(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一基板と、
前記第一基板に対向し、当該第一基板に接合された第二基板と、
前記第一基板に設けられた第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に所定の大きさのギャップ量である反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、
前記第二基板の少なくとも一部を前記第一基板側に撓ませて前記反射膜間ギャップのギャップ量を変化させるギャップ量変更部と、を具備し、
前記第一基板と前記第二基板との間には、前記第二基板の少なくとも一部が前記第一基板側に撓んだ際に、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気が逃げる空間があり、
前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一基板に対して進退可能に保持する保持部と、を有し、
前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気の空気バネ定数をｋａｉｒとし、前記保持部のバネ定数をｋｖとした場合に、４０００×ｋａｉｒ≧ｋｖ≧２０×ｋａｉｒの関係を満たす
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、
前記空間における前記第一基板と前記第二基板との間のギャップ量は、前記反射膜間ギャップのギャップ量よりも大きい
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又は請求項２に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記ギャップ量変更部は、前記第一基板に設けられた第一電極と、前記第二基板に設けられ、前記第一電極に電極間ギャップを介して対向する第二電極とを備えた
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項４】
基板と、
第一反射膜と、
前記基板に設けられ、前記第一反射膜に対向する第二反射膜と、
前記基板を撓ませて、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の距離を変更する距離変更部と、を有し、
前記基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一反射膜に対して進退可能に保持する保持部と、を有し、
前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気の空気バネ定数をｋａｉｒとし、前記保持部のバネ定数をｋｖとした場合に、４０００×ｋａｉｒ≧ｋｖ≧２０×ｋａｉｒの関係を満たす
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項５】
第一基板、前記第一基板に対向し、当該第一基板に接合された第二基板、前記第一基板に設けられた第一反射膜、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に所定の大きさのギャップ量である反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜、及び前記第二基板の少なくとも一部を前記第一基板側に撓ませて前記反射膜間ギャップのギャップ量を変化させるギャップ量変更部、を備え、前記第一基板と前記第二基板との間に、前記第二基板の少なくとも一部が前記第一基板側に撓んだ際に、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間の空気が逃げる空間が設けられる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収納する筐体と、を具備し、
前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一基板に対して進退可能に保持する保持部と、を有し、
前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気の空気バネ定数をｋａｉｒとし、前記保持部のバネ定数をｋｖとした場合に、４０００×ｋａｉｒ≧ｋｖ≧２０×ｋａｉｒ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、
前記波長可変干渉フィルターは、前記第一基板と前記第二基板とにより挟まれる空間と、前記筐体の内部空間とを連通する連通部を備え、
前記筐体は密閉構造を有し、内部圧力が４０００×ｋａｉｒ≧ｋｖ≧２０×ｋａｉｒの関係を満たす状態に減圧された
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項７】
基板と、
第一反射膜と、
前記基板に設けられ、前記第一反射膜に対向する第二反射膜と、
前記基板を撓ませて、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の距離を変更する距離変更部と、
前記基板、前記第一反射膜、前記第二反射膜及び前記距離変更部を収納する筐体と、を有し、
前記基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一反射膜に対して進退可能に保持する保持部と、を有し、
前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気の空気バネ定数をｋａｉｒとし、前記保持部のバネ定数をｋｖとした場合に、４０００×ｋａｉｒ≧ｋｖ≧２０×ｋａｉｒ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８】
第一基板と、
前記第一基板に対向し、当該第一基板に接合された第二基板と、
前記第一基板に設けられた第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に所定の大きさのギャップ量である反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、
前記第二基板の少なくとも一部を前記第一基板側に撓ませて前記反射膜間ギャップのギャップ量を変化させるギャップ量変更部と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出された光を検出する検出部と、を具備し、
前記第一基板と前記第二基板との間には、前記第二基板の少なくとも一部が前記第一基板側に撓んだ際に、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気が逃げる空間があり、
前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一基板に対して進退可能に保持する保持部と、を有し、
前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気の空気バネ定数をｋａｉｒとし、前記保持部のバネ定数をｋｖとした場合に、４０００×ｋａｉｒ≧ｋｖ≧２０×ｋａｉｒ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９】
基板と、
第一反射膜と、
前記基板に設けられ、前記第一反射膜に対向する第二反射膜と、
前記基板を撓ませて、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間の距離を変更する距離変更部と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出された光を検出する検出部と、を具備し、
前記基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一反射膜に対して進退可能に保持する保持部と、を有し、
前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気の空気バネ定数をｋａｉｒとし、前記保持部のバネ定数をｋｖとした場合に、４０００×ｋａｉｒ≧ｋｖ≧２０×ｋａｉｒ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】
第一基板と、
前記第一基板に対向し、当該第一基板に接合された第二基板と、
前記第一基板に設けられた第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に所定の大きさのギャップ量である反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、
前記第二基板の少なくとも一部を前記第一基板側に撓ませて前記反射膜間ギャップのギャップ量を変化させるギャップ量変更部と、を具備し、
前記第一基板と前記第二基板との間には、前記第二基板の少なくとも一部が前記第一基板側に撓んだ際に、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気が逃げる空間があり、
前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一基板に対して進退可能に保持する保持部と、を有し、
前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気の空気バネ定数をｋａｉｒとし、前記保持部のバネ定数をｋｖとした場合に、４０００×ｋａｉｒ≧ｋｖ≧２０×ｋａｉｒの関係を満たす
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
基板と、
第一反射膜と、
前記基板に設けられ、前記第一反射膜に対向する第二反射膜と、
前記基板を撓ませて、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の距離を変更する距離変更部と、を具備し、
前記基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一反射膜に対して進退可能に保持する保持部と、を有し、
前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気の空気バネ定数をｋａｉｒとし、前記保持部のバネ定数をｋｖとした場合に、４０００×ｋａｉｒ≧ｋｖ≧２０×ｋａｉｒ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、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、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量（反射膜間の距離）を介して対向配置した波長可変干渉フィルターが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の光共振器（波長可変干渉フィルター）は、表面に凹部が形成されたガラス基板と、凹部を閉塞するダイアフラム基板とを備え、ダイアフラム基板がガラス基板の凹部を閉塞するように接合されている。また、凹部の底部及びダイアフラム基板の凹部に対向する面に、互いに対向する反射膜、及び電極が設けられている。そして、ダイアフラム基板は、凹部に対向する領域に、所定の厚さの肉厚部と肉厚部より薄い薄肉部とが設けられており、電極間に電圧を印加することで、薄肉部を撓ませて肉厚部を凹部に対して進退させる。
【０００４】
ところで、特許文献１のような波長可変干渉フィルターにおいて、ダイアフラム基板の肉厚部をガラス基板側に変位させる際、ダイアフラム基板及びガラス基板の間の空気が抵抗となって、肉厚部の振動が静止するまでの時間が長くなったり、応答性が悪化したりするという問題があった。
これに対して、ダイアフラム基板及びガラス基板の間の空間を減圧して空気抵抗を減少させる構成が考えられている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
この特許文献２は、可変形状ミラーにおいて、減圧状態に維持されたパッケージ内部に薄型ミラーが収納されている。この可変形状ミラーは、薄型ミラーに対向する複数の固定電極を備えており、固定電極と薄型ミラーとの間に電圧を印加することで、静電引力により薄型ミラーの形状を変更する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２４３９６３号公報
【特許文献２】特開２００８−２４１７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、特許文献１のような波長可変干渉フィルターを特許文献２のような内部が減圧されたパッケージ内に収納することにより、肉厚部を変位させる際の応答性を向上させることが可能となる。しかしながら、肉厚部を変位させた後、当該肉厚部の振動が静止して、目的波長の光を取り出すことが可能となるまでの時間は、単に波長可変干渉フィルターを減圧環境下で駆動させるだけでは、十分に改善されない場合がある。
【０００８】
つまり、特許文献１のような波長可変干渉フィルターに対して、電極間に電圧を印加して肉厚部を変位させると、当該肉厚部には、薄肉部のバネ力と、ダイアフラム基板及びガラス基板の空気によるバネ力（空気バネ力）とが作用して振動する。ここで、空気バネによる抵抗は、肉厚部及びガラス基板の間の空気が外側の空間に逃げることで減退するが、肉厚部の振動が静止した後も、当該空気が外側の空間に逃げきれずに、空気バネによる抵抗が残留することがある。この場合、空気バネによる抵抗がなくなるまで、反射膜間ギャップのギャップ量が変動することとなり、目的波長の光を取り出すことが可能な安定状態になるまでの時間が長くなるという課題がある。
【０００９】
本発明は、迅速に安定状態に移行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】
【００１０】
本発明の波長可変干渉フィルターは、第一基板と、前記第一基板に対向し、当該第一基板に接合された第二基板と、前記第一基板に設けられた第一反射膜と、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に所定の大きさのギャップ量である反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、前記第二基板の少なくとも一部を前記第一基板側に撓ませて前記反射膜間ギャップのギャップ量を変化させるギャップ量変更部と、を具備し、前記第一基板と前記第二基板との間には、前記第二基板の少なくとも一部が前記第一基板側に撓んだ際に、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気が逃げる空間があり、前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一基板に対して進退可能に保持する保持部と、を有し、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気の空気バネ定数をｋａｉｒとし、前記保持部のバネ定数をｋｖとした場合に、４０００×ｋａｉｒ≧ｋｖ≧２０×ｋａｉｒの関係を満たすことを特徴とする。
【００１１】
本発明では、第二基板に設けられた第二反射膜を第一基板側に変位させて反射膜間ギャップのギャップ量を変更すると、第二基板（保持部）が有するバネ力と、反射膜間ギャップに存在する空気による空気バネのバネ力（空気バネ力）との作用により、第二基板の第二反射膜が設けられる部分が振動する。この時、反射膜間ギャップに存在していた空気は、反射膜間ギャップのギャップ量が小さくなることで、第一反射膜と第二反射膜との間の空気が空間（解放空間）に逃げて、空気バネ力による作用が徐々に減退する。そして、第二基板に対するこの空気バネ力がなくなり、かつ時間経過に伴う振動が静止すると、反射膜間ギャップのギャップ量が一定値に維持され、安定して目的波長の光を取り出すことが可能な安定状態となる。
ここで、本発明者は、第二基板のバネ定数をｋｖ、反射膜間ギャップに存在する空気による空気バネのバネ定数をｋａｉｒとして、下記（１）式を満たす場合に、安定状態に達するまでの時間（以降、ギャップ量安定化時間と称す）が飛躍的に短くなることを新たに見出した。
【００１２】
［数１］
４０００×ｋａｉｒ≧ｋｖ≧２０×ｋａｉｒ      …（１）
【００１３】
つまり、上記（１）式を満たす場合、反射膜間ギャップのギャップ量を変動させた際に、第二反射膜の振動が停止する前、又は第二反射膜の振動が停止した時点で、反射膜間ギャップに存在する空気が解放空間に逃げ、第二基板に対して空気バネ力が作用しなくなる。したがって、振動静止時点で、反射膜間ギャップのギャップ量変動が停止し、波長可変干渉フィルターが安定状態となる。これにより、上記（１）式を満たさない場合に比べて、反射膜間ギャップのギャップ量変動がなくなるまでの時間（ギャップ量安定化時間）を短縮することができる。
【００１４】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記空間における前記第一基板と前記第二基板との間のギャップ量は、前記反射膜間ギャップのギャップ量よりも大きいことが好ましい。
本発明では、第一反射膜と第二反射膜との間の空気が逃げる空間（解放空間）の第一基板及び第二基板間の寸法が、反射膜間ギャップのギャップ量よりも大きい。このため、反射膜間ギャップのギャップ量を小さくした場合に、当該反射膜間ギャップに存在する空気が空間（解放空間）に逃げやすくなる。これにより、反射膜間ギャップに存在する空気をより早く解放空間に逃がすことができるため、空気バネの作用がなくなる時間も短くなり、確実にギャップ量安定化時間の短縮を図ることができる。
【００１５】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一基板に対して進退可能に保持する保持部と、を備えることが好ましい。
本発明では、第二基板に可動部及び保持部が設けられ、保持部を撓ませることで可動部の形状を維持したまま反射膜間ギャップのギャップ量を変化させることができる。したがって、反射膜間ギャップのギャップ量を変動させた場合でも、可動部の第二反射膜に撓みが生じず、第一反射膜及び第二反射膜の平行関係を維持することができる。これにより、波長可変干渉フィルターの分解能の低下を防止または抑制することができる。
また、本発明では、可動部及び第一基板の間のギャップ量と、保持部及び第一基板の間のギャップ量が同一ギャップ量である場合であっても、可動部を第一基板側に撓ませると、保持部及び第一基板の間のギャップ量が、可動部及び第一基板の間のギャップ量よりも大きくなる。このため、可動部及び第一基板の間に存在する空気（反射膜間ギャップに存在する空気）を保持部及び第一基板側の解放空間に逃がすことができ、保持部及び第一基板間の空間により解放空間を構成することができる。
【００１６】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記ギャップ量変更部は、前記第一基板に設けられた第一電極と、前記第二基板に設けられ、前記第一電極に電極間ギャップを介して対向する第二電極とを備えることが好ましい。
本発明では、ギャップ量変更部は、第一基板に設けられた第一電極と、第二基板に設けられた第二電極を備えた静電アクチュエーターにより構成され、これらの第一電極及び第二電極に電圧を印加することで、反射膜間ギャップのギャップ量を精度よく、所望の値に変化させることが可能となる。
【００１７】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、基板と、第一反射膜と、前記基板に設けられ、前記第一反射膜に対向する第二反射膜と、前記基板を撓ませて、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の距離を変更する距離変更部と、を有し、前記基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一反射膜に対して進退可能に保持する保持部と、を有し、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気の空気バネ定数をｋａｉｒとし、前記保持部のバネ定数をｋｖとした場合に、４０００×ｋａｉｒ≧ｋｖ≧２０×ｋａｉｒの関係を満たすことを特徴とする。
【００１８】
この発明では、上述した発明と同様、第一反射膜及び第二反射膜の間の空気の空気バネ定数ｋａｉｒと、基板のバネ定数ｋｖとが、上記（１）式を満たす。このため、基板を撓ませた際に、第二反射膜の振動が停止する前、又は第二反射膜の振動が停止した時点で、基板に対する空気バネ力が作用しなくなる。したがって、振動静止時点で、第一反射膜及び第二反射膜の間の距離の変動が停止し、波長可変干渉フィルターが安定状態となる。
【００１９】
本発明の光学フィルターデバイスは、第一基板、前記第一基板に対向し、当該第一基板に接合された第二基板、前記第一基板に設けられた第一反射膜、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に所定の大きさのギャップ量である反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜、及び前記第二基板の少なくとも一部を前記第一基板側に撓ませて前記反射膜間ギャップのギャップ量を変化させるギャップ量変更部、を備え、前記第一基板と前記第二基板との間に、前記第二基板の少なくとも一部が前記第一基板側に撓んだ際に、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間の空気が逃げる空間が設けられる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収納する筐体と、を具備し、前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一基板に対して進退可能に保持する保持部と、を有し、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気の空気バネ定数をｋａｉｒとし、前記保持部のバネ定数をｋｖとした場合に、４０００×ｋａｉｒ≧ｋｖ≧２０×ｋａｉｒの関係を満たすことを特徴とする。
【００２０】
本発明では、第二基板のバネ定数ｋｖと、反射膜間ギャップに存在する空気の空気バネ定数ｋａｉｒとが、上記（１）式を満たしている。このため、上述した発明と同様に、反射膜間ギャップのギャップ量を変化させた際、第二基板の第二反射膜が設けられる部分の振動が静止するまでの間に、反射膜間ギャップに存在する空気による空気バネの影響が低減される。これにより、振動が静止した後に、反射膜間ギャップのギャップ量が変動することがなく、所望の目的波長の光を取り出すことが可能な安定状態に迅速に設定することができる。
また、波長可変干渉フィルターが筐体内に収納されているため、大気に含まれるガス等による反射膜の劣化や、異物の付着を防止することができ、外部からの衝撃から波長可変干渉フィルターを保護することもできる。
【００２１】
本発明の光フィルターデバイスでは、前記波長可変干渉フィルターは、前記第一基板及び前記第二基板により挟まれる空間と、前記筐体の内部空間とを連通する連通部を備え、前記筐体は、密閉構造を有し、内部圧力がｋｖ≧２０×ｋａｉｒの関係を満たす状態に減圧されたことが好ましい。
本発明では、波長可変干渉フィルターに連通部が設けられることにより、波長可変干渉フィルターの反射膜間ギャップや解放空間の空気圧と、筐体内部との空気圧を同一圧にすることができる。そして、この筐体は、密閉構造により筐体内部の圧力が一定に維持されており、その圧力が上記（１）式を満たす値に維持されている。
このような構成では、筐体内部の圧力を減圧することで、容易に、上記（１）式を満たす構成を得ることができ、かつ反射膜間ギャップのギャップ量を変化させる際の駆動力も小さくすることができる。
つまり、波長可変干渉フィルターを大気圧下で駆動させる場合、ギャップ量安定化時間を短縮させるためには、上記（１）式を満たす必要がある。この場合、第二基板のバネ定数をより大きくすることが必要となり、第二基板を撓ませて反射膜間ギャップのギャップ量を変化させるためには、より大きな駆動力が必要となる。例えば静電アクチュエーターにより得る場合では、非常に大きな電力が必要となってしまう。また、波長可変干渉フィルターの反射膜間ギャップ及び解放空間の圧力のみ、上記（１）式を満たすよう減圧することも考えられるが、この場合、反射膜間ギャップ及び解放空間を密閉する必要がある。また、波長可変干渉フィルターの外部の圧力により、第二基板が撓まないように、第二基板の強度を強くしたり、別途補強構造等を設けたりする必要がある。第二基板の強度を強くする場合、第二基板を撓ませるための駆動力も大きくする必要があり、消費電力の点で不利となる。また、別途補強構造等を設ける場合は、構成が複雑化し、製造コストが増大するとともに、製造効率性も低下してしまう。
これに対して、筐体内部を減圧する構成では、上記のような、第二基板を補強するための構成等が不要であり、容易に上記（１）式を満たす構成を実現できる。また、第二基板のバネ定数を小さくできるため、反射膜間ギャップのギャップ量を変更するための駆動力も小さくでき、例えば電力により反射膜間ギャップのギャップ量を変化させる場合では、省電力化を図れる。
また、筐体内部の圧力として、上記（１）式を満たす圧力に設定すればよいため、例えば真空状態にする場合に比べて、製造コストを低減させることができ、製造効率性が向上する。
【００２２】
本発明の光学フィルターデバイスは、基板と、第一反射膜と、前記基板に設けられ、前記第一反射膜に対向する第二反射膜と、前記基板を撓ませて、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の距離を変更する距離変更部と、前記基板、前記第一反射膜、前記第二反射膜及び前記距離変更部を収納する筐体と、を有し、前記基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一反射膜に対して進退可能に保持する保持部と、を有し、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気の空気バネ定数をｋａｉｒとし、前記保持部のバネ定数をｋｖとした場合に、４０００×ｋａｉｒ≧ｋｖ≧２０×ｋａｉｒの関係を満たすことを特徴とする。
【００２３】
本発明では、上記発明と同様に、第一反射膜及び第二反射膜の間の空気の空気バネ定数ｋａｉｒと、基板のバネ定数ｋｖとが、上記（１）式を満たすため、第一反射膜及び第二反射膜の間の距離の変動がなくなる安定状態に迅速に設定することができる。また、これらの基板、第一反射膜、及び第二反射膜は、筐体内に収納されているため、大気に含まれるガス等による反射膜の劣化や、異物の付着を防止することができる。
【００２４】
本発明の光学モジュールは、第一基板と、前記第一基板に対向し、当該第一基板に接合された第二基板と、前記第一基板に設けられた第一反射膜と、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に所定の大きさのギャップ量である反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、前記第二基板の少なくとも一部を前記第一基板側に撓ませて前記反射膜間ギャップのギャップ量を変化させるギャップ量変更部と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出された光を検出する検出部と、を具備し、前記第一基板と前記第二基板との間には、前記第二基板の少なくとも一部が前記第一基板側に撓んだ際に、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気が逃げる空間があり、前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一基板に対して進退可能に保持する保持部と、を有し、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気の空気バネ定数をｋａｉｒとし、前記保持部のバネ定数をｋｖとした場合に、４０００×ｋａｉｒ≧ｋｖ≧２０×ｋａｉｒの関係を満たすことを特徴とする。
【００２５】
本発明では、上記発明と同様に、第二基板のバネ定数ｋｖと、反射膜間ギャップに存在する空気の空気バネ定数ｋａｉｒとが上記（１）式を満たしている。このため、上述した発明と同様に、反射膜間ギャップのギャップ量を変化させた際、第二基板の第二反射膜が設けられる部分の振動が静止するまでの間に、反射膜間ギャップに存在する空気による空気バネの影響が低減される。これにより、振動が静止した後に、反射膜間ギャップのギャップ量が変動することがなく、波長可変干渉フィルターを所望の目的波長の光を取り出すことが可能な安定状態に迅速に設定することができる。
また、ギャップ量安定化時間が短縮されるため、検出部による光量検出も早期に実施することができる。特に、反射膜間ギャップのギャップ量を順次変化させて測定対象光のスペクトル分析を実施する場合などでは、処理の高速化を図ることができる。
【００２６】
本発明の光学モジュールは、基板と、第一反射膜と、前記基板に設けられ、前記第一反射膜に対向する第二反射膜と、前記基板を撓ませて、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間の距離を変更する距離変更部と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により取り出された光を検出する検出部と、を具備し、前記基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一反射膜に対して進退可能に保持する保持部と、を有し、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気の空気バネ定数をｋａｉｒとし、前記保持部のバネ定数をｋｖとした場合に、４０００×ｋａｉｒ≧ｋｖ≧２０×ｋａｉｒの関係を満たすことを特徴とする。
本発明では、上記発明と同様に、第一反射膜及び第二反射膜の間の空気の空気バネ定数ｋａｉｒと、基板のバネ定数ｋｖとが、上記（１）式を満たすため、第一反射膜及び第二反射膜の間の距離の変動が停止する安定状態に迅速に設定することができる。また、第一反射膜及び第二反射膜の間の距離の変動がなくなるまでの時間が短縮されるため、検出部による光量検出も早期に実施することができる。
【００２７】
本発明の電子機器では、第一基板と、前記第一基板に対向し、当該第一基板に接合された第二基板と、前記第一基板に設けられた第一反射膜と、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に所定の大きさのギャップ量である反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、前記第二基板の少なくとも一部を前記第一基板側に撓ませて前記反射膜間ギャップのギャップ量を変化させるギャップ量変更部と、を具備し、前記第一基板と前記第二基板との間には、前記第二基板の少なくとも一部が前記第一基板側に撓んだ際に、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気が逃げる空間があり、前記第二基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一基板に対して進退可能に保持する保持部と、を有し、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気の空気バネ定数をｋａｉｒとし、前記保持部のバネ定数をｋｖとした場合に、４０００×ｋａｉｒ≧ｋｖ≧２０×ｋａｉｒの関係を満たすことを特徴とする。
本発明では、上記発明と同様に、第二基板のバネ定数ｋｖと、反射膜間ギャップに存在する空気による空気バネ定数ｋａｉｒとが上記（１）式を満たしている。このため、上述した発明と同様に、反射膜間ギャップのギャップ量を変化させた際、第二基板の第二反射膜が設けられる部分の振動が静止するまでの間に、反射膜間ギャップに存在する空気による空気バネの影響が低減される。これにより、振動が静止した後に、反射膜間ギャップのギャップ量が変動することがなく、所望の目的波長の光を取り出すことが可能な安定状態に迅速に設定することができる。
また、ギャップ量安定化時間が短縮されるため、波長可変干渉フィルターにより取り出された目的波長の光に基づいて実施される各電子処理においても処理の高速化を図れる。
【００２８】
本発明の電子機器では、基板と、第一反射膜と、前記基板に設けられ、前記第一反射膜に対向する第二反射膜と、前記基板を撓ませて、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の距離を変更する距離変更部と、を具備し、前記基板は、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一反射膜に対して進退可能に保持する保持部と、を有し、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の空気の空気バネ定数をｋａｉｒとし、前記保持部のバネ定数をｋｖとした場合に、４０００×ｋａｉｒ≧ｋｖ≧２０×ｋａｉｒの関係を満たすことを特徴とする。
本発明では、上記発明と同様に、第一反射膜及び第二反射膜の間の空気の空気バネ定数ｋａｉｒと、基板のバネ定数ｋｖとが、上記（１）式を満たすため、第一反射膜及び第二反射膜の間の距離の変動が停止する安定状態に迅速に設定することができる。また、第一反射膜及び第二反射膜の間の距離の変動がなくなるまでの時間が短縮されるため、取り出された目的波長の光に基づいて実施される各電子処理においても処理の高速化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【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を備えた測色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】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断面図。
【図４】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５】可動部を変位させた際に、当該可動部に作用する力の状態を説明するための説明図。
【図６】フィルター内部空間の圧力と可動部の固有周期との関係、及びフィルター内部空間の圧力とギャップ量安定化時間との関係を示す図。
【図７】図６において状態Ｘにおける時間と反射膜間ギャップのギャップ量との関係を示す図。
【図８】図６において状態Ｙにおける時間と反射膜間ギャップのギャップ量との関係を示す図。
【図９】フィルター内部空間の圧力と、ギャップ量安定化時間との関係を示す図。
【図１０】バネ定数比率と、ギャップ量安定化時間との関係を示す図。
【図１１】第二実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す断面図。
【図１２】本発明の波長可変干渉フィルターを備えたガス検出装置を示す概略図。
【図１３】図７のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図１４】本発明の波長可変干渉フィルターを備えた食物分析装置の概略構成を示す図。
【図１５】本発明の波長可変干渉フィルター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】
【００３０】
［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．測色装置の概略構成〕
図１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１に示すように、検査対象Ａ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Ａにて反射させ、反射された検査対象光を測色センサー３にて受光し、測色センサー３から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち検査対象Ａの色を分析して測定する装置である。
【００３１】
〔２．光源装置の構成〕
光源装置２は、光源２１、複数のレンズ２２（図１には１つのみ記載）を備え、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。
【００３２】
〔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、本発明の波長可変干渉フィルター５（図４参照）を有する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１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Ａで反射された反射光（検査対象光）を、内部に導光する図示しない入射光学レンズを備えている。そして、この測色センサー３は、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。
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。そして、検出部３１は、制御装置４に接続されており、生成した電気信号を受光信号として制御装置４に出力する。
【００３３】
（３−１．波長可変干渉フィルターの構成）
図２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３は、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２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、図３に示すように、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又は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。
【００３４】
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のギャップ量（反射膜間の距離、反射膜間の寸法）を調整（変更）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、本発明におけるギャップ量変更部（距離変更部）に相当する。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。ここで、電極間ギャップＧ２のギャップ量は、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量より大きい。
また、波長可変干渉フィルター５を固定基板５１（可動基板５２）の基板厚み方向から見た図２に示すようなフィルター平面視において、固定基板５１及び可動基板５２の平面中心点Ｏは、固定反射膜５４及び可動反射膜５５の中心点と一致し、かつ後述する可動部５２１の中心点と一致する。
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。
【００３５】
（３−１−１．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３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。
また、固定基板５１の頂点Ｃ１には、切欠部５１４が形成されており、波長可変干渉フィルター５の固定基板５１側に、後述する可動電極パッド５６４Ｐが露出する。
【００３６】
電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、固定基板５１の平面中心点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、固定基板５１の外周縁の頂点Ｃ１，頂点Ｃ２に向かって延出する電極引出溝５１１Ｂが設けられている。
【００３７】
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。より具体的には、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、頂点Ｃ２方向に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、電圧制御部３２に接続される固定電極パッド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。
【００３８】
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３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。
【００３９】
また、固定基板５１の光入射面（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、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。
【００４０】
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。
【００４１】
（３−１−２．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２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と同軸であり可動部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。
また、可動基板５２には、図２に示すように、頂点Ｃ２に対応して、切欠部５２４が形成されており、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、固定電極パッド５６３Ｐが露出する。
【００４２】
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。
【００４３】
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の外周縁から可動基板５２の頂点Ｃ１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Ｃ１に位置する部分）は、電圧制御部３２に接続される可動電極パッド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。
ここで、電極間ギャップＧ２のギャップ量は、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量よりも大きい。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
以上のような波長可変干渉フィルター５では、電極配置溝５１１の電極設置面５１１Ａと可動基板５２の固定基板５１に対向する面との間の寸法が、反射膜間ギャップＧ１の寸法（ギャップ量）よりも大きく形成されており、この電極設置面５１１Ａ及び可動基板５２に挟まれる空間が本発明の解放空間５７を構成する。つまり、静電アクチュエーター５６に電圧を印加して可動部５２１を固定基板５１側に変位させると、反射膜設置面５１２Ａ及び可動面５２１Ａの間に挟まれた空気（反射膜間ギャップＧ１に存在する空気）は、外側に押し出され、解放空間５７に逃げる。なお、この解放空間５７は、反射膜間ギャップＧ１と連続する空間であり、具体的には、可動部５２１及び電極配置溝５１１の間の空間（電極間ギャップＧ２を含む）や、保持部５２２及び電極配置溝５１１の間の空間である。
また、本実施形態では、反射膜間ギャップＧ１及び解放空間５７を含むフィルター内部空間５８は、電極引出溝５１１Ｂを介して波長可変干渉フィルター５の外部に連通している。すなわち、本実施形態では、電極引出溝５１１Ｂは、本発明の連通部を構成する。
【００４７】
（３−２．光学フィルターデバイスの構成）
次に、光学フィルターデバイス６００の構成について、図面に基づいて説明する。
図４は、光学フィルターデバイス６００の概略構成を示す断面図である。
図４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を収納する筐体６１０を備えている。
この筐体６１０は、底部６１１と、リッド６１２と、入射側ガラス窓６１３（導光部）と、射出側ガラス窓６１４（導光部）と、を有する。
【００４８】
底部６１１は、例えば単層セラミック基板により構成される。この底部６１１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。また、底部６１１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、光入射孔６１１Ａが開口形成されている。この光入射孔６１１Ａは、波長可変干渉フィルター５により分光したい入射光（検査対象光）が入射される窓であり、入射側ガラス窓６１３が接合されている。なお、底部６１１及び入射側ガラス窓６１３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、底部６１１及び入射側ガラス窓６１３の間に隙間が生じることがなく、筐体６１０の内部を気密にすることができる。
【００４９】
また、底部６１１の上面（筐体６１０の内部側）には、波長可変干渉フィルター５の各電極パッド５６３Ｐ，５６４Ｐに対応した数の端子部６１６が設けられている。また、底部６１１は、各端子部６１６が設けられる位置に、貫通孔６１５が形成されており、各端子部６１６は、貫通孔６１５を介して、底部６１１の下面（筐体６１０の外部側）に設けられた接続端子６１７に接続されている。ここで、貫通孔６１５には、端子部６１６及び接続端子６１７を接続する金属部材（例えばＮｉやＡｕ等）が充填されることでシールされている。
そして、各接続端子６１７は、それぞれ電圧制御部３２に接続されており、これにより波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に電圧を印加することが可能となる。
また、底部６１１の外周縁には、リッド６１２に接合される封止部６１９が設けられている。
【００５０】
リッド６１２は、図４に示すように、底部６１１の封止部６１９に接合される封止部６２０と、封止部６２０から連続し、底部６１１から離れる方向に立ち上がる側壁部６２１と、側壁部６２１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６２２とを備えている。このリッド６１２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６１２は、封止部６２０と、底部６１１の封止部６１９とが、例えばレーザー封止等により接合されることで、底部６１１に密着接合されている。また、リッド６１２の天面部６２２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、光射出孔６１２Ａが開口形成されている。この光射出孔６１２Ａは、波長可変干渉フィルター５により分光されて取り出された光が通過する窓であり、例えばガラスフリット接合等により射出側ガラス窓６１４が密着接合されている。
【００５１】
上述のような光学フィルターデバイス６００では、筐体６１０は、波長可変干渉フィルター５が収納される内部空間６３０が気密となるように構成され、減圧された状態（圧力Ｐ０）に維持されている。
また、波長可変干渉フィルター５は、連通部である電極引出溝５１１Ｂを介して、反射膜間ギャップＧ１及び解放空間５７を含むフィルター内部空間５８と、筐体６１０の内部空間６３０が連通されている。したがって、フィルター内部空間５８の圧力も、筐体６１０の内部空間６３０と同じ圧力（Ｐ０）に維持されている。
ここで、圧力Ｐ０は、保持部５２２のバネ定数をｋｖ、反射膜間ギャップＧ１に存在する空気による空気バネのバネ定数をｋａｉｒとした場合、ｋｖ≧２０×ｋａｉｒの関係（上述した（１）式の関係）を満たす値に設定されている。
【００５２】
（３−３．筺体内部圧力の設定）
次に、筐体６１０の内部圧力（フィルター内部空間５８の圧力）について説明する。
上述のような本実施形態の波長可変干渉フィルター５の反射膜間ギャップＧ１のギャップ量は、静電アクチュエーター５６にステップ電圧を印加することで静電引力により可動部５２１を変位させることで調整される。
図５は、可動部５２１を静電引力により変位させた際に、当該可動部５２１に作用する力の状態を示す図である。
図５の左図に示すように、可動部５２１を変位させると、保持部５２２が撓むことにより発生する保持部５２２のバネ力と、可動部５２１及び反射膜設置部５１２の間の空気（反射膜間ギャップＧ１に存在する空気）が圧縮されることで発生する空気バネのバネ力（空気バネ力）とが可動部５２１に作用する。これらのバネ力により、可動部５２１は、電圧印加直後から所定時間の間振動を繰り返す。
ここで、可動部５２１及び可動反射膜５５の合計質量をｍ、保持部５２２のバネ定数をｋｖ、空気バネのバネ定数をｋａｉｒとすると、可動部５２１の振動の固有周期Ｔは、次の（２）式により表される。
【００５３】
［数２］
0005906640.tif 000002
【００５４】
また、空気バネのバネ定数ｋａｉｒは、ボイル法則により求められ、圧力に比例する値となり、次の（３）式により示される。
【００５５】
［数３］
0005906640.tif 000003
【００５６】
上記（３）式において、Ｓｖは、空気バネが作用する平面積であり、反射膜設置面５１２Ａの面積となる。また、ｈｖは、反射膜間ギャップＧ１の初期ギャップ量、ｘは、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量の変動量であり、Ｐ０は、初期状態における反射膜間ギャップＧ１に存在する空気の圧力である。
【００５７】
上述のように、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を変化させると、可動部５２１は、（２）式で示される固有周期Ｔで振動するが、この振動は、時間経過に伴って減退する。一方、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量が小さくなると、反射膜間ギャップＧ１に存在する空気が圧縮されることでバネ定数ｋａｉｒとする空気バネ力が作用するが、この空気バネ力は、反射膜間ギャップＧ１に存在する空気が解放空間５７に逃げることで減退する。特に、本実施形態のような波長可変干渉フィルターでは、反射膜５４，５５の直径寸法が例えば３ｍｍ程度に形成されているのに対し、反射膜間ギャップＧ１の初期ギャップ量が例えば４００ｎｍに設定されている。このような構成では、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を小さくした際、反射膜間ギャップＧ１に存在する空気が即座に解放空間５７に逃げることができない。したがって、このような波長可変干渉フィルター５では、反射膜間ギャップＧ１に存在する空気が可動部５２１に作用する空気バネ力は徐々に減退することとなる。そして、図５の右図に示すように、最終的には、空気バネ力は可動部５２１に影響しなくなる。
つまり、波長可変干渉フィルター５により安定して目的波長の光を取り出すことが可能となるギャップ量安定化時間は、可動部５２１の振動が静止するまでの時間に加えて、可動部５２１に対する空気バネ力の作用がなくなるまでの時間が関係する。そして、この可動部５２１に対する空気バネ力の作用がなくなるまでの時間は、筐体６１０の内部圧力（フィルター内部空間５８の圧力）により変化する。
【００５８】
図６は、筐体６１０の内部圧力（フィルター内部空間５８の圧力）と、可動部５２１の固有周期との関係、及び筐体６１０の内部圧力（フィルター内部空間５８の圧力）と、ギャップ量安定化時間との関係を示す図である。また、図７は、図６の状態Ｘ（固有周期Ｔが１０４μｍ）の場合における時間と反射膜間ギャップＧ１のギャップ量との関係を示す図であり、図８は、図６の状態Ｙ（固有周期８６μｍ）の場合における時間と反射膜間ギャップＧ１のギャップ量との関係を示す図である。
なお、図７及び図８において、（Ｂ）は（Ａ）の一部（振動開始直後）を拡大した図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）の一部（振動開始直後）を更に拡大した図である。
【００５９】
図６に示すように、筐体６１０の内部圧力を変化させると、所定の圧力Ｐ１を境にして、可動部５２１の振動形態を２パターンに分けることができる。
すなわち、圧力がＰ１以下となる場合、固有周期Ｔ及びギャップ量安定化時間がほとんど変化しない。以降の説明に当たり、この振動形態をモードＡと称する。モードＡでは、例えば、図７に示すように、固有周期Ｔで可動部５２１が振動した後、時間経過に伴ってその振動が減退し、振動が収束すると、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量変動がなくなる。ここで、モードＡの一例（図７）では、固有周期Ｔが１０４μｍの場合、ギャップ量安定化時間は６．４ｍｓである。
【００６０】
一方、圧力がＰ１より大きくなる場合、圧力を増加させるに従って、固有周期Ｔが急激に減退し、ギャップ量安定化時間が急激に増加する。以降の説明に当たり、この振動形態をモードＢと称する。このモードＢでは、図８に示すように、モードＡと同様、固有周期Ｔで可動部５２１が振動した後、時間経過に伴ってその振動が減退するが、振動が収束した後も、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量変動が生じる。ここで、モードＢの一例（図８）では、固有周期Ｔが８６μｍの場合、ギャップ量安定化時間は２３０ｍｓであり、モードＢでは、モードＡに比べて、ギャップ量安定化時間が非常に長くなる。
このようなモードＢでは、可動部５２１の振動が収束した時点で、反射膜間ギャップＧ１に存在する空気が圧縮された状態であり、空気バネとして可動部５２１に作用しているために発生する。つまり、振動が収束した後も、反射膜間ギャップＧ１に存在する空気が解放空間５７に逃げて、可動部５２１に作用する空気バネ力がなくなるまで、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量変動が生じる。
【００６１】
上記のようなモードＢが発生してしまうと、たとえ波長可変干渉フィルター５において、筐体６１０の内部圧力を減少させることで、応答性を向上させたとしても、ギャップ量安定化時間が長くなり、結果として、迅速な測定の実施ができなくなる。また、筐体６１０の内部空間６３０（フィルター内部空間５８）を真空にすることで、モードＢの発生を防止または抑制することは可能であるが、筐体６１０の内部を真空状態にすることは製造コストの増大を招く。また、真空を維持するためには、底部６１１及びリッド６１２の接合強度、底部６１１及び入射側ガラス窓６１３の接合強度、リッド６１２及び射出側ガラス窓６１４の接合強度をより強固にする必要があり、この点からも製造コストの増大や、製造効率性の低下を招くことが考えられる。
そこで、本発明の発明者は、筐体６１０の内部空間６３０（フィルター内部空間５８）を真空にすることなく、上述した（１）式の条件を満たす場合に、モードＢが除外されることを実験により新たに見出した。以下、図９及び図１０に基づいて、その内容を詳述する。
【００６２】
図９及び図１０は、保持部５２２のバネ定数ｋｖ及び空気バネのバネ定数ｋａｉｒの条件を変化させた場合のギャップ量安定化時間の変化を示す図であり、図９は、筐体６１０の内部圧力（フィルター内部空間５８の圧力）と、ギャップ量安定化時間との関係を示す図である。図１０は、図９の横軸をバネ定数比率Ｋ（保持部５２２のバネ定数ｋｖ及び空気バネのバネ定数ｋａｉｒの比）に変換した図である。
なお、この図９において、保持部５２２のバネ定数がバネ定数ｋｖとなる波長可変干渉フィルター５に対して、筐体６１０の内部圧力（フィルター内部空間５８の圧力）を変化させた際のギャップ量安定化時間の測定結果をデータＤ１に示し、このうち、可動部５２１がモードＡの振動形態となる圧力の範囲を矢印Ｒ１で示す。また、保持部５２２のバネ定数が２．５×バネ定数ｋｖとなる波長可変干渉フィルター５に対して、筐体６１０の内部圧力（フィルター内部空間５８の圧力）を変化させた際のギャップ量安定化時間の測定結果をデータＤ２に示し、このうち、可動部５２１がモードＡの振動形態となる圧力の範囲を矢印Ｒ２で示す。また、図１０において、データＤ３は、データＤ１を変換したデータであり、データＤ４は、データＤ２を変換したデータであり、可動部５２１がモードＡの振動形態となるバネ定数比率Ｋの範囲をＲ３に示す。
図９のＲ１，Ｒ２に示すように、モードＢを発生させない圧力の範囲は、保持部５２２のバネ定数により変化する。一方、この図９を、図１０に示すようにバネ定数比率に変換すると、いずれもバネ定数比率Ｋが所定の臨界点Ｋ０（＝２０）を境にして、臨界点Ｋ０以上となる場合（図１０のＲ３の範囲）に、モードＡの振動形態となる。なお、図９及び図１０では、代表的な２つの実験結果を示すが、保持部５２２のバネ定数ｋｖ及び空気バネのバネ定数ｋａｉｒの条件を他の条件に設定した場合でも同様のデータが得られた。
【００６３】
そして、本実施形態の筐体６１０の内部圧力Ｐ０は、上記のような知見に基づいて、モードＢの振動形態の発生を防止または抑制するために、上述した（１）式を満たす値に設定されている。また、（３）式に基づいてその具体的な圧力Ｐ０の数値を算出すると、以下の（４）式となる。
【００６４】
[数４]
0005906640.tif 000004
【００６５】
ここで、ｘは、波長可変干渉フィルター５により取り出すことが可能な光の波長域により設定されるものであり、例えば可動部５２１の最大変位量を代入すればよい。また、筐体６１０の内部圧力の減圧量が小さいほど、製造コストが低く、製造効率性も向上する。したがって、本実施形態では、筐体６１０の内部圧力Ｐ０として、Ｐ０＝ｋｖ（ｈｖ−ｘ）／２０Ｓｖが設定されている。
【００６６】
（３−４．電圧制御手段の構成）
電圧制御部３２は、光学フィルターデバイス６００の接続端子６１７及び端子部６１６を介して、固定電極パッド５６３Ｐ及び可動電極パッド５６４Ｐ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を所望のギャップ量に設定することが可能となる。
【００６７】
〔４．制御装置の構成〕
制御装置４は、測色装置１の全体動作を制御する。
この制御装置４としては、例えば汎用パーソナルコンピューターや、携帯情報端末、その他、測色専用コンピューターなどを用いることができる。
そして、制御装置４は、図１に示すように、光源制御部４１、測色センサー制御部４２、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Ａの色度を分析する。
【００６８】
〔５．実施形態の作用効果〕
本実施形態の波長可変干渉フィルター５には、静電アクチュエーター５６により、固定反射膜５４及び可動反射膜５５間の反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を変化させる際に、反射膜間ギャップＧ１に存在する空気が逃げる空間である解放空間５７が設けられている。そして、波長可変干渉フィルター５のフィルター内部空間５８の圧力Ｐ０は、保持部５２２のバネ定数ｋｖ、空気バネ定数ｋａｉｒとした際、上述した（１）式の条件（ｋｖ≧２０ｋａｉｒ）を満たすように設定されている。
このような条件に基づいて構成された波長可変干渉フィルター５では、可動部５２１を変位させた際に、可動部５２１の振動が静止するまでの間に、反射膜間ギャップＧ１に存在する空気が解放空間５７に移動する。このため、可動部５２１の振動が静止するまでの間に空気バネ力がなくなり、振動が静止した後に反射膜間ギャップＧ１のギャップ量変動が発生してモードＢが生じる不都合を回避できる。したがって、本実施形態の波長可変干渉フィルター５では、静電アクチュエーター５６への電圧印加時点から、目的波長の光を取り出すことが可能な安定状態に移行する時点までのギャップ量安定化時間を短縮できる。よって、測色センサー３による迅速な光量検出、測色装置１による迅速な測色処理を実施できる。また、フィルター内部空間５８を真空とする場合に比べて、製造コストを低減でき、また製造効率性も向上させることができる。
【００６９】
また、本実施形態の波長可変干渉フィルター５では、固定基板５１に電極配置溝５１１が設けられ、この電極配置溝５１１から可動基板５２側に突出して反射膜設置部５１２が設けられ、この反射膜設置部５１２に固定反射膜５４が設けられている。このため、解放空間５７における電極設置面５１１Ａ及び可動基板５２間のギャップ量は、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量よりも大きく、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を小さくした場合に、反射膜間ギャップＧ１内の空気が解放空間５７に逃げやすい構造となる。このため、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を変動させた際に、反射膜間ギャップＧ１内の空気をより迅速に解放空間５７に確実に逃がすことができ、可動部５２１に作用する反射膜間ギャップＧ１の空気による空気バネ力をより確実に低減できる。
【００７０】
本実施形態の波長可変干渉フィルター５では、可動基板５２は、可動反射膜５５が設けられる可動部５２１と、この可動部５２１を固定基板５１に対して進退可能に保持するダイアフラム状の保持部５２２とを備えている。このような構成では、保持部５２２を撓ませることで可動部５２１の形状を維持しまま、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を変化させることが可能となり、波長可変干渉フィルター５における分解能の低下を抑制できる。
また、本実施形態の波長可変干渉フィルター５では、固定電極５６１及び可動電極５６２を備える静電アクチュエーター５６により反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を変化させている。このような構成により、電圧印加により容易に反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を所望の値に設定することができる。
【００７１】
そして、本実施形態では、波長可変干渉フィルター５は、筐体６１０に収納され、光学フィルターデバイス６００として測色センサー３に組み込まれている。このため、波長可変干渉フィルター５を外部衝撃から保護することができ、また、帯電物質等の浮遊物質が固定反射膜５４や可動反射膜５５に付着する不都合をも回避することができる。
また、光学フィルターデバイス６００において、筐体６１０の内部空間６３０は、密閉空間であり、波長可変干渉フィルター５のフィルター内部空間５８と、内部空間６３０とは、連通部である電極引出溝５１１Ｂを介して連通されている。そして、筐体６１０の内部圧力がＰ０に減圧されることで、フィルター内部空間５８の圧力もＰ０に設定されている。このような構成では、筐体６１０の内部圧力を減圧することで、容易にフィルター内部空間５８の圧力を上記（１）式の条件を満たす値に設定することができる。
なお、本実施形態では、電極引出溝５１１Ｂにより本発明の連通部を構成する例を示したが、例えば、上述したように、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く、この場合、梁状の保持部間の間を本発明の連通部とすることもできる。
【００７２】
［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。
上記第一実施形態では、波長可変干渉フィルター５のフィルター内部空間５８と、筐体６１０の内部空間６３０とが、電極引出溝５１１Ｂを介して連通しており、筐体６１０の内部空間６３０を（１）式を満たす圧力Ｐ０に減圧する構成とした。これに対して、第二実施形態では、波長可変干渉フィルターのフィルター内部空間が密閉空間であり、その内部圧力がＰ０に減圧されている点で、上記第一実施形態と相違する。
【００７３】
図１１は、第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａの概略構成を示す断面図である。なお、上述した第一実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略又は簡略する。
本実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａでは、図１１に示すように、フィルター内部空間５８と、波長可変干渉フィルター５Ａの外部空間とを連通する電極引出溝５１１Ｂにシール部材５１１Ｃが設けられている。このシール部材５１１Ｃにより、本実施形態では、フィルター内部空間５８が気密に維持されている。
【００７４】
また、波長可変干渉フィルター５Ａは、可動基板５２の固定基板５１が接合される面とは反対側の面に、第三基板５９が接合されている。
この第三基板５９の可動基板５２に対向する面には、フィルター平面視において、可動部５２１及び保持部５２２と重なる領域に凹部５９１が設けられており、凹部５９１の底部と可動基板５２との間に圧力保持空間５９２が設けられている。また、第三基板５９及び可動基板５２は、第三接合膜５３３により密着接合されており、圧力保持空間５９２は気密状態に維持されている。この第三接合膜５３３としては、接合膜５３と同様に、例えば可動基板５２に設けられる接合膜と第三基板５９に設けられる接合膜とを、シロキサン結合等により接合する構成とすればよく、その他、圧力保持空間５９２の気密性を維持できる構成であればいかなる接合方法が採られていてもよい。
そして、波長可変干渉フィルター５Ａの保持部５２２には、フィルター内部空間５８及び圧力保持空間５９２を連通する連通孔５２２Ａが形成されている。これにより、可動部５２１を変位させた際に、フィルター内部空間５８及び圧力保持空間５９２の圧力が一定に保たれる。
【００７５】
ここで、本実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａでは、フィルター内部空間５８及び圧力保持空間５９２の圧力が上述した（１）式を満たす圧力Ｐ０に維持されている。これにより、上記第一実施形態と同様に、静電アクチュエーター５６に電圧を印加して可動部５２１を変位させた際に、モードＢの発生が防止または抑制され、モードＡの振動形態で可動部５２１が振動する。すなわち、可動部５２１の振動収束後に、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量が変動することがない。
【００７６】
［第二実施形態の作用効果］
上記第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａは、フィルター内部空間５８が気密に維持され、その圧力が上記（１）式を満たすＰ０に減圧されている。このため、上記第一実施形態と同様に、可動部５２１を変位させた際に、当該可動部５２１がモードＡで振動し、モードＢの発生が防止または抑制され、ギャップ量安定化時間を短くすることができる。
【００７７】
なお、第二実施形態のような波長可変干渉フィルター５Ａは、上記第一実施形態のような筐体６１０に収納して光学フィルターデバイス６００として使用してもよく、波長可変干渉フィルター５Ａ単体で例えば測色センサー３等の光学モジュールに組み入れてもよい。また、光学フィルターデバイス６００として用いる場合では、筐体６１０の内圧を減圧する必要がなく、光学フィルターデバイス６００の製造効率性を向上させることができる。
【００７８】
［変形例］
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。
【００７９】
例えば、第二実施形態において、フィルター内部空間５８の圧力がＰ０に設定された波長可変干渉フィルター５Ａを例示したが、これに限定されない。
例えば、保持部５２２（可動基板５２）のバネ定数ｋｖが十分に大きく、例えば大気圧下など、測定環境下において、上記（１）式の条件を満たす場合では、図２及び図３に示すような波長可変干渉フィルター５を、筐体６１０に収納せずにそのまま用いてもよい。ただし、この場合、保持部５２２の剛性が大きくなるため、静電アクチュエーター５６により保持部５２２を撓ませるために必要な電力も増大してしまう。この場合、本発明のギャップ量変更部として、より大きな駆動力により可動部５２１を変位させることが可能な構成を用いればよい。
【００８０】
また、上記第一及び第二実施形態では、第二基板である可動基板５２が、可動部５２１及び保持部５２２を備える構成を例示したが、これに限定されない。例えば、可動基板５２に保持部５２２が設けられず、可動基板５２全体が固定基板５１側に撓むことにより反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を変更可能な構成としてもよい。この場合、例えば、可動反射膜５５が設けられる位置が撓むことを防止または抑制するために、可動反射膜５５と重なる位置に透光性の補強層を設けるなどしてもよい。
【００８１】
さらに、上記第一及び第二実施形態では、電極配置溝５１１から可動基板５２側に突出する反射膜設置部５１２を形成することで、解放空間５７における固定基板５１及び可動基板５２の距離が、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量よりも大きくなる構成としたがこれに限定されない。例えば、反射膜設置部５１２が設けられず、電極設置面５１１Ａに固定反射膜５４が設けられる構成としてもよい。この場合でも、可動部５２１が固定基板５１側に撓むことで、保持部５２２及び固定基板５１の距離が反射膜間ギャップＧ１のギャップ量よりも大きくなり、反射膜間ギャップＧ１に存在した空気を解放空間５７に逃がすことができる。
【００８２】
また、上記実施形態において、可動部５２１を固定基板５１側に変位させるギャップ量変更部として、静電アクチュエーター５６を例示したが、これに限定されない。
例えば、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。
【００８３】
本発明の電子機器として、測色装置１を例示したが、その他、様々な分野により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。
【００８４】
図１２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１３は、図１２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１２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（光学モジュール）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。なお、波長可変干渉フィルター５を備えた光学フィルターデバイス６００を用いる構成を例示するが、第二実施形態に示した波長可変干渉フィルター５Ａを用いる構成としてもよい。さらに、このような波長可変干渉フィルター５Ａが収納された光学フィルターデバイス６００を用いる構成としてもよい。
また、図１３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１３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、および排出手段１３３を制御する排出ドライバー回路１５０等を備えている。
【００８５】
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。
【００８６】
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を射出される。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。
【００８７】
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の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。
【００８８】
なお、上記図１２及び図１３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、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。
【００８９】
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。
【００９０】
図１４は、波長可変干渉フィルター５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。なお、ここでは、波長可変干渉フィルター５を備えた光学フィルターデバイス６００が設けられる例を示すが、第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａが直接設けられる構成としてもよい。
この食物分析装置２００は、図１４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を備えた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の点灯及び消灯制御、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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
また、図１４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。
【００９４】
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。
【００９５】
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、分光分析機等にも適用できる。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１５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１５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１５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を有する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、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。
【００９６】
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、虹彩等の認証装置にも適用できる。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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】
【０１００】
１…測色装置（電子機器）、３…測色センサー（光学モジュール）、５，５Ａ…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）、５６…静電アクチュエーター（ギャップ量変更部）、５７…解放空間、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）、５１１Ｂ…連通部を構成する電極引出溝、５２１…可動部、５２２…保持部、６００…光学フィルターデバイス、６１０…筐体、６３０…筐体の内部空間、Ｇ１…反射膜間ギャップ、Ｇ２…電極間ギャップ。
【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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