光モジュールおよび電子機器
【課題】外部から干渉フィルターへ伝達される振動を低減することができ、光学ギャップを精度良く保持することができる光モジュールを提供すること。
【解決手段】本発明の光モジュール（測色センサー）は、可動反射膜５７を備える可動基板５２、および可動反射膜５７にギャップを介して対向する固定反射膜５６を備える固定基板５１を備え、可動基板５２と固定基板５１とが接合された状態にある干渉フィルター５と、干渉フィルター５を保持する筐体６と、を備える。可動基板５２は、固定基板５１の外周縁よりも外側に突出する、２つの突出部５２４を備える。この突出部５２４は、突出方向の先端側に設けられ、筐体６に固定される固定部５２５と、固定部５２５よりも突出方向の基端側に設けられ、固定部５２５よりも厚み寸法が小さい振動防止部５２６と、を備える。振動防止部５２６には緩衝材７が設けられている。
【解決手段】本発明の光モジュール（測色センサー）は、可動反射膜５７を備える可動基板５２、および可動反射膜５７にギャップを介して対向する固定反射膜５６を備える固定基板５１を備え、可動基板５２と固定基板５１とが接合された状態にある干渉フィルター５と、干渉フィルター５を保持する筐体６と、を備える。可動基板５２は、固定基板５１の外周縁よりも外側に突出する、２つの突出部５２４を備える。この突出部５２４は、突出方向の先端側に設けられ、筐体６に固定される固定部５２５と、固定部５２５よりも突出方向の基端側に設けられ、固定部５２５よりも厚み寸法が小さい振動防止部５２６と、を備える。振動防止部５２６には緩衝材７が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光から所定波長の光を分光する干渉フィルターを備えた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（例えば、特許文献１）。
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すると共に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、波長可変干渉フィルターに対して外部から加えられる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特定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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１４２７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、波長可変干渉フィルターにおいて、選択した波長を透過させるためには、その波長に応じたギャップを精度良く保持する必要がある。しかしながら、特に光学ギャップの大きさを変化させる場合には、外部から干渉フィルターへ振動が伝達されると光学ギャップを精度良く保持することが難しくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述のような問題に鑑みて、分光精度の高い干渉フィルターを備えた光モジュール、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】
本発明の光モジュールは、第一反射膜を備える第一基板、および前記第一反射膜にギャップを介して対向する第二反射膜を備える第二基板を備え、前記第一基板と前記第二基板とが接合された状態にある干渉フィルターと、前記干渉フィルターを保持する筐体と、を備え、前記第一基板は、前記第二基板の外周縁よりも外側に突出する突出部を備え、前記突出部は、突出方向の先端側に設けられ、前記筐体に固定される固定部と、前記固定部よりも突出方向の基端側に設けられ、前記固定部よりも厚み寸法が小さい振動防止部と、を備え、前記振動防止部には緩衝材が設けられることを特徴とする。
【０００７】
この発明では、第一基板の突出部は、筐体に固定される固定部と、この固定部よりも厚み寸法が小さい振動防止部を備えている。この振動防止部は、固定部よりも厚み寸法が小さいために、固定部や第一基板の他の部分よりも変形しやすい。したがって、外部から筐体に振動が加わった場合、第一反射膜および第二反射膜が設けられた、第一基板および第二基板が対向する基板対向領域には、その場に留まろうとする力が働き、振動防止部が撓んで振動を吸収する。これにより、基板対向領域における振動を抑制することができる。この振動防止部は、外部から干渉フィルターへ伝達される振動のうち、第一基板の基板厚み方向に沿った縦振動に対して、特にその振動の伝達を低減できる。
また、この発明では、第一基板の振動防止部には緩衝材が設けられている。この緩衝材は、振動防止部の振動に対して反力を与えることで、その振動を減衰させる。この緩衝材は、外部から干渉フィルターへ伝達される振動のうち、第一基板の基板厚み方向に対して直交する方向に沿った横振動に対して、特にその振動の伝達を低減できる。
以上により、本発明によれば、外部から干渉フィルターへ伝達される振動を効果的に低減することができ、光学ギャップを精度良く保持することができる光モジュールを得られる。
【０００８】
本発明の光モジュールでは、前記第一基板は、可動部と、前記可動部を前記第二基板に対して進退可能に保持し、前記可動部よりも厚み寸法が小さく形成された保持部と、前記保持部の外周部に設けられ、前記保持部よりも厚み寸法が大きく、前記第二基板に接合される接合部と、を備え、前記振動防止部の厚み寸法は、前記保持部の厚み寸法と同一であることが好ましい。
【０００９】
この発明では、振動防止部の厚み寸法が保持部の厚み寸法と同一である。このような場合には、第一基板を製造する際に、例えば母材に対して同一深さ寸法だけエッチング処理することで、振動防止部および保持部を同時に形成することができる。そのため、光モジュールの製造効率を向上させることができる。
【００１０】
本発明の光モジュールでは、前記第一基板は、第一電極を備え、前記第一電極は、前記第二基板に対向する基板対向領域から前記突出部の突出方向の先端側に延出して設けられていることが好ましい。
【００１１】
ここで、本発明の第一電極としては、例えば、第一反射膜および第二反射膜間のギャップを変化させるためのアクチュエーターに電圧を印加するための駆動電極や、例えば反射膜間のギャップ寸法を検出するための静電容量測定用電極、反射膜の帯電を除去する電極除去電極などを例示できる。
この発明では、第一基板の第一電極が基板対向領域から突出部の突出方向の先端側に延出されている。これによれば、第一電極が光モジュールの外面側にある突出部に露出するため、端子実装がしやすくなる。
【００１２】
本発明の光モジュールでは、前記第二基板は、第二電極を備え、前記第二電極は、前記第二基板の外周部に延出して設けられ、前記第一電極と前記第二電極とは、前記外周部において導電材により接続されていることが好ましい。
この発明では、第一電極と第二電極とは、これらの外周部において導電材により接続されている。これによれば、第二電極が、光モジュールの外面側にある突出部に露出する第一電極と接続されているため、端子実装がしやすくなる。
【００１３】
本発明の光モジュールでは、前記第一基板と前記筐体により画成される空間には、前記緩衝材が満たされていることが好ましい。
この発明では、第一基板と筐体により画成される空間に満たされた緩衝材により、外部から干渉フィルターへ伝達される振動を低減できる。
【００１４】
本発明の光モジュールでは、前記緩衝材が、樹脂系緩衝材、シリコン系緩衝材および金属系緩衝材からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
本発明では、緩衝材として、樹脂系緩衝材、シリコン系緩衝材および金属系緩衝材からなる群から選択される少なくとも１種を用いることで、外部から干渉フィルターへ伝達される振動のうち、第一基板の基板厚み方向に対して直交する方向に沿った横振動に対して、特にその振動の伝達を低減できる。
【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、外部から干渉フィルターへの振動の伝達を低減することができ、光学ギャップを精度良く保持することができる。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干渉フィルターおよび筐体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干渉フィルターおよび筐体の断面図である。
【図４】第一実施形態における干渉フィルターの固定基板の製造工程を示す説明図である。
【図５】第一実施形態における干渉フィルターの可動基板の製造工程を示す説明図である。
【図６】第二実施形態における干渉フィルターおよび筐体の概略構成を示す平面図である。
【図７】図６におけるVII−VII線に沿って切断した干渉フィルターおよび筐体の断面図である。
【図８】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９】図８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１０】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１１】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】
[第一実施形態]
以下、本発明に係る第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
〔１．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、干渉フィルター５と、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、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、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、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。
なお、この測色センサー３は、後述するように、干渉フィルター５を保持する筐体６を備えている。
【００２０】
（３−１．干渉フィルターの構成）
図２は、干渉フィルター５および筐体６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干渉フィルター５および筐体６の断面図である。
干渉フィルター５は、図２に示すように、本発明における第二基板である固定基板５１、および本発明における第一基板である可動基板５２を備えている。これらの２枚の基板５１，５２は、それぞれ例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等の各種ガラスや、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、固定基板５１と、可動基板５２との間には、固定反射膜５６および可動反射膜５７が設けられる。ここで、固定反射膜５６は、固定基板５１の可動基板５２に対向する面に固定され、可動反射膜５７は、可動基板５２の固定基板５１に対向する面に固定されている。また、これらの固定反射膜５６および可動反射膜５７は、ギャップを介して対向配置されている。ここで、固定反射膜５６および可動反射膜５７により挟まれる空間を光透過領域Ｇと称す。そして、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、固定基板５１と可動基板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、固定基板５１に設けられる固定電極５４１と、可動基板５２に設けられる可動電極５４２とにより構成されている。
【００２３】
（３−１−１．固定基板の構成）
固定基板５１は、本発明における第二基板を構成する。この固定基板５１は、可動基板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、基板厚み方向から固定基板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、可動基板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固定電極５４１が形成されている。また、この固定電極５４１は、配線溝に沿って延出される固定電極線５４１Ａが、固定基板５１の外周部に向かって形成されている。そして、この固定電極線５４１Ａの先端である固定電極端子５４１Ｂが電圧制御部３２に接続されている。なお、図３に示すように、この固定電極端子５４１Ｂは銀ペースト等の導電材５８により可動電極端子５４２Ｂに接続され、この可動電極端子５４２Ｂを介して電圧制御部３２に接続されている。
【００２５】
また、ミラー固定部５１２の可動基板５２に対向する面には、固定反射膜５６が固定されている。この固定反射膜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。
【００２６】
そして、固定基板５１の電極溝５１１の外方には、接合面５１３が形成されている。この接合面５１３には、上述したように、固定基板５１および可動基板５２を接合するプラズマ重合膜５３が形成されている。
【００２７】
(３−１−２．可動基板の構成)
可動基板５２は、本発明における第一基板を構成する。この可動基板５２は、固定基板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。
この可動基板５２は、図２および図３に示すように、固定基板５１の外周縁よりも外側に突出する、２つの突出部５２４を備えている。２つの突出部５２４は、可動基板５２の基板中心に対して点対称に設けられている。そして、この突出部５２４は、筐体６に固定される固定部５２５と、固定部５２５よりも厚み寸法が小さい振動防止部５２６とを備えている。固定部５２５は突出方向の先端側に設けられる。また、振動防止部５２６は固定部５２５よりも突出方向の基端側に設けられる。２つの振動防止部５２６は、可動基板５２の基板中心に対して点対称に設けられている。この振動防止部５２６により、外部から干渉フィルター５へ伝達される振動を低減することができる。なお、図２に示すように、固定部５２５の幅寸法と振動防止部５２６の幅寸法とは同一であるが、これに限定されない。固定部５２５の幅寸法を、振動防止部５２６の幅寸法より大きくしてもよく、小さくしてもよい。
この振動防止部５２６には緩衝材７が設けられる。この緩衝材７としては、適宜公知の緩衝材を用いることができ、例えば、樹脂系緩衝材、シリコン系緩衝材、金属系緩衝材が挙げられる。この緩衝材７が振動防止部５２６の振動を減衰させることで、外部から干渉フィルター５へ伝達される振動を低減することができる。
【００２８】
また、この可動基板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、固定基板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、固定基板５１のリング状の固定電極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。
【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の周囲を囲うダイアフラムであり、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、ダイアフラム状の保持部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の固定基板５１に対向する面には、固定電極５４１に所定の間隔をあけて対向する、リング状の可動電極５４２が形成されている。ここで、上述したように、この可動電極５４２および前述した固定電極５４１により、静電アクチュエーター５４が構成される。
また、可動電極５４２の外周縁の一部からは、可動基板５２の外周部に向かって、可動電極線５４２Ａが形成され、この可動電極線５４２Ａの先端である可動電極端子５４２Ｂが、電圧制御部３２に接続される。
【００３１】
可動部５２１の固定基板５１に対向する面には、ギャップを介して固定反射膜５６に対向する可動反射膜５７が形成されている。なお、可動反射膜５７の構成は、固定反射膜５６と同一であるため、ここでの説明は省略する。
【００３２】
(３−１−３．筐体の構成)
筐体６は、図３に示すように、干渉フィルター５を保持している。そして、可動基板５２の突出部５２４における固定部５２５は、この筐体６に固定されている。
ここで、筐体６と固定部５２５との接合方法としては、特に限定されず、例えば接着剤を用いる方法等の公知の接合方法を採用することができる。
【００３３】
（３−２．電圧制御部の構成）
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の固定電極５４１および可動電極５４２に印加する電圧を制御する。
【００３４】
〔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を測色センサー３に出力する。これにより、測色センサー３の電圧制御部３２は、制御信号に基づいて、利用者が所望する光の波長のみを透過させるよう、静電アクチュエーター５４への印加電圧を設定する。
測色処理部４３は、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。
【００３５】
〔５．干渉フィルターの製造方法〕
次に、干渉フィルター５の製造方法について、図面に基づいて説明する。
（５−１.固定基板製造工程）
図４は、干渉フィルター５の固定基板５１の製造工程（固定基板製造工程）を示す説明図である。
まず、固定基板５１の製造素材である母材５１０（厚み寸法が５００μｍの石英ガラス基板）を用意し、母材５１０の表面粗さＲａが１ｎｍ以下となるまで両面を精密研磨する。そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面に電極溝５１１形成用のレジスト８を塗布して、塗布されたレジスト８をフォトリソグラフィ法により露光・現像して、図４（Ａ）に示すように、電極溝５１１が形成される箇所をパターニングする。
次に、図４（Ｂ）に示すように、電極溝５１１を所望の深さにエッチングし、電極溝５１１を形成する。なお、ここでのエッチングとしては、ウェットエッチングが用いられる。
そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面にミラー固定部５１２を形成するためのレジスト８を塗布して、塗布されたレジスト８をフォトリソグラフィ法により露光・現像して、図４（Ｂ）に示すように、ミラー固定部５１２が形成される箇所をパターニングする。
次に、図４（Ｃ）に示すように、ミラー固定部５１２を所望の位置までエッチングした後、レジスト８を除去することで、電極溝５１１およびミラー固定部５１２が形成される。
【００３６】
この後、図４（Ｄ）に示すように、ミラー固定部５１２に、固定反射膜５６を形成し、電極溝５１１に固定電極５４１（固定電極線５４１Ａおよび固定電極端子５４１Ｂを含む）を形成する。具体的には、固定反射膜５６は、リフトオフプロセスにより成膜される。すなわち、フォトリソグラフィ法等により、固定基板５１上の反射膜形成部分以外にレジスト（リフトオフパターン）を成膜する。そして、固定反射膜５６を成膜した後、リフトオフにより、ミラー固定部５１２以外の反射膜を除去する。また、固定電極５４１、固定電極線５４１Ａおよび固定電極端子５４１Ｂは、固定基板５１上に形成した電極を構成する材料からなる膜に対してフォトリソグラフィ法およびエッチングを行うことにより、所望の位置に形成される。
さらに、図４（Ｄ）に示すように、接合膜５１３Ａを接合面５１３に形成する。接合膜５１３Ａは、ポリオルガノシロキサンを用いたプラズマＣＶＤ法により成膜されるプラズマ重合膜であり、厚み寸法は３０ｎｍとする。
以上により、固定基板５１が製造される。
【００３７】
（５−２．可動基板製造工程）
次に、可動基板５２を製造する工程について説明する。
図５は、干渉フィルター５の可動基板５２の製造工程（可動基板製造工程）を示す説明図である。
可動基板５２の形成では、まず、可動基板５２の製造素材である母材５２０（ガラス基板）を用意し、切削等により、例えば厚み寸法を２００μｍの均一厚みに形成する。そして、母材の表面を鏡面研磨加工することで、平均表面粗さＲａが１ｎｍ以下の平滑面にする。
【００３８】
次に、図５（Ａ）に示すように、可動基板５２の一方の面（固定基板５１に対向する面とは反対側の面）側にレジスト８を塗布する。
そして、フォトリソグラフィ法を用いて、保持部５２２および振動防止部５２６を形成するためのレジストパターンを形成し、ウェットエッチングにより加工して、図５（Ｂ）に示すような可動部５２１、保持部５２２、固定部５２５および振動防止部５２６を形成する。
なお、本実施形態では、振動防止部５２６の厚み寸法が保持部５２２の厚み寸法と同一であるために、このように、振動防止部５２６および保持部５２２を同一の工程で形成することができる。
【００３９】
その後、図５（Ｃ）に示すように、可動基板５２の他方の面（固定基板５１に対向する面）側の可動部５２１に対応する位置に可動反射膜５７を形成し、保持部５２２に対応する位置に可動電極５４２（可動電極線５４２Ａ、可動電極端子５４２Ｂを含む）を形成する。この可動反射膜５７は、固定反射膜５６と同様に、リフトオフプロセスにより成膜する。可動電極５４２、可動電極線５４２Ａ、可動電極端子５４２Ｂは、固定電極５４１と同様にフォトリソグラフィ法及びエッチングにより形成する。
また、図５（Ｃ）に示すように、振動防止部５２６に緩衝材７の材料を付着させ固化させて、振動防止部５２６に緩衝材７を形成する。
さらに、図５（Ｃ）に示すように、接合膜５２３Ａを接合面５２３に形成する。接合膜５２３Ａは、ポリオルガノシロキサンを用いたプラズマＣＶＤ法により成膜されるプラズマ重合膜であり、厚み寸法は３０ｎｍとする。
以上により、可動基板５２が製造される。
【００４０】
（５−３．接合工程）
次に、上述のように製造された固定基板５１および可動基板５２を接合する工程（接合工程）について説明する。
この接合工程では、例えば主材料としてポリオルガノシロキサンが用いられたプラズマ重合膜によるシロキサン接合を用いる。すなわち、接合工程では、各接合膜５１３Ａ，５２３Ａを構成するプラズマ重合膜に活性化エネルギーを付与するために、Ｏ２プラズマ処理またはＵＶ処理を行う。Ｏ２プラズマ処理は、Ｏ２流量３０ｃｃ／分、圧力２７Ｐａ、ＲＦパワー２００Ｗの条件で３０秒間実施する。また、ＵＶ処理は、ＵＶ光源としてエキシマＵＶ（波長１７２ｎｍ）を用いて３分間処理を行う。また、ＵＶ処理は、ＵＶ光源としてエキシマＵＶ（波長１７２ｎｍ）を用いて３分間処理を行う。プラズマ重合膜に活性化エネルギーを付与した後、２つの基板５１，５２のアライメントを行い、各接合膜５３１，５３２を介して各接合面５１３，５２４を重ね合わせて、接合部分に荷重をかけることにより、基板５１，５２同士を接合させる。
なお、加重をかける場合には、加圧荷重による電極溝５１１およびミラー固定部５１２の撓みを防止するために、電極溝５１１およびミラー固定部５１２以外の部分に荷重がかかるように、可動基板５２上にスペーサー材（例えば、テフロン（登録商標）シート）を挟み込んだ状態で行うことが好ましい。
【００４１】
〔６．本実施形態の作用効果〕
上述したように、本実施形態の測色センサー３では、可動基板５２の突出部５２４は、筐体６に固定される固定部５２５と、この固定部５２５よりも厚み寸法が小さい振動防止部５２６を備えている。この振動防止部５２６は、固定部５２５よりも厚み寸法が小さいために、固定部５２５や可動基板５２の他の部分よりも変形しやすい。したがって、外部から筐体６に振動が加わった場合、可動反射膜５７および固定反射膜５６が設けられた、可動基板５２および固定基板５１が対向する基板対向領域には、その場に留まろうとする力が働き、振動防止部５２６が撓んで振動を吸収する。これにより、基板対向領域における振動を抑制することができる。この振動防止部５２６は、外部から干渉フィルターへ伝達される振動のうち、可動基板５２の基板厚み方向に沿った縦振動に対して、特にその振動の伝達を低減できる。
また、本実施形態では、可動基板５２の振動防止部５２６には緩衝材７が設けられている。この緩衝材７、振動防止部５２６の振動に対して反力を与えることで、その振動を減衰させる。この緩衝材７は、外部から干渉フィルター５へ伝達される振動のうち、可動基板５２の基板厚み方向に対して直交する方向に沿った横振動に対して、特にその振動の伝達を低減できる。
以上により、本実施形態によれば、外部から干渉フィルター５へ伝達される振動を効果的に低減することができ、光学ギャップを精度良く保持することができる光モジュールを得られる。
【００４２】
本実施形態では、振動防止部５２６の厚み寸法が保持部５２２の厚み寸法と同一である。このような場合には、可動基板５２を製造する際に、例えば母材５２０に対して同一深さ寸法だけエッチング処理することで、振動防止部５２６および保持部５２２を同時に形成することができる。そのため、測色センサー３の製造効率を向上させることができる。
【００４３】
［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。
図６は、第二実施形態における干渉フィルターおよび筐体の概略構成を示す平面図であり、図７は、図６におけるVII−VII線に沿って切断した干渉フィルターおよび筐体の断面図である。なお、以降の説明において、前記第一実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略または簡略する。
【００４４】
本実施形態では、第一基板を固定基板５１とし、第二基板を可動基板５２としている点で、前記第一実施形態と相違する。すなわち、本実施形態では、図６および図７に示すように、固定基板５１は、外周縁よりも外側に突出する突出部５１４が設けられており、この突出部５１４が筐体６に保持される構成となっている。
そして、この突出部５１４は、筐体６に固定される固定部５１５と、固定部５１５よりも厚み寸法が小さい振動防止部５１６とを備えている。固定部５１５は突出方向の先端側に設けられる。また、振動防止部５１６は固定部５１５よりも突出方向の基端側に設けられる。この振動防止部５１６により、外部から干渉フィルター５へ伝達される振動を低減することができる。
この振動防止部５１６には、緩衝材７が設けられる。この緩衝材７は、振動防止部５１６が振動した際、振動に対する反力を振動防止部に与えて、振動防止部５１６の振動を減衰させる。これにより、外部から干渉フィルター５へ伝達される振動を低減することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、図７に示すように、固定基板５１の固定電極端子５４１Ｂが突出部５１４上に突出方向の先端側に向かって延出されている。これによれば、固定電極端子５４１Ｂが測色センサー３（光モジュール）の外面側にある突出部５１４まで延出されているために、端子実装がしやすくなる。特に、本実施形態のように、固定電極端子５４１Ｂの先端が、固定部５１５上まで延出する構成では、固定部５１５上で固定電極端子５４１Ｂに対する配線を実施することができる。この場合、配線作業時に、固定反射膜５６や可動反射膜５７が設けられた基板５１，５２の対向領域に応力が付与されないため、基板５１，５２の撓みを防止できる。
【００４６】
また、本実施形態では、図６および図７に示すように、また、可動電極５４２は、配線溝に沿って延出される可動電極線５４２Ａが、可動基板５２の外周部に向かって形成されている。そして、この可動電極線５４２Ａの先端である可動電極端子５４２Ｂが電圧制御部３２に接続されている。なお、図７に示すように、この可動電極端子５４２Ｂは銀ペースト等の導電材５８により固定電極端子５４１Ｂに接続され、この固定電極端子５４１Ｂを介して電圧制御部３２に接続されている。
【００４７】
（第二実施形態の作用効果）
本実施形態によれば、前記第一実施形態と同様に、外部から干渉フィルター５へ伝達される振動を低減することができ、光学ギャップを精度良く保持することができる測色センサー３を得られる。
また、本実施形態によれば、固定基板５１の固定電極５４１が基板対向領域から突出部５１４の突出方向の先端側に延出されている。これによれば、固定電極端子５４１Ｂが測色センサー３（光モジュール）の外面側にある突出部５１４に露出するため、端子実装がしやすくなる。
また、本実施形態によれば、可動電極５４２と固定電極５４１とは、これらの外周部において導電材５８により接続されている。これによれば、可動電極５４２が、測色センサー３（光モジュール）の外面側にある突出部５１４に露出する固定電極端子５４１Ｂと接続されているため、端子実装がしやすくなる。
【００４８】
［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。
【００４９】
例えば、前記実施形態では、固定電極５４１および可動電極５４２を静電アクチュエーター５４の電極として使用したが、これに限らない。例えば、固定電極５４１および可動電極５４２を、反射膜間のギャップ寸法を測定するための静電容量測定電極や、帯電除去電極に接続される帯電除去引出電極として使用してもよい。
【００５０】
前記第一実施形態では、可動基板５２は２つの突出部５２４を備えているが、突出部５２４の数は特に限定されない。突出部５２４の数は１つであってもよく、３つ以上であってもよい。ここで、突出部５２４が３つ以上である場合には、特に限定されないが、それぞれを基板中心に対し点対称に設けることが好ましい。
前記第一実施形態では、可動基板５２に２つの振動防止部５２６を、可動基板５２の基板中心に対して点対称に設けているが、これに限らない。振動防止部５２６は、突出部５２４の固定部５２５よりも突出方向の基端側に適宜設けることができる。
また、前記第一実施形態では、振動防止部５２６の厚み寸法を保持部５２２の厚み寸法と同一としたが、これに限らない。
さらに、前記第一実施形態では、可動基板５２の固定部５２５の厚み寸法を可動基板５２の厚み寸法と同一としたが、これに限らない。例えば、固定部５２５の厚み寸法を可動基板５２の厚み寸法よりも厚くしてもよく、薄くしてもよい。
【００５１】
また、前記第一実施形態において、ミラー固定部５１２の可動基板５２に対向するミラー固定面が、電極固定面よりも可動基板５２に近接して形成される例を示したが、これに限らない。電極固定面およびミラー固定面の高さ位置は、ミラー固定面に固定される固定反射膜５６、および可動基板５２に形成される可動反射膜５７の間のギャップの寸法、固定電極５４１および可動電極５４２の間の寸法、固定反射膜５６や可動反射膜５７の厚み寸法等により適宜設定される。したがって、例えば、電極固定面とミラー固定面とが同一面に形成される構成や、電極固定面の中心部に、円筒凹溝上のミラー固定溝が形成され、このミラー固定溝の底面にミラー固定面が形成される構成としてもよい。
【００５２】
また、電極５４１，５４２間のギャップ（電極間ギャップ）が、反射膜５６，５７間のギャップ（ミラー間ギャップ）よりも大きい場合、ミラー間ギャップを変化させるために大きな駆動電圧が必要となる。これに対して、上記のように、ミラー間ギャップが、電極間ギャップよりも大きくなる場合、ミラー間ギャップを変化させるための駆動電圧を小さくでき、省電力化を図ることができる。また、このような構成の干渉フィルターは、ミラー間ギャップが大きいため、特に長波長域の分光特性測定に対して有効であり、例えば、上述したようなガス分析等に用いる赤外光分析や、光通信を実施するためのモジュールに組み込むことができる。
【００５３】
さらに、干渉フィルター５の可動基板５２にダイアフラム状の保持部５２２を設ける構成としたが、例えば可動部５２１の中心に対して点対称となる位置に設けられた複数の梁状の保持部を設ける構成としてもよい。
【００５４】
また、前記第二実施形態では、固定基板５１と筐体６により空間が画成されるが、この空間には、緩衝材７が満たされていてもよい。
このようにすれば、固定基板５１と筐体６により画成される空間に満たされた緩衝材により、外部から干渉フィルターへ伝達される振動を低減できる。
【００５５】
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、本発明に係る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。
【００５６】
図８は、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９は、図８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８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、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９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、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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、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。
【００６０】
なお、上記図８，９において、ラマン散乱光を干渉フィルター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、本発明に係る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。
【００６１】
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。
【００６２】
図１０は、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１０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、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。
【００６３】
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を通って干渉フィルター５に入射する。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。
【００６４】
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。
【００６５】
また、図１０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。
【００６６】
さらには、本発明の光モジュール、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。
【００６７】
また、電子機器としては、本発明に係る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、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１１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１１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１１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、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。
【００６８】
さらには、本発明に係る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、本発明に係る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。
【００６９】
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、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。
【００７０】
上記に示すように、本発明の光モジュール、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、本発明に係る干渉フィルターは、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。
【００７１】
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等に適宜変更できる。
【符号の説明】
【００７２】
１…測色装置、３…測色センサー、５…干渉フィルター、６…筐体、７…緩衝材、５１…固定基板、５２…可動基板、５６…固定反射膜、５７…可動反射膜、５２４…突出部、５２５…固定部、５２６…振動防止部、５４１…固定電極。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光から所定波長の光を分光する干渉フィルターを備えた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（例えば、特許文献１）。
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すると共に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、波長可変干渉フィルターに対して外部から加えられる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特定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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１４２７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、波長可変干渉フィルターにおいて、選択した波長を透過させるためには、その波長に応じたギャップを精度良く保持する必要がある。しかしながら、特に光学ギャップの大きさを変化させる場合には、外部から干渉フィルターへ振動が伝達されると光学ギャップを精度良く保持することが難しくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述のような問題に鑑みて、分光精度の高い干渉フィルターを備えた光モジュール、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】
本発明の光モジュールは、第一反射膜を備える第一基板、および前記第一反射膜にギャップを介して対向する第二反射膜を備える第二基板を備え、前記第一基板と前記第二基板とが接合された状態にある干渉フィルターと、前記干渉フィルターを保持する筐体と、を備え、前記第一基板は、前記第二基板の外周縁よりも外側に突出する突出部を備え、前記突出部は、突出方向の先端側に設けられ、前記筐体に固定される固定部と、前記固定部よりも突出方向の基端側に設けられ、前記固定部よりも厚み寸法が小さい振動防止部と、を備え、前記振動防止部には緩衝材が設けられることを特徴とする。
【０００７】
この発明では、第一基板の突出部は、筐体に固定される固定部と、この固定部よりも厚み寸法が小さい振動防止部を備えている。この振動防止部は、固定部よりも厚み寸法が小さいために、固定部や第一基板の他の部分よりも変形しやすい。したがって、外部から筐体に振動が加わった場合、第一反射膜および第二反射膜が設けられた、第一基板および第二基板が対向する基板対向領域には、その場に留まろうとする力が働き、振動防止部が撓んで振動を吸収する。これにより、基板対向領域における振動を抑制することができる。この振動防止部は、外部から干渉フィルターへ伝達される振動のうち、第一基板の基板厚み方向に沿った縦振動に対して、特にその振動の伝達を低減できる。
また、この発明では、第一基板の振動防止部には緩衝材が設けられている。この緩衝材は、振動防止部の振動に対して反力を与えることで、その振動を減衰させる。この緩衝材は、外部から干渉フィルターへ伝達される振動のうち、第一基板の基板厚み方向に対して直交する方向に沿った横振動に対して、特にその振動の伝達を低減できる。
以上により、本発明によれば、外部から干渉フィルターへ伝達される振動を効果的に低減することができ、光学ギャップを精度良く保持することができる光モジュールを得られる。
【０００８】
本発明の光モジュールでは、前記第一基板は、可動部と、前記可動部を前記第二基板に対して進退可能に保持し、前記可動部よりも厚み寸法が小さく形成された保持部と、前記保持部の外周部に設けられ、前記保持部よりも厚み寸法が大きく、前記第二基板に接合される接合部と、を備え、前記振動防止部の厚み寸法は、前記保持部の厚み寸法と同一であることが好ましい。
【０００９】
この発明では、振動防止部の厚み寸法が保持部の厚み寸法と同一である。このような場合には、第一基板を製造する際に、例えば母材に対して同一深さ寸法だけエッチング処理することで、振動防止部および保持部を同時に形成することができる。そのため、光モジュールの製造効率を向上させることができる。
【００１０】
本発明の光モジュールでは、前記第一基板は、第一電極を備え、前記第一電極は、前記第二基板に対向する基板対向領域から前記突出部の突出方向の先端側に延出して設けられていることが好ましい。
【００１１】
ここで、本発明の第一電極としては、例えば、第一反射膜および第二反射膜間のギャップを変化させるためのアクチュエーターに電圧を印加するための駆動電極や、例えば反射膜間のギャップ寸法を検出するための静電容量測定用電極、反射膜の帯電を除去する電極除去電極などを例示できる。
この発明では、第一基板の第一電極が基板対向領域から突出部の突出方向の先端側に延出されている。これによれば、第一電極が光モジュールの外面側にある突出部に露出するため、端子実装がしやすくなる。
【００１２】
本発明の光モジュールでは、前記第二基板は、第二電極を備え、前記第二電極は、前記第二基板の外周部に延出して設けられ、前記第一電極と前記第二電極とは、前記外周部において導電材により接続されていることが好ましい。
この発明では、第一電極と第二電極とは、これらの外周部において導電材により接続されている。これによれば、第二電極が、光モジュールの外面側にある突出部に露出する第一電極と接続されているため、端子実装がしやすくなる。
【００１３】
本発明の光モジュールでは、前記第一基板と前記筐体により画成される空間には、前記緩衝材が満たされていることが好ましい。
この発明では、第一基板と筐体により画成される空間に満たされた緩衝材により、外部から干渉フィルターへ伝達される振動を低減できる。
【００１４】
本発明の光モジュールでは、前記緩衝材が、樹脂系緩衝材、シリコン系緩衝材および金属系緩衝材からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
本発明では、緩衝材として、樹脂系緩衝材、シリコン系緩衝材および金属系緩衝材からなる群から選択される少なくとも１種を用いることで、外部から干渉フィルターへ伝達される振動のうち、第一基板の基板厚み方向に対して直交する方向に沿った横振動に対して、特にその振動の伝達を低減できる。
【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、外部から干渉フィルターへの振動の伝達を低減することができ、光学ギャップを精度良く保持することができる。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干渉フィルターおよび筐体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干渉フィルターおよび筐体の断面図である。
【図４】第一実施形態における干渉フィルターの固定基板の製造工程を示す説明図である。
【図５】第一実施形態における干渉フィルターの可動基板の製造工程を示す説明図である。
【図６】第二実施形態における干渉フィルターおよび筐体の概略構成を示す平面図である。
【図７】図６におけるVII−VII線に沿って切断した干渉フィルターおよび筐体の断面図である。
【図８】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９】図８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１０】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１１】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】
[第一実施形態]
以下、本発明に係る第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
〔１．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、干渉フィルター５と、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、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、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、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。
なお、この測色センサー３は、後述するように、干渉フィルター５を保持する筐体６を備えている。
【００２０】
（３−１．干渉フィルターの構成）
図２は、干渉フィルター５および筐体６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干渉フィルター５および筐体６の断面図である。
干渉フィルター５は、図２に示すように、本発明における第二基板である固定基板５１、および本発明における第一基板である可動基板５２を備えている。これらの２枚の基板５１，５２は、それぞれ例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等の各種ガラスや、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、固定基板５１と、可動基板５２との間には、固定反射膜５６および可動反射膜５７が設けられる。ここで、固定反射膜５６は、固定基板５１の可動基板５２に対向する面に固定され、可動反射膜５７は、可動基板５２の固定基板５１に対向する面に固定されている。また、これらの固定反射膜５６および可動反射膜５７は、ギャップを介して対向配置されている。ここで、固定反射膜５６および可動反射膜５７により挟まれる空間を光透過領域Ｇと称す。そして、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、固定基板５１と可動基板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、固定基板５１に設けられる固定電極５４１と、可動基板５２に設けられる可動電極５４２とにより構成されている。
【００２３】
（３−１−１．固定基板の構成）
固定基板５１は、本発明における第二基板を構成する。この固定基板５１は、可動基板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、基板厚み方向から固定基板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、可動基板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固定電極５４１が形成されている。また、この固定電極５４１は、配線溝に沿って延出される固定電極線５４１Ａが、固定基板５１の外周部に向かって形成されている。そして、この固定電極線５４１Ａの先端である固定電極端子５４１Ｂが電圧制御部３２に接続されている。なお、図３に示すように、この固定電極端子５４１Ｂは銀ペースト等の導電材５８により可動電極端子５４２Ｂに接続され、この可動電極端子５４２Ｂを介して電圧制御部３２に接続されている。
【００２５】
また、ミラー固定部５１２の可動基板５２に対向する面には、固定反射膜５６が固定されている。この固定反射膜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。
【００２６】
そして、固定基板５１の電極溝５１１の外方には、接合面５１３が形成されている。この接合面５１３には、上述したように、固定基板５１および可動基板５２を接合するプラズマ重合膜５３が形成されている。
【００２７】
(３−１−２．可動基板の構成)
可動基板５２は、本発明における第一基板を構成する。この可動基板５２は、固定基板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。
この可動基板５２は、図２および図３に示すように、固定基板５１の外周縁よりも外側に突出する、２つの突出部５２４を備えている。２つの突出部５２４は、可動基板５２の基板中心に対して点対称に設けられている。そして、この突出部５２４は、筐体６に固定される固定部５２５と、固定部５２５よりも厚み寸法が小さい振動防止部５２６とを備えている。固定部５２５は突出方向の先端側に設けられる。また、振動防止部５２６は固定部５２５よりも突出方向の基端側に設けられる。２つの振動防止部５２６は、可動基板５２の基板中心に対して点対称に設けられている。この振動防止部５２６により、外部から干渉フィルター５へ伝達される振動を低減することができる。なお、図２に示すように、固定部５２５の幅寸法と振動防止部５２６の幅寸法とは同一であるが、これに限定されない。固定部５２５の幅寸法を、振動防止部５２６の幅寸法より大きくしてもよく、小さくしてもよい。
この振動防止部５２６には緩衝材７が設けられる。この緩衝材７としては、適宜公知の緩衝材を用いることができ、例えば、樹脂系緩衝材、シリコン系緩衝材、金属系緩衝材が挙げられる。この緩衝材７が振動防止部５２６の振動を減衰させることで、外部から干渉フィルター５へ伝達される振動を低減することができる。
【００２８】
また、この可動基板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、固定基板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、固定基板５１のリング状の固定電極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。
【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の周囲を囲うダイアフラムであり、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、ダイアフラム状の保持部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の固定基板５１に対向する面には、固定電極５４１に所定の間隔をあけて対向する、リング状の可動電極５４２が形成されている。ここで、上述したように、この可動電極５４２および前述した固定電極５４１により、静電アクチュエーター５４が構成される。
また、可動電極５４２の外周縁の一部からは、可動基板５２の外周部に向かって、可動電極線５４２Ａが形成され、この可動電極線５４２Ａの先端である可動電極端子５４２Ｂが、電圧制御部３２に接続される。
【００３１】
可動部５２１の固定基板５１に対向する面には、ギャップを介して固定反射膜５６に対向する可動反射膜５７が形成されている。なお、可動反射膜５７の構成は、固定反射膜５６と同一であるため、ここでの説明は省略する。
【００３２】
(３−１−３．筐体の構成)
筐体６は、図３に示すように、干渉フィルター５を保持している。そして、可動基板５２の突出部５２４における固定部５２５は、この筐体６に固定されている。
ここで、筐体６と固定部５２５との接合方法としては、特に限定されず、例えば接着剤を用いる方法等の公知の接合方法を採用することができる。
【００３３】
（３−２．電圧制御部の構成）
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の固定電極５４１および可動電極５４２に印加する電圧を制御する。
【００３４】
〔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を測色センサー３に出力する。これにより、測色センサー３の電圧制御部３２は、制御信号に基づいて、利用者が所望する光の波長のみを透過させるよう、静電アクチュエーター５４への印加電圧を設定する。
測色処理部４３は、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。
【００３５】
〔５．干渉フィルターの製造方法〕
次に、干渉フィルター５の製造方法について、図面に基づいて説明する。
（５−１.固定基板製造工程）
図４は、干渉フィルター５の固定基板５１の製造工程（固定基板製造工程）を示す説明図である。
まず、固定基板５１の製造素材である母材５１０（厚み寸法が５００μｍの石英ガラス基板）を用意し、母材５１０の表面粗さＲａが１ｎｍ以下となるまで両面を精密研磨する。そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面に電極溝５１１形成用のレジスト８を塗布して、塗布されたレジスト８をフォトリソグラフィ法により露光・現像して、図４（Ａ）に示すように、電極溝５１１が形成される箇所をパターニングする。
次に、図４（Ｂ）に示すように、電極溝５１１を所望の深さにエッチングし、電極溝５１１を形成する。なお、ここでのエッチングとしては、ウェットエッチングが用いられる。
そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面にミラー固定部５１２を形成するためのレジスト８を塗布して、塗布されたレジスト８をフォトリソグラフィ法により露光・現像して、図４（Ｂ）に示すように、ミラー固定部５１２が形成される箇所をパターニングする。
次に、図４（Ｃ）に示すように、ミラー固定部５１２を所望の位置までエッチングした後、レジスト８を除去することで、電極溝５１１およびミラー固定部５１２が形成される。
【００３６】
この後、図４（Ｄ）に示すように、ミラー固定部５１２に、固定反射膜５６を形成し、電極溝５１１に固定電極５４１（固定電極線５４１Ａおよび固定電極端子５４１Ｂを含む）を形成する。具体的には、固定反射膜５６は、リフトオフプロセスにより成膜される。すなわち、フォトリソグラフィ法等により、固定基板５１上の反射膜形成部分以外にレジスト（リフトオフパターン）を成膜する。そして、固定反射膜５６を成膜した後、リフトオフにより、ミラー固定部５１２以外の反射膜を除去する。また、固定電極５４１、固定電極線５４１Ａおよび固定電極端子５４１Ｂは、固定基板５１上に形成した電極を構成する材料からなる膜に対してフォトリソグラフィ法およびエッチングを行うことにより、所望の位置に形成される。
さらに、図４（Ｄ）に示すように、接合膜５１３Ａを接合面５１３に形成する。接合膜５１３Ａは、ポリオルガノシロキサンを用いたプラズマＣＶＤ法により成膜されるプラズマ重合膜であり、厚み寸法は３０ｎｍとする。
以上により、固定基板５１が製造される。
【００３７】
（５−２．可動基板製造工程）
次に、可動基板５２を製造する工程について説明する。
図５は、干渉フィルター５の可動基板５２の製造工程（可動基板製造工程）を示す説明図である。
可動基板５２の形成では、まず、可動基板５２の製造素材である母材５２０（ガラス基板）を用意し、切削等により、例えば厚み寸法を２００μｍの均一厚みに形成する。そして、母材の表面を鏡面研磨加工することで、平均表面粗さＲａが１ｎｍ以下の平滑面にする。
【００３８】
次に、図５（Ａ）に示すように、可動基板５２の一方の面（固定基板５１に対向する面とは反対側の面）側にレジスト８を塗布する。
そして、フォトリソグラフィ法を用いて、保持部５２２および振動防止部５２６を形成するためのレジストパターンを形成し、ウェットエッチングにより加工して、図５（Ｂ）に示すような可動部５２１、保持部５２２、固定部５２５および振動防止部５２６を形成する。
なお、本実施形態では、振動防止部５２６の厚み寸法が保持部５２２の厚み寸法と同一であるために、このように、振動防止部５２６および保持部５２２を同一の工程で形成することができる。
【００３９】
その後、図５（Ｃ）に示すように、可動基板５２の他方の面（固定基板５１に対向する面）側の可動部５２１に対応する位置に可動反射膜５７を形成し、保持部５２２に対応する位置に可動電極５４２（可動電極線５４２Ａ、可動電極端子５４２Ｂを含む）を形成する。この可動反射膜５７は、固定反射膜５６と同様に、リフトオフプロセスにより成膜する。可動電極５４２、可動電極線５４２Ａ、可動電極端子５４２Ｂは、固定電極５４１と同様にフォトリソグラフィ法及びエッチングにより形成する。
また、図５（Ｃ）に示すように、振動防止部５２６に緩衝材７の材料を付着させ固化させて、振動防止部５２６に緩衝材７を形成する。
さらに、図５（Ｃ）に示すように、接合膜５２３Ａを接合面５２３に形成する。接合膜５２３Ａは、ポリオルガノシロキサンを用いたプラズマＣＶＤ法により成膜されるプラズマ重合膜であり、厚み寸法は３０ｎｍとする。
以上により、可動基板５２が製造される。
【００４０】
（５−３．接合工程）
次に、上述のように製造された固定基板５１および可動基板５２を接合する工程（接合工程）について説明する。
この接合工程では、例えば主材料としてポリオルガノシロキサンが用いられたプラズマ重合膜によるシロキサン接合を用いる。すなわち、接合工程では、各接合膜５１３Ａ，５２３Ａを構成するプラズマ重合膜に活性化エネルギーを付与するために、Ｏ２プラズマ処理またはＵＶ処理を行う。Ｏ２プラズマ処理は、Ｏ２流量３０ｃｃ／分、圧力２７Ｐａ、ＲＦパワー２００Ｗの条件で３０秒間実施する。また、ＵＶ処理は、ＵＶ光源としてエキシマＵＶ（波長１７２ｎｍ）を用いて３分間処理を行う。また、ＵＶ処理は、ＵＶ光源としてエキシマＵＶ（波長１７２ｎｍ）を用いて３分間処理を行う。プラズマ重合膜に活性化エネルギーを付与した後、２つの基板５１，５２のアライメントを行い、各接合膜５３１，５３２を介して各接合面５１３，５２４を重ね合わせて、接合部分に荷重をかけることにより、基板５１，５２同士を接合させる。
なお、加重をかける場合には、加圧荷重による電極溝５１１およびミラー固定部５１２の撓みを防止するために、電極溝５１１およびミラー固定部５１２以外の部分に荷重がかかるように、可動基板５２上にスペーサー材（例えば、テフロン（登録商標）シート）を挟み込んだ状態で行うことが好ましい。
【００４１】
〔６．本実施形態の作用効果〕
上述したように、本実施形態の測色センサー３では、可動基板５２の突出部５２４は、筐体６に固定される固定部５２５と、この固定部５２５よりも厚み寸法が小さい振動防止部５２６を備えている。この振動防止部５２６は、固定部５２５よりも厚み寸法が小さいために、固定部５２５や可動基板５２の他の部分よりも変形しやすい。したがって、外部から筐体６に振動が加わった場合、可動反射膜５７および固定反射膜５６が設けられた、可動基板５２および固定基板５１が対向する基板対向領域には、その場に留まろうとする力が働き、振動防止部５２６が撓んで振動を吸収する。これにより、基板対向領域における振動を抑制することができる。この振動防止部５２６は、外部から干渉フィルターへ伝達される振動のうち、可動基板５２の基板厚み方向に沿った縦振動に対して、特にその振動の伝達を低減できる。
また、本実施形態では、可動基板５２の振動防止部５２６には緩衝材７が設けられている。この緩衝材７、振動防止部５２６の振動に対して反力を与えることで、その振動を減衰させる。この緩衝材７は、外部から干渉フィルター５へ伝達される振動のうち、可動基板５２の基板厚み方向に対して直交する方向に沿った横振動に対して、特にその振動の伝達を低減できる。
以上により、本実施形態によれば、外部から干渉フィルター５へ伝達される振動を効果的に低減することができ、光学ギャップを精度良く保持することができる光モジュールを得られる。
【００４２】
本実施形態では、振動防止部５２６の厚み寸法が保持部５２２の厚み寸法と同一である。このような場合には、可動基板５２を製造する際に、例えば母材５２０に対して同一深さ寸法だけエッチング処理することで、振動防止部５２６および保持部５２２を同時に形成することができる。そのため、測色センサー３の製造効率を向上させることができる。
【００４３】
［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。
図６は、第二実施形態における干渉フィルターおよび筐体の概略構成を示す平面図であり、図７は、図６におけるVII−VII線に沿って切断した干渉フィルターおよび筐体の断面図である。なお、以降の説明において、前記第一実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略または簡略する。
【００４４】
本実施形態では、第一基板を固定基板５１とし、第二基板を可動基板５２としている点で、前記第一実施形態と相違する。すなわち、本実施形態では、図６および図７に示すように、固定基板５１は、外周縁よりも外側に突出する突出部５１４が設けられており、この突出部５１４が筐体６に保持される構成となっている。
そして、この突出部５１４は、筐体６に固定される固定部５１５と、固定部５１５よりも厚み寸法が小さい振動防止部５１６とを備えている。固定部５１５は突出方向の先端側に設けられる。また、振動防止部５１６は固定部５１５よりも突出方向の基端側に設けられる。この振動防止部５１６により、外部から干渉フィルター５へ伝達される振動を低減することができる。
この振動防止部５１６には、緩衝材７が設けられる。この緩衝材７は、振動防止部５１６が振動した際、振動に対する反力を振動防止部に与えて、振動防止部５１６の振動を減衰させる。これにより、外部から干渉フィルター５へ伝達される振動を低減することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、図７に示すように、固定基板５１の固定電極端子５４１Ｂが突出部５１４上に突出方向の先端側に向かって延出されている。これによれば、固定電極端子５４１Ｂが測色センサー３（光モジュール）の外面側にある突出部５１４まで延出されているために、端子実装がしやすくなる。特に、本実施形態のように、固定電極端子５４１Ｂの先端が、固定部５１５上まで延出する構成では、固定部５１５上で固定電極端子５４１Ｂに対する配線を実施することができる。この場合、配線作業時に、固定反射膜５６や可動反射膜５７が設けられた基板５１，５２の対向領域に応力が付与されないため、基板５１，５２の撓みを防止できる。
【００４６】
また、本実施形態では、図６および図７に示すように、また、可動電極５４２は、配線溝に沿って延出される可動電極線５４２Ａが、可動基板５２の外周部に向かって形成されている。そして、この可動電極線５４２Ａの先端である可動電極端子５４２Ｂが電圧制御部３２に接続されている。なお、図７に示すように、この可動電極端子５４２Ｂは銀ペースト等の導電材５８により固定電極端子５４１Ｂに接続され、この固定電極端子５４１Ｂを介して電圧制御部３２に接続されている。
【００４７】
（第二実施形態の作用効果）
本実施形態によれば、前記第一実施形態と同様に、外部から干渉フィルター５へ伝達される振動を低減することができ、光学ギャップを精度良く保持することができる測色センサー３を得られる。
また、本実施形態によれば、固定基板５１の固定電極５４１が基板対向領域から突出部５１４の突出方向の先端側に延出されている。これによれば、固定電極端子５４１Ｂが測色センサー３（光モジュール）の外面側にある突出部５１４に露出するため、端子実装がしやすくなる。
また、本実施形態によれば、可動電極５４２と固定電極５４１とは、これらの外周部において導電材５８により接続されている。これによれば、可動電極５４２が、測色センサー３（光モジュール）の外面側にある突出部５１４に露出する固定電極端子５４１Ｂと接続されているため、端子実装がしやすくなる。
【００４８】
［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。
【００４９】
例えば、前記実施形態では、固定電極５４１および可動電極５４２を静電アクチュエーター５４の電極として使用したが、これに限らない。例えば、固定電極５４１および可動電極５４２を、反射膜間のギャップ寸法を測定するための静電容量測定電極や、帯電除去電極に接続される帯電除去引出電極として使用してもよい。
【００５０】
前記第一実施形態では、可動基板５２は２つの突出部５２４を備えているが、突出部５２４の数は特に限定されない。突出部５２４の数は１つであってもよく、３つ以上であってもよい。ここで、突出部５２４が３つ以上である場合には、特に限定されないが、それぞれを基板中心に対し点対称に設けることが好ましい。
前記第一実施形態では、可動基板５２に２つの振動防止部５２６を、可動基板５２の基板中心に対して点対称に設けているが、これに限らない。振動防止部５２６は、突出部５２４の固定部５２５よりも突出方向の基端側に適宜設けることができる。
また、前記第一実施形態では、振動防止部５２６の厚み寸法を保持部５２２の厚み寸法と同一としたが、これに限らない。
さらに、前記第一実施形態では、可動基板５２の固定部５２５の厚み寸法を可動基板５２の厚み寸法と同一としたが、これに限らない。例えば、固定部５２５の厚み寸法を可動基板５２の厚み寸法よりも厚くしてもよく、薄くしてもよい。
【００５１】
また、前記第一実施形態において、ミラー固定部５１２の可動基板５２に対向するミラー固定面が、電極固定面よりも可動基板５２に近接して形成される例を示したが、これに限らない。電極固定面およびミラー固定面の高さ位置は、ミラー固定面に固定される固定反射膜５６、および可動基板５２に形成される可動反射膜５７の間のギャップの寸法、固定電極５４１および可動電極５４２の間の寸法、固定反射膜５６や可動反射膜５７の厚み寸法等により適宜設定される。したがって、例えば、電極固定面とミラー固定面とが同一面に形成される構成や、電極固定面の中心部に、円筒凹溝上のミラー固定溝が形成され、このミラー固定溝の底面にミラー固定面が形成される構成としてもよい。
【００５２】
また、電極５４１，５４２間のギャップ（電極間ギャップ）が、反射膜５６，５７間のギャップ（ミラー間ギャップ）よりも大きい場合、ミラー間ギャップを変化させるために大きな駆動電圧が必要となる。これに対して、上記のように、ミラー間ギャップが、電極間ギャップよりも大きくなる場合、ミラー間ギャップを変化させるための駆動電圧を小さくでき、省電力化を図ることができる。また、このような構成の干渉フィルターは、ミラー間ギャップが大きいため、特に長波長域の分光特性測定に対して有効であり、例えば、上述したようなガス分析等に用いる赤外光分析や、光通信を実施するためのモジュールに組み込むことができる。
【００５３】
さらに、干渉フィルター５の可動基板５２にダイアフラム状の保持部５２２を設ける構成としたが、例えば可動部５２１の中心に対して点対称となる位置に設けられた複数の梁状の保持部を設ける構成としてもよい。
【００５４】
また、前記第二実施形態では、固定基板５１と筐体６により空間が画成されるが、この空間には、緩衝材７が満たされていてもよい。
このようにすれば、固定基板５１と筐体６により画成される空間に満たされた緩衝材により、外部から干渉フィルターへ伝達される振動を低減できる。
【００５５】
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、本発明に係る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。
【００５６】
図８は、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９は、図８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８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、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９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、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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、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。
【００６０】
なお、上記図８，９において、ラマン散乱光を干渉フィルター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、本発明に係る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。
【００６１】
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。
【００６２】
図１０は、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１０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、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。
【００６３】
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を通って干渉フィルター５に入射する。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。
【００６４】
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。
【００６５】
また、図１０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。
【００６６】
さらには、本発明の光モジュール、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。
【００６７】
また、電子機器としては、本発明に係る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、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１１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１１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１１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、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。
【００６８】
さらには、本発明に係る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、本発明に係る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。
【００６９】
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、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。
【００７０】
上記に示すように、本発明の光モジュール、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、本発明に係る干渉フィルターは、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。
【００７１】
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等に適宜変更できる。
【符号の説明】
【００７２】
１…測色装置、３…測色センサー、５…干渉フィルター、６…筐体、７…緩衝材、５１…固定基板、５２…可動基板、５６…固定反射膜、５７…可動反射膜、５２４…突出部、５２５…固定部、５２６…振動防止部、５４１…固定電極。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一反射膜を備える第一基板、および
前記第一反射膜にギャップを介して対向する第二反射膜を備える第二基板を備え、
前記第一基板と前記第二基板とが接合された状態にある干渉フィルターと、
前記干渉フィルターを保持する筐体と、を備え、
前記第一基板は、前記第二基板の外周縁よりも外側に突出する突出部を備え、
前記突出部は、
突出方向の先端側に設けられ、前記筐体に固定される固定部と、
前記固定部よりも突出方向の基端側に設けられ、前記固定部よりも厚み寸法が小さい振動防止部と、を備え、
前記振動防止部には緩衝材が設けられる
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光モジュールにおいて、
前記第一基板は、可動部と、前記可動部を前記第二基板に対して進退可能に保持し、前記可動部よりも厚み寸法が小さく形成された保持部と、前記保持部の外周部に設けられ、前記保持部よりも厚み寸法が大きく、前記第二基板に接合される接合部と、を備え、
前記振動防止部の厚み寸法は、前記保持部の厚み寸法と同一である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の光モジュールにおいて、
前記第一基板は、第一電極を備え、
前記第一電極は、前記第二基板に対向する基板対向領域から前記突出部の突出方向の先端側に延出して設けられている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の光モジュールにおいて、
前記第二基板は、第二電極を備え、
前記第二電極は、前記第二基板の外周部に延出して設けられ、
前記第一電極と前記第二電極とは、前記外周部において導電材により接続されている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の光モジュールにおいて、
前記第一基板と前記筐体により画成される空間には、前記緩衝材が満たされている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の光モジュールにおいて
前記緩衝材が、樹脂系緩衝材、シリコン系緩衝材および金属系緩衝材からなる群から選択される少なくとも１種である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項７】
請求項１から請求項６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。
【請求項１】
第一反射膜を備える第一基板、および
前記第一反射膜にギャップを介して対向する第二反射膜を備える第二基板を備え、
前記第一基板と前記第二基板とが接合された状態にある干渉フィルターと、
前記干渉フィルターを保持する筐体と、を備え、
前記第一基板は、前記第二基板の外周縁よりも外側に突出する突出部を備え、
前記突出部は、
突出方向の先端側に設けられ、前記筐体に固定される固定部と、
前記固定部よりも突出方向の基端側に設けられ、前記固定部よりも厚み寸法が小さい振動防止部と、を備え、
前記振動防止部には緩衝材が設けられる
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光モジュールにおいて、
前記第一基板は、可動部と、前記可動部を前記第二基板に対して進退可能に保持し、前記可動部よりも厚み寸法が小さく形成された保持部と、前記保持部の外周部に設けられ、前記保持部よりも厚み寸法が大きく、前記第二基板に接合される接合部と、を備え、
前記振動防止部の厚み寸法は、前記保持部の厚み寸法と同一である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の光モジュールにおいて、
前記第一基板は、第一電極を備え、
前記第一電極は、前記第二基板に対向する基板対向領域から前記突出部の突出方向の先端側に延出して設けられている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の光モジュールにおいて、
前記第二基板は、第二電極を備え、
前記第二電極は、前記第二基板の外周部に延出して設けられ、
前記第一電極と前記第二電極とは、前記外周部において導電材により接続されている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の光モジュールにおいて、
前記第一基板と前記筐体により画成される空間には、前記緩衝材が満たされている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の光モジュールにおいて
前記緩衝材が、樹脂系緩衝材、シリコン系緩衝材および金属系緩衝材からなる群から選択される少なくとも１種である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項７】
請求項１から請求項６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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１７３３４９（Ｐ２０１２−１７３３４９Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３２４３４（Ｐ２０１１−３２４３４）
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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