(57)【要約】【課題】低コストで、小型化が可能であり、かつ、環境による性能低下を抑制可能な干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、電子機器、及び光学部材を提供すること。【解決手段】波長可変干渉フィルター５は、入射する光を透過する固定基板５１と、固定基板５１に設けられた固定反射膜５４と、固定反射膜５４に対向する可動反射膜５５と、複数の貫通孔５７１が設けられ、貫通孔５７１により固定基板５１に入射する光の角度を規制する光学部材５Ｂと、を備え、光学部材５Ｂは、固定基板５１に接合されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する光を透過する基板と、
前記基板に設けられた第一反射膜と、
前記第一反射膜に対向する第二反射膜と、
複数の貫通孔が設けられ、前記貫通孔により前記基板に入射する光の角度を規制する光学部材と、を備え、
前記光学部材は、前記基板に接合されている
ことを特徴とする干渉フィルター。
【請求項２】
請求項１に記載の干渉フィルターにおいて、
前記光学部材は、前記複数の貫通孔の各内側面を覆う反射防止層を備えている
ことを特徴とする干渉フィルター。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の干渉フィルターにおいて、
前記光学部材は、前記基板に接合される面側に、前記複数の貫通孔を覆う透明膜を備えている
ことを特徴とする干渉フィルター。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
前記光学部材は、前記複数の貫通孔を覆い、所定の波長域の光を透過させるバンドパスフィルター膜を備えている
ことを特徴とする干渉フィルター。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
前記光学部材は、前記基板に接合される面側に反射防止膜を備えている
ことを特徴とする干渉フィルター。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
前記光学部材は、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の膜厚方向から見た平面視において、前記第一反射膜及び前記第二反射膜と重なり、前記複数の貫通孔が設けられた第一領域と、前記第一領域を取り囲み、前記貫通孔が設けられていない非透光性の第二領域とを備えている
ことを特徴とする干渉フィルター。
【請求項７】
請求項６に記載の干渉フィルターにおいて、
前記複数の貫通孔のうち前記平面視において最も外側に位置する貫通孔を通過する最大角度の光が、前記第一反射膜及び前記第二反射膜に入射するように、前記最も外側に位置する貫通孔は、前記平面視において、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の外縁に対して所定距離以上内側に配置されている
ことを特徴とする干渉フィルター。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
前記光学部材と前記基板とは、プラズマ重合膜を介して接合されている
ことを特徴とする干渉フィルター。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
前記光学部材は、シリコンにより構成されている
ことを特徴とする干渉フィルター。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
前記複数の貫通孔は、光の通過方向に向かって徐々に開口径が大きくなるテーパー状である
ことを特徴とする干渉フィルター。
【請求項１１】
入射する光を透過する基板、前記基板に設けられた第一反射膜、及び前記第一反射膜に対向する第二反射膜を備えた干渉フィルター本体と、
前記干渉フィルター本体を内部に収納する筐体と、
複数の貫通孔が設けられ、前記貫通孔により前記干渉フィルター本体に入射する光の角度を規制する光学部材と、を備え、
前記筐体は、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の膜厚方向から見た平面視において前記第一反射膜及び前記第二反射膜と重なる領域に設けられた光通過孔、及び前記光通過孔を塞ぐ透光性基板を有し、
前記光学部材は、前記透光性基板に接合されている
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項１２】
入射する光を透過する基板、前記基板に設けられた第一反射膜、前記第一反射膜に対向する第二反射膜、及び、複数の貫通孔が設けられ、前記貫通孔により前記基板に入射する光の角度を規制する光学部材を備えた干渉フィルターと、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜との間に入射した光が干渉して選択された波長の光を検出する検出部と、を備え、
前記光学部材は、前記基板に接合されている
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項１３】
入射する光を透過する基板、前記基板に設けられた第一反射膜、及び前記第一反射膜に対向する第二反射膜を備えた干渉フィルター本体と、
前記干渉フィルター本体を内部に収納する筐体と、
複数の貫通孔が設けられ、前記貫通孔により前記干渉フィルター本体に入射する光の角度を規制する光学部材と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜との間に入射した光が干渉して選択された波長の光を検出する検出部と、を備え、
前記筐体は、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の膜厚方向から見た平面視において前記第一反射膜及び前記第二反射膜と重なる領域に設けられた光通過孔、及び前記光通過孔を塞ぐ透光性基板を有し、
前記光学部材は、前記透光性基板に接合されている
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項１４】
入射する光を透過する基板、前記基板に設けられた第一反射膜、前記第一反射膜に対向する第二反射膜、及び、複数の貫通孔が設けられ、前記貫通孔により前記基板に入射する光の角度を規制する光学部材を備えた干渉フィルターと、
前記干渉フィルターを制御する制御部と、を備え、
前記光学部材は、前記基板に接合されている
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
入射する光を透過する基板、前記基板に設けられた第一反射膜、及び前記第一反射膜に対向する第二反射膜を備えた干渉フィルター本体と、
前記干渉フィルター本体を内部に収納する筐体と、
複数の貫通孔が設けられ、前記貫通孔により前記干渉フィルター本体に入射する光の角度を規制する光学部材と、
前記干渉フィルター本体を制御する制御部と、を備え、
前記筐体は、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の膜厚方向から見た平面視において前記第一反射膜及び前記第二反射膜と重なる領域に設けられた光通過孔、及び前記光通過孔を塞ぐ透光性基板を有し、
前記光学部材は、前記透光性基板に接合されている
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１６】
光を通過させる複数の貫通孔と、前記複数の貫通孔の各内側面を覆う反射防止層と、前記複数の貫通孔を覆う透明膜とを備え、
前記貫通孔により、通過する光の角度を規制する
ことを特徴とする光学部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、及び光学部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、第一反射膜、及び、第一反射膜に対向する第二反射膜を備え、第一反射膜と第二反射膜との間に入射した光が干渉し、この干渉により選択される波長の光を透過する干渉フィルターが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の波長可変干渉フィルターは、対向配置された一対の基板と、一対の基板の互いに対向する面にそれぞれ設けられた反射膜とを備え、反射膜間のギャップの大きさを外力により変化させる。そして、この波長可変干渉フィルターは、当該ギャップの大きさに応じた波長の光を選択的に透過させる。
このような干渉フィルターでは、入射光の角度（入射角）によって、透過波長が異なってしまうため、波長分解能を向上させるには、入射角が揃っていることが望ましい。
これに対して、入射角を揃えるために、例えば、干渉フィルターの光入射側にレンズや光ファイバープレートを配置する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−９４３１２号公報
【特許文献２】特開２０００−１６２０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、干渉フィルターの光入射側にレンズを用いた光学系を設ける場合、装置全体が大型化してしまう。また、光ファイバープレートを用いる場合、ファイバーとしてガラスを使用すると高価であり、装置コストが高くなる。ファイバーとして樹脂を用いる場合では、耐熱性が低く、例えば環境等によって変質し、性能低下を招くおそれがあるという課題がある。
【０００５】
本発明は、低コストで、小型化が可能であり、かつ、環境による性能低下を抑制可能な干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、電子機器、及び光学部材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】
【０００６】
本発明の干渉フィルターは、入射する光を透過する基板と、前記基板に設けられた第一反射膜と、前記第一反射膜に対向する第二反射膜と、複数の貫通孔が設けられ、前記貫通孔により前記基板に入射する光の角度を規制する光学部材と、を備え、前記光学部材は、前記基板に接合されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、光学部材の貫通孔に入射する光のうち、所定の入射角よりも大きい入射光は、貫通孔の内側面に当たって吸収及び散乱されるため、貫通孔を通過しない。そして、所定の入射角以下の入射光のみが、貫通孔を通過する。
つまり、入射角をθ、貫通孔の深さ寸法をｄ、貫通孔の開口寸法をＬ、とした場合、ｔａｎθ＞Ｌ／ｄの関係を満たす入射光は、貫通孔の内側面に当たって吸収及び散乱され、貫通孔を通過しない。そして、ｔａｎθ≦Ｌ／ｄの関係を満たす光のみが貫通孔を通過する。ここで、例えば、光学部材が、貫通孔が設けられた光学基板で構成されている場合、貫通孔の深さ寸法とは、光学基板の厚さ寸法に相当する。
そして、貫通孔を通過した光のみが、前記基板に入射する。
これにより、前記基板に入射する光の入射角を、所定の入射角以下に揃えることができる。従って、干渉フィルターの透過波長のばらつきを低減でき、干渉フィルターの波長分解能を向上できる。
また、本発明では、光学部材は、前記基板に接合されている。すなわち、前記基板と光学部材とが一体的に設けられている。
このため、例えば、前記基板の光入射側に、入射角を規制するレンズ等の別部品を位置合わせして配置する場合と比べて、小型化できる。また、光ファイバー等の高価な部材や樹脂性ファイバー等の変質しやすい部材を用いないため、低コストであり、変質による性能低下（例えば光透過率低下等）も抑制できる。
ここで、第一反射膜及び第二反射膜と光学部材との距離が離れるほど、貫通孔を通過した光が、第一反射膜及び第二反射膜に到達するまでに、第一反射膜及び第二反射膜の平面方向に広がる範囲も大きくなる。
これに対して、本発明では、光学部材は前記基板に接合されているため、前記基板と光学部材とが離間している場合と比べて、第一反射膜及び第二反射膜と光学部材との距離を短くでき、貫通孔を通過した光が第一反射膜及び第二反射膜に到達するまでに前記平面方向に広がる範囲を低減できる。
このため、例えば、迷光を防止する目的で貫通孔を通過した光をすべて第一反射膜及び第二反射膜に入射させるため、複数の貫通孔を第一反射膜及び第二反射膜の外縁に対して所定距離以上内側に配置させる場合に、前記所定距離を短くできる。これにより、貫通孔の形成領域を大きくでき、複数の貫通孔を通過する光量を増大できる。
【０００８】
本発明の干渉フィルターでは、前記光学部材は、前記複数の貫通孔の各内側面を覆う反射防止層を備えていることが好ましい。
本発明によれば、貫通孔の内側面に当たった光が反射することを防止でき、反射した光が貫通孔を通過することを防止できる。
これにより、所定の入射角以下の入射光のみを精度よく通過させることができる。
【０００９】
本発明の干渉フィルターでは、前記光学部材は、前記基板に接合される面側に、前記複数の貫通孔を覆う透明膜を備えていることが好ましい。
本発明によれば、例えば、光学部材と前記基板とをプラズマ重合膜等の接合膜を用いて接合させる場合、貫通孔を覆う透明膜上に接合膜を形成することで、接合膜を容易に形成できる。これにより、製造コストを低減でき、干渉フィルターのコストを低減できる。
【００１０】
本発明の干渉フィルターでは、前記光学部材は、前記複数の貫通孔を覆い、所定の波長域の光を透過させるバンドパスフィルター膜を備えていることが好ましい。
本発明によれば、光学部材に入射する光は、バンドパスフィルター膜を透過して干渉フィルター本体に入射する。
これにより、前記基板に入射させる光を所望の波長域に設定でき、不要な波長成分の光を除去できる。
また、例えば、バンドパスフィルター膜を前記基板に設けた場合には、膜応力によって前記基板に撓みが生じ、干渉フィルターの波長分解能が低下する可能性がある。
これに対して、本発明によれば、バンドパスフィルター膜を前記基板に設ける必要がないため、干渉フィルターの波長分解能の低下を抑制できる。
【００１１】
本発明の干渉フィルターでは、前記光学部材は、前記基板に接合される面側に反射防止膜を備えていることが好ましい。
本発明によれば、貫通孔を通過した光は、反射防止膜を透過して前記基板に入射する。
この際、反射防止膜により、前記基板の表面での反射を抑制できるため、前記基板に入射させる光の光量の損失を抑制できる。
【００１２】
本発明の干渉フィルターでは、前記光学部材は、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の膜厚方向から見た平面視において、前記第一反射膜及び前記第二反射膜と重なり、前記複数の貫通孔が設けられた第一領域と、前記第一領域を取り囲み、前記貫通孔が設けられていない非透光性の第二領域とを備えていることが好ましい。
【００１３】
本発明では、貫通孔は第一領域に設けられ、第二領域には設けられていない。これによれば、第二領域から前記基板への光の入射がなく、これによる迷光等を防止できる。
【００１４】
本発明の干渉フィルターでは、前記複数の貫通孔のうち前記平面視において最も外側に位置する貫通孔を通過する最大角度の光が、前記第一反射膜及び前記第二反射膜に入射するように、前記最も外側に位置する貫通孔は、前記平面視において、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の外縁に対して所定距離以上内側に配置されていることが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、複数の貫通孔を通過する光はすべて第一反射膜及び第二反射膜に入射するため、迷光をさらに低減できる。
【００１６】
本発明の干渉フィルターでは、前記光学部材と前記基板とは、プラズマ重合膜を介して接合されていることが好ましい。
本発明によれば、例えば、光学部材にプラズマ重合膜を容易に形成することができ、光学部材と前記基板とを容易に接合できる。これにより、製造コストを低減でき、干渉フィルターのコストを低減できる。
【００１７】
本発明の干渉フィルターでは、前記光学部材は、シリコンにより構成されていることが好ましい。
本発明によれば、微細加工が可能な半導体プロセスを用いて光学部材に貫通孔を形成できる。
このため、光学部材に貫通孔を寸法精度よく形成でき、所定の入射角以下の入射光のみを、精度よく通過させることができる。
【００１８】
本発明の干渉フィルターでは、前記複数の貫通孔は、光の通過方向に向かって徐々に開口径が大きくなるテーパー状であることが好ましい。
本発明によれば、貫通孔の内側面で反射した光が貫通孔を通過してしまう事があっても、その反射光の角度は、貫通孔の内側面に傾斜がない場合に比べて、前記基板に対して入射角度が減少する方向に変化する。よって、干渉フィルターの透過波長のばらつきを低減でき、干渉フィルターの波長分解能を向上できる。
【００１９】
本発明の光学フィルターデバイスは、入射する光を透過する基板、前記基板に設けられた第一反射膜、及び前記第一反射膜に対向する第二反射膜を備えた干渉フィルター本体と、前記干渉フィルター本体を内部に収納する筐体と、複数の貫通孔が設けられ、前記貫通孔により前記干渉フィルター本体に入射する光の角度を規制する光学部材と、を備え、前記筐体は、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の膜厚方向から見た平面視において前記第一反射膜及び前記第二反射膜と重なる領域に設けられた光通過孔、及び前記光通過孔を塞ぐ透光性基板を有し、前記光学部材は、前記透光性基板に接合されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、透光性基板から入射し、光学部材の貫通孔を通過した光のみが、干渉フィルター本体に入射する。
この構成によれば、上記干渉フィルターの発明と同様、干渉フィルター本体に入射する光の入射角を、所定の入射角以下に揃えることができる。従って、光学フィルターデバイスの波長分解能を向上できる。
また、本発明では、光学フィルターデバイスに光学部材が一体的に設けられているので、例えば、光学フィルターデバイスの光入射側に、入射角を規制するレンズ等の別部品を位置合わせして配置する場合と比べて、小型化できる。また、光ファイバー等の高価な部材や樹脂性ファイバー等の変質しやすい部材を用いないため、低コストであり、変質による性能低下（例えば光透過率低下等）も抑制できる。
【００２１】
本発明の光学モジュールは、入射する光を透過する基板、前記基板に設けられた第一反射膜、前記第一反射膜に対向する第二反射膜、及び、複数の貫通孔が設けられ、前記貫通孔により前記基板に入射する光の角度を規制する光学部材を備えた干渉フィルターと、前記第一反射膜及び前記第二反射膜との間に入射した光が干渉して選択された波長の光を検出する検出部と、を備え、前記光学部材は、前記基板に接合されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、上記干渉フィルターの発明と同様、干渉フィルターの波長分解能を向上できる。これにより、干渉フィルターを透過した光を検出部で検出することで、所望の波長の光の光量を精度よく検出できる。また、前記基板と光学部材とが一体的に設けられているので、光学モジュールを小型化できる。
【００２３】
本発明の光学モジュールは、入射する光を透過する基板、前記基板に設けられた第一反射膜、及び前記第一反射膜に対向する第二反射膜を備えた干渉フィルター本体と、前記干渉フィルター本体を内部に収納する筐体と、複数の貫通孔が設けられ、前記貫通孔により前記干渉フィルター本体に入射する光の角度を規制する光学部材と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜との間に入射した光が干渉して選択された波長の光を検出する検出部と、を備え、前記筐体は、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の膜厚方向から見た平面視において前記第一反射膜及び前記第二反射膜と重なる領域に設けられた光通過孔、及び前記光通過孔を塞ぐ透光性基板を有し、前記光学部材は、前記透光性基板に接合されていることを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、上記光学フィルターデバイスの発明と同様、干渉フィルター本体の波長分解能を向上できる。これにより、干渉フィルター本体を透過した光を検出部で検出することで、所望の波長の光の光量を精度よく検出できる。また、透光性基板に光学部材が一体的に設けられているので、光学モジュールを小型化できる。
【００２５】
本発明の電子機器は、入射する光を透過する基板、前記基板に設けられた第一反射膜、前記第一反射膜に対向する第二反射膜、及び、複数の貫通孔が設けられ、前記貫通孔により前記基板に入射する光の角度を規制する光学部材を備えた干渉フィルターと、前記干渉フィルターを制御する制御部と、を備え、前記光学部材は、前記基板に接合されていることを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、上記干渉フィルターの発明と同様、干渉フィルターの波長分解能を向上できる。これにより、干渉フィルターを透過した光により精度の高い電子処理を実施できる。また、前記基板と光学部材とが一体的に設けられているので、電子機器を小型化できる。
【００２７】
本発明の電子機器は、入射する光を透過する基板、前記基板に設けられた第一反射膜、及び前記第一反射膜に対向する第二反射膜を備えた干渉フィルター本体と、前記干渉フィルター本体を内部に収納する筐体と、複数の貫通孔が設けられ、前記貫通孔により前記干渉フィルター本体に入射する光の角度を規制する光学部材と、前記干渉フィルター本体を制御する制御部と、を備え、前記筐体は、前記第一反射膜及び前記第二反射膜の膜厚方向から見た平面視において前記第一反射膜及び前記第二反射膜と重なる領域に設けられた光通過孔、及び前記光通過孔を塞ぐ透光性基板を有し、前記光学部材は、前記透光性基板に接合されていることを特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、上記光学フィルターデバイスの発明と同様、干渉フィルター本体の波長分解能を向上できる。これにより、干渉フィルター本体を透過した光により精度の高い電子処理を実施できる。また、透光性基板に光学部材が一体的に設けられているので、電子機器を小型化できる。
【００２９】
本発明の光学部材は、光を通過させる複数の貫通孔と、前記複数の貫通孔の各内側面を覆う反射防止層と、前記複数の貫通孔を覆う透明膜とを備え、前記貫通孔により、通過する光の角度を規制することを特徴とする。
【００３０】
本発明によれば、例えば、干渉フィルターの基板に光学部材を接合することで、上記干渉フィルターの発明と同様に、前記基板に入射する光の入射角を、所定の入射角以下に揃えることができる。また、前記基板と光学部材とを一体的に設けることができるので、小型化できる。また、貫通孔の内側面に当たった光が反射することを防止でき、反射した光が貫通孔を通過することを防止できるので、所定の入射角以下の入射光のみを精度よく通過させることができる。また、例えば、光学部材と前記基板とをプラズマ重合膜等の接合膜を用いて接合させる場合、貫通孔を覆う透明膜上に接合膜を形成することで、接合膜を容易に形成できる。これにより、製造コストを低減でき、干渉フィルターのコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【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】本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３】図２における光学部材の拡大図。
【図４】本実施形態の光学部材の製造工程を示す工程図。
【図５】本発明に係る第二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６】本発明に係るその他の実施形態の光学部材の一例を示す断面図。
【図７】本発明に係るその他の実施形態の光学部材のその他の一例を示す断面図。
【図８】本発明に係る電子機器である測色装置の一例を示すブロック図。
【図９】本発明に係る電子機器であるガス検出装置の一例を示す概略図。
【図１０】図９のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図１１】本発明に係る電子機器である食物分析装置の概略構成を示す図。
【図１２】本発明に係る電子機器である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】
【００３２】
［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、本発明に係る電子機器の一例であり、測定対象Ｘで反射された測定対象光に基づいて、測定対象光の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。
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、制御部２０と、を備えている。
【００３３】
［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。
光学モジュール１０は、図１に示すように、波長可変干渉フィルター５と、ディテクター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とを備えて構成される。
【００３４】
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。
【００３５】
（波長可変干渉フィルターの構成）
波長可変干渉フィルター５は、本発明における干渉フィルターを構成する波長可変型ファブリーペローエタロン素子である。
図２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、干渉フィルター本体５Ａと、干渉フィルター本体５Ａに入射する光の入射角を規制する光学部材５Ｂとを備えている。
【００３６】
（干渉フィルター本体の構成）
干渉フィルター本体５Ａは、ガラス基板などの透明部材を用い、厚み寸法が例えば５００μｍ程度に形成される本発明における基板である固定基板５１と、厚み寸法が例えば２００μｍ程度に形成される可動基板５２を備え、これらの固定基板５１及び可動基板５２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により接合されることで、一体的に構成されている。
【００３７】
固定基板５１は、エッチングにより形成された電極配置溝５１１および反射膜設置部５１２を備えている。そして、電極配置溝５１１には、固定電極５６１が設けられ、反射膜設置部５１２には、本発明における第一反射膜を構成する固定反射膜５４が設けられている。
固定電極５６１は、電極配置溝５１１において、例えば、フィルター平面視において、反射膜設置部５１２を囲う環状に形成されている。フィルター平面視とは、固定反射膜５４及び可動反射膜５５の厚み方向から見た平面視のことである。
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（または合金膜）を積層した反射膜や、金属膜（または合金膜）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（または合金膜）とを積層した反射膜などを用いてもよい。
【００３８】
可動基板５２は、図２に示すように、可動部５２１と、可動部５２１の外に設けられ、可動部５２１を保持する保持部５２２とを備えている。
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部５１２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及び本発明における第二反射膜を構成する可動反射膜５５が設けられている。
【００３９】
可動電極５６２は、固定電極５６１に対向する位置に設けられている。また、可動反射膜５５は、固定反射膜５４に対向する位置に、反射膜間ギャップＧ１を介して配置されている。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。
【００４０】
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。これにより、固定反射膜５４及び可動反射膜５５の平行度を維持した状態で、反射膜間ギャップＧ１のギャップ寸法を変更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、可動部５２１の平面中心点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。
【００４１】
以上のような干渉フィルター本体５Ａでは、固定電極５６１及び可動電極５６２により静電アクチュエーター５６が構成されており、これらの電極５６１，５６２が電圧制御部１５に接続されている。そして、電圧制御部１５から静電アクチュエーター５６に電圧が印加されることで、電圧（Ｖ）に応じた静電引力が電極５６１，５６２間に作用し、反射膜間ギャップＧ１のギャップ寸法が変更される。これにより、干渉フィルター本体５Ａを透過する光の波長（λ）を変化させることが可能となる。
【００４２】
（光学部材の構成）
図２に示すように、光学部材５Ｂは、干渉フィルター本体５Ａの固定基板５１に対して、光入射側に設けられている。光学部材５Ｂは、シリコン基板である非透光性の光学基板５７と、ＳｉＯ２膜である透明膜５８とを備えている。
光学基板５７は、フィルター平面視において、固定反射膜５４及び可動反射膜５５と重なる本発明の第一領域を構成する中央領域５７Ａと、中央領域５７Ａを取り囲む本発明の第二領域を構成する周辺領域５７Ｂとを備えている。
そして、中央領域５７Ａには、光学基板５７を厚み方向に貫通する複数の貫通孔５７１が設けられている。一方、周辺領域５７Ｂには、貫通孔５７１は設けられていない。
さらに詳しく説明すると、貫通孔５７１を通過する入射光がすべて固定反射膜５４及び可動反射膜５５に入射するように、複数の貫通孔５７１は配置されている。すなわち、複数の貫通孔５７１のうちフィルター平面視において最も外側に位置する貫通孔５７１を通過する最大角度の入射光Ｌ１が、固定反射膜５４及び可動反射膜５５に入射するように、前記最も外側に位置する貫通孔５７１は、フィルター平面視において、固定反射膜５４及び可動反射膜５５の外縁に対して所定距離以上内側に配置されている。
【００４３】
図３は、図２における光学部材を拡大した図である。
図２では図示を省略したが、図３に示すように、貫通孔５７１の内側面５７１Ａ、光学基板５７の光入射側の面、及び貫通孔５７１に露出した透明膜５８の光入射側の面には、反射防止層５７２が設けられている。反射防止層５７２の材料は、例えば、ＳｉＮ，ＴｉＯ２，ＳｉＯ２等を挙げることができ、また、これらを積層した積層体を用いてもよい。
図２，３に示すように、透明膜５８は、光学基板５７における光入射側とは反対側の面に、複数の貫通孔５７１を覆って設けられている。
そして、図２に示すように、光学基板５７は、透明膜５８と固定基板５１との間に配置されたプラズマ重合膜である接合膜５９を介して固定基板５１に接合されている。
【００４４】
このような光学部材５Ｂでは、図３に示すように、貫通孔５７１に入射する光のうち、所定の入射角よりも大きい入射光は、貫通孔５７１の内側面５７１Ａに当たって吸収及び散乱されるため、貫通孔５７１を通過しない。そして、所定の入射角以下の入射光のみが、貫通孔５７１を通過する。
つまり、入射角をθ、光学基板５７の厚み方向の寸法（貫通孔５７１の深さ寸法）をｄ、貫通孔５７１の開口寸法をＬ、とした場合、ｔａｎθ＞Ｌ／ｄの関係を満たす入射光は、内側面５７１Ａに当たって吸収及び散乱されるため、貫通孔５７１を通過しない。そして、ｔａｎθ≦Ｌ／ｄの関係を満たす入射光のみが貫通孔５７１を通過する。
そして、貫通孔５７１を通過した光のみが、干渉フィルター本体５Ａに入射する。
例えば、ｄを４００μｍ及びＬを７０μｍに設定することで、入射角が１０°以下の入射光のみ、貫通孔５７１を通過させることができる。なお、この場合、貫通孔５７１間のピッチは、例えば、１００μｍに設定できる。
【００４５】
（制御部の構成）
制御部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、分光測定部２３と、を備える。
また、制御部２０は、各種データを記憶する記憶部（図示略）を備え、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（Ｖ）に対する、波長可変干渉フィルター５を透過する光のピーク波長（λ）が記録されている。
【００４６】
フィルター駆動部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するとともに、記憶部に記憶されたＶ−λデータから設定した目的波長に対応する目標電圧値を読み込む。そして、フィルター駆動部２１は、読み込んだ目標電圧値を印加させる旨の制御信号を電圧制御部１５に出力する。これにより、電圧制御部１５から静電アクチュエーター５６に目標電圧値の電圧が印加される。
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。
分光測定部２３における分光測定方法としては、例えば、測定対象波長に対してディテクター１１により検出された光量を、当該測定対象波長の光量として分光スペクトルを測定する方法や、複数の測定対象波長の光量に基づいて分光スペクトルを推定する方法等が挙げられる。
分光スペクトルを推定する方法としては、例えば、複数の測定対象波長に対する光量のそれぞれを行列要素とした計測スペクトル行列を生成し、この計測スペクトル行列に対して、所定の変換行列を作用させることで、測定対象となる光の分光スペクトルを推定する。この場合、分光スペクトルが既知である複数のサンプル光を、分光測定装置１により測定し、測定により得られた光量に基づいて生成される計測スペクトル行列に変換行列を作用させた行列と、既知の分光スペクトルとの偏差が最小となるように、変換行列を設定する。
【００４７】
［光学部材の製造方法］
次に、上述したような光学部材５Ｂの製造方法について、図面に基づいて説明する。
図４は、光学部材５Ｂの製造工程を示す工程図である。
まず、図４（Ａ）に示すように、シリコン（Ｓｉ）基板である光学基板５７の表面を酸化処理し、光学基板５７の両面（全面）に、ＳｉＯ２膜である透明膜５８を形成する。
次に、図４（Ｂ）に示すように、光学基板５７の一方の面側に形成されている透明膜５８をフォトリソグラフィー法を用いてパターニングし、貫通孔５７１を形成する領域を開口する。
次に、図４（Ｃ）に示すように、パターニングされた透明膜５８をマスクにして、ドライエッチングを行うことで、光学基板５７に貫通孔５７１を形成する。このとき、パターニングされた透明膜５８とは反対側の透明膜５８がエッチングストッパーとして機能する。なお、ドライエッチングに、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）のボッシュプロセスを用いることで、貫通孔５７１の内側面５７１Ａが基板の厚さ方向と平行になるように制御できる。
次に、図４（Ｄ）に示すように、貫通孔５７１の内側面５７１Ａ及び底面（貫通孔５７１に露出した透明膜５８の表面）を覆うように、光学基板５７の一方の面側に反射防止層５７２を形成する。このとき、図示していないが、マスクとして用いたパターニングされた透明膜５８が残っていてもよい。
このようにして、光学部材５Ｂを形成できる。
【００４８】
［第一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、光学基板５７を備えた光学部材５Ｂを備え、光学基板５７に、干渉フィルター本体５Ａに入射する光を通過させる複数の貫通孔５７１が設けられている。
この構成によれば、貫通孔５７１に入射する光のうち、所定の入射角よりも大きい入射光は、貫通孔５７１の内側面５７１Ａに当たって吸収及び散乱されるため、貫通孔５７１を通過しない。そして、所定の入射角以下の入射光のみが、貫通孔５７１を通過する。そして、貫通孔５７１を通過した光のみが、干渉フィルター本体５Ａに入射する。これにより、干渉フィルター本体５Ａに入射する光の入射角を、所定の入射角以下に揃えることができる。従って、干渉フィルター本体の透過波長のばらつきを低減でき、波長可変干渉フィルター５の波長分解能を向上できる。
また、本実施形態では、光学基板５７は、干渉フィルター本体５Ａの固定基板５１に接合されている。すなわち、干渉フィルター本体５Ａと光学部材５Ｂとが一体的に設けられている。
このため、例えば、干渉フィルター本体５Ａの光入射側に、入射角を規制するレンズ等の別部品を位置合わせして配置する場合と比べて、小型化できる。また、光ファイバー等の高価な部材や樹脂性ファイバー等の変質しやすい部材を用いないため、低コストであり、変質による性能低下（例えば光透過率低下等）も抑制できる。
ここで、固定反射膜５４及び可動反射膜５５と光学部材５Ｂとの距離が離れるほど、貫通孔５７１を通過した光が、固定反射膜５４及び可動反射膜５５に到達するまでに、固定反射膜５４及び可動反射膜５５の平面方向に広がる範囲も大きくなる。
これに対して、本実施形態では、光学部材５Ｂは固定基板５１に接合されているため、固定基板５１と光学部材５Ｂとが離間している場合と比べて、固定反射膜５４及び可動反射膜５５と光学部材５Ｂとの距離を短くでき、貫通孔５７１を通過した光が固定反射膜５４及び可動反射膜５５に到達するまでに前記平面方向に広がる範囲を低減できる。
このため、複数の貫通孔５７１を固定反射膜５４及び可動反射膜５５の外縁に対して所定距離以上内側に配置させる場合に、前記所定距離を短くできる。これにより、貫通孔５７１の形成領域を大きくでき、複数の貫通孔５７１を通過する光量を増大できる。
【００４９】
また、本実施形態では、貫通孔５７１の内側面５７１Ａには、反射防止層５７２が設けられている。
この構成によれば、内側面５７１Ａに当たった光が反射することを防止でき、反射した光が貫通孔５７１を通過することを防止できる。これにより、所定の入射角以下の入射光のみを精度よく通過させることができる。
また、反射防止層５７２は、透明膜５８の貫通孔５７１に露出した光入射側の面にも設けられている。
この構成によれば、貫通孔５７１を通過した光が、固定基板５１の表面で反射することを抑制できるため、干渉フィルター本体５Ａに入射させる光の光量の損失を抑制できる。
【００５０】
また、本実施形態では、光学基板５７の固定基板５１に接合される面側には、複数の貫通孔５７１を覆う透明膜５８が設けられている。
この構成によれば、光学基板５７と固定基板５１とを接合させる際、例えば、貫通孔５７１を覆う透明膜５８上に接合膜５９を形成することで、接合膜５９を容易に形成できる。これにより、製造コストを低減でき、波長可変干渉フィルター５のコストを低減できる。
【００５１】
また、本実施形態では、光学基板５７に設けられた貫通孔５７１は、中央領域５７Ａに設けられ、周辺領域５７Ｂには設けられていない。
この構成によれば、周辺領域５７Ｂから干渉フィルター本体５Ａへの光の入射がなく、これによる迷光等を防止できる。
【００５２】
また、本実施形態では、複数の貫通孔５７１のうちフィルター平面視において最も外側に位置する貫通孔５７１を通過する最大角度の入射光Ｌ１が、固定反射膜５４及び可動反射膜５５に入射するように、前記最も外側に位置する貫通孔５７１は、フィルター平面視において、固定反射膜５４及び可動反射膜５５の外縁に対して所定距離以上内側に配置されている。
この構成によれば、複数の貫通孔５７１を通過する光はすべて固定反射膜５４及び可動反射膜５５に入射するため、迷光をさらに低減できる。
【００５３】
また、本実施形態では、光学基板５７と固定基板５１とは、プラズマ重合膜である接合膜５９を介して接合されている。
この構成よれば、例えば、光学基板５７にプラズマ重合膜を容易に形成することができ、光学基板５７と固定基板５１とを容易に接合できる。これにより、製造コストを低減でき、波長可変干渉フィルター５のコストを低減できる。
【００５４】
また、本実施形態では、光学基板５７は、シリコンにより構成されている。
この構成によれば、微細加工が可能な半導体プロセスを用いて光学基板５７に貫通孔５７１を形成できる。このため、光学基板５７に貫通孔５７１を寸法精度よく形成でき、所定の入射角以下の入射光のみを、精度よく通過させることができる。
【００５５】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図面に基づいて説明する。
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、干渉フィルター本体５Ａ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、干渉フィルター本体５Ａ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、干渉フィルター本体５Ａを容易に設置可能にする光学フィルターデバイスに関するものである。
図５は、本発明に係る第二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である。
【００５６】
図５に示すように、光学フィルターデバイス６００は、干渉フィルター本体５Ａと、第一実施形態と同じ構成の光学部材５Ｂと、干渉フィルター本体５Ａ及び光学部材５Ｂ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、本発明における透光性基板を構成するリッド側ガラス基板６４０と、を備える。
【００５７】
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、干渉フィルター本体５Ａ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、出射光が通過する光通過孔６１１が開口形成される。光通過孔６１１は、フィルター平面視において、干渉フィルター本体５Ａの固定反射膜５４及び可動反射膜５５（図５では図示を省略）と重なる領域に設けられている。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。
【００５８】
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、干渉フィルター本体５Ａ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。
【００５９】
リッド６２０は、図５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、干渉フィルター本体５Ａ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。
【００６０】
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、入射光が通過する光通過孔６２１が開口形成されている。光通過孔６２１は、フィルター平面視において、固定反射膜５４及び可動反射膜５５と重なる領域に設けられている。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。
【００６１】
リッド側ガラス基板６４０における筐体６０１の内側を向く面（干渉フィルター本体５Ａに対向する面）側には、光学部材５Ｂの光学基板５７が、プラズマ重合膜である接合膜６６０を介して接合されている。
光学フィルターデバイス６００では、リッド側ガラス基板６４０を介して光通過孔６２１に入射し、光学部材５Ｂの貫通孔５７１を通過した光のみが、干渉フィルター本体５Ａに入射する。
【００６２】
［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、リッド側ガラス基板６４０から入射し、光学基板５７の貫通孔５７１を通過した光のみが干渉フィルター本体５Ａに入射する。
この構成によれば、第一実施形態と同様に、干渉フィルター本体５Ａに入射する光の入射角を、所定の入射角以下に揃えることができる。従って、光学フィルターデバイス６００の波長分解能を向上できる。
また、この構成によれば、光学フィルターデバイス６００に光学部材５Ｂが一体的に設けられているので、例えば、光学フィルターデバイス６００の光入射側に、入射角を規制するレンズ等の別部品を位置合わせして配置する場合と比べて、小型化できる。また、光ファイバー等の高価な部材や樹脂性ファイバー等の変質しやすい部材を用いないため、低コストであり、変質による性能低下（例えば光透過率低下等）も抑制できる。
【００６３】
また、本実施形態では、光学基板５７は、リッド側ガラス基板６４０における干渉フィルター本体５Ａに対向する面側に接合されている。
この構成によれば、例えば、光学基板５７が、リッド側ガラス基板６４０における干渉フィルター本体５Ａに対向する面とは反対側に接合されている場合と比べて、光学フィルターデバイス６００を薄型化できる。また、干渉フィルター本体５Ａと近い位置に光学部材５Ｂを配置でき、干渉フィルター本体５Ａに入射させる光を精度よく所望の入射角に揃えることができる。
【００６４】
また、本実施形態では、光学基板５７とリッド側ガラス基板６４０とは、プラズマ重合膜である接合膜６６０を介して接合されている。
この構成よれば、例えば、光学基板５７にプラズマ重合膜を容易に形成することができ、光学基板５７とリッド側ガラス基板６４０とを容易に接合できる。これにより、製造コストを低減でき、光学フィルターデバイス６００のコストを低減できる。
【００６５】
また、本実施形態では、筐体６０１により干渉フィルター本体５Ａが保護されているため、外的要因による干渉フィルター本体５Ａの破損を防止できる。また、光学フィルターデバイス６００の内部が密閉された構成となるため、水滴や帯電物質等の異物の侵入を抑制でき、固定反射膜５４や可動反射膜５５にこれらの異物が付着する不都合も抑制することができる。
【００６６】
［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。
上記実施形態において、例えば、図６に示すように、光学部材５Ｂの透明膜５８上に、複数の貫通孔５７１を覆い、所定の波長域の光を透過させるバンドパスフィルター膜７１が設けられていてもよい。バンドパスフィルター膜７１は、例えば、ＴｉＯ２及びＳｉＯ２の積層膜、または、Ｎｂ２Ｏ２及びＳｉＯ２の積層膜である。
この場合、光学部材５Ｂに入射する光は、バンドパスフィルター膜７１を透過して干渉フィルター本体５Ａに入射する。これにより、干渉フィルター本体５Ａに所定の波長域の光を入射できる。従って、測定対象となる波長以外の不要な光成分を、バンドパスフィルター膜７１によりカットすることができ、波長可変干渉フィルター５及び光学フィルターデバイス６００から測定対象波長域の光を透過させることができる。これにより、不要な光成分による光量増加を抑制できる。
なお、バンドパスフィルター膜７１は、光学基板５７における透明膜５８が設けられている面とは反対側の面に設けられていてもよい。また、透明膜５８を、バンドパスフィルター膜７１で構成してもよい。また、透明膜５８を、バンドパスフィルター膜７１を構成する積層膜の１つとしてもよい。
【００６７】
上記第一実施形態において、例えば、光学部材５Ｂの透明膜５８上に、反射防止膜が設けられていてもよい。この場合、図６に示されるバンドパスフィルター膜７１を、反射防止膜で置き換えた状態となる。反射防止膜には、例えば、ＳｉＮ，ＴｉＯ２，ＳｉＯ２膜が用いられる。
この場合、貫通孔５７１を通過した光は、反射防止膜を透過して固定基板５１に入射する。これにより、貫通孔５７１を通過した光が、固定基板５１の表面で反射することを抑制できるため、干渉フィルター本体５Ａに入射させる光の光量の損失を抑制できる。
なお、透明膜５８を、反射防止膜で構成してもよい。
【００６８】
上記実施形態では、光学基板５７の貫通孔５７１の内側面５７１Ａは、光学基板５７の厚さ方向と平行であるが、図７に示すように、貫通孔５７１は、光の通過方向に向かって徐々に開口径が大きくなるテーパー状であってもよい。
この場合、光学基板５７の厚み方向の寸法がｄ、貫通孔５７１の光の通過方向の端の開口寸法がＬとなる。すなわち、貫通孔５７１の光の通過方向の端の開口寸法は、図３に示す貫通孔５７１の開口寸法と同じであり、貫通孔５７１の光の通過方向の端とは反対側の端の開口寸法は、図３に示す貫通孔５７１の開口寸法よりも短くなる。
この場合、貫通孔５７１の内側面５７１Ａで反射した光が貫通孔５７１を通過してしまう事があっても、その反射光の角度は、貫通孔５７１の内側面５７１Ａに傾斜がない場合に比べて、干渉フィルター本体５Ａに対して入射角度が減少する方向に変化する。よって、干渉フィルター本体５Ａの透過波長のばらつきを低減でき、波長可変干渉フィルター５の波長分解能を向上できる。
【００６９】
上記実施形態において、例えば、光学基板５７の貫通孔５７１の内側面５７１Ａと反射防止層５７２との間に、酸化クロム等の光吸収膜を設けてもよい。この場合、内側面５７１Ａに当たる角度の入射光を光吸収膜によって好適に吸収できるため、この入射光が光学基板５７を透過して干渉フィルター本体５Ａに入射することを確実に防止できる。
なお、光吸収膜は、図４に示す光学部材５Ｂの製造工程において、図４（Ｃ）に示すように光学基板５７に貫通孔５７１を形成した後、透明膜５８を剥離し、貫通孔５７１が露出した光学基板５７に対して、光吸収膜を成膜することで形成できる。
また、貫通孔５７１の内側面５７１Ａに、微小な凹凸構造を設けてもよい。この場合、内側面５７１Ａに当たる角度の入射光を凹凸構造によって好適に散乱できる。
【００７０】
上記第二実施形態では、光学基板５７は、リッド側ガラス基板６４０における干渉フィルター本体５Ａと対向する面側に接合されているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、光学基板５７は、リッド側ガラス基板６４０における干渉フィルター本体５Ａと対向する面とは反対側に接合されていてもよい。また、光学基板５７は、干渉フィルター本体５Ａの固定基板５１に接合されていてもよい。また、入射光が、ベース基板６１０側、すなわち、光通過孔６１１を介して入射される場合は、光学基板５７は、ベース側ガラス基板６３０に接合されていてもよい。
また、上記第二実施形態とは異なる筐体６０１の構造として、ベース基板６１０を凹部を有する形状とし、リッド６２０を平板形状のガラス基板として、これらをガラスフリット接合によって接合した構造を適用してもよい。この場合、リッド６２０が、上記第二実施形態におけるリッド側ガラス基板６４０、すなわち本発明における透光性基板を構成する。この構造において、リッド６２０における筐体６０１の内側を向く面に光学部材５Ｂの光学基板５７が、プラズマ重合膜である接合膜６６０を介して接合される。この時、光学基板５７に設けられた貫通孔５７１は、中央領域５７Ａに設けられ、周辺領域５７Ｂには設けられていない構成が望ましい。
【００７１】
上記実施形態では、光学基板５７の貫通孔５７１の内側面５７１Ａには、反射防止層５７２が設けられているが、内側面５７１Ａでの反射が少ない場合には無くてもよい。
上記実施形態では、光学基板５７には、透明膜５８が設けられているが、光学基板５７に接合膜５９，６６０を好適に形成できる場合には無くてもよい。
【００７２】
上記第一実施形態では、光学基板５７と固定基板５１とはプラズマ重合膜である接合膜５９を介して接合されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、耐熱性を必要としなければ、光学基板５７と固定基板５１とをエポキシ系接着剤により接合してもよい。また、固定基板５１が硼珪酸ガラスであれば、光学基板５７と固定基板５１とを陽極接合させてもよい。
また、上記第二実施形態では、光学基板５７とリッド側ガラス基板６４０とはプラズマ重合膜である接合膜６６０を介して接合されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、耐熱性を必要としなければ、光学基板５７とリッド側ガラス基板６４０とをエポキシ系接着剤により接合してもよい。また、リッド側ガラス基板６４０が硼珪酸ガラスであれば、光学基板５７とリッド側ガラス基板６４０とを陽極接合させてもよい。
【００７３】
上記実施形態では、光学基板５７はシリコン基板であるが、本発明はこれに限定されない。すなわち、非透光性を有していれば、他の基板を用いてもよい。
【００７４】
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光学モジュール、及び電子機器を適用することができる。
【００７５】
例えば、図８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８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８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。
【００７６】
光源装置４１０は、光源４１１、複数のレンズ４１２（図８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４１０が設けられない構成としてもよい。
【００７７】
測色センサー４２０は、本発明の光学モジュールであり、図８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４２０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。なお、波長可変干渉フィルター５の代わりに、光学フィルターデバイス６００が設けられる構成としてもよい。
【００７８】
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８に示すように、光源制御部４３１、測色センサー制御部４３２、及び測色処理部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。
【００７９】
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、本発明の光学モジュール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。
【００８０】
図９は、本発明の光学モジュールを備えたガス検出装置の一例を示す概略図である。
図１０は、図９のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。
このガス検出装置１００は、図９に示すように、センサーチップ１１０と、吸引口１２０Ａ、吸引流路１２０Ｂ、排出流路１２０Ｃ、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。なお、波長可変干渉フィルター５の代わりに、光学フィルターデバイス６００が設けられる構成としてもよい。また、光学部１３５は、光を射出する光源１３５Ａと、光源１３５Ａから入射された光をセンサーチップ１１０側に反射し、センサーチップ側から入射された光を受光素子１３７側に透過するビームスプリッター１３５Ｂと、レンズ１３５Ｃ，１３５Ｄ，１３５Ｅと、により構成されている。
また、図１０に示すように、ガス検出装置１００の表面には、操作パネル１４０、表示部１４１、外部とのインターフェイスのための接続部１４２、電力供給部１３９が設けられている。電力供給部１３９が二次電池の場合には、充電のための接続部１４３を備えてもよい。
更に、ガス検出装置１００の制御部１３８は、図１０に示すように、ＣＰＵ等により構成された信号処理部１４４、光源１３５Ａを制御するための光源ドライバー回路１４５、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１５、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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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１５に対して制御信号を出力する。これにより、電圧制御部１５は、上記第一実施形態と同様にし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。
【００８４】
なお、上記図９及び図１０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。
【００８５】
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。
【００８６】
図１１は、本発明の光学モジュールを利用した電子機器の一例である食物分析装置の概略構成を示す図である。
この食物分析装置２００は、図１１に示すように、検出器２１０（光学モジュール）と、制御部２２０と、表示部２３０と、を備えている。検出器２１０は、光を射出する光源２１１と、測定対象物からの光が導入される撮像レンズ２１２と、撮像レンズ２１２から導入された光を分光する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の代わりに、光学フィルターデバイス６００が設けられる構成としてもよい。
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１５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。
【００８７】
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１５の制御により、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１５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。
【００８８】
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。
【００８９】
また、図１１において、食物分析装置２００の例を示すが、略同様の構成により、上述したようなその他の情報の非侵襲的測定装置としても利用することができる。例えば、血液等の体液成分の測定、分析等、生体成分を分析する生体分析装置として用いることができる。このような生体分析装置としては、例えば血液等の体液成分を測定する装置として、エチルアルコールを検知する装置とすれば、運転者の飲酒状態を検出する酒気帯び運転防止装置として用いることができる。また、このような生体分析装置を備えた電子内視鏡システムとしても用いることができる。
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。
【００９０】
更には、本発明の光学モジュール、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。
【００９１】
また、電子機器としては、本発明の光学モジュールにより光を分光することで、分光画像を撮像する分光カメラ、分光分析機などにも適用できる。このような分光カメラの一例として、波長可変干渉フィルターを内蔵した赤外線カメラが挙げられる。
図１２は、分光カメラの概略構成を示す模式図である。分光カメラ３００は、図１２に示すように、カメラ本体３１０と、撮像レンズユニット３２０と、撮像部３３０とを備えている。
カメラ本体３１０は、利用者により把持、操作される部分である。
撮像レンズユニット３２０は、カメラ本体３１０に設けられ、入射した画像光を撮像部３３０に導光する。また、この撮像レンズユニット３２０は、図１２に示すように、対物レンズ３２１、結像レンズ３２２、及びこれらのレンズ間に設けられた波長可変干渉フィルター５を備えて構成されている。なお、波長可変干渉フィルター５の代わりに、光学フィルターデバイス６００が設けられる構成としてもよい。
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、駆動制御部（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。
【００９２】
更には、本発明の光学モジュール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、本発明の光学モジュール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。
【００９３】
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。
【００９４】
上記に示すように、本発明の光学モジュール、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、本発明の光学モジュールは、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。
【００９５】
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】
【００９６】
１…分光測定装置（電子機器）、５…波長可変干渉フィルター（干渉フィルター）、５Ａ…干渉フィルター本体、５Ｂ…光学部材、１０…光学モジュール、１１…ディテクター（検出部）、２０…制御部、５１…固定基板（基板）、５４…固定反射膜（第一反射膜）、５５…可動反射膜（第二反射膜）、５７…光学基板、５７Ａ…中央領域（第一領域）、５７Ｂ…周辺領域（第二領域）、５８…透明膜、５９…接合膜、１００…ガス検出装置（電子機器）、１３７…受光素子（検出部）、１３８…制御部、２００…食物分析装置（電子機器）、２１３…撮像部（検出部）、２２０…制御部、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…制御装置（制御部）、５７１…貫通孔、５７１Ａ…内側面、５７２…反射防止層、６０１…筐体、６２１…光透過孔、６４０…リッド側ガラス基板（透光性基板）、６６０…接合膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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