(57)【要約】【課題】長波長域においても分解能を向上できる干渉フィルター、光モジュール、及び光分析装置を提供すること。【解決手段】固定ミラー５４と、固定ミラー５４とギャップＧを介して対向配置される可動ミラー５５とを備える。固定ミラー５４は、１層のＴｉＯ２膜５７と、１層のＡｇ合金膜５８とが積層されて形成される。また、可動ミラー５５は、１層のＴｉＯ２膜５７と、１層のＡｇ合金膜５８とが積層されて形成される。【選択図】図２
2012108440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１反射膜と、
前記第１反射膜とギャップを介して対向配置される第２反射膜とを備え、
前記第１反射膜は、１層の透明膜と、１層の金属膜とが積層されて形成され、
前記第２反射膜は、１層の透明膜と、１層の金属膜とが積層されて形成された
ことを特徴とする干渉フィルター。
【請求項２】
請求項１に記載の干渉フィルターにおいて、
第１基板と、
前記第１基板に対向する第２基板とを備え、
前記第１反射膜は、前記第１基板の前記第２基板に対向する面に設けられ、前記第１基板側から順に１層の前記透明膜と、１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基板に設けられ、前記第１反射膜と所定のギャップを介して対向し、前記第２基板側から順に１層の前記透明膜と、１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
ことを特徴とする干渉フィルター。
【請求項４】
請求項３に記載の干渉フィルターにおいて、
前記Ａｇ合金膜の膜厚寸法は、３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下である
ことを特徴とする干渉フィルター。
【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干渉フィルターにおいて
前記透明膜の膜厚寸法をＴとし、当該干渉フィルターを透過させる測定光の波長である測定波長をλとし、前記透明膜の前記測定波長における屈折率をｒとして、
前記透明膜の膜厚寸法Ｔは、次式（１）を満たし、
【数１】
2012108440.tif 000005
前記透明膜の膜厚寸法Ｔ１は、０．８５Ｔ≦Ｔ１≦１．２５Ｔの範囲内に設定される
ことを特徴とする干渉フィルター。
【請求項７】
請求項２から請求項６のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
前記第１基板及び第２基板は、前記透明膜の屈折率とは異なる屈折率を有するガラスで形成される
ことを特徴とする干渉フィルター。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の干渉フィルターと、
前記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、干渉フィルター、この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）が所定のギャップを介して対向配置された干渉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の干渉フィルターでは、入射光を一対のミラー間で光を多重干渉させ、多重干渉により互いに強め合った特定波長の光のみを透過させる。
ところで、ミラーには、高い反射特性、及び透過性を有する材料が求められるため、純銀（Ａｇ）やＡｇの合金が有力な候補といえる。このため、例えば、特許文献１では、Ａｇに炭素（Ｃ）を添加したＡｇ−Ｃ合金がミラーに用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように、ミラーにＡｇ−Ｃ合金を用いた場合には、近赤外光の長波長域の光を吸収し易くなる。このため、近赤外光では長波長域のミラーを透過する光の検出光量が短波長域に比べて低下し、干渉フィルターの分解能が低下するという課題がある。
【０００５】
本発明の目的は、長波長域においても分解能を向上できる干渉フィルター、光モジュール、及び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】
【０００６】
本発明の干渉フィルターは、第１反射膜と、前記第１反射膜とギャップを介して対向配置される第２反射膜とを備え、前記第１反射膜は、１層の透明膜と、１層の金属膜とが積層されて形成され、前記第２反射膜は、１層の透明膜と、１層の金属膜とが積層されて形成されたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、各反射膜は、それぞれ、１層の透明膜と、１層の金属膜とが積層されて形成される。このような構成では、例えば、金属膜のみで形成される構成や、誘電多層膜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干渉フィルター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、干渉フィルターの分解能を向上できる。
【０００８】
本発明の干渉フィルターでは、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板とを備え、前記第１反射膜は、前記第１基板の前記第２基板に対向する面に設けられ、前記第１基板側から順に１層の前記透明膜と、１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基板に設けられ、前記第１反射膜と所定のギャップを介して対向し、前記第２基板側から順に１層の前記透明膜と、１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。
【０００９】
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、１層の透明膜と、１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。
【００１０】
本発明の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。
【００１１】
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。
【００１２】
本発明の干渉フィルターでは、前記Ａｇ合金膜の膜厚寸法は、３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、Ａｇ合金膜の膜厚寸法が３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であるので、Ａｇ合金膜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。
つまり、Ａｇ合金膜の膜厚寸法が３０ｎｍ未満であると、厚さが薄すぎてＡｇ合金膜の反射率が低下する。また、Ａｇ合金膜をスパッタリング法で成膜する場合、厚さが薄いため、スパッタリング速度が速くなって、厚さ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合金膜の膜厚寸法が６０ｎｍを超えると、透過率が低下するため、十分な透過光量を得ることができない。これに対して、Ａｇ合金膜の膜厚寸法を３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下とすることで、反射特性と、透過特性のバランスを良好に保つことができ、分解能が向上し、かつ透過光量をも十分に得ることができる。
【００１４】
本発明の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。
【００１５】
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。
【００１６】
本発明の干渉フィルターでは、前記透明膜の膜厚寸法をＴとし、当該干渉フィルターを透過させる測定光の波長である測定波長をλとし、前記透明膜の前記測定波長における屈折率をｒとして、
前記透明膜の膜厚寸法Ｔは、次式（１）を満たし、前記透明膜の膜厚寸法Ｔ１は、０．８５Ｔ≦Ｔ１≦１．２５Ｔの範囲内に設定されことが好ましい。
【００１７】
【数１】
2012108440.tif 000003
【００１８】
ここで、測定波長とは、反射膜間のギャップが可変しない干渉フィルターにおいて、これらの反射膜間で多重干渉させて透過させたい光の波長である。また、反射膜間のギャップを可変させる波長可変干渉フィルターでは、前記測定波長は、ギャップの可変により測定可能な波長域における中心波長である。
【００１９】
本発明によれば、透明膜は上述の式（１）を満たす膜厚寸法Ｔに形成されている。このため、所望の測定波長に対して高反射特性を示し、半値幅をより小さくできる。例えば、所定の波長域において所望の半値幅で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、干渉フィルターの分解能を向上できる。
また、透明膜の膜厚寸法Ｔ１は、上述の範囲内に設定される。ここで、膜厚寸法Ｔ１が、０．８５Ｔより小さい場合、及び１．２５Ｔより大きい場合、干渉フィルターを透過した透過光のピーク波長における半値幅が、誘電多層膜上に金属膜を設ける構成に比べて大きくなり、分解能が低下する。これに対して、上記範囲内では、誘電多層膜上に金属膜を設ける構成に比べて、半値幅が小さくなり、分解能を向上させることができる。従って、透明膜の膜厚寸法Ｔ１がこのような範囲内に設定されるので、例えば、所定の波長域における最低光量を大きくでき、かつ、半値幅の変化量を小さくできる。従って、近赤外光の長波長域のミラーを透過する光の検出光量が短波長域に比べて低下することなく、干渉フィルターの分解能を向上できる。
【００２０】
本発明の干渉フィルターでは、前記第１基板及び第２基板は、前記透明膜の屈折率とは異なる屈折率を有するガラスで形成されることが好ましい。
【００２１】
本発明によれば、各基板は透明膜の屈折率とは異なる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。
【００２２】
本発明の光モジュールは、上述の干渉フィルターと、前記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。
【００２３】
本発明によれば、光モジュールは、上述した分解能の向上した干渉フィルターを備えるので、所望波長の光の光量を正確に検出できる。
【００２４】
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。
【００２５】
本発明によれば、光分析装置は、上述した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】
【００２６】
【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】前記実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図
【図３】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４】本発明に係る実施例における波長域と半値幅との関係を示すグラフ。
【図５】本発明に係る実施例におけるＴｉＯ２膜の膜厚変動と最低光量との関係を示すグラフ。
【図６】本発明に係る実施例におけるＴｉＯ２膜の膜厚変動と半値幅変化量との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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、被検査対象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。
【００２８】
〔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。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。
【００２９】
〔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（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、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、測定波長である所定波長の光のみを分光し、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、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。
【００３０】
（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ｒとは異なる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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、当該ギャップ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。
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。
【００３３】
（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、１層の二酸化チタン（ＴｉＯ２）膜５７（透明膜）、及び１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。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。
【００３４】
ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｔは、以下の式（１）の関係を満たす。そして、膜厚寸法Ｔ１は、０．８５Ｔ≦Ｔ１≦１．２５Ｔの範囲内に設定される。
【００３５】
【数２】
2012108440.tif 000004
【００３６】
λは、エタロン５の波長変化域の中心波長であり、ｒは、ＴｉＯ２膜５７の屈折率である。なお、本実施形態では、波長可変型のエタロン５を例示するが、例えば、ギャップ寸法が可変させる構成を有さない、波長固定型のエタロンでは、ギャップ寸法に応じた透過光の波長を測定波長λとすればよい。
【００３７】
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、例えばタンタル（Ｔａ）の酸化膜や、ニオブ（Ｎｂ）の酸化膜を用いることができる。この中でも、最も屈折率が高く、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。
【００３８】
Ａｇ合金膜５８の膜厚寸法Ｓは、３０ｎｍ以上、６０ｎｍ以下に形成される。
これは、エタロン５において、固定ミラー５４及び可動ミラー５５の反射率及び透過率のバランスが重要であるためである。
【００３９】
つまり、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を大きくすることで高い反射率を得ることができるものの、透過率が低下するためエタロン５としての検出感度の点で問題となる。
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、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を小さくすることで、高い透過率を得ることができるものの、反射率が低下してしまうため、エタロン５としての分光性能が低下してしまう。
特に、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く、この範囲内で、透過波長の半値幅が所望の値となるように適宜設定される。
【００４０】
・銀（Ａｇ）、サマリウム（Ｓｍ）、及び銅（Ｃｕ）を含有するＡｇ−Ｓｍ−Ｃｕ合金膜
・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
【００４１】
また、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、Ａｇ膜が最も透過特性、反射特性に優れている。
【００４２】
（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。
【００４３】
（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１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。
【００４４】
（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。
【００４５】
〔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。
【００４６】
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、被検査対象Ａにより反射された光の色度を算出する。
【００４７】
〔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は、それぞれ、基板側から順に、１層のＴｉＯ２膜５７と、１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。
【００４８】
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。
【００４９】
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は上述の式（１）を満たす膜厚寸法Ｔに形成されている。このため、所定の波長可変域において所望の半値幅で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。
また、ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｔ１は、上述した０．８５Ｔ≦Ｔ１≦１．２５Ｔの範囲内に設定される。ここで、膜厚寸法Ｔ１が、０．８５Ｔより小さい場合、及び１．２５Ｔより大きい場合、エタロン５を透過した透過光のピーク波長における半値幅が、誘電多層膜上に金属膜を設ける構成に比べて大きくなり、分解能が低下する。これに対して、上記範囲内では、誘電多層膜上に金属膜を設ける構成に比べて、半値幅が小さくなり、分解能を向上させることができる。従って、ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｔ１がこのような範囲内に設定されるので、例えば、所定の波長可変域における最低光量を大きくでき、かつ、半値幅の変化量を小さくできる。従って、近赤外光の長波長域のミラー５４，５５を透過する光の検出光量が短波長域に比べて低下することなく、エタロン５の分解能を向上できる。
【００５０】
各基板５１，５２は、ＴｉＯ２膜５７の屈折率とは異なる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。
なお、本実施形態では、第１基板の固定ミラーおよび第２基板に設けられる可動ミラーの両者をＴｉＯ２膜とＡｇ合金膜とを積層した構成としたが、どちらか一方のミラーをＴｉＯ２膜とＡｇ合金膜とを積層した構成としてもよく、従来に比べて干渉フィルターの分解能を向上できる。
【００５１】
［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、エタロン５を本発明に係る干渉フィルターとして説明したが、これに限られない。ミラー間のギャップの大きさを変化させない干渉フィルターに対しても、上記金属膜及び透明膜で形成される一対のミラーを適用できる。
【００５２】
前記実施形態では、静電アクチュエーター５６により、ミラー間ギャップＧを調整可能なエタロン５の構成を例示したが、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。
【００５３】
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】
【００５４】
〔１．波長域における光量の変化、及び半値幅の変化の評価〕
（実施例１）
波長可変域を６００ｎｍ〜１１００ｎｍとし、固定ミラー５４及び可動ミラー５５における透明膜をＴｉＯ２膜、金属膜をＡｇＳｍＣｕ合金膜としたエタロン５を製造した（ギャップ変化可能量２００〜４６０ｎｍ）。
エタロン５において、上述の式（１）を用いて、ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｔを９２ｎｍに設定した。また、ピーク波長の半値幅を１０ｎｍとするため、ＡｇＳｍＣｕの膜厚寸法Ｓを５１ｎｍとした。
【００５５】
（比較例１）
基板側にＡｇ−Ｓｍ−Ｃｕ合金膜の単膜を形成したエタロンを製造した。この際、ピーク波長の半値幅を１０ｎｍとするため、Ａｇ−Ｓｍ−Ｃｕ合金膜の膜厚寸法を４６．５ｎｍとした。
【００５６】
（比較例２）
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エタロンを製造した。この際、ピーク波長の半値幅を１０ｎｍとするため、ＴｉＯ２膜の膜厚寸法を４６ｎｍとし、ＳｉＯ２膜の膜厚寸法を７３ｎｍとし、Ａｇ−Ｓｍ−Ｃｕ合金膜の膜厚寸法を４９ｎｍとした。
【００５７】
（評価）
実施例１、比較例１、比較例２の各エタロンに対して、対象波長域の強度が等しい光源から射出された光を入射させ、各エタロンにおけるギャップ寸法を可変させた。
これにより、波長可変域（６００ｎｍ〜１１００ｎｍ）における光量の変化（図３に示すグラフ）、および上記波長域における半値幅の変化（図４に示すグラフ）を得た。
【００５８】
図３に示すように、実施例１では、比較例１、２に比べて、近赤外光の長波長域での光量の低下が少ないことが確認できた。具体的に、実施例１は、波長１１００ｎｍにおいて、比較例１及び比較例２の約１．８倍の光量となることが確認できた。また、比較例１、２では、波長により透過光量の比率が大きく変化するが、実施例１では、各波長に対して均一な透過率が得られることが確認できた。
【００５９】
図４に示すように、実施例１では、他の比較例１、２に比べて、波長域内において、所望の半値幅である１０ｎｍでほぼ一定となることが分かった。一方、比較例１では、波長約８００ｎｍにおいて、半値幅１０ｎｍとなるものの、特に、波長６００ｎｍで半値幅が１４ｎｍとなるなど、波長域内において、半値幅の変化が大きいことが分かった。また、比較例２では、半値幅１０ｎｍに対して、比較例１と比べると、半値幅の変化は大きくないが、実施例１と比べると、半値幅の変化が大きく、波長依存性が強いことが確認できた。これに対して実施例１では、全波長域において、半値幅が均一となり、波長依存性の分解能の低下がないことが確認できた。
【００６０】
以上のように、実施例１では、近赤外光の長波長域での光量の低下が少なく、所望の半値幅１０ｎｍに対して全波長域で均一となることが分かった。また、実施例１では、Ａｇ−Ｓｍ−Ｃｕ合金膜の膜厚寸法Ｓを５１ｎｍとし、比較例１及び比較例２の金属膜に比べて膜厚寸法を大きくしたが、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、波長域内で半値幅を一定に維持でき、分解能を向上できることが分かった。
【００６１】
〔２．ＴｉＯ２膜の膜厚寸法Ｔの変化に対する最低光量の変化、及び半値幅の変化量の評価〕
次に、上記実施例１のエタロン５において、ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｔを変化させたエタロン５を６点（実施例１から実施例６）用意した。
【００６２】
（実施例２）
ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｔ１を７３．６ｎｍ（０．８Ｔ）とした。
（実施例３）
ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｔ１を８２．８ｎｍ（０．９Ｔ）とした。
（実施例４）
ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｔ１を１０１．２ｎｍ（１．１Ｔ）とした。
（実施例５）
ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｔ１を１１０．４ｎｍ（１．２Ｔ）とした。
（実施例６）
ＴｉＯ２膜５７の膜厚寸法Ｔ１を１１９．６ｎｍ（１．３Ｔ）とした。
【００６３】
（評価）
上記実施例１〜６、比較例１，２に対して、透過波長を６００〜１１００ｎｍの間で変化させた場合の最低光量を検出した。その結果を図５のグラフに示す。
また、実施例１〜６、比較例１，２に対して、透過波長を６００〜１１００ｎｍの間で変化させた場合の半値幅の変化量を検出した。その結果を図６のグラフに示す。
なお、図５、図６の比較例１，２のグラフは実施例との比較の意味で掲載したが、このデータはそれぞれの典型的な水準を示すもので、ＴｉＯ２膜厚が変化したときの値を示してはいない。
【００６４】
図５に示すように、比較例１の最低透過光量は、最低光量が１００となり、比較例２の最低透過光量は、最低光量が約１１０となった。
これに対して、実施例１〜６では、いずれも、比較例１，２を上回ることが確認できた。
【００６５】
図６に示すように、比較例１での半値幅の最大変化量は、約５ｎｍとなり、比較例２での半値幅の最大変化量は、約１．６ｎｍとなった。
これに対して、実施例２，６（ＴｉＯ２の膜厚寸法Ｔ１がＴの−１５％（０．８５Ｔ）より小さい場合、＋２５％（１．２５Ｔ）より大きい場合）において、半値幅の最大変化量が比較例１よりも下回ったものの、比較例２よりも上回った。一方、実施例１，３〜５（ＴｉＯ２の膜厚寸法Ｔ１がＴの−１５％以上＋２５％以下の場合）において、半値幅の最大変化量が比較例１，２よりも下回った。
以上から、半値幅の最大変化量が比較例１及び比較例２よりも下回る条件は、ＴｉＯ２膜の膜厚寸法Ｔ１が０．８５Ｔ≦Ｔ１≦１．２５Ｔであることが分かった。
【００６６】
以上のように、ＴｉＯ２膜の膜厚寸法Ｔ１を０．８５Ｔ≦Ｔ１≦１．２５Ｔの範囲内に設定した場合での最低光量は、上述したように、比較例１，２における最低光量を上回っている。このため、ＴｉＯ２膜の膜厚寸法Ｔ１を０．８５Ｔ≦Ｔ１≦１．２５Ｔに設定すれば、最低光量を比較例１，２よりも大きくでき、かつ、半値幅の最大変化量を比較例１，２よりも小さくできることが分かった。
【符号の説明】
【００６７】
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（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、Ｔ，Ｔ１…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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