JP2012247472A

JP2012247472A - 光フィルター、光フィルターモジュール、および光分析装置

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Publication number: JP2012247472A
Application number: JP2011116643A
Authority: JP
Inventors: Akira Sano; 朗佐野; Yasushi Matsuno; 靖史松野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2031-05-25
Also published as: US20120300208A1; CN102798972A; US8817268B2; CN102798972B; JP5842386B2

Abstract

【課題】対向する反射膜の帯電を防止する光フィルター、および光フィルターを用いた光フィルターモジュール、光分析装置を提供する。
【解決手段】固定基板５１と、固定基板５１と対向する可動基板５２と、固定基板５１の可動基板５２に対向する面に設けられた第１反射膜５４と、可動基板５２に設けられ、第１反射膜５４とギャップを介して対向する第２反射膜５５と、第１反射膜５４を覆い、第１反射膜５４の外周より外側の範囲まで延長して形成された第１電極５６１と、可動基板５２の固定基板５１に対向する面に設けられ、第１電極５６１の一部と対向する第２電極５６２と、を備え、第１電極５６１は透光性材料にて形成され、第１電極５６１と第２反射膜５５とが電気的に接続され同電位である。
【選択図】図３

Description

本発明は、光フィルター、光フィルターモジュール、および光分析装置に関する。

従来、複数の波長を有する光から特定の波長の光を取り出す光フィルターが知られている。光フィルターの一例として、例えば波長可変干渉フィルターが挙げられる。
波長可変干渉フィルターは、基板に形成した反射膜（光学膜）を対向配置し、この反射膜間のギャップ寸法を外力により変化させて、ギャップ寸法に応じた波長の光を透過するように構成した光フィルターである。
特許文献１（第１図（ｂ）参照）には、反射膜として基板の上に酸化チタン薄膜層、銀薄膜層、保護膜を順次積層した構成が開示されている。保護膜は空気中に長時間さらされることによる銀薄膜層の硫化、湿度の影響による劣化を防ぐために設けられている。

特開平１−３００２０２号公報

しかしながら、上記特許文献１による保護膜は絶縁体で形成されているため、絶縁体の表面に電荷が溜まり、反射膜が帯電してしまうという課題がある。
このため、反射膜が対向配置されている波長可変干渉フィルターでは、反射膜の帯電により反射膜間に斥力または引力が生じ、反射膜間距離の制御精度を低下させる要因となる。

本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる光フィルターは、第１基板と、前記第１基板と対向する第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、前記第１基板を厚み方向から見た平面視において、前記第１反射膜を覆い、前記第１反射膜の外周より外側の範囲まで延長して形成された第１電極と、前記第２基板の前記第１基板に対向する面に設けられ、前記第１電極の一部と対向する第２電極と、を備え、前記第１電極は透光性材料にて形成され、前記第１電極と前記第２反射膜とが電気的に接続されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１電極が第１反射膜を覆って形成され、第１電極と第２反射膜とが電気的に接続されている。このため、第１電極と第２反射膜とが同電位となり、対向する第１電極の表面および第２反射膜の表面に電荷が溜まらず、両表面の帯電を防止できる。よって、第１反射膜と第２反射膜との間に斥力、引力などの余計な力が働かず、帯電による反射膜間距離の制御精度の低下を抑制できる。

［適用例２］上記適用例にかかる光フィルターにおいて、前記第２電極と、前記第２電極と対向する前記第１電極との距離が、前記第１反射膜と前記第２反射膜との距離よりも大きいことが望ましい。

第１電極と第２電極との間に電圧が印加され、第１電極と第２電極との間のギャップ寸法が微小となったときに、両者間に急激に引っ張る力が増加するプルイン現象が生ずる。この構成によれば、第１電極と第２電極との距離が第１反射膜と第２反射膜との距離より大きいことから、このプルイン現象を抑制することができる。
このことから、第１反射膜と第２反射膜との間で接触して両者が貼り付くことなく、反射膜間のギャップを維持できる。

［適用例３］上記適用例にかかる光フィルターにおいて、前記第１基板の前記第１反射膜が形成される第１反射膜形成部は、前記第１電極が形成される前記第２電極と対向する第１電極形成部より、前記第１基板との距離が近い位置に配置され、前記第１反射膜形成部と前記第１電極形成部とは斜面で繋がっていることが望ましい。

この構成によれば、第１反射膜が形成される第１反射膜形成部と第１電極形成部とが斜面で繋がっている。つまり、第１電極形成部と第１電極形成部との間に段差が形成されていない。このため、第１電極は連続して形成することができ、電極の断線を防止できる。

［適用例４］上記適用例にかかる光フィルターにおいて、前記第２反射膜の表面に透光性材料の導電体膜が形成されていることが望ましい。

この構成によれば、第２反射膜の表面に導電体膜が形成されることから、導電体膜の表面は帯電せず、第２反射膜の側に帯電が生ずることが無い。このため、反射膜間では引力または斥力が働かず、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することで反射膜間のギャップ寸法を正確に制御できる。また、導電体膜が第２反射膜を保護することができる。

［適用例５］上記適用例にかかる光フィルターにおいて、前記第２反射膜の表面に透光性材料の絶縁膜が形成され、前記第１電極が接地されていることが望ましい。

この構成によれば、絶縁膜が帯電したとしても、第１電極および第２反射膜が接地されているため、絶縁膜が帯電した影響を小さくすることができる。
また、第２反射膜の表面に絶縁膜が形成されることから、絶縁膜が第２反射膜を保護することができる。

［適用例６］本適用例にかかる光フィルターモジュールは、第１基板と、前記第１基板と対向する第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、前記第１基板を厚み方向から見た平面視において、前記第１反射膜を覆い、前記第１反射膜の外周より外側の範囲まで延長して形成された第１電極と、前記第２基板の前記第１基板に対向する面に設けられ、前記第１電極の一部と対向する第２電極と、前記第１反射膜または前記第２反射膜を透過した光を受光する受光部と、を備え、前記第１電極は透光性材料にて形成され、前記第１電極と前記第２反射膜とが電気的に接続されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１電極が第１反射膜を覆って形成され、第１電極と第２反射膜とが電気的に接続されている。このため、第１電極と第２反射膜とが同電位となり、対向する第１電極の表面および第２反射膜の表面に電荷が溜まらず、両表面の帯電を防止できる。よって、第１反射膜と第２反射膜との間に斥力、引力などの余計な力が働かず、帯電による反射膜間距離の制御精度の低下を抑制でき、精度の高い光量測定を実施する光フィルターモジュールを得ることができる。

［適用例７］本適用例にかかる光分析装置は、
第１基板と、前記第１基板と対向する第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、前記第１基板を厚み方向から見た平面視において、前記第１反射膜を覆い、前記第１反射膜の外周より外側の範囲まで延長して形成された第１電極と、前記第２基板の前記第１基板に対向する面に設けられ、前記第１電極の一部と対向する第２電極と、前記第１反射膜または前記第２反射膜を透過した光を受光する受光部と、前記受光部により受光された前記光に基づいて、前記光の光特性を分析する分析処理部と、を備え、前記第１電極は透光性材料にて形成され、前記第１電極と前記第２反射膜とが電気的に接続されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１電極が第１反射膜を覆って形成され、第１電極と第２反射膜とが電気的に接続されている。このため、第１電極と第２反射膜とが同電位となり、対向する第１電極の表面および第２反射膜の表面に電荷が溜まらず、両表面の帯電を防止できる。よって、第１反射膜と第２反射膜との間に斥力、引力などの余計な力が働かず、帯電による反射膜間距離の制御精度の低下を抑制でき、精度の高い光量測定を実施できる。そして、この測定結果に基づいて光分析処理を実施することで、正確な分光特性を得ることができる。

第１実施形態の測色装置の構成を示すブロック図。第１実施形態におけるエタロンの平面図。第１実施形態におけるエタロンの断面図。第１実施形態における固定基板の構成を示す平面図。第１実施形態における可動基板の構成を示す平面図。第１実施形態における接続部を示す断面図。第１実施形態における接続部を示す断面図。第１実施形態における変形例を示す断面図。第１実施形態における変形例を示す断面図。第１実施形態における変形例を示す断面図。第１実施形態における変形例を示す断面図。第２実施形態における光分析装置としてのガス検出装置の構成を示す断面図。第２実施形態におけるガス検出装置の回路ブロック図。第３の実施形態における光分析装置としての食物分析装置の構成を示すブロック図。第４の実施形態における光分析装置としての分光カメラの構成を示す斜視図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の寸法の割合を適宜変更し、概略の構成を示している。
（第１実施形態）

以下、本発明に係る第１実施形態を図面に基づいて説明する。
＜測色装置の概略構成＞
図１は光分析装置としての測色装置の構成を示すブロック図である。
測色装置１は、検査対象Ａに光を照射する光源装置２と、測色センサー３（光フィルターモジュール）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。
この測色装置１は、検査対象Ａに光源装置２から光を照射し、検査対象Ａから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、検査対象光の色度を分析して測定する装置である。

＜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つのみ図示）を備え、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が発光部材である場合、光源装置２を設けずに測色装置を構成してもよい。

＜測色センサーの構成＞
光フィルターモジュールとしての測色センサー３は、エタロン（波長可変干渉フィルター）５と、静電アクチュエーターに印加する電圧を制御し、エタロン５で透過させる光の波長を変える電圧制御部３２と、エタロン５を透過した光を受光する受光部３１と、を備える。
また、測色センサー３は、検査対象Ａで反射された反射光（検査対象光）を、エタロン５に導光する光学レンズ（図示せず）を備えている。そして、この測色センサー３は、光学レンズに入射した検査対象光をエタロン５で所定波長帯域の光に分光し、分光した光が受光部３１にて受光される。
受光部３１は、フォトダイオードなどの光電変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、受光部３１は制御装置４に接続され、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。

（エタロンの構成）
図２は、エタロンの平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断線に沿う断面図である。
図２に示すように、光フィルターとしてのエタロン５は、平面視で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、固定基板（第１基板）５１および可動基板（第２基板）５２を備えている。
これらの基板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、水晶などの基材からなり、板状の基材をエッチングすることにより形成されている。
そして、エタロン５は、固定基板５１の接合面に形成された第１接合膜５３１と、可動基板５２の接合面に形成された第２接合膜５３２とが接合されて一体に構成される。
なお、第１および第２接合膜５３１，５３２として、ポリオルガノシロキサンを用いたプラズマ重合膜が採用されている。

固定基板５１と可動基板５２との間には、光の反射特性と透過特性とを有する第１反射膜５４、および第２反射膜５５が設けられる。ここで、第１反射膜５４は、固定基板５１の可動基板５２に対向する面に固定され、第２反射膜５５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、これらの第１反射膜５４および第２反射膜５５は、ギャップ寸法Ｇ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、第１反射膜５４および第２反射膜５５の間には静電アクチュエーター５６が設けられ、ギャップ寸法Ｇの調整をする。
静電アクチュエーター５６は、固定基板５１に設けられた第１電極５６１と、可動基板５２に設けられた第２電極５６２とから構成されている。
第１電極５６１は第１反射膜５４を覆い、第１反射膜５４の外形から延長して形成され、第１電極５６１と第２電極５６２とが対向する部分が静電アクチュエーター５６として機能する。

なお、エタロン５は、第１電極５６１と第２電極５６２との距離が第１反射膜５４と第２反射膜５５との距離より大きく形成されている。例えば、第１電極５６１と第２電極５６２の間に電圧を印加しない初期状態において、第１電極５６１と第２電極５６２との距離が２μｍ、第１反射膜５４と第２反射膜５５との距離（ギャップ寸法）が０．５μｍに設定されている。このため、第１電極５６１と第２電極５６２との間のギャップ寸法Ｇが微小となったときに急激に引っ張る力が増加するプルイン現象を抑制することができる構成となっている。
また、本実施形態では固定基板側に反射膜を覆う電極を設けたが、電極構成を逆にして、可動基板側に反射膜を覆う電極を設けた構造でもよい。

次に、固定基板５１および可動基板５２の構成について詳細に説明する。
（固定基板の構成）
図４は固定基板の構成を示す平面図であり、可動基板と対向する面を見た図である。
固定基板５１は、厚みが例えば５００μｍの石英ガラス基材をエッチング加工して形成される。この固定基板５１には、エッチングにより固定基板５１の中央を中心とする円形の凹部が設けられ、第１電極形成部５１１および反射膜形成部５１２が形成される。
第１電極形成部５１１は反射膜形成部５１２より深くエッチングされ、円柱状の反射膜形成部５１２が突出して、その周りに同心円状に第１電極形成部５１１が形成されている。
また、第１電極形成部５１１と反射膜形成部５１２との境は斜面５１８が形成され、段差のない連続した形状となっている（図３参照）。

反射膜形成部５１２には、円形状の第１反射膜５４が形成されている。この第１反射膜５４はＡｇＣ合金などの金属膜により約１００ｎｍの厚みで形成されている。なお、第１反射膜５４はＡｇＣ合金以外のＡｇ合金や、ＴｉＯ₂などの誘電体膜の上にＡｇＣ合金やＡｇ合金などを積層した構成でもよい。

そして、第１反射膜５４を覆い、第１反射膜５４の外周縁から第１電極形成部５１１に拡大するように第１電極５６１が形成されている。この第１電極５６１は、透光性の導電膜であり、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）膜が用いられる。第１電極５６１の厚みは約５０ｎｍに形成される。このように、第１反射膜５４を覆って第１電極５６１が形成されることから、第１電極５６１が湿度の影響や、酸化、硫化、などにより劣化することを防止できる。

また、固定基板５１には、第１電極形成部５１１の外周縁から固定基板５１の１つの頂点Ｃ１に向かって延出する第１引出形成部５１３と、頂点Ｃ１と対角となる頂点Ｃ２に向かって延出する第２引出形成部５１４と、が設けられている。
第１引出形成部５１３および第２引出形成部５１４は、エッチングにより第１電極形成部５１１と同じ深さに形成される溝であり、この第１引出形成部５１３には、第１電極５６１に接続する引出電極５６１Ａが形成される。

第１引出形成部５１３の先端方向には、固定基板５１の厚み方向に突出する突出部５１３Ａと、固定基板５１の隅部に位置するパッド部５１３Ｂと、を備えている。突出部５１３Ａおよびパッド部５１３Ｂには、引出電極５６１Ａに接続される導電膜が形成されている。詳しくは、引出電極５６１Ａから外部との電気的接続をなすパッド部５１３Ｂに至るまで連続してＣｒ／Ａｕ膜（下地にＣｒ膜、その上にＡｕ膜を形成した積層膜）が形成される。
引出電極５６１Ａは導通電極５６４に接続され、導通電極５６４は電極パッド５６１Ｐに接続されている。このようにして、第１電極５６１との導通が電極パッド５６１Ｐを介して可能となるように構成されている。

第２引出形成部５１４の先端方向には、固定基板５１の厚み方向に突出する突出部５１４Ａと、突出部５１４Ａに連続するパッド部５１４Ｂとを備えている。
突出部５１４Ａおよびパッド部５１４Ｂには、導電膜が形成されている。導電膜は、引出電極５６１Ａからパッド部５１３Ｂに至るまで、Ｃｒ／Ａｕ膜が形成され、パッド部５１４Ｂには、外部との電気的接続をなす電極パッド５６３Ｐが形成されている。

そして、固定基板５１において、第１電極形成部５１１、反射膜形成部５１２、第１引出形成部５１３、第２引出形成部５１４、およびパッド部５１３Ｂ，５１４Ｂが形成されていない部分が固定基板５１の接合面５１５となる。
この接合面５１５には、主材料としてポリオルガノシロキサンを用いた第１接合膜５３１が設けられている。第１接合膜５３１はＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などにより成膜されたプラズマ重合膜である。
なお、前述の突出部５１３Ａ，５１４Ａの上面は接合面５１５と同じ高さの面となるように形成されている。

（可動基板の構成）
図５は可動基板の構成を示す平面図であり、固定基板と対向する面を見た図である。
可動基板５２は、厚みが例えば２００μｍのガラス基材の一面をエッチングにより加工することで形成される。
可動基板５２の四隅のうち対角となる２つの隅部には切欠部５２６が形成されている。この切欠部５２６は、固定基板５１の電極パッド５６１Ｐ，５６３Ｐに対応する位置に形成される。
この可動基板５２には、基板中央を中心とする円柱状の可動部５２２と、その周りに同心円状に可動部５２２を保持する連結保持部５２３と、が形成されている。
連結保持部５２３は、固定基板５１と対向する面とは反対の面に円環状の溝が形成され、可動部５２２の厚みより薄くなるように形成されている（図２、図３参照）。
このように、可動基板５２はダイヤフラム構造を持ち、可動部５２２が可動基板５２の厚み方向に移動しやすいように構成されている。

可動基板５２の固定基板５１に対向する面は基材の平面を利用し、エッチング加工された面を有していない。そして、可動基板５２の中央部に第２反射膜５５と、その第２反射膜５５を取りまくように連結保持部５２３に形成された第２電極５６２が設けられている。なお、この第２電極５６２は可動部５２２に設けられていてもよい。
第２反射膜５５の材料としてＡｇＣ合金が用いられるが、ＡｇＣ合金以外のＡｇ合金や、ＴｉＯ₂などの誘電体膜の上にＡｇＣ合金やＡｇ合金などを積層した構成でもよい。なお、第２反射膜５５は約１００ｎｍの厚みに形成されている。

また、可動基板５２には、第２反射膜５５から可動基板５２の１つの仮想頂点Ｃ３の方向に延出し、切欠部５２６の手前で止まるように引出電極５５１Ａが形成されている。引出電極５５１ＡはＩＴＯ膜で形成されている。なお、引出電極５５１ＡはＣｒ／Ａｕ膜などの金属膜を利用しても良い。

第２電極５６２は、第２反射膜５５から引き出される引出電極５５１Ａの行路を確保するために一部が切り欠かれてＣ字状に形成されている。第２電極５６２はＩＴＯ膜で形成され、約１００ｎｍの厚みを有している。
そして、第２電極５６２から可動基板５２の１つの仮想頂点Ｃ４の方向に延出した引出電極５６２Ａが、切欠部５２６の手前で止まるように形成されている。引出電極５６２Ａは第２電極５６２と同様にＩＴＯ膜で形成されている。
引出電極５５１Ａ，５６２Ａの先端部は、固定基板５１の突出部５１３Ａ，５１４Ａと接触する接続部５２５Ａ，５２５Ｂとなっている。

そして、固定基板５１における接合面５１５と対向する部分が、可動基板５２の接合面となる。
この接合面には、主材料としてポリオルガノシロキサンを用いた第１接合膜５３１が設けられている。第１接合膜５３１はＣＶＤなどにより成膜されたプラズマ重合膜である。

次に、上記の固定基板５１と可動基板５２における引出電極の接続構造について詳細に説明する。
（接続部の構造）
図６は、図２のＢ−Ｂ断線に沿う断面図である。
固定基板５１と可動基板５２が接合された状態で、可動基板５２の第２電極５６２から引き出された引出電極５６２Ａは接続部５２５Ｂにて、固定基板５１の突出部５１４Ａと接触する。突出部５１４Ａには、その上面から電極パッド５６３Ｐに接続するように導通電極５６３が設けられ、突出部５１４Ａの上面にて引出電極５６２Ａと導通電極５６３とが接続されるように構成されている。このようにして、可動基板５２の第２電極５６２と、固定基板５１の電極パッド５６３Ｐとが電気的に接続される。

図７は、図２のＤ−Ｄ断線に沿う断面図である。
固定基板５１と可動基板５２が接合された状態で、可動基板５２の第２反射膜５５から引き出された引出電極５５１Ａは接続部５２５Ａにて、固定基板５１の突出部５１３Ａと接触する。突出部５１３Ａには、その上面から電極パッド５６１Ｐに接続するように導通電極５６４が設けられ、突出部５１３Ａの上面にて引出電極５５１Ａと導通電極５６４とが接続されるように構成されている。また、導通電極５６４は第１電極５６１から引き出された引出電極５６１Ａに接続されている。このように、可動基板５２の第２反射膜５５と、固定基板５１の第１電極５６１とが、電極パッド５６３Ｐを介して電気的に接続され、第１電極５６１と第２反射膜５５とが同電位となる構造である。
なお、本実施形態では、エタロン５内部の配線において、第１電極５６１と第２反射膜５５とが同電位となる構造としたが、エタロン５に接続される外部回路において第１電極５６１と第２反射膜５５とが同電位となる接続をしてもよい。

（エタロンと電圧制御部との接続）
図１〜図３に戻り、電圧制御部３２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および第２電極５６２に印加する電圧を制御する。
上述のエタロン５と電圧制御部３２との接続では、２つの電極パッド５６１Ｐおよび電極パッド５６３Ｐに、それぞれ、電圧制御部３２に接続された導線を接続する。
ここで、エタロン５の可動基板５２は、電極パッド５６１Ｐおよび電極パッド５６３Ｐに対向する位置が切り欠かれた切欠部５２６が形成されている。このため、電極パッド５６１Ｐおよび電極パッド５６３Ｐが露出しており、接続が容易である。

＜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（分析処理部）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３２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の反射膜間のギャップ寸法を変動させて、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、受光部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から反射された光の色度を算出する。

（第１実施形態の作用効果）
以上、本実施形態によれば以下の効果を有する。
光フィルターとしてのエタロン５は、第１電極５６１が第１反射膜５４を覆って形成され、第１電極５６１と第２反射膜５５とが同電位となるように電気的に接続されている。
このため、対向する第１電極５６１の表面および第２反射膜５５の表面に電荷が溜まらず、両表面の帯電を防止できる。よって、第１反射膜５４と第２反射膜５５との間に斥力または引力などの余計な力が働かず、帯電による反射膜間距離の制御精度の低下を抑制できる。

また、エタロン５における静電アクチュエーター５６の駆動において、第１電極５６１と第２電極５６２との間のギャップ寸法が微小となったときに急激に引っ張る力が増加するプルイン現象が生ずるが、第１電極５６１と第２電極５６２との距離が第１反射膜５４と第２反射膜５５との距離より大きいことから、このプルイン現象を抑制することができる。
このことから、第１反射膜５４と第２反射膜５５との間で接触して両者が貼り付くことなく、反射膜間のギャップを維持できる。

さらに、第１反射膜５４が形成される反射膜形成部５１２と第１電極形成部５１１とは斜面５１８で繋がっている。つまり、反射膜形成部５１２と第１電極形成部５１１との間に段差が形成されていない。このため、第１電極５６１は連続して形成することができ、電極膜の断線を防止できる。

また、光フィルターモジュールとしての測色センサー３は、対向する反射膜の帯電を防止するエタロン５を備えており、反射膜間距離の制御精度が向上し精度の高い光量測定を実施することができる。

さらに、光分析装置としての測色装置１は、エタロン５と、受光部３１とを備えた測色センサー３を有するので、精度の高い光量測定を実施できる。そして、この測定結果に基づいて光分析処理を実施することで、正確な分光特性を得ることができる。

次に、本実施形態に係るエタロンの変形例について説明する。
（変形例）
図８から図１１はエタロンの構成の変形例を示す断面図である。なお、これらの説明において第１実施形態と同様な構成については、図面に同符号を付し説明を省略する。
図８に示すエタロン６は、可動基板５２の第２反射膜５５を表面から側面まで覆う導電体膜６１を備える点が第１実施形態のエタロンとは異なる。
導電体膜６１は透光性の材料で形成され、例えばＩＴＯ膜にて形成されている。
このような構造のため、導電体膜６１の表面には帯電が生ぜず、第２反射膜５５の側に帯電が生ずることが無い。このため、反射膜間では引力または斥力が働かずアクチュエーターの駆動で反射膜間のギャップ寸法を正確に制御できる。また、導電体膜６１は例えば、２０ｎｍ程度の厚みに形成され、導電体膜６１が第２反射膜５５を保護する保護膜として作用する効果もある。

図９に示すエタロン７は、第２電極５６２と対向する固定基板５１の位置に電極６３が形成され、その電極６３と第１反射膜５４を覆う第１電極５６１が形成されている点が第１実施形態のエタロンとは異なる。
電極６３は、ＩＴＯ膜に限らず、Ｃｒ／Ａｕ膜などの金属膜を用いても良い。ここで、電極６３の厚みは１００ｎｍ、第１電極５６１の厚みは２０ｎｍ、第２電極５６２の厚み１００ｎｍ程度の構成されている。
このような構造は、例えば第１反射膜５４上に形成される第１電極５６１を光学特性の理由で厚く形成できない場合、静電アクチュエーター５６として機能する部分およびその他の配線部分を厚く形成できるため、配線の電気抵抗を下げることが可能である。

図１０に示すエタロン８は、可動基板５２に配置される静電アクチュエーター５６の電極が２つの電極６５Ａ，６５Ｂから形成されている点が第１実施形態のエタロンとは異なる。
電極６５Ａ，６５Ｂは同心円の円環状に形成され、それぞれが独立して電圧が印加されるように構成されている。
このような構造では、静電アクチュエーター５６に働く静電力を細かく調整でき、反射膜間のギャップ寸法を精度よく制御することができる。
なお、図１０では２つの電極の形態を例示したが、２つ以上の複数の電極で構成してもよい。

図１１に示すエタロン９は、可動基板５２の第２反射膜５５の表面から側面まで覆う絶縁膜６９を備える点が第１実施形態のエタロンとは異なる。
絶縁膜６９は透光性の材料、例えばＡｌ₂Ｏ₃膜、ＳｉＯ₂膜などにて形成されている。また、第１電極５６１および第２反射膜５５がグランドに接続されている。
この構造では、絶縁膜６９が帯電したとしても、第１電極５６１および第２反射膜５５が接地されているため、絶縁膜６９が帯電した影響を小さくすることができる。そして、絶縁膜６９の厚みは、例えば２０ｎｍ程度であり、ガス、湿度などの影響による第２反射膜５５の劣化を防止することができる。

以上、第１実施形態では、光分析装置として測色装置１を例示したが、その他、様々な分野に光フィルター、光フィルターモジュール、光分析装置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、光フィルターとしてエタロン（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。
（第２実施形態）

以下、ガス検出装置の一例を以下に図面に基づいて説明する。

図１２は、エタロンを備えたガス検出装置の一例を示す断面図である。
図１３は、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１２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（波長可変干渉フィルター）５、および受光素子１３７（受光部）等を含む検出部（光フィルターモジュール）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ー１３５Ｂと、レンズ１３５Ｃ，１３５Ｄ，１３５Ｅと、により構成されている。

また、図１３に示すように、ガス検出装置１００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、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。

次に、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。

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。

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。

なお、図１２，１３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フィルター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１００を本発明の光分析装置とする。このような構成でも、本発明の光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。

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。
（第３実施形態）

次に、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。

図１４は、エタロン５を利用した光分析装置の一例である食物分析装置の構成を示すブロック図である。
この食物分析装置２００は、検出器（光フィルターモジュール）２１０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（波長可変干渉フィルター）５と、分光された光を検出する撮像部（受光部）２１３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。

この食物分析装置２００は、装置を駆動させると、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。

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、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。

また、図１４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、自動車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。

さらには、本発明の光フィルター、光フィルターモジュール、光分析装置としては、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、光フィルターモジュールに設けられたエタロン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フィルター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。
（第４実施形態）

また、他の光分析装置として、本発明のエタロン（波長可変干渉フィルター）により光を分光して、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、エタロンを内蔵した赤外線カメラが挙げられる。
図１５は、分光カメラの構成を示す斜視図である。分光カメラ３００は、図１５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、対物レンズ３２１、結像レンズ３２２、およ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。

さらには、本発明のエタロン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、本発明のエタロン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。

さらには、光フィルターモジュールおよび光分析装置を、濃度検出装置として用いることができる。この場合、エタロンにより、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。

上記に示すように、本発明の光フィルター、光フィルターモジュール、および光分析装置は、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、本発明のエタロンは、上述のように、１つの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、光フィルターモジュールや光分析装置の小型化を促進でき、例えば、携帯用や車載用として好適に用いることができる。

本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、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することができる。そして、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有するものにより可能である。

１…測色装置、２…光源装置、３…測色センサー、４…制御装置、５，６，７，８，９…エタロン、３１…受光部、３２…電圧制御部、４１…光源制御部、４２…測色センサー制御部、４３…測色処理部、５１…固定基板、５２…可動基板、５４…第１反射膜、５５…第２反射膜、５６…静電アクチュエーター、６１…導電体膜、６３…電極、６５Ａ，６５Ｂ…電極、６９…絶縁膜、１００…ガス検出装置、２００…食物分析装置、３００…分光カメラ、５１１…第１電極形成部、５１２…反射膜形成部、５１３…第１引出形成部、５１３Ａ…突出部、５１３Ｂ…パッド部、５１４…第２引出形成部、５１４Ａ…突出部、５１４Ｂ…パッド部、５１５…接合面、５１８…斜面、５２２…可動部、５２３…連結保持部、５２５Ａ…接続部、５２５Ｂ…接続部、５２６…切欠部、５３１…第１接合膜、５３２…第２接合膜、５５１Ａ…引出電極、５６１…第１電極、５６１Ａ…引出電極、５６１Ｐ…電極パッド、５６２…第２電極、５６２Ａ…引出電極、５６３…導通電極、５６３Ｐ…電極パッド、５６４…導通電極。

Claims

第１基板と、
前記第１基板と対向する第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、
前記第１基板を厚み方向から見た平面視において、前記第１反射膜を覆い、前記第１反射膜の外周より外側の範囲まで延長して形成された第１電極と、
前記第２基板の前記第１基板に対向する面に設けられ、前記第１電極の一部と対向する第２電極と、を備え、
前記第１電極は透光性材料にて形成され、前記第１電極と前記第２反射膜とが電気的に接続されている
ことを特徴とする光フィルター。
請求項１に記載の光フィルターにおいて、
前記第２電極と、前記第２電極と対向する前記第１電極との距離が、
前記第１反射膜と前記第２反射膜との距離よりも大きい
ことを特徴とする光フィルター。
請求項２に記載の光フィルターにおいて、
前記第１基板の前記第１反射膜が形成される第１反射膜形成部は、
前記第１電極が形成される前記第２電極と対向する第１電極形成部より、前記第１基板との距離が近い位置に配置され、
前記第１反射膜形成部と前記第１電極形成部とは斜面で繋がっている
ことを特徴とする光フィルター。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光フィルターにおいて、
前記第２反射膜の表面に透光性材料の導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１乃至４のいずれか一項に記載の光フィルターにおいて、
前記第２反射膜の表面に透光性材料の絶縁膜が形成され、前記第１電極が接地されていることを特徴とする光フィルター。
第１基板と、
前記第１基板と対向する第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、
前記第１基板を厚み方向から見た平面視において、前記第１反射膜を覆い、前記第１反射膜の外周より外側の範囲まで延長して形成された第１電極と、
前記第２基板の前記第１基板に対向する面に設けられ、前記第１電極の一部と対向する第２電極と、
前記第１反射膜または前記第２反射膜を透過した光を受光する受光部と、を備え、
前記第１電極は透光性材料にて形成され、前記第１電極と前記第２反射膜とが電気的に接続されていることを特徴とする光フィルターモジュール。
第１基板と、
前記第１基板と対向する第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、
前記第１基板を厚み方向から見た平面視において、前記第１反射膜を覆い、前記第１反射膜の外周より外側の範囲まで延長して形成された第１電極と、
前記第２基板の前記第１基板に対向する面に設けられ、前記第１電極の一部と対向する第２電極と、
前記第１反射膜または前記第２反射膜を透過した光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された前記光に基づいて、前記光の光特性を分析する分析処理部と、を備え、
前記第１電極は透光性材料にて形成され、前記第１電極と前記第２反射膜とが電気的に接続されていることを特徴とする光分析装置。