(57)【要約】【課題】広い波長帯域の光から特定の波長を抽出可能な波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器を提供する。【解決手段】波長可変干渉フィルター５は、第一反射膜５５１及び第三反射膜５５３を有する第一基板５１と、第一反射膜５５１に第一ギャップＧ１を介して対向する第二反射膜５５２を有する第二基板５２と、第三反射膜５５３に第二ギャップＧ２を介して対向する第四反射膜５５４を有する第三基板５３と、第一ギャップＧ１を変更する静電アクチュエーター５６とを備え、平面視において各反射膜が重なる光干渉領域Ａｒ０を有し、第一及び第二反射膜５５１，５５２により構成される波長可変干渉部５７の複数の測定対象波長域のうちいずれか１つは、第三及び第四反射膜５５３，５５４により構成される波長固定干渉部５８の複数の透過可能波長域のうちのいずれか１つと重なる。【選択図】図２
2013113900.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て配置された第二基板と、
前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜と、
前記第二基板の第一基板に対向する面に、前記第一反射膜に対してギャップを介して対向する第二反射膜と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜間のギャップのギャップ量を変化させるギャップ変更部と、
前記第一基板の前記第二基板に対向する面とは反対の面に対向して配置された第三基板と、
前記第一基板の前記第三基板に対向する面に設けられた第三反射膜と、
前記第三基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第三反射膜に対してギャップを介して対向する第四反射膜と、
を具備し、
前記第一基板、前記第二基板、及び前記第三基板の基板厚み方向から見た平面視において、前記第一反射膜、前記第二反射膜、前記第三反射膜、及び前記第四反射膜が重なる領域は、光干渉領域を構成し、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、次数が異なる複数のピーク波長に対応した複数の測定対象波長域を有する波長可変干渉部を構成し、
前記第三反射膜及び前記第四反射膜は、次数が異なる複数のピーク波長に対応した複数の透過可能波長域を有する波長固定干渉部を構成し、
測定対象光の波長帯域内において、前記波長可変干渉部の複数の測定対象波長域のうちいずれか１つが、前記波長固定干渉部の複数の前記透過可能波長域のうちのいずれか１つと重なる
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に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記第一基板及び前記第三基板の少なくともいずれか一方には、他方に対向する面に凹部が設けられ、
前記凹部の底面に前記第三反射膜又は第四反射膜が設けられた
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２に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
前記凹部は、前記第一基板及び前記第三基板のうち、いずれか一方に設けられた
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において、
前記光干渉領域は、前記第三反射膜及び前記第四反射膜間のギャップのギャップ量が異なる複数の小領域を備えた
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において、
前記光干渉領域は、複数の部分領域を備え、
各部分領域には、それぞれ、前記第三反射膜及び前記第四反射膜間のギャップのギャップ量が異なる複数の小領域が設けられた
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の波長可変干渉フィルターにおいて、
互いに隣り合う前記小領域間の領域境界部への光の入射を阻止する遮光部を備えた
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【請求項７】
第一基板、前記第一基板に対向して配置された第二基板、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜、前記第二基板の第一基板に対向する面に、前記第一反射膜に対してギャップを介して対向する第二反射膜、前記第一反射膜及び前記第二反射膜間のギャップのギャップ量を変化させるギャップ変更部、前記第一基板の前記第二基板に対向する面とは反対の面に対向して配置された第三基板、前記第一基板の前記第三基板に対向する面に設けられた第三反射膜、及び前記第三基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第三反射膜に対してギャップを介して対向する第四反射膜を備えた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を収納する筐体と、
を具備し、
前記第一基板、前記第二基板、及び前記第三基板の基板厚み方向から見た平面視において、前記第一反射膜、前記第二反射膜、前記第三反射膜、及び前記第四反射膜が重なる領域は、光干渉領域を構成し、
前記光干渉領域に対応した前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、次数が異なる複数のピーク波長に対応した複数の測定対象波長域を有する波長可変干渉部を構成し、
前記光干渉領域に対応した前記第三反射膜及び前記第四反射膜は、次数が異なる複数のピーク波長に対応した複数の透過可能波長域を有する波長固定干渉部を構成し、
測定対象光の波長帯域内において、前記波長可変干渉部の複数の測定対象波長域のうちいずれか１つが、前記波長固定干渉部の複数の前記透過可能波長域のうちのいずれか１つと重なる
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項８】
第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜と、
前記第二基板の第一基板に対向する面に、前記第一反射膜に対してギャップを介して対向する第二反射膜と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜間のギャップのギャップ量を変化させるギャップ変更部と、
前記第一基板の前記第二基板に対向する面とは反対の面に対向して配置された第三基板と、
前記第一基板の前記第三基板に対向する面に設けられた第三反射膜と、
前記第三基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第三反射膜に対してギャップを介して対向する第四反射膜と、
光を検出する検出部と、
を具備し、
前記第一基板、前記第二基板、及び前記第三基板の基板厚み方向から見た平面視において、前記第一反射膜、前記第二反射膜、前記第三反射膜、及び前記第四反射膜が重なる領域は、光干渉領域を構成し、
前記光干渉領域に対応した前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、次数が異なる複数のピーク波長に対応した複数の測定対象波長域を有する波長可変干渉部を構成し、
前記光干渉領域に対応した前記第三反射膜及び前記第四反射膜は、次数が異なる複数のピーク波長に対応した複数の透過可能波長域を有する波長固定干渉部を構成し、
測定対象光の波長帯域内において、前記波長可変干渉部の複数の測定対象波長域のうちいずれか１つが、前記波長固定干渉部の複数の前記透過可能波長域のうちのいずれか１つと重なり、
前記検出部は、前記光干渉領域により取り出された光を検出する
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項９】
第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜と、
前記第二基板の第一基板に対向する面に、前記第一反射膜に対してギャップを介して対向する第二反射膜と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜間のギャップのギャップ量を変化させるギャップ変更部と、
前記第一基板の前記第二基板に対向する面とは反対の面に対向して配置された第三基板と、
前記第一基板の前記第三基板に対向する面に設けられた第三反射膜と、
前記第三基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第三反射膜に対してギャップを介して対向する第四反射膜と、
を具備し、
前記第一基板、前記第二基板、及び前記第三基板の基板厚み方向から見た平面視において、前記第一反射膜、前記第二反射膜、前記第三反射膜、及び前記第四反射膜が重なる領域は光干渉領域を有し、
前記光干渉領域に対応した前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、次数が異なる複数のピーク波長に対応した複数の測定対象波長域を有する波長可変干渉部を構成し、
前記光干渉領域に対応した前記第三反射膜及び前記第四反射膜は、次数が異なる複数のピーク波長に対応した複数の透過可能波長域を有する波長固定干渉部を構成し、
測定対象光の波長帯域内において、前記波長可変干渉部の複数の測定対象波長域のうちいずれか１つが、前記波長固定干渉部の複数の前記透過可能波長域のうちのいずれか１つと重なる
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
基板と、
変位可能なギャップを介して対向して配置された２つの反射膜、及び前記ギャップのギャップ量を変化させるギャップ変更部を有する波長可変干渉部と、
固定されたギャップを介して対向して配置された２つの反射膜を有する波長固定干渉部と、を有し、
前記波長可変干渉部に含まれる反射膜のうち一つは、前記基板の一方の面に設けられており、
前記波長固定干渉部に含まれる反射膜のうち一つは、前記基板の前記一方の面とは反対の面に設けられており、
前記基板の基板厚み方向から見た平面視において、前記基板に設けられた２つの反射膜は重なって配置されている
ことを特徴とする波長可変干渉フィルター。
【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、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）。
このような波長可変干渉フィルターにより取り出される光の波長λは、下記式（１）に示す条件を満たす。
【０００３】
[数１]
ｍλ＝２ｎｄcosθ  …（１）
【０００４】
（１）式において、ｎは反射膜間の媒体の屈折率（空気の場合はｎ＝１）であり、ｄは、反射膜間の間隔である。また、ｍは、次数であり、整数（ｍ＝１，２，３・・・）の値を採る。すなわち、波長可変干渉フィルターの分光特性は、次数ｍが異なる複数のピーク波長を有する。
したがって、波長可変干渉フィルターに対して広い波長帯域の光を入射させると、複数のピーク波長に対応した光が透過されることとなり、特定のピーク波長に対する光のみを抽出したい場合に不都合となる。
【０００５】
これに対して、上記のような波長可変干渉フィルターから、所定のピーク波長を取り出す装置が知られている（例えば、特許文献２、３参照）。
特許文献２には、波長可変干渉フィルターを複数重ね合わせて特定のピーク波長に対する光を抽出する構成や、波長可変干渉フィルターと、透過波長域が固定された固定式の干渉フィルターと重ね合わせて特定のピーク波長に対する光を抽出する構成が開示されている。
また、特許文献３には、波長可変干渉フィルターの前段に、複数のフィルターが組み込まれたフィルター円板を配置し、フィルター円板を回転させて、波長可変干渉フィルターと重ね合わせるフィルターを切り替える構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−９４３１２号公報
【特許文献２】特開２００９−３３２２２号公報
【特許文献３】特開２０００−３２９６１７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や特許文献３では、波長可変干渉フィルターの光路上に、波長固定型の干渉フィルターやカラーフィルターを設ける構成となる。このように光路上に配置される光学素子の数が増えると、装置の複雑化や小型化に対応できないという課題があり、１つのフィルターで広波長帯域の光から特定の波長を抽出可能な構成が望まれている。
【０００８】
本発明は、広い波長帯域の光から特定の波長を抽出可能な波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及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】
【０００９】
本発明の波長可変干渉フィルターは、第一基板と、前記第一基板に対向して配置された第二基板と、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜と、前記第二基板の第一基板に対向する面に、前記第一反射膜に対してギャップを介して対向する第二反射膜と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜間のギャップのギャップ量を変化させるギャップ変更部と、前記第一基板の前記第二基板に対向する面とは反対の面に対向して配置された第三基板と、前記第一基板の前記第三基板に対向する面に設けられた第三反射膜と、前記第三基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第三反射膜に対してギャップを介して対向する第四反射膜と、を具備し、前記第一基板、前記第二基板、及び前記第三基板の基板厚み方向から見た平面視において、前記第一反射膜、前記第二反射膜、前記第三反射膜、及び前記第四反射膜が重なる領域は、光干渉領域を構成し、前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、次数が異なる複数のピーク波長に対応した複数の測定対象波長域を有する波長可変干渉部を構成し、前記第三反射膜及び前記第四反射膜は、次数が異なる複数のピーク波長に対応した複数の透過可能波長域を有する波長固定干渉部を構成し、測定対象光の波長帯域内において、前記波長可変干渉部の複数の測定対象波長域のうちいずれか１つが、前記波長固定干渉部の複数の前記透過可能波長域のうちのいずれか１つと重なることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、第一反射膜及び第二反射膜により波長可変干渉部が構成される。この波長可変干渉部の透過特性は、上述した（１）式に示すように、次数ｍに対応して複数のピーク波長を有する。したがって、波長可変干渉部を透過可能な光は、これらのピーク波長に対応した光となる。
また、波長可変干渉部では、ギャップ量変更部により第一反射膜及び第二反射膜の間のギャップのギャップ量を制御することで、透過特性におけるピーク波長を変動させることができる。このため、波長可変干渉部により取り出すことが可能な光の波長域は、複数のピーク波長の変動範囲に対応した複数の測定対象波長域となる。したがって、波長可変干渉フィルターに入射する測定対象光が広い波長帯域を有する場合、波長可変干渉部から、複数の測定対象波長域に対応した複数波長の光が透過される。
これに対して、本発明では、第三反射膜及び第四反射膜により波長固定干渉部が構成される。この波長固定干渉部の透過特性は、波長可変干渉部と同様、（１）式に示すように、次数ｍに対応した複数のピーク波長を有し、ピーク波長を中心とした所定の透過可能波長域の光が透過可能となる。そして、本発明では、測定対象光の波長帯域内において、波長可変干渉部の測定対象波長域のうちのいずれか１つが、波長固定干渉部の透過可能波長域のいずれか１つと重なる。このような構成では、測定対象波長域と重ならない透過可能波長域の光、及び透過可能波長域と重ならない測定対象波長域の光は、光干渉領域から透過されず、測定対象波長域と透過可能波長域とが重なる範囲内の特定の波長の光が光干渉領域を透過する。
このため、本発明の波長可変干渉フィルターでは、測定対象光の波長帯域が広い場合であっても、他のバンドパスフィルター等を用いることなく、所望の特定波長の光を抽出することができる。
【００１１】
例えば、波長可変干渉フィルターにより測定可能な測定対象光の波長帯域が可視光域から近赤外光域（例えば４００ｎｍ〜１３００ｎｍ）であり、波長可変干渉部における第一反射膜及び第二反射膜間のギャップのギャップ量を４５０ｎｍから６００ｎｍの間で変更可能な場合、波長可変干渉部の測定可能波長域は、１次ピーク波長の変動範囲に対応した９００ｎｍ〜１２００ｎｍ、２次ピーク波長の変動範囲に対応した４５０ｎｍ〜６００ｎｍ、３次ピーク波長の変動範囲に対応した３００ｎｍ〜４００ｎｍとなる。
この場合、例えば波長可変干渉フィルターから可視光域の光（例えば４５０ｎｍ〜７５０ｎｍ）を透過させたい場合、例えば波長固定干渉部の１次ピーク波長を中心とした透過可能波長域を、波長可変干渉部の可視光域に対応した測定対象波長域に重ねるよう、第三反射膜と、第四反射膜と、第三反射膜及び第四反射膜間のギャップのギャップ量とを設定すればよい。このような波長可変干渉フィルターを用いることで、可視光域から近赤外域の波長帯域を有する測定対象から、可視光域の所定波長の光を透過させることができる。
【００１２】
本発明の波長可変干渉フィルターで、前記第一基板及び前記第三基板の少なくともいずれか一方には、他方に対向する面に凹部が設けられ、前記凹部の底面に前記第三反射膜又は第四反射膜が設けられていることが好ましい。
本発明では、第一基板及び第三基板のうちの少なくともいずれか一方に凹部が設けられる。凹部の形成位置としては第一基板及び第三基板の双方に設けられていてもよく、第一基板及び第三基板のいずれか一方に設けられるものであってもよい。このような凹部が設けられることで、第三反射膜及び第四反射膜間を、所定のギャップを介して対向させることができ、構成の簡略化を図れる。
【００１３】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記凹部は、前記第一基板及び前記第三基板のうち、いずれか一方に設けられていることが好ましい。
本発明では、前記凹部は、第一基板及び第三基板のいずれか一方に形成される。このような構成では、例えば、第一基板及び第三基板の双方に凹部を設ける構成に比べて、基板加工工程を簡略化でき、製造効率性を向上させることができる。
【００１４】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記光干渉領域は、前記第三反射膜及び前記第四反射膜間のギャップのギャップ量が異なる複数の小領域を備えていることが好ましい。
本発明では、光干渉領域に第三反射膜及び第四反射膜間のギャップのギャップ量が異なる複数の小領域が設けられているため、それぞれの小領域において、異なる波長の光を透過させることができる。
例えば、第一の小領域では、波長可変干渉部の１次ピーク波長に対応した測定対象波長域が、固定干渉部の複数の透過可能波長域のいずれかと重なり、第二の小領域では、波長可変干渉部の２次ピーク波長に対応した測定対象波長域が、固定干渉部の複数の透過可能波長域のいずれかと重なるように、各小領域における第三反射膜及び第四反射膜間のギャップのギャップ量を設計する。この場合、光干渉領域のうち、第一の小領域から波長可変干渉部の１次ピーク波長に対応した測定対象波長域の光を透過させ、第二の小領域から波長可変干渉部の２次ピーク波長に対応した測定対象波長域の光を透過させることができる。
これにより、１つ（単体）の波長可変干渉フィルターにより、測定対象光から複数の波長の光を、それぞれ独立して取り出すことができる。
【００１５】
本発明の波長可変干渉フィルターでは、前記光干渉領域は、複数の部分領域を備え、各部分領域には、それぞれ、前記第三反射膜及び前記第四反射膜間のギャップのギャップ量が異なる複数の小領域が設けられていることが好ましい。
本発明では、光学領域は、複数の部分領域に分割され、かつこの部分領域内において更に小領域に分割される。そして、これらの小領域は、上記発明と同様に、第三反射膜と第四反射膜との間のギャップのギャップ量が異なり、それぞれの小領域において、異なる波長の光を透過させる。
このような波長可変干渉フィルターでは、部分領域を例えば画素単位で分割することができ、複数の波長に対応した複数の分光画像を同時に取り出すことができる。
【００１６】
本発明の波長可変干渉フィルターは、互いに隣り合う前記小領域間の領域境界部への光の入射を阻止する遮光部を備えていることが好ましい。
ここで、遮光部が設けられる位置としては、領域境界部への光の入射を阻止できる位置であればいかなる位置であってもよく、例えば第三基板及び第二基板のうち、光入射側の基板の表面に設けられてもよく、第三反射膜や第四反射膜上に設けられてもよい。また、波長可変干渉部が波長固定干渉部よりも光入射側に位置する場合であれば、第一反射膜や第二反射膜に設けられる構成としてもよい。
【００１７】
本発明では、上述のような小領域の間の領域境界部への光の入射を阻止する遮光部が設けられている。隣り合う小領域は、それぞれ第三反射膜及び第四反射膜間のギャップのギャップ量が異なる値に設定されるので、小領域間の領域境界部では、段差や傾斜面が形成されることになる。このような段差や傾斜面に光が入射すると、光の反射や屈折により光の進行方向が変化する。このように、光の進行方向が変化すると、例えば、光が反射膜に入射されずに透過してしまったり、光が各反射膜の面に対して斜めに入射し、取り出したい目的波長とは異なる波長の光が波長可変干渉フィルターを透過してしまったりし、波長可変干渉フィルターの分解能の低下の原因となる。
これに対して、本発明では、遮光部により領域境界部への光の入射が阻止されるため、上記のような領域境界部における光の反射や屈折を回避でき、波長可変干渉フィルターの分解能の低下を抑制できる。
【００１８】
本発明の光学フィルターデバイスは、第一基板、前記第一基板に対向して配置された第二基板、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜、前記第二基板の第一基板に対向する面に、前記第一反射膜に対してギャップを介して対向する第二反射膜、前記第一反射膜及び前記第二反射膜間のギャップのギャップ量を変化させるギャップ変更部、前記第一基板の前記第二基板に対向する面とは反対の面に対向して配置された第三基板、前記第一基板の前記第三基板に対向する面に設けられた第三反射膜、及び前記第三基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第三反射膜に対してギャップを介して対向する第四反射膜を備えた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を収納する筐体と、を具備し、前記第一基板、前記第二基板、及び前記第三基板の基板厚み方向から見た平面視において、前記第一反射膜、前記第二反射膜、前記第三反射膜、及び前記第四反射膜が重なる領域は、光干渉領域を構成し、前記光干渉領域に対応した前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、次数が異なる複数のピーク波長に対応した複数の測定対象波長域を有する波長可変干渉部を構成し、前記光干渉領域に対応した前記第三反射膜及び前記第四反射膜は、次数が異なる複数のピーク波長に対応した複数の透過可能波長域を有する波長固定干渉部を構成し、測定対象光の波長帯域内において、前記波長可変干渉部の複数の測定対象波長域のうちいずれか１つが、前記波長固定干渉部の複数の前記透過可能波長域のうちのいずれか１つと重なることを特徴とする。
【００１９】
本発明の光学フィルターデバイスでは、上述した発明と同様、測定対象光が広い波長帯域を有する場合であっても、測定対象波長域と透過可能波長域とが重なる範囲内の特定の波長を抽出の光を抽出することができる。また、波長可変干渉フィルターが筐体に収納される構成であるため、帯電物質や水粒子等の異物の侵入を抑制できる。これにより、反射膜への帯電物質の付着による波長可変干渉部における第一反射膜及び第二反射膜間のギャップや、波長固定干渉部における第三反射膜及び第四反射膜間のギャップの変動、反射膜の劣化を防止することができる。
【００２０】
本発明の光学モジュールは、第一基板と、前記第一基板に対向して配置された第二基板と、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜と、前記第二基板の第一基板に対向する面に、前記第一反射膜に対してギャップを介して対向する第二反射膜と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜間のギャップのギャップ量を変化させるギャップ変更部と、前記第一基板の前記第二基板に対向する面とは反対の面に対向して配置された第三基板と、前記第一基板の前記第三基板に対向する面に設けられた第三反射膜と、前記第三基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第三反射膜に対してギャップを介して対向する第四反射膜と、光を検出する検出部と、を具備し、前記第一基板、前記第二基板、及び前記第三基板の基板厚み方向から見た平面視において、前記第一反射膜、前記第二反射膜、前記第三反射膜、及び前記第四反射膜が重なる領域は、光干渉領域を構成し、前記光干渉領域に対応した前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、次数が異なる複数のピーク波長に対応した複数の測定対象波長域を有する波長可変干渉部を構成し、前記光干渉領域に対応した前記第三反射膜及び前記第四反射膜は、次数が異なる複数のピーク波長に対応した複数の透過可能波長域を有する波長固定干渉部を構成し、測定対象光の波長帯域内において、前記波長可変干渉部の複数の測定対象波長域のうちいずれか１つが、前記波長固定干渉部の複数の前記透過可能波長域のうちのいずれか１つと重なり、前記検出部は、前記光干渉領域により取り出された光を検出することを特徴とする。
【００２１】
本発明では、測定対象光が広い波長帯域を有する場合であっても、測定対象波長域と透過可能波長域とが重なる範囲内の特定波長の光を抽出することができ、当該特定の波長の光を検出部により検出することができる。したがって、広い波長帯域を有する測定対象光から、所望の特定波長の光の光量を精度よく検出することができる。
【００２２】
本発明の電子機器は、第一基板と、前記第一基板に対向して配置された第二基板と、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられた第一反射膜と、前記第二基板の第一基板に対向する面に、前記第一反射膜に対してギャップを介して対向する第二反射膜と、前記第一反射膜及び前記第二反射膜間のギャップのギャップ量を変化させるギャップ変更部と、前記第一基板の前記第二基板に対向する面とは反対の面に対向して配置された第三基板と、前記第一基板の前記第三基板に対向する面に設けられた第三反射膜と、前記第三基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第三反射膜に対してギャップを介して対向する第四反射膜と、を具備し、前記第一基板、前記第二基板、及び前記第三基板の基板厚み方向から見た平面視において、前記第一反射膜、前記第二反射膜、前記第三反射膜、及び前記第四反射膜が重なる領域は光干渉領域を有し、前記光干渉領域に対応した前記第一反射膜及び前記第二反射膜は、次数が異なる複数のピーク波長に対応した複数の測定対象波長域を有する波長可変干渉部を構成し、前記光干渉領域に対応した前記第三反射膜及び前記第四反射膜は、次数が異なる複数のピーク波長に対応した複数の透過可能波長域を有する波長固定干渉部を構成し、測定対象光の波長帯域内において、前記波長可変干渉部の複数の測定対象波長域のうちいずれか１つが、前記波長固定干渉部の複数の前記透過可能波長域のうちのいずれか１つと重なることを特徴とする。
【００２３】
本発明では、測定対象光が広い波長帯域を有する場合であっても、測定対象波長域と透過可能波長域とが重なる範囲内の特定の波長を抽出の光を抽出することができる。したがって、電子機器において、例えば光干渉領域を透過した特定波長の光を検出して、その検出した光に基づいて、各種処理を実施する場合に、特定波長以外の波長の光が混入せず、正確な処理を実施することができる。更に、電子機器において、例えば光干渉領域を透過した光を外部に出力する電子機器などでは、所望の特定波長の光を外部に出力することができる。
【００２４】
本発明の波長可変干渉フィルターは、基板と、変位可能なギャップを介して対向して配置された２つの反射膜、及び前記ギャップのギャップ量を変化させるギャップ変更部を有する波長可変干渉部と、固定されたギャップを介して対向して配置された２つの反射膜を有する波長固定干渉部と、を有し、前記波長可変干渉部に含まれる反射膜のうち一つは、前記基板の一方の面に設けられており、前記波長固定干渉部に含まれる反射膜のうち一つは、前記基板の前記一方の面とは反対の面に設けられており、前記基板の基板厚み方向から見た平面視において、前記第一反射膜と前記第三反射膜とは重なって配置されていることを特徴とする。
【００２５】
本発明では、波長可変干渉部及び波長固定干渉部を備え、基板の一方側の面に波長可変干渉部を構成する２つの反射膜のうちの１つが、基板の他方側の面に波長固定干渉部を構成する２つの反射膜のうちの１つが設けられる。このような構成では、上述した発明と同様に、波長可変干渉部及び波長固定干渉部の双方を透過した光が取り出される。ここで、波長可変干渉部の測定対象波長域のうちのいずれか１つが、波長固定干渉部の透過可能波長域のいずれか１つと重なるように構成されていれば、広い波長帯域の測定対象光から特定の波長の光を抽出することができる。
また、波長可変干渉フィルターに対して、複数のバンドパスフィルターを別途直列に配置するような構成に比べて、１つの波長可変干渉フィルターで特定波長の光を抽出することができるので、構成の簡略化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る第一実施形態の分光測定装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】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断面図。
【図３】第一実施形態の第一小領域における波長可変干渉部の測定対象波長域及び波長固定干渉部の透過可能波長域を示す図。
【図４】第一実施形態の第二小領域における波長可変干渉部の測定対象波長域及び波長固定干渉部の透過可能波長域を示す図。
【図５】変形例における波長可変干渉部及び波長固定干渉部の測定対象波長域及び波長固定干渉部の透過可能波長域を示す図。
【図６】第二実施形態の分光カメラの概略構成を示す図。
【図７】第二実施形態の波長可変干渉フィルターの第三基板における凹部の概略構成を示す平面図。
【図８】第三実施形態の光学フィルターデバイスの概略構成を示す断面図。
【図９】本発明の波長可変干渉フィルターを備えたガス検出装置を示す概略図。
【図１０】図９のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図１１】本発明の波長可変干渉フィルターを備えた食物分析装置の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［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。
［分光測定装置の構成］
図１は、本発明に係る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、例えば測定対象Ｘで反射した測定対象光における各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、例えば液晶パネル等の発光体を用いる場合、当該発光体から発光された光を測定対象光としてもよい。
そして、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、光学モジュール１０から出力された信号を処理する制御回路部２０と、を備えている。
【００２８】
［光学モジュールの構成］
光学モジュール１０は、波長可変干渉フィルター５と、検出部１１と、Ｉ−Ｖ変換器１２と、アンプ１３と、Ａ／Ｄ変換器１４と、電圧制御部１５とを備える。
この光学モジュール１０は、測定対象Ｘで反射された測定対象光を、入射光学系（図示略）を通して、波長可変干渉フィルター５に導き、波長可変干渉フィルター５を透過した光を検出部１１で受光する。そして、検出部１１から出力された検出信号は、Ｉ−Ｖ変換器１２、アンプ１３、及びＡ／Ｄ変換器１４を介して制御回路部２０に出力される。
【００２９】
［波長可変干渉フィルターの構成］
次に、光学モジュールに組み込まれる波長可変干渉フィルターについて説明する。
図２は、波長可変干渉フィルター５の概略構成を示す断面図である。
波長可変干渉フィルター５は、図２に示すように、第一基板５１、第二基板５２、及び第三基板５３を備えている。これらの各基板５１，５２，５３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、水晶等により形成されている。そして、第一基板５１及び第二基板５２は、接合膜５４Ａにより接合され、第一基板及び第三基板５３は、接合膜５４Ｂにより接合されている。これらの接合膜５４Ａ，５４Ｂとしては、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜等を用いることができる。
【００３０】
波長可変干渉フィルター５における第一基板５１の第二基板５２に対向する面には第一反射膜５５１が設けられ、第二基板５２の第一基板５１に対向する面には第二反射膜５５２が設けられている。これらの第一反射膜５５１及び第二反射膜５５２は、第一ギャップＧ１を介して対向配置されている。
また、波長可変干渉フィルター５には、第一反射膜５５１及び第二反射膜５５２の間の第一ギャップＧ１のギャップ量ｇ０を調整するのに用いられる静電アクチュエーター５６（ギャップ変更部）が設けられている。この静電アクチュエーター５６は、第一基板５１側に設けられる第一電極５６１と、第二基板５２側に設けられる第二電極５６２とを備えている。
【００３１】
更に、波長可変干渉フィルター５における第一基板５１の第三基板５３に対向する面には第三反射膜５５３が設けられ、第三基板５３の第一基板５１に対向する面には第四反射膜５５４が設けられている。これらの第三反射膜５５３及び第四反射膜５５４は、第二ギャップＧ２を介して対向配置されている。ここで、第二ギャップＧ２は、第三反射膜５５３及び第四反射膜５５４がギャップ量ｇ１で対向する領域と、第三反射膜５５３及び第四反射膜５５４がギャップ量ｇ２で対向する領域とを備えている。
【００３２】
そして、波長可変干渉フィルター５を第一基板５１、第二基板５２、及び第三基板５３の基板厚み方向から見た平面視（フィルター平面視）において、第一反射膜５５１、第二反射膜５５２、第三反射膜５５３、及び第四反射膜５５４が重なる領域が本発明の光干渉領域Ａｒ０となる。
光干渉領域Ａｒ０のうち、互いに対向する第一反射膜５５１及び第二反射膜５５２により波長可変干渉部５７が構成される。この波長可変干渉部５７は、静電アクチュエーター５６により第一ギャップＧ１のギャップ量ｇ０を調整することで、第一反射膜５５１及び第二反射膜５５２を透過する光の波長を変化させることができる。
また、光干渉領域Ａｒ０のうち、互いに対向する第三反射膜５５３及び第四反射膜５５４により、波長固定干渉部５８が構成される。この波長固定干渉部５８は、第二ギャップＧ２がギャップ量ｇ１となる第一波長固定干渉部５８１と、第二ギャップＧ２がギャップ量ｇ２となる第二波長固定干渉部５８２とで異なる波長の光を透過させる。ここで、この光干渉領域Ａｒ０のうち、波長固定干渉部５８の第二ギャップＧ２のギャップ量が「ｇ１」となる領域を第一小領域Ａｒ１、第二ギャップＧ２のギャップ量が「ｇ２」となる領域を第二小領域Ａｒ２と定義する。
【００３３】
また、フィルター平面視において、各基板５１，５２，５３の平面中心点Ｏは、各反射膜５５１，５５２，５５３，５５４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。
なお、本実施形態では、光学モジュール１０に入射した測定対象光は、第三基板５３側に入射され、各反射膜５５１，５５２，５５３，５５４により取り出された光は、第二基板５２を透過して検出部１１に入射する。
【００３４】
［第一基板の構成］
次に、第一基板５１の構成について詳述する。
第一基板５１は、第二基板５２に対して厚み寸法が大きく形成されており、第一電極５６１及び第二電極５６２間に電圧を印加した際の静電引力や、第一電極５６１の内部応力による第一基板５１の撓みはない。この第一基板５１は、エッチングにより形成される電極配置溝５１１及び反射膜設置部５１２を備える。
【００３５】
電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、第一基板５１の平面中心点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、フィルター平面視において、電極配置溝５１１の中心部から第二基板５２側に突出して形成される。電極配置溝５１１の溝底面（電極設置面５１１Ａ）には、第一電極５６１が設けられ、反射膜設置部５１２の突出先端面（反射膜設置面５１２Ａ）には、第一反射膜５５１が設けられる。
【００３６】
電極設置面５１１Ａに設けられる第一電極５６１は、平面中心点Ｏを中心とした環状に形成され、好ましくは、円環状に形成される。なお、この環形状としては、当該円環形状の一部が分断されている構成、例えば略Ｃ字状となる構成をも含む。
また、第一基板５１には、第一電極５６１の外周縁から第一基板５１の外周部まで延出する第一引出電極（図示略）が形成され、この第一引出電極は、電圧制御部１５に接続される。
これらの第一電極５６１及び第一引出電極としては、導電性膜であれば、いかなる電極材料を用いてもよく、例えば、ＩＴＯや、Ｃｒ／Ａｕ積層電極等を用いることができる。
なお、この第一電極５６１上には、第一電極５６１及び第二電極５６２の間の絶縁耐圧を確保するために、絶縁膜が積層される構成としてもよい。
【００３７】
反射膜設置部５１２の反射膜設置面５１２Ａには、少なくとも光干渉領域Ａｒ０を覆って第一反射膜５５１が設けられる。この第一反射膜５５１としては、例えばＡｇ等の金属膜や、Ａｇ合金等の合金膜を用いることができる。また、第一反射膜５５１としては、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てもよく、誘電体多層膜及び金属膜を積層した反射膜や、誘電体単層膜及び合金膜を積層した反射膜等を用いてもよい。
【００３８】
また、第一基板５１の第三基板５３に対向する面には、少なくとも光干渉領域Ａｒ０を覆って、第三反射膜５５３が設けられる。この第三反射膜５５３としては、第一反射膜５５１と同様に、ＡｇやＡｇ合金を用いることができる。また、第三反射膜５５３としては、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てもよく、誘電体多層膜及び金属膜を積層した反射膜、又は誘電体単層膜及び合金膜を積層した反射膜等を用いてもよい。
【００３９】
［第二基板の構成］
次に、第二基板５２の構成について詳述する。
第二基板５２は、図２に示すように、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とを備える。
可動部５２１は、保持部５２２よりも厚み寸法が大きく形成され、例えば、本実施形態では、第二基板５２の厚み寸法と同一寸法に形成される。また、可動部５２１は、フィルター平面視において、少なくとも第一電極５６１の外周縁の径寸法よりも大きい径寸法に形成される。そして、可動部５２１の第一基板５１に対向する面は、反射膜設置面５１２Ａに平行な可動面５２１Ａとなり、第二反射膜５５２及び第二電極５６２が設けられる。
【００４０】
第二反射膜５５２は、上述した第一反射膜５５１と同一の構成の反射膜が用いられる。
第二電極５６２は、フィルター平面視において、第一電極５６１と重なる領域に設けられている。また、第二基板５２には、第二電極５６２の外周縁から第二基板５２の外周部まで延出する第二引出電極（図示略）が形成され、この第二引出電極は、電圧制御部１５に接続される。これらの第二電極５６２及び第二引出電極としては、第一電極５６１や第一引出電極と同様に、導電性膜であれば、いかなる電極材料を用いてもよく、例えば、ＩＴＯや、Ｃｒ／Ａｕ積層電極等を用いることができる。また、第一電極５６１と同様、第二電極５６２上には、第一電極５６１及び第二電極５６２の間の絶縁耐圧を確保するために、絶縁膜が積層される構成としてもよい。
【００４１】
また、可動部５２１には、第一基板５１とは反対の面において、反射防止膜が形成されていてもよい。この反射防止膜は、低屈折率膜及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る。
【００４２】
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第一基板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、静電引力により第二基板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に形成された第二反射膜５５２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等としてもよい。
【００４３】
［第三基板の構成］
次に、第三基板５３の構成について詳述する。
第三基板５３は、例えば第一基板５１と同様の厚み寸法を有している。したがって、第四反射膜５５４の内部応力による第三基板５３の撓みはない。この第三基板５３は、エッチングにより形成されるギャップ形成用の凹部５３１を備える。
この凹部５３１の底面部には、第四反射膜５５４が設けられる。第四反射膜５５４としては、上述した第三反射膜５５３と同一の構成の反射膜が用いられる。
【００４４】
また、凹部５３１は、第二ギャップＧ２のギャップ量を「ｇ１」にするための第一凹部５３１Ａと、第二ギャップＧ２のギャップ量を「ｇ２」にするための第二凹部５３１Ｂとを備え、それぞれ溝深さが異なる値に形成される。
このような凹部５３１では、第一小領域Ａｒ１に対応した第一凹部５３１Ａと、第二小領域Ａｒ２に対応した第二凹部５３１Ｂとの深さ寸法が異なるため、これら第一凹部５３１Ａ及び第二凹部５３１Ｂの間の領域境界部５３２には、傾斜面（又は段差面）が形成される。
【００４５】
更に、第三基板５３の第一基板５１に対向しない面（光入射面）には、遮光部５３３が設けられる。この遮光部５３３としては、測定対象となる波長の光を透過しない膜であれば特に限定されず、例えば、可視光を利用する場合では、Ｃｒ膜を下地としたＡｕ膜を用いてもよく、黒色塗料等を塗布することで構成されていてもよい。
この遮光部５３３は、環状に形成され、環内周径５３３Ａにより光干渉領域Ａｒ０の径寸法が規定される。すなわち、遮光部５３３は、アパーチャーとして機能する。
また、遮光部５３３は、フィルター平面視において、凹部５３１の領域境界部５３２と重なる位置にも形成される。これにより、領域境界部５３２への光の入射を防止でき、波長可変干渉フィルター５の光学特性の低下を抑制することができる。
【００４６】
また、第三基板５３の光入射面には、光干渉領域Ａｒ０内に反射防止膜を形成してもよい。この反射防止膜は、低屈折率膜及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、第三基板５３の表面での光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。
【００４７】
［波長可変干渉フィルターの透過特性］
次に、上述のような波長可変干渉フィルター５の透過特性について、図面に基づいて説明する。
図３は、波長可変干渉フィルターにおける第一小領域Ａｒ１の分光特性（透過特性）を示す図である。図３において、一点鎖線は、波長固定干渉部５８（第一波長固定干渉部５８１）の透過特性を示し、実線は波長可変干渉部５７の透過特性を示す。
また、図４は、波長可変干渉フィルターにおける第二小領域Ａｒ２の分光特性（透過特性）を示す図である。図４において、一点鎖線は、波長固定干渉部５８（第二波長固定干渉部５８２）の透過特性を示し、実線は波長可変干渉部５７の透過特性を示す。
【００４８】
一般に、一対の反射膜が空気（屈折率ｎ＝１）を介して平行に対向する干渉フィルターに対して垂直に光が入射する場合、上述した（１）式に示すように、λ＝２ｄ／ｍの波長の光が透過される。
したがって、波長可変干渉部５７及び波長固定干渉部５８の透過特性は、図３及び図４に示すように、次数ｍが異なる複数のピーク波長を有する特性となる。
波長可変干渉部５７は、第一ギャップＧ１のギャップ量ｇ０を変化させることが可能であるため、図３及び図４に示すように、測定対象波長域Ｐ１〜Ｐ３において透過光のピーク波長を変化させることが可能となる。
一方、第一波長固定干渉部５８１及び第二波長固定干渉部５８２は、それぞれ第二ギャップＧ２のギャップ量が固定されているため、ピーク波長の位置は変動しない。すなわち、第一波長固定干渉部５８１及び第二波長固定干渉部５８２は、第二ギャップＧ２のギャップ量に対応したピーク波長ａ１〜ａ４を有し、これらのピーク波長ａ１〜ａ４を中心とした所定波長域（透過可能波長域Ａ１〜Ａ４）内の光を透過させる。
【００４９】
ここで、本実施形態の波長可変干渉フィルター５では、可視光域から近赤外光域（４００ｎｍ〜１０００ｎｍ）の範囲内で、図３に示すように、波長可変干渉部５７の３次ピーク波長の変動範囲（測定対象波長域Ｐ３）の一部と、第一波長固定干渉部５８１の２次ピーク波長を中心とした透過可能波長域Ａ２の一部とが重なる。
波長可変干渉フィルター５の光干渉領域Ａｒ０を透過する光は、波長可変干渉部５７及び波長固定干渉部５８の双方を透過する光である。したがって、第一小領域Ａｒ１を透過する光は、測定対象波長域Ｐ３と透過可能波長域Ａ２とが重なる波長域Ｂ１（本実施形態では、図３に示すようにＢ１＝Ａ２）となる。
同様に、図４に示すように、波長可変干渉部５７の２次ピーク波長の変動範囲（測定対象波長域Ｐ２）と、第二波長固定干渉部５８２の１次ピーク波長を中心とした透過可能波長域Ａ３とが重なる。したがって、第二小領域Ａｒ２を透過する光は、測定対象波長域Ｐ２と透過可能波長域Ａ３とが重なる波長域Ｂ２（本実施形態では、図４に示すようにＢ２＝Ａ３）となる。
【００５０】
なお、本実施形態では、波長固定干渉部５８は、波長可変干渉部５７における測定対象波長域をカバーできる程度に、透過可能波長域が大きい透過特性を持たせているが、例えば波長可変干渉部５７の測定対象波長域が大きい場合や、波長固定干渉部５８の透過可能波長域が小さい（鋭いピークを有する）場合もある。
この場合、例えば、図５に示すように、波長固定干渉部５８を、透過可能波長域Ａ５を有する領域と、透過可能波長域Ａ６を有する領域とに分割し、透過可能波長域Ａ５及び透過可能波長域Ａ６により、波長可変干渉部５７の測定対象波長域Ｐ２をカバーする構成などとすればよい。
【００５１】
［検出部の構成］
次に、図１に戻り、光学モジュール１０の検出部１１について説明する。
検出部１１は、波長可変干渉フィルター５の光干渉領域Ａｒ０を透過した光を受光（検出）し、受光量に基づいた検出信号を出力する。
具体的には、検出部１１は、アレイ状に配置された複数の撮像素子（例えばＣＣＤ素子等）を備える。また、検出部１１は、光干渉領域Ａｒ０のうち、第一小領域Ａｒ１の光が受光される領域、及び第二小領域Ａｒ２が受光される領域が予め設定されている。すなわち、検出部１１は、第一小領域Ａｒ１を透過した光、及び第二小領域Ａｒ２を透過した光をそれぞれ独立して検出することができる。
【００５２】
［Ｉ−Ｖ変換器、アンプ、Ａ／Ｄ変換器、及び電圧制御部の構成］
検出部１１は、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（光量）に応じた検出信号（電流）を出力する。
Ｉ−Ｖ変換器１２は、検出部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、制御回路部２０に出力する。
電圧制御部１５は、制御回路部２０の制御に基づいて、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に対して電圧を印加する。これにより、静電アクチュエーター５６の第一電極５６１及び第二電極５６２間で静電引力が発生し、可動部５２１が第一基板５１側に変位して、第一ギャップＧ１のギャップ量ｇ０が所定値に設定される。
【００５３】
［制御回路部の構成］
次に、分光測定装置１の制御回路部２０について説明する。
制御回路部２０は、例えばＣＰＵやメモリー等が組み合わされることで構成され、分光測定装置１の全体動作を制御する。この制御回路部２０は、図１に示すように、フィルター駆動部２１と、光量取得部２２と、分光解析部２３と、を備える。
また、制御回路部２０は、各種データを記憶する記憶部（図示略）を備え、当該記憶部には、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に印加する駆動電圧に対する、当該波長可変干渉フィルター５を透過する光の波長の関係を示すＶ−λデータが記憶される。
【００５４】
フィルター駆動部２１は、記憶部に記憶されるＶ−λデータを参照し、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に印加する電圧を順次切り替えて、波長可変干渉フィルター５を透過する光の波長を順次切り替える。
光量取得部２２は、検出部１１により検出された光量を取得し、フィルター駆動部２１により設定された第一ギャップＧ１に対応する光の光量として記憶部に記憶する。
なお、検出部１１は、上述したように、光干渉領域Ａｒ０の第一小領域Ａｒ１を受光する領域、及び第二小領域Ａｒ２を受光する領域を備えており、各領域から独立した検出信号が出力される。したがって、光量取得部２２は、各領域から出力される検出信号に基づいて、第一小領域Ａｒ１を透過した光の光量、及び第二小領域Ａｒ２を透過した光の光量をそれぞれ取得する。
分光解析部２３は、光量取得部２２により取得され記憶部に記憶された各波長に対する光量に基づいて、測定対象光の分光スペクトルを解析する。
【００５５】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の波長可変干渉フィルター５では、第一基板５１に設けられる第一反射膜５５１と、第二基板５２に設けられる第二反射膜５５２とが第一ギャップＧ１を介して互いに対向して波長可変干渉部５７を構成する。この波長可変干渉部５７は、静電アクチュエーター５６に印加する電圧を変化させることで、第一ギャップＧ１のギャップ量ｇ０を適宜変更することができる。
また、第一基板５１の第三反射膜５５３と、第三基板５３の第四反射膜５５４とが第二ギャップＧ２を介して互いに対向し、波長固定干渉部５８を構成する。この波長固定干渉部５８は、第二ギャップＧ２がギャップ量ｇ１となる第一波長固定干渉部５８１と、第二ギャップＧ２がギャップ量ｇ２となる第二波長固定干渉部５８２とを備える。
更に、波長可変干渉フィルター５は、フィルター平面視において、各反射膜５５１，５５２，５５３，５５４が重なり合う光干渉領域Ａｒ０を備え、この光干渉領域Ａｒ０は、更に、第一波長固定干渉部５８１が設けられる領域に対応した第一小領域Ａｒ１、及び第二波長固定干渉部５８２が設けられる領域に対応した第二小領域Ａｒ２を有する。
【００５６】
そして、本実施形態の波長可変干渉フィルター５では、測定対象光の波長帯域において、波長可変干渉部５７における３次ピーク波長に対応した測定対象波長域Ｐ３と、第一波長固定干渉部５８１における２次ピークに対応した透過可能波長域Ａ２とが波長域Ｂ１において重なり合う。また、波長可変干渉部５７における２次ピーク波長に対応した測定対象波長域Ｐ２と、第二波長固定干渉部５８２における１次ピーク波長に対応した透過可能波長域Ａ３とが波長域Ｂ２において重なり合う。
このため、第一小領域Ａｒ１からは波長域Ｂ１の光が透過可能となり、その他の波長域の光は、波長可変干渉部５７及び波長固定干渉部５８の少なくともいずれか一方を透過することができない。同様に、第二小領域Ａｒ２からは、波長域Ｂ２の光が透過可能となり、その他の波長域の光は、波長可変干渉部５７及び波長固定干渉部５８の少なくともいずれか一方を透過することができない。
これにより、波長帯域が可視光から近赤外光までの広い範囲に及ぶ波長帯域の測定対象光が波長可変干渉フィルターに入射した場合でも、各小領域Ａｒ１，Ａｒ２において、１つのピーク波長の光を抽出することができる。
また、他のバンドパスフィルター等を用いることなく、１つの（単体の）波長可変干渉フィルター５のみにより、複数のピーク波長から所定の１つのピーク波長の光を取り出すことができる。したがって、光学モジュール１０や分光測定装置１の構成の簡略化を図ることができる。
【００５７】
本実施形態では、第三基板５３に凹部５３１が設けられ、この凹部５３１の深さ寸法により波長固定干渉部５８における第二ギャップＧ２のギャップ量が規定される。
このような構成では、例えば、第一基板５１及び第三基板５３の双方に凹部を形成する構成に比べ、１つの基板のみを加工すればよいため、製造効率性を向上させることができる。
また、第一基板５１に凹部を形成する場合、第一基板５１の第二基板５２に対向する面に電極配置溝５１１を形成する必要があるため、基板両面に対してそれぞれエッチング処理が必要となる。これに対して、第三基板５３に凹部５３１を形成する場合では、第一基板５１の第二基板５２に対向する片面のみにエッチング処理を実施すればよく、加工効率性が向上する。
なお、本実施形態では、第三基板５３に凹部５３１を設ける構成としたが、第三基板５３を加工せず、第一基板５１に凹部を設ける構成としてもよい。このような構成でも、本実施形態と同様に、１つの基板のみを加工することで第二ギャップＧ２のギャップ量を設定することができるため、製造効率性を向上させることができる。また、第一基板５１に凹部を設ける場合、第三基板５３に対してエッチング等の基板加工を施す必要がない。
【００５８】
本実施形態では、波長固定干渉部５８は、第二ギャップＧ２がギャップ量ｇ１となる第一波長固定干渉部５８１、及び、第二ギャップＧ２がギャップ量ｇ２となる第二波長固定干渉部５８２を備える。
このような構成では、第一波長固定干渉部５８１と第二波長固定干渉部５８２とで、透過する光のピーク波長が異なり、ピーク波長に対応した透過可能波長域も異なる。そして、第一波長固定干渉部５８１の透過可能波長域Ａ１，Ａ２のうち、透過可能波長域Ａ２が波長可変干渉部５７の測定対象波長域Ｐ３と重なり、第二波長固定干渉部５８２の透過可能波長域Ａ３，Ａ４のうち、透過可能波長域Ａ３が波長可変干渉部５７の測定対象波長域Ｐ２と重なる。このため、波長可変干渉フィルター５の第一小領域Ａｒ１では、波長域Ｂ１の光を取り出すことができ、第二小領域Ａｒ２では、波長域Ｂ２の光を取り出すことができる。
このように、波長固定干渉部５８の第二ギャップＧ２のギャップ量が異なる領域を複数設けることで、１つの（単体の）波長可変干渉フィルター５から、複数の波長をそれぞれ個別に取り出すことができ、１回の測定により、複数のピーク波長に対応した光を取得することができる。
これにより、分光測定装置１により測定対象光の波長帯域内における各波長の光の光量を測定する場合に、１度の測定で２つのピーク波長に対する光量を取得することができるため、測定実施回数を減らすことができ、迅速な分光測定を実施することができる。
【００５９】
本実施形態では、第三基板５３の第一波長固定干渉部５８１と第二波長固定干渉部５８２の間には、傾斜面または段差面となる領域境界部５３２が設けられる。そして、第三基板５３には、この領域境界部５３２に入射する光を遮光する遮光部５３３が設けられる。
このため、領域境界部５３２への光の入射がなく、領域境界部５３２の傾斜面や段差面で屈折や反射される光がない。したがって、各反射膜５５１，５５２，５５３，５５４に対して、傾斜した角度（直交以外の角度）で入射する光成分がなく、波長可変干渉フィルター５における分解能低下を抑制できる。
【００６０】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図面に基づいて説明する。
上記第一実施形態では、波長可変干渉フィルター５の光干渉領域Ａｒ０に、波長固定干渉部５８の第二ギャップＧ２がギャップ量ｇ１となる第一小領域Ａｒ１、及びギャップ量ｇ２となる第二小領域Ａｒ２を設ける構成を例示した。これに対して、第二実施形態は、光干渉領域Ａｒ０が更に細かく分割されている点で第一実施形態と相違する。
【００６１】
図６は、第二実施形態における分光カメラ（分光測定装置）の概略構成を示す図である。なお、以上の実施形態において、上記第一実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【００６２】
図６に示すように、分光カメラ１Ａは、光学モジュール１０Ａと、光学モジュール１０Ａから出力された信号を処理する制御回路部２０Ａと、を備えている。
この分光カメラ１Ａは、例えば測定対象Ｘで反射した画像光（測定対象光）における各波長の分光画像を取得する装置である。
【００６３】
［光学モジュールの構成］
光学モジュール１０Ａは、波長可変干渉フィルター５Ａと、撮像部１１Ａと、Ｉ−Ｖ変換器１２と、アンプ１３と、Ａ／Ｄ変換器１４と、電圧制御部１５とを備える。
この光学モジュール１０Ａは、測定対象Ｘで反射された測定対象光を、テレセントリック光学系（図示略）を通して、波長可変干渉フィルター５Ａに導き、波長可変干渉フィルター５Ａを透過した光を撮像部１１Ａで撮像する。そして、撮像部１１Ａで撮像された画像信号は、Ｉ−Ｖ変換器１２、アンプ１３、及びＡ／Ｄ変換器１４を介して制御回路部２０Ａに出力される。
【００６４】
［波長可変干渉フィルターの構成］
本実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａは、第一実施形態の波長可変干渉フィルター５と略同様の構成を有し、第三基板５３Ａの構成が上記第一実施形態の第三基板５３と相違する。
図７は、第二実施形態の第三基板５３Ａの凹部５３４の概略構成を示す平面図である。
図７に示すように、本実施形態の第三基板５３Ａは、深さ寸法がより細かい領域に分割された凹部５３４を備える。
具体的には、本実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａでは、光干渉領域Ａｒ０は、アレイ状に分割した複数の部分領域Ａｒ３を備える。この部分領域Ａｒ３は、取得する分光画像の画素単位で分割されている。そして、この部分領域Ａｒ３内において更に、３つの小領域（第一小領域Ａｒ３１、第二小領域Ａｒ３２、第三小領域Ａｒ３３）に分割される。
【００６５】
第三基板５３Ａの凹部５３４は、これらの部分領域Ａｒ３及び各小領域Ａｒ３１，Ａｒ３２，Ａｒ３３に対応して、隣り合う領域間で異なる深さ寸法となるように形成されている。なお、図７では、第一小領域Ａｒ３１に対応する領域を「１」、第二小領域Ａｒ３２に対応する領域を「２」、第三小領域Ａｒ３３に対応する領域を「３」の番号を付し、部分領域Ａｒ３の境界線を太線にて表示している。
【００６６】
このような本実施形態では、波長固定干渉部５８における各小領域Ａｒ３１，Ａｒ３２，Ａｒ３３を透過する光のピーク波長がそれぞれ異なり、それぞれ異なる透過可能波長域を有する。
そして、第一小領域Ａｒ３１に対応する波長固定干渉部５８は、測定対象光の波長帯域（例えば可視光域から近赤外光域）において、波長可変干渉部５７の２次ピーク波長に対応した測定対象波長域と重なる１次ピーク波長を有し、当該１次ピーク波長に対応した透過可能波長域を有する。また、第一小領域Ａｒ３１に対応する波長固定干渉部５８では、測定対象光の波長帯域において、その他のピーク波長（２次以降のピーク波長）及び当該ピーク波長に対応した透過可能波長域は、波長可変干渉部５７の測定対象波長域と重ならない。したがって、第一小領域Ａｒ３１では、波長可変干渉部５７の２次ピーク波長に対応した測定対象波長域と、波長固定干渉部５８の１次ピーク波長に対応した透過可能波長域とが重なる第一波長域の光のみが透過可能となる。
【００６７】
第二小領域Ａｒ３２に対応する波長固定干渉部５８は、測定対象光の波長帯域において、波長可変干渉部５７の３次ピーク波長に対応した測定対象波長域と重なる２次（又は１次）ピーク波長を有し、当該ピーク波長に対応した透過可能波長域を有する。また、第二小領域Ａｒ３２に対応する波長固定干渉部５８では、測定対象光の波長帯域において、その他のピーク波長及び当該ピーク波長に対応した透過可能波長域は、波長可変干渉部５７の測定対象波長域と重ならない。したがって、第二小領域Ａｒ３２では、波長可変干渉部５７の３次ピーク波長に対応した測定対象波長域と、波長固定干渉部５８の２次（又は１次）ピーク波長に対応した透過可能波長域とが重なる第二波長域の光のみが透過可能となる。
【００６８】
第三小領域Ａｒ３３に対応する波長固定干渉部５８は、測定対象光の波長帯域において、波長可変干渉部５７の４次ピーク波長に対応した測定対象波長域と重なる３次（又は２次又は１次）ピーク波長を有し、当該ピーク波長に対応した透過可能波長域を有する。また、第三小領域Ａｒ３３に対応する波長固定干渉部５８では、測定対象光の波長帯域において、その他のピーク波長及び当該ピーク波長に対応した透過可能波長域は、波長可変干渉部５７の測定対象波長域と重ならない。したがって、第三小領域Ａｒ３３では、波長可変干渉部５７の４次ピーク波長に対応した測定対象波長域と、波長固定干渉部５８の３次（又は２次又は１次）ピーク波長に対応した透過可能波長域とが重なる第三波長域の光のみが透過可能となる。
また、図７では省略しているが、第一実施形態と同様に、第三基板５３Ａの第一基板５１に対向しない面には、各小領域Ａｒ３１，Ａｒ３２，Ａｒ３３の間の領域境界部５３２への光の入射を阻止する遮光部が設けられている。
【００６９】
［撮像部の構成］
撮像部１１Ａは、光干渉領域Ａｒ０に対応した撮像領域を備え、この撮像領域において、各部分領域Ａｒ３に対応した画素領域を有する。また、撮像部１１Ａの各画素領域は、各小領域Ａｒ３１，Ａｒ３２，Ａｒ３３に対応付けられた３つの撮像素子を備えている。つまり、１つの小領域（Ａｒ３１，Ａｒ３２，Ａｒ３３）を透過した光は、当該小領域に対応付けられた１つの撮像素子に入射する。
このような撮像部１１Ａでは、波長可変干渉フィルター５Ａを透過した画像光を、各部分領域と透過した光を１画素とした画像として取得（撮像）することができる。また、各画素領域では、それぞれ各小領域Ａｒ３１，Ａｒ３２，Ａｒ３３に対応した波長の光が受光可能であるため、各波長に対応した分光画像を取得することが可能となる。例えば、各画素領域の第一小領域Ａｒ３１に対応した撮像素子により、第一小領域Ａｒ３１に対応した所定波長の分光画像を取得することができる。
【００７０】
［制御部の構成］
制御回路部２０Ａは、図６に示すように、フィルター駆動部２１と、光量取得部２２と、分光画像取得部２４とを備える。
分光画像取得部２４は、光量取得部２２により取得される各撮像素子からの検出信号に基づいて、撮像部１１Ａにて撮像された撮像画像（分光画像）を取得する。上述したように、本実施形態では、撮像部１１Ａは、各部分領域Ａｒ３に対応した各画素領域を備え、各画素領域に各小領域Ａｒ３１，Ａｒ３２，Ａｒ３３に対応した撮像素子が配置されている。したがって、分光画像取得部２４は、第一小領域Ａｒ３１に対応した撮像素子からの検出信号に基づいて、波長可変干渉部５７の２次ピーク波長に対応した測定対象波長域の波長の分光画像を取得できる。同様に、分光画像取得部２４は、第二小領域Ａｒ３２に対応した撮像素子から、波長可変干渉部５７の３次ピーク波長に対応した測定対象波長域の波長の分光画像を取得でき、第三小領域Ａｒ３３に対応した撮像素子からの検出信号に基づいて、波長可変干渉部５７の４次ピーク波長に対応した測定対象波長域の波長の分光画像を取得できる。
【００７１】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、光干渉領域Ａｒ０は、撮像部１１Ａにより撮像される画像の画素領域に対応した複数の部分領域Ａｒ３に分割され、これらの部分領域Ａｒ３は、更に、複数（３つ）の小領域Ａｒ３１，Ａｒ３２，Ａｒ３３に分割される。そして、第三基板５３に設けられる凹部５３４は、各小領域Ａｒ３１，Ａｒ３２，Ａｒ３３に対応する部分がそれぞれ異なる深さ寸法となるように形成される。ここで、第一小領域Ａｒ３１に対応する波長固定干渉部５８では、波長可変干渉部５７の２次ピーク波長に対応した測定対象波長域に対して、１つの透過可能波長域が重なるように第二ギャップのギャップ量が設定される。また、第二小領域Ａｒ３２に対応する波長固定干渉部５８では、波長可変干渉部５７の３次ピーク波長に対応した測定対象波長域に対して、１つの透過可能波長域が重なるように第二ギャップのギャップ量が設定される。また、第三小領域Ａｒ３３に対応する波長固定干渉部５８では、波長可変干渉部５７の４次ピーク波長に対応した測定対象波長域に対して、１つの透過可能波長域が重なるように第二ギャップのギャップ量が設定される。
これにより、測定対象光が、例えば可視光域から近赤外光域までの広い波長帯域を有する場合であっても、波長可変干渉部５７の２次ピーク波長、３次ピーク波長、及び４次ピーク波長に対応した光を各小領域Ａｒ３１，Ａｒ３２，Ａｒ３３から独立して射出させることができる。
【００７２】
また、各部分領域が撮像部１１Ａの画素領域に対応しているため、各小領域Ａｒ３１，Ａｒ３２，Ａｒ３３に対応した各撮像素子からの検出信号に基づいて、各ピーク波長に対応した分光画像を取得することができる。このような構成では、１回の撮像により３つのピーク波長に対応した分光画像を取得することができる。したがって、例えば複数の波長の分光画像を撮像したい場合に、撮像に要する時間を短縮することができる。
【００７３】
また、本実施形態では、１つの（単体の）波長可変干渉フィルター５Ａにより、次数の異なる複数のピーク波長に対応する分光画像を取得することができ、例えば、他のバンドパスフィルター等が不要となるため、構成の簡略化を図ることができる。
【００７４】
［第三実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について、図面に基づいて説明する。
上記第一実施形態の分光測定装置１又は第二実施形態の分光カメラ１Ａでは、光学モジュール１０，１０Ａに対して、波長可変干渉フィルター５，５Ａが直接設けられる構成とした。しかしながら、光学モジュールとしては、複雑な構成を有するものもあり、特に小型化の光学モジュールに対して、波長可変干渉フィルター５を直接設けることが困難な場合がある。本実施形態では、そのような光学モジュールに対しても、波長可変干渉フィルター５，５Ａを容易に設置可能にする光学フィルターデバイスについて、以下に説明する。
図８は、本発明の第三実施形態に係る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。
【００７５】
図８に示すように、光学フィルターデバイス６００は、波長可変干渉フィルター５と、当該波長可変干渉フィルター５を収納する筐体６０１と、を備えている。なお、本実施形態では、一例として波長可変干渉フィルター５を例示するが、第二実施形態の波長可変干渉フィルター５Ａが用いられる構成としてもよい。
筐体６０１は、ベース基板６１０と、リッド６２０と、ベース側ガラス基板６３０と、リッド側ガラス基板６４０と、を備える。
【００７６】
ベース基板６１０は、例えば単層セラミック基板により構成される。このベース基板６１０には、波長可変干渉フィルター５の第二基板５２が設置される。ベース基板６１０への第二基板５２の設置としては、例えば接着層等を介して配置されるものであってもよく、他の固定部材等に嵌合等されることで配置されるものであってもよい。また、ベース基板６１０には、光干渉領域Ａｒ０に対向する領域に、光通過孔６１１が開口形成される。そして、この光通過孔６１１を覆うように、ベース側ガラス基板６３０が接合される。ベース側ガラス基板６３０の接合方法としては、例えば、ガラス原料を高温で熔解し、急冷したガラスのかけらであるガラスフリットを用いたガラスフリット接合、エポキシ樹脂等による接着などを利用できる。
【００７７】
このベース基板６１０のリッド６２０に対向するベース内側面６１２には、波長可変干渉フィルター５の各引出電極（第一引出電極、第二引出電極）と接続される内側端子部６１５が設けられている。なお、各引出電極と内側端子部６１５との接続は、例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）６１５Ａを用いることができ、例えばＡｇペースト、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）、ＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）等により接合する。なお、内部空間６５０を真空状態に維持する場合は、アウトガスが少ないＡｇペーストを用いることが好ましい。また、ＦＰＣ６１５Ａによる接続に限られず、例えばワイヤーボンディング等による配線接続を実施してもよい。
また、ベース基板６１０は、各内側端子部６１５が設けられる位置に対応して、貫通孔６１４が形成されており、各内側端子部６１５は、貫通孔６１４に充填された導電性部材を介して、ベース基板６１０のベース内側面６１２とは反対側のベース外側面６１３に設けられた外側端子部６１６に接続されている。
そして、ベース基板６１０の外周部には、リッド６２０に接合されるベース接合部６１７が設けられている。
【００７８】
リッド６２０は、図８に示すように、ベース基板６１０のベース接合部６１７に接合されるリッド接合部６２４と、リッド接合部６２４から連続し、ベース基板６１０から離れる方向に立ち上がる側壁部６２５と、側壁部６２５から連続し、波長可変干渉フィルター５の第一基板５１側を覆う天面部６２６とを備えている。このリッド６２０は、例えばコバール等の合金または金属により形成することができる。
このリッド６２０は、リッド接合部６２４と、ベース基板６１０のベース接合部６１７とが、接合されることで、ベース基板６１０に密着接合されている。
この接合方法としては、例えば、レーザー溶着の他、銀ロウ等を用いた半田付け、共晶合金層を用いた封着、低融点ガラスを用いた溶着、ガラス付着、ガラスフリット接合、エポキシ樹脂による接着等が挙げられる。これらの接合方法は、ベース基板６１０及びリッド６２０の素材や、接合環境等により、適宜選択することができる。
【００７９】
リッド６２０の天面部６２６は、ベース基板６１０に対して平行となる。この天面部６２６には、波長可変干渉フィルター５の光干渉領域Ａｒ０に対向する領域に、光通過孔６２１が開口形成されている。そして、この光通過孔６２１を覆うように、リッド側ガラス基板６４０が接合される。リッド側ガラス基板６４０の接合方法としては、ベース側ガラス基板６３０の接合と同様に、例えばガラスフリット接合や、エポキシ樹脂等による接着などを用いることができる。
【００８０】
〔第三実施形態の作用効果〕
本実施形態の光学フィルターデバイス６００では、筐体６０１により波長可変干渉フィルター５が保護されているため、異物や大気に含まれるガス等による波長可変干渉フィルター５の特性変化を防止でき、また、外的要因による波長可変干渉フィルター５の破損を防止できる。また、帯電粒子の侵入を防止できるため、第一電極５６１や第二電極５６２の帯電を防止できる。したがって、帯電によるクーロン力の発生を抑制でき、反射膜５５１，５５２の平行性をより確実に維持することができる。
【００８１】
また、例えば工場で製造された波長可変干渉フィルター５を、光学モジュールや電子機器を組み立てる組み立てライン等まで運搬する場合に、光学フィルターデバイス６００により保護された波長可変干渉フィルター５では、安全に運搬することが可能となる。
また、光学フィルターデバイス６００は、筐体６０１の外周面に露出する外側端子部６１６が設けられているため、光学モジュールや電子機器に対して組み込む際にも容易に配線を実施することが可能となる。
【００８２】
［変形例］
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。
【００８３】
例えば、上記実施形態では、光干渉領域Ａｒ０が複数の小領域Ａｒ１，Ａｒ２に分割される構成、又は複数の部分領域Ａｒ３に分割され、かつ各部分領域が複数の小領域Ａｒ３１，Ａｒ３２，Ａｒ３３に分割される構成を例示したが、これに限定されない。
すなわち、第二ギャップＧ２のギャップ量が光干渉領域Ａｒ０において一様な寸法となる構成としてもよい。この場合、例えば、波長可変干渉部５７の複数のピーク波長に対応した測定対象波長域のうち、測定を実施したい測定実施波長域の光が透過されるように、波長固定干渉部５８の第二ギャップＧ２のギャップ量が設定されていればよい。
【００８４】
第二実施形態において、各部分領域Ａｒ３内に３つの小領域Ａｒ３１，ＡＲ３２，Ａｒ３３が設けられる例を示したが、４つ以上の小領域が設けられる構成としてもよい。
また、撮像部１１Ａで撮像される分光画像の画素単位に対応して各部分領域Ａｒ３が設けられる例を示したが、複数画素に対応した部分領域を設ける構成としてもよい。
【００８５】
第二実施形態では、波長可変干渉部５７における次数が異なるピーク波長に対応した測定対象波長に対応して、各小領域Ａｒ３１，Ａｒ３２，Ａｒ３３における第二ギャップＧ２のギャップ量を設定した。すなわち、第二実施形態では、第一小領域Ａｒ３１から波長可変干渉部５７の２次ピーク波長に対応する測定対象波長域の光、第二小領域Ａｒ３２から波長可変干渉部５７の３次ピーク波長に対応する測定対象波長の光、第三小領域Ａｒ３３から波長可変干渉部５７の４次ピーク波長に対応する測定対象波長の光が透過されるように、第二ギャップのギャップ量が設定されている。
これに対して、図５に示すように、異なる複数の小領域により、１つの測定対象波長域の光を取り出す構成としてもよい。例えば、波長可変干渉部５７の２次ピーク波長に対応した測定対象波長域（４５０ｎｍ〜６００ｎｍ）の光を取り出すことを目的とした波長可変干渉フィルターでは、第一〜第三小領域に、透過波長域が測定対象波長域と重なる第一〜第三波長固定干渉部を配置する。
ここで、第一波長固定干渉部の１次ピーク波長に対応した透過波長域が４５０ｎｍ〜５００ｎｍとなり、第二波長固定干渉部の１次ピーク波長に対応した透過波長域が５００ｎｍ〜５５０ｎｍとなり、第三波長固定干渉部の１次ピーク波長に対応した透過波長域が５５０ｎｍ〜６００ｎｍとなり、その他の透過波長域において、波長可変干渉部の他の測定対象波長域と重なりがないものとする。
このような構成では、測定対象波長域の光は、第一ギャップＧ１のギャップ量ｇ０に応じて第一〜第三小領域のうちのいずれかを透過する構成となる。また、この場合でも、波長可変干渉部の他のピーク波長に対応した光は、波長可変干渉フィルターを透過せず、特定の波長域の光のみを抽出することができる。
【００８６】
上記第一及び第二実施形態において、第三基板５３の光入射面に遮光部５３３が設けられる構成を示したが、これに限定されない。遮光部５３３が設けられる位置としては、例えば、凹部５３１，５３４の領域境界部５３２上や、第四反射膜５５４上に設けられる構成としてもよい。
また、本実施形態では、波長可変干渉フィルター５に第三基板５３側から光が入射する例を示したが、例えば第二基板５２側から光が入射する構成としてもよい。この場合、例えば、第一基板５１や第二基板５２、第一反射膜５５１や第二反射膜５５２上に遮光部が領域境界部５３２への光の入射を阻止する遮光部が設けられる構成としてもよい。
【００８７】
上記各実施形態では、波長可変干渉フィルター５，５Ａのギャップ量変更部として、電圧印加により静電引力により第一ギャップＧ１のギャップ量ｇ０を変動させる静電アクチュエーター５６を例示したが、これに限定されない。
例えば、第一電極５６１の代わりに、第一誘電コイルを配置し、第二電極５６２の代わりに第二誘電コイルまたは永久磁石を配置した誘電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。
更に、静電アクチュエーター５６の代わりに圧電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。この場合、例えば保持部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を撓ませることができる。
【００８８】
また、本発明の電子機器として、第一実施形態において分光測定装置１を例示し、第二実施形態において分光カメラ１Ａ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、光学フィルターデバイス、光学モジュール、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。
【００８９】
図９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１０は、図９のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。
このガス検出装置１００は、図９に示すように、センサーチップ１１０と、吸引口１２０Ａ、吸引流路１２０Ｂ、排出流路１２０Ｃ、及び排出口１２０Ｄを備えた流路１２０と、本体部１３０と、を備えて構成されている。
本体部１３０は、流路１２０を着脱可能な開口を有するセンサー部カバー１３１、排出手段１３３、筐体１３４、光学部１３５、フィルター１３６、波長可変干渉フィルター５、及び受光素子１３７（検出部）等を含む検出装置と、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，１３５Ｄ，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の代わりに、波長可変干渉フィルター５Ａや光学フィルターデバイス６００を配置してもよい。
また、図１０に示すように、ガス検出装置１００の表面には、操作パネル１４０、表示部１４１、外部とのインターフェイスのための接続部１４２、電力供給部１３９が設けられている。電力供給部１３９が二次電池の場合には、充電のための接続部１４３を備えてもよい。
更に、ガス検出装置１００の制御部１３８は、図１０に示すように、ＣＰＵ等により構成された信号処理部１４４、光源１３５Ａを制御するための光源ドライバー回路１４５、波長可変干渉フィルター５を制御するための電圧制御部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、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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
なお、上記図９及び図１０において、ラマン散乱光を波長可変干渉フィルター５により分光して分光されたラマン散乱光からガス検出を行うガス検出装置１００を例示したが、ガス検出装置として、ガス固有の吸光度を検出することでガス種別を特定するガス検出装置として用いてもよい。この場合、センサー内部にガスを流入させ、入射光のうちガスにて吸収された光を検出するガスセンサーを本発明の光学モジュールとして用いる。そして、このようなガスセンサーによりセンサー内に流入されたガスを分析、判別するガス検出装置を本発明の電子機器とする。このような構成でも、波長可変干渉フィルターを用いてガスの成分を検出することができる。
【００９４】
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。
【００９５】
図１１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１１に示すように、検出器２１０（光学モジュール）と、制御部２２０と、表示部２３０と、を備えている。検出器２１０は、光を射出する光源２１１と、測定対象物からの光が導入される撮像レンズ２１２と、撮像レンズ２１２から導入された光を分光する波長可変干渉フィルター５と、分光された光を検出する撮像部２１３（検出部）と、を備えている。なお、波長可変干渉フィルター５に代えて、波長可変干渉フィルター５Ａや光学フィルターデバイス６００が配置されてもよい。
また、制御部２２０は、光源２１１の点灯・消灯制御、点灯時の明るさ制御を実施する光源制御部２２１と、波長可変干渉フィルター５を制御する電圧制御部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。
【００９６】
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。
【００９７】
そして、信号処理部２２４は、記憶部２２５に蓄積された各画像における各画素のデータを演算処理し、各画素におけるスペクトルを求める。また、記憶部２２５には、例えばスペクトルに対する食物の成分に関する情報が記憶されており、信号処理部２２４は、求めたスペクトルのデータを、記憶部２２５に記憶された食物に関する情報を基に分析し、検出対象に含まれる食物成分、及びその含有量を求める。また、得られた食物成分及び含有量から、食物カロリーや鮮度等をも算出することができる。更に、画像内のスペクトル分布を分析することで、検査対象の食物の中で鮮度が低下している部分の抽出等をも実施することができ、更には、食物内に含まれる異物等の検出をも実施することができる。
そして、信号処理部２２４は、上述のようにして得られた検査対象の食物の成分や含有量、カロリーや鮮度等の情報を表示部２３０に表示させる処理をする。
【００９８】
また、図１１において、食物分析装置２００の例を示すが、略同様の構成により、上述したようなその他の情報の非侵襲的測定装置としても利用することができる。例えば、血液等の体液成分の測定、分析等、生体成分を分析する生体分析装置として用いることができる。このような生体分析装置としては、例えば血液等の体液成分を測定する装置として、エチルアルコールを検知する装置とすれば、運転者の飲酒状態を検出する酒気帯び運転防止装置として用いることができる。また、このような生体分析装置を備えた電子内視鏡システムとしても用いることができる。
更には、鉱物の成分分析を実施する鉱物分析装置としても用いることができる。
【００９９】
更には、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。
【０１００】
更には、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。
【０１０１】
更には、光学モジュール及び電子機器を、濃度検出装置として用いることができる。この場合、波長可変干渉フィルターにより、物質から射出された赤外エネルギー（赤外光）を分光して分析し、サンプル中の被検体濃度を測定する。
【０１０２】
上記に示すように、本発明の波長可変干渉フィルター、光学モジュール、及び電子機器は、入射光から所定の光を分光するいかなる装置にも適用することができる。そして、本発明の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、光学モジュールや電子機器の小型化を促進でき、例えば、携帯用や車載用の光学デバイスとして好適に用いることができる。
【０１０３】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等に適宜変更できる。
【符号の説明】
【０１０４】
１…分光測定装置（電子機器）、１Ａ…分光カメラ（電子機器）、５，５Ａ…波長可変干渉フィルター、１１…検出部、１１Ａ…撮像部（検出部）、５１…第一基板、５２…第二基板、５３…第三基板、５６…静電アクチュエーター（ギャップ変更部）、５７…波長可変干渉部、５８…波長固定干渉部、１００…ガス検出装置（電子機器）、２００…食物分析装置（電子機器）、５５１…第一反射膜、５５２…第二反射膜、５５３…第三反射膜、５５４…第四反射膜、６００…光学フィルターデバイス、６０１…筐体、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４…透過可能波長域、Ａｒ０…光干渉領域、Ａｒ１…第一小領域、Ａｒ２…第二小領域、Ａｒ３…部分領域、Ａｒ３１…第一小領域、Ａｒ３２…第二小領域、Ａｒ３３…第三小領域、Ｇ１…第一ギャップ、Ｇ２…第二ギャップ、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…測定対象波長域、Ｘ…測定対象。
【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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