(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て配置された第二基板と、
前記第一基板に設けられた導電性の第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向して配置された、導電性の第二反射膜と、
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、前記第一電極に対して電極間ギャップを介して対向して配置された第二電極と、を具備し、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、
前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成された
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、
前記反射膜間ギャップ及び前記電極間ギャップは異なるギャップ量である
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、
前記反射膜間ギャップは、前記電極間ギャップよりもギャップ量が小さい
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から請求項３のいずれか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、金属合金膜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５】
請求項１から請求項３のいずれか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、誘電体多層膜と、導電性膜との積層体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６】
第一基板、前記第一基板に対向して配置された第二基板、前記第一基板に設けられた導電性の第一反射膜、前記第二基板に設けられ、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して配置された、導電性の第二反射膜、前記第一基板に設けられた第一電極、及び前記第二基板に設けられ、前記第一電極に対して電極間ギャップを介して対向して配置された第二電極を備えた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、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、
前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成された
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項７】
第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
前記第一基板に設けられた導電性の第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向して配置された、導電性の第二反射膜と、
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、前記第一電極に対して電極間ギャップを介して対向して配置された第二電極と、
電圧制御部と、
を具備し、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、
前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成され、
前記電圧制御部は、前記第一静電アクチュエーター、及び前記第二静電アクチュエーターに、それぞれ独立した電圧を印加する
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項８】
請求項７に記載の光学モジュールにおいて、
前記電圧制御部は、
前記第一静電アクチュエーターまたは前記第二静電アクチュエーターのうちのいずれか一方に対して、予め設定されたバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、
前記反射膜間ギャップのギャップ量を検出するギャップ検出手段と、
前記第一静電アクチュエーターまたは前記第二静電アクチュエーターのうち、前記バイアス電圧が印加されていない他方に対して、前記ギャップ検出手段により検出されたギャップ量に応じたフィードバック電圧を印加するフィードバック電圧印加手段と、
を備えることを特徴とする光学モジュール。
【請求項９】
請求項８に記載の光学モジュールにおいて、
前記第一静電アクチュエーターを構成する前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間の前記反射膜間ギャップと、前記第二静電アクチュエーターを構成する前記第一電極及び前記第二電極の間の前記電極間ギャップとは、異なるギャップ量を有し、
前記バイアス電圧印加手段は、前記第一静電アクチュエーター及び前記第二静電アクチュエーターのうち、前記ギャップ量が小さい一方に前記バイアス電圧を印加し、
前記フィードバック電圧印加手段は、前記第一静電アクチュエーター及び前記第二静電アクチュエーターのうち、前記ギャップ量が大きい他方に前記フィードバック電圧を印加する
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項１０】
第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
前記第一基板に設けられた導電性の第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向して配置された、導電性の第二反射膜と、
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、前記第一電極に対して電極間ギャップを介して対向して配置された第二電極と、
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と検出する検出部と、を具備し、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、
前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成された
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
第一基板、前記第一基板に対向して配置された第二基板、前記第一基板に設けられた導電性の第一反射膜、前記第二基板に設けられ、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して配置された、導電性の第二反射膜、前記第一基板に設けられた第一電極、及び、前記第二基板に設けられ、前記第一電極に対して電極間ギャップを介して対向して配置された第二電極を具備し、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成された波長可変干渉フィルターの駆動方法であって、
前記第一静電アクチュエーターまたは前記第二静電アクチュエーターのうちのいずれか一方に対して、予め設定されたバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加ステップと、
前記反射膜間ギャップのギャップ量を検出するギャップ検出ステップと、
前記第一静電アクチュエーターまたは前記第二静電アクチュエーターのうち、前記バイアス電圧が印加されていない他方に対して、前記ギャップ検出手段により検出されたギャップ量に応じたフィードバック電圧を印加するフィードバック電圧印加ステップと、
を実施することを特徴とする波長可変干渉フィルターの駆動方法。
【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、電子機器、及び波長可変干渉フィルターの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに対向する２つの反射膜により、所定の目的波長の光を取り出すファブリーペロー干渉計（ファブリーペローエタロン）において、２つの反射膜間ギャップ寸法を変化させて、取り出す光の波長を変化させる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（光フィルター）は、第一反射膜が設けられた第一基板と、第二反射膜が設けられた第二基板との間に、静電アクチュエーターを配置することで反射膜間ギャップを変化させている。ここで、この波長可変干渉フィルターでは、第一基板の第一反射膜の周囲に、円環状の第一電極を配置し、この第一電極の周囲に第二電極を配置し、第二基板の第二反射膜の周囲に、第一電極及び第二電極に対向する位置にそれぞれ第三電極及び第四電極を配置している。
このような波長可変干渉フィルターでは、第一電極及び第三電極により構成される静電アクチュエーターと、第二電極及び第四電極により構成される静電アクチュエーターとを、それぞれ独立して駆動させることが可能となる。これにより、この波長可変干渉フィルターでは、ノイズ等の電圧変化が生じた際でも、反射膜間ギャップの急な変動を抑制可能で、精度よく反射膜間ギャップを所望の目的波長に対応したギャップ量に設定す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２０１１−１９１４９２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では、反射膜の周囲に、２つの電極が異なる径寸法で配置される構成となる。したがって、反射膜間ギャップのギャップ制御の精度は向上するものの、例えば反射膜の周囲に１つの電極が設けられる波長可変干渉フィルターに比べると、電極形成面積が増大し、その分、波長可変干渉フィルターのサイズが大きくなるという課題がある。
【０００６】
本発明では、高精度に反射膜間ギャップのギャップ制御が実施可能であり、かつ、小型化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、電子機器、及び波長可変干渉フィルターの駆動方法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て配置された第二基板と、前記第一基板に設けられた導電性の第一反射膜と、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向して配置された、導電性の第二反射膜と、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、前記第一電極に対して電極間ギャップを介して対向して配置された第二電極と、を具備し、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成されたことを特徴とする。
【０００８】
本発明では、第一基板に設けられた第一反射膜と、第二基板に設けられた第二反射膜とが、反射膜間ギャップを介して対向しており、これらの第一反射膜及び第二反射膜により、入射光から特定波長の光を取り出すことができる。
また、本発明では、第一反射膜及び第二反射膜は導電性を有し、これらの第一反射膜及び第二反射膜により、第一静電アクチュエーターが構成され、第一基板に設けられた第一電極、及び第二基板に設けられた第二電極により第二静電アクチュエーターが構成されている。したがって、これらの２つの静電アクチュエーターにより、反射膜間ギャップのギャップ量を精度よく所望の目的値に設定することができる。
ここで、本発明では、第一静電アクチュエーターは、第一反射膜及び第二反射膜により構成されているため、第一基板及び第二基板に別途電極を設ける必要がない。つまり、第二静電アクチュエーターを構成する第一電極及び第二電極以外に、静電アクチュエーターを構成する電極を設ける必要がなく、電極形成面積を小さくできる。これにより、波長可変干渉フィルターの小型化を図ることができる。
また、本発明では、第一反射膜及び第二反射膜を第一静電アクチュエーターとするため、反射膜の形成位置に対して直接静電引力を作用させることができる。したがって、第一静電アクチュエーターに対して電圧を印加した際に、迅速に反射膜間ギャップを変化させることができ、応答性を向上させることができる。
【０００９】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記反射膜間ギャップ及び前記電極間ギャップは異なるギャップ量であることが好ましい。
本発明では、反射膜間ギャップ及び電極間ギャップが異なる値に設定されている。このような構成では、第一静電アクチュエーター及び第二静電アクチュエーターのうちギャップ量が小さい一方は、ギャップ量が大きい他方に比べて、所定電圧を印加した際のギャップ変化量（感度）が大きくなる。このような感度の大きい一方を駆動させて、反射膜間ギャップを目的ギャップ量近傍まで移動させることで、駆動時の電圧の低減を図ることができる。
また、第一静電アクチュエーター及び第二静電アクチュエーターのうちギャップ量が大きい他方は、ギャップ量が小さい一方に比べて、感度が小さくなる。したがって、ギャップ量を微調整して目的ギャップ量に設定する際に、高精度なギャップ制御を実施することができる。
【００１０】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記反射膜間ギャップは、前記電極間ギャップよりもギャップ量が小さいことが好ましい。
本発明では、反射膜間ギャップが電極間ギャップよりも小さく設定されている。このような構成では、上記発明と同様、駆動電圧の低減と、高精度なギャップ制御の双方を両立することができる。
また、反射膜間ギャップが電極間ギャップよりも大きい場合、反射膜間ギャップのギャップ量を、電極間ギャップの最低ギャップ量（第二基板を最も第一基板に撓ませた状態）以下に設定することができない。このため、低波長の光を取り出すことができず、波長可変干渉フィルターにより取り出すことが可能な光の波長域が狭域化することがある。これに対して、本発明では、反射膜間ギャップが電極間ギャップよりも小さいため、波長可変干渉フィルターにより取り出すことが可能な光の波長域も広げることができる。
【００１１】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、金属合金膜により構成されていることが好ましい。
本発明では、第一反射膜及び第二反射膜として金属合金膜が用いられているので、これらの第一反射膜及び第二反射膜をそのまま電極としても機能させることができる。従って、第一反射膜や第二反射膜に別途導電性の膜部材を設ける等の製造工程が不要となり、波長可変干渉フィルターの製造効率性を向上させることができる。
【００１２】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、誘電体多層膜と、導電性膜との積層体により構成されていることが好ましい。
本発明では、第一反射膜及び第二反射膜は、誘電体多層膜と導電性膜との積層体により構成される。このような誘電体多層膜を用いる場合、各誘電体膜の膜厚設定や膜層数により、第一反射膜や第二反射膜の反射率を極めて高くすることが可能となり、波長可変干渉フィルターにおける分解能を向上させることができる。
また、このような誘電体多層膜は、導電性を有さないが、別途導電性膜を積層することで、第一反射膜及び第二反射膜に導電性を持たせることができる。
【００１３】
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て配置された第二基板、前記第一基板に設けられた導電性の第一反射膜、前記第二基板に設けられ、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して配置された、導電性の第二反射膜、前記第一基板に設けられた第一電極、及び前記第二基板に設けられ、前記第一電極に対して電極間ギャップを介して対向して配置された第二電極を備えた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、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成されたことを特徴とする。
【００１４】
本発明では、上述した発明と同様、波長可変干渉フィルターにおける電極形成面積を小さくできるため、波長可変干渉フィルターの小型化を図ることができる。これにより、波長可変干渉フィルターを収納する筐体のサイズも小型化を図れ、光学フィルターデバイスの小型化を図ることもできる。
また、波長可変干渉フィルターが筐体に収納される構成であるため、帯電物質や水粒子等の異物の侵入を抑制できる。これにより、反射膜への帯電物質の付着による第一反射膜間ギャップ及び第二反射膜間ギャップの変動や、各反射膜の劣化を防止することができる。また、運搬時の波長可変干渉フィルターの保護や、波長可変干渉フィルターを機器へ組み込む際の作業効率性を向上させることができる。
【００１５】
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て配置された第二基板と、前記第一基板に設けられた導電性の第一反射膜と、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向して配置された、導電性の第二反射膜と、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、前記第一電極に対して電極間ギャップを介して対向して配置された第二電極と、電圧制御部と、を具備し、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成され、前記電圧制御部は、前記第一静電アクチュエーター、及び前記第二静電アクチュエーターに、それぞれ独立した電圧を印加することを特徴とする。
【００１６】
本発明では、上述した発明と同様、波長可変干渉フィルターにおける電極形成面積を小さくできるため、波長可変干渉フィルターの小型化を図ることができる。これにより、波長可変干渉フィルターを備える光学モジュールのサイズも小型化を図れる。
また、電圧制御部は、波長可変干渉フィルターの第一静電アクチュエーター及び第二静電アクチュエーターを、それぞれ独立して駆動させることができるので、高精度な反射膜間ギャップのギャップ量制御を実施することができる。さらに、上述にように、第一反射膜及び第二反射膜に対して直接静電引力を作用させることができるので、応答性の向上を図れ、より迅速に光学モジュールから所望の目的波長の光を取り出すことができる。
【００１７】
本発明の光学モジュールでは、前記電圧制御部は、前記第一静電アクチュエーターまたは前記第二静電アクチュエーターのうちのいずれか一方に対して、予め設定されたバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、前記反射膜間ギャップのギャップ量を検出するギャップ検出手段と、前記第一静電アクチュエーターまたは前記第二静電アクチュエーターのうち、前記バイアス電圧が印加されていない他方に対して、前記ギャップ検出手段により検出されたギャップ量に応じたフィードバック電圧を印加するフィードバック電圧印加手段と、を備えることが好ましい。
【００１８】
本発明では、電圧制御部のバイアス電圧印加手段は、第一静電アクチュエーター又は第二静電アクチュエーターのいずれか一方に対して、予め設定されたバイアス電圧を印加する。そして、フィードバック電圧印加手段は、ギャップ検出手段により検出された反射膜間ギャップ（検出ギャップ）が、反射膜間ギャップを目標ギャップ量になるように、第一静電アクチュエーター又は第二静電アクチュエーターの他方に対して、フィードバック電圧を印加する。
つまり、本発明では、一方の静電アクチュエーターにバイアス電圧を印加することで、反射膜間ギャップを目標ギャップ量近傍まで変位させ、反射膜間ギャップが目標ギャップ量となるように、ギャップ検出部により検出されるギャップ量に基づいて、フィードバック電圧を微調整する。
このような構成では、一方の静電アクチュエーターにバイアス電圧が印加された後に、他方の静電アクチュエーターに印加するフィードバック電圧を設定するため、フィードバック電圧印加手段により他方の静電アクチュエーターにフィードバック電圧の印加する際の感度を低減させることができる。これにより、フィードバック制御時におけるギャップ量の微調整をより精度よく実施することができる。また、フィードバック電圧印加手段におけるゲインを一定に固定したまま、広いギャップ範囲に対して高精度なギャップ量の微調整を実施することができるので、フィードバック電圧印加手段にゲインを可変させる構成等が不要となり、構成の簡略化を図ることができる。
また、フィードバック電圧印加手段として、デジタル電圧を第二静電アクチュエーターに印加する構成であっても、Ｄ／Ａ変換器におけるｂｉｔ数を少なくできるため、低コスト化を図ることができる。
【００１９】
本発明の光学モジュールでは、前記第一静電アクチュエーターを構成する前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間の前記反射膜間ギャップと、前記第二静電アクチュエーターを構成する前記第一電極及び前記第二電極の間の前記電極間ギャップとは、異なるギャップ量を有し、前記バイアス電圧印加手段は、前記第一静電アクチュエーター及び前記第二静電アクチュエーターのうち、前記ギャップ量が小さい一方に前記バイアス電圧を印加し、前記フィードバック電圧印加手段は、前記第一静電アクチュエーター及び前記第二静電アクチュエーターのうち、前記ギャップ量が大きい他方に前記フィードバック電圧を印加することが好ましい。
【００２０】
本発明では、第一静電アクチュエーター及び第二静電アクチュエーターのうち、電極間（又は反射膜間）のギャップ量が小さい一方に対してバイアス電圧を印加する。このような構成では、小さいバイアス電圧で、反射膜間ギャップを大きく変位させることができる。
また、第一静電アクチュエーター及び第二静電アクチュエーターのうち、電極間（又は反射膜間）のギャップ量が大きい他方に対して、フィードバック電圧を印加する。この場合、ギャップ量が大きい分、静電アクチュエーターを駆動させた際の感度（単位印加電圧に対するギャップ変化量）が小さくなるので、より精度の高いギャップ制御を実施することができる。
【００２１】
本発明の電子機器は、第一基板と、前記第一基板に対向して配置された第二基板と、前記第一基板に設けられた導電性の第一反射膜と、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に対して反射膜間ギャップを介して対向して配置された、導電性の第二反射膜と、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、前記第一電極に対して電極間ギャップを介して対向して配置された第二電極と、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と検出する検出部と、を具備し、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成されたことを特徴とする。
【００２２】
本発明では、上述した発明と同様、波長可変干渉フィルターにおける電極形成面積を小さくできるため、波長可変干渉フィルターの小型化を図ることができる。これにより、波長可変干渉フィルターを備える電子機器のサイズも小型化を図れる。
また、第一反射膜及び第二反射膜に対して直接静電引力を作用させることができるので、応答性の向上を図れ、より迅速に波長可変干渉フィルターから目的波長の光を取り出すことができ、電子機器において、取り出された光に基づいて、より迅速に各種処理を実施することができる。
【００２３】
本発明の波長可変干渉フィルターの駆動方法は、第一基板、前記第一基板に対向して配置された第二基板、前記第一基板に設けられた導電性の第一反射膜、前記第二基板に設けられ、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して配置された、導電性の第二反射膜、前記第一基板に設けられた第一電極、及び、前記第二基板に設けられ、前記第一電極に対して電極間ギャップを介して対向して配置された第二電極を具備し、前記第一反射膜及び前記第二反射膜により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第一静電アクチュエーターが構成され、前記第一電極及び前記第二電極により、前記反射膜間ギャップのギャップ量を変更する第二静電アクチュエーターが構成された波長可変干渉フィルターの駆動方法であって、前記第一静電アクチュエーターまたは前記第二静電アクチュエーターのうちのいずれか一方に対して、予め設定されたバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加ステップと、前記反射膜間ギャップのギャップ量を検出するギャップ検出ステップと、前記第一静電アクチュエーターまたは前記第二静電アクチュエーターのうち、前記バイアス電圧が印加されていない他方に対して、前記ギャップ検出手段により検出されたギャップ量に応じたフィードバック電圧を印加するフィードバック電圧印加ステップと、を実施することを特徴とする。
【００２４】
本発明では、バイアス電圧印加ステップにより第一静電アクチュエーター及び第二静電アクチュエーターのいずれか一方にバイアス電圧が印加された状態で、反射膜間ギャップのギャップ量を検出するギャップ検出ステップを実施し、フィードバック電圧印加ステップによりギャップ検出ステップにより検出されたギャップ量に応じたフィードバック電圧を、第一静電アクチュエーター及び第二静電アクチュエーターの他方に印加する。このため、フィードバック電圧印加ステップにおいて、電圧印加時の感度を低減させることができ、高精度なギャップ量の微調整を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る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】第一実施形態の光学モジュールの概略構成を示すブロック図。
【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平面図。
【図４】図３の波長可変干渉フィルターをＡ−Ａ´線で断面した際の断面図。
【図５】第一実施形態において、固定基板を可動基板側から見た平面図。
【図６】反射膜として誘電体多層膜を用いた場合における固定反射膜の積層構成の一例を示した図。
【図７】第一実施形態において、可動基板を固定基板側から見た平面図。
【図８】第一実施形態の分光測定装置の分光測定処理における波長可変干渉フィルターの駆動方法（駆動処理）を示すフローチャート。
【図９】フィードバック制御時において、第一静電アクチュエーターに印加するバイアス電圧を印加した際の第二静電アクチュエーターの感度を説明するための図。
【図１０】第二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。
【図１１】本発明の電子機器の一例である測色装置を示す概略図。
【図１２】本発明の電子機器の一例であるガス検出装置を示す概略図。
【図１３】図１２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。
【図１５】本発明の電子機器の一例である分光カメラの概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［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。
［分光測定装置の構成］
図１は、本発明に係る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である。
分光測定装置１は、本発明の電子機器であり、測定対象Ｘで反射された測定対象光における所定波長の光強度を分析し、分光スペクトルを測定する。
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、ディテクター１１（検出部）と、Ｉ−Ｖ変換器１２と、アンプ１３と、Ａ／Ｄ変換器１４と、制御部２０と、を備えている。また、光学モジュール１０は、波長可変干渉フィルター５と、電圧制御部１５と、を備えて構成されている。
【００２７】
ディテクター１１は、光学モジュール１０の波長可変干渉フィルター５を透過した光を受光し、受光した光の光強度に応じた検出信号（電流）を出力する。
Ｉ−Ｖ変換器１２は、ディテクター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。
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、制御部２０に出力する。
【００２８】
［光学モジュールの構成］
次に、光学モジュール１０の構成について、以下に説明する。
図２は、光学モジュール１０の概略構成を示すブロック図である。
光学モジュール１０は、上記のように、波長可変干渉フィルター５と、電圧制御部１５とを備えて構成される。
【００２９】
［波長可変干渉フィルターの構成］
光学モジュール１０の波長可変干渉フィルター５について、以下説明する。図３は、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る。図４は、図３の波長可変干渉フィルターをＡ−Ａ´線で断面した際の断面図である。
波長可変干渉フィルター５は、図３及び図４に示すように、例えば矩形板状の光学部材であり、固定基板５１（第一基板）および可動基板５２（第二基板）を備えている。これらの固定基板５１及び可動基板５２は、それぞれ各種ガラスや水晶等により形成され、固定基板５１の第一接合部５１３及び可動基板５２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（図４参照）により接合されることで、一体的に構成されている。
【００３０】
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５４１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５４２が設けられている。これらの固定反射膜５４１および可動反射膜５４２は、反射膜間ギャップＧ１（図４参照）を介して対向配置されている。
また、固定基板５１には、第一電極５５１が設けられ、可動基板５２には、第二電極５５２が設けられている。これらの第一電極５５１及び第二電極５５２は、電極間ギャップＧ２（図４参照）を介して対向配置されている。
ここで、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２は導電性を有し、これらの固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２により、第一静電アクチュエーター５４が構成される。また、第一電極５５１及び第二電極５５２により第二静電アクチュエーター５５が構成される。
【００３１】
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。また、本実施形態では、フィルター平面視において、固定反射膜５４１の中心点及び可動反射膜５４２の中心点は、一致し、平面視におけるこれらの反射膜の中心点をフィルター中心点Ｏと称し、これらの反射膜の中心点を通る直線を中心軸と称する。
【００３２】
（固定基板の構成）
図５は、固定基板５１を可動基板５２側から見た平面図である。
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、各静電アクチュエーター５４，５５による静電引力や、固定基板５１上に形成される膜部材（例えば固定反射膜５４１等）の内部応力による固定基板５１の撓みはない。
この固定基板５１は、図４、及び図５に示すように、例えばエッチング等により形成された電極配置溝５１１および反射膜設置部５１２を備える。また、固定基板５１の一端側（図３、図５における辺Ｃ１−Ｃ２）は、可動基板５２の基板端縁（図３、図５における辺Ｃ５−Ｃ６）よりも外側に突出しており、第一端子取出部５１４を構成している。
【００３３】
電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、固定基板５１のフィルター中心点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、フィルター平面視において、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。この電極配置溝５１１の溝底面は、第二静電アクチュエーター５５の第一電極５５１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の外周縁に向かって延出する電極引出溝５１１Ｂが設けられている。
【００３４】
電極配置溝５１１の電極設置面５１１Ａには、第二静電アクチュエーター５５を構成する第一電極５５１が設けられている。この第一電極５５１は、電極設置面５１１Ａのうち、後述する可動部５２１に対向する領域に設けられている。第一電極５５１は、円弧状（略Ｃ字状）に形成されており、図５に示すように、辺Ｃ１−Ｃ２に近接する一部にＣ字開口部が設けられる。また、第一電極５５１上に、第二電極５５２と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、図５に示すように、第一電極５５１の一端部から第一端子取出部５１４に向かって延出する第一引出電極５５３が設けられている。この第一引出電極５５３は、電極引出溝５１１Ｂに沿って配置され、第一端子取出部５１４上まで延出する。そして、第一引出電極５５３の延出先端部は、例えばＦＰＣ（Flexible printed circuits）やリード線等により電圧制御部１５の後述するフィードバック制御部１５３に接続されている。
【００３５】
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及び図５に示すように、固定反射膜５４１が設置されている。この固定反射膜５４１としては、例えばＡｇ等の金属膜や、Ａｇ合金等、導電性の合金膜を用いることができ、酸化等による劣化を抑えられ、かつ、可視光域から近赤外光域に亘る広い波長帯域に対して高い反射特性を有するＡｇ合金膜を用いることがより好ましい。
ところで、本実施形態では、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２により第一静電アクチュエーター５４を構成されるため、固定反射膜５４１や可動反射膜５４２に対して直接静電引力が作用する。この場合、固定反射膜５４１としてガラスに対する密着性が比較的小さい膜材を用いる場合、例えば長期使用により繰り返し静電引力が作用することで、固定反射膜５４１が剥離するおそれもある。したがって、例えば、固定基板５１（ガラス）及び固定反射膜５４１に対して密着性が高く、かつ、測定対象となる波長域に対して透光性を有する接着層を固定反射膜５４１及び反射膜設置面５１２Ａの間に設ける構成としてもよい。このような接着層としては、例えば固定反射膜５４１としてＡｇ合金を用いる場合、接着層としてＩＴＯ（tin-doped indium oxide：酸化インジウムスズ）膜等を挙げることができる。
【００３６】
なお、固定反射膜５４１として、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。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、反射膜として誘電体多層膜を用いた場合における固定反射膜５４１の積層構成の一例を示した図である。
固定反射膜５４１として誘電体多層膜５４１Ａを用いる場合では、図６（Ａ）に示すように、当該誘電体多層膜５４１Ａの最下層に導電性膜５４１Ｂを積層する。また、図６（Ｂ）に示すように、誘電体多層膜５４１Ａの最上層（表層）に導電性膜５４１Ｂを積層する構成としてもよい。このような構成では、誘電体多層膜５４１Ａに導電性がない場合であっても、導電性膜５４１Ｂにより、固定反射膜５４１に導電性を持たせることができる。
ここで、図６（Ａ）のような構成とする場合、導電性膜５４１Ｂとして、誘電体多層膜の第一層（最も固定基板５１側に配置される層）、及び固定基板５１に対して密着性が良好な導電性素材を用いることが好ましい。また、図６（Ｂ）のような構成を用いる場合、導電性膜５４１Ｂとして、誘電体多層膜の最上層（最も可動基板５２側に配置される層）に対して密着性が良好な導電性素材を用いることが好ましい。このような導電性膜５４１Ｂとしては、ＩＴＯ膜等が挙げられる。
なお、導電性膜５４１Ｂとして測定対象波長域に対して高反射率特性を有する、例えばＡｇ合金等の反射膜を用いてもよい。この場合、導電性膜５４１Ｂにより、波長可変干渉フィルター５の測定対象波長域を広げることができ、広い波長帯域に対して所望の目的波長を取り出すことが可能となり、かつ、誘電体多層膜５４１Ａにより、高分解能で目的波長の光を取り出すことが可能となる。この場合、導電性膜５４１Ｂと反射膜設置部５１２との間、導電性膜５４１Ｂと誘電体多層膜５４１Ａとの間に、密着性を向上させるために透明接着層を更に介在させてもよい。
【００３７】
そして、固定基板５１には、図５に示すように、固定反射膜５４１の外周縁に接続され、第一電極５５１のＣ字開口部を通り、第一端子取出部５１４に向かって延出する固定側引出電極５４３が設けられている。この固定側引出電極５４３は、固定反射膜５４１の形成時に、同時に成膜されることで形成されている。
また、図６に示すように、固定反射膜５４１が誘電体多層膜５４１Ａ及び導電性膜５４１Ｂの積層体により構成されている場合では、固定側引出電極５４３は、導電性膜５４１Ｂと同時に形成され、導電性膜５４１Ｂに接続される。
この固定側引出電極５４３は、例えば電極引出溝５１１Ｂ内で、駆動用引出電極５４３Ａ及び検出用引出電極５４３Ｂに分岐する。そして、これらの駆動用引出電極５４３Ａ及び検出用引出電極５４３Ｂの延出先端部は、第一端子取出部５１４上に配置され、例えばＦＰＣやリード線等により電圧制御部１５に接続されている。なお、詳細は後述するが、駆動用引出電極５４３Ａは、電圧制御部１５のバイアス駆動部１５１に接続され、検出用引出電極５４３Ｂは、電圧制御部１５のギャップ検出器１５２に接続される。
【００３８】
また、固定基板５１の光入射面（固定反射膜５４１が設けられない面）には、固定反射膜５４１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。
【００３９】
そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面のうち、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は、接合膜５３により、可動基板５２の第二接合部５２３に接合される。
【００４０】
（可動基板の構成）
図７は、可動基板５２を固定基板５１側から見た平面図である。
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、フィルター中心点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３に示すように、一端側（図３、図７における辺Ｃ３−Ｃ４）は、固定基板５１の基板端縁（図３、図４における辺Ｃ７−Ｃ８）よりも外側に突出しており、第二端子取出部５２４を構成している。
【００４１】
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の固定基板５１に対向する可動面５２１Ａには、可動反射膜５４２、及び第二電極５５２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。
【００４２】
第二電極５５２は、フィルター平面視において、可動反射膜５４２の外周側に設けられ、第一電極５５１に対して電極間ギャップＧ２を介して対向配置されている。この第二電極５５２は、円弧状（略Ｃ字状）に形成されており、図７に示すように、辺Ｃ３−Ｃ４に近接する一部にＣ字開口部が設けられている。また、第一電極５５１と同様に、第二電極５５２上に絶縁膜が積層される構成としてもよい。
ここで、図３に示すように、フィルター平面視において、第二電極５５２と第一電極５５１とが重なる円弧領域（図３において右上がり斜線部で示される領域）により、第二静電アクチュエーター５５が構成されている。この第二静電アクチュエーター５５は、図３に示すように、フィルター平面視において、フィルター中心点Ｏに対して互いに点対称となる形状及び配置となる。したがって、第二静電アクチュエーター５５に電圧を印加した際に発生する静電引力も、フィルター中心点Ｏに対して点対称となる位置に作用し、バランスよく可動部５２１を固定基板５１側に変位させることが可能となる。
【００４３】
また、可動基板５２には、図７に示すように、第二電極５５２の一端部から第二端子取出部５２４に向かって延出する第二引出電極５５４が設けられている。この第二引出電極５５４は、固定基板５１の電極引出溝５１１Ｂに対向する位置に沿って配置され、第二端子取出部５２４上まで延出する。そして、第二引出電極５５４の延出先端部は、例えばＦＰＣやリード線等により電圧制御部１５の後述するフィードバック制御部１５３に接続されている。
【００４４】
可動反射膜５４２は、可動部５２１の可動面５２１Ａの中心部に、固定反射膜５４１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５４２としては、上述した固定反射膜５４１と同一の構成の反射膜が用いられる。本実施形態では、第一電極５５１が電極設置面５１１Ａ上に設けられ、固定反射膜５４１が電極設置面５１１Ａよりも可動基板５２側に位置する反射膜設置面５１２Ａに設けられる構成となるので、反射膜間ギャップＧ１は、電極間ギャップＧ２よりも小さくなる。
また、可動基板５２には、図７に示すように、可動反射膜５４２の外周縁に接続され、第二電極５５２のＣ字開口部を通り、第二端子取出部５２４に向かって延出する可動側引出電極５４４が設けられている。この可動側引出電極５４４は、可動反射膜５４２の形成時に、同時に成膜される。
また、可動反射膜５４２として、誘電体多層膜及び導電性膜の積層体により構成される場合では、可動側引出電極５４４は、導電性膜と同時に形成され、この導電性膜に接続される。
そして、この可動側引出電極５４４は、例えば保持部５２２の外周側で、駆動用引出電極５４４Ａ及び検出用引出電極５４４Ｂに分岐する。そして、これらの駆動用引出電極５４４Ａ及び検出用引出電極５４４Ｂの延出先端部は、第二端子取出部５２４上に配置され、それぞれ例えばＦＰＣやリード線等により電圧制御部１５に接続されている。なお、詳細は後述するが、駆動用引出電極５４４Ａは、電圧制御部１５のバイアス駆動部１５１に接続され、検出用引出電極５４４Ｂは、電圧制御部１５のギャップ検出器１５２に接続される。
【００４５】
なお、本実施形態では、図４に示すように、電極間ギャップＧ２のギャップ量が反射膜間ギャップＧ１のギャップ量よりも大きい例を示すがこれに限定されない。例えば、測定対象光として赤外光や遠赤外光を対象とする場合等、測定対象光の波長域によっては、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量が、電極間ギャップＧ２のギャップ量よりも大きくなる構成としてもよい。この場合、第一引出電極５５３及び第二引出電極５５４は、電圧制御部１５のバイアス駆動部１５１に接続され、駆動用引出電極５４３Ａ,５４４Ａは、電圧制御部１５のフィードバック制御部１５３に接続される。
【００４６】
保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイヤフラムであり、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５４２の撓みも生じず、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２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、ダイヤフラム状の保持部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などとしてもよい。
【００４７】
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に対向する面には、第一接合部５１３に対向する第二接合部５２３が設けられ、接合膜５３を介して第一接合部５１３に接合される。
【００４８】
［電圧制御部の構成］
電圧制御部１５は、図２に示すように、バイアス駆動部１５１（バイアス電圧印加手段）と、ギャップ検出器１５２（ギャップ検出手段）と、フィードバック制御部１５３（フィードバック電圧印加手段）と、マイコン（マイクロコントローラー）１５４とを備えて構成されている。
バイアス駆動部１５１は、波長可変干渉フィルター５の駆動用引出電極５４３Ａ，５４４Ａに接続され、第一静電アクチュエーター５４に対してバイアス電圧を印加する。具体的には、バイアス駆動部１５１は、所定ｂｉｔ数を有するＤ／Ａ変換器により構成され、マイコン１５４から入力されたバイアス信号に基づいて、第一静電アクチュエーター５４に電圧を印加する。
【００４９】
ギャップ検出器１５２は、波長可変干渉フィルター５の検出用引出電極５４３Ｂ，５４４Ｂに接続され、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量に応じた検出信号を取得する。また、ギャップ検出器１５２は、取得した検出信号をフィードバック制御部１５３に出力する。
フィードバック制御部１５３は、波長可変干渉フィルター５の第一引出電極５５３及び第二引出電極５５４に接続され、第二静電アクチュエーター５５に対してフィードバック電圧を印加する。この際、フィードバック制御部１５３は、ギャップ検出器１５２から入力される検出信号と、マイコン１５４から入力される目標値（目標検出信号）とが同値となるように、第二静電アクチュエーター５５に対してフィードバック電圧を印加する。
また、本実施形態のフィードバック制御部１５３は、固定ゲインを有するアナログ制御器により構成され、電圧可変範囲が所定幅に設定されている。このようなアナログ制御器は、例えば可変ゲインを有するアナログ制御器よりも簡素なシステム構成で組み込むことができ、低コスト化を図ることができる。ここで、アナログ制御器として、例えばＰＩ制御器やＰＩＤ制御器などを用いることができる。また、その他の制御器を用いてもよい。
【００５０】
マイコン１５４は、制御部２０、バイアス駆動部１５１、ギャップ検出器１５２、及びフィードバック制御部１５３に接続されている。また、マイコン１５４は、メモリー等により構成される記憶手段（図示略）を備えている。この記憶手段には、例えば反射膜間ギャップＧ１のギャップ量に対する、ギャップ検出器１５２で検出される検出信号（電圧信号）であるギャップ相関データが記憶されている。
そして、マイコン１５４は、制御部２０から入力される制御信号に基づいて、バイアス駆動部１５１、ギャップ検出器１５２、及びフィードバック制御部１５３を制御し、波長可変干渉フィルター５から目的波長の光を透過させる。
なお、電圧制御部１５による波長可変干渉フィルター５の駆動電圧の制御についての詳細な説明は後述する。
【００５１】
［制御部の構成］
図１に戻り、分光測定装置１の制御部２０について、説明する。
制御部２０は、本発明の処理部に相当し、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。この制御部２０は、図１に示すように、波長設定部２１と、光量取得部２２と、分光測定部２３と、を備えている。
【００５２】
波長設定部２１は、波長可変干渉フィルター５により取り出す光の目的波長を設定し、設定した目的波長を波長可変干渉フィルター５から取り出す旨の制御信号を電圧制御部１５に出力する。
光量取得部２２は、ディテクター１１により取得された光量に基づいて、波長可変干渉フィルター５を透過した目的波長の光の光量を取得する。
分光測定部２３は、光量取得部２２により取得された光量に基づいて、測定対象光のスペクトル特性を測定する。
【００５３】
［波長可変干渉フィルターの駆動方法］
図８は、分光測定装置１の分光測定処理における波長可変干渉フィルターの駆動方法（駆動処理）を示すフローチャートである。
分光測定装置１により測定対象光に含まれる各波長の光の強度を取得するためには、まず、制御部２０は、波長設定部２１により波長可変干渉フィルター５を透過させる光の波長（目的波長）を設定する。そして、波長設定部２１は、設定した目的波長の光を透過させる旨の制御信号を電圧制御部１５に出力する（Ｓ１）。
【００５４】
電圧制御部１５のマイコン１５４は、制御部２０から制御信号が入力されると、目的波長に対応したバイアス電圧を算出する（Ｓ２）。
ここで、本実施形態では、マイコン１５４は、後述のフィードバック制御において、第二静電アクチュエーター５５２への電圧印加時の感度（印加電圧に対するギャップ変位量（ｍ／Ｖ））が一定となるように、バイアス電圧を設定する。
ここで、第二静電アクチュエーター５５への電圧印加時の感度ＲＣ（ｍ／Ｖ）は、次式（１）により表される。
【００５５】
【数１】
0005888080.tif 000002
【００５６】
上記式（１）において、Ｖｍは、第一静電アクチュエーター５４に印加するバイアス電圧、ｋは、可動基板５２（保持部５２２）のバネ係数、εは、固定基板５１及び可動基板５２間（反射膜間ギャップＧ１及び電極間ギャップＧ２）の誘電率、Ｓ１は、フィルター平面視で固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２が互いに重なり合う領域（第一静電アクチュエーター５４として機能する領域）の面積、Ｓ２は、フィルター平面視で第一電極５５１及び第二電極５５２が互いに重なり合う領域（第二静電アクチュエーター５５として機能する領域）の面積、ｄｍａｘ１は、反射膜間ギャップＧ１の初期ギャップ量、ｄｍａｘ２は、電極間ギャップＧ２の初期ギャップ量（電圧を印加していない状態でのギャップ量）、ｄは、目的波長の光を透過させるための可動部５２１の変位量（反射膜間ギャップＧ１及び電極間ギャップＧ２のギャップ変化量）である。
【００５７】
本実施形態では、フィードバック制御時において、第二静電アクチュエーター５５への電圧印加時の感度が一定になるようにバイアス電圧Ｖｍを印加する。すなわち、上記式（２）において、ＲＣは、一定値であり、フィードバック制御部１５３のアナログ制御器における固定ゲインに応じた予め設定された値が用いられる。
また、制御部２０から、目的波長を指定する制御信号が入力されれば、マイコン１５４は、波長可変干渉フィルター５から目的波長の光を取り出すために必要な反射膜間ギャップＧ１の目標ギャップ量を算出することができ、目標ギャップ量から、可動部５２１を変位させるべき量（目標変位量ｄ）を算出することができる。
したがって、Ｓ２では、マイコン１５４は、式（１）に基づいて、フィードバック制御において、所定の感度で第二静電アクチュエーター５５を駆動させるために必要となる第一静電アクチュエーター５４への印加電圧（バイアス電圧Ｖｍ）を算出する。
【００５８】
そして、マイコン１５４は、Ｓ２により算出されたバイアス電圧に基づいたバイアス信号をバイアス駆動部１５１に出力する。これにより、バイアス駆動部１５１は、Ｓ２により算出されたバイアス電圧を、第一静電アクチュエーター５４に対して印加する（Ｓ３：バイアス電圧印加ステップ）。このＳ３により、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２間に、バイアス電圧に基づいた静電引力が作用し、可動部５２１が固定基板５１側に変位する。
【００５９】
ここで、図９に、フィードバック制御時において、第一静電アクチュエーター５４に印加するバイアス電圧を印加した際の第二静電アクチュエーター５５の感度を説明するための図を示す。
図９（Ａ）の破線で示すように、フィードバック電圧を印加する第二静電アクチュエーター５５の感度は、第一静電アクチュエーター５４にバイアス電圧を印加しない状態では、変位量（可動部５２１の変位量）に対して大きく感度が変化し、変位量が大きくなるに従って感度が高くなる。このようにフィードバック電圧を印加する静電アクチュエーターの感度が変化する場合、ある特定の感度にあわせてアナログ制御器のゲインを設定しても、変位量が大きくなれば、感度が大きくなってしまい、アナログ制御器が適切に機能しない。つまり、バイアス電圧を印加しない状態では、ゲインを設定したギャップの近傍でしかアナログ制御器は適切に機能しないことになる。
これに対して、本実施形態では、図９（Ｂ）に示すように第一静電アクチュエーター５４に、式（１）に基づいたバイアス電圧を印加することで、図９（Ａ）の実線で示すように、第二静電アクチュエーター５５の感度は所望の感度ＲＣ１で一定となる。
尚、本実施例では、感度ＲＣが一定となるようなバイアス電圧を印加する例について示したが、バイアス電圧の値は式（１）に基づいた値に限らず、所望の感度特性となるようにバイアス電圧を印加しても良い。
【００６０】
この後、フィードバック制御部１５３によりフィードバック制御（Ｓ４〜Ｓ７）を実施する。
フィードバック制御では、マイコン１５４は、ギャップ検出器１５２から静電容量検出用の高周波電圧信号を固定反射膜５４１，及び可動反射膜５４２間に印加させる。ここで、この静電容量検出用の電圧信号としては、静電容量検出用信号による静電引力の変動を抑制するために、バイアス電圧に比べて十分に高周波となる電圧を用いる。
これにより、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２の静電容量に応じた検出信号がギャップ検出器１５２に入力される（Ｓ４：ギャップ検出ステップ）。なお、ギャップ検出器１５２としては、例えばカップリングコンデンサー等を用いた回路により、静電容量検出用の電圧信号と、バイアス電圧の電圧信号とを分離し、静電容量検出用の電圧信号を検出信号として取得する。ここで、この検出信号は、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量に基づいた信号となる。したがって、ギャップ検出器１５２が検出信号を取得することは、ギャップ検出器１５２が反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を検出することを意味する。
また、ギャップ検出器１５２は、入力された検出信号を、フィードバック制御部１５３に出力する。
【００６１】
一方、マイコン１５４は、Ｓ１により制御部２０からの制御信号が入力されると、目的波長に対応する目標ギャップ量を算出し、記憶手段に記憶されたギャップ相関データから、目標ギャップ量に対応した検出信号（目標検出信号）を取得して、フィードバック制御部１５３に出力する。
そして、フィードバック制御部１５３は、マイコン１５４から入力される目標検出信号と、ギャップ検出器１５２から入力される検出信号との偏差を算出し（Ｓ５）、偏差が「０」であるか否かを判定する（Ｓ６）。
このＳ６において、偏差が「０」ではないと判定された場合に、フィードバック制御部１５３は、偏差に応じてフィードバック電圧を設定し、第二静電アクチュエーター５５に対して設定したフィードバック電圧を印加する（Ｓ７：フィードバック電圧印加ステップ）。
【００６２】
このＳ７では、フィードバック電圧印加部１５３は、Ｓ７において、マイコン１５４から入力された目標値信号とギャップ検出器から出力される信号の偏差に基づいて、偏差が０となるように第二静電アクチュエーター５５に印加するフィードバック電圧を設定する。この時、図９に示したように、本実施形態では、第二静電アクチュエーター５５の感度が一定になるように、第一静電アクチュエーター５４にバイアス電圧が印加されている。したがって、可動部５２１の変位量（電極間ギャップＧ２の変化量）によらず、低い感度で第二静電アクチュエーター５５を駆動させることが可能となる。
【００６３】
そして、Ｓ７の後、Ｓ４の処理に戻る。すなわち、電圧制御部１５は、Ｓ６において偏差が「０」と判定されるまで、Ｓ４〜Ｓ７の処理を繰り返し実施する。
また、Ｓ６において、偏差が「０」であると判定されると、分光測定装置１の制御部２０は、波長可変干渉フィルター５を透過した光をディテクター１１により検出させる（Ｓ８）。これにより、制御部２０の波長設定部２１により設定された目的波長の光の光量を取得することが可能となる。
なお、上記において、１つ波長の光を波長可変干渉フィルター５から取り出し、その光量を検出する処理について、説明したが、例えば測定対象光に含まれる所定波長域内の各波長に対する光量から測定対象光の分光スペクトルを測定する場合、Ｓ１において設定する波長を順次変更して、上記Ｓ２〜Ｓ８処理を繰り返せばよい。
【００６４】
［本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は、固定基板５１に設けられた固定反射膜５４１と、可動基板５２に設けられた可動反射膜５４２とにより第一静電アクチュエーター５４が構成され、固定基板５１に設けられた第一電極５５１と、可動基板５２に設けられた第二電極５５２とにより第二静電アクチュエーター５５が構成されている。また、これらの第一静電アクチュエーター５４及び第二静電アクチュエーター５５は、それぞれ独立して駆動させることが可能であり、これにより、２つの静電アクチュエーターによる反射膜間ギャップＧ１の高精度なギャップ制御を実施することができる。
また、本実施形態では、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２を第一静電アクチュエーター５４として機能させるので、電極形状の簡略化を図れ、電極形成面積も小さくできる。これにより、波長可変干渉フィルター５の小型化を図ることができ、これに伴って、光学モジュール１０や分光測定装置１の小型化をも図ることができる。
更に、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２を第一静電アクチュエーター５４として機能させる構成では、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２に直接静電引力を作用させることができる。これにより、反射膜間ギャップＧ１を変化させる際に応答性を向上させることができる。
【００６５】
本実施形態では、第一静電アクチュエーター５４を構成する固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２間の反射膜間ギャップＧ１と、第二静電アクチュエーター５５を構成する第一電極５５１及び第二電極５５２間の電極間ギャップＧ２とが異なるギャップ量となり、反射膜間ギャップＧ１が電極間ギャップＧ２よりも小さいギャップ量に設定されている。
反射膜の周囲に、電極間ギャップが同一である２つの静電アクチュエーターを配置する従来の構成では、フィードバック制御時の感度を低下させるために電極間ギャップを大きくすると、バイアス電圧を大きく設定する必要が生じ、駆動電圧が大きくなる。また、駆動電圧を低減させるために、電極間ギャップを小さくすると、フィードバック制御時の感度が大きくなり、ギャップ制御が困難になる。
これに対して、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よりも小さい構成とすることで、第一静電アクチュエーター５４へのバイアス電圧の印加により、バイアス電圧印加ステップにより可動部５２１を目標ギャップ量近傍まで変位させる際の駆動電圧を低減でき、省電力化を図れる。また、第二静電アクチュエーター５５へのフィードバック電圧の印加により、フィードバック制御時における感度を小さくでき、精度の高いギャップ制御を行うことができる。
すなわち、本実施形態では、省電力化と、高精度な反射膜間ギャップＧ１のギャップ制御とを両立させることができる。
【００６６】
さらに、反射膜間ギャップＧ１が電極間ギャップＧ２よりも大きい場合、反射膜間ギャップＧ１を電極間ギャップＧ２以下に設定することができず、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が狭帯域化してしまうおそれがある。これに対して、本実施形態のように、反射膜間ギャップＧ１が電極間ギャップＧ２より小さい構成とすることで、反射膜間ギャップＧ１の設定可能範囲を広げることができ、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を広げることができる。
【００６７】
本実施形態では、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２として、Ａｇ合金膜が用いられている。
このようなＡｇ合金膜を反射膜とする場合、反射膜上又は反射膜と基板との間に別途電極を設ける必要がなく、容易に、反射膜及び電極の双方として機能する固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２を形成することができる。したがって、構成の簡略化、及び製造効率性の向上を図ることができる。
また、Ａｇ合金膜は、可視光から近赤外光域に亘って高い反射率特性を有するため、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帯域を広げることができる。
【００６８】
一方、固定反射膜５４１と反射膜設置面５１２Ａとの間や、可動反射膜５４２と可動面５２１Ａとの間に、別途接着層を設けてもよい。この場合、接着層の成膜工程が増えるが、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２間に静電引力が発生した際の固定反射膜５４１や可動反射膜５４２の剥離を防止することができる。
【００６９】
また、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２として、誘電体多層膜を用いてもよく、この場合、誘電体多層膜の最下層、又は誘電体多層膜の最上層に導電性膜を成膜することで、第一静電アクチュエーター５４を構成することができる。この場合、導電性膜として、Ａｇ合金等の高反射膜を用いることで、測定対象波長域を広げることができるとともに、高分解で目的波長の光を取り出すことができる。
【００７０】
本実施形態では、電圧制御部１５は、バイアス駆動部１５１、ギャップ検出器１５２、フィードバック制御部１５３、及びマイコン１５４を備えている。そして、マイコン１５４は、制御部２０から入力された制御信号（目的波長）に基づいて、バイアス駆動部１５１にバイアス信号を出力し、フィードバック制御部１５３に目的波長に対応した目標検出信号を出力する。また、バイアス駆動部１５１は、第一静電アクチュエーター５４にバイアス電圧を印加して、可動部５２１を目標変位量近傍まで移動させる。また、フィードバック制御部１５３は、ギャップ検出器１５２からの検出信号と、目標検出信号との偏差が「０」となるように、第二静電アクチュエーター５５にフィードバック電圧を印加する。
【００７１】
このような構成では、フィードバック制御時において、第二静電アクチュエーター５５の感度を低減させることができる。したがって、フィードバック制御部１５３として、アナログ制御器を有する場合に、アナログ制御器のゲインを一定ゲインに固定したまま、反射膜間ギャップＧ１の広いギャップ範囲に対して、フィードバック制御による高精度なギャップ量の微調整を実施することができる。また、フィードバック制御部１５３として、複雑なシステム構成が必要となる可変ゲインを有するアナログ制御器が不要となり、構成の簡略化、低コスト化を図ることができる。
また、フィードバック制御部１５３として、デジタル電圧を第二静電アクチュエーターに印加する構成であっても、Ｄ／Ａ変換器におけるｂｉｔ数を少なくできるため、低コスト化を図ることができる。
【００７２】
本実施形態では、マイコン１５４は、上記式（１）に基づいて、バイアス電圧を算出して、バイアス信号をバイアス駆動部１５１に出力する。このため、例えば、反射膜間ギャップＧ１の目標ギャップ量に対するバイアス電圧をテーブルデータとして記憶する場合に比べて、より正確なバイアス電圧を設定することができ、データを保持するための大容量の記憶領域が不要となるので低コスト化を図ることもできる。
また、式（１）により算出されたバイアス電圧によりバイアス電圧印加ステップを実施することで、フィードバック制御時における第二静電アクチュエーター５５の感度を、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量によらず一定にすることができる。これにより、より精度の高いギャップ制御を実施することができる。
【００７３】
本実施形態の波長可変干渉フィルター５では、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２が、静電容量検出用の電極としても機能する。したがって、別途静電容量検出量の電極を設ける必要がなく、構成の簡略化を図ることができる。
なお、静電容量検出用の電極として、第一電極５５１及び第二電極５５２を用いてもよい。この場合であっても、構成の簡略化を図ることができる。
【００７４】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る光学フィルターデバイスについて、以下説明する。
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１０は、本発明の第二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。
【００７５】
図１０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。
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。
【００７６】
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。また、ベース基板６１０には、反射膜５４１，５４２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。
【００７７】
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５４３Ａ，５４３Ｂ，５４４Ａ，５４４Ｂ，５５３，５５４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５４３Ａ，５４３Ｂ，５４４Ａ，５４４Ｂ，５５３，５５４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。なお、内部空間６５０を真空状態に維持する場合は、アウトガスが少ないＡｇペーストを用いることが好ましい。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。
【００７８】
リッド６２０は、図１０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。
【００７９】
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の反射膜５４１，５４２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。
【００８０】
〔第二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、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、異物や大気に含まれるガス等による波長可変干渉フィルター５の特性変化を防止でき、また、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。また、帯電粒子の侵入を防止できるため、固定反射膜５４１、可動反射膜５４２、第一電極５５１、及び第二電極５５２の帯電を防止できる。したがって、帯電によるクーロン力の発生を抑制でき、反射膜５４１，５４２の平行性をより確実に維持することができる。
【００８１】
また、例えば工場で製造された波長可変干渉フィルター５を、光学モジュールや電子機器を組み立てる組み立てライン等まで運搬する場合に、光学フィルターデバイス６００により保護された波長可変干渉フィルター５では、安全に運搬することが可能となる。
また、光学フィルターデバイス６００は、筐体６０１の外周面に露出する外側端子部６１６が設けられているため、光学モジュールや電子機器に対して組み込む際にも容易に配線を実施することが可能となる。
【００８２】
更に、上記第一実施形態と同様に、波長可変干渉フィルター５は、第一静電アクチュエーター５４及び第二静電アクチュエーター５５による高精度な反射膜間ギャップＧ１のギャップ制御と、電極形状の簡略化による小型化を両立することができる。したがって、波長可変干渉フィルター５を収納する筐体６０１としても、小型化された波長可変干渉フィルター５に対応したサイズに形成することができ、光学フィルターデバイス６００の小型化を図ることができる。
【００８３】
［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。
【００８４】
上記第一実施形態では、式（１）に基づいて、フィードバック制御時の感度が一定となるバイアス電圧を算出して、第一静電アクチュエーター５４に対してバイアス電圧を印加したが、これに限られない。
例えば、バイアス電圧印加ステップでは、目標ギャップ量から予め設定された所定距離となる位置まで、可動部５２１を変位させ、その後、フィードバック制御を実施してもよい。このような構成でも、電極間ギャップＧ２が反射膜間ギャップＧ１よりも大きいため、フィードバック制御時の第二静電アクチュエーター５５の感度を十分に低減することができる。
【００８５】
また、式（１）に基づいて、バイアス電圧を求めたが、例えば、目的ギャップ量に対するバイアス電圧の関係を記憶したテーブルデータを記憶し、マイコン１５４は、テーブルデータに基づいて、バイアス電圧を設定してもよい。
【００８６】
上記第一実施形態では、反射膜間ギャップＧ１が電極間ギャップＧ２よりも大きい構成を例示したが、例えば、近赤外光域から遠赤外光域等、測定対象波長域が長波長である場合、反射膜間ギャップＧ１が電極間ギャップＧ２よりも小さい構成としてもよい。この場合、上述したように、駆動用引出電極５４３Ａ，５４４Ａを、フィードバック制御部１５３に接続し、第一引出電極５５３及び第二引出電極５５４をバイアス駆動部１５１に接続することで、上記実施形態と同様に、バイアス電圧印加ステップにおける省電力化と、フィードバック制御時における高精度なギャップ制御とを両立させることができる。
【００８７】
また、ギャップ検出手段としては、固定反射膜５４１及び可動反射膜５４２間の静電容量に基づいた検出信号を取得して、ギャップ量を検出する構成を例示したが、これに限定されない。例えば、上述したように、第一電極５５１及び第二電極５５２間の静電容量に基づいて、ギャップ量を検出する構成としてもよい。
また、例えば、歪ゲージ等により、可動基板５２（保持部５２２）の湾曲状態を検出して、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を検出する構成としてもよく、外部にギャップ量を検出するための光センサーを設ける構成などとしてもよい。
【００８８】
また、本発明の電子機器として、上記各実施形態では、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の駆動方法、光学モジュール、及び電子機器を適用することができる。
【００８９】
例えば、図１１に示すように、本発明の電子機器を、色を測定するための測色装置に適用することもできる。
図１１は、波長可変干渉フィルターを備えた測色装置４００の一例を示すブロック図である。
この測色装置４００は、図１１に示すように、検査対象Ａに光を射出する光源装置４１０と、測色センサー４２０（光学モジュール）と、測色装置４００の全体動作を制御する制御装置４３０とを備える。そして、この測色装置４００は、光源装置４１０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４２０にて受光し、測色センサー４２０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。
【００９０】
光源装置４１０、光源４１１、複数のレンズ４１２（図１１には１つのみ記載）を備え、検査対象Ａに対して例えば基準光（例えば、白色光）を射出する。また、複数のレンズ４１２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４１０は、光源４１１から射出された基準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４１０を備える測色装置４００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４００が設けられない構成としてもよい。
【００９１】
測色センサー４２０は、図１１に示すように、波長可変干渉フィルター５と、波長可変干渉フィルター５を透過する光を受光するディテクター１１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１５とを備える。また、測色センサー４２０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、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、分光した光をディテクター１１にて受光する。
【００９２】
制御装置４３０は、測色装置４００の全体動作を制御する。
この制御装置４３０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４３０は、図１１に示すように、光源制御部４３１、測色センサー制御部４３２、および測色処理部４３３などを備えて構成されている。
光源制御部４３１は、光源装置４１０に接続され、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置４１０に所定の制御信号を出力して、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４３２は、測色センサー４２０に接続され、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色センサー４２０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４２０に出力する。これにより、測色センサー４２０の電圧制御部１５は、制御信号に基づいて、静電アクチュエーター５６に電圧を印加し、波長可変干渉フィルター５を駆動させる。
測色処理部４３３は、ディテクター１１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。
【００９３】
また、本発明の電子機器の他の例として、特定物質の存在を検出するための光ベースのシステムが挙げられる。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。
【００９４】
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、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（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（処理部）、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。
更に、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、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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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に対して制御信号を出力する。これにより、電圧制御部１４６は、上記第一実施形態に示すように、バイアス駆動部１５１、ギャップ検出器１５２、フィードバック制御部１５３、及びマイコン１５４により構成され、第一実施形態と同様の駆動方法により、波長可変干渉フィルター５を駆動させ、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。この場合、波長可変干渉フィルター５から目的とするラマン散乱光を精度よく取り出すことができる。
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。
【００９８】
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、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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
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、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。
【０１０１】
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、波長可変干渉フィルター５は、上記第一実施形態に示すような駆動方法で駆動される。これにより、波長可変干渉フィルター５から精度よく目的波長の光を取り出すことができる。そして、取り出された光は、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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。この時、各波長に対して、電圧制御部（図示略）が上記第一実施形態に示すような本発明の駆動方法により波長可変干渉フィルター５を駆動させることで、精度よく目的波長の分光画像の画像光を取り出すことができる。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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】
【０１１０】
１…分光測定装置、５…波長可変干渉フィルター、１０…光学モジュール、１５…電圧制御部、２０…制御部、５１…固定基板（第一基板）、５２…可動基板（第二基板）、５４…第一静電アクチュエーター、５５…第二静電アクチュエーター、１００…ガス検出装置（電子機器）、１３７…受光素子（検出部）、１５１…バイアス駆動部（バイアス電圧印加手段）、１５２…ギャップ検出器（ギャップ検出手段）、１５３…フィードバック制御部（フィードバック電圧印加手段）、１５４…マイコン、２００…食物分析装置（電子機器）、２１３…撮像部（検出部）、３００…分光カメラ（電子機器）、３３０…撮像部（検出部）、４００…測色装置（電子機器）、４３０…制御部、５２１…可動部、５２２…保持部、５４１…固定反射膜（第一反射膜）、５４２…可動反射膜（第二反射膜）、５５１…第一電極、５５２…第二電極、６００…光学フィルターデバイス、６０１…筐体、Ｇ１…反射膜間ギャップ、Ｇ２…電極間ギャップ。
【図１】
0005888080.tif 000003
【図２】
0005888080.tif 000004
【図３】
0005888080.tif 000005
【図４】
0005888080.tif 000006
【図５】
0005888080.tif 000007
【図６】
0005888080.tif 000008
【図７】
0005888080.tif 000009
【図８】
0005888080.tif 000010
【図９】
0005888080.tif 000011
【図１０】
0005888080.tif 000012
【図１１】
0005888080.tif 000013
【図１２】
0005888080.tif 000014
【図１３】
0005888080.tif 000015
【図１４】
0005888080.tif 000016
【図１５】
0005888080.tif 000017