(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦な第一面を有する第一基板と、
前記第一面に対向する平坦な第二面を有する第二基板と、
前記第一面に設けられた第一電極と、
前記第二面に設けられ、前記第一電極と所定の大きさの電極間ギャップを介して対向する第二電極と、
前記第一面に設けられ、前記第一面及び第二面と平行で、かつ前記第二面に対向する平坦な第三面を有し、前記第一電極より厚み寸法が大きい中間層と、
前記第三面に設けられた第一反射膜と、
前記第二面に設けられ、前記第一反射膜と所定の大きさの反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、
を具備し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、
前記第一電極は、非透光性を有するとともに、環状に形成され、
前記第一電極の内周縁により、当該波長可変干渉フィルターにより取り出される光の有効領域が規定され、
前記中間層は、前記第一基板の第一面における前記有効領域内から、少なくとも前記第一電極の内周縁の径外側の領域に亘って設けられ、
前記第一反射膜は、前記第一基板または前記第二基板を厚み方向から見た平面視において、前記中間層の前記第三面のうち、少なくとも前記有効領域を覆って設けられた
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記中間層は、絶縁性を有する
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項４】
請求項３に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第一反射膜は、金属膜である
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記中間層は、前記第一電極の第二基板に対向する面全体を覆う
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の波長可変干渉フィルターと、
前記波長可変干渉フィルターにより取り出される光を検出する検出部と、
を備えたことを特徴とする光モジュール。
【請求項７】
請求項６の記載の光モジュールを備えた
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、この波長可変干渉フィルターを備える光モジュール、及びこの光モジュールを備える電子機器に関する。
【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に記載の波長可変干渉フィルターでは、２枚の光学基板の相対する面にそれぞれ反射層を設け、更に、これらの光学基板の相対する面に、反射層の径外側に容量電極を設けている。この波長可変干渉フィルターでは、互いに対向する容量電極が静電アクチュエーターとして作用し、これらの容量電極間に電圧を印加することで、静電引力により反射層間のギャップを変動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７７７５８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、各基板の互いに対向する平面にそれぞれ反射膜及び電極が設けられる構成であるため、初期状態において、反射膜間の隙間（反射膜間ギャップ）の寸法ｇ１０と、電極間の隙間（電極間ギャップ）の寸法ｇ２０とが同一寸法となる。
このような構成では、理論上では、電極間に印加する電圧を制御して、電極間ギャップの寸法ｇ２を、０＜ｇ２≦ｇ２０の範囲内で駆動させることで、反射膜間ギャップの寸法ｇ１を、０＜ｇ１≦ｇ１０の範囲内で駆動させることができる。しかしながら、電極間に作用する静電引力は、電極間ギャップの寸法ｇ２の二乗に反比例するため、電極間ギャップの寸法ｇ２が０に近づくほど、制御が困難となる。このため、実際には、反射膜間ギャップの変動可能な範囲は狭くなる。
【０００６】
これに対して、互いに対向する基板の少なくともいずれか一方の基板をエッチング処理により凹部を形成し、凹部の底面に電極を配置する構成も提案されている。このような構成では、初期状態において、電極間ギャップの寸法ｇ２０が反射膜間ギャップの寸法ｇ１０よりも大きくなるため、反射膜間ギャップの寸法ｇ１の変動領域を、０＜ｇ１≦ｇ１０とすることが可能となる。
しかしながら、基板に、エッチングにより凹部を形成する構成では、凹部の各位置においてエッチングレートの差が生じ、凹部の底面を平滑面にすることが困難となる。このような凹部に電極を形成した場合、電極位置によって静電引力のムラが生じ、互いに対向する反射膜を平行に維持することができず、波長可変干渉フィルターの分解能が低下してしまうという課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、簡単な構成で分解能の低下を抑制可能な波長可変干渉フィルター、光モジュール、及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の波長可変干渉フィルターは、平坦な第一面を有する第一基板と、前記第一面に対向する平坦な第二面を有する第二基板と、前記第一面に設けられた第一電極と、前記第二面に設けられ、前記第一電極と所定の大きさの電極間ギャップを介して対向する第二電極と、前記第一面に設けられ、前記第一面及び第二面と平行で、かつ前記第二面に対向する平坦な第三面を有し、前記第一電極より厚み寸法が大きい中間層と、前記第三面に設けられた第一反射膜と、前記第二面に設けられ、前記第一反射膜と所定の大きさの反射膜間ギャップを介して対向する第二反射膜と、を具備したことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、第一基板は、第二基板に対向する平坦な第一面を有し、第二基板は、第一面に対向する平坦な第二面を有する。そして、第一電極は、第一基板の第一面に設けられ、第二電極は、第二基板の第二面に設けられている。したがって、これらの第一電極及び第二電極がそれぞれ平坦面に設けられることとなり、第一電極及び第二電極の間の電極間ギャップの寸法は、位置によらず一様な寸法に維持される。このため、第一電極及び第二電極の間に電圧を印加した場合、電極間ギャップにおいて、静電引力のムラが生じず、第一反射膜及び第二反射膜を平行に維持した状態で、反射膜間ギャップの寸法を変動させることができる。したがって、波長可変干渉フィルターにおける分解能の低下を抑制できる。
【００１０】
また、第一基板には、第一電極より厚み寸法が大きく、平坦な第三面を有する中間層が設けられ、この中間層の第三面に第一反射膜が設けられている。このため、電極間ギャップは、反射膜間ギャップよりも大きくなり、例えば、反射膜間ギャップを極めて０に近い値に設定した場合でも、電極間ギャップの寸法を、少なくとも中間層の厚み寸法と第一電極の厚み寸法の差分値以上、確保できる。したがって、反射膜間ギャップの寸法を小さくした場合でも、第一電極及び第二電極間に作用する静電引力を容易に制御することができ、静電引力が極端に大きくなって反射膜同士が接触してしまう不都合を回避することができる。
【００１１】
本発明の波長可変干渉フィルターは、前記第一電極は、非透光性を有するとともに、環状に形成され、前記第一電極の内周縁により、当該波長可変干渉フィルターにより取り出される光の有効領域が規定され、前記中間層は、前記第一基板の第一面における前記有効領域内から、少なくとも前記第一電極の内周縁の径外側の領域に亘って設けられ、前記第一反射膜は、前記第一基板または前記第二基板を厚み方向から見た平面視において、前記中間層の前記第三面のうち、少なくとも前記有効領域を覆って設けられたことが好ましい。
【００１２】
本発明によれば、環状の第一電極の内周縁により有効領域を規定することができ、アパーチャーとして機能させることができる。この時、第一電極は、第一基板の第一面に設けられ、第一電極が設けられた第一基板の第一面に中間層が設けられることで、中間層が第一電極の内周部を覆う構成となる。すなわち、第一基板に対してエッチング等により凹部を形成して、凹部の底面に第一電極を形成する従来の構成では、凹部の側壁部分のために第一電極と第一反射膜とを重ねることができず、第一電極をアパーチャーとして機能させることができない。これに対して、本発明では、第一基板の平坦な第一面上に第一電極が形成され、当該第一電極の上に重なるように中間層を形成することができるため、第一電極の形状の自由度が大きく、所望の領域に有効領域を形成できる。
【００１３】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記中間層は、絶縁性を有することが好ましい。
本発明によれば、中間層は絶縁性を有しているため、上述のように、中間層を第一電極上に積層させた場合であっても、中間層を介して第一電極から第一反射膜に電圧が印加されることがない。したがって、第一反射膜及び第二反射膜間での静電引力の発生を防止でき、第一電極及び第二電極による反射膜間ギャップの寸法の調整を精度よく実施することができる。
【００１４】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第一反射膜は、金属膜であることが好ましい。
ここで、第一反射膜や第二反射膜としては、誘電体多層膜や、金属膜等により構成することができる。金属膜は、広い波長域に対して反射特性を有することから、第一反射膜や第二反射膜として金属膜を用いる場合、波長可変干渉フィルターにおいて多重干渉により取り出すことができる波長域を広域化することができる。
また、このような金属膜は導電性を有するため、通電により第二反射膜との間に静電引力を発生させてしまうが、上述のように、中間層が絶縁性を有するため、第一電極から第一反射膜に通電されることがない。したがって、このような金属膜を用いる場合であっても、良好に反射膜間での静電引力の発生を防止でき、反射膜間ギャップの寸法を精度よく制御することができる。
【００１５】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記中間層は、前記第一電極の第二基板に対向する面全体を覆うことが好ましい。
本発明によれば、絶縁性を有する中間層により、第一電極の第二電極に対向する面の全体を覆うことで、第一電極及び第二電極間の放電等による電流リークを防止でき、より精度よく反射膜間ギャップの寸法を所望値に設定することができる。
【００１６】
本発明の光モジュールは、上述のような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により取り出される光を検出する検出部と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、光モジュールは、上述のような波長可変干渉フィルターを備えている。ここで波長可変干渉フィルターは、上述したような作用効果を奏し、分解能の低下を抑制でき、高精度に所望波長の光を透過または反射させて取り出すことができる。したがって、このような波長可変干渉フィルターを備えた光モジュールでは、波長可変干渉フィルターにより取り出された所望波長の光の光量を検出部で検出することで、当該所望波長の光の光量を正確に検出することができる。
【００１７】
本発明の電子機器は、上述の光モジュールを備えることを特徴とする。
本発明によれば、電子機器は、上述した波長可変干渉フィルターを有する光モジュールを備えるので、高精度に検出された所望波長の光の光量に基づいて、電子機器における各種電子処理を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る一実施形態の測色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平面図。
【図３】本実施形態の波長可変干渉フィルターの断面図。
【図４】他の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５】他の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６】本発明の電子機器の他の例であるガス検出装置の概略図。
【図７】図６のガス検出装置のブロック図。
【図８】本発明の電子機器の他の例である食物分析装置の構成を示すブロック図。
【図９】本発明の電子機器の他の例である分光カメラの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る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、本実施形態の測色装置１（電子機器）の概略構成を示すブロック図である。
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（光モジュール）と、測色装置１の全体動作を制御する制御装置４とを備える。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。
【００２０】
〔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。
【００２１】
〔３．測色センサーの構成〕
測色センサー３は、図１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、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。
【００２２】
（３−１．波長可変干渉フィルターの構成）
図２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、平面正方形状の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、本発明の第二基板である固定基板５１、および本発明の第一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、外周部近傍に形成される第一接合部５２３、第二接合部５１３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。
【００２３】
固定基板５１には、本発明の第二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、本発明の第一反射膜を構成する可動反射膜５５が設けられている。ここで、固定反射膜５４は、固定基板５１の可動基板５２に対向する面に固定され、可動反射膜５５は、可動基板５２の固定基板５１に対向する面に、中間層５７を介して固定されている。また、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。
さらに、波長可変干渉フィルター５には、固定反射膜５４および可動反射膜５５の間の反射膜間ギャップＧ１の寸法を調整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、固定基板５１側に設けられる本発明の第二電極としての固定電極５６１と、可動基板５２側に設けられる本発明の第一電極としての可動電極５６２とを備えている。ここで、固定電極５６１及び可動電極５６２は、それぞれ固定基板５１及び可動基板５６２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。
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に示すような平面視（以降、フィルター平面視と称す）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。
【００２４】
（３−１−１．固定基板の構成）
固定基板５１は、厚みが例えば５００μｍに形成されるガラス基材である。具体的には、図３に示すように、固定基板５１は、可動基板５２に対向する平坦な固定対向面５１Ａ（本発明の第二面を構成）を有する。このような固定対向面５１Ａは、例えば、研削、研磨削等により、表面粗さＲａが５ｎｍ以下となる光学面に形成されている。
また、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。
【００２５】
固定基板５１の固定対向面５１Ａには、平面中心点Ｏを中心とした環状の固定電極５６１が形成されている。ここで、固定電極５６１の環状形状として、より好ましくは円環状に形成されることが好ましい。また、この円環形状としては、当該円環形状の一部から固定引出電極５６３が突出する構成や、円環の一部が欠けている構成、円環の一部が分断されている略Ｃ字状となる構成をも含む。
また、固定基板５１の固定対向面５１Ａには、固定電極５６１の外周縁から延出する固定引出電極５６３が形成されている。具体的には、この固定引出電極５６３は、固定電極５６１の外周縁のうち頂点Ｃ１に最も近接する位置から、頂点Ｃ１まで延出形成されている。そして、固定引出電極５６３の先端部（固定基板５１の頂点Ｃ１に位置する部分）は、固定電極パッド５６３Ｐを構成する。
更に、固定基板５１には、頂点Ｃ３の位置に、固定電極５６１とは絶縁された第一対向電極５８１が設けられている。また、これらの第一対向電極５８１先端部は、第一対向電極パッド５８１Ｐを構成する。
【００２６】
そして、固定基板５１の固定対向面５１Ａには、固定電極５６１の内周縁の内側領域に、平面中心点Ｏを中心とした円形の固定反射膜５４が設けられている。
この固定反射膜５４としては、金属の単層膜により形成されるものであってもよく、誘電体多層膜により形成されるものであってもよく、さらには、誘電多層膜上にＡｇ合金が形成される構成などとしてもよい。金属単層膜としては、例えばＡｇ合金の単層膜を用いることができ、誘電体多層膜の場合は、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ることができる。
【００２７】
また、固定基板５１には、可動基板５２とは反対側の面において、固定反射膜５４に対応する位置に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、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ことができる。
【００２８】
（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エッチングにより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を中心とした円形の可動部５２１と、可動部５２１と同軸であり可動部５２１を保持する保持部５２２と、を備えている。
また、可動基板５２には、図２に示すように、固定基板５１の各頂点Ｃ１，Ｃ３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側から見た面に固定電極パッド５６３Ｐ、及び第一対向電極パッド５８１Ｐが露出する。
【００２９】
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である２００μｍに形成されている。また、可動部５２１は、フィルター平面視において、少なくとも固定電極５６１の外周縁の径寸法よりも大きい径寸法に形成される。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。
そして、可動部５２１の固定基板５１に対向する面は、固定対向面５１Ａに平行で、平坦な可動対向面５２Ａ（本発明の第一面を構成）となる。このような可動対向面５２Ａは、上述した固定対向面５１Ａと同様、例えば研削、研磨等により、表面粗さＲａが５ｎｍ以下となる光学面に形成されている。
この可動対向面５２Ａには、固定電極５６１と電極間ギャップＧ２を介して対向する可動電極５６２及び中間層５７が設けられる。
【００３０】
可動電極５６２は、非透光性の導電性膜により形成され、フィルター平面視において、平面中心点Ｏを中心とした円環形状に形成されている。ここで、可動電極５６２は、フィルター平面視において、当該可動電極５６２の外周縁５６２Ａが固定電極５６１の外周縁５６１Ａと重なり、かつ当該可動電極５６２の内周縁５６２Ｂが、固定電極５６１の内周縁５６１Ｂ及び固定反射膜５４及び可動反射膜５５の外周縁５４Ａ，５５Ａよりも平面中心点Ｏに近接する側に、位置するように形成されている。これにより、可動電極５６２の内周縁５６２Ｂにより、波長可変干渉フィルター５を透過する光の有効領域Ａｒ１が決定される。すなわち、可動電極５６２は、アパーチャーの機能を有し、内周縁５６２Ｂの内周側を透過する光が検出部３１により検出されることとなる。
また、可動基板５２には、可動電極５６２の外周縁から延出する可動引出電極５６４が設けられている。この可動引出電極５６４は、可動電極５６２の頂点Ｃ３に最も近接する位置から、頂点Ｃ３に向かって延出する。そして、この可動引出電極５６４は、可動基板５２の外周縁の近傍において、例えばＡｇペースト等の導電性部材５８により、固定基板５１の頂点Ｃ３の位置に形成された第一対向電極５８１（第一対向電極パッド５８１Ｐ）に電気的に接続される。
【００３１】
中間層５７は、可動電極５６２よりも厚み寸法が大きい層であり、図３に示すように、可動対向面５２Ａ上に、可動電極５６２全体を覆って形成されている。この中間層５７は、例えばＳｉＯ２や、ＴｉＯ２等、透過性を有し、かつ絶縁性を有する素材により形成されている。このような絶縁性を有する中間層５７により可動電極５６２が覆われることで、固定電極５６１及び可動電極５６２間の放電が防止される。また、中間層５７の固定基板５１に対向する面は平坦、かつ可動対向面５２Ａと平行な平面（反射膜固定面５７Ａ）であり、本発明の第三面を構成する。このような反射膜固定面５７Ａは、例えば可動基板５２に固定電極５６１を成膜してパターニングした後、中間層５７の形成位置以外をマスクし、スパッタリング等により中間層５７を積層形成する。そして、積層形成された中間層５７の表面に対して、例えば研削、研磨等を実施し、表面粗さＲａが５ｎｍ以下となる光学面となるように表面加工する。
そして、この反射膜固定面５７Ａには、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反射膜５５が設けられている。この可動反射膜５５は、上述した固定反射膜５４と同一の構成、同一径寸法の反射膜が用いられている。すなわち、可動反射膜５５の外周縁は、可動電極５６２の内周縁５６２Ｂよりも径外側に位置し、有効領域Ａｒ１を覆って設けられている。
【００３２】
ここで、上述のように、中間層５７は、可動電極５６２よりも厚み寸法が大きく形成される層であるため、中間層５７上に設けられた可動反射膜５５と、固定反射膜５４との間の反射膜間ギャップＧ１の寸法は、電極間ギャップＧ２の寸法よりも小さくなる。このような構成では、反射膜間ギャップＧ１の変動可能量を大きくすることができ、波長可変干渉フィルター５により分光可能な波長域を広域化することができる。つまり、電極間ギャップＧ２の寸法が反射膜間ギャップＧ１の寸法よりも小さくなる場合、反射膜間ギャップＧ１の初期寸法をｇ１０とし、電極間ギャップＧ２の初期寸法をｇ２０とすると、反射膜間ギャップＧ１の変動可能範囲ｇは、（ｇ１０−ｇ２０）＜ｇ≦ｇ１０となる。これに対して、電極間ギャップＧ２の寸法が反射膜間ギャップＧ１の寸法よりも大きくなる場合では、反射膜間ギャップＧ１の変動可能範囲ｇは、０＜ｇ≦ｇ１０となり、反射膜間ギャップＧ１の設定値の幅を広げることができる。
【００３３】
また、中間層５７が絶縁性を有するため、可動電極５６２と可動反射膜５５とが絶縁された状態となり、可動電極５６２に電圧が印加された場合でも、可動反射膜５５に電荷が保持されることがない。したがって、固定反射膜５４及び可動反射膜５５間に静電引力が作用せず、固定電極５６１，可動電極５６２に印加する電圧を制御するだけで、精度よく反射膜間ギャップＧ１の寸法を所定の目標値に設定することが可能となる。
【００３４】
保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイアフラムであり、例えば厚み寸法が５０μｍに形成され、可動部５２１よりも厚み方向に対する剛性が小さく形成されている。
このため、保持部５２２は可動部５２１よりも撓みやすく、僅かな静電引力により固定基板５１側に撓ませることが可能となる。この際、可動部５２１は、保持部５２２よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、静電引力により可動基板５２を撓ませる力が作用した場合でも、可動部５２１の撓みはほぼなく、可動部５２１に形成された可動反射膜５５の撓みも防止できる。
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。
【００３５】
（３−２．電圧制御手段の構成）
電圧制御部３２は、固定電極パッド５６３Ｐ、及び第一対向電極パッド５８１Ｐに接続され、制御装置４からの入力される制御信号に基づいて、これらの固定電極パッド５６３Ｐ及び第一対向電極パッド５８１Ｐを所定の電位に設定し、静電アクチュエーター５６に電圧を印加して駆動させる。
【００３６】
〔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、および本発明の分析処理部を構成する測色処理部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。
【００３７】
〔５．実施形態の作用効果〕
上述したように、第一実施形態の波長可変干渉フィルター５では、固定基板５１の固定対向面５１Ａ上に固定電極５６１及び固定反射膜５４が設けられ、可動基板５２の可動対向面５２Ａ上に、可動電極５６２及び中間層５７が設けられ、さらに中間層５７の反射膜固定面５７Ａ上に可動反射膜５５が設けられている。このような波長可変干渉フィルター５では、平坦な固定対向面５１Ａ上及び可動対向面５２Ａ上に固定電極５６１及び可動電極５６２を形成する構成であるため、固定電極５６１及び可動電極５６２間の電極間ギャップＧ２にバラつきがなく、静電引力のムラが発生しない。このため、固定反射膜５４及び可動反射膜５５が平行に維持された状態で可動部５２１を固定基板５１側に移動させて反射膜間ギャップＧ１の寸法を変化させることができ、所望の波長の光を精度よく取り出すことができる。
また、固定基板５１に対してエッチング処理を実施する必要がなく、例えば平坦な固定対向面５１Ａを有するガラス基材（母材）を、そのまま利用することができる。このため、製造工程を簡略化できるとともに、製造コストの低減を図ることができる。
さらに、中間層５７の反射膜固定面５７Ａ上に可動反射膜５５を形成することで、電極間ギャップＧ２の寸法を反射膜間ギャップＧ１の寸法より大きくでき、反射膜間ギャップＧ１の寸法の変動可能量を大きくできる。したがって、測色装置１の測定可能波長域を広域化することができる。また、固定電極５６１，可動電極５６２間での静電引力の制御が容易となり、反射膜間ギャップＧ１の寸法をより精度よく、所望の目標値に設定することができる。したがって、波長可変干渉フィルター５の分解能の低下を阻止でき、かつ測色センサー３において所望の波長の光の光量を正確に測定することができ、かつ測色装置１において検査対象Ａの正確な色度を測定することができる。
【００３８】
また、可動電極５６２は、円環形状に形成され、当該可動電極５６２の内周縁５６２Ｂにより波長可変干渉フィルター５を透過する光の有効領域Ａｒ１が規定されている。そして、中間層５７、固定反射膜５４、及び可動反射膜５５は、フィルター平面視において、当該有効領域Ａｒ１を覆う位置に設けられている。
このため、可動電極５６２をアパーチャーとして機能させることができ、容易に有効領域Ａｒ１を設定することができる。すなわち、波長可変干渉フィルター５の有効領域Ａｒ１を設定する際、固定電極５６１及び可動電極５６２が同一サイズに形成される場合では、固定電極５６１の内周縁と可動電極５６２の内周縁とを正確に一致させる必要があるが、この場合、アライメント誤差等により僅かなずれが生じる恐れがあり、正確な面積の有効領域Ａｒ１を設定できない場合がある。これに対して、本実施形態では、可動電極５６２の内周縁５６２Ｂのみで正確な面積の有効領域Ａｒ１を容易に設定することができ、アライメント調整等の煩雑な工程を省略することができる。また、基板に対して凹部や凸部を形成して電極間ギャップＧ２の寸法を反射膜間ギャップＧ１の寸法を大きく形成する場合、これらの凹部や凸部の側面部分により可動電極５６２の内周側を可動反射膜５５に重ならせることができない。これに対して、本実施形態では、平坦な可動対向面５２Ａ上に可動電極５６２を形成して、その上から中間層５７を形成し、中間層５７の反射膜固定面５７Ａ上に可動反射膜５５を設ける構成であるため、フィルター平面視において、容易に可動電極５６２と可動反射膜５５とを重ねることができ、可動電極５６２にアパーチャーの機能を持たせることができる。
【００３９】
中間層５７は、例えばＳｉＯ２やＴｉＯ２等の絶縁性を有する素材により、可動電極５６２全体を覆って形成されている。
このため、可動反射膜５５と可動電極５６２とが絶縁されるため、可動電極５６２に電圧を印加した際に可動反射膜５５に電荷が移動することがなく、固定反射膜５４及び可動反射膜５５間での静電引力の発生を防止できる。特に固定反射膜５４や可動反射膜５５がＡｇ合金等の導電性の金属膜により形成される場合では、電圧印可時に固定反射膜５４、可動反射膜５５間での静電引力が問題となるが、本実施形態では、可動反射膜５５が金属膜である場合であっても、中間層５７により可動電極５６２からの通電が遮断され、固定反射膜５４，可動反射膜５５間での静電引力の発生を効果的に防止できる。
このため、固定反射膜５４及び可動反射膜５５間の静電引力の影響を無視できるため、静電アクチュエーター５６による反射膜間ギャップＧ１の寸法調整の制御を容易に実施でき、より精度よく反射膜間ギャップＧ１の寸法を所望の目標値に設定することができる。
さらに、中間層５７により、固定電極５６１及び可動電極５６２間の放電等によるリークを防止でき、静電アクチュエーター５６の動作を安定させることができる。
【００４０】
［実施形態の変形］
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。
例えば、上記実施形態では、第一基板として可動基板５２を例示し、可動基板５２の可動対向面５２Ａに中間層５７が設けられる構成を示したが、図４に示すような構成としてもよい。
すなわち、本発明の第一基板を固定基板５１とし、固定基板５１の固定対向面５１Ａ上に中間層５７が形成され、中間層５７の可動基板５２に対向する面上に固定反射膜５４が形成される構成としてもよい。このような構成であっても、電極間ギャップＧ２の寸法を反射膜間ギャップＧ１より大きくするために、固定基板５１や可動基板５２にエッチング等により凹部を形成する必要がなく、固定電極５６１及び可動電極５６２を平坦面に形成することができ、波長可変干渉フィルター５Ａの分解能の低下を防止できる。
さらには、固定基板５１の固定対向面５１Ａ及び可動基板５２の可動対向面５２Ａの双方に中間層が設けられ、固定対向面５１Ａ上の中間層に固定反射膜５４が設けられ、可動対向面５２Ａ上の中間層に可動反射膜５５が設けられる構成などとしてもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では、可動電極５６２の内周縁５６２Ｂにより有効領域Ａｒ１を規定することで、可動電極５６２がアパーチャーとして機能する例を示したが、これに限定されない。例えば図５に示す波長可変干渉フィルター５Ｂのように、可動電極５６２は、固定電極５６１と同一形状に形成され、フィルター平面視において、固定電極５６１と重なる位置に設けられる構成としてもよい。
また、図５に示すように、フィルター平面視において、中間層５７と可動電極５６２とが重ならない構成などとしてもよく、中間層５７が可動電極５６２の一部のみと重なる構成などとしてもよい。
【００４２】
上記実施形態では、中間層５７上に可動反射膜５５を設けることで、可動電極５６２が設けられる面と、可動反射膜５５が設けられる面とで、固定基板５１からの距離を異ならせる構成としたが、例えば可動基板５２の可動対向面５２Ａに可動反射膜５５を形成し、可動基板５２の固定基板５１に対向しない反対側面に可動電極５６２を形成する構成としてもよい。
【００４３】
また、互いに対向する一対の電極（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が構成される例を示したが、複数の電極により静電アクチュエーター５６が形成される構成としてもよい。例えば、可動電極５６２が、径寸法が小さい環状の内側可動電極と、内側可動電極より径大となるＣ字状の外側可動電極とにより構成されていてもよい。
【００４４】
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など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。
【００４５】
図６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７は、図６のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。
このガス検出装置１００は、図６に示すように、センサーチップ１１０と、吸引口１２０Ａ、吸引流路１２０Ｂ、排出流路１２０Ｃ、および排出口１２０Ｄを備えた流路１２０と、本体部１３０と、を備えて構成されている。
本体部１３０は、流路１２０を着脱可能な開口を有するセンサー部カバー１３１、排出手段１３３、筐体１３４、光学部１３５、フィルター１３６、波長可変干渉フィルター５、および受光素子１３７（検出部）等を含む検出装置（光モジュール）と、検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部１３８、電力を供給する電力供給部１３９等から構成されている。また、光学部１３５は、光を射出する光源１３５Ａと、光源１３５Ａから入射された光をセンサーチップ１１０側に反射し、センサーチップ側から入射された光を受光素子１３７側に透過するビームスプリッター１３５Ｂと、レンズ１３５Ｃ，レンズ１３５Ｄ，レンズ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を用いる構成を例示するが、上述した波長可変干渉フィルター５Ａ，波長可変干渉フィルター５Ｂを用いる構成としてもよい。
また、図７に示すように、ガス検出装置１００の表面には、操作パネル１４０、表示部１４１、外部とのインターフェイスのための接続部１４２、電力供給部１３９が設けられている。電力供給部１３９が二次電池の場合には、充電のための接続部１４３を備えてもよい。
さらに、ガス検出装置１００の制御部１３８は、図７に示すように、ＣＰＵ等により構成された信号処理部１４４、光源１３５Ａを制御するための光源ドライバー回路１４５、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などを備えている。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
なお、上記図６及び図７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。
【００５０】
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。
【００５１】
図８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を用いているが、波長可変干渉フィルター５Ａ，波長可変干渉フィルター５Ｂを用いる構成としてもよい。
この食物分析装置２００は、図８に示すように、検出器２１０（光モジュール）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。
【００５２】
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。
【００５３】
そして、信号処理部２２４は、記憶部２２５に蓄積された各画像における各画素のデータを演算処理し、各画素におけるスペクトルを求める。また、記憶部２２５には、例えばスペクトルに対する食物の成分に関する情報が記憶されており、信号処理部２２４は、求めたスペクトルのデータを、記憶部２２５に記憶された食物に関する情報を基に分析し、検出対象に含まれる食物成分、およびその含有量を求める。また、得られた食物成分および含有量から、食物カロリーや鮮度等をも算出することができる。さらに、画像内のスペクトル分布を分析することで、検査対象の食物の中で鮮度が低下している部分の抽出等をも実施することができ、さらには、食物内に含まれる異物等の検出をも実施することができる。
そして、信号処理部２２４は、上述のようにした得られた検査対象の食物の成分や含有量、カロリーや鮮度等の情報を表示部２３０に表示させる処理をする。
【００５４】
また、図８において、食物分析装置２００の例を示すが、略同様の構成により、上述したようなその他の情報の非侵襲的測定装置としても利用することができる。例えば、血液等の体液成分の測定、分析等、生体成分を分析する生体分析装置として用いることができる。このような生体分析装置としては、例えば血液等の体液成分を測定する装置として、エチルアルコールを検知する装置とすれば、運転者の飲酒状態を検出する酒気帯び運転防止装置として用いることができる、また、このような生体分析装置を備えた電子内視鏡システムとしても用いることができる。
さらには、鉱物の成分分析を実施する鉱物分析装置としても用いることができる。
【００５５】
さらには、本発明の波長可変干渉フィルター、光モジュール、電子機器としては、以下のような装置に適用することができる。
例えば、各波長の光の強度を経時的に変化させることで、各波長の光でデータを伝送させることも可能であり、この場合、光モジュールに設けられた波長可変干渉フィルターにより特定波長の光を分光し、受光部で受光させることで、特定波長の光により伝送されるデータを抽出することができ、このようなデータ抽出用光モジュールを備えた電子機器により、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。
【００５６】
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９は、分光カメラの概略構成を示す模式図である。分光カメラ３００は、図９に示すように、カメラ本体３１０と、撮像レンズユニット３２０と、撮像部３３０（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９に示すように、対物レンズ３２１、結像レンズ３２２、及びこれらのレンズ間に設けられた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。
【００５７】
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、虹彩などの認証装置にも適用できる。
【００５８】
さらには、光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。
【００５９】
上記に示すように、本発明の波長可変干渉フィルター、光モジュール、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。
【００６０】
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などに適宜変更できる。
【符号の説明】
【００６１】
１…測色装置（電子機器）、３…測色センサー（光モジュール）、５，５Ａ，５Ｂ…波長可変干渉フィルター、３１…検出部、５１…固定基板（第二基板）、５１Ａ…固定対向面（第二面）、５２…可動基板（第一基板）、５２Ａ…可動対向面（第一面）、５４…固定反射膜（第二反射膜）、５５…可動反射膜（第一反射膜）、５７…中間層、５７Ａ…反射膜固定面（第三面）、５６１…固定電極（第二電極）、５６２…可動電極（第一電極）、Ａｒ１…有効領域、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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