(57)【要約】【課題】基板に生じる撓みを低減して分解能を向上させた波長可変干渉フィルター、光モジュール、及び電子機器を提供する。【解決手段】エタロン５(波長可変干渉フィルター)は、固定基板５１と、固定基板５１に対向する可動基板５２と、固定基板５１に設けられた固定反射膜５６と、可動基板５２に設けられ、固定反射膜５６とギャップを介して対向する可動反射膜５７と、固定基板５１に設けられた固定電極５４１と、可動基板５２に設けられ、固定電極５４１と対向する可動電極５４２と、を備え、可動電極５４２の固定電極５４１側の面には可動絶縁膜５４４が積層され、可動電極５４２は圧縮応力を有し、可動絶縁膜５４４は引張応力を有して構成された。【選択図】図３
2012173314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一基板と、
前記第一基板に対向する第二基板と、
前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜と、
前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第一反射膜とギャップを介して対向する第二反射膜と、
前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一電極と、
前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第一電極に対してギャップを介して対向する第二電極と、
前記第一電極上に積層された絶縁膜と、を備え、
前記第一電極の前記第一基板の基板表面に沿う面方向に対する内部応力の方向と、前記絶縁膜の前記面方向に対する内部応力の方向が逆である
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、
前記第一電極の内部応力、膜厚寸法、および面積の積の絶対値と、前記絶縁膜の内部応力、膜厚寸法、および面積の積の絶対値とが、同値である
ことを特徴とした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、
前記絶縁膜は、ｈｉｇｈ−ｋ材料の膜である
ことを特徴とした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において、
前記絶縁膜は、複数の層で形成される
ことを特徴とした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と、
前記波長可変干渉フィルターを透過した光を検出する検出部と、を備えた
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項６】
請求項５に記載の光モジュールを備えた
ことを特徴とする電子機器。
【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出射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モジュール、及びこの光モジュールを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の反射膜間で光を多重干渉させて、所望の波長の光を出射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)。
特許文献１に記載の光学フィルター装置（波長可変干渉フィルター）は、対向配置された第一基板、および第二基板を有し、第一基板の第二基板に対向する面には光学反射膜、第二基板の第一基板に対向する面にはミラー層が設けられている。
また、第一基板において、第一基板の表面の外周に沿って酸化膜が形成され、この酸化膜に支持されたダイヤフラム上に光学反射膜が形成されている。すなわち、第一基板とダイヤフラムとの間には空隙が形成される。そして、第一基板とダイヤフラムの表面にはそれぞれ電極が設けられ、これらの電極間の間に電圧を印加すると、静電引力によりダイヤフラムが第一基板側に撓み、光学反射膜およびミラー層間のギャップ寸法が変化する。これにより、波長可変干渉フィルターは電極間の電圧を制御することで、入射光から、ミラー間のギャップ寸法に応じた波長の光を取り出すことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７６７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載のような波長可変干渉フィルターでは、電極をダイヤフラムに設けている。電極としては、通常、膜状の電極が用いられるが、このような電極を成膜すると、膜の面方向(ダイヤフラムの基板表面に沿う方向)に内部応力が作用する。この内部応力の方向や大きさは、成膜方法や膜材質などにより決定される。そして、内部応力が膜中心部に向かう方向に作用している場合、圧縮応力となり、内部応力が電極の膜中心部から外側に作用している場合は引張応力となる。ここで、ダイヤフラムに形成される電極に圧縮応力が作用する場合、ダイヤフラムは、第一基板に向かって撓み、ダイヤフラムに形成される電極に引張応力が作用する場合、ダイヤフラムは、第一基板から離れる方向に撓む。
【０００５】
このように、電極の内部応力により、ダイヤフラムが撓んでしまうと、光学反射膜もダイヤフラムの撓みに応じて撓み、電極間に駆動電圧を印加していない初期状態において、光学反射膜およびミラー層を平行に維持できなくなる場合があり、波長可変干渉フィルターの分解能が低下するという課題がある。
【０００６】
本発明は上記のような課題に鑑みて、基板に生じる撓みを低減させた波長可変干渉フィルター、光モジュール、及び電子機器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】
【０００７】
本発明の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する第二基板と、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜と、前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第一反射膜とギャップを介して対向する第二反射膜と、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一電極と、前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第一電極に対してギャップを介して対向する第二電極と、前記第一電極上に積層された絶縁膜と、を備え、前記第一電極の前記第一基板の基板表面に沿う面方向に対する内部応力の方向と、前記絶縁膜の前記面方向に対する内部応力の方向が逆であることを特徴とする。
【０００８】
この発明では、第一基板に設けられる第一電極の内部応力の方向と、第一電極に積層された絶縁膜の内部応力の方向とが逆向きであるため、双方の内部応力を互いに打ち消しあうことができる。
具体的には、第一基板には、第一電極の圧縮応力により第二基板側に撓ませようとする力が作用し、絶縁膜の引張応力により第二基板から離れる側に撓ませようとする力と作用する。したがって、それぞれ力が反対方向に作用するため、これらの力が互いに打ち消しあって、第一基板を撓ませようとする力が低減される。これにより、第一基板の撓みが低減されるので、第一基板上に設けられた第一反射膜の撓みも低減することができ、第一反射膜および第二反射膜の平行精度が向上し、波長可変干渉フィルターの分解能を向上させることができる。
また、波長可変干渉フィルターの製造時では、第一電極および第二電極の間に駆動電圧を印加していない初期状態で、第一反射膜および第二反射膜のギャップの寸法を設定値(初期ギャップ寸法)に設定する。この際、第一基板に撓みがある場合、ギャップ寸法を正確に初期ギャップ寸法に設定することができないという問題がある。これに対して、本願発明では、第一基板の撓みが低減されるため、第一反射膜および第二反射膜のギャップを精度良く初期ギャップ寸法に合わせ込むことができる。
【０００９】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第一電極の内部応力、膜厚寸法、および面積の積の絶対値と、前記絶縁膜の内部応力、膜厚寸法、および面積の積の絶対値とが、同値であることが好ましい。
【００１０】
ここで、基板に形成された膜の内部応力が基板に及ぼす力は、膜の内部応力の大きさと、膜厚寸法と、膜の面積の積に比例する。
ここで、第一電極の圧縮応力の大きさ、膜厚寸法、および面積の積の絶対値と、絶縁膜の引張応力の大きさ、膜厚寸法、および面積の積の絶対値が同一であれば、第一電極が第一基板に及ぼす力と、絶縁膜が第一基板に及ぼす力とが釣り合い、第一電極の内部応力に起因する第一基板の撓みが防止される。これにより、第一反射膜および第二反射膜が平行に維持され、波長可変干渉フィルターの分解能をより向上させることができる。
【００１１】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記絶縁膜は、ｈｉｇｈ−ｋ材料の膜であることが好ましい。
【００１２】
一般に、ｈｉｇｈ−ｋ材料は比誘電率が高く、絶縁耐圧に優れている。比誘電率が高いため、第一電極と第二電極との間に働く静電吸引力を向上させることができる。このように、静電吸引力と絶縁耐圧との両方を向上させることができる。
【００１３】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記絶縁膜は、複数の層で形成されることが好ましい。
【００１４】
この発明では、絶縁膜を、特性の異なる複数の層で形成することができるため、性能がより優れた絶縁膜を形成することができる。例えば、上述したｈｉｇｈ−ｋ材料であっても、種類によって比誘電率は高いが絶縁耐圧が若干低いというものも存在する。したがって、このような材料からなる膜と、絶縁耐圧の優れた材料からなる膜とを積層することにより、静電吸引力と絶縁耐圧の両方を優れたものにすることができる。また、絶縁膜として一般的に使用されているＳｉＯ２膜は絶縁耐圧に優れ、価格も安価であるので、このＳｉＯ２膜と比誘電率の高いｈｉｇｈ−ｋ材料からなる膜とを積層させてもよい。このように、層の組み合わせを変えることによって、絶縁膜の性能を調整することができる。
【００１５】
本発明の光モジュールは、上述のような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光を検出する検出部と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この発明では、上述したように、波長可変干渉フィルターは、第一電極の内部応力による第一基板や第一反射膜の撓みが低減されるため、第一反射膜および第二反射膜の平行精度が向上し、高分解能を実現できる。したがって、このような波長可変干渉フィルターを備えた光モジュールでは、高い分解能で取り出された所望波長の光を検出部で受光させることができ、所望波長の光の光量を正確に検出することができる。
【００１７】
本発明の電子機器は、上述のような光モジュールを備えたことを特徴とする。
ここで、電子機器としては、上記のような光モジュールにより検出された光の光量に基づいて、干渉フィルターに入射した光の色度や明るさなどを分析する光測定器、ガスの吸収波長を検出してガスの種類を検査するガス検出装置、受光した光からその波長の光に含まれるデータを取得する光通信装置などを例示することができる。
本発明では、上述したように、光モジュールにより、所望波長の光の正確な光量を検出することができるため、電子機器は、このような正確なデータに基づいて、正確な光分析処理を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る第一実施形態の測色装置の概略構成を示す図である。
【図２】第一実施形態の波長可変干渉フィルターであるエタロンの概略構成を示す平面図である。
【図３】第一実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図である。
【図４】第一実施形態のエタロンの固定基板の製造工程を示す図である。
【図５】第一実施形態のエタロンの可動基板の製造工程を示す図である。
【図６】本発明に係る第二実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明に係る他の実施形態の電子機器の一例であるガス検出装置を示す概略図である。
【図８】前記ガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明に係る他の実施形態の電子機器の一例である食物分析装置を示す概略図である。
【図１０】本発明に係る他の実施形態の電子機器の一例である分光カメラを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔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。
〔１．測色装置の全体構成〕
図１は、本発明に係る実施形態の測色装置(電子機器)の概略構成を示す図である。
この測色装置１は、本発明の電子機器であり、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、本発明の光モジュールである測色センサー３と、測色装置１の全体動作を制御する制御装置４とを備えている。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、すなわち被検査対象Ａの色を分析して測定する装置である。
【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。複数のレンズ２２には、コリメーターレンズが含まれていてもよく、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被検査対象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、例えば被検査対象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。
【００２１】
〔３．測色センサーの構成〕
測色センサー３は、本発明の光モジュールを構成する。この測色センサー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して検出する検出部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部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、分光した光を検出部３１にて受光する。
検出部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、検出部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。
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、本発明の第二基板である固定基板５１、および本発明の第一基板である可動基板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。そして、これらの２つの基板５１,５２は、後述の接合部５１３,５２３が、例えば常温活性化接合やプラズマ重合膜を用いたシロキサン接合などにより、接合されることで、一体的に構成されている。
【００２３】
固定基板５１には、本発明の第二反射膜を構成する固定反射膜５６が設けられ、可動基板５２には、本発明の第一反射膜を構成する可動反射膜５７が設けられている。ここで、固定反射膜５６は、固定基板５１の可動基板５２に対向する面に固定され、可動反射膜５７は、可動基板５２の固定基板５１に対向する面に固定されている。また、これらの固定反射膜５６および可動反射膜５７は、ギャップを介して対向配置されている。
さらに、固定基板５１と可動基板５２との間には、固定反射膜５６および可動反射膜５７の間のギャップ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。この静電アクチュエーター５４は、固定基板５１側に設けられる本発明の第二電極としての固定電極５４１と、可動基板５２側に設けられる本発明の第一電極としての可動電極５４２とを備えている。
【００２４】
(３−１−１．固定基板の構成)
固定基板５１は、厚みが例えば５００μｍに形成されるガラス基材を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、固定基板５１には、エッチングにより電極形成溝５１１および反射膜固定部５１２が形成されている。この固定基板５１は、可動基板５２に対して厚み寸法が大きく形成されており、固定電極５４１および可動電極５４２間に電圧を印加した際の静電引力や、固定電極５４１の内部応力による固定基板５１の撓みはない。
【００２５】
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。反射膜固定部５１２は、前記平面視において、電極形成溝５１１の中心部から可動基板５２側に突出して形成される。
また、固定基板５１には、電極形成溝５１１から、固定基板５１の外周縁の頂点方向(例えば図２における右下方向)に向かって延出する引出形成溝が設けられている。
【００２６】
そして、固定基板５１の電極形成溝５１１の溝底部である電極形成面５１１Ａには、リング状の固定電極５４１が形成されている。この固定電極５４１は、導電性を有し、後述する可動基板５２の可動電極５４２との間で電圧を印加することで、固定電極５４１および可動電極５４２間に静電引力を発生させることが可能なものであれば、特に限定されないが、本実施形態では、ＩＴＯ膜を用いる。
また、この固定電極５４１の外周縁から、引出形成溝(図２では、右下方向)に沿って伸びる固定引出電極５４１Ａが設けられている。この固定引出電極５４１Ａの先端には、固定電極パッド５４１Ｂが形成され、この固定電極パッド５４１Ｂが電圧制御部６に接続されている。この固定引出電極５４１Ａは、固定電極５４１の成膜時に同時に形成されるものであり、固定電極５４１と同様、ＩＴＯ膜で構成されている。
【００２７】
また、固定電極５４１上には、固定電極５４１および可動電極５４２の間の放電を防止するための固定絶縁膜５４３が積層されている。この固定絶縁膜５４３は、例えばＳｉＯ２等の絶縁性を有する部材により構成され、固定電極５４１の可動基板５２に対向する面を覆っている。固定絶縁膜５４３の膜厚寸法としては、特に限定はされず、必要な絶縁耐圧に応じて設定されていればよい。
【００２８】
反射膜固定部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、反射膜固定部５１２の可動基板５２に対向する反射膜固定面５１２Ａが、電極形成面５１１Ａよりも可動基板５２に近接して形成される例を示すが、これに限らない。電極形成面５１１Ａおよび反射膜固定面５１２Ａの高さ位置は、反射膜固定面５１２Ａに固定される固定反射膜５６、および可動基板５２に形成される可動反射膜５７の間のギャップの寸法、固定電極５４１および可動基板５２に形成される後述の可動電極５４２の間の寸法、固定反射膜５６や可動反射膜５７の厚み寸法により適宜設定される。例えば反射膜５６,５７として、誘電体多層膜を用い、その厚み寸法が増大する場合、電極形成面５１１Ａと反射膜固定面５１２Ａとが同一面に形成される構成や、電極形成面５１１Ａの中心部に、円柱凹溝上の反射膜固定溝が形成され、この反射膜固定溝の底面に反射膜固定面５１２Ａが形成される構成などとしてもよい。
ただし、固定電極５４１および可動電極５４２の間に作用する静電引力は、固定電極５４１および可動電極５４２の距離の二乗に反比例する。したがって、これら固定電極５４１および可動電極５４２の距離が近接するほど、印加電圧に対する静電引力も増大し、ギャップの変動量も大きくなる。特に、本実施形態のエタロン５のように、ギャップの可変寸法が微小な場合(例えば２５０ｎｍ〜４５０ｎｍ)、ギャップの制御が困難となる。したがって、上記のように、反射膜固定溝を形成する場合であっても、電極形成溝５１１の深さ寸法をある程度確保する方が好ましく、本実施形態では、例えば、１μｍに形成されることが好ましい。
【００２９】
また、反射膜固定部５１２の反射膜固定面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、固定反射膜５６および可動反射膜５７の間のギャップの初期値(固定電極５４１および可動電極５４２間に電圧が印加されていない状態のギャップの寸法)が４５０ｎｍに設定され、固定電極５４１および可動電極５４２間に電圧を印加することにより、ギャップが例えば２５０ｎｍになるまで可動反射膜５７を変位させることが可能な設定とする場合、固定反射膜５６および可動反射膜５７の膜厚および反射膜固定面５１２Ａや電極形成面５１１Ａの高さ寸法は、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。
【００３０】
そして、反射膜固定面５１２Ａには、円形状に形成される固定反射膜５６が固定されている。この固定反射膜５６としては、金属の単層膜により形成されるものであってもよく、誘電体多層膜により形成されるものであってもよく、さらには、誘電体多層膜上にＡｇ合金が形成される構成などとしてもよい。金属単層膜としては、例えばＡｇ合金の単層膜を用いることができ、誘電体多層膜の場合は、例えば高屈折層をＴｉＯ２、低屈折層をＳｉＯ２とした誘電体多層膜を用いることができる。ここで、Ａｇ合金の単層など金属単層により固定反射膜５６を形成する場合、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反射膜を形成することが可能となる。また、誘電体多層膜により固定反射膜５６を形成する場合、エタロン５で分光可能な波長域がＡｇ合金単層膜よりも狭いが、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を良好にできる。
【００３１】
さらに、固定基板５１は、可動基板５２に対向する上面とは反対側の下面において、固定反射膜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、固定基板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。
【００３２】
(３−１−２．可動基板の構成)
可動基板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、可動基板５２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を保持する保持部５２２と、を備えている。
【００３３】
可動部５２１は、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、可動基板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、反射膜固定部５１２に平行な可動面５２１Ａを備え、この可動面５２１Ａに、固定反射膜５６とギャップを介して対向する可動反射膜５７が固定されている。
ここで、この可動反射膜５７は、上述した固定反射膜５６と同一の構成の反射膜が用いられる。
【００３４】
さらに、可動部５２１は、可動面５２１Ａとは反対側の上面において、可動反射膜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、固定基板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。
【００３５】
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、可動部５２１よりも厚み方向に対する剛性が小さく形成されている。このため、保持部５２２は可動部５２１よりも撓みやすく、僅かな静電引力により固定基板５１側に撓ませることが可能となる。この際、可動部５２１は、保持部５２２よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、静電引力により可動基板５２を撓ませる力が作用した場合でも、可動部５２１の撓みはほぼなく、可動部５２１に形成された可動反射膜５７の撓みも防止できる。
そして、この保持部５２２の固定基板５１に対向する面には、固定電極５４１と、約１μｍの隙間を介して対向する、リング状の可動電極５４２が形成され、可動電極５４２の固定電極５４１側には、可動絶縁膜５４４が積層されている。
【００３６】
可動電極５４２は、面方向に沿って作用する内部応力の方向が、可動電極５４２の外周縁から中心部に向かう圧縮方向である、圧縮応力を有している。また、可動絶縁膜５４４は、内部応力の方向が、膜中心部から可動絶縁膜５４４の外周縁に向かう引張方向である、引張応力を有している。
【００３７】
より具体的には、可動電極５４２は、金属酸化物の膜をスパッタリングにより成膜することで形成される膜であり、例えば、本実施形態では、厚み寸法が０．１μｍであるＩＴＯ(Indium Tin Oxide)により形成されている。ＩＴＯ膜をスパッタリングにより成膜した場合、膜応力は３００−５００ＭＰａ程度である。このような金属酸化物により構成された可動電極５４２は、ガラスにより形成される可動基板５２との密着性が良好となり、可動基板５２と可動電極５４２との剥離が防止される。また、金属酸化物により形成された膜は、例えばスパッタリングにより成膜された際に、後処理等されていない状態で圧縮応力を有する膜となる。
スパッタリングにより成膜された際に圧縮応力を示すその他の金属酸化物膜としては、例えば、ＩＺＯ、ＩＣＯ、ＩＧＯ、ＩＸＯ、ＩＷＯ等が挙げられる。さらに、可動電極５４２として、金属酸化物に限られず、例えば導電性を付与したＤＬＣなどを用いてもよい。
【００３８】
また、可動絶縁膜５４４は、Ａｌ２Ｏ３のような比誘電率が７．８以上と高いｈｉｇｈ−ｋ材料を原子層堆積（ＡＬＤ）法により形成される膜であり、可動電極５４２の固定基板５１に対向する面を覆っている。引張応力を有するｈｉｇｈ−ｋ材料としては、例えば、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＳｉＮ、ＨｆＳｉＯＮ、ＨｆＯｘ、ＨｆＡｌＯｘが挙げられる。可動絶縁膜５４４は、上述した材料の単層で形成されてもよいし、複数の層で形成されていてもよい。本実施形態では、可動絶縁膜５４４として、０．１μｍのＨｆＡｌＯｘが単層で形成されている。
【００３９】
ここで、可動基板５２に成膜された可動電極５４２の内部応力がσ1、膜厚寸法がt1、膜の面積がS1であり、可動絶縁膜５４４の内部応力がσ2、膜厚寸法がt2、膜の面積がS2である場合、可動電極５４２が可動基板５２を撓ませようとする力(曲げモーメント)Ｆは、下記式（１）により示される。
【００４０】
[数１]
F∝(σ1×t1×S1)+(σ2×t2×S2)          …(１)
【００４１】
上記式（１）において、力Ｆが「０」となる場合に、可動電極５４２の内部応力による可動基板５２の撓みが防止される。ここで、可動電極５４２の内部応力は圧縮応力であるため、内部応力σ1は正の値となり、可動絶縁膜５４４の内部応力は引張応力であるため、内部応力σ2は負の値となる。したがって、Ｆ＝０となる場合、下記式（２）が成立する。
【００４２】
[数２]
|σ1×t1×S1|=|σ2×t2×S2|          …(２)
【００４３】
本実施形態では、可動電極５４２と可動絶縁膜５４４は、上記式（２）の関係を満たしており、これにより、可動電極５４２の内部応力による可動基板５２の撓みが防止されている。
【００４４】
ここで、ＩＴＯ膜上に原子層堆積（ＡＬＤ）法でｈｉｇｈ−ｋ材料であるＡｌ２Ｏ３、ＨｆＯ2、ＨｆＡｌＯｘを絶縁膜として形成した場合の特性と、絶縁膜として一般的に用いられている二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の特性を以下の表１に示す。
【００４５】
【表１】
2012173314.tif 000003
【００４６】
絶縁膜としてＳｉＯ２を使用した場合、膜応力が圧縮応力であるため、可動電極５４２の圧縮応力と相重なってダイヤフラムはさらに撓み、反射膜間のギャップ精度が悪化する。また、絶縁耐圧には優れているものの、比誘電率が低いため、静電吸引力が弱くなってしまう。
一方、ｈｉｇｈ−ｋ材料であるＡｌ２Ｏ３、ＨｆＯ2、ＨｆＡｌＯｘは、比誘電率が高く、絶縁耐圧にも優れているため、絶縁耐圧と静電吸引力とを両立させることができる。また、膜応力が引張応力であるため、ＩＴＯ膜で形成された可動電極５４２の膜応力（３００−５００ＭＰａ）を相殺することが可能となり、ダイヤフラムの撓みを防止することができる。
【００４７】
なお、可動絶縁膜５４４は、単層でもよいし、複数の層でもよく、ダイヤフラムの撓み量、絶縁耐圧、静電吸引力に応じて任意に選択したり、組み合わせたりすることができる。例えば、可動電極５４２としてＩＴＯ膜を０．１μｍ形成後、ＳｉＯ２膜を０．０５μｍ形成し、さらにＨｆＯ2膜を０．０５μｍ形成することで、応力を相殺することができる。また、絶縁耐圧の高いＳｉＯ２膜と比誘電率の高いＨｆＯ2膜を積層することで、絶縁耐圧と静電吸引力に優れた可動絶縁膜５４４とすることができる。なお、ＨｆＯ2膜の代わりに、Ａｌ２Ｏ３膜やＨｆＡｌＯｘ膜を積層してもよい。
【００４８】
また、可動電極５４２の外周縁の一部からは、可動引出電極５４２Ａが外周方向に向かって形成されている。具体的には、可動引出電極５４２Ａは、エタロン平面視において、固定基板５１に形成される引出形成溝とは反対の方向に延びて設けられている。また、可動引出電極５４２Ａは、先端部には、可動電極パッド５４２Ｂが形成され、電圧制御部６に接続されている。
この可動引出電極５４２Ａは、可動電極５４２の成膜時に同時に形成されるものであり、可動電極５４２と同様の構成を有している。可動引出電極５４２Ａは、可動基板５２の可動部５２１と同等の厚み寸法を有する部分に成膜されているため、静電引力により可動基板５２を撓ませる力が作用した場合でも、可動引出電極５４２Ａが成膜された部分の撓みはない。
【００４９】
(３−２．電圧制御手段の構成)
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５４の固定電極５４１および可動電極５４２に印加する電圧を制御する。
【００５０】
〔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、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の電圧制御部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。
測色処理部４３は、検出部３１により検出された受光量から、被検査対象Ａの色度を分析する。
【００５１】
〔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．固定基板の製造)
まず、固定基板５１の製造素材である厚み寸法が５００μｍの石英ガラス基板を用意し、この石英ガラス基板の表面粗さＲａが１ｎｍ以下となるまで両面を精密研磨する。そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面に電極形成溝５１１形成用のレジストを塗布して、塗布されたレジストをフォトリソグラフィ法により露光・現像して、電極形成溝５１１が形成される箇所をパターニングする。そして、ウェットエッチングにより、反射膜固定面５１２Ａの深さ寸法（例えば１μｍ）まで固定基板５１をエッチングする。そして、反射膜固定面５１２Ａにレジストを形成して、さらにエッチング処理（例えば０．５μｍ）をすることで、図４(Ａ)に示すように、電極形成溝５１１を形成する。
【００５２】
次に、固定基板５１の可動基板５２に対向する側の面全体に、スパッタリングによるＩＴＯ膜を厚み寸法が０．１μｍとなるように成膜する。そして、ＩＴＯ膜の上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法と、エッチングによるパターン形成とを行う。これにより、固定電極５４１と固定引出電極５４１Ａと固定電極パッド５４１Ｂとが形成される。
そして、固定電極５４１の可動基板５２側の面に、固定電極５４１のみが露出したメタルマスクまたはシリコンマスクをアライメントして貼り合わせ、原子層堆積（ＡＬＤ）法により固定絶縁膜５４３を成膜し、マスクを除去する。固定絶縁膜５４３としては、前述したように、ｈｉｇｈ−ｋ材料を使用する。これにより、図４（Ｂ）に示すように、固定電極５４１の可動基板５２側の面に固定絶縁膜５４３が形成される。
【００５３】
次に、固定基板５１の可動基板５２と対向する側の面全体に、固定反射膜５６をスパッタリングまたは蒸着法により成膜し、反射膜固定面５１２Ａに固定反射膜５６が形成される領域のみを被覆するパターンのレジストを形成し、エッチングによるパターン形成を行う。さらにレジストを除去することで、図４（Ｃ）に示すように、反射膜固定面５１２Ａに固定反射膜５６が形成される。
【００５４】
この後、固定基板５１に、接合部５１３が形成される領域だけが露出するメタルマスクまたはシリコンマスクをアライメントして固定基板５１に貼り合わせ、ポリオルガノシロキサンを用いたプラズマ重合膜をプラズマＣＶＤ法により厚み寸法が１００ｎｍとなるように成膜し、マスクを除去する。以上により、図４（Ｄ）に示すように、接合部５１３が形成される。
そして、サンドブラスト法または切削法により、電極を取り出すための切欠部を形成する。以上により図４（Ｅ）に示すような固定基板５１が形成される。
【００５５】
(５−２．可動基板の製造)
可動基板５２の形成では、予め可動電極５４２と可動絶縁膜５４４の成膜条件を設定して、その成膜条件で成膜した際の内部応力を測定する。例えば、本実施形態では、可動電極５４２をスパッタリングにより成膜する。この場合、可動電極５４２の成膜条件を、例えば成膜対象基板(可動基板５２)の温度を２５０度、真空チャンバー内圧力を０．５Ｐａ、ターゲットに印加する電力を２００Ｗとし、この成膜条件でスパッタリングにより成膜された可動電極５４２の内部応力を測定する。また、可動絶縁膜５４４の成膜条件は、例えば熱ＣＶＤ装置において、成膜対象基板の温度を２５０度として真空引きを行い、原料ガスを一定時間導入した後、パージにより余剰ガスを除去し、次にＯ３ガスを一定時間導入、このサイクルを繰り返し行う原子層堆積（ＡＬＤ）法により成膜される。尚、原料ガスとしては、ＨｆＯ２の場合はＴＥＭＡＨ（テトラキス（Ｎ−エチルメチルアミノ）ハフニウム）、Ａｌ２Ｏ３の場合は、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＨｆＡｌＯｘの場合は、ＴＥＭＡＨとＯ３、ＴＭＡとＯ３を繰り返し交互に導入すればよい。このような方法で成膜された可動絶縁膜５４４の内部応力を測定する。
そして、シミュレーションにより、上記式（２）を満たす可動電極５４２および可動絶縁膜５４４の厚み寸法を決定する。ここでは、シミュレーションにより、可動電極５４２の厚み寸法が０．１μｍ、可動絶縁膜５４４の厚み寸法が０．１μｍと決定されたものとする。
【００５６】
この後、可動基板５２の製造素材である厚み寸法が２００μｍの石英ガラス基板を用意し、図５（Ａ）に示すように、このガラス基板の表面粗さＲａが１ｎｍ以下となるまで両面を精密研磨する。
そして、このガラス基板の両面に、Ｃｒ膜（厚み寸法５０ｎｍ）とＡｕ膜（厚み寸法５００ｎｍ）をスパッタリングにより成膜し、固定基板５１とは反対側の面に保持部５２２および固定基板５１の固定電極パッド５４１Ｂ上の空間を形成するためのパターンを形成し、これらに対応する領域のＣｒ／Ａｕ膜を除去する。このとき、Ａｕ膜をヨウ素とヨウ化カリウムとの混合液によりエッチングし、Ｃｒ膜を硝酸セリウムアンモニウム水溶液でエッチングする。そして、ガラス基板をフッ酸水溶液に浸すことで、保持部５２２および固定基板５１の固定電極パッド５４１Ｂ上の空間を１７０μｍエッチングし、ガラス基板の両面に残ったＣｒ／Ａｕ膜を剥離する。これにより、図５（Ｂ）に示すように、可動部５２１と厚さ３０μｍの保持部５２２が形成される。
【００５７】
この後、ガラス基板（可動基板５２）の固定基板５１に対向する側の面に、設定した成膜条件で、スパッタリングにより、厚み寸法が０．１μｍとなるようにＩＴＯ膜を成膜する。そして、ＩＴＯ膜の上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法と、エッチングによるパターン形成とを行い、レジストを除去する。これにより、図５（Ｃ）に示すように、可動電極５４２と可動引出電極５４２Ａ（図示しない。）と可動電極パッド５４２Ｂとが形成される。
そして、可動電極５４２の固定基板５１側の面に、可動電極５４２のみが露出したメタルマスクまたはシリコンマスクをアライメントして貼り合わせ、原子層堆積（ＡＬＤ）法により可動絶縁膜５４４を成膜し、マスクを除去する。可動絶縁膜５４４としては、前述したｈｉｇｈ−ｋ材料を使用する。これにより、図５（Ｄ）に示すように、可動電極５４２の固定基板５１側の面に可動絶縁膜５４４が形成される。このように成膜された可動電極５４２および可動絶縁膜５４４は、上記式（２）の条件を満たすため、可動電極５４２の内部応力が可動基板５２に及ぼす力Ｆは「０」となり、可動基板５２の撓みが防止される。
【００５８】
この後、固定基板５１の固定反射膜５６と同様に、フォトリソグラフィ法およびエッチングによるパターン形成によりリフトオフ処理を行い、図５（Ｅ）に示すように、可動部５２１の可動面５２１Ａに可動反射膜５７を成膜する。
さらに、固定基板５１の接合部５１３と同様に、可動基板５２の接合部５２３に、ポリオルガノシロキサンを用いたプラズマ重合膜をプラズマＣＶＤ法により厚み寸法が１００ｎｍとなるように成膜し、図５（Ｆ）に示すように、接合部５２３を成膜する。
そして、固定基板５１の固定電極パッド５４１Ｂに対向するガラスの薄膜を、機械的または化学的に除去する。以上により図５（Ｇ）に示すように、可動電極５４２の内部応力による撓みがない可動基板５２が形成される。
【００５９】
(５−３．固定基板及び可動基板の接合)
固定基板５１及び可動基板５２の接合では、まず、固定基板５１の接合部５１３及び可動基板５２の接合部５２３をそれぞれ活性化させる表面活性化工程を実施する。この表面活性化工程では、接合部５１３や接合部５２３の表面の分子結合が切断し、終端化されていない結合手を生じさせる。具体的には、Ｏ２プラズマ処理またはＵＶ処理を行う。Ｏ２プラズマ処理の場合、Ｏ２流量３０ｃｃ／分、圧力２７Ｐａ、ＲＦパワー２００Ｗの条件で３０秒間実施する。また、ＵＶ処理の場合、ＵＶ光源としてエキシマＵＶ（波長１７２ｎｍ）を用いて３分間処理を行う。
プラズマ重合膜に活性化エネルギーを付与した後、２つの基板のアライメントを行い、固定接合部５１３および可動接合部５２３を重ね合わせて荷重をかけることにより、基板同士を接合させる。
この時、可動電極５４２の内部応力による可動基板５２の撓みがないため、可動面５２１Ａおよび可動反射膜５７にも撓みが生じない。したがって、固定反射膜５６および可動反射膜５７を平行に維持することができ、加圧接合時に加える圧力を制御することで、所望の初期ギャップを精度よく設定することができる。
【００６０】
〔６．第一実施形態の作用効果〕
上述したように、上記実施形態のエタロン５は、可動基板５２上に成膜される可動電極５４２が圧縮応力を有し、可動絶縁膜５４４が引張応力を有している。このため、可動電極５４２の圧縮応力が可動基板５２に及ぼす力と、可動絶縁膜５４４の引張応力が可動基板５２に及ぼす力とが互いに打ち消しあい、可動基板５２を撓ませる力が低減される。このため、可動基板５２の撓みが防止され、可動反射膜５７の撓みも防止される。したがって、可動反射膜５７と固定反射膜５６との平行精度を良好に維持でき、エタロン５の分解能を向上させることができる。
【００６１】
そして、可動電極５４２および可動絶縁膜５４４は、上述した式（２）に基づいて、各内部応力、厚み寸法、および面積が設定されている。
このため、可動電極５４２の圧縮応力が可動基板５２に及ぼす力および可動絶縁膜５４４の引張応力が可動基板５２に及ぼす力を釣り合わせることができ、より確実に可動基板５２の撓みを防止でき、可動反射膜５７の撓みを防止することができる。
【００６２】
また、可動絶縁膜５４４を形成する材料として、ｈｉｇｈ−ｋ材料を用いている。ｈｉｇｈ−ｋ材料は比誘電率が高いことから静電吸引力を向上させることができるとともに、絶縁耐圧にも優れている。したがって、所望のギャップ寸法に精度よく合わせることができ、エタロン５の分解能を向上させることができる。
【００６３】
また、エタロン５の製造時、固定基板５１および可動基板５２を接合させる接合工程においては、プラズマ重合膜に紫外線を照射することでプラズマ重合膜表面を活性化させ、固定基板５１と可動基板５２を重ね合わせ、厚み方向に沿って所定の圧力で加圧することで接合する。この時、例えば可動反射膜５７の内部応力により可動基板５２や可動反射膜５７に撓みが生じている場合、固定反射膜５６と可動反射膜５７の初期ギャップ寸法が一様とならず、所望の設定値に合わせ込むことが困難となる。また、静電引力により可動基板５２を撓ませるエタロン５では、初期ギャップ以上のギャップに設定することができないため、初期ギャップの設定値が誤っている場合、所望の波長域の光を分光させることができない不都合が生じる。したがって、可動基板５２や可動反射膜５７に撓みがある場合、分解能が低下するだけではなく、所望の波長域の光を分光可能なエタロン５を製造するためには、初期ギャップを大きく設定する必要があり、静電引力により可動基板５２を可動させる際の駆動電圧も大きくなり、消費電力も増大する。
これに対して、上記実施形態のエタロン５では、上述のように、可動電極５４２による可動基板５２の撓みが防止され、可動反射膜５７および固定反射膜５６を平行に維持することができるため、反射膜５６,５７間の初期ギャップを一様に揃えることができる。したがって、所望のギャップ寸法に精度よく合わせ込むことができる。この場合、所望のギャップ寸法以上にギャップを設定する必要がなくなるので、エタロン５を駆動させるための電圧値も小さくすることができ、省電力化を図ることができる。
【００６４】
本実施形態の可動基板５２は、可動反射膜５７が形成される可動部５２１と、可動部５２１よりも厚み寸法が小さく形成されて厚み方向に対する剛性が小さい保持部５２２とを備え、保持部５２２に可動電極５４２が形成されている。
このように、可動部５２１および保持部５２２を設ける構成では、例えば保持部５２２が設けられない平行平板状の可動基板等に比べて、小さい駆動電圧で保持部５２２を撓ませ、可動部５２１を移動させることができ、省電力化を図ることができる。また、可動部５２１に比べて、保持部５２２が撓みやすくなっているため、可動基板５２に静電引力が加わった際、保持部５２２が大きく撓み、可動部５２１の撓みが防止される。これにより、可動基板５２を固定基板５１側に撓ませた場合でも、可動部５２１の可動面５２１Ａの撓みを防止することができ、可動反射膜５７の撓みを防止することができる。
したがって、可動基板５２を固定基板５１側に撓ませた場合であっても、反射膜５６,５７の平行精度を維持することができ、エタロン５の分解能の低下を防止できる。
【００６５】
そして、可動電極５４２の固定電極５４１側の面を可動絶縁膜５４４が覆っていることで、固定電極５４１および可動電極５４２間の放電を防止することができる。このため、固定電極５４１および可動電極５４２間に駆動電圧を印加した際、その電圧値に応じた電荷が各電極５４１,５４２に保持され、固定反射膜５６および可動反射膜５７間のギャップの寸法を精度よく制御することができる。
【００６６】
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態を図６に基づいて説明する。なお、以降の説明において、上記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。
図６に示すように、第二実施形態のエタロン５の可動絶縁膜５４４は、第一の層５４５と第二の層５４６の２層で構成されている。第一の層５４５および第二の層５４６が有する膜応力の合計は、可動電極５４２の圧縮応力を打ち消すための引張応力を有して構成されている。すなわち、上記式（２）において、σ2を第一の層５４５および第二の層５４６が有する膜応力の合計とし、t2を第一の層５４５および第二の層５４６の膜厚寸法の合計とした場合に、上記式（２）の関係を満たしている。
また、第一の層５４５は絶縁耐圧に優れたＳｉＯ２膜で形成され、第二の層５４６は比誘電率の高いＨｆＯ2膜で形成されている。
【００６７】
（第二実施形態の作用効果）
上記第二実施形態のエタロン５では、可動電極５４２の内部応力が可動基板５２に及ぼす力と、第一の層５４５および第二の層５４６の内部応力の合計が可動基板５２に及ぼす力とが互いに打ち消しあい、可動基板５２を撓ませる力が低減される。このため、可動基板５２の撓みが防止され、可動反射膜５７の撓みも防止される。したがって、可動反射膜５７と固定反射膜５６との平行精度を良好に維持でき、エタロン５の分解能を向上させることができる。
また、可動絶縁膜５４４が、絶縁耐圧に優れたＳｉＯ２膜と比誘電率の高いＨｆＯ2膜とで構成されているため、絶縁耐圧と静電吸引力に優れた可動絶縁膜５４４とすることができる。
【００６８】
〔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。
【００６９】
例えば、上記実施形態では、可動電極５４２が圧縮応力を有し、可動絶縁膜５４４が引張応力を有する構成を例示したが、可動電極５４２が引張応力を有し、可動絶縁膜５４４が圧縮応力を有する構成であってもよい。
可動電極５４２として、ガラスである可動基板５２と良密着性のＩＴＯを形成することが好ましいが、例えば、スパッタリングによる成膜後にアニール処理を実施することで、引張応力を有するＩＴＯの可動電極５４２を形成することができる。また、スパッタリングによる成膜は、圧縮応力を有する膜が形成されやすく、蒸着法による成膜は、引張応力を有する膜が形成されやすい。したがって、所定の蒸着条件で、蒸着法により成膜することで、引張応力を有するＩＴＯの可動電極５４２を形成してもよい。
このように、可動電極５４２が引張応力を有する場合、可動絶縁膜５４４を圧縮応力を有する構成とすることで、各層の内部応力による可動基板５２に与える力が打ち消し合い、可動基板５２の撓みを低減させることが可能となる。
【００７０】
また、上記第二実施形態では、可動絶縁膜５４４を２層で構成したが、３層以上の複数の層で構成してもよい。この場合、複数の層が有する膜応力の合計が、可動電極５４２の圧縮応力を打ち消すための引張応力を有していればよい。さらに、絶縁耐圧が高く、比誘電率が高くなる膜の組み合わせを用いることで、絶縁耐圧と静電吸引力に優れた可動絶縁膜５４４とすることができる。
【００７１】
また、上記実施形態では、固定電極５４１の可動電極５４２側の面に固定絶縁膜５４３を形成したが、固定絶縁膜５４３を設けない構成としてもよい。
さらに、可動基板５２を第一基板とし、固定基板５１を第二基板としたが、例えば、固定基板５１を第一基板として、固定電極５４１が圧縮応力を有し、固定絶縁膜５４３が引張応力を有する構成としてもよい。この場合、厚み寸法が薄い固定基板５１を用いた場合であっても、固定電極５４１の内部応力に起因した基板の撓みを防止することができる。
そして、固定基板５１および可動基板５２の双方に可動部が設けられ、これらの可動部がそれぞれ厚み方向に対して変位可能な構成などとしてもよく、この場合、固定電極５４１および可動電極５４２の双方が、圧縮応力を有し、それぞれの絶縁膜５４３，５４４が引張応力を有する積層構造としてもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、可動基板５２には、ダイヤフラム状の保持部５２２が形成される例を示したがこれに限定されない。
保持部５２２としては、可動部５２１を固定基板５１に対して進退移動可能に保持する構成であればよく、例えば、複数の架橋部により構成されていてもよい。この場合、これらの架橋部の全部、または、可動基板５２の中心点に対して対象となる位置に設けられる架橋部に可動電極５４２を形成する。これにより、架橋部の撓みバランスを良好にでき、可動反射膜５７を固定反射膜５６に対して平行に維持した状態で、可動部５２１を移動させることができる。
【００７３】
また、上記実施形態では、対向する固定反射膜５６と可動反射膜５７との間の寸法が、対向する固定電極５４１と可動電極５４２との寸法より小さい構造のエタロン５について説明したが、固定反射膜と可動反射膜との間の寸法が、固定電極と可動電極との寸法より大きい構造の光フィルターであっても、本実施形態と同様の効果を奏する。
【００７４】
本発明の電子機器として、測色装置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、光モジュール、電子機器を用いることができる。
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など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。
【００７５】
図７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８は、図７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７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、および排出口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、エタロン５（波長可変干渉フィルター）、および受光素子１３７（受光部）等を含む検出部（光モジュール）と、検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部１３８、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―１３５Ｂと、レンズ１３５Ｃ，１３５Ｄ，１３５Ｅと、により構成されている。
また、図８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。
さらに、ガス検出装置１００の制御部１３８は、図８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、エタロン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、および排出手段１３３を制御する排出ドライバー回路１５０などを備えている。
【００７６】
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。
【００７７】
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を射出される。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。
【００７８】
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、およ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、ラマン散乱光がエタロン５に入射する。そして、信号処理部１４４は、電圧制御部１４６を制御し、エタロン５に印加する電圧を調整し、検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光をエタロン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。
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。
【００７９】
なお、上記図７，８において、ラマン散乱光をエタロン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、本発明の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。
【００８０】
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。
【００８１】
図９は、エタロン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９に示すように、検出器２１０（光モジュール）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エタロン５（波長可変干渉フィルター）と、分光された光を検出する撮像部２１３（受光部）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、エタロン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。
【００８２】
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を通ってエタロン５に入射する。エタロン５は電圧制御部２２２の制御により所望の波長を分光可能な電圧が印加されており、分光された光が、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を制御してエタロン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。
【００８３】
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、およびその含有量を求める。また、得られた食物成分および含有量から、食物カロリーや鮮度等をも算出することができる。さらに、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、さらには、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、上述のようにした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。
【００８４】
また、図９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。
さらには、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。
【００８５】
さらには、本発明の波長可変干渉フィルター、光モジュール、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。
【００８６】
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１０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１０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１０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エタロン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、エタロン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。
【００８７】
さらには、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。
【００８８】
さらには、光モジュールおよび電子機器を、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。
【００８９】
上記に示すように、本発明の波長可変干渉フィルター、光モジュール、および電子機器は、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。
【００９０】
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】
【００９１】
１…電子機器としての測色装置、３…光モジュールとしての測色センサー、５…波長可変干渉フィルターとしてのエタロン、３１…検出部、４３…測色処理部、５１…第二基板としての固定基板、５２…第一基板としての可動基板、５６…第二反射膜としての固定反射膜、５７…第一反射膜としての可動反射膜、５２１…可動部、５２２…保持部、５４１…第二電極としての固定電極、５４２…第一電極としての可動電極、５４３…固定絶縁膜、５４４…可動絶縁膜。
【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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