(57)【要約】【課題】反射膜間のギャップを精度よく設定可能な波長可変干渉フィルターを提供すること。【解決手段】本発明の波長可変干渉フィルター５は、第一基板５１と、第二基板５２と、第一反射膜５６と、可動部５２１に設けられ、第一反射膜５６と光学ギャップを介して対向する第二反射膜５７と、第一基板５１に設けられた第一電極部５４１と、第一電極部５４１に電極間ギャップを介して対向する第二電極５４２と、を備え、前記第一電極部５４１は、第一電極５４１１と、第一電極５４１１の第二基板５２に臨む側の面を覆う絶縁層５４１２と、絶縁層５４１２の第二基板５２に対向する面を覆い、電極間ギャップを介して第二電極５４２に対向し、かつ第一電極５４１１と絶縁された導電性部材５４１３と、を備える。【選択図】図３
2012173348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一基板と、
前記第一基板に対向し、可動部および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を備えた第二基板と、
前記第一基板に設けられた第一反射膜と、
前記可動部に設けられ、前記第一反射膜と光学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部と、
前記第二基板に設けられ、前記第一電極部に電極間ギャップを介して対向する第二電極と、を備え、
前記第一電極部は、
前記第一基板に設けられた第一電極と、
前記第一電極の第二基板に臨む側の面を覆う絶縁層と、
前記絶縁層の第二基板に対向する面を覆い、前記電極間ギャップを介して前記第二電極に対向し、かつ前記第一電極と絶縁された導電性部材と、を備えた
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、
前記導電性部材は、引出し線を有する
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、
前記光学ギャップは、前記電極間ギャップよりも大きい
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記導電性部材は、前記第二電極と同一素材により形成されている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の波長可変干渉フィルターと、
前記第一電極および前記第二電極に印加する電圧を制御する電圧制御部と、
を備えたことを特徴とする光モジュール。
【請求項６】
請求項５に記載の光モジュールにおいて、
前記電圧制御部は、
前記第一電極に駆動電圧を印加する駆動電圧源と、
接地回路と、
前記第一電極と前記駆動電圧源とが接続される第一状態、および前記第一電極と前記接地回路とが接続される第二状態を切り替える第一スイッチ回路と、
前記接地回路と前記導電性部材との接続状態を切り替える第二スイッチ回路と、を備え、
前記第二スイッチ回路は、前記第一スイッチ回路が第一状態に切り替えられた際に、前記接地回路と前記導電性部材とが切断された状態に切り替え、前記第一スイッチ回路が第二状態に切り替えられた際に、前記接地回路と前記導電性部材とが接続された状態に切り替える
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項７】
請求項６に記載の光モジュールにおいて、
前記第二スイッチ回路は、前記接地回路と前記導電性部材および前記第二電極との接続状態を切り替えるものであり、
前記第二スイッチ回路は、前記第一スイッチ回路が第一状態に切り替えられた際に、前記接地回路と前記導電性部材および前記第二電極とが切断された状態に切り替え、前記第一スイッチ回路が第二状態に切り替えられた際に、前記接地回路と前記導電性部材および前記第二電極とが接続された状態に切り替える
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項８】
請求項５から請求項７のいずれかに記載の光モジュールを備え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、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、および電子機器に関する。
【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。
波長可変干渉フィルターでは、互いに平行に保持された一対の基板と、この一対の基板上に互いに対向し、かつ一定間隔の光学ギャップを有するように形成された一対の反射膜とを備え、外力により一対の反射膜間の光学ギャップの大きさを変化させるようにしている。光学ギャップの大きさを変化させると光学ギャップの大きさに応じた波長を選択して透過させることが可能となる。ここで、光学ギャップの大きさを変化させる構造としては、半導体のマイクロ加工技術によって作成され、静電アクチュエーターや圧電素子を用いた機構等がある。そして、例えば静電アクチュエーターで光学ギャップの大きさを変化させる場合には、電圧を印加した際における電極間の短絡を防止するために、例えば、電極の一部に絶縁部材を設けた構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２５７６７６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、例えば一方の電極に絶縁部材を設けた場合には、絶縁部材と、他方の電極とでは、電気的特性が異なるため、絶縁部材に付着する水等の荷電粒子の量と、他方の基板の電極に付着する荷電粒子の量との差により、電極部分に帯電が生じる。また、他方の電極から電荷を容易に除去できるのに対し、絶縁部材からは電荷を除去しにくいために、電極部分に帯電が生じたままとなる。そして、このような電極部分での帯電により、電極間に印加する電圧と電極間ギャップとの関係が変化してしまい、印加する電圧による電極間ギャップの制御における精度が低下し、これに伴って反射膜間のギャップを所望の値に設定することが困難となるという課題がある。
【０００５】
本発明は、上述のような問題に鑑みて、反射膜間のギャップ（光学ギャップ）を精度よく設定可能な波長可変干渉フィルター、光モジュール、および電子機器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】
本発明の波長可変干渉フィルターは、第一基板と、前記第一基板に対向し、可動部および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を備えた第二基板と、前記第一基板に設けられた第一反射膜と、前記可動部に設けられ、前記第一反射膜と光学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部と、前記第二基板に設けられ、前記第一電極部に電極間ギャップを介して対向する第二電極と、を備え、前記第一電極部は、前記第一基板に設けられた第一電極と、前記第一電極の第二基板に臨む側の面を覆う絶縁層と、前記絶縁層の第二基板に対向する面を覆い、前記電極間ギャップを介して前記第二電極に対向し、かつ前記第一電極と絶縁された導電性部材と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明では、第一電極部が、第一電極の第二基板に臨む側の面を覆う絶縁層を備えている。これによれば、第一電極と第二電極との絶縁層が存在するために、駆動時において電極間の短絡を防止できる。
また、この発明では、第一電極部は、絶縁層の第二基板に対向する面を覆い、電極間ギャップを介して第二電極に対向する導電性部材を備える。これによれば、導電性部材に荷電粒子が付着した場合であっても、この導電性部材に付着した荷電粒子と逆極性の電位を与えたり、接地により電荷を逃がしたりすることで、第二電極と同様に、導電性部材からは電荷を容易に除去できる。したがって、第一電極および第二電極の間に電圧を印加して、光学ギャップの寸法を変化させる際に、付着した荷電粒子による静電アクチュエーターの電気特性の変化を抑制でき、光学ギャップを所望の値に精度よく設定することができる。
さらに、例えば、可動部を備える第二基板に絶縁層および導電性部材を設ける場合には、この絶縁層により第二基板に余計な応力が発生して、この第二基板の第二反射膜に撓みが発生する場合がある。これに対し、この発明では、絶縁層および導電性部材は可動部のない第一基板に設けられ、第二基板には設けられていないため、可動部を備える第二基板に余計な応力は発生しない。そのため、第二反射膜における撓みの発生を抑制できる。
【０００８】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記導電性部材は、引出し線を有することが好ましい。
このような引出し線により、導電性部材に荷電粒子が付着した場合であっても、この導電性部材に付着した荷電粒子と逆極性の電位を与えたり、接地により電荷を逃がしたりすることができる。そのため、第二電極と同様に、導電性部材からは電荷を容易に除去でき、荷電粒子による静電アクチュエーターの電気特性の変化を抑制することができる。
【０００９】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記光学ギャップは、前記電極間ギャップよりも大きいことが好ましい。
このように光学ギャップが電極間ギャップよりも大きい場合には、第一電極部と第二電極とを接触させたとしても、第一反射膜と第二反射膜とは接触しなくなる。そのため、この発明では、第一反射膜と第二反射膜との接触を防止でき、接触による第一反射膜および第二反射膜の損傷や貼り付きを防止できる。また、第二電極と導電性部材を接触させることにより、第二電極と導電性部材に付着する荷電粒子の偏りを均一にできる。そのため、第二電極と導電性部材を接触させ荷電粒子の影響をなくすことができ、荷電粒子による静電アクチュエーターの電気特性の変化を抑制することができる。
【００１０】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記導電性部材は、前記第二電極と同一素材により形成されていることが好ましい。
このように導電性部材が第二電極と同一素材により形成される場合には、第二電極とこれに対向する導電性部材とは素材が同一であるために、これらに付着する荷電粒子の量に偏りが生じにくい。そのため、導電性部材および第二電極に荷電粒子が付着した場合であっても、その影響を打ち消し合うことができ、静電アクチュエーターの電気特性の変化をより確実に抑制でき、光学ギャップを精度よく制御することができる。
【００１１】
本発明の光モジュールは、前記波長可変干渉フィルターと、前記第一電極および前記第二電極に印加する電圧を制御する電圧制御部と、を備えることを特徴とする。
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。そして、前記波長可変干渉フィルターは、駆動時において電極間の短絡を防止でき、かつ帯電による静電アクチュエーターの電気特性の変化を抑制できるため、この光モジュールによれば、光学ギャップを精度よく制御することができ、高精度な検出結果を得ることができる。
【００１２】
本発明の光モジュールでは、前記電圧制御部は、前記第一電極に駆動電圧を印加する駆動電圧源と、接地回路と、前記第一電極と前記駆動電圧源とが接続される第一状態、および前記第一電極と前記接地回路とが接続される第二状態を切り替える第一スイッチ回路と、前記接地回路と前記導電性部材との接続状態を切り替える第二スイッチ回路と、を備え、前記第二スイッチ回路は、前記第一スイッチ回路が第一状態に切り替えられた際に、前記接地回路と前記導電性部材とが切断された状態に切り替え、前記第一スイッチ回路が第二状態に切り替えられた際に、前記接地回路と前記導電性部材とが接続された状態に切り替えることが好ましい。
【００１３】
この発明では、第二スイッチ回路は、第一スイッチ回路が第二状態に切り替えられた際に、接地回路と導電性部材とが接続された状態に切り替える。このようにすれば、第二状態では、接地回路と導電性部材とが導通し、接地することができる。これにより、フローティング状態の導電性部材が帯電した場合でも、接地回路により帯電を除去することができる。
【００１４】
本発明の光モジュールでは、前記第二スイッチ回路は、前記接地回路と前記導電性部材および前記第二電極との接続状態を切り替えるものであり、前記第二スイッチ回路は、前記第一スイッチ回路が第一状態に切り替えられた際に、前記接地回路と前記導電性部材および前記第二電極とが切断された状態に切り替え、前記第一スイッチ回路が第二状態に切り替えられた際に、前記接地回路と前記導電性部材および前記第二電極とが接続された状態に切り替えることが好ましい。
この発明では、第二スイッチ回路は、第一スイッチ回路が第二状態に切り替えられた際に、接地回路と導電性部材および第二電極とが接続された状態に切り替える。このようにすれば、第二状態では、接地回路と導電性部材および第二電極とが導通し、それぞれを０電位とすることができる。これにより、フローティング状態の導電性部材が帯電した場合でも、接地回路により帯電を除去することができる。
【００１５】
本発明の電子機器は、前記光モジュールを備えることを特徴とする。
ここで、電子機器としては、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等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等を例示することができる。
この発明では、電子機器は、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、光学ギャップを精度よく制御することができ、高精度な検出結果を得ることができる。したがって、このような光モジュールを備えた電子機器では、高精度な検出結果に基づいて、正確な光分析処理を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る第一実施形態の測色装置（電子機器）の概略構成を示す図である。
【図２】第一実施形態における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】図２におけるIII−III線に沿って切断した波長可変干渉フィルターの断面図である。
【図４】図２におけるIV−IV線に沿って切断した波長可変干渉フィルターの断面図である。
【図５】第一実施形態における波長可変干渉フィルターが駆動した状態の一例を示す断面図である。
【図６】第一実施形態の測色センサー（光モジュール）における回路構成を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態の電子機器の一例であるガス検出装置の構成を示す概略図である。
【図８】図７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。
【図９】本発明の他の実施形態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である。
【図１０】本発明の他の実施形態の電子機器の一例である分光カメラの概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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．光学装置の全体構成〕
図１は、本発明に係る実施形態の測色装置（電子機器）の概略構成を示す図である。
この測色装置１は、本発明の電子機器であり、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。
【００１８】
〔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。
【００１９】
〔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受光素子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、分光した光を受光素子３１にて受光する。
受光素子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、受光素子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。
【００２０】
（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を基板厚み方向から見た平面視における平面図であり、図３は、図２におけるIII−III線に沿って切断した波長可変干渉フィルター５の断面図である。図４は、図２におけるIV−IV線に沿って切断した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、第一基板５１、および第二基板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、無アルカリガラス等の各種ガラスや、水晶等、可視光域の光を透過可能な素材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、図３に示すように、外周縁に沿って形成される接合面５１３，５２３同士が、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜５３により接合されることで、一体的に構成されている。
【００２１】
また、第一基板５１と、第二基板５２との間には、第一反射膜５６および第二反射膜５７が設けられる。ここで、第一反射膜５６は、第一基板５１の第二基板５２に対向する面に固定され、第二反射膜５７は、第二基板５２の第一基板５１に対向する面に固定されている。また、これらの第一反射膜５６および第二反射膜５７は、ギャップを介して対向配置されている。ここで、第一反射膜５６および第二反射膜５７により挟まれる空間を光透過領域Ｇと称す。そして、波長可変干渉フィルター５は、この光透過領域Ｇで入射光を多重干渉させ、互いに強め合った光を透過させる。
【００２２】
さらに、第一基板５１と第二基板５２との間には、ギャップの寸法を調整するための、本発明のギャップ可変部である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、第一基板５１に設けられる第一電極部５４１と、第二基板５２に設けられる第二電極５４２とにより構成されている。
【００２３】
（３−１−１．第一基板の構成）
第一基板５１は、第二基板５２に対向する対向面に、電極溝５１１およびミラー固定部５１２が、エッチングにより形成されている。
電極溝５１１は、図示は省略するが、基板厚み方向から第一基板５１を見たフィルター平面視において、平面中心点を中心とするリング形状に形成されている。
ミラー固定部５１２は、電極溝５１１と同軸上で、第二基板５２に向かって突出する円筒状に形成されている。
【００２４】
電極溝５１１の溝底面には、静電アクチュエーター５４を構成するリング状の第一電極部５４１が形成されている。
この第一電極部５４１は、図３に示すように、第一電極５４１１と、第一電極５４１１の第二基板５２に臨む側の面を覆う絶縁層５４１２と、絶縁層５４１２の第二基板５２に対向する面を覆い、電極間ギャップを介して後述する第二電極５４２に対向し、かつ第一電極５４１１と絶縁された導電性部材５４１３とを備えている。なお、第一電極５４１１および導電性部材５４１３の素材としては、導電性物質として公知のものを用いている。また、絶縁層５４１２の素材としては、絶縁性物質として公知のものを用いている。
【００２５】
また、この第一電極部５４１は、配線溝に沿って延出される第一電極部線５４１Ａ（第一電極線５４１１Ａ、絶縁層線５４１２Ａおよび導電性部材線５４１３Ａ）が、第一基板５１の外周部に向かって形成されている。そして、この第一電極部線５４１Ａの先端である第一電極部端子５４１Ｂは、図４に示すように、第一電極線５４１１Ａの先端である第一電極端子５４１１Ｂと、絶縁層線５４１２Ａの先端である絶縁層端部５４１２Ｂと、導電性部材線５４１３Ａの先端である導電性部材端子５４１３Ｂとを備える。また、絶縁層線５４１２Ａは、第一電極端子５４１１Ｂの一部が露出するように形成される。導電性部材端子５４１３Ｂは、絶縁層端部５４１２Ｂの一部が露出するように形成される。そして、第一電極端子５４１１Ｂおよび導電性部材端子５４１３Ｂが電圧制御部３２に接続されている。
【００２６】
また、ミラー固定部５１２の第二基板５２に対向する面には、第一反射膜５６が固定されている。この第一反射膜５６は、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２を積層することで構成された誘電体多層膜であってもよく、Ａｇ合金等の金属膜により構成されるものであってもよい。また、誘電体多層膜と金属膜との双方が積層された構成であってもよい。
【００２７】
そして、第一基板５１の電極溝５１１の外方には、第一接合面５１３が形成されている。この第一接合面５１３には、上述したように、第一基板５１および第二基板５２を接合するプラズマ重合膜５３が形成されている。
【００２８】
(３−１−２．第二基板の構成)
第二基板５２は、第一基板５１に対向しない面がエッチングにより加工されることで、形成される。この第二基板５２は、基板中心点を中心とした円形筒状の可動部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、を備えている。ここで、この保持部５２２の外周径寸法は、第一基板５１の電極溝５１１の外周径寸法よりも僅かに小さい寸法に形成されている。また、この保持部５２２の内周径寸法は、第一基板５１のリング状の第一電極部５４１の外周径寸法よりも僅かに大きい寸法に形成されている。
また、第二基板５２には、第一電極部端子５４１Ｂに対向する領域に切欠部５２４があり、第一電極部端子５４１Ｂが波長可変干渉フィルター５の上面に露出する構成となっている。
【００２９】
可動部５２１は、撓みを防止するために、保持部５２２よりも厚み寸法が大きく形成されている。
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に形成されている。なお、本実施形態では、ダイヤフラム状の保持部５２２を例示するが、例えば、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としてもよい。
【００３０】
可動部５２１の第一基板５１に対向する面には、第一電極部５４１に所定の間隔をあけて対向する、リング状の第二電極５４２が形成されている。ここで、上述したように、この第二電極５４２および前述した第一電極部５４１により、静電アクチュエーター５４が構成される。なお、第二電極５４２の素材としては、導電性部材５４１３の素材と同一のものを用いている。
また、第二電極５４２の外周縁の一部からは、第二基板５２の外周部に向かって、第二電極線５４２Ａが形成され、この第二電極線５４２Ａの先端である第二電極端子５４２Ｂが、電圧制御部３２に接続される。
【００３１】
可動部５２１の第一基板５１に対向する面には、ギャップを介して第一反射膜５６に対向する第二反射膜５７が形成されている。なお、第二反射膜５７の構成は、第一反射膜５６と同一であるため、ここでの説明は省略する。
また、第一反射膜５６と第二反射膜５７との間のギャップ（光学ギャップ）は、第一電極部５４１と第二電極５４２との間の電極間ギャップよりも大きくなっている。そのため、静電アクチュエーター５４が駆動することで、第一電極部５４１と第二電極５４２とが接触し、電極間ギャップがなくなった場合にでも、図５に示すように、第一反射膜５６と第二反射膜５７とは接触しない。
【００３２】
（３−２．電圧制御部の構成）
図６は、測色センサー３（光モジュール）における回路構成を示す図である。
電圧制御部３２は、制御装置４の制御により、静電アクチュエーター５４の第一電極部５４１および第二電極５４２に印加する電圧を制御する。
この電圧制御部３２は、駆動電圧源３２１と、接地回路３２２と、第一スイッチ回路３２３と、第二スイッチ回路３２４と、を備える。
【００３３】
駆動電圧源３２１は、第一スイッチ回路３２３に接続され、第一電極５４１１、第二電極５４２間に印加する駆動電圧を出力する。
接地回路３２２は、第一スイッチ回路３２３および第二電極５４２に接続されている。この接地回路３２２は、第二電極５４２を接地する。また、接地回路３２２は、第一スイッチ回路３２３および第二スイッチ回路３２４の接続状態により、第一電極５４１１および導電性部材５４１３を接地する。
【００３４】
第一スイッチ回路３２３は、第一電極５４１１、駆動電圧源３２１、および接地回路の接続状態を切り替える。具体的には、制御装置４から波長可変干渉フィルター５を駆動させる旨の駆動制御信号が入力された場合には、第一スイッチ回路３２３は、駆動電圧源３２１と第一電極５４１１とを接続する第一状態に切り替えられる。一方、制御装置４から、波長可変干渉フィルター５の駆動を停止し、第二状態に移行する旨の待機制御信号が入力された場合には、第一スイッチ回路３２３は、接地回路３２２と第一電極５４１１とを接続する第二状態に切り替えられる。
【００３５】
第二スイッチ回路３２４は、接地回路３２２と導電性部材５４１３との接続状態を切り替える。
そして、第二スイッチ回路３２４は、制御装置４から、駆動制御信号が入力され、第一スイッチ回路３２３が第一状態に切り替えられた際に、接地回路３２２と導電性部材５４１３とが切断された状態に切り替えられる。一方、第二スイッチ回路３２４は、制御装置４から、待機制御信号が入力され、第一スイッチ回路３２３が第二状態に切り替えられた際に、接地回路３２２と導電性部材５４１３とが接続された状態に切り替えられる。これにより、第二状態では、接地回路３２２と、第一電極５４１１および導電性部材５４１３とが導通し、第一電極５４１１および導電性部材５４１３を接地することができる。したがって、第一電極５４１１、第二電極５４２、および導電性部材５４１３が帯電していた場合でも、接地回路３２２で接地することで、帯電を除去することができる。
また、第二電極５４２や導電性部材５４１３の帯電が除去されることで、これらの電極層に荷電粒子が付着していた場合でも、荷電粒子が保有する電荷を逃がすことができ、荷電粒子に起因する静電アクチュエーターの電気特性の変化を防止することができる。
【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等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、および測色処理部４３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（駆動制御信号）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。また、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を第二状態に移行させる旨の制御信号（待機制御信号）を、測色センサー３に出力する。
測色処理部４３は、受光素子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。
【００３７】
〔５．本実施形態の作用効果〕
上述したように、本実施形態では、第一電極部５４１が、第一電極５４１１の第二基板５２に臨む側の面を覆う絶縁層５４１２を備えている。これによれば、第一電極５４１１と第二電極５４２との絶縁層５４１２が存在するために、駆動時において電極間の短絡を防止できる。
また、本実施形態では、第一電極部５４１は、絶縁層５４１２の第二基板５２に対向する面を覆い、電極間ギャップを介して第二電極５４２に対向する導電性部材５４１３を備える。これによれば、導電性部材５４１３および第二電極５４２は導電性を有するため、例えば、上記のような電圧制御部３２の接地回路３２２に接続されることで、電荷を容易に除去でき、電極部分の帯電を除去できる。したがって、導電性部材５４１３や第二電極５４２に荷電粒子が付着した場合でも、帯電除去により、付着した荷電粒子の電荷を逃がすことができ、付着した荷電粒子による電気特性の変化を抑制することができる。
【００３８】
さらに、例えば、可動部５２１を備える第二基板５２に絶縁層５４１２および導電性部材５４１３を設ける場合には、この絶縁層５４１２および導電性部材５４１３により第二基板５２に余計な応力が発生して、この第二基板の第二反射膜５７に撓みが発生する場合がある。これに対し、本実施形態では、絶縁層５４１２および導電性部材５４１３は可動部５２１のない第一基板５１に設けられ、第二基板５２には設けられていないため、可動部５２１を備える第二基板５２に余計な応力は発生しない。そのため、第二反射膜５７における撓みの発生を抑制できる。
【００３９】
本実施形態では、導電性部材５４１３は、図示しない引出し線を有している。そして、このような引出し線により、導電性部材５４１３に荷電粒子が付着した場合であっても、この導電性部材５４１３に付着した荷電粒子と逆極性の電位を与えたり、接地により電荷を逃がしたりすることができる。そのため、第二電極５４２と同様に、導電性部材５４１３からは電荷を容易に除去でき、荷電粒子による静電アクチュエーターの電気特性の変化を抑制することができる。
【００４０】
本実施形態では、第一反射膜５６と第二反射膜５７との間のギャップ（光学ギャップ）は、第一電極部５４１と第二電極５４２との間の電極間ギャップよりも大きくなっているために、第一電極部５４１と第二電極５４２とを接触させたとしても、第一反射膜５６と第二反射膜５７とは接触しなくなる。そのため、本実施形態では、第一反射膜５６と第二反射膜５７との接触を防止できる。また、第二電極５４２と導電性部材５４１を接触させることにより、第二電極５４２と導電性部材５４１３に付着する荷電粒子の偏りを均一にできる。そのため、第二電極５４２と導電性部材５４１３を接触させ荷電粒子の影響をなくすことができ、荷電粒子による静電アクチュエーターの電気特性の変化を抑制することができる。
【００４１】
本実施形態では、導電性部材５４１３が第二電極５４２と同一素材により形成されているために、静電アクチュエーター５４に電圧を印加した場合に、これらに付着する荷電粒子の量に偏りが生じにくい。そのため、導電性部材５４１３および第二電極５４２に荷電粒子が付着した場合でも、これらの導電性部材５４１３および第二電極５４２に略等量の電荷が付着することとなり、帯電による電気特性の変化を抑制できる。
なお、本実施形態では、第二電極５４２が接地回路に接続されることで、０電位に設定される例を示したが、第二電極５４２にも駆動電圧が印加される構成としてもよい。この場合、荷電粒子の電荷を逃がすことが困難となるが、第二電極５４２と導電性部材５４１３とを同一素材により形成することで、より効果的に、荷電粒子の影響を抑制することができる。
【００４２】
本実施形態では、第二スイッチ回路３２４は、第一スイッチ回路３２３が第二状態に切り替えられた際に、接地回路３２２と導電性部材５４１３とが接続された状態に切り替える。そのため、第二状態では、接地回路３２２と導電性部材５４１３とを導通し、接地することができる。これにより、フロート状態の導電性部材５４１３が帯電した場合でも、接地回路により帯電を除去することができる。また、帯電除去により、付着した荷電粒子の電荷も逃がすことができ、荷電粒子による静電アクチュエーターの電気特性の変化を抑制することができる。
【００４３】
〔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。
【００４４】
例えば、前記実施形態では、第二電極５４２および導電性部材５４１３の素材を同一のものとしたが、これらの素材は異なるものであってもよい。
【００４５】
本実施形態では、可動部５２１のない第一基板５１の第一電極５４１１に絶縁層５４１２および導電性部材５４１３が設けられているが、これに限定されず、可動部５２１を備える第二基板５２の第二電極５４２に絶縁層および導電性部材を設ける構成としてもよい。また、両方の基板の電極に、絶縁層および導電性部材を設ける構成としてもよい。
【００４６】
第一基板５１の頂点２つに、第一電極端子５４１１Ｂおよび導電性部材端子５４１３Ｂを有する第一電極部端子５４１Ｂが設けられる構成としたが、これに限定されない。例えば、第一基板５１の１頂点に、第一電極端子５４１１Ｂのみが設けられ、第一基板５１の他の頂点に導電性部材端子５４１３Ｂが設けられる構成としてもよい。
【００４７】
本実施形態では、導電性部材５４１３が引出し線を有している構成を例示したが、これに限定されず、導電性部材５４１３が引出し線を有していない構成としてもよい。このような場合、第二電極５４２と導電性部材５４１を接触させることにより、第二電極５４２と導電性部材５４１３に付着する荷電粒子の偏りを均一にできる。そして、第二電極５４２と導電性部材５４１３を接触させ荷電粒子の影響をなくすことができ、荷電粒子による静電アクチュエーターの電気特性の変化を抑制することができる。
【００４８】
本実施形態では、第二電極５４２が常に接地回路に接続されることで、０電位に設定されている例を示したが、図示は省略するが、第二スイッチ回路３２４は、接地回路３２２と導電性部材５４１３および第二電極５４２との接続状態を切り替えるものであり、第二スイッチ回路３２４は、第一スイッチ回路３２３が第一状態に切り替えられた際に、接地回路３２２と導電性部材５４１３および第二電極５４２とが切断された状態に切り替え、第一スイッチ回路３２３が第二状態に切り替えられた際に、接地回路３２２と導電性部材５４１３および第二電極５４２とが接続された状態に切り替えるようにしてもよい。
このようにすれば、第二状態では、接地回路３２２と導電性部材５４１３および第二電極５４２とが導通し、それぞれを０電位とすることができる。これにより、フローティング状態の導電性部材５４１３が帯電した場合でも、接地回路により帯電を除去することができる。
【００４９】
本実施形態では、導電性部材５４１３に接地することで、導電性部材５４１３の帯電を除去し、かつ、荷電粒子の電荷を逃がして、静電アクチュエーターの電気特性の変化を抑制する構成を例示したが、例えば上述したように、導電性部材５４１３や第二電極５４２に対して、付着した荷電粒子を除去するための電圧を印加する構成としてもよい。この場合、例えば、図示は省略するが、電圧制御部３２は、荷電粒子除去用電圧源、荷電粒子除去用電圧源と導電性部材５４１３との接続状態を切り替える第三スイッチ回路、荷電粒子除去用電圧源と第二電極５４２とを接続状態を切り替える第四スイッチ回路を備える構成とすればよい。
このような構成では、第三スイッチ回路および第四スイッチ回路は、制御装置４から待機制御信号が入力され、さらに、電極に付着した荷電粒子を除去する旨の粒子除去制御信号が入力されると、それぞれ、第二電極５４２と荷電粒子除去用電圧源とを接続する状態、導電性部材５４１３と荷電粒子除去用電圧源とを接続する状態に切り替える。また、荷電粒子除去用電圧源は、粒子除去制御信号が入力されると、第二電極５４２および導電性部材５４１３に、それぞれ荷電粒子を除去するための交流電圧を印加する。
このような構成では、付着した荷電粒子の電荷の極性とは逆極性の電位を第二電極５４２や導電性部材５４１３に印加することで、電気的な斥力により、付着した荷電粒子自体を除去することができる。
【００５０】
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。
【００５１】
図７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８は、図７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７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（受光部）等を含む検出部（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―１３５Ｂと、レンズ１３５Ｃ，１３５Ｄ，１３５Ｅと、により構成されている。
また、図８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１３８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８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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
なお、上記図７，８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、波長可変干渉フィルター５を用いたが、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。
【００５６】
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。
【００５７】
図９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９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（受光部）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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
また、図９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。
【００６１】
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。
【００６２】
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１０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１０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３２０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３２０に導光する。また、この撮像レンズユニット３２０は、図１０に示すように、対物レンズ３２１、結像レンズ３２２、およ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３２０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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
さらに、光モジュールとしては、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３１により受光することで、ガス特有の吸収波長を検出する吸収波長検出モジュールとして用いることもでき、電子機器として、吸収波長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判別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、電子機器として、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。
【００６７】
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】
【００６８】
１…測色装置、３…測色センサー、５…波長可変干渉フィルター、３２…電圧制御部、５１…第一基板、５２…第二基板、５６…第一反射膜、５７…第二反射膜、３２１…駆動電圧源、３２２…接地回路、３２３…第一スイッチ回路、３２４…第二スイッチ回路、５２１…可動部、５２２…保持部、５４１…第一電極部、５４２…第二電極、５４１１…第一電極、５４１２…絶縁層、５４１３…導電性部材、Ｇ…光透過領域。
【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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