(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板、前記第１基板に対向し、前記第１基板に対して進退する可動部を有する第２基板、前記第１基板に設けられた第１反射膜、前記第２基板の前記可動部に設けられ、前記第１反射膜に対向する第２反射膜、及び、前記第１反射膜と前記第２反射膜との間のギャップ寸法を変更するギャップ変更部を備えた干渉フィルターと、
前記干渉フィルターが固定されるベース部と、
前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方を、基板厚み方向に沿う一面側の少なくとも一箇所で前記ベース部に固定する固定部材と、を備え、
前記干渉フィルターは、前記第１反射膜と前記第２反射膜との間のギャップ寸法を検出するギャップ検出部、及び、前記ギャップ検出部の検出結果に応じたフィードバック電圧を前記ギャップ変更部に印加するフィードバック制御部とともにフィードバックループを構成し、
前記固定部材による固定位置を固定端とした前記干渉フィルターの１次共振周波数が、前記可動部の１次共振周波数の半値以下であり、
前記干渉フィルターが前記固定位置を中心として１次共振振動した際の共振による位相回転角と、前記フィードバック制御部の位相補償量との和が１８０度未満である
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の光学フィルターデバイスにおいて、
前記固定部材は、第１閾値以下の弾性率を有し、
前記第１閾値は、前記固定位置を中心とする前記干渉フィルターの回転に応じた応力で前記固定部材を弾性変形させる弾性率の上限値である
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の光学フィルターデバイスにおいて、
前記可動部を除く前記干渉フィルターの質量に対する、前記可動部の質量の比が、前記干渉フィルターの１次共振周波数を前記可動部の１次共振周波数の半値とする第２閾値以下である
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学フィルターデバイスにおいて、
前記第２基板は、前記可動部を保持する保持部を有し、当該保持部の変形に応じて前記可動部が前記第１基板に対して進退され、
前記干渉フィルターの質量が前記可動部の質量のＸ倍である場合、前記固定部材の剛性は、前記保持部の剛性をＸ／４倍した値よりも小さい
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項５】
第１基板、前記第１基板に対向し、前記第１基板に対して進退する可動部を有する第２基板、前記第１基板に設けられた第１反射膜、前記第２基板の前記可動部に設けられ、前記第１反射膜に対向する第２反射膜、及び、前記第１反射膜と前記第２反射膜との間のギャップ寸法を変更するギャップ変更部を備えた干渉フィルターと、
前記干渉フィルターが固定されるベース部と、
前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方を、基板厚み方向に沿う一面側の少なくとも一箇所で前記ベース部に固定する固定部材と、
前記第１反射膜と前記第２反射膜との間のギャップ寸法を検出するギャップ検出部と、
前記ギャップ検出部の検出結果に応じたフィードバック電圧を前記ギャップ変更部に印加するフィードバック制御部と、
前記干渉フィルターにより取り出された光を検出する検出部と、を備え、
前記干渉フィルター、前記ギャップ検出部、及び前記フィードバック制御部によりフィードバックループが構成され、
前記固定部材による固定位置を固定端とした前記干渉フィルターの１次共振周波数が、前記可動部の１次共振周波数の半値以下であり、
前記干渉フィルターが前記固定位置を中心として１次共振振動した際の共振による位相回転角と、前記フィードバック制御部の位相補償量との和が１８０度未満である
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項６】
第１基板、前記第１基板に対向し、前記第１基板に対して進退する可動部を有する第２基板、前記第１基板に設けられた第１反射膜、前記第２基板の前記可動部に設けられ、前記第１反射膜に対向する第２反射膜、及び、前記第１反射膜と前記第２反射膜との間のギャップ寸法を変更するギャップ変更部を備えた干渉フィルターと、
前記干渉フィルターが固定されるベース部と、
前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方を、基板厚み方向に沿う一面側の少なくとも一箇所で前記ベース部に固定する固定部材と、
前記第１反射膜と前記第２反射膜との間のギャップ寸法を検出するギャップ検出部と、
前記ギャップ検出部の検出結果に応じたフィードバック電圧を前記ギャップ変更部に印加するフィードバック制御部と、
前記干渉フィルターにより取り出された光に基づく処理を実施する処理部と、を備え、
前記干渉フィルター、前記ギャップ検出部、及び前記フィードバック制御部によりフィードバックループが構成され、
前記固定部材による固定位置を固定端とした前記干渉フィルターの１次共振周波数が、前記可動部の１次共振周波数の半値以下であり、
前記干渉フィルターが前記固定位置を中心として１次共振振動した際の共振による位相回転角と、前記フィードバック制御部の位相補償量との和が１８０度未満である
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の基板の互いに対向する面に、それぞれ反射膜を所定のギャップを介して対向配置した干渉フィルターを筐体内に収納した光学フィルターデバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の光学フィルターデバイスでは、筐体は、干渉フィルターが固定部材で固定されるベース基板を備えている。干渉フィルターの基板は、ベース基板に対向する対向面における、基板厚み方向に沿う一面側、すなわち干渉フィルターの片側の少なくとも一箇所で、当該ベース基板に対して接着固定されている。
【０００３】
この光学フィルターデバイスでは、例えば接着剤を用いて接着固定した場合でも、基板の対向面の略全面を接着した構成と比べて、接着剤から受ける応力を小さくすることができる。すなわち、基板の対向面の接着面積が小さいほど、硬化時に収縮する接着剤からの引張応力や、基板とベース基板との熱膨張係数差により生じる応力の影響を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１６７７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、干渉フィルターの基板の片側の少なくとも一箇所で固定しているため、例えば、光学フィルターデバイスに、干渉フィルターの固有振動数に近い周波数の外乱が加わると、当該干渉フィルターが、固定箇所を中心として振動する場合がある。このような振動が生じると、反射膜間のギャップの寸法が変動して、干渉フィルターの分解能が低下するおそれがあった。
【０００６】
本発明の目的は、干渉フィルターの分解能の低下を抑制できる光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一適用例に係る光学フィルターデバイスは、第１基板、前記第１基板に対向し、前記第１基板に対して進退する可動部を有する第２基板、前記第１基板に設けられた第１反射膜、前記第２基板の前記可動部に設けられ、前記第１反射膜に対向する第２反射膜、及び、前記第１反射膜と前記第２反射膜との間のギャップ寸法を変更するギャップ変更部を備えた干渉フィルターと、前記干渉フィルターが固定されるベース部と、前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方を、基板厚み方向に沿う一面側の少なくとも一箇所で前記ベース部に固定する固定部材と、を備え、前記干渉フィルターは、前記第１反射膜と前記第２反射膜との間のギャップ寸法を検出するギャップ検出部、及び、前記ギャップ検出部の検出結果に応じたフィードバック電圧を前記ギャップ変更部に印加するフィードバック制御部とともにフィードバックループを構成し、前記固定部材による固定位置を固定端とした前記干渉フィルターの１次共振周波数が、前記可動部の１次共振周波数の半値以下であり、前記干渉フィルターが前記固定位置を中心として１次共振振動した際の共振による位相回転角と、前記フィードバック制御部の位相補償量との和が１８０度未満である。
【０００８】
ここで、基板厚み方向に沿う一面側とは、基板厚み方向に沿う１つの面（側面）のみならず、当該１つの側面に交差する面（表面）における１つの側面の近傍の領域を含む。すなわち、本適用例では、固定部材は、第１基板及び第２基板の少なくとも一方の側面や、その近傍における、少なくとも一箇所に設けられる。例えば、基板が矩形状の場合、基板厚み方向に見た際に、干渉フィルターの片側が固定部材によって、ベース部に固定される。
本適用例では、干渉フィルターは、一対の基板のうちの第２基板に設けられた可動部を第１基板に対して進退させて、一対の反射膜間のギャップ寸法を変更可能に構成されている。そして、光学フィルターデバイスでは、このような干渉フィルターが、基板厚み方向に沿う面側の少なくとも一箇所で、ベース部に固定されている。このような構成では、固定端から最も遠い位置を自由端とする１次共振振動（チップ振動）が生じる場合がある。
これに対して、本適用例では、チップ振動の１次共振周波数（チップ共振周波数）を、可動部の１次共振周波数（ミラー共振周波数）の半値以下とすることで、外乱等によりチップ振動が励起された場合でも、当該チップ振動によって可動部の共振（ミラー振動）が励起されることを抑制でき、ギャップ寸法の変動を抑制できる。したがって、上記ギャップ寸法の変動による、干渉フィルターの分解能の低下を抑制できる。
【０００９】
本適用例の光学フィルターデバイスにおいて、前記固定部材は、第１閾値以下の弾性率を有し、前記第１閾値は、前記固定位置を中心とする前記干渉フィルターの回転に応じた応力で前記固定部材を弾性変形させる弾性率の上限値であることが好ましい。
本適用例では、固定部材の弾性率を、チップ振動による干渉フィルターの回転に応じた応力で弾性変形する第１閾値以下とする。ここで、第１閾値は、チップ振動に応じて固定部材が弾性変形可能となる弾性率の上限値である。
このような構成では、チップ共振周波数を低下させることができ、かつ、固定部材の弾性変形によりチップ振動を抑制することができる。したがって、チップ振動によってミラー振動が励起されることを抑制できる。
【００１０】
本適用例の光学フィルターデバイスにおいて、前記可動部を除く前記干渉フィルターの質量に対する、前記可動部の質量の比が、前記干渉フィルターの１次共振周波数を前記可動部の１次共振周波数の半値とする第２閾値以下であることが好ましい。
本適用例では、可動部を除く干渉フィルターの質量に対して可動部の質量を小さくして、可動部を除く干渉フィルターの質量に対する、可動部の質量の比を第２閾値以下とすることにより、チップ共振周波数とミラー共振周波数との差を大きくすることができ、チップ振動によってミラー振動が励起されることを抑制できる。
【００１１】
本適用例の光学フィルターデバイスにおいて、前記第２基板は、前記可動部を保持する保持部を有し、当該保持部の変形に応じて前記可動部が前記第１基板に対して進退され、前記干渉フィルターの質量が前記可動部の質量のＸ倍である場合、前記固定部材の剛性は、前記保持部の剛性をＸ／４倍した値よりも小さいことが好ましい。
本適用例では、可動部を保持する保持部を変形させることで、可動部が進退される。このような構成において、保持部の剛性をＸ／４倍した値よりも小さい値に、固定部の剛性を設定することにより、チップ共振周波数をミラー共振周波数の半値以下とすることができ、チップ振動によってミラー振動が励起されることを抑制できる。このため、外乱等によってチップ振動が生じたとしても、チップ振動に応じて保持部よりも固定部材を弾性変形させることにより、ミラー振動の励起を抑制でき、かつ、チップ振動を減衰できる。したがって、チップ振動に応じてミラー振動が励起されることをより確実に抑制できる。
【００１２】
本発明の他の適用例に係る光学モジュールは、第１基板、前記第１基板に対向し、前記第１基板に対して進退する可動部を有する第２基板、前記第１基板に設けられた第１反射膜、前記第２基板の前記可動部に設けられ、前記第１反射膜に対向する第２反射膜、及び、前記第１反射膜と前記第２反射膜との間のギャップ寸法を変更するギャップ変更部を備えた干渉フィルターと、前記干渉フィルターが固定されるベース部と、前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方を、基板厚み方向に沿う一面側の少なくとも一箇所で前記ベース部に固定する固定部材と、前記第１反射膜と前記第２反射膜との間のギャップ寸法を検出するギャップ検出部と、前記ギャップ検出部の検出結果に応じたフィードバック電圧を前記ギャップ変更部に印加するフィードバック制御部と、前記干渉フィルターにより取り出された光を検出する検出部と、を備え、前記干渉フィルター、前記ギャップ検出部、及び前記フィードバック制御部によりフィードバックループが構成され、前記固定部材による固定位置を固定端とした前記干渉フィルターの１次共振周波数が、前記可動部の１次共振周波数の半値以下であり、前記干渉フィルターが前記固定位置を中心として１次共振振動した際の共振による位相回転角と、前記フィードバック制御部の位相補償量との和が１８０度未満である。
本適用例では、上記のように、光学フィルターデバイスにおける干渉フィルターの分解能の低下を抑制でき、分解能を維持した状態で光学フィルターデバイスから光を出射させることができる。したがって、光学モジュールにおいて、受光部で高い分解能で、所望波長の光の光量を検出することができる。
【００１３】
本適用例の光学モジュールにおいて、前記干渉フィルターは、前記可動部を進退させて前記第１反射膜及び前記第２反射膜間のギャップ寸法を変更するギャップ変更部を有し、前記干渉フィルター、前記第１反射膜及び前記第２反射膜間のギャップ寸法を検出するギャップ検出部、及び、前記ギャップ検出部の検出結果と前記ギャップ寸法の目標値とに応じたフィードバック電圧を前記ギャップ変更部に印加するフィードバック制御部を有するフィードバックループを備えることが好ましい。
本適用例では、波長可変干渉フィルターと、ギャップ検出部と、フィードバック制御部と、でフィードバックループが構成され、フィードバック制御部は、ギャップ検出部によるギャップ寸法の検出結果に応じて、ギャップ変更部のフィードバック制御を実施する。
このような構成では、フィードバックループにおける波長可変干渉フィルターとフィードバック制御部による位相変化、すなわち位相遅れが１８０°となり、このときループ利得が１より大きいと、発振する。
これに対して、本適用例では、チップ共振周波数を、ミラー共振周波数の半値以下とすることで、干渉フィルターによる位相変化量の最大値（最大位相回転角）を９０°よりも小さくすることができる。これにより、上記発振を抑制することができる。
【００１４】
本発明の他の適用例に係る電子機器は、第１基板、前記第１基板に対向し、前記第１基板に対して進退する可動部を有する第２基板、前記第１基板に設けられた第１反射膜、及び、前記第２基板の前記可動部に設けられ、前記第１反射膜に対向する第２反射膜、を備えた干渉フィルターと、前記干渉フィルターが固定されるベース部と、前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方を、基板厚み方向に沿う一面側の少なくとも一箇所で前記ベース部に固定する固定部材と、前記干渉フィルターにより取り出された光に基づく処理を実施する処理部と、を備え、前記固定部材による固定位置を固定端とした前記干渉フィルターの１次共振周波数が、前記可動部の１次共振周波数の半値以下であり、前記干渉フィルターが前記固定位置を中心として１次共振振動した際の共振による位相回転角の絶対値は、所定の位相補償量の絶対値以下であることを特徴とする。
本適用例では、上記のように、光学フィルターデバイスにおける干渉フィルターの分解能の低下を抑制でき、分解能を維持した状態で光学フィルターデバイスから光を出射させることができる。したがって、光学フィルターデバイスから出力される高い分解能の光に基づいた、高精度な処理を実施可能な電子機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の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】光学モジュールの概略構成を示すブロック図。
【図３】クローズドループシステムの概念図。
【図４】光学フィルターデバイスの概略構成を示す平面図。
【図５】光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図。
【図６】２自由度振動モデルを示す図。
【図７】Ｍ１に係るパラメトリック解析を実施した際の周波数特性を示すグラフ。
【図８】Ｍ１と最大位相回転角との関係を示すグラフ。
【図９】Ｋ１に係るパラメトリック解析を実施した際の周波数特性を示すグラフ。
【図１０】Ｋ１と最大位相回転角との関係を示すグラフ。
【図１１】Ｍ２に係るパラメトリック解析を実施した際の周波数特性を示すグラフ。
【図１２】Ｍ２と最大位相回転角との関係を示すグラフ。
【図１３】Ｋ２に係るパラメトリック解析を実施した際の周波数特性を示すグラフ。
【図１４】Ｋ２と最大位相回転角との関係を示すグラフ。
【図１５】本発明の第１変形例の光学フィルターデバイスの概略構成を示す平面図。
【図１６】本発明の第２変形例の光学フィルターデバイスの概略構成を示す平面図。
【図１７】本発明の第２変形例の光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図。
【図１８】本発明の第３変形例の光学フィルターデバイスの概略構成を示す平面図。
【図１９】本発明の第３変形例の光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図。
【図２０】本発明の第４変形例の光学フィルターデバイスの概略構成を示す平面図。
【図２１】本発明の第４変形例の光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図。
【図２２】本発明の第５変形例の光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図。
【図２３】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２４】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２５】図２４のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図２６】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２７】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】
【００１６】
以下、本発明に係る一実施形態について、図面に基づいて説明する。
［分光測定装置の構成］
図１は、本発明の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、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、例えば液晶ディスプレイ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、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。
【００１７】
光学モジュール１０は、光学フィルターデバイス６と、電圧制御部１５とを備えて構成されている。
光学フィルターデバイス６は、本発明の干渉フィルターに相当する波長可変干渉フィルター５（図２参照）を備えている。この波長可変干渉フィルター５は、一対の反射膜を有し、反射膜間のギャップ寸法に対応する波長の光を出射する。また、波長可変干渉フィルター５は、静電アクチュエーター５６（図２参照）を備えており、当該静電アクチュエーター５６の駆動電圧に応じた値に反射膜間のギャップ寸法が設定される。すなわち、波長可変干渉フィルター５は、駆動電圧に応じた波長の光を出射する。
電圧制御部１５は、制御部２０の制御に基づいて、静電アクチュエーター５６に駆動電圧を印加して、波長可変干渉フィルター５から所定の目的波長の光を透過させる。
【００１８】
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。
【００１９】
［制御部の構成］
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、記憶部３０を備えている。
記憶部３０には、分光測定装置１を制御するための各種プログラムや、各種データ（例えば目標波長に対する駆動電圧を示したＶ−λデータ等）が記録されている。
【００２０】
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。
【００２１】
［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が内部に収納される光学フィルターデバイス６と、電圧制御部１５とを備えて構成される。
【００２２】
［電圧制御部の構成］
電圧制御部１５は、図２に示すように、ギャップ検出部１５１と、フィードバック制御部１５２と、マイコン（マイクロコントローラー）１６とを備えて構成されている。
【００２３】
ギャップ検出部１５１は、反射膜５４，５５間の静電容量からギャップＧ１の寸法を検出し、検出信号をフィードバック制御部１５２に出力する。具体的には、ギャップ検出部１５１は、図示略のＣ−Ｖ変換回路を有し、反射膜５４，５５間の静電容量を電圧値（検出信号）に変換する。このようなＣ−Ｖ変換回路としては、例えば、スイッチト・キャパシタ回路等が挙げられる。
なお、ギャップ検出部１５１は、検出信号としては、アナログ信号を出力してもよく、デジタル信号を出力してもよい。デジタル信号を出力する場合、Ｃ−Ｖ変換回路からの検出信号（アナログ信号）をＡＤＣ（Analog to Digital Converter）に入力し、デジタル値に変換する。
【００２４】
フィードバック制御部１５２は、波長可変干渉フィルター５の固定電極５６１及び可動電極５６２に接続されている。そして、フィードバック制御部１５２は、マイコンから入力されたギャップＧ１を所定の目標値に設定する旨の指令信号に基づき、静電アクチュエーター５６に対して駆動電圧を印加する。
また、フィードバック制御部１５２は、ギャップ検出部１５１からの検出信号と、マイコン１６から入力された指令信号との偏差が所定閾値以下となるように、静電アクチュエーター５６に対する駆動電圧を増減して制御する。すなわち、フィードバック制御部１５２は、検出信号及び指令信号に基づいて、フィードバック制御を実施する。
さらに、フィードバック制御部１５２は、波長可変干渉フィルター５の反射膜間のギャップ寸法の値を適切に収束させるために、制御対象である波長可変干渉フィルター５による位相変化を補償する位相補償機能を有する。
【００２５】
マイコン１６は、メモリー１６１を備え、例えばギャップ検出部１５１で検出される検出信号（電圧信号）とギャップＧ１の寸法との関係（ギャップ相関データ）が記憶されている。このマイコン１６は、図２に示すように、目標指令手段１６２として機能する。
目標指令手段１６２は、制御部２０から波長設定指令が入力されると、目標波長に対応するギャップＧ１の寸法（目標値）を算出し、目標信号としてフィードバック制御部１５２に出力する。
【００２６】
［フィードバックループの構成］
図３は、波長可変干渉フィルター５をフィードバック制御の制御対象とするクローズドループシステムの概念図である。
図３に示すように、クローズドループシステム１５Ｌ（フィードバックループ）は、制御対象である波長可変干渉フィルター５（静電アクチュエーター５６及び可動部５２１）と、電圧制御部１５のギャップ検出部１５１及びフィードバック制御部１５２と、により構成されている。そして、本実施形態では、クローズドループシステム１５Ｌは、波長可変干渉フィルター５の駆動特性に応じたフィードバック電圧を波長可変干渉フィルター５に印加し、反射膜間のギャップＧ１の寸法をマイコン１６からの目標指令に対応する値に設定するフィードバック制御を実施する。
【００２７】
ここで、クローズドループシステム１５Ｌは、ギャップ検出部１５１の検出信号が１８０度反転されてフィードバック制御部１５２に入力され、波長可変干渉フィルター５の反射膜間のギャップ寸法の値を収束させるように構成されている。したがって、このようなクローズドループシステム１５Ｌでは、入力と出力との位相差が１８０°以上の場合、クローズドループシステム１５Ｌの出力が発散する。
これに対して、本実施形態では、上述のように位相補償機能を有するフィードバック制御部１５２の位相補償量と、波長可変干渉フィルター５による位相変化量との和が１８０°となることがないように設定されている。
本実施形態では、例えば、フィードバック制御部１５２による位相補償量は−９０°に設定されている。この場合、波長可変干渉フィルター５のチップ共振による位相遅れを示す位相回転角（絶対値）θchipは０°≦θchip＜９０°となるように設定されている。これにより、電圧制御部１５における位相回転角θchipを３６０°未満とすることができ、発振を抑制できる。なお、θchipの増大を抑制し、上記範囲とするための光学フィルターデバイス６の具体的な構成は後に詳述する。
【００２８】
［光学フィルターデバイスの構成］
図４は、図２における光学フィルターデバイスの概略構成を示す平面図である。また、図５は、図２における光学フィルターデバイスを拡大した拡大断面図である。具体的には、図４は、波長可変干渉フィルター５が収納された光学フィルターデバイス６の内部を、基板厚み方向（後述する反射膜５４，５５の法線方向）に見た際の平面図であり、図５は、図４に示すＶ−Ｖ線において、光学フィルターデバイス６を基板厚み方向に沿って切断した際の断面図である。
光学フィルターデバイス６は、入射光から、所定の目的波長の光を取り出して射出させる装置であり、図４及び図５に示すように、筐体６１と、筐体６１の内部に収納される波長可変干渉フィルター５を備えている。
【００２９】
（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、図４及び図５に示すように、本発明の第１基板に相当する固定基板５１と、本発明の第２基板に相当する可動基板５２とを備えている。これらの固定基板５１及び可動基板５２は、それぞれ例えば各種ガラスや、水晶等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、図５に示すように、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。
【００３０】
固定基板５１には、本発明の第１反射膜に相当する固定反射膜５４が設けられている。また、可動基板５２には、本発明の第２反射膜に相当する可動反射膜５５が設けられている。これらの固定反射膜５４及び可動反射膜５５は、ギャップＧ１を介して対向配置されている。
そして、波長可変干渉フィルター５には、ギャップＧ１の距離（ギャップ寸法）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。
また、固定基板５１の一端側は、可動基板５２の基板端縁よりも外側に突出する突出部５１４を備えている。また、可動基板５２の固定基板５１の突出部５１４とは反対側の一端側は、固定基板５１の基板端縁より外側に突出する突出部を備え、この突出部の固定基板５１側の面は、電装部５２４を構成している。この電装部５２４には、静電アクチュエーター５６に電圧を印加するための電極（固定電極５６１及び可動電極５６２）や、各反射膜５４，５５の電気容量を検出するための電極（固定ミラー電極５４１及び可動ミラー電極５５１）がそれぞれ個別に接続される電極パッド５７が設けられている。各電極は、電極パッド５７を介して、ベース６２に設けられた内側端子部６２４に接続される。
【００３１】
本実施形態では、反射膜５４，５５間のギャップＧ１が電極間ギャップよりも小さく形成される構成を例示するが、例えば波長可変干渉フィルター５により透過させる波長域によっては、ギャップＧ１を電極間ギャップよりも大きく形成してもよい。
なお、以降の説明に当たり、固定基板５１又は可動基板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、反射膜５４，５５の中心点をフィルター中心点と称し、フィルター中心点と通る軸線をフィルター中心軸Ｏと称す。
【００３２】
（固定基板の構成）
固定基板５１には、図５に示すように、エッチングにより電極配置溝５１１及び反射膜設置部５１２が形成されている。この固定基板５１は、可動基板５２に対して厚み寸法が大きく形成されており、静電アクチュエーター５６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の撓みが生じることがない程度の剛性を有する。
ここで、固定基板５１の厚み寸法を大きく設定することにより、波長可変干渉フィルター５の全体の質量を増大させることができる。これにより、後述するように、波長可変干渉フィルター５の１次共振振動（チップ振動）を抑制でき、フィードバック制御の安定性を向上させることができる。
【００３３】
電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、固定基板５１のフィルター中心軸Ｏを中心とした環状に形成されている。反射膜設置部５１２は、前記平面視において、電極配置溝５１１の中心部から可動基板５２側に突出して形成されている。この電極配置溝５１１の溝底面には、静電アクチュエーター５６を構成する電極が配置される。
【００３４】
電極配置溝５１１の溝底面には、静電アクチュエーター５６を構成する固定電極５６１が配置されている。
固定電極５６１は、フィルター平面視において反射膜設置部５１２を囲う略円弧状に形成される。この固定電極５６１は、可動基板５２の電装部５２４まで配線され、当該電装部５２４から電圧制御部１５の後述するフィードバック制御部１５２に接続される。
【００３５】
反射膜設置部５１２の突出端面には、固定反射膜５４が設置されている。この固定反射膜５４としては、例えばＡｇ等の金属膜や、Ａｇ合金等、導電性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く、この場合、誘電体多層膜の最下層又は表層に導電性の金属合金膜が形成されていることで、固定反射膜５４を電極として機能させることが可能となる。
そして、固定反射膜５４には固定ミラー電極５４１が接続されている。当該固定ミラー電極５４１は、可動基板５２の電装部５２４まで配線され、当該電装部５２４から電圧制御部１５の後述するギャップ検出部１５１に接続される。
【００３６】
（可動基板の構成）
可動基板５２は、図５に示すように、フィルター中心軸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５２３と、を備えている。
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の突出端面の外周縁の径寸法よりも大きい径寸法に形成されている。そして、この可動部５２１には、可動電極５６２及び可動反射膜５５が設けられている。
可動電極５６２は、所定のギャップを介して固定電極５６１に対向する。
この可動電極５６２は、可動基板５２の電装部５２４まで配線され、当該電装部５２４から電圧制御部１５の後述するフィードバック制御部１５２に接続される。
【００３７】
可動反射膜５５は、可動部５２１の固定基板５１に対向する面の中心部に、固定反射膜５４とギャップＧ１を介して対向して設けられる。この可動反射膜５５としては、上述した固定反射膜５４と同一の構成の反射膜が用いられる。
そして、可動反射膜５５には図示略の固定ミラー電極が接続されている。当該可動ミラー電極は、可動基板５２の電装部５２４まで配線され、当該電装部５２４から電圧制御部１５の後述するギャップ検出部１５１に接続される。
【００３８】
保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイアフラムであり、可動部５２１よりも厚み寸法が小さく形成されている。このような保持部５２２は、可動部５２１よりも撓みやすく、僅かな静電引力により、可動部５２１を固定基板５１側に変位させることが可能となる。この際、可動部５２１が保持部５２２よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、保持部５２２が静電引力により固定基板５１側に引っ張られた場合でも、可動部５２１の形状変化が起こらない。したがって、可動部５２１に設けられた可動反射膜５５の撓みも生じず、固定反射膜５４及び可動反射膜５５を常に平行状態に維持することが可能となる。
なお、本実施形態では、ダイアフラム状の保持部５２２を例示するが、これに限定されず、例えば、フィルター中心軸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。
【００３９】
基板外周部５２３は、フィルター平面視において保持部５２２の外側に位置し、保持部５２２を介して可動部５２１を支持する。
ここで、基板外周部５２３に支持された可動部５２１を除く波長可変干渉フィルター５の質量に対する、可動部５２１の質量の比を、チップ振動の１次共振周波数（チップ共振周波数）ｆｃが、ミラー振動の１次共振周波数（ミラー共振周波数）ｆｍの半値となる閾値（第２閾値）以下とする。これにより、チップ共振周波数ｆｃとミラー共振周波数ｆｍとの差を大きくすることができ、チップ振動とミラー振動との共振を抑制できる。
【００４０】
［筐体の構成］
光学フィルターデバイス６における筐体６１の詳細な構成を説明する。
図４及び図５に示すように、筐体６１は、ベース６２（ベース部）と、リッド６３と、を備えている。これらのベース６２及びリッド６３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（低融点ガラス）を用いた低融点ガラス接合、エポキシ樹脂等による接着などを利用でき、これにより、内部に収容空間が形成され、この収容空間内に波長可変干渉フィルター５が収納される。
【００４１】
（ベースの構成）
ベース６２は、例えば薄板上のセラミックを積層することで構成され、台座部６２１と、側壁部６２２とを備えている。
台座部６２１は、フィルター平面視において例えば矩形状の外形を有する平板状に構成されており、この台座部６２１の外周部から筒状の側壁部６２２がリッド６３に向かって立ち上がる。なお、本実施形態では、台座部６２１が矩形平板状であるため、これに対応して側壁部６２２が四角筒状に構成される例を示すが、例えば、円筒形状等に形成されていてもよい。
【００４２】
台座部６２１は、厚み方向に貫通する光通過孔６２３を備えている。この光通過孔６２３は、台座部６２１に波長可変干渉フィルター５を収容した状態で、台座部６２１を厚み方向から見た平面視において、反射膜５４，５５と重なる領域を含むように設けられている。
また、台座部６２１のリッド６３とは反対側の面（ベース外側面６２１Ｂ）には、光通過孔６２３を覆う本発明の透光部材であるカバーガラス６２７が接合されている。
台座部６２１とカバーガラス６２７との接合は、例えば低融点ガラス接合や接着剤による接合等を利用できる。本実施形態では、収容空間内が減圧下に維持された状態で気密に維持する。したがって、台座部６２１及びカバーガラス６２７は、低融点ガラス接合を用いて接合されることが好ましい。
【００４３】
また、台座部６２１のリッド６３に対向する内面（ベース内側面６２１Ａ）には、各電極（固定電極５６１、可動電極５６２、及び各ミラー電極５４１，５５１）が個別に接続された電極パッド５７に接続される内側端子部６２４が設けられている。内側端子部６２４と、電極パッド５７とは、例えばワイヤーボンディングにより、Ａｕ等のワイヤーを用いて接続される。なお、本実施形態では、ワイヤーボンディングを例示するが、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）等を用いてもよい。
また、台座部６２１は、内側端子部６２４が設けられる位置に、導通孔６２５が形成されている。内側端子部６２４は、導通孔６２５を介して、台座部６２１のベース外側面６２１Ｂに設けられた外側端子部６２６に接続されている。この外側端子部６２６は、電圧制御部１５に電気的に接続される。
【００４４】
側壁部６２２は、台座部６２１の縁部から立ち上がり、ベース内側面６２１Ａに載置された波長可変干渉フィルター５の周囲を覆っている。側壁部６２２のリッド６３に対向する面は、例えばベース内側面６２１Ａに平行な平坦面となる。
【００４５】
（波長可変干渉フィルターの固定構造）
図４及び図５に示すように、波長可変干渉フィルター５が、固定材６４によってベース６２に固定基板５１の基板厚み方向に沿う面５１Ａ（側面５１Ａ）で固定される。
固定材６４は、図４に示すように、固定基板５１の側面５１Ａとベース６２の間に設けられている。この固定材６４は、例えば、エポキシ系やシリコーン系の接着剤を用いて形成される。
ここで、後述するように、固定材６４の弾性率を所定値（第１閾値）以下とすることで、チップ共振周波数ｆｃを所定値以下とすることができ、チップ振動とミラー振動との共振を抑制でき、ミラー振動の振幅を小さくできる。なお、第１閾値は、チップ振動に応じて固定材６４が弾性変形可能となる弾性率の上限値である。
【００４６】
また、固定材６４の剛性は、保持部５２２の剛性よりも小さく、保持部５２２の剛性は、各基板５１，５２の剛性よりも小さい。このような構成では、外乱等による応力が波長可変干渉フィルター５に作用した際に、固定材６４を弾性変形させて、チップ振動を減衰させることができる。また、固定材６４を弾性変形させることで、保持部５２２の変形を抑制でき、チップ振動に応じてミラー振動が励起されることを抑制できる。
【００４７】
ここで、波長可変干渉フィルター５の質量Ｍchip［kg］が可動部５２１の質量Ｍmirror［kg］のＸ倍である場合、固定材６４の剛性としてのばね定数Ｋbond［N/m］は、保持部５２２の剛性としてのばね定数Ｋdiaphragm［N/m］をＸ／４倍した値よりも小さい。これにより、下記式（１）〜（８）を用いて説明するように、チップ共振周波数ｆｃをミラー共振周波数ｆｍの半値以下とすることができる。
【００４８】
以下、チップ共振周波数ｆｃをミラー共振周波数ｆｍの半値以下とすることができる理由について説明する。なお、以下の説明では、チップ振動とミラー振動とのそれぞれを、簡略化のため１自由度振動モデルで近似する。
１自由度振動モデルでは、チップ振動の固有角振動数ωchip［rad/s］は下記式（１）として、ミラー振動の固有角振動数ωmirror［rad/s］は下記式（２）として求められる。
【００４９】
0006613564.tif 000002
0006613564.tif 000003
【００５０】
ここで、チップ共振周波数ｆｃが、ミラー共振周波数ｆｍの半値以下となる場合、下記式（３）のように、チップ振動の固有角振動数ωchipも、ミラー振動の固有角振動数ωmirrorの半値以下となる。
したがって、下記式（３）を満たすための、固定材６４のばね定数Ｋbondと、保持部５２２のばね定数Ｋdiaphragmとが満たすべき関係を得ることにより、チップ共振周波数ｆｃが、ミラー共振周波数ｆｍの半値以下となるための条件を得ることとする。
【００５１】
0006613564.tif 000004
【００５２】
まず、上記式（３）に、上記式（１）、（２）を代入して、チップ振動の固有角振動数ωchipと、ミラー振動の固有角振動数ωmirrorとを消去し、下記式（４）を得る。そして、下記式（４）の辺々を二乗して下記式（５）を得る。下記式（５）は、波長可変干渉フィルター５の質量Ｍchipと、可動部５２１の質量Ｍmirrorと、固定材６４のばね定数Ｋbondと、保持部５２２のばね定数Ｋdiaphragmとの関係を示す。
【００５３】
0006613564.tif 000005
0006613564.tif 000006
【００５４】
また、下記式（６）で示すように、波長可変干渉フィルター５の質量Ｍchipが、可動部５２１の質量ＭmirrorのＸ倍である、すなわち、Ｍmirrorに対するＭchipの比がＸであるとする。下記式（６）の関係を上記式（５）に適用し、下記式（７）を得る。さらに、下記式（７）の辺々を整理して下記式（８）を得る。このように、下記式（８）に示すように、固定材６４のばね定数Ｋbondを、保持部５２２のばね定数ＫdiaphragmのＸ／４倍よりも小さくすることにより、チップ共振周波数ｆｃを、ミラー共振周波数ｆｍの半値以下とすることができる。
【００５５】
0006613564.tif 000007
0006613564.tif 000008
0006613564.tif 000009
【００５６】
（リッドの構成）
リッド６３は、ガラス平板であり、ベース６２の側壁部６２２の端面に接合される。リッド６３及びベース６２の接合方法としては、上述したように、低融点ガラス接合等を用いることができる。
【００５７】
［波長可変干渉フィルターの振動］
以下、波長可変干渉フィルター５の片側の少なくとも一箇所を、固定材６４により固定した際に生じる振動について説明する。上述のように、波長可変干渉フィルター５の片側として、例えば頂点Ｃ４側の一箇所で固定された波長可変干渉フィルター５では、光学フィルターデバイス６に加わる外乱振動や、静電アクチュエーター５６への駆動電圧印加による可動部５２１の振動によって、頂点Ｃ４を固定端とする振動が生じる場合がある。このような振動として、例えば、頂点Ｃ４の対角である頂点Ｃ２´を自由端とする基板厚み方向の１次共振振動であるチップ振動が生じる場合がある。このチップ振動では、固定端である頂点Ｃ４から自由端である頂点Ｃ２´側に向かうにしたがって振幅が大きくなる。
【００５８】
ここで、チップ振動の１次共振周波数であるチップ共振周波数ｆｃと、可動部５２１の１次共振周波数であるミラー共振周波数ｆｍと、が近い場合、波長可変干渉フィルター５に上記のようなチップ振動が発生すると、当該チップ振動に応じて可動部５２１が共振し、可動部５２１の１次共振振動であるミラー振動が発生する場合がある。このような共振が発生すると、可動部５２１の振動振幅やチップ振動の振幅が増大する。
また、クローズドループシステム１５Ｌにおける、波長可変干渉フィルター５による位相の変化量（位相遅れ量）の最大値であるチップ共振による位相回転角θchipが大きくなり、フィードバック制御の安定性が低下するおそれがある。
【００５９】
これに対して、本実施形態ではチップ共振による位相回転角θchipを０°に近づける構成が採られており、これによりフィードバック制御の安定性を向上させている。具体的には、本実施形態では、可動部５２１の共振を抑制して、チップ共振による位相回転角θchipを低下させるために、下記構成を採用している。
（１）可動部５２１の軽量化
（２）保持部５２２の高剛性化
（３）波長可変干渉フィルター５の重量化
（４）固定材６４の低弾性化
【００６０】
本実施形態では、上記構成（１）〜（４）により、チップ共振周波数ｆｃを小さくして、チップ共振周波数ｆｃをミラー共振周波数ｆｍの半値以下とする。これにより、波長可変干渉フィルター５におけるチップ振動とミラー振動との共振を抑制できる。なお、チップ共振周波数ｆｃをミラー共振周波数ｆｍの１／１０以下とすることがより好ましく、より確実にチップ振動とミラー振動との共振を抑制できる。
このように、チップ共振周波数ｆｃとミラー共振周波数ｆｍとの差を大きくして、チップ振動とミラー振動との共振を抑制することにより、チップ共振による位相回転角θchipを０°に近づけることができ、フィードバック制御の安定性を向上できる。
また、チップ振動とミラー振動との共振を抑制することにより、チップ共振による位相回転角θchipを０°≦θchip＜９０°の範囲に設定できる。したがって、フィードバック制御部１５２の位相補償量（絶対値）と、波長可変干渉フィルター５のチップ共振による位相回転角θchipとの和が１８０°となることがないため、クローズドループシステム１５Ｌによるフィードバック制御において、反射膜間ギャップＧ１の寸法を収束させることができる。
【００６１】
［２自由度振動モデルにおける解析］
以下、２自由度振動モデルを用いた解析を実施し、上記構成（１）〜（４）により、チップ共振による位相回転角θchipを小さくして、フィードバック制御の安定性を向上できることについて説明する。
図６は、光学フィルターデバイス６を２自由度振動モデルとしてモデル化した、光学フィルターデバイス６の簡易等価モデルを示す図である。
図６では、Ｍ１は、可動反射膜５５を含む可動部５２１の質量であり、ｘ１は、可動部５２１（すなわち可動反射膜５５）の変位であり、Ｋ１は、保持部５２２のばね定数であり、上述のＫdiaphragmに相当する。また、Ｍ２は、可動部５２１及び可動反射膜５５を除く波長可変干渉フィルター５の質量であり、ｘ２は、波長可変干渉フィルター５の変位である。Ｋ２は、固定材６４によってベース６２に固定された波長可変干渉フィルター５の全体のばね定数である。なお、ばね定数Ｋ２は、固定材６４の弾性も含む。また、ｕは、静電アクチュエーター５６によって付与される力である。
【００６２】
（パラメーターと周波数特性の変化）
図６に示す簡易等価モデルを用いたパラメトリック解析を実施し、波長可変干渉フィルター５の各パラメーターＭ１，Ｋ１，Ｍ２，Ｋ２に対する周波数特性の変化を解析した。以下、各パラメーターＭ１，Ｋ１，Ｍ２，Ｋ２におけるパラメトリック解析の結果について説明する。
なお、パラメトリック解析において、解析条件（パラメーターの固定値）として下記表１に示す値を用いた。
【００６３】
【表１】
0006613564.tif 000010
【００６４】
（Ｍ１の解析結果）
図７は、可動反射膜５５を含む可動部５２１の質量Ｍ１を上記表１の値を用いて、パラメトリック解析を実施した結果を示すグラフである。図７（Ａ）は、波長可変干渉フィルター５の振幅の周波数特性（ゲイン特性）を、図７（Ｂ）は、位相の周波数特性（位相特性）を示す。
ここで、図７（Ａ）に示す、ゲイン特性において、各Ｍ１の値のそれぞれで低周波側と高周波側との２箇所にピークを有する。これらのピークのうち低周波側のピークは、チップ振動（チップ共振周波数ｆｃ）に相当し、高周波側のピークは、ミラー振動（ミラー共振周波数ｆｍ）に相当する。これらチップ共振周波数ｆｃとミラー共振周波数ｆｍとが近いほど、上述のように、チップ振動とミラー振動との共振が生じ易い。なお、Ｍ１以外の他のパラメーターでも同様に、チップ振動及びミラー振動のそれぞれに対応するピークを有する。
【００６５】
図７（Ａ）に示すように、Ｍ１が小さいほどチップ振動の振幅が小さくなる傾向を示した。これは、Ｍ１が小さくなるほど、ミラー共振周波数ｆｍが、チップ共振周波数ｆｃよりも大きく高周波側にシフトし、チップ共振周波数ｆｃから離れるため、チップ振動に応じたミラー振動の発生が抑制され、チップ振動が弱まるためと考えられる。
【００６６】
図８は、Ｍ１に対するチップ共振による位相回転角θchipの絶対値の変化を示すグラフである。
図７（Ｂ）及び図８に示すように、Ｍ１が小さいほど、チップ振動における位相変動のピークであるチップ共振による位相回転角θchipの絶対値が小さくなる傾向を示した。
上記構成（１）の一例として、可動基板５２の厚み寸法を小さくすることが例示される。これにより、可動部５２１を薄くして、可動部５２１の体積を小さくでき、チップ共振による位相回転角θchipを許容最大値以下とするのに十分な程度、Ｍ１を十分に小さくすることができる。なお、可動部５２１の基板厚み方向に直交する面方向の断面積を小さくして質量Ｍ１を小さくしてもよい。
ここで、図８に示すように、Ｍ１を２Ｅ−５（ｋｇ）以下とすることで、チップ共振による位相回転角θchipの絶対値を９０°以下とすることができ、フィードバック制御における位相遅れを抑制でき、クローズドループシステム１５Ｌの安定性をより確実に向上させることができる。また、Ｍ１を１Ｅ−５（ｋｇ）以下とすることで、チップ共振による位相回転角θchipの絶対値を３０°以下とすることができ、クローズドループシステム１５Ｌの安定性をより一層確実に向上させることができる。
【００６７】
（Ｋ１の解析結果）
図９は、保持部５２２のばね定数Ｋ１について、図７と同様にパラメトリック解析を実施した結果を示すグラフである。
図９（Ａ）に示すように、Ｋ１が大きいほど、チップ共振周波数が大きくなり、振幅が小さくなる。これは、上記Ｍ１の場合と同様に、Ｋ１が大きくなるほど、ミラー共振周波数ｆｍがチップ共振周波数ｆｃから離れるため、チップ振動に応じたミラー振動の発生（共振）が抑制されるためと考えられる。
【００６８】
図１０は、Ｋ１に対するチップ共振による位相回転角θchipの絶対値の変化を示すグラフである。
図９（Ｂ）及び図１０に示すように、Ｋ１が大きいほどチップ共振による位相回転角θchipの絶対値が小さくなる。
本実施形態では、上記構成（２）の一例として保持部５２２の厚み寸法を大きくし、静電アクチュエーター５６による静電引力で弾性変形可能な範囲で、保持部５２２の剛性を大きくしている。これにより、ばね定数Ｋ１を大きくできる。なお、可動基板５２としてより高剛性の材料を用いて保持部５２２の剛性を大きくすることにより、Ｋ１を大きくしてもよい。
ここで、図１０に示すように、Ｋ１を４Ｅ＋４（Ｎ／ｍ）以上とすることで、チップ共振による位相回転角θchipの絶対値を９０°以下とすることができる。また、Ｋ１を２Ｅ＋５（Ｎ／ｍ）以上とすることで、チップ共振による位相回転角θchipの絶対値を３０°以下とすることができる。
【００６９】
（Ｍ２の解析結果）
図１１は、波長可変干渉フィルター５（ただし、可動部５２１及び可動反射膜５５を除く）の質量Ｍ２について、図７と同様にパラメトリック解析を実施した結果を示すグラフである。
図１１（Ａ）に示すように、Ｍ２が大きいほど、チップ共振周波数が小さくなり、振幅が小さくなる傾向を示した。これは、Ｍ２が大きいほど、チップ振動の発生が抑制されるためと考えられる。
なお、図１１（Ａ）に示すように、Ｍ２が大きいほど、チップ共振周波数ｆｃが、低周波側にシフトし、シフト量がミラー共振周波数ｆｍよりも大きい。すなあち、Ｍ２が大きいほど、チップ共振周波数ｆｃが、ミラー共振周波数ｆｍから離れるため、チップ振動に応じたミラー振動の発生が抑制される。
【００７０】
図１２は、Ｍ２に対するチップ共振による位相回転角θchipの変化を示すグラフである。
図１１（Ｂ）及び図１２に示すように、Ｍ２が大きいほどチップ共振による位相回転角θchipが小さくなる。
本実施形態では、上記構成（３）の一例として、固定基板５１の厚み寸法を大きくすることが例示される。また、フィルター平面視において、固定基板５１や可動基板５２の面積を大きくすることが例示される。これにより、Ｍ２を大きくすることができる。
ここで、図１２に示すように、Ｍ２を２Ｅ−４（ｋｇ）以上とすることで、チップ共振による位相回転角θchipを９０°以下とすることができる。また、Ｍ２を５Ｅ−４（ｋｇ）以上とすることで、チップ共振による位相回転角θchipを３０°以下とすることができる。
【００７１】
なお、フィルター平面視において、可動部５２１のサイズを維持したまま、固定基板５１及び可動基板５２の寸法、例えば、フィルター平面視における辺Ｃ３−Ｃ４と辺Ｃ１´−Ｃ２´との距離寸法を大きくすることで、Ｍ２を大きくしてもよい。
このような構成では、チップ振動における振動部分の長さ、すなわち、頂点Ｃ４から頂点Ｃ２´までの距離を長くすることができ、チップ共振周波数を小さくすることができる。これにより、チップ振動に応じたミラー振動の発生をより確実に抑制できる。
【００７２】
（Ｋ２の解析結果）
図１３は、固定材６４及び波長可変干渉フィルター５の全体のばね定数Ｋ２について、図７と同様にパラメトリック解析を実施した結果を示すグラフである。
図１３（Ａ）に示すように、Ｋ２が小さいほど、チップ共振周波数ｆｃが小さくなり、振幅が小さくなる。これは、Ｋ２が小さいほど、弾性変形による振動の減衰が大きくなり、チップ振動が抑制されるためと考えられる。
なお、図１３（Ａ）に示すように、Ｋ２が小さいほど、チップ共振周波数ｆｃとミラー共振周波数ｆｍとの間隔が大きくなるため、チップ振動に応じたミラー振動の発生が抑制される。
【００７３】
図１４は、Ｋ２に対するチップ共振による位相回転角θchipの変化を示すグラフである。
図１３（Ｂ）及び図１４に示すように、Ｋ２が小さいほどチップ共振による位相回転角θchipが小さくなる。
本実施形態では、上記構成（４）として、波長可変干渉フィルター５の振動に応じて弾性変形する程度の弾性率を有する固定材６４を用いる構成を例示できる。すなわち、固定材６４は、当該固定材６４の固定位置を中心に回転しようとする波長可変干渉フィルター５からの応力を受けて、弾性変形可能な弾性率（例えば、１００ＭＰａ以下）を有する。このように、固定材６４が弾性変形することにより、チップ共振周波数ｆｃや振幅を小さくでき、チップ共振による位相回転角θchipを小さくできる。
ここで、図１４に示すように、Ｋ２を１Ｅ＋５（Ｎ／ｍ）以下とすることで、チップ共振による位相回転角θchipを９０°以下とすることができる。また、Ｋ２を４Ｅ＋４（Ｎ／ｍ）以下とすることで、チップ共振による位相回転角θchipを３０°以下とすることができる。
【００７４】
［実施形態の作用効果］
本実施形態の分光測定装置１における光学モジュール１０では、チップ振動の１次共振周波数であるチップ共振周波数ｆｃを、可動部５２１の１次共振周波数であるミラー共振周波数ｆｍの半値以下としている。これにより、外乱等によりチップ振動が励起された場合でも、当該チップ振動によって可動部５２１のミラー振動が励起されること（共振）を抑制でき、反射膜間ギャップＧ１の寸法の変動を抑制できる。したがって、上記ギャップ寸法の変動による、波長可変干渉フィルター５の分解能の低下を抑制できる。
また、チップ共振周波数ｆｃをミラー共振周波数ｆｍの１／１０以下とすることにより、より確実にミラー振動の励起を抑制でき、分解能の低下を抑制できる。
【００７５】
本実施形態では、固定材６４の弾性率を、チップ振動による干渉フィルターの回転に応じた応力で弾性変形する所定値（第１閾値）以下とする。ここで、第１閾値は、チップ振動に応じて固定材６４が弾性変形可能となる弾性率の上限値である。
このような構成では、波長可変干渉フィルター５全体のばね定数Ｋ２の値が小さくなる。これにより、チップ共振周波数ｆｃを低下させることができ、かつ、固定材６４の弾性変形によりチップ振動を抑制することができる。したがって、チップ振動によってミラー振動が励起されることを抑制できる。
【００７６】
本実施形態では、可動部５２１を除く波長可変干渉フィルター５の質量Ｍ２に対して可動部５２１の質量Ｍ１を小さくして、上記質量Ｍ２に対する可動部５２１の質量Ｍ１の比を、チップ共振周波数ｆｃをミラー共振周波数ｆｍの半値とする第２閾値以下とすることにより、チップ共振周波数ｆｃとミラー共振周波数ｆｍとの差を大きくすることができ、チップ振動によってミラー振動が励起されることを抑制できる。
【００７７】
また、本実施形態では、可動部５２１の質量Ｍ１を小さくすることにより、チップ共振周波数ｆｃとミラー共振周波数ｆｍとの差を大きくすることができ、チップ振動によってミラー振動が励起されることを抑制できる。また、チップ共振による位相回転角θchipを許容最大値以下とするのに十分な程度、Ｍ１を十分に小さくすることができる。
また、本実施形態では、可動部５２１を除く波長可変干渉フィルター５の質量Ｍ２を大きくすることにより、チップ共振周波数ｆｃとミラー共振周波数ｆｍとの差を大きくすることができ、チップ振動によってミラー振動が励起されることを抑制できる。
【００７８】
本実施形態では、保持部５２２の剛性を、各基板５１,５２の剛性よりも小さくし、固定材６４の剛性よりも大きくすることにより、チップ共振周波数ｆｃとミラー共振周波数ｆｍとの差を大きくすることができる。
より具体的には、本実施形態では、固定材６４の剛性としてのばね定数Ｋbondが、保持部５２２の剛性としてのばね定数ＫdiaphragmをＸ／４倍した値よりも小さい値である。このような構成では、上述のように、チップ共振周波数ｆｃをミラー共振周波数ｆｍの半値以下とすることができ、チップ振動によってミラー振動が励起されることを抑制できる。例えば、外乱等によりチップ振動が生じたとしても、チップ振動に応じて固定材６４が弾性変形することにより、ミラー振動の励起を抑制できる。また、チップ振動とミラー振動の共振を抑制できる。
なお、保持部５２２の剛性を大きくすることにより、保持部５２２によるばね定数Ｋ１を大きくでき、ミラー共振周波数ｆｍを大きくすることができる。
【００７９】
本実施形態の光学モジュール１０は、上述の光学フィルターデバイス６を備えている。したがって、光学フィルターデバイス６における波長可変干渉フィルター５の分解能の低下を抑制でき、分解能を維持した状態で光学フィルターデバイス６から光を出射させることができる。したがって、光学モジュール１０において、ディテクター１１で高い分解能で、所望波長の光の光量を検出することができる。
また、本実施形態の分光測定装置１は、同様に、光学フィルターデバイス６から出力される高い分解能の光に基づいた、高精度な処理を実施できる。
【００８０】
本実施形態では、波長可変干渉フィルター５は、ギャップ検出部１５１と、フィードバック制御部１５２とともに、クローズドループシステム１５Ｌを構成する。ここで、波長可変干渉フィルター５では、チップ共振周波数ｆｃがミラー共振周波数ｆｍの半値以下に設定されているため、クローズドループシステム１５Ｌにおける、波長可変干渉フィルター５による位相変化量の最大値であるチップ共振による位相回転角θchipを９０°よりも小さくすることができる。これにより、クローズドループシステム１５Ｌにおける波長可変干渉フィルター５及びフィードバック制御部１５２における位相遅れが１８０°よりも小さくなり、発振することを抑制できる。
【００８１】
［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。
例えば、上記実施形態では、波長可変干渉フィルター５の固定基板５１の側面５１Ａを固定材６４で固定する構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、固定基板５１及び可動基板５２の少なくとも一方において、基板厚み方向に沿う側面の近傍、すなわち、波長可変干渉フィルター５の片側の少なくとも一箇所で、固定材６４により固定されていればよい。
【００８２】
［光学フィルターデバイスの第１変形例］
図１５は、第１変形例に係る光学フィルターデバイスの概略構成を示す平面図である。
図１５に示す、第１変形例に係る光学フィルターデバイス６Ａでは、固定基板５１の側面５１Ａの二箇所に、固定材６４Ａが設けられている。このような構成では、例えば、固定基板５１や可動基板５２の角部分の一箇所で、波長可変干渉フィルター５を固定した場合と比べて、当該固定箇所を中心とする固定基板５１や可動基板５２の回転（捻じれ）を抑制できる。また、固定材６４Ａによる固定面積を減少させることができ、固定材６４Ａから固定基板５１や可動基板５２に作用する応力を低減できる。
なお、固定基板５１の側面５１Ａの複数箇所を固定してもよく、可動基板５２の側面の複数箇所を固定してもよい。また、固定基板５１の側面と、可動基板５２の側面とを同時に固定してもよい。
【００８３】
［光学フィルターデバイスの第２変形例］
図１６は、第２変形例に係る光学フィルターデバイスの概略構成を示す平面図であり、図１７は、上記第２変形例の概略構成を示す断面図である。
図１６及び図１７に示す、第２変形例に係る光学フィルターデバイス６Ｂでは、可動基板５２の辺Ｃ３−Ｃ４に沿う２箇所に固定材６４Ｂが設けられている。この固定材６４Ｂは、図１７に示すように、可動基板５２における、ベース内側面６２１Ａに対向する面５２Ａ（ベース対向面５２Ａ）に設けられる。
このような構成では、電極パッド５７が設けられた辺Ｃ３−Ｃ４側を固定するため、外乱等によりチップ振動が励起された場合でも、辺Ｃ３−Ｃ４側における振幅量が大きくなることを抑制でき、チップ振動による配線への負荷を低減できる。
【００８４】
［光学フィルターデバイスの第３変形例］
図１８は、第３変形例に係る光学フィルターデバイスの概略構成を示す平面図であり、図１９は、上記第３変形例の概略構成を示す断面図である。
図１８及び図１９に示す、第３変形例に係る光学フィルターデバイス６Ｃでは、可動基板５２の辺Ｃ１−Ｃ２に沿う２箇所に固定材６４Ｃが設けられている。この固定材６４Ｃは、図１９に示すように、可動基板５２のベース対向面５２Ａに設けられる。
【００８５】
［光学フィルターデバイスの第４変形例］
図２０は、第４変形例に係る光学フィルターデバイスの概略構成を示す平面図であり、図２１は、上記第４変形例の概略構成を示す断面図である。
図２０及び図２１に示す、第４変形例に係る光学フィルターデバイス６Ｄでは、固定基板５１の辺Ｃ１´−Ｃ２´に沿う２箇所に固定材６４Ｄが設けられている。この固定材６４Ｄは、図２１に示すように、固定基板５１における、ベース内側面６２１Ａに対向するベース対向面５１Ｂに設けられる。
第４変形例では、図２１に示すように、ベース内側面６２１Ａにおける、固定材６４Ｄが設けられる部分では、固定基板５１側に向かって突出する突出部が設けられ、突出部と固定基板５１との間に固定材６４Ｄが配置されている。なお、この突出部を設けずに、ベース内側面６２１Ａと固定基板５１のベース対向面５１Ｂとの間に固定材６４Ｄを設けてもよい。
【００８６】
［光学フィルターデバイスの第５変形例］
図２２は、第５変形例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。
上記実施形態では、波長可変干渉フィルター５の可動基板５１は、可動部５２１と基板外周部５２３とにおいて、厚み寸法が略均一に構成されていたが、本発明はこれに限らない。すなわち、図２２に示すように、第５変形例に係る光学フィルターデバイス６Ｅは、可動部５２１の厚み寸法Ｈ１が、保持部５２２の厚み寸法Ｈ２よりも大きく、基板外周部５２３の厚み寸法Ｈ３よりも小さく形成されている（基板外周部５２３の厚み寸法Ｈ３＞可動部５２１の厚み寸法Ｈ１＞保持部５２２の厚み寸法Ｈ２）。
このように、基板外周部５２３の厚み寸法Ｈ３を、可動部５２１の厚み寸法Ｈ１よりも大きくすることにより、可動部５２１の質量を小さくでき、かつ、可動基板５２の質量を大きくでき、可動部５２１を除く波長可変干渉フィルター５の質量に対する、可動部５２１の質量の比を小さくすることができる。これにより、チップ共振周波数ｆｃとミラー共振周波数ｆｍとの差を大きくすることができ、チップ振動とミラー振動との共振を抑制できる。
【００８７】
［他の変形例］
上記実施形態では、質量Ｍ１を所定位置以下とする構成（可動部５２１の軽量化）、ばね定数Ｋ１を所定値以上とする構成（保持部５２２の高剛性化）、質量Ｍ２を所定値以上とする構成（チップ質量の増大）、及び、ばね定数Ｋ２を所定値以下とする構成（固定材６４の低弾性化）を同時に採用することにより、チップ振動とミラー振動との共振をより確実に抑制していたが、本発明はこれらを同時に採用する構成に限定されない。すなわち、上記各構成の少なくとも１つを採用する構成としてもよい。なお、採用した構成に応じて、ミラー振動による影響が許容される範囲となるように、各パラメーターの上限値や下限値を適宜設定することができる。
【００８８】
上記実施形態では、クローズドループシステム１５Ｌにおいて、フィードバック制御部１５２による位相補償量は−９０°に設定されている構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、位相補償量が−９０°以外の値に設定されていてもよい。この場合でも、チップ共振による位相回転角θchipを低減させる際に、フィードバック制御部１５２の位相補償量と、波長可変干渉フィルター５による位相変化との和が−１８０°とならないように（すなわち、電圧制御部１５による位相回転角θchipが３６０°を超えないように）、フィードバック制御部１５２の位相補償量に応じてチップ共振による位相回転角θchipを設定することができる。
【００８９】
上記実施形態では、チップ振動を減衰させる減衰部材を、固定基板５１や可動基板５２に接触させた状態で配置してもよい。この減衰部材として、グリース及び潤滑油等の高粘度液体や弾性体等を用いることができる。これにより、チップ振動を抑制することができ、チップ振動によるミラー振動の励起（共振）をより確実に抑制することができる。
【００９０】
上記実施形態では、ギャップ変更部として、固定電極５６１、及び可動電極５６２に電圧を印加することで、静電引力により反射膜間ギャップＧ１の大きさを変更する静電アクチュエーター５６を備える構成を例示したが、これに限定されない。
例えば、ギャップ変更部として、誘導アクチュエーターを用いてもよい。この場合、固定電極５６１の代わりに、第一誘導コイルを配置し、可動電極５６２の代わりに第二誘導コイル又は永久磁石を配置する構成を例示できる。
さらに、ギャップ変更部として、圧電アクチュエーターを用いてもよい。この場合、保持部５２２に下部電極層、圧電膜、及び上部電極層を積層配置させ、下部電極層及び上部電極層の間に印加する電圧を入力値として可変させることで、圧電膜を伸縮させて保持部５２２を撓ませる構成を例示できる。
【００９１】
上記実施形態では、各反射膜５４，５５を容量検出量の電極として利用したが、これに限定されない。例えば、各反射膜５４，５５とは別に固定基板５１及び可動基板５２に、互いに対向する容量検出用電極を設けてもよい。
【００９２】
また、本発明の電子機器として、上記実施形態では、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。
例えば、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。
【００９３】
図２３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２３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（処理部）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。
【００９４】
光源装置４１０、光源４１１、複数のレンズ４１２（図２３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。
【００９５】
測色センサー４２０は、図２３に示すように、波長可変干渉フィルター５が収納された光学フィルターデバイス６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。
【００９６】
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２３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。
【００９７】
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。
【００９８】
図２４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２５は、図２４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２４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、光学フィルターデバイス６、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２５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２５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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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、検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光が波長可変干渉フィルター５を透過するように、静電アクチュエーター５６にフィードバック電圧を印加する。
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。
【０１０２】
なお、上記図２４及び図２５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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
図２６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２６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が収納された光学フィルターデバイス６と、分光された光を検出する撮像部２１３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（分析部）と、記憶部２２５と、を備えている。
【０１０５】
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。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。
【０１０６】
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。さらに、画像内のスペクトル分布を分析することで、検査対象の食物の中で鮮度が低下している部分の抽出等をも実施することができ、さらには、食物内に含まれる異物等の検出をも実施することができる。
そして、信号処理部２２４は、上述のようにして得られた検査対象の食物の成分や含有量、カロリーや鮮度等の情報を表示部２３０に表示させる処理をする。
【０１０７】
また、図２６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。
【０１０８】
さらには、本発明の波長可変干渉フィルター、光学モジュール、電子機器としては、以下のような装置に適用することができる。
例えば、各波長の光の強度を経時的に変化させることで、各波長の光でデータを伝送させることも可能であり、この場合、光学モジュールに設けられた波長可変干渉フィルターにより特定波長の光を分光し、受光部で受光させることで、特定波長の光により伝送されるデータを抽出することができ、このようなデータ抽出用光学モジュールを備えた電子機器により、各波長の光のデータを処理することで、光通信を実施することもできる。
【０１０９】
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２７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２７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２７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が収納された光学フィルターデバイス６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。
【０１１０】
さらには、本発明の光学フィルターデバイス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、本発明の光学フィルターデバイスを生体認証装置に適用してもよく、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。
【０１１１】
さらには、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。
上記に示すように、本発明の光学フィルターデバイス、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。
【０１１２】
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。また、上記実施形態に対して、各変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１…分光測定装置（電子機器）、５，５Ａ…波長可変干渉フィルター、６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ…光学フィルターデバイス、１０…光学モジュール、１１…ディテクター（検出部）、１５…電圧制御部、１５Ｌ…クローズドループシステム（フィードバックループ）、２０…制御部、５１…固定基板（第１基板）、５１Ａ…側面（基板厚み方向に沿う一面）、５２…可動基板（第２基板）、５４…固定反射膜（第１反射膜）、５５…可動反射膜（第２反射膜）、５６…静電アクチュエーター（ギャップ変更部）、６２…ベース（ベース部）、６４…固定材（固定部材）、１００…ガス検出装置（電子機器）、１３８…制御部、１５１…ギャップ検出部、１５２…フィードバック制御部、２００…食物分析装置（電子機器）、２２０…制御部、３００…分光カメラ（電子機器）、４００…測色装置（電子機器）、４２０…測色センサー（光学モジュール）、４３０…制御装置（制御部）、５２１…可動部、５２２…保持部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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