JP2016095526A - 波長可変干渉フィルター、光モジュール、及び光分析装置 - Google Patents

Abstract

【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、及び光分析装置を提供する。【解決手段】波長可変干渉フィルター５は、第１基板５１の第２基板５２との対向面に設けられた第１反射膜５６と、第２基板５２の第１基板５１との対向面に設けられ第１反射膜５６と対向する第２反射膜５７と、第１基板５１の第２基板５２との対向面に設けられた第１電極５３と、第２基板５２の第１基板５１との対向面に設けられた第２電極５４とを備え、第２基板５２は、第２反射膜５７を設けた可動部５２２と、可動部５２２を基板厚み方向に移動可能に保持する連結保持部５２３とを備え、連結保持部５２３は可動部５２２を囲んで連続して、かつ可動部５２２より厚み寸法が小さく形成され、第２電極５４は第２基板５２の連結保持部５２３より厚み寸法が大きい部分に設けられる。【選択図】図３

Description

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光分析装置に関する。

従来、一対の基板の互いに対向する面に、所定寸法を有するギャップを介して、反射膜が対向配置された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）。
この特許文献１の波長可変干渉フィルターでは、一対の基板の互いに対向する面に、駆動電極が対向配置されており、各駆動電極に駆動電圧を印加することで、静電引力によりギャップ間隔を調整することができる。ここで、一方の基板は、反射膜の周辺部分の厚さが他の部分に比べて薄く形成された低剛性部を有し、この低剛性部にも駆動電極が設けられている。そして、低剛性部の変形によって、一方の基板における反射膜の平坦性が確保される。このような構成により、波長可変干渉フィルターは、ギャップ間隔に応じた特定波長の光を透過させることが可能となる。
このように、波長可変干渉フィルターは、ギャップ間隔を調整することで、所望の波長の光を透過させるものであるため、高いギャップ精度が要求される。

特開平７−２８６８０９号公報

ところで、基板に駆動電極を成膜形成する際、駆動電極の面方向（基板表面に沿う方向）には、内部応力が作用する。この内部応力は、駆動電極の成膜方法や膜材質などにより、その大きさや応力が作用する方向が決定される。ここで、一方の基板に形成される駆動電極に圧縮応力が作用する場合、基板は、他方の基板に向かって凸状に撓む。反対に、一方の基板に形成される駆動電極に引張応力が作用する場合、基板は、他方の基板から離れる方向に凸状に撓む。特に、基板の低剛性部は他の部分に比べて剛性が低いため、低剛性部に駆動電極を形成すると、基板の撓み量が大きくなるおそれがある。
このように、駆動電極の内部応力により、基板が撓んでしまうと、駆動電極に駆動電圧が印加されていない初期状態において、反射膜にも撓みが生じ、波長可変干渉フィルターの分解能が低下してしまうという問題がある。

本発明の目的は、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、及び光分析装置を提供することにある。

本発明の波長可変干渉フィルターは、透光性を有する第１基板と、前記第１基板と対向する透光性の第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基板の前記第１基板に対向する面に設けられ、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基板の前記第２基板に対向する面に設けられた第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電極に対向する第２電極とを備え、前記第２基板は、前記第２反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を基板厚み方向に移動可能に保持する連結保持部とを備え、前記連結保持部は、前記可動部を囲んで連続して形成され、かつ前記可動部よりも厚み寸法が小さく形成され、 前記第２電極は、前記第２基板の前記連結保持部より厚み寸法が大きい部分に設けられていることを特徴とする。

ここで、第２基板の連結保持部は、可動部に比べて厚みが薄く形成されているため、連結保持部の剛性は、可動部の剛性よりも低くなっている。
本発明では、第２電極が第２基板における連結保持部の厚み寸法より大きい部分に設けられている。よって、連結保持部には第２電極（膜）が形成されていないため、連結保持部には第２電極の内部応力が作用しない。このため、内部応力により生じる基板の撓みを低減することができる。従って、基板の撓みによる反射膜の反りを抑制できるので、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。

本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第２電極は前記可動部に設けられていることが好ましい。

本発明によれば、基板厚み方向に移動可能に保持された可動部に第２電極が設けられているため、第１電極および第２電極への電圧の印加により発生する静電引力が小さい場合でも、静電引力により可動部を第１基板側に移動させることができる。このため、各電極に印加する電圧が小さくてすみ、波長可変干渉フィルターの消費電力を抑制することができる。

本発明の波長可変干渉フィルターは、前記連結保持部よりも厚み寸法が大きく形成され、前記連結保持部を支持する支持部を備え、前記第２電極は、前記第２反射膜を囲んで形成された内側電極と、前記内側電極を囲んで形成された外側電極とを備え、前記内側電極は前記可動部に設けられ、前記外側電極は前記支持部に設けられていることが好ましい。

本発明によれば、第２電極の内側電極が可動部に設けられ、第２電極の外側電極が支持部に設けられているため、両方の電極を可動部に設けた場合に比べ、第２電極が可動部に与える内部応力を小さくすることができる。このため、基板の撓みをさらに低減することができる。
また、第２電極の内側電極のみが可動部に設けられているため、内側電極および外側電極を可動部に設けた場合に比べ、可動部に加わる重量を抑制することができる。従って、可動部の慣性を小さくすることができるので、駆動時の反射膜の応答性を向上させることができる。

本発明の波長可変干渉フィルターは、前記第２基板の前記第１基板と対向する面とは反対側の面に設けられた撓み防止膜を備え、前記撓み防止膜の面方向に作用する内部応力の方向と、前記第２反射膜および前記第２電極の面方向に作用する内部応力の方向とは、同一方向であることが好ましい。

本発明では、撓み防止膜が第２基板の第１基板と対向する面とは反対側の面に形成されており、この撓み防止膜の内部応力が第２反射膜や第２電極の内部応力と同一方向となる。例えば、撓み防止膜の圧縮応力により第２基板に作用する曲げモーメントは、第２基板を第１基板に向かって凸状に撓ませようとする第２反射膜や第２電極の圧縮応力により作用する曲げモーメントと打ち消し合う。従って、第２基板の撓みをさらに低減させることができるので、波長可変干渉フィルターの分解能をより一層向上させることができる。

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手段とを備えたことを特徴とする。

本発明では、上述した発明と同様に、第２基板の撓みによる第２反射膜の反りが低減されるため、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。これに伴って、所望波長の光を精度良く分光させることができる。従って、このような波長可変干渉フィルターから出射される光を受光手段により受光することで、光モジュールは、検査対象光に含まれる所望波長の光成分の正確な光量を測定することができる。

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手段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たことを特徴とする。

本発明では、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、正確な光学特性の分析を実施することができる。

本発明に係る第１実施形態の測色装置の概略構成を示す図。 前記第１実施形態のエタロンの概略構成を示す平面図。 前記第１実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図。 前記第１実施形態の第１基板を第２基板側から見た平面図。 前記第１実施形態の第２基板を第１基板側から見た平面図。 本発明に係る第２実施形態のエタロンの概略構成を示す断面図。 本発明に係る変形例を示す図。

［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。
〔１．測色装置の概略構成〕
図１は、本発明に係る第１実施形態の波長可変干渉フィルターを備える測色装置（光分析装置）の概略構成を示す図である。
この測色装置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、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。

〔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。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おり、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。

〔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、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する受光手段としての受光素子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、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。

（３−１．エタロンの構成）
図２は、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。なお、図３では、検査対象光が図中下側から入射するものとする。
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、第１基板５１、及び第２基板５２を備えている。これらの２枚の基板５１，５２は、本実施形態では、ＳｉＯ₂（二酸化珪素）から構成される石英ガラス基材を用いている。なお、各基板５１，５２は、それぞれ例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、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てもよい。また、これらの中でも、各基板５１，５２の構成材料としては、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を用いてもよく、このようなガラスにより各基板５１，５２を形成することで、後述するミラー５６，５７や各電極５３，５４の密着性、基板５１，５２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５１，５２は、後述する接合面５１３，５２４が接合されることで、一体的に構成されている。

第１基板５１と第２基板５２との間には、第１反射膜としての固定ミラー５６、及び第２反射膜としての可動ミラー５７が設けられる。ここで、固定ミラー５６は、第１基板５１の第２基板５２に対向する面に固定され、可動ミラー５７は、第２基板５２の第１基板５１に対向する面５２Ａに固定されている。また、これらの固定ミラー５６及び可動ミラー５７は、ミラー間ギャップ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５６及び可動ミラー５７の間のミラー間ギャップＧの寸法を調整するための第１静電アクチュエーター５５Ａおよび第２静電アクチュエーター５５Ｂが設けられている。

（３−１−１．第１基板の構成）
第１基板５１は、厚みが例えば５００μｍの石英ガラス基材（ＳｉＯ₂：二酸化珪素）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、図３および図４に示すように、第１基板５１には、エッチングにより、電極形成溝５１１とミラー固定部５１２とが形成される。
電極形成溝５１１は、図４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。
ミラー固定部５１２は、エタロン平面視において、電極形成溝５１１の中心部から第２基板５２側に突出して形成される。

電極形成溝５１１には、図３および図４に示すように、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、電極固定面５１１Ａに、第１電極５３が形成される。この第１電極５３は、内側第１電極５３１および外側第１電極５３２を備えている。内側第１電極５３１は、図４に示すエタロン平面視（第１基板５１を第２基板５２側から見た平面視）において、固定ミラー５６の中心を中心点とするリング状に形成されている。外側第１電極５３２は、エタロン平面視において、内側第１電極５３１と同軸上で、内側第１電極５３１より径寸法が大きいＣ字状に形成されている。
ここで、第１電極５３は、導電性を有し、後述する第２基板５２の第２電極５４との間で電圧を印加することで、第１電極５３及び第２電極５４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（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）を用いる。また、Ａｕ／Ｃｒ膜（クロム膜を下地とし、その上に金膜を形成した膜）などの金属積層体を用いてもよい。

そして、第１電極５３の上面には、絶縁膜５８が形成されている。絶縁膜５８としては、ＳｉＯ₂やＴＥＯＳ（Tetra Ethoxy Silane）などを用いることができ、特に第１基板５１を形成するガラス基板と同一光学特性を有するＳｉＯ₂が好ましい。絶縁膜５８として、ＳｉＯ₂を用いる場合、第１基板５１及び絶縁膜５８の間での光の反射等がないため、例えば図３に示すように、第１基板５１上に第１電極５３を形成した後、第１基板５１の第２基板５２に対向する側の面の全面に絶縁膜５８を形成することができる。なお、この絶縁膜５８は、第１電極５３及び第２電極５４の間の放電等によるリークを防止するために設けられる膜であり、透光性を有さない膜により構成されていてもよく、この場合は、ミラー固定面５１２Ａ上の絶縁膜５８を除去すればよい。

内側第１電極５３１の外周縁の一部からは、図４に示すエタロン平面視において、エタロン５の左上方向に向かって、内側第１電極引出部５３１Ｌが延出して形成されている。また、外側第１電極５３２の外周縁の一部からは、エタロン平面視において、エタロン５の右下方向に向かって、外側第１電極引出部５３２Ｌが延出して形成されている。内側第１電極引出部５３１Ｌおよび外側第１電極引出部５３２Ｌの先端には、内側第１電極パッド５３１Ｐまたは外側第１電極パッド５３２Ｐが形成され、内側第１電極パッド５３１Ｐおよび外側第１電極パッド５３２Ｐが電圧制御部６（図１参照）に接続される。各静電アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂを駆動させる際には、電圧制御部６（図１参照）により、内側第１電極パッド５３１Ｐおよび外側第１電極パッド５３２Ｐに電圧が印加される。

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、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例を示すが、これに限らない。電極固定面５１１Ａ及びミラー固定面５１２Ａの高さ位置は、ミラー固定面５１２Ａに固定される固定ミラー５６、及び第２基板５２に形成される可動ミラー５７の間のミラー間ギャップＧの寸法、第１電極５３及び第２電極５４の間の寸法、固定ミラー５６や可動ミラー５７の厚み寸法により適宜設定されるものであり、上記のような構成に限られない。例えばミラー５６，５７として、誘電体多層膜ミラーを用い、その厚み寸法が増大する場合、電極固定面５１１Ａとミラー固定面５１２Ａとが同一面に形成される構成や、電極固定面５１１Ａの中心部に、円柱凹溝上のミラー固定溝が形成され、このミラー固定溝の底面にミラー固定面５１２Ａが形成される構成などとしてもよい。また、ミラー固定部５１２のミラー固定面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。

そして、ミラー固定面５１２Ａには、直径が約３ｍｍの円形状の固定ミラー５６が固定されている。この固定ミラー５６は、ＴｉＯ₂膜とＳｉＯ₂膜とが積層されたＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂系の誘電体多層膜により形成されるミラーであり、スパッタリングなどの手法により、ミラー固定面５１２Ａに形成された絶縁膜５８上に形成されている。
なお、本実施形態では、固定ミラー５６として、ＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂系の誘電体多層膜のミラーを用いる例を示すが、分光可能な波長域として可視光全域をカバーできるＡｇ合金単層のミラーを用いる構成としてもよい。

ここで、第１基板５１において、電極形成溝５１１及びミラー固定部５１２が形成されていない部分が第１基板５１の接合面５１３となる。この接合面５１３に形成された絶縁膜５８上には、それぞれ、図３に示すように、接合用の第１接合膜５１４が膜状に形成されている。この第１接合膜５１４には、主材料としてポリオルガノシロキサンが用いられたプラズマ重合膜などを用いることができる。

（３−１−２．第２基板の構成）
第２基板５２は、厚みが例えば２００μｍの石英ガラス基材（ＳｉＯ₂：二酸化珪素）をエッチングにより加工することで形成される。
また、第２基板５２には、図２および図３に示すように、エタロン平面視において、基板中心点を中心とした円形の変位部５２１が形成される。この変位部５２１は、円柱状の可動部５２２と、可動部５２２と同軸であり可動部５２２を保持する連結保持部５２３とを備えている。

この変位部５２１は、第２基板５２の形成素材である平板状のガラス基材をエッチングにより溝を形成することで形成される。すなわち、変位部５２１は、第２基板５２の第１基板５１に対向しない面に、連結保持部５２３を形成するための円環状の凹溝部５２３Ａをエッチング形成することで形成されている。

可動部５２２は、連結保持部５２３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５２２は、第１基板５１に対向する側の面５２Ａにミラー固定部５１２に平行な可動面５２２Ａを備え、この可動面５２２Ａに可動ミラー５７が固定されている。
ここで、この可動ミラー５７は、上述した固定ミラー５６と同一の構成のミラーであり、例えば直径が３ｍｍの円形状で、ＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂系の誘電体多層膜のミラーが用いられる。

可動部５２２の可動面５２２Ａには、図３および図５に示すように、所定の間隔を介して第１電極５３と対向する、二重リング状の第２電極５４が形成されている。この第２電極５４は、可動ミラー５７を囲んで形成された内側電極としての内側第２電極５４１と、内側第２電極５４１を囲んで形成された外側電極としての外側第２電極５４２とを備えている。ここで、内側第１電極５３１と内側第２電極５４１とにより第１静電アクチュエーター５５Ａが構成され、外側第１電極５３２と外側第２電極５４２とにより第２静電アクチュエーター５５Ｂが構成される。

内側第２電極５４１は、図５に示すエタロン平面視（第２基板５２を第１基板５１側から見た平面視）において、可動ミラー５７の中心を中心点とするリング状に形成されている。外側第２電極５４２は、エタロン平面視において、内側第２電極５４１と同軸上で、内側第２電極５４１より径寸法が大きいリング状に形成され、かつ内側第２電極５４１に接続されている。
なお、第２電極５４は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）または、Ａｕ／Ｃｒ膜などの金属積層体が用いられる。

また、外側第２電極５４２の外周縁の一部からは、一対の第２電極引出部５４２Ｌが互いに反対方向に延出して形成され、これらの第２電極引出部５４２Ｌの先端には第２電極パッド５４２Ｐが形成されている。より具体的には、第２電極引出部５４２Ｌは、図５に示すエタロン平面視において、エタロン５の左上方向及び右下方向に向かって延出し、第２基板５２の平面中心に対して点対称に形成されている。
また、第２電極パッド５４２Ｐは、内側第１電極パッド５３１Ｐおよび外側第１電極パッド５３２Ｐと同様に、電圧制御部６に接続され、静電アクチュエーター５５Ａの駆動時には、第２電極パッド５４２Ｐに電圧が印加される。

連結保持部５２３は、可動部５２２の周囲を囲う環状のダイアフラムであり、例えば厚み寸法が可動部５２２の厚み寸法よりも薄い３０μｍに形成されている。ここで、連結保持部５２３には、図３に示すように、第２電極５４などの膜は形成しておらず、連結保持部５２３には、膜の内部応力が作用しないようになっている。

このような第２基板５２の面５２Ａにおいて、第１基板５１の接合面５１３と対向する領域が、第２基板５２における接合面５２４となる。この接合面５２４には、第１基板５１の接合面５１３と同様に、主材料としてポリオルガノシロキサンを用いた第２接合膜５２５が設けられている。

（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、各静電アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂの第１電極５３及び第２電極５４に印加する電圧を制御する。

〔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。

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を透過させるよう、各静電アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ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。

〔５．第１実施形態の作用効果〕
上述の第１実施形態に係るエタロン５によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、第２電極５４が、第２基板５２における連結保持部５２３以外の部分に設けられているため、連結保持部５２３には、第２電極５４の内部応力が作用しない。このため、第２基板５２の中でも剛性が低い連結保持部５２３が、第２電極５４の内部応力の影響を受けることを防止でき、内部応力により生じる第２基板５２の撓みを低減することができる。従って、基板の撓みによる反射膜の反りを抑制できるので、エタロン５の分解能を向上させることができる。

連結保持部５２３には、第２電極５４を含め成膜形成がされていないので、可動部５２２の周囲を囲う連結保持部５２３であるダイアフラムが撓み易くなり、駆動電圧を第１電極５３及び第２電極５４に印加する際のダイアフラムの駆動制御を容易にできる。

また、第１電極５３が絶縁膜５８で覆われているため、第１電極５３及び第２電極５４間で、放電等による電流のリークを確実に防止でき、第１電極５３及び第２電極５４に設定電圧に応じた所望の電荷を保持させることができる。これにより、固定ミラー５６及び可動ミラー５７の間のギャップＧの間隔を精度良く制御することができ、エタロン５から所望の波長の光を精度良く取り出すことができる。
さらに、電圧制御部６により各静電アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂ毎に印加電圧を制御できるため、より精度の高いギャップの設定が可能となる。

［第２実施形態］
以下、本発明に係る第２実施形態について、図６に基づき説明する。
前記第１実施形態のエタロン５が備える第２電極５４は、可動部５２２に形成されていた。
これに対し、本実施形態のエタロンが備える第２電極５４は、内側第２電極５４１が連結保持部５２３の内側、つまり可動部５２２に形成され、外側第２電極５４２が連結保持部５２３の外側に形成されている。また、第２基板５２の第１基板５１と反対側の面５２Ｂには、透光性を有する撓み防止膜５９が設けられている。
なお、以下の説明では、前記第１実施形態と同一構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

図６は、本実施形態におけるエタロンの概略構成を示す断面図である。
このエタロン５Ａにおいて、第２基板５２の変位部５２１は、図６に示すように、可動部５２２と、可動部５２２を保持する連結保持部５２３と、連結保持部５２３の外側から連結保持部５２３を支持する支持部５２６とを備えている。
可動部５２２および連結保持部５２３は、前記第１実施形態と同様に構成されている。すなわち、連結保持部５２３は、可動部５２２の周囲を囲う環状のダイアフラムであり、可動部５２２は、連結保持部５２３よりも厚み寸法が大きく形成されている。
支持部５２６は、第２基板５２における連結保持部５２３の外側の部分であって、第１基板５１の電極固定面５１１Ａと対向する部分で構成される。この支持部５２６は、連結保持部５２３よりも厚み寸法が大きく形成され、その厚み寸法が、例えば第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。

第２電極５４は、可動部５２２に設けられたリング状の内側第２電極５４１と、支持部５２６に設けられ、連結保持部５２３の周囲を囲うリング状の外側第２電極５４２とを備えている。このような第２電極５４に対応して、第１電極５３は、内側第１電極５３１が内側第２電極５４１と対向する位置に設けられ、外側第１電極５３２が外側第２電極５４２と対向する位置に設けられている。

撓み防止膜５９は、第２基板５２の面５２Ｂのうち、可動ミラー５７および第２電極５４を覆う位置（可動部５２２の上面および支持部５２６の上面）に形成されている。撓み防止膜５９は、第２基板５２と同一の屈折率を有する材質で構成されており、本実施形態では第２基板５２と同一材質の石英ガラス材（ＳｉＯ₂：二酸化珪素）で構成されている。この撓み防止膜５９は、可動ミラー５７及び第２電極５４が第２基板５２の第１基板５１と対向する側の面に成膜形成される際に、可動ミラー５７及び第２電極５４の面方向に作用する内部応力（本実施形態では圧縮応力）により第１基板５１に向けて凸状に撓む第２基板５２の撓みを低減するものである。
すなわち、第２基板５２の第１基板５１に対向する面５２Ａに第２電極５４や可動ミラー５７を成膜する際、第２電極５４や可動ミラー５７の内部応力（圧縮応力）により、第２基板５２は、第１基板５１側に撓もうとする。

ここで、可動ミラー５７がＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂系の誘電体多層膜である場合、可動ミラー５７の各層（ＴｉＯ₂層及びＳｉＯ₂層）の内部応力、厚み寸法、及び各層の平面視における面積の積の和が曲げモーメントとして第２基板５２に作用する。可動ミラー５７の第２基板５２に作用する曲げモーメントがＭ１、可動ミラー５７全体の内部応力がσ１、可動ミラー５７の総厚み寸法がＴ１、エタロン平面視における可動ミラー５７の面積がＳ１、各ＴｉＯ₂層の内部応力がσ１１、ＴｉＯ₂層の厚み寸法がＴ１１、ＴｉＯ₂層の層数がＮ１１、各ＳｉＯ₂層の内部応力がσ１２、ＳｉＯ₂層の厚み寸法がＴ１２、ＳｉＯ₂層の層数がＮ１２であるとすると、以下の関係式（１）が成立する。

［数１］
Ｍ１∝σ１×Ｔ１×Ｓ１＝（σ１１×Ｔ１１×Ｎ１１×Ｓ１）＋（σ１２×Ｔ１２×Ｎ１２×Ｓ１）・・・（１）

本実施形態では、可動ミラー５７、第２電極５４、及び撓み防止膜５９の内部応力は、それぞれ圧縮応力となるように設定されており、例えば可動ミラー５７のＴｉＯ₂層及びＳｉＯ₂層の内部応力がそれぞれ引張応力及び圧縮応力である場合でも、可動ミラー５７の全体としての内部応力σ１が圧縮応力となるように設定されていればよい。そして、上記式（１）から求められる曲げモーメントＭ１が可動ミラー５７により第２基板５２を撓ませる力として作用する。
同様に、第２基板５２に作用する第２電極５４の曲げモーメントがＭ２、第２電極５４の内部応力がσ２、第２電極５４の厚み寸法がＴ２、エタロン平面視における第２電極５４の面積がＳ２であるとすると、以下の関係式（２）が成立する。

［数２］
Ｍ２∝σ２×Ｔ２×Ｓ２・・・（２）

そして、上記式（２）から求められる曲げモーメントＭ２が第２電極５４により第２基板５２を撓ませる力として作用する。
上記のように、可動ミラー５７の内部応力σ１と、第２電極５４の内部応力σ２とが同一方向であり、圧縮応力となる場合、第２基板５２には、下記式（３）に示すような曲げモーメントＭ３が作用し、第２基板５２を第１基板５１側に撓ませようとする力となる。

［数３］
Ｍ３＝Ｍ１＋Ｍ２・・・（３）

撓み防止膜５９は、第２基板５２に作用する上記式（３）で求められる曲げモーメントＭ３を打ち消すために設けられた膜であり、第２電極５４及び可動ミラー５７の面方向に作用する内部応力（圧縮応力）の方向と同一方向となる内部応力（圧縮応力）を有している。また、撓み防止膜５９は、上記のように、第２電極５４及び可動ミラー５７が設けられる面５２Ａとは反対側の面５２Ｂに設けられている。このため、撓み防止膜５９の内部応力により第２基板５２に作用する曲げモーメントは、第２基板５２を第１基板５１から離間する方向に働く。

ここで、撓み防止膜５９の第２基板５２に作用する曲げモーメントがＭ４、撓み防止膜５９の内部応力（圧縮応力）がσ４、撓み防止膜５９の厚み寸法がＴ４、エタロン平面視におけるギャップ形成部に重なる部分の面積がＳ４である場合、第２基板５２には、以下の式（４）で求められる曲げモーメントＭ４が第２基板５２に作用する。従って、この曲げモーメントＭ４が、以下の式（５）の関係を有するように撓み防止膜５９を形成することで、第２電極５４及び可動ミラー５７により第２基板５２に作用する曲げモーメントＭ３が打ち消され、第２基板５２の撓みを無くすことができる。

［数４］
Ｍ４∝σ４×Ｔ４×Ｓ４・・・（４）

［数５］
Ｍ４＝Ｍ３・・・（５）

上述の第２実施形態に係るエタロン５によれば、前記第１実施形態の効果の他、以下の効果を奏する。
すなわち、第２電極５４のうちの内側第２電極５４１のみが可動部５２２に設けられているため、第２電極５４の内側第２電極５４１および外側第２電極５４２を可動部５２２に設けた場合に比べ、可動部５２２に加わる重量を抑制することができる。従って、可動部５２２の慣性を小さくすることができるので、駆動時の可動ミラー５７の応答性を向上できる。
また、内側第２電極５４１が可動部５２２に設けられ、外側第２電極５４２が支持部５２６に設けられているため、両方の電極５４１，５４２を可動部５２２に設けた場合に比べ、第２電極５４が可動部５２２に与える内部応力を小さくすることができる。従って、可動部５２２の反りを防止でき、可動ミラー５７の平坦性を確保することができる。

ここで、撓み防止膜５９が第２基板５２の第１基板５１と対向する側と反対側の面に成膜形成されており、この成膜形成の際に、撓み防止膜５９の面方向に圧縮応力が作用する。このため、撓み防止膜５９の面方向に作用する圧縮応力により、第２基板５２が第１基板５１と反対側に向けて凸状に撓むようになり、第２基板５２の第１基板５１に向かう凸状の撓みを低減できる。

また、第２電極５４及び可動ミラー５７が第２基板５２に成膜形成される際に第２基板５２に作用する曲げモーメントＭ３は、撓み防止膜５９が第２基板５２に成膜形成される際に第２基板５２に作用する曲げモーメントＭ４と同一となるように設定されている（式（５）参照）。このため、第２電極５４及び可動ミラー５７を第２基板５２に成膜形成する際に第２基板５２に作用する曲げモーメントＭ３を、撓み防止膜５９の第２基板５２に作用する曲げモーメントＭ４により打ち消すことができる。従って、初期状態における第２基板５２の撓みを確実に防止でき、固定ミラー５６及び可動ミラー５７の間のギャップＧの間隔をより高精度に設定できるので、エタロン５Ａの分解能を一層向上させることができる。

撓み防止膜５９は第２基板５２と同じ光学特性を有する材質である石英ガラス材（ＳｉＯ₂）で形成されているので、第２基板５２に入射された光が撓み防止膜５９と第２基板５２との接合面で反射されることを防止できる。従って、入射光から特定波長の光を良好に透過させることができる。
また、撓み防止膜５９が形成されている分、可動部５２２の厚み寸法が増大するため、可動部５２２の剛性が大きくなり撓みにくくなる。このため、より確実に可動ミラー５７の撓みを防止することができる。

第２基板５２の連結保持部５２３には、第２電極５４を含む成膜がなされていない。このため、第２電極５４、可動ミラー５７、および撓み防止膜５９の厚さや内部応力のバラツキにより、応力の釣り合いバランスが崩れた場合でも、連結保持部５２３には、成膜による内部応力が作用しない。従って、第２電極５４、可動ミラー５７、および撓み防止膜５９の内部応力による第２基板５２の撓みを最小限に抑制することができる。

［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。
前記第１実施形態では、第２電極５４を構成する内側第２電極５４１および外側第２電極５４２は可動部５２２に設けられ、前記第２実施形態では、内側第２電極５４１が可動部５２２に、外側第２電極５４２が支持部５２６にそれぞれ設けられていたが、これに限られない。例えば、図７に示すように、エタロン５Ｂにおいて、内側第２電極５４１および外側第２電極５４２を支持部５２６に設けてもよい。
また、前記各実施形態では、第１電極５３および第２電極５４は、それぞれ二重リング状に形成されていたが、これら電極５３，５４の形状としては、これに限られない。第１電極５３および第２電極５４は、単一のリング状であってもよく、三重以上の多重リング状であってもよい。

前記第２実施形態では、第２電極５４、可動ミラー５７、及び撓み防止膜５９に作用する内部応力は圧縮応力が作用するように第２基板５２に成膜形成されていたが、引張応力が作用するように成膜形成されていてもよい。この場合でも、第２電極５４、可動ミラー５７、及び撓み防止膜５９に作用する内部応力の方向がそれぞれ同方向となるように成膜形成されていればよい。

前記第２実施形態では、撓み防止膜５９が第２基板５２の第１基板５１とは反対側の面５２Ｂのうち、可動ミラー５７および第２電極５４を覆う位置に形成されていたが、撓み防止膜５９は、連結保持部５２３を除く第２基板５２の面５２Ｂの全面に形成されていてもよい。

前記各実施形態では、第１電極５３のみに絶縁膜５８が形成されていたが、第２電極５４にも絶縁膜５８を形成してもよい。この場合、第２電極５４、可動ミラー５７、絶縁膜５８、及び撓み防止膜５９に作用する内部応力の方向がそれぞれ同方向となるように、かつそれぞれの曲げモーメントがつりあうように、第２電極５４、可動ミラー５７、絶縁膜５８、及び撓み防止膜５９を形成すればよい。
第２電極５４にも絶縁膜５８を形成することにより、第１電極５３及び第２電極５４間で、放電等による電流のリークを確実に防止できる。このため、第１電極５３及び第２電極５４に、設定電圧に応じた所望の電荷を保持させることができる。これにより、固定ミラー５６及び可動ミラー５７の間のギャップ間隔を精度良く制御することができ、エタロン５から所望の波長の光を精度良く取り出すことができる。

前記各実施形態では、固定ミラー５６および可動ミラー５７は円形状に形成されていたが、固定ミラー５６および可動ミラー５７の形状としては、これに限られない。固定ミラー５６および可動ミラー５７は、用途に応じた形状とすることができ、例えば、矩形状に形成してもよい。

前記各実施形態において、接合面５１３，５２４では、第１接合膜５１４及び第２接合膜５２５により接合されるとしたが、これに限られない。例えば、第１接合膜５１４及び第２接合膜５２５が形成されず、接合面５１３，５２４を活性化し、活性化された接合面５１３，５２４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。

１…測色装置（光分析装置）、３…測色センサー（光モジュール）、５，５Ａ，５Ｂ…エタロン（波長可変干渉フィルター）、３１…受光素子（受光手段）、４３…測色処理部（分析処理部）、５１…第１基板、５２…第２基板、５３…第１電極、５４…第２電極、５６…固定ミラー（第１反射膜）、５７…可動ミラー（第２反射膜）、５９…撓み防止膜、５２２…可動部、５２３…連結保持部、５２６…支持部、５４１…内側第２電極（内側電極）、５４２…外側第２電極（外側電極）、Ｇ…ギャップ。

本発明の一態様の波長可変干渉フィルターは、第１基板と、前記第１基板と対向するように配置される第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置される第１反射膜と、前記第１反射膜と前記第２基板との間に配置される第２反射膜と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された第１電極と、前記第１電極と前記第２基板との間に配置された第２電極と、前記第２基板の前記第２反射膜の側とは反対側に配置された撓み防止膜と、を含むことを特徴とする。
また、上記の本発明に係る波長可変干渉フィルターは、透光性を有する第１基板と、前記第１基板と対向する透光性の第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基板の前記第１基板に対向する面に設けられ、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基板の前記第２基板に対向する面に設けられた第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電極に対向する第２電極とを備え、前記第２基板は、前記第２反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を基板厚み方向に移動可能に保持する連結保持部とを備え、前記連結保持部は、前記可動部を囲んで連続して形成され、かつ前記可動部よりも厚み寸法が小さく形成され、前記第２電極は、前記第２基板の前記連結保持部より厚み寸法が大きい部分に設けられていることを特徴とする。

Claims (6)

1. 透光性を有する第１基板と、
   前記第１基板と対向する透光性の第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基板の前記第１基板に対向する面に設けられ、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基板の前記第２基板に対向する面に設けられた第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電極に対向する第２電極とを備え、
   前記第２基板は、前記第２反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を基板厚み方向に移動可能に保持する連結保持部とを備え、
   前記連結保持部は、前記可動部を囲んで連続して形成され、かつ前記可動部よりも厚み寸法が小さく形成され、
   前記第２電極は、前記第２基板の前記連結保持部より厚み寸法が大きい部分に設けられている
   ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
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２電極は前記可動部に設けられている
   ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
3. 請求項１に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
   前記連結保持部よりも厚み寸法が大きく形成され、前記連結保持部を支持する支持部を備え、
   前記第２電極は、前記第２反射膜を囲んで形成された内側電極と、前記内側電極を囲んで形成された外側電極とを備え、
   前記内側電極は前記可動部に設けられ、
   前記外側電極は前記支持部に設けられている
   ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
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２基板の前記第１基板と対向する面とは反対側の面に設けられた撓み防止膜を備え、
   前記撓み防止膜の面方向に作用する内部応力の方向と、前記第２反射膜および前記第２電極の面方向に作用する内部応力の方向とは、同一方向である
   ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
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検査対象光を受光する受光手段とを備えた
   ことを特徴とする光モジュール。
6. 請求項５に記載の光モジュールと、
   前記光モジュールの前記受光手段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た
   ことを特徴とする光分析装置。

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