(57)【要約】【課題】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。【解決手段】光学フィルターデバイス６００は、互いに対向する一対の反射膜、及び当該一対の反射膜のいずれか一方が設けられた可動基板５２を有する波長可変干渉フィルター５（干渉フィルター）と、ベース６２０（ベース部）と、可動基板５２の一部をベース６２０に固定する第一固定部材６４０と、可動基板５２の厚み方向の平面視において、厚み方向に交差する基板表面の、一対の反射膜が対向する対向領域Ｓ１を囲う領域で、可動基板５２をベース６２０に固定し、第一固定部材６４０よりも、可動基板５２への弾性率が低い第二固定部材６４１と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する一対の反射膜、及び前記一対の反射膜のいずれか一方が設けられた基板を有する干渉フィルターと、
ベース部と、
前記基板の一部を前記ベース部に固定する第一固定部材と、
前記基板の厚み方向の平面視において、前記厚み方向に交差する基板表面の、前記一対の反射膜が対向する対向領域を囲う領域で、前記基板を前記ベース部に固定し、前記第一固定部材よりも、前記基板への弾性率が低い第二固定部材と、を備えた
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、
前記第二固定部材は、前記基板への密着性が前記第一固定部材よりも低い
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、
前記基板は、前記一対の反射膜のいずれか一方が設けられる第一基板と、前記一対の反射膜の他方が設けられる第二基板とを含み、
前記第二基板は、前記反射膜が設けられた可動部、及び前記可動部を前記厚み方向に移動可能に保持する保持部を含む駆動領域を有し、
前記第二固定部材は、前記平面視において、前記駆動領域を囲う領域で、前記第二基板を前記ベース部に固定する
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、
前記第二固定部材は、前記平面視において、前記駆動領域の外周に沿った第一縁と、前記第一縁からの距離が一定の第二縁とを有する
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項５】
請求項４に記載の光学フィルターデバイスにおいて、
前記第二固定部材は、前記平面視において環状である
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項６】
請求項５に記載の光学フィルターデバイスにおいて、
前記第二固定部材は、スリットを有する
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項７】
請求項６に記載の光学フィルターデバイスにおいて、
前記第二固定部材は、複数の前記スリットを有し、前記平面視において、前記駆動領域の中心に対して回転対称となる形状を有する
ことを特徴とする光学フィルターデバイス。
【請求項８】
互いに対向する一対の反射膜、及び前記一対の反射膜のいずれか一方が設けられた基板を有する干渉フィルターと、
ベース部と、
前記基板の一部を前記ベース部に固定する第一固定部材と、
前記基板の厚み方向の平面視において、前記厚み方向に交差する基板表面の、前記一対の反射膜が対向する対向領域を囲う領域で、前記基板を前記ベース部に固定し、前記第一固定部材よりも、前記基板への弾性率が低い第二固定部材と、
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、を備えた
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項９】
互いに対向する一対の反射膜、及び前記一対の反射膜のいずれか一方が設けられた基板を有する干渉フィルターと、
ベース部と、
前記基板の一部を前記ベース部に固定する第一固定部材と、
前記基板の厚み方向の平面視において、前記厚み方向に交差する基板表面の、前記一対の反射膜が対向する対向領域を囲う領域で、前記基板を前記ベース部に固定し、前記第一固定部材よりも、前記基板への弾性率が低い第二固定部材と、
前記干渉フィルターを制御する制御部と、を備えた
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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の一箇所で、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を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、基板が歪むことにより、反射膜間のギャップの寸法の反射面に沿った面内の均一性が低下するため、干渉フィルターの分解能が低下するという課題がある。
【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、互いに対向する一対の反射膜、及び前記一対の反射膜のいずれか一方が設けられた基板を有する干渉フィルターと、ベース部と、前記基板の一部を前記ベース部に固定する第一固定部材と、前記基板の厚み方向の平面視において、前記厚み方向に交差する基板表面の、前記一対の反射膜が対向する対向領域を囲う領域で、前記基板を前記ベース部に固定し、前記第一固定部材よりも、前記基板への弾性率が低い第二固定部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本適用例では、干渉フィルターは、基板の一部で第一固定部材によってベース部に固定されている。また、干渉フィルターは、基板厚み方向の平面視において、基板表面の反射膜の対向領域を囲う領域で、第一固定部材よりも、弾性率が低い第二固定部材によって固定されている。
ここで、上述のように、基板の一部を固定した場合、固定位置を固定端とした基板厚み方向の振動が、基板に生じる場合があり、当該振動による基板の歪みにより、干渉フィルターの分解能が低下するおそれがある。例えば、干渉フィルターの基板を一箇所で固定した場合、固定端から最も離れた位置（最遠部）を振幅が最大の自由端とする振動（１次モード振動）が、干渉フィルターに生じる場合がある。
また、干渉フィルターから所望波長の光を安定して出射させるためには、一対の反射膜間を一定にする必要があるが、例えば基板のばね性により反射膜が振動する場合がある。この場合、例えば基板のばね定数等に基づいた固有振動数で振動することになる。この際、基板のばね定数等に基づいた固有振動数と、上記１次モード振動等の干渉フィルターの固有振動数とが近い場合は共振により反射膜の振動が増大する。
また、このような振動の影響を避けるため、ベース部に対する干渉フィルターの振動が収束して、干渉フィルターの分解能が所望の範囲となるまで待機することも考えられる。しかしながら、この場合、干渉フィルターから所望波長の光を出射させるまでの時間（待機時間）が長くなる。
【０００９】
これに対して、本適用例では、第一固定部材によって、基板の一部をベース部に対して強固に固定する。さらに、第一固定部材よりも密着性及び弾性率が低い第二固定部材によって、厚み方向に交差する基板表面を固定する。これにより、上記１次モード振動等の基板厚み方向の振動を第二固定部材で吸収でき、当該振動を抑制できる。したがって、振動の影響による分解能の低下を抑制でき、かつ、待機時間を短縮できる。
また、本適用例では、干渉フィルターは、基板表面の、上記平面視における一対の反射膜の対向領域を囲う領域で、第二固定部材によってベース部に固定されている。このような構成では、平面視において、基板表面に沿って対向領域の中心から外側に向かう放射方向に、第二固定部材から基板に対して作用する応力の均一化を図ることができる。これにより、基板とベース部との間に熱膨張係数差が存在する場合や、第二固定部材が硬化収縮するような場合でも、熱膨張係数差や硬化収縮の影響を小さくでき、対向領域における基板の歪みを抑制できる。
さらに、本適用例では、第二固定部材の弾性率を、第一固定部材よりも大きくすることにより、熱膨張係数差により基板とベース部との間の膨張量（又は収縮量）が異なる場合でも、第一固定部材により基板を位置決め固定しつつ、第二固定部材を弾性変形させることができ、熱膨張係数差による基板の歪みを抑制できる。
以上から、本適用例によれば、第一固定部材により干渉フィルターを適切に固定でき、かつ、第二固定部材により干渉フィルターの振動や、熱膨張係数差による影響を低減して、干渉フィルターの分解能の低下を抑制できる。
【００１０】
本適用例の光学フィルターデバイスにおいて、前記第二固定部材は、前記基板への密着性が前記第一固定部材よりも低いことが好ましい。
ここで、固定部材は、密着性及び弾性率がともに高いほど、固定力が大きくなる。
本適用例では、第二固定部材の密着性及び弾性率を、第一固定部材よりも低くすることにより、第二固定部材による固定力を第一固定部材よりも小さくできる。一方、第一固定部材による固定力を第二固定部材よりも大きくできる。これにより、干渉フィルターを適切に固定するのに十分な固定力を、第一固定部材により得るとともに、第二固定部材から基板に作用する応力を低減できる。
【００１１】
本適用例の光学フィルターデバイスにおいて、前記基板は、前記一対の反射膜のいずれか一方が設けられる第一基板と、前記一対の反射膜の他方が設けられる第二基板とを含み、前記第二基板は、前記反射膜が設けられた可動部、及び前記可動部を前記厚み方向に移動可能に保持する保持部を含む駆動領域を有し、前記第二固定部材は、前記平面視において、前記駆動領域を囲う領域で、前記第二基板を前記ベース部に固定することが好ましい。
本適用例では、干渉フィルターは、基板は第一基板及び第二基板を含み、駆動領域を有する第二基板を第一基板側に撓ませて一対の反射膜のギャップ寸法を変更することができる。したがって、干渉フィルターは、反射膜間のギャップの寸法を変更し、当該寸法に応じた波長の光を出射させることができる。しかしながら、第二基板は、第一基板よりも強度が低下するため、応力が作用した際に、変形しやすくなっている。
これに対して、本適用例では、第二固定部材は、平面視において、第二基板における駆動領域を囲う領域で、当該第二基板をベース部に固定する。
このような構成では、上記平面視において、駆動領域の外側に、駆動領域の中心から外側に向かう方向に第二固定部材から作用する応力の均一化を図ることができる。これにより、第二基板における脆弱部分を含む駆動領域で、第二基板が歪むことを抑制でき、ギャップ寸法の制御精度の低下を抑制できる。
【００１２】
本適用例の光学フィルターデバイスにおいて、前記第二固定部材は、前記平面視において、前記駆動領域の外周に沿った第一縁と、前記第一縁からの距離が一定の第二縁とを有することが好ましい。
本適用例では、平面視において、駆動領域の外周に沿った第一縁と、第一縁からの距離が一定の第二縁とを有する領域で、第二基板が第二固定部材によって固定される。
このような構成では、平面視における第二固定部材の幅寸法（駆動領域の中心に対して放射方向における幅寸法）を一定とすることができる。これにより、第二固定部材から第二基板に作用する応力を、より均一にすることができ、基板の歪みをより確実に抑制できる。
【００１３】
本適用例の光学フィルターデバイスにおいて、前記第二固定部材は、前記平面視において環状であることが好ましい。
本適用例では、第二固定部材を環状とすることにより、駆動領域の中心に対する放射方向に、第二固定部材から第二基板に作用する応力の一層の均一化を図ることができ、基板の歪みをより確実に抑制できる。
【００１４】
本適用例の光学フィルターデバイスにおいて、前記第二固定部材は、スリットを有することが好ましい。
本適用例では、例えば、第二固定部材に接着剤を用い、当該接着剤から放出ガスが発生した場合でも、フィルター平面視において、第二固定部材よりも内側の空間から、スリットを介して外部に排出することができる。また、フィルター平面視において、第二固定部材よりも内側の空間と、外側の空間との間で内圧の差が生じることを抑制でき、当該内圧差が生じることによる、反射膜間ギャップの制御精度の低下を抑制できる。
【００１５】
本適用例の光学フィルターデバイスにおいて、前記第二固定部材は、複数の前記スリットを有し、前記平面視において、前記駆動領域の中心に対して回転対称となる形状を有することが好ましい。
本適用例では、複数のスリットが第二固定部材を複数部分に分割しており、各部分が互いに回転対称となる形状を有する。したがって、第二固定部材にスリットを設けた場合でも、第二固定部材から基板の駆動領域に対して作用する応力の均一化を図ることができ、基板の駆動領域における歪みを抑制できる。
【００１６】
本発明の一適用例に係る光学モジュールは、互いに対向する一対の反射膜、及び前記一対の反射膜のいずれか一方が設けられた基板を有する干渉フィルターと、ベース部と、前記基板の一部を前記ベース部に固定する第一固定部材と、前記基板の厚み方向の平面視において、前記厚み方向に交差する基板表面の、前記一対の反射膜が対向する対向領域を囲う領域で、前記基板を前記ベース部に固定し、前記第一固定部材よりも、前記基板への密着性及び弾性率が低い第二固定部材と、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、を備えたことを特徴とする。
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。
【００１７】
本発明の一適用例に係る電子機器は、互いに対向する一対の反射膜、及び前記一対の反射膜のいずれか一方が設けられた基板を有する干渉フィルターと、ベース部と、前記基板の一部を前記ベース部に固定する第一固定部材と、前記基板の厚み方向の平面視において、前記厚み方向に交差する基板表面の、前記一対の反射膜が対向する対向領域を囲う領域で、前記基板を前記ベース部に固定し、前記第一固定部材よりも、前記基板への密着性及び弾性率が低い第二固定部材と、前記干渉フィルターを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
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】
【００１８】
【図１】本発明に係る第一実施形態の光学フィルターデバイスの概略構成を示す平面図。
【図２】第一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３】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。
【図４】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５】波長可変干渉フィルターにおける１次モード振動を模式的に示す図。
【図６】波長可変干渉フィルターにおける２次モード振動を模式的に示す図。
【図７】波長可変干渉フィルターの安定化時間を示すグラフ。
【図８】第二実施形態の測色装置の概略構成を示すブロック図。
【図９】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１２】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模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る第一実施形態を図面に基づいて説明する。
［光学フィルターデバイスの構成］
図１は、本発明の光学フィルターデバイスの第一実施形態である、光学フィルターデバイス６００の概略構成を示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。なお、図２では後述する波長可変干渉フィルターの構造を簡略化して模式的に示している。
光学フィルターデバイス６００は、入射した検査対象光から、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、筐体６１０と、筐体６１０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。このような光学フィルターデバイス６００は、例えば測色センサー等の光学モジュールや、測色装置やガス分析装置等の電子機器に組み込むことができる。なお、光学フィルターデバイス６００を備えた光学モジュールや電子機器の構成については、後に詳述する。
【００２０】
［波長可変干渉フィルターの構成］
図３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る。図４は、図３のＢ−Ｂ線で切断した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３及び図４に示すように、本発明の第一基板に相当する固定基板５１、及び本発明の第二基板に相当する可動基板５２を備えている。これらの固定基板５１及び可動基板５２は、それぞれ例えば各種ガラスや、水晶等により形成されており、本実施形態では、石英ガラスにより構成されるものとする。そして、これらの基板５１，５２は、図４に示すように、接合膜５３（第一接合膜５３１及び第二接合膜５３２）により接合されることで、一体的に構成されている。具体的には、固定基板５１の第一接合部５１３、及び可動基板５２の第二接合部５２３が、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜等により構成された接合膜５３により接合されている。
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。
【００２１】
固定基板５１には、図４に示すように、本発明の一対の反射膜の一方を構成する固定反射膜５４が設けられている。また、可動基板５２には、本発明の一対の反射膜の他方を構成する可動反射膜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、反射膜間ギャップ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、反射膜５４，５５間のギャップＧ１の距離（ギャップ寸法）を調整するのに用いられる、本発明のギャップ変更部に相当する静電アクチュエーター５６が設けられている。この静電アクチュエーター５６は、固定基板５１に設けられた固定電極５６１と、可動基板５２に設けられた可動電極５６２と、を備え、各電極５６１，５６２が対向することにより構成されている。これらの固定電極５６１，可動電極５６２は、電極間ギャップを介して対向する。ここで、これらの電極５６１，５６２は、それぞれ固定基板５１及び可動基板５２の基板表面に直接設けられる構成であってもよく、他の膜部材を介して設けられる構成であってもよい。
なお、本実施形態では、反射膜間ギャップ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、反射膜間ギャップＧ１を電極間ギャップよりも大きく形成してもよい。
また、フィルター平面視において、可動基板５２の一辺側（例えば、図３における辺Ｃ３−Ｃ４）は、固定基板５１の辺Ｃ３´−Ｃ４´よりも外側に突出する。この可動基板５２の突出部分は、固定基板５１と接合されない電装部５２５であり、波長可変干渉フィルター５を固定基板５１側から見た際に露出する面は、後述する電極パッド５６４Ｐ，５６５Ｐが設けられる電装面５２４となる。
同様に、フィルター平面視において、固定基板５１の一辺側（電装部５２５とは反対側）は、可動基板５２よりも外側に突出する。
【００２２】
（固定基板の構成）
固定基板５１には、図４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、固定電極５６１及び可動電極５６２間に電圧を印加した際の静電引力や、固定電極５６１の内部応力による固定基板５１の撓みはない。
【００２３】
電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、固定基板５１の平面中心点Ｏを中心とした環状に形成されている（図３参照）。この電極配置溝５１１の溝底面は、固定電極５６１が配置される電極設置面５１１Ａとなる。
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。この反射膜設置部５１２の突出先端面は、反射膜設置面５１２Ａとなる。
【００２４】
電極設置面５１１Ａには、静電アクチュエーター５６を構成する固定電極５６１が設けられている。この固定電極５６１は、電極設置面５１１Ａのうち、後述する可動部５２１の可動電極５６２に対向する領域に設けられている。また、固定電極５６１上に、固定電極５６１及び可動電極５６２の間の絶縁性を確保するための絶縁膜が積層される構成としてもよい。
そして、固定基板５１には、図３に示すように、固定電極５６１の外周縁に接続された固定引出電極５６３が設けられている。この固定引出電極５６３は、電極配置溝５１１から辺Ｃ３´−Ｃ４´側（電装部５２５側）に向かって形成された接続電極溝５１１Ｂ（図４参照）に沿って設けられている。この接続電極溝５１１Ｂには、可動基板５２側に向かって突設されたバンプ５６５Ａが設けられ、固定引出電極５６３は、バンプ５６５Ａ上まで延出する。そして、バンプ５６５Ａ上で可動基板５２側に設けられた固定接続電極５６５に当接し、電気的に接続される。この固定接続電極５６５は、接続電極溝５１１Ｂに対向する領域から電装面５２４まで延出し、電装面５２４において固定電極パッド５６５Ｐを構成する。
【００２５】
なお、本実施形態では、電極設置面５１１Ａに１つの固定電極５６１が設けられる構成を示すが、例えば、平面中心点Ｏを中心とした同心円となる２つの電極が設けられる構成（二重電極構成）などとしてもよい。その他、固定反射膜５４上に透明電極を設ける構成や、導電性の固定反射膜５４を用い、当該固定反射膜５４から固定側電装部に接続電極を形成してもよく、この場合、固定電極５６１として、接続電極の位置に応じて、一部が切り欠かれた構成などとしてもよい。
【００２６】
反射膜設置部５１２は、上述したように、電極配置溝５１１と同軸上で、電極配置溝５１１よりも小さい径寸法となる略円柱状に形成され、当該反射膜設置部５１２の可動基板５２に対向する反射膜設置面５１２Ａを備えている。
この反射膜設置部５１２には、図４に示すように、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い。さらに、誘電体多層膜上に金属膜（又は合金膜）を積層した反射膜や、金属膜（又は合金膜）上に誘電体多層膜を積層した反射膜、単層の屈折層（ＴｉＯ２やＳｉＯ２等）と金属膜（又は合金膜）とを積層した反射膜などを用いてもよい。
【００２７】
また、固定基板５１の光入射面（固定反射膜５４が設けられない面）には、固定反射膜５４に対応する位置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、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。
【００２８】
そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面のうち、エッチングにより、電極配置溝５１１、反射膜設置部５１２、及び接続電極溝５１１Ｂが形成されない面は、第一接合部５１３を構成する。この第一接合部５１３には、第一接合膜５３１が設けられ、この第一接合膜５３１が、可動基板５２に設けられた第二接合膜５３２に接合されることで、上述したように、固定基板５１及び可動基板５２が接合される。
【００２９】
（可動基板の構成）
可動基板５２は、平面中心点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、を備えている。
【００３０】
可動部５２１は、保持部５２２よりも厚み寸法が大きく形成される。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面５１２Ａ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。
なお、固定基板５１と同様に、可動部５２１の固定基板５１とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。このような反射防止膜は、低屈折率膜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、可動基板５２の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させることができる。
【００３１】
可動電極５６２は、所定の電極間ギャップを介して固定電極５６１に対向し、固定電極５６１と同一形状となる環状に形成されている。この可動電極５６２は、固定電極５６１とともに静電アクチュエーター５６を構成する。また、可動基板５２には、可動電極５６２の外周縁に接続された可動接続電極５６４が設けられている。この可動接続電極５６４は、可動部５２１から、固定基板５１に設けられた接続電極溝５１１Ｂに対向する位置に沿って、電装面５２４に亘って設けられており、電装面５２４において、内側端子部に電気的に接続される可動電極パッド５６４Ｐを構成する。
また、可動基板５２には、上述したように、固定接続電極５６５が設けられており、この固定接続電極５６５は、バンプ５６５Ａ（図３参照）の形成位置で固定引出電極５６３に接続されている。
【００３２】
可動反射膜５５は、可動部５２１の可動面５２１Ａ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。
なお、本実施形態では、上述したように、電極間ギャップが反射膜間ギャップＧ１の寸法よりも大きい例を示すがこれに限定されない。例えば、測定対象光として赤外線や遠赤外線を用いる場合等、測定対象光の波長域によっては、ギャップＧ１の寸法が、電極間ギャップの寸法よりも大きくなる構成としてもよい。
【００３３】
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、平面中心点Ｏを中心として、等角度間隔で配置された梁状の保持部が設けられる構成などとしてもよい。
【００３４】
可動基板５２において、第一接合部５１３に対向する領域は、第二接合部５２３となる。この第二接合部５２３には、第二接合膜５３２が設けられ、上述したように、第二接合膜５３２が第一接合膜５３１に接合されることで、固定基板５１及び可動基板５２が接合される。
【００３５】
［筐体の構成］
筐体６１０は、図２に示すように、本発明のベース部に相当するベース６２０と、リッド６３０と、を備え、内部に波長可変干渉フィルター５を収納する。
ベース６２０は、セラミック薄層を積層して焼成することで形成されたセラミック基板である。このベース６２０は、リッド６３０に対向する面に、フィルター平面視において枠状となる側壁部６２１が設けられている。また、ベース６２０は、当該側壁部６２１に囲まれて形成された凹部６２２を有する。また、側壁部６２１のリッド６３０側の面であるリッド接合面６２１Ａにリッド６３０が接合される。
この凹部６２２の底部６２２Ａには、可動基板５２を底部６２２Ａ側に向けた状態で、波長可変干渉フィルター５が載置される。波長可変干渉フィルター５は、第一固定部材６４０と第二固定部材６４１とによって、二箇所でベース６２０に対して固定される。
【００３６】
第一固定部材６４０は、図１に示すように、可動基板５２の頂点Ｃ４を含む角部に設けられている。この第一固定部材６４０は、図２に示すように、可動基板５２の基板厚み方向に沿った面である基板側面５２Ａ及びベース６２０の底部６２２Ａに接している。
この第一固定部材６４０は、第二固定部材６４１よりも弾性率（剛性）及び密着性が高い固定材料で形成されている。固定部材は、弾性率及び密着性が高い程、固定力が大きくなるので、第一固定部材６４０は、第二固定部材６４１よりも固定力が大きくなる。
このような第一固定部材６４０としては、例えば、弾性率が１ＧＰａ以上の、ポリイミド系の接着剤を用いることができる。
【００３７】
第二固定部材６４１は、図１に示すように、フィルター平面視において、各反射膜５４，５５が対向する対向領域Ｓ１を含む駆動領域Ｓ２を囲う領域で、可動基板５２の基板表面５２Ｂ（図２参照）とベース６２０とを固定する。この駆動領域Ｓ２は、フィルター平面視において、可動部５２１及び保持部５２２を含む領域であり、その外周縁は、保持部５２２の外周縁に重なっている。第二固定部材６４１は、フィルター平面視において、駆動領域Ｓ２の外側で、駆動領域Ｓ２の外周に沿って設けられる。図示例では、第二固定部材６４１は、平面中心点Ｏを中心（すなわち対向領域Ｓ１の重心）とし、幅寸法が一定の略円環状に設けられている。すなわち、第二固定部材６４１では、フィルター平面視において、駆動領域Ｓ２の外周に沿った内縁（本発明の第一縁）と、外縁（本発明の第二縁）との距離が一定である。
【００３８】
第二固定部材６４１は、図１に示すように、フィルター平面視において、平面中心点Ｏに対して回転対称となる位置に、上記放射方向に沿った複数のスリット６４１Ａを有する。この第二固定部材６４１は、スリット６４１Ａによって、平面中心点Ｏに対して回転対称となる複数部分（図示例では２つ）に分かれている。このスリット６４１Ａを設けることにより、例えば、第二固定部材６４１や、後述する透光性部材６２９を接着する接着剤等から放出ガスが発生した場合でも、スリット６４１Ａを介して、第二固定部材６４１よりも内側の空間から、外側に排出することができる。
【００３９】
この第二固定部材６４１は、第一固定部材６４０よりも弾性率と、可動基板に対する密着性とが低い部材である。なお、第二固定部材６４１は、固定基板５１やベース６２０に対して、弾性率が１００分の１以下であることが好ましい。これにより、固定基板５１とベース６２０との間で熱膨張係数差により、膨張量（又は収縮量）に差が生じた場合、固定基板５１とベース６２０とを接合している第二固定部材６４１を変形させることができ、上記熱膨張係数差に起因して固定基板５１に作用する応力を抑制できる。
【００４０】
このような第二固定部材６４１としては、例えば、弾性率が０．０１ＧＰａ以上、かつ、１０ＧＰａ未満のシリコーン系の接着剤を用いることができる。
また、例えば、第二固定部材６４１として、フィルム状の基材に、上述のシリコーン系接着剤等の低弾性接着剤を塗布した、低弾性接着フィルムを用いてもよい。このような接着フィルムを用いることにより、第二固定部材６４１を所定の設置領域に形成することが容易となる。
【００４１】
凹部６２２の底部６２２Ａには、第二固定部材６４１を配置する溝部６２３が設けられている。溝部６２３の溝底部６２３Ａには、上述の第二固定部材６４１が配置されている。
この溝部６２３は、フィルター平面視において、可動基板５２と少なくとも重なる領域に設けられている。溝部６２３の、基板厚み方向の寸法は、第二固定部材６４１の寸法以下であり、好ましくは略同じ寸法である。
【００４２】
溝部６２３を設けて、内部に第二固定部材６４１を収納することにより、当該溝部６２３を設けず、第二固定部材６４１を底部６２２Ａに直に設けた場合と比べて、基板厚み方向における光学フィルターデバイス６００の寸法を小さくすることができる。
また、溝部６２３が、フィルター平面視において、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２と少なくとも重なる位置に、溝部６２３を設けることにより、第一固定部材６４０の固定位置を固定端とした、基板厚み方向の振動が可動基板５２に発生しても。波長可変干渉フィルター５とベース６２０との干渉を抑制することができる。
【００４３】
また、底部６２２Ａには、波長可変干渉フィルター５から出射された光（又は波長可変干渉フィルターに入射される光）を通過させるための光通過孔６２８が設けられている。光通過孔６２８には、例えば低融点ガラス等の接合剤により、例えばガラス板等の透光性部材６２９が接合されている。
【００４４】
また、凹部６２２の底部６２２Ａには、筐体６１０外部に貫通する封止孔６２２Ｂが設けられている。この封止孔６２２Ｂは、光学フィルターデバイス６００の製造時において、例えば筐体６１０内部の気体を吸引したり、不活性ガスに置換するための孔部であり、筐体６１０の内部を真空又は減圧した状態で、例えばＡｕ等の封止部材６２２Ｃ（図２参照）により金属封止することができる。
【００４５】
さらに、凹部６２２の底部６２２Ａには、波長可変干渉フィルターの電極パッド５６４Ｐ，５６５Ｐに接続される内部端子６２２Ｄ（図１参照）が設けられている。この内部端子６２２Ｄの形成部分には、例えば筐体６１０の外部に貫通する貫通孔（図示略）が設けられ、当該貫通孔には内部端子６２２Ｄと電気的に接続される例えばＡｇ等の金属部材が充填されている。この金属部材は、ベース６２０の外部に設けられた外部端子（図示略）に接続されており、これにより、内部端子６２２Ｄと外部端子とが電気接続されている。
【００４６】
リッド６３０は、フィルター平面視において、ベース６２０と同様の矩形状の外形を有し、光を透過可能なガラスによって形成されている。このリッド６３０は、ベース６２０に波長可変干渉フィルター５が配置された状態で、リッド接合面６２１Ａに接合される。
【００４７】
［光学フィルターデバイスの製造方法］
まず、第二固定部材６４１を溝部６２３の溝底部６２３Ａの所定の位置に配置する。そして、波長可変干渉フィルター５を位置合わせしながら、第二固定部材６４１が配置された溝底部６２３Ａに配置する。この後、第二固定部材６４１を硬化させる。
その後、第一固定部材６４０を塗布し、第一固定部材６４０を硬化させる。
このようにして、波長可変干渉フィルター５に対する所定の位置に、第二固定部材６４１を配置することができる。
【００４８】
本実施形態では、可動基板５２をベース６２０側に向けて波長可変干渉フィルター５を配置する。このため、可動基板５２と溝底部６２３Ａとの距離は、フィルター平面視において、保持部５２２の形成位置で、保持部５２２の外側位置よりも大きくなっている。したがって、波長可変干渉フィルター５の配置時に、溝底部６２３Ａに配置された第二固定部材６４１が、基板表面５２Ｂに沿って変形した場合でも、保持部５２２の外周縁よりも内側で、可動基板５２に第二固定部材６４１が接触することを抑制できる。
【００４９】
この後、波長可変干渉フィルター５の各電極パッド５６４Ｐ，５６５Ｐと、内部端子６２２Ｄとをワイヤボンディング等により電気的に接続する。
そして、ベース６２０及びリッド６３０を、例えば低融点ガラス等を用いて接合する。
この後、封止孔６２２Ｂから筐体６１０内部の気体を吸引し、筐体内部空間を真空又は減圧状態とする。そして、その状態を維持したまま、例えばＡｕ等の封止部材６２２Ｃを封止孔６２２Ｂに挿通し、溶融させて封止孔６２２Ｂを閉塞する。
以上により、本実施形態の光学フィルターデバイス６００が製造される。
【００５０】
［波長可変干渉フィルターの振動と第二固定部材との関係］
以下、波長可変干渉フィルター５を第一固定部材６４０の一箇所で固定した際に生じる振動における、各モード振動について説明する。
図５は、波長可変干渉フィルター５における１次モード振動における振動状態を模式的に示す図である。
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、図５に示すように１次モード振動による振動が生じる場合がある。すなわち、波長可変干渉フィルター５には、頂点Ｃ４が固定端となり、当該頂点Ｃ４の対角である頂点Ｃ２´が自由端となる基板厚み方向の振動である１次モード振動が生じる場合がある。１次モード振動では、図５に示すように、固定端である頂点Ｃ４から頂点Ｃ２´側に向かうにしたがって振幅が大きくなる。
【００５１】
図６は、波長可変干渉フィルター５における２次モード振動における振動状態を模式的に示す図である。
頂点Ｃ４側の一箇所や、頂点Ｃ４及び頂点Ｃ２´側の二箇所で固定された波長可変干渉フィルター５では、図６に示すように２次モード振動による振動が生じる場合がある。すなわち、フィルター平面視において頂点Ｃ４及び頂点Ｃ２´を通過する仮想線Ｖを軸とし、頂点Ｃ４を固定端とした捻じれによる振動が生じる場合がある。２次モード振動では、図６に示すように、各基板５１，５２の厚み方向に直交する面に沿って、仮想線Ｖから離れるにしたがって振幅が大きくなる。
【００５２】
上述のように１次モード振動や２次モード振動等の基板厚み方向の屈曲振動が波長可変干渉フィルター５に生じると、各反射膜５４，５５が歪んだり、反射膜間のギャップＧ１の寸法の面内均一性が低下して、波長可変干渉フィルター５の分解能が低下するおそれがある。また、各モードの固有振動数と、波長可変干渉フィルター５の反射膜の振動における固有振動数（以下、ミラー振動数とも称する）が近い場合、共振により、ギャップＧ１の寸法が変動するおそれがある。なお、ミラー振動数は、可動部５２１の質量や、保持部５２２のばね係数等の主に可動基板５２の構成に応じた値である。
本実施形態では、波長可変干渉フィルター５は、基板表面５２Ｂに設けられた第二固定部材６４１によって、ベース６２０に対して固定されている。このような構成により、上記各モード振動等の基板厚み方向に可動基板５２が変形する振動を、第二固定部材６４１に吸収させることができ、残留振動を抑制できる。
【００５３】
［第一実施形態の作用効果］
本実施形態では、波長可変干渉フィルター５は、可動基板５２の一箇所で、第一固定部材６４０によって、ベース６２０に固定されている。また、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、基板表面５２Ｂの対向領域Ｓ１を囲う領域で、第一固定部材６４０よりも密着性及び弾性率が低い第二固定部材６４１によって、固定されている。
ここで、波長可変干渉フィルター５を一箇所で固定すると、上述のように１次モード振動（図５参照）や２次モード振動（図６参照）等が生じる場合があり、波長可変干渉フィルター５の分解能が低下するおそれがある。このような分解能の低下の影響を避けるため、波長可変干渉フィルター５の振動が収束するまで待機すると、所望波長の光を出射させるまでの待機時間が長くなる。
これに対して、本実施形態では、可動基板５２の基板表面５２Ｂを、第一固定部材６４０よりも弾性率が低い、第二固定部材６４１で固定する。これにより、上述のように、波長可変干渉フィルター５における残留振動を抑制できる。したがって、波長可変干渉フィルター５の分解能の低下を抑制でき、かつ、上記待機時間を短縮できる。
また、第二固定部材６４１の弾性率を、第一固定部材６４０よりも大きくすることにより、熱膨張係数差により可動基板５２とベース６２０との間の膨張量（又は収縮量）が異なる場合でも、第一固定部材６４０により可動基板５２を位置決め固定しつつ、第二固定部材６４１を弾性変形させることができ、熱膨張係数差による各基板５１，５２の歪みを抑制できる。
【００５４】
また、第二固定部材６４１の密着性及び弾性率を、第一固定部材６４０よりも低くすることにより、第二固定部材６４１による固定力を第一固定部材６４０よりも小さくできる。一方、第一固定部材６４０による固定力を第二固定部材６４１よりも大きくできる。これにより、波長可変干渉フィルター５を適切に固定するのに十分な固定力を、第一固定部材６４０により得るとともに、第二固定部材６４１から可動基板５２に作用する応力を低減できる。
【００５５】
また、波長可変干渉フィルター５は、基板表面５２Ｂの、フィルター平面視における対向領域Ｓ１を囲う領域で、第二固定部材６４１によって、ベース６２０に固定されている。
このような構成では、平面視において、基板表面５２Ｂに沿って対向領域Ｓ１の中心である平面中心点Ｏから外側に向かう放射方向に、第二固定部材６４１から可動基板５２の対向領域Ｓ１に対して作用する応力の均一化を図ることができる。これにより、可動基板５２とベース６２０との間に熱膨張係数差が存在する場合や、第二固定部材６４１が硬化収縮するような場合でも、熱膨張係数差や硬化収縮の影響を小さくでき、対向領域Ｓ１における各基板５１，５２の歪みを抑制できる。
【００５６】
図７は、平面視において対向領域Ｓ１を囲むように、可動基板５２の４辺に沿って第二固定部材６４１を設けた場合（図７において各測定点を丸で示す）と、角部の１箇所で固定した場合（図７において各測定点を四角で示す）と、のそれぞれについて、各測定対象波長（ｎｍ）における安定化時間（ｍｓ）を示すグラフである。なお、安定化時間とは、ギャップＧ１の寸法が、所望の測定精度に対する許容範囲に収束するまでの所要時間である。また、安定化時間の許容値の上限値（測定限界）を点線で、目標値を一点鎖線で示す。
図７に示すように、角部の１箇所で固定した場合、安定化時間が、全測定波長において測定限界以下となるものの、複数の測定波長において目標値以上となる。これに対して、平面視において対向領域Ｓ１を囲むように固定されている場合、安定化時間が、全測定波長において目標値以下となる。このように、対向領域Ｓ１を囲むように可動基板５２をベース６２０に固定することにより、安定化時間を短縮することができる。
【００５７】
ここで、本実施形態では、一対の基板５１，５２のうちの可動基板５２には、可動反射膜５５が形成された可動部５２１が、保持部５２２によって移動可能に保持されている。
このような波長可変干渉フィルター５では、外乱等により波長可変干渉フィルター５に生じた振動（例えば１次モード振動や２次モード振動が生じた）に対する可動部５２１の共振が発生し易く、分解能が低下しやすい。また、静電アクチュエーター５６によって、可動部５２１を移動させた際に、その反動により波長可変干渉フィルター５に振動が発生する場合がある。そして、波長可変干渉フィルター５が振動すると、上述の共振により、やはり分光精度が低下することになる。
これに対して、本実施形態では第二固定部材６４１は、可動基板５２における、駆動領域Ｓ２の外側で、駆動領域Ｓ２の外周縁に沿って設けられている。上述のように波長可変干渉フィルター５の振動や共振を抑制できる。したがって、可動基板５２の残留振動を好適に抑制でき、分解能の低下を抑制できる。
また、第二固定部材６４１は、可動基板５２における駆動領域Ｓ２の外側で、駆動領域Ｓ２の外周縁に沿って設けられている。このような構成では、平面中心点Ｏから基板表面５２Ｂに沿って外側に向かう放射方向において、可動基板５２の、保持部５２２よりも外側の領域に作用する応力の均一化を図ることができる。これにより、可動基板５２に設けられた保持部５２２が歪むことを抑制でき、ギャップＧ１の寸法の制御精度の低下を抑制できる。
【００５８】
また、本実施形態では、第二固定部材６４１は、略円環状であり、幅寸法が一定である。これにより、平面中心点Ｏから上記放射方向の外側に向かって、第二固定部材６４１から可動基板５２に作用する応力を、より均一にすることができ、各基板５１，５２の歪みをより確実に抑制できる。
【００５９】
本実施形態では、第二固定部材６４１は、スリット６４１Ａを有する。これにより、例えば、第二固定部材６４１等の接着剤から放出ガスが発生した場合でも、フィルター平面視において、第二固定部材６４１よりも内側の空間から、スリット６４１Ａを介して外部に排出することができる。また、フィルター平面視において、第二固定部材６４１よりも内側の空間と、外側の空間との間で内圧の差が生じることを抑制でき、当該内圧差が生じることによる反射膜間ギャップＧ１の制御精度の低下を抑制できる。
【００６０】
また、本実施形態では、第二固定部材６４１は、フィルター平面視において、平面中心点Ｏに対して互いに回転対称となる位置にスリット６４１Ａが設けられ、互いに回転対称となる複数部分に分割されている。したがって、第二固定部材６４１にスリット６４１Ａを設けた場合でも、第二固定部材６４１から可動基板５２に対して作用する応力の均一化を図ることができる。
【００６１】
本実施形態では、第一固定部材６４０は、可動基板５２を一箇所で固定している。このような構成では、第一固定部材６４０としてより高い弾性率を有し、可動基板５２との密着性が高い材料を用いることができ、第一固定部材６４０による固定力をより増大させることができる。
例えば、可動基板５２を第一固定部材６４０によって複数箇所で固定すると、上記熱膨張係数差に応じて、複数の固定箇所の間で可動基板５２を圧縮する方向や引っ張る方向の応力が作用し、各基板５１，５２が歪むおそれがある。
これに対して、本実施形態では、一箇所で固定しているため、第一固定部材６４０として高弾性率の部材を用いても、上記応力を抑制でき、各基板５１，５２の歪みを抑制できる。
また、第一固定部材６４０による固定力を増大させることができるので、第二固定部材６４１の固定力を減少させることができる。したがって、第二固定部材６４１として、より弾性率及び密着性が低い材料を用いることができ、第二固定部材６４１から可動基板５２に作用する応力をより一層抑制することができる。
【００６２】
また、本実施形態では、第一固定部材６４０は、矩形状の可動基板５２の頂点Ｃ４を含む角部を一箇所で、波長可変干渉フィルター５を固定している。このような構成では、上述のように、１次モード振動（図５参照）として、頂点Ｃ４を固定端とし、頂点Ｃ２´を自由端とする振動が生じる。このような構成では、波長可変干渉フィルター５に生じる１次モード振動において、固定端と自由端との距離を最大とすることができ、波長可変干渉フィルター５に生じる１次モード振動の固有振動数（１次振動数）を小さくすることができる。本実施形態のように、一対の基板５１，５２を備え、可動基板５２の可動部５２１を移動させるように構成された波長可変干渉フィルター５では、可動部５２１における固有振動数（ミラー振動数）は、１次振動数よりも大きい。したがって、１次振動数を小さくすることにより、ミラー振動数から１次振動数を遠ざけることができ、１次モード振動による共振を抑制できる。
【００６３】
また、本実施形態では、第一固定部材６４０は、可動基板５２の厚み方向に沿った側面で可動基板５２を固定している。このような構成では、第一固定部材６４０から、可動基板５２に対して、基板表面５２Ｂに沿った方向の応力が作用することを抑制することができる。したがって、可動基板５２の対向領域Ｓ１に対して作用する、基板表面５２Ｂに沿って平面中心点Ｏに対する放射方向の応力のより一層の均一化を図ることができる。
【００６４】
［第二実施形態］
次に、本発明に係る第二実施形態について、図面に基づいて説明する。
第二実施形態では、上記第一実施形態の光学フィルターデバイス６００が組み込まれた光学モジュールである測色センサー３、及び光学フィルターデバイス６００が組み込まれた電子機器である測色装置１を説明する。
【００６５】
［測色装置の概略構成］
図８は、測色装置１の概略構成を示すブロック図である。
測色装置１は、本発明の電子機器である。この測色装置１は、図８に示すように、検査対象Ｘに光を射出する光源装置２と、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、を備える。そして、この測色装置１は、光源装置２から射出され検査対象Ｘにて反射された検査対象光を測色センサー３にて受光する。そして、測色装置１は、受光した測色センサー３から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち検査対象Ｘの色を分析して測定する装置である。
【００６６】
［光源装置の構成］
光源装置２は、光源２１、複数のレンズ２２（図８には１つのみ記載）を備え、検査対象Ｘに対して白色光を射出する。また、複数のレンズ２２には、コリメーターレンズが含まれてもよく、この場合、光源装置２は、光源２１から射出された白色光をコリメーターレンズにより平行光とし、図示しない投射レンズから検査対象Ｘに向かって射出する。なお、本実施形態では、光源装置２を備える測色装置１を例示するが、例えば検査対象Ｘが液晶パネル等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。
【００６７】
［測色センサーの構成］
測色センサー３は、本発明の光学モジュールを構成し、上記第一実施形態の光学フィルターデバイス６００を備えている。この測色センサー３は、図８に示すように、光学フィルターデバイス６００と、光学フィルターデバイス６００を透過した光を受光する検出部３１と、波長可変干渉フィルター５の透過光の波長を変更する電圧制御部３２と、を備える。
また、測色センサー３は、波長可変干渉フィルター５に対向する位置に、検査対象Ｘ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、光学フィルターデバイス６００内の波長可変干渉フィルター５により、入射光学レンズから入射した検査対象光のうち、所定波長の光を分光し、分光した光を検出部３１にて受光する。
【００６８】
検出部３１は、本発明の受光部であり、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。ここで、検出部３１は、例えば回路基板３１１を介して、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。
また、この回路基板３１１には、筐体６１０の外側表面に形成された外側端子が接続されており、回路基板３１１に形成された回路を介して、電圧制御部３２に接続されている。
このような構成では、回路基板３１１を介して、光学フィルターデバイス６００及び検出部３１を一体的に構成でき、測色センサー３の構成を簡略化することができる。
【００６９】
電圧制御部３２は、回路基板３１１を介して光学フィルターデバイス６００の外側端子に接続される。そして、電圧制御部３２は、制御装置４から入力される制御信号に基づいて、電極パッド５６４Ｐ，５６５Ｐに所定のステップ電圧を印加することで、静電アクチュエーター５６を駆動させる。これにより、電極間ギャップに静電引力が発生し、保持部５２２が撓むことで、可動部５２１が固定基板５１側に変位し、反射膜間ギャップＧ１を所望の寸法に設定することが可能となる。
【００７０】
［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８に示すように、光源制御部４１、測色センサー制御部４２、及び測色処理部４３等を備えて構成されている。
光源制御部４１は、光源装置２に接続されている。そして、光源制御部４１は、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置２に所定の制御信号を出力し、光源装置２から所定の明るさの白色光を射出させる。
測色センサー制御部４２は、測色センサー３に接続されている。そして、測色センサー制御部４２は、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色センサー３にて受光させる光の波長を設定し、この波長の光の受光量を検出する旨の制御信号を測色センサー３に出力する。これにより、測色センサー３の電圧制御部３２は、制御信号に基づいて、利用者が所望する光の波長のみを透過させるよう、静電アクチュエーター５６への印加電圧を設定する。
測色処理部４３は、検出部３１により検出された受光量から、検査対象Ｘの色度を分析する。
【００７１】
［第二実施形態の作用効果］
本実施形態の測色装置１は、上記第一実施形態のような光学フィルターデバイス６００を備えている。上述したように、光学フィルターデバイス６００は、接合時における可動基板５２の撓みや反りを低減でき、波長可変干渉フィルター５から所望波長の光を精度よく出射させることができる。
したがって、光学モジュールである測色センサー３は、検出部３１により所望波長の光量を高精度に検出することが可能となる。これにより、電子機器である測色装置１は、光学フィルターデバイス６００の波長可変干渉フィルター５を制御することで、検査対象Ｘに対する高精度な測色処理を実施できる。
【００７２】
［実施形態の変形］
なお、本発明は上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、上記各実施形態では、フィルター平面視において、第一固定部材６４０を角部の一箇所に設ける構成について例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第一固定部材６４０を、角部以外の他の場所に設ける構成としてもよい。また、第一固定部材６４０を、複数箇所に設ける構成としてもよい。
また、上記各実施形態では、第一固定部材６４０を可動基板５２の基板側面５２Ａに設ける構成を例示したが、これに限定されず、基板表面５２Ｂに設けてもよい。
なお、基板側面５２Ａの一箇所に第一固定部材６４０を設け、波長可変干渉フィルター５を固定することにより、基板表面５２Ｂに沿った方向の応力が、波長可変干渉フィルター５に作用することを抑制でき、波長可変干渉フィルター５の分解能の低下をより確実に抑制できる。
【００７３】
上記各実施形態では、第二固定部材６４１が、フィルター平面視において円環状である構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、平面中心点Ｏに対して回転対称性を有する、例えば矩形状や多角形状等の構成であってもよい。また、第二固定部材６４１は、回転対称性を有する構成に限定されず、フィルター平面視において、対向領域Ｓ１を囲む位置に略環状に設けられていればよい。具体的には、フィルター平面視において、一対の基板５１，５２が重なる重畳領域の外周縁に沿って、第二固定部材６４１を設けてもよい。
【００７４】
上記各実施形態では、第二固定部材６４１に２つのスリット６４１Ａが設けられている構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、３つ以上のスリット６４１Ａを互いに回転対称となる位置に設けてもよく、複数のスリットを、回転対称となる位置以外の任意の位置に設ける構成としてもよい。また、１つのスリット６４１Ａを設ける構成としてもよい。また、上述の放出ガスの発生等の不具合が発生しなければ、スリット６４１Ａを設けなくてもよい。
【００７５】
上記各実施形態では、波長可変干渉フィルター５の可動基板５２を固定する構成としたが、本発明はこれに限定されず、固定基板５１をベース６２０に固定する構成としてもよい。例えば、固定基板５１をベース６２０側に向けて波長可変干渉フィルター５を配置し、固定基板５１をベース６２０に固定する構成が挙げられる。
なお、各基板５１，５２のうちの一方を第一固定部材６４０で固定し、他方を第二固定部材６４１で固定する構成としてもよい。
【００７６】
上記各実施形態では、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。
また、上記各実施形態では、ギャップ変更部としての静電アクチュエーター５６を一対の基板の一方のみに設けた構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、ギャップ変更部を両方の基板に設けてもよい。
【００７７】
上記各実施形態では、反射膜間ギャップＧ１を変更可能に構成された波長可変干渉フィルター５を例示したが、これに限定されず、反射膜間ギャップＧ１の大きさが固定された干渉フィルターであってもよい。
また、上記各実施形態では、波長可変干渉フィルター５として、一対の基板５１，５２と、各基板５１，５２のそれぞれに設けられた一対の反射膜５４，５５を備える構成を例示したが、これに限定されない。例えば、可動基板５２が設けられない構成とし、固定基板５１を筐体６１０に固定する構成としてもよい。この場合、例えば、基板（固定基板）の一面に第一反射膜、ギャップスペーサ、及び第二反射膜を積層形成し、第一反射膜と第二反射膜とがギャップを介して対向する構成とする。当該構成では、一枚の基板からなる構成となり、分光素子をより薄型化することができる。
【００７８】
また、本発明の電子機器として、第二実施形態において測色装置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。
以下、本発明の光学フィルターデバイスを利用した電子機器の変形例について説明する。なお、以下に例示する電子機器は、上記光学フィルターデバイス６００を備え、波長可変干渉フィルター５が筐体６１０に収納されている。
【００７９】
本発明の電子機器は、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、本発明の光学フィルターデバイスが備える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。
【００８０】
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、光学フィルターデバイス６００、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，レンズ１３５Ｄ，レンズ１３５Ｅと、により構成されている。
また、図９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、光学フィルターデバイス６００の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等を備えている。
【００８１】
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。
【００８２】
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等が除去される。
【００８３】
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、ラマン散乱光が光学フィルターデバイス６００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、光学フィルターデバイス６００の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光学フィルターデバイス６００の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。
【００８４】
なお、図９及び図１０において、ラマン散乱光を光学フィルターデバイス６００の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。この他、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。
【００８５】
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。
【００８６】
図１１は、光学フィルターデバイス６００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光学フィルターデバイス６００と、分光された光を検出する撮像部２１３（検出部）と、を備えている。
また、制御部２２０は、光源２１１の点灯・消灯制御、点灯時の明るさ制御を実施する光源制御部２２１と、光学フィルターデバイス６００の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。
【００８７】
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を通って光学フィルターデバイス６００に入射する。光学フィルターデバイス６００の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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
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。
【００９０】
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。
【００９１】
また、電子機器としては、本発明の光学フィルターデバイスが備える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、分光分析機等にも適用できる。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１２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１２に示すように、カメラ本体３１０と、撮像レンズユニット３２０と、撮像部３３０（検出部）と、を備えている。
カメラ本体３１０は、利用者により把持、操作される部分である。
撮像レンズユニット３２０は、カメラ本体３１０に設けられ、入射した画像光を撮像部３３０に導光する。また、この撮像レンズユニット３２０は、図１２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光学フィルターデバイス６００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、光学フィルターデバイス６００の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。
【００９２】
さらには、本発明の光学フィルターデバイスが備える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、本発明の光学フィルターデバイスが備える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、虹彩等の認証装置にも適用できる。
【００９３】
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。
【００９４】
上記に示すように、本発明の光学フィルターデバイス及び電子機器は、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、上記光学フィルターデバイスは、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、携帯用や車載用の電子機器に好適に利用できる。
【００９５】
上述の測色装置１、ガス検出装置１００、食物分析装置２００、及び分光カメラ３００の説明では、第一実施形態の光学フィルターデバイス６００を適用した例を示したが、これに限定されない。もちろん、他の実施形態の光学フィルターデバイスも同様に測色装置１等に適用できる。
【００９６】
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上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造等に適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１…測色装置（電子機器）、３…測色センサー（光学モジュール）、４…制御装置（制御部）、５…波長可変干渉フィルター（干渉フィルター）、３１…検出部（受光部）、５１…固定基板、５２…可動基板、５２Ｂ…基板表面、５４…固定反射膜、５５…可動反射膜、１００…ガス検出装置（電子機器）、１３７…受光素子（受光部）、１３８…制御部、２００…食物分析装置（電子機器）、２１３…撮像部（受光部）、２２０…制御部、３００…分光カメラ（電子機器）、３３０…撮像部（受光部）、５２１…可動部、５２２…保持部、６００…光学フィルターデバイス、６２０…ベース（ベース部）、６４０…第一固定部材、６４１…第二固定部材。
【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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