JP5707780B2 - 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
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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、ギャップ間隔を調整するために、一対の反射膜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可能となる。これにより、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のみを透過させることが可能となる。すなわち、波長可変干渉フィルターは、入射光を一対の反射膜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。
上記のように、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、所望の波長の光のみ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。
この特許文献１の波長可変干渉フィルターでは、ギャップ間隔を調整するために、一対の反射膜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可能となる。これにより、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のみを透過させることが可能となる。すなわち、波長可変干渉フィルターは、入射光を一対の反射膜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。
上記のように、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、所望の波長の光のみ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。
ところで、一方の基板に反射膜や駆動電極を成膜形成する際、これらの反射膜及び駆動電極の面方向（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、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、互いに向き合う方向に作用する場合は圧縮応力となり、互いに離れる方向に作用する場合は引張応力となる。ここで、一方の基板に形成される駆動電極や反射膜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や反射膜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。
このように、各駆動電極や反射膜の内部応力により、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。
このように、各駆動電極や反射膜の内部応力により、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、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基板の前記第１基板に対向する第１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面に設けられ、前記第１電極と離間して設けられた第２電極と、前記第２基板の前記第１基板とは反対側の第２面でかつ、前記第２基板を厚み方向に見た平面視において、少なくとも前記第２反射膜を覆う撓み防止膜と、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反射膜の面方向に作用する内部応力の方向と、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。
ここで、撓み防止膜、第２反射膜、及び第２電極の面方向に作用する内部応力の方向とは、基板上に成膜されるこれらの膜の面方向に作用する方向であり、互いに向き合う方向に作用する場合では圧縮応力、互いに離間する方向に作用する場合では引張応力となる。本発明によれば、第２基板の第２面のうち、平面視において、少なくとも第２反射膜を覆う撓み防止膜が形成され、この撓み防止膜の面方向に作用する内部応力の方向と、第２反射膜及び第２電極の面方向に作用する内部応力の方向とが同一方向となっている。例えば、第２反射膜及び第２電極の面方向に圧縮応力が作用している場合では、撓み防止膜の面方向に作用する内部応力も圧縮応力となるように撓み防止膜が第２基板に成膜形成される。
また、第２電極が、複数の電極層により構成される場合、これらの電極層のそれぞれの内部応力の方向は異なっていてもよく、第２電極全体に着目した際に、第２反射膜や撓み防止膜の内部応力と同じ方向であればよい。第２反射膜においても同様であり、第２反射膜として誘電多層膜を用いる場合、誘電多層膜を構成する各層の内部応力の方向がそれぞれ異なっていてもよく、第２反射膜全体に着目した際に、第２電極や撓み防止膜の内部応力の方向と同一方向であればよい。
また、第２電極が、複数の電極層により構成される場合、これらの電極層のそれぞれの内部応力の方向は異なっていてもよく、第２電極全体に着目した際に、第２反射膜や撓み防止膜の内部応力と同じ方向であればよい。第２反射膜においても同様であり、第２反射膜として誘電多層膜を用いる場合、誘電多層膜を構成する各層の内部応力の方向がそれぞれ異なっていてもよく、第２反射膜全体に着目した際に、第２電極や撓み防止膜の内部応力の方向と同一方向であればよい。
ところで、上述したように、第２基板の第１面に第２反射膜及び第２電極を成膜形成する際に、例えば第２反射膜及び第２電極の面方向に圧縮応力が作用する場合、この圧縮応力の影響により、第２基板には第１基板に向かう力（曲げモーメント）が作用し、第２基板が第１基板に向けて凸状に撓む。
しかし、本発明では、撓み防止膜が第２基板の第２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。この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い、第２基板の撓みを低減させることができる。さらに、本発明では、撓み防止膜は、平面視において、少なくとも第２反射膜を覆って設けられるので、第２基板における第２反射膜が形成される部分の撓みが特に低減され、第２反射膜の反りが低減される。従って、第１反射膜及び第２反射膜を平行にすることができるため、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。
しかし、本発明では、撓み防止膜が第２基板の第２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。この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い、第２基板の撓みを低減させることができる。さらに、本発明では、撓み防止膜は、平面視において、少なくとも第２反射膜を覆って設けられるので、第２基板における第２反射膜が形成される部分の撓みが特に低減され、第２反射膜の反りが低減される。従って、第１反射膜及び第２反射膜を平行にすることができるため、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。
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第２反射膜の面方向に作用する内部応力、前記第２反射膜の厚み寸法、及び前記平面視における前記第２反射膜の面積の積と、前記第２電極の面方向に作用する内部応力、前記第２電極の厚み寸法、及び前記平面視における前記第２電極の面積の積との和は、前記撓み防止膜の面方向に生じる内部応力、前記撓み防止膜の厚み寸法、及び前記撓み防止膜のうち、前記平面視における前記第１基板及び前記第２基板の接合部分に重なる領域を除いた面積の積に等しいことが好ましい。
ところで、基板上に膜を成膜する場合、膜の内部応力が基板に作用する曲げモーメントは、内部応力と、厚み寸法と、面積との積によって決定される。また、撓み防止膜が第２基板の第２面の全面に形成されている場合には、上述した積を算出する際、撓み防止膜の面積は、第１基板及び第２基板の接合部分に重なる領域を除いた部分が相当する。
本発明によれば、第２反射膜の内部応力、厚み寸法、面積の積と、第２電極の内部応力、厚み寸法、面積の積との和が、撓み防止膜の内部応力、厚み寸法、撓み防止膜のうち第１基板及び第２基板の接合部分に重なる領域を除いた面積の積と同一となるように設定されている。このため、第２反射膜及び第２電極の内部応力が第２基板に作用する曲げモーメントと、撓み防止膜の内部応力が第２基板に作用する曲げモーメントとは同一、かつその方向が逆となるので、双方の曲げモーメントがつりあう関係となり、第２基板の撓みをより確実に低減できる。従って、第１電極および第２電極に駆動電圧を印加しない初期状態において、第１反射膜と第２反射膜とを平行にすることができ、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。
本発明によれば、第２反射膜の内部応力、厚み寸法、面積の積と、第２電極の内部応力、厚み寸法、面積の積との和が、撓み防止膜の内部応力、厚み寸法、撓み防止膜のうち第１基板及び第２基板の接合部分に重なる領域を除いた面積の積と同一となるように設定されている。このため、第２反射膜及び第２電極の内部応力が第２基板に作用する曲げモーメントと、撓み防止膜の内部応力が第２基板に作用する曲げモーメントとは同一、かつその方向が逆となるので、双方の曲げモーメントがつりあう関係となり、第２基板の撓みをより確実に低減できる。従って、第１電極および第２電極に駆動電圧を印加しない初期状態において、第１反射膜と第２反射膜とを平行にすることができ、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。
本発明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基板に対向する第１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面に設けられ、前記第１電極と離間して設けられた第２電極、及び前記第２電極を覆う絶縁膜を備えた積層膜と、前記第２基板の前記第１基板とは反対側の第２面でかつ、前記第２基板を厚み方向に見た平面視において、少なくとも前記第２反射膜を覆う撓み防止膜と、を備え、前記積層膜の面方向に作用する内部応力の方向と、前記第２反射膜の面方向に作用する内部応力の方向と、前記撓み防止膜の面方向に生じ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。
ここで、積層膜全体に着目した際に、その内部応力の方向が、第２反射膜や撓み防止膜の内部応力の方向と同一であればよく、例えば、絶縁膜の内部応力の方向と第２電極の内部応力の方向とがそれぞれ異なっていてもよい。
本発明によれば、第２電極を絶縁膜で覆うことにより、第１電極及び第２電極間で、放電等による電流のリークを確実に防止でき、第１電極及び第２電極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、第１反射膜及び第２反射膜の間のギャップ間隔を精度良く制御することができ、波長可変干渉フィルターから所望の波長の光を精度良く取り出すことができる。
また、第２電極及び絶縁膜で構成される積層膜の内部応力の方向と、第２反射膜の内部応力の方向と、撓み防止膜の内部応力の方向とが同一方向であるので、上記発明と同様に、これらの膜の内部応力により第２基板に作用する曲げモーメントが互いに打ち消しあう。したがって、上記発明と同様に、第２基板の撓みによる第２反射膜の反りが低減され、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。
本発明によれば、第２電極を絶縁膜で覆うことにより、第１電極及び第２電極間で、放電等による電流のリークを確実に防止でき、第１電極及び第２電極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、第１反射膜及び第２反射膜の間のギャップ間隔を精度良く制御することができ、波長可変干渉フィルターから所望の波長の光を精度良く取り出すことができる。
また、第２電極及び絶縁膜で構成される積層膜の内部応力の方向と、第２反射膜の内部応力の方向と、撓み防止膜の内部応力の方向とが同一方向であるので、上記発明と同様に、これらの膜の内部応力により第２基板に作用する曲げモーメントが互いに打ち消しあう。したがって、上記発明と同様に、第２基板の撓みによる第２反射膜の反りが低減され、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反射膜の面方向に作用する内部応力、前記第２反射膜の厚み寸法、及び前記平面視における前記第２反射膜の面積の積と、前記第２電極の面方向に作用する内部応力、前記第２電極の厚み寸法、及び前記平面視における前記第２電極の面積の積と、前記絶縁膜の面方向に作用する内部応力、前記絶縁膜の厚み寸法、及び前記平面視における前記絶縁膜の面積の積との和は、前記撓み防止膜の面方向に生じる内部応力、前記撓み防止膜の厚み寸法、及び前記撓み防止膜のうち、前記平面視における前記第１基板及び前記第２基板の接合部分に重なる領域を除いた面積の積に等しいことが好ましい。
本発明によれば、第２電極を絶縁膜が覆う構成であっても、第２反射膜、第２電極、及び絶縁膜の面方向に作用する各内部応力、各厚み寸法、及び平面視における各面積の積の和が、撓み防止膜の面方向に作用する内部応力、厚み寸法、及び平面視における第１基板及び第２基板の接合部分に重なる領域を除いた面積の積と同一となるように設定されている。ここで、第２電極の内部応力、厚み寸法、及び平面視における面積の積と、絶縁膜の内部応力、厚み寸法、及び平面視における面積の積との和が、積層膜の内部応力の影響により、第２基板に作用する曲げモーメントとなる。
このため、第２反射膜及び積層膜の内部応力が第２基板に作用する曲げモーメントと、撓み防止膜の内部応力が第２基板に作用する曲げモーメントとは同一で、双方の曲げモーメントがつりあう関係となり、第２基板の撓みをより確実に低減できる。従って、第１電極および第２電極に駆動電圧を印加しない初期状態において、第１反射膜と第２反射膜とを平行にすることができ、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。
このため、第２反射膜及び積層膜の内部応力が第２基板に作用する曲げモーメントと、撓み防止膜の内部応力が第２基板に作用する曲げモーメントとは同一で、双方の曲げモーメントがつりあう関係となり、第２基板の撓みをより確実に低減できる。従って、第１電極および第２電極に駆動電圧を印加しない初期状態において、第１反射膜と第２反射膜とを平行にすることができ、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。
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記撓み防止膜は、前記平面視において前記第２反射膜と同一形状及び同一位置に設けられた第１撓み防止膜と、前記第１撓み防止膜の前記平面視における中心点を対称の中心として、点対称となる位置に設けられた第２撓み防止膜と、を備えたことが好ましい。
例えば、点対称となる位置に形成されていない場合、電極間に電圧を印加して基板を撓ませる際に、撓みのバランスが取れなくなり、第１反射膜及び第２反射膜を平行にすることが難しい。
本発明によれば、第２撓み防止膜は、第１撓み防止膜の平面視における中心を対称の中心点として、点対称となる位置に形成される。これによれば、電極間に電圧を印加して基板を撓ませる際に、撓みのバランスを取ることができ、第１反射膜及び第２反射膜を平行に維持でき、ギャップ精度をより高く維持できる。
本発明によれば、第２撓み防止膜は、第１撓み防止膜の平面視における中心を対称の中心点として、点対称となる位置に形成される。これによれば、電極間に電圧を印加して基板を撓ませる際に、撓みのバランスを取ることができ、第１反射膜及び第２反射膜を平行に維持でき、ギャップ精度をより高く維持できる。
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記撓み防止膜は、前記第２基板の前記第２面の全面に形成されたことが好ましい。
本発明によれば、撓み防止膜は第２基板の第２面の全面に形成されるので、製造工程において、第２基板に対して撓み防止膜を形成するためのパターン形成工程を不要にでき、製造工程を簡略化できる。
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記撓み防止膜の材質は、前記第２基板と同じ屈折率を有する材質で形成されることが好ましい。
本発明によれば、撓み防止膜は第２基板と同じ屈折率を有する材質で形成されているので、第２基板に入射された光が撓み防止膜と第２基板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のみを良好に透過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、第１反射膜及び第２反射膜を平行にすることができるため、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。
［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、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モジュールである。
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、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モジュールである。
〔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、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被検査対象Ａに向かって射出する。
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。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被検査対象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、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。
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、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１では、エタロン５に検査対象光が図中下側から入射しているが、図３では、検査対象光が図中上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５４１，５４２の密着性や、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、後述する接合部分としての接合面５１３、５２４が接合されることで、一体的に構成されている。
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１では、エタロン５に検査対象光が図中下側から入射しているが、図３では、検査対象光が図中上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５４１，５４２の密着性や、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、後述する接合部分としての接合面５１３、５２４が接合されることで、一体的に構成されている。
また、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静電アクチュエーター５４が設けられている。
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静電アクチュエーター５４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２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。
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２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、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、この電極固定面５１１Ａには、第１電極５４１が形成される。この第１電極５４１は、導電性を有し、後述する第２基板５２の第２電極５４２との間で電圧を印加することで、第１電極５４１及び第２電極５４２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などの金属積層体を用いてもよい。そして、第１電極５４１の上面には、絶縁膜５４３が形成されている。絶縁膜５４３としては、ＳｉＯ２やＴＥＯＳ（TetraEthoxySilane）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５４３として、ＳｉＯ２を用いる場合、第１基板５１及び絶縁膜５４３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５４１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５４３を形成することができる。なお、この絶縁膜５４３は、第１電極５４１及び第２電極５４２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５４３を除去すればよい。
第１電極５４１の外周縁の一部からは、図２に示すエタロン平面視において、エタロン５の右下方向及び左上方向に向かって、第１電極引出部５４１Ｌがそれぞれ延出して形成されている。さらに、これらの第１電極引出部５４１Ｌの先端には、それぞれ第１電極パッド５４１Ｐが形成され、これらの第１電極パッド５４１Ｐが電圧制御部６（図１参照）に接続される。
ここで、静電アクチュエーター５４を駆動させる際には、電圧制御部６（図１参照）により、一対の第１電極パッド５４１Ｐのうちのいずれか一方にのみに電圧が印加される。そして、他方の第１電極パッド５４１Ｐは、第１電極５４１の電荷保持量を検出するための検出端子として用いられる。
ここで、静電アクチュエーター５４を駆動させる際には、電圧制御部６（図１参照）により、一対の第１電極パッド５４１Ｐのうちのいずれか一方にのみに電圧が印加される。そして、他方の第１電極パッド５４１Ｐは、第１電極５４１の電荷保持量を検出するための検出端子として用いられる。
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５４１及び第２基板５２に形成される後述の第２電極５４２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。例えば、本実施形態では、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の初期値（第１電極５４１及び第２電極５４２間に電圧が印加されていない状態のミラー間ギャップＧの寸法）が４５０ｎｍに設定され、第１電極５４１及び第２電極５４２間に電圧を印加することにより、ミラー間ギャップＧが例えば２５０ｎｍになるまで可動ミラー５７を変位させることが可能である。これにより、第１電極５４１及び第２電極５４２間の電圧を可変することで、可視光全域の波長の光を選択的に分光させて透過させることが可能となる。この場合、固定ミラー５６及び可動ミラー５７の厚み寸法、ミラー固定面５１２Ａや電極固定面５１１Ａの高さ寸法は、ミラー間ギャップＧを２５０ｎｍ〜４５０ｎｍの間で変位可能な値に設定されていればよい。
そして、ミラー固定面５１２Ａには、直径が約３ｍｍの円形状で、かつ所定の厚み寸法Ｔ２を有する固定ミラー５６が固定されている。この固定ミラー５６は、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５４３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。
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５４３上には、それぞれ、図３に示すように、接合用の第１接合膜５１３Ａが膜状に形成されている。この第１接合膜５１３Ａ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、図３に示すように、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。
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、図３に示すように、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に対向しない入射側面に、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に対向する側の第１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、かつ所定の厚み寸法Ｔ１を有し、本実施形態では、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２系の誘電体多層膜のミラーが用いられる。
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、かつ所定の厚み寸法Ｔ１を有し、本実施形態では、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２系の誘電体多層膜のミラーが用いられる。
連結保持部５２３は、可動部５２２の周囲を囲うダイアフラムであり、例えば厚み寸法が３０μｍに形成されている。この連結保持部５２３の第１基板５１に対向する面には、第１電極５４１及び所定寸法を有する電磁ギャップを介して対向する、リング状の第２電極５４２が形成されている。ここで、この第２電極５４２と上述した第１電極５４１とにより、静電アクチュエーター５４が構成される。
第２電極５４２は、第２基板５２側にＩＴＯを用いて所定の厚み寸法Ｔ２１を有するＩＴＯ層と、第１基板５１側にＡｕ／Ｃｒ金属積層体を用いて所定の厚み寸法Ｔ２２を有するＣｒ層及び所定の厚み寸法Ｔ２３を有するＡｕ層とで、厚み寸法Ｔ２を有する積層体で構成される。
なお、第２電極５４２は、このような構成に限定されるものではなく、ＩＴＯまたはＡｕ／Ｃｒ金属積層体のいずれか一方を用いた膜であってもよい。
なお、第２電極５４２は、このような構成に限定されるものではなく、ＩＴＯまたはＡｕ／Ｃｒ金属積層体のいずれか一方を用いた膜であってもよい。
また、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が外周方向に向かって形成され、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２に示すエタロン平面視において、エタロン５の左下方向及び右上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も、第１電極パッド５４１Ｐ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５４の駆動時には、一対の第２電極パッド５４２Ｐのうちのいずれか一方にのみに電圧が印加される。そして、他方の第２電極パッド５４２Ｐは、第２電極５４２の電荷保持量を検出するための検出端子として用いられる。
また、第２電極パッド５４２Ｐも、第１電極パッド５４１Ｐ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５４の駆動時には、一対の第２電極パッド５４２Ｐのうちのいずれか一方にのみに電圧が印加される。そして、他方の第２電極パッド５４２Ｐは、第２電極５４２の電荷保持量を検出するための検出端子として用いられる。
ここで、第２基板５２の第１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５２４Ａが設けられている。
そして、第２基板５２の第１基板５１と対向する側と反対側の第２面５２Ｂの全面には、所定の厚み寸法Ｔ４を有し、透光性を有する第１撓み防止膜及び第２撓み防止膜としての撓み防止膜５３が設けられている。
撓み防止膜５３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５３は、可動ミラー５７及び第２電極５４２が第２基板５２の第１基板５１と対向する側の下面に成膜形成される際に、可動ミラー５７及び第２電極５４２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面５２Ａに第２電極５４２や可動ミラー５７を成膜する際、これらの第２電極５４２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、層厚み寸法、及び各層の平面視における面積の和が曲げモーメントとして第２基板５２に作用する。ここで、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。
撓み防止膜５３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５３は、可動ミラー５７及び第２電極５４２が第２基板５２の第１基板５１と対向する側の下面に成膜形成される際に、可動ミラー５７及び第２電極５４２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面５２Ａに第２電極５４２や可動ミラー５７を成膜する際、これらの第２電極５４２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、層厚み寸法、及び各層の平面視における面積の和が曲げモーメントとして第２基板５２に作用する。ここで、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）
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５４２、及び撓み防止膜５３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電極５４２がＩＴＯ／Ｃｒ／Ａｕの積層体である場合、第２電極５４２の各層（ＩＴＯ、Ｃｒ、Ａｕ）の内部応力、層厚み寸法、及び各層の平面視における面積の和が第２電極５４２の内部応力として作用する。ここで、第２電極５４２の第２基板５２に作用する曲げモーメントがＭ２、第２電極５４２の内部応力がσ２、第２電極５４２の総厚み寸法がＴ２、エタロン平面視における第２電極５４２の面積がＳ２、ＩＴＯ層の内部応力がσ２１、ＩＴＯ層の厚み寸法がＴ２１、Ｃｒ層の内部応力がσ２２、Ｃｒ層の厚み寸法がＴ２２、Ａｕ層の内部応力がσ２３、Ａｕ層の厚み寸法がＴ２３であるとすると、以下の関係式（２）が成立する。
同様に、第２電極５４２がＩＴＯ／Ｃｒ／Ａｕの積層体である場合、第２電極５４２の各層（ＩＴＯ、Ｃｒ、Ａｕ）の内部応力、層厚み寸法、及び各層の平面視における面積の和が第２電極５４２の内部応力として作用する。ここで、第２電極５４２の第２基板５２に作用する曲げモーメントがＭ２、第２電極５４２の内部応力がσ２、第２電極５４２の総厚み寸法がＴ２、エタロン平面視における第２電極５４２の面積がＳ２、ＩＴＯ層の内部応力がσ２１、ＩＴＯ層の厚み寸法がＴ２１、Ｃｒ層の内部応力がσ２２、Ｃｒ層の厚み寸法がＴ２２、Ａｕ層の内部応力がσ２３、Ａｕ層の厚み寸法がＴ２３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＝（σ２１×Ｔ２１×Ｓ２）＋（σ２２×Ｔ２２×Ｓ２）＋（σ２３×Ｔ２３×Ｓ２）・・・（２）
Ｍ２∝σ２×Ｔ２×Ｓ２＝（σ２１×Ｔ２１×Ｓ２）＋（σ２２×Ｔ２２×Ｓ２）＋（σ２３×Ｔ２３×Ｓ２）・・・（２）
上述のように、本実施形態では、第２電極５４２の内部応力は圧縮応力に設定されており、例えば、ＩＴＯ層の内部応力が圧縮応力、Ｃｒ及びＡｕ層の内部応力が引張応力である場合でも、第２電極５４２全体としての内部応力σ２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（２）から求められる曲げモーメントＭ２が第２電極５４２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５４２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。
上記のように、可動ミラー５７の内部応力σ１と、第２電極５４２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）
Ｍ３＝Ｍ１＋Ｍ２・・・（３）
撓み防止膜５３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５４２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５３は、上記のように、第２電極５４２及び可動ミラー５７が設けられる第１面５２Ａとは反対側の第２面５２Ｂに設けられている。このため、撓み防止膜５３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。
ところで、第２基板５２の接合面５２４は、第１基板５１に接合される部分であり、第２電極５４２、可動ミラー５７、及び撓み防止膜５３の内部応力の影響を受けず、撓みが生じない。一方、第２基板５２の第２面５２Ｂのうち、エタロン平面視において接合面５２４と重ならない部分は、第１基板５１との間にギャップが形成される部分（ギャップ形成部）であり、この部分が、第２電極５４２、可動ミラー５７、及び撓み防止膜５３の内部応力の影響を受ける。従って、第２基板５２の第２面５２Ｂに形成される撓み防止膜５３のうち、エタロン平面視においてこのギャップ形成部に重なる部分により、第２電極５４２や可動ミラー５７の内部応力による第２基板５２の撓みが防止される。
ところで、第２基板５２の接合面５２４は、第１基板５１に接合される部分であり、第２電極５４２、可動ミラー５７、及び撓み防止膜５３の内部応力の影響を受けず、撓みが生じない。一方、第２基板５２の第２面５２Ｂのうち、エタロン平面視において接合面５２４と重ならない部分は、第１基板５１との間にギャップが形成される部分（ギャップ形成部）であり、この部分が、第２電極５４２、可動ミラー５７、及び撓み防止膜５３の内部応力の影響を受ける。従って、第２基板５２の第２面５２Ｂに形成される撓み防止膜５３のうち、エタロン平面視においてこのギャップ形成部に重なる部分により、第２電極５４２や可動ミラー５７の内部応力による第２基板５２の撓みが防止される。
ここで、撓み防止膜５３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５３の内部応力（圧縮応力）がσ４、撓み防止膜５３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５３を形成することで、第２電極５４２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）
Ｍ４∝σ４×Ｔ４×Ｓ４・・・（４）
［数５］
Ｍ４＝Ｍ３・・・（５）
Ｍ４＝Ｍ３・・・（５）
（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５４の第１電極５４１及び第２電極５４２に印加する電圧を制御する。
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の第１電極５４１及び第２電極５４２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。
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、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。
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、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。
〔５．エタロンの製造方法〕
次に、上記エタロン５の製造方法について、図４及び図５に基づいて説明する。
エタロン５を製造するためには、第１基板５１及び第２基板５２をそれぞれ形成し、形成された第１基板５１と第２基板５２とを貼り合わせる。
次に、上記エタロン５の製造方法について、図４及び図５に基づいて説明する。
エタロン５を製造するためには、第１基板５１及び第２基板５２をそれぞれ形成し、形成された第１基板５１と第２基板５２とを貼り合わせる。
（５−１．第１基板形成工程）
まず、第１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、第１基板５１の第２基板５２に対向する面に電極形成溝５１１形成用のレジスト６１を塗布して、塗布されたレジスト６１をフォトリソグラフィ法により露光・現像して、図４（Ａ）に示すように、電極形成溝５１１が形成される箇所をパターニングする。
次に、図４（Ｂ）に示すように、電極形成溝５１１を所望の深さにエッチングし、電極固定面５１１Ａを形成する。なお、ここでのエッチングとしては、ウェットエッチングが用いられる。
そして、第１基板５１の第２基板５２に対向する面にミラー固定面５１２Ａ形成用のレジスト６１を塗布して、塗布されたレジスト６１をフォトリソグラフィ法により露光・現像して、図４（Ｂ）に示すように、ミラー固定面５１２Ａが形成される箇所をパターニングする。
次に、ミラー固定面５１２Ａが所望の位置までエッチングした後、図４（Ｃ）に示すように、レジスト６１を除去する。
まず、第１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、第１基板５１の第２基板５２に対向する面に電極形成溝５１１形成用のレジスト６１を塗布して、塗布されたレジスト６１をフォトリソグラフィ法により露光・現像して、図４（Ａ）に示すように、電極形成溝５１１が形成される箇所をパターニングする。
次に、図４（Ｂ）に示すように、電極形成溝５１１を所望の深さにエッチングし、電極固定面５１１Ａを形成する。なお、ここでのエッチングとしては、ウェットエッチングが用いられる。
そして、第１基板５１の第２基板５２に対向する面にミラー固定面５１２Ａ形成用のレジスト６１を塗布して、塗布されたレジスト６１をフォトリソグラフィ法により露光・現像して、図４（Ｂ）に示すように、ミラー固定面５１２Ａが形成される箇所をパターニングする。
次に、ミラー固定面５１２Ａが所望の位置までエッチングした後、図４（Ｃ）に示すように、レジスト６１を除去する。
次に、第１基板５１の第２基板５２に対向する側の面にＩＴＯ膜をスパッタリング法により成膜する。そして、ＩＴＯ膜の上に、所望の電極パターンとなるレジストを形成し、ＩＴＯ膜をフォトエッチングすることで、図４（Ｄ）に示すように、電極固定面５１１Ａに第１電極５４１を形成する。この後、第１基板５１の第２基板５２に対向する面に残ったレジストを除去する。
そして、同じく第１基板５１の第２基板５２と対向する側の面に、厚み寸法が０．１μｍのＴＥＯＳ膜をプラズマＣＶＤ法により成膜することで、図４（Ｅ）に示すように、第１電極５４１、電極固定面５１１Ａ、接合面５１３、及びミラー固定面５１２Ａに絶縁膜５４３を形成する。
そして、同じく第１基板５１の第２基板５２と対向する側の面に、厚み寸法が０．１μｍのＴＥＯＳ膜をプラズマＣＶＤ法により成膜することで、図４（Ｅ）に示すように、第１電極５４１、電極固定面５１１Ａ、接合面５１３、及びミラー固定面５１２Ａに絶縁膜５４３を形成する。
次に、同じく第１基板５１の第２基板５２と対向する側の面に、ミラー固定面５１２Ａに固定ミラー５６が形成される領域のみが露出するパターンのレジストを形成し、所定の厚み寸法Ｔ２を有するＴｉＯ２−ＳｉＯ２系の薄膜をスパッタリング法または蒸着法により成膜する。そして、レジストを除去することで、図４（Ｆ）に示すように、ミラー固定面５１２Ａに形成された絶縁膜５４３上に固定ミラー５６を形成する。
次に、同じく第１基板５１の第２基板５２と対向する面に、第１接合膜５１３Ａが形成される領域だけが露出するパターンのレジストを形成し、厚み寸法３０ｎｍの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法により成膜する。そして、レジストを除去することで、図４（Ｆ）に示すように、接合面５１３に形成された絶縁膜５４３上に第１接合膜５１３Ａを形成する。
以上により、第１基板５１が形成される。
以上により、第１基板５１が形成される。
（５−２．第２基板形成工程）
第２基板５２の形成において、上記式（５）の関係を満たすように、第２電極５４２、可動ミラー５７、及び撓み防止膜５３を形成するために、予め各膜のスパッタリング条件を設定して、そのスパッタリング条件でスパッタリング法により各膜を成膜した際の内部応力を測定しておく。そして、シミュレーションにより、上記式（５）を満たす第２電極５４２や、可動ミラー５７の厚み寸法や面積、撓み防止膜５３の厚み寸法を決定しておく。なお、第２電極５４２や可動ミラー５７の厚み寸法や面積は、エタロン５により検査対象光を分光させたい波長域に応じて設定される。
第２基板５２の形成において、上記式（５）の関係を満たすように、第２電極５４２、可動ミラー５７、及び撓み防止膜５３を形成するために、予め各膜のスパッタリング条件を設定して、そのスパッタリング条件でスパッタリング法により各膜を成膜した際の内部応力を測定しておく。そして、シミュレーションにより、上記式（５）を満たす第２電極５４２や、可動ミラー５７の厚み寸法や面積、撓み防止膜５３の厚み寸法を決定しておく。なお、第２電極５４２や可動ミラー５７の厚み寸法や面積は、エタロン５により検査対象光を分光させたい波長域に応じて設定される。
この後、第２基板５２の製造素材である厚み寸法が２００μｍの石英ガラス基板を用意し、この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、図５（Ａ）に示すように、第２基板５２の第２面５２Ｂに、設定したスパッタリング条件下で、レジスト６２をスパッタリング法により成膜する。そして、レジスト６２に対して連結保持部５２３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レジスト６２のエッチングを行う。次に、石英ガラス基板をウェットエッチングすることで、図５（Ｂ）に示すように、厚さ５０μｍの連結保持部５２３が形成されるとともに、可動部５２２が形成される。
そして、図５（Ａ）に示すように、第２基板５２の第２面５２Ｂに、設定したスパッタリング条件下で、レジスト６２をスパッタリング法により成膜する。そして、レジスト６２に対して連結保持部５２３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レジスト６２のエッチングを行う。次に、石英ガラス基板をウェットエッチングすることで、図５（Ｂ）に示すように、厚さ５０μｍの連結保持部５２３が形成されるとともに、可動部５２２が形成される。
次に、第２基板５２の第１基板５１に対向する側の面にＩＴＯ膜及びＡｕ膜及びＣｒ膜からなる２層のＡｕ／Ｃｒ層をスパッタリング法により成膜する。最初にＩＴＯ膜は予め決定された厚み寸法Ｔ２１のＩＴＯ層を成膜し、次にＡｕ／Ｃｒ層は、予め決定された厚み寸法Ｔ２２でスパッタリング法により成膜する。
そして、Ａｕ／Ｃｒ層の上に、所望の電極パターンとなるレジストを形成し、Ａｕ／Ｃｒ層及びＩＴＯ膜をフォトエッチングする。その後、第２基板５２の第１基板５１に対向する面に残ったレジストを除去することで、図５（Ｃ）に示すように、所定の厚み寸法Ｔ２を有する第２電極５４２を形成する。
ここで、第２基板５２に第２電極５４２が成膜形成される際、第２電極５４２に作用する内部応力が圧縮応力となるように成膜形成されるため、図５（Ｃ）に示すように、第２基板５２は、第１基板５１側に向けて凸状に撓む。
そして、Ａｕ／Ｃｒ層の上に、所望の電極パターンとなるレジストを形成し、Ａｕ／Ｃｒ層及びＩＴＯ膜をフォトエッチングする。その後、第２基板５２の第１基板５１に対向する面に残ったレジストを除去することで、図５（Ｃ）に示すように、所定の厚み寸法Ｔ２を有する第２電極５４２を形成する。
ここで、第２基板５２に第２電極５４２が成膜形成される際、第２電極５４２に作用する内部応力が圧縮応力となるように成膜形成されるため、図５（Ｃ）に示すように、第２基板５２は、第１基板５１側に向けて凸状に撓む。
次に、第２電極５４２を形成した側の第１面５２Ａに、予めシミュレーションにより決定された面積の可動ミラー５７形成部分以外にレジスト（リフトオフパターン）を形成する。そして、上記スパッタリング条件下で、予め決定された厚み寸法Ｔ１のＴｉＯ２−ＳｉＯ２系の薄膜をスパッタリング法により成膜する。
そして、レジストを除去することで、図５（Ｄ）に示すように、第２電極５４２を形成した側の第１面５２Ａに直径が約３ｍｍの円形状で、かつ所定の厚み寸法Ｔ１を有する可動ミラー５７が形成される。
ここで、第２基板５２に可動ミラー５７が成膜形成される際に、可動ミラー５７に作用する内部応力が圧縮応力となるように成膜形成されるため、図５（Ｄ）に示すように、第２基板５２は、第１基板５１側に向けて、さらに凸状に撓む。
そして、レジストを除去することで、図５（Ｄ）に示すように、第２電極５４２を形成した側の第１面５２Ａに直径が約３ｍｍの円形状で、かつ所定の厚み寸法Ｔ１を有する可動ミラー５７が形成される。
ここで、第２基板５２に可動ミラー５７が成膜形成される際に、可動ミラー５７に作用する内部応力が圧縮応力となるように成膜形成されるため、図５（Ｄ）に示すように、第２基板５２は、第１基板５１側に向けて、さらに凸状に撓む。
次に、同じく第１面５２Ａに、第２接合膜５２４Ａが形成される領域だけが露出するパターンのレジストを形成し、厚み寸法３０ｎｍの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法により成膜する。そして、レジストを除去することで、図５（Ｅ）に示すように、接合面５２４の上に第２接合膜５２４Ａを形成する。
そして、第２基板５２の第２面５２Ｂの全面に、所定の厚み寸法Ｔ４を有する二酸化珪素（ＳｉＯ２）を成膜して、撓み防止膜５３を形成する。これにより、さらに、撓み防止膜５３は、第２電極５４２及び可動ミラー５７の第２基板５２に作用する曲げモーメントＭ３と同値の曲げモーメントＭ４を有するように形成される。これにより、第２電極５４２および可動ミラー５７の内部応力が第２基板５２に作用する曲げモーメントＭ３と、撓み防止膜５３の内部応力が第２基板５２に作用する曲げモーメントＭ４の双方がつりあう関係となり、図５（Ｅ）に示すように、第２基板５２の撓みが矯正される。
そして、第２基板５２の第２面５２Ｂの全面に、所定の厚み寸法Ｔ４を有する二酸化珪素（ＳｉＯ２）を成膜して、撓み防止膜５３を形成する。これにより、さらに、撓み防止膜５３は、第２電極５４２及び可動ミラー５７の第２基板５２に作用する曲げモーメントＭ３と同値の曲げモーメントＭ４を有するように形成される。これにより、第２電極５４２および可動ミラー５７の内部応力が第２基板５２に作用する曲げモーメントＭ３と、撓み防止膜５３の内部応力が第２基板５２に作用する曲げモーメントＭ４の双方がつりあう関係となり、図５（Ｅ）に示すように、第２基板５２の撓みが矯正される。
以上により、撓み防止膜５３を備え、撓みが矯正された第２基板５２が形成される。
（５−３．貼合工程）
次に、上述の第１基板形成工程及び第２基板形成工程で形成された各基板５１，５２を貼り合わせる。具体的には、各基板５１，５２に形成された第１接合膜５１３Ａ及び第２接合膜５２４Ａを構成するプラズマ重合膜に活性化エネルギーを付与するために、Ｏ２プラズマ処理またはＵＶ処理を行う。Ｏ２プラズマ処理は、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処理は、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５１，５２のアライメントを行い、第１接合膜５１３Ａ及び第２接合膜５２４Ａを重ね合わせて荷重をかけることにより、基板５１，５２同士を接合する。これにより、エタロン５が製造される。
次に、上述の第１基板形成工程及び第２基板形成工程で形成された各基板５１，５２を貼り合わせる。具体的には、各基板５１，５２に形成された第１接合膜５１３Ａ及び第２接合膜５２４Ａを構成するプラズマ重合膜に活性化エネルギーを付与するために、Ｏ２プラズマ処理またはＵＶ処理を行う。Ｏ２プラズマ処理は、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処理は、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５１，５２のアライメントを行い、第１接合膜５１３Ａ及び第２接合膜５２４Ａを重ね合わせて荷重をかけることにより、基板５１，５２同士を接合する。これにより、エタロン５が製造される。
〔６．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。
（１）撓み防止膜５３が第２基板５２の第１基板５１と対向する側と反対側の面の全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５３の面方向に圧縮応力が作用する。このため、撓み防止膜５３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。従って、初期状態における固定ミラー５６及び可動ミラー５７の間のギャップＧの間隔を高精度に設定でき、固定ミラー５６及び可動ミラー５７を高精度に平行に維持できることで、分解能を向上させることができる。
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。
（１）撓み防止膜５３が第２基板５２の第１基板５１と対向する側と反対側の面の全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５３の面方向に圧縮応力が作用する。このため、撓み防止膜５３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。従って、初期状態における固定ミラー５６及び可動ミラー５７の間のギャップＧの間隔を高精度に設定でき、固定ミラー５６及び可動ミラー５７を高精度に平行に維持できることで、分解能を向上させることができる。
（２）第２電極５４２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５３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）。双方の曲げモーメントＭ３、Ｍ４がつりあう関係となり、第２電極５４２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５３の第２基板５２に作用する曲げモーメントＭ４により打ち消し、初期状態における撓みを確実に防止できる。従って、ギャップＧの間隔の精度をより高精度に設定できる。
（３）撓み防止膜５３は第２基板５２の第１基板５１と反対側の面の全面に形成されるので、製造工程において、第２基板５２に対して撓み防止膜５３を形成するためのパターン形成工程を不要にでき、製造工程を簡略化できる。
（４）撓み防止膜５３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５３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のみを良好に透過させることができる。
（４）撓み防止膜５３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５３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のみを良好に透過させることができる。
［第２実施形態］
以下、本発明に係る第２実施形態について説明する。
本実施形態のエタロンは、上述のエタロン５と同様の構成を備えるが、前記エタロン５が備える第２電極５４２は、ＩＴＯ層と、Ａｕ／Ｃｒなどの金属積層体とで構成された積層体であった。これに対し、本実施形態のエタロンが備える第２電極は、ＩＴＯ層のみを用いた１層構造であり、第２電極に絶縁膜が積層されている点で相違する。
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。
以下、本発明に係る第２実施形態について説明する。
本実施形態のエタロンは、上述のエタロン５と同様の構成を備えるが、前記エタロン５が備える第２電極５４２は、ＩＴＯ層と、Ａｕ／Ｃｒなどの金属積層体とで構成された積層体であった。これに対し、本実施形態のエタロンが備える第２電極は、ＩＴＯ層のみを用いた１層構造であり、第２電極に絶縁膜が積層されている点で相違する。
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５Ａの概略構成を示す断面図である。
本実施形態に係るエタロン５Ａは、図６に示すように、第２基板５２の第１基板５１と対向する側の面において、第２電極５４２Ａと、第２電極５４２Ａを覆うＳｉＯ２を用いた絶縁膜５４４とを備える他は、上述のエタロン５と同様の構成を備える。ここで、本発明の積層膜は、第２電極５４２Ａ及び絶縁膜５４４で構成される。
本実施形態においても、前記第１実施形態と同様に、第２電極５４２Ａ及び絶縁膜５４４の各層の内部応力、膜厚み寸法、及び平面視における面積の積の和が第２基板５２に作用する曲げモーメントとして作用する。ここで、第２電極５４２Ａ及び絶縁膜５４４の第２基板５２に作用する曲げモーメントがＭ５、積層膜の内部応力がσ５、積層膜の膜厚寸法がＴ５、積層膜の平面視における面積がＳ２、絶縁膜５４４の内部応力がσ２４、絶縁膜５４４の厚み寸法がＴ２４であるとすると、以下の関係式（６）が成立する。
本実施形態に係るエタロン５Ａは、図６に示すように、第２基板５２の第１基板５１と対向する側の面において、第２電極５４２Ａと、第２電極５４２Ａを覆うＳｉＯ２を用いた絶縁膜５４４とを備える他は、上述のエタロン５と同様の構成を備える。ここで、本発明の積層膜は、第２電極５４２Ａ及び絶縁膜５４４で構成される。
本実施形態においても、前記第１実施形態と同様に、第２電極５４２Ａ及び絶縁膜５４４の各層の内部応力、膜厚み寸法、及び平面視における面積の積の和が第２基板５２に作用する曲げモーメントとして作用する。ここで、第２電極５４２Ａ及び絶縁膜５４４の第２基板５２に作用する曲げモーメントがＭ５、積層膜の内部応力がσ５、積層膜の膜厚寸法がＴ５、積層膜の平面視における面積がＳ２、絶縁膜５４４の内部応力がσ２４、絶縁膜５４４の厚み寸法がＴ２４であるとすると、以下の関係式（６）が成立する。
［数６］
Ｍ５∝σ５×Ｔ５×Ｓ２＝（σ２１×Ｔ２１×Ｓ２）＋（σ２４×Ｔ２４×Ｓ２）・・・（６）
Ｍ５∝σ５×Ｔ５×Ｓ２＝（σ２１×Ｔ２１×Ｓ２）＋（σ２４×Ｔ２４×Ｓ２）・・・（６）
上記式（６）から求められる曲げモーメントＭ５が第２電極５４２Ａ及び絶縁膜５４４により第２基板５２を撓ませる力として作用する。そして、この曲げモーメントＭ５と上述した式（１）で求められる可動ミラー５７が第２基板５２に作用する曲げモーメントＭ１との和が、上述した式（４）で求められる撓み防止膜５３が第２基板５２に作用する曲げモーメントＭ４と同値（Ｍ５＋Ｍ１＝Ｍ４・・・（７））に設定されている。
なお、第２実施形態では、積層膜全体として内部応力の方向が、可動ミラー５７や撓み防止膜５３の内部応力の方向と一致していればよい。したがって、例えば積層膜、可動ミラー５７、および撓み防止膜５３の内部応力が圧縮応力である場合では、第２電極５４２及び絶縁膜５４４のいずれか一方が引張応力を有する膜であってもよく、積層膜の内部応力σ５として圧縮応力であればよい。
なお、第２実施形態では、積層膜全体として内部応力の方向が、可動ミラー５７や撓み防止膜５３の内部応力の方向と一致していればよい。したがって、例えば積層膜、可動ミラー５７、および撓み防止膜５３の内部応力が圧縮応力である場合では、第２電極５４２及び絶縁膜５４４のいずれか一方が引張応力を有する膜であってもよく、積層膜の内部応力σ５として圧縮応力であればよい。
上述の第２実施形態に係るエタロン５Ａ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。
本実施形態では、第１電極５４１に積層される絶縁膜５４３に加えて、第２電極５４２Ａには絶縁膜５４４が積層されるので、第１電極５４１及び第２電極５４２Ａ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５４１及び第２電極５４２Ａ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。
また、第２電極５４２Ａは、前記第１実施形態と異なり、一層構造であり、第２電極５４２Ａには絶縁膜５４３が成膜形成されているが、この場合でも上述の式（６）に基づいて、曲げモーメントＭ５を算出できる。そして、上述の式（７）を満たすように、第２電極５４２Ａ及び絶縁膜５４３の各厚み寸法Ｔ２１，Ｔ２４を適宜設定すればよいので、前記第１実施形態の第２電極５４２と構成が異なる場合でも、前記第１実施形態と同様の効果を奏することができ、構成上の汎用性も向上できる。
本実施形態では、第１電極５４１に積層される絶縁膜５４３に加えて、第２電極５４２Ａには絶縁膜５４４が積層されるので、第１電極５４１及び第２電極５４２Ａ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５４１及び第２電極５４２Ａ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。
また、第２電極５４２Ａは、前記第１実施形態と異なり、一層構造であり、第２電極５４２Ａには絶縁膜５４３が成膜形成されているが、この場合でも上述の式（６）に基づいて、曲げモーメントＭ５を算出できる。そして、上述の式（７）を満たすように、第２電極５４２Ａ及び絶縁膜５４３の各厚み寸法Ｔ２１，Ｔ２４を適宜設定すればよいので、前記第１実施形態の第２電極５４２と構成が異なる場合でも、前記第１実施形態と同様の効果を奏することができ、構成上の汎用性も向上できる。
［第３実施形態］
以下、本発明に係る第３実施形態について説明する。
本実施形態のエタロンは、上述のエタロン５と同様の構成を備えるが、前記エタロン５が備える撓み防止膜５３は、第２基板５２の第２面５２Ｂの全面に形成されていた。これに対し、本実施形態のエタロンが備える第１撓み防止膜としての撓み防止膜５３Ａは、第２基板５２の第２面５２Ｂのうち、エタロン平面視で可動ミラー５７を覆う位置（可動部５２２の上面）にのみ形成される点で相違する。
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。
以下、本発明に係る第３実施形態について説明する。
本実施形態のエタロンは、上述のエタロン５と同様の構成を備えるが、前記エタロン５が備える撓み防止膜５３は、第２基板５２の第２面５２Ｂの全面に形成されていた。これに対し、本実施形態のエタロンが備える第１撓み防止膜としての撓み防止膜５３Ａは、第２基板５２の第２面５２Ｂのうち、エタロン平面視で可動ミラー５７を覆う位置（可動部５２２の上面）にのみ形成される点で相違する。
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７は、本実施形態におけるエタロン５Ｂの概略構成を示す断面図である。
本実施形態に係るエタロン５Ｂは、図７に示すように、第２基板５２の第２面５２Ｂのうち、可動部５２２の上面にのみ形成される撓み防止膜５３Ａを備える他は、上述のエタロン５と同様の構成を備える。すなわち、本実施形態での撓み防止膜５３Ａは、エタロン平面視で可動ミラー５７を覆う位置にのみ形成されている。
本実施形態では、可動部５２２の上面に形成される撓み防止膜５３Ａのみで、第２電極５４２及び可動ミラー５７に作用する内部応力により第２基板５２に発生する撓みを矯正している。ここで、撓み防止膜５３Ａの厚み寸法Ｔ４は、上述した式（４）に基づいて設定されており、撓み防止膜５３Ａ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Ｍ４は、第２電極５４２および可動ミラー５７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Ｍ３と同値、かつその方向が逆となる。従って、第２基板５２に作用する曲げモーメントが互いに打ち消しあうこととなり、基板撓みが防止される。
本実施形態に係るエタロン５Ｂは、図７に示すように、第２基板５２の第２面５２Ｂのうち、可動部５２２の上面にのみ形成される撓み防止膜５３Ａを備える他は、上述のエタロン５と同様の構成を備える。すなわち、本実施形態での撓み防止膜５３Ａは、エタロン平面視で可動ミラー５７を覆う位置にのみ形成されている。
本実施形態では、可動部５２２の上面に形成される撓み防止膜５３Ａのみで、第２電極５４２及び可動ミラー５７に作用する内部応力により第２基板５２に発生する撓みを矯正している。ここで、撓み防止膜５３Ａの厚み寸法Ｔ４は、上述した式（４）に基づいて設定されており、撓み防止膜５３Ａ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Ｍ４は、第２電極５４２および可動ミラー５７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Ｍ３と同値、かつその方向が逆となる。従って、第２基板５２に作用する曲げモーメントが互いに打ち消しあうこととなり、基板撓みが防止される。
図８は、本実施形態における第２基板５２の製造工程を示す図である。なお、本実施形態の第２基板５２の製造工程において、前記第１実施形態で示した図５（Ａ）から図５（Ｃ）の工程については同様であるため、図８では図示を省略し、説明も省略する。
図８（Ａ）に示すように、第２基板５２の第１面５２Ａに、第２電極５４２及び可動ミラー５７を形成する。この際、前記第１実施形態と同様に、第２基板５２に第２電極５４２及び可動ミラー５７に圧縮応力が面方向に作用するように成膜形成されるため、第２基板５２は第１基板５１側に向けて凸状に撓む。
図８（Ａ）に示すように、第２基板５２の第１面５２Ａに、第２電極５４２及び可動ミラー５７を形成する。この際、前記第１実施形態と同様に、第２基板５２に第２電極５４２及び可動ミラー５７に圧縮応力が面方向に作用するように成膜形成されるため、第２基板５２は第１基板５１側に向けて凸状に撓む。
次に、前記第１実施形態と同様に、図８（Ｂ）に示すように、接合面５２４の上に第２接合膜５２４Ａを形成する。
さらに、第２基板５２の第２面５２Ｂに、上記スパッタリング条件下で、撓み防止膜５３Ａが形成される領域だけが露出するパターンのレジスト（リフトオフパターン）を形成し、シミュレーションで予め決定された厚み寸法Ｔ４の二酸化珪素（ＳｉＯ２）を成膜する。また、撓み防止膜５３Ａに作用する内部応力（圧縮応力）の方向は、上述の第２電極５４２及び可動ミラー５７に作用する内部応力（圧縮応力）の方向と同方向となるように、撓み防止膜５３Ａが第２基板５２に成膜形成される。
そして、レジストを除去することで、図８（Ｂ）に示すように、撓み防止膜５３Ａを形成する。
以上により、撓み防止膜５３Ａを備え、撓みが矯正された第２基板５２を形成する。
さらに、第２基板５２の第２面５２Ｂに、上記スパッタリング条件下で、撓み防止膜５３Ａが形成される領域だけが露出するパターンのレジスト（リフトオフパターン）を形成し、シミュレーションで予め決定された厚み寸法Ｔ４の二酸化珪素（ＳｉＯ２）を成膜する。また、撓み防止膜５３Ａに作用する内部応力（圧縮応力）の方向は、上述の第２電極５４２及び可動ミラー５７に作用する内部応力（圧縮応力）の方向と同方向となるように、撓み防止膜５３Ａが第２基板５２に成膜形成される。
そして、レジストを除去することで、図８（Ｂ）に示すように、撓み防止膜５３Ａを形成する。
以上により、撓み防止膜５３Ａを備え、撓みが矯正された第２基板５２を形成する。
上述の第３実施形態に係るエタロン５Ｂによれば、前記第１実施形態の効果（１）、（２）、（４）の他、以下の効果を奏する。
本実施形態では、撓み防止膜５３Ａが可動部５２２のみに形成されているので、可動部５２２に作用する曲げモーメントＭ４は、第２電極５４２及び可動ミラー５７の第２基板５２に作用する曲げモーメントＭ３を打ち消すので、固定ミラー５６及び可動ミラー５７の平行を精度良く維持できる。
また、撓み防止膜５３Ａが可動部５２２のみに形成されているので、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５４１及び第２電極５４２に印加する際のダイアフラムの駆動時の制御を容易にできる。
さらに、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。
本実施形態では、撓み防止膜５３Ａが可動部５２２のみに形成されているので、可動部５２２に作用する曲げモーメントＭ４は、第２電極５４２及び可動ミラー５７の第２基板５２に作用する曲げモーメントＭ３を打ち消すので、固定ミラー５６及び可動ミラー５７の平行を精度良く維持できる。
また、撓み防止膜５３Ａが可動部５２２のみに形成されているので、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５４１及び第２電極５４２に印加する際のダイアフラムの駆動時の制御を容易にできる。
さらに、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。
［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。
前記各実施形態では、第２電極５４２，５４２Ａ、絶縁膜５４４、可動ミラー５７、及び撓み防止膜５３，５３Ａ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５４２，５４２Ａ、絶縁膜５４４、可動ミラー５７、及び撓み防止膜５３，５３Ａ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。
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。
前記各実施形態では、第２電極５４２，５４２Ａ、絶縁膜５４４、可動ミラー５７、及び撓み防止膜５３，５３Ａ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５４２，５４２Ａ、絶縁膜５４４、可動ミラー５７、及び撓み防止膜５３，５３Ａ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。
前記各実施形態では、撓み防止膜５３，５３Ａが第２基板５２の第２面５２Ｂの全面、または可動ミラー５７を覆う位置（可動部５２２の上面）に形成されていたが、撓み防止膜は、可動部５２２の上面に加えて、ダイアフラムである連結保持部５２３の一部に形成されていてもよい。
また、図９に示すように、第２撓み防止膜としての撓み防止膜５３Ｂは、連結保持部５２３に連続して形成されていなくてもよく、第１撓み防止膜が形成される可動面５２２Ａのエタロン平面視における中心を対称の中心として、連結保持部５２３に点対称となるように断続的に形成されていてもよい。これによれば、撓み防止膜が点対称に形成されていない場合に比べると、電極間に電圧を印加して基板を撓ませる際に、撓みのバランスを取ることができ、ミラー間を平行に維持でき、ギャップ精度をより高く維持できる。
また、図９に示すように、第２撓み防止膜としての撓み防止膜５３Ｂは、連結保持部５２３に連続して形成されていなくてもよく、第１撓み防止膜が形成される可動面５２２Ａのエタロン平面視における中心を対称の中心として、連結保持部５２３に点対称となるように断続的に形成されていてもよい。これによれば、撓み防止膜が点対称に形成されていない場合に比べると、電極間に電圧を印加して基板を撓ませる際に、撓みのバランスを取ることができ、ミラー間を平行に維持でき、ギャップ精度をより高く維持できる。
前記第２実施形態では、絶縁膜５４４が第２電極５４２Ａとエタロン平面視で同面積に形成されて、第２電極５４２Ａに積層されていたが、絶縁膜５４４がエタロン平面視で第２電極５４２Ａの面積よりも大きく形成されて、第２電極５４２Ａを被覆するように形成してもよい。また、第２電極５４２Ａとして、ＩＴＯを用いたが、このＩＴＯの代わりにＡｕ／Ｃｒ金属積層体を用いてもよい。さらに、前記第１実施形態での２層構造の第２電極５４２に対して、絶縁膜５４４を積層してもよく、この場合には、上述の式（２）、（６）を組み合わせることで、第２基板５２に作用する曲げモーメントＭを求めることができる。
前記第２実施形態でのエタロン５Ａの構成に対して、第３実施形態の撓み防止膜５３Ａを形成してもよい。
前記第２実施形態でのエタロン５Ａの構成に対して、第３実施形態の撓み防止膜５３Ａを形成してもよい。
前記各実施形態での第２基板５２の製造工程において、第２電極５４２，５４２Ａを可動ミラー５７よりも先に形成していたが、可動ミラー５７を先に形成してもよい。また、撓み防止膜５３，５３Ａを最終工程で形成していたが、第２電極５４２，５４２Ａ及び可動ミラー５７よりも先に形成してもよい。
前記各実施形態において、接合面５１３，５２４では、第１接合膜５１３Ａ及び第２接合膜５２４Ａ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５１３Ａ及び第２接合膜５２４Ａ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、５２Ａ…第１面、５２Ｂ…第２面、５３，５３Ａ，５３Ｂ…撓み防止膜（第１、第２撓み防止膜）、５６…固定ミラー（第１反射膜）、５７…可動ミラー（第２反射膜）、５１３，５２４…接合面（接合部分）、５４１…第１電極、５４２，５４２Ａ…第２電極、５４４…絶縁膜。
Claims (6)
- 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基板の前記第１基板に対向する第１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面に設けられ、前記第１電極と離間して設けられた第２電極と、
前記第２基板の前記第１基板とは反対側の第２面でかつ、
前記第２基板を厚み方向に見た平面視において、少なくとも前記第２反射膜を覆う撓み防止膜と、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反射膜の面方向に作用する内部応力の方向と、前記第２電極の面方向に作用する内部応力の方向とは、同一方向であり、
前記撓み防止膜の材質は、前記第２基板と同じ屈折率を有する材質で形成された
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。 - 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基板の前記第１基板に対向する第１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面に設けられ、前記第１電極と離間して設けられた第２電極と、
前記第２基板の前記第１基板とは反対側の第２面でかつ、
前記第２基板を厚み方向に見た平面視において、少なくとも前記第２反射膜を覆う撓み防止膜と、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反射膜の面方向に作用する内部応力の方向と、前記第２電極の面方向に作用する内部応力の方向とは、同一方向であり、
前記撓み防止膜は、前記平面視において前記第２反射膜と同一形状及び同一位置に設けられた第１撓み防止膜と、前記第１撓み防止膜の前記平面視における中心点を対称の中心として、点対称となる位置に設けられた第２撓み防止膜と、を備えた
ことを特徴とする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、
前記第２反射膜の面方向に作用する内部応力、前記第２反射膜の厚み寸法、及び前記平面視における前記第２反射膜の面積の積と、前記第２電極の面方向に作用する内部応力、前記第２電極の厚み寸法、及び前記平面視における前記第２電極の面積の積との和は、
前記撓み防止膜の面方向に生じる内部応力、前記撓み防止膜の厚み寸法、及び前記撓み防止膜のうち、前記平面視における前記第１基板及び前記第２基板の接合部分に重なる領域を除いた面積の積に等しい
ことを特徴とする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、
前記撓み防止膜は、前記第２基板の前記第２面の全面に形成された
ことを特徴とする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。 - 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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- 2011-08-17 US US13/211,667 patent/US9557554B2/en active Active
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