光滤波器以及使用其的分析设备和光设备的制造方法_3

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4B第二引出布线,64C第一狭缝,70、70 ’第二电极,72第三段电极,72A第三环状电极,74、74’第四段电极,74A、74A’第四环状电极,76A第三引出布线,76B第四引出布线,78第二狭缝,80第一间隙可变驱动部(静电致动器),90第二间隙可变驱动部(静电致动器),101?104第一?第四外部连接电极,110电位差控制部,112第一段驱动部,114第二段驱动部,116数字控制部,120电源,200分析设备(测色器),300光设备,Gl第一间隙,G2第二间隙,L中心线,AVsegl内周侧电位差,AVseg2外周侧电位差,W1、W2环宽度。
【具体实施方式】
[0106]下面,对本发明的优选的实施方式进行详细说明。而且,以下说明的本实施方式并非对技术方案的范围中记载的本发明的内容进行不当地限定的方式,本实施方式中说明的所有构成不一定必需用作本发明的解决途径。
[0107]1.光滤波器
[0108]1.1.光滤波器的滤波部
[0109]1.1.1.滤波部的概要
[0110]图1是本实施方式的光滤波器10的未施加电压状态的剖面图,图2是施加电压状态的剖面图。图1及图2所示的光滤波器10包括第一基板20、与第一基板20对置的第二基板30。本实施方式中,将第一基板20设为固定基板,将第二基板30设为可动基板或隔膜,然而只要任意一方或双方是可动的即可。
[0111]本实施方式中,与第一基板20例如一体化地形成有将第二基板30可动地支承的支承部23。支承部20既可以设于第二基板30中,也可以与第一、第二基板20、30独立地形成。
[0112]第一、第二基板20、30分别例如由钠钙玻璃、结晶性玻璃、石英玻璃、铅玻璃、钾玻璃、硼酸玻璃、无碱玻璃等各种玻璃或水晶等形成。它们当中,作为各基板20、30的构成材料,例如优选含有钠(Na)或钾(K)等碱金属的玻璃,通过利用这种玻璃形成各基板20、30,就可以提高后述的反射膜40、50、各电极60、70之间紧密粘接性、基板之间的接合强度。此外,通过将这2个基板20、30利用例如使用了等离子体聚合膜的表面活性化接合等接合,而将其一体化。第一、第二基板20、30各自被制成一边例如为I Omm的正方形,作为隔膜发挥作用的部分的最大直径例如为5mm。
[0113]第一基板20是通过利用蚀刻来加工厚度例如为500μπι形成的玻璃基材而形成的。第一基板20在与第二基板30对置的第一对置面20Α中的中央的第一面20Α1中,形成有例如圆形的第一反射膜40。同样地,第二基板30是通过利用蚀刻来加工以厚度例如200μπι形成的玻璃基材而形成的。第二基板30在与第一基板20对置的第二对置面30Α的中央位置,形成有与第一反射膜40对置的例如圆形的第二反射膜50。
[0114]而且,第一、第二反射膜40、50例如被以直径约3mm的圆形形成。该第一、第二反射膜40、50是利用AgC单层形成的反射膜,可以利用溅射等方法形成于第一、第二基板20、30中。AgC单层反射膜的膜厚尺寸例如被以0.03μπι形成。本实施方式中,作为第一、第二反射膜40、50,给出使用可以将可见光全部区域分光的AgC单层的反射膜的例子,然而并不限定于此,也可以使用如下的电介质多层膜,即,虽然可以分光的波长区域窄,然而与AgC单层反射膜相比,所被分光的光的透过率大,透过率的半值宽度也窄,分辨率良好,例如是将T12与S12的层叠膜层叠而成的。
[0115]此外,在与第一、第二基板20、30的第一、第二对置面20Α、30Α相反一侧的面中,可以在与第一、第二反射膜40、50对应的位置形成未图示的防反射膜(AR)。该防反射膜是通过将低折射率膜及高折射率膜交互地层叠而形成的,使第一、第二基板20、30的界面中的可见光的反射率降低,使透过率增大。
[0116]这些第一、第二反射膜40、50在图1所示的未施加电压状态下被隔着第一间隙Gl对置配置。而且,本实施方式中,将第一反射膜40设为固定镜,将第二反射膜50设为可动镜,然而也可以与上述的第一、第二基板20、30的方式对应地将第一、第二反射膜40、50中的任意一方或双方设为可动。
[0117]在俯视时第一反射膜40的周围的位置,且在第一基板20的第一对置面20A1的周围的第二对置面20A2中,例如形成有第一电极60。同样地,在第二基板30的对置面30A中,与第一电极60相对置地设有第二电极70。第一电极60与第二电极70被隔着第二间隙G2对置配置。而且,可以将第一、第二电极60、70的表面用绝缘膜覆盖。
[0118]本实施方式中,第一基板20与第二基板30对置的第一对置面20A具有:形成有第一反射膜40的第一面20A1、俯视时配置于第一面20A1的周围而形成有第一电极60的第二面20A2。第一面20A1与第二面20A2并非同一面,在第一面20A1与第二面20A2之间具有阶梯差22,将第一面20A1的一方设定于比第二面20A2更靠近第二基板30的位置。这样,在电压的未施加状态下的初始值下,即成立第一间隙Gl〈第二间隙G2的关系。
[0119]这里,根据上述的式(I),静电引力F与第一、第二电极60、70之间的间隙G(第二间隙G2)的平方成反比例。将静电引力F的变化量△ F与第一、第二电极60、70之间的间隙G的变化量A G的关系表示于图3中。图3中,表示有电极间间隙G小的区域中的间隙变化量AGl^极间间隙G大的区域中的间隙变化量AG2(= AGl)。在电极间间隙G小的区域中,只要间隙以间隙变化量A Gl变化,则静电引力F就会大幅度地变化△ Fl。与之不同,在电极间间隙G大的区域中,即使以与间隙变化量A Gl相同的间隙变化量△ G2变化,静电引力F的变化量也是比较小的AF2。
[0120]像这样,在电极间间隙G比较窄的区域中,间隙只要微小地变化,静电引力F就会急剧地变化,从而极难实现用于获得稳定的静电引力F的间隙控制。与之不同,在电极间间隙G比较宽的区域中,静电引力F相对于间隙变化单位量的变化小。由此可知,使用了图3的F-G特性曲线当中的静电引力F的变化小的平坦的区域(电极间间隙G比较宽的区域)的一方更容易利用电压间间隙G来控制静电引力F的大小。
[0121]另一方面,可变波长对象的透过波长波段如后所述例如为380?700nm,第一、第二反射膜40、50之间的第一间隙Gl小到140?300nm。所以,如图1所示,设定为第一间隙Gl〈第二间隙G2,使得静电引力F的大小容易控制。
[0122]第一电极60例如被分割为在电气性上独立的至少K(K为2以上的整数)个段电极,本实施方式中作为K = 2的例子具有第一、第二电极62、64。也就是说,K个段电极62、64分别可以设定为不同的电压,另一方面,第二电极30是处于相同电位的公共电极。而且,在K 2 3的情况下,可以将针对第一、第二电极62、64说明如下的关系适用于相邻的任意2个段电极。而且,本发明并不限定于将第一电极60分割为K个段电极。对于未将第一电极60分割的实施例,将在后面的图15?图18中叙述。
[0123]对于这种结构的光滤波器10来说,与第一、第二基板20、30—起形成有反射膜(第一、第二反射膜40、50)的区域和形成有电极(第一、第二电极60、70)的区域在俯视时成为不同的区域,不会有像专利文献I那样反射膜与电极被层叠的情况。由此,即使将第一、第二基板20、30的至少一方(本实施方式中是第二基板30)设为可动基板,由于反射膜与电极未被层叠,因此可动基板也可以确保挠曲容易性。而且,与专利文献I不同,由于在第一、第二电极60、70上未形成反射膜,因此即使利用作为透过型或反射型波长可变干涉滤波器的光滤波器10,也不会存在将第一、第二电极60、70设为透明电极的制约。而且,即使是透明电极也会对透过特性造成影响,因此通过在第一、第二电极60、70上不形成反射膜,作为透过型波长可变干涉滤波器的光滤波器10可以获得所需的透过或反射特性。
[0124]另外,该光滤波器10中,通过对俯视时配置于第二反射膜50的周围的第二电极70施加公共电压(例如接地电压),对俯视时配置于第一反射膜40的周围的构成第一电极60的K个段电极62、64各自施加独立的电压,如图2所示地在对置电极间作用以箭头表示的静电引力F1、F2,就可以使第一、第二反射膜40、50之间的第一间隙Gl按照达到比初始间隙的大小更小的间隙的方式可变。
[0125]也就是说,如表示电压施加状态的光滤波器10的图2所示,由第一段电极62和与之对置的第二电极70构成的第一间隙可变驱动部(静电致动器)80、由第二段电极64和与之对置的第二电极70构成的第二间隙可变驱动部(静电致动器)90被各自独立地驱动。
[0126]像这样,通过具有俯视时仅配置于第一、第二反射膜40、50的周围的独立的多个(K个)间隙可变驱动部80、90,就可以通过使对K个段电极62、64施加的电压的大小、从K个段电极62、64当中为了施加电压而选择的段电极数这2个参数变化,来控制第一、第二反射膜40、50之间的间隙的大小。
[0127]如果像专利文献I那样,参数仅为电压的种类,则很难对大的间隙可动范围和相对于由噪音等造成的电压变动的低灵敏度加以兼顾。通过像本实施方式那样,加上电极数这样的参数,就可以通过将与仅用电压控制的情况相同的施加电压范围应用于各个段电极,而在大的间隙可动范围中产生进一步微调了的静电引力,进行精细的间隙调整。
[0128]这里,将施加电压的最大值设为Vmax,将间隙设为以N级可变。在第一电极60未被分割为多个的情况下,需要将最大电压Vmax分割N份来分配施加电压。此时,将不同的施加电压间的电压变化量的最小值设为△ Vlmin。另一方面,本实施方式中,对K个段电极的各个电极的施加电压只要将最大电压Vmax平均地进行(N/K)分割而分配即可。此时,对于K个段电极的各个电极,将施加在同一段电极上的不同的施加电压间的电压变化量的最小值设为A Vkmin。该情况下,显而易见,Δ Vlmin< Δ Vkmin成立。
[0129]像这样,如果可以确保电压最小变化量AVkmin较大,则即使因依赖于电源变动或环境等的噪音而使对K个第一、第二电极62、64的施加电压略有变动,间隙变动也会变小。也就是说,对于噪音的灵敏度小,换言之,电压灵敏度变小。这样,就可以实现高精度的间隙控制,不一定需要像专利文献I那样对间隙进行反馈控制。另外,即使对间隙进行了反馈控制,由于对于噪音的灵敏度小,因此也可以很快地使之稳定。
[0130]本实施方式中,通过将中央侧的第一、第二反射膜40、50的区域设为非驱动区域,将其周围设为驱动区域,来维持第一、第二反射膜40、50的平行度。第一、第二反射膜40、50的平行度对于在第一、第二反射膜40、50之间进行多重反射而利用干涉使不需要波长的光衰减的法布里-佩罗型干涉滤波器来说是重要的技术要素。
[0131]本实施方式中,为了确保作为可动基板的第二基板30的挠曲性,如图1所示,将形成有第二电极70的区域设为例如厚度尺寸为50μπι左右的薄壁部34。该薄壁部34被以比配置有第二反射膜40的区域的厚壁部32、以及与支承部23接触的区域的厚壁部36更薄的壁厚形成。换言之,第二基板30的形成有第二反射膜40及第二电极70的第二对置面30A是平坦面,在配置有第二反射膜40的第一区域中形成厚壁部32,在形成有第二电极70的第二区域中形成薄壁部34。像这样,通过在用薄壁部34确保挠曲性的同时,使厚壁部32难以挠曲,第二反射膜40就可以保持平面度地使间隙可变。对于在第二基板30中设置阶梯或局部地设置厚壁部的例子将在后面叙述。
[0132]而且,本实施方式中,虽然将独立的多个(K个)间隙可变驱动部分别用由一对电极构成的静电致动器来构成,然而也可以将它们的至少一个置换为压电元件等其他的致动器。但是,非接触地提供吸引力的静电致动器在多个的间隙可变驱动部之间的干涉少,在高精度地控制间隙方面是合适的。与此不同,例如在将2个压电元件配置于第一、第二基板20、30之间的情况下,会产生未驱动的压电元件成为妨碍由其他的驱动着的压电元件造成的间隙变位的情况,对于独立地驱动多个间隙可变驱动部的方式来说带来弊病。从这一点考虑,优选将多个间隙可变驱动部用静电致动器来构成。
[0133]1.1.2.第一电极
[0134]构成第一电极60的K个段电极62、64如图4(A)所示,可以相对于第一反射膜40的中心以同心环状配置。也就是说,第一段电极62具有第一环状电极部62A,第二段电极64在环状电极部62A的外侧具有第二环状电极部64A,各环状电极部62A、64A被相对于第一反射膜以同心环状形成。而且,所谓“环状”是如下的用语,即,并不限于封闭环,也包括不连续环形状,并不限于圆形环,也包括矩形环或多边形环等。
[0135]这样,即如图2所示,相对于第一反射膜40的中心线L,第一、第二段电极各自形成线对称配置。这样,由于在施加电压时作用于第一、第二电极60、70之间的静电引力F1、F2相对于第一反射膜40的中心线LI线对称地作用,因此第一、第二反射膜40、50的平行度提高。
[0136]而且,如图4(A)所示,可以使第二段电极64的环宽度W2比第一段电极62的环宽度Wl
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