(57)【要約】【課題】対向する光学膜の面内で均一なギャップを確保する。【解決手段】固定基板５１と、固定基板５１と対向する可動基板５２と、固定基板５１の可動基板５２に対向する面に設けられた第１光学膜５４と、可動基板５２に設けられ、第１光学膜５４とギャップを介して対向する第２光学膜５５と、固定基板５１の可動基板５２に対向する面に設けられた第１電極５６１と、可動基板５２に設けられ、第１電極５６１と対向する第２電極５６２と、固定基板５１の可動基板５２に対向する面に設けられた電荷を帯びた第１帯電体膜６１と、可動基板５２に設けられ、第１帯電体膜６１と対向する電荷を帯びた第２帯電体膜６２と、を含み、第１帯電体膜６１および第２帯電体膜６２は、第１光学膜５４および第２光学膜５５における光の光路を妨げず、かつ第１電極５６１および第２電極５６２より内側に形成され、同極性で帯電している。【選択図】図３
2014016524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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光学膜と、
前記第２基板に設けられ、前記第１光学膜とギャップを介して対向する第２光学膜と、
前記第１基板の前記第２基板に対向する面に設けられ前記第１基板及び前記第２基板の厚さ方向から見た平面視において前記第１光学膜の外側に配置された第１電極と、
前記第２基板に設けられ、前記第１電極と対向する第２電極と、
前記第１基板の前記第２基板に対向する面に設けられ電荷を帯びた第１帯電体膜と、
前記第２基板に設けられ、前記第１帯電体膜と対向し電荷を帯びた第２帯電体膜と、を含み、
前記第１帯電体膜および前記第２帯電体膜は、前記第１光学膜および前記第２光学膜における所定の光の光路領域を妨げず、かつ前記平面視において前記第１電極および前記第２電極の内側に形成され、
前記第１帯電体膜および前記第２帯電体膜は同極性で帯電している
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項２】
請求項１に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第１帯電体膜および前記第２帯電体膜は、前記第１光学膜及び前記第２光学膜の一部に積層され前記所定の光の光路領域を取り囲んで形成されている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項３】
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１帯電体膜および前記第２帯電体膜は、遮光性を有する膜である
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第２基板は前記第２光学膜が設けられた可動部と、前記可動部を基板厚み方向に移動可能に保持する連結保持部とを備え、
前記連結保持部は、前記可動部を囲んで連続して形成され、前記可動部よりも厚み寸法が小さく形成されている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の波長可変干渉フィルターと、
前記波長可変干渉フィルターを透過した光を受光する受光部と、
を含む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４のいずれか一項に記載の波長可変干渉フィルターと、
前記波長可変干渉フィルターを透過した光を受光する受光部と、
前記受光部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、
を含む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、波長可変干渉フィルター、光学モジュール、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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。光フィルターの一例として、例えば波長可変干渉フィルターが挙げられる。
波長可変干渉フィルターは、基板に形成した光学膜を対向配置し、この光学膜間のギャップを外力により変化させて、ギャップ寸法に応じた波長の光を透過するように構成した光フィルターである（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１４２７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような波長可変干渉フィルターでは、光学膜間のギャップを外力により狭めていくと、光学膜が形成された部分の基板が変形することになり、光学膜面内の平坦性が確保できないことがある。このため、対向する光学膜の面内で均一なギャップを確保できず、波長可変干渉フィルターの分光精度を低下させる課題がある。
【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光学膜と、前記第２基板に設けられ、前記第１光学膜とギャップを介して対向する第２光学膜と、前記第１基板の前記第２基板に対向する面に設けられ前記第１基板及び前記第２基板の厚さ方向から見た平面視において前記第１光学膜の外側に配置された第１電極と、前記第２基板に設けられ、前記第１電極と対向する第２電極と、前記第１基板の前記第２基板に対向する面に設けられ電荷を帯びた第１帯電体膜と、前記第２基板に設けられ、前記第１帯電体膜と対向し電荷を帯びた第２帯電体膜と、を含み、前記第１帯電体膜および前記第２帯電体膜は、前記第１光学膜および前記第２光学膜における所定の光の光路領域を妨げず、かつ前記平面視において前記第１電極および前記第２電極の内側に形成され、前記第１帯電体膜および前記第２帯電体膜は同極性で帯電していることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、対向する第１帯電体膜と第２帯電体膜は、第１光学膜および第２光学膜を透過する光の光路領域に設けられることがない。そのため、光の光路を妨げない構成となり、帯電体膜の材料による各光学膜の光の反射特性と透過特性の劣化を防ぐことができる。また、対向する第１帯電体膜と第２帯電体膜とが同極性で帯電していることから、両者の間にクーロン力が働き、各基板が変形しようとする力に対して斥力となる。このようにして、外力によって生ずる光学膜が形成される面の変形を抑制することができ、第１光学膜および第２光学膜の平坦性が保たれ、光学膜の面内でばらつきのない均一なギャップを確保できる。そして、波長可変干渉フィルターの分光精度を向上させることが可能となる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、前記第１帯電体膜および前記第２帯電体膜は、前記第１光学膜及び前記第２光学膜の一部に積層され前記所定の光の光路領域を取り囲んで形成されていることが望ましい。
【０００９】
本適用例によれば、第１帯電体膜と第２帯電体膜は、各光学膜の光の光路領域を取り囲む構成であるため、各帯電体膜が平坦性を必要とする光の光路領域と最も近くにおいて各帯電体膜を形成できる構成となる。これによって、光路領域の変形を抑制する斥力の力を大きくできる。従って、第１光学膜および第２光学膜の平坦性が保たれ、光学膜の面内でばらつきのない均一なギャップを確保できる。そして、波長可変干渉フィルターの分光精度を向上させることが可能となる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、前記第１帯電体膜および前記第２帯電体膜は、遮光性を有する膜であることが望ましい。
【００１１】
本適用例によれば、第１帯電体膜及び第２帯電体膜が遮光性を有することから、光の光路外を透過する光を遮断することができ、デバイスから射出される光の範囲を規定し、且つ迷光成分を除去することが可能となる。従って、外部にアパーチャーを設ける必要が無く小型化が可能となる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターにおいて、前記第２基板は前記第２光学膜が設けられた可動部と、前記可動部を基板厚み方向に移動可能に保持する連結保持部とを備え、前記連結保持部は、前記可動部を囲んで連続して形成され、前記可動部よりも厚み寸法が小さく形成されていることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、可動部は連結保持部に連続して形成され保持されている。そして連結保持部は可動部より薄肉のダイヤフラム構造を有するため、可動部が厚み方向に移動する際に、可動部の移動がし易くなる。この構造では可動部における基板の変形を小さくすることができ、第１帯電体膜および第２帯電体膜による斥力と合わせて、光学膜の面内でさらに均一なギャップを形成することができる。
【００１４】
［適用例５］本適用例にかかる光学モジュールは、前記波長可変干渉フィルターと、前記波長可変干渉フィルターを透過した光を受光する受光部と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、対向する光学膜の面内で均一なギャップを確保できる光フィルターを備えており、精度の高い光量測定を実施する光学モジュールを得ることができる。
【００１６】
［適用例６］本適用例にかかる電子機器は、前記波長可変干渉フィルターと、前記波長可変干渉フィルターを透過した光を受光する受光部と、前記受光部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、を含むことを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、上述した波長可変干渉フィルターと、受光部とを備えた光学モジュールを有するので、精度の高い光量測定を実施できる。そして、この測定結果に基づいて光分析処理を実施することで、正確な分光特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態の測色装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】第１実施形態におけるエタロンの平面図。
【図３】第１実施形態におけるエタロンの概略断面図。
【図４】第１実施形態におけるエタロンの光学膜部分の作用を説明する模式図。
【図５】第１実施形態におけるエタロンの変形例を示す概略断面図。
【図６】第２実施形態における光分析装置としてのガス検出装置の概略図。
【図７】第２実施形態におけるガス検出装置の回路ブロック図。
【図８】第３実施形態における光分析装置としての食物分析装置の構成を示すブロック図。
【図９】第４実施形態における光分析装置としての分光カメラの構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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）
【００２０】
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。
＜測色装置の概略構成＞
図１は光分析装置などの電子機器としての測色装置の概略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（光学モジュール）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。
【００２１】
＜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つのみ図示）を備え、検査対象Ａに対して白色光を射出する。また、複数のレンズ２２には、コリメーターレンズが含まれてもよく、この場合、光源装置２は、光源２１から射出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。
【００２２】
＜測色センサーの構成＞
測色センサー３は、波長可変干渉フィルター（以下、エタロンと呼ぶ）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部３１と、を備える。
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、分光した光が受光部３１にて受光される。
受光部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、受光部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。
【００２３】
（エタロンの構成）
図２は、エタロンの平面図であり、図３は、図２のＢ−Ｂ断線に沿う概略断面図である。
図２に示すように、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３に示すように、固定基板（第１基板）５１および可動基板（第２基板）５２を備えている。
これらの基板５１，５２は、それぞれ例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラスなどの各種ガラスや、水晶などの基材からなり、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、基板５１，５２は、第１接合面５１５および第２接合面５２４がプラズマ重合膜を用いた接合膜５３１を介して接合されている。
【００２４】
また、固定基板５１と可動基板５２との間には、光の反射特性と透過特性とを有する第１光学膜５４、および第２光学膜５５が設けられる。ここで、第１光学膜５４は、固定基板５１の可動基板５２に対向する面に固定され、第２光学膜５５は、可動基板５２の固定基板５１に対向する面に固定されている。
第１光学膜５４は、固定基板５１の中央の光学膜固定部５１２に形成され、第２光学膜５５は、可動基板５２の中央の可動部５２２に形成されている。
光学膜５４，５５は円形状でＡｇＣ合金単層により形成されている。なお、ＴｉＯ2−ＳｉＯ2系の誘電体多層膜や、ＡｇＣ合金以外のＡｇ合金や、Ａｇ合金および誘電体膜の積層膜の光学膜を用いる構成としてもよい。
【００２５】
そして、第１光学膜５４の外側には円環状の第１帯電体膜６１が形成され、第２光学膜５５の外側には円環状の第２帯電体膜６２が、第１光学膜５４および第２光学膜５５を透過する光の光路領域（光路径：Ｄ）の外側に形成されている。そして、これらの第１帯電体膜６１および第２帯電体膜６２はギャップＧを介して対向配置されている。
【００２６】
第１帯電体膜６１および第２帯電体膜６２はエレクレットにて構成され、同極性で帯電している。
このエレクレットは絶縁材料の表面付近に電荷を注入して形成される。この電荷の注入にはコロナ放電、電子ビームなどを用いた公知の方法を用いる。
絶縁材料として、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフロオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン重合体）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン／パーフルオロ（アルキルビニルエーテル））重合体、含フッ素脂肪族環構造を有する重合体、などの絶縁破壊強度が高い材料が採用される。
光学膜上へのエレクレットの作成は、例えば、フッ素溶媒に溶かした上記材料をスピンコートなどの方法によりコーティングしてキュアした後、パターニングして電荷を注入すればよい。
なお、絶縁材料の絶縁破壊強度が高いほど電荷注入量を増加でき、必要な電荷注入量から適宜、材料を選択すればよい。特に、遮光性の高い材料を選択すると、光路外の迷光を遮断することができ、好ましい。
【００２７】
さらに、固定基板５１と可動基板５２との間には、固定基板５１に設けられた第１電極５６１と、可動基板５２の可動部５２２に設けられた第２電極５６２とからなる静電アクチュエーター５６が設けられている。
静電アクチュエーター５６は、第１帯電体膜６１および第２帯電体膜６２の外側に配置され、第１光学膜５４と第２光学膜５５との間のギャップＧ１寸法を調整する。
【００２８】
また、可動部５２２は可動基板５２の外周側に、可動部５２２に連続し、可動部５２２の厚みより肉薄に形成された連結保持部５２３が形成されている。
このように、可動基板５２はダイヤフラム構造を有し、エタロン平面視で円環状に形成された可動部５２２を可動基板５２の厚み方向に移動可能に構成している。
【００２９】
また、固定基板５１には、第１電極５６１に接続されエタロン５の頂点Ｃ２に向かって延出する第１引出電極５１３ａと、頂点Ｃ２と対角となる頂点Ｃ４に向かって延出する第２引出電極５１３ｂと、が設けられている。そして、第１引出電極５１３ａは固定基板５１の隅部に形成された電極パッド部５１４ａに接続され、第２引出電極５１３ｂは固定基板５１の隅部に形成された電極パッド部５１４ｂに接続されている。
【００３０】
可動基板５２には、第２電極５６２に接続されエタロン５の頂点Ｃ１，Ｃ３に向かって延出する第３引出電極５６１ａと第４引出電極５６１ｂが形成されている。
また、可動基板５２の四隅は切り欠かれ、エタロン５の平面視において、固定基板５１の四隅に形成された電極パッド部５１４ａ，５１４ｂ，５６２ａ，５６２ｂが露出するように構成されている。
【００３１】
電極パッド部５６２ａ，５６２ｂには、図示しないが、可動基板５２の引出電極５６１ａ，５６１ｂが導電性ペーストなどで接続されて、可動基板５２から固定基板５１への導通がなされる。このようにして、静電アクチュエーター５６を構成する第１電極５６１と第２電極５６２とは電気的に独立し、固定基板５１の電極パッド部５１４ａ，５１４ｂ，５６２ａ，５６２ｂから各電極５６１，５６２とを接続することができる。
そして、電圧制御部３２とエタロン５との接続は電極パッド部５１４ａ，５１４ｂ，５６２ａ，５６２ｂを介して行なわれる。
【００３２】
以上のような構成のエタロン５において、第１帯電体膜６１および第２帯電体膜６２は、同極性で帯電して対向していることから、両者の基板５１，５２間にクーロン力が働くことになる。
図４はエタロンにおける帯電体膜の作用を説明する模式図である。この図では固定基板５１は十分な厚みを備え、静電アクチュエーター５６の駆動による基板の変形は無いものとする。
静電アクチュエーター５６に電圧を印加すると、可動基板５２の第２電極５６２が第１電極５６１に引き付けられる。ダイヤフラム構造の可動基板５２は連結保持部５２３が撓んで、可動部５２２が第１光学膜５４に近づく方向に変位する。このとき、可動基板５２の可動部５２２も微小ではあるが固定基板５１側に凸となるように変形する。
【００３３】
ここで、第１、第２光学膜５４，５５の外周には第１、第２帯電体膜６１，６２が対向しており、可動部５２２の変形により、第２帯電体膜６２が第１帯電体膜６１に最も近づく環状部内周では大きな斥力が働き、その斥力は周辺に行くに従い小さくなる（図４の実線の矢印を参照）。このように、静電アクチュエーター５６により可動部５２２に発生する静電力より内周において、斥力が働く。
このことから、可動部５２２は斥力により変形が抑制され、可動部５２２の第２光学膜５５および第２帯電体膜６２は平坦性を保つことができる。つまり、第２光学膜５５が平坦であることから、対向する第１、第２光学膜５４，５５の面内においてギャップのばらつきを抑制することが可能である。
【００３４】
特に、静電アクチュエーター５６の駆動により帯電体膜間のギャップを小さくしようとすると、それに伴い可動基板５２の変形も大きくなるが、斥力も大きくなり増加する可動基板５２の変形力に対応することができる。このことは、クーロン力は電荷の積に比例し、距離の２乗に反比例することから理解される。
なお、本実施形態のエタロンのように片側の基板を可動としたが、両側の基板が可動の形態であっても同様の効果がある。
【００３５】
（電圧制御部の構成）
図１に戻って、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、静電アクチュエーター５６の第１電極５６１および第２電極５６２に印加する電圧を制御する。
【００３６】
＜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、および測色処理部（分析処理部）４３などを備えて構成されている。
【００３７】
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、測色センサー制御部４２を制御して、エタロン５の光学膜間の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、受光部３１から入力される受光信号に基づいて、エタロン５を透過した光の光量を取得する。そして、測色処理部４３は、上記により得られた各波長の光の受光量に基づいて、検査対象Ａから反射された光の色度を算出する。
【００３８】
（第１実施形態の作用効果）
上記の第１実施形態によれば、以下の効果を有する。
本実施形態に係るエタロン５では、対向する第１帯電体膜６１と第２帯電体膜６２とが同極性で帯電していることから、両者の間にクーロン力が働き、可動基板５２が変形しようとする力に対して斥力となる。このようにして、静電アクチュエーター５６の駆動によって生ずる可動部５２２の変形を抑制することができ、第２光学膜５５の平坦性が保たれ、対向する第１、第２光学膜５４，５５の面内でばらつきのない均一なギャップを確保できる。そして、エタロン５の分光精度を向上させることが可能となる。
【００３９】
また、エタロン５は各光学膜５４，５５の光路上に第１帯電体膜６１および第２帯電体膜６２が形成されておらず、各光学膜５４，５５の光学特性を劣化させることがない。このことから、各帯電体膜６１，６２の材料を光学特性に関わりなく自由に選択することができる。
【００４０】
さらに、エタロン５は第２光学膜５５が形成された可動部５２２が肉薄の連結保持部５２３に連続して形成されている。このように、連結保持部５２３が可動部５２２より薄肉のダイヤフラム構造を有するため、可動部５２２が厚み方向に移動する際に、可動部５２２が変形し易くなる。この構造では可動部５２２における可動基板５２の変形を小さくすることができ、第１帯電体膜６１および第２帯電体膜６２による斥力と合わせて、第１、第２光学膜５４，５５における面内でさらに均一なギャップを形成することができる。
【００４１】
また、静電アクチュエーター５６の駆動において、第１電極５６１と第２電極５６２との間のギャップ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が生ずるが、常に第１、第２帯電体膜６１，６２の間で斥力が働くことから、このプルイン現象を抑制することができる。
そして、常に第１、第２帯電体膜６１，６２間で斥力が働くことから、固定基板５１の第１帯電体膜６１と可動基板５２の第２帯電体膜６２とが接触して貼り付くことなく、第１、第２光学膜５４，５５間のギャップを維持できる。
【００４２】
このようなエタロン５と、エタロン５と透過した光を受光する受光部３１とで測色センサー（光学モジュール）３を構成すれば、精度の高い光量測定を実現する測色センサーを得ることができる。
さらに、この測色センサー３と、受光部３１から得られる信号に基づき光の色度を算出する測色処理部（分析処理部）４３とで測色装置１を構成すれば、精度の高い光量測定を実施でき、この測定結果に基づいて色度を測定する測色装置１を提供できる。
【００４３】
（第１実施形態の変形例）
次に、第１実施形態におけるエタロンの変形例について説明する。
図５はエタロンの変形例を示す概略断面図である。本変形例では、光学膜と帯電体膜の構成が第１実施形態のエタロンと異なる。第１実施形態のエタロンと同様な構成要素については、同符号を付し説明を省略する。
【００４４】
エタロン８の固定基板５１には第１光学膜５４が形成され、第１光学膜５４の上には第１帯電体膜６３が設けられている。第１帯電体膜６３は第１光学膜５４の光路領域を避け、この光路領域を取り囲むように円環状に形成されている。可動基板５２の可動部５２２には第２光学膜５５が形成され、第２光学膜５５の上には第２帯電体膜６４が設けられている。第２帯電体膜６４は第２光学膜５５の光路領域を避け、この光路領域を取り囲むように円環状に形成されている。そして、第１帯電体膜６３と第２帯電体膜６４とが対向配置されている。各帯電体膜６３，６４は、遮光性の高い絶縁材料により形成されている。
【００４５】
このように、第１光学膜５４の一部分に所定の光路領域を取り囲む配置で第１帯電体膜６３が覆い、第２光学膜５５の一部分に所定の光路領域を取り囲む配置で第２帯電体膜６４が覆っている。
このような構成によれば、各光学膜５４，５５の光路領域の外側で、各帯電体膜６３，６４を光路領域に最も近い配置とすることができるため、より光路領域に近い位置において斥力を働かせることが可能となり、第１実施形態のエタロンの効果をさらに向上することができる。加えて、各帯電体膜６３，６４に遮光性の高い材料を用いることにより、光の光路領域（光路径：Ｄ）を帯電体膜により規定することが可能となり、エタロン８外部に同等性能を有するアパーチャーを設ける必要がなくなり、装置の小型化や低コスト化が可能となる。さらに、光の光路の範囲外から透過する光（迷光）を遮断することができるため、エタロン８の分光精度を向上させることが可能となる。
【００４６】
以上の光分析装置などの電子機器として、測色装置１を例示したが、その他、様々な分野に波長可変干渉フィルター、光学モジュール、光分析装置などの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、光フィルターとしてエタロン（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２実施形態）
【００４７】
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。
【００４８】
図６は、エタロンを備えたガス検出装置の一例を示す概略図である。
図７は、図６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６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１３７（受光部）等を含む検出部（光モジュール）と、検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部１３８、電力を供給する電力供給部１３９等から構成されている。また、光学部１３５は、光を射出する光源１３５Ａと、光源１３５Ａから入射された光をセンサーチップ１１０側に反射し、センサーチップ側から入射された光を受光素子１３７側に透過するビームスプリッター１３５Ｂと、レンズ１３５Ｃ，１３５Ｄ，１３５Ｅと、により構成されている。
また、図７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７に示すように、ＣＰＵ等により構成された信号処理部１４４、光源１３５Ａを制御するための光源ドライバー回路１４５、エタロン５を制御するための電圧制御部１４６、受光素子１３７からの信号を受信する受光回路１４７、センサーチップ１１０のコードを読み取り、センサーチップ１１０の有無を検出するセンサーチップ検出器１４８からの信号を受信するセンサーチップ検出回路１４９、および排出手段１３３を制御する排出ドライバー回路１５０などを備えている。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
なお、上記図６，７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光分析装置とする。このような構成でも、本発明の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。
【００５３】
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３実施形態）
【００５４】
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。
【００５５】
図８は、エタロン５を利用した光分析装置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８に示すように、検出器（光モジュール）２１０と、制御部２２０と、表示部２３０と、を備えている。検出器２１０は、光を射出する光源２１１と、測定対象物からの光が導入される撮像レンズ２１２と、撮像レンズ２１２から導入された光を分光するエタロン（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（受光部）２１３と、を備えている。
また、制御部２２０は、光源２１１の点灯・消灯制御、点灯時の明るさ制御を実施する光源制御部２２１と、エタロン５を制御する電圧制御部２２２と、撮像部２１３を制御し、撮像部２１３で撮像された分光画像を取得する検出制御部２２３と、信号処理部２２４と、記憶部２２５と、を備えている。
【００５６】
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。
【００５７】
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、上述のようにした得られた検査対象の食物の成分や含有量、カロリーや鮮度等の情報を表示部２３０に表示させる処理をする。
【００５８】
また、図８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。
【００５９】
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、光モジュールに設けられた波長可変干渉フィルターにより特定波長の光を分光し、受光部で受光させることで、特定波長の光により伝送されるデータを抽出することができ、このようなデータ抽出用光モジュールを備えた光分析装置により、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４実施形態）
【００６０】
また、光分析装置としては、本発明のエタロン（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、エタロンを内蔵した赤外線カメラが挙げられる。
図９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９に示すように、カメラ本体３１０と、撮像レンズユニット３２０と、撮像部３３０とを備えている。
カメラ本体３１０は、利用者により把持、操作される部分である。
撮像レンズユニット３２０は、カメラ本体３１０に設けられ、入射した画像光を撮像部３３０に導光する。また、この撮像レンズユニット３２０は、図９に示すように、対物レンズ３２１、結像レンズ３２２、及びこれらのレンズ間に設けられたエタロン５を備えて構成されている。
撮像部３３０は、受光素子により構成され、撮像レンズユニット３２０により導光された画像光を撮像する。
このような分光カメラ３００では、エタロン５により撮像対象となる波長の光を透過させることで、所望波長の光の分光画像を撮像することができる。
【００６１】
さらには、本発明の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、本発明のエタロン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。
【００６２】
さらには、光学モジュールおよび光分析装置を、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。
【００６３】
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、本発明のエタロンは、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。
【００６４】
本発明は以上説明した実施例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】
【００６５】
１…測色装置、２…光源装置、３…測色センサー、４…制御装置、５…エタロン、２１…光源、２２…レンズ、３１…受光部、４１…光源制御部、４２…測色センサー制御部、４３…測色処理部、５１…固定基板（第１基板）、５２…可動基板（第２基板）、５４…第１光学膜、５５…第２光学膜、５６…静電アクチュエーター、６１…第１帯電体膜、６２…第２帯電体膜、６３…第１帯電体膜、６４…第２帯電体膜、１００…ガス検出装置、２００…食物分析装置、３００…分光カメラ、５１２…光学膜固定部、５１３ａ…第１引出電極、５１３ｂ…第２引出電極、５１４ａ…電極パッド部、５１４ｂ…電極パッド部、５１５…第１接合面、５２２…可動部、５２３…連結保持部、５２４…第２接合面、５３１…接合膜、５６１…第１電極、５６１ａ…第３引出電極、５６１ｂ…第４引出電極、５６２…第２電極、５６２ａ…電極パッド部、５６２ｂ…電極パッド部。
【図１】
2014016524.tif 000003
【図２】
2014016524.tif 000004
【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】
2014016524.tif 000009
【図８】
2014016524.tif 000010
【図９】
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