(57)【要約】  本発明は、ファブリー・ペロー干渉計およびその製造方法に関する。より具体的には、本発明は、圧電、電歪もしくはフレキソエレクトリックアクチュエータなどの１つまたはいくつかのアクチュエータで制御可能なファブリー・ペロー干渉計に関する。先行技術には、ミラー間に十分に小さく、かつ均一な間隙を達成するのに問題がある。本発明では、ミラーとアクチュエータとの間または２つのミラーの間に中間構造体（８５ａ、８５ｂ、９５ａ、９５ｂ、８１ａ、８１ｂ、９１ａ、９１ｂ、９８ａ、９８ｂ）を使用する。本製造方法は、間隙幅分布を数段階で測定する工程およびアクチュエータを事前に作動させる工程も含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに実質的に平行な位置にあり、かつ第１および第２のミラー間に間隙（３６）を有する第１のミラー（３１）および第２のミラー（６１）と、前記間隙幅を制御するために前記第１および第２のミラー間に少なくとも１つの制御可能なアクチュエータ（３４ａ、３４ｂ、３４ｃ）と、前記間隙幅の静電容量測定のために前記ミラー内に電極とを備え、前記ファブリー・ペロー干渉計は、ミラーとアクチュエータとの間に位置する中間構造体を含み、かつ前記中間構造体は、前記ファブリー・ペロー干渉計のミラーの曲げを減少させるように配置されていることを特徴とする、制御可能なファブリー・ペロー干渉計。
【請求項２】
前記中間構造体は、棒状部材の第１の表面でアクチュエータの表面に取り付けられ（６７ａ、６７ｂ、６７ｃ）、かつ前記棒状部材の第２の表面でミラーの貫通穴（９９ａ、９９ｂ、９９ｃ）などの空洞の縁部にさらに取り付けられた（９７ａ、９７ｂ、９７ｃ）棒状部材（９８ａ、９８ｂ、９８ｃ）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の制御可能なファブリー・ペロー干渉計。
【請求項３】
前記中間構造体は支持板（８２、９２）を含み、ミラーは前記支持板に取り付けられ、かつ前記支持板は、前記アクチュエータに取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の制御可能なファブリー・ペロー干渉計。
【請求項４】
前記干渉計は、前記ミラー（３１、６１）と前記支持板（８２、９２）との間に接着剤（８４ａ、８４ｂ、９４ａ、９４ｂ）として弾性接着剤を含むことを特徴とする、請求項３に記載の制御可能なファブリー・ペロー干渉計。
【請求項５】
前記干渉計は、正確に３つにアクチュエータ（３４ａ、３４ｂ、３４ｃ）を有することを特徴とする、請求項１に記載の制御可能なファブリー・ペロー干渉計。
【請求項６】
前記アクチュエータは、圧電、電歪もしくはフレキソエレクトリックアクチュエータであることを特徴とする、請求項１に記載の制御可能なファブリー・ペロー干渉計。
【請求項７】
少なくとも１つのアクチュエータを、第１のミラーに直接または間接的に取り付け（７２８）、かつ第２のミラーを、前記少なくとも１つのアクチュエータの別の対向部分に直接または間接的に取り付け（７４４）、前記第２のミラーの前記少なくとも１つのアクチュエータへの取り付けは、
−  前記第２のミラーを少なくとも１つの中間構造体に取り付ける工程と、
−  １つ以上の中間構造体を１つ以上のアクチュエータに取り付ける工程と、
を含むことを特徴とする、制御可能なファブリー・ペロー干渉計（７２０）の製造方法。
【請求項８】
前記中間構造体と前記ミラーとの前記取り付けを、弾性接着剤を用いて行うことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記中間構造体は棒状部材を含み、かつ前記アクチュエータと前記第２のミラーとの前記取り付けは、前記棒状部材を、前記棒状部材の第１の表面で前記アクチュエータの表面に取り付ける工程と、前記棒状部材を、前記棒状部材の第２の表面で前記第２のミラーの貫通穴などの空洞の縁部にさらに取り付ける工程とを含むことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファブリー・ペロー干渉計およびその製造方法に関する。より具体的には、本発明は、圧電、電歪もしくはフレキソエレクトリックアクチュエータなどのアクチュエータで制御可能なファブリー・ペロー干渉計に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファブリー・ペロー干渉計は、例えば、光学フィルタとして、また分光センサにおいて使用されている。ファブリー・ペロー干渉計は、ファブリー・ペロー共振器がそれらのミラー間の間隙に形成される平行なビームスプリッタミラーに基づいている。ファブリー・ペロー干渉計の通過帯域波長は、ミラー間の距離すなわち間隙幅を調整して制御することができる。製造コストが低いため、ファブリー・ペロー干渉計を製造するためにマイクロメカニカル技術を使用するのが一般的である。但し、マイクロメカニカル技術には若干の限界がある。ミラー位置の調整範囲は一般に狭く、干渉計の波長の＋／−２０〜２５％の調整範囲に相当する。ミラーの最大調整周波数も低く、約２００〜５００Ｈｚである。ファブリー・ペロー干渉計は一般に、液晶技術でも作製されるが、この技術にも同様の欠陥がある。従って、多くの用途において、ミラー間に、圧電、電歪もしくはフレキソエレクトリックアクチュエータなどの制御可能なアクチュエータの使用に基づいたファブリー・ペロー干渉計を使用することが好ましい。
【０００３】
図１は、先行技術のファブリー・ペロー干渉計１０を示す。この干渉計は、透過材の基板を有する２つのミラー１１および１２を含み、ミラー間の表面は、放射線の部分反射を与えるために、薄い金属または誘電体のコーティング１３、１６を有する。２つ、３つまたは４つのアクチュエータ１４が、ミラー１１、１２の間でそれらの両側１７に接着剤で取り付けられている。この干渉計の通過帯域波長は、アクチュエータ１４に電圧を印加して調整される。アクチュエータの寸法は、印加される電圧によって制御され、従って、ミラー間の距離すなわち間隙／空洞の幅を制御することができる。
【０００４】
制御可能なアクチュエータが使用される従来の公知のファブリー・ペロー干渉計にはいくつかの欠点がある。先行技術のファブリー・ペロー干渉計の電極は、ミラー基板に金属層をコーティングして作製される。この干渉計が非常に小さい間隙を有する場合、電極は、互いに容易に接触してしまう。電極が互いに接触するのを回避するために、ミラー間に十分に広い間隙を使用する必要がある。言い換えると、干渉計に非常に小さい間隙を設けることはできない。
【０００５】
ミラー間に均一な間隙を達成するには別の問題がある。ミラーがアクチュエータに接着されている場合、接着剤は、接着剤の硬化中に収縮する性質を有する。接着剤の収縮によりミラーの曲げが生じやすくなり、それにより、ミラー間の間隙の大きさが不均一になる。間隙が、要求される精度で均一でない場合、これによりさらに、ファブリー・ペロー干渉計の動作波長帯域がより広くなり、ずれてしまう。また、その曲げにより、ミラーが互いに接触するリスクも上昇し、そのようなミラーの接触を回避するために、ミラー間により大きな平均的な間隙を使用する必要がある。
【０００６】
接着剤の収縮による問題を多少なりとも解決するために、先行技術のミラーは、曲げの小さい厚い材料で作製されている。しかし、厚いミラー基板の使用により、ファブリー・ペロー干渉計の重量および製造コストは高くなってしまう。厚いミラー基板は、放射線を減衰させる傾向もある。これにより、低強度の放射線を測定する際にファブリー・ペロー干渉計を使用する場合、例えば、Ｓ／Ｎ比が低下してしまうこともある。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、先行技術の欠点を回避または減少させることにある。従って、本発明の目的は、干渉計の重量および製造コストを適度にしたまま、ミラー間に小さい均一な間隙を達成することができる、ファブリー・ペロー干渉計およびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の目的は、互いに実質的に平行な位置にあり、かつ第１および第２のミラー間に間隙を有する第１のミラーおよび第２のミラーと、間隙幅を制御するために前記第１および第２のミラー間に少なくとも１つの制御可能なアクチュエータと、間隙幅の静電容量測定のためにミラー内に電極とを含み、ファブリー・ペロー干渉計は、ミラーとアクチュエータとの間および／または２つのミラー間に配置された中間構造体を含み、かつ中間構造体は、ミラーの曲げを減少させ、かつ／またはファブリー・ペロー干渉計の第１および第２のミラーの光学機能領域間の小さな間隙を容易にするように配置されていることを特徴とする、制御可能なファブリー・ペロー干渉計により達成される。
【０００９】
本発明の一実施形態では、中間構造体は、間隙に隣接する表面に、ミラーの少なくとも１つの中に凹部を含み、ミラーの電極の活性部分は、ミラーの凹部内に位置している。このように、電極がミラーの光学面から突出していないため、ミラーの光学領域間に小さい間隙を達成することができる。また、電極が互いに接触するのも回避することができる。
【００１０】
本発明の一実施形態では、中間構造体は、ミラー間の最小の間隙幅を測定するために、ミラーの表面に突出部を含む。このように、間隙がその最小の値にある場合、ミラーの他の部分が互いに接触するのを防止し、かつそのような接触によるミラーの曲げを回避することができる。
【００１１】
本発明の別の実施形態では、中間構造体は、棒状部材の第１の表面でアクチュエータの表面に取り付けられ、かつ棒状部材の第２の表面でミラーの貫通穴などの空洞の縁部にさらに取り付けられた棒状部材を含む。この中間構造体は、取り付け用接着剤の収縮により生じるミラーの曲げを減少させる。
【００１２】
本発明の一実施形態では、中間構造体は支持板を含み、ミラーが支持板に取り付けられ、かつ支持板がアクチュエータに取り付けられている。本発明のさらなる実施形態では、ファブリー・ペロー干渉計は、ミラーと支持板との間の接着剤として、弾性接着剤を含む。支持板が、支持板とアクチュエータとの間の接着剤の収縮により曲がった場合、弾性接着剤は、曲げを補償して、ミラーの曲げを減少させる。
【００１３】
２つのミラーを有する単一共振器型干渉計に加えて、２つ以上の共振器を有し、従って３つ以上の基板を有する干渉計を提供するために、本発明を使用することもできる。
【００１４】
本発明は、少なくとも１つのアクチュエータが第１のミラーに直接または間接的に取り付けられ、かつ第２のミラーが少なくとも１つのアクチュエータの別の対向部分に直接または間接的に取り付けられた制御可能なファブリー・ペロー干渉計の製造方法であって、第２のミラーの少なくとも１つのアクチュエータへの取り付けは、
−  アクチュエータを事前に作動させる工程と、
−  第２のミラーを第１のミラーに隣接して配置する工程と、
−  ミラーの光学面間の空隙幅分布の第１の測定を行う工程と、
−  決定された空隙幅を得るために、第２のミラーを第１のミラーに対して移動させる工程と、
−  前記移動後に、ミラーの光学面間の空隙幅分布の第２の測定を行う工程と、
−  硬化接着剤により、第２のミラーを少なくとも１つのアクチュエータに直接または間接的に取り付ける工程と、
−  前記硬化後に、ミラーの光学面間の空隙の幅分布の第３の測定を行う工程と、
−  空隙測定の結果を分析し、かつ結果および予め定められた受け入れ基準に基づいて、ファブリー・ペロー干渉計の受け入れについて決定を行う工程と、
を含むことを特徴とする方法にも関する。
【００１５】
本発明のいくつかの好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。
【００１６】
公知の解決法と比較すると、本発明を用いて顕著な利点を達成することができる。ミラーの曲げが減少／回避されると、より小さく、かつより均一な間隙幅を達成することができる。干渉計のミラーが正確に平行であると、狭い通過帯域が達成される。中間構造体を用いると、電極およびミラーの光学領域が互いに接触するのを防止することもできる。本発明のファブリー・ペロー干渉計の製造方法により、アクチュエータの制御においてかなりのオフセット電圧を回避することもでき、それにより、調整範囲全体にわたって干渉計の線形挙動が達成される。
【００１７】
本発明に係る干渉計は、光学領域内の任意の放射線、すなわち可視光、紫外線（ＵＶ）、近赤外線（ＮＩＲ）および赤外線（ＩＲ）のために使用されるように設計することができる。動作波長にわたって透過性であるミラー用基板材料および動作波長範囲にわたってミラーの表面に適した１種以上の材料を選択するだけでよい。
【００１８】
用途によって所望であれば、本干渉計を、小型になるように設計することができる。本干渉計の組み立ては、手動または自動化された製造ラインで行うことができる。また、必要とされる材料のコストは低い。従って、本発明に係る干渉計を、少量および大量のどちらであっても適度なコストで製造することができる。
【００１９】
本出願では、「ミラー」という用語は、透過性基板と片側または両側の反射層との組み合わせを意味する。
【００２０】
本出願では、「アクチュエータ」は、その移動が電気的に制御可能である任意の構造体を意味する。アクチュエータは、例えば、圧電、電歪もしくはフレキソエレクトリックアクチュエータであってもよい。
【００２１】
本出願では、「中間構造体」は、アクチュエータとミラーとの間または２つのミラーの間に取り付けられる構造体を意味するように使用される。「中間構造体」は、接着剤または他の接着性材料のみではない。
【００２２】
本出願では、「放射線」または「光」という用語は、波長の光学領域内の任意の放射線を意味するように使用される。
【００２３】
本出願では、「間隙（空隙）幅」は、光学機能領域などの関係する位置におけるミラー間の距離を意味する。
【００２４】
本出願では、「ミラーは互いに平行である」という表現は、より具体的には、ミラーの反射面が互いに平行していることを意味する。
【００２５】
以下では、添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい例示的な実施形態について、より詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】先行技術に係るファブリー・ペロー干渉計を示す。
【図２】本発明に係る例示的なファブリー・ペロー干渉計の断面正面図である。
【図３】本発明に係る例示的なファブリー・ペロー干渉計の上面図であり、図の中では一部が半透明で示されている。
【図４ａ】本発明に係る第２の例示的なファブリー・ペロー干渉計の上面図であり、図の中では一部が半透明で示されている。
【図４ｂ】本発明に係る第２の例示的なファブリー・ペロー干渉計のミラーの正面図である。
【図４ｃ】本発明に係る第２の例示的なファブリー・ペロー干渉計の側面図である。
【図４ｄ】本発明に係る第２の例示的なファブリー・ペロー干渉計の第１のミラーの上面図である。
【図４ｅ】本発明に係る第２の例示的なファブリー・ペロー干渉計の第２のミラーの上面図である。
【図５ａ】本発明に係る干渉計のミラーを製造するためのマスクを備えたウェーハ基板の上面図である。
【図５ｂ】本発明に係る干渉計のミラーを製造するためのマスクを備えたウェーハ基板の一部の拡大上面図である。
【図６】本発明に係る第３の例示的なファブリー・ペロー干渉計の断面正面図である。
【図７】ファブリー・ペロー干渉計を提供するための本発明に係る例示的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１については、上記先行技術の箇所に記載した。
【００２８】
図２は、本発明に係る例示的なファブリー・ペロー干渉計の断面図である。図３は、例示的な三角形状のファブリー・ペロー干渉計を示す。干渉計の一部は、その部分が図３においてより可視化されるように、半透明で示されている。
【００２９】
図示されている干渉計は、２つのミラー、すなわち第１のミラー３１および第２のミラー６１を有する。これらのミラーは、例えば、シリコンの基板を有する。ミラーの中央には、円形の領域３８、６８があり、その中には両方のミラーに部分反射層があり、この領域は、干渉計の光学機能のために使用される。反射層は、ミラー間の間隙３６に面したミラーの表面に位置している。反射層は、例えば銀であってもよく、例えばチタンを含む基板に取り付けられている。また、金属ミラー上に二酸化ケイ素の保護層があってもよい。また、反射層は、誘電性のブラッグミラーであってもよい。銀層および保護用二酸化ケイ素層の厚さは、例えば４０ｎｍであってもよく、チタン層の厚さは、例えば４ｎｍであってもよい。当該基板は、これらの層のための凹部を有していてもよい。凹部の深さは、ミラーの表面が、反射領域と周囲領域との境界で均一であるように、これらの層の厚さ全体に等しいことが好ましい。
【００３０】
ミラーは、間隙に面して位置するミラーの表面に、電極３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、６５ａ、６５ｂ、６５ｃを有する。これらの電極は、ミラーの光学活性領域の外側にあり、電気的接続のためにミラーの角まで延在している。電極は、金属層からなることが好ましい。ミラーは、電極のための凹部８５ａ、８５ｂ、９５ａ、９５ｂを有することが好ましく、凹部の深さは、電極がミラーの光学面３８、６８の最小の距離を制限しないように、少なくとも金属層の厚さに等しいことが好ましい。電極を用いて、対向するミラーの平行な電極間の静電容量を測定して、間隙幅を測定することができる。この測定により、間隙幅ならびに本干渉計の較正および使用時のミラーの平行性に関するフィードバック情報を得ることができ、このようにして、間隙のより正確な制御が達成される。
【００３１】
図２は、ミラーの表面にある突出部８１ａ、８１ｂ、９１ａ、９１ｂも示す。これらの突出部は、光学機能領域３８、６８の外側に位置している。突出部の目的は、ミラー間の最小の距離を画定し、かつミラーの光学面と電極が互いに接触するのを防止することにある。突出部は、ミラー基板と同じ材料であってもよく、例えば、それらをミラーの表面に接着剤で取り付けることができる。
【００３２】
ミラー板の側端には、アクチュエータを設置するために設けられた凹部がある。これらの凹部は、図２および図３の中で３９ａ、３９ｂ、３９ｃ（第１のミラー）および６９ａ、６９ｂ、６９ｃ（第２のミラー）として記載されている。アクチュエータの大きさは、例えば、３ｍｍ×３ｍｍ×３ｍｍであってもよい。アクチュエータ３４ａ、３４ｂ、３４ｃはそれぞれ、接着剤層３７ａ、３７ｂ、３７ｃにより第１のミラーに取り付けられている。第２のミラーは、中間棒状部材９８ａ、９８ｂ、９８ｃを用いて、アクチュエータ３４ａ、３４ｂ、３４ｃに取り付けられている。中間棒状部材は、接着剤６７ａ、６７ｂ、６７ｃにより、その底面でアクチュエータに取り付けられている。上側ミラーは、このミラーを中間棒状部材に取り付けるための穴９９ａ、９９ｂ、９９ｃを有する。棒状部材の縁部とミラーの穴との間には接着剤層９７ａ、９７ｂ、９７ｃがある。垂直面の間に取り付け具を設けることにより、接着剤の収縮によって生じるミラーの曲げを防止する。Ｉ字形状を有する棒状部材が図示されているが、例えば、円錐形状または凸形状などの他の代わりとなる形状を有することができる。棒状部材は、ミラー基板と同じ材料であることが好ましいが、他の代わりとなる材料も可能である。ミラーは、平行な位置に配置されており、ミラー間に決定された間隙を有する。これは、棒状部材とミラーとの間の接着剤を硬化させる前に、上側ミラーを適当なジグで正しい位置および配置に位置決めすることにより達成される。
【００３３】
ファブリー・ペロー干渉計内のアクチュエータの数は通常、２つ、３つまたは４つである。好ましくは輪形状を有する１つのアクチュエータのみを使用することさえ可能である。そのような場合、ミラーの厚い領域３２、６２は、円形形状を有し、かつ部分的にアクチュエータの内部に位置していてもよい。１つのアクチュエータのみを使用する場合、同じ種類の取り付けおよび較正手順を使用することができる。但し、１つのアクチュエータを用いる場合は通常、ミラー間の平行性ではなく距離のみを制御するために、アクチュエータを使用することができる。
【００３４】
図４ａ〜図４ｅは、本発明に係るファブリー・ペロー干渉計の第２の例示的な実施形態を示す。本実施形態は、矩形のミラーを有し、ウェーハ基板から製造するのに特に適している。図４ａは、本干渉計の上面図である。図４ａにおいて全ての部分が可視化されるように、本干渉計の一部は半透明で示されている。図４ｂは、本干渉計の正面図であり、図４ｃは、本干渉計の側面図である。さらに、図４ｄは、第１のミラーの上面図であり、図４ｅは、本干渉計の第２のミラーの上面図である。
【００３５】
図示されている干渉計は、その両方が矩形形状を有する第１のミラー４１および第２のミラー７１を有する。アクチュエータ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃのために、第１のミラー４１の両側に形成された凹部４９ａ、４９ｂならびに第２のミラー７１の両側に形成された凹部７９ａ、７９ｂがある。従って、これらのミラーは、ミラーの中央領域４２、７２にそのより大きな厚さを有する。基板の中央には、好ましくは完成した干渉計において基板の最も厚い領域である円形の領域４８、７８がある。この領域は、両方のミラーに部分反射面を含み、本干渉計の光学機能のために使用される。反射面は、ミラー間の間隙４６に面したミラーの表面に位置している。ミラー基板および層の好適な材料については、上の図２および図３の説明の箇所に記載した。
【００３６】
また、ミラーの表面は、ミラー間に最小の間隙を画定し、かつ光学領域および電極が互いに接触するのを防止するために、図２に示すような突出部を有していてもよい。そのような突出部を、例えば基板材料で作製し、かつミラーの表面に接着することができる。
【００３７】
電極４５および７５は、図２に示すように、間隙４６の領域のエッチングされた凹部内に配置することができる。これらの電極は、第２のミラーの電極に電気配線を行う必要がないように配置されている。これにより、本干渉計の製造がより容易になり、移動する第２のミラーよりも移動しない第１のミラーにおいて電線接触を得るための信頼性もある。３つの位置からの静電容量測定は、第１のミラーの各位置で２つの電極により行われる。第２のミラーの各それぞれの位置に浮遊電極が存在し、それにより、３つの電極は、それぞれがミラー基板間の間隙を横切る２つの静電容量の直列接続を形成する。
【００３８】
従って、本干渉計の３つの位置から静電容量を測定するための電極が存在する。第１のミラーの電極４５ａ１および４５ａ２ならびに第２のミラーの電極７５ａは、静電容量測定のための第１の電極群を形成する。第１のミラーの電極４５ｂ１および４５ｂ２ならびに第２のミラーの電極７５ｂは、静電容量測定のための第２の電極群を形成する。第１のミラーの電極４５ｃ１および４５ｃ２ならびに第２のミラーの電極７５ｃは、静電容量測定のための第３の電極群を形成する。このように、３つの静電容量測定を用いて、２つのミラー基板間の距離および相対的傾きを測定することができる。
【００３９】
測定電極に加えて、反射層４８、７８に利用可能な任意の電気接続部４５ｇ１および４５ｇ２が存在してもよい。これらの接続部を用いて、反射層を大地電位に接続し、かつ／または蒸着された伝導層の接触抵抗を監視することができる。
【００４０】
図４ａ〜図４ｃの干渉計は、３つのアクチュエータ４４ａ、４４ｂ、４４ｃを有する。これらのアクチュエータの大きさは、例えば、２ｍｍ×２ｍｍ×２ｍｍであってもよい。アクチュエータ４４ａ、４４ｂ、４４ｃはそれぞれ、接着剤層４７ａ、４７ｂ、４７ｃにより第１のミラーに取り付けられている。第２のミラーは、本発明に係る中間棒状部材を用いて、アクチュエータ４４ａ、４４ｂ、４４ｃに取り付けられている。棒状部材９０ａ、９０ｂ、９０ｃによる取り付けは、図２に示す対応する構造と同様である。第２のミラーは、中間棒状部材の取り付けのための穴９９ａ、９９ｂ、９９ｃを有する。その取り付けは接着剤で行われ、ミラーは、接着剤が硬化した際に正しい位置にあるように調節されている。このようにして、ミラー間に良好な平行性および正確な距離が得られる。
【００４１】
図５ａは、本発明に係る干渉計用のミラーを製造するための例示的なウェーハ基板５０を示す。図５ｂは、拡大した図５ａの一部を示す。図５ａおよび図５ｂは、反射層および電極層をウェーハに蒸着させるためのマスクも示す。２つの大きさの干渉計のためのマスクが存在する。列５１は、第１のミラーのためのマスクであり、列５２は、より大きな大きさを有する干渉計用の第２のミラーのためのマスクである。列５７は、第１のミラーのためのマスクであり、列５８は、より小さな大きさを有する干渉計用の第２のミラーのためのマスクである。アクチュエータのための凹部４９、７９および電極４５、７５のための凹部８５、９５ならびに中間梁のための穴９０ａ、９０ｂ、９０ｃは、エッチングするか機械加工する。エッチング後、ミラーの中央にある円形の光学領域は、最も高い領域のままである。次いで、反射層および電極層を蒸着する。最後に、ミラーを切り離し、例えば、図４ａ〜図４ｅに示すようなファブリー・ペロー干渉計を組み立てるために使用することができる。
【００４２】
図６は、本発明に係る第３の例示的なファブリー・ペロー干渉計の正面図である。本実施形態は、ミラー３１、６１とアクチュエータ３４ａ、３４ｂのそれぞれとの間の中間構造体として支持板８２、９２を有する。これらの支持板は、例えば、ミラー基板と同じ材料で作製することができる。支持板は、本干渉計の光学領域における放射線の減衰を回避するために、上記板の中央に穴８３、９３を有する。本干渉計を製造する際に、最初にミラーを、接着剤８４ａ、８４ｂ、９４ａ、９４ｂで支持板に取り付ける。次いで、アクチュエータ３４ａおよび３４ｂを、接着剤３７ａ、３７ｂで第１の支持板８２に取り付ける。最後に、第２の支持板９２を、接着剤６７ａ、６７ｂでアクチュエータ３４ａおよび３４ｂに取り付ける。支持板９２をアクチュエータに取り付ける前に、ミラー６１を、ジグを用いて第１のミラー３１に対して正しい位置および配置に調整する。
【００４３】
ミラーを支持板に取り付ける際は、弾性接着剤８４ａ、８４ｂ、９４ａ、９４ｂを使用することが好ましい。支持板とアクチュエータとの間の接着剤の収縮により支持板が曲がった場合、弾性接着剤がそれに応じて変形することができるため、これにより、ミラーでは顕著な曲げ力は生じない。
【００４４】
図６の干渉計は、図２に示すような同様の構造の反射面３８、６８ならびに凹部８５ａ、８５ｂ、９５ａ、９５ｂ内に蒸着された電極３５ａ、３５ｂ、６５ａ、６５ｂを有していてもよい。また、ミラーは、間隙３６の最小の幅を決定するために、それらの表面に突出部８１ａ、８１ｂ、９１ａ、９１ｂを有していてもよい。
【００４５】
図７は、ファブリー・ペロー干渉計７２０を製造するための本発明に係る例示的な方法のフローチャートである。本方法では、最初に、段階７２２で第１のミラーおよび第２のミラーを用意する。組み立ての際に、第１のミラーは通常、下側ミラーであり、第２のミラーは上側ミラーである。但し、これらのミラーは、代わりとして、組み立て中に他の平行な位置にあってもよい。ミラーは、三角形、矩形、六角形または円形の形態を有していることが好ましい。ミラー基板は、本干渉計を用いる際に印加される放射線に対して透過性である材料で作製されている。基板材料は、例えば、縮合シリカ（ＳｉＯ２）基板であってもよく、あるいは干渉計がより長い波長の赤外線のために使用される場合は、例えばシリコンを使用することができる。
【００４６】
ビームスプリッタミラーを達成するために、ミラーの基板を、それらの１つの表面に例えば銀または１種以上の他の材料の薄層でコーティングする。チタンを、基板と銀層との間の接着剤として使用することができる。さらに、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる保護層を、銀層の表面に形成することができる。
【００４７】
次に、段階７２４で、アクチュエータを取り付けるための凹部を、ミラーの側端に形成する。凹部を電極のために形成することもできる。凹部を機械加工またはエッチングした後に、金属電極を蒸着する。電極の材料は、例えば、銅、金または他の金属であってもよい。電極の目的は、ミラー間の距離の静電容量測定を容易にすることにある。ミラー間の距離をアクチュエータで制御する場合、そのような測定をフィードバックとして使用することができる。使用される基板の形状に応じて、電極を単一面に蒸着することもでき、この蒸着は、基板の機械加工の前後に行うことができる。さらに、間隙の最小の幅を決定し、かつ光学面と電極とが互いに接触するのを防止するために、図２に示すように、ミラーの表面に突出部を取り付けることができる。さらに、図６に係る中間支持板を使用する場合、この段階でそれらをミラーに取り付けてもよい。
【００４８】
段階７２６では、アクチュエータを事前に作動させる。例えば、圧電アクチュエータは、印加される電圧の関数としてのヒステリシスを示す。電圧がアクチュエータに印加されると、圧電アクチュエータの外形は変化する。初めて電圧を上昇させた後にゼロ電圧が圧電アクチュエータに印加されると、その外形は完全には最初の形状に戻らない。アクチュエータの長さが増加するにつれて、本干渉計の最小の使用可能な空隙が制限される傾向がある。但し、本干渉計モジュールを組み立てる前に、最大許容電圧をアクチュエータに少なくとも５回などで数回印加すると、ヒステリシスによって生じるドリフトは実質的に回避される。
【００４９】
段階７２８では、アクチュエータを第１のミラーの凹部に取り付ける。その取り付けは、例えば接着剤を用いて行うことができる。アクチュエータを取り付けた後、段階７３０で、第２のミラーを第１のミラーおよびアクチュエータに隣接して配置する。アクチュエータが第２のミラーの凹部に部分的に位置し、かつ第２のミラーの反射面が第１のミラーの反射面に面して短い距離にある位置に第２のミラーを配置する。突出部がミラーの表面に設けられている場合、突出部が互いに接触するようにミラーを配置することができる。
【００５０】
段階７３２では、ファブリー・ペロー干渉計（ＦＰＩ）の空隙幅分布を測定および調整する。本干渉計の光学的開口部において、いくつかの位置で透過スペクトルを記録する。各測定点に対して、測定スペクトルと模擬スペクトルとの最良の一致を与える空隙値を探す。
【００５１】
段階７３４では、空隙の分布幅に対して決定された受け入れ基準に基づいて、ＦＰＩの組み立てを継続するか否かの決定を行う。組み立てを継続しない場合、本プロセスは、段階７２２に戻る。
【００５２】
次に、段階７３６では、硬化中の接着剤の収縮を補償するために、正の電圧をアクチュエータに印加する。段階７３８では、ＦＰＩ空隙を、使用される接着剤の測定された収縮に基づいて選択された値に設定する量だけ、第２のミラーを第１のミラーに対して移動／上昇させる。ミラーに取り付けられ、かつミラー位置の微調整を有する適当なジグを用いて、ミラーを移動させることが好ましい。段階７４０では、段階７３２に従ってＦＰＩの空隙幅分布をさらに測定する。測定値に基づいて、接着剤を硬化させるか否か、または組み立てを中断するか否かを決定する（段階７４２）。硬化を開始することを決定した場合、曲げを減少／回避するために、ＦＰＩの全てのアクチュエータを取り付けるために硬化を同時に行う（段階７４４）。例えば、紫外線を印加して硬化を行う。
【００５３】
段階７４６では、全てのアクチュエータの電圧をゼロに設定し、段階７３２に従って、ＦＰＩの空隙幅分布を測定する。最初にアクチュエータ電圧を最大値まで上昇させ、次いで、電圧を減少させて次第にゼロに戻すことにより印加されるいくつかのアクチュエータの電圧についても、空隙幅分布を測定する。段階７４８では、分析結果および決定された受け入れ基準に基づいて測定結果を分析し、ＦＰＩモジュールを受け入れるか否かを決定する（段階７５０）。モジュールが受け入れられる場合、本干渉計の製造プロセスは完了する（７５２）。
【００５４】
上記製造段階は、手動または自動化された機械で行うことができる。手動の組み立て／調整は、少量の干渉計の製造において有用であり、自動化された組み立て／調整は、大量の干渉計の製造において有用である。
【００５５】
二重共振器型干渉計を提供するために、本発明を使用することもできる。この場合、第２の組のアクチュエータを第２（または第１）のミラーに取り付け、第２のミラーを第１の組のアクチュエータに配置および取り付けたのと同様に、第３のミラーを第２の組のアクチュエータに配置および取り付ける。また、同様の方法でミラーの数を増やして、より多くの数の共振器を備えた干渉計を製造することができる。多共振器型干渉計は、両側がコーティングされたミラーを必要とする場合もある。
【００５６】
本発明について、本明細書に含まれている実施形態を参照しながら記載してきた。但し、本発明はそれらのみに限定されず、本発明の意図および添付の特許請求の範囲に含まれると考えられる全ての実施形態を包含するものであることは明らかである。
【００５７】
例えば、いくつかの材料、寸法および形態が、本発明の実施のための例として言及されている。しかし、特定の要求に従う各実施のために、間隙測定のためのアクチュエータおよび電極の寸法、形態および材料ならびに位置を変更し、かつ最適化できることは明らかである。
【００５８】
上には、三角形および矩形のミラー要素を有する干渉計について記載した。しかし、これらの要素も、六角形形状または円形形状などの他の形状を有することができる。
【００５９】
上記実施形態は、３つのアクチュエータを有する。この数は、ミラーの全ての角度方向への傾斜の制御を可能にする最小数のアクチュエータであるため、アクチュエータの好ましい量である。但し、本発明の解決法は、３つのアクチュエータの使用になお限定されず、本解決法は、１つ、２つまたは４つなどの他の数のアクチュエータと共に適用することもできる。アクチュエータは、本干渉計の光学機能空間の周りに対称に配置することが好ましい。但し、アクチュエータを非対称的に配置することもできる。
【００６０】
ミラーおよびアクチュエータを取り付ける際は、その容易な使用、素早い取り付けおよび低コストにより、放射線で硬化することができる接着剤を使用することが好ましい。但し、代わりに他の取り付け手段を使用することもできる。
【００６１】
上記実施形態では、アクチュエータの取り付けのために、ミラーの側端に凹部が形成されている。しかし、アクチュエータのために、中空などの他の種類の空間を設けることもできる。アクチュエータのための空間は、機械加工せずに、基板が異なる大きさおよび／または形態を有して、２枚または複数のミラー基板を互いに積層することにより、そのようなミラーの形態を達成することもできる。
【００６２】
アクチュエータは、圧電アクチュエータであることが好ましいが、電歪もしくはフレキソエレクトリックアクチュエータなどの他の種類の電気的に制御可能なアクチュエータを使用することもできる。
【００６３】
本発明の干渉計は、いくつかの好ましい用途を有する。それらは、例えば、光学分光計、分析装置および撮像装置における制御可能なフィルタとして使用することができる。そのような分光計、分析装置および撮像装置は一般に、例えば、研究、産業および健康管理において化学／生物学実験室で使用される。また、本干渉計を光センサの一部として使用してもよい。本発明に係るファブリー・ペロー干渉計に適した用途の例は、国際公開第２００７／１３５２４４号に記載されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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