３同士が接合する。ここで、エタロン５におけるミラー間ギャップＧは、上述したように、例えば４５０ｎｍに形成されるものであり、微小隙間空間となっている。このため、接合時の加重により可動部５２１が移動すると、固定ミラー５６と可動ミラー５７とが接触し、貼り付いてしまうおそれがあり、この場合、ミラー５６，５７が離れたとしても、互いの平行関係が崩れ、所望波長の光のみを分光させて透過させるエタロン５として機能しなくなる。これに対して、支持突出部５２４が設けられる構成では、可動部５２１をミラー間ギャップＧの距離以上、第一基板５１側に移動させるような圧力が加わった場合でも、ミラー５６，５７が接触する前に、支持突出部５２４の突出先端面が固定ミラー５６に当接し、可動部５２１の移動を規制する。これにより、ミラー５６，５７同士が接触することがなく、貼り付きを防止することができる。
また、エタロン５は、静電アクチュエーター５４に所定の電圧を印加することで、可動部５２１を基板厚み方向に沿って移動させてミラー間ギャップＧを調整し、検査対象光から分光させる光を選択することが可能となる。この時、静電アクチュエーター５４に印加する電圧が所定閾値以上となった場合、可動部５２１の移動量がミラー間ギャップＧの初期値（例えば４５０ｎｍ）を超えてしまう。この場合でも、支持突出部５２４が設けられることで、固定ミラー５６および可動ミラー５７の接触による貼り付きを防止することができ、エタロン５の誤操作などによるエタロン５の破損を防止することも可能となる。
【００３５】
なお、本実施形態では、支持突出部５２４の一例として、上記した寸法を例示するが、これに限定されない。すなわち、支持突出部５２４は、エタロン平面視において、ミラー全面積に対する断面積の占める割合が１／１０００００〜１／１００程度に形成されていればよい。ここで、ミラー全面積に対する支持突出部５２４の断面積の割合が１／１０００００より小さくなる場合、可動面５２１Ａ上に支持突出部５２４を形成することが困難となる。つまり、本実施の形態のように、第二基板５２と同素材により形成される支持突出部５２４では、第二基板５２をドライエッチングすることで、可動面５２１Ａおよび支持突出部５２４を形成する。この時、支持突出部５２４の断面積が上述のように小さすぎる場合、より精密なエッチング精度が要求され、支持突出部５２４の製造が困難となる。
また、エタロン５の製造では、上記したように、第一基板５１および第二基板５２に加重を印加することで、これらの第一基板５１および第二基板５２を接合させ、支持突出部５２４により、可動部５２１の移動を規制してミラー５６，５７同士の接触を防止する。この時、支持突出部５２４の断面積がミラー全面積に対して１／１０００００より小さくなると、１つの支持突出部５２４でミラー全面の貼り付きを防止することが困難となる。例えば、ミラー中心部に支持突出部５２４が形成される場合、ミラー中心近傍の一部のみのミラー貼り付きを防止することが可能であるが、その範囲外のミラー貼り付きを防止することができない。
一方、支持突出部５２４の断面積が、ミラー全面積に対して１／１００より大きくなる場合、エタロン５に入射する光が、この支持突出部５２４に阻害され、入射光の光量が減少してしまうという問題があり、入射光における所定波長の光成分の光量を正確に測定することが困難となる。
これに対して、上記のように、エタロン平面視において、ミラー全面積に対する断面積の占める割合が１／１０００００〜１／１００となる支持突出部５２４では、ドライエッチングなどの各種製造方法により容易に形成することが可能であり、ミラー５６，５７の全面において、接触を防止することができ、かつ、エタロン５を透過する光の透過量の減少も抑えられる。
【００３６】
また、可動面５２１Ａには、エタロン平面視において略リング形状であり、可動面５２１Ａから第一基板５１側に突出する外周突出部５２５が形成されている。この外周突出部５２５は、図２〜図４に示すように、可動ミラー５７の外周側で、可動ミラー５７の外周縁に沿って形成される。また、外周突出部５２５は、エタロン平面視におけるリング幅寸法が例えば３０μｍに形成され、可動面５２１Ａからの突出寸法が例えば０．１５μｍに形成され、可動ミラー５７のミラー面よりも第一基板５１側に突出して形成されている。
この外周突出部５２５は、可動ミラー５７の内周側に設けられる支持突出部５２４と同様に、可動部５２１が第一基板５１側に移動した際のミラー５６，５７同士の貼り付きを防止する。
【００３７】
さらに、可動部５２１は、可動面５２１Ａとは反対側の上面において、可動ミラー５７に対応する位置に図示略の反射防止膜（ＡＲ）が形成されている。この反射防止膜は、第一基板５１に形成される反射防止膜と同様の構成を有し、低屈折率膜および高屈折率膜を交互に積層することで形成される。
【００３８】
連結保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイヤフラムであり、例えば厚み寸法が５０μｍに形成されている。この連結保持部５２２の第一基板５１に対向する面には、第一変位用電極５４１と、約１μｍの電磁ギャップを介して対向する、リング状の第二変位用電極５４２が形成されている。ここで、この第二変位用電極５４２および前述した第一変位用電極５４１により、本発明の可変手段である静電アクチュエーター５４が構成される。
また、第二変位用電極５４２の外周縁の一部からは、一対の第二変位用電極引出部５４２Ａが外周方向に向かって形成され、これらの第二変位用電極引出部５４２Ａの先端には第二変位用電極パッド５４２Ｂが形成されている。より具体的には、第二変位用電極引出部５４２Ａは、図２に示すように、エタロン平面視において、エタロン５の左下方向および右上方向に向かって延出し、第二基板５２の平面中心に対して点対称に形成されている。
また、第二変位用電極パッド５４２Ｂも、第一変位用電極パッド５４１Ｂと同様に、電圧制御手段６に接続され、静電アクチュエーター５４の駆動時には、一対の第二変位用電極パッド５４２Ｂのうちのいずれか一方にのみに電圧が印加される。そして、他方の第二変位用電極パッド５４２Ｂは、第二変位用電極５４２の電荷保持量を検出するための検出端子として用いられる。
【００３９】
（３−２．電圧制御手段の構成）
電圧制御手段６は、上記エタロン５とともに、本発明の波長可変干渉フィルターを構成する。この電圧制御手段６は、制御装置４からの入力される制御信号に基づいて、静電アクチュエーター５４の第一変位用電極５４１および第二変位用電極５４２に印加する電圧を制御する。
【００４０】
〔４．制御装置の構成〕
制御装置４は、測色モジュール１の全体動作を制御する。
この制御装置４としては、例えば汎用パーソナルコンピューターや、携帯情報端末、その他、測色専用コンピューターなどを用いることができる。
そして、制御装置４は、図１に示すように、光源制御部４１、測色センサー制御部４２、および測色処理部４３などを備えて構成されている。
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の電圧制御手段６は、制御信号に基づいて、利用者が所望する光の波長のみを透過させるよう、静電アクチュエーター５４への印加電圧を設定する。
【００４１】
〔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、図面に基づいて説明する。
（５−１．第一基板の製造）
図５は、エタロン５の第一基板の製造工程を示す図であり、（Ａ）は、第一基板５１にミラー固定面５１２Ａ形成用のレジストを形成するレジスト形成工程の概略図、（Ｂ）は、ミラー固定面５１２Ａを形成する第一溝形成工程の概略図、（Ｃ）は、電極固定面５１１Ａを形成する第二溝形成工程の概略図、（Ｄ）は、ＡｇＣ層を形成するＡｇＣ形成工程の概略図、（Ｅ）は、ＡｇＣ除去工程を示す概略図である。
【００４２】
第一基板５１を製造するためには、まず、図５（Ａ）に示すように、第一基板５１の製造素材であるガラス基板にレジスト６１を形成し（レジスト形成工程）、図５（Ｂ）に示すように、ミラー固定面５１２Ａを含む第一溝６２を形成する（第一溝形成工程）。
具体的には、レジスト形成工程では、接合面５１３にレジスト６１を形成する。そして、第一溝形成工程では、レジスト６１が形成されない接合面５１３以外の部分を異方性エッチングし、ミラー固定面５１２Ａを含む第一溝６２を形成する。
【００４３】
また、第一溝６２の形成後、この第一溝６２のミラー固定面５１２Ａ、および接触防止ピン５１１Ｂの形成位置にレジスト６１を形成し、さらに異方性エッチングを実施する（第二溝形成工程）。これにより、接触防止ピン５１１Ｂを有する電極形成溝５１１、およびミラー固定部５１２が形成される。
【００４４】
この後、図５（Ｄ）に示すように、第一基板５１のレジスト６１を除去し、第二基板５２に対向する面にＡｇＣ薄膜６３を例えば厚み寸法が３０ｎｍとなるように形成する（ＡｇＣ形成工程）。また、ＡｇＣ形成工程では、形成されたＡｇＣ膜６３上の、固定ミラー５６の形成部分、および第一変位用電極５４１の形成部分にそれぞれレジスト６１を形成する。
そして、レジスト６１が設けられていない部分のＡｇＣ薄膜６３を除去することで、図５（Ｅ）に示すように、固定ミラー５６、および第一変位用電極５４１が形成される（ＡｇＣ除去工程）。
以上により、第一基板５１が形成される。
【００４５】
（５−２．第二基板の製造）
次に、第二基板５２の製造方法について説明する。
図６は、第二基板の製造工程の概略を示す図であり、（Ａ）は、第二基板５２に支持突出部５２４および外周突出部５２５形成用のレジストを形成する第二レジスト形成工程の概略図、（Ｂ）は、支持突出部５２４および外周突出部５２５を形成する突出部形成工程の概略図、（Ｃ）は、ＡｇＣ層を形成する第二ＡｇＣ形成工程の概略図、（Ｄ）は、第二ＡｇＣ除去工程を示す概略図である。
【００４６】
第二基板５２の製造では、まず、図６（Ａ）に示すように、第二基板５２の製造素材であるガラス基板の接合面５２３の形成位置、支持突出部５２４の形成位置、外周突出部５２５の形成位置に、それぞれレジスト６１を形成する（第二レジスト形成工程）。
この後、レジスト６１が設けられていない部分を異方性エッチングすることで、図６（Ｂ）に示すように、可動面５２１Ａ、支持突出部５２４、および外周突出部５２５を形成する。
【００４７】
この後、図６（Ｃ）に示すように、第二基板５２のレジスト６１を除去し、第一基板５１に対向する面にＡｇＣ薄膜６３を例えば厚み寸法が３０ｎｍとなるように形成する（第二ＡｇＣ形成工程）。また、この第二ＡｇＣ形成工程では、形成されたＡｇＣ膜６３上の、可動ミラー５７の形成部分、および第二変位用電極５４２の形成部分にそれぞれレジスト６１を形成する。
そして、レジスト６１が設けられていない部分をエッチングすることで、図６（Ｄ）に示すように、ＡｇＣ薄膜６３を除去する（第二ＡｇＣ除去工程）。これにより、第二基板５２が形成される。
【００４８】
（５−３．エタロンの製造）
次に、上述のように製造された第一基板５１および第二基板５２を用いたエタロン５の製造について説明する。
図７は、エタロン５の製造工程を示す図であり、（Ａ）は、接合工程を示す概略図、（Ｂ）は、接合工程において、加重が加えられた際の可動部５２１近傍を示す概略図、（Ｃ）は、ダイヤフラム形成工程を示す概略図である。
【００４９】
エタロン５の製造では、まず、図７（Ａ）に示すように、第一基板５１および第二基板５２を接合する接合工程を実施する。
この接合工程では、例えば常温活性化接合を用いる。すなわち、接合工程では、各基板５１，５２を真空チャンバーに入れ、真空状態下で、イオンビームの照射やプラズマ処理を実施することで、接合面５１３，５２３を活性化させる。そして、活性化された接合面５１３、５２３同士を重ね合わせて、第一基板５１および第二基板５２の厚み方向に対して加重を印加することで、第一基板５１および第二基板５２を接合する。ここで、第一基板５１および第二基板５２に加重を印加する際、厚み寸法が小さい第二基板５２が加重により撓み、可動部５２１が第一基板５１側に変位する場合がある。上述したように、エタロン５におけるミラー間ギャップＧは、初期値が例えば４５０ｎｍに形成され、その距離が極めて小さいため、支持突出部５２４が形成されていない場合、撓み量が最大となるミラー中心部において、可動ミラー５７と固定ミラー５６とが近接し、接触してしまう場合がある。
これに対して、本実施形態では、第二基板５２には、支持突出部５２４および外周突出部５２５が設けられているため、図７（Ｂ）に示すように、可動ミラー５７が固定ミラー５６に接触する前に支持突出部５２４が固定ミラー５６に接触することで、ミラー中心部のミラー５６，５７同士の接触を防止でき、外周突出部５２５がミラー固定面５１２Ａに接触することで、ミラー外周部でのミラー５６，５７同士の接触を防止できる。
この後、図７（Ｃ）に示すように、第二基板５２に連結保持部５２２を形成するための溝をエッチングにより形成する（ダイヤフラム形成工程）。以上により、エタロン５が製造される。
【００５０】
なお、接合工程の後にダイヤフラム形成工程を実施する製造方法を例示したが、これに限定されず、例えば第二基板５２の製造時に、ダイヤフラム形成工程を実施してもよい。すなわち、支持突出部５２４が形成されない場合で、第二基板５２の製造時にダイヤフラム形成工程を実施すると、接合工程において、可動部５２１が大きく撓んでしまい、ミラー５６，５７同士が僅かな加重により接触してしまうという問題がある。しかしながら、本実施形態のように、支持突出部５２４が形成される構成では、この支持突出部５２４によりミラー５６，５７同士の接触を確実に防止することができる。したがって、第二基板５２の製造時に、ダイヤフラム形成工程を実施してもよい。
【００５１】
〔６．第一実施形態の作用効果〕
上述したように、上記第一実施形態のエタロン５では、第二基板５２は、可動面５２１Ａに、可動ミラー５７の内周側に第一基板５１側に突出する支持突出部５２４を備えている。
このため、エタロン５の製造時の接合工程において、第一基板５１および第二基板５２に加重を印加して接合面５１３，５２３を接合する場合に、第二基板５２の可動ミラー５７の形成部分が加重により第一基板５１側に撓んだとしても、支持突出部５２４が固定ミラー５６に当接し、第二基板５２の撓みを規制する。これにより、可動ミラー５７が固定ミラー５６に接触せず、ミラー５６，５７同士の貼り付きが防止され、エタロン５の製造効率を向上させることができる。
また、静電アクチュエーター５４に電圧を印加して可動部５２１を第一基板５１側に変位させる場合や、例えばエタロン５を測色センサー３に組み付ける場合に外部から加重が加わった場合において、可動部５２１が第一基板５１側に大きく撓んだとしても、ミラー５６，５７同士の接触を防止でき、貼り付きが防止される。したがって、ミラー５６，５７同士の接触による破損やエタロン５の性能低下を防止することができる。
【００５２】
また、エタロン平面視において、ミラー全面積に対する支持突出部５２４の断面積の割合が１／１０００００〜１／１００に形成されている。
上述したように、ミラー全面積に対する支持突出部５２４の割合が１／１０００００より小さくなる場合では、支持突出部５２４の製造が困難となり、支持突出部５２４によりミラー５６，５７の接触を防止できる面積が小さくなる。また、ミラー全面積に対する支持突出部５２４の割合が１／１００より大きくなる場合では、エタロン５の透過光の光量が減少してしまい、これに伴って、測色センサー３により受光される透過光の受光量、および測色モジュール１の測色精度も低下してしまう。これに対して、支持突出部５２４の断面積の割合が、上記のように１／１０００００〜１／１００となるように形成することで、上記のような問題を回避できる。すなわち、製造時において、第二基板５２のエッチングにより容易に支持突出部５２４を製造することができ、１つの支持突出部５２４により、ミラー全面の貼り付きを防止することができる。また、支持突出部５２４によるエタロン５の透過光減少を、測色処理に影響を与えない程度に抑えることができる。
【００５３】
また、第二基板５２は、可動ミラー５７の外周側で、可動ミラー５７の外周縁に沿って形成される外周突出部５２５を備えている。
このように、支持突出部５２４に加えて、外周突出部５２５を設けることでミラー５６，５７同士の接触をより確実に防止することができる。特に、本実施形態のようにミラー中心部に支持突出部５２４が設けられる場合、この支持突出部５２４は、第二基板５２が撓んだ際に、撓み量が最も大きくなるミラー中心部近傍において、ミラー５６，５７同士の接触を防止することができる。一方、例えばエタロン５を測色センサーに設置する場合などにおいて、可動部５２１の外周部の一部に加重が加わった場合、可動ミラー５７の外周縁近傍が最も大きく第一基板５１側に撓むことも考えられる。このような場合でも、本実施形態では、外周突出部５２５がミラー固定面５１２Ａに接触することで、ミラー５６，５７同士の接触を防止することができる。
また、外周突出部５２５は、可動ミラー５７の外周側に形成されるため、エタロン５を透過する光の光量に影響を与えず、測色処理の精度低下がない。
【００５４】
また、エタロン５は、電極固定面５１１Ａから第二基板５２側に突出する複数の接触防止ピン５１１Ｂを備えている。
このため、エタロン５の製造時の接合工程において、上述した支持突出部５２４、外周突出部５２５に加えて、これらの接触防止ピン５１１Ｂにより、第二基板５２の撓みを防止でき、より確実にミラー５６，５７同士の接触による損傷を防止することができる。
【００５５】
〔他の実施の形態〕
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。
【００５６】
例えば、上記実施形態において、第二基板５２の可動面５２１Ａに支持突出部５２４が形成される例を示したが、これに限定されず、例えば第一基板５１のミラー固定面５１２Ａに第二基板５２側に突出する支持突出部を設ける構成としてもよい。さらには、可動面５２１Ａおよびミラー固定面５１２Ａの双方に支持突出部が設けられる構成としてもよい。
【００５７】
また、外周突出部５２５も同様に、第一基板５１のミラー固定面５１２Ａに形成される構成としてもよく、ミラー固定面５１２Ａおよび可動面５２１Ａの双方に設けられる構成としてもよい。
【００５８】
さらに、エタロン平面視において、ミラー全面積に対する支持突出部５２４が占める面積の割合を１／１０００００〜１／１００にする例を示したが、これに限定されない。すなわち、上記実施形態のように、直径寸法が３ｍｍ程度に形成されるミラーでは、支持突出部５２４の面積比が上記のように設定されることが好ましいが、例えばミラー面積がより大きい構成では、支持突出部５２４の面積が１／１００００よりも小さくなる場合でも製造上の問題がない場合もある。また、この場合、１つの支持突出部５２４によりミラー全面積の接触を防止できない場合もあるが、例えばミラー内周側に複数の支持突出部５２４を設ける構成とすることで、ミラー５６，５７の接触を防止することができる。また、上記のようにミラー面積が大きく、エタロン５を透過する光として十分な光量を得ることができる場合では、支持突出部５２４の面積をより大きく形成してもよい。
【００５９】
そして、支持突出部５２４および外周突出部５２５は、第二基板５２の製造素材であるガラス基板をエッチングすることにより形成される例を示したが、これに限定されない。
例えば、第二基板５２の第一基板５１に対向する面に、支持突出部５２４や外周突出部５２５を別途固定して形成する構成としてもよい。この場合、支持突出部５２４や外周突出部５２５を例えば不透明部材により形成することもできる。
【００６０】
また、外周突出部５２５を可動ミラー５７の外周縁に沿うリング状に形成する構成を例示したが、これに限定されず、例えば、可動ミラー５７の外周縁に沿って、円弧状の複数の外周突出部を設ける構成などとしてもよい。また、可動ミラー５７の外周縁に沿って、略均等間隔で円柱状の外周突出部が設けられる構成としてもよい。
【００６１】
さらに、支持突出部５２４が可動ミラー５７の中心に設けられる構成としたが、例えば、中心から所定寸法離れた位置に設けられる構成としてもよい。この場合、ミラー中心点から所定の径寸法の仮想円上に、均等間隔で支持突出部５２４が設けられる構成や、ミラー内周側の所定の第一方向および第一方向に交差する第二方向に沿って均等間隔で複数の支持突出部５２４の設けられる構成などとすることで、ミラー全面において、ミラー５６，５７の貼り付きを防止することが可能となる。
【００６２】
また、上記実施形態において、第一基板５１および第二基板５２を接合する接合工程では、第一基板５１の接合面５１３および第二基板５２の接合面５２３をそれぞれ活性化し、活性化した接合面５１３，５２３同士を重ね合わせて加圧接合させる、いわゆる常温活性化接合を実施したが、これに限定されない。例えば、接合面５１３，５２３の間に接合層を形成し、この接合層を介して第一基板５１および第二基板５２を接合する構成などとしてもよい。この場合、各基板５１，５２を接合層を介して重ね合わせた状態で加重を印加することで、接合が実施する。このような接合方法においても、加重を印加した際に、支持突出部５２４が形成されていることで、第二基板５２の可動ミラー５７が、第一基板５１の固定ミラー５６に接触することがなく、ミラー５６，５７同士の貼り付きによる破損を防止することができる。
【００６３】
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】
【００６４】
１…測色モジュール、３…測色センサー、４…制御装置、５…波長可変干渉フィルターを構成するエタロン、６…波長可変干渉フィルターを構成する電圧制御手段、３１…受光手段である受光素子、４３…測色処理部、５１…第一基板、５２…第二基板、５４…可変手段である静電アクチュエーター、５６…固定ミラー、５７…可動ミラー、５２４…支持突出部、５２５…外周突出部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光から所望の目的波長の光を選択して射出する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た測色センサー、およびこの測色センサーを備えた測色モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の基板の互いに対向する面に、それぞれ高反射ミラーを対向配置する波長可変干渉フィルターが知られている。このような波長可変干渉フィルターでは、一対のミラー間で光を反射させ、特定波長の光のみを透過させて、その他の波長の光を干渉により打ち消し合わせることで、入射光から特定波長の光のみを透過させる。
また、このような波長可変干渉フィルターを製造する場合には、一対の基板の互いに対向する面にそれぞれ、前記ミラーを形成した後、基板に圧力を加えて接合する（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の波長可変干渉フィルターは、固定基板と可動基板とを接合した波長可変干渉フィルターである。この波長可変干渉フィルターの固定基板には、可動基板に対向する面に２つの筒状の凹部が形成されている。このうち、第１の凹部は、第２の凹部の中央部に形成されており、底面にミラーである固定反射膜が形成され、第２の凹部の底面には導電層が形成されている。また、可動基板は導電性を有し、略中央に配置される可動部と、可動部を変位可能の保持する支持部と、可動部に通電を行う通電部とを備えている。また、可動部は、第１の凹部に対向し、固定基板に対向する面には、ミラーである可動反射膜が形成される構成が採られている。
そして、この特許文献１に記載の波長可変干渉フィルターは、固定基板の加工工程、ＳＯＩ(Silicon on Insulator)基板の加工工程、固定基板とＳＯＩ基板の接合工程、および可動基板の加工工程を実施することで製造されている。すなわち、固定基板の加工工程において、固定基板に第１および第２の凹部、固定反射膜、および導電層を形成し、ＳＯＩ基板の加工工程において、ＳＯＩ基板に可動反射膜を形成する。そして、接合工程において、これらの固定基板およびＳＯＩ基板を、陽極接合により接合し、可動基板の加工工程において、ＳＯＩ基板を加工して可動基板を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２３６０６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では、可動基板として導電性のシリコンを用い、ガラス基板である固定基板とＳＯＩ基板から形成される可動基板とを陽極接合により接合している。可動基板として、導電性のシリコンを用いる場合では、上述のような陽極結合により強固な接合が得られるが、この陽極接合を行うためには、固定基板および可動基板のうち、いずれか一方が導電性を有する素材で形成される必要があり、その選択肢が限られる。または、非導電性の基材上に導電性の被膜を形成することで陽極接合が可能となるが、この場合、別途導電性の被膜を形成する必要があり製造が煩雑になるという問題がある。
【０００６】
これに対して、例えばガラス基材同士を接合する接合方法としては、常温活性化接合などの接合方法がある。この常温活性化接合では、固定基板および可動基板の接合面を精密研磨などにより活性化させ、活性化された面同士を重ね合わせ、加圧することで基板同士を接合する接合方法である。しかしながら、このような接合時に基板に圧力を加える方法では、加圧時に基板が撓み、互いに対向配置されたミラー面同士が接触して貼りついてしまう場合がある。この場合、一対のミラーを平行に維持できなくなったり、損傷してしまったりするという問題があり、所望波長のみを透過させる波長可変干渉フィルターとして機能しなくなる。
【０００７】
本発明は、上述のような問題に鑑み、基板同士を加圧して接合させた場合でも、基板間のミラーが損傷しない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た測色センサー、およびこの測色センサーを備えた測色モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の波長可変干渉フィルターは、透光性を有する第一基板と、前記第一基板の一面側に対向するとともに、前記第一基板に加圧接合される透光性の第二基板と、前記第一基板および第二基板の互いに対向する面にそれぞれ設けられ、互いに対向配置される一対のミラーと、前記一対のミラーの間の寸法を可変する可変手段と、前記第一基板および第二基板のうち、少なくともいずれか一方の基板の前記ミラーの内周側に設けられるとともに、他方の基板に向かって突出する支持突出部と、を具備したことを特徴とする。
【０００９】
この発明では、波長可変干渉フィルターは、一対にミラーのうち少なくともいずれか一方の内周側に支持突出部が設けられている。このため、波長可変干渉フィルターの製造時に、第一基板および第二基板が重ね合わされ、厚み方向に加圧された際、圧力により基板が撓み、一対のミラーが互いに近接する方向に移動するが、ミラー同士が接触する前に支持突出部がミラーに接触することで、ミラー同士が接触して貼り付くことがなく、ミラーの損傷、すなわち一対のミラーが平行でなくなったり、ミラーが損傷したりする不都合を防止できる。
また、波長可変干渉フィルターは、可変手段によりミラー間のギャップを調整することで、分光させる光を可変させることが可能であるが、この時、可変手段にミラー間ギャップを小さくしすぎた場合でも、支持突出部が設けられているため、ミラー同士の接触を防止することができ、通常使用時におけるミラー接触によるミラーの損傷や、一対のミラーの平行関係が維持できなくなる不都合を防止することができる。
【００１０】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記ミラーを厚み方向から見る平面視において、前記支持突出部が占める面積は、ミラーの全面積に対して、１／１０００００から１／１００に形成されることが好ましい。
【００１１】
この発明では、ミラー平面視において、支持突出部が占める面積はミラー全面積に対して１／１０００００から１／１００の割合となるように形成されている。
ここで、ミラー全面積に対する支持突出部の占める面積が１／１０００００よりも小さくなる場合、支持突出部の形成が困難となる。また、支持突出部が小さすぎる場合、ミラー同士の接触防止範囲が狭くなり、貼り付き防止として十分に機能しないおそれがある。すなわち、支持突出部の周囲の僅かな範囲のみで、ミラー同士の貼り付きを防止することができるが、その他の範囲でのミラー同士の貼り付きを防止することができず、より多くの支持突出部を設ける必要が生じる。
さらに、ミラー全面積に対する支持突出部の占める面積が１／１００よりも大きくなる場合、支持突出部により波長可変干渉フィルターを透過する光の透過量が減少し、分光された光の透過率が悪化するという問題がある。
これに対して、上記のように、ミラー全面積に対する支持突出部の占める面積を１／１０００００から１／１００に設定することで、支持突出部の製造が容易となるとともに、ミラー間の接触を広範囲で防止することができ、かつ、波長可変干渉フィルターにより分光された光の透過量の減少を抑えることができる。
【００１２】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第一基板および第二基板のうち、少なくともいずれか一方の基板の前記ミラーの外周側で、ミラー外周縁の少なくとも一部に沿って設けられるとともに、他方の基板に向かって突出する外周突出部を備えることが好ましい。
【００１３】
ここで、外周突出部が設けられる位置としては、一対のミラーの双方に対して設けられるものであってもよく、いずれか一方に設けられるものであってもよい。また、外周突出部の形状は、ミラー外周縁の全周に亘ってリング状の外周突出部が設けられる構成であってもよく、ミラー外周縁の一部に円弧状の外周突出部が設けられる構成であってもよく、ミラー外周縁に沿って所定間隔を開けて複数の外周突出部が設けられる構成としてもよい。
この発明では、上記発明の支持突出部の他に、ミラー外周部に外周突出部が設けられる。支持突出部のみでミラーの貼り付きを防止する場合、例えば第一および第二基板を接合する際の圧力が大きく、各基板の厚み寸法が小さい場合などでは、支持突出部近傍でのミラーの貼り付きを防止することができるが、支持突出部からの距離が遠い位置のミラー外周部近傍では、基板の撓みなどによりミラー同士が接触するおそれがある。また、支持突出部をミラー内に複数設置することで、ミラー貼り付きを防止することも可能であるが、この場合、支持突出部により波長可変干渉フィルターにより分光されて透過する光の光量が減少してしまう。
これに対して、本発明のように、ミラー外周縁に沿って外周突出部を設けることで、上記のように、基板接合時の圧力が大きく、ミラーが大きく撓む場合であっても、支持突出部によりミラー内周側、特にミラー中心部分の貼り付きを防止することができ、外周突出部によりミラーの外周縁近傍の貼り付きを防止することができる。
【００１４】
本発明の測色センサーは、上述し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透過した検査対象光を受光する受光手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明では、上述した発明と同様に、波長可変干渉フィルターの製造における基板接合時に、支持突出部によりミラーの貼り付きが防止される。また、可変手段により、波長可変干渉フィルターのミラー間のギャップを小さくした場合においてもミラー同士が接触しない。このため、波長可変干渉フィルターにおけるミラー貼り付きに起因する透過率の悪化や分解能の低下が防止される。
このような波長可変干渉フィルターから射出される射出光を受光手段により受光することで、測色センサーは、検査対象光に含まれる所望波長の光成分の正確な光量を測定することができる。
【００１６】
本発明の測色モジュールは、上述した測色センサーと、前記測色センサーの前記受光手段により受光された光に基づいて、測色処理を実施する測色処理部と、を具備したことを特徴とすることを特徴とする。
【００１７】
この発明では、上述した発明と同様に、波長可変干渉フィルターの一対のミラー間の貼り付きが防止されるため、ミラー貼り付きによる波長可変干渉フィルターを透過する光の透過率や分解能の悪化がなく、測色センサーの受光手段において、検査対象光に含まれる所望波長光の光量を正確に検出することができる。したがって、処理手段においても、検査対象光に含まれる所望波長の光の正確な光量に基づいて、検査対象光の各色成分の強度を精度よく分析できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る一実施形態の測色モジュールの概略構成を示す図である。
【図２】前記実施形態の波長可変干渉フィルターを構成するエタロンの概略構成を示す平面図である。
【図３】図２においてエタロンをIII-III線で断面した際の断面図である。
【図４】前記実施形態の可動部の可動面近傍を拡大した拡大平面図である。
【図５】前記実施形態のエタロンの製造における第一基板の製造構成を示す図であり、（Ａ）は、第一基板５１にミラー固定面５１２Ａ形成用のレジストを形成するレジスト形成工程の概略図、（Ｂ）は、ミラー固定面５１２Ａを形成する第一溝形成工程の概略図、（Ｃ）は、電極固定面５１１Ａを形成する第二溝形成工程の概略図、（Ｄ）は、ＡｇＣ層を形成するＡｇＣ形成工程の概略図、（Ｅ）は、ＡｇＣ除去工程を示す概略図である。
【図６】第二基板の製造工程の概略を示す図であり、（Ａ）は、第二基板に支持突出部および外周突出部形成用のレジストを形成する第二レジスト形成工程の概略図、（Ｂ）は、支持突出部および外周突出部を形成する突出部形成工程の概略図、（Ｃ）は、ＡｇＣ層を形成する第二ＡｇＣ形成工程の概略図、（Ｄ）は、第二ＡｇＣ除去工程を示す概略図である。
【図７】エタロンの製造工程を示す図であり、（Ａ）は、接合工程を示す概略図、（Ｂ）は、接合工程において、加重が加えられた際の可動部近傍を示す概略図、（Ｃ）は、ダイヤフラム形成工程を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る一実施形態の測色モジュールについて、図面を参照して説明する。
〔１．測色モジュールの全体構成〕
図１は、本発明に係る第一実施形態の測色モジュールの概略構成を示す図である。
この測色モジュール１は、図１に示すように、被検査対象Ａに光を射出する光源装置２と、本発明の測色センサー３と、測色モジュール１の全体動作を制御する制御装置４とを備えている。そして、この測色モジュール１は、光源装置２から射出される光を被検査対象Ａにて反射させ、反射された検査対象光を測色センサーにて受光し、測色センサー３から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち被検査対象Ａの色を分析して測定するモジュールである。
【００２０】
〔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、被検査対象Ａに対して白色光を射出する。また、複数のレンズ２２には、コリメーターレンズが含まれており、光源装置２は、光源２１から射出された白色光をコリメーターレンズにより平行光とし、図示しない投射レンズから被検査対象Ａに向かって射出する。
【００２１】
〔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、本発明の波長可変干渉フィルターを構成するエタロン５と、エタロン５を透過する光を受光する受光手段としての受光素子３１と、エタロン５で透過させる光の波長を可変する電圧制御手段６と、を備えている。また、測色センサー３は、エタロン５に対向する位置に、被検査対象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。
【００２２】
（３−１．エタロンの構成）
図２は、本発明の波長可変干渉フィルターを構成するエタロン５の概略構成を示す平面図であり、図３は、エタロン５の概略構成を示す断面図である。なお、図１では、エタロン５に検査対象光が図中下側から入射しているが、図３では、検査対象光が図中上側から入射するものとする。
エタロン５は、図２に示すように、平面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、第一基板５１、および第二基板５２を備えている。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。これらの中でも、各基板５１，５２の構成材料としては、例えばナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）などのアルカリ金属を含有したガラスが好ましく、このようなガラスにより各基板５１，５２を形成することで、後述するミラー５６，５７や、各電極の密着性や、基板同士の接合強度を向上させることが可能となる。そして、これらの２つの基板５１，５２は、外周部近傍に形成される接合面５１３，５２３が、例えば常温活性化接合など、加圧接合されることで、一体的に構成されている。
【００２３】
また、第一基板５１と、第二基板５２との間には、本発明の一対のミラーを構成する固定ミラー５６および可動ミラー５７が設けられる。ここで、固定ミラー５６は、第一基板５１の第二基板５２に対向する面に固定され、可動ミラー５７は、第二基板５２の第一基板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５６および可動ミラー５７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、第一基板５１と第二基板５２との間には、固定ミラー５６および可動ミラー５７の間のミラー間ギャップＧの寸法を調整するための静電アクチュエーター５４が設けられている。
【００２４】
（３−１−１．第一基板の構成）
第一基板５１は、厚みが例えば５００μｍに形成されるガラス基材をエッチングにより加工することで形成される。具体的には、図３に示すように、第一基板５１には、エッチングにより電極形成溝５１１およびミラー固定部５１２が形成される。
電極形成溝５１１は、図２に示すようなエタロン５を厚み方向から見た平面視（以降、エタロン平面視と称す）において、平面中心点を中心とした円形に形成されている。ミラー固定部５１２は、前記平面視において、電極形成溝５１１の中心部から第二基板５２側に突出して形成される。
【００２５】
電極形成溝５１１は、ミラー固定部５１２の外周縁から、当該電極形成溝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、この電極固定面５１１Ａに第一変位用電極５４１が形成される。また、第一変位用電極５４１の外周縁の一部からは、図２に示すようなエタロン平面視において、エタロン５の右下方向および左上方向に向かって、第一変位用電極引出部５４１Ａがそれぞれ延出して形成されている。さらに、これらの第一変位用電極引出部５４１Ａの先端には、それぞれ第一変位用電極パッド５４１Ｂが形成され、これらの第一変位用電極パッド５４１Ｂが電圧制御手段６に接続される。
ここで、静電アクチュエーター５４を駆動させる際には、電圧制御手段６により、一対の第一変位用電極パッド５４１Ｂのうちのいずれか一方にのみに電圧が印加される。そして、他方の第一変位用電極パッド５４１Ｂは、第一変位用電極５４１の電荷保持量を検出するための検出端子として用いられる。
【００２６】
また、電極固定面５１１Ａには、複数の接触防止ピン５１１Ｂが、第二基板５２に向かって突出形成されている。具体的には、これらの接触防止ピン５１１Ｂは、エタロン平面視において、円筒状のミラー固定部５１２の径方向に伸び、互いに４５度間隔となる複数の仮想放射線５１１Ｃ上に沿って、均等間隔で形成されている。
【００２７】
ミラー固定部５１２は、上述したように、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円柱状に形成されている。なお、本実施形態では、図３に示すように、ミラー固定部５１２の第二基板５２に対向するミラー固定面５１２Ａが、電極固定面５１１Ａよりも第二基板５２に近接して形成される例を示すが、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５６、および第二基板５２に形成される可動ミラー５７の間のミラー間ギャップＧの寸法、第一変位用電極５４１および第二基板５２に形成される後述の第二変位用電極５４２の間の寸法、固定ミラー５６や可動ミラー５７の厚み寸法により適宜設定されるものであり、上記のような構成に限られない。例えばミラー５６，５７として、誘電体多層膜ミラーを用い、その厚み寸法が増大する場合、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、円柱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５１２Ａが形成される構成などとしてもよい。
【００２８】
また、ミラー固定部５１２のミラー固定面５１２Ａは、エタロン５を透過させる波長域をも考慮して、溝深さが設計されることが好ましい。例えば、本実施形態では、固定ミラー５６および可動ミラー５７の間のミラー間ギャップＧの初期値（第一変位用電極５４１および第二変位用電極５４２間に電圧が印加されていない状態のミラー間ギャップＧの寸法）が４５０ｎｍに設定され、第一変位用電極５４１および第二変位用電極５４２間に電圧を印加することにより、ミラー間ギャップＧが例えば２５０ｎｍになるまで可動ミラー５７を変位させることが可能となっており、これにより、第一変位用電極５４１および第二変位用電極５４２間の電圧を可変することで、可視光全域の波長の光を選択的に分光させて透過させることが可能となる。この場合、固定ミラー５６および可動ミラー５７の膜厚およびミラー固定面５１２Ａや電極固定面５１１Ａの高さ寸法は、ミラー間ギャップＧを２５０ｎｍ〜４５０ｎｍの間で変位可能な値に設定されていればよい。
【００２９】
そして、ミラー固定面５１２Ａには、直径が約３ｍｍの円形状に形成される固定ミラー５６が固定されている。この固定ミラー５６は、ＡｇＣ単層により形成されるミラーであり、スパッタリングなどの手法によりミラー固定面５１２Ａに形成される。
なお、本実施形態では、固定ミラー５６として、エタロン５で分光可能な波長域として可視光全域をカバーできるＡｇＣ単層のミラーを用いる例を示すが、これに限定されず、例えば、エタロン５で分光可能な波長域が狭いが、ＡｇＣ単層ミラーよりも、分光された光の透過率が大きく、透過率の半値幅も狭く分解能が良好な、例えばＴｉＯ２−ＳｉＯ２系誘電体多層膜ミラーを用いる構成としてもよい。ただし、この場合、上述したように、第一基板５１のミラー固定面５１２Ａや電極固定面５１１Ａの高さ位置を、固定ミラー５６や可動ミラー５７、分光させる光の波長選択域などにより、適宜設定する必要がある。
【００３０】
さらに、第一基板５１は、第二基板５２に対向する上面とは反対側の下面において、固定ミラー５６に対応する位置に図示略の反射防止膜（ＡＲ）が形成されている。この反射防止膜は、低屈折率膜および高屈折率膜を交互に積層することで形成され、第一基板５１の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。
【００３１】
（３−１−２．第二基板の構成）
第二基板５２は、厚みが例えば２００μｍに形成されるガラス基材をエッチングにより加工することで形成される。
具体的には、第二基板５２には、図２に示すような平面視において、基板中心点を中心とした円形の可動部５２１と、可動部５２１と同軸であり可動部５２１を保持する連結保持部５２２と、を備えている。
【００３２】
図４は、可動部５２１の可動面５２１Ａを拡大した平面図である。
可動部５２１は、連結保持部５２２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、第二基板５２の厚み寸法と同一寸法である２００μｍに形成されている。また、可動部５２１は、ミラー固定部５１２に平行な可動面５２１Ａを備え、この可動面５２１Ａに可動ミラー５７が固定されている。ここで、この可動ミラー５７と、上記した固定ミラー５６とにより、本発明の一対のミラーが構成される。また、本実施形態では、可動ミラー５７と固定ミラー５６との間のミラー間ギャップＧは、初期状態において、４５０ｎｍに設定されている。
ここで、この可動ミラー５７は、上述した固定ミラー５６と同一の構成のミラーが用いられ、本実施形態では、ＡｇＣ単層ミラーが用いられる。また、ＡｇＣ単層ミラーの膜厚寸法は、例えば０．０３μｍに形成されている。
【００３３】
また、可動面５２１Ａには、エタロン平面視における可動面５２１Ａの中心位置に、第一基板５１側に突出する支持突出部５２４が設けられており、可動ミラー５７は、この支持突出部５２４の外側に形成されている。この支持突出部５２４は、例えば、第二基板５２と同様の素材であるガラスにより形成されている。また、この支持突出部５２４は、円柱状に形成され、断面円の径寸法が例えば３０μｍに形成される。また、支持突出部５２４は、可動面５２１Ａから支持突出部５２４の突出先端までの突出寸法が例えば０．１５μｍに形成され、可動ミラー５７のミラー面よりも第一基板５１側に突出形成されている。このような支持突出部５２４は、断面径寸法が突出寸法よりも十分に大きく形成されているため、外部から力が加わった場合でも折れるなど破損することがない。
【００３４】
そして、この支持突出部５２４は、可動部５２１が第一基板５１側に移動された際に、可動ミラー５７と、第一基板５１に形成される固定ミラー５６との接触による貼り付きを防止する。
より詳細に説明すると、エタロン５の製造では、第一基板５１および第二基板５２を、常温活性化接合などの接合方法により接合させる接合工程を実施する必要がある。この時、第一基板５１および第二基板５２には、接合面５１３，５２３に直交する方向に加重が印加され、その圧力により接合面５１３，５２３同士が接合する。ここで、エタロン５におけるミラー間ギャップＧは、上述したように、例えば４５０ｎｍに形成されるものであり、微小隙間空間となっている。このため、接合時の加重により可動部５２１が移動すると、固定ミラー５６と可動ミラー５７とが接触し、貼り付いてしまうおそれがあり、この場合、ミラー５６，５７が離れたとしても、互いの平行関係が崩れ、所望波長の光のみを分光させて透過させるエタロン５として機能しなくなる。これに対して、支持突出部５２４が設けられる構成では、可動部５２１をミラー間ギャップＧの距離以上、第一基板５１側に移動させるような圧力が加わった場合でも、ミラー５６，５７が接触する前に、支持突出部５２４の突出先端面が固定ミラー５６に当接し、可動部５２１の移動を規制する。これにより、ミラー５６，５７同士が接触することがなく、貼り付きを防止することができる。
また、エタロン５は、静電アクチュエーター５４に所定の電圧を印加することで、可動部５２１を基板厚み方向に沿って移動させてミラー間ギャップＧを調整し、検査対象光から分光させる光を選択することが可能となる。この時、静電アクチュエーター５４に印加する電圧が所定閾値以上となった場合、可動部５２１の移動量がミラー間ギャップＧの初期値（例えば４５０ｎｍ）を超えてしまう。この場合でも、支持突出部５２４が設けられることで、固定ミラー５６および可動ミラー５７の接触による貼り付きを防止することができ、エタロン５の誤操作などによるエタロン５の破損を防止することも可能となる。
【００３５】
なお、本実施形態では、支持突出部５２４の一例として、上記した寸法を例示するが、これに限定されない。すなわち、支持突出部５２４は、エタロン平面視において、ミラー全面積に対する断面積の占める割合が１／１０００００〜１／１００程度に形成されていればよい。ここで、ミラー全面積に対する支持突出部５２４の断面積の割合が１／１０００００より小さくなる場合、可動面５２１Ａ上に支持突出部５２４を形成することが困難となる。つまり、本実施の形態のように、第二基板５２と同素材により形成される支持突出部５２４では、第二基板５２をドライエッチングすることで、可動面５２１Ａおよび支持突出部５２４を形成する。この時、支持突出部５２４の断面積が上述のように小さすぎる場合、より精密なエッチング精度が要求され、支持突出部５２４の製造が困難となる。
また、エタロン５の製造では、上記したように、第一基板５１および第二基板５２に加重を印加することで、これらの第一基板５１および第二基板５２を接合させ、支持突出部５２４により、可動部５２１の移動を規制してミラー５６，５７同士の接触を防止する。この時、支持突出部５２４の断面積がミラー全面積に対して１／１０００００より小さくなると、１つの支持突出部５２４でミラー全面の貼り付きを防止することが困難となる。例えば、ミラー中心部に支持突出部５２４が形成される場合、ミラー中心近傍の一部のみのミラー貼り付きを防止することが可能であるが、その範囲外のミラー貼り付きを防止することができない。
一方、支持突出部５２４の断面積が、ミラー全面積に対して１／１００より大きくなる場合、エタロン５に入射する光が、この支持突出部５２４に阻害され、入射光の光量が減少してしまうという問題があり、入射光における所定波長の光成分の光量を正確に測定することが困難となる。
これに対して、上記のように、エタロン平面視において、ミラー全面積に対する断面積の占める割合が１／１０００００〜１／１００となる支持突出部５２４では、ドライエッチングなどの各種製造方法により容易に形成することが可能であり、ミラー５６，５７の全面において、接触を防止することができ、かつ、エタロン５を透過する光の透過量の減少も抑えられる。
【００３６】
また、可動面５２１Ａには、エタロン平面視において略リング形状であり、可動面５２１Ａから第一基板５１側に突出する外周突出部５２５が形成されている。この外周突出部５２５は、図２〜図４に示すように、可動ミラー５７の外周側で、可動ミラー５７の外周縁に沿って形成される。また、外周突出部５２５は、エタロン平面視におけるリング幅寸法が例えば３０μｍに形成され、可動面５２１Ａからの突出寸法が例えば０．１５μｍに形成され、可動ミラー５７のミラー面よりも第一基板５１側に突出して形成されている。
この外周突出部５２５は、可動ミラー５７の内周側に設けられる支持突出部５２４と同様に、可動部５２１が第一基板５１側に移動した際のミラー５６，５７同士の貼り付きを防止する。
【００３７】
さらに、可動部５２１は、可動面５２１Ａとは反対側の上面において、可動ミラー５７に対応する位置に図示略の反射防止膜（ＡＲ）が形成されている。この反射防止膜は、第一基板５１に形成される反射防止膜と同様の構成を有し、低屈折率膜および高屈折率膜を交互に積層することで形成される。
【００３８】
連結保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイヤフラムであり、例えば厚み寸法が５０μｍに形成されている。この連結保持部５２２の第一基板５１に対向する面には、第一変位用電極５４１と、約１μｍの電磁ギャップを介して対向する、リング状の第二変位用電極５４２が形成されている。ここで、この第二変位用電極５４２および前述した第一変位用電極５４１により、本発明の可変手段である静電アクチュエーター５４が構成される。
また、第二変位用電極５４２の外周縁の一部からは、一対の第二変位用電極引出部５４２Ａが外周方向に向かって形成され、これらの第二変位用電極引出部５４２Ａの先端には第二変位用電極パッド５４２Ｂが形成されている。より具体的には、第二変位用電極引出部５４２Ａは、図２に示すように、エタロン平面視において、エタロン５の左下方向および右上方向に向かって延出し、第二基板５２の平面中心に対して点対称に形成されている。
また、第二変位用電極パッド５４２Ｂも、第一変位用電極パッド５４１Ｂと同様に、電圧制御手段６に接続され、静電アクチュエーター５４の駆動時には、一対の第二変位用電極パッド５４２Ｂのうちのいずれか一方にのみに電圧が印加される。そして、他方の第二変位用電極パッド５４２Ｂは、第二変位用電極５４２の電荷保持量を検出するための検出端子として用いられる。
【００３９】
（３−２．電圧制御手段の構成）
電圧制御手段６は、上記エタロン５とともに、本発明の波長可変干渉フィルターを構成する。この電圧制御手段６は、制御装置４からの入力される制御信号に基づいて、静電アクチュエーター５４の第一変位用電極５４１および第二変位用電極５４２に印加する電圧を制御する。
【００４０】
〔４．制御装置の構成〕
制御装置４は、測色モジュール１の全体動作を制御する。
この制御装置４としては、例えば汎用パーソナルコンピューターや、携帯情報端末、その他、測色専用コンピューターなどを用いることができる。
そして、制御装置４は、図１に示すように、光源制御部４１、測色センサー制御部４２、および測色処理部４３などを備えて構成されている。
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の電圧制御手段６は、制御信号に基づいて、利用者が所望する光の波長のみを透過させるよう、静電アクチュエーター５４への印加電圧を設定する。
【００４１】
〔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、図面に基づいて説明する。
（５−１．第一基板の製造）
図５は、エタロン５の第一基板の製造工程を示す図であり、（Ａ）は、第一基板５１にミラー固定面５１２Ａ形成用のレジストを形成するレジスト形成工程の概略図、（Ｂ）は、ミラー固定面５１２Ａを形成する第一溝形成工程の概略図、（Ｃ）は、電極固定面５１１Ａを形成する第二溝形成工程の概略図、（Ｄ）は、ＡｇＣ層を形成するＡｇＣ形成工程の概略図、（Ｅ）は、ＡｇＣ除去工程を示す概略図である。
【００４２】
第一基板５１を製造するためには、まず、図５（Ａ）に示すように、第一基板５１の製造素材であるガラス基板にレジスト６１を形成し（レジスト形成工程）、図５（Ｂ）に示すように、ミラー固定面５１２Ａを含む第一溝６２を形成する（第一溝形成工程）。
具体的には、レジスト形成工程では、接合面５１３にレジスト６１を形成する。そして、第一溝形成工程では、レジスト６１が形成されない接合面５１３以外の部分を異方性エッチングし、ミラー固定面５１２Ａを含む第一溝６２を形成する。
【００４３】
また、第一溝６２の形成後、この第一溝６２のミラー固定面５１２Ａ、および接触防止ピン５１１Ｂの形成位置にレジスト６１を形成し、さらに異方性エッチングを実施する（第二溝形成工程）。これにより、接触防止ピン５１１Ｂを有する電極形成溝５１１、およびミラー固定部５１２が形成される。
【００４４】
この後、図５（Ｄ）に示すように、第一基板５１のレジスト６１を除去し、第二基板５２に対向する面にＡｇＣ薄膜６３を例えば厚み寸法が３０ｎｍとなるように形成する（ＡｇＣ形成工程）。また、ＡｇＣ形成工程では、形成されたＡｇＣ膜６３上の、固定ミラー５６の形成部分、および第一変位用電極５４１の形成部分にそれぞれレジスト６１を形成する。
そして、レジスト６１が設けられていない部分のＡｇＣ薄膜６３を除去することで、図５（Ｅ）に示すように、固定ミラー５６、および第一変位用電極５４１が形成される（ＡｇＣ除去工程）。
以上により、第一基板５１が形成される。
【００４５】
（５−２．第二基板の製造）
次に、第二基板５２の製造方法について説明する。
図６は、第二基板の製造工程の概略を示す図であり、（Ａ）は、第二基板５２に支持突出部５２４および外周突出部５２５形成用のレジストを形成する第二レジスト形成工程の概略図、（Ｂ）は、支持突出部５２４および外周突出部５２５を形成する突出部形成工程の概略図、（Ｃ）は、ＡｇＣ層を形成する第二ＡｇＣ形成工程の概略図、（Ｄ）は、第二ＡｇＣ除去工程を示す概略図である。
【００４６】
第二基板５２の製造では、まず、図６（Ａ）に示すように、第二基板５２の製造素材であるガラス基板の接合面５２３の形成位置、支持突出部５２４の形成位置、外周突出部５２５の形成位置に、それぞれレジスト６１を形成する（第二レジスト形成工程）。
この後、レジスト６１が設けられていない部分を異方性エッチングすることで、図６（Ｂ）に示すように、可動面５２１Ａ、支持突出部５２４、および外周突出部５２５を形成する。
【００４７】
この後、図６（Ｃ）に示すように、第二基板５２のレジスト６１を除去し、第一基板５１に対向する面にＡｇＣ薄膜６３を例えば厚み寸法が３０ｎｍとなるように形成する（第二ＡｇＣ形成工程）。また、この第二ＡｇＣ形成工程では、形成されたＡｇＣ膜６３上の、可動ミラー５７の形成部分、および第二変位用電極５４２の形成部分にそれぞれレジスト６１を形成する。
そして、レジスト６１が設けられていない部分をエッチングすることで、図６（Ｄ）に示すように、ＡｇＣ薄膜６３を除去する（第二ＡｇＣ除去工程）。これにより、第二基板５２が形成される。
【００４８】
（５−３．エタロンの製造）
次に、上述のように製造された第一基板５１および第二基板５２を用いたエタロン５の製造について説明する。
図７は、エタロン５の製造工程を示す図であり、（Ａ）は、接合工程を示す概略図、（Ｂ）は、接合工程において、加重が加えられた際の可動部５２１近傍を示す概略図、（Ｃ）は、ダイヤフラム形成工程を示す概略図である。
【００４９】
エタロン５の製造では、まず、図７（Ａ）に示すように、第一基板５１および第二基板５２を接合する接合工程を実施する。
この接合工程では、例えば常温活性化接合を用いる。すなわち、接合工程では、各基板５１，５２を真空チャンバーに入れ、真空状態下で、イオンビームの照射やプラズマ処理を実施することで、接合面５１３，５２３を活性化させる。そして、活性化された接合面５１３、５２３同士を重ね合わせて、第一基板５１および第二基板５２の厚み方向に対して加重を印加することで、第一基板５１および第二基板５２を接合する。ここで、第一基板５１および第二基板５２に加重を印加する際、厚み寸法が小さい第二基板５２が加重により撓み、可動部５２１が第一基板５１側に変位する場合がある。上述したように、エタロン５におけるミラー間ギャップＧは、初期値が例えば４５０ｎｍに形成され、その距離が極めて小さいため、支持突出部５２４が形成されていない場合、撓み量が最大となるミラー中心部において、可動ミラー５７と固定ミラー５６とが近接し、接触してしまう場合がある。
これに対して、本実施形態では、第二基板５２には、支持突出部５２４および外周突出部５２５が設けられているため、図７（Ｂ）に示すように、可動ミラー５７が固定ミラー５６に接触する前に支持突出部５２４が固定ミラー５６に接触することで、ミラー中心部のミラー５６，５７同士の接触を防止でき、外周突出部５２５がミラー固定面５１２Ａに接触することで、ミラー外周部でのミラー５６，５７同士の接触を防止できる。
この後、図７（Ｃ）に示すように、第二基板５２に連結保持部５２２を形成するための溝をエッチングにより形成する（ダイヤフラム形成工程）。以上により、エタロン５が製造される。
【００５０】
なお、接合工程の後にダイヤフラム形成工程を実施する製造方法を例示したが、これに限定されず、例えば第二基板５２の製造時に、ダイヤフラム形成工程を実施してもよい。すなわち、支持突出部５２４が形成されない場合で、第二基板５２の製造時にダイヤフラム形成工程を実施すると、接合工程において、可動部５２１が大きく撓んでしまい、ミラー５６，５７同士が僅かな加重により接触してしまうという問題がある。しかしながら、本実施形態のように、支持突出部５２４が形成される構成では、この支持突出部５２４によりミラー５６，５７同士の接触を確実に防止することができる。したがって、第二基板５２の製造時に、ダイヤフラム形成工程を実施してもよい。
【００５１】
〔６．第一実施形態の作用効果〕
上述したように、上記第一実施形態のエタロン５では、第二基板５２は、可動面５２１Ａに、可動ミラー５７の内周側に第一基板５１側に突出する支持突出部５２４を備えている。
このため、エタロン５の製造時の接合工程において、第一基板５１および第二基板５２に加重を印加して接合面５１３，５２３を接合する場合に、第二基板５２の可動ミラー５７の形成部分が加重により第一基板５１側に撓んだとしても、支持突出部５２４が固定ミラー５６に当接し、第二基板５２の撓みを規制する。これにより、可動ミラー５７が固定ミラー５６に接触せず、ミラー５６，５７同士の貼り付きが防止され、エタロン５の製造効率を向上させることができる。
また、静電アクチュエーター５４に電圧を印加して可動部５２１を第一基板５１側に変位させる場合や、例えばエタロン５を測色センサー３に組み付ける場合に外部から加重が加わった場合において、可動部５２１が第一基板５１側に大きく撓んだとしても、ミラー５６，５７同士の接触を防止でき、貼り付きが防止される。したがって、ミラー５６，５７同士の接触による破損やエタロン５の性能低下を防止することができる。
【００５２】
また、エタロン平面視において、ミラー全面積に対する支持突出部５２４の断面積の割合が１／１０００００〜１／１００に形成されている。
上述したように、ミラー全面積に対する支持突出部５２４の割合が１／１０００００より小さくなる場合では、支持突出部５２４の製造が困難となり、支持突出部５２４によりミラー５６，５７の接触を防止できる面積が小さくなる。また、ミラー全面積に対する支持突出部５２４の割合が１／１００より大きくなる場合では、エタロン５の透過光の光量が減少してしまい、これに伴って、測色センサー３により受光される透過光の受光量、および測色モジュール１の測色精度も低下してしまう。これに対して、支持突出部５２４の断面積の割合が、上記のように１／１０００００〜１／１００となるように形成することで、上記のような問題を回避できる。すなわち、製造時において、第二基板５２のエッチングにより容易に支持突出部５２４を製造することができ、１つの支持突出部５２４により、ミラー全面の貼り付きを防止することができる。また、支持突出部５２４によるエタロン５の透過光減少を、測色処理に影響を与えない程度に抑えることができる。
【００５３】
また、第二基板５２は、可動ミラー５７の外周側で、可動ミラー５７の外周縁に沿って形成される外周突出部５２５を備えている。
このように、支持突出部５２４に加えて、外周突出部５２５を設けることでミラー５６，５７同士の接触をより確実に防止することができる。特に、本実施形態のようにミラー中心部に支持突出部５２４が設けられる場合、この支持突出部５２４は、第二基板５２が撓んだ際に、撓み量が最も大きくなるミラー中心部近傍において、ミラー５６，５７同士の接触を防止することができる。一方、例えばエタロン５を測色センサーに設置する場合などにおいて、可動部５２１の外周部の一部に加重が加わった場合、可動ミラー５７の外周縁近傍が最も大きく第一基板５１側に撓むことも考えられる。このような場合でも、本実施形態では、外周突出部５２５がミラー固定面５１２Ａに接触することで、ミラー５６，５７同士の接触を防止することができる。
また、外周突出部５２５は、可動ミラー５７の外周側に形成されるため、エタロン５を透過する光の光量に影響を与えず、測色処理の精度低下がない。
【００５４】
また、エタロン５は、電極固定面５１１Ａから第二基板５２側に突出する複数の接触防止ピン５１１Ｂを備えている。
このため、エタロン５の製造時の接合工程において、上述した支持突出部５２４、外周突出部５２５に加えて、これらの接触防止ピン５１１Ｂにより、第二基板５２の撓みを防止でき、より確実にミラー５６，５７同士の接触による損傷を防止することができる。
【００５５】
〔他の実施の形態〕
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。
【００５６】
例えば、上記実施形態において、第二基板５２の可動面５２１Ａに支持突出部５２４が形成される例を示したが、これに限定されず、例えば第一基板５１のミラー固定面５１２Ａに第二基板５２側に突出する支持突出部を設ける構成としてもよい。さらには、可動面５２１Ａおよびミラー固定面５１２Ａの双方に支持突出部が設けられる構成としてもよい。
【００５７】
また、外周突出部５２５も同様に、第一基板５１のミラー固定面５１２Ａに形成される構成としてもよく、ミラー固定面５１２Ａおよび可動面５２１Ａの双方に設けられる構成としてもよい。
【００５８】
さらに、エタロン平面視において、ミラー全面積に対する支持突出部５２４が占める面積の割合を１／１０００００〜１／１００にする例を示したが、これに限定されない。すなわち、上記実施形態のように、直径寸法が３ｍｍ程度に形成されるミラーでは、支持突出部５２４の面積比が上記のように設定されることが好ましいが、例えばミラー面積がより大きい構成では、支持突出部５２４の面積が１／１００００よりも小さくなる場合でも製造上の問題がない場合もある。また、この場合、１つの支持突出部５２４によりミラー全面積の接触を防止できない場合もあるが、例えばミラー内周側に複数の支持突出部５２４を設ける構成とすることで、ミラー５６，５７の接触を防止することができる。また、上記のようにミラー面積が大きく、エタロン５を透過する光として十分な光量を得ることができる場合では、支持突出部５２４の面積をより大きく形成してもよい。
【００５９】
そして、支持突出部５２４および外周突出部５２５は、第二基板５２の製造素材であるガラス基板をエッチングすることにより形成される例を示したが、これに限定されない。
例えば、第二基板５２の第一基板５１に対向する面に、支持突出部５２４や外周突出部５２５を別途固定して形成する構成としてもよい。この場合、支持突出部５２４や外周突出部５２５を例えば不透明部材により形成することもできる。
【００６０】
また、外周突出部５２５を可動ミラー５７の外周縁に沿うリング状に形成する構成を例示したが、これに限定されず、例えば、可動ミラー５７の外周縁に沿って、円弧状の複数の外周突出部を設ける構成などとしてもよい。また、可動ミラー５７の外周縁に沿って、略均等間隔で円柱状の外周突出部が設けられる構成としてもよい。
【００６１】
さらに、支持突出部５２４が可動ミラー５７の中心に設けられる構成としたが、例えば、中心から所定寸法離れた位置に設けられる構成としてもよい。この場合、ミラー中心点から所定の径寸法の仮想円上に、均等間隔で支持突出部５２４が設けられる構成や、ミラー内周側の所定の第一方向および第一方向に交差する第二方向に沿って均等間隔で複数の支持突出部５２４の設けられる構成などとすることで、ミラー全面において、ミラー５６，５７の貼り付きを防止することが可能となる。
【００６２】
また、上記実施形態において、第一基板５１および第二基板５２を接合する接合工程では、第一基板５１の接合面５１３および第二基板５２の接合面５２３をそれぞれ活性化し、活性化した接合面５１３，５２３同士を重ね合わせて加圧接合させる、いわゆる常温活性化接合を実施したが、これに限定されない。例えば、接合面５１３，５２３の間に接合層を形成し、この接合層を介して第一基板５１および第二基板５２を接合する構成などとしてもよい。この場合、各基板５１，５２を接合層を介して重ね合わせた状態で加重を印加することで、接合が実施する。このような接合方法においても、加重を印加した際に、支持突出部５２４が形成されていることで、第二基板５２の可動ミラー５７が、第一基板５１の固定ミラー５６に接触することがなく、ミラー５６，５７同士の貼り付きによる破損を防止することができる。
【００６３】
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】
【００６４】
１…測色モジュール、３…測色センサー、４…制御装置、５…波長可変干渉フィルターを構成するエタロン、６…波長可変干渉フィルターを構成する電圧制御手段、３１…受光手段である受光素子、４３…測色処理部、５１…第一基板、５２…第二基板、５４…可変手段である静電アクチュエーター、５６…固定ミラー、５７…可動ミラー、５２４…支持突出部、５２５…外周突出部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する第一基板と、
前記第一基板の一面側に対向して接合される透光性の第二基板と、
前記第一基板および第二基板の互いに対向する面にそれぞれ設けられ、互いに対向配置される一対のミラーと、
前記一対のミラーの間の寸法を可変する可変手段と、
前記第一基板および第二基板のうち、少なくともいずれか一方の基板の前記ミラーの内周側に設けられるとともに、他方の基板に向かって突出する支持突出部と、
を具備し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、
前記ミラーを厚み方向から見る平面視において、前記支持突出部が占める面積は、ミラーの全面積に対して、１／１０００００から１／１００に形成される
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第一基板および第二基板のうち、少なくともいずれか一方の基板の前記ミラーの外周側で、ミラー外周縁の少なくとも一部に沿って設けられるとともに、他方の基板に向かって突出する外周突出部を備えた
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手段と、
を備えることを特徴とする測色センサー。
【請求項５】
請求項４に記載の測色センサーと、
前記測色センサーの前記受光手段により受光された光に基づいて、測色処理を実施する測色処理部と、
を具備したことを特徴とする測色モジュール。
【請求項１】
透光性を有する第一基板と、
前記第一基板の一面側に対向して接合される透光性の第二基板と、
前記第一基板および第二基板の互いに対向する面にそれぞれ設けられ、互いに対向配置される一対のミラーと、
前記一対のミラーの間の寸法を可変する可変手段と、
前記第一基板および第二基板のうち、少なくともいずれか一方の基板の前記ミラーの内周側に設けられるとともに、他方の基板に向かって突出する支持突出部と、
を具備し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、
前記ミラーを厚み方向から見る平面視において、前記支持突出部が占める面積は、ミラーの全面積に対して、１／１０００００から１／１００に形成される
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第一基板および第二基板のうち、少なくともいずれか一方の基板の前記ミラーの外周側で、ミラー外周縁の少なくとも一部に沿って設けられるとともに、他方の基板に向かって突出する外周突出部を備えた
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手段と、
を備えることを特徴とする測色センサー。
【請求項５】
請求項４に記載の測色センサーと、
前記測色センサーの前記受光手段により受光された光に基づいて、測色処理を実施する測色処理部と、
を具備したことを特徴とする測色モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−８１０５５（Ｐ２０１１−８１０５５Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３１２１９（Ｐ２００９−２３１２１９）
【出願日】平成２１年１０月５日（２００９．１０．５）
【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２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月５日（２００９．１０．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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