(57)【要約】【課題】小型、低コストな構造で信頼性を確保できる波長可変干渉フィルター、光学モジュール、電子機器、波長可変干渉フィルターの製造方法を提供する。【解決手段】波長可変干渉フィルター５は、固定ミラー５５を有する第一基板５１と、第一基板５１に接合され、可動部５２２および可動部５２２に固定される可動ミラー５６を備えた第二基板５２と、第一基板５１とは反対側で第二基板５２に接合される第三基板５３と、可動部５２２を基板対向方向に変位させる静電アクチュエーター５４とを備え、第一基板５１と第二基板５２とにより挟まれた第一内部空間５８１と、第一内部空間５８１と外部を連通した第一間隙５９１と、第二基板５２と第三基板５３とに挟まれた第二内部空間５８２と、第二内部空間５８２と外部を連通した第二間隙５９２と、を有し、第一間隙５９１および第二間隙５９２が、封止材５１８で封止される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する第一基板と、
前記第一基板に対向し、前記第一基板に接合され透光性を有する第二基板と、
前記第二基板の前記第一基板が設けられる側とは反対側に対向して、前記第二基板に接合され透光性を有する第三基板と、
前記第二基板に設けられ、前記第一基板に対向する可動面を有する可動部と、
前記第二基板に設けられ、前記可動部を前記第二基板の厚み方向に移動可能に保持する保持部と、
前記可動部の前記可動面および前記第一基板の前記第二基板側の面に、所定のミラー間ギャップを介して対向配置される２つのミラーと、
前記第一基板および前記第二基板の互いに対向する面に、それぞれ互いに対向する２つの変位用電極を有し、前記変位用電極に所定の電圧が印加されることで、静電引力により前記可動部を基板厚み方向に変位させる静電アクチュエーターと、を備え、
前記第一基板と前記第二基板、前記第二基板と前記第三基板間は、それぞれ接合層により接合され、前記第一基板と前記第二基板とにより挟まれた第一内部空間および前記第二基板と前記第三基板とに挟まれた第二内部空間を有し、前記第一基板と前記第二基板間に、前記第一内部空間と外部を連通した第一間隙を有し、前記第二基板と前記第二基板間に、前記第二内部空間と外部を連通した第二間隙を有し、前記第一間隙および前記第二間隙には封止材が配置され、前記第一内部空間および前記第二内部空間が密封されている
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、
前記第一内部空間および前記第二内部空間が外部に対して減圧状態である
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項３】
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、
前記第一内部空間と前記第二内部空間とを連通する貫通孔が前記第二基板に設けられている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項４】
請求項１に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第一基板は前記変位用電極の引出電極を備え、基板厚み方向から見た平面視で前記第二基板の前記引出電極と重なる領域に前記第二基板の一部が除去された第一貫通部を備え、前記平面視で前記第三基板の前記引出電極と重なる領域に前記第三基板の一部が除去された第二貫通部を備え、
前記第一基板と前記第二基板間の前記第一間隙の外周部に前記第一貫通部および前記第二貫通部と連通した第一封止溝を備え、前記第二基板と前記第三基板間の前記第二間隙の外周部に前記第一貫通部および前記第二貫通部と連通した第二封止溝を備え、前記第一間隙と前記第二間隙が前記封止材で密封されている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項５】
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、
前記封止材は、合成樹脂である
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項６】
請求項５に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記合成樹脂は、パラキシリレン系ポリマーである
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項７】
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、
前記封止材が、無機薄膜である
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項８】
透光性を有する第一基板と、
前記第一基板に対向し、前記第一基板に接合され透光性を有する第二基板と、
前記第二基板の前記第一基板が設けられる側とは反対側に対向して、前記第二基板に接合され透光性を有する第三基板と、
前記第二基板に設けられ、前記第一基板に対向する可動面を有する可動部と、前記第二基板に設けられ、前記可動部を前記第二基板の厚み方向に移動可能に保持する保持部と、前記可動部の前記可動面および前記第一基板の前記第二基板側の面に、所定のギャップを介して対向配置される２つのミラーと、
前記第一基板および前記第二基板の互いに対向する面に、それぞれ互いに対向する２つの変位用電極を有し、前記変位用電極に所定の電圧が印加されることで、静電引力により前記可動部を基板厚み方向に変位させる静電アクチュエーターと、
光を検出する検出部と、を具備し、
前記第一基板と前記第二基板、前記第二基板と前記第三基板間は、それぞれ接合層により接合され、前記第一基板と前記第二基板とにより挟まれた第一内部空間および前記第二基板と前記第三基板とに挟まれた第二内部空間を有し、前記第一基板と前記第二基板間に、前記第一内部空間と外部を連通した第一間隙を有し、前記第二基板と前記第二基板間に、前記第二内部空間と外部を連通した第二間隙を有し、前記第一間隙および前記第二間隙に、第一内部空間と第二内部空間を密閉する封止材と、を有し、前記一対のミラーにより光干渉領域が構成され、前記検出部は、前記光干渉領域により取り出された光を検出する
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項９】
透光性を有する第一基板と、
前記第一基板に対向し、前記第一基板に接合され透光性を有する第二基板と、
前記第二基板の前記第一基板が設けられる側とは反対側に対向して、前記第二基板に接合され透光性を有する第三基板と、
前記第二基板に設けられ、前記第一基板に対向する可動面を有する可動部と、
前記第二基板に設けられ、前記可動部を前記第二基板の厚み方向に移動可能に保持する保持部と、
前記可動部の前記可動面および前記第一基板の前記第二基板側の面に、所定のギャップを介して対向配置される２つのミラーと、
前記第一基板および前記第二基板の互いに対向する面に、それぞれ互いに対向する２つの変位用電極を有し、前記変位用電極に所定の電圧が印加されることで、静電引力により前記可動部を基板厚み方向に変位させる静電アクチュエーターと、
光を検出する検出部と、
前記静電アクチュエーターを制御する制御部と、を具備し、
前記第一基板と前記第二基板とにより挟まれた第一内部空間と、前記第二基板と前記第三基板とに挟まれた第二内部空間と、前記第一基板と前記第二基板間の前記第一内部空間と外部を連通した第一間隙と、前記第二基板と前記第二基板間の前記第二内部空間と外部を連通した第二間隙と、前記第一間隙および前記第二間隙を密封する封止材と、を有し、前記一対のミラーにより光干渉領域が構成され、前記検出部は、前記光干渉領域により取り出された光を検出する
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
第一基板と、
前記第一基板に対向して配置され、可動部と前記可動部を前記第一基板の厚み方向に変位可能に保持する保持部と有する第二基板と、
前記第二基板の前記第一基板が配置される面とは反対の面に前記第二基板に対向して配置された第三基板と、
前記可動部の前記第一基板に対向する面に配置された第一ミラーと、
前記第一基板に設けられ、前記第一反射膜とギャップを介して対向配置される第二ミラーと、
前記ギャップを変位させるアクチュエーターと、を備え、
前記第一基板と前記第二基板、前記第二基板と前記第三基板は、接合層により接合され、
前記第一基板と前記第二基板との間には、第一凹部が形成され、
前記第二基板と前記第三基板との間には、第二凹部が形成され、
前記第一凹部と外部とを連通する第一間隙、第二凹部と外部とを連通する第二間隙には封止材が配置されている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項１１】
第一凹部を有する第一基板に対向して第二基板を配置し、前一基板と前記第二基板との間に、前記第一凹部によって形成される前記第一内部空間と、前記第一内部空間と外部とを連通する第一間隙とを形成する工程と、
前記第二基板の前記第一基板を配置した面とは反対の面に、第二凹部を有する第三基板を前記第二基板に対向して配置し、前記第二基板と前記第三の基板との間に前記第二凹部によって形成される第二内部空間と、前記第二内部空間と外部とを連通する第二間隙とを形成する工程と、
前記第一基板と前記第二基板、および前記第二基板と前記第三基板を、接合層を介して接合して接合体を得る工程と、
前記第一間隙および前記第二間隙を封止材で封止する工程と
を有することを特徴とする波長可変干渉フィルターの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の波長可変干渉フィルターの製造方法において、
前記第一内部空間と前記第二内部空間を減圧状態とする工程を有すること
を特徴とする波長可変干渉フィルターの製造方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の波長可変干渉フィルターの製造方法において、
前記接合体は、複数の波長可変干渉フィルターがアレイ状に配置されてなり、
前記第二基板に前記第一間隙と連通する第一貫通部を形成する工程と、
前記第三基板に前記第二間隙と連通する第二貫通部を形成する工程と、
前記第一基板に前記第一間隙と前記第一貫通部を連通する第一封止溝を形成する工程と、
前記第三基板に前記第二間隙と前記第二貫通部を連通する第二封止溝を形成する工程と、
前記接合体を個片に切断する工程を有すること
を特徴とする波長可変干渉フィルターの製造方法。
【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光学モジュール、この光学モジュールを備えた電子機器、波長可変干渉フィルターの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の反射ミラー間で光を反射させ、特定波長の光を透過させて、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を取得する分光フィルターが知られている。また、このような分光フィルターとして、ミラー間の距離を調整することで、射出させる光を選択して射出させる波長可変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に記載の波長可変干渉フィルターは、透光性基板に形成された固定ミラーと、固定ミラーに対向配置された可動ミラーとを備えている。この波長可変干渉フィルターは、静電引力により可動ミラーを駆動することで、ミラー間の距離を調整し、射出させる光を選択する。
【０００４】
このような波長可変干渉フィルターは、湿度や異物等の環境要因により駆動特性や光学特性が劣化し、信頼性が低下する懸念がある。そこで、波長可変干渉フィルターの信頼性を向上させるために、波長可変干渉フィルターをパッケージ内に密封する方法が知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献２に記載のパッケージは、ヘッダーと、複数の導電性ピンと、光学的な窓を有したキャップを備え、その内部に波長可変干渉フィルターを内包し、キャップとヘッダーにより密封された内部を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−２５７０３２号公報
【特許文献２】特表２００５−５１０７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載のパッケージでは、波長可変干渉フィルターとは別にパッケージを用意し、それぞれを組み立てる必要がある。よって、波長可変干渉フィルターの信頼性を確保するために、別体のパッケージと、その組み立てに多くのコストと時間が必要となる。また、別体のパッケージは、波長可変干渉フィルターを収め、その周囲を密封するための隔壁を持つため、パッケージを含めた波長可変干渉フィルターのサイズが大きくなるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、小型、低コストな構造で信頼性を確保できる波長可変干渉フィルター、光学モジュール、電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【００１０】
［適用例１］本適用例にかかる波長可変干渉フィルターは、透光性を有する第一基板と、前記第一基板に対向し、前記第一基板に接合され透光性を有する第二基板と、前記第二基板の前記第一基板が設けられる側とは反対側に対向して、前記第二基板に接合され透光性を有する第三基板と、前記第二基板に設けられ、前記第一基板に対向する可動面を有する可動部と、前記第二基板に設けられ、前記可動部を前記第二基板の厚み方向に移動可能に保持する保持部と、前記可動部の前記可動面および前記第一基板の前記第二基板側の面に、所定のミラー間ギャップを介して対向配置される２つのミラーと、前記第一基板および前記第二基板の互いに対向する面に、それぞれ互いに対向する２つの変位用電極を有し、これらの前記変位用電極に所定の電圧が印加されることで、静電引力により前記可動部を基板厚み方向に変位させる静電アクチュエーターとを備え、前記第一基板と前記第二基板、前記第二基板と前記第三基板間は、それぞれ接合層により接合され、前記第一基板と前記第二基板とにより挟まれた第一内部空間および前記第二基板と前記第三基板とに挟まれた第二内部空間を有し、前記第一基板と前記第二基板間に、前記第一内部空間と外部を連通した第一間隙を有し、前記第二基板と前記第二基板間に、前記第二内部空間と外部を連通した第二間隙を有し、前記第一間隙および前記第二間隙は、前記第一内部空間および前記第二内部空間を密封する封止材により密封されていることを特徴とする。
【００１１】
この適用例では、第一基板と第二基板とにより挟まれた第一内部空間および第二基板と第三基板とに挟まれた第二内部空間を、第一基板と第二基板間に、第一内部空間と外部を連通した第一間隙を、封止材により密封することで、各内部空間を密封する。この場合、ミラーが設けられた可動部が密封された内部空間内に配置され、外部の湿度や異物による駆動特性や光学特性の劣化を防ぐことができる。従って、波長可変干渉フィルターの信頼性を確保することができる。また、別体のパッケージを用いることなく、ミラーが設けられた可動部を密封された空間に配置することができるため、小型化と、低コスト化ができる。また、接合層の周囲を封止材で密封するため、接合方法によらず、封止材により封止品質を確保できる。また、基板の接合を大気圧雰囲気下と減圧環境下のどちらでも行うことができるため、プラズマ重合膜や金属膜などを用いた様々な接合方法を採用でき、各基板間の接合品質を確保できる。
【００１２】
［適用例２］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターでは、前記第一間隙と前記第二間隙が、前記第一内部空間と前記第二内部空間が外部に対して減圧状態で、前記封止材で密封されていることが好ましい。
【００１３】
この適用例では、前記第一間隙と前記第二間隙が、第一内部空間と第二内部空間が減圧状態で、封止材により密封される。この場合、ミラーが設けられた可動部が減圧状態の内部空間内に配置され、駆動時に可動ミラーに空気抵抗が働くことを防ぐことができ、可動ミラーの応答性を向上させ、可動ミラーの応答性を十分に確保することができる。
【００１４】
［適用例３］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターでは、前記第一内部空間と前記第二内部空間が連通する貫通孔を備え、前記第一間隙と前記第二間隙が前記封止材で密封されていることが好ましい。
【００１５】
この適用例では、第二基板に第一内部空間と第二内部空間とを連通する貫通孔を有し、各内部空間が減圧状態で、各基板間の間隙を封止材で密封される。この場合、第一内部空間と第二内部空間が第一貫通孔で連通しているため、第一内部空間と第二内部空間内を減圧状態で、且つ、均一な圧力にできる。このため、第一内部空間と第二内部空間の圧力差による可動ミラーの変位を抑制することができる。従って、可動ミラーの応答性を向上し、且つ、精度よく可動ミラーを駆動することができる。
【００１６】
［適用例４］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターでは、前記第一基板は前記変位用電極の引出電極を備え、前記第二基板の厚み方向から見た平面視で前記第二基板の前記引出電極と重なる領域に第一貫通部を備え、前記平面視で前記第三基板の前記引出電極と重なる領域に第二貫通部を備え、前記第一基板と前記第二基板間の前記第一間隙の外周部に前記第一貫通部および前記第二貫通部と連通した第一封止溝を備え、前記第二基板と前記第三基板間の前記第二間隙の外周部に前記第一貫通部および前記第二貫通部と連通した第二封止溝を備え、前記第一間隙と前記第二間隙が前記封止材で密封されていることが望ましい。
【００１７】
この適用例では、第一基板に変位用電極の引出電極の引出電極が形成され、第二基板の引出電極と基板厚み方向に見た平面視で重なる領域に第一貫通部が形成され、第三基板の引出電極と基板厚み方向に見た平面視で重なる領域に第二貫通部が形成されている。また、各間隙の外周に第一貫通部および第二貫通部と連通した第一封止溝、第二封止溝を備え、第一内部空間と、第二内部空間は、第一間隙、第一封止溝、第一貫通部、第二間隙、第二封止溝、第一貫通部を介して外部と連通している。そして、封止材は第一貫通部と第二貫通部および第一封止溝、第二封止溝を介して、各基板間の第一間隙と第二間隙を密封することで各内部空間を減圧状態に密封できる。このため、第一貫通部、第二貫通部、第一封止溝、第二封止溝を介して封止材を間隙に効率的に浸透させることができ、封止品質を確保することができる。また、素子がアレイ状に複数並んだ状態であっても、各貫通部と各封止溝を介して、各素子の各間隙を効率的に一括で密封することができる。従って、製造効率を向上させることができる。
【００１８】
［適用例５］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターでは、前記封止材は、合成樹脂であることが好ましい。
【００１９】
この適用例では、封止材に、石油等を原料として製造された接着剤等の合成樹脂を用い、各基板の接合工程の後に、各基板間の第一間隙および第二間隙を密封する。このとき、封止材に合成樹脂を用いることで、様々な雰囲気下で封止工程を行うことができる。このため、ミラーや可動部の劣化を防ぐための乾燥空気や窒素等のガスを封入することができる。また、封止工程を常温で行うことができるため、残留応力を低減することができ、可動ミラーの駆動精度を確保することができる。従って、波長可変干渉フィルターの信頼性を確保することができる。
【００２０】
［適用例６］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターでは、前記封止材は、パラキシリレン系ポリマーであることが好ましい。
【００２１】
この適用例では、封止材に、パラキシリレン系ポリマー（パリレン）を用い、各基板の接合工程の後に、減圧状態で各基板間の各間隙にパリレンを成膜することで各内部空間を減圧状態で密封する。このため、接合方法によらず、各内部空間を減圧状態で密封することができる。従って、ミラーが設けられた可動部が減圧状態の内部空間内に配置され、駆動時に可動ミラーに空気抵抗が働くことを防ぐことができ、可動ミラーの応答性を向上させ、可動ミラーの応答性を十分に確保することができる。また、封止材にパリレンを用いるため、微細な間隙の内部へ封止材を形成することができ、封止距離を確保することができる。よって、高い封止品質を確保できる。さらに、複数の素子を一括して密封することができるため、生産性を向上させることができる。また、パリレンを用いた封止材は室温で形成できるため、熱によって波長可変干渉フィルターに加わる応力やミラーの劣化を抑制することができる。
【００２２】
［適用例７］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターでは、前記封止材が、無機薄膜であることが好ましい。
【００２３】
この適用例では、基板間の間隙に封止性が高い無機薄膜の封止材を形成することで、各内部空間を密封する。このため、高い封止品質を確保することができる。
【００２４】
［適用例８］本適用例にかかる光学モジュールは、透光性を有する第一基板と、前記第一基板に対向し、前記第一基板に接合され透光性を有する第二基板と、前記第二基板の前記第一基板が設けられる側とは反対側に対向して、前記第二基板に接合され透光性を有する第三基板と、前記第二基板に設けられ、前記第一基板に対向する可動面を有する可動部と、前記第二基板に設けられ、前記可動部を前記第二基板の厚み方向に移動可能に保持する保持部と、前記可動部の前記可動面および前記第一基板の前記第二基板側の面に、所定のミラー間ギャップを介して対向配置される２つのミラーと、前記第一基板および前記第二基板の互いに対向する面に、それぞれ互いに対向する２つの変位用電極を有し、これらの前記変位用電極に所定の電圧が印加されることで、静電引力により前記可動部を基板厚み方向に変位させる静電アクチュエーターと、光を検出する検出部と、を具備し、前記第一基板と前記第二基板、前記第二基板と前記第三基板間は、それぞれ接合層により接合され、前記第一基板と前記第二基板とにより挟まれた第一内部空間および前記第二基板と前記第三基板とに挟まれた第二内部空間を有し、前記第一基板と前記第二基板間に、前記第一内部空間と外部を連通した第一間隙を有し、前記第二基板と前記第二基板間に、前記第二内部空間と外部を連通した第二間隙を有し、前記第一間隙および前記第二間隙に、第一内部空間と第二内部空間を密閉する封止材を有し、前記一対のミラーにより光干渉領域が構成され、前記検出部は、前記光干渉領域により取り出された光を検出することを特徴とする。
【００２５】
この適用例では、ミラーが設けられた可動部が密封された内部空間内に配置され、外部の湿度や異物による駆動特性や光学特性の劣化を防ぐことができる。従って、波長可変干渉フィルターの信頼性を確保することができる。従って、光モジュールにおいても安定して被測定対象の光の検出を行うことができる。
【００２６】
［適用例９］本適用例にかかる電子機器は、透光性を有する第一基板と、前記第一基板に対向し、前記第一基板に接合され透光性を有する第二基板と、前記第二基板の前記第一基板が設けられる側とは反対側に対向して、前記第二基板に接合され透光性を有する第三基板と、前記第二基板に設けられ、前記第一基板に対向する可動面を有する可動部と、前記第二基板に設けられ、前記可動部を前記第二基板の厚み方向に移動可能に保持する保持部と、前記可動部の前記可動面および前記第一基板の前記第二基板側の面に、所定のミラー間ギャップを介して対向配置される２つのミラーと、前記第一基板および前記第二基板の互いに対向する面に、それぞれ互いに対向する２つの変位用電極を有し、これらの前記変位用電極に所定の電圧が印加されることで、静電引力により前記可動部を基板厚み方向に変位させる静電アクチュエーターと、前記第一基板と前記第二基板とにより挟まれた第一内部空間と、前記第二基板と前記第三基板とに挟まれた第二内部空間と、前記第一基板と前記第二基板間の前記第一内部空間と外部を連通した第一間隙と、前記第二基板と前記第二基板間の前記第二内部空間と外部を連通した第二間隙と、前記第一間隙および前記第二間隙を密封する封止材と、光を検出する検出部と、前記静電アクチュエーターを制御する制御部と、を具備したことを特徴とする。
【００２７】
この適用例では、ミラーが設けられた可動部が密封された内部空間内に配置され、外部の湿度や異物による駆動特性や光学特性の劣化を防ぐことができる。従って、波長可変干渉フィルターの信頼性を確保することができる。従って、電子機器においても、制御部により静電アクチュエーターを制御することで可動ミラーを安定的に動かすことができ、検査対象光の成分強度を安定的に分析することができる。
【００２８】
［適用例１０］本適用例にかかる波長可変干渉フィルターは、第一基板と、前記第一基板に対向して配置され、可動部と前記可動部を前記第一基板の厚み方向に変位可能に保持する保持部と有する第二基板と、前記第二基板の前記第一基板が配置される面とは反対の面に前記第二基板に対向して配置された第三基板と、前記可動部の前記第一基板に対向する面に配置された第一ミラーと、前記第一基板に設けられ、前記第一反射膜とギャップを介して対向配置される第二ミラーと、前記ギャップを変位させるアクチュエーターと、を備え、前記第一基板と前記第二基板、前記第二基板と前記第三基板は、接合層により接合され、前記第一基板と前記第二基板との間には、第一凹部が形成され、前記第二基板と前記第三基板との間には、第二凹部が形成され、前記第一凹部と外部とを連通する第一間隙、第二凹部と外部とを連通する第二間隙には封止材が配置されていることを特徴とする。
【００２９】
この適用例では、第一基板と第二基板とにより挟まれた第一内部空間および第二基板と第三基板とに挟まれた第二内部空間を、第一基板と第二基板間に、第一内部空間と外部を連通した第一間隙に、封止材を配置することで、各内部空間を密封する。この場合、ミラーが設けられた可動部が密封された内部空間内に配置され、外部の湿度や異物による駆動特性や光学特性の劣化を防ぐことができる。従って、波長可変干渉フィルターの信頼性を確保することができる。また、別体のパッケージを用いることなく、ミラーが設けられた可動部を密封された空間に配置することができるため、小型化と、低コスト化ができる。
【００３０】
［適用例１１］本適用例にかかる波長可変干渉フィルターの製造方法は、第一凹部を有する第一基板に対向して第二基板を配置し、前一基板と前記第二基板との間に、前記第一凹部によって形成される前記第一内部空間と、前記第一内部空間と外部とを連通する第一間隙とを形成する工程と、前記第二基板の前記第一基板を配置した面とは反対の面に、第二凹部を有する第三基板を前記第二基板に対向して配置し、前記第二基板と前記第三の基板との間に前記第二凹部によって形成される第二内部空間と、前記第二内部空間と外部とを連通する第二間隙とを形成する工程と、前記第一基板と前記第二基板、および前記第二基板と前記第三基板を、接合層を介して接合して接合体を得る工程と、前記第一間隙および前記第二間隙を封止材で封止する工程とを有していることを特徴とする。
【００３１】
この適用例では、第一凹部を有する第一基板に対向して第二基板を配置することで、第一基板と第二基板の間に、第一凹部によって第一内部空間と、第一内部空間と外部を連通する第一間隙が形成され、第二基板の第一基板を配置した面とは反対の面に、第二凹部を有する第三基板を第二基板に対向して配置することで、第二基板と第三基板との間に第二凹部によって第二内部空間と、第二内部空間と外部を連通する第二間隙が形成され、第一基板と第二基板、および第二基板と第三基板を、接合層を介して接合することで接合体を得る。そして、第一間隙と第二間隙を封止材で封止することで各内部空間が密封された波長可変干渉フィルターを製造することができる。各基板を接合する工程と、各内部空間を密封する工程が異なるため、各基板の接合方法によらず、各内部空間を密封することができる。すなわち、接合方法が限定されないため、プラズマ重合膜や金属膜などを用いた様々な接合方法を採用でき、各基板間の接合品質を確保できる。
【００３２】
［適用例１２］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターの製造方法では、前記第一内部空間と前記第二内部空間を減圧状態とする工程を有していることが好ましい。
【００３３】
この適用例では、第一内部空間と第二内部空間が減圧状態で、封止材により密封される。この場合、ミラーが設けられた可動部が減圧状態の内部空間内に配置され、駆動時に可動ミラーに空気抵抗が働くことを防ぐことができ、可動ミラーの応答性を向上させ、可動ミラーの応答性を十分に確保することができる。
【００３４】
［適用例１３］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターの製造方法では、前記接合体は、複数の波長可変干渉フィルターがアレイ状に配置されてなり、前記第二基板に前記第一間隙と連通する第一貫通部を形成する工程と、前記第三基板に前記第二間隙と連通する第二貫通部を形成する工程と、前記第一基板に前記第一間隙と前記第一貫通部を連通する第一封止溝を形成する工程と、前記第三基板に前記第二間隙と前記第二貫通部を連通する第二封止溝を形成する工程と、前記接合体を個片に切断する工程を有していることが好ましい。
【００３５】
この適用例では、波長可変干渉フィルターがアレイ状に配置された状態で、第二基板に第一間隙と連通する第一貫通部を形成し、第三基板に第二間隙と連通する第二貫通部を形成し、第一基板に第一間隙と第一貫通部を連通する第一封止溝を形成し、第三基板に第二間隙と第二貫通部を連通する第二封止溝を形成し、第一基板と第二基板、第二基板と第三基板を接合層を介して接合する。そして、第一貫通部と第二貫通部、第一封止溝、第二封止溝を介して、第一間隙及び第二間隙に封止材を形成し、接合体を個片へ切断することで各内部空間が密封された波長可変干渉フィルターを製造することができる。アレイ状態で一括して製造できるため製造効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第一実施形態の分光測定装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図。
【図３】図２の波長可変干渉フィルターのＡ−Ａ’線での断面図。
【図４】図２の波長可変干渉フィルターのＢ−Ｂ’線での断面図。
【図５】第一実施形態の第一基板を第二基板側から見た平面図。
【図６】第一実施形態の第二基板を第一基板側から見た平面図。
【図７】第一実施形態の第三基板を第二基板側から見た平面図。
【図８】第一実施形態の接合工程後の製造工程を示す図。
【図９】第二実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図。
【図１０】図９の波長可変干渉フィルターのＡ−Ａ’線での断面図。
【図１１】図９の波長可変干渉フィルターのＢ−Ｂ’線での断面図。
【図１２】第二実施形態の第二基板を第一基板側から見た平面図。
【図１３】本発明の波長可変干渉フィルターを備えたガス検出装置（電子機器）を示す概略図。
【図１４】図１３のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図１５】本発明の波長可変干渉フィルターを備えた食物分析装置（電子機器）の概略構成を示す図。
【図１６】本発明の波長可変干渉フィルターを備えた分光カメラ（電子機器）の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００３８】
［第一実施形態］
以下、本発明に係る第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
［分光測定装置の構成］
図１は、第一実施形態の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、例えば測定対象Ｘで反射し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、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。
そして、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から出力された信号を処理する制御部２０と、を備えている。
【００３９】
［光学モジュールの構成］
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とを備える。
この光学モジュール１０は、測定対象Ｘで反射された測定対象光を、入射光学系（図示略）を通して、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を透過した光を検出部１１で受光する。そして、検出部１１から出力された検出信号は、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。
【００４０】
［波長可変干渉フィルターの構成］
次に、光学モジュールに組み込まれる波長可変干渉フィルターについて説明する。
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る。図３は、図２の波長可変干渉フィルターのＡ−Ａ’線での断面図である。図４は、図２の波長可変干渉フィルターのＢ−Ｂ’線での断面図である。
【００４１】
波長可変干渉フィルター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。この波長可変干渉フィルター５は、図３、図４に示すように、第一基板５１、第二基板５２、および第三基板５３を備えている。これらの３枚の基板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５１，５２，５３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３枚の基板５１，５２，５３を形成することで、後述する固定ミラー５５、可動ミラー５６や各電極の密着性、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３枚の基板５１，５２，５３は、基板厚み方向から見た平面視において接合領域５７Ａ、５７Ｂ、５７Ｃ、５７Ｄの接合面５１３，５２４，５２５，５３２が接合層５７１，５７２により接合されることで、一体に構成されている。
【００４２】
そして、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５５および可動ミラー５６が設けられる。ここで、固定ミラー５５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５６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５５および可動ミラー５６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５５および可動ミラー５６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。
【００４３】
［第一基板の構成］
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、厚みが例えば１ｍｍ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２および図３、図４に示すように、第一基板５１には、エッチングによりミラー固定部５１１および電極形成溝５１２が形成される。
ミラー固定部５１１は、第一基板５１の基板厚み方向から第一基板５１を見た平面視において、平面中心点を中心とした円形に形成されている。電極形成溝５１２は、前記平面視において、電極形成溝５１２と同心円で電極形成溝５１２よりも径寸法が大きい円形に形成されている。
【００４４】
ミラー固定部５１１は、第一基板５１の表面からエッチングされ、深さが、例えば５００ｎｍに形成されている。ミラー固定部５１１の深さ寸法は、ミラー固定部５１１の表面（ミラー固定面５１１Ａ）に固定される固定ミラー５５、および第二基板５２に形成される可動ミラー５６の間のミラー間ギャップＧの寸法、固定ミラー５５や可動ミラー５６の厚み寸法により適宜設定される。また、ミラー固定部５１１は、波長可変干渉フィルター５を透過させる波長域をも考慮して、深さが設計されることが好ましい。
【００４５】
そして、ミラー固定面５１１Ａには、円形状に形成される固定ミラー５５が固定されている。この固定ミラー５５は、高反射率が得られるＡｇ合金やＡｌ合金等の金属合金膜であり、スパッタリングなどの手法によりミラー固定部５１１に形成される。
なお、本実施形態では、固定ミラー５５としてはＡｇ合金やＡｌ合金等の金属合金膜を用いるが、これに限定されず、例えば、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2系膜誘電体多層膜や、ＡｇＣ単層の固定ミラーを用いる構成としてもよい。
【００４６】
電極形成溝５１２は、第一基板５１の表面からエッチングされ、深さが、例えば１μｍに形成されている。電極形成溝５１２には、ミラー固定部５１１の外周縁から電極形成溝５１２の内周壁面まで間に、リング状の電極固定底面５１２Ｃが形成され、この電極固定底面５１２Ｃに第一変位用電極５４１が形成される。また、第一基板５１には、溝深さがそれぞれ電極固定底面５１２Ｃと同一深さ寸法である第一電極配線溝５１２Ａおよび第二電極配線溝５１２Ｂが形成されている。第一電極配線溝５１２Ａおよび第二電極配線溝５１２Ｂは、電極形成溝５１２の外周縁から第一基板５１の平面中心点から第一電極引出部５８５Ａおよび第二電極引出部５８５Ｂに対して延出して形成される。
【００４７】
第一電極配線溝５１２Ａおよび第一電極引出部５８５Ａには、第一変位用電極５４１の外周縁の一部から延出する第一変位用電極配線５４２Ａおよび第一変位用引出電極５４６Ａが形成される。第一変位用電極５４１および第一変位用電極配線５４２Ａおよび第一変位用引出電極５４６Ａは、Ａｕ／Ｃｒ膜（クロム膜を下地とし、その上に金膜を形成した膜）を用いて形成され、スパッタリングなどの手法により、例えば１００ｎｍの厚さに形成される。
なお、本実施形態では、第一変位用電極５４１および第一変位用電極引出部５４２してはＡｕ／Ｃｒ膜を用いるが、これに限定されず、他の金属やＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）を用いてもよい。
【００４８】
第二電極配線溝５１２Ｂには、第二変位用電極５４４の外周縁の一部から延出する第二変位用電極上部配線５４５と対向する位置にポリイミド等の樹脂をコアとして、コアのまわりを金等でメッキしたバンプ電極５１６が形成され、バンプ電極５１６から第二電極引出部５８５Ｂへ延出する第二変位用電極下部配線５４２Ｂが形成される。そして、第二電極引出部５８５Ｂには、第二変位用引出電極５４６Ｂが形成される。
第二変位用電極５４４および第二変位用電極上部配線５４５および第二変位用電極下部配線５４２Ｂおよび第二変位用引出電極５４６Ｂは、Ａｕ／Ｃｒ膜（クロム膜を下地とし、その上に金膜を形成した膜）を用いて形成され、スパッタリングなどの手法により、例えば１００ｎｍの厚さに形成される。
なお、本実施形態では、第二変位用電極５４４および第二変位用電極上部配線５４５および第二変位用電極下部配線５４２Ｂおよび第二変位用引出電極５４６ＢとしてＡｕ／Ｃｒ膜を用いるが、これに限定されず、他の金属やＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）を用いてもよい。また、本実施形態ではバンプ電極５１６としてポリイミド等の樹脂をコアとして金等をメッキしたバンプ電極を用いるが、これに限定されず、メッキ等で凸形状に形成された他の金属を用いてもよい。
【００４９】
さらに、第一基板５１には、第一電極引出部５８５Ａと第二電極引出部５８５Ｂを繋ぐ第一封止溝（本発明の第一封止溝）５１７が形成されている。
【００５０】
［第二基板の構成］
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、厚みが例えば６００μｍ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２および図３、図４に示すように、第二基板５２には、エッチングにより変位部５２１が形成される。この変位部５２１は、第二基板５２の基板厚み方向から第二基板５２を見た平面視において、平面中心点を中心とした円形の可動部５２２と、可動部５２２と同軸であり可動部５２２を保持する保持部５２３とを備えている。
【００５１】
第二基板５２は、第一電極引出部５８５Ａと第二電極引出部５８５Ｂと平面視で重なる領域に第二基板５２の一部が除去された第一貫通部５８３がエッチングやレーザー等により形成される。
【００５２】
可動部５２２は、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、第二基板５２の厚み寸法と同一寸法である６００μｍに形成されている。また、可動部５２２は、ミラー固定部５１１の径寸法と略同一径寸法の円柱状に形成されている。また、可動部５２２は、ミラー固定部５１１に平行な可動面５２２Ａを備え、この可動面５２２Ａに可動ミラー５６が固定されている。ここで、この可動ミラー５６と、上記した固定ミラー５５とにより、本発明の一対のミラーが構成される。
【００５３】
可動ミラー５６は、固定ミラー５５と同様に円形状に形成されている。また、可動ミラー５６は、固定ミラー５５と同一の薄膜が用いられ、本実施形態では、Ａｇ合金やＡｌ合金等の金属合金膜が用いられる。
【００５４】
保持部５２３は、可動部５２２の周囲を囲うダイヤフラムであり、例えば厚み寸法が３０μｍに形成されている。そして、保持部５２３の第一基板５１に対向する面には、第一変位用電極５４１と静電ギャップを介して対向するリング状の第二変位用電極５４４が形成されている。ここで、静電ギャップは、第一基板５１の電極形成溝５１２の深さ寸法、各変位用電極５４１，５４４の厚み、および接合層５７１の厚みにより決定される。また、第二変位用電極５４４および前述した第一変位用電極５４１は、本発明の一対の変位用電極であり、本発明の静電アクチュエーター５４を構成する。
【００５５】
また、第二変位用電極５４４の外周縁の一部からは、第二変位用電極上部配線５４５が、平面正方形状の第二基板５２の２つの頂点に向かって、より具体的には、図２に示す平面視において左上の頂点と右下の頂点とに向かって延出して形成されている。
なお、本実施形態では、第二変位用電極５４４および第二変位用電極上部配線５４５は、第一変位用電極５４１および第一変位用電極引出部５４２と同様に、Ａｕ／Ｃｒ膜を用いて形成されるが、これに限定されず、他の金属やＩＴＯを用いてもよい。
【００５６】
このような第二基板５２と第一基板５１との接合時には、第一基板５１に形成されたバンプ電極５１６に第二変位用電極上部配線５４５が当接し、この当接状態が維持される。つまり、第二変位用電極上部配線５４５は、バンプ電極５１６および第二変位用電極下部配線５４２Ｂを介して、第二変位用引出電極５４６Ｂに接続される。これにより、第二変位用電極上部配線５４５から第二変位用引出電極５４６Ｂへの導通が確保される。第二変位用引出電極５４６Ｂおよび前述の第一変位用引出電極５４６Ａは、例えば光学モジュール１０の電圧制御部１５に接続され、電圧制御部１５により第一変位用電極５４１および第二変位用電極５４４間に所定の電圧が印加される。これにより、静電引力により、これらの第一変位用電極５４１および第二変位用電極５４４が引っ張られ、保持部５２３が撓んで、可動部５２２が第一基板５１側に変位する。この第一変位用電極５４１および第二変位用電極５４４間に印加する電圧を制御することで、可動部５２２の可動ミラー５６と、第一基板５１の固定ミラー５５との間のミラー間ギャップＧが調整され、ミラー間ギャップＧに応じた波長の光が分光可能となる。
【００５７】
［第三基板の構成］
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、上記第一基板５１および第二基板５２と同様に、厚みが例えば１ｍｍ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、第三基板５３には、第二基板５２の変位部５２１に対向して、この変位部５２１と同一径寸法のギャップ形成溝５３１が形成されている。
【００５８】
また、第三基板５３には、第一電極引出部５８５Ａと第二電極引出部５８５Ｂと平面視で重なる領域、つまり波長可変干渉フィルター５の平面正方形状の４つの頂点にそれぞれ第三基板５３の一部が除去されて第二貫通部５８４がダイヤモンドドリルやサンドブラスト等により形成されている。また、第三基板５３には、第二貫通部５８４を繋ぐ本発明の第二封止溝５３４が形成されている。
【００５９】
また、第三基板５３の両面には、特定範囲外の波長の光を反射または吸収する光学膜５３３が、固定ミラー５５および可動ミラー５６と同心円状に形成されている。光学モジュール１０に入射した検査対象光は、この光学膜５３３を通って第二基板５２の可動部５２２に入射する。
【００６０】
上述したような第一基板５１、第二基板５２、および第三基板５３は、図３に示すように、変位部５２１の外周側に形成される接合領域５７Ａ、５７Ｂ、５７Ｃ、５７Ｄの接合面５１３，５２４，５２５，５３２を接合することで、一体構成として形成される。このとき、接合面５１３、５２４の間、および接合面５２５、５３２の間に未接合の第一間隙５９１、第二間隙５９２が形成される。第一間隙５９１と、第二間隙５９２は、第一基板５１と第二基板５２との間の第一内部空間５８１、第二基板５２と第三基板５３との間の第二内部空間５８２が減圧状態で、封止材５１８により封止される。封止材５１８としては、パラキシリレン系ポリマー（パリレン）のパリレンＣ、パリレンＮ、パリレンＤ、パリレンＨＴ、ＡＬＤ法やＣＶＤ法等で成膜される無機薄膜のＳｉＯ2、ＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3，エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ナイロン、エチレンビニルアルコール等の樹脂が用いられる。
【００６１】
［検出部の構成］
次に、図１に戻り、光学モジュール１０の検出部１１について説明する。
検出部１１は、波長可変干渉フィルター５の光干渉領域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。
【００６２】
［Ｉ−Ｖ変換器、アンプ、Ａ／Ｄ変換器、及び電圧制御部の構成］
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５４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５４の第一変位用電極５４１及び第二変位用電極５４４間で静電引力が発生し、可動部５２２が第一基板５１側に変位して、ミラー間ギャップＧが所定値に設定される。
【００６３】
［制御部の構成］
次に、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、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３０を備え、記憶部３０には、静電アクチュエーター５４を制御するためのＶ−λ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５４に印加する電圧に対する、波長可変干渉フィルター５を透過する光のピーク波長が記録されている。
【００６４】
光量取得部２２は、検出部１１により検出された光量を取得し記憶部３０に記憶する。
分光測定部２３は、光量取得部２２により取得され記憶部３０に記憶された各波長に対する光量に基づいて、測定対象光の分光スペクトルを測定する。
【００６５】
［波長可変干渉フィルターの製造方法］
次に、上述したような波長可変干渉フィルターに製造方法について説明する。
先ず、上述した各基板５１，５２，５３を形成する。なお、第一基板５１および第三基板５３は、第一内部空間５８１および第二内部空間５８２を減圧状態とした際に、撓まない程度の剛性が確保できる厚さに形成する。
【００６６】
次に、各基板５１，５２，５３を接合する。ここで、接合面５１３，５２４，５２５，５３２を接合する接合層５７１，５７２には、例えばプラズマ重合膜が用いられる。具体的には、各基板５１，５２，５３は、各基板５１，５２，５３の接合面５１３，５２４，５２５，５３２に、平面視において接合領域５７Ａ、５７Ｂ、５７Ｃ、５７Ｄの領域にプラズマ重合法などによりプラズマ重合膜を形成し、プラズマ重合膜に紫外線の照射、またはプラズマ処理をした後に、各基板５１，５２，５３を重ね合わせることで接合される。プラズマ重合膜は、ポリオルガノシロキサンを主材料として用いるのが好ましく、その平均厚みは、約１０ｎｍから約１００ｎｍである。
【００６７】
このようには、シロキサンによるプラズマ重合膜を用いた活性化接合を実施することで、温度によらず、紫外線照射またはプラズマ処理により、容易にプラズマ重合膜を接合させることができる。また、シロキサンによるプラズマ重合膜を用いれば、各基板５１，５２，５３として、いかなる素材の基板を用いた場合でも、良好な密着性を示し、強い接合強度を得ることができる。
なお、各基板５１，５２，５３の接合では、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することもできる。
【００６８】
［封止工程］
図８は、各基板５１，５２，５３を接合した後の封止およ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に個片化する製造方法について説明する。
図８（Ａ）は各基板５１，５２，５３を接合した状態を示している。各基板５１，５２，５３を接合した後は、第一および第二間隙５９１，５９２から第一内部空間５８１および第二内部空間５８２内の空気を真空ポンプ等の吸引装置で吸引し、第一内部空間５８１および第二内部空間５８２を大気圧より減圧状態とする。そして、第一内部空間５８１および第二内部空間５８２が減圧された状態で、第一および第二間隙５９１，５９２を封止材５１８により密封する（図８（Ｂ））。このとき、封止材５１８には、例えばパラキシリレン系ポリマー（パリレン）が用いられる。パリレンは、波長可変干渉フィルター５を真空チャンバに入れ、パリレンのモノマーガスを導入することで波長可変干渉フィルター５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成膜されるため、第一貫通部５８３、第一封止溝５１７、第二貫通部５８４、第二封止溝５３４を介して第一および第二間隙５９１，５９２の内部にもパリレンが成膜され、封止材５１８を形成する。これにより、第一および第二間隙５９１，５９２が封止される。このとき、パリレンの成膜は減圧状態で行われるため、波長可変干渉フィルター５の内部の第一内部空間５８１、第二内部空間５８２は減圧状態で封止される。パリレンは、塩素を置換基として有するパリレンＣを用いるのが好ましく、その平均膜厚は、約１０ｎｍから約１００μｍである。
なお、本実施形態では、第一内部空間５８１、第二内部空間５８２が減圧状態で密封されるが、これに限定されず、接着剤等を用いて大気圧状態で密封してもよい。
【００６９】
封止材５１８により封止を行った後は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のプラズマ処理により、基板の厚み方向に異方性のエッチングを行い、波長可変干渉フィルター５の周囲の基板厚み方向と垂直な面上に成膜された封止材５１８および、第一変位用引出電極５４６Ａ、第二変位用引出電極５４６Ｂ、光学膜５３３に成膜された封止材５１８を除去する（図８（Ｃ））。例えば、封止材５１８にパリレンを用いた場合は、Ｏ2ガスを用いたプラズマ処理により除去することができる。
【００７０】
第一変位用引出電極５４６Ａ、第二変位用引出電極５４６Ｂ、光学膜５３３上の封止材５１８を除去した後、図８（Ｄ）の破線にて示されるような切断ラインＬ１，Ｌ２に沿って切断することにより個片化され、チップが形成される（図８（Ｅ））。このとき、個片化には、ダイシングやレーザー、スクライブ等を用いることができる。
【００７１】
［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波長可変干渉フィルター５では、接合面５１３、５２４の間、および接合面５２５、５３２の間に未接合の第一間隙５９１、第二間隙５９２が形成されている。また、各間隙は、波長可変干渉フィルター５の第一基板５１と第二基板５２との間の第一内部空間５８１、第二基板５２と第三基板５３との間の第二内部空間５８２と外部とに連通している。よって、第一間隙５９１、第二間隙５９２を封止材５１８により封止することで、第一内部空間５８１、第二内部空間５８２を密閉することができる。これにより、固定ミラー５５、可動ミラー５６および可動部５２２が、密封された第一内部空間５８１と第二内部空間５８２に配置されるため、外部の湿度や異物による駆動特性や光学特性の劣化を防ぐことができる。従って、波長可変干渉フィルター５の信頼性を確保することができる。また、別体のパッケージを用いないため、小型化と低コスト化ができる。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および分光測定装置１では、波長可変干渉フィルター５の信頼性を確保することができるので、検査対象光を安定的に受光し、検査対象光の各成分の強度を安定的に分析することができる。
【００７２】
また、第一間隙５９１、第二間隙５９２を介して、第一内部空間５８１、第二内部空間５８２を大気圧より減圧状態とすることができるので、各基板５１，５２，５３の接合後に第一内部空間５８１および第二内部空間５８２を減圧した状態で密封することできる。従って、可動ミラー５６の設けられた可動部５２２が、それぞれ減圧状態の第一内部空間５８１および第二内部空間５８２の間に配置されるため、駆動時に可動ミラー５６に空気抵抗が働くことを防ぐことができる。従って、可動ミラー５６の応答性を向上でき、可動ミラー５６の応答性を十分に確保することができる。
【００７３】
さらに、基板５１、５２、５３の接合を大気圧雰囲気下で行うことができるので、プラズマ重合膜や金属膜などを用いた接合方法を採用でき、各基板５１，５２，５３間の接合品質を確保できる。特に、接合層５７１，５７２の一例であるプラズマ重合膜は、基板５１，５２，５３表面の凹凸などを吸収できるため、基板５１，５２，５３同士を接合でき、接合品質が良好である。
【００７４】
また、封止工程にパリレンやＳｉＯ2、ＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3などの薄膜成膜工程を用いることができ、複数の波長可変干渉フィルター５をウェハ状態で一括して密封することができる。従って、製造効率を向上させることができ、低コスト化が可能である。
また、封止材５１８の一例であるパリレンは、微細な間隙に成膜でき、間隙の奥深くまで封止材を形成することができる。よって、封止距離を長くすることができ、良好な封止品質が得られる。さらに、パリレンＣは、良好がガスバリア性を有するため、さらに封止品質を向上できる。また、パリレンは室温で成膜することができ、熱によって波長可変干渉フィルターに加わる応力やミラーの劣化を抑制することができる。
【００７５】
［第二実施形態］
次に、本発明に係る第二実施形態の波長可変干渉フィルターについて説明する。
図９は、第二実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図である。図１０は、図９の波長可変干渉フィルターのＡ−Ａ’線での断面図である。図１１は、図９の波長可変干渉フィルターのＢ−Ｂ’線での断面図である。なお、第二実施形態以降の説明にあたり、第一実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略または簡略する。
【００７６】
第二実施形態の分光測定装置は、第一実施形態と略同様の構成を有し、光学モジュール１０と、制御部２０とを備えて構成されており、第一実施形態とは、光学モジュール１０に設けられる波長可変干渉フィルター５の構成が異なる。
すなわち、第一実施形態の波長可変干渉フィルター５では、第二基板５２に貫通孔が設けられていない例を示したが、第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａでは、第二基板５２Ａには貫通孔５２６が形成される。
【００７７】
具体的には、図１２に示すように、第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａでは、第二基板５２Ａの保持部５２３に、貫通孔５２６が形成される。貫通孔５２６は、第一基板５１および第二基板５２の間の第一内部空間５８１と、第二基板５２および第三基板５３の間の第二内部空間５８２とを連通する。この貫通孔５２６は、エッチング、レーザー加工等により形成される。
【００７８】
このような波長可変干渉フィルター５Ａは、第一実施形態と同様の製造方法により形成することができる。すなわち、各基板５１，５２，５３同士を接合した後に、各基板５１、５２，５３間の第一および第二間隙５９１，５９２は、波長可変干渉フィルター５の第一基板５１と第二基板５２Ａとの間の第一内部空間５８１、第二基板５２Ａと第三基板５３との間の第二内部空間５８２が減圧状態、あるいは、乾燥空気や窒素雰囲気の状態で、封止材５１８により密封されて、波長可変干渉フィルター５Ａが形成される。
【００７９】
［第二実施形態の作用効果］
第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａでは、次のような作用効果を奏することができる。
すなわち、第一内部空間５８１と、第二内部空間５８２とを連通する貫通孔５２６が第二基板５２Ａに形成されている。このため、第一内部空間５８１および第二内部空間５８２内を減圧状態、あるいは、乾燥空気や窒素雰囲気の状態で密封した際に、第一内部空間５８１と第二内部空間５８２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ミラー５６の変動を抑制することができ、精度よく可動ミラー５６を駆動することができる。
また、このような波長可変干渉フィルター５Ａを用いた光学モジュール１０および分光測定装置１では、波長可変干渉フィルター５Ａの可動ミラー５６の駆動精度を向上することができるので、検査対象光を高精度に受光し、検査対象光の各色成分の強度を高精度に分析することができる。
【００８０】
［その他の実施形態］
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。
【００８１】
本発明の電子機器として、上記各実施形態では、分光測定装置１を例示したが、その他、様々な分野により本発明の波長可変干渉フィルターの駆動方法、光学モジュール、及び電子機器を適用することができる。
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、本発明の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等のガス検出装置を例示できる。
このようなガス検出装置の一例を以下に図面に基づいて説明する。
【００８２】
図１３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。
図１４は、図１３のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。
このガス検出装置１００は、図１３に示すように、センサーチップ１１０と、吸引口１２０Ａ、吸引流路１２０Ｂ、排出流路１２０Ｃ、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（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（処理部）、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１４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。
更に、ガス検出装置１００の制御部１３８は、図１４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。
【００８３】
次に、上記のようなガス検出装置１００の動作について、以下に説明する。
本体部１３０の上部のセンサー部カバー１３１の内部には、センサーチップ検出器１４８が設けられており、このセンサーチップ検出器１４８でセンサーチップ１１０の有無が検出される。信号処理部１４４は、センサーチップ検出器１４８からの検出信号を検出すると、センサーチップ１１０が装着された状態であると判断し、表示部１４１へ検出動作を実施可能な旨を表示させる表示信号を出す。
【００８４】
そして、例えば利用者により操作パネル１４０が操作され、操作パネル１４０から検出処理を開始する旨の指示信号が信号処理部１４４へ出力されると、まず、信号処理部１４４は、光源ドライバー回路１４５に光源作動の信号を出力して光源１３５Ａを作動させる。光源１３５Ａが駆動されると、光源１３５Ａから単一波長で直線偏光の安定したレーザー光が射出される。また、光源１３５Ａには、温度センサーや光量センサーが内蔵されており、その情報が信号処理部１４４へ出力される。そして、信号処理部１４４は、光源１３５Ａから入力された温度や光量に基づいて、光源１３５Ａが安定動作していると判断すると、排出ドライバー回路１５０を制御して排出手段１３３を作動させる。これにより、検出すべき標的物質（ガス分子）を含んだ気体試料が、吸引口１２０Ａから、吸引流路１２０Ｂ、センサーチップ１１０内、排出流路１２０Ｃ、排出口１２０Ｄへと誘導される。なお、吸引口１２０Ａには、除塵フィルター１２０Ａ１が設けられ、比較的大きい粉塵や一部の水蒸気などが除去される。
【００８５】
また、センサーチップ１１０は、金属ナノ構造体が複数組み込まれ、局在表面プラズモン共鳴を利用したセンサーである。このようなセンサーチップ１１０では、レーザー光により金属ナノ構造体間で増強電場が形成され、この増強電場内にガス分子が入り込むと、分子振動の情報を含んだラマン散乱光、及びレイリー散乱光が発生する。
これらのレイリー散乱光やラマン散乱光は、光学部１３５を通ってフィルター１３６に入射し、フィルター１３６によりレイリー散乱光が分離され、ラマン散乱光が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に対して制御信号を出力する。これにより、電圧制御部１４６は、上記第一実施形態に示すように、バイアス駆動部１５１、ギャップ検出器１５２、フィードバック制御部１５３、及びマイコン１５４により構成され、第一実施形態と同様の駆動方法により、波長可変干渉フィルター５を駆動させ、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。この場合、波長可変干渉フィルター５から目的とするラマン散乱光を精度よく取り出すことができる。
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。
【００８６】
なお、上記図１３及び図１４において、ラマン散乱光を波長可変干渉フィルター５により分光して分光されたラマン散乱光からガス検出を行うガス検出装置１００を例示したが、ガス検出装置として、ガス固有の吸光度を検出することでガス種別を特定するガス検出装置として用いてもよい。この場合、センサー内部にガスを流入させ、入射光のうちガスにて吸収された光を検出するガスセンサーを本発明の光学モジュールとして用いる。そして、このようなガスセンサーによりセンサー内に流入されたガスを分析、判別するガス検出装置を本発明の電子機器とする。このような構成でも、波長可変干渉フィルターを用いてガスの成分を検出することができる。
【００８７】
また、特定物質の存在を検出するためのシステムとして、上記のようなガスの検出に限られず、近赤外線分光による糖類の非侵襲的測定装置や、食物や生体、鉱物等の情報の非侵襲的測定装置等の、物質成分分析装置を例示できる。
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。
【００８８】
図１５は、波長可変干渉フィルター５を利用した電子機器の一例である食物分析装置の概略構成を示す図である。
この食物分析装置２００は、図１５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。
【００８９】
この食物分析装置２００は、システムを駆動させると、光源制御部２２１により光源２１１が制御されて、光源２１１から測定対象物に光が照射される。そして、測定対象物で反射された光は、撮像レンズ２１２を通って波長可変干渉フィルター５に入射する。波長可変干渉フィルター５は電圧制御部２２２の制御により、波長可変干渉フィルター５は、上記第一実施形態に示すような駆動方法で駆動される。これにより、波長可変干渉フィルター５から精度よく目的波長の光を取り出すことができる。そして、取り出された光は、例えばＣＣＤカメラ等により構成される撮像部２１３で撮像される。また、撮像された光は分光画像として、記憶部２２５に蓄積される。また、信号処理部２２４は、電圧制御部２２２を制御して波長可変干渉フィルター５に印加する電圧値を変化させ、各波長に対する分光画像を取得する。
【００９０】
そして、信号処理部２２４は、記憶部２２５に蓄積された各画像における各画素のデータを演算処理し、各画素におけるスペクトルを求める。また、記憶部２２５には、例えばスペクトルに対する食物の成分に関する情報が記憶されており、信号処理部２２４は、求めたスペクトルのデータを、記憶部２２５に記憶された食物に関する情報を基に分析し、検出対象に含まれる食物成分、及びその含有量を求める。また、得られた食物成分及び含有量から、食物カロリーや鮮度等をも算出することができる。更に、画像内のスペクトル分布を分析することで、検査対象の食物の中で鮮度が低下している部分の抽出等をも実施することができ、更には、食物内に含まれる異物等の検出をも実施することができる。
そして、信号処理部２２４は、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。
【００９１】
また、図１５において、食物分析装置２００の例を示すが、略同様の構成により、上述したようなその他の情報の非侵襲的測定装置としても利用することができる。例えば、血液等の体液成分の測定、分析等、生体成分を分析する生体分析装置として用いることができる。このような生体分析装置としては、例えば血液等の体液成分を測定する装置として、エチルアルコールを検知する装置とすれば、運転者の飲酒状態を検出する酒気帯び運転防止装置として用いることができる。また、このような生体分析装置を備えた電子内視鏡システムとしても用いることができる。
更には、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。
【００９２】
更には、本発明の波長可変干渉フィルター、光学モジュール、電子機器としては、以下のような装置に適用することができる。
例えば、各波長の光の強度を経時的に変化させることで、各波長の光でデータを伝送させることも可能であり、この場合、光学モジュールに設けられた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。
【００９３】
また、電子機器としては、本発明の波長可変干渉フィルターにより光を分光することで、分光画像を撮像する分光カメラ、分光分析機などにも適用できる。このような分光カメラの一例として、波長可変干渉フィルターを内蔵した赤外線カメラが挙げられる。
図１６は、分光カメラの概略構成を示す模式図である。分光カメラ３００は、図１３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１６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。この時、各波長に対して、電圧制御部（図示略）が上記第一実施形態に示すような本発明の駆動方法により波長可変干渉フィルター５を駆動させることで、精度よく目的波長の分光画像の画像光を取り出すことができる。
【００９４】
更には、本発明の波長可変干渉フィルターをバンドパスフィルターとして用いてもよく、例えば、発光素子が射出する所定波長域の光のうち、所定の波長を中心とした狭帯域の光のみを波長可変干渉フィルターで分光して透過させる光学式レーザー装置としても用いることができる。
また、本発明の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、血管や指紋、網膜、虹彩などの認証装置にも適用できる。
【００９５】
更には、光学モジュール及び電子機器を、濃度検出装置として用いることができる。この場合、波長可変干渉フィルターにより、物質から射出された赤外エネルギー（赤外光）を分光して分析し、サンプル中の被検体濃度を測定する。
【００９６】
上記に示すように、本発明の波長可変干渉フィルター、光学モジュール、及び電子機器は、入射光から所定の光を分光するいかなる装置にも適用することができる。そして、本発明の波長可変干渉フィルターは、上述のように、１デバイスで複数の波長を分光させることができるため、複数の波長のスペクトルの測定、複数の成分に対する検出を精度よく実施することができる。したがって、複数デバイスにより所望の波長を取り出す従来の装置に比べて、光学モジュールや電子機器の小型化を促進でき、例えば、携帯用や車載用の光学デバイスとして好適に用いることができる。
【００９７】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等に適宜変更できる。
【符号の説明】
【００９８】
５１…第一基板、５２…第二基板、５３…第三基板、５２２…可動部、５２２Ａ…可動面、５２３…保持部、５４…静電アクチュエーター、５５…固定ミラー、５６…可動ミラー、５４１…第一変位用電極、５４４…第二変位用電極、５７１，５７２…接合層、５８１…第一内部空間、５８２…第二内部空間、５９１…第一間隙、５９２…第二間隙、５１８…封止材、５２６…貫通孔、５８３…第一貫通部、５８４…第二貫通部、５１７…第一封止溝、５３４…第二封止溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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