JP2012173314A - 波長可変干渉フィルター、光モジュール、および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【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
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
F∝(σ1×t1×S1)+(σ2×t2×S2) …(1)
|σ1×t1×S1|=|σ2×t2×S2| …(2)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (6)
- 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。
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