(57)【要約】【課題】簡単な構成で、反射膜間のギャップ寸法を変化させた場合でも分解能の低下を抑制でき、かつ容易に配線を接続可能な波長可変干渉フィルター、光モジュール、および光分析装置を提供する。【解決手段】波長可変干渉フィルター５は、固定反射膜５６を有する固定基板５１と、可動反射膜５７を有する可動基板５２と、固定電極５４１および可動電極５４２を備えた静電アクチュエーター５４と、を具備し、固定電極５４１は、互いに絶縁された第一固定部分電極５４３Ａおよび第二固定部分電極５４３Ｂを備え、固定基板５１には、第一固定部分電極５４３Ａおよび第二固定部分電極５４３Ｂから延出する第一引出電極５４５および第二引出電極５４６を備え、可動電極５４２は、第一固定部分電極５４３Ａに対向する第一対向領域と、第二固定部分電極５４３Ｂに対向する第二対向領域とを覆う円環状に形成された。【選択図】図２
2012150353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一基板と、
前記第一基板と互いに対向する第二基板と、
前記第一基板に設けられた第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜とギャップを介して対向する第二反射膜と、
前記第一基板に設けられた第一電極、および前記第二基板に設けられて前記第一電極と互いに対向する第二電極を備えた静電アクチュエーターと、を具備し、
前記第二基板は、前記第一基板および前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において、円形状に設けられ、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一基板に対して進退可能に保持する保持部と、を備え、
前記第一電極は、前記平面視において、前記可動部の中心点を中心とした仮想円に沿って設けられた第一部分電極および第二部分電極を備え、
前記第一基板には、前記第一部分電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第一引出電極と、第二部分電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第二引出電極とが設けられ、
前記第二電極は、前記平面視において、前記第一部分電極に重なる第一対向領域と、前記第二部分電極に重なる第二対向領域とを備え、前記可動部の中心点を中心とした円環状であり、
前記第一部分電極および前記第二電極の前記第一対向領域の間で構成された第一部分アクチュエーターは、前記平面視において、前記仮想円に沿って同幅寸法となり、
前記第二部分電極および前記第二電極の前記第二対向領域の間で構成された第二部分アクチュエーターは、前記平面視において、前記仮想円に沿って同幅寸法となる
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に記載に波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第一部分電極は、第一仮想円に沿う円環形状であり、
前記第二部分電極は、前記第一仮想円よりも径寸法が大きい第二仮想円に沿う円弧形状である
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１に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第一部分電極は、第一仮想円に沿う円弧形状であり、
前記第二部分電極は、前記第一仮想円に沿う円弧形状であり、前記平面視において、前記第一部分電極と同一形状に形成され、かつ、前記可動部の中心点に対し、前記第一部分電極と点対称となる位置に設けられた
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と、
前記波長可変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、
を具備したことを特徴とする光モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の光モジュールと、
前記光モジュールの前記検出部により検出された光に基づいて、前記光の光特性を分析する分析処理部と、
を具備したことを特徴とする光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定波長の光を取得する波長可変干渉フィルター、光モジュール、および光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数波長の光から、特定波長の光を取り出す波長可変干渉フィルター（光フィルター素子）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載の波長可変干渉フィルター（光学フィルター装置）は、可動部（第１部分）、および可動部を支持するダイヤフラム（第２部分）を備えた第１基板と、第１基板に対向する第２基板とを備えている。また、第１基板の可動部には、可動ミラーが形成され、第２基板の可動部に対向する面には、固定ミラーが形成されている。そして、第１基板および第２基板には、それぞれリング状の電極が設けられ、これらの電極から各基板の外周縁に向かってそれぞれ引き出し配線が形成されている。
【０００４】
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において、第１基板に形成された引き出し配線は第２基板に対向し、第２基板に形成された引き出し配線は、第１基板に対向している。このような構成では、波長可変干渉フィルターをセンサー等のモジュールに組み込んで配線を接続する際に、それぞれ異なる基板上の引き出し配線に配線作業を実施する必要があり、煩雑であるという問題がある。
【０００５】
これに対して、一方の基板に浮遊電極を設けることで、１つの基板にのみ電圧を印加するための配線を施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２参照）。
この特許文献２には、可動ミラー（第１ミラー）に矩形状の１つの浮遊電極を設け、固定ミラー（第２ミラー）に２つの制御電極を設ける構成が採られた波長可変干渉フィルター（干渉計）が示されている。このような波長可変干渉フィルターでは、１つの基板に設けられた一対の制御電極に対して配線を実施するだけで、制御電極と浮遊電極との間に電圧を印加することができ、静電引力により可動ミラーを変位させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５１１０５号公報
【特許文献２】特開平１１−１６７０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献２の波長可変干渉フィルターでは、可動ミラーに矩形状の浮遊電極が形成されている。このような構成では、光透過部の中心に対して、円周方向に沿って作用する静電引力にムラが生じる。例えば、光透過部の中心から浮遊電極の矩形頂点方向に向かう直線領域では、制御電極に対向する長さが長く、静電引力が大きく作用する。一方、光透過部の中心から浮遊電極の矩形の辺の中点に向かう直線領域では、制御電極に対向する長さが短く、静電引力が小さくなる。つまり、光透過部の中心点に対して周方向に静電引力のバランスをみると、光透過部の中心から矩形頂点方向に向かう領域での静電引力が大きく、その他の領域での静電引力が小さくなり、静電引力にムラが生じてしまう。
また、静電引力は、電極間の距離が小さくなればなるほど大きな力が作用する。したがって、電圧を印加するほど、光透過部の中心から浮遊電極の矩形頂点方向に向かう直線領域で作用する静電引力と、光透過部の中心から浮遊電極の矩形の辺の中点に向かう直線領域で作用する静電引力との差が大きくなり、可動ミラーに撓みを生じさせるおそれがある。この場合、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問題がある。
【０００８】
本発明は上述のような問題に鑑みて、簡単な構成で、反射膜間のギャップ寸法を変化させた場合でも分解能の低下を抑制でき、かつ容易に配線を接続可能な波長可変干渉フィルター、光モジュール、および光分析装置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】
【０００９】
本発明の波長可変干渉フィルターは、第一基板と、前記第一基板と互いに対向する第二基板と、前記第一基板に設けられた第一反射膜と、前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜とギャップを介して対向する第二反射膜と、前記第一基板に設けられた第一電極、および前記第二基板に設けられて前記第一電極と互いに対向する第二電極を備えた静電アクチュエーターと、を具備し、前記第二基板は、前記第一基板および前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において、円形状に設けられ、前記第二反射膜が設けられた可動部と、前記可動部を前記第一基板に対して進退可能に保持する保持部と、を備え、前記第一電極は、前記平面視において、前記可動部の中心点を中心とした仮想円に沿って設けられた第一部分電極および第二部分電極を備え、前記第一基板には、前記第一部分電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第一引出電極と、第二部分電極から前記第一基板の外周縁に向かって延出する第二引出電極とが設けられ、前記第二電極は、前記平面視において、前記第一部分電極に重なる第一対向領域と、前記第二部分電極に重なる第二対向領域とを備え、前記可動部の中心点を中心とした円環状であり、前記第一部分電極および前記第二電極の前記第一対向領域の間で構成された第一部分アクチュエーターは、前記平面視において、前記仮想円に沿って同幅寸法となり、前記第二部分電極および前記第二電極の前記第二対向領域の間で構成された第二部分アクチュエーターは、前記平面視において、前記仮想円に沿って同幅寸法となることを特徴とする。
【００１０】
この発明では、第一基板に形成された第一電極は、互いに絶縁された第一部分電極および第二部分電極を備え、第一部分電極には第一引出電極、第二部分電極には第二引出電極がそれぞれ接続されている。また、第二基板に形成された第二電極は、第一部分電極に対向する第一対向領域、および第二部分電極に対向する第二対向領域を備えた円環形状に形成されている。
このような構成では、第一引出電極および第二引出電極間に電圧を印可すると、第一部分電極および第二電極の第一対向領域の間、第二部分電極および第二電極の第二対向領域の間に、それぞれ電圧が印可される。これにより、これらの電極間で発生する静電引力により、第一基板および第二基板のうち少なくともいずれか一方を、他方の基板に向かって撓ませることが可能となり、第一反射膜および第二反射膜間のギャップの間隔寸法を変更させることができる。
【００１１】
そして、第一引出電極および第二引出電極は、第一基板に形成されているので、波長可変干渉フィルターを、センサー本体等の光モジュールに組み込む際でも、第一基板に形成された各引出電極に対して配線作業を実施するだけでよく、作業効率を向上させることができる。
また、例えば、第一基板および第二基板の双方に引出電極が形成され、第一基板を光モジュールの固定部に固定した状態で、これらの引出電極に配線作業を実施する場合、第二基板の引出電極に配線を接続する際に、第二基板を第一基板から引き離す方向に応力が加わる場合がある。この場合、第一基板および第二基板が剥離したり、応力により、基板が撓んで反射膜間のギャップが変動したりするおそれもあり、剥離や基板の撓みを防止するために弱い力で配線を実施すると、配線信頼性が低下してしまうおそれもある。
これに対して、本実施形態では、第一基板にのみ第一引出電極および第二引出電極が形成されているため、例えば光モジュールの固定部に第一基板を固定して配線作業を行う場合、第二基板に対して応力が加わらず、剥離や基板撓み等の不都合を防止することができ、十分な配線信頼性をも得ることができる。
【００１２】
また、第一部分電極と第二電極の第一対向領域により構成された第一部分アクチュエーター、および第二部分電極と第二電極の第二対向領域により構成された第二部分アクチュエーターは、それぞれ、仮想円の円周方向に沿って同一幅寸法に形成されているため、円周方向に沿って静電引力にムラが生じることがない。したがって、可動部を変位させた際に、静電引力のムラによる可動部の傾斜や撓みを防止でき、波長可変干渉フィルターにおける分解能を高精度に維持することができる。
さらに、第二電極は、可動部の中心点を中心とした円環形状に形成されているため、第二電極の膜応力が保持部に及ぼす影響が周方向に沿って均一となり、第二電極の膜応力による保持部の撓みや可動部の傾斜を防止できる。
【００１３】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第一部分電極は、第一仮想円に沿う円環形状であり、前記第二部分電極は、前記第一仮想円よりも径寸法が大きい第二仮想円に沿う円弧形状であることが好ましい。
【００１４】
この発明では、第一電極は、第一仮想円に沿った円環状の第一部分電極と、第二仮想円に沿った円弧状の第二部分電極とを備えている。ここで、第二部分電極は、第一引出電極を引き回すために円弧状に形成されるものであり、第一引出電極が通る隙間だけ端部間が開口したＣ字状に形成されていることがより好ましい。
このような構成では、第一部分アクチュエーターにおいて発生する静電引力を、第一仮想円の全周において、均一にすることができ、より確実に静電引力のムラを防止することができる。また、第二部分アクチュエーターにおいて発生する静電引力においても、ほぼ全周において、均一にすることができ、静電引力のムラを防止することができる。
したがって、静電引力ムラによる可動部の撓みや傾斜をより確実に防止することができる。
【００１５】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記第一部分電極は、第一仮想円に沿う円弧形状であり、前記第二部分電極は、前記第一仮想円に沿う円弧形状であり、前記平面視において、前記第一部分電極と同一形状に形成され、かつ、前記可動部の中心点に対し、前記第一部分電極と点対称となる位置に設けられたことが好ましい。
【００１６】
この発明では、第一部分電極および第二部分電極は、同一の第一仮想円上に沿い、互いに点対称となる位置に設けられている。このような構成では、第一部分アクチュエーターおよび第二部分アクチュエーターにおいて発生する静電引力を同値にすることができる。このため、例えば初期状態において、保持部に測定精度に影響しない程度の傾斜があり、電極間のギャップが第一部分アクチュエーターと第二部分アクチュエーターとで異なっていたとしても、その差が大きくなることなく、可動部を平行に第一基板側に移動させることができる。
【００１７】
本発明の光モジュールは、上述した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た光を検出する検出部と、を具備したことを特徴とする。
【００１８】
この発明では、光モジュールは、上述したような波長可変干渉フィルターを備えている。波長可変干渉フィルターは、上記のように、光モジュールの組み込む際に容易に配線作業を実施でき、配線信頼性も向上させることができる。したがって、光モジュールにおいても、波長可変干渉フィルターを容易に組み込むことができ、製造効率を向上させることができ、かつ配線信頼性も向上させることができる。
また、波長可変干渉フィルターの分解能の低下をも抑えることができるため、光モジュールにおいても、高分解能で取り出された光により、測定対象となる光の正確な光量を測定することができる。
【００１９】
本発明の光分析装置は、上述したような光モジュールと、前記光モジュールの前記検出部により検出された光に基づいて、前記光の光特性を分析する分析処理部と、を具備したことを特徴とする。
【００２０】
ここで、光分析装置としては、上記のような光モジュールから出力される電気信号に基づいて、光モジュールに入射した光の色度や明るさなどを分析する光測定器、ガスの吸収波長を検出してガスの種類を検査するガス検出装置、受光した光からその波長の光に含まれるデータを取得する光通信装置などを例示することができる。
この発明では、光分析装置は、上述したような光モジュールを備えている。光モジュールは、上記のように、高い配線信頼性を有するため、このような光モジュールを備えた光分析装置においても、高い信頼性を得ることができる。
また、光モジュールにより測定対象光の正確な光量を測定できるので、この測定された光量により、精度の高い光分析処理を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る第一実施形態の測色装置（光分析装置）の概略構成を示す図である。
【図２】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図である。
【図３】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの断面図である。
【図４】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの固定基板を可動基板側から見た平面図である。
【図５】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの可動基板を固定基板側から見た平面図である。
【図６】第一実施形態の静電アクチュエーターの配線図である。
【図７】波長可変干渉フィルターを測色センサーに組み込んだ際の配線構造を示す図である。
【図８】波長可変干渉フィルターを測色センサーに組み込んだ際の配線構造の他の例を示す図である。
【図９】第二実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図である。
【図１０】第二実施形態の波長可変干渉フィルターの固定基板を可動基板側から見た平面図である。
【図１１】第二実施形態の波長可変干渉フィルターの可動基板を固定基板側から見た平面図である。
【図１２】第二実施形態の波長可変干渉フィルターの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
[第一実施形態]
以下、本発明に係る第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
〔１．測色装置の全体構成〕
図１は、本発明に係る実施形態の測色装置（光分析装置）の概略構成を示す図である。
この測色装置１は、本発明の光分析装置であり、図１に示すように、測定対象Ａに光を射出する光源装置２と、本発明の光モジュールである測色センサー３と、測色装置１の全体動作を制御する制御装置４とを備えている。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測定対象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、すなわち測定対象Ａの色を分析して測定する装置である。
【００２３】
〔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、測定対象Ａに対して白色光を射出する。複数のレンズ２２には、コリメーターレンズが含まれていてもよく、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測定対象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、例えば測定対象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。
【００２４】
〔３．測色センサーの構成〕
測色センサー３は、本発明の光モジュールを構成する。この測色センサー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を透過した光を受光して検出する検出部３１と、波長可変干渉フィルター５に駆動電圧を印可する電圧制御部３２と、を備えている。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、測定対象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、所定波長の光のみを分光し、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。
【００２５】
（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、本発明の第一基板である固定基板５１、および本発明の第二基板である可動基板５２を備えている。これらの２枚の基板５１，５２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２つの基板５１，５２は、外周部近傍に形成される接合部５１３，５２３が、例えば常温活性化接合やプラズマ重合膜を用いたシロキサン接合などにより、接合されることで、一体的に構成されている。
【００２６】
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５６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５７が設けられている。ここで、固定反射膜５６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５７は、可動基板５２の固定基板５１に対向する面に固定されている。また、これらの固定反射膜５６および可動反射膜５７は、ギャップを介して対向配置されている。
さらに、固定基板５１と可動基板５２との間には、固定反射膜５６および可動反射膜５７の間のギャップの寸法を調整するための静電アクチュエーター５４が設けられている。この静電アクチュエーター５４は、固定基板５１側に設けられる本発明の第一電極としての固定電極５４１と、可動基板５２側に設けられる本発明の第二電極としての可動電極５４２とを備えている。
【００２７】
（３−１−１．固定基板の構成）
図４は、第一実施形態の波長可変干渉フィルター５における固定基板５１を可動基板５２側から見た平面図である。
固定基板５１は、厚みが例えば５００μｍに形成されるガラス基材を加工することで形成される。具体的には、図３に示すように、固定基板５１には、エッチングにより電極形成溝５１１および反射膜固定部５１２が形成されている。この固定基板５１は、可動基板５２に対して厚み寸法が大きく形成されており、固定電極５４１および可動電極５４２間に電圧を印加した際の静電引力や、固定電極５４１の内部応力による固定基板５１の撓みはない。
【００２８】
電極形成溝５１１は、図４に示すように、平面視で、固定基板５１の平面中心点を中心とした円形に形成されている。反射膜固定部５１２は、前記平面視において、電極形成溝５１１の中心部から可動基板５２側に突出して形成される。
また、固定基板５１には、電極形成溝５１１から、固定基板５１の外周縁の頂点Ｃ１，Ｃ３方向に向かって延出する一対の電極引出溝５１４が設けられている。
【００２９】
そして、固定基板５１の電極形成溝５１１の溝底部である電極形成面５１１Ａには、固定電極５４１が形成されている。
この固定電極５４１は、図４に示すように、固定反射膜５６の中心点Ｏを中心とした仮想円Ｑの円周上に配置される円弧状の一対の固定部分電極（本発明の第一部分電極を構成する第一固定部分電極５４３Ａ，本発明の第二部分電極を構成する第二固定部分電極５４３Ｂ）により構成されている。
これらの固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂは、それぞれ、基板厚み方向から見た平面視における平面形状が同一で、略半円形状となる円弧状に形成され、かつ同一厚み寸法に形成されている。各固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂの幅寸法（円弧の内径部と外径部との距離）は均一となっている。そして、これらの固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂは、平面視において、固定反射膜５６の中心点Ｏを中心とした仮想円Ｑの円周上で、中心点Ｏに対して互いに点対称となるように配置されている。
【００３０】
また、固定基板５１には、第一固定部分電極５４３Ａから延出する第一引出電極５４５と、第二固定部分電極５４３Ｂから延出する第二引出電極５４６と、を備えている。
第一引出電極５４５は、第一固定部分電極５４３Ａの外周縁から、図４における固定基板５１の頂点Ｃ１方向に延出した電極引出溝５１４に沿って形成され、その先端部には、電圧制御部３２に接続される第一電極パッド５４５Ｐが設けられている。
また、第二引出電極５４６は、第二固定部分電極５４３Ｂの外周縁から、図４における固定基板５１の頂点Ｃ３方向に延出した電極引出溝５１４に沿って形成され、その先端部には、電圧制御部３２に接続される第二電極パッド５４６Ｐが設けられている。
さらに、これらの固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂ上には、固定電極５４１および可動電極５４２の間の放電を防止するための絶縁膜（図示略）が積層されている。
【００３１】
反射膜固定部５１２は、上述したように、電極形成溝５１１と同軸上で、電極形成溝５１１よりも小さい径寸法となる円柱状に形成されている。なお、本実施形態では、図３に示すように、反射膜固定部５１２の可動基板５２に対向する反射膜固定面５１２Ａが、電極形成面５１１Ａよりも可動基板５２に近接して形成される例を示すが、これに限らない。電極形成面５１１Ａおよび反射膜固定面５１２Ａの高さ位置は、反射膜固定面５１２Ａに固定される固定反射膜５６、および可動基板５２に形成される可動反射膜５７の間のギャップの寸法、固定電極５４１および可動電極５４２の間の寸法、固定反射膜５６や可動反射膜５７の厚み寸法により適宜設定される。したがって、例えば、電極形成面５１１Ａと反射膜固定面５１２Ａとが同一面に形成される構成や、電極形成面５１１Ａの中心部に、円柱凹溝上の反射膜固定溝が形成され、この反射膜固定溝の底面に反射膜固定面が形成される構成などとしてもよい。
【００３２】
そして、反射膜固定面５１２Ａには、円形状に形成される固定反射膜５６が固定されている。この固定反射膜５６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。
【００３３】
さらに、固定基板５１は、可動基板５２に対向する面とは反対側の面において、固定反射膜５６に対応する位置に図示略の反射防止膜が形成されている。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され、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。
【００３４】
（３−１−２．可動基板の構成）
図５は、第一実施形態の波長可変干渉フィルター５における可動基板５２を固定基板５１側から見た平面図である。
可動基板５２は、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る。
具体的には、可動基板５２は、図２、図５に示すような平面視において、基板中心点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は、図２および図５に示すように、第一電極パッド５４５Ｐおよび第二電極パッド５４６Ｐに対向する位置に、切欠部５２４を備えている。このような構成では、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２側から見た面に電極パッド５４５Ｐ、５４６Ｐが露出する。
【００３５】
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、反射膜固定部５１２に平行な可動面５２１Ａを備え、この可動面５２１Ａに、固定反射膜５６とギャップを介して対向する可動反射膜５７が固定されている。
ここで、この可動反射膜５７は、上述した固定反射膜５６と同一の構成の反射膜が用いられる。
【００３６】
さらに、可動部５２１は、可動面５２１Ａとは反対側の面において、可動反射膜５７に対応する位置に図示略の反射防止膜が形成されている。この反射防止膜は、固定基板５１に形成される反射防止膜と同様の構成を有し、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される。
【００３７】
保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイヤフラムであり、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５７の撓みも防止できる。
【００３８】
そして、この保持部５２２の固定基板５１に対向する面には、固定電極５４１と、初期状態において約１μｍの隙間を介して対向する、本発明の第二電極を構成する可動電極５４２が形成されている。
この可動電極５４２は、図５に示すように、仮想円Ｑに沿い、内径寸法と外形寸法との差である幅寸法が仮想円Ｑの円周方向に沿って同一幅寸法となる円環状に形成されている。ここで、可動電極５４２は、図２に示すような基板厚み方向から見た平面視において、第一固定部分電極５４３Ａと重なり合う第一対向領域５４４Ａ、および第二固定部分電極５４３Ｂと重なり合う第二対向領域５４４Ｂを含む円環状に形成されている。そして、第一固定部分電極５４３Ａと、可動電極５４２の第一対向領域５４４Ａとにより、第一部分アクチュエーター５５Ａが構成され、第二固定部分電極５４３Ｂと、可動電極５４２の第二対向領域５４４Ｂとにより、第二部分アクチュエーター５５Ｂが構成される。
【００３９】
（３−１−３．静電アクチュエーターの構成）
図６は、第一実施形態の静電アクチュエーター５４の配線図である。
静電アクチュエーター５４は、上述したように、第一固定部分電極５４３Ａおよび可動電極５４２の第一対向領域５４４Ａにより構成される第一部分アクチュエーター５５Ａと、第二固定部分電極５４３Ｂおよび可動電極５４２の第二対向領域５４４Ｂにより構成される第二部分アクチュエーター５５Ｂと、を備えている。
【００４０】
このような静電アクチュエーター５４では、第一引出電極５４５の第一電極パッド５４５Ｐと、第二引出電極５４６の第二電極パッド５４６Ｐとの間に駆動電圧Ｖが印可されると、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂには、容量リアクタンスに応じた分圧Ｖ１，Ｖ２が印可される。
また、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂは、波長可変干渉フィルター５を基板厚み方向から見た平面視において、同一形状に形成され、仮想円Ｑ上で等角度間隔（１８０度）に配置されている。したがって、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂにおける電極間の寸法（電極間ギャップ）をそれぞれｄ１、ｄ２、第一及び第二固定部分電極５４３Ａ，５４３Ｂ、第一対向領域５４４Ａ、および第二対向領域５４４Ｂの面積をＳ、誘電率をεとすると、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂの静電容量Ｃ１，Ｃ２はそれぞれ、以下の式（１）〜（２）で表される。
【００４１】
[数１]
Ｃ１＝εＳ／ｄ１      …（１）
Ｃ２＝εＳ／ｄ２      …（２）
【００４２】
ここで、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂは、電気的に直列接続されているため、これらの部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂで保持される電荷量Ｑは同値となり、以下の式（３）が成立する。
【００４３】
[数２]
Ｑ＝Ｃ１Ｖ１＝Ｃ２Ｖ２        …（３）
【００４４】
一方、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂに作用する静電引力Ｆ１，Ｆ２は、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂの電極間の電界Ｅ１，Ｅ２と、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂで保持される電荷量Ｑとの積Ｅ１Ｑ，Ｅ２Ｑとなる。
したがって、静電引力Ｆ１，Ｆ２は、上記式（１）〜（３）を代入すると、以下の式（４）〜（５）のように表せる。
【００４５】
[数３]
Ｆ１＝Ｅ１Ｑ＝Ｑ２／εＳ      …（４）
Ｆ２＝Ｅ２Ｑ＝Ｑ２／εＳ      …（５）
【００４６】
すなわち、上記式（４）〜（５）に示されるように、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂに作用する静電引力Ｆ１，Ｆ２は、部分電極間ギャップｄ１、ｄ２の値によらず同値となる。
したがって、例えば、初期ギャップにおいて、電極間ギャップｄ１、ｄ２の値に、例えば測定精度に影響しない程度の僅かな差があり、静電アクチュエーター５４に電圧を印可した場合であっても、これらの電極間ギャップｄ１、ｄ２の差が開くことがなく、保持部５２２を均一に撓ませることができる。
【００４７】
（３−１−４．波長可変干渉フィルターへの配線）
図７は、波長可変干渉フィルター５を測色センサー３に組み込んだ際の配線構造を示す図である。図８は、波長可変干渉フィルター５を測色センサー３に組み込んだ際の配線構造の他の例を示す図である。
【００４８】
波長可変干渉フィルター５を測色センサー３に組み込む場合、一般には、測色センサー３に設けられたフィルター固定基板に直接波長可変干渉フィルター５を固定したり、ケースに波長可変干渉フィルター５を保持し、ケースをフィルター固定基板に固定したりする。
【００４９】
そして、波長可変干渉フィルター５の電極パッド５４５Ｐ，５４６Ｐと、測色センサー３の電圧制御部３２とを接続する場合、波長可変干渉フィルター５が固定部３３に固定された状態で配線が施される。
この時、波長可変干渉フィルター５への配線としては、例えば、電極パッド５４５Ｐ，５４６Ｐ上に溶融状態のＡｇペースト等の導電性部材３５を設け、導電性部材３５が固化する前に、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２側から、リード線３６を接続する。この場合、配線作業を、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２側から容易にリード線３６を接続することができる。
【００５０】
また、波長可変干渉フィルター５への配線としては、例えばＦＰＣ３７（Flexible Printed Circuits)を、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）または、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste）等の異方性導電層３８を介して接続してもよい。この場合、電極パッド５４５Ｐ，５４６Ｐ上に異方性導電層３８を形成し、ＦＰＣ３７を被せた後、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２側からＦＰＣ３７を押圧する。この場合でも、可動基板５２に応力が加わらないため、固定基板５１と可動基板５２との剥離や、可動基板５２の撓みなどがなく、波長可変干渉フィルター５の性能を維持することができる。
【００５１】
（３−２．電圧制御手段の構成）
電圧制御部３２は、制御装置４からの入力される制御信号に基づいて、静電アクチュエーター５４に印加する電圧を制御する。
【００５２】
〔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５４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、測定対象Ａの色度を分析する。
【００５３】
〔５．本実施形態の作用効果〕
上述したように、上記実施形態の波長可変干渉フィルター５は、固定電極５４１が互いに絶縁された第一固定部分電極５４３Ａおよび第二固定部分電極５４３Ｂにより構成され、可動電極５４２は、第一固定部分電極５４３Ａに対向する第一対向領域５４４Ａおよび第二固定部分電極５４３Ｂに対向する第二対向領域５４４Ｂを含むリング状に形成されている。そして、第一固定部分電極５４３Ａには第一引出電極５４５が形成され、第二固定部分電極５４３Ｂには第二引出電極５４６が形成されている。
このような構成では、第一引出電極５４５の第一電極パッド５４５Ｐと、第二引出電極５４６の第二電極パッド５４６Ｐとの間に駆動電圧を印可することで、第一固定部分電極５４３Ａおよび可動電極５４２の第一対向領域５４４Ａにより構成された第一部分アクチュエーター５５Ａと、第二固定部分電極５４３Ｂおよび可動電極５４２の第二対向領域５４４Ｂにより構成された第二部分アクチュエーター５５Ｂを駆動させることができる。
【００５４】
そして、第一引出電極５４５、第一電極パッド５４５Ｐおよび第二引出電極５４６は、固定基板５１上に形成され、それぞれ固定基板５１の外周縁に形成された第一電極パッド５４５Ｐ、および第二電極パッド５４６Ｐに接続されている。
このため、波長可変干渉フィルター５を測色センサー３に組み込む際、Ａｇペーストなどの導電性部材３５を介してリード線３６を接続する際でも、異方性導電層３８を介してＦＰＣ３７を接続する際でも、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２側から配線作業を簡単に実施できる。また、配線により、固定部３３に固定される固定基板５１に対して応力が加わることがあったとしても、可動基板５２には応力が加わらないので、固定基板５１および可動基板５２の剥離や、可動基板５２の傾斜が発生せず、波長可変干渉フィルターの性能低下を防止できる。また、固定基板５１の各電極パッド５４５Ｐ，５４６Ｐに対して確実に配線することができるので、配線信頼性が向上し、測色センサー３や測色装置１の信頼性をも向上させることができる。
【００５５】
また、可動基板５２には、電極パッド５４５Ｐ，５４６Ｐの位置に対応して切欠部５２４が形成されている。このため、配線作業時に、可動基板５２が邪魔になることがない。また、可動基板５２に応力を加えることなく配線を実施できる。
【００５６】
また、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂにおける、仮想円Ｑの周方向および基板厚み方向に対して直交する幅寸法は、均一に形成されている。このため、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂにおいて、周方向に沿った静電引力のムラがなく、可動部５２１を精度よく変位させることができる。
【００５７】
そして、固定電極５４１の第一固定部分電極５４３Ａおよび第二固定部分電極５４３Ｂは、平面視において同一形状に形成されており、仮想円Ｑの円周上で、中心点Ｏに対して点対称となる位置に配置されている。また、第一固定部分電極５４３Ａおよび第一対向領域５４４Ａにより構成された第一部分アクチュエーター５５Ａと、第二固定部分電極５４３Ｂおよび第二対向領域５４４Ｂにより構成された第二部分アクチュエーター５５Ｂとは、電気的に直列に接続されている。
このため、静電アクチュエーター５４に駆動電圧を印可した際に、各部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂに同一大きさの静電引力が作用する。したがって、固定反射膜５６および可動反射膜５７間のギャップを変動させた場合でも、固定反射膜５６および可動反射膜５７の平行性を維持することができ、分解能の低下を抑えることができる。
【００５８】
さらに、可動電極５４２は、可動基板５２の保持部５２２上で、仮想円Ｑの円周に沿うリング状に形成されている。すなわち、可動部５２１の中心点に対して点対称となる形状に形成されている。さらには、可動基板５２には、可動電極５４２から延出する引出電極等が不要であり、引出電極による膜応力なども発生しない。
このため、保持部５２２に作用する可動電極５４２の膜応力が均一となり、保持部５２２の応力バランスを均一に保つことができ、可動部５２１の傾斜を抑えることができる。したがって、反射膜５６，５７間のギャップ寸法を均一にすることができ、波長可変干渉フィルター５の分解能を高精度に維持することができる。
【００５９】
〔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。
第二実施形態は、上記第一実施形態の測色装置１における波長可変干渉フィルター５を変形したものである。したがって、第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａについて、以下説明する。
図９は、第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａの概略構成を示す平面図である。図１０は、波長可変干渉フィルター５Ａの固定基板５１を可動基板５２側から見た平面図である。図１１は、波長可変干渉フィルター５Ａの可動基板５２を固定基板５１側から見た平面図である。図１２は、波長可変干渉フィルター５Ａの断面図である。なお、上記第一実施形態と同一の構成については同符号を付し、その説明を省略または簡略する。
【００６０】
上述した第一実施形態の波長可変干渉フィルター５では、１つの仮想円Ｑに沿って、２つの部分アクチュエーター５５Ａ，５５Ｂが配置される例を示した。これに対して、第二実施形態では、中心点Ｏに対して同心円となる２つの仮想円Ｑ１、Ｑ２に沿って、部分アクチュエーター５５Ｃ，５５Ｄが配置される。以下、その構成について詳述する。
【００６１】
〔６．波長可変干渉フィルターの構成〕
（６−１．固定基板の構成）
波長可変干渉フィルター５Ａの固定基板５１には、第一実施形態と同様に、エッチングにより電極形成溝５１１および反射膜固定部５１２が形成されている。
【００６２】
電極形成溝５１１には、第一固定部分電極５４３Ｃおよび第二固定部分電極５４３Ｄを備えた固定電極５４１が形成されている。ここで、第一固定部分電極５４３Ｃは、図９および図１０に示すように、固定反射膜５６の中心点Ｏを中心とした仮想円Ｑ１に沿ったリング状に形成され、その幅寸法は同一寸法（均一）に形成されている。また、固定基板５１には、第一固定部分電極５４３Ｃから頂点Ｃ１方向に向かって延出する第一引出電極５４５が設けられている。
一方、第二固定部分電極５４３Ｄは、第一固定部分電極５４３Ｃの外周側に設けられ、仮想円Ｑ１よりも径寸法が大きい仮想円Ｑ２に沿い、第一引出電極５４５に対応した位置のみが開口するＣ字状に形成され、その幅寸法は同一寸法（均一）に形成されている。また、固定基板５１には、第二固定部分電極５４３Ｄから頂点Ｃ３方向に向かって延出する第二引出電極５４６が設けられている。
【００６３】
反射膜固定部５１２および固定反射膜５６の構成は、上記第一実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００６４】
（６−２．可動基板の構成）
波長可変干渉フィルター５Ａの可動基板５２は、第一実施形態と同様、エッチングにより形成される可動部５２１と、保持部５２２とを備えている。
また、波長可変干渉フィルター５Ａの可動基板５２は、図９および図１１に示すように、固定基板５１の電極パッド５４５Ｐ、５４６Ｐに対応する位置に、それぞれ切欠部５２４を備えている。これらの切欠部５２４により、波長可変干渉フィルター５Ａの可動基板５２側の面に電極パッド５４５Ｐ、５４６Ｐが露出する。
【００６５】
可動部５２１、保持部５２２、および可動反射膜５７の構成は、上記第一実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００６６】
そして、可動基板５２には、図９、図１１、図１２に示すように、第一固定部分電極５４３Ｃおよび第二固定部分電極５４３Ｄよりも、平面視における幅寸法が大きく、第一固定部分電極５４３Ｃに対向する第一対向領域５４４Ｃ、および第二固定部分電極５４３Ｄに対向する第二対向領域５４４Ｄを覆い、周方向に沿って均一幅寸法となる円環形状の可動電極５４２Ａが設けられている。
【００６７】
このような波長可変干渉フィルター５Ａでは、第一固定部分電極５４３Ｃおよび可動電極５４２Ａの第一対向領域５４４Ｃにより、幅寸法が均一な円環状の部分アクチュエーター５５Ｃが構成される。また、第二固定部分電極５４３Ｄおよび第二電極５４２Ａの第二対向領域５４４Ｄにより、幅寸法が均一なＣ字状の部分アクチュエーター５５Ｄが構成される。
【００６８】
〔７．第二実施形態の作用効果〕
第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａは、上記第一実施形態の波長可変干渉フィルター５と同様に効果が得られる。
すなわち、第一引出電極５４５の第一電極パッド５４５Ｐと、第二引出電極５４６の第二電極パッド５４６Ｐとの間に駆動電圧を印可することで、部分アクチュエーター５５Ｃ，５５Ｄを駆動させることができる。
また、第一電極パッド５４５Ｐおよび第二電極パッド５４６Ｐは、固定基板５１上に形成されているため、波長可変干渉フィルター５Ａを測色センサー３に組み込む際、波長可変干渉フィルター５Ａの可動基板５２側から配線作業を簡単に実施できる。また、配線時に可動基板５２には応力が加わらないので、固定基板５１および可動基板５２の剥離や、可動基板５２の傾斜が発生せず、波長可変干渉フィルター５Ａの性能低下を防止できる。また、固定基板５１の各電極パッド５４５Ｐ，５４６Ｐに対して確実に配線することができるので、配線信頼性が向上し、測色センサー３や測色装置１の信頼性をも向上させることができる。
【００６９】
また、第一部分アクチュエーター５５Ｃにおいて、仮想円Ｑ１の全周に亘って均一な静電引力を発生させることができ、また、第二部分アクチュエーター５５Ｄにおいても、仮想円Ｑ２の略全周に亘って均一な静電引力を発生させることができる。したがって、静電引力のムラを軽減でき、可動部５２１の傾斜を防止することができる。
【００７０】
〔他の実施の形態〕
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。
【００７１】
例えば、上記第一および第二実施形態では、ダイヤフラム状の保持部５２２を例示するが、可動部の中心に対して点対象となる位置に設けられる複数対の梁構造を有する保持部が設けられる構成などとしてもよい。
【００７２】
また、上記第一および第二実施形態において、１つの静電アクチュエーター５４が設けられる構成としたが、複数の静電アクチュエーターが並列接続される構成としてもよい。
【００７３】
また、可動電極５４２が設けられる位置として、保持部５２２上としたが、例えば可動部５２１上に可動電極５４２が設けられる構成としてもよい。この場合、可動電極５４２の内部応力の影響を小さくでき、保持部５２２の撓みを防止できる。
【００７４】
さらに、上記第一および第二実施形態では、波長可変干渉フィルター５、５Ａとして、第二基板である可動基板５２に可動部５２１が設けられ、可動基板５２の可動部５２１が固定基板５１側に向かって変位する例を示したが、これに限らない。例えば、固定基板５１にも可動部が設けられ、この可動部が可動基板５２側に変位可能な構成などとしてもよい。
【００７５】
そして、上記実施形態において、光モジュールとして、測色センサー３を例示し、光分析装置として測色装置１を例示したが、これに限定されない。
例えば、本発明の光モジュールを、波長可変干渉フィルター５により取り出された光を受光素子により受光することで、ガス特有の吸収波長を検出するガス検出モジュールとして用いることもでき、光分析装置として、ガス検出モジュールにより検出された吸収波長からガスの種類を判別するガス検出装置として用いることもできる。
さらには、例えば、光モジュールは、例えば光ファイバーなどの光伝達媒体により伝送された光から所望の波長の光を抽出する光通信モジュールとしても用いることができる。また、光分析装置として、このような光通信モジュールから抽出された光からデータをデコード処理し、光により伝送されたデータを抽出する光通信装置として用いることもできる。
【００７６】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、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】
【００７７】
１…光分析装置としての測色装置、３…光モジュールとしての測色センサー、５，５Ａ…波長可変干渉フィルター、３１…検出部、４３…分析処理部である測色処理部、５１…第一基板である固定基板、５２…第二基板である可動基板、５４…静電アクチュエーター、５５Ａ，５５Ｃ…第一部分アクチュエーター、５５Ｂ，５５Ｄ…第二部分アクチュエーター、５６…第一反射膜である固定反射膜、５７…第二反射膜である可動反射膜、５２１…可動部、５２２…保持部、５４１…第一電極である固定電極、５４２…第二電極である可動電極、５４３Ａ，５４３Ｃ…第一部分電極である第一固定部分電極、５４３Ｂ，５４３Ｄ…第二部分電極である第二固定部分電極、５４４Ａ，５４４Ｃ…第一対向領域、５４４Ｂ，５４４Ｄ…第二対向領域、５４５…第一引出電極、５４６…第二引出電極。
【図１】
2012150353.tif 000003
【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】
2012150353.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2012150353.tif 000012
【図１１】
2012150353.tif 000013
【図１２】
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