(57)【要約】【課題】迷光の発生を抑制できる光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器を提供すること。【解決手段】光学フィルターデバイス６００は、光を内側に入射可能な光通過孔６２１を有する筐体と、筐体の外側に設けられ、光通過孔６２１へ入射する光を制限するアパーチャー６４２と、筐体の内側に設けられ、固定反射膜５４、及び固定反射膜５４に対向する可動反射膜を備えた干渉フィルターと、を備え、固定反射膜５４及び可動反射膜を膜厚方向から見た平面視において、アパーチャー６４２の開口と、光通過孔６２１と、固定反射膜５４及び可動反射膜とが重なるように設けられ、光通過孔６２１に近い固定反射膜５４の直径をΦｍとし、光通過孔６２１の口径をΦｐとし、アパーチャー６４２の開口径をΦａとしたとき、Φａ＜Φｍ＜Φｐの関係を満たす。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を内側に入射可能な入射光通過孔を有する筐体と、
前記筐体の外側に設けられ、前記入射光通過孔へ入射する光を制限するアパーチャーと、
前記筐体の内側に設けられ、第一反射膜、及び前記第一反射膜に対向する第二反射膜を備えた干渉フィルターと、を備え、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜を膜厚方向から見た平面視において、前記アパーチャーの開口と、前記入射光通過孔と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜とが重なるように設けられ、
前記入射光通過孔に近い前記第一反射膜の直径をΦｍとし、前記入射光通過孔の口径をΦｐとし、前記アパーチャーの開口径をΦａとしたとき、
Φａ＜Φｍ＜Φｐ
の関係を満たす
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の光学フィルターデバイスにおいて、
前記アパーチャーの開口、前記入射光通過孔、前記第一反射膜、及び前記第二反射膜の前記平面視における各中心点は、同軸上に位置している
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光学フィルターデバイスにおいて、
前記入射光通過孔から前記第一反射膜に入射する光の入射角度をθとし、前記第一反射膜から前記アパーチャーまでの距離をｄとしたとき、
（Φｐ−Φｍ）＞２ｄｔａｎθ
の関係を満たす
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項４】
請求項３に記載の光学フィルターデバイスにおいて、
（Φｍ−Φａ）＞２ｄｔａｎθ
の関係を満たす
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の光学フィルターデバイスにおいて、
前記筐体の外側には、前記入射光通過孔を覆う透光基板が設けられ、
前記アパーチャーは、前記透光基板に設けられている
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項６】
請求項５に記載の光学フィルターデバイスにおいて、
前記透光基板における前記第一反射膜に対向する面には、反射防止膜が設けられている
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の光学フィルターデバイスにおいて、
前記アパーチャーにおける前記第一反射膜に対向する面の光反射率は１％以下である
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の光学フィルターデバイスにおいて、
前記筐体は、前記第一反射膜及び前記第二反射膜に対して前記入射光通過孔とは反対側に位置し、前記平面視において前記第一反射膜及び前記第二反射膜と重なる出射光通過孔を有し、
前記出射光通過孔の口径をΦｏとしたとき、
Φｏ＜Φｐ
の関係を満たす
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項９】
光を内側に入射可能な入射光通過孔を有する筐体と、
前記筐体の外側に設けられ、前記入射光通過孔へ入射する光を制限するアパーチャーと、
前記筐体の内側に設けられ、第一反射膜、及び前記第一反射膜に対向する第二反射膜を備えた干渉フィルターと、
前記干渉フィルターにより取り出された光を検出する検出部と、を備え、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜を膜厚方向から見た平面視において、前記アパーチャーの開口と、前記入射光通過孔と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜とが重なるように設けられ、
前記入射光通過孔に近い前記第一反射膜の直径をΦｍとし、前記入射光通過孔の口径をΦｐとし、前記アパーチャーの開口径をΦａとしたとき、
Φａ＜Φｍ＜Φｐ
の関係を満たす
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項１０】
光を内側に入射可能な入射光通過孔を有する筐体と、
前記筐体の外側に設けられ、前記入射光通過孔へ入射する光を制限するアパーチャーと、
前記筐体の内側に設けられ、第一反射膜、及び前記第一反射膜に対向する第二反射膜を備えた干渉フィルターと、
前記干渉フィルターを制御する制御部と、を備え、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜を膜厚方向から見た平面視において、前記アパーチャーの開口と、前記入射光通過孔と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜とが重なるように設けられ、
前記入射光通過孔に近い前記第一反射膜の直径をΦｍとし、前記入射光通過孔の口径をΦｐとし、前記アパーチャーの開口径をΦａとしたとき、
Φａ＜Φｍ＜Φｐ
の関係を満たす
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の基板の互いに対向する面に、それぞれ反射膜を所定のギャップを介して対向配置した干渉フィルターが知られている。また、このような干渉フィルターを筐体内に収納した光学フィルターデバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載の光学フィルターデバイスは、板状の台座、及び円筒状のキャップを有するパッケージ（筐体）を備えている。この筐体は、台座の周縁部分と、キャップの円筒一端部とが溶接または接着されて接続されており、台座部とキャップとの間に、干渉フィルターを収納する空間が設けられる。また、キャップは、台座部に対向する上面に孔が設けられ、この孔に、光を通過させる窓部が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−７０１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような光学フィルターデバイスでは、反射膜に入射する光の一部が反射される。入射角度がある場合、反射膜の表面で反射した光は干渉フィルターやパッケージの内部で反射を繰り返して迷光となり、分光されない状態で光学フィルターデバイスから出射されてしまうことがある。
【０００６】
本発明は、迷光の発生を抑制できる光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光学フィルターデバイスは、光を内側に入射可能な入射光通過孔を有する筐体と、前記筐体の外側に設けられ、前記入射光通過孔へ入射する光を制限するアパーチャーと、前記筐体の内側に設けられ、第一反射膜、及び前記第一反射膜に対向する第二反射膜を備えた干渉フィルターと、を備え、前記第一反射膜及び前記第二反射膜を膜厚方向から見た平面視において、前記アパーチャーの開口と、前記入射光通過孔と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜とが重なるように設けられ、前記入射光通過孔に近い前記第一反射膜の直径をΦｍとし、前記入射光通過孔の口径をΦｐとし、前記アパーチャーの開口径をΦａとしたとき、Φａ＜Φｍ＜Φｐの関係を満たすことを特徴とする。
【０００８】
入射光通過孔を介して第一反射膜に入射した入射光は、第一反射膜の表面で反射する。ここで、Φｐ＜Φｍの場合は、反射した光の一部は、入射光通過孔を通過して光学フィルターデバイスの外部に出射されるものの、残りの大部分は入射光通過孔の周囲に位置する筐体の内壁に当たって更に反射し、迷光となる可能性が高い。
これに対して、本発明によれば、Φａ＜Φｍ＜Φｐの関係を満たすため、第一反射膜で反射した光の大部分は入射光通過孔を通過し、光学フィルターデバイスの外部に出射されるか又は前記平面視において入射光通過孔内に位置するアパーチャーの表面に当たって吸収される。これにより、迷光の発生を抑制できる。また、第一反射膜に入射する光の入射角度を高精度に制御するためのレンズを設けたり、筐体の内壁に反射防止処理を施したりする必要がないため、コストを低減できる。
【０００９】
本発明の光学フィルターデバイスでは、前記アパーチャーの開口、前記入射光通過孔、前記第一反射膜、及び前記第二反射膜の前記平面視における各中心点は、同軸上に位置していることが好ましい。
本発明によれば、第一反射膜で反射した光の大部分は、より確実に入射光通過孔を通過し、光学フィルターデバイスの外部に出射されるか又は前記平面視において入射光通過孔内に位置するアパーチャーの表面に当たって吸収される。
【００１０】
本発明の光学フィルターデバイスでは、前記入射光通過孔から前記第一反射膜に入射する光の入射角度をθとし、前記第一反射膜から前記アパーチャーまでの距離をｄとしたとき、（Φｐ−Φｍ）＞２ｄｔａｎθの関係を満たすことが好ましい。
本発明によれば、第一反射膜で反射した光は、全て入射光通過孔を通過するため、筐体の内壁に当たることはないので、迷光の発生をより確実に抑制できる。
【００１１】
本発明の光学フィルターデバイスでは、（Φｍ−Φａ）＞２ｄｔａｎθの関係を満たすことが好ましい。
本発明によれば、入射光通過孔を介して入射した光は、全て第一反射膜に入射する。これにより、入射光通過孔を介して入射した光が第一反射膜に入射されずに干渉フィルターや筐体の内部で反射を繰り返して迷光となることを抑制できる。
【００１２】
本発明の光学フィルターデバイスでは、前記筐体の外側には、前記入射光通過孔を覆う透光基板が設けられ、前記アパーチャーは、前記透光基板に設けられていることが好ましい。
本発明によれば、アパーチャーを例えば膜で構成することができ、薄くできる。これにより、光学フィルターデバイスを薄型化できる。
【００１３】
本発明の光学フィルターデバイスでは、前記透光基板における前記第一反射膜に対向する面には、反射防止膜が設けられていることが好ましい。
本発明によれば、第一反射膜で反射して入射光通過孔を通過する光が、透光基板の表面で反射して迷光となることを抑制できる。
【００１４】
本発明の光学フィルターデバイスでは、前記アパーチャーにおける前記第一反射膜に対向する面の光反射率は１％以下であることが好ましい。
本発明によれば、第一反射膜で反射して入射光通過孔を通過する光が、アパーチャーの前記面で反射して迷光となることを抑制できる。
【００１５】
本発明の光学フィルターデバイスでは、前記筐体は、前記第一反射膜及び前記第二反射膜に対して前記入射光通過孔とは反対側に位置し、前記平面視において前記第一反射膜及び前記第二反射膜と重なる出射光通過孔を有し、前記出射光通過孔の口径をΦｏとしたとき、Φｏ＜Φｐの関係を満たすことが好ましい。
本発明によれば、Φｏ≧Φｐの場合と比べてΦｏを小さくできるため、出射光通過孔を介して光学フィルターデバイスから出射される迷光を低減できる。また、出射光通過孔をガラス基板等の透光性基板により閉塞して筐体内を密封する場合では、出射光通過孔の口径を小さくできる分、封止領域の面積も小さくでき、筐体内の気密性の向上を図れる。
【００１６】
本発明の光学モジュールでは、光を内側に入射可能な入射光通過孔を有する筐体と、前記筐体の外側に設けられ、前記入射光通過孔へ入射する光を制限するアパーチャーと、前記筐体の内側に設けられ、第一反射膜、及び前記第一反射膜に対向する第二反射膜を備えた干渉フィルターと、前記干渉フィルターにより取り出された光を検出する検出部と、を備え、前記第一反射膜及び前記第二反射膜を膜厚方向から見た平面視において、前記アパーチャーの開口と、前記入射光通過孔と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜とが重なるように設けられ、前記入射光通過孔に近い前記第一反射膜の直径をΦｍとし、前記入射光通過孔の口径をΦｐとし、前記アパーチャーの開口径をΦａとしたとき、Φａ＜Φｍ＜Φｐの関係を満たすことを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、上記光学フィルターデバイスの発明と同様に、迷光の発生を抑制できる。これにより、干渉フィルターにより取り出された光を検出部で検出することで、所望の特定波長の光の光量を精度よく検出できる。
【００１８】
本発明の電子機器では、光を内側に入射可能な入射光通過孔を有する筐体と、前記筐体の外側に設けられ、前記入射光通過孔へ入射する光を制限するアパーチャーと、前記筐体の内側に設けられ、第一反射膜、及び前記第一反射膜に対向する第二反射膜を備えた干渉フィルターと、前記干渉フィルターを制御する制御部と、を備え、前記第一反射膜及び前記第二反射膜を膜厚方向から見た平面視において、前記アパーチャーの開口と、前記入射光通過孔と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜とが重なるように設けられ、前記入射光通過孔に近い前記第一反射膜の直径をΦｍとし、前記入射光通過孔の口径をΦｐとし、前記アパーチャーの開口径をΦａとしたとき、Φａ＜Φｍ＜Φｐの関係を満たすことを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、上記光学フィルターデバイスの発明と同様に、迷光の発生を抑制できる。これにより、干渉フィルターにより所望の特定波長の光を精度よく取り出すことができ、取り出した光により精度の高い電子処理（例えば色度測定や成分分析等）を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る第一実施形態の光学フィルターデバイスの概略構成を示す斜視図。
【図２】第一実施形態の光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図。
【図３】第一実施形態の光学フィルターデバイスに収納された干渉フィルターの概略構成を示す平面図。
【図４】第一実施形態の干渉フィルターの概略構成を示す断面図。
【図５】第一実施形態の光学フィルターデバイスを示す部分断面図。
【図６】比較例の光学フィルターデバイスを示す部分断面図。
【図７】第二実施形態における測色装置の概略構成を示すブロック図。
【図８】変形例の光学フィルターデバイスを示す部分断面図。
【図９】本発明の光学フィルターデバイスを備えたガス検出装置を示す概略図。
【図１０】図９のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図１１】本発明の光学フィルターデバイスを備えた食物分析装置の概略構成を示す図。
【図１２】本発明の光学フィルターデバイスを備えた分光カメラの概略構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第一実施形態］
以下、本発明に係る第一実施形態を図面に基づいて説明する。
［１．光学フィルターデバイスの構成］
図１は、本発明に係る第一実施形態の光学フィルターデバイス６００の概略構成を示す斜視図である。図２は、光学フィルターデバイス６００の断面図である。
光学フィルターデバイス６００は、入射した検査対象光から、所定の目的波長の光を取り出して射出させる装置であり、筐体６０１と、筐体６０１の内部に収納される波長可変干渉フィルター５（図２参照）を備えている。このような光学フィルターデバイス６００は、例えば測色センサー等の光学モジュールや、測色装置やガス分析装置等の電子機器に組み込むことができる。なお、光学フィルターデバイス６００を備えた光学モジュールや電子機器の構成については、後述の第二実施形態において説明する。
【００２２】
［２．波長可変干渉フィルターの構成］
波長可変干渉フィルター５は、本発明の干渉フィルターを構成する。図３は、光学フィルターデバイス６００に設けられた波長可変干渉フィルター５の概略構成を示す平面図であり、図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ線を断面した際の波長可変干渉フィルター５の概略構成を示す断面図である。
波長可変干渉フィルター５は、図３に示すように、例えば矩形板状の光学部材である。この波長可変干渉フィルター５は、本発明の第一基板である固定基板５１、および本発明の第二基板である可動基板５２を備えている。これらの固定基板５１及び可動基板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、これらの固定基板５１及び可動基板５２は、固定基板５１の第一接合部５１３及び可動基板の第二接合部５２３が、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜などにより構成された接合膜５３（第一接合膜５３１及び第二接合膜５３２）により接合されることで、一体的に構成されている。
なお、以降の説明に当たり、固定基板５１または可動基板５２の基板厚み方向から見た平面視、つまり、固定基板５１、接合膜５３、及び可動基板５２の積層方向から波長可変干渉フィルター５を見た平面視を、フィルター平面視と称する。
【００２３】
固定基板５１には、本発明の第一反射膜を構成する固定反射膜５４が設けられ、可動基板５２には、本発明の第二反射膜を構成する可動反射膜５５が設けられている。これらの固定反射膜５４および可動反射膜５５は、反射膜間ギャップＧ１を介して対向配置されている。そして、波長可変干渉フィルター５には、この反射膜間ギャップＧ１の距離（寸法）を調整するのに用いられる静電アクチュエーター５６が設けられている。この静電アクチュエーター５６は、固定基板５１に設けられた固定電極５６１と、可動基板５２に設けられた可動電極５６２とにより構成されている。これらの固定電極５６１，可動電極５６２は、電極間ギャップＧ２（Ｇ２＞Ｇ１）を介して対向する。ここで、これらの電極５６１，５６２は、それぞれ固定基板５１及び可動基板５２の基板表面に直接設けられる構成であってもよく、他の膜部材を介して設けられる構成であってもよい。
なお、本実施形態では、反射膜間ギャップＧ１が電極間ギャップＧ２よりも小さく形成される構成を例示するが、例えば波長可変干渉フィルター５により透過させる波長域によっては、反射膜間ギャップＧ１を電極間ギャップＧ２よりも大きく形成してもよい。
【００２４】
フィルター平面視において、固定基板５１の一辺側（例えば、図３における頂点Ｃ１−頂点Ｃ２間の辺）は、可動基板５２よりも外側に突出する。この突出部分のうち、波長可変干渉フィルター５を可動基板５２側から見た際に露出する面は、第一電装面５１４を構成する。
また、フィルター平面視において、可動基板５２の辺のうち、第一電装面５１４に対向する一辺側（頂点Ｃ３−頂点Ｃ４間の辺）は、固定基板５１よりも外側に突出する。この突出部分のうち、波長可変干渉フィルター５を固定基板５１側から見た際に露出する面は、第二電装面５２４を構成する。
【００２５】
（２−１．固定基板の構成）
固定基板５１は、厚みが例えば５００μｍに形成されたガラス基材を加工することで形成される。具体的には、図４に示すように、固定基板５１には、エッチングにより電極配置溝５１１および反射膜設置部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５６１および可動電極５６２間に電圧を印加した際の静電引力や、固定電極５６１の内部応力による固定基板５１の撓みはない。
【００２６】
電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、波長可変干渉フィルター５の中心点Ｏを中心とした環状に形成されている。反射膜設置部５１２は、前記平面視において、電極配置溝５１１の中心部から可動基板５２側に突出して形成されている。ここで、電極配置溝５１１の溝底面は、固定電極５６１が配置される電極設置面５１１Ａとなる。また、反射膜設置部５１２の突出先端面は、反射膜設置面５１２Ａとなる。
また、固定基板５１には、電極配置溝５１１から、第一電装面５１４及び第二電装面５２４に向かって延出する電極引出溝５１１Ｂが設けられている。
【００２７】
電極配置溝５１１の電極設置面５１１Ａには、固定電極５６１が設けられている。この固定電極５６１は、電極設置面５１１Ａのうち、後述する可動部５２１の可動電極５６２に対向する領域に設けられている。また、固定電極５６１上に、固定電極５６１及び可動電極５６２の間の絶縁性を確保するための絶縁膜が積層される構成としてもよい。
そして、固定基板５１には、固定電極５６１の外周縁から、電極引出溝５１１Ｂを通り、第一電装面５１４まで延出する固定引出電極５６３が設けられている。この固定引出電極５６３の延出先端部（固定基板５１の頂点Ｃ２に位置する部分）は、第一電装面５１４において固定電極パッド５６３Ｐを構成する。
なお、本実施形態では、電極設置面５１１Ａに１つの固定電極５６１が設けられる構成を示すが、例えば、平面中心点Ｏを中心とした同心円となる２つの電極が設けられる構成（二重電極構成）などとしてもよい。
【００２８】
反射膜設置部５１２は、上述したように、電極配置溝５１１と同軸上で、電極配置溝５１１よりも小さい径寸法となる略円柱状に形成され、当該反射膜設置部５１２の可動基板５２に対向する反射膜設置面５１２Ａを備えている。
この反射膜設置部５１２には、図４に示すように、固定反射膜５４が設置されている。この固定反射膜５４としては、例えばＡｇ等の金属膜や、Ａｇ合金等の合金膜を用いることができる。また、例えば高屈折層をＴｉＯ２、低屈折層をＳｉＯ２とした誘電体多層膜を用いてもよい。さらに、誘電体多層膜上に金属膜（又は合金膜）を積層した反射膜や、金属膜（又は合金膜）上に誘電体多層膜を積層した反射膜、単層の屈折層（ＴｉＯ２やＳｉＯ２等）と金属膜（又は合金膜）とを積層した反射膜などを用いてもよい。
【００２９】
また、固定基板５１の光入射面５１Ａ（固定反射膜５４が設けられない面）には、固定反射膜５４に対応する位置に反射防止膜を形成してもよい。この反射防止膜は、例えば低屈折率膜および高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、固定基板５１の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。
【００３０】
そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面のうち、エッチングにより、電極配置溝５１１、反射膜設置部５１２、及び電極引出溝５１１Ｂが形成されない面は、第一接合部５１３を構成する。この第一接合部５１３には、第一接合膜５３１が設けられ、この第一接合膜５３１が、可動基板５２に設けられた第二接合膜５３２に接合されることで、上述したように、固定基板５１及び可動基板５２が接合される。
【００３１】
（２−２．可動基板の構成）
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加工することで形成されている。
具体的には、可動基板５２は、図３に示すようなフィルター平面視において、平面中心点Ｏを中心とした円形状の可動部５２１と、可動部５２１の外側に設けられ、可動部５２１を保持する保持部５２２と、保持部５２２の外側に設けられた基板外周部５２５と、を備えている。
【００３２】
可動部５２１は、保持部５２２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、可動基板５２の厚み寸法と同一寸法に形成されている。この可動部５２１は、フィルター平面視において、少なくとも反射膜設置面５１２Ａの外周縁の径寸法よりも大きい径寸法に形成されている。そして、この可動部５２１には、可動電極５６２及び可動反射膜５５が設けられている。
なお、固定基板５１と同様に、可動部５２１の固定基板５１とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。このような反射防止膜は、低屈折率膜および高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、可動基板５２の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させることができる。
【００３３】
可動電極５６２は、電極間ギャップＧ２を介して固定電極５６１に対向し、固定電極５６１と同一形状となる環状に形成されている。また、可動基板５２には、可動電極５６２の外周縁から第二電装面５２４に向かって延出する可動引出電極５６４を備えている。この可動引出電極５６４の延出先端部（可動基板５２の頂点Ｃ４に位置する部分）は、第二電装面５２４において可動電極パッド５６４Ｐを構成する。
可動反射膜５５は、可動部５２１の可動面５２１Ａの中心部に、固定反射膜５４と反射膜間ギャップＧ１を介して対向して設けられる。この可動反射膜５５としては、上述した固定反射膜５４と同一の構成の反射膜が用いられる。
【００３４】
保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイアフラムであり、可動部５２１よりも厚み寸法が小さく形成されている。
このような保持部５２２は、可動部５２１よりも撓みやすく、僅かな静電引力により、可動部５２１を固定基板５１側に変位させることが可能となる。この際、可動部５２１が保持部５２２よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、保持部５２２が静電引力により固定基板５１側に引っ張られた場合でも、可動部５２１の形状変化が起こらない。したがって、可動部５２１に設けられた可動反射膜５５の撓みも生じず、固定反射膜５４及び可動反射膜５５を常に平行状態に維持することが可能となる。
なお、本実施形態では、ダイアフラム状の保持部５２２を例示するが、これに限定されず、例えば、平面中心点Ｏを中心として、等角度間隔で配置された梁状の保持部が設けられる構成などとしてもよい。
【００３５】
基板外周部５２５は、上述したように、フィルター平面視において保持部５２２の外側に設けられている。この基板外周部５２５の固定基板５１に対向する面は、第一接合部５１３に対向する第二接合部５２３を備えている。そして、この第二接合部５２３には、第二接合膜５３２が設けられ、上述したように、第二接合膜５３２が第一接合膜５３１に接合されることで、固定基板５１及び可動基板５２が接合されている。
【００３６】
［３．筐体の構成］
図１及び図２に戻り、筐体６０１は、ベース基板６１０と、リッド６２０と、ベース側ガラス基板６３０（透光基板）と、リッド側ガラス基板６４０（透光基板）と、を備える。
【００３７】
ベース基板６１０は、例えば単層セラミック基板により構成される。このベース基板６１０には、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２が設置される。ベース基板６１０への可動基板５２の設置としては、例えば接着層等を介して配置されるものであってもよく、他の固定部材等に嵌合等されることで配置されるものであってもよい。
ベース基板６１０には、波長可変干渉フィルター５の反射膜（固定反射膜５４，可動反射膜５５）に対向する領域に、光通過孔６１１（出射光通過孔）が開口形成されている。
【００３８】
このベース基板６１０のリッド６２０に対向するベース内側面６１２（リッド対向面）には、波長可変干渉フィルター５の第一電装面５１４、第二電装面５２４上の各電極パッド５６３Ｐ，５６４Ｐと接続される内側端子部６１５が設けられている。なお、各電極パッド５６３Ｐ，５６４Ｐと内側端子部６１５との接続は、例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）６１５Ａを用いることができ、例えばＡｇペースト、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）、ＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）等により接合する。なお、内部空間６５０を真空状態に維持するためにデガス（ガスの放出）が少ないＡｇペーストを用いることが好ましい。なお、ＦＰＣ６１５Ａによる接続に限られず、例えばワイヤーボンディング等による配線接続を実施してもよい。
また、ベース基板６１０は、各内側端子部６１５が設けられる位置に対応して、貫通孔６１４が形成されており、各内側端子部６１５は、貫通孔６１４を介して、ベース基板６１０のベース内側面６１２とは反対側のベース外側面６１３に設けられた外側端子部６１６に接続されている。ここで、貫通孔６１４には、内側端子部６１５及び外側端子部６１６を接続する金属部材（例えばＡｇペースト等）が充填され、筐体６０１の内部空間６５０の気密性が維持される。
そして、ベース基板６１０の外周部には、リッド６２０に接合されるベース接合部６１７が設けられている。
【００３９】
リッド６２０は、図１及び図２に示すように、ベース基板６１０のベース接合部６１７に接合されるリッド接合部６２４と、リッド接合部６２４から連続し、ベース基板６１０から離れる方向に立ち上がる側壁部６２５と、側壁部６２５から連続し、波長可変干渉フィルター５の固定基板５１側を覆う天面部６２６とを備えている。このリッド６２０は、例えばコバール等の合金または金属により形成することができる。
このリッド６２０は、リッド接合部６２４と、ベース基板６１０のベース接合部６１７とが、接合されることで、ベース基板６１０に密着接合されている。
この接合方法としては、例えば、レーザー溶着の他、銀ロウ等を用いた半田付け、共晶合金層を用いた封着、低融点ガラスを用いた溶着、ガラス付着、ガラスフリット接合、エポキシ樹脂による接着等が挙げられる。これらの接合方法は、ベース基板６１０及びリッド６２０の素材や、接合環境等により、適宜選択することができる。
本実施形態では、ベース基板６１０のベース接合部６１７上に、例えばＮｉやＡｕ等により構成された接合用パターン６１７Ａを形成し、接合用パターン６１７Ａ及びリッド接合部６２４に対して、高出力レーザー（例えばＹＡＧレーザー等）を照射してレーザー接合する。
【００４０】
リッド６２０の天面部６２６は、ベース基板６１０に対して平行となる。この天面部６２６には、波長可変干渉フィルター５の各反射膜５４，５５に対向する領域に、光通過孔６２１（入射光通過孔）が開口形成されている。
なお、光通過孔６２１の口径Φｐは、ベース基板６１０に形成された光通過孔６１１の口径Φｏよりも大きい（Φｐ＞Φｏ）。即ち、フィルター平面視において、光通過孔６２１の外周縁６２１Ａは、光通過孔６１１の外周縁６１１Ａよりも外側に位置している。
ここで、本実施形態では、リッド６２０の光通過孔６２１から光が入射し、波長可変干渉フィルター５により取り出された光はベース基板６１０の光通過孔６１１からか射出される。
【００４１】
ベース側ガラス基板６３０は、ベース基板６１０のベース外側面６１３側に、光通過孔６１１を覆って接合されるガラス基板である。ベース側ガラス基板６３０は、光通過孔６１１よりも大きいサイズに形成され、当該ベース側ガラス基板６３０の平面中心点Ｏが光通過孔６１１の平面中心点Ｏと一致するように配置される。なお、この平面中心点Ｏは、波長可変干渉フィルター５の平面中心点Ｏと一致し、固定反射膜５４及び可動反射膜５５の環内周縁の平面中心点Ｏと一致する。そして、ベース側ガラス基板６３０は、フィルター平面視において、光通過孔６１１の外周縁６１１Ａより外側の領域（外周縁６１１Ａからベース側ガラス基板６３０の基板端縁６３１までの領域）がベース基板６１０に接合される。
【００４２】
同様に、リッド側ガラス基板６４０は、リッド６２０のベース基板６１０に対向するリッド内側面６２２とは反対側のリッド外側面６２３側に、光通過孔６２１を覆って接合されるガラス基板である。リッド側ガラス基板６４０は、光通過孔６２１よりも大きいサイズに形成され、当該リッド側ガラス基板６４０の平面中心点Ｏが光通過孔６２１の平面中心点Ｏと一致するように配置される。そして、リッド側ガラス基板６４０は、フィルター平面視において、光通過孔６２１の外周縁６２１Ａより外側の領域（外周縁６２１Ａからリッド側ガラス基板６４０の基板端縁６４１までの領域）がリッド６２０に接合される。
【００４３】
ベース基板６１０及びベース側ガラス基板６３０の接合、リッド６２０及びリッド側ガラス基板６４０の接合としては、例えば、ガラス原料を高温で熔解し、急冷したガラスのかけらであるガラスフリットを用いたガラスフリット接合を用いることができる。このようなガラスフリット接合では、接合部分に隙間が生じることがなく、また、デガス（ガス放出）の少ないガラスフリットを用いることで、内部空間６５０を真空状態に維持することができる。なお、ガラスフリット接合に限られず、低融点ガラスを用いた溶着、ガラス封着などによる接合を行ってもよい。また、内部空間６５０の真空状態の維持には適さないが、例えば内部空間６５０への異物の侵入を抑制する目的のみであれば、エポキシ樹脂等による接着を行ってもよい。
【００４４】
また、リッド側ガラス基板６４０の、リッド６２０に対向する面とは反対側の面（光入射面）には、例えば低反射クロム遮光膜等により形成される非透光性部材６４２が設けられる。この非透光性部材６４２は、環状に形成され、好ましくは円環状に形成される。そして、非透光性部材６４２の環内周径（開口径）Φａは、固定反射膜５４及び可動反射膜５５により光干渉させるための有効径に設定されている。これにより、非透光性部材６４２は、光学フィルターデバイス６００に入射した入射光を制限する（絞る）アパーチャーとして機能する。また、非透光性部材６４２は光を吸収する特性を有し、リッド側ガラス基板６４０に対向する面６４２Ｂの光反射率は、１％以下である。なお、非透光性部材６４２の開口の平面中心点Ｏは、光通過孔６２１の平面中心点Ｏと一致し、固定反射膜５４及び可動反射膜５５の環内周縁の平面中心点Ｏと一致する。
なお、ここで、光通過孔６１１の口径ΦｏはΦａより小さくてもよいが、この場合は透過光量が低減するので、光通過孔６１１の口径ΦｏはΦａ以上であることが好ましい。
【００４５】
以上のように、本実施形態の光学フィルターデバイス６００では、筐体６０１は、ベース基板６１０及びリッド６２０の接合、ベース基板６１０及びベース側ガラス基板６３０の接合、リッド６２０及びリッド側ガラス基板６４０の接合により、筐体６０１の内部空間６５０が気密に維持されている。そして、本実施形態では、内部空間６５０は、真空状態に維持されている。
このように、内部空間６５０を真空状態に維持することで、波長可変干渉フィルター５の可動部５２１を移動させる際に、空気抵抗が発生せず、応答性を良好にすることができる。
【００４６】
［光通過孔６２１及び非透光性部材６４２の開口の寸法］
図５は、光学フィルターデバイス６００を示す部分断面図である。
図５に示すように、光学フィルターデバイス６００は、固定反射膜５４の直径をΦｍとしたとき、Φａ（非透光性部材６４２の開口径）＜Φｍ＜Φｐ（光通過孔６２１の口径）の関係を満たす。即ち、フィルター平面視において、固定反射膜５４の外周縁５４Ａは、非透光性部材６４２の開口の外周縁６４２Ａよりも外側に位置し、光通過孔６２１の外周縁６２１Ａは、固定反射膜５４の外周縁５４Ａよりも外側に位置している。
【００４７】
ここで、光通過孔６２１を介して固定反射膜５４に入射する光の進路について、図６に示す比較例と比較して説明する。図６に示す比較例の光学フィルターデバイス６００Ａは、Φｐ＜Φｍ（＝Φａ）を満たしている。
図５、図６に示すように、光通過孔６２１を介して固定反射膜５４に入射角度θで入射した入射光Ｌｐは、固定反射膜５４の面５４Ｂ（反射膜設置面５１２Ａに対向する面）で反射する。なお、入射角度θは、入射光Ｌｐが、固定反射膜５４に垂直な仮想の直線ＶＬと成す角度である。
ここで、図６に示す比較例の光学フィルターデバイス６００Ａでは、Φｐ＜Φｍ（＝Φａ）を満たしているため、固定反射膜５４の面５４Ｂで反射した光の一部は、光通過孔６２１を介して光学フィルターデバイス６００Ａの外部に出射されるものの、残りの大部分は光通過孔６２１の周囲に位置するリッド内側面６２２に当って更に反射する。
これに対して、本実施形態の光学フィルターデバイス６００では、Φａ＜Φｍ＜Φｐの関係を満たすため、図５に示すように、固定反射膜５４の面５４Ｂで反射した光の大部分は光通過孔６２１を通過し、光学フィルターデバイス６００の外部に出射されるか、又は、フィルター平面視において光通過孔６２１内に位置する非透光性部材６４２の面６４２Ｂに当たって吸収される。
【００４８】
更に具体的には、光学フィルターデバイス６００は、図５に示すように、固定反射膜５４から非透光性部材６４２の面６４２Ｂまでの距離をｄとしたとき、（Φｐ−Φｍ）＞２ｄｔａｎθの関係を満たす。
この条件によれば、固定反射膜５４で反射した光は、全て光通過孔６２１を通過するため、リッド内側面６２２に当たることはない。
更に、光学フィルターデバイス６００は、（Φｍ−Φａ）＞２ｄｔａｎθの関係を満たす。この条件によれば、入射光Ｌｐは、全て固定反射膜５４に入射する。
【００４９】
〔本実施形態の作用効果〕
本実施形態の光学フィルターデバイス６００では、非透光性部材６４２の開口径をΦａとし、固定反射膜５４の直径をΦｍとし、光通過孔６２１の口径をΦｐとしたとき、Φａ＜Φｍ＜Φｐの関係を満たす。これによれば、固定反射膜５４で反射した光の大部分は光通過孔６２１を通過し、光学フィルターデバイス６００の外部に出射されるか又はフィルター平面視において光通過孔６２１内に位置する非透光性部材６４２の面６４２Ｂに当たって吸収される。これにより、迷光の発生を抑制できる。また、筐体６０１の内壁に反射防止処理を施したりする必要がないため、コストを低減できる。また、入射光Ｌｐの入射角度θを制御するためのレンズとして、（Φｐ−Φｍ）＞２ｄｔａｎθ、及び（Φｍ−Φａ）＞２ｄｔａｎθの条件を満たす入射角度θで、入射光Ｌｐを導くことが可能なレンズを用いればよく、入射角度θを小さくするための高精度なレンズを不要にでき、コストを低減できる。
【００５０】
光学フィルターデバイス６００では、入射光Ｌｐの入射角度をθとし、固定反射膜５４から非透光性部材６４２までの距離をｄとしたとき、（Φｐ−Φｍ）＞２ｄｔａｎθの関係を満たす。これによれば、固定反射膜５４で反射した光は、全て光通過孔６２１を通過するため、筐体６０１の内壁に当たることはないので、迷光の発生をより確実に抑制できる。
【００５１】
光学フィルターデバイス６００では、（Φｍ−Φａ）＞２ｄｔａｎθの関係を満たす。これによれば、入射光Ｌｐは、全て固定反射膜５４に入射する。これにより、入射光Ｌｐが固定反射膜５４に入射せずに波長可変干渉フィルター５や筐体６０１の内部で反射を繰り返して迷光となることを抑制できる。
【００５２】
光学フィルターデバイス６００では、筐体６０１の外側には、光通過孔６２１を覆うリッド側ガラス基板６４０が設けられ、非透光性部材６４２は、リッド側ガラス基板６４０に設けられている。これによれば、非透光性部材６４２を例えば膜で構成することができ、薄くできる。これにより、光学フィルターデバイス６００を薄型化できる。
【００５３】
光学フィルターデバイス６００では、非透光性部材６４２の面６４２Ｂの光反射率は１％以下である。これによれば、固定反射膜５４で反射して光通過孔６２１を通過する光が、非透光性部材６４２の面６４２Ｂで反射して迷光となることを抑制できる。
【００５４】
光学フィルターデバイス６００では、光通過孔６１１の口径をΦｏとしたとき、Φｏ＜Φｐの関係を満たす。これによれば、Φｏ≧Φｐの場合と比べてΦｏを小さくできるため、光通過孔６１１を介して光学フィルターデバイス６００から出射される迷光を低減できる。また、リッド側ガラス基板６４０による封止領域の面積も小さくできるため、筐体６０１内の気密性の向上を図れる。
なお、これに加えて、光学フィルターデバイス６００では、Φｏ≧Φａの関係を満たす。これによれば、固定反射膜５４に直交する入射光が、光量を減らされることなく、光通過孔６１１から射出される。これにより、光学フィルターデバイス６００の透過光量を低減させることなく、迷光を低減できる。
【００５５】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図面に基づいて説明する。
第二実施形態では、上記第一実施形態の光学フィルターデバイス６００が組み込まれた光学モジュールである測色センサー３、及び光学フィルターデバイス６００が組み込まれた電子機器である測色装置１を説明する。
〔１．測色装置の概略構成〕
図７は、第一実施形態の測色装置１の概略構成を示すブロック図である。
測色装置１は、本発明の電子機器である。この測色装置１は、図７に示すように、検査対象Ｘに光を射出する光源装置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。そして、この測色装置１は、光源装置２から射出される光を検査対象Ｘにて反射させ、反射された検査対象光を測色センサー３にて受光し、測色センサー３から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち検査対象Ｘの色を分析して測定する装置である。
【００５６】
〔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７には１つのみ記載）を備え、検査対象Ｘに対して白色光を射出する。また、複数のレンズ２２には、コリメーターレンズが含まれてもよく、この場合、光源装置２は、光源２１から射出された白色光をコリメーターレンズにより平行光とし、図示しない投射レンズから検査対象Ｘに向かって射出する。なお、本実施形態では、光源装置２を備える測色装置１を例示するが、例えば検査対象Ｘ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。
【００５７】
〔３．測色センサーの構成〕
測色センサー３は、本発明の光学モジュールを構成し、上記第一実施形態の光学フィルターデバイス６００を備えている。この測色センサー３は、図７に示すように、光学フィルターデバイス６００と、光学フィルターデバイス６００の波長可変干渉フィルター５を透過した光を受光する検出部３１と、波長可変干渉フィルター５で透過させる光の波長を可変する電圧制御部３２とを備える。
また、測色センサー３は、波長可変干渉フィルター５に対向する位置に、検査対象Ｘで反射された反射光（検査対象光）を、内部に導光する入射光学レンズ３３を備えている。入射光学レンズ３３は、入射角度θで光学フィルターデバイス６００に入射光を導く。そして、この測色センサー３は、光学フィルターデバイス６００内の波長可変干渉フィルター５により、入射光学レンズ３３から入射した検査対象光のうち、所定波長の光を分光し、分光した光を検出部３１にて受光する。
【００５８】
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。ここで、検出部３１は、例えば回路基板３１１を介して、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。
また、この回路基板３１１には、ベース基板６１０のベース外側面６１３に形成された外側端子部６１６が接続されており、回路基板３１１に形成された回路を介して、電圧制御部３２に接続されている。
このような構成では、回路基板３１１を介して、光学フィルターデバイス６００及び検出部３１を一体的に構成でき、測色センサー３の構成を簡略化することができる。
【００５９】
電圧制御部３２は、回路基板３１１を介して光学フィルターデバイス６００の外側端子部６１６に接続される。そして、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、固定電極パッド５６３Ｐ及び可動電極パッド５６４Ｐ間に所定のステップ電圧を印加することで、静電アクチュエーター５６を駆動させる。これにより、電極間ギャップＧ２に静電引力が発生し、保持部５２２が撓むことで、可動部５２１が固定基板５１側に変位し、反射膜間ギャップＧ１を所望の寸法に設定することが可能となる。
【００６０】
〔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７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３２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５６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、検査対象Ｘの色度を分析する。
【００６１】
〔５．実施形態の作用効果〕
本実施形態の測色装置１は、上記第一実施形態のような光学フィルターデバイス６００を備えている。上述したように、入射光学レンズ３３から入射角度θで光学フィルターデバイス６００に入射光が導かれるため、光学フィルターデバイス６００内における入射光Ｌｐの迷光を低減でき、光学フィルターデバイス６００の分光精度を向上できる。したがって、測色センサー３においても、高分解能で取り出された目的波長の光を検出部３１により検出することができ、所望の目的波長の光に対する正確な光量を検出することができる。これにより、測色装置１は、検査対象Ｘの正確な色分析を実施することができる。
【００６２】
また、検出部３１は、ベース基板６１０に対向して設けられ、当該検出部３１及びベース基板６１０のベース外側面６１３に設けられた外側端子部６１６は、１つの回路基板３１１に接続されている。すなわち、光学フィルターデバイス６００のベース基板６１０は光射出側に配置されているため、光学フィルターデバイス６００から射出された光を検出する検出部３１と近接して配置することができる。したがって、上述のように、１つの回路基板３１１に配線することで、配線構造を簡略化でき、基板数も削減することができる。
また、電圧制御部３２を回路基板３１１上に配置してもよく、この場合、更なる構成の簡略化を図ることができる。
【００６３】
［その他の実施形態］
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。
例えば、上記第一実施形態では、リッド側ガラス基板６４０における非透光性部材６４２が形成される面とは反対側の面は、直接、リッド６２０のリッド外側面６２３に接合されているが、本発明はこれに限定されない。
図８は、一変形例における光学フィルターデバイス６００Ｂを示す部分断面図である。
光学フィルターデバイス６００Ｂでは、リッド側ガラス基板６４０における非透光性部材６４２が形成される面とは反対側の面６４０Ａに、誘電体多層膜６４３が形成されている。そして、リッド側ガラス基板６４０は、誘電体多層膜６４３を介してリッド外側面６２３に接合されている。
この誘電体多層膜６４３は反射防止膜として機能し、リッド側ガラス基板６４０に対して面６４０Ａ側から入射する光が、面６４０Ａで反射することを抑制できる。
ここで、誘電体多層膜６４３が形成されていない場合、リッド側ガラス基板６４０に対して面６４０Ａ側から入射する光のうち４％程度は、面６４０Ａで反射する。このため、固定反射膜５４の面５４Ｂで反射して光通過孔６２１を通過する光の一部が、リッド側ガラス基板６４０の面６４０Ａで反射して迷光となる可能性がある。
これに対して、光学フィルターデバイス６００Ｂでは、リッド側ガラス基板６４０の面６４０Ａに、反射防止膜として機能する誘電体多層膜６４３が形成されているため、固定反射膜５４の面５４Ｂで反射して光通過孔６２１を通過する光が、リッド側ガラス基板６４０の面６４０Ａで反射して迷光となることを抑制できる。
なお、図８の例では反射防止膜として多層反射防止膜である誘電体多層膜４６を例示したが、その他、例えばＭｇＦ２等の単層反射防止膜を設ける構成などとしてもよい。
【００６４】
また、上記第一実施形態では、リッド６２０の光通過孔６２１から光が入射しているが、本発明はこれに限定されない。即ち、ベース基板６１０の光通過孔６１１から光が入射してもよい。この場合は、非透光性部材６４２はベース側ガラス基板６３０に設けられ、可動反射膜５５の直径をΦｍとし、光通過孔６１１の口径をΦｐとしたとき、上記第一実施形態と同様に、Φａ＜Φｍ＜Φｐ、（Φｐ−Φｍ）＞２ｄｔａｎθ、及び（Φｍ−Φａ）＞２ｄｔａｎθの関係を満たす。
【００６５】
また、上記第一実施形態では、（Φｐ−Φｍ）＞２ｄｔａｎθの関係を満たしているが、本発明はこれに限定されない。また、（Φｍ−Φａ）＞２ｄｔａｎθの関係を満たしているが、本発明はこれに限定されない。即ち、少なくとも、Φａ＜Φｍ＜Φｐの関係を満たしていればよい。
【００６６】
また、上記第一実施形態では、非透光性部材６４２は、リッド側ガラス基板６４０に設けられているが、本発明はこれに限定されない。即ち、リッド側ガラス基板６４０が設けられずに、非透光性部材６４２が直接、リッド６２０に設けられていてもよい。
【００６７】
また、上記第一実施形態では、非透光性部材６４２は、リッド側ガラス基板６４０におけるリッド６２０に対向する面とは反対側の面に設けられているが、本発明はこれに限定されない。即ち、非透光性部材６４２は、リッド側ガラス基板６４０におけるリッド６２０に対向する面に設けられていてもよい。
【００６８】
また、上記第一実施形態では、非透光性部材６４２の面６４２Ｂの光反射率は１％以下であるが、本発明はこれに限定されない。即ち、非透光性部材６４２の面６４２Ｂは、例えば測定誤差に影響が出ない程度であれば、光反射率が１％より大きくてもよい。
【００６９】
また、上記第一実施形態では、Φｏ＜Φｐの関係を満たすが、本発明はこれに限定されない。即ち、迷光の出射が十分に低減できれば、Φｏ≧Φｐであってもよい。
【００７０】
また、上記第一実施形態では、非透光性部材６４２として低反射クロム遮光膜が例示されているが、本発明はこれに限定されない。即ち、非透光性部材６４２には、低反射Ｓｉ遮光膜や吸収膜を用いることも可能である。なお、吸収膜は光を吸収して熱に変換するため、吸収膜に光が照射されると吸収膜が熱膨張して熱応力が発生することがある。このため、非透光性部材６４２に吸収膜を用いる場合は、例えば、非透過性部材６４２を２層構造とし、光入射面とは反対側に位置する層（光入射量が少ない層）を吸収膜で構成し、光入射面側の層を、光を透過しない遮光膜又は反射膜で構成することが好ましい。
【００７１】
また、上記第一実施形態において、光学フィルターデバイス６００は、固定電極５６１及び可動電極５６２に電圧を印加することで、静電引力により反射膜間ギャップＧ１の大きさを変更可能な波長可変干渉フィルター５が収納される例を示したが、これに限定されない。例えば、反射膜間ギャップＧ１を変更するギャップ変更部として、固定電極５６１の代わりに、第一誘電コイルを配置し、可動電極５６２の代わりに第二誘電コイルまたは永久磁石を配置した誘電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。
さらに、静電アクチュエーター５６の代わりに圧電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。この場合、例えば保持部５２２に下部電極層、圧電膜、および上部電極層を積層配置させ、下部電極層および上部電極層の間に印加する電圧を入力値として可変させることで、圧電膜を伸縮させて保持部５２２を撓ませることができる。
【００７２】
また、内部空間６５０に収納する干渉フィルターとして波長可変干渉フィルター５を例示したが、例えば、反射膜間ギャップＧ１の大きさが固定された干渉フィルターであってもよい。この場合、可動部５２１を撓ませるための保持部５２２や、固定電極５６１を設けるための電極配置溝５１１等をエッチングにより形成する必要がなく、干渉フィルターの構成を簡略化できる。また、反射膜間ギャップＧ１の大きさが固定であるため、応答性の問題がなく、内部空間６５０を真空に維持する必要がなく、構成の簡略化、製造性の向上を図ることができる。ただし、この場合でも、例えば温度変化が大きい場所で光学フィルターデバイス６００を使用する場合、内部空間６５０内の空気の膨張等により、ベース側ガラス基板６３０やリッド側ガラス基板６４０が応力を受けて撓む恐れがある。したがって、このような干渉フィルターを用いる場合であっても、内部空間６５０を真空、または減圧状態に維持することが好ましい。
【００７３】
また、リッド６２０は、リッド接合部６２４、側壁部６２５、及び天面部６２６を備え、天面部６２６がベース基板６１０に対して平行となる構成を示したがこれに限定されない。リッド６２０の形状としては、ベース基板６１０との間に波長可変干渉フィルター５を収納可能な内部空間６５０を形成できれば、いかなる形状であってもよく、例えば天面部６２６が曲面形状に形成されていてもよい。ただし、この場合、内部空間６５０の気密性を維持するために、リッド６２０に接合するリッド側ガラス基板６４０をリッド６２０に合わせて曲面状に形成し、かつ、光通過孔６２１を閉塞する部分のみ、屈折等が生じないように平面状に形成する必要がある等、製造が煩雑になることが考えらえる。したがって、上記第一実施形態のように天面部６２６がベース基板６１０と平行となるリッド６２０を用いることが好ましい。
【００７４】
上記第一実施形態では、ベース側ガラス基板６３０及びリッド側ガラス基板６４０が、筐体６０１の外面、すなわち、ベース基板６１０のベース外側面６１３及びリッド６２０のリッド外側面６２３に接合される例を示したが、これに限らない。例えば、筐体６０１の内部空間６５０側に接合される構成としてもよい。
【００７５】
また、干渉フィルターとして、第一反射膜及び第二反射膜により多重干渉された光を反射させる反射型フィルターを内部空間６５０に収納する場合では、光通過孔６１１及びベース側ガラス基板６３０が設けられない構成であってもよい。
この場合、光学フィルターデバイス６００の光通過孔６２１に対向して、例えばビームスプリッター等を設けることで、光学フィルターデバイス６００への入射光と、光学フィルターデバイス６００から射出された射出光とを分離する構成とすることで、分離した射出光を検出部で検出させることができる。
【００７６】
上記第一実施形態では、内側端子部６１５及び外側端子部６１６を、ベース基板６１０に設けられた貫通孔６１４内に導電性部材を介して接続する構成を例示したが、これに限定されない。例えば、ベース基板６１０の貫通孔６１４に棒状の端子を圧入し、端子の先端部と、固定電極パッド５６３Ｐや可動電極パッド５６４Ｐ等と、を接続する構成としてもよい。
【００７７】
上記第一実施形態では、波長可変干渉フィルター５に設けられる本発明の電極部として、静電アクチュエーターを構成する固定電極５６１及び可動電極５６２（及びこれらの電極５６１，５６２に接続された電極パッド５６３Ｐ，５６４Ｐ）を例示したが、これに限定されない。
本発明の電極の他の例としては、例えば、固定反射膜５４及び可動反射膜５５の電荷保持量の変化から反射膜間ギャップＧ１の大きさを測定するための静電容量検出電極や、各基板５１，５２や、固定反射膜５４，可動反射膜５５に保持された電荷を逃がし、基板間のクーロン力を除去するための帯電除去電極等が挙げられる。この場合、第一電装面５１４及び第二電装面５２４に、上記静電容量検出電極や帯電除去電極等から引き出された引出電極を配置する。そして、このような複数の電極が配置された場合でも、例えばＦＰＣ６１５Ａを第一電装面５１４に貼り付けることで、各電極に対して個別に接続作業を実施することなく、容易に配線接続を実施することができる。
【００７８】
また、本発明の電子機器として、第二実施形態において測色装置１を例示したが、その他、様々な分野により本発明の光学フィルターデバイス、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、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等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。
【００７９】
図９は、波長可変干渉フィルターを備えたガス検出装置の一例を示す概略図である。
図１０は、図９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９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、光学フィルターデバイス６００、および受光素子１３７（検出部）等を含む検出装置と、検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部１３８、電力を供給する電力供給部１３９等から構成されている。また、光学部１３５は、光を射出する光源１３５Ａと、光源１３５Ａから入射された光をセンサーチップ１１０側に反射し、センサーチップ側から入射された光を受光素子１３７側に透過するビームスプリッター１３５Ｂと、レンズ１３５Ｃ，１３５Ｄ，１３５Ｅと、により構成されている。
また、図１０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１０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、光学フィルターデバイス６００の波長可変干渉フィルター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。
【００８０】
次に、上記のようなガス検出装置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。
【００８１】
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射出される。また、光源１３５Ａには、温度センサーや光量センサーが内蔵されており、その情報が信号処理部１４４へ出力される。そして、信号処理部１４４は、光源１３５Ａから入力された温度や光量に基づいて、光源１３５Ａが安定動作していると判断すると、排出ドライバー回路１５０を制御して排出手段１３３を作動させる。これにより、検出すべき標的物質（ガス分子）を含んだ気体試料が、吸引口１２０Ａから、吸引流路１２０Ｂ、センサーチップ１１０内、排出流路１２０Ｃ、排出口１２０Ｄへと誘導される。なお、吸引口１２０Ａには、除塵フィルター１２０Ａ１が設けられ、比較的大きい粉塵や一部の水蒸気などが除去される。
【００８２】
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、ラマン散乱光が光学フィルターデバイス６００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、光学フィルターデバイス６００の波長可変干渉フィルター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光学フィルターデバイス６００の波長可変干渉フィルター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。
【００８３】
なお、上記図９及び図１０において、ラマン散乱光を光学フィルターデバイス６００の波長可変干渉フィルター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を本発明の電子機器とする。このような構成でも、波長可変干渉フィルターを用いてガスの成分を検出することができる。
【００８４】
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。
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。
【００８５】
図１１は、光学フィルターデバイス６００を利用した電子機器の一例である食物分析装置の概略構成を示す図である。
この食物分析装置２００は、図１１に示すように、検出器２１０（光学モジュール）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光学フィルターデバイス６００と、分光された光を検出する撮像部２１３（検出部）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、光学フィルターデバイス６００の波長可変干渉フィルター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。
【００８６】
この食物分析装置２００は、システムを駆動させると、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を通って光学フィルターデバイス６００に入射する。光学フィルターデバイス６００の波長可変干渉フィルター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を制御して波長可変干渉フィルター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。
【００８７】
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、上述のようにして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。
【００８８】
また、図１１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、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。
【００８９】
さらには、本発明の波長可変干渉フィルター、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。
【００９０】
また、電子機器としては、本発明の波長可変干渉フィルターにより光を分光することで、分光画像を撮像する分光カメラ、分光分析機などにも適用できる。このような分光カメラの一例として、波長可変干渉フィルターを内蔵した赤外線カメラが挙げられる。
図１２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１２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（検出部）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１２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光学フィルターデバイス６００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、光学フィルターデバイス６００の波長可変干渉フィルター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。
【００９１】
さらには、本発明の波長可変干渉フィルターをバンドパスフィルターとして用いてもよく、例えば、発光素子が射出する所定波長域の光のうち、所定の波長を中心とした狭帯域の光のみを波長可変干渉フィルターで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。
【００９２】
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、波長可変干渉フィルターにより、物質から射出された赤外エネルギー（赤外光）を分光して分析し、サンプル中の被検体濃度を測定する。
【００９３】
上記に示すように、本発明の波長可変干渉フィルター、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、本発明の波長可変干渉フィルターは、上述のように、１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、携帯用や車載用の光学デバイスとして好適に用いることができる。
【００９４】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、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できる。
【符号の説明】
【００９５】
１…測色装置（電子機器）、３…測色センサー（光学モジュール）、５…波長可変干渉フィルター、３１…検出部、５１…固定基板（第一基板）、５２…可動基板（第二基板）、５４…固定反射膜（第一反射膜）、５５…可動反射膜（第二反射膜）、１００…ガス検出装置（電子機器）、２００…食物分析装置（電子機器）、３００…分光カメラ（電子機器）、６００…光学フィルターデバイス、６０１…筐体、６１１…光通過孔（出射光通過孔）、６２１…光通過孔（入射光通過孔）、６４０…リッド側ガラス基板（透光基板）、６４２…非透光性部材（アパーチャー）、６４３…誘電体多層膜（反射防止膜）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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