光学モジュールおよび電子機器
【課題】受光器に入射する光量の損失を低減する光学モジュールを提供する。
【解決手段】複数の波長を含む光が入射する可動基板５０と、可動基板５０に対向し選択された波長帯域の光を透過する固定基板６０と、可動基板５０の固定基板６０と対向する面に配置され、光の光路上に形成された第１反射膜５３と、固定基板６０に設けられ、第１反射膜とギャップを介して対向する第２反射膜６３と、固定基板６０の可動基板５０と対向する面と反対の面に配置され、固定基板６０を透過する光のうちの一部を透過させる開口部７４が形成された遮光膜７３と、遮光膜７３の開口部を埋める透光性を有する中間膜７５と、遮光膜７３の開口部７４に対向して配置され、固定基板６０を透過した光を受光する受光面３１ａを有する受光器３１と、を備え、受光器３１の受光面３１ａが中間膜７５に密着している。
【解決手段】複数の波長を含む光が入射する可動基板５０と、可動基板５０に対向し選択された波長帯域の光を透過する固定基板６０と、可動基板５０の固定基板６０と対向する面に配置され、光の光路上に形成された第１反射膜５３と、固定基板６０に設けられ、第１反射膜とギャップを介して対向する第２反射膜６３と、固定基板６０の可動基板５０と対向する面と反対の面に配置され、固定基板６０を透過する光のうちの一部を透過させる開口部７４が形成された遮光膜７３と、遮光膜７３の開口部を埋める透光性を有する中間膜７５と、遮光膜７３の開口部７４に対向して配置され、固定基板６０を透過した光を受光する受光面３１ａを有する受光器３１と、を備え、受光器３１の受光面３１ａが中間膜７５に密着している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学モジュールおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
例えば、特許文献１には固定鏡と、この固定鏡に可変のギャップを有して配置される可動鏡を有し、ギャップに対応する特定の波長の光を選択して透過させるファブリペローフィルター（光フィルター）が開示されている。そして、光フィルターと、フィルターを透過した光の強度を検出する赤外検出器（受光器）とで光学モジュールが構成され、光学モジュールを用いて赤外分析装置などの電子機器を構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、光学モジュールの受光器として、フォトダイオードなどの光電変換素子が用いられる。
このような受光器に入射する光量は、光フィルターから光が出射して受光器に到達するまでの間に光の反射などにより損失が生ずる。このため、受光器で受光する光量が小さい場合には、光を認識できないことや、光を電気エネルギーに変換する際にノイズレベルが拡大するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる光学モジュールは、複数の波長を含む第１光が入射する第１基板と、前記第１基板に対向し前記第１光から選択された波長帯域の第２光を透過する第２基板と、前記第１基板の前記第２基板と対向する面に配置され、前記第１光の光路上に形成された第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２基板の前記第１基板と対向する面と反対の面に配置され、前記第２基板を透過する前記第２光のうち、前記第２光の一部を透過させる開口部が形成された遮光膜と、前記遮光膜の前記開口部に埋められた透光性を有する中間膜と、前記遮光膜の前記開口部に対向して配置され、前記第２基板を透過した前記第２光を受光する受光面を有する受光器と、を備え、前記受光器の前記受光面が前記中間膜に密着していることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、選択された波長帯域の第２光が出射される第２基板に、開口部を有する遮光膜を有し、この開口部に中間膜が埋められ、中間膜と受光器の受光面が密着している。
このため、第２基板の光の出射面から受光器の受光面までの距離を短くすることができ、また、受光器を中間膜に密着させることで受光面を傾きなく配置することができる。よって、受光器に入射する光量の損失を低減することができ、測定に必要な光量を確保することができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記第２基板の厚み方向の平面視で、前記受光器の前記受光面の大きさは、前記遮光膜の前記開口部の大きさより大きく形成され、前記受光面が前記開口部を覆うように配置されていることが望ましい。
【０００９】
この構成によれば、遮光膜の開口部を覆うように受光器の受光面が配置されることから、開口部から出射された光を逃すことなく受光器の受光面で受けることができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記中間膜の屈折率をｎ１、前記第２基板の屈折率をｎ２、としたときに、
【数１】
の条件を満たすことが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、上式の条件を満たすことで中間膜を設けずに空気層に出射する場合よりも、界面での反射を低下させることができ、受光器に入射する光量の損失を低減することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記第２基板がガラスで形成され、前記中間膜がＳｉＯ2膜であることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、中間膜がＳｉＯ2膜であることから、第２基板の材質であるガラスと同等の屈折率を有し、ガラスと中間膜との界面での光の反射を防止することができる。よって、受光器に入射する光量の損失を低減することができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記第２基板がシリコンで形成され、前記中間膜がＴｉＯ2膜であることが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、第２基板の材質がシリコンで形成され、中間膜がＴｉＯ2膜である。
光が赤外光の場合、シリコンの基板およびＴｉＯ2膜の中間膜を赤外線が透過することができる。そして、シリコンとＴｉＯ2膜の屈折率が近いため、基板と中間膜の界面での反射が小さくなり、受光器に入射する光量の損失を低減することが可能である。
【００１６】
［適用例６］上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記第１基板に設けられ、前記第１反射膜が設けられた可動部と、前記第１基板に設けられ、前記可動部よりも厚みが薄く形成された薄肉部と、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基板に設けられ、前記第１電極とギャップを介して対向する第２電極と、を備えたことが望ましい。
【００１７】
この構成によれば、第１基板に可動部と薄肉部を備えたダイヤフラムを備え、第１基板と第２基板にそれぞれ第１電極と第２電極が設けられている。
このように、第１基板はダイヤフラムを有し、第１電極と第２電極の間に電圧を印加することで静電力が働き、薄肉部が撓み、可動部が変位できるように構成され、反射膜間のギャップ寸法を変更することができる。そして、このギャップ寸法に応じた波長の光を分光することができ、数種類の分光を可能とする光学モジュールを提供できる。
【００１８】
［適用例７］本適用例にかかる電子機器は、複数の波長を含む第１光が入射する第１基板と、前記第１基板に対向し前記第１光から選択された波長帯域の第２光を透過する第２基板と、前記第１基板の前記第２基板と対向する面に配置され、前記第１光の光路上に形成された第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２基板の前記第１基板と対向する面と反対の面に配置され、前記第２基板を透過する前記第２光のうち、前記第２光の一部を透過させる開口部が形成された遮光膜と、前記遮光膜の前記開口部を埋める透光性を有する中間膜と、前記遮光膜の前記開口部に対向して配置され、前記第２基板を透過した前記第２光を受光する受光面を有する受光器と、前記受光器から得られる信号に基づき前記光の光特性を分析する分析処理部と、を備え、前記受光器の前記受光面が前記中間膜に密着していることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、受光器に入射する光量の損失を低減することができるため、測定に必要な光量を確保することができる。このため、大容量の光源を用いることなく少ない光量においても分析が可能な電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の光学モジュールの構成を示す平面図。
【図２】第１実施形態の光学モジュールの構成を示す断面図。
【図３】第１実施形態にかかるエタロンの可動基板の構成を示す平面図。
【図４】第１実施形態にかかるエタロンの固定基板の構成を示す平面図。
【図５】第１実施形態にかかるエタロンの固定基板の構成を示す平面図。
【図６】第１実施形態にかかるガラスで形成された固定基板から出射する光において、中間層（中間膜）の屈折率と反射率との関係を示すグラフ。
【図７】中間膜の屈折率と固定基板の屈折率との関係を示すグラフ。
【図８】第１実施形態における固定基板に中間膜を設ける工程を示す部分断面図。
【図９】第２実施形態の光学モジュールの構成を示す断面図。
【図１０】第２実施形態にかかるシリコンとＴｉＯ2の屈折率と波長との関係を示すグラフ。
【図１１】第２実施形態にかかるシリコンで形成された固定基板から出射する光において、中間層（中間膜）の屈折率と反射率との関係を示すグラフ。
【図１２】第３実施形態における電子機器としての測色装置の構成を示すブロック図。
【図１３】第４実施形態における電子機器としてのガス検出装置の構成を示す断面図。
【図１４】第４実施形態におけるガス検出装置の回路ブロック図。
【図１５】第５実施形態における電子機器としての食物分析装置の構成を示すブロック図。
【図１６】第６実施形態における電子機器としての分光カメラの構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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ている。
［第１実施形態］
【００２２】
以下、第１実施形態の光学モジュールを図面に基づいて説明する。本実施形態では可視光の分光を行う光学モジュールについて説明する。
図１は本実施形態の光学モジュールの構成を示す平面図である。図２は図１のＡ−Ａ断線に沿う断面図である。図３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表している。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表している。図５は固定基板の可動基板と対向する面とは反対の面を表す平面図である。
【００２３】
（光学モジュールの構成）
図１、図２に示すように、光学モジュール９０Ａは波長可変干渉フィルター（以下、エタロンと呼ぶことがある）５と、遮光膜７３と、中間膜７５と、受光器３１とを備えている。
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２に示すように、可動基板（第１基板）５０および固定基板（第２基板）６０を備えている。
これらの可動基板５０および固定基板６０は、それぞれ例えば、石英ガラス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。なお、可動基板５０および固定基板６０の材料として、他に、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を用いることができる。
そして、エタロン５は、可動基板５０および固定基板６０が接合されて一体に構成される。この接合には、可動基板５０および固定基板６０に設けられた接合膜７１が結合することにより行われ、接合膜７１として、ポリオルガノシロキサンを主材料としたプラズマ重合膜が採用されている。
【００２４】
可動基板５０は、図２、図３に示すように、正方形状の板状基材を用い、例えば、厚みが２００μｍの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。
この可動基板５０は、正方形状の四隅を切り欠いた切り欠き部５７が形成されている。この切り欠き部５７は、後述する固定基板６０の電極パッド６５，６７が露出するように設けられている。そして、可動基板５０には、基板中央を中心とする円柱状の可動部５１と、その周りに可動部５１を保持する薄肉部５２と、が形成されている。
薄肉部５２は、固定基板６０と対向する面とは反対の面に円環状の凹部が形成され、可動部５１の厚みより薄くなるように形成されている。
【００２５】
このように、可動基板５０はダイヤフラム構造を持ち、可動部５１が可動基板５０の厚み方向に移動しやすいように構成されている。
そして、可動基板５０の固定基板６０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。
【００２６】
可動基板５０の固定基板６０と対向する面には、第１反射膜５３、第１電極５４、引き出し電極５６および電極パッド５５が形成されている。
第１反射膜５３は光の反射特性と透過特性とを有し、可動部５１に円形状に設けられている。第１反射膜５３の材料として、ＡｇまたはＡｇ合金が用いられる。なお、第１反射膜５３は５０ｎｍの厚みに形成されている。
【００２７】
第１電極５４は可動部５１に設けられ、第１反射膜５３を取りまくように円環状に形成されている。
そして、第１電極５４は引き出し電極５６を介して、可動基板５０の四隅のうちの一つの隅部に形成された電極パッド５５に接続されている。
第１電極５４、引き出し電極５６および電極パッド５５は導電膜であり、例えばＩＴＯ膜が用いられる。また、これらの導電膜はＣｒ膜を下地とし、その上にＡｕ膜を積層したＣｒ／Ａｕ膜などを用いても良い。
【００２８】
そして、可動基板５０には、後述する固定基板６０に形成された支持部６９と対応する位置に接合膜７１が設けられている。
【００２９】
固定基板６０は、厚みが例えば５００μｍの基材をエッチング加工して形成される。この固定基板６０には、図２、図４に示すように、エッチングにより固定基板６０の中央を中心とする円形の凹部が設けられ、中央部に反射膜形成部６２、その周りに同心円状に電極形成部６１が形成されている。電極形成部６１は反射膜形成部６２より深くエッチングされ、円柱状の反射膜形成部６２が突出した形状となっている。
また、電極形成部６１の外縁には、可動基板５０との接合において可動基板５０を支持する支持部６９が形成されている。支持部６９は凹部を形成するエッチング加工が施されずに残った部分であり、基材の厚みを有している。そして、支持部６９の可動基板５０と対向する面には接合膜７１が設けられている。
【００３０】
反射膜形成部６２の上には第１反射膜５３に対向する第２反射膜６３が形成されている。この第２反射膜６３は光の反射特性と透過特性とを有し、ＡｇやＡｇ合金などの金属膜により５０ｎｍの厚みで形成されている。
【００３１】
電極形成部６１には、第１電極５４に対向する第２電極６４が形成されている。第２電極６４は平面視で第２反射膜６３を取り巻くように円環状に形成されている。そして、電極形成部６１と同じ深さにエッチッグされた溝部６８が、固定基板６０の対角となる２つの角部に向かって形成されている。一方の溝部６８には第２電極６４に接続された引き出し電極６６と、引き出し電極６６に接続された電極パッド６５が形成されている。この電極パッド６５は、可動基板５０の電極パッド５５と対角となるように配置されている。また、他方の溝部６８には、電極パッド６５と対角となる位置に電極パッド６７のみが形成されている。
第２電極６４、引き出し電極６６および電極パッド６５は導電膜であり、例えばＩＴＯ膜が用いられる。また、これらの導電膜はＣｒ膜を下地とし、その上にＡｕ膜を積層したＣｒ／Ａｕ膜などを用いても良い。
【００３２】
可動基板５０と固定基板６０とが接合された状態では、第１反射膜５３と第２反射膜６３、および第１電極５４と第２電極６４とがギャップを介して対向配置されている。そして、第１電極５４と第２電極６４とにより静電アクチュエーター７０が構成され、この静電アクチュエーター７０を用いて第１反射膜５３と第２反射膜６３との間のギャップ寸法の調整が行われる。
また、可動基板５０の電極パッド５５は、固定基板６０の電極パッド６７とＡｇペーストなどの導電性部材にて接続され、固定基板６０側から第１電極５４および第２電極６４への電気的接続を可能としている。
【００３３】
なお、エタロン５は、第１電極５４と第２電極６４との距離が第１反射膜５３と第２反射膜６３との距離より大きく形成されている。例えば、第１電極５４と第２電極６４の間に電圧を印加しない初期状態において、第１電極５４と第２電極６４との距離が１μｍ、第１反射膜５３と第２反射膜６３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５４と第２電極６４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を抑制する構成となっている。
【００３４】
また、図２に示すように、固定基板６０の可動基板５０と対向する面とは反対の面に、遮光膜７３が形成されている。
遮光膜７３はＣｒ膜、Ｃｒ／Ａｕ膜などの金属膜で形成され、第２反射膜６３と対向する位置に膜が形成されていない開口部７４が設けられている。このため、開口部７４は、遮光膜７３から凹んだ形状となっている。
開口部７４は、図２、図５に示すように円形に形成され、開口部７４の大きさは、第２反射膜６３を透過する光のうち有効な光を透過するように、第２反射膜６３よりも少し小さく形成されている。
そして、Ｃｒ膜、Ｃｒ／Ａｕ膜などの金属膜が形成された部分では、エタロン５の可動基板５０側から入射する光は透過することがなく、開口部７４からのみ、光が透過される。
【００３５】
そして、遮光膜７３の開口部７４の凹みを埋め、遮光膜７３の表面を覆う中間膜７５が形成されている。中間膜７５としては、透光性を有するＳｉＯ2膜が用いられている。
さらに、この中間膜７５に密着して光を受光する受光器３１が設けられている。受光器３１は遮光膜７３の開口部７４に対向して、受光器３１の受光面３１ａが中間膜７５に密着して配置されている。このように、中間膜７５はエタロン５と受光器３１との間に設けられている。
受光器３１の受光面３１ａは平面で形成され、開口部７４よりも大きく、開口部７４より出射された光を逃すことなく受光できるように配置される。受光器３１はフォトダイオード、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの光電変換素子により構成されている。
【００３６】
（光学モジュールの動作）
次に、上記の構成の光学モジュール９０Ａの動作について説明する（図２参照）。
エタロン５は、第１反射膜５３と第２反射膜６３との間のギャップを変更することができる。静電アクチュエーター７０において、第１電極５４と第２電極６４の間に電圧を印加すると、両者間に静電力が働く。可動基板５０はダイヤフラム構造を有しているため、静電力が働くと薄肉部５２が撓んで可動部５１が固定基板６０に近づくように変位する。このようにして、第１電極５４と第２電極６４の間に印加する電圧を変えることで反射膜間のギャップを調整して、所望の反射膜間ギャップを得ることができる。
そして、所望の反射膜間のギャップを保持した状態において、第１光（可視光）Ｌ１が可動基板５０の中央部に入射すると、可動基板５０および第１反射膜５３を透過する。透過した第１光Ｌ１は第１反射膜５３と第２反射膜６３の間で反射を繰り返し、反射膜間ギャップに対応した波長帯域の第２光Ｌ２が第２反射膜６３を透過する。第２反射膜６３を透過した第２光Ｌ２は固定基板６０を透過し、遮光膜７３の開口部７４から特定波長帯域の光がエタロン５から出射される。
エタロン５から出射された第２光Ｌ２は、中間膜７５を透過して受光器３１の受光面３１ａに入射する。
【００３７】
（固定基板の界面にける光の反射）
ここで、光の特性として、２つの物質の間を光が通過する際に、その物質の屈折率の違いからその界面にて光が反射する性質がある。
このことから、本実施形態の場合、エタロン５から出射する光は、その界面において光が反射することになる。
固定基板から出射する光が通過する物質の屈折率をｎ１、固定基板の屈折率をｎ２、とすると、界面での反射率Ｒは、式（１）で表される。
Ｒ＝（ｎ１−ｎ２）2／（ｎ１＋ｎ２）2 ・・・（１）
【００３８】
従来の光学モジュールでは、エタロンから出射する光は空気層を通って受光器に入射する構造である。このため、ガラスで形成された固定基板から空気層に光が通過する場合、空気の屈折率ｎ１＝１．０、ガラスの屈折率ｎ２＝１．５、とすると、式（１）から、界面での反射率Ｒ＝０．０４となる。つまり、固定基板から空気層へ出射する光の４％が界面で反射して、通過する光量が減少することになる。
【００３９】
図６はガラスで形成された固定基板から出射する光において、中間膜の屈折率と反射率との関係を示すグラフである。
本実施形態における中間膜７５はＳｉＯ2膜で形成されていることから、ＳｉＯ2膜の屈折率ｎ１＝１．５であり、固定基板におけるガラスと屈折率に違いがないため、界面の反射率はほぼ０である。このため、固定基板から出射する光は損失なく受光器の受光面に入射することができる。
また、ガラスで形成された固定基板と空気との界面では、上述のように反射率Ｒ＝０．０４であり、ガラスで形成された固定基板と接する中間膜の屈折率ｎ１が、１．００＜ｎ１＜２．２５、の範囲内にあれば、空気よりも小さな反射率が得られる。つまり、この範囲内の屈折率の材料を中間膜に選ぶことで、固定基板から出射する光は空気の場合に比べて、少ない損失で受光器の受光面に入射させることができる。
【００４０】
さらに、（１）式より、下記の（２）式の条件を満たすときに、中間膜がないときと比べて界面の反射を低減することができる。
【００４１】
【数２】
この式（２）の関係をグラフ化したのが図７であり、斜線の部分が条件を満たす領域である。このグラフから、中間膜の屈折率ｎ１と固定基板の屈折率ｎ２が、この斜線の領域にあれば、中間膜がない場合よりも界面の反射を低下させることが可能である。
【００４２】
（中間膜の形成方法）
次に、中間膜の形成方法について説明する。
図８は本実施形態における固定基板に中間膜を設ける工程の一例を示す部分断面図である。
固定基板６０の製造工程において、第２反射膜６３を形成した後に、第２反射膜６３を形成した面とは反対の面に遮光膜７３を成膜する。図８（ａ）に示すように、遮光膜７３はＣｒ膜、Ｃｒ／Ａｕ膜などを蒸着、スパッタリングなどにより成膜し、開口部７４を形成する部分の膜をエッチングして除去する。
次に、図８（ｂ）に示すように、遮光膜７３の開口部７４を埋める中間膜７５ａを成膜する。中間膜７５ａとしてはＳｉＯ2膜が用いられ、メタルマスクを用いて蒸着、スパッタリングなどにより遮光膜７３と同じ膜厚に形成する。
さらに、図８（ｃ）に示すように、遮光膜７３および中間膜７５ａの上に中間膜７５ｂを成膜する。中間膜７５ｂとしては中間膜７５ａと同じ材料が用いられ、ＳｉＯ2膜を蒸着、スパッタリングなどにより形成する。
【００４３】
このように、中間膜７５を２段階で形成することで、中間膜の平坦性を確保することができ、図８（ｄ）に示すように、後工程における受光器３１の配置において、受光器３１と中間膜７５との密着性を向上させることができる。
【００４４】
なお、図８（ｂ）に示す状態で、中間膜７５ｂを設けずに、受光器を中間膜７５ａに密着して配置しても良い。
また、中間膜７５と受光器３１の受光面は密着していれば良く、治具などを用いて受光器３１を保持して中間膜７５に密着させても良い。さらに、中間膜７５に受光器３１を接着してもよい。接着には、例えば受光器３１の受光面にＳｉＯ2膜を形成して、この面と中間膜７５とを熱などを加えて結合させてもよい。
また、本実施形態では反射膜間のギャップを変更できる波長可変干渉フィルターを用いた光学モジュールを例示したが、反射膜間のギャップを固定とする干渉フィルターを用いても実施が可能である。
【００４５】
（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。
本実施形態の光学モジュールは、光が出射される固定基板６０に開口部７４を有する遮光膜７３を有し、この開口部７４に中間膜７５が充填され、中間膜７５と受光器３１の受光面３１ａが密着している。
このため、固定基板６０の光の出射面から受光器３１の受光面３１ａまでの距離を短くすることができ、また、受光器３１を中間膜７５に密着させることで受光器３１の受光面３１ａを傾きなく配置することができる。よって、受光器３１に入射する光量の損失を低減することができ、測定に必要な光量を確保することができる。
【００４６】
また、遮光膜７３の開口部７４より大きな受光面３１ａを有する受光器３１が配置されることから、開口部７４から出射された光を逃すことなく受光器３１の受光面３１ａで受けることができる。
さらに、固定基板６０の材質をガラス、中間膜７５の材質をＳｉＯ2とすることで、中間膜７５と固定基板６０とが同等の屈折率とすることができ、固定基板６０と中間膜７５との界面での光の反射を防止することができる。よって、受光器３１に入射する光量の損失を低減することができる。
［第２実施形態］
【００４７】
次に、第２実施形態として、赤外光を分光する光学モジュールについて説明する。本実施形態は、第１実施形態と同じ構成要素を有し、可動基板と固定基板の材質がシリコンであること、および中間膜の材質がＴｉＯ2であることが異なる。
【００４８】
（光学モジュールの構成）
図９は光学モジュールの構成を示す断面図である。
光学モジュール９１Ａは、エタロン６と、遮光膜７３と、中間膜８８と、受光器８９とを備えている。
エタロン６は、可動基板（第１基板）８０および固定基板（第２基板）８５を備えている。これらの可動基板８０および固定基板８５は、それぞれシリコンの基材からなり、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６は、可動基板８０および固定基板８５が接合されて一体に構成される。この接合には、可動基板８０および固定基板８５に設けられたプラズマ重合膜である接合膜７１による結合、または陽極接合などの手法により接合される。
【００４９】
可動基板８０は、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。
この可動基板８０には、基板中央を中心とする円柱状の可動部８１と、その周りに可動部８１を保持する薄肉部８２と、が形成されている。
薄肉部８２は、固定基板８５と対向する面とは反対の面に円環状の凹部が形成され、可動部８１の厚みより薄くなるように形成されている。
このように、可動基板８０はダイヤフラム構造を持ち、可動部８１が可動基板８０の厚み方向に移動しやすいように構成されている。
【００５０】
可動基板８０の固定基板８５と対向する面には、第１反射膜８３、第１電極８４が形成されている。
第１反射膜８３は光の反射特性と透過特性とを有し、第２反射膜８６と対向する可動部８１に円形状に設けられている。第１反射膜８３として誘電体多層膜が用いられる。
【００５１】
第１電極８４は可動部８１に設けられている。この第１電極８４は第１反射膜８３を取りまくように、円環状に形成されている。
第１電極８４は導電膜であり、例えばＩＴＯ膜が用いられる。また、これらの導電膜はＣｒ膜を下地とし、その上にＡｕ膜を積層したＣｒ／Ａｕ膜などを用いても良い。
【００５２】
固定基板８５は、基材をエッチング加工して形成される。この固定基板８５には、第１反射膜８３に対向する第２反射膜８６が形成されている。この第２反射膜８６は光の反射特性と透過特性とを有し、誘電体多層膜で形成されている。
また、固定基板８５には、第１電極８４に対向する第２電極８７が形成されている。
第２電極８７は導電膜であり、例えばＩＴＯ膜が用いられる。また、これらの導電膜はＣｒ膜を下地とし、その上にＡｕ膜を積層したＣｒ／Ａｕ膜などを用いても良い。
【００５３】
可動基板８０と固定基板８５とが接合された状態では、第１反射膜８３と第２反射膜８６、および第１電極８４と第２電極８７とがギャップを介して対向配置されている。そして、第１電極８４と第２電極８７とにより静電アクチュエーター７０が構成され、第１反射膜８３と第２反射膜８６との間のギャップ寸法の調整が行われる。
【００５４】
また、固定基板８５の可動基板８０と対向する面とは反対の面に、遮光膜７３が形成されている。
遮光膜７３はＣｒ膜、Ｃｒ／Ａｕ膜などの金属膜で形成され、第２反射膜８６と対向する位置にＣｒ膜、Ｃｒ／Ａｕ膜などの膜が形成されていない開口部７４が設けられている。このため、Ｃｒ膜、Ｃｒ／Ａｕ膜などの金属膜が形成された部分では光は透過することがなく、開口部７４から光が透過される。
開口部７４は円形に形成され、開口部７４の大きさは、第２反射膜８６を透過する光のうち有効な光を透過するように、第２反射膜８６よりも少し小さく形成されている。
【００５５】
そして、遮光膜７３の開口部７４を埋め、遮光膜７３を覆う中間膜８８が形成されている。中間膜８８としては、透光性を有するＴｉＯ2膜が用いられている。
さらに、この中間膜８８に密着して光を受光する受光器８９が設けられている。受光器８９は遮光膜７３の開口部７４に対向して、受光器８９の受光面８９ａが中間膜８８に密着して配置されている。受光器８９の受光面８９ａは平面で形成され、開口部７４よりも大きく、開口部７４より出射された光を逃すことなく受光できるように配置される。受光器８９はフォトダイオード、ＣＣＤなどの光電変換素子を備えて構成されている。
【００５６】
（光学モジュールの動作）
第１実施形態と同様に、第１電極８４と第２電極８７の間に印加する電圧を変えることで反射膜間のギャップ寸法を調整して、所望の反射膜間ギャップを得ることができる。
そして、所望の反射膜間のギャップを保持した状態において、第１光（赤外光）Ｌ３が可動基板８０の中央部に入射すると、可動基板８０および第１反射膜８３を透過する。透過した第１光Ｌ３は第１反射膜８３と第２反射膜８６の間で反射を繰り返し、反射膜間ギャップ寸法に対応した波長帯域の第２光Ｌ４が第２反射膜８６を透過する。第２反射膜８６を透過した第２光Ｌ４は固定基板８５を透過し、遮光膜７３の開口部７４から特定波長の光がエタロン６から出射される。
エタロン６から出射された第２光Ｌ４は、中間膜８８を透過して受光器８９の受光面８９ａに入射する。
【００５７】
（固定基板の界面にける光の反射）
上記で説明した本実施形態にかかるエタロン６においても、エタロン６から出射する光は、屈折率の違いから、その界面において光が反射する。
図１０は、シリコン（Ｓｉ）とＴｉＯ2の屈折率と波長との関係を示すグラフである。グラフからわかるように、シリコン（Ｓｉ）およびＴｉＯ2の屈折率は進行する光の波長により変化し、波長が長くなるに従い徐々に屈折率が低くなる傾向にある。
【００５８】
ここでは、赤外光として波長が９００ｎｍの場合について考察する。
例えば、シリコンで形成された固定基板から空気層に赤外光が通過する場合、空気の屈折率ｎ１＝１．０、シリコンの屈折率ｎ２＝３．７、とすると、前述の式（１）から、界面での反射率Ｒ＝０．３３となる。つまり、固定基板から出射する光の３３％が界面で反射して、通過する光量が減少することになる。
本実施形態における中間膜８８はＴｉＯ2膜で形成されていることから、光の波長が９００ｎｍのときＴｉＯ2膜の屈折率ｎ１＝２．７７であり、式（１）から反射率を求めると、Ｒ＝０．０２１、となる。つまり、固定基板８５から出射する光の２．１％が界面で反射する。
このように、中間膜８８としてＴｉＯ2膜を設けることで、固定基板８５から出射する光は空気の場合に比べて、大きく光の反射を低減させることができ、光の損失を減らして受光器８９の受光面８９ａに入射させることができる。
【００５９】
図１１はシリコンで形成された固定基板から出射する光において、中間膜の屈折率と反射率との関係を示すグラフである。ここでは、赤外光として波長が９００ｎｍ、シリコンの屈折率ｎ２＝３．７とした場合のデータである。
シリコンで形成された固定基板と空気との界面では、上述のように反射率Ｒ＝０．３３であり、シリコンで形成された固定基板と接する中間膜の屈折率ｎ１が、１．００＜ｎ１＜１３．７、の範囲内にあれば、空気よりも小さな反射率が得られる。つまり、この範囲内の屈折率の材料を中間膜に選ぶことで、固定基板から出射する光は空気の場合に比べて、少ない損失で受光器の受光面に入射させることができる。
［第３実施形態］
【００６０】
次に、上記第１実施形態で説明した光学モジュールを使用した、電子機器としての測色装置を例にとって説明する。
図１２は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。
【００６１】
光源装置２は、光源２１、複数のレンズ２２（図１２には１つのみ図示）を備え、検査対象Ａに対して白色光を出射する。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から出射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に向かって出射する。
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。
【００６２】
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器３１と、を備える。受光器３１は第１実施形態で説明したように、エタロン５に中間膜を介して密着して配置されている。このように、エタロン５と受光器３１とで光学モジュール９０Ａを構成している。
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、分光した光が受光器３１にて受光される。
受光器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、受光器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。
【００６３】
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７０の第１電極５４および第２電極６４に印加する電圧を制御する。
【００６４】
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、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。
【００６５】
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出射させる。
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７０への印加電圧を設定する。
【００６６】
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、受光器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。
【００６７】
このように、本実施形態の測色装置１は、受光器３１に入射する光量の損失を低減することができるため、測定に必要な光量を確保することができる。このため、大容量の光源を用いることなく少ない光量においても分析が可能な測色装置１を提供することができる。
以上、第３実施形態では、電子機器として測色装置１を例示したが、その他、様々な分野に光学モジュール、電子機器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、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４実施形態］
【００６８】
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。
【００６９】
図１３は、光学モジュールを備えた電子機器としてのガス検出装置の一例を示す断面図である。
図１４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１３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（受光器）１３７を含む光学モジュール９０Ｂと、検出された信号を処理し、光学モジュール９０Ｂ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、光を出射する光源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。
【００７０】
また、図１４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。
【００７１】
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。
【００７２】
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が出射される。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。
【００７３】
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。
【００７４】
なお、図１３，１４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学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を本発明の電子機器とする。このような構成でも、本発明の光学モジュールを用いてガスの成分を検出することができる。
【００７５】
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５実施形態］
【００７６】
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。
【００７７】
図１５は、光学モジュールを利用した電子機器としての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、光を出射する光源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（受光器）２１３と、を備えている。このエタロン５と撮像部２１３とで光学モジュール９０Ｃを構成している。
また、制御部２２０は、光源２１１の点灯・消灯制御、点灯時の明るさの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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
また、図１５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。
【００８１】
さらには、本発明の光学モジュール、電子機器としては、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、光学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、受光器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学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。
［第６実施形態］
【００８２】
また、他の電子機器として、本発明の光学モジュール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。このような電子機器としての分光カメラの一例として赤外線カメラが挙げられる。
図１６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、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、およびエタロン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。このエタロン５と撮像部３３０とで光学モジュール９０Ｄを構成している。
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。
【００８３】
さらには、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、発光素子が出射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、本発明の光学モジュール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。
【００８４】
さらには、光学モジュールおよび電子機器を、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、物質から出射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。
【００８５】
上記に示すように、本発明の光学モジュール、および電子機器は、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、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、光学モジュールや電子機器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。
【００８６】
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。
【符号の説明】
【００８７】
１…電子機器としての測色装置、２…光源装置、３…測色センサー、４…制御装置、５，６…エタロン、２１…光源、２２…レンズ、３１…受光器、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、５０…第１基板としての可動基板、５１…可動部、５２…薄肉部、５３…第１反射膜、５４…第１電極、５５…接続パッド、５６…引き出し電極、５７…切り欠き部、６０…第２基板としての固定基板、６１…電極形成部、６２…反射膜形成部、６３…第２反射膜、６４…第２電極、６５…接続パッド、６６…引き出し電極、６７…接続パッド、６８…溝部、６９…支持部、７０…静電アクチュエーター、７１…接合膜、７３…遮光膜、７４…開口部、７５（７５ａ，７５ｂ）…中間膜、８０…第１基板としての可動基板、８１…可動部、８２…薄肉部、８３…第１反射膜、８４…第１電極、８５…第２基板としての固定基板、８６…第２反射膜、８７…第２電極、８８…中間膜、８９…受光器、９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃ，９０Ｄ…光学モジュール、９１Ａ…光学モジュール、１００…電子機器としてのガス検出装置、２００…電子機器としての食物分析装置、３００…電子機器としての分光カメラ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学モジュールおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
例えば、特許文献１には固定鏡と、この固定鏡に可変のギャップを有して配置される可動鏡を有し、ギャップに対応する特定の波長の光を選択して透過させるファブリペローフィルター（光フィルター）が開示されている。そして、光フィルターと、フィルターを透過した光の強度を検出する赤外検出器（受光器）とで光学モジュールが構成され、光学モジュールを用いて赤外分析装置などの電子機器を構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、光学モジュールの受光器として、フォトダイオードなどの光電変換素子が用いられる。
このような受光器に入射する光量は、光フィルターから光が出射して受光器に到達するまでの間に光の反射などにより損失が生ずる。このため、受光器で受光する光量が小さい場合には、光を認識できないことや、光を電気エネルギーに変換する際にノイズレベルが拡大するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる光学モジュールは、複数の波長を含む第１光が入射する第１基板と、前記第１基板に対向し前記第１光から選択された波長帯域の第２光を透過する第２基板と、前記第１基板の前記第２基板と対向する面に配置され、前記第１光の光路上に形成された第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２基板の前記第１基板と対向する面と反対の面に配置され、前記第２基板を透過する前記第２光のうち、前記第２光の一部を透過させる開口部が形成された遮光膜と、前記遮光膜の前記開口部に埋められた透光性を有する中間膜と、前記遮光膜の前記開口部に対向して配置され、前記第２基板を透過した前記第２光を受光する受光面を有する受光器と、を備え、前記受光器の前記受光面が前記中間膜に密着していることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、選択された波長帯域の第２光が出射される第２基板に、開口部を有する遮光膜を有し、この開口部に中間膜が埋められ、中間膜と受光器の受光面が密着している。
このため、第２基板の光の出射面から受光器の受光面までの距離を短くすることができ、また、受光器を中間膜に密着させることで受光面を傾きなく配置することができる。よって、受光器に入射する光量の損失を低減することができ、測定に必要な光量を確保することができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記第２基板の厚み方向の平面視で、前記受光器の前記受光面の大きさは、前記遮光膜の前記開口部の大きさより大きく形成され、前記受光面が前記開口部を覆うように配置されていることが望ましい。
【０００９】
この構成によれば、遮光膜の開口部を覆うように受光器の受光面が配置されることから、開口部から出射された光を逃すことなく受光器の受光面で受けることができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記中間膜の屈折率をｎ１、前記第２基板の屈折率をｎ２、としたときに、
【数１】
の条件を満たすことが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、上式の条件を満たすことで中間膜を設けずに空気層に出射する場合よりも、界面での反射を低下させることができ、受光器に入射する光量の損失を低減することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記第２基板がガラスで形成され、前記中間膜がＳｉＯ2膜であることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、中間膜がＳｉＯ2膜であることから、第２基板の材質であるガラスと同等の屈折率を有し、ガラスと中間膜との界面での光の反射を防止することができる。よって、受光器に入射する光量の損失を低減することができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記第２基板がシリコンで形成され、前記中間膜がＴｉＯ2膜であることが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、第２基板の材質がシリコンで形成され、中間膜がＴｉＯ2膜である。
光が赤外光の場合、シリコンの基板およびＴｉＯ2膜の中間膜を赤外線が透過することができる。そして、シリコンとＴｉＯ2膜の屈折率が近いため、基板と中間膜の界面での反射が小さくなり、受光器に入射する光量の損失を低減することが可能である。
【００１６】
［適用例６］上記適用例にかかる光学モジュールにおいて、前記第１基板に設けられ、前記第１反射膜が設けられた可動部と、前記第１基板に設けられ、前記可動部よりも厚みが薄く形成された薄肉部と、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基板に設けられ、前記第１電極とギャップを介して対向する第２電極と、を備えたことが望ましい。
【００１７】
この構成によれば、第１基板に可動部と薄肉部を備えたダイヤフラムを備え、第１基板と第２基板にそれぞれ第１電極と第２電極が設けられている。
このように、第１基板はダイヤフラムを有し、第１電極と第２電極の間に電圧を印加することで静電力が働き、薄肉部が撓み、可動部が変位できるように構成され、反射膜間のギャップ寸法を変更することができる。そして、このギャップ寸法に応じた波長の光を分光することができ、数種類の分光を可能とする光学モジュールを提供できる。
【００１８】
［適用例７］本適用例にかかる電子機器は、複数の波長を含む第１光が入射する第１基板と、前記第１基板に対向し前記第１光から選択された波長帯域の第２光を透過する第２基板と、前記第１基板の前記第２基板と対向する面に配置され、前記第１光の光路上に形成された第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２基板の前記第１基板と対向する面と反対の面に配置され、前記第２基板を透過する前記第２光のうち、前記第２光の一部を透過させる開口部が形成された遮光膜と、前記遮光膜の前記開口部を埋める透光性を有する中間膜と、前記遮光膜の前記開口部に対向して配置され、前記第２基板を透過した前記第２光を受光する受光面を有する受光器と、前記受光器から得られる信号に基づき前記光の光特性を分析する分析処理部と、を備え、前記受光器の前記受光面が前記中間膜に密着していることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、受光器に入射する光量の損失を低減することができるため、測定に必要な光量を確保することができる。このため、大容量の光源を用いることなく少ない光量においても分析が可能な電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の光学モジュールの構成を示す平面図。
【図２】第１実施形態の光学モジュールの構成を示す断面図。
【図３】第１実施形態にかかるエタロンの可動基板の構成を示す平面図。
【図４】第１実施形態にかかるエタロンの固定基板の構成を示す平面図。
【図５】第１実施形態にかかるエタロンの固定基板の構成を示す平面図。
【図６】第１実施形態にかかるガラスで形成された固定基板から出射する光において、中間層（中間膜）の屈折率と反射率との関係を示すグラフ。
【図７】中間膜の屈折率と固定基板の屈折率との関係を示すグラフ。
【図８】第１実施形態における固定基板に中間膜を設ける工程を示す部分断面図。
【図９】第２実施形態の光学モジュールの構成を示す断面図。
【図１０】第２実施形態にかかるシリコンとＴｉＯ2の屈折率と波長との関係を示すグラフ。
【図１１】第２実施形態にかかるシリコンで形成された固定基板から出射する光において、中間層（中間膜）の屈折率と反射率との関係を示すグラフ。
【図１２】第３実施形態における電子機器としての測色装置の構成を示すブロック図。
【図１３】第４実施形態における電子機器としてのガス検出装置の構成を示す断面図。
【図１４】第４実施形態におけるガス検出装置の回路ブロック図。
【図１５】第５実施形態における電子機器としての食物分析装置の構成を示すブロック図。
【図１６】第６実施形態における電子機器としての分光カメラの構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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ている。
［第１実施形態］
【００２２】
以下、第１実施形態の光学モジュールを図面に基づいて説明する。本実施形態では可視光の分光を行う光学モジュールについて説明する。
図１は本実施形態の光学モジュールの構成を示す平面図である。図２は図１のＡ−Ａ断線に沿う断面図である。図３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表している。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表している。図５は固定基板の可動基板と対向する面とは反対の面を表す平面図である。
【００２３】
（光学モジュールの構成）
図１、図２に示すように、光学モジュール９０Ａは波長可変干渉フィルター（以下、エタロンと呼ぶことがある）５と、遮光膜７３と、中間膜７５と、受光器３１とを備えている。
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２に示すように、可動基板（第１基板）５０および固定基板（第２基板）６０を備えている。
これらの可動基板５０および固定基板６０は、それぞれ例えば、石英ガラス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。なお、可動基板５０および固定基板６０の材料として、他に、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を用いることができる。
そして、エタロン５は、可動基板５０および固定基板６０が接合されて一体に構成される。この接合には、可動基板５０および固定基板６０に設けられた接合膜７１が結合することにより行われ、接合膜７１として、ポリオルガノシロキサンを主材料としたプラズマ重合膜が採用されている。
【００２４】
可動基板５０は、図２、図３に示すように、正方形状の板状基材を用い、例えば、厚みが２００μｍの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。
この可動基板５０は、正方形状の四隅を切り欠いた切り欠き部５７が形成されている。この切り欠き部５７は、後述する固定基板６０の電極パッド６５，６７が露出するように設けられている。そして、可動基板５０には、基板中央を中心とする円柱状の可動部５１と、その周りに可動部５１を保持する薄肉部５２と、が形成されている。
薄肉部５２は、固定基板６０と対向する面とは反対の面に円環状の凹部が形成され、可動部５１の厚みより薄くなるように形成されている。
【００２５】
このように、可動基板５０はダイヤフラム構造を持ち、可動部５１が可動基板５０の厚み方向に移動しやすいように構成されている。
そして、可動基板５０の固定基板６０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。
【００２６】
可動基板５０の固定基板６０と対向する面には、第１反射膜５３、第１電極５４、引き出し電極５６および電極パッド５５が形成されている。
第１反射膜５３は光の反射特性と透過特性とを有し、可動部５１に円形状に設けられている。第１反射膜５３の材料として、ＡｇまたはＡｇ合金が用いられる。なお、第１反射膜５３は５０ｎｍの厚みに形成されている。
【００２７】
第１電極５４は可動部５１に設けられ、第１反射膜５３を取りまくように円環状に形成されている。
そして、第１電極５４は引き出し電極５６を介して、可動基板５０の四隅のうちの一つの隅部に形成された電極パッド５５に接続されている。
第１電極５４、引き出し電極５６および電極パッド５５は導電膜であり、例えばＩＴＯ膜が用いられる。また、これらの導電膜はＣｒ膜を下地とし、その上にＡｕ膜を積層したＣｒ／Ａｕ膜などを用いても良い。
【００２８】
そして、可動基板５０には、後述する固定基板６０に形成された支持部６９と対応する位置に接合膜７１が設けられている。
【００２９】
固定基板６０は、厚みが例えば５００μｍの基材をエッチング加工して形成される。この固定基板６０には、図２、図４に示すように、エッチングにより固定基板６０の中央を中心とする円形の凹部が設けられ、中央部に反射膜形成部６２、その周りに同心円状に電極形成部６１が形成されている。電極形成部６１は反射膜形成部６２より深くエッチングされ、円柱状の反射膜形成部６２が突出した形状となっている。
また、電極形成部６１の外縁には、可動基板５０との接合において可動基板５０を支持する支持部６９が形成されている。支持部６９は凹部を形成するエッチング加工が施されずに残った部分であり、基材の厚みを有している。そして、支持部６９の可動基板５０と対向する面には接合膜７１が設けられている。
【００３０】
反射膜形成部６２の上には第１反射膜５３に対向する第２反射膜６３が形成されている。この第２反射膜６３は光の反射特性と透過特性とを有し、ＡｇやＡｇ合金などの金属膜により５０ｎｍの厚みで形成されている。
【００３１】
電極形成部６１には、第１電極５４に対向する第２電極６４が形成されている。第２電極６４は平面視で第２反射膜６３を取り巻くように円環状に形成されている。そして、電極形成部６１と同じ深さにエッチッグされた溝部６８が、固定基板６０の対角となる２つの角部に向かって形成されている。一方の溝部６８には第２電極６４に接続された引き出し電極６６と、引き出し電極６６に接続された電極パッド６５が形成されている。この電極パッド６５は、可動基板５０の電極パッド５５と対角となるように配置されている。また、他方の溝部６８には、電極パッド６５と対角となる位置に電極パッド６７のみが形成されている。
第２電極６４、引き出し電極６６および電極パッド６５は導電膜であり、例えばＩＴＯ膜が用いられる。また、これらの導電膜はＣｒ膜を下地とし、その上にＡｕ膜を積層したＣｒ／Ａｕ膜などを用いても良い。
【００３２】
可動基板５０と固定基板６０とが接合された状態では、第１反射膜５３と第２反射膜６３、および第１電極５４と第２電極６４とがギャップを介して対向配置されている。そして、第１電極５４と第２電極６４とにより静電アクチュエーター７０が構成され、この静電アクチュエーター７０を用いて第１反射膜５３と第２反射膜６３との間のギャップ寸法の調整が行われる。
また、可動基板５０の電極パッド５５は、固定基板６０の電極パッド６７とＡｇペーストなどの導電性部材にて接続され、固定基板６０側から第１電極５４および第２電極６４への電気的接続を可能としている。
【００３３】
なお、エタロン５は、第１電極５４と第２電極６４との距離が第１反射膜５３と第２反射膜６３との距離より大きく形成されている。例えば、第１電極５４と第２電極６４の間に電圧を印加しない初期状態において、第１電極５４と第２電極６４との距離が１μｍ、第１反射膜５３と第２反射膜６３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５４と第２電極６４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を抑制する構成となっている。
【００３４】
また、図２に示すように、固定基板６０の可動基板５０と対向する面とは反対の面に、遮光膜７３が形成されている。
遮光膜７３はＣｒ膜、Ｃｒ／Ａｕ膜などの金属膜で形成され、第２反射膜６３と対向する位置に膜が形成されていない開口部７４が設けられている。このため、開口部７４は、遮光膜７３から凹んだ形状となっている。
開口部７４は、図２、図５に示すように円形に形成され、開口部７４の大きさは、第２反射膜６３を透過する光のうち有効な光を透過するように、第２反射膜６３よりも少し小さく形成されている。
そして、Ｃｒ膜、Ｃｒ／Ａｕ膜などの金属膜が形成された部分では、エタロン５の可動基板５０側から入射する光は透過することがなく、開口部７４からのみ、光が透過される。
【００３５】
そして、遮光膜７３の開口部７４の凹みを埋め、遮光膜７３の表面を覆う中間膜７５が形成されている。中間膜７５としては、透光性を有するＳｉＯ2膜が用いられている。
さらに、この中間膜７５に密着して光を受光する受光器３１が設けられている。受光器３１は遮光膜７３の開口部７４に対向して、受光器３１の受光面３１ａが中間膜７５に密着して配置されている。このように、中間膜７５はエタロン５と受光器３１との間に設けられている。
受光器３１の受光面３１ａは平面で形成され、開口部７４よりも大きく、開口部７４より出射された光を逃すことなく受光できるように配置される。受光器３１はフォトダイオード、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの光電変換素子により構成されている。
【００３６】
（光学モジュールの動作）
次に、上記の構成の光学モジュール９０Ａの動作について説明する（図２参照）。
エタロン５は、第１反射膜５３と第２反射膜６３との間のギャップを変更することができる。静電アクチュエーター７０において、第１電極５４と第２電極６４の間に電圧を印加すると、両者間に静電力が働く。可動基板５０はダイヤフラム構造を有しているため、静電力が働くと薄肉部５２が撓んで可動部５１が固定基板６０に近づくように変位する。このようにして、第１電極５４と第２電極６４の間に印加する電圧を変えることで反射膜間のギャップを調整して、所望の反射膜間ギャップを得ることができる。
そして、所望の反射膜間のギャップを保持した状態において、第１光（可視光）Ｌ１が可動基板５０の中央部に入射すると、可動基板５０および第１反射膜５３を透過する。透過した第１光Ｌ１は第１反射膜５３と第２反射膜６３の間で反射を繰り返し、反射膜間ギャップに対応した波長帯域の第２光Ｌ２が第２反射膜６３を透過する。第２反射膜６３を透過した第２光Ｌ２は固定基板６０を透過し、遮光膜７３の開口部７４から特定波長帯域の光がエタロン５から出射される。
エタロン５から出射された第２光Ｌ２は、中間膜７５を透過して受光器３１の受光面３１ａに入射する。
【００３７】
（固定基板の界面にける光の反射）
ここで、光の特性として、２つの物質の間を光が通過する際に、その物質の屈折率の違いからその界面にて光が反射する性質がある。
このことから、本実施形態の場合、エタロン５から出射する光は、その界面において光が反射することになる。
固定基板から出射する光が通過する物質の屈折率をｎ１、固定基板の屈折率をｎ２、とすると、界面での反射率Ｒは、式（１）で表される。
Ｒ＝（ｎ１−ｎ２）2／（ｎ１＋ｎ２）2 ・・・（１）
【００３８】
従来の光学モジュールでは、エタロンから出射する光は空気層を通って受光器に入射する構造である。このため、ガラスで形成された固定基板から空気層に光が通過する場合、空気の屈折率ｎ１＝１．０、ガラスの屈折率ｎ２＝１．５、とすると、式（１）から、界面での反射率Ｒ＝０．０４となる。つまり、固定基板から空気層へ出射する光の４％が界面で反射して、通過する光量が減少することになる。
【００３９】
図６はガラスで形成された固定基板から出射する光において、中間膜の屈折率と反射率との関係を示すグラフである。
本実施形態における中間膜７５はＳｉＯ2膜で形成されていることから、ＳｉＯ2膜の屈折率ｎ１＝１．５であり、固定基板におけるガラスと屈折率に違いがないため、界面の反射率はほぼ０である。このため、固定基板から出射する光は損失なく受光器の受光面に入射することができる。
また、ガラスで形成された固定基板と空気との界面では、上述のように反射率Ｒ＝０．０４であり、ガラスで形成された固定基板と接する中間膜の屈折率ｎ１が、１．００＜ｎ１＜２．２５、の範囲内にあれば、空気よりも小さな反射率が得られる。つまり、この範囲内の屈折率の材料を中間膜に選ぶことで、固定基板から出射する光は空気の場合に比べて、少ない損失で受光器の受光面に入射させることができる。
【００４０】
さらに、（１）式より、下記の（２）式の条件を満たすときに、中間膜がないときと比べて界面の反射を低減することができる。
【００４１】
【数２】
この式（２）の関係をグラフ化したのが図７であり、斜線の部分が条件を満たす領域である。このグラフから、中間膜の屈折率ｎ１と固定基板の屈折率ｎ２が、この斜線の領域にあれば、中間膜がない場合よりも界面の反射を低下させることが可能である。
【００４２】
（中間膜の形成方法）
次に、中間膜の形成方法について説明する。
図８は本実施形態における固定基板に中間膜を設ける工程の一例を示す部分断面図である。
固定基板６０の製造工程において、第２反射膜６３を形成した後に、第２反射膜６３を形成した面とは反対の面に遮光膜７３を成膜する。図８（ａ）に示すように、遮光膜７３はＣｒ膜、Ｃｒ／Ａｕ膜などを蒸着、スパッタリングなどにより成膜し、開口部７４を形成する部分の膜をエッチングして除去する。
次に、図８（ｂ）に示すように、遮光膜７３の開口部７４を埋める中間膜７５ａを成膜する。中間膜７５ａとしてはＳｉＯ2膜が用いられ、メタルマスクを用いて蒸着、スパッタリングなどにより遮光膜７３と同じ膜厚に形成する。
さらに、図８（ｃ）に示すように、遮光膜７３および中間膜７５ａの上に中間膜７５ｂを成膜する。中間膜７５ｂとしては中間膜７５ａと同じ材料が用いられ、ＳｉＯ2膜を蒸着、スパッタリングなどにより形成する。
【００４３】
このように、中間膜７５を２段階で形成することで、中間膜の平坦性を確保することができ、図８（ｄ）に示すように、後工程における受光器３１の配置において、受光器３１と中間膜７５との密着性を向上させることができる。
【００４４】
なお、図８（ｂ）に示す状態で、中間膜７５ｂを設けずに、受光器を中間膜７５ａに密着して配置しても良い。
また、中間膜７５と受光器３１の受光面は密着していれば良く、治具などを用いて受光器３１を保持して中間膜７５に密着させても良い。さらに、中間膜７５に受光器３１を接着してもよい。接着には、例えば受光器３１の受光面にＳｉＯ2膜を形成して、この面と中間膜７５とを熱などを加えて結合させてもよい。
また、本実施形態では反射膜間のギャップを変更できる波長可変干渉フィルターを用いた光学モジュールを例示したが、反射膜間のギャップを固定とする干渉フィルターを用いても実施が可能である。
【００４５】
（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。
本実施形態の光学モジュールは、光が出射される固定基板６０に開口部７４を有する遮光膜７３を有し、この開口部７４に中間膜７５が充填され、中間膜７５と受光器３１の受光面３１ａが密着している。
このため、固定基板６０の光の出射面から受光器３１の受光面３１ａまでの距離を短くすることができ、また、受光器３１を中間膜７５に密着させることで受光器３１の受光面３１ａを傾きなく配置することができる。よって、受光器３１に入射する光量の損失を低減することができ、測定に必要な光量を確保することができる。
【００４６】
また、遮光膜７３の開口部７４より大きな受光面３１ａを有する受光器３１が配置されることから、開口部７４から出射された光を逃すことなく受光器３１の受光面３１ａで受けることができる。
さらに、固定基板６０の材質をガラス、中間膜７５の材質をＳｉＯ2とすることで、中間膜７５と固定基板６０とが同等の屈折率とすることができ、固定基板６０と中間膜７５との界面での光の反射を防止することができる。よって、受光器３１に入射する光量の損失を低減することができる。
［第２実施形態］
【００４７】
次に、第２実施形態として、赤外光を分光する光学モジュールについて説明する。本実施形態は、第１実施形態と同じ構成要素を有し、可動基板と固定基板の材質がシリコンであること、および中間膜の材質がＴｉＯ2であることが異なる。
【００４８】
（光学モジュールの構成）
図９は光学モジュールの構成を示す断面図である。
光学モジュール９１Ａは、エタロン６と、遮光膜７３と、中間膜８８と、受光器８９とを備えている。
エタロン６は、可動基板（第１基板）８０および固定基板（第２基板）８５を備えている。これらの可動基板８０および固定基板８５は、それぞれシリコンの基材からなり、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６は、可動基板８０および固定基板８５が接合されて一体に構成される。この接合には、可動基板８０および固定基板８５に設けられたプラズマ重合膜である接合膜７１による結合、または陽極接合などの手法により接合される。
【００４９】
可動基板８０は、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。
この可動基板８０には、基板中央を中心とする円柱状の可動部８１と、その周りに可動部８１を保持する薄肉部８２と、が形成されている。
薄肉部８２は、固定基板８５と対向する面とは反対の面に円環状の凹部が形成され、可動部８１の厚みより薄くなるように形成されている。
このように、可動基板８０はダイヤフラム構造を持ち、可動部８１が可動基板８０の厚み方向に移動しやすいように構成されている。
【００５０】
可動基板８０の固定基板８５と対向する面には、第１反射膜８３、第１電極８４が形成されている。
第１反射膜８３は光の反射特性と透過特性とを有し、第２反射膜８６と対向する可動部８１に円形状に設けられている。第１反射膜８３として誘電体多層膜が用いられる。
【００５１】
第１電極８４は可動部８１に設けられている。この第１電極８４は第１反射膜８３を取りまくように、円環状に形成されている。
第１電極８４は導電膜であり、例えばＩＴＯ膜が用いられる。また、これらの導電膜はＣｒ膜を下地とし、その上にＡｕ膜を積層したＣｒ／Ａｕ膜などを用いても良い。
【００５２】
固定基板８５は、基材をエッチング加工して形成される。この固定基板８５には、第１反射膜８３に対向する第２反射膜８６が形成されている。この第２反射膜８６は光の反射特性と透過特性とを有し、誘電体多層膜で形成されている。
また、固定基板８５には、第１電極８４に対向する第２電極８７が形成されている。
第２電極８７は導電膜であり、例えばＩＴＯ膜が用いられる。また、これらの導電膜はＣｒ膜を下地とし、その上にＡｕ膜を積層したＣｒ／Ａｕ膜などを用いても良い。
【００５３】
可動基板８０と固定基板８５とが接合された状態では、第１反射膜８３と第２反射膜８６、および第１電極８４と第２電極８７とがギャップを介して対向配置されている。そして、第１電極８４と第２電極８７とにより静電アクチュエーター７０が構成され、第１反射膜８３と第２反射膜８６との間のギャップ寸法の調整が行われる。
【００５４】
また、固定基板８５の可動基板８０と対向する面とは反対の面に、遮光膜７３が形成されている。
遮光膜７３はＣｒ膜、Ｃｒ／Ａｕ膜などの金属膜で形成され、第２反射膜８６と対向する位置にＣｒ膜、Ｃｒ／Ａｕ膜などの膜が形成されていない開口部７４が設けられている。このため、Ｃｒ膜、Ｃｒ／Ａｕ膜などの金属膜が形成された部分では光は透過することがなく、開口部７４から光が透過される。
開口部７４は円形に形成され、開口部７４の大きさは、第２反射膜８６を透過する光のうち有効な光を透過するように、第２反射膜８６よりも少し小さく形成されている。
【００５５】
そして、遮光膜７３の開口部７４を埋め、遮光膜７３を覆う中間膜８８が形成されている。中間膜８８としては、透光性を有するＴｉＯ2膜が用いられている。
さらに、この中間膜８８に密着して光を受光する受光器８９が設けられている。受光器８９は遮光膜７３の開口部７４に対向して、受光器８９の受光面８９ａが中間膜８８に密着して配置されている。受光器８９の受光面８９ａは平面で形成され、開口部７４よりも大きく、開口部７４より出射された光を逃すことなく受光できるように配置される。受光器８９はフォトダイオード、ＣＣＤなどの光電変換素子を備えて構成されている。
【００５６】
（光学モジュールの動作）
第１実施形態と同様に、第１電極８４と第２電極８７の間に印加する電圧を変えることで反射膜間のギャップ寸法を調整して、所望の反射膜間ギャップを得ることができる。
そして、所望の反射膜間のギャップを保持した状態において、第１光（赤外光）Ｌ３が可動基板８０の中央部に入射すると、可動基板８０および第１反射膜８３を透過する。透過した第１光Ｌ３は第１反射膜８３と第２反射膜８６の間で反射を繰り返し、反射膜間ギャップ寸法に対応した波長帯域の第２光Ｌ４が第２反射膜８６を透過する。第２反射膜８６を透過した第２光Ｌ４は固定基板８５を透過し、遮光膜７３の開口部７４から特定波長の光がエタロン６から出射される。
エタロン６から出射された第２光Ｌ４は、中間膜８８を透過して受光器８９の受光面８９ａに入射する。
【００５７】
（固定基板の界面にける光の反射）
上記で説明した本実施形態にかかるエタロン６においても、エタロン６から出射する光は、屈折率の違いから、その界面において光が反射する。
図１０は、シリコン（Ｓｉ）とＴｉＯ2の屈折率と波長との関係を示すグラフである。グラフからわかるように、シリコン（Ｓｉ）およびＴｉＯ2の屈折率は進行する光の波長により変化し、波長が長くなるに従い徐々に屈折率が低くなる傾向にある。
【００５８】
ここでは、赤外光として波長が９００ｎｍの場合について考察する。
例えば、シリコンで形成された固定基板から空気層に赤外光が通過する場合、空気の屈折率ｎ１＝１．０、シリコンの屈折率ｎ２＝３．７、とすると、前述の式（１）から、界面での反射率Ｒ＝０．３３となる。つまり、固定基板から出射する光の３３％が界面で反射して、通過する光量が減少することになる。
本実施形態における中間膜８８はＴｉＯ2膜で形成されていることから、光の波長が９００ｎｍのときＴｉＯ2膜の屈折率ｎ１＝２．７７であり、式（１）から反射率を求めると、Ｒ＝０．０２１、となる。つまり、固定基板８５から出射する光の２．１％が界面で反射する。
このように、中間膜８８としてＴｉＯ2膜を設けることで、固定基板８５から出射する光は空気の場合に比べて、大きく光の反射を低減させることができ、光の損失を減らして受光器８９の受光面８９ａに入射させることができる。
【００５９】
図１１はシリコンで形成された固定基板から出射する光において、中間膜の屈折率と反射率との関係を示すグラフである。ここでは、赤外光として波長が９００ｎｍ、シリコンの屈折率ｎ２＝３．７とした場合のデータである。
シリコンで形成された固定基板と空気との界面では、上述のように反射率Ｒ＝０．３３であり、シリコンで形成された固定基板と接する中間膜の屈折率ｎ１が、１．００＜ｎ１＜１３．７、の範囲内にあれば、空気よりも小さな反射率が得られる。つまり、この範囲内の屈折率の材料を中間膜に選ぶことで、固定基板から出射する光は空気の場合に比べて、少ない損失で受光器の受光面に入射させることができる。
［第３実施形態］
【００６０】
次に、上記第１実施形態で説明した光学モジュールを使用した、電子機器としての測色装置を例にとって説明する。
図１２は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。
【００６１】
光源装置２は、光源２１、複数のレンズ２２（図１２には１つのみ図示）を備え、検査対象Ａに対して白色光を出射する。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から出射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に向かって出射する。
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。
【００６２】
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器３１と、を備える。受光器３１は第１実施形態で説明したように、エタロン５に中間膜を介して密着して配置されている。このように、エタロン５と受光器３１とで光学モジュール９０Ａを構成している。
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、分光した光が受光器３１にて受光される。
受光器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、受光器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。
【００６３】
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７０の第１電極５４および第２電極６４に印加する電圧を制御する。
【００６４】
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、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。
【００６５】
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出射させる。
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７０への印加電圧を設定する。
【００６６】
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、受光器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。
【００６７】
このように、本実施形態の測色装置１は、受光器３１に入射する光量の損失を低減することができるため、測定に必要な光量を確保することができる。このため、大容量の光源を用いることなく少ない光量においても分析が可能な測色装置１を提供することができる。
以上、第３実施形態では、電子機器として測色装置１を例示したが、その他、様々な分野に光学モジュール、電子機器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、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４実施形態］
【００６８】
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。
【００６９】
図１３は、光学モジュールを備えた電子機器としてのガス検出装置の一例を示す断面図である。
図１４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１３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（受光器）１３７を含む光学モジュール９０Ｂと、検出された信号を処理し、光学モジュール９０Ｂ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、光を出射する光源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。
【００７０】
また、図１４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。
【００７１】
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。
【００７２】
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が出射される。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。
【００７３】
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。
【００７４】
なお、図１３，１４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学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を本発明の電子機器とする。このような構成でも、本発明の光学モジュールを用いてガスの成分を検出することができる。
【００７５】
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５実施形態］
【００７６】
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。
【００７７】
図１５は、光学モジュールを利用した電子機器としての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、光を出射する光源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（受光器）２１３と、を備えている。このエタロン５と撮像部２１３とで光学モジュール９０Ｃを構成している。
また、制御部２２０は、光源２１１の点灯・消灯制御、点灯時の明るさの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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
また、図１５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。
【００８１】
さらには、本発明の光学モジュール、電子機器としては、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、光学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、受光器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学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。
［第６実施形態］
【００８２】
また、他の電子機器として、本発明の光学モジュール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。このような電子機器としての分光カメラの一例として赤外線カメラが挙げられる。
図１６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、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、およびエタロン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。このエタロン５と撮像部３３０とで光学モジュール９０Ｄを構成している。
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。
【００８３】
さらには、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、発光素子が出射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、本発明の光学モジュール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。
【００８４】
さらには、光学モジュールおよび電子機器を、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、物質から出射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。
【００８５】
上記に示すように、本発明の光学モジュール、および電子機器は、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、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、光学モジュールや電子機器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。
【００８６】
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。
【符号の説明】
【００８７】
１…電子機器としての測色装置、２…光源装置、３…測色センサー、４…制御装置、５，６…エタロン、２１…光源、２２…レンズ、３１…受光器、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、５０…第１基板としての可動基板、５１…可動部、５２…薄肉部、５３…第１反射膜、５４…第１電極、５５…接続パッド、５６…引き出し電極、５７…切り欠き部、６０…第２基板としての固定基板、６１…電極形成部、６２…反射膜形成部、６３…第２反射膜、６４…第２電極、６５…接続パッド、６６…引き出し電極、６７…接続パッド、６８…溝部、６９…支持部、７０…静電アクチュエーター、７１…接合膜、７３…遮光膜、７４…開口部、７５（７５ａ，７５ｂ）…中間膜、８０…第１基板としての可動基板、８１…可動部、８２…薄肉部、８３…第１反射膜、８４…第１電極、８５…第２基板としての固定基板、８６…第２反射膜、８７…第２電極、８８…中間膜、８９…受光器、９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃ，９０Ｄ…光学モジュール、９１Ａ…光学モジュール、１００…電子機器としてのガス検出装置、２００…電子機器としての食物分析装置、３００…電子機器としての分光カメラ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の波長を含む第１光が入射する第１基板と、
前記第１基板に対向し前記第１光から選択された波長帯域の第２光を透過する第２基板と、
前記第１基板の前記第２基板と対向する面に配置され、前記第１光の光路上に形成された第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２基板の前記第１基板と対向する面と反対の面に配置され、前記第２基板を透過する前記第２光のうち、前記第２光の一部を透過させる開口部が形成された遮光膜と、
前記遮光膜の前記開口部に埋められた透光性を有する中間膜と、
前記遮光膜の前記開口部に対向して配置され、前記第２基板を透過した前記第２光を受光する受光面を有する受光器と、を備え、
前記受光器の前記受光面が前記中間膜に密着していることを特徴とする光学モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光学モジュールにおいて、
前記第２基板の厚み方向の平面視で、前記受光器の前記受光面の大きさは、前記遮光膜の前記開口部の大きさより大きく形成され、前記受光面が前記開口部を覆うように配置されていることを特徴とする光学モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学モジュールにおいて、
前記中間膜の屈折率をｎ１、前記第２基板の屈折率をｎ２、としたときに、
【数１】
の条件を満たすことを特徴とする光学モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の光学モジュールにおいて、
前記第２基板がガラスで形成され、
前記中間膜がＳｉＯ2膜であることを特徴とする光学モジュール。
【請求項５】
請求項１または２に記載の光学モジュールにおいて、
前記第２基板がシリコンで形成され、
前記中間膜がＴｉＯ2膜であることを特徴とする光学モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学モジュールにおいて、
前記第１基板に設けられ、前記第１反射膜が設けられた可動部と、
前記第１基板に設けられ、前記可動部よりも厚みが薄く形成された薄肉部と、
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基板に設けられ、前記第１電極とギャップを介して対向する第２電極と、
を備えたことを特徴とする光学モジュール。
【請求項７】
複数の波長を含む第１光が入射する第１基板と、
前記第１基板に対向し前記第１光から選択された波長帯域の第２光を透過する第２基板と、
前記第１基板の前記第２基板と対向する面に配置され、前記第１光の光路上に形成された第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２基板の前記第１基板と対向する面と反対の面に配置され、前記第２基板を透過する前記第２光のうち、前記第２光の一部を透過させる開口部が形成された遮光膜と、
前記遮光膜の前記開口部を埋める透光性を有する中間膜と、
前記遮光膜の前記開口部に対向して配置され、前記第２基板を透過した前記第２光を受光する受光面を有する受光器と、
前記受光器から得られる信号に基づき前記光の光特性を分析する分析処理部と、を備え、
前記受光器の前記受光面が前記中間膜に密着していることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
複数の波長を含む第１光が入射する第１基板と、
前記第１基板に対向し前記第１光から選択された波長帯域の第２光を透過する第２基板と、
前記第１基板の前記第２基板と対向する面に配置され、前記第１光の光路上に形成された第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２基板の前記第１基板と対向する面と反対の面に配置され、前記第２基板を透過する前記第２光のうち、前記第２光の一部を透過させる開口部が形成された遮光膜と、
前記遮光膜の前記開口部に埋められた透光性を有する中間膜と、
前記遮光膜の前記開口部に対向して配置され、前記第２基板を透過した前記第２光を受光する受光面を有する受光器と、を備え、
前記受光器の前記受光面が前記中間膜に密着していることを特徴とする光学モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光学モジュールにおいて、
前記第２基板の厚み方向の平面視で、前記受光器の前記受光面の大きさは、前記遮光膜の前記開口部の大きさより大きく形成され、前記受光面が前記開口部を覆うように配置されていることを特徴とする光学モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学モジュールにおいて、
前記中間膜の屈折率をｎ１、前記第２基板の屈折率をｎ２、としたときに、
【数１】
の条件を満たすことを特徴とする光学モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の光学モジュールにおいて、
前記第２基板がガラスで形成され、
前記中間膜がＳｉＯ2膜であることを特徴とする光学モジュール。
【請求項５】
請求項１または２に記載の光学モジュールにおいて、
前記第２基板がシリコンで形成され、
前記中間膜がＴｉＯ2膜であることを特徴とする光学モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学モジュールにおいて、
前記第１基板に設けられ、前記第１反射膜が設けられた可動部と、
前記第１基板に設けられ、前記可動部よりも厚みが薄く形成された薄肉部と、
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基板に設けられ、前記第１電極とギャップを介して対向する第２電極と、
を備えたことを特徴とする光学モジュール。
【請求項７】
複数の波長を含む第１光が入射する第１基板と、
前記第１基板に対向し前記第１光から選択された波長帯域の第２光を透過する第２基板と、
前記第１基板の前記第２基板と対向する面に配置され、前記第１光の光路上に形成された第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２基板の前記第１基板と対向する面と反対の面に配置され、前記第２基板を透過する前記第２光のうち、前記第２光の一部を透過させる開口部が形成された遮光膜と、
前記遮光膜の前記開口部を埋める透光性を有する中間膜と、
前記遮光膜の前記開口部に対向して配置され、前記第２基板を透過した前記第２光を受光する受光面を有する受光器と、
前記受光器から得られる信号に基づき前記光の光特性を分析する分析処理部と、を備え、
前記受光器の前記受光面が前記中間膜に密着していることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−５５２２３（Ｐ２０１３−５５２２３Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９２５３５（Ｐ２０１１−１９２５３５）
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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