(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板と互いに対向する第２基板と、
前記第１基板の前記第２基板に対向する面に設けられた第１反射膜と、
前記第２基板に設けられ、前記第１反射膜とギャップを介して対向する第２反射膜と、
前記ギャップの寸法を変化させて、前記ギャップの寸法を設定するギャップ寸法設定手段と、を備え、
前記第１反射膜および前記第２反射膜は、一層の透明膜と、一層の金属膜とが積層されてそれぞれ形成され、
前記透明膜の膜厚および前記金属膜の膜厚は、
透過波長範囲の内であらかじめ設定された参照波長における、前記第１反射膜および前記第２反射膜の反射率が、あらかじめ設定された目標反射率となるとともに、
前記透過波長範囲の下限値に設定される設定波長の反射率が、前記金属膜のみで反射膜を構成して前記参照波長の反射率を目標反射率にした場合の、当該反射膜の前記設定波長における反射率よりも低くなるように設定され、
前記参照波長から前記設定波長の間の波長域の各波長に対する、前記第１反射膜および前記第２反射膜の反射率は、前記金属膜のみで反射膜を構成して前記参照波長の反射率を目標反射率にした場合の、前記参照波長から前記設定波長の間の波長域の各波長に対する反射率よりも低く、
前記ギャップ寸法設定手段により設定される前記ギャップの寸法に応じた波長の光を透過させ、
前記透過波長範囲の下限値は、３８０ｎｍ又は４００ｎｍであり、
前記参照波長は、５５０ｎｍから５７０ｎｍの範囲にある
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に記載の波長可変フィルターにおいて、
前記参照波長は、前記透過波長範囲のほぼ中間の波長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又は請求項２に記載の波長干渉フィルターにおいて、
前記透過波長範囲は可視光領域であることを特徴とする波長可変フィルター。
【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において、
前記第１反射膜は、前記第１基板側から順に一層の前記透明膜と、一層の前記金属膜とが積層されて形成され、
前記第２反射膜は、前記第２基板側から順に一層の前記透明膜と、一層の前記金属膜とが積層されて形成された
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記金属膜は、銀（Ａｇ）を主成分とするＡｇ合金膜である
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記透明膜は、二酸化チタン（ＴｉＯ２）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７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第１基板および前記第２基板はガラス基板であり、
前記透明膜の屈折率は、前記第１基板および前記第２基板の屈折率よりも高い
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の波長可変干渉フィルターと、
前記波長可変干渉フィルターを透過した検査対象光を受光する受光部とを備える
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項９】
請求項８に記載の光モジュールと、
前記光モジュールの前記受光部により受光された光に基づいて、前記検査対象光の光特性を分析する分析処理部とを備える
ことを特徴とする光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変干渉フィルター、この波長可変干渉フィルターを備える光モジュール、及びこの光モジュールを備える光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の基板の互いに対向する面に、それぞれ反射膜としてのミラー（一対のミラー）がギャップを介して対向配置された波長可変干渉フィルター（光学フィルター）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１の波長可変干渉フィルターでは、入射光を一対のミラー間で多重干渉させ、多重干渉により互いに強め合った特定波長の光を透過させる。この際、前記ミラー間のギャップの寸法を変更することで、透過させる光の波長を変化させていた。
【０００３】
前記特許文献１の波長可変干渉フィルターは、光源および受光器と組み合わせることで光分析装置を構成できる。この光分析装置は、光源から測定対象物に光を照射し、その反射光を前記波長可変干渉フィルターに入射させ、波長可変干渉フィルターを透過した光を受光器で受光することで、検査対象物の色などを分析する装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５１１０５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、可視光域での分析を行う場合、光源としては、一般にタングステン光源が用いられる。このタングステン光源のスペクトルは長波長成分が多く、シリコンフォトダイオードなどの受光器（ディテクター）も長波長側の感度が高い。また、通常、各波長域におけるバンドパスフィルター（波長可変干渉フィルター）の特性は、ほぼ同等な透過率（透過光量）を持つように設計される。
【０００６】
しかしながら、前述の光源および受光器の特性から、短波長側の光量に対して長波長側の光量は10〜数10倍程度まで大きくなる。これにより、特に短波長側において、受光器出力をアンプによって大幅に増幅する必要があり、このことが結果としてＳ／Ｎ比を下げることになり、測定精度が低下していた。
【０００７】
本発明の目的は、光分析装置に組み込んだ際にＳ／Ｎ比を高くできて高精度の測定を行うことができる波長可変干渉フィルター、光モジュールと、高精度の測定を行うことができる光分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の波長可変干渉フィルターは、第１基板と、前記第１基板と互いに対向する第２基板と、前記第１基板の前記第２基板に対向する面に設けられた第１反射膜と、前記第２基板に設けられ、前記第１反射膜とギャップを介して対向する第２反射膜と、前記ギャップの寸法を変化させて、前記ギャップの寸法を設定するギャップ寸法設定手段と、を備え、前記第１反射膜および前記第２反射膜は、一層の透明膜と、一層の金属膜とが積層されてそれぞれ形成され、前記透明膜の膜厚および前記金属膜の膜厚は、透過波長範囲の内であらかじめ設定された参照波長における、前記第１反射膜および前記第２反射膜の反射率が、あらかじめ設定された目標反射率となるとともに、前記透過波長範囲の下限値に設定される設定波長の反射率が、前記金属膜のみで反射膜を構成して前記参照波長の反射率を目標反射率にした場合の、当該反射膜の前記設定波長における反射率よりも低くなるよう
に設定され、前記参照波長から前記設定波長の間の波長域の各波長に対する、前記第１反射膜および前記第２反射膜の反射率は、前記金属膜のみで反射膜を構成して前記参照波長の反射率を目標反射率にした場合の、前記参照波長から前記設定波長の間の波長域の各波長に対する反射率よりも低く、前記ギャップ寸法設定手段により設定される前記ギャップの寸法に応じた波長の光を透過させ、前記透過波長範囲の下限値は、３８０ｎｍ又は４００ｎｍであり、前記参照波長は、５５０ｎｍから５７０ｎｍの範囲にあることを特徴とする。
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記参照波長は、前記透過波長範囲のほぼ中間の波長であることが好ましい。
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記透過波長範囲は可視光領域であることが好ましい。
【０００９】
ここで、透過波長範囲とは、本発明の波長可変干渉フィルターを用いて透過させる波長の設定範囲である。たとえば、可視光を透過させるために、４００〜７００ｎｍの波長を透過させるように設定されている場合には、前記４００〜７００ｎｍの範囲となる。従って、透過波長範囲の短波長域とは、前記範囲の下限を含む所定範囲を意味する。透過波長範囲が４００〜７００ｎｍの範囲に設定されている場合、短波長域は、たとえば４００〜４５０ｎｍの範囲などに設定すればよい。
また、参照波長とは、前記透過波長範囲内で設定される膜厚設定時の参照用の波長であり、たとえば、前記透過波長範囲の中央値などが設定される。
さらに、設定波長とは、透過波長範囲における短波長域に設定される波長であり、たとえば、短波長域の下限値などが設定される。
【００１０】
本発明によれば、各反射膜における透明膜の膜厚および金属膜の膜厚を、透過波長範囲の短波長域における反射率が金属膜単膜よりも低くなる膜厚に設定している。
波長可変干渉フィルターでは、可視光領域（たとえば４００〜７００ｎｍ）において、短波長側（たとえば４００〜４５０ｎｍ）の反射率が低く、長波長側（たとえば６５０〜７００ｎｍ）の反射率が高い傾向にある。このため、一般的な波長可変干渉フィルターは、下地に干渉膜を用いることで金属膜単膜の場合に比べて短波長域の反射率を高くして、可視光領域における反射率の変化が小さくなるように設定していた。
これに対し、本発明は、従来とは逆に、金属膜単膜の場合に比べて短波長域の反射率を低くし、短波長域での透過光量を増やしている。これにより、短波長域に比べて長波長域の成分が多いタングステン光源などの一般的な光源と、長波長域の感度が高い受光器とを、本発明の波長可変干渉フィルターと組み合わせて光分析装置を構成した場合、短波長側および長波長側の出力の差を１０倍未満と従来に比べて小さくできる。従って、本発明の波長可変フィルターを用いて光分析装置を構成すれば、短波長側の出力の増幅比を小さくできてＳ／Ｎ比を高くでき、高精度の測定を行うことができる。
【００１１】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第１反射膜は、前記第１基板側から順に一層の前記透明膜と、一層の前記金属膜とが積層されて形成され、前記第２反射膜は、前記第２基板側から順に一層の前記透明膜と、一層の前記金属膜とが積層されて形成されたことが好ましい。
【００１２】
本発明によれば、前述の効果を奏する他、各反射膜は、それぞれ、基板側から順に、一層の透明膜と、一層の金属膜とが積層されて形成されるので、反射膜を基板に直接成膜して形成することができる。これにより、反射膜を基板に対して安定して成膜でき、撓み等を抑制できる。
【００１３】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記金属膜は、銀（Ａｇ）を主成分とするＡｇ合金膜であることが好ましい。
【００１４】
本発明によれば、金属膜はＡｇ合金膜により構成される。干渉フィルターとして、高分解能、高透過率を実現する必要があり、この条件を満たす素材として、反射特性及び透過特性に優れたＡｇ膜を用いることが好ましい。一方、Ａｇ膜は、環境温度や、製造プロセスにおいて劣化しやすい。これに対して、Ａｇ合金膜を用いることで、環境温度や製造プロセスでの劣化も抑えられ、かつ高分解能、高透過率を実現することができる。
【００１５】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記透明膜は、二酸化チタン（ＴｉＯ２）膜であることが好ましい。
【００１６】
本発明によれば、透明膜には、屈折率の高いＴｉＯ２膜が用いられている。このため、所望の半値幅が変動してしまうことを抑制できる。これにより、光の透過率を高めることができ、干渉フィルターの分解能をより向上できる。
【００１７】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第１基板および前記第２基板はガラス基板であり、前記透明膜の屈折率は、前記第１基板および前記第２基板の屈折率よりも高いことが好ましい。
【００１８】
本発明によれば、各基板の材料は透明膜の屈折率よりも低い屈折率を有するガラスで形成されるので、光の透過率が低下することなく、高透過率を実現できる。
【００１９】
本発明の光モジュールは、上述の波長可変干渉フィルターと、前記波長可変干渉フィルターを透過した検査対象光を受光する受光部とを備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、光モジュールは、上述した透過波長範囲における短波長域から長波長域における出力レンジ（変動幅）を小さくでき、Ｓ／Ｎ比を高くできて高精度の測定を行うことができる。
【００２１】
本発明の光分析装置は、上述の光モジュールと、前記光モジュールの前記受光部により受光された光に基づいて、前記検査対象光の光特性を分析する分析処理部とを備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、光分析装置は、上述した波長可変干渉フィルターを有する光モジュールを備えるので、精度の高い光量の測定を実施でき、この測定結果に基づいて光分析処理を実施することで、正確な分光特性を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る一実施形態の測色装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】本実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図。
【図３】本実施形態におけるＴｉＯ２膜の膜厚と反射率との関係を示すグラフ。
【図４】本実施形態におけるＴｉＯ２膜の膜厚と設定波長４００ｎｍの反射率との関係を示すグラフ。
【図５】本実施形態におけるＴｉＯ２膜が無い場合と、０．２Ｑ、１．６Ｑの膜厚の場合の光量を比較したグラフ。
【図６】本実施形態におけるＴｉＯ２膜の膜厚と設定波長４００ｎｍの反射率との関係を示すグラフ。
【図７】本発明に係る実施例における波長域と光量との関係を示すグラフ。
【図８】本発明に係る実施例における設定波長４００ｎｍの光量に対する光量比を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
〔１．測色装置の概略構成〕
図１は、本実施形態の測色装置１（光分析装置）の概略構成を示すブロック図である。
測色装置１は、図１に示すように、検査対象Ａに光を射出する光源装置２と、測色センサー３（光モジュール）と、測色装置１の全体動作を制御する制御装置４とを備える。
そして、この測色装置１は、光源装置２から射出される光を検査対象Ａにて反射させ、反射された検査対象光を測色センサー３にて受光し、測色センサー３から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち検査対象Ａの色を分析して測定する装置である。
【００２５】
〔２．光源装置の構成〕
光源装置２は、光源２１、複数のレンズ２２（図１には１つのみ記載）を備え、検査対象Ａに対して白色光を射出する。光源２１は、たとえばタングステンランプである。
また、複数のレンズ２２には、コリメーターレンズが含まれてもよく、この場合、光源装置２は、光源２１から射出された白色光をコリメーターレンズにより平行光とし、図示しない投射レンズから検査対象Ａに向かって射出する。なお、本実施形態では、光源装置２を備える測色装置１を例示するが、例えば検査対象Ａが液晶パネルなどの発光部材である場合、光源装置２が設けられない構成としてもよい。
【００２６】
〔３．測色センサーの構成〕
測色センサー３は、図１に示すように、エタロン５（波長可変干渉フィルター）と、エタロン５を透過する光を受光する受光素子３１（受光部）と、エタロン５で透過させる光の波長を可変する電圧制御部６とを備える。また、測色センサー３は、エタロン５に対向する位置に、検査対象Ａで反射された反射光（検査対象光）を、内部に導光する図示しない入射光学レンズや凹面鏡を備えている。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、測定波長である所定波長の光を分光し、分光した光を受光素子３１にて受光する。
受光素子（ディテクター）３１は、複数の光電交換素子（たとえばシリコンフォトダイオード）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。
【００２７】
（３−１．エタロンの構成）
図２は、本実施形態におけるエタロン５の概略構成を示す断面図である。
エタロン５は、例えば、平面視略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２に示すように、第１基板５１と、第２基板５２とを備える。そして、これらの基板５１，５２は、例えば、プラズマ重合膜を用いたシロキサン接合などにより接合層５３を介して互いに接合されて一体的に構成される。
ここで、第１基板５１及び第２基板５２は、後述する透明膜であるＴｉＯ２膜５７の屈折率ｎよりも低い屈折率を有する材料で形成される。具体的には、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などが例示できる。
【００２８】
また、第１基板５１と、第２基板５２との間には、固定ミラー５４（第１反射膜）及び可動ミラー５５（第２反射膜）が設けられる。ここで、固定ミラー５４は、第１基板５１における第２基板５２に対向する面に固定され、可動ミラー５５は、第２基板５２における第１基板５１に対向する面に固定されている。また、これらの固定ミラー５４及び可動ミラー５５は、ギャップＧを介して対向配置されている。
さらに、第１基板５１と第２基板５２との間には、固定ミラー５４及び可動ミラー５５の間のギャップＧの寸法を調整するための静電アクチュエーター５６が設けられている。
【００２９】
静電アクチュエーター５６は、第１基板５１側に設けられる第１電極５６１、及び第２基板５２側に設けられる第２電極５６２を有し、これらの電極は対向して配置される。第１電極５６１及び第２電極５６２は、それぞれ図示しない電極引出部を介して電圧制御部６（図１参照）に接続されている。
そして、電圧制御部６から出力される電圧により、第１電極５６１及び第２電極５６２の間に静電引力が働き、ギャップＧの寸法が調整され、ギャップＧに応じて、エタロン５を透過する光の透過波長が決定される。すなわち、静電アクチュエーター５６によりギャップＧを適宜調整することで、エタロン５を透過する光が決定されて、エタロン５を透過した光が受光素子３１で受光される。
【００３０】
従って、静電アクチュエーター５６により、エタロン５におけるギャップ寸法設定手段が構成される。本実施形態のギャップ寸法設定手段は、ギャップＧの寸法を、１４０〜３００ｎｍの範囲で可変可能に構成されている。これにより、エタロン５は、透過波長範囲として、可視光領域である４００〜７００ｎｍの光を透過できるように設定されている。
次に、固定ミラー５４及び可動ミラー５５について説明し、エタロン５の詳細な構成については、後述する。
【００３１】
（３−１−１．固定ミラー及び可動ミラーの構成）
固定ミラー５４及び可動ミラー５５は、各基板５１，５２の基板側から順に、一層の二酸化チタン（ＴｉＯ２）膜５７（透明膜）、及び一層の銀（Ａｇ）合金膜５８（金属膜）が積層される２層構造にそれぞれ形成される。
本実施形態のＡｇ合金膜５８は、銀（Ag）、サマリウム（Sm）、及び銅（Cu）を含有するAg-Sm-Cu合金膜である。また、図示を省略したが、Ａｇ合金膜５８の上には、保護膜として、ケイ素（Ｓｉ）の酸化膜が覆われている。なお、本実施形態では、保護膜として、ケイ素（Ｓｉ）の酸化膜を用いたが、アルミニウム（Ａｌ）の酸化膜や、マグネシウム（Ｍｇ）のフッ化膜などを用いることができる。
【００３２】
Ａｇ合金膜５８およびＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｓ，Ｔは、以下に説明する膜構成の単板の反射率に基づいて設定される。
単板とは、各基板５１，５２と同様に、ガラス基板上に、ＴｉＯ２膜５７、Ａｇ合金膜５８を積層したものである。なお、この単板のガラス基板の厚さは２ｍｍに設定した。
【００３３】
Ａｇ合金膜５８の膜厚寸法Ｓは、参照波長λ０を５６０ｎｍとし、この光の上記単板における反射率が９１％になるように設定した。ここで、参照波長λ０は膜厚設定用に任意に決めた波長であり、本実施形態では可視光領域４００〜７００ｎｍのほぼ中間の波長である５６０ｎｍを選択した。なお、参照波長λ０としては５６０ｎｍに限定されず、５５０ｎｍや５７０ｎｍなどでもよく、測色装置１における透過波長範囲の中間値などに設定すればよい。
また、反射率９１％は、エタロン５で設定する半値幅に基づいて決めている。すなわち、単板の反射率とエタロン５になったときの半値幅には相関があり、本実施形態では半値幅が約２０ｎｍとなるように前記反射率を９１％に設定している。従って、反射率の設定値も、本実施形態の９１％に限らず、９０％や９２％等、エタロン５における半値幅の設定に基づいて決定すればよい。
【００３４】
上記条件に基づき、ガラス基板上にＡｇ合金膜５８のみを積層した場合、つまりＴｉＯ２膜５７が設けられていない場合には、Ａｇ合金膜５８の膜厚寸法Ｓは４１ｎｍに設定される。
一方、ＴｉＯ２膜５７が積層される場合には、ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法ＴによってＡｇ合金膜５８の膜厚寸法Ｓも変化する。
たとえば、ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｔが０．２Ｑの場合には、Ａｇ合金膜５８の膜厚寸法Ｓは４４ｎｍに設定される。同様に、ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｔが、０．４Ｑ、０．６Ｑ、０．８Ｑ、１．０Ｑ、１．２Ｑ、１．４Ｑ、１．６Ｑ、１．８Ｑ、２．０Ｑ、２．２Ｑ、２．４Ｑ、２．６Ｑ、２．８Ｑ、３．０Ｑ、３．２Ｑ、３．４Ｑの場合、Ａｇ合金膜５８の膜厚寸法Ｓは、それぞれ、４４、４８、４９、４７、４４、４０、３８、３７、３８、４０、４３、４７、４９、４８、４５、４１、３８ｎｍに設定される。
これらはいずれも、５６０ｎｍの参照波長λ０の光が単板に入射した際に、反射率がほぼ９１％になるように設定したものである。
【００３５】
ここで、Ｑ＝λ／４ｎである。λは参照波長λ０であり、ｎはＴｉＯ２膜５７の屈折率である。０．２〜３．４は係数である。本実施形態では、０．２Ｑ＝11.312ｎｍであり、０．４Ｑはその２倍の22.624ｎｍであり、３．４Ｑは約１９２ｎｍとなる。
【００３６】
図３に、ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｔを変化させた場合の、単板における分光反射率を示す。図３から明らかなように、全体としては短波長側で反射率が低く、長波長側で高くなっている。また、短波長側では、ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｔによって、Ａｇ合金膜５８のみの場合に比べて、反射率が低くなる場合と、高くなる場合とがあることが分かる。
【００３７】
図４に、設定波長である４００ｎｍの光の反射率と、ＴｉＯ２膜５７の各膜厚寸法Ｔとの関係を示す。本実施形態では、透過波長範囲である４００〜７００ｎｍの下限値である４００ｎｍを設定波長とした。
図４に示すように、４００ｎｍの反射率は、ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法に応じて周期的に変化する。
図４において、左端のＡｇ合金膜５８のみに比べて反射率が低くなる部分は、０．２Ｑ部分、１．６Ｑ部分、３．０Ｑ部分である。
【００３８】
そこで、第１基板５１、第２基板５２の反射膜として、ＴｉＯ２膜５７およびＡｇ合金膜５８を積層し、ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｔを０．２Ｑとした場合と、１．６Ｑとした場合の、エタロン５の透過光量を、Ａｇ合金膜５８のみを用いた場合（ＴｉＯ２膜５７無し）と比較したものを図５に示す。なお、膜厚寸法Ｔが３．０Ｑのものは、０．２Ｑ、１．６Ｑに比べて利用するメリットが小さいため、記載しなかった。すなわち、３．０Ｑは、約１９２ｎｍと膜厚が厚くなる。膜厚が厚いと、Ａｇ合金膜５８の重さも大きくなり、可動ミラー５５に用いると、ギャップＧの可変動作に影響する。図４に示すように、３．０Ｑの場合は反射率の低減効果が小さいため、前記膜厚が厚くなるデメリットを考慮すると実際に用いられる可能性は低い。
【００３９】
図５に示すように、ＴｉＯ２膜５７無しの場合に比べ、０．２Ｑ、１．６Ｑの場合は、より短波長側で透過光量が多い傾向が見られる。このため、ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法を０．２Ｑや１．６Ｑに設定すれば、Ａｇ合金膜５８のみの場合に比べて短波長側での透過光量を多くできる。従って、長波長側の成分が多い光源２１と、長波長側の感度が高い受光素子３１を用いた測色装置１において、受光素子３１の出力レンジを短波長域から長波長域まで小さく抑えることができる。
【００４０】
そこで、本実施形態では、図６に示すように、ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｔを、４００ｎｍでの反射率がＡｇ合金膜５８のみの場合（図６においてＴｉＯ２の厚み＝０）に比べて低くなる寸法に設定すればよい。
本実施形態では、大きく３つの膜厚範囲に設定することができる。第１範囲は、０．２Ｑを含む範囲である。ただし、膜厚があまりにも小さいと膜厚のコントロールが難しため、本実施形態では第１範囲で最も反射率が低くなる０．２Ｑ＝約１１ｎｍを下限とし、１１〜１９ｎｍの範囲を第１範囲とした。
また、第２範囲は、１．６Ｑを含む範囲であり、具体的には７３〜１０４ｎｍの範囲である。
さらに、第３範囲は、３．０Ｑを含む範囲であり、具体的には１６２〜１７７ｎｍの範囲である。
【００４１】
なお、本実施形態では、本発明の透明膜として、ＴｉＯ２膜５７を用いたが、第１基板５１や第２基板５２よりも屈折率が高い膜を使用すればよく、例えば、窒化チタン、ジルコニア、タンタル（Ｔａ）の酸化膜、ニオブ（Ｎｂ）の酸化膜等を用いることができる。この中でも、屈折率が高く、かつ可視光域の光に対して、良透過特性を示すＴｉＯ２膜が好ましい。
【００４２】
Ａｇ合金膜５８の膜厚寸法Ｓは、前述のとおり、３７〜４９ｎｍの範囲で、ＴｉＯ２膜５７の膜厚に応じて設定される。
特に、Ａｇ合金膜５８の膜厚寸法Ｓが３０ｎｍ未満であると、膜厚寸法Ｓが小さすぎてＡｇ合金膜５８の反射率が低く、さらに、プロセス加工や経時変化による反射率低下も大きくなる。また、Ａｇ合金膜５８をスパッタリング法で成膜する場合、Ａｇ合金膜５８のスパッタリング速度が速いため、膜厚のコントロールが難しくなり、製造安定性の低下を招くおそれもある。
一方、Ａｇ合金膜５８の膜厚寸法Ｓが６０ｎｍを超えると、光透過率が低下し、エタロン５の固定ミラー５４及び可動ミラー５５としての機能も低下する。
このような観点から、固定ミラー５４、及び可動ミラー５５を形成するＡｇ合金膜５８の膜厚寸法Ｓは、３０ｎｍ以上、６０ｎｍ以下に設定することが好ましい。本実施形態の前記第１〜３範囲はこの範囲内に含まれているため、問題ない。
【００４３】
また、Ａｇ合金膜５８としては、銀（Ag）、サマリウム（Sm）、及び銅（Cu）を含有するAg-Sm-Cu合金膜を用いていたが、以下の合金膜を用いてもよい。
すなわち、Ａｇ合金膜５８としては、銀(Ag)、及び炭素(C)を含有するAg-C合金膜、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、及び銅(Cu)を含有するAg-Pd-Cu合金膜、銀(Ag)、ビスマス(Bi)、及びネオジム(Nd)を含有するAg-Bi-Nd合金膜、銀(Ag)、ガリウム(Ga)、及び銅(Cu)を含有するAg-Ga-Cu合金膜、銀(Ag)、及び金(Au)を含有するAg-Au合金膜、銀(Ag)、インジウム(In)、及びスズ(Sn)を含有するAg-In-Sn合金膜、銀(Ag)、及び銅(Cu)を含有するAg-Cu合金膜等を用いてもよい。
【００４４】
また、本発明の金属膜としては、Ａｇ以外を用いた金属膜であってもよく、例えば、純金（Ａｕ）膜、金（Ａｕ）を含有する合金膜、純銅（Ｃｕ）膜、銅（Ｃｕ）を含有する合金膜を用いてもよい。ただし、可視光域を測定対象波長域とする場合、透過特性、反射特性に優れ、かつ、劣化しにくい点でＡｇ合金膜が最適である。なお、前記ミラー５４，５５が配置される空間を真空にすれば、Ａｇ膜など酸化により劣化しやすい材質でも用いることができる。
【００４５】
（３−１−２．第１基板の構成）
第１基板５１は、厚みが例えば５００μｍのガラス基材をエッチングにより加工することで形成される。この第１基板５１には、図２に示すように、電極形成溝５１１及びミラー固定部５１２がエッチングにより形成される。
電極形成溝５１１は、ミラー固定部５１２の外周縁から、電極形成溝５１１の内周壁面までの間に、リング状の電極固定面５１１Ａが形成される。この電極固定面５１１Ａには、上述した第１電極５６１がリング状に形成される。
ミラー固定部５１２は、上述したように、電極形成溝５１１と同軸で、かつ電極形成溝５１１よりも小さい径寸法となる円柱状に形成される。そして、ミラー固定部５１２の第２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２基板５２に近接して形成される。このミラー固定面５１２Ａには、上述した固定ミラー５４が形成される。
【００４６】
（３−１−３．第２基板の構成）
第２基板５２は、例えば厚み寸法が２００μｍの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２基板５２には、基板厚み方向に見る平面視（以下、エタロン平面視）で、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、エタロン平面視で円環状に形成されて可動部５２１を第２基板５２の厚み方向に移動可能に保持する連結保持部５２２とを備える。
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２基板５２の厚み寸法と同一寸法である２００μｍに形成されている。また、可動部５２１の第１基板５１に対向する側の可動面５２１Ａには、上述した可動ミラー５５が形成される。
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１基板５１に対向する面には、上述した第２電極５６２がリング状に形成される。
【００４７】
（３−２．電圧制御部の構成） 
電圧制御部６は、制御装置４からの入力される制御信号に基づいて、静電アクチュエーター５６の第１電極５６１及び第２電極５６２に印加する電圧を制御する。
【００４８】
〔４．制御装置の構成〕
制御装置４は、測色装置１の全体動作を制御する。この制御装置４としては、例えば汎用パーソナルコンピューターや、携帯情報端末、その他、測色専用コンピューターなどを用いることができる。
そして、制御装置４は、図１に示すように、光源制御部４１、測色センサー制御部４２、及び測色処理部４３（分析処理部）などを備えて構成されている。
【００４９】
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させる制御信号を測色センサー３に出力する。これにより、測色センサー３の電圧制御部６は、制御信号に基づいて、利用者が所望する光の波長を透過させるよう、静電アクチュエーター５６への印加電圧を設定する。
測色処理部４３は、測色センサー制御部４２を制御して、エタロン５のミラー間ギャップを変動させて、エタロン５を透過する光の波長を変化させる。また、測色処理部４３は、受光素子３１から入力される受光信号に基づいて、エタロン５を透過した光の光量を取得する。そして、測色処理部４３は、上記により得られた各波長の光の受光量に基づいて、検査対象Ａにより反射された光の色度を算出する。
【００５０】
〔５．本実施形態の作用効果〕
本実施形態によれば、各ミラー５４，５５の透明膜であるＴｉＯ２膜５７の膜厚および金属膜であるＡｇ合金膜５８の膜厚を、設定波長４００ｎｍにおける反射率が金属膜単膜よりも低くなる膜厚に設定している。よって、エタロン５において、短波長域での透過光量を増やすことができる。これにより、短波長域に比べて長波長域の成分が多いタングステン光源などの一般的な光源２１と、長波長域の感度が高い受光素子３１とを、エタロン５と組み合わせて測色装置１を構成した場合、短波長側および長波長側の出力の差を１０倍未満と従来に比べて小さくできる。従って、測色装置１において、受光素子３１の短波長側の出力の増幅比を小さくできてＳ／Ｎ比を高くでき、高精度の測定を行うことができる。
【００５１】
本実施形態によれば、各ミラー５４，５５は、それぞれ、基板側から順に、一層のＴｉＯ２膜５７と、一層のＡｇ合金膜５８とが積層されて形成される。このような構成では、例えば、基板上に金属膜のみが形成される構成や、基板上に誘電多層膜を形成し、その上に金属膜を設ける構成に比べて、金属膜による特定波長の吸光性を抑えることができ、透過光の光量低下やエタロン５の分解能の低下を抑制できる。これにより、近赤外光の長波長域の光の透過光量が低下することがなく、エタロン５の分解能を向上できる。
【００５２】
また、金属膜はＡｇ合金膜５８により構成される。エタロン５として、高分解能、高透過率を実現する必要があり、この条件を満たす素材として、反射特性及び透過特性に優れたＡｇ膜を用いることが好ましい。一方、Ａｇ膜は、環境温度や、製造プロセスにおいて劣化しやすい。これに対して、Ａｇ合金膜５８を用いることで、環境温度や製造プロセスでの劣化も抑えられ、かつ高分解能、高透過率を実現することができる。
さらに、Ａｇ合金膜５８の膜厚寸法Ｓが３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であるので、Ａｇ合金膜５８に入射する光の透過率が低下することなく、十分な透過性を維持できる。
【００５３】
また、透明膜には、屈折率の高いＴｉＯ２膜５７が用いられている。このため、所望の半値幅が変動してしまうことを抑制できる。これにより、光の透過率を高めることができ、エタロン５の分解能をより向上できる。
さらに、ＴｉＯ２膜５７は参照波長λ０における反射率が約９１％となるように設定しているので、所定の波長可変域において所望の半値幅（たとえば２０ｎｍ）でほぼ一定にすることができる。これにより、長波長域における透過率の低下を抑制でき、エタロン５の分解能を向上できる。
【００５４】
各基板５１，５２の材料は、ＴｉＯ２膜５７の屈折率よりも屈折率が小さなガラスで形成されるので、光の透過率が低下することなく、高透過率を実現できる。
【００５５】
［実施形態の変形］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、ギャップ寸法設定手段として、静電アクチュエーター５６により、ミラー間ギャップＧを調整可能な構成を例示したが、例えば、電磁コイルと永久磁石とを有する電磁アクチュエーターや、電圧印加により伸縮可能な圧電素子を設ける構成としてもよい。
前記実施形態において、各基板５１，５２は、接合層５３により接合されるとしたが、これに限られない。例えば、接合層５３が形成されず、各基板５１，５２の接合面を活性化し、活性化された接合面を重ね合わせて加圧することにより接合する、いわゆる常温活性化接合により接合させる構成などとしてもよく、いかなる接合方法を用いてもよい。
前記実施形態では、第２基板５２の厚み寸法を例えば２００μｍとしたが、第１基板５１と同じ５００μｍとしてもよい。この場合には、可動部５２１の厚み寸法も５００μｍとなって厚くなるため、可動ミラー５５の撓みを抑制でき、各ミラー５４，５５をより平行に維持できる。
【００５６】
前記実施形態では、本発明の光モジュールとして、測色センサー３を例示し、光分析装置として、測色センサー３を備えた測色装置１を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、センサー内部にガスを流入させ、入射光のうちガスにて吸収された光を検出するガスセンサーを本発明の光モジュールとして用いてもよく、このようなガスセンサーによりセンサー内に流入されたガスを分析、判別するガス検出装置を本発明の光分析装置としてもよい。さらに、光分析装置は、このような光モジュールを備えた分光カメラ、分光分析器などであってもよい。
また、各波長の光の強度を経時的に変化させることで、各波長の光でデータを伝送させることも可能であり、この場合、光モジュールに設けられたエタロン５により特定波長の光を分光し、受光部で受光させることで、特定波長の光により伝送されるデータを抽出することができ、このようなデータ抽出用光モジュールを備えた光分析装置により、各波長の光のデータを処理することで、光通信を実施することもできる。
【実施例】
【００５７】
次に、本発明の実施例１，２を、比較例１，２と比較した評価結果を図７，８に示す。なお、いずれの例も参照波長λ０＝５６０ｎｍにおける反射率が９１％となるように膜厚寸法を設定している。
【００５８】
（実施例１）
実施例１は、固定ミラー５４、可動ミラー５５のＴｉＯ２膜５７の膜厚を０．２Ｑとした例である。具体的には、ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｔを１１ｎｍ、Ａｇ合金膜（ＡｇＳｍＣｕ合金膜）５８の膜厚寸法Ｓを４４ｎｍに設定してエタロンを製造した。
【００５９】
（実施例２）
実施例２は、固定ミラー５４、可動ミラー５５のＴｉＯ２膜５７の膜厚を１．６Ｑとした例である。具体的には、ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｔを９０ｎｍ、Ａｇ合金膜（ＡｇＳｍＣｕ合金膜）５８の膜厚寸法Ｓを３７ｎｍに設定してエタロンを製造した。
【００６０】
（比較例１）
比較例１は、Ａｇ合金膜５８の単膜を形成した例である。すなわち、ガラス基板の上に、Ａｇ−Ｓｍ−Ｃｕ合金膜の単膜を形成し、その膜厚寸法Ｓを４１ｎｍとしてエタロンを製造した。
【００６１】
（比較例２）
比較例２は、従来の反射膜の構成である。すなわち、基板側からＴｉＯ２膜及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜の積層体、及び前記積層体の上にＡｇ−Ｓｍ−Ｃｕ合金膜を順に形成した例である。この際、ＴｉＯ２膜の膜厚寸法を２３ｎｍとし、ＳｉＯ２膜の膜厚寸法を３７ｎｍとし、Ａｇ−Ｓｍ−Ｃｕ合金膜の膜厚寸法を４１ｎｍとしてエタロンを製造した。
【００６２】
（評価）
実施例１、２、比較例１、２の各膜構成における光量を図７、４００ｎｍの光量を基準とした光量比を図８に示す。
図８に示すように、比較例２では、４００ｎｍの光量に比べて７００ｎｍの光量比は約２１倍と大きく異なる。これに対し、比較例１では約６．９倍、実施例２も約６．９倍に抑えることができ、さらに実施例１では約４．５倍と抑えることができる。
【００６３】
従って、実施例１，２によれば、短波長域から長波長域の範囲における受光素子３１の出力（受光強度）の変化割合を小さくでき、出力が低い短波長域でのアンプの倍率を、前記比較例２に比べて下げることができ、ノイズ成分の増加を抑えてＳ／Ｎ比の高い高精度な測定結果を得ることができる。
また、実施例１のように、０．２Ｑの膜厚を用いれば、比較例１に比べても変化割合を小さくでき、ノイズを抑えてより高精度の測定結果を得ることができる。
【００６４】
なお、実施例２の１．６Ｑの膜厚の光量比は、６２０ｎｍ付近までは０．２Ｑよりも小さいが、それよりも長波長域側となると、光量比が急激に上がっている。これは、図５にも示すように、実施例２では、６００ｎｍ付近から透過光量が増えていることに起因する。
ただし、実施例２は、４００ｎｍにおける光量が図７に示すように多めに確保されている。従って、６００ｎｍ以上の波長領域では光量調整フィルターを使い、全体の光量差を小さくすることもできる。このようにすれば、可視光領域における光量比の差を、比較例１に比べてもより小さくでき、ノイズを抑えてより高精度の測定結果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１…測色装置（光分析装置）、３…測色センサー（光モジュール）、５…エタロン（波長可変干渉フィルター）、３１…受光素子（受光部）、４３…測色処理部（分析処理部）、５１…第１基板、５２…第２基板、５４…固定ミラー（第１反射膜）、５５…可動ミラー（第２反射膜）、５７…ＴｉＯ２膜（透明膜）、５８…Ａｇ合金膜（金属膜）、Ｇ…ギャップ、Ｓ，Ｔ…膜厚寸法。
【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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