(57)【要約】【課題】  光学膜としての金属膜の特性が、酸化や硫化等によって劣化するのを防止すること。【解決手段】  光フィルターは、第１基板２０と、第１基板２０に対向する第２基板３０と、第１基板２０に設けられた第１光学膜４０と、第２基板３０に設けられ、第１光学膜４０と対向する第２光学膜５０と、を含み、第１光学膜４０および第２光学膜５０の少なくとも一方は、所望波長帯域の光に対する反射特性および透過特性を有する金属膜４０Ｍを有し、金属膜４０Ｍの表面およびエッジ部は、バリア膜９０としての誘電体膜によって覆われている。金属膜４０Ｍのエッジ部に、傾斜面を設けることもできる。また、金属膜４０Ｍと、その下に形成される他の光学膜としての誘電体膜４０Ｅとの間に階段状の段差を形成することもできる。【選択図】  図１
2012042584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板に対向する第２基板と、
前記第１基板に設けられた第１光学膜と、
前記第２基板に設けられ、前記と対向する第２光学膜と、を含み、
前記第１光学膜および前記第２光学膜の少なくとも一方は、所望波長帯域の光に対する反射特性および透過特性を有する金属膜を有し、前記金属膜の表面およびエッジ部は、バリア膜としての誘電体膜によって覆われていることを特徴とする光フィルター。
【請求項２】
請求項１記載の光フィルターであって、
前記金属膜の材料は、Ａｇ単体、Ａｇを主成分とする合金、Ａｕ単体、Ａuを主成分とする合金、Ｃｕ単体、Ｃｕを主成分とする合金の第１群のいずれかであり、
前記バリア膜としての誘電体膜は、Ａｌの酸化膜、Ａｌの窒化膜、Ｓｉの酸化膜、Ｓｉの窒化膜、Ｔｉの酸化膜、Ｔｉの窒化膜、Ｔａの酸化膜、Ｔａの窒化膜、ＩＴＯ膜、Ｍｇのフッ化膜の第２群のいずれかの膜、あるいは、前記第２群のいずれか一つの酸化膜および一つの窒化膜の積層膜であることを特徴とする光フィルター。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の光フィルターであって、
前記金属膜のエッジ部に傾斜面が設けられており、前記傾斜面上に前記バリア膜としての誘電体膜が形成されていることを特徴とする光フィルター。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の光フィルターであって、
前記第１光学膜および前記第２光学膜の少なくとも一方は、前記金属膜と、前記金属膜と前記第１基板または前記第２基板との間に設けられた他の光学膜とを含み、前記第１基板または前記第２基板の厚み方向から見た平面視における前記金属膜の面積は、前記他の光学膜の面積よりも小さく、これによって、前記金属膜と前記他の光学膜との間に階段状の段差が形成され、前記階段状の段差を覆うように、前記バリア膜としての誘電体膜が形成されていることを特徴とする光フィルター。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光フィルターであって、
前記第１光学膜および前記第２光学膜のいずれか一方のみを前記金属膜を有する光学膜とし、いずれか他方を、少なくとも一層の誘電体膜によって構成される光学膜とすることを特徴とする光フィルター。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光フィルターであって、
前記光フィルターは、可変ギャップエタロンフィルターであり、
前記第１基板は、第１電極を有し、
前記第２基板は、第２電極を有し、
前記第１電極と前記第２電極との間に生じる静電力によって前記第１光学膜と前記第２光学膜との間のギャップが可変に制御され、これによって前記所望波長帯域内において分光帯域が切り替えられることを特徴とする光フィルター。
【請求項７】
請求項６記載の光フィルターであって、
前記第１電極は、前記第１基板の基板厚み方向から見た平面視において、前記第１光学膜の周囲に形成されており、前記第２電極は、前記第２基板の基板厚み方向から見た平面視において、前記第２光学膜の周囲に形成されており、かつ、前記バリア膜としての誘電体膜は、前記第１電極または前記第２電極を覆う保護膜としても機能することを特徴とする光フィルター。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の光フィルターと、
前記光フィルターを透過した光を受光する受光素子と、
を含むことを特徴とする光フィルターモジュール。
【請求項９】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の光フィルターと、
前記光フィルターを透過した光を受光する受光素子と、
前記受光素子から得られる信号に基づく信号処理に基づいて所与の信号処理を実行する信号処理部と、を含むことを特徴とする分光測定器。
【請求項１０】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の光フィルターを含むことを特徴とする光機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光フィルター、光フィルターモジュール、分光測定器および光機器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
エタロンフィルターにおける光学膜（ミラーとして機能する反射膜）には、金属膜や誘電体多層膜を使用することができる。光学膜は、高い反射率特性と、使用する光の波長帯域における透過性とを併せ持つのが好ましく、この条件を考えると、金属膜としては、膜厚の薄い銀（Ａｇ）やその合金が有力な候補である。
【０００３】
特許文献１には、ギャップを介して対向する一対の光学膜を有するエタロン素子により構成される光学フィルター装置が開示されている。特許文献１に記載される光学フィルター装置では、光学膜は、炭素を含有する銀の合金膜により構成されている。
【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】
エタロンフィルター等における光学膜として金属膜が使用される場合、酸化や硫化等によって、金属膜の特性が劣化する場合がある。例えば、銀ならびにその合金の薄膜は、光学膜の候補として有力であるが、耐熱性や耐環境性が劣るという課題がある。特に、エタロンフィルター等の製造工程において、熱処理がされる場合、加熱下では酸化や硫化が促進されることから、光学膜の特性劣化を防止することが重要である。
【０００６】
本発明の少なくとも一つの態様によれば、光学膜としての金属膜の特性が、酸化や硫化等によって劣化するのを防止することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の光フィルターの一態様は、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板に設けられた第１光学膜と、前記第２基板に設けられ、前記第１光学膜と対向する第２光学膜と、を含み、前記第１光学膜および前記第２光学膜の少なくとも一方は、所望波長帯域の光に対する反射特性および透過特性を有する金属膜を有し、前記金属膜の表面およびエッジ部は、バリア膜としての誘電体膜によって覆われている。
【０００８】
本態様によれば、バリア膜としての誘電体膜によって、金属膜の表面ならびに端部を被膜することで、酸素、水、硫黄などの、金属膜の反射率の低下要因となるガス等を遮断することが可能となる。よって、光学膜の特性劣化を抑制することができる。
【０００９】
（２）本発明の光フィルターの他の態様では、前記金属膜の材料は、Ａｇ単体、Ａｇを主成分とする合金、Ａｕ単体、Ａuを主成分とする合金、Ｃｕ単体、Ｃｕを主成分とする合金の第１群のいずれかであり、前記バリア膜としての誘電体膜は、Ａｌの酸化膜、Ａｌの窒化膜、Ｓｉの酸化膜、Ｓｉの窒化膜、Ｔｉの酸化膜、Ｔｉの窒化膜、Ｔａの酸化膜、Ｔａの窒化膜、ＩＴＯ膜、Ｍｇのフッ化膜の第２群のいずれかの膜、あるいは、前記第２群のいずれか一つの酸化膜および一つの窒化膜の積層膜である。
【００１０】
第１群に含まれる金属単体あるいは金属の合金は、光学膜の候補として有力である。第２群に含まれる誘電体膜は、酸化や硫化等の原因となるガスの進入を阻止する効果があり、耐熱性も備え、また、光の透過性も有することから、金属膜に対するバリア漠として機能し得る。
【００１１】
（３）本発明の光フィルターの他の態様では、前記金属膜のエッジ部に傾斜面が設けられており、前記傾斜面上に前記バリア膜としての誘電体膜が形成されている。
【００１２】
本態様では、金属膜のエッジ部（端部）に傾斜面が設けられる。バリア膜としての誘電体膜の厚みは、金属膜のエッジ部付近において薄くなる傾向がある。金属膜のエッジ部（端部）にテーパーをつけることによって、バリア膜の被膜性が改善される。よって、金属膜のエッジ部付近において金属膜が露出したり、あるいはバリア膜の厚みが極端に薄くなったりするといった不都合が生じない。
【００１３】
（４）本発明の光フィルターの他の態様では、前記第１基板または前記第２基板との間に設けられた他の光学膜とを含み、前記第１基板または前記第２基板の厚み方向からみた平面視における前記金属膜の面積は、前記他の光学膜の面積よりも小さく、これによって、前記金属膜と前記他の光学膜との間に階段状の段差が形成され、前記階段状の段差を覆うように、前記バリア膜としての誘電体膜が形成されている。
【００１４】
金属膜の下に、反射率の改善などを目的として、他の光学膜として誘電体膜が設けられる場合がある。この場合、光学膜全体の総膜厚が厚くなり、バリア膜としての誘電体膜の被覆性が、特にエッジ部で低下する可能性がある。そこで、本態様では、金属膜の面積を、誘電体膜の面積よりも小さく設定し、これによって、階段状の段差を形成している。したがって、バリア膜の段差部におけるカバレージが改善され、金属膜のエッジ部が露出するといった不都合が生じにくくなる。
【００１５】
（５）本発明の光フィルターの他の態様では、前記第１光学膜および前記第２光学膜のいずれか一方は、所望波長帯域の光の透過性を有する金属膜を有し、前記金属膜の表面およびエッジ部は、バリア膜としての誘電体膜によって覆われており、また、いずれか他方は、少なくとも一層の、光学膜としての誘電体膜によって構成されている。
【００１６】
本態様では、いずれか一方の基板に設けられる光学膜と、いずれか他方の基板に設けられる光学膜とで、使用する材料を異ならせる。いずれか一方を、金属膜を含む光学膜とし、いずれか他方を、誘電体膜（誘電体多層膜を含む）のみで構成される光学膜とする。これにより、誘電体膜同士の組み合わせでは得られない反射特性を実現することができる。例えば、光学フィルターの分光帯域の帯域幅を広げることができる。
【００１７】
（６）本発明の光フィルターの他の態様では、前記光フィルターは、可変ギャップエタロンフィルターであり、前記第１基板は、第１電極を有し、前記第２基板は、第２電極を有し、前記第１電極と前記第２電極との間に生じる静電力によって前記第１光学膜と前記第２光学膜との間のギャップが可変に制御され、これによって前記所望波長帯域内において分光帯域が切り替えられる。
【００１８】
上述のとおり、金属膜は、表面はもちろんのこと、エッジ部までバリア膜としての誘電体膜によって覆われている。よって、湿度をはじめとする金属属膜の反射率劣化（酸化、硫化など）を防ぐことができる。よって、ファブリペローエタロンフィルターにおける透過特性を有する反射ミラーとしての機能を、金属膜が露出している場合と比較して、長期にわたり維持することが可能となる。
【００１９】
（７）本発明の光フィルターの他の態様では、前記第１電極は、前記第１基板の基板厚み方向から見た平面視において、前記第１光学膜の周囲に形成されており、前記第２電極は、前記第２基板の基板厚み方向から見た平面視において、前記第２光学膜の周囲に形成されており、かつ、前記バリア膜としての誘電体膜は、前記第１電極または前記第２電極を覆う保護膜としても機能する。
【００２０】
本態様では、光学膜としての金属膜の周囲に、電極（配線を含む）が配置されている場合において、バリア膜としての誘電体膜は、金属膜ならびに電極の双方を覆うように形成される。本態様では、バリア膜としての誘電体膜は、電極（配線）の保護膜としても機能する。駆動電極に保護膜が設けられることによって、電極（配線）の劣化も防止することができる。
【００２１】
（８）本発明の光フィルターモジュールの一態様は、上記いずれかの光フィルターと、前記光フィルターを透過した光を受光する受光素子と、を含む。
【００２２】
光フィルターモジュールは、例えば、例えば光通信装置の受信部（受光光学系と受光素子を含む）として使用することができ、また、例えば、分光測定器の受光部（受光光学系と受光素子とを含む）として使用することができる。本態様によれば、例えば、信頼性が高く、透過光の波長範囲を広くとることができ、小型で、使い勝手のよい光フィルターモジュールが実現される。
【００２３】
（９）本発明の分光測定器の一態様は、前記光フィルターを透過した光を受光する受光素子と、前記受光素子から得られる信号に基づく信号処理に基づいて所与の信号処理を実行する信号処理部と、を含む。
【００２４】
本態様によれば、光学膜の特性劣化が抑制された、信頼性の高い分光測定器を実現することができる。信号処理部は、受光素子から得られる信号（受光信号）に基づいて所定の信号処理を実行し、例えば、サンプルの分光光度分布を測定する。分光光度分布の測定によって、例えば、サンプルの測色、サンプルの成分分析等を行うことができる。
【００２５】
（１０）本発明の電子機器の一態様は、上記いずれかの光フィルターを含む。
【００２６】
これによって、光学膜の特性劣化が抑制された、信頼性の高い光機器（例えば、各種センサーや光通信応用機器）が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は、光フィルターにおけるミラー構造の一例を示す図
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、可変ギャップエタロン素子の具体的な構造の一例と、その動作を説明するための図
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、可変ギャップエタロン素子の具体的な構造の他の例と、その動作を説明するための図
【図４】（Ａ）および（Ｂ）は、可変ギャップエタロン素子を用いた光フィルターの構造の一例を示す図
【図５】光機器の一例である波長多重通信システムの送信機の概略構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２９】
（第１実施形態）
図１（Ａ）〜図１（Ｄ）は、光フィルターにおけるミラー構造の一例を示す図である。図１（Ａ）に示すように、ファブリペローエタロン素子（以下、単にエタロン素子という）を用いた光フィルター３００は、互いに平行に保持された第１基板２０および第２基板３０と、第１基板２０上に設けられた第１光学膜（反射膜）４０と、第２基板３０上に設けられた第２光学膜（反射膜）５０と、を有する。第１基板２０または第２基板３０は、例えば、所望の波長帯域の光に対する透過性を有するガラス基板である。
【００３０】
また、第１光学膜（反射膜）４０と第２光学膜（反射膜）５０は、互いに対向し、かつ、所定のギャップＧ１を有するように形成されている。なお、ギャップＧ１を可変とすることもできる。可変ギャップエタロン素子（可変ギャップエタロンフィルター）については後述する。第１光学膜４０および第２光学膜５０は、所望波長帯域の光に対する反射特性と透過特性とを兼ね備えており、各々は、光フィルター３００におけるミラーを構成する。
【００３１】
本実施形態では、第１光学膜４０および第２光学膜５０の少なくとも一方は、金属膜を有している。金属膜は、金属単体の膜であってよく、金属の合金からなる膜であってもよい。例えば、銀ならびにその合金の薄膜は、第１光学膜４０および第２光学膜５０の候補として有力であるが、耐熱性や耐環境性が劣るため、その特性劣化に対する対策が必要となる。特に、エタロン素子の製造工程において、熱処理がされる場合、加熱下では酸化や硫化が促進されることから、第１光学膜４０および第２光学膜５０の特性劣化を防止することが重要である。
【００３２】
そこで、本実施形態では、図１（Ｂ）〜図１（Ｄ）に示すように、金属膜の表面およびエッジ部を、バリア膜（あるいは保護膜）としての誘電体膜によって覆う構造を採用する。すなわち、本実施形態では、バリア膜を有するミラー構造が採用される。このミラー構造は、第１光学膜４０および第２光学膜５０の少なくとも一方に適用することができる。以下の説明では、第１基板２０上に形成される第１光学膜４０を例にとって説明する。
【００３３】
図１（Ｂ）に示される例では、第１光学膜４０として、単体の金属膜４０Ｍが使用されている。第１光学膜４０の構成要素である金属膜４０Ｍは、石英ガラス基板などの第１基板２０上に形成されている。そして、金属膜４０Ｍの表面およびエッジ部は、バリア膜９０としての誘電体膜によって覆われている。金属膜４０Ｍをパターニングした後、バリア膜９０としての誘電体膜にて、金属膜４０Ｍの表面だけでなく、さらにエッジ部（端部）を含めて被覆することによって、図１（Ｂ）に示されるミラー構造を形成することができる。
【００３４】
このミラー構造によれば、金属膜４０Ｍは、表面のみならず、エッジ部ならびに側面の全てがバリア膜９０によって覆われて保護されている。よって、酸素、水、硫黄など、金属膜４０Ｍの特性（反射率等）を低下させる原因物質は遮断されて、金属膜４０Ｍには到達しない。したがって、金属膜４０Ｍの特性の劣化が防止される。
【００３５】
ここで、金属膜４０Ｍの材料としては、Ａｇ（銀）単体、Ａｇ（銀）を主成分とする合金、Ａｕ（金）単体、Ａu（金）を主成分とする合金、Ｃｕ（銅）単体、Ｃｕ（銅）を主成分とする合金の中から選ばれた一つを使用することができる。これら金属単体あるいは金属の合金は、光学膜の候補として有力である。
【００３６】
なお、Ａｇを主成分とする合金としては、例えば、ＡｇＳｍＣｕ（銀サマリウム銅合金），ＡｇＣ（炭化銀），ＡｇＰｄＣｕ（銀パラジウム銅合金），ＡｇＢｉＮｄ（銀ビスマス銅合金）、ＡｇＧａＣｕ（銀ガリウム銅合金），ＡｇＡｕ（金化銀），ＡｇＩｎＳｎ（銀インジウム錫合金），ＡｇＣｕ（銅化銀）を使用することができる。
【００３７】
また、バリア膜９０としての誘電体膜は、Ａｌ（アルミニュウム）の酸化膜、Ａｌ（アルミニュウム）の窒化膜、Ｓｉ（シリコン）の酸化膜、Ｓｉ（シリコン）の窒化膜、Ｔｉ（チタン）の酸化膜、Ｔｉ（チタン）の窒化膜、Ｔａ（タリウム）の酸化膜、Ｔａ（タリウム）の窒化膜、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）膜、Ｍｇ（マグネシウム）のフッ化膜の群の中から選ばれた一つの膜、あるいは、上記の群の中から選ばれた一つの酸化膜および一つの窒化膜の積層膜を使用することができる。これらの誘電体膜は、酸化や硫化等の原因となるガスの進入を阻止する効果があり、耐熱性も備え、また、光の透過性も有することから、金属膜４０Ｍに対するバリア膜９０として機能し得る。以上説明した材料は、以下に説明する実施例についても同様に適用され得る。
【００３８】
また、金属膜４０Ｍ上にバリア膜９０としての誘電体膜を形成する場合には、製造工程で使用する温度をあまり高くしないのが好ましい。これによって、金属膜４０Ｍの再結晶化を防ぎ、反射率の低下を防ぐことができる。また、バリア膜９０としての誘電体膜の膜厚を、あまり厚くしない（薄く形成する）のが好ましい。バリア膜９０の膜厚が厚いと、例えば、エタロン素子を分光器として使用したとき、分光強度分布に不要なピークが出現して、分光可能な波長帯域の帯域幅が狭まくなる場合がある。よって、バリア膜９０の膜厚は、できるだけ薄く形成するのが好ましい。例えば、金属膜４０Ｍの膜厚が５０ｎｍの場合、バリア膜９０としての誘電体膜の膜厚は２０ｎｍ程度とするのが好ましい。
【００３９】
また、図１（Ｃ）に示される例では、金属膜４０Ｍのエッジ部付近における、バリア膜９０の被覆性が改善されている。すなわち、図１（Ｃ）に示される例では、単体の金属膜４０Ｍのエッジ部に傾斜面（テーパー面）が設けられており、その傾斜面上に、バリア膜９０としての誘電体膜が形成されている。
【００４０】
エッチング加工しただけでは、金属膜４０Ｍのエッジ部は、一般に直角に近い角度をもつため、その上にバリア膜９０を形成した場合、バリア膜９０の厚みは、金属膜４０のエッジ部付近において薄くなる傾向がある。金属膜４０Ｍのエッジ部（端部）にテーパーをつけることによって、バリア膜９０としての誘電体膜（あるいは誘電体層）の被覆性が改善される。すなわち、金属膜４０Ｍのエッジ部（端部）付近におけるバリア膜９０の膜厚は、金属膜４０Ｍの表面上における膜厚と同様に、変化が少なく安定している。したがって、バリア膜９０が垂直にエッチング加工された場合と比較して、バリア膜９０の信頼性が向上する。このため、金属膜４０のエッジ部付近において金属膜が露出したり、あるいはバリア膜９０の厚みが極端に薄くなって、バリア性が低下したりするといった不都合が生じない。このように、図１（Ｃ）の例によれば、バリア膜９０としての誘電体膜の膜厚を薄くしつつ、良好なエッジ部のカバレージを得ることができる。
【００４１】
また、金属膜４０Ｍのエッジ部において傾斜面（テーパー）を形成する方法としては、例えば、以下のような方法が考えられる。例えば、メタルマスクを第１基板２０上に載置した状態で、金属材料をスパッタする。このとき、金属材料の、マスク開口部における回り込み現象によって、結果的にテーパー面が形成される。また、例えば、金属膜４０Ｍ上にレジストを形成し、このとき、ポストベークの温度を下げる等の方法によって密着性を低下させておく。この状態で、ウエットエッチングあるいは等方性のドライエッチングによって金属膜４０Ｍをエッチングする。エッチャントとして、エッチングレートが高くないものを使用する。金属膜４０Ｍとレジストとの界面からエッチャントが侵入し、エッチングが横方向にも進むことから、結果的に、金属膜４０Ｍのエッジ部（端部）にテーパー面を形成することができる。
【００４２】
図１（Ｄ）に示される例では、金属膜４０Ｍの下に、反射率の改善などを目的として、他の光学膜として誘電体膜（誘電体多層膜でもよい）４０Ｅが設けられている。すなわち、第１光学膜の構成要素である金属膜４０Ｍと第１基板２０との間には、第１光学膜の構成要素である誘電体膜４０Ｅが形成されている。この構造を採用する場合、第１基板２０の厚み方向から見た平面視における金属膜４０Ｍの面積を、誘電体膜４０Ｅの面積に一致させると、第１光学膜全体の総膜厚が厚いことから、バリア膜９０としての誘電体膜の被覆性が、特にエッジ部で低下する可能性がある。これを防止するためには、バリア膜９０としての誘電体膜の膜厚を厚くする必要があるが、この場合には、第１光学膜４０の特性に、かなりの影響が及ぶ場合がある。
【００４３】
そこで、図１（Ｄ）の例では、金属膜４０Ｍの、第１基板２０の厚み方向から見た平面視における面積を、第１光学膜４０としての誘電体膜４０Ｅの面積よりも小さく設定し、これによって、階段状の段差を形成している。したがって、バリア膜９０の段差部におけるカバレージが改善され、金属膜４０Ｍのエッジ部（端部）が露出するといった不都合が生じにくくなる。また、バリア膜９０としての誘電体膜の膜厚を薄くすることができ、よって、第１光学膜４０の設計が容易である。
【００４４】
また、図１（Ｄ）の例において、金属膜４０Ｍの下に形成される、第１光学膜４０の構成要素としての誘電体膜４０Ｅは、例えば、少なくともワンペアのＴｉＯ２／ＳｉＯ２を含む誘電体多層膜とすることができる。このとき、バリア膜９０としての誘電体膜としては、屈折率が低い方の材料であるＳｉＯ２膜を使用することができる。
【００４５】
また、図１（Ａ）に示される例において、第１光学膜４０および第２光学膜５０のいずれか一方のみを金属膜を有する光学膜とし、いずれか他方を、少なくとも一層の誘電体膜によって構成される光学膜とすることもできる。つまり、いずれか一方の基板に設けられる光学膜と、いずれか他方の基板に設けられる光学膜とで、使用する材料を異ならせることもできる。この場合、誘電体膜同士の組み合わせでは得られない反射特性を実現することができる。
【００４６】
つまり、金属膜単独では、反射ピークが得られる波長帯域が広くなり、誘電体膜単独では、反射ピークが得られる波長帯域が狭い。両者を組み合わせてエタロン素子とした場合、例えば両者の反射率の積で、エタロン素子全体としての反射特性が決まる。よって、誘電体膜同士の組み合わせでは得られない反射特性が実現され、エタロン素子における光学膜の設計の自由度が向上する。例えば、光学フィルターの分光帯域の帯域幅を広げることが可能である。但し、エタロン素子の半値幅にも影響が及ぶため、その影響を考慮した素子設計が必要である。
【００４７】
次に、可変ギャップエタロン素子の具体的な構造例について説明する。図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、可変ギャップエタロン素子の具体的な構造の一例と、その動作を説明するための図である。図２（Ａ）は、駆動電圧を印加しない状態（初期ギャップＧ１）における可変ギャップエタロン素子の断面構造を示す図である。また、図２（Ｂ）は、第１基板２０上に形成される第１光学膜４０および第１電極６０のレイアウト例を示す図である。図２（Ｃ）は、駆動電圧を印加した状態（ギャップＧ３）における可変ギャップエタロン素子の断面構造を示す図である。図２に示される可変ギャップエタロン素子（光フィルター）３００には、図１（Ｂ）〜図１（Ｄ）のいずれかに示したミラー構造が適用される。
【００４８】
図２（Ａ）において、第１基板２０と例えば一体で、第２基板３０を可動に支持する支持部２２が形成されている。支持部２２は、第２基板３０に設けてもよく、あるいは第１基板２０および第２基板３０とは別体で形成してもよい。
【００４９】
第１基板２０および第２基板３０の各々は、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することができる。これらの中でも、各基板２０，３０の構成材料として、例えばナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）などのアルカリ金属を含有したガラスが好ましく、このようなガラスにより各基板２０，３０を形成することで、光学膜（反射膜）４０，５０や、第１電極６０ならびに第２電極７０の密着性や、基板同士の接合強度を向上させることが可能となる。そして、これらの２つの基板２０，３０は、例えばプラズマ重合膜を用いた表面活性化接合などにより接合されることで、一体化されている。第１基板２０および第２基板３０の各々は、一辺が例えば１０ｍｍの正方形に形成され、ダイヤフラムとして機能する部分の最大直径は例えば５ｍｍである。
【００５０】
第１基板２０は、例えば、厚みが５００μｍ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。
【００５１】
なお、可動基板としての第２基板３０は、薄肉部（ダイヤフラム）３４と、厚肉部３２および３６を有する。薄肉部３４が設けられることによって、より小さい駆動電圧によって、第２基板３０に所望の撓み（変形）を生じさせることができる。よって、省電力化が実現される。
【００５２】
第１基板２０における、第２基板３０と対向する対向面のうちの中央の第１対向面に、例えば円形の第１光学膜４０が形成されている。同様に、第２基板３０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。第２基板３０は、第１基板２０と対向する対向面の中央位置に、第１光学膜４０と対向する例えば円形の第２光学膜５０が形成されている。
【００５３】
なお、第１光学膜４０および第２光学膜５０は、例えば直径が約３ｍｍの円形状に形成されている。この第１光学膜４０および第２光学膜５０は、例えば、透過率の半値幅も狭く分解能が良好な、ＡｇＣ等の金属膜と、その金属膜を被覆するバリア膜９０としての誘電体膜とによって構成することができる。第１光学膜４０および第２光学膜５０は、例えば、スパッタリングなどの手法により形成することができる。各光学膜の膜厚寸法は、例えば０．０３μｍに形成されている。本実施形態では、第１光学膜４０および第２光学膜５０として、例えば、可視光全域を分光できる特性をもつ光学膜を用いることができる。
【００５４】
第１光学膜４０および第２光学膜５０は、図２（Ａ）に示す電圧非印加状態においては、第１ギャップＧ１を介して対向配置されている。なお、ここでは第１光学膜４０を固定鏡とし、第２光学膜５０を可動鏡とするが、逆でもよく、また、双方を可動鏡とすることもできる。
【００５５】
第１基板２０の厚み方向から見た平面視において、第１光学膜４０の周囲には、第１電極６０が形成されている。なお、以下の説明において、平面視とは各基板の基板厚み方向から基板平面を見た場合をいう。同様に、第２基板３０上には、第１電極６０と対向して第２電極７０が設けられている。第１電極６０と第２電極７０は、第２ギャップＧ２を介して、対向配置されている。なお、第１電極６０および第２電極７０の表面は、絶縁膜にて被覆することができる。
【００５６】
図２（Ｂ）に示されるように、第１電極６０は、平面視で、第１光学膜４０にオーバーラップしない。よって、第１光学膜４０の光学特性の設計が容易である。このことは、第２電極７０ならびに第２光学膜５０についても同様である。
【００５７】
また、例えば、第２電極７０を共通電位（例えば接地電位）とし、第１電極６０に電圧を印加することによって、図２（Ｃ）に示すように、各電極間に矢印で示す静電力（ここでは静電引力）Ｆ１を生じさせることができる。すなわち、第１電極６０および第２電極７０は、静電アクチュエーター８０を構成する。静電引力Ｆ１によって、第１光学膜４０と第２光学膜５０との間のギャップを、初期ギャップ（Ｇ１）よりも小さいギャップ（Ｇ３）となるように可変に制御することができる。各光学膜間のギャップの大きさによって透過光の波長が決まる。よって、ギャップを変化させることで透過波長を選択することが可能となる。
【００５８】
なお、図２（Ａ）において太線で示されるように、第１電極６０には第１配線６１が接続されており、また、第２電極７０には第２配線７１が接続されている。
【００５９】
上述のとおり、本実施形態では、第１光学膜４０および第２光学膜５０の少なくとも一方を構成する金属膜は、その表面はもちろんのこと、エッジ部までバリア膜としての誘電体膜によって覆われている。よって、湿度をはじめとする金属属膜の反射率劣化（酸化、硫化など）を防ぐことができる。よって、可変ギャップエタロン素子における光透過性を有する反射ミラーとしての機能を、金属膜が露出している場合と比較して、長期にわたり維持することが可能となる。よって、可変ギャップエタロン素子の信頼性が向上する。
【００６０】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、可変ギャップエタロン素子の具体的な構造の他の例と、その動作を説明するための図である。図３では、図２と共通する部分には同じ参照符号が付されている。
【００６１】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示される可変ギャップエタロン素子の構造は、基本的には、図２の構造と同じである。但し、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示される例では、バリア膜９０が、第１電極６０上にも形成されている。この例では、バリア膜９０は、第１電極６０の保護膜として機能する。バリア膜９０は、第２基板３０側にも設けることができる。但し、第２基板３０は可動基板であり、良好な撓み特性を確保した方がよいことから、本実施形態では、バリア膜９０は、第１基板２０側にのみ設けている。
【００６２】
図３（Ｂ）に示すように、第１基板２０上において、第１電極６０は、第１基板２０の厚み方向から見た平面視において、第１光学膜４０の周囲に形成されており、図１で示したバリア膜９０としての誘電体膜（ＳｉＯ２膜等）は、第１電極６０を覆う保護膜としても機能している。また、図３（Ｂ）に示される例では、バリア膜９０としての誘電体膜は、第１電極６０に接続される配線６１上にも形成されている。つまり、バリア膜９０は、配線６１に対する保護膜としても機能している。
【００６３】
このように、光学膜としての金属膜の周囲に、電極や配線とが配置されている場合において、バリア膜９０としての誘電体膜（ＳｉＯ２膜等）は、金属膜ならびに電極（配線を含む）の双方を覆うように形成される。電極や配線に保護膜が設けられることによって、電極や配線の劣化も防止することができ、可変ギャップエタロン素子の信頼性がさらに向上する。
【００６４】
なお、図３（Ｃ）に示されるように、本実施形態では、バリア膜９０は、第２基板３０側には設けられないことから、第２基板３０の可動性（可撓性）には影響がない。
【００６５】
（第２実施形態）
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、可変ギャップエタロン素子を用いた光フィルターの構造の一例を示す図である。図４（Ａ）に示すように、光フィルター３００としての可変ギャップエタロン素子は、互いに対向して配置される第１基板（例えば固定基板）２０と、第２基板（例えば可動基板）３０と、第１基板２０の主面（表面）に設けられる第１光学膜４０と、第２基板３０の主面（表面）に設けられる第２光学膜５０と、各基板によって挟持された、各基板間のギャップ（距離）を調整するためのアクチュエーター（例えば静電アクチュエーターや圧電素子等）８０ａ，８０ｂと、を有する。
【００６６】
なお、第１基板２０および第２基板３０の少なくとも一方が可動基板であればよく、双方を可動基板とすることも可能である。アクチュエーター８０ａおよびアクチュエーター８０ｂは各々、駆動部（駆動回路）３０１ａおよび駆動部（駆動回路）３０１ｂの各々によって駆動される。また、各駆動部（駆動回路）３０１ａ，３０１ｂの動作は、制御部（制御回路）３０３によって制御される。
【００６７】
所定角度θで外部から入射する光Ｌｉｎは、ほとんど散乱されることなく第１光学膜４０を通過する。第１基板２０に設けられた第１光学膜４０と第２基板３０に設けられた第２光学膜５０との間で、光の反射が繰り返され、これによって、光の干渉が生じ、特定の条件を満たす波長の光のみが強められ、その強められた波長の光の一部は、第２基板３０上の第２光学膜５０を通過して、受光部（受光素子）４００に到達する。干渉によってどの波長の光が強め合うかは、第１基板２０と第２基板３０との間のギャップＧ１に依存する。よって、ギャップＧ１を可変に制御することによって、通過する光の波長帯域を変化させることができる。
【００６８】
この可変ギャップエタロン素子を使用すると、図４（Ｂ）に示すような分光測定装置を構成することができる。なお、分光測定装置の例としては、例えば、測色器、分光分析器、分光スペクトラムアナライザー等があげられる。
【００６９】
図４（Ｂ）に示される分光測定装置において、例えば、サンプル２００の測色を行う場合には光源１００が用いられ、また、サンプル２００の分光分析を行う場合には、光源１００’が用いられる。
【００７０】
分光測定装置は、光源１００（あるいは１００’）と、複数の波長可変バンドパスフィルター（可変ＢＰＦ（１）〜可変ＢＰＦ（４））を備える光フィルター（分光部）３００と、フォトダイオード等の受光素子ＰＤ（１）〜ＰＤ（４）を含む受光部４００と、受光部４００から得られる受光信号（光量データ）に基づいて、所与の信号処理を実行して分光光度分布等を求める信号処理部６００と、可変ＢＰＦ（１）〜可変ＢＰＦ（４）の各々を駆動する駆動部３０１と、可変ＢＰＦ（１）〜可変ＢＰＦ（４）の各々の分光帯域を可変に制御する制御部３０３と、を有する。信号処理部６００は、信号処理回路５０１を有し、必要に応じて、補正演算部５００を設けることも可能である。分光光度分布の測定によって、例えば、サンプル２００の測色や、サンプル２００の成分分析等を行うことができる。また、光源１００（１００’）としては、例えば、白熱電球、蛍光灯、放電管、ＬＥＤ等の固体発光素子を用いた光源（固体発光素子光源）等を使用することができる。
【００７１】
なお、光フィルター３００および受光部４００によって、光フィルターモジュール３５０が構成される。光フィルターモジュール３５０は、分光測定装置に適用できる他、例えば、光通信装置の受信部（受光光学系と受光素子を含む）としても使用可能である。この例については、図５を用いて後述する。本実施形態における光フィルターモジュール３５０は、光学膜の特性劣化が抑制されて信頼性が高く、また、透過光の波長範囲を広くとることができ、小型軽量で、かつ使い勝手がよいという利点がある。
【００７２】
（第３実施形態）
図５は、光機器の一例である波長多重通信システムの送信機の概略構成を示すブロック図である。波長多重（WDM: Wavelength Division Multiplexing）通信では、波長の異なる信号は干渉し合わないという特性を利用して、波長が異なる複数の光信号を一本の光ファイバー内で多重的に使用すれば、光ファイバー回線を増設せずにデータの伝送量を向上させることができるようになる。
【００７３】
図５において、波長多重送信機８００は、光源１００からの光が入射される光フィルター３００を有し、光フィルター３００（上記いずれかのミラー構造が採用されたエタロン素子を具備する）からは、複数の波長λ０，λ１，λ２，…の光が透過される。波長毎に送信器３１１，３１２，３１３が設けられる。送信器３１１，３１２，３１３からの複数チャンネル分の光パルス信号は、波長多重装置３２１にて１つに合わせられて一本の光ファイバー伝送路３３１に送出される。
【００７４】
本発明は光符号分割多重（OCDM: Optical Code Division Multiplexing）送信機にも同様に適用できる。ＯＣＤＭは、符号化された光パルス信号のパターンマッチングによってチャンネルを識別するが、光パルス信号を構成する光パルスは、異なる波長の光成分を含んでいるからである。このように、本発明を光機器に適用することによって、光学膜の特性劣化が抑制された、信頼性の高い光機器（例えば、各種センサーや光通信応用機器）が実現される。
【００７５】
以上のように、金属膜の表面はもちろん、端部まで誘電体膜にて覆うことにより、湿度をはじめとする金属膜の反射率劣化（酸化、硫化など）を防ぎ、ファブリペローエタロンにおける光透過特性を有する反射ミラーとしての機能を、金属膜が露出している場合と比較して長期にわたり維持することが可能となる。
【００７６】
以上説明したように、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、光学膜としての金属膜の特性が、酸化や硫化等によって劣化するのを防止することができる。本発明は、例えば、エタロン素子のような波長可変干渉フィルターに適用して好適である。但し、この例に限定されるものではなく、本発明は、ミラー構造として、光の反射特性ならびに光の透過特性を併せ持つ金属膜を用いる構造体（素子や機器）全般に適用可能である。
【００７７】
以上、幾つかの実施形態について本発明を説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。したがって、このような変形例は全て本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。
【符号の説明】
【００７８】
２０  第１基板、  ３０  第２基板、４０  第１光学膜、５０  第２光学膜、
４０Ｍ  光学膜の構成要素である金属膜、
４０Ｅ  光学膜の構成要素である誘電体膜、
６０  第１電極、６１  第１電極用配線、７０  第２電極、７１  第２電極用配線、
８０  静電アクチュエーター、９０  バリア膜（誘電体膜ＳＩＯ２膜等）
【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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