(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一基板と
前記第一基板と対向する第二基板と、
前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜と、
前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、
前記第二基板を前記第一基板と近づく方向に撓ませて前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の前記反射膜間ギャップを変化させるギャップ変更部と、
を備え、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、第一の波長の光に対する反射率よりも前記第一の波長より波長が短い第二の波長の光に対する反射率が高い反射率特性を有し、
前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部の外周部に設けられ、前記可動部よりも剛性が小さい保持部と、を備え、
前記保持部の剛性は、前記可動部の可動中心に対して非対称とな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、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、ＡｌＡｓにより構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１または２に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第一の波長は７００ｎｍであり、前記第二の波長は４００ｎｍ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または２に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第一の波長は２５００ｎｍであり、前記第二の波長は７００ｎｍ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５】
請求項１に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記ギャップ変更部は、前記第一基板及び前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において、前記可動部の可動中心に対して非対称となる位置に配置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６】
請求項１に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第二基板は、
前記第一基板に接合される接合部と、
前記ギャップ変更部により付与される応力により前記第一基板に近づく方向に撓む撓み部と、
を備え、
前記第二反射膜は、前記撓み部に設けられたことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項７】
請求項６に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記撓み部は、一様な厚み寸法を有することを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項８】
第一基板と
前記第一基板と対向する第二基板と、
前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜と、
前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、
前記第二基板を前記第一基板と近づく方向に撓ませて前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の前記反射膜間ギャップを変化させるギャップ変更部と、
前記第一基板と前記第二基板とを収容する筐体と、
を備え、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、第一の波長の光に対する反射率よりも前記第一の波長より波長が短い第二の波長の光に対する反射率が高い反射率特性を有し、
前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部の外周部に設けられ、前記可動部よりも剛性が小さい保持部と、を備え、
前記保持部の剛性は、前記可動部の可動中心に対して非対称となることを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項９】
第一基板と
前記第一基板と対向する第二基板と、
前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜と、
前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、
前記第二基板を前記第一基板と近づく方向に撓ませて前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の前記反射膜間ギャップを変化させるギャップ変更部と、
前記第一反射膜または前記第二反射膜を透過した光が受光される受光部と、
を備え、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、第一の波長の光に対する反射率よりも前記第一の波長より波長が短い第二の波長の光に対する反射率が高い反射率特性を有し、
前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部の外周部に設けられ、前記可動部よりも剛性が小さい保持部と、を備え、
前記保持部の剛性は、前記可動部の可動中心に対して非対称となることを特徴とする光学モジュール。
【請求項１０】
第一基板と
前記第一基板と対向する第二基板と、
前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜と、
前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、
前記第二基板を前記第一基板と近づく方向に撓ませて前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の前記反射膜間ギャップを変化させるギャップ変更部と、
前記第一反射膜または前記第二反射膜を透過した光が受光される受光部と、
前記受光部により受光された光に基づいて、前記光の特性が分析される分析処理部と、
を備え、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、第一の波長の光に対する反射率よりも前記第一の波長より波長が短い前記第二の波長の光に対する反射率が高い反射率特性を有し、
前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部の外周部に設けられ、前記可動部よりも剛性が小さい保持部と、を備え、
前記保持部の剛性は、前記可動部の可動中心に対して非対称となる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、互いに対向する一対の反射膜を有し、この反射膜間の距離を変化させることで、測定対象の光から所定波長の光を取り出す波長可変干渉フィルターが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の波長可変干渉フィルター（光共振器）は、互いに対向する第一基板及び第二基板と、各基板にそれぞれ配置されて反射膜間ギャップを介して互いに対向する高反射膜と、各基板にそれぞれ配置されて互いに対向する電極とを備えている。このような波長可変干渉フィルターでは、電極間に電圧を印加することで、第二基板を変形させて反射膜間ギャップを調整することで、波長可変干渉フィルターにより取り出す光の波長を変化させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２４３９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載の波長可変干渉フィルターは、電極間に電圧を印加することで、第二基板を撓ませて、反射膜間ギャップを狭める方向に駆動させている。このため、短波長側の光を取り出すために、反射膜間ギャップを狭めた際に、第二基板の撓みや傾斜により、波長可変干渉フィルターを透過した光の半値幅が反射膜間ギャップを狭めるに従い大きくなる（分解能が低下する）という課題があった。
【０００６】
本発明は、設定された波長域の光を適切に取り出すことが可能な波長可変干渉フィルター、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】
本発明は、上記課題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。
本発明の一態様の波長可変干渉フィルターは、第一基板と前記第一基板と対向する第二基板と、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜と、前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、前記第二基板を前記第一基板と近づく方向に撓ませて前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の前記反射膜間ギャップを変化させるギャップ変更部と、を備え、前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、第一の波長の光に対する反射率よりも前記第一の波長より波長が短い第二の波長の光に対する反射率が高い反射率特性を有し、前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部の外周部に設けられ、前記可動部よりも剛性が小さい保持部と、を備え、前記保持部の剛性は、前記可動部の可動中心に対して非対称となることを特徴とする。
【０００８】
［適用例１］本適用例にかかる波長可変干渉フィルターは、第一基板と前記第一基板と対向する第二基板と、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜と、前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、前記第二基板を前記第一基板と近づく方向に撓ませて前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の前記反射膜間ギャップを変化させるギャップ変更部と、を備え、前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、第一の波長の光に対する反射率よりも前記第一の波長より波長が短い第二の波長の光に対する反射率が高い反射率特性を有することを特徴とする。
【０００９】
本適用例では、ギャップ変更部は、第一基板に設けられた第一電極、第二基板に設けられた第二電極により構成される静電アクチュエーターである。このような静電アクチュエーターでは、電極間を対向して配置するだけでよく、構成の簡略化を図れ、波長可変干渉フィルターの小型化、薄型化を図れる。また、電極間に印加する電圧を変更するだけで、容易に反射膜間ギャップを変更することができ、反射膜間ギャップのギャップ制御も容易に実施できる。
【００１０】
ギャップ変更部により反射膜間ギャップを狭める方向に第二基板を撓ませると、第二基板の撓みにより第二反射膜にも僅かな撓みが発生する。したがって、このような波長可変干渉フィルターでは、反射膜間ギャップを小さくするに従って、第二反射膜の撓みも増大するので、波長可変干渉フィルターの光学特性（透過ピーク波長の透過特性）は、短波長に向かうに従って半値幅が大きくなる。
この時、第一反射膜や第二反射膜として、短波長側に向かうに従って反射率が低下する反射特性の反射膜を用いる場合、波長可変干渉フィルターの光学特性は、第二反射膜の撓みによる影響と、反射膜の反射特性による影響との相乗効果により短波長側に向かうに従って更に半値幅が大きくなってしまい、短波長側の分解能が大きく低下する。また、第一反射膜や第二反射膜として、各波長に対して一定の反射率を示す反射特性の反射膜を用いる場合でも、第二反射膜の撓みによる分解能低下により、短波長側の分解能が低下する。
これに対して、本適用例では、第一反射膜及び第二反射膜として、短波長側に向かうに従って反射率が上昇する反射特性を有する反射膜を用いる。この場合、第二反射膜の撓みによる影響と、反射膜の反射特性による影響とが相殺し合い、反射膜間ギャップを変更した場合でも、透過ピーク波長の半値幅が略一様となる。したがって、波長可変干渉フィルターは、取り出す光の波長によらず、分解能を略一様にできる。
【００１１】
［適用例２］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターにおいて、前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、ＡｌＡｓにより構成されていることが好ましい。
【００１２】
本適用例では、第一反射膜及び第二反射膜としてＡｌＡｓを用いる。光学膜としてのＡｌＡｓは、短波長側に向かうに従って反射率が上昇し、かつ、可視光を含む広い範囲に対して反射特性を有する。したがって、波長可変干渉フィルターにより、広い波長域に対して、一様な分解能で所望波長の光を取り出すことができる。
【００１３】
［適用例３］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターにおいて、第一の波長とは７００ｎｍであり、短波長は４００ｎｍであることが好ましい。
【００１４】
本適用例では、可視領域において、前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、短波長側に向かうに従って反射率が上昇するという反射率特性を有する。したがって、波長可変干渉フィルターにより、可視光を含む広い波長域に対して、一様な分解能で所望波長の光を取り出すことができる。
【００１５】
［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、第一の波長とは２５００ｎｍであり、短波長は７００ｎｍであることが好ましい。
【００１６】
本適用例では、近赤外領域において、前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、短波長側に向かうに従って反射率が上昇するという反射率特性を有する。したがって、波長可変干渉フィルターにより、近赤外光を含む広い波長域に対して、一様な分解能で所望波長の光を取り出すことができる。
【００１７】
［適用例５］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターにおいて、前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部の外周部に設けられ、前記可動部よりも剛性が小さい保持部とを備え、前記保持部の剛性は、前記可動部の可動中心に対して非対称となることが好ましい。
【００１８】
本適用例では、第二基板は、第二反射膜が設けられる可動部が保持部により保持される構成となる。この場合、保持部の剛性が可動部よりも小さいので、ギャップ変更部により第二基板を撓ませる応力が付与されると、保持部が撓むことで、可動部が変位する。このような構成では、ギャップ変更部による応力付与により保持部を撓ませやすくする構成とすることで、第二基板を撓ませるための応力をより小さくできる。例えば、電圧が印加されることで第二基板を撓ませる応力を発生させるギャップ変更部では、第二基板を所定量撓ませるための電圧を小さくでき、省電力化を図れる。
一方、このような構成では、保持部の撓みにより可動部が変位される構成となるため、保持部に対して可動部の形状はほとんど変形しない。この場合、反射膜間ギャップを変動させた際の第二反射膜の撓みによる光学特性への影響が小さくなり、反射膜の反射特性による影響により、短波長側の分解能が、長波長側の分解能よりも低下してしまうことが考えられる。
これに対して、本適用例では、保持部の剛性が、可動部の可動中心に対して非対称となる。この場合、ギャップ変更部により反射膜間ギャップを増大させると、保持部の剛性の差により、可動部が傾斜した状態で反射膜間ギャップが変動する。したがって、反射膜間ギャップに応じて、第一反射膜に対して第二反射膜の傾斜角度が変化し、短波長側に向かうに従って傾斜角度が大きくなる。よって、第二反射膜の傾斜の影響により、短波長側の分解能が低下（半値幅が増大）する。この場合、第二反射膜の撓みによる影響、及び第二反射膜の傾斜の影響と、反射膜の反射特性による影響とが相殺し合い、反射膜間ギャップを変更した場合でも、透過ピーク波長の半値幅が略一様となる。したがって、本発明においても、波長可変干渉フィルターにより取り出す光の波長によらず、分解能を略一様にできる。
【００１９】
［適用例６］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターにおいて、前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部の外周部に設けられ、前記可動部よりも剛性が小さい保持部とを備え、前記ギャップ変更部は、前記第一基板及び前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において、前記可動部の可動中心に対して非対称となる位置に配置されていることが好ましい。
【００２０】
本適用例では、上記発明と同様に、第二基板に可動部及び保持部が設けられるため、ギャップ変更部により第二基板を撓ませるための応力をより小さくできる。
また、本適用例では、ギャップ変更部により第二基板を撓ませる応力が付与される位置が、可動部の可動中心に対して非対称となる。したがって、この場合でも、ギャップ変更部により反射膜間ギャップを増大させると、応力が付与される位置に応じて、可動部（第二反射膜）が傾斜した状態で反射膜間ギャップが変動する。このため、第二反射膜の撓みによる影響、及び第二反射膜の傾斜の影響と、反射膜の反射特性による影響とが相殺し合い、反射膜間ギャップを変更した場合でも、透過ピーク波長の半値幅が略一様となる。したがって、本発明においても、波長可変干渉フィルターにより取り出す光の波長によらず、分解能を略一様にできる。
【００２１】
［適用例７］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターにおいて、前記第二基板は、前記第一基板に接合される接合部と、前記ギャップ変更部により付与される応力により前記第一基板から近づく方向に撓む撓み部と、を備え、前記第二反射膜は、前記撓み部に設けられたことが好ましい。
【００２２】
本適用例では、第二基板に設けられる撓み部に第二反射膜が設けられる。このような構成では、ギャップ変更部により反射膜間ギャップを狭めると、撓み部が撓むことで、第二反射膜も撓む。このため、第二反射膜の撓みによる影響と、反射膜の反射特性による影響とが相殺し合い、反射膜間ギャップを変更した場合でも、透過ピーク波長の半値幅が略一様となる。したがって、波長可変干渉フィルターにより取り出す光の波長によらず、分解能を略一様にできる。
【００２３】
［適用例８］上記適用例にかかる波長可変干渉フィルターにおいて、前記撓み部は、同じ厚み寸法を有することが好ましい。
【００２４】
本適用例では、撓み部が一様な厚み寸法に形成されるため、第二基板の製造性を向上させることができる。また、接合部の厚み寸法と、撓み部の厚み寸法とを同一寸法にすることも可能であり、この場合、第二基板に対してエッチング等の加工処理が不要となり、更に製造性を向上させることができ、製造コストを低減させることができる。例えば、第二基板として、厚さ３０〜１００μｍの薄板化ガラスを用いると良い。
【００２５】
［適用例９］本適用例にかかる光学フィルターデバイスは、第一基板と前記第一基板と対向する第二基板と、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜と、前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、前記第二基板を前記第一基板と近づく方向に撓ませて前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の前記反射膜間ギャップを変化させるギャップ変更部と、前記第一基板と前記第二基板とを収容する筐体と、を備え、前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、前記第一の波長の光に対する反射率よりも前記第一の波長より波長が短い第二の波長の光に対する反射率が高い反射率特性を有することを特徴とする。
【００２６】
本適用例では、筐体に波長可変干渉フィルターが収容されている。筐体により波長可変干渉フィルターが保護されているため、外的要因による波長可変干渉フィルターの破損を防止できる。
【００２７】
［適用例１０］本適用例にかかる光学モジュールは、第一基板と前記第一基板と対向する第二基板と、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜と、前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、前記第二基板を前記第一基板と近づく方向に撓ませて前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の前記反射膜間ギャップを変化させるギャップ変更部と、前記第一反射膜または前記第二反射膜を透過した光が受光される受光部と、を備え、前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、前記第一の波長の光に対する反射率よりも前記第一の波長より波長が短い第二の波長の光に対する反射率が高い反射率特性を有することを特徴とする。
【００２８】
本適用例では、波長可変干渉フィルターと第一反射膜または第二反射膜を透過した光が受光される受光部を有している。
上述した適用例と同様、波長可変干渉フィルターにおいて、設定された波長域から所望の波長の光を適切に取り出すことができる。したがって、光学モジュールにおいても、必要となる波長の光が取り出されない等の不都合がなく、波長可変干渉フィルターから取り出された光を受光部で確実に受光することができる。
【００２９】
［適用例１１］本適用例にかかる電子機器は、第一基板と前記第一基板と対向する第二基板と、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜と、前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、前記第二基板を前記第一基板と近づく方向に撓ませて前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の前記反射膜間ギャップを変化させるギャップ変更部と、前記第一反射膜または前記第二反射膜を透過した光が受光される受光部と、前記受光部により受光された光に基づいて、前記光の特性が分析される分析処理部と、を備え、前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、前記第一の波長の光に対する反射率よりも前記第一の波長より波長が短い第二の波長の光に対する反射率が高い反射率特性を有することを特徴とする。
【００３０】
本適用例では、上述した適用例と同様、波長可変干渉フィルターにおいて、設定された波長域から所望の波長の光を適切に取り出すことができる。したがって、電子機器においても、必要となる波長の光が取り出されない等の不都合がなく、波長可変干渉フィルターから取り出された光に基づいて、正確な各種処理を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第一実施形態の分光測定装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ´線における波長可変干渉フィルターの断面図。
【図４】第一実施形態の第一基板を第二基板側から見た平面図。
【図５】第一実施形態の第二基板を第一基板側から見た平面図。
【図６】本実施形態の波長可変干渉フィルターにおいて、反射膜間ギャップを変化させた際の第二反射膜の傾きを示す図。
【図７】波長可変干渉フィルターにおいて反射膜にＡｇ合金を用いたときの透過した透過ピーク波長の半値幅比を示す図。
【図８】波長可変干渉フィルターにおいて反射膜にＡｌＡｓ、Ａｌを用いたときの透過した透過ピーク波長の半値幅比を示す図。
【図９】第二実施形態の波長可変干渉フィルターの断面図であり、反射膜間ギャップを変化させた際の断面図。
【図１０】第三実施形態の波長可変干渉フィルターの断面図であり、反射膜間ギャップを変化させた際の断面図。
【図１１】第四実施形態の波長可変干渉フィルターの断面図であり、反射膜間ギャップを変化させた際の断面図。
【図１２】第五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１３】第六実施形態の波長可変干渉フィルターを備えたガス検出装置（電子機器）を示す概略図。
【図１４】第六実施形態のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図１５】第七実施形態の波長可変干渉フィルターを備えた食物分析装置（電子機器）の概略構成を示す図。
【図１６】第八実施形態の波長可変干渉フィルターを備えた分光カメラ（電子機器）の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
［第一実施形態］
以下、本発明に係る第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
［分光測定装置の構成］
図１は、本発明に係る分光測定装置の概略構成を示すブロック図である。
分光測定装置１は、例えば測定対象Ｘで反射した測定対象光における各波長の光強度を分析し、分光スペクトルを測定する装置である。なお、本実施形態では、測定対象Ｘで反射した測定対象光を測定する例を示すが、測定対象Ｘとして、例えば液晶パネル等の発光体を用いる場合、当該発光体から発光された光を測定対象光としてもよい。
そして、この分光測定装置１は、図１に示すように、光学モジュール１０と、光学モジュール１０から出力された信号を処理する制御回路部２０と、を備えている。
【００３３】
［光学モジュールの構成］
光学モジュール１０は、波長可変干渉フィルター５と、検出部１１と、Ｉ−Ｖ変換器１２と、アンプ１３と、Ａ／Ｄ変換器１４と、電圧制御部１５とを備える。
この光学モジュール１０は、測定対象Ｘで反射された測定対象光を、入射光学系（図示略）を通して、波長可変干渉フィルター５に導き、波長可変干渉フィルター５を透過した光を検出部１１で受光する。そして、検出部１１から出力された検出信号は、Ｉ−Ｖ変換器１２、アンプ１３、及びＡ／Ｄ変換器１４を介して制御回路部２０に出力される。
【００３４】
［波長可変干渉フィルターの構成］
次に、光学モジュール１０に組み込まれる波長可変干渉フィルター５について説明する。
図２は、波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ´線における波長可変干渉フィルターの断面図である。
波長可変干渉フィルター５は、図２に示すように、第一基板５１、及び第二基板５２を備えている。これらの各基板５１，５２は、それぞれ例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等の各種ガラスや、水晶等により形成されている。そして、第一基板５１及び第二基板５２は、接合膜５４により接合されている。これらの接合膜５４としては、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜等を用いることができる。
【００３５】
第一基板５１の第二基板５２に対向する面には第一反射膜５５１が設けられ、第二基板５２の第一基板５１に対向する面には第二反射膜５５２が設けられている。これらの第一反射膜５５１及び第二反射膜５５２は、反射膜間ギャップＧ１を介して対向配置されている。
また、本発明のギャップ変更部を構成す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、第一基板５１の第二基板５２に対向する面に設けられた第一電極５６１と、第二基板５２の第一基板５１に対向する面に設けられた第二電極５６２とにより構成されている。
【００３６】
そして、波長可変干渉フィルター５は、各基板５１，５２の厚み方向から見た平面視（以降、フィルター平面視と称する場合がある）において、第一反射膜５５１及び第二反射膜５５２が重なり合う光干渉領域（有効領域Ａｒ０）を有し、この有効領域Ａｒ０を透過した光が検出部１１に入射する。
【００３７】
［第一基板の構成］
次に、第一基板５１の構成について詳述する。
図４は、第一基板を第二基板側から見た平面図である。第一基板５１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。この第一基板５１には、エッチングにより第一基板５１の中央を中心とする円形の凹部５１１が設けられ、さらにこの凹部５１１の中央部にはその底面より突出した円柱状の凸部５１２が形成されている。
この凸部５１２の平面には、光の反射特性と透過特性とを有する第一反射膜５５１が形成されている。第一反射膜５５１は凸部５１２の中央部に形成され、それを取り巻くように円環状の第一電極５６１が形成されている。
また、第一反射膜５５１はＡｌＡｓ等で形成されており、短波長側ほど反射率が高い特性を持っている。
【００３８】
第一電極５６１は第一引出電極５６３に接続され、第一引出電極５６３は第一基板５１の四辺うちの一つの辺に引き出されている。そして、第一引出電極５６３は第一基板５１の辺部に形成された第一端子取出部５２４に接続されている。
第一電極５６１、第一引出電極５６３、および第一端子取出部５２４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。
【００３９】
［第二基板の構成］
次に、第二基板５２の構成について詳述する。図５は、第二基板を第一基板側から見た平面図である。
第二基板５２は、図２、図３及び図５に示すように、フィルター中心点Ｏを中心とした円形の可動部５２１と、可動部５２１と同軸であり、可動部５２１を保持する保持部５２２とを備える。
また、第二基板５２の一端側は、第二端子取出部５３４を構成する。
【００４０】
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、第二基板５２の厚み寸法と同一寸法に形成される。
この可動部５２１の第一基板５１に対向する面には、第二反射膜５５２が設けられている。第二反射膜５５２としては、上述した第一反射膜５５１と同一の構成の反射膜が用いられる。
また、可動部５２１の第一基板５１に対向する面には、静電アクチュエーター５６を構成する第二電極５６２が設けられている。第二電極５６２は、フィルター平面視において、有効領域Ａｒ０の外周側に設けられ、フィルター中心点Ｏを中心とした円環状に形成されている。
また、第二電極５６２の外周縁には、第二引出電極５６４が接続され、この第二引出電極５６４は、第二電極５６２から第二端子取出部５３４に向かって延出する。第二引出電極５６４の先端部は、外部に露出しており、例えばＦＰＣ（Flexible printed circuits）やリード線により、電圧制御部１５に接続される。
なお、これらの第二電極５６２及び第二引出電極５６４としては、導電性を有する電極であれば、いかなる電極材料を用いてもよく、例えば、ＩＴＯや、Ｃｒ／Ａｕ積層電極等を用いることができる。また、第二電極５６２上に絶縁耐圧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。
【００４１】
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よりも厚み方向に対する剛性が小さく形成されている。
このため、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第一基板５１側に撓ませることが可能となる。この際、可動部５２１は、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、静電引力により第二基板５２を撓ませる力が作用した場合でも、可動部５２１の撓みを抑制することが可能となり、これにより、可動部５２１に形成された第二反射膜５５２の撓みも抑制される。
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、フィルター中心点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等としてもよい。
【００４２】
そして、第二基板５２の第一基板５１に対向する面には、上述したように、保持部５２２の外周側に、基板外周部に亘って、接合部が設けられ、第一基板５１と第二基板５２とが接合膜５４により接合される。
【００４３】
［検出部、Ｉ−Ｖ変換器、アンプ、Ａ／Ｄ変換器、及び電圧制御部の構成］
次に、図１に戻り、光学モジュール１０の検出部１１について説明する。
検出部１１は、波長可変干渉フィルター５の有効領域Ａｒ０を透過した光を受光（検出）し、受光量に基づいた検出信号を出力する。
Ｉ−Ｖ変換器１２は、検出部１１から入力された検出信号を電圧値に変換し、アンプ１３に出力する。
アンプ１３は、Ｉ−Ｖ変換器１２から入力された検出信号に応じた電圧（検出電圧）を増幅する。
【００４４】
Ａ／Ｄ変換器１４は、アンプ１３から入力された検出電圧（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、制御回路部２０に出力する。
電圧制御部１５は、制御回路部２０の制御に基づいて、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に対して電圧を印加する。これにより、静電アクチュエーター５６の第一電極５６１及び第二電極５６２間で静電引力が発生し、可動部５２１が第一基板５１に近づく方向に変位して、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量が所定値に設定される。
【００４５】
［制御回路部の構成］
次に、分光測定装置１の制御回路部２０について説明する。
制御回路部２０は、例えばＣＰＵやメモリー等が組み合わされることで構成され、分光測定装置１の全体動作を制御する。この制御回路部２０は、図１に示すように、フィルター駆動部２１と、光量取得部２２と、分光解析部２３と、を備える。
また、制御回路部２０は、各種データを記憶する記憶部（図示略）を備え、当該記憶部には、静電アクチュエーター５６を制御するためのＶ−λデータが記憶される。このＶ−λデータには、静電アクチュエーター５６に印加する電圧に対する、有効領域Ａｒ０を透過する光のピーク波長が記録されている。
【００４６】
フィルター駆動部２１は、記憶部に記憶されるＶ−λデータを参照し、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に印加する電圧を設定し、電圧制御部１５に制御信号を出力する。
これにより、電圧制御部１５は、設定された電圧を第一電極５６１及び第二電極５６２間に印加して、反射膜間ギャップＧ１が変更される。
【００４７】
光量取得部２２は、検出部１１により検出された光量を取得し記憶部に記憶する。
分光解析部２３は、光量取得部２２により取得され記憶部に記憶された各波長に対する光量に基づいて、測定対象光の分光スペクトルを解析する。
【００４８】
［波長可変干渉フィルターの光学特性］
次に、上記のような分光測定装置１における波長可変干渉フィルター５の光学特性について、図面に基づいて説明する。
図６は、本実施形態の波長可変干渉フィルターにおいて、反射膜間ギャップＧ１を変化させた際の第二反射膜の傾きの一例を示す図である。図７は、波長可変干渉フィルターにおいて、反射膜にＡｇ合金を用いたときの、透過した透過ピーク波長の半値幅比を示す図である。図８は、波長可変干渉フィルターにおいて反射膜にＡｌＡｓ、Ａｌを用いたときの透過した透過ピーク波長の半値幅比を示す図である。
図６に示すように、反射膜間ギャップＧ１が小さくなるに従って（短波長になるに従って）、第二反射膜５５２の傾きが大きくなる。
【００４９】
ここで、一対の反射膜の多重干渉により特定の光を取り出す波長可変干渉フィルターでは、反射膜の反射率に応じて透過特性が変化する。したがって、第一反射膜５５１、第二反射膜５５２として、例えばＡｇ、Ａｇ合金等のように、短波長側から長波長側に向かうに従って反射率が上昇する反射膜を用いる場合、短波長側から長波長側に向かうに従って、透過ピーク波長の半値幅が小さくなる。
図７において、波長可変干渉フィルターでの反射膜（Ａｇ合金）の傾きの有無による透過ピーク波長の半値幅比を示している。この図７では、透過波長７００ｎｍで反射膜の傾きがないときの半値幅を基準にした半値幅比の変化を示している。
反射膜の傾きがない場合において、反射膜にＡｇ合金を用いる構成では、長波長側において、反射膜の反射率が大きく、かつ第二反射膜５５２の傾きも小さいため、図７に示すように、半値幅が小さく精度の高い透過ピーク波長の光を得ることができる。しかしながら、短波長側では、反射膜の反射率が小さく、長波長側と比べて約２倍、半値幅が大きくなる。
実際には第二反射膜５５２の傾きも大きくなるため、透過ピーク波長のさらに半値幅が大きくなり、長波長側と比べて短波長側は約４．５倍、半値幅が大きくなる。このため、波長可変干渉フィルターの分解能が低下し、測定対象とする波長によって、半値幅が異なり、一様な分解能で透過ピーク波長の光を取り出すことができないという課題がある。
【００５０】
図８（ａ）は、本実施形態の反射膜にＡｌＡｓを用いたときの反射膜の傾きの有無による透過ピーク波長の半値幅比を示している。この図８（ａ）では、透過波長４００ｎｍで反射膜の傾きがないときの半値幅を基準にした半値幅比の変化を示している。
反射膜にＡｌＡｓを用い、反射膜の傾きがない場合では、長波長側において反射率が小さく短波長側に比べて、半値幅が約３倍大きくなる。これは、反射膜にＡｇ合金を用いたときとは逆の傾向を示すことが分かる。
実際には第二反射膜５５２の傾きが生ずるため、この傾きにより半値幅の変化が相殺されて長波長側の半値幅は短波長側に比べて、約１．７倍となり、半値幅の変化を抑制することができる。
したがって、図８（ａ）に示すように、測定対象波長域内から、どのような波長を取り出す場合であっても、ほぼ一様な半値幅の光を取り出すことが可能となる。これにより、取り出す波長の光によって、分解能が異なることがない。このような構成では、各波長の光を同じ条件で取り出すことができるので、分光測定装置１により、高精度な分光測定を実施することができる。
【００５１】
次に反射膜としてＡｌを用いた場合について説明する。
図８（ｂ）は、本実施形態の反射膜にＡｌを用いたときの反射膜の傾きの有無による透過ピーク波長の半値幅比を示している。この図８（ｂ）では、透過波長４００ｎｍで反射膜の傾きがないときの半値幅を基準にした半値幅比の変化を示している。
反射膜にＡｌを用い反射膜の傾きがない場合では、短波長側に比べて長波長側の半値幅が大きくなる。これは反射膜にＡｌＡｓを用いた場合と同様な傾向であるが、その変化量は小さい。
実際には第二反射膜５５２の傾きが生ずるため、この傾きにより半値幅の変化が相殺されてほぼ一様な半値幅を透過領域の全域において得ることができる。
ところで、Ａｌ反射膜とＡｌＡｓ反射膜と比較すると、近赤外領域ではＡｌ反射膜はＡｌＡｓ反射膜より光の透過率が低い。これは、Ａｌは波長が長くなるほど消衰係数が大きくなるため透過率も低下する。このため、Ａｌ反射膜は近赤外領域での使用において必要な光量の確保が困難である。これに対して、ＡｌＡｓ反射膜は近赤外領域であっても透過率が高く、光量の確保が容易にできる。
このように、反射膜としての選択は使用する波長領域なども考慮して適宜選択する必要がある。
【００５２】
［第一実施形態の作用効果］
本実施形態では、第一反射膜５５１及び第二反射膜５５２は、短波長側から長波長側に向かうに従って反射率が大きくなる反射率特性を有している。これにより、波長可変干渉フィルター５により取り出す光の半値幅を一様にできる。
すなわち、図８（ａ）に示すようなＡｇ合金の反射膜を用い反射膜間ギャップＧ１を狭める構成では、波長可変干渉フィルターから長波長側の光を透過させる際、第二反射膜５５２の撓みや傾斜がなく、反射膜の反射率も高くなるため、半値幅が小さい高分解能の光を取り出すことが可能となる。一方、このような従来の波長可変干渉フィルターでは、短波長側の光を透過させる際、第二反射膜５５２に撓みや傾斜が発生し、反射膜の反射率も長波長側に比べて小さいため、半値幅が大きい低分解能の光が取り出されることになる。したがって、従来の波長可変干渉フィルターでは、短波長側から長波長側に向かうに従って半値幅が小さくなり、一様な分解能で光を取り出すことが困難となる。
これに対して、本実施形態では、短波長側では、反射膜５５１，５５２の反射率が長波長側に比べて小さい場合であっても、第二反射膜５５２の撓みや傾斜が抑制されるため、従来の波長可変干渉フィルターに比べて、高分解能な光を取り出すことができる。一方、長波長側では、第二反射膜５５２の撓みや傾斜の影響により、従来の波長可変干渉フィルターに比べて低分解能となる。したがって、本実施形態では、設定された波長域に対して、どのような波長の光を取り出す場合であっても、半値幅を略一様にすることができ、略一定の分解能で光を取り出すことができる。
したがって、分光測定装置１において、例えば測定対象光の分光スペクトルを取得する場合、低波長側の測定信頼性が長波長側の測定信頼性よりも低下する等の不都合を回避でき、正確な分光スペクトルを取得することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、第一反射膜５５１及び第二反射膜５５２として、ＡｌＡｓ膜が用いられている。このようなＡｌＡｓ膜は、可視光域から近赤外光域に亘る広い波長域に対して反射特性を有する。したがって、波長可変干渉フィルター５の測定対象波長域として広い帯域を設定することができる。
【００５４】
［第二実施形態］
次に、本発明に係る第二実施形態について、以下説明する。
上記第一実施形態では、静電アクチュエーター５６は、フィルター中心点Ｏを中心とした円環状である第一電極５６１及び第二電極５６２により構成されている。したがって、静電アクチュエーター５６は、可動部５２１に対してフィルター中心点Ｏに対してバランスよく静電引力を作用させるため、反射膜間ギャップＧ１を変動させた場合であっても、可動部５２１（第二反射膜５５２）の傾斜が小さくなる場合がある。また、可動部５２１が保持部５２２により保持される構成では、剛性が小さい保持部５２２の撓み量が大きく、可動部５２１の撓み量が極めて小さく抑えられる。
このような場合、可動部５２１の僅かな傾斜や僅かな撓みによる波長可変干渉フィルター５の光学特性への影響よりも、反射膜５５１，５５２の反射率特性による波長可変干渉フィルター５の光学特性への影響が強くなる。したがって、長波長側に対して、透過ピーク波長の半値幅を小さくすることができるが、長波長側に対する透過ピーク波長の半値幅が大きくならず、均一な半値幅の光学特性が得られなくなることがある。この場合であっても、従来構成に比べると、各波長に対する透過ピーク波長の半値幅の差を小さくできるが、第二実施形態では、各波長に対する透過ピーク波長の半値幅の差をより小さくし、より一様な半値幅で透過ピーク波長を透過させることが可能な構成について説明する。
【００５５】
図９は、第二実施形態における波長可変干渉フィルターの断面図であり、反射膜間ギャップを変化させた際の断面図である。なお、図９では、説明を分かり易くするため、可動部５２１の傾斜角や保持部５２２Ａの厚み寸法の差を誇張して表示している。また、以降の説明に当たり、上記第一実施形態と同一の構成については、同一符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
図９に示すように、第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａでは、第二基板５２の保持部５２２Ａが、フィルター中心点Ｏに対して非対称となる厚み寸法を有する形状に形成されている。すなわち、保持部５２２Ａは、基板厚み方向に対する剛性が、フィルター中心点Ｏに対して非対称となる。また、第一基板５１には同心円状に形成された二つの第一電極５６１ａ，５６１ｂを有している。第二基板５２は同様に、同心円状に形成された二つの第二電極５６２ａ，５６２ｂを有している。
【００５６】
このような保持部５２２Ａでは、図９に示すように、厚み寸法が大きい部分で剛性が大きく、静電引力が付与された際に撓み難く、厚み寸法が小さい部分で剛性が小さく、静電引力が付与された際に撓み易くなる。
したがって、反射膜間ギャップＧ１が大きくなるにしたがって、可動部５２１（第二反射膜５５２）の傾斜が大きくなる。
【００５７】
このため、上記第一実施形態の構成において、透過ピーク波長の半値幅の均一化を図れない場合であっても、本実施形態では、透過ピーク波長の半値幅を均一化することができる。
つまり、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量が小さくなるに従って、可動部５２１の傾斜が大きくなり、その分、有効領域Ａｒ０を透過する透過ピーク波長の光の半値幅を大きくすることができる。したがって、短波長側の透過ピーク波長の半値幅と、長波長側の透過ピーク波長の半値幅との均一化を図ることができる。
【００５８】
［第三実施形態］
次に本発明の第三実施形態に係る波長可変干渉フィルターについて、以下に説明する。
上記第二実施形態では、保持部５２２Ａの厚み寸法をフィルター中心点Ｏに対して非対称とすることで、静電アクチュエーター５６により静電引力を付与した際に可動部５２１を傾斜させる構成とした。これに対して、第三実施形態では、保持部５２２の厚み寸法が均一であり、静電アクチュエーター５６を構成する電極の配置位置が異なる点で上記第二実施形態と相違する。
【００５９】
図１０は、第三実施形態における波長可変干渉フィルターの断面図であり、反射膜間ギャップを変化させた際の断面図である。なお、図１０では、説明を分かり易くするため、可動部５２１の傾斜角や静電アクチュエーター５６の設置位置を誇張して表示している。
【００６０】
図１０に示すように、第三実施形態の波長可変干渉フィルター５Ｂでは、第一基板５１に第一電極５６１ａ，５６１ｂが設けられ、第一電極５６１ａ，５６１ｂと対向する位置に第二電極５６２ａ，５６２ｂが設けられている。
これらの第一電極５６１ａ，５６１ｂ，第二電極５６２ａ，５６２ｂは、フィルター中心点Ｏに対して非対称となる形状に形成されている。具体的には、第一電極５６１ａ，５６１ｂ、第二電極５６２ａ，５６２ｂは、円環形状に形成され、その円環中心点が、フィルター中心点Ｏと一致せず、偏心している。なお、第一電極５６１ａ，５６１ｂが、フィルター中心点Ｏからの距離がそれぞれ異なる位置に複数設けられ、これらの第一電極５６１ａ，５６１ｂに対向して第二電極５６２ａ，５６２ｂが設けられる構成などとしてもよい。
【００６１】
このような構成では、第一電極５６１ａ，５６１ｂ及び第二電極５６２ａ，５６２ｂにより構成される静電アクチュエーターも、フィルター中心点Ｏに対して非対称となる。このような構成では、保持部５２２のうち径外側に静電アクチュエーターが位置する部分では、径内側に静電アクチュエーターが位置する部分に比べて、同じ静電引力が付与されても、保持部５２２の撓み量が小さくなる。したがって、図１０に示すように、静電アクチュエーターに電圧を印加すると、可動部５２１（第二反射膜５５２）が第一反射膜５５１に対して傾斜し、反射膜間ギャップＧ１が大きくなるにしたがって、その傾斜角度も大きくなる。
【００６２】
このため、上記第一実施形態の構成において、透過ピーク波長の半値幅の均一化を図れない場合であっても、本実施形態では、透過ピーク波長の半値幅を均一化することができる。
つまり、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量が小さくなるに従って、可動部５２１の傾斜が大きくなり、その分、有効領域Ａｒ０を透過する透過ピーク波長の光の半値幅を大きくすることができる。したがって、短波長側の透過ピーク波長の半値幅と、長波長側の透過ピーク波長の半値幅との均一化を図ることができる。
【００６３】
また、第二実施形態のような保持部５２２Ａを本実施形態に組み合わせる構成としてもよい。
この場合、例えば、図９において保持部５２２Ａの厚み寸法が大きい部分に対して、径外側に静電アクチュエーターが位置し、保持部５２２Ａの厚み寸法が小さい部分に対して、径内側に静電アクチュエーターが位置するように、第一電極５６１ａ，５６１ｂ、第二電極５６２ａ，５６２ｂを構成することで、反射膜間ギャップＧ１に対する可動部５２１の傾斜を更に大きくすることもできる。
また、例えば、保持部５２２Ａの厚み寸法が大きい部分に対して、径内側に静電アクチュエーターが位置し、保持部５２２Ａの厚み寸法が小さい部分に対して、径外側に静電アクチュエーターが位置するように、第一電極５６１ａ，５６１ｂ、第二電極５６２ａ，５６２ｂを構成することで、可動部５２１の傾斜状態の微調整を行うこともできる。
【００６４】
［第四実施形態］
次に、本発明に係る第四実施形態について、以下説明する。
上記第二実施形態及び第三実施形態では、反射膜間ギャップＧ１が小さくなるに従って、第二反射膜５５２の傾斜角度も大きくなる構成を例示した。これに対して、第四実施形態では、反射膜間ギャップＧ１が小さくなるに従って、第二反射膜５５２の撓み量を大きくする点で、上記実施形態と異なる。
【００６５】
図１１は、第四実施形態における波長可変干渉フィルターの断面図であり、反射膜間ギャップを変化させた際の断面図である。なお、図１１では、説明を分かり易くするため、第二反射膜５５２の撓みを誇張して表示している。
図１１に示すように、第四実施形態の波長可変干渉フィルター５Ｃでは、第二基板５２Ａは、均一厚み寸法を有する１枚の基板により構成されている。この第二基板５２Ａの厚み寸法としては、例えば、第一実施形態における保持部５２２程度の寸法に形成されている。つまり、本実施形態では、第二基板５２Ａのうち、第一基板５１に接合される接合部以外の領域が、本発明の撓み部を構成することになる。
したがって、第二基板５２Ａは、静電アクチュエーターにより静電引力が付与されると、図１１に示すように、第一基板５１に接合されていない領域全体が第一基板５１側に撓み、これにより反射膜間ギャップＧ１が変化する。つまり、本実施形態では、静電アクチュエーターに電圧を印加することで、第二反射膜５５２も第二基板５２Ａとともに撓み、その撓み量は、反射膜間ギャップＧ１が小さくなるに従って大きくなる。
【００６６】
このため、第一反射膜５５１及び第二反射膜５５２の反射率特性において、短波長側の反射率が長波長側の反射率に対して大きく、上記第一実施形態の構成では、これらの反射膜５５１，５５２による透過ピーク波長の半値幅の均一化を図れない場合であっても、本実施形態では、透過ピーク波長の半値幅を均一化することができる。つまり、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量が小さくなるに従って、第二反射膜５５２の撓み量（反り）が大きくなり、その分、有効領域Ａｒ０を透過する透過ピーク波長の光の半値幅を大きくすることができる。したがって、短波長側の透過ピーク波長の半値幅と、長波長側の透過ピーク波長の半値幅との均一化を図ることができる。
また、第二基板５２Ａとして、均一厚み寸法の基板を用いることができるため、エッチング等による基板加工が不要となり、製造コストを低減することができる。
【００６７】
なお、第二実施形態のように、フィルター中心点Ｏに対して、第二基板５２Ａの厚み寸法が非対称となる基板を用いてもよい。さらには、第三実施形態のように、静電アクチュエーター５６により静電引力を付与する位置を、フィルター中心点Ｏに対して非対称となるように構成してもよい。
【００６８】
［第五実施形態］
次に、本発明の第五実施形態について、図面に基づいて説明する。
上記第一実施形態の分光測定装置１では、光学モジュール１０に対して、波長可変干渉フィルター５が直接設けられる構成とした。しかしながら、光学モジュールとしては、複雑な構成を有するものもあり、特に小型化の光学モジュールに対して、波長可変干渉フィルター５を直接設けることが困難な場合がある。本実施形態では、そのような光学モジュールに対しても、波長可変干渉フィルター５を容易に設置可能にする光学フィルターデバイスについて、以下に説明する。
図１２は、本発明の第五実施形態に係る光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図である。
【００６９】
図１２に示すように、光学フィルターデバイス６００は、波長可変干渉フィルター５と、当該波長可変干渉フィルター５を収納する筐体６０１と、を備えている。なお、本実施形態では、一例として波長可変干渉フィルター５を例示するが、第二から第四実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａ，５Ｂ，５Ｃが用いられる構成としてもよい。
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と、リッド側ガラス基板６４０と、を備える。
【００７０】
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の第一基板５１が設置される。ベース基板６１０への第一基板５１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。また、ベース基板６１０には、有効領域Ａｒ０に対向する領域に、光通過孔６１１が開口形成される。そして、この光通過孔６１１を覆うように、ベース側ガラス基板６３０が接合される。ベース側ガラス基板６３０の接合方法としては、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、エポキシ樹脂等による接着などを利用できる。
【００７１】
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には、波長可変干渉フィルター５の各引出電極のそれぞれに対応して内側端子部６１５が設けられている。なお、各引出電極５６３，５６４と内側端子部６１５との接続は、例えばＦＰＣ６１５Ａ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。また、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に充填された導電性部材を介して、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。
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。
【００７２】
リッド６２０は、図１２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の第一基板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。
【００７３】
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の有効領域Ａｒ０に対向する領域に、光通過孔６２１が開口形成されている。そして、この光通過孔６２１を覆うように、リッド側ガラス基板６４０が接合される。リッド側ガラス基板６４０の接合方法としては、ベース側ガラス基板６３０の接合と同様に、例えばガラスフリット接合や、エポキシ樹脂等による接着などを用いることができる。
【００７４】
［第五実施形態の作用効果］
上述したような本実施形態の光学フィルターデバイス６００では、筐体６０１により波長可変干渉フィルター５が保護されているため、外的要因による波長可変干渉フィルター５の破損を防止できる。
【００７５】
［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。
【００７６】
上記の波長可変干渉フィルター５，５Ａ、５Ｂ，５Ｃでは、ギャップ変更部として、電圧印加により静電引力により反射膜間ギャップＧ１を狭めるように変化させる静電アクチュエーターを例示したが、これに限定されない。
例えば、各電極の代わりに、コイルを配置した電磁アクチュエーターを用い、反射膜間ギャップＧ１を広げる方向に第二基板５２を撓ませる構成としてもよい。
更に、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、例えば保持部に下部電極層、圧電膜、及び上部電極層を積層配置させ、下部電極層及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を撓ませることができる。
【００７７】
また、本発明の電子機器として、第一実施形態において分光測定装置１を例示したが、その他、様々な分野により本発明の波長可変干渉フィルター、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。
【００７８】
［第六実施形態］
図１３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１４は、図１３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、及び排出口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、波長可変干渉フィルター５、及び受光素子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。なお、波長可変干渉フィルター５の代わりに、波長可変干渉フィルター５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅや光学フィルターデバイス６００を配置してもよい。
また、図１４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。
更に、ガス検出装置１００の制御部１３８は、図１４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、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、及び排出手段１３３を制御する排出ドライバー回路１５０などを備えている。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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、及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、ラマン散乱光が波長可変干渉フィルター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、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。
【００８２】
なお、上記図１３及び図１４において、ラマン散乱光を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。
【００８３】
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。
【００８４】
［第七実施形態］
図１５は、波長可変干渉フィルター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１５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２１３（検出部）と、を備えている。なお、波長可変干渉フィルター５に代えて、波長可変干渉フィルター５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅや光学フィルターデバイス６００が配置されてもよい。
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、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。
【００８５】
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を通って波長可変干渉フィルター５に入射する。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。
【００８６】
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、及びその含有量を求める。また、得られた食物成分及び含有量から、食物カロリーや鮮度等をも算出することができる。更に、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、更には、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。
【００８７】
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、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。
更には、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。
【００８８】
更には、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。
【００８９】
［第八実施形態］
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１６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１６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１６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波長可変干渉フィルター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、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。
【００９０】
更には、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。
【００９１】
更には、光学モジュール及び電子機器を、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。
【００９２】
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、及び電子機器は、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。
【００９３】
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等に適宜変更できる。
【符号の説明】
【００９４】
１…分光測定装置（電子機器）、５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…波長可変干渉フィルター、１０…光学モジュール、１１…検出部、２０…制御回路部、５１…第一基板、５２，５２Ａ…第二基板、５６…静電アクチュエーター（ギャップ変更部）、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）、５１２…凸部、５２１…可動部、５２２，５２２Ａ…保持部、５５１…第一反射膜、５５２…第二反射膜、５６１，５６１ａ，５６１ｂ…第一電極、５６２，５６２ａ，５６２ｂ…第二電極、６００…光学フィルターデバイス、６０１…筐体、Ａｒ０…有効領域、Ｇ１…反射膜間ギャップ。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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